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The Next Layer: Augmenting Foundation Models with Structure-Preserving and Attention-Guided Learning for Local Patches to Global Context Awareness in Computational Pathology

Created by
  • Haebom

作者

Muhammad Waqas, Rukhmini Bandyopadhyay, Eman Showkatian, Amgad Muneer, Anas Zafar, Frank Rojas Alvarez, Maricel Corredor Marin, Wentao Li, David Jaffray, Cara Haymaker, John Heymach, Natalie I Vokes, Luisa Maren Solis Soto, Jianjun Zhang

概要

EAGLE-Netは、組織のグローバル空間構造と診断的に関連する領域との間の局所的な状況関係を活用するメカニズムを統合して、既存のファンデーションモデルの限界を克服するマルチインスタンス学習(MIL)ベースの構造維持、アテンションベースのアーキテクチャです。マルチスケール絶対空間符号化によりグローバル組織構造を捕捉し,上位K近傍認識損失による局所微小環境へのアテンションを集中し,バックグラウンド抑制損失による偽陽性を最小化3つの異なる組織学的基礎骨格(REMEDIES、Uni-V1、Uni2-h)を使用して、3種類の癌タイプ分類(10,260スライド)および7種類の癌型生存予測(4,172スライド)で評価され、最大3%の改善された分類精度と7種類の癌タイプのうち6つが達成されました。また、専門家のアノテーションと一致し、浸潤ワイヤ、壊死、免疫浸潤を強調する滑らかで生物学的に一貫したアテンションマップを生成します。

Takeaways、Limitations

Takeaways:
ファンデーションモデルを補完し、腫瘍微小環境の理解を向上させる一般化可能で解釈可能なMILフレームワークを提示します。
マルチスケール空間符号化と上位Kネイバー認識損失により改善された予測精度と解析性を実現
さまざまな癌の種類と作業(分類と生存予測)で優れたパフォーマンスを発揮します。
生物学的に意味のあるアテンションマップを作成し、バイオマーカーの発見と予後モデリングに貢献します。
Limitations:
特定のファンデーションモデルとデータセットのパフォーマンス評価の結果であるため、他のモデルやデータセットの一般化パフォーマンスにはさらに研究が必要です。
現在使用されている3つのバックボーンモデル以外のモデルのパフォーマンス比較分析が不足しています。
より多くの癌腫とより大きな規模のデータセットの検証が必要です。
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