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CE-RS-SBCIT: Un novedoso transformador CNN híbrido con canal mejorado y aprendizaje residual, espacial y consciente de los límites para el análisis de resonancia magnética de tumores cerebrales.

Created by
  • Haebom

Autor

Mirza Mumtaz Zahoor (Facultad de Ciencias de la Computación, Universidad Internacional de Ibadat, Islamabad, Pakistán), Saddam Hussain Khan (Laboratorio de Inteligencia Artificial, Departamento de Ingeniería de Sistemas Informáticos, Universidad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas)

Describir

Este artículo propone un novedoso marco híbrido, CE-RS-SBCIT, para el diagnóstico temprano y la clasificación precisa de tumores cerebrales. Para abordar el alto costo computacional, la sensibilidad a cambios sutiles de contraste, la heterogeneidad estructural y la inconsistencia tisular de los modelos CNN y Transformer existentes, integramos CNN basadas en aprendizaje residual y espacial con módulos basados ​​en Transformer. Las innovaciones clave incluyen (i) un Transformer integrado en CNN (SBCIT) basado en suavizado y bordes, (ii) una CNN personalizada con aprendizaje residual y espacial, (iii) una estrategia de mejora de canal (CE) y (iv) un novedoso mecanismo de atención espacial. SBCIT utiliza bloques de convolución de tallos y transformadores de interacción contextual para un modelado eficiente de características globales, mientras que las CNN residuales y espaciales enriquecen el espacio de representación con mapas de características aprendidos por transferencia. El módulo CE amplifica los canales discriminativos y mitiga la redundancia, mientras que el mecanismo de atención espacial enfatiza selectivamente el contraste sutil y los cambios tisulares. Los experimentos con varios conjuntos de datos de resonancia magnética de Kaggle y Figshare mostraron un rendimiento excelente, logrando una precisión del 98,30 %, una sensibilidad del 98,08 %, un puntaje F1 del 98,25 % y una precisión del 98,43 %.

Takeaways, Limitations

Takeaways:
Presentamos un nuevo modelo híbrido que puede mejorar significativamente la precisión y la eficiencia del diagnóstico de tumores cerebrales.
Supera eficazmente el Limitations de los modelos CNN y Transformer existentes.
Alto rendimiento verificado experimentalmente para varios tipos de tumores cerebrales.
Ampliar la aplicabilidad de la tecnología de aprendizaje profundo al campo del análisis de imágenes médicas.
Limitations:
Se necesita más investigación sobre el rendimiento de generalización del modelo propuesto.
Es necesaria una evaluación de la robustez en diferentes escáneres de resonancia magnética y protocolos de imágenes.
Se necesita investigación para mejorar la interpretabilidad y la transparencia del modelo.
Se requiere validación en entornos clínicos reales.
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