Un algoritmo interpretable de clasificación de imágenes de ultrasonido mamario basado en una red neuronal convolucional y un transformador
Autores: Meng, Xiangjia; Ma, Jun; Liu, Feng; Chen, Zhihua; Zhang, Tingting
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un algoritmo interpretable de clasificación de imágenes de ultrasonido mamario basado en una red neuronal convolucional y un transformador
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Cáncer de mama
Imágenes de ultrasonido
Diagnóstico asistido por computadora
Red neuronal convolucional
Transformer
Interpretabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
El cáncer de mama es una de las causas más comunes de muerte en mujeres. Los primeros signos de cáncer de mama pueden ser una anormalidad representada en imágenes mamarias como la ultrasonografía mamaria. Desafortunadamente, las imágenes de ultrasonido contienen mucho ruido, lo que aumenta enormemente la dificultad para que los médicos las interpreten. En los últimos años, el diagnóstico asistido por computadora (CAD) se ha utilizado ampliamente en imágenes médicas, reduciendo la carga de trabajo de los médicos y la probabilidad de diagnósticos erróneos. Sin embargo, todavía enfrenta los siguientes desafíos en la práctica clínica: uno es la falta de interpretabilidad y otro es que la precisión no es lo suficientemente alta. En este documento, proponemos un modelo de clasificación de imágenes de ultrasonido mamario que aprovecha los límites del tumor como conocimiento previo y fortalece el modelo para guiar la clasificación. Además, empleamos las ventajas de la red neuronal convolucional (CNN) para extraer características locales y el Transformer para extraer características globales para lograr un equilibrio de información y complementariedad entre los dos modelos de redes neuronales, lo que aumenta el rendimiento de reconocimiento del modelo. Además, se utiliza un método de explicación para generar resultados visuales, mejorando así la baja interpretabilidad de los modelos de aprendizaje profundo. Finalmente, evaluamos el modelo en el conjunto de datos BUSI y lo comparamos con otros modelos de CNN y Transformer. Los resultados experimentales muestran que el modelo propuesto obtiene una precisión de 0.9870 y una puntuación F1 de 0.9872, logrando un rendimiento de vanguardia.
Descripción
El cáncer de mama es una de las causas más comunes de muerte en mujeres. Los primeros signos de cáncer de mama pueden ser una anormalidad representada en imágenes mamarias como la ultrasonografía mamaria. Desafortunadamente, las imágenes de ultrasonido contienen mucho ruido, lo que aumenta enormemente la dificultad para que los médicos las interpreten. En los últimos años, el diagnóstico asistido por computadora (CAD) se ha utilizado ampliamente en imágenes médicas, reduciendo la carga de trabajo de los médicos y la probabilidad de diagnósticos erróneos. Sin embargo, todavía enfrenta los siguientes desafíos en la práctica clínica: uno es la falta de interpretabilidad y otro es que la precisión no es lo suficientemente alta. En este documento, proponemos un modelo de clasificación de imágenes de ultrasonido mamario que aprovecha los límites del tumor como conocimiento previo y fortalece el modelo para guiar la clasificación. Además, empleamos las ventajas de la red neuronal convolucional (CNN) para extraer características locales y el Transformer para extraer características globales para lograr un equilibrio de información y complementariedad entre los dos modelos de redes neuronales, lo que aumenta el rendimiento de reconocimiento del modelo. Además, se utiliza un método de explicación para generar resultados visuales, mejorando así la baja interpretabilidad de los modelos de aprendizaje profundo. Finalmente, evaluamos el modelo en el conjunto de datos BUSI y lo comparamos con otros modelos de CNN y Transformer. Los resultados experimentales muestran que el modelo propuesto obtiene una precisión de 0.9870 y una puntuación F1 de 0.9872, logrando un rendimiento de vanguardia.