Recently, Vision Large Language Models (VLMs) have demonstrated high potential in computer-aided diagnosis and decision-support. However, current VLMs show deficits in domain specific surgical scene understanding, such as identifying and explaining anatomical landmarks during Complete Mesocolic Excision. Additionally, there is a need for locally deployable models to avoid patient data leakage to large VLMs, hosted outside the clinic. We propose a privacy-preserving framework to distill knowledge from large, general-purpose LLMs into an efficient, local VLM. We generate an expert-supervised dataset by prompting a teacher LLM without sensitive images, using only textual context and binary segmentation masks for spatial information. This dataset is used for Supervised Fine-Tuning (SFT) and subsequent Direct Preference Optimization (DPO) of the locally deployable VLM. Our evaluation confirms that finetuning VLMs with our generated datasets increases surgical domain knowledge compared to its base VLM by a large margin. Overall, this work validates a data-efficient and privacy-conforming way to train a surgical domain optimized, locally deployable VLM for surgical scene understanding.


翻译:近年来,视觉大语言模型在计算机辅助诊断与决策支持方面展现出巨大潜力。然而,当前视觉大语言模型在特定外科场景理解方面存在不足,例如在全结肠系膜切除术中识别并解释解剖标志。此外,为避免患者数据泄露至临床机构外部托管的大型视觉大语言模型,亟需可本地化部署的模型。本文提出一种隐私保护框架,将大型通用语言模型的知识提炼至高效的本地化视觉语言模型。我们通过仅使用文本语境和二元分割掩码提供空间信息(无需敏感图像),驱动教师语言模型生成专家监督数据集。该数据集用于对可本地部署的视觉语言模型进行监督微调及后续直接偏好优化。评估结果表明,采用本方法生成的数据集对视觉语言模型进行微调后,其外科领域知识相较于基础模型获得显著提升。总体而言,本研究验证了一种数据高效且符合隐私规范的方法,可用于训练外科场景理解专用的、经领域优化的本地化部署视觉语言模型。

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