Age-related macular degeneration (AMD) is a degenerative disorder affecting the macula, a key area of the retina for visual acuity. Nowadays, it is the most frequent cause of blindness in developed countries. Although some promising treatments have been developed, their effectiveness is low in advanced stages. This emphasizes the importance of large-scale screening programs. Nevertheless, implementing such programs for AMD is usually unfeasible, since the population at risk is large and the diagnosis is challenging. All this motivates the development of automatic methods. In this sense, several works have achieved positive results for AMD diagnosis using convolutional neural networks (CNNs). However, none incorporates explainability mechanisms, which limits their use in clinical practice. In that regard, we propose an explainable deep learning approach for the diagnosis of AMD via the joint identification of its associated retinal lesions. In our proposal, a CNN is trained end-to-end for the joint task using image-level labels. The provided lesion information is of clinical interest, as it allows to assess the developmental stage of AMD. Additionally, the approach allows to explain the diagnosis from the identified lesions. This is possible thanks to the use of a CNN with a custom setting that links the lesions and the diagnosis. Furthermore, the proposed setting also allows to obtain coarse lesion segmentation maps in a weakly-supervised way, further improving the explainability. The training data for the approach can be obtained without much extra work by clinicians. The experiments conducted demonstrate that our approach can identify AMD and its associated lesions satisfactorily, while providing adequate coarse segmentation maps for most common lesions.


翻译:与年龄有关的肌肉畸形(AMD)是一种退化性障碍,它影响到肌肉部,这是视觉敏锐的视网膜的一个关键领域。如今,它是发达国家最常见的失明原因。虽然已经开发了一些有希望的治疗方法,但其有效性在高级阶段却较低。这强调了大规模筛查方案的重要性。然而,执行这种针对AMD的方案通常不可行,因为处于风险的人口很多,诊断具有挑战性。所有这一切都促使自动方法的发展。从这个意义上讲,一些工作已经取得了AMD诊断的积极成果,使用了神经神经网络(CNNs) 。然而,没有任何一项工作包括了解释性机制,限制了在临床实践中使用这些治疗方法。在这方面,我们建议通过联合查明相关的视网膜损伤损害,对AMD进行这种方案的执行通常不可行,因为使用图层积分法,所提供的病情信息具有临床兴趣,因为它能够评估AMD的发育阶段。此外,这一方法还允许在不甚易变轨的情况下对A进行在线分析,同时对A进行在线分析。

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