In-Silo Federated Learning vs. Centralized Learning for Segmenting Acute and Chronic Ischemic Brain Lesions
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Purpose To investigate the efficacy of federated learning (FL) compared to industry-level centralized learning (CL) for segmenting acute infarct and white matter hyperintensity. Materials and Methods This retrospective study included 13,546 diffusion-weighted images (DWI) from 10 hospitals and 8,421 fluid-attenuated inversion recovery images (FLAIR) from 9 hospitals for acute (Task I) and chronic (Task II) lesion segmentation. The mean ages (SD) for the training datasets were 68.1 (12.8) for Task I and 67.4 (13.0) for Task II. The frequency of male participants was 51.5% and 60.4%, respectively. We trained with datasets from 9 and 3 institutions for Task I and Task II, respectively, and externally tested them in datasets from 1 and 9 institutions each. For FL, the central server aggregated training results every four rounds with FedYogi (Task I) and FedAvg (Task II). A batch clipping strategy was tested for the FL models. Performances were evaluated with the Dice similarity coefficient (DSC). Results In Task I, the FL model employing batch clipping trained for 360 epochs achieved a DSC of 0.754±0.183, surpassing an equivalent CL model (DSC 0.691±0.229; p<0.001) and comparable to the best-performing CL model at 940 epochs (DSC 0.755±0.207; p=0.701). In Task II, no significant differences were observed amongst FL model with clipping, without clipping, and CL model after 48 epochs (DSCs of 0.761±0.299, 0.751±0.304, 0.744±0.304). Few-shot FL showed significantly lower performance. Task II reduced training times with batch clipping (3.5 to 1.75 hours). Conclusion Comparisons between CL and FL in identical settings suggest the feasibility of FL for medical image segmentation.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,007 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».