Federated Learning via Multi-attention Guided UNet for Thyroid Nodule Segmentation of Ultrasound Images

分割 计算机科学 结核(地质) 人工智能 超声波 计算机视觉 甲状腺结节 甲状腺 图像分割 放射科 模式识别(心理学) 医学 内科学 生物 古生物学
作者
Zhuo Xiang,Xiao Yu Tian,Yiyao Liu,Minsi Chen,Cheng Zhao,Lina Tang,Ensheng Xue,Qi Zhou,Bin Shen,Fang Li,Chen Qin,Hongyuan Xue,Qing Tang,Yingjia Li,Lei Liang,Bin Wang,Quanshui Li,Changjun Wu,Tiantian Ren,Jin-Yu Wu,Tianfu Wang,Wenying Liu,Kun Yan,Bo-Ji Liu,Liping Sun,C. Zhao,Hui‐Xiong Xu,BaiYing Lei
出处
期刊:Neural Networks [Elsevier]
卷期号:181: 106754-106754
标识
DOI:10.1016/j.neunet.2024.106754
摘要

Accurate segmentation of thyroid nodules is essential for early screening and diagnosis, but it can be challenging due to the nodules' varying sizes and positions. To address this issue, we propose a multi-attention guided UNet (MAUNet) for thyroid nodule segmentation. We use a multi-scale cross attention (MSCA) module for initial image feature extraction. By integrating interactions between features at different scales, the impact of thyroid nodule shape and size on the segmentation results has been reduced. Additionally, we incorporate a dual attention (DA) module into the skip-connection step of the UNet network, which promotes information exchange and fusion between the encoder and decoder. To test the model's robustness and effectiveness, we conduct the extensive experiments on multi-center ultrasound images provided by 17 local hospitals. The model is trained using the federal learning mechanism to ensure privacy protection. The experimental results show that the Dice scores of the model on the data sets from the three centers are 0.908, 0.912 and 0.887, respectively. Compared to existing methods, our method demonstrates higher generalization ability on multi-center datasets and achieves better segmentation results.

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