Chest X-rays (CXRs) are a widely used imaging modality for the diagnosis and prognosis of lung disease. The image analysis tasks vary. Examples include pathology detection and lung segmentation. There is a large body of work where machine learning algorithms are developed for specific tasks. A significant recent example is Coronavirus disease (covid-19) detection using CXR data. However, the traditional diagnostic tool design methods based on supervised learning are burdened by the need to provide training data annotation, which should be of good quality for better clinical outcomes. Here, we propose an alternative solution, a new self-supervised paradigm, where a general representation from CXRs is learned using a group-masked self-supervised framework. The pre-trained model is then fine-tuned for domain-specific tasks such as covid-19, pneumonia detection, and general health screening. We show that the same pre-training can be used for the lung segmentation task. Our proposed paradigm shows robust performance in multiple downstream tasks which demonstrates the success of the pre-training. Moreover, the performance of the pre-trained models on data with significant drift during test time proves the learning of a better generic representation. The methods are further validated by covid-19 detection in a unique small-scale pediatric data set. The performance gain in accuracy (~25\%) is significant when compared to a supervised transformer-based method. This adds credence to the strength and reliability of our proposed framework and pre-training strategy.


翻译:切斯特X射线(CXRs)是一种广泛使用的用于诊断和预测肺病的成像模式(CXRs) 。图像分析任务各不相同。例子包括病理检测和肺部分解。有大量工作,为具体任务开发机器学习算法。最近的一个重要例子是使用CXR数据检测科罗纳病毒(covid-19) 。然而,基于监督学习的传统诊断工具设计方法由于需要提供培训数据说明而负担过重,这种数据说明应具有良好的质量,以便取得更好的临床结果。在这里,我们提出了一种替代方案,即新的自我监督模式,即CXRs的一般代表性是使用集体制式自我监督框架来学习的。经过预先培训的模型随后经过微调调整,以适应特定领域的任务,如 Covid-19、肺炎检测和一般健康筛查。我们表明,在拟议的肺部分解任务中,可以使用同样的培训前培训前方法。我们提议的模式表明,在多个下游任务中表现良好。此外,经过培训前自我监督的自我监督模式的通用结构的比较性变校准性模型的性,在重要的流学前测试期间,通过重要的测测算方法,将一个较精确的精确的模型的测试方法进行。

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