Medical Imaging Technology
Online ISSN : 2185-3193
Print ISSN : 0288-450X
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Paper
Loss Function for Learning Non-annotated Detection Targets: Evaluation on Liver Tumor Detection from Abdominal Ultrasound Images
Yusuke IKEDAKeisuke DOMANYoshito MEKADANaoshi NISHIDAMasatoshi KUDO
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2025 Volume 43 Issue 2 Pages 52-60

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Abstract

医療分野において,完全なアノテーションが与えられた学習データを収集することは難しい.本論文では腹部超音波画像からの肝腫瘍検出を対象に,画像内の一部の腫瘍に位置情報を与えた,部分的にアノテーションされた転移性肝がんの検出についてYOLOv3の損失関数を調節する手法を提案する.YOLOv3の損失関数の背景領域に関する項に対して腫瘍の種類に応じた重みを加えることで,アノテーションがない腫瘍に対する検出精度の改善を試みた.転移性肝がんの重みのみ小さくした実験の結果,転移性肝がんに対する再現率の向上が確認された.また,重み0.1のとき,アノテーションが与えられた転移性肝がんの適合率は1割程度低下したが,これは評価データにおいてアノテーションが与えられていない腫瘍を検出したためである.他の腫瘍においては再現率,適合率ともに精度に変化はなかった.この結果から,本手法の有効性が示唆された.

Translated Abstract

Collecting accurately annotated training data in the medical field is challenging. This paper proposes a method to adapt the YOLOv3 loss function for detecting metastatic liver cancer from abdominal ultrasound images, even with incomplete annotations. We aim to enhance detection accuracy for unannotated tumors by incorporating tumor-type-specific weights into the background component of the YOLOv3 loss function. After conducting experiments where only the weight for metastatic liver cancer was reduced, we observed improved recall rates for this tumor type. Furthermore, when the weight was set to 0.1, the precision for annotated metastatic liver cancer decreased by approximately 10%, due to the detection of non-annotated tumors during evaluation. It is important to note that the detection accuracy for other tumor types did not diminish. These findings indicate the effectiveness of our proposed method.

―腹部超音波画像からの肝腫瘍検出における評価―

Ultrasound image, Detection of liver tumor, Deep learning, Incomplete Annotation

References
 
© The Japanese Society of Medical Imaging Technology
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