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Enregistrement W4413878685 · doi:10.1038/s41598-025-15604-6

Explainable self-supervised learning for medical image diagnosis based on DINO V2 model and semantic search

2025· article· en· W4413878685 sur OpenAlexaff
Alaa Hussien, Abdelkareem Elkhateb, M. Saeed, Nourhan Mohamed Elsabawy, Alaa Ebraheem Elnakeeb, Nora El-Rashidy

Notice bibliographique

RevueScientific Reports · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRadiomics and Machine Learning in Medical Imaging
Établissements canadiensArtificial Intelligence in Medicine (Canada)
Organismes subventionnairesScience and Technology Development Fund
Mots-clésInterpretabilityComputer scienceArtificial intelligenceMachine learningMedical imagingSemantic gapWorkflowDeep learningSupervised learningFeature (linguistics)Image (mathematics)Information retrievalImage retrievalArtificial neural networkDatabase

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Medical images have become indispensable for decision-making and significantly affect treatment planning. However, increasing medical imaging has widened the gap between medical images and available radiologists, leading to delays and diagnosis errors. Recent studies highlight the potential of deep learning (DL) in medical image diagnosis. However, their reliance on labelled data limits their applicability in various clinical settings. As a result, recent studies explore the role of self-supervised learning to overcome these challenges. Our study aims to address these challenges by examining the performance of self-supervised learning (SSL) in diverse medical image datasets and comparing it with traditional pre-trained supervised learning models. Unlike prior SSL methods that focus solely on classification, our framework leverages DINOv2's embeddings to enable semantic search in medical databases (via Qdrant), allowing clinicians to retrieve similar cases efficiently. This addresses a critical gap in clinical workflows where rapid case The results affirmed SSL's ability, especially DINO v2, to overcome the challenge associated with labelling data and provide an accurate diagnosis superior to traditional SL. DINO V2 provides 100%, 99%, 99%, 100 and 95% for classification accuracy of Lung cancer, brain tumour, leukaemia and Eye Retina Disease datasets, respectively. While existing SSL models (e.g., BYOL, SimCLR) lack interpretability, we uniquely combine DINOv2 with ViT-CX, a causal explanation method tailored for transformers. This provides clinically actionable heatmaps, revealing how the model localizes tumors/cellular patternsa feature absent in prior SSL medical imaging studies Furthermore, our research explores the impact of semantic search in the medical images domain and how it can revolutionize the querying process and provide semantic results alongside SSL and the Qudra Net dataset utilized to save the embedding of the developed model after the training process. Cosine similarity measures the distance between the image query and stored information in the embedding using cosine similarity. Our study aims to enhance the efficiency and accuracy of medical image analysis, ultimately improving the decision-making process.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,018

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0020,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,000

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.

Tête enseignante Opus0,012
Tête enseignante GPT0,306
Écart entre enseignants0,294 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations6
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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