MammoRGB: Dual-View Mammogram Synthesis Using Denoising Diffusion Probabilistic Models
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저자
Jorge Alberto Garza-Abdala, Gerardo A. Fumagal-Gonzalez, Daly Avendano, Servando Cardona, Sadam Hussain, Eduardo de Avila-Armenta, Jasiel H. Toscano-Martinez, Diana S. M. Rosales Gurmendi, Alma A. Pedro-Perez, Jose Gerardo Tamez-Pena
개요
본 연구는 유방 단일 시야 이중 촬영 영상을 합성하기 위해 3채널 DDPM(Denoising Diffusion Probabilistic Model)을 개발하고 평가하여 채널 표현이 영상 충실도 및 시야 간 일관성에 미치는 영향을 평가하는 것을 목표로 한다. 11020개의 스크리닝 유방 촬영술 데이터 세트를 사용하여 사전 훈련된 3채널 DDPM을 미세 조정하여 CC(Craniocaudal) 및 MLO(Mediolateral Oblique) 뷰 쌍을 생성했다. CC 및 MLO 뷰의 세 가지 제3 채널 인코딩(합, 절대 차이, 제로 채널)을 평가했다. 정량적 평가는 IoU(Intersection over Union) 및 DSC(Dice Similarity Coefficient)를 사용하여 유방 마스크 분할을 포함했고, EMD(Earth Movers Distance) 및 KS(Kolmogorov Smirnov) 테스트를 사용하여 2500개의 실제 쌍과 분포를 비교했다. 정성적 평가는 비전문 방사선사가 시야 간 일관성 및 인공물을 평가하는 시각적 튜링 테스트를 포함했다. 결과적으로 합성 유방 촬영술은 실제 영상과 유사한 IoU 및 DSC 분포를 보였고, EMD 및 KS 값은 각각 0.020 및 0.077이었다. 합 또는 절대 차이 인코딩을 사용한 모델이 IoU 및 DSC에서 다른 모델보다 우수한 성능을 보였다(p < 0.001). 생성된 CC 및 MLO 뷰는 시야 간 일관성을 유지했고, 6~8%의 합성 영상은 훈련 데이터와 일치하는 인공물을 나타냈다.
시사점, 한계점
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3채널 DDPM은 현실적이고 해부학적으로 일관된 이중 시야 유방 촬영술 영상을 생성할 수 있으며, 데이터 세트 증강에 유망하게 적용될 수 있다.