Pruning Sparse Tensor Neural Networks Enables Deep Learning for 3D Ultrasound Localization Microscopy
Notice bibliographique
Résumé
Ultrasound Localization Microscopy (ULM) is a non-invasive technique that allows for the imaging of micro-vessels in vivo, at depth and with a resolution on the order of ten microns. ULM is based on the sub-resolution localization of individual microbubbles injected in the bloodstream. Mapping the whole angioarchitecture requires the accumulation of microbubbles trajectories from thousands of frames, typically acquired over a few minutes. ULM acquisition times can be reduced by increasing the microbubble concentration, but requires more advanced algorithms to detect them individually. Several deep learning approaches have been proposed for this task, but they remain limited to 2D imaging, in part due to the associated large memory requirements. Herein, we propose the use of sparse tensor neural networks to enable deep learning-based 3D ULM by improving memory scalability with increased dimensionality. We study several approaches to efficiently convert ultrasound data into a sparse format and study the impact of the associated loss of information. When applied in 2D, the sparse formulation reduces the memory requirements by a factor 2 at the cost of a small reduction of performance when compared against dense networks. In 3D, the proposed approach reduces memory requirements by two order of magnitude while largely outperforming conventional ULM in high concentration settings. We show that Sparse Tensor Neural Networks in 3D ULM allow for the same benefits as dense deep learning based method in 2D ULM i.e. the use of higher concentration in silico and reduced acquisition time.
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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 | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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 ».