计算机科学 > 计算机视觉与模式识别
[提交于 2025年8月9日
]
标题: 基于深度学习和可解释人工智能的融合脑肿瘤分类以及基于规则的推理
标题: Fusion-Based Brain Tumor Classification Using Deep Learning and Explainable AI, and Rule-Based Reasoning
摘要: 从磁共振成像(MRI)中准确且可解释地分类脑肿瘤对于有效的诊断和治疗计划至关重要。 本研究提出了一种基于集成的深度学习框架,该框架使用软投票策略将MobileNetV2和DenseNet121卷积神经网络(CNNs)相结合,以对三种常见的脑肿瘤类型:胶质瘤、脑膜瘤和垂体腺瘤进行分类。 这些模型在Figshare数据集上进行了训练和评估,采用分层的5折交叉验证协议。 为了提高透明度和临床信任度,该框架集成了一个可解释的人工智能(XAI)模块,采用Grad-CAM++进行特定类别的显著性可视化,同时结合了一个符号化的临床决策规则叠加(CDRO),将预测结果映射到已建立的放射学经验法则。 与单独的CNN相比,集成分类器表现出更优越的性能,准确率为91.7%,精确率为91.9%,召回率为91.7%,F1得分为91.6%。 Grad-CAM++可视化显示了模型关注区域与专家标注的肿瘤区域之间强烈的空间一致性,Dice系数高达0.88,IoU分数高达0.78。 临床规则激活进一步验证了具有明显形态特征病例中的模型预测。 涉及五位获得认证的放射科医生的人为中心的可解释性评估显示,解释有用性(平均值=4.4)和热图区域对应性(平均值=4.0)均获得了较高的Likert量表评分,加强了该框架的临床相关性。 总体而言,所提出的方法为自动脑肿瘤分类提供了一个强大、可解释且通用的解决方案,推动了深度学习在临床神经诊断中的整合。
文献和引用工具
与本文相关的代码,数据和媒体
alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)
演示
推荐器和搜索工具
arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目
arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。
与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。
有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.