Medical imaging is a key component in clinical diagnosis, treatment planning and clinical trial design, accounting for almost 90% of all healthcare data. CNNs achieved performance gains in medical image analysis (MIA) over the last years. CNNs can efficiently model local pixel interactions and be trained on small-scale MI data. The main disadvantage of typical CNN models is that they ignore global pixel relationships within images, which limits their generalisation ability to understand out-of-distribution data with different 'global' information. The recent progress of Artificial Intelligence gave rise to Transformers, which can learn global relationships from data. However, full Transformer models need to be trained on large-scale data and involve tremendous computational complexity. Attention and Transformer compartments (Transf/Attention) which can well maintain properties for modelling global relationships, have been proposed as lighter alternatives of full Transformers. Recently, there is an increasing trend to co-pollinate complementary local-global properties from CNN and Transf/Attention architectures, which led to a new era of hybrid models. The past years have witnessed substantial growth in hybrid CNN-Transf/Attention models across diverse MIA problems. In this systematic review, we survey existing hybrid CNN-Transf/Attention models, review and unravel key architectural designs, analyse breakthroughs, and evaluate current and future opportunities as well as challenges. We also introduced a comprehensive analysis framework on generalisation opportunities of scientific and clinical impact, based on which new data-driven domain generalisation and adaptation methods can be stimulated.


翻译:医学影像在临床诊断、治疗方案制定和临床试验设计中占据核心地位,约占所有医疗数据的90%。近年来,卷积神经网络在医学图像分析领域取得了性能提升。CNN能够高效建模局部像素交互,并可在小规模医学影像数据上训练。典型CNN模型的主要缺陷在于其忽视了图像内部的全局像素关系,这限制了其理解具有不同"全局"信息的分布外数据的泛化能力。人工智能的最新进展催生了Transformer,该类模型能够从数据中学习全局关系。然而,完整Transformer模型需要在大规模数据上训练,且计算复杂度极高。为保持全局关系建模特性,注意力机制和Transformer组件(Transf/Attention)作为完整Transformer的轻量化替代方案被提出。近期,融合CNN与Transf/Attention架构的局部-全局互补特性成为趋势,催生了混合模型的新纪元。过去数年见证了混合CNN-Transf/Attention模型在各类MIA问题中的显著增长。本系统综述对现有混合CNN-Transf/Attention模型进行调研,梳理并剖析关键架构设计,分析突破性进展,评估当前及未来机遇与挑战。我们还引入了一个面向科学及临床影响泛化能力的综合分析框架,以此可推动基于数据驱动的领域泛化与自适应新方法的发展。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
专知会员服务
55+阅读 · 2020年3月16日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
GNN 又立功了! GNN + PLM = CIKM'22最佳论文
图与推荐
0+阅读 · 2022年11月3日
WWW 2020 开源论文 | 异构图Transformer
PaperWeekly
13+阅读 · 2020年4月3日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
论文 | YOLO(You Only Look Once)目标检测
七月在线实验室
14+阅读 · 2017年12月12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
0+阅读 · 2016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
1+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
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月12日
Deep learning for cardiac image segmentation: A review
Arxiv
21+阅读 · 2019年11月9日
Arxiv
11+阅读 · 2018年7月31日
VIP会员
最新内容
无人机已改变战场,但并未解决指挥问题
专知会员服务
5+阅读 · 8月14日
驱动军事决策变革的顶尖人工智能指挥系统
专知会员服务
11+阅读 · 8月11日
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
10+阅读 · 8月10日
《战争中的大语言模型监管》
专知会员服务
16+阅读 · 8月10日
相关资讯
GNN 又立功了! GNN + PLM = CIKM'22最佳论文
图与推荐
0+阅读 · 2022年11月3日
WWW 2020 开源论文 | 异构图Transformer
PaperWeekly
13+阅读 · 2020年4月3日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
论文 | YOLO(You Only Look Once)目标检测
七月在线实验室
14+阅读 · 2017年12月12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
0+阅读 · 2016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
1+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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员