端到端前列腺癌复发预测:H&E图像的自我注意多实例学习与递归神经网络

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"这篇论文是关于使用机器学习技术,特别是自我注意多实例学习(Self-Attention Multiple Instance Learning, SAMIL)和递归神经网络(Recurrent Neural Network, RNN),来实现前列腺癌复发的可解释性端到端预测。这项工作主要基于H&E染色图像,这是病理学中常用的一种诊断工具,用于观察组织结构和细胞形态。论文发表在2021年的Machine Learning for Health (ML4H)会议上,展示了如何通过深度学习模型提高临床决策支持的效率和准确性。 文章指出,当前临床决策支持系统对于病理图像数据的依赖主要是基于高强度监督的注解,这种方式虽然直观易理解,但受限于专家的表现和可用的标注数据。为了克服这些限制,研究者提出了一种新的方法,结合了自我注意机制的多实例学习和RNN,以处理H&E图像中的复杂信息。自我注意机制允许模型在不同部分之间建立联系,理解图像的整体上下文;而RNN则能够捕捉时间序列或序列数据的动态变化,这在分析肿瘤生长模式时特别有用。 在前列腺癌复发预测任务中,由于病变可能分布在多个区域,且并非所有区域都具有相同的病理意义,多实例学习是一种理想的框架。SAMIL在此背景下,能够识别出图像中的关键区域(即“阳性袋”),这些区域可能与癌症复发有关。递归神经网络则用于处理这些关键区域的信息流,以生成连续的预测。 论文强调了解释性是机器学习模型在医疗应用中不可或缺的一部分,因此,该模型不仅提供预测结果,还能揭示影响预测的重要特征和图像区域。这有助于医生理解和信任模型的决策过程,从而在实际临床实践中更好地应用。 这篇研究为病理学图像分析提供了一种新的、可解释的预测方法,通过集成深度学习的先进组件,提高了对前列腺癌复发预测的准确性和临床相关性。这种方法有望改进现有的诊断工具,并推动病理学向更加智能化和个性化的方向发展。"