Diabetic Retinopathy (DR), an ocular complication of diabetes, is a leading cause of blindness worldwide. Traditionally, DR is monitored using Color Fundus Photography (CFP), a widespread 2-D imaging modality. However, DR classifications based on CFP have poor predictive power, resulting in suboptimal DR management. Optical Coherence Tomography Angiography (OCTA) is a recent 3-D imaging modality offering enhanced structural and functional information (blood flow) with a wider field of view. This paper investigates automatic DR severity assessment using 3-D OCTA. A straightforward solution to this task is a 3-D neural network classifier. However, 3-D architectures have numerous parameters and typically require many training samples. A lighter solution consists in using 2-D neural network classifiers processing 2-D en-face (or frontal) projections and/or 2-D cross-sectional slices. Such an approach mimics the way ophthalmologists analyze OCTA acquisitions: 1) en-face flow maps are often used to detect avascular zones and neovascularization, and 2) cross-sectional slices are commonly analyzed to detect macular edemas, for instance. However, arbitrary data reduction or selection might result in information loss. Two complementary strategies are thus proposed to optimally summarize OCTA volumes with 2-D images: 1) a parametric en-face projection optimized through deep learning and 2) a cross-sectional slice selection process controlled through gradient-based attribution. The full summarization and DR classification pipeline is trained from end to end. The automatic 2-D summary can be displayed in a viewer or printed in a report to support the decision. We show that the proposed 2-D summarization and classification pipeline outperforms direct 3-D classification with the advantage of improved interpretability.


翻译:糖尿病视网膜病变(DR)是糖尿病的眼部并发症,是全球致盲的主要原因之一。传统上,DR 的监测依赖于彩色眼底照相(CFP)这一广泛应用的二维成像模态。然而,基于 CFP 的 DR 分类预测能力较差,导致 DR 管理效果欠佳。光学相干断层扫描血管造影(OCTA)是一种新兴的三维成像模态,可提供增强的结构与功能信息(血流信号),并具有更宽的视野。本文探讨了利用三维 OCTA 进行自动 DR 严重程度评估的方法。该任务的一个直接方案是采用三维神经网络分类器。然而,三维架构参数众多,通常需要大量训练样本。一种更轻量的方案是使用二维神经网络分类器处理二维正面(即冠状面)投影和/或二维横截面切片。这种方法模拟了眼科医生分析 OCTA 图像的过程:1) 正面血流图常用于检测无灌注区与新生血管;2) 横截面切片则常用于分析黄斑水肿等情况。然而,任意的数据降维或选择可能导致信息丢失。为此,本文提出了两种互补策略以优化地将 OCTA 体数据摘要为二维图像:1) 通过深度学习优化的参数化正面投影,以及2) 通过基于梯度的归因控制横截面切片的选择。整个摘要生成与 DR 分类流程采用端到端训练。自动生成的二维摘要可显示在阅片器中或打印在报告中以辅助决策。我们证明,所提出的二维摘要与分类流程在优于直接三维分类的同时,还具有更强的可解释性优势。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
2+阅读 · 6月21日
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
9+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
11+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员