Interpretability is crucial for utilizing machine learning models as clinical decision support tools for medical diagnostics. However, most state-of-the-art image classifiers based on neural networks are not interpretable. As a result, clinicians often resort to known biomarkers to guide diagnosis, although biomarker-based classification often suffers from drastic information loss compared to raw medical images. This work proposes a method that preserves the rich imaging information while simultaneously enhancing the interpretability of predictions for diabetic retinopathy staging from optical coherence tomography angiography (OCTA) images. The core contribution of our method is a novel biology-informed heterogeneous graph representation that models retinal vessel segments, intercapillary areas, and the foveal avascular zone (FAZ) in a human-interpretable way. This graph representation allows us to frame diabetic retinopathy staging as a graph-level classification task, which we solve using an established, efficient graph neural network architecture. We compare our method against established methods, including classical biomarker-based classifiers, convolutional neural networks (CNNs), and vision transformers in predicting the clinically assigned DR stage based on color fundus photography images. We find stage agreement rates of our method and alternative vision model based classifiers saturating at AUC-ROC values of 84%. Crucially, we use our biology-informed graph to provide explanations of great detail. Our approach surpasses existing methods in precisely localizing and identifying abnormal vessels and non-perfusion areas. Our approach sets the stage for the interpretable identification of patients who require special attention due to their traceable microvascular changes, only observable using the details of OCTA images.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

Cancer Cell综述|AI用于肿瘤学中的多模态数据集成
专知会员服务
35+阅读 · 2022年10月13日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
30+阅读 · 2019年8月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014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
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关主题
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
4+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
8+阅读 · 10月10日
电子战测试与训练靶场:战前验证战备状态
专知会员服务
3+阅读 · 10月10日
《美国陆军如何作战》46页最新报告
专知会员服务
9+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
Cancer Cell综述|AI用于肿瘤学中的多模态数据集成
专知会员服务
35+阅读 · 2022年10月13日
相关基金
国家自然科学基金
4+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014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
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员