The variation in histologic staining between different medical centers is one of the most profound challenges in the field of computer-aided diagnosis. The appearance disparity of pathological whole slide images causes algorithms to become less reliable, which in turn impedes the wide-spread applicability of downstream tasks like cancer diagnosis. Furthermore, different stainings lead to biases in the training which in case of domain shifts negatively affect the test performance. Therefore, in this paper we propose MultiStain-CycleGAN, a multi-domain approach to stain normalization based on CycleGAN. Our modifications to CycleGAN allow us to normalize images of different origins without retraining or using different models. We perform an extensive evaluation of our method using various metrics and compare it to commonly used methods that are multi-domain capable. First, we evaluate how well our method fools a domain classifier that tries to assign a medical center to an image. Then, we test our normalization on the tumor classification performance of a downstream classifier. Furthermore, we evaluate the image quality of the normalized images using the Structural similarity index and the ability to reduce the domain shift using the Fr\'echet inception distance. We show that our method proves to be multi-domain capable, provides the highest image quality among the compared methods, and can most reliably fool the domain classifier while keeping the tumor classifier performance high. By reducing the domain influence, biases in the data can be removed on the one hand and the origin of the whole slide image can be disguised on the other, thus enhancing patient data privacy.


翻译:不同医疗中心之间在生理上的污点差异是计算机辅助诊断领域最深刻的挑战之一。 病理整片幻灯片图像的外观差异导致算法变得不那么可靠,这反过来又妨碍了癌症诊断等下游任务的广泛适用性。 此外,不同污点导致培训中的偏差,如果域变换会对测试性能产生消极影响。 因此, 在本文中, 我们提议多层- 环形GAN, 一种基于CyopleGAN的多层污点性能正常化方法。 我们对CyopleGAN的修改使我们能够在不进行再培训或使用不同模型的情况下, 将不同来源的图像正常化。 我们用各种计量方法对方法进行广泛的评估, 并将其与通常使用的多层诊断方法进行比较。 首先, 我们评估我们的方法如何愚弄一个域分类器, 试图将一个医疗中心定位为图像的图像分类性能带来负面影响。 此外, 我们可以用结构相似性能指数来评估标准化图像的图像质量, 以及使用Fr\“ ” 类比的图像减少一个域变化的能力, 并且将高层的图像用于最高级的域中, 我们的方法可以证明我们的方法可以降低整个图像的质量质量。 因此, 在高域的域中, 我们的方法可以证明中, 能够使我们的方法可以用来去。 我们的方法可以将数据在最高级的域的域的域的图像质量上进行。

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