Skip to main content

2022 | OriginalPaper | Buchkapitel

Towards Real-World Federated Learning in Medical Image Analysis Using Kaapana

verfasst von : Klaus Kades, Jonas Scherer, Maximilian Zenk, Marius Kempf, Klaus Maier-Hein

Erschienen in: Distributed, Collaborative, and Federated Learning, and Affordable AI and Healthcare for Resource Diverse Global Health

Verlag: Springer Nature Switzerland

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The Radiological Cooperative Network (RACOON) is dedicated to strengthening Covid-19 research by establishing a standardized digital infrastructure across all university hospitals in Germany. Using a combination of structured reporting together with advanced image analysis methods, it is possible to train new models for a standardized and automated biomarker extraction that can be easily rolled out across the consortium. A major challenge consists in providing generic and robust tools that work well on relevant data from all hospitals, not just on those where the model was originally trained. Potential solutions are federated approaches that incorporate data from all sites for model generation. In this work, we therefore extend the Kaapana framework used in RACOON to enable real-world federated learning in clinical environments. In addition, we create a benchmark of the nnU-Net when applied in multi-site settings by conducting intra- and cross-site experiments on a multi-site prostate segmentation dataset.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
3.
Zurück zum Zitat Dong, Y., et al.: Federated semi-supervised learning for covid region segmentation in chest ct using multi-national data from china, italy, japan. Med. Image Anal. 70, 101992–101992 (2021)CrossRef Dong, Y., et al.: Federated semi-supervised learning for covid region segmentation in chest ct using multi-national data from china, italy, japan. Med. Image Anal. 70, 101992–101992 (2021)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Gonzalez, C., Gotkowski, K., Bucher, A., Fischbach, R., Kaltenborn, I., Mukhopadhyay, A.: Detecting when pre-trained nnU-net models fail silently for covid-19 lung lesion segmentation. In: de Bruijne, M., Cattin, P.C., Cotin, S., Padoy, N., Speidel, S., Zheng, Y., Essert, C. (eds.) MICCAI 2021. LNCS, vol. 12907, pp. 304–314. Springer, Cham (2021). https://doi.org/10.1007/978-3-030-87234-2_29CrossRef Gonzalez, C., Gotkowski, K., Bucher, A., Fischbach, R., Kaltenborn, I., Mukhopadhyay, A.: Detecting when pre-trained nnU-net models fail silently for covid-19 lung lesion segmentation. In: de Bruijne, M., Cattin, P.C., Cotin, S., Padoy, N., Speidel, S., Zheng, Y., Essert, C. (eds.) MICCAI 2021. LNCS, vol. 12907, pp. 304–314. Springer, Cham (2021). https://​doi.​org/​10.​1007/​978-3-030-87234-2_​29CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Jiang, M., Wang, Z., Dou, Q.: Harmofl: harmonizing local and global drifts in federated learning on heterogeneous medical images. In: AAAI Conference on Artificial Intelligence (2022) Jiang, M., Wang, Z., Dou, Q.: Harmofl: harmonizing local and global drifts in federated learning on heterogeneous medical images. In: AAAI Conference on Artificial Intelligence (2022)
15.
Zurück zum Zitat Liu, Q., et al.: Ms-net: multi-site network for improving prostate segmentation with heterogeneous MRI data. IEEE Trans. Med. Imaging 39, 2713–2724 (2020)CrossRef Liu, Q., et al.: Ms-net: multi-site network for improving prostate segmentation with heterogeneous MRI data. IEEE Trans. Med. Imaging 39, 2713–2724 (2020)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Liu, Q., et al.: Feddg: federated domain generalization on medical image segmentation via episodic learning in continuous frequency space. In: The IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR) (2021) Liu, Q., et al.: Feddg: federated domain generalization on medical image segmentation via episodic learning in continuous frequency space. In: The IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR) (2021)
17.
Zurück zum Zitat McMahan, H.B., Moore, E., Ramage, D., Arcas, B.A.: Federated learning of deep networks using model averaging. ArXiv abs/1602.05629 (2016) McMahan, H.B., Moore, E., Ramage, D., Arcas, B.A.: Federated learning of deep networks using model averaging. ArXiv abs/1602.05629 (2016)
22.
Metadaten
Titel
Towards Real-World Federated Learning in Medical Image Analysis Using Kaapana
verfasst von
Klaus Kades
Jonas Scherer
Maximilian Zenk
Marius Kempf
Klaus Maier-Hein
Copyright-Jahr
2022
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-031-18523-6_13

Premium Partner