Computer-aided disease diagnosis and prognosis based on medical images is a rapidly emerging field. Many Convolutional Neural Network (CNN) architectures have been developed by researchers for disease classification and localization from chest X-ray images. It is known that different thoracic disease lesions are more likely to occur in specific anatomical regions compared to others. Based on this knowledge, we first estimate a disease-dependent spatial probability, i.e., an anatomical prior, that indicates the probability of occurrence of a disease in a specific region in a chest X-ray image. Next, we develop a novel attention-based classification model that combines information from the estimated anatomical prior and automatically extracted chest region of interest (ROI) masks to provide attention to the feature maps generated from a deep convolution network. Unlike previous works that utilize various self-attention mechanisms, the proposed method leverages the extracted chest ROI masks along with the probabilistic anatomical prior information, which selects the region of interest for different diseases to provide attention. The proposed method shows superior performance in disease classification on the NIH ChestX-ray14 dataset compared to existing state-of-the-art methods while reaching an area under the ROC curve (AUC) of 0.8427. Regarding disease localization, the proposed method shows competitive performance compared to state-of-the-art methods, achieving an accuracy of 61% with an Intersection over Union (IoU) threshold of 0.3. The proposed method can also be generalized to other medical image-based disease classification and localization tasks where the probability of occurrence of the lesion is dependent on specific anatomical sites.


翻译:基于医学图像的计算机辅助疾病诊断和预测是一个迅速出现的领域。研究人员开发了许多神经神经网络(CNN)结构,从胸X射线图像中进行疾病分类和本地化。众所周知,与其它疾病相比,不同的胸部疾病损伤更有可能发生在特定的解剖区域。根据这一知识,我们首先估计一种依赖疾病的空间概率,即以前解剖的概率,表明特定区域在胸X射线图像中发生疾病的可能性。接下来,我们开发了一种基于关注的新分类模式,将来自估计的胸前解剖和自动提取的胸部区域的信息结合起来,以关注从一个深度解剖网络生成的特征图。与以往使用各种自留机制的工程不同,拟议方法利用提取的胸部防腐蚀面罩和先前的不稳定性解剖信息,这些信息可以选择不同疾病的直位分类区域来提供关注。拟议方法显示疾病分类的更高性能水平,而目前对内心电图的直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径,同时显示目前对内心血管XXRARARARRRRRR方法的相对直径直径直径直径直径直达。

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