Identification of tumor margins is essential for surgical decision-making for glioblastoma patients and provides reliable assistance for neurosurgeons. Despite improvements in deep learning architectures for tumor segmentation over the years, creating a fully autonomous system suitable for clinical floors remains a formidable challenge because the model predictions have not yet reached the desired level of accuracy and generalizability for clinical applications. Generative modeling techniques have seen significant improvements in recent times. Specifically, Generative Adversarial Networks (GANs) and Denoising-diffusion-based models (DDPMs) have been used to generate higher-quality images with fewer artifacts and finer attributes. In this work, we introduce a framework called Re-Diffinet for modeling the discrepancy between the outputs of a segmentation model like U-Net and the ground truth, using DDPMs. By explicitly modeling the discrepancy, the results show an average improvement of 0.55\% in the Dice score and 16.28\% in HD95 from cross-validation over 5-folds, compared to the state-of-the-art U-Net segmentation model.


翻译:肿瘤边界识别对于胶质母细胞瘤患者的手术决策至关重要,并为神经外科医生提供可靠辅助。尽管近年来深度学习架构在肿瘤分割领域取得了进展,但由于模型预测在临床应用中尚未达到所需的准确性和泛化能力,构建完全适用于临床环境的全自动系统仍是一项艰巨挑战。生成式建模技术近期取得了显著进步,特别是生成对抗网络(GANs)与基于去噪扩散的模型(DDPMs)已被用于生成更高质量、伪影更少且属性更精细的图像。本文提出一种名为Re-Diffinet的框架,利用DDPMs建模U-Net等分割模型输出与真实标签之间的差异。通过显式建模该差异,交叉验证结果显示,与当前最优的U-Net分割模型相比,Dice系数平均提升0.55%,HD95指标平均提升16.28%(五折交叉验证)。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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