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arXiv:2507.11569 (eess)
[提交于 2025年7月15日 ]

标题: 视觉基础模型是否已准备好用于即插即用的医学图像配准?

标题: Are Vision Foundation Models Ready for Out-of-the-Box Medical Image Registration?

Authors:Hanxue Gu, Yaqian Chen, Nicholas Konz, Qihang Li, Maciej A. Mazurowski
摘要: 基础模型在大型图像数据集上进行预训练,能够捕捉丰富的特征表示,最近显示出在零样本图像配准中的潜力。 然而,它们的性能主要是在刚性或结构不那么复杂的背景下进行测试,例如大脑或腹部器官,尚不清楚这些模型是否能够处理更具挑战性的可变形解剖结构。 乳腺MRI配准特别困难,因为患者之间的解剖结构差异显著,患者体位引起的变形,以及纤维腺体组织的薄而复杂的内部结构的存在,其中准确对齐至关重要。 基于基础模型的配准算法能否处理这种复杂程度仍然是一个开放性问题。 在本研究中,我们对基于基础模型的乳腺MRI配准算法进行了全面评估。 我们在四个关键的乳腺配准任务中评估了五个预训练编码器,包括DINO-v2、SAM、MedSAM、SSLSAM和MedCLIP,这些任务涵盖了不同年份和日期、序列、模态以及患者疾病状态(病灶与无病灶)的变化。 我们的结果表明,像SAM这样的基于基础模型的算法在整体乳腺对齐方面优于传统的配准基线,尤其是在大的领域转移下,但在捕捉纤维腺体组织的细节方面存在困难。 有趣的是,在MedSAM和SSLSAM上进行医学或乳腺特异性图像的额外预训练或微调,并没有提高配准性能,甚至在某些情况下还会降低性能。 需要进一步的工作来理解领域特定训练如何影响配准,并探索能同时提高全局对齐和细结构精度的目标策略。 我们还在\href{https://github.com/mazurowski-lab/Foundation-based-reg}{Github}公开发布了我们的代码。
摘要: Foundation models, pre-trained on large image datasets and capable of capturing rich feature representations, have recently shown potential for zero-shot image registration. However, their performance has mostly been tested in the context of rigid or less complex structures, such as the brain or abdominal organs, and it remains unclear whether these models can handle more challenging, deformable anatomy. Breast MRI registration is particularly difficult due to significant anatomical variation between patients, deformation caused by patient positioning, and the presence of thin and complex internal structure of fibroglandular tissue, where accurate alignment is crucial. Whether foundation model-based registration algorithms can address this level of complexity remains an open question. In this study, we provide a comprehensive evaluation of foundation model-based registration algorithms for breast MRI. We assess five pre-trained encoders, including DINO-v2, SAM, MedSAM, SSLSAM, and MedCLIP, across four key breast registration tasks that capture variations in different years and dates, sequences, modalities, and patient disease status (lesion versus no lesion). Our results show that foundation model-based algorithms such as SAM outperform traditional registration baselines for overall breast alignment, especially under large domain shifts, but struggle with capturing fine details of fibroglandular tissue. Interestingly, additional pre-training or fine-tuning on medical or breast-specific images in MedSAM and SSLSAM, does not improve registration performance and may even decrease it in some cases. Further work is needed to understand how domain-specific training influences registration and to explore targeted strategies that improve both global alignment and fine structure accuracy. We also publicly release our code at \href{https://github.com/mazurowski-lab/Foundation-based-reg}{Github}.
评论: 3幅图,9页
主题: 图像与视频处理 (eess.IV) ; 人工智能 (cs.AI); 计算机视觉与模式识别 (cs.CV)
引用方式: arXiv:2507.11569 [eess.IV]
  (或者 arXiv:2507.11569v1 [eess.IV] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.11569
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Hanxue Gu [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2025 年 7 月 15 日 00:17:14 UTC (6,845 KB)
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