未整理の臨床用MRI・CTボリュームをVol-JEPAで学習した新神経画像基盤モデル「NeuroVFM」を紹介
ミシガン大学の研究チームが、非構造化臨床データを用いて自己教師あり学習で訓練された脳画像基盤モデル「NeuroVFM」を発表し、既存の手法を凌駕する診断精度を実現した。
キーポイント
大規模非構造化データによる学習
566,915件の研究にわたる20年以上の臨床 MRI および CT スキャン計 524 万ボリュームを、ラベル付けや報告書の依存なしに「ヘルスシステム・ラーニング」で学習させた。
Vol-JEPA アーキテクチャの採用
既存の I-JEPA や V-JEPA を拡張した Vol-JEPA により、ピクセル再構成ではなく潜在空間での表現予測を行い、ラベル不要で高品質な特徴抽出を可能にした。
驚異的な診断性能
156 の診断タスク(74 MRI 種目、82 CT 種目)において、MRI で AUROC 92.49、CT で 92.68 を達成し、すべてのベースラインモデルを上回る結果となった。
背景情報への依存排除
事前計算された頭部マスクを用いたフォアグラウンド中心のマスキングにより、脳解剖学的特徴に焦点を当て、背景のショートカット学習を防ぐ設計となっている。
Vol-JEPA の優位性と効率性
同じデータセット上で比較された結果、潜空間予測(Vol-JEPA)は報告書監督やボクセル再構築よりも優れた性能を示し、3DINO ベースラインより7倍高速で学習可能である。
多様な下流タスクへの対応
凍結された視覚トークンを活用して、構造化レポート生成、緊急性のトリアージ、根拠のある予測(アテンションベース)、およびモダリティ間の転移学習を可能にする。
実世界での診断支援性能
prospective 研究では GPT-5 を上回る92.6%のバランス精度を達成したが、クリティカルな所見を見逃すリスクがあるため、自律的なスクリーニングではなく意思決定支援ツールとして位置づけられている。
重要な引用
Frontier models learn mostly from public internet data. However, clinical neuroimaging rarely appears there, because MRI and CT scans contain identifiable facial features.
The research team call their approach 'health system learning.' In short, the model learns from uncurated data generated during normal clinical operations.
Rather than reconstructing pixels, it predicts representations in a learned latent space. As a result, it needs no labels, no report text, and no voxel decoder.
"latent prediction outperformed both report supervision and voxel reconstruction here."
"The authors therefore frame it as decision support, not autonomous screening."
Report generation was reported as >24× cheaper and >23× less carbon-intensive than GPT-5.
影響分析・編集コメントを表示
影響分析
この研究は、プライバシー保護の壁に阻まれていた臨床画像データを大規模に活用する「ヘルスシステム・ラーニング」の実現可能性を示し、医療 AI のデータ収集パラダイムを根本から変える可能性があります。ラベル付けのコストと時間を大幅に削減しつつ、汎用性の高い基盤モデルを構築できるため、将来的には多くの医療機関で標準的な診断支援ツールとして普及する極めて重要な転換点です。
編集コメント
顔のプライバシー問題を回避しつつ、膨大な臨床データを有効活用した画期的なアプローチであり、医療 AI の実用化におけるデータ収集のボトルネックを解消する重要な一歩です。
最先端のモデルは主に公開されたインターネットデータから学習しますが、臨床用神経画像データはそこにはほとんど登場しません。MRI や CT スキャンには個人を特定できる顔の特徴が含まれるためです。その結果、汎用モデルは脳画像タスクにおいて性能が振るわないのが実情でした。
これを解決すべく、ミシガン大学の研究チームが「NeuroVFM」を開発し、『Nature Medicine』誌に発表しました。
では、NeuroVFM とは何でしょうか?
NeuroVFM の核心は、神経画像処理向けの汎用視覚基盤モデルです。具体的には、524 万本の臨床用 MRI および CT ボリュームデータを用いて事前学習されました。これらは「UM-NeuroImages」データセットに含まれる 56 万 6915 件の検査データから成り立っており、ミシガン・メディシンにおける過去 20 年以上にわたる日常の診療記録を網羅しています。
研究チームはこのアプローチを「ヘルスシステム学習」と呼んでいます。要するに、通常の臨床業務の中で生成される非選別データをそのまま学習対象とするのです。これにより、放射線科医による報告書と画像をペアにしたデータ依存というボトルネックを回避できます。また、特定の疾患に特化した狭い分類器で用いられるような手作業によるデータ選別の必要性も排除されます。
注目すべきは、このモデルの基盤となるのが「Vol-JEPA」である点です。これは既存の I-JEPA や V-JEPA という手法を、3 次元の医療画像へと拡張したものです。これはより大きな潮流を反映しています。つまり、JEPA スタイルの学習法が医療画像分野へと広がりつつあるのです。
Vol-JEPA はどのように動作するのでしょうか?
Vol-JEPA は、ラベルやテキスト報告書、ボクセル復元器を一切必要としない自己教師ありの視覚専用アルゴリズムです。ピクセルを再構成するのではなく、学習された潜在空間における表現を予測します。
まず、各 3D ボリュームは重なりを持たない 4×16×16 ボクセルのパッチにトークン化されます。次に、ボリュームは小さな可視コンテキストと、より大きなマスクされたターゲット領域に分割されます。学生エンコーダーがその後、このコンテキストパッチを処理します。
一方、予測器(predictor)はコンテキストの潜在表現(latents)とターゲット位置の符号化を組み合わせて、マスクされた領域の潜在表現を推測します。教師エンコーダーは、正解となるターゲットの潜在表現を生成します。この教師モデルは、学生モデルの指数移動平均(EMA)として維持されます。トレーニングでは、予測値と教師モデルの出力間の滑らかな L1 損失を最小化しますが、勾配計算は教師モデル側で停止させます。
重要なのは、マスク処理が前景に焦点を当てている点です。事前計算されたヘッドマスクを使用し、MRI ではコンテキスト比率を 25%、CT では 20% に設定しています。さらに、パッチの 20% をドロップアウトさせる設計にしており、これによりエンコーダーは背景の手がかりに頼るのではなく、共通する神経解剖学的構造をモデル化するように促されます。
性能評価
この検証のため、研究チームはすべてのエンコーダーを凍結し、同一の学習レベル向け注意機構付きプローブ(attentive probes)のみを訓練しました。主要な評価指標は、156 の診断タスク全体でのマクロ平均 AUROC です。これには 74 の MRI および 82 の CT 診断が含まれます。
その結果、NeuroVFM は CT で 92.68、MRI で 92.49 の AUROC を達成しました。さらに、集計された評価指標においてすべてのベースラインを上回る性能を示しました。
NeuroVFM は、未加工の臨床用 MRI および CT ボリュームデータを用いて Vol-JEPA で事前学習された新しい神経画像基盤モデルです。
各モデルの性能比較(AUROC の差)を見ると、NeuroVFM は UM-NeuroImages(医療システム内データ)を学習データとし、Vol-JEPA による潜在予測(latent prediction)を採用しています。その結果、CT で 92.68、MRI で 92.49 という高いスコアを記録しました。
これに対し、HLIP も UM-NeuroImages を使用していますが、報告書や言語情報に基づく監督学習を採用しているため、NeuroVFM よりも 0.98 ポイント低く評価されました。同様に PRIMA は MRI のみを使用し、報告書と言語情報を活用した結果、3.87 ポイント差をつけられました。
また、UM-NeuroImages を用いてボクセル再構成(MAE)を目的とした NeuroMAE は 1.55 ポイントの差があり、自然画像 17 億枚で自己教師あり学習(2D)を行った DINOv3 は 2.24 ポイント、1,500 万組の画像・テキストペアを用いた Vision–language(2D)モデルである BiomedCLIP は 2.88 ポイントそれぞれ劣りました。
PRIMA、HLIP、NeuroMAE はいずれも同じ学習データを使用しているため、これらの差は目的関数の違いによるものです。つまり、潜在予測アプローチが、報告書に基づく監督学習やボクセル再構成よりも優れていることが示されました。
学習効率についても言及されています。例えば、Vol-JEPA の完全な実行には 1,000 GPU 時間未満で済み、3D DINO ベースラインと比較して 7 倍以上高速でした。また、同じメモリ使用量でバッチサイズを 16 倍に拡大することも可能でした。
ベースとなるエンコーダーはパラメータ数 8,580 万個、小型バージョンでは 2,170 万個です。
このモデルが何を実現できるのか?
診断支援だけでなく、NeuroVFM は複数の下流タスクにも対応しています。いずれのタスクでも、同じ凍結された視覚トークン(frozen visual tokens)を再利用します。
報告書生成:チームは、凍結された NeuroVFM を Qwen3-14B と組み合わせ、LLaVA-1.5 スタイルで構造化された主要な所見を生成するシステム「NeuroVFM-LLaVA」を開発しました。
トリアージ(優先度分類):生成された所見を推論モデルに渡すことで、「異常なし」「定期検査必要」「緊急」といった緊急性レベルを自動判定します。
根拠のある予測:アテンションベースの MIL ポールダーが、画像領域ごとの注釈なしで、所見と画像の対応関係を自動的にマッピングします。
異種モダリティ間の転移学習では、CT で訓練されたプローブを MRI に適用しても、AUROC の低下は 5 ポイント未満に抑えられました。
生成タスクとトリアージ(選別)の両方において、NeuroVFM-LLaVA は最先端のベースラインモデルを上回る性能を示しました。
| メトリック | NeuroVFM-LLaVA | GPT-5 | Claude Sonnet 4.5 |
|---|---|---|---|
| 3 レベルの重症度分類精度 (Best) | -11.0 | -20.3 | — |
| prospective なバランス精度 | 92.6% | 71.2% | — |
| 重大所見の見落とし率 | 13.5% (155件中21件) | 50.3% (155件中78件) | — |
| レポート推論コスト | ベースライン | 24 倍以上高い | — |
さらに、研究チームは医療システム全体で 1 週間の非介入型 prospective 試験(対象者数:1,155 名)を実施しました。その結果、NeuroVFM はバランス精度 92.6% を達成し、GPT-5 の 71.2% を大きく上回りました。ただし、感度は 86.5% で、重大な所見 155 件中 21 件を見落としてしまいました。このため、著者たちは本システムを自律的なスクリーニングツールではなく、医師の意思決定を支援するツールとして位置付けています。
NeuroVFM の運用方法
実際には、公開されたスタックを利用するのは非常に簡単です。パッケージをインストールし、パイプラインヘルパー関数を呼び出すだけで済みます。以下のコードスニペットは、リポジトリが提供する API を使用しています。
git clone https://github.com/MLNeurosurg/neurovfm.git && cd neurovfm && pip install -e .from neurovfm.pipelines import (
load_encoder, load_diagnostic_head, load_vlm, interpret_findings,
)
encoder, preprocessor = load_encoder("mlinslab/neurovfm-encoder")
dx_head = load_diagnostic_head("mlinslab/neurovfm-dx-ct")
generator, gen_preproc = load_vlm("mlinslab/neurovfm-llm")必ず JSON 形式で返してください。translation フィールドのみ。他のフィールドは一切追加しないこと — 余計なフィールドを書こうとして本文がトークン上限で打ち切られる事故を防ぐため:
{"translation": "リライト全文"}
スキームをエンコードし、診断を予測する
batch = preprocessor.load_study("/path/to/ct/study/", modality="ct")
embeddings = encoder.embed(batch) # [N_tokens, 768]
predictions = dx_head.predict(embeddings, batch) # [(label, prob, pred), ...]
# 予備的な所見を生成し、必要に応じてトリアージを行う
vols = gen_preproc.load_study("/path/to/ct/study/", modality="ct")
findings = generator.generate(vols, clinical_context="LOC and nausea.")
triage = interpret_findings(findings, "LOC and nausea.", api_key="...")なお、このスタックを利用するには、ソースコードからビルドした FlashAttention-2 (v2.6.3) が必要です。コードは MIT ライセンスで公開されていますが、重みデータは CC-BY-NC-SA-4.0 ライセンスの下にあります。一部のデータセットへのアクセスには、機関のメールアドレスによる承認申請が必要となります。
強みと限界
研究論文では、このモデルの利点と課題が双方の実証結果に基づいて報告されています。
強み
- レポートやラベルによる監督学習を必要とせず、未整理のスキャンデータから学習可能。
- CT と MRI の両方を共通の潜在空間で扱える。
- GPT-5 を用いた場合と比較して、レポート生成にかかるコストは 24 倍以上、炭素排出量は 23 倍以上削減できると報告されている。
- メーカーや磁場強度の違い、および人口統計学的なサブグループ間でも性能が安定している。
限界
- トリアージの感度が 86.5% であるため、重要な所見を見逃すケースが依然として存在する。
- 重みデータは商用利用不可であり、FDA の承認も得ていない。
- データセット、アーキテクチャ、目的関数に起因するバイアスに影響を受けやすい。
- 評価結果は単一の学術医療システムからのものに限られる。
論文とリポジトリは以下のリンクからご確認ください。また、Twitter でフォローしていただくと幸いです。ぜひ、15 万人以上の ML 関係者が集まる当社の Reddit サブコミュニティにもご参加ください。さらに、ニュースレターの購読も忘れずに。
あ、Telegram をお使いですか?今なら Telegram でも私たちに参加いただけます。
GitHub リポジトリや Hugging Face ページの紹介、製品リリース、ウェビナーなどのプロモーションをご希望の場合は、ぜひご連絡ください。
本記事「Meet NeuroVFM: A New Neuroimaging Foundation Model Trained With Vol-JEPA on Uncurated Clinical MRI and CT Volumes」は、MarkTechPost で最初に公開されました。
原文を表示
Frontier models learn mostly from public internet data. However, clinical neuroimaging rarely appears there, because MRI and CT scans contain identifiable facial features. Consequently, general models underperform on brain-imaging tasks. A University of Michigan research team addresses this gap with NeuroVFM, published in Nature Medicine.
What is NeuroVFM?
At its core, NeuroVFM is a generalist visual foundation model for neuroimaging. Specifically, it was trained on 5.24 million clinical MRI and CT volumes. These came from 566,915 studies in the UM-NeuroImages dataset. That data spans over two decades of routine care at Michigan Medicine.
The research team call their approach ‘health system learning.’ In short, the model learns from uncurated data generated during normal clinical operations. Therefore, it avoids the bottleneck of paired radiology reports. It also avoids the disease-specific curation used in narrow classifiers.
Notably, the base model is called Vol-JEPA. It extends the earlier I-JEPA and V-JEPA methods to volumetric medical images. This reflects a wider trend: JEPA-style learning is expanding into medical imaging.
How Vol-JEPA Works?
Vol-JEPA is a self-supervised, vision-only algorithm. Rather than reconstructing pixels, it predicts representations in a learned latent space. As a result, it needs no labels, no report text, and no voxel decoder.
First, each 3D volume is tokenized into non-overlapping 4×16×16-voxel patches. Next, the volume is split into a small visible context and a larger masked target. A student encoder then processes the context patches.
Meanwhile, a predictor combines context latents with target position encodings. It predicts the masked-region latents. A teacher encoder generates the ground-truth target latents. This teacher is an exponential moving average (EMA) of the student. Training minimizes a smooth L1 loss between predicted and teacher latents, with gradients stopped through the teacher.
Importantly, masking is foreground-focused, using precomputed head masks. Context ratios are 25% for MRI and 20% for CT, with 20% patch dropout. This design encourages the encoder to model shared neuroanatomy rather than background shortcuts.
(function(){
window.addEventListener('message',function(e){
if(e.data && e.data.type==='neurovfm-voljepa-height'){
var f=document.getElementById('neurovfm-voljepa');
if(f) f.style.height=e.data.height+'px';
}
});
})();
Performance
To measure this, the research team froze every encoder and trained identical study-level attentive probes. The primary endpoint was macro-averaged AUROC across 156 diagnostic tasks. These cover 74 MRI and 82 CT diagnoses.
Consequently, NeuroVFM reached 92.68 AUROC on CT and 92.49 on MRI. Moreover, it outperformed every baseline on the aggregate endpoint.
ModelPretraining dataLearning objectiveAUROC margin vs NeuroVFM
NeuroVFMUM-NeuroImages (health system)Vol-JEPA latent prediction— (92.68 CT / 92.49 MRI)
HLIPUM-NeuroImagesReport / language supervision−0.98
PRIMAUM-NeuroImages (MRI only)Report / language supervision−3.87
NeuroMAEUM-NeuroImagesVoxel reconstruction (MAE)−1.55
DINOv31.7B natural imagesSelf-supervision (2D)−2.24
BiomedCLIP15M image–text pairsVision–language (2D)−2.88
Because PRIMA, HLIP, and NeuroMAE share the same training data, these gaps isolate the objective. In other words, latent prediction outperformed both report supervision and voxel reconstruction here.
Training efficiency was also reported. For instance, a full Vol-JEPA run used fewer than 1,000 GPU hours. It trained over 7× faster than a 3DINO baseline. It also fit 16× larger batches at equal memory. The base encoder has 85.8M parameters; the small variant has 21.7M.
What the Model Enables?
Beyond diagnosis, NeuroVFM supports several downstream tasks. Each one reuses the same frozen visual tokens.
Report generation: The team paired frozen NeuroVFM with Qwen3-14B in a LLaVA-1.5 style. This NeuroVFM-LLaVA system generated structured key findings.
Triage: Findings passed to a reasoning model produced acuity levels: unremarkable, routine, or urgent.
Grounded predictions: An attention-based MIL pooler maps findings to image regions, without region-level annotations.
Cross-modal transfer.:A CT-trained probe ran on MRI with under a 5-point AUROC drop.
On generation and triage, NeuroVFM-LLaVA outperformed frontier baselines.
MetricNeuroVFM-LLaVAGPT-5Claude Sonnet 4.5
Three-tier acuity accuracyBest−11.0−20.3
Prospective balanced accuracy92.6%71.2%—
Critical-finding miss rate13.5% (21/155)50.3% (78/155)—
Report inference costBaseline>24× higher—
Furthermore, the research team ran a silent one-week prospective study across the health system (n=1,155). There, NeuroVFM reached 92.6% balanced triage accuracy versus 71.2% for GPT-5. However, its sensitivity was 86.5%, so 21 of 155 critical findings were missed. The authors therefore frame it as decision support, not autonomous screening.
Running NeuroVFM
In practice, using the released stack is straightforward. You install the package, then call the pipeline helpers. The snippet below uses the repository’s own API.
Copy CodeCopiedUse a different Browser
git clone https://github.com/MLNeurosurg/neurovfm.git && cd neurovfm && pip install -e .
from neurovfm.pipelines import (
load_encoder, load_diagnostic_head, load_vlm, interpret_findings,
)
encoder, preprocessor = load_encoder("mlinslab/neurovfm-encoder")
dx_head = load_diagnostic_head("mlinslab/neurovfm-dx-ct")
generator, gen_preproc = load_vlm("mlinslab/neurovfm-llm")
Encode a study, then predict diagnoses
batch = preprocessor.load_study("/path/to/ct/study/", modality="ct")
embeddings = encoder.embed(batch) # [N_tokens, 768]
predictions = dx_head.predict(embeddings, batch) # [(label, prob, pred), ...]
Generate preliminary findings, then optionally triage
vols = gen_preproc.load_study("/path/to/ct/study/", modality="ct")
findings = generator.generate(vols, clinical_context="LOC and nausea.")
triage = interpret_findings(findings, "LOC and nausea.", api_key="...")
Note that the stack requires FlashAttention-2 (v2.6.3) built from source. Code ships under an MIT license. Weights use CC-BY-NC-SA-4.0, and some require access approval with an institutional email.
Strengths and Limitations
Taken together, the research paper reports advantages alongside constraints. Both are grounded in its own evaluations.
Strengths
Learns from uncurated scans, without report or label supervision.
Shares one latent space across CT and MRI.
Report generation was reported as >24× cheaper and >23× less carbon-intensive than GPT-5.
Performance held across manufacturers, field strengths, and demographic subgroups.
Limitations
86.5% triage sensitivity means real critical-finding misses remain.
Weights are non-commercial, and the model is not FDA-approved.
The model is susceptible to dataset, architecture, and objective bias.
Results come from a single academic health system.
Check out the Paper and Repo. Also, feel free to follow us on Twitter and don’t forget to join our 150k+ML SubReddit and Subscribe to our Newsletter. Wait! are you on telegram? now you can join us on telegram as well.
Need to partner with us for promoting your GitHub Repo OR Hugging Face Page OR Product Release OR Webinar etc.? Connect with us
The post Meet NeuroVFM: A New Neuroimaging Foundation Model Trained With Vol-JEPA on Uncurated Clinical MRI and CT Volumes appeared first on MarkTechPost.
関連記事
Google、ブラウザ上で WebGPU を経由して .tflite モデルを実行する JavaScript バインディング「LiteRT.js」をリリース
PrismML が Qwen3.6-27B の軽量版「Bonsai 27B」をリリース:ラップトップやスマートフォンで動作する 1 ビットおよび 3 値モデル
コード生成エージェント4種比較:Mistral Vibe、Claude Code、Cursor、Codexの実務タスク評価
今日のまとめ
AI日報で今日の重要ニュースをまとめ読み