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A Systematic Study of Deep Learning Models and xAI Methods for Region-of-Interest Detection in MRI Scans

Created by
  • Haebom

作者

Justin Yiu, Kushank Arora, Daniel Steinberg, Rohit Ghiya

概要

この研究は、膝の負傷の評価に不可欠なMRI読み取りの効率と客観性を向上させるために、深い学習と説明可能なAI(xAI)技術を利用した自動関心領域(ROI)検出システムを提供します。 ResNet50、InceptionV3、Vision Transformers(ViT)、多様なU-Netバリアントなどの多様な深層学習アーキテクチャを監督学習や自己監督学習方式で評価し、Grad-CAMやSaliency MapsなどのxAI技術を統合して解析力を高めました.パフォーマンス評価は、AUC(分類)、PSNR / SSIM(再構成品質)、定性的ROI可視化によって行われ、ResNet50はMRNetデータセットベースのTransformerベースモデルよりも優れた分類とROI識別性能を示しました。 U-Net+MLP結合モデルは再構成と解釈力の向上の可能性を示したが,分類性能は低く,Grad-CAMはすべてのアーキテクチャで最も臨床的に意味のある説明を提供した。結論として、CNNベースの移行学習はこの研究データセットに最も効果的であり、将来の大規模な事前学習によるTransformerモデルのパフォーマンスの向上が期待されます。

Takeaways、Limitations

Takeaways:
ResNet50ベースのCNN遷移学習が膝MRI ROI検出に有効であることを確認した。
XAI技術(Grad-CAM)を活用してモデルの意思決定過程を可視化し、臨床的解釈力を高める。
U‐Net+MLP構造の将来の発展可能性の提示(空間的特徴の利用と解析力の向上)
Limitations:
MRNetデータセットの相対的小規模により、Transformerモデルの可能性が限定的に評価されました。
大規模な事前学習データセットを使用したさらなる研究が必要です。
U-Net+MLP構造の分類性能の向上が必要
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