开放超声基础模型,用于跨异构环境的稳健分割和临床测量
Open ultrasound foundation model for robust segmentation and clinical measurement across heterogeneous settings
摘要
超声是全球应用最广泛的成像方式,但临床人工智能仍然碎片化为狭窄的单任务模型,当设备、操作员或解剖结构发生变化时,这些模型就会失败。在这里,我们展示了 SonoCorpus,一个开放资源,统一了来自 24 个临床应用和 17 个国家的 53 个公共数据集的 456,963 个图像和 1,626,085 个专家掩模,以及 SonoBase,一个在其上预训练的交互式分割基础模型。在引入新器官、设备、操作员和地理位置的 15 个评估数据集中,SonoBase 在每个数据集上都优于 SAM2、MedSAM2 和概念提示的 MedSAM3,并且与在相同数据上训练的每个数据集专家模型相匹配;在完全外部的数据上,它超过了这些基线在其自己的分布内基准上实现的准确性。从其分段得出的射血分数属于观察者间变异性(6.63\% 误差),与任一提示基线相比,除颤器候选阈值的错误分类较少(13\% 与 18--42\%);胎儿头围(1.81~毫米)和胎龄(1.2 天)误差低于观察者间变异。如果基线完全失败(四分之一的测试用例),SonoBase 在其中 81% 的测试用例中恢复了可用的分割,包括由两个低收入和中等收入国家(塞拉利昂和坦桑尼亚)中经过最低限度训练的用户操作的手持式探头。五个标记的示例可以帮助模型适应新的设置,并且相同的训练协议可以很好地转移到 SAM3 等较新的模型,从而将优势定位于特定于超声的预训练而不是任何单一架构。为了确保可重复性并使社区能够以 SonoBase 作为平台进行构建,我们发布了所有检查点、优化器状态、数据分割索引、重复数据删除哈希和起始代码。