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HANS-Net: Hyperbolic Convolution and Adaptive Temporal Attention for Accurate and Generalizable Liver and Tumor Segmentation in CT Imaging

Created by
  • Haebom

저자

Arefin Ittesafun Abian, Ripon Kumar Debnath, Md. Abdur Rahman, Mohaimenul Azam Khan Raiaan, Md Rafiqul Islam, Asif Karim, Reem E. Mohamed, Sami Azam

개요

HANS-Net은 복잡한 해부학적 구조, 종양 외형의 변화, 제한된 주석 데이터로 인해 어려움을 겪는 복부 CT 영상에서의 정확한 간 및 종양 분할을 위한 새로운 분할 프레임워크입니다. 계층적 기하학적 표현을 위한 쌍곡선 합성곱, 다중 스케일 질감 학습을 위한 웨이블릿에서 영감을 받은 분해 모듈, 적응적 특징 향상을 위한 생물학적으로 동기가 부여된 시냅스 가소성 메커니즘, 그리고 미세하고 연속적인 해부학적 경계를 모델링하기 위한 암시적 신경 표현 분기를 통합합니다. 또한, 예측 신뢰도를 정량화하기 위해 불확실성 인식 몬테카를로 드롭아웃과 효율성을 희생하지 않고 슬라이스 간 일관성을 향상시키기 위해 경량의 시간적 어텐션을 통합합니다. LiTS 데이터셋에 대한 광범위한 평가는 HANS-Net이 평균 Dice 점수 93.26%, IoU 88.09%, 평균 대칭 표면 거리 (ASSD) 0.72mm, 부피 중복 오차 (VOE) 11.91%를 달성함을 보여줍니다. 3D-IRCADb-01 데이터셋에 대한 교차 데이터셋 검증은 평균 Dice 87.45%, IoU 80.30%, ASSD 1.525mm, VOE 19.71%를 얻어 서로 다른 데이터셋에서 강력한 일반화 성능을 나타냅니다. 이러한 결과는 HANS-Net이 해부학적으로 일관되고 정확하며 신뢰할 수 있는 간 및 종양 분할을 제공하는 효과와 강력함을 확인합니다.

시사점, 한계점

시사점:
쌍곡선 합성곱, 웨이블릿 분해, 시냅스 가소성, 암시적 신경 표현을 결합한 새로운 아키텍처를 통해 간 및 종양 분할의 정확도 향상.
불확실성 인식 몬테카를로 드롭아웃과 경량 시간적 어텐션을 통한 예측 신뢰도 및 슬라이스 간 일관성 향상.
LiTS 및 3D-IRCADb-01 데이터셋에서 우수한 성능으로 다양한 데이터셋에 대한 강력한 일반화 성능을 입증.
한계점:
제한된 데이터셋에서의 성능 평가. 더 다양하고 광범위한 데이터셋을 사용한 추가적인 검증이 필요.
다른 최첨단 모델과의 비교 분석이 부족. 더욱 포괄적인 비교 실험을 통해 HANS-Net의 우월성을 명확히 할 필요.
계산 비용 및 메모리 사용량에 대한 분석이 부족. 효율성 측면에서의 장단점을 더 자세히 분석할 필요.
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