Despite significant improvements over the last few years, cloud-based healthcare applications continue to suffer from poor adoption due to their limitations in meeting stringent security, privacy, and quality of service requirements (such as low latency). The edge computing trend, along with techniques for distributed machine learning such as federated learning, have gained popularity as a viable solution in such settings. In this paper, we leverage the capabilities of edge computing in medicine by analyzing and evaluating the potential of intelligent processing of clinical visual data at the edge allowing the remote healthcare centers, lacking advanced diagnostic facilities, to benefit from the multi-modal data securely. To this aim, we utilize the emerging concept of clustered federated learning (CFL) for an automatic diagnosis of COVID-19. Such an automated system can help reduce the burden on healthcare systems across the world that has been under a lot of stress since the COVID-19 pandemic emerged in late 2019. We evaluate the performance of the proposed framework under different experimental setups on two benchmark datasets. Promising results are obtained on both datasets resulting in comparable results against the central baseline where the specialized models (i.e., each on a specific type of COVID-19 imagery) are trained with central data, and improvements of 16\% and 11\% in overall F1-Scores have been achieved over the multi-modal model trained in the conventional Federated Learning setup on X-ray and Ultrasound datasets, respectively. We also discuss in detail the associated challenges, technologies, tools, and techniques available for deploying ML at the edge in such privacy and delay-sensitive applications.


翻译:尽管过去几年来有了重大改进,但云型医疗保健应用由于在满足严格的安全、隐私和服务质量要求(如低潜值)方面的限制而继续得不到良好的采用,因此,云型医疗保健应用由于在满足严格的安全、隐私和服务质量要求(如低潜值)方面的限制而继续受到不良的采用。 边缘计算趋势,连同诸如联合学习等分布式机器学习技术,在这种环境下已越来越受欢迎,作为可行的解决办法。在本文件中,我们利用医学边缘计算能力,分析和评价在边缘对临床视觉数据进行智能处理的潜力,使偏远保健中心缺乏先进的诊断设施,能够从多式数据安全地获益。为此,我们利用正在形成的集群联合学习技术概念(CFL)自动诊断COVI-19。这种自动化系统可以帮助减轻全世界保健系统的负担,这种系统自COVID-19流行病于2019年底出现以来一直承受着很大的压力。 我们通过在两个基准数据集的不同实验性设置来评估拟议的框架的绩效。 我们从这两个数据集中获得了可比较的结果。 在中央基线中,专门模型(例如X-19级标准中每个经过培训的C-19级数据库中的特定数据类型中,以及经过培训的中央数据库中16级数据库中的数据都经过了16级数据库和多级数据库中的数据格式格式的更新)和多级数据库中的现有数据库中的现有数据库中的数据都实现了。

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