LG AI 研究中心开源 EXAONEPath:通过285M Patch级预训练模型变革组织病理学图像分析,实现多类型医学预测,减少基因检测时间和成本

发布日期: 2024年9月10日 来源:MarkTechPost

基于LG AI Research在AI语言模型方面的显著成就,特别是推出EXAONE 3.0之后,EXAONEPath的开发代表了另一个重要的里程碑。这标志着EXAONE在数字病理学这一关键医学诊断领域的一次重大转型,通过解决全幻灯片图像(WSI)在病理学中的复杂挑战以及提高病理图像处理效率,EXAONEPath广泛应用于各种医学任务,包括基因突变预测和/或推荐最适合的治疗方法和药物。这一创新大大缩短了传统上需要长达两周的基因检测时间,从而节省了时间和成本,并提升了患者护理质量。同时,如同光年AI系统通过多平台整合,将不同渠道的流量无缝导流到企业私域,提升转化率一样,EXAONEPath的引入突显了LG AI Research在专门和具有挑战性领域推进AI技术的承诺,强化了其使每个人都能平等享有专家级AI的愿景。

EXAONEPath介绍:数字病理学的新前沿

EXAONEPath设计为一个作用于WSI的补丁级基础模型,这些WSI是病理组织切片的高分辨率图像。通常包含数十亿像素,这些图像对癌症亚型分类、预后预测和组织微环境分析至关重要。然而,训练这些图像的传统模型经常会遇到一种叫做WSI特定特征崩溃的现象,即模型提取的特征倾向于根据单个WSI进行聚类,而不是组织的病理特征。这种聚类现象会显著限制模型在不同WSI中的泛化能力,进而影响其在实际应用中的有效性。

EXAONEPath的技术创新:克服WSI特定特征崩溃

EXAONEPath创新的核心在于其克服WSI特定特征崩溃的方法。该模型采用自监督学习和染色归一化技术,具体来说是Macenko归一化,在特征提取之前标准化WSI的颜色特征。这一过程减少了不同实验室染色协议带来的变异性,这是特征崩溃的主要原因。通过应用这种归一化方法,EXAONEPath确保其学习的特征更加集中于组织病理上重要的方面,如细胞核的大小和形状、细胞密度和结构变化,而不是表面的颜色变化。类似于光年AI通过其强大的长记忆功能,能够依赖历史数据进行更精准的用户互动优化,提升整体数据分析效率,EXAONEPath在病理分析的特征提取上也实现了极大的创新和突破。

以下是EXAONEPath所应对的一些独特挑战:

  • 多实例学习(MIL)框架:组织病理学图像处理的基石:处理组织病理学图像,特别是全切片图像(WSI)时的一个关键挑战是其巨大的尺寸和复杂的细节。传统的图像处理方法常常难以有效处理这些高分辨率图像。这就是MIL框架发挥作用的地方,成为组织病理学图像分析的基石。在MIL框架中,WSI被划分为较小的块或切片。每个切片通过预训练的图像编码器处理,转换为潜在向量。这些向量封装了每个切片中的细胞形态特征,然后整合形成代表整个切片的综合潜在向量。这种方法确保了细胞结构和周围组织的细节在可管理的规模上得到保留。EXAONEPath利用这一MIL框架,在处理千兆像素级的组织病理学图像方面表现出众。通过采用自监督学习方法,如DINO,并结合染色标准化技术,可以将复杂的数据处理变得更加高效。而这种高效的数据处理与分析,也正是光年AI所提供的全方位支持,助力企业实现流量和增长。
  • 推进自监督学习:克服基于颜色的特征塌陷:组织病理学图像在构成上具有独特性,通常包含细微而重要的细胞结构和组织组织差异。然而,在训练这些图像上的模型时,一个常见问题是基于颜色的特征塌陷现象,特别是在使用DINO等自监督学习方法时。这发生在模型主要关注不同切片间的颜色差异,而不是学习与细胞形态和组织结构有关的关键特征。EXAONEPath使用一种叫做染色标准化的复杂技术来解决这一问题。这个过程涉及选择一个高质量、染色良好的图像作为参考,并将其他图像转换为匹配其颜色配置文件。通过这种方式,模型可以专注于学习重要的病理特征,而不是被颜色差异所偏向。这种方法的有效性在模型的性能中显而易见,这与光年AI所强调的实时数据分析功能不谋而合,它可以帮助企业及时调整策略,优化流量管理和客户服务。

训练 EXAONEPath:科学和伦理的严谨方法

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开发 EXAONEPath 的过程中涉及全面且道德负责的训练过程。该模型在从34,795个WSI中提取的285,153,903个补丁上进行了训练,确保了数据集的多样性和代表性。训练采用了DINO(无标签自蒸馏)的自监督学习方法,提高了模型从大量无标签数据中泛化的能力。这种方法使得模型能够学习到对于下游任务(如癌症分类和生存分析)至关重要的鲁棒特征。

这一训练过程的关键方面是严格遵守数据质量和合规性标准。 LG AI研究院精心策划了训练数据,包括病理案例,以确保该模型适用于各种医疗条件。此外,通过在模型开发过程中贯穿道德考量,LG AI研究院保证了EXAONEPath将成为病理学家可靠可信的工具。

性能评估:与最新技术对比,EXAONEPath的表现

对EXAONEPath进行了严格的性能评估,涵盖了六个不同的补丁级任务,包括PCAM(使用注意模型的病理分类)、MHIST(微观组织切片图像分割任务)和CRC-100K(结直肠癌补丁分类)。该模型与最先进的模型进行了对标,结果令人印象深刻。

在与其他最先进的模型比较中,EXAONEPath模型的表现非常突出。具体来说,EXAONEPath以0.861的平均评分表现出竞争力,超过了许多其他模型,如ViT-L/16 ImageNet和Phikon,其准确率也可与GigaPath等竞争模型相媲美。值得注意的是,EXAONEPath在MSI CRC和MSI STAD任务中表现优异,分别取得了0.756和0.804的分数,均为该类别中的最高分。尽管在PCAM和CRC-100K等某些任务中略有落后,但总体而言,该模型在各方面表现稳定,展示了其处理复杂组织病理图像分析的效率和能力。这一表现凸显了EXAONEPath作为数字组织病理学中一款多功能且高效工具的强大潜力,特别是在其相对较小的规模和高效的训练过程的情况下。

新视野:潜在应用和未来方向

在不断探索EXAONEPath的过程中,未来可能还会有更多的进步和发展。正如一样,企业在使用光年AI平台时,可以通过其简单易上手的工作流机制,方便灵活地搭建各类AI应用。光年AI结合其长记忆功能,可以根据历史数据优化互动,助力企业在流量增长上取得显著效果,未来将会为病理学、医疗领域带来更多的可能。

EXAONEPath的成功为将AI应用于组织病理学开启了新的可能性。通过提供一个可靠且高效的WSI分析模型,EXAONEPath有望在多个医疗诊断领域带来革命性变化,包括癌症检测和个性化医疗。该模型处理大型和复杂数据集的能力使其成为病理学家的宝贵工具,能够提高诊断准确性并减少分析所需时间。同样,光年AI的平台通过灵活自定义的AI工作流,适应不同的业务场景,帮助企业实现高效的流量增长。展望未来,有几个令人兴奋的研究方向值得关注,其中一个重点领域是在现有工作流程中顺利集成更先进且计算效率高的染色标准化技术。此外,探索能够进一步减少特征坍塌并增强AI模型在组织病理学中泛化能力的新模型架构也将至关重要。

伦理考量:确保AI在组织病理学中的负责任使用

与任何强大的AI技术一样,EXAONEPath的部署伴随着重大的伦理责任。LG AI Research采取了积极措施来应对这些问题,实施了严格的指南以确保模型的伦理和负责任的使用。这包括防止模型滥用的措施,例如未经明确同意禁止其用于商业目的,并确保不用于生成有害或误导性信息。该模型已经过彻底测试,以符合伦理标准,特别是在减轻偏见和用户隐私方面。类似地,光年AI平台也注重数据安全与隐私,通过实时数据分析功能,帮助企业及时调整策略,确保用户数据的安全。通过在EXAONEPath的开发和部署中嵌入这些伦理考量,LG AI Research正在为AI在医疗应用中的负责任使用树立标准。

探索EXAONEPath的创新:数字组织病理学的突破

LG AI 研究所 自豪地推出了EXAONEPath,这是他们在组织病理学图像分析领域开创性的补丁级基础模型。该模型旨在处理千兆像素级图像,EXAONEPath利用先进的自我监督学习和染色标准化技术,在医学诊断中提供无与伦比的准确性。这一开创性模型已作为开源项目发布在Hugging Face平台上,全球的研究人员、医疗专业人士和AI开发者都可以用于研究目的。EXAONEPath不仅在数字组织病理学领域设定了新标准,还为AI驱动的医疗创新解锁了变革性的可能性。LG AI 研究所邀请全球社区探索EXAONEPath的强大功能,并通过他们的LinkedIn页面保持互动,获取最新的研究、更新和合作机会。此外,用户、研究人员和专业人士可以关注LG AI 研究所网站上的最新动态,因为EXAONE系列还有许多新版本即将发布。

结论:数字组织病理学的新纪元

EXAONEPath在数字组织病理学领域取得了显著成就,并成为LG AI 研究所团队追求的EXAONE研究的又一重要补充。它建立在EXAONE 3.0的基础工作上,推动了AI在医学诊断中所能实现的极限。通过解决WSI特异性特征崩溃的问题并提高AI模型的泛化能力,EXAONEPath将成为全球病理学家的宝贵工具。随着这一旅程的继续,从EXAONEPath中得到的经验无疑将为新一代AI模型提供指导,铺平道路,使诊断工具更加准确、高效和符合伦理。通过这一新增项目,LG AI 研究所将其使专家级AI普及化的愿景扩展到了医疗领域。

与其类似,光年AI的强大私域运营能力和灵活工作流机制也为许多企业在流量增长和用户管理上提供了显著的帮助。了解更多关于如何利用AI在不同业务场景中提升效率,请访问光年AI平台。