Visual explanation methods have an important role in the prognosis of the patients where the annotated data is limited or unavailable. There have been several attempts to use gradient-based attribution methods to localize pathology from medical scans without using segmentation labels. This research direction has been impeded by the lack of robustness and reliability. These methods are highly sensitive to the network parameters. In this study, we introduce a robust visual explanation method to address this problem for medical applications. We provide an innovative visual explanation algorithm for general purpose and as an example application, we demonstrate its effectiveness for quantifying lesions in the lungs caused by the Covid-19 with high accuracy and robustness without using dense segmentation labels. This approach overcomes the drawbacks of commonly used Grad-CAM and its extended versions. The premise behind our proposed strategy is that the information flow is minimized while ensuring the classifier prediction stays similar. Our findings indicate that the bottleneck condition provides a more stable severity estimation than the similar attribution methods.


翻译:在附加说明的数据有限或不可用的情况下,视觉解释方法在病人的预测中起着重要作用。曾经几次试图使用梯度分解方法,将医学扫描的病理学从病理学上本地化,而不使用分解标签。这种研究方向因缺乏稳健性和可靠性而受到阻碍。这些方法对网络参数非常敏感。在这项研究中,我们引入了一种强有力的直观解释方法,以解决医学应用中的这一问题。我们为一般目的和举例应用提供了一种创新的视觉解释算法,我们展示了这种方法在用高精度和强度分解标签来量化Covid-19造成的肺部损伤方面的有效性。这种方法克服了常用的Grad-CAM及其扩展版本的缺陷。我们拟议战略的前提是信息流动最小化,同时确保分类预测保持相似。我们的研究结果表明,瓶颈状况提供了比类似分解方法更稳定的严重程度估计。

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