Deep learning techniques have achieved superior performance in computer-aided medical image analysis, yet they are still vulnerable to imperceptible adversarial attacks, resulting in potential misdiagnosis in clinical practice. Oppositely, recent years have also witnessed remarkable progress in defense against these tailored adversarial examples in deep medical diagnosis systems. In this exposition, we present a comprehensive survey on recent advances in adversarial attack and defense for medical image analysis with a novel taxonomy in terms of the application scenario. We also provide a unified theoretical framework for different types of adversarial attack and defense methods for medical image analysis. For a fair comparison, we establish a new benchmark for adversarially robust medical diagnosis models obtained by adversarial training under various scenarios. To the best of our knowledge, this is the first survey paper that provides a thorough evaluation of adversarially robust medical diagnosis models. By analyzing qualitative and quantitative results, we conclude this survey with a detailed discussion of current challenges for adversarial attack and defense in medical image analysis systems to shed light on future research directions.


翻译:深度学习技术在计算机辅助医学图像分析方面取得了卓越的表现,但它们仍然容易受到难以察觉的对抗性攻击,从而可能导致临床实践中的误诊。相反,近年来在深度医学诊断系统的定制对抗性示例的防御方面也取得了显著进展。在本文中,我们提出了对医学图像分析的对抗攻击和防御的最新进展的综合调查,并根据应用场景提出了新的分类。我们还为医学图像分析中不同类型的对抗攻击和防御方法建立了一个统一的理论框架。为了公平比较,我们建立了一个新的对抗性强医学诊断模型的基准,该模型是在不同情况下进行的对抗性训练得到的。据我们所知,这是首个对对抗性强医学诊断模型进行全面评估的综述论文。通过分析定性和定量结果,我们总结了本调查并详细讨论了当前医学图像分析系统中对抗攻击和防御的挑战,以及未来研究方向。

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