标签不准确性和图像噪声对全景放射图片中牙细分的影响,使用联邦,集中和本地学习
Johan Andreas Balle Rubak1, Khuram Naveed1, Sanyam Jain1
1Department of Dentistry and Oral Health, Aarhus University, Vennelyst Boulevard 9, 8000, Aarhus, Denmark.
Dento maxillo facial radiology
|January 17, 2026
概括
牙科人工智能牙细分的联合学习 (FL) 与数据腐败场景中的集中学习 (CL) 性能相匹配或超过. FL为可扩展的临床AI部署提供了一种实用,保护隐私的方法.
科学领域:
- 人工智能在牙科中的应用
- 机器学习用于医学成像
- 医疗保健中的数据隐私
背景情况:
- 联合学习 (FL) 对隐私问题,数据异质性和牙科AI中的标签不一致性提出了潜在的解决方案.
- 评估FL与集中学习 (CL) 和本地学习 (LL) 相比,对于理解其在现实临床环境中的有效性至关重要.
研究的目的:
- 为了比较联合学习 (FL) 与集中学习 (CL) 和局部学习 (LL) 的表现,在全景放射图中对牙进行细分.
- 在各种数据腐败场景下评估FL的稳定性,包括标签操纵,图像质量退化和错误的客户端排除.
- 调查每个客户损失轨迹在FL框架内用于异常检测的实用性.
主要方法:
- 一个注意力U-Net模型在6个机构的2066张X射线图上接受了培训.
- 模拟了四种数据腐败场景:基线,标签操纵,图像噪音和错误的客户端排除.
- 联合学习是使用Flower AI框架实现的,CL和LL作为比较器.
- 使用诸如Dice,IoU,HD,HD95和ASSD等指标评估绩效,通过Wilcoxon签名等级测试评估重要性.
主要成果:
- 联合学习 (FL) 在所有测试的数据腐败场景中始终匹配或超过集中学习 (CL) 的表现,包括标签操纵和图像噪声.
- 在大多数场景中,与本地学习 (LL) 相比,FL在大多数场景中表现优越,特别是在标签操纵下.
- 每个客户端的损失曲线监控有效地识别和标记了FL网络中的受损数据站点.
结论:
- 联合学习 (FL) 为牙科人工智能应用程序提供了一个强大的,保护隐私的中央学习 (CL) 替代方案,在数据腐败的情况下优于本地学习 (LL).
- 每个客户端损失监控的整合增强了异常检测,支持FL作为可扩展和安全的临床AI部署的实际解决方案.
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