Due to its safety-critical property, the image-based diagnosis is desired to achieve robustness on out-of-distribution (OOD) samples. A natural way towards this goal is capturing only clinically disease-related features, which is composed of macroscopic attributes (e.g., margins, shapes) and microscopic image-based features (e.g., textures) of lesion-related areas. However, such disease-related features are often interweaved with data-dependent (but disease irrelevant) biases during learning, disabling the OOD generalization. To resolve this problem, we propose a novel framework, namely Domain Invariant Model with Graph Convolutional Network (DIM-GCN), which only exploits invariant disease-related features from multiple domains. Specifically, we first propose a Bayesian network, which explicitly decomposes the latent variables into disease-related and other disease-irrelevant parts that are provable to be disentangled from each other. Guided by this, we reformulate the objective function based on Variational Auto-Encoder, in which the encoder in each domain has two branches: the domain-independent and -dependent ones, which respectively encode disease-related and -irrelevant features. To better capture the macroscopic features, we leverage the observed clinical attributes as a goal for reconstruction, via Graph Convolutional Network (GCN). Finally, we only implement the disease-related features for prediction. The effectiveness and utility of our method are demonstrated by the superior OOD generalization performance over others on mammogram benign/malignant diagnosis.
翻译:由于其安全临界特性,基于图像的诊断是为了在分布外(OOD)样本中实现稳健性。 实现这一目标的自然方法只是捕捉临床疾病相关特性, 其中包括与病变有关的宏观特性( 如边距、 形状) 和与病变有关的地区的微观图像特征( 如质谱) 。 然而, 这些与疾病有关的特性往往在学习过程中与基于数据( 但与疾病无关) 的偏差交, 使 OOOD 的概括化失效。 为了解决这个问题, 我们提出了一个新颖的框架, 即与图形相联网络( DIM- GCN) 的多位病变异性特征, 由多域域域( 例如边际、 边际、 边际、 边际、 边际、 边际、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、 直系、