对脑外伤（TBI）患者的准确预后很难为治疗，患者管理和长期护理提供信息至关重要。年龄，运动和学生反应性，缺氧和低血压以及计算机断层扫描（CT）的放射学发现等患者特征已被确定为TBI结果预测的重要变量。 CT是临床实践中选择的急性成像方式，因为其获取速度和广泛的可用性。但是，这种方式主要用于定性和半定量评估，例如马歇尔评分系统，该系统容易受到主观性和人为错误。这项工作探讨了使用最先进的，深度学习的TBI病变分割方法从常规获得的医院入院CT扫描中提取的成像生物标志物的预测能力。我们使用病变体积和相应的病变统计作为扩展TBI结果预测模型的输入。我们将我们提出的功能的预测能力与马歇尔分数进行比较，并与经典的TBI生物标志物配对。我们发现，在预测不利的TBI结果时，自动提取的定量CT功能的性能与Marshall分数相似或更好。利用自动地图集对齐，我们还确定额叶外病变是不良预后的重要指标。我们的工作可能有助于更好地理解TBI，并提供有关如何使用自动化神经影像分析来改善TBI后预测的新见解。

早期检测改善了胰腺导管腺癌（PDAC）中的预后，但挑战，因为病变通常很小，并且在对比增强的计算断层扫描扫描（CE-CT）上定义很差。深度学习可以促进PDAC诊断，但是当前模型仍然无法识别小（<2cm）病变。在这项研究中，最先进的深度学习模型用于开发用于PDAC检测的自动框架，专注于小病变。另外，研究了整合周围解剖学的影响。 CE-CT来自119个病理验证的PDAC患者的群组和123名没有PDAC患者的队列用于训练NNUNET用于自动病变检测和分割（\ TEXTIT {NNUNET \ _t}）。训练了两种额外的鼻塞，以研究解剖学积分的影响：（1）分割胰腺和肿瘤（\ yryit {nnunet \ _tp}），（2）分割胰腺，肿瘤和多周围的解剖结构（\ textit {nnunet \_多发性硬化症}）。外部可公开的测试集用于比较三个网络的性能。 \ Textit {nnunet \ _ms}实现了最佳性能，在整个测试集的接收器操作特性曲线下的区域为0.91，肿瘤的0.88 <2cm，显示最先进的深度学习可以检测到小型PDAC和解剖信息的好处。

基于深入的学习的诊断性能随着更多的注释数据而增加，但手动注释是大多数领域的瓶颈。专家在临床常规期间评估诊断图像，并在报告中写出他们的调查结果。基于临床报告的自动注释可以克服手动标记瓶颈。我们假设可以使用这些报告的稀疏信息引导的模型预测来生成用于检测任务的密度注释。为了证明疗效，我们在放射学报告中临床显着发现的数量指导的临床上显着的前列腺癌（CSPCA）注释。我们包括7,756个前列腺MRI检查，其中3,050人被手动注释，4,706次自动注释。我们对手动注释的子集进行了自动注释质量：我们的得分提取正确地确定了99.3 \％$ 99.3 \％$ 99.3 \％$的CSPCA病变数量，我们的CSPCA分段模型正确地本地化了83.8 \ PM 1.1 \％$的病变。我们评估了来自外部中心的300名检查前列腺癌检测表现，具有组织病理学证实的基础事实。通过自动标记的考试增强培训集改善了在接收器的患者的诊断区域，从$ 88.1 \ pm 1.1 \％$至89.8 \ pm 1.0 \％$（$ p = 1.2 \ cdot 10 ^ { - 4} $ ）每案中的一个错误阳性的基于病变的敏感性，每案件从79.2美元2.8 \％$ 85.4 \ PM 1.9 \％$（$ P <10 ^ { - 4} $），以$ alm \ pm std。$超过15个独立运行。这种改进的性能展示了我们报告引导的自动注释的可行性。源代码在https://github.com/diagnijmegen/report-guiding-annotation上公开可用。最佳的CSPCA检测算法在https://grand-challenge.org/algorithms/bpmri-cspca-detection-report-guiding-annotations/中提供。

病变分割是放射线工作流程的关键步骤。手动分割需要长时间的执行时间，并且容易发生可变性，从而损害了放射线研究及其鲁棒性的实现。在这项研究中，对非小细胞肺癌患者的计算机断层扫描图像进行了深入学习的自动分割方法。还评估了手动与自动分割在生存放射模型的性能中的使用。方法总共包括899名NSCLC患者（2个专有：A和B，1个公共数据集：C）。肺部病变的自动分割是通过训练先前开发的建筑NNU-NET进行的，包括2D，3D和级联方法。用骰子系数评估自动分割的质量，以手动轮廓为参考。通过从数据集A的手动和自动轮廓中提取放射性的手工制作和深度学习特征来探索自动分割对患者生存的放射素模型对患者生存的性能的影响。评估并比较模型的精度。结果通过平均2D和3D模型的预测以及应用后处理技术来提取最大连接的组件，可以实现具有骰子= 0.78 +（0.12）的自动和手动轮廓之间的最佳一致性。当使用手动或自动轮廓，手工制作或深度特征时，在生存模型的表现中未观察到统计差异。最好的分类器显示出0.65至0.78之间的精度。结论NNU-NET在自动分割肺部病变中的有希望的作用已得到证实，从而大大降低了时必的医生的工作量，而不会损害基于放射线学的生存预测模型的准确性。

最近关于Covid-19的研究表明，CT成像提供了评估疾病进展和协助诊断的有用信息，以及帮助理解疾病。有越来越多的研究，建议使用深度学习来使用胸部CT扫描提供快速准确地定量Covid-19。兴趣的主要任务是胸部CT扫描的肺和肺病变的自动分割，确认或疑似Covid-19患者。在这项研究中，我们使用多中心数据集比较12个深度学习算法，包括开源和内部开发的算法。结果表明，合并不同的方法可以提高肺部分割，二元病变分割和多种子病变分割的总体测试集性能，从而分别为0.982,0.724和0.469的平均骰子分别。将得到的二元病变分段为91.3ml的平均绝对体积误差。通常，区分不同病变类型的任务更加困难，分别具有152mL的平均绝对体积差，分别为整合和磨碎玻璃不透明度为0.369和0.523的平均骰子分数。所有方法都以平均体积误差进行二元病变分割，该分段优于人类评估者的视觉评估，表明这些方法足以用于临床实践中使用的大规模评估。

多发性硬化症（MS）是中枢神经系统的慢性炎症和退行性疾病，其特征在于，白色和灰质的外观与个体患者的神经症状和标志进行地平整相关。磁共振成像（MRI）提供了详细的体内结构信息，允许定量和分类MS病变，其批判性地通知疾病管理。传统上，MS病变在2D MRI切片上手动注释，一个流程效率低，易于观察室内误差。最近，已经提出了自动统计成像分析技术以基于MRI体素强度检测和分段段病变。然而，它们的有效性受到MRI数据采集技术的异质性和MS病变的外观的限制。通过直接从图像学习复杂的病变表现，深度学习技术已经在MS病变分割任务中取得了显着的突破。在这里，我们提供了全面审查最先进的自动统计和深度学习MS分段方法，并讨论当前和未来的临床应用。此外，我们审查了域适应等技术策略，以增强现实世界临床环境中的MS病变分段。

肾细胞癌（RCC）是一种常见的癌症，随着临床行为的变化。懒惰的RCC通常是低级的，没有坏死，可以在没有治疗的情况下监测。激进的RCC通常是高级的，如果未及时检测和治疗，可能会导致转移和死亡。虽然大多数肾脏癌在CT扫描中都检测到，但分级是基于侵入性活检或手术的组织学。确定对CT图像的侵略性在临床上很重要，因为它促进了风险分层和治疗计划。这项研究旨在使用机器学习方法来识别与病理学特征相关的放射学特征，以促进评估CT图像而不是组织学上的癌症侵略性。本文提出了一种新型的自动化方法，即按区域（Corrfabr）相关的特征聚集，用于通过利用放射学和相应的不对齐病理学图像之间的相关性来对透明细胞RCC进行分类。 CORRFABR由三个主要步骤组成：（1）特征聚集，其中从放射学和病理图像中提取区域级特征，（2）融合，放射学特征与病理特征相关的放射学特征在区域级别上学习，并且（3）在其中预测的地方学到的相关特征用于仅使用CT作为输入来区分侵略性和顽固的透明细胞RCC。因此，在训练过程中，Corrfabr从放射学和病理学图像中学习，但是在没有病理图像的情况下，Corrfabr将使用CORFABR将侵略性与顽固的透明细胞RCC区分开。 Corrfabr仅比放射学特征改善了分类性能，二进制分类F1分数从0.68（0.04）增加到0.73（0.03）。这证明了将病理疾病特征纳入CT图像上透明细胞RCC侵袭性的分类的潜力。

人工智能（AI）技术具有重要潜力，可以实现有效，鲁棒和自动的图像表型，包括识别细微图案。基于AI的检测搜索图像空间基于模式和特征来找到兴趣区域。存在一种良性的肿瘤组织学，可以通过使用图像特征的基于AI的分类方法来识别。图像从图像中提取可用于的可覆盖方式，可以通过显式（手工/工程化）和深度辐射谱系框架来探索途径。辐射瘤分析有可能用作非侵入性技术，以准确表征肿瘤，以改善诊断和治疗监测。这项工作介绍基于AI的技术，专注于肿瘤宠物和PET / CT成像，用于不同的检测，分类和预测/预测任务。我们还讨论了所需的努力，使AI技术转换为常规临床工作流程，以及潜在的改进和互补技术，例如在电子健康记录和神经象征性AI技术上使用自然语言处理。

计算机辅助方法为诊断和预测脑疾病显示了附加的价值，因此可以支持临床护理和治疗计划中的决策。本章将洞悉方法的类型，其工作，输入数据（例如认知测试，成像和遗传数据）及其提供的输出类型。我们将专注于诊断的特定用例，即估计患者的当前“状况”，例如痴呆症的早期检测和诊断，对脑肿瘤的鉴别诊断以及中风的决策。关于预测，即对患者的未来“状况”的估计，我们将缩小用例，例如预测多发性硬化症中的疾病病程，并预测脑癌治疗后患者的结局。此外，根据这些用例，我们将评估当前的最新方法，并强调当前对这些方法进行基准测试的努力以及其中的开放科学的重要性。最后，我们评估了计算机辅助方法的当前临床影响，并讨论了增加临床影响所需的下一步。

目的：为全身CT设计多疾病分类扫描使用自动提取标签从放射科文reports.Materials和方法三个不同的器官系统：这项回顾性研究共有12,092例患者（平均年龄57 + - 18; 6172名妇女）包括对模型开发和测试（2012-2017自）。基于规则的算法被用来从12,092患者提取13667身体CT扫描19,225疾病的标签。使用三维DenseVNet，三个器官系统是分段的：肺和胸膜;肝胆;和肾脏及输尿管。对于每个器官，三维卷积神经网络分类没有明显的疾病与四种常见疾病为跨越所有三个模型总共15个不同的标签。测试是在相对于2875个手动导出的参考标签2158个CT体积的子集从2133名患者（ - ; 1079名妇女18，平均年龄58 +）进行。性能报告为曲线（AUC）与通过方法德朗95％置信区间下接收器的操作特性的区域。结果：提取的标签说明书验证确认91％横跨15个不同的唱片公司99％的准确率。对于肺和胸膜标签的AUC分别为：肺不张0.77（95％CI：0.74，0.81），结节0.65（0.61，0.69），肺气肿0.89（0.86，0.92），积液0.97（0.96，0.98），并且没有明显的疾病0.89（ 0.87，0.91）。对于肝和胆囊的AUC分别为：肝胆钙化0.62（95％CI：0.56，0.67），病变0.73（0.69，0.77），扩张0.87（0.84，0.90），脂肪0.89（0.86，0.92），并且没有明显的疾病0.82（ 0.78，0.85）。对于肾脏及输尿管的AUC分别为：石0.83（95％CI：0.79，0.87），萎缩0.92（0.89，0.94），病变0.68（0.64，0.72），囊肿0.70（0.66，0.73），并且没有明显的疾病0.79（0.75 ，0.83）。结论：弱监督深度学习模型能够在多器官系统不同的疾病分类。

本文提出了第二版的头部和颈部肿瘤（Hecktor）挑战的概述，作为第24届医学图像计算和计算机辅助干预（Miccai）2021的卫星活动。挑战由三个任务组成与患有头颈癌（H＆N）的患者的PET / CT图像的自动分析有关，专注于oropharynx地区。任务1是FDG-PET / CT图像中H＆N主肿瘤肿瘤体积（GTVT）的自动分割。任务2是来自同一FDG-PET / CT的进展自由生存（PFS）的自动预测。最后，任务3与任务2的任务2与参与者提供的地面真理GTVT注释相同。这些数据从六个中心收集，总共325个图像，分为224个培训和101个测试用例。通过103个注册团队和448个结果提交的重要参与，突出了对挑战的兴趣。在第一任务中获得0.7591的骰子相似度系数（DSC），分别在任务2和3中的0.7196和0.6978的一致性指数（C-Index）。在所有任务中，发现这种方法的简单性是确保泛化性能的关键。 PFS预测性能在任务2和3中的比较表明，提供GTVT轮廓对于实现最佳结果，这表明可以使用完全自动方法。这可能避免了对GTVT轮廓的需求，用于可重复和大规模的辐射瘤研究的开头途径，包括千元潜在的受试者。

深度学习技术在检测医学图像中的对象方面取得了成功，但仍然遭受虚假阳性预测，可能会阻碍准确的诊断。神经网络输出的估计不确定性已用于标记不正确的预测。我们研究了来自神经网络不确定性估计的功能和基于形状的特征，这些特征是根据二进制预测计算出的，从二进制预测中，通过开发基于分类的后处理步骤来减少肝病病变检测中的假阳性，以用于不同的不确定性估计方法。我们证明了两个数据集上所有不确定性估计方法的神经网络的病变检测性能（相对于F1分数）的改善，分别包括腹部MR和CT图像。我们表明，根据神经网络不确定性估计计算的功能往往不会有助于降低假阳性。我们的结果表明，诸如阶级不平衡（真实假阳性比率）和从不确定性图提取的基于形状的特征之类的因素在区分假阳性和真实阳性预测方面起着重要作用

磁共振成像（MRI）是中风成像的中心方式。它被用来接受患者的治疗决定，例如选择患者进行静脉溶栓或血管内治疗。随后在住院期间使用MRI来通过可视化梗塞核心大小和位置来预测结果。此外，它可以用来表征中风病因，例如（心脏） - 栓塞和非胚胎中风之间的区分。基于计算机的自动医疗图像处理越来越多地进入临床常规。缺血性中风病变分割（ISLE）挑战的先前迭代有助于生成鉴定急性和急性缺血性中风病变分割的基准方法。在这里，我们介绍了一个专家注册的多中心MRI数据集，以分割急性到亚急性中风病变。该数据集包括400个多供应商MRI案例，中风病变大小，数量和位置的可变性很高。它分为n = 250的训练数据集和n = 150的测试数据集。所有培训数据将公开可用。测试数据集将仅用于模型验证，并且不会向公众发布。该数据集是Isles 2022挑战的基础，目的是找到算法方法，以实现缺血性中风的稳健和准确分割算法的开发和基准测试。

晚期钆增强磁共振成像（LGE MRI）通常用于可视化和量化左心房（LA）疤痕。疤痕的位置和程度提供了心理生理学和心房颤动进展的重要信息（AF）。因此，LGE MRI的La Scar分段和量化可用于AF患者的计算机辅助诊断和治疗分层。由于手动描绘可能是耗时的，并且经过专家内和专家间变异性，因此非常需要自动化这种计算，这然而仍然仍然具有挑战性和研究。本文旨在为La腔，墙壁，瘢痕和消融差距分割和LGE MRI的定量提供系统审查，以及AF研究的相关文献。具体而言，我们首先总结AF相关的成像技术，特别是LGE MRI。然后，我们详细介绍了四个计算任务的方法，并总结了每个任务中应用的验证策略。最后，概述了未来可能的未来发展，简要调查了上述方法的潜在临床应用。审查表明，该主题的研究仍处于早期阶段。虽然已经提出了几种方法，但特别是对于LA分割，由于与图像采集的高度变化相关的性能问题和图像采集差异有关的性能问题，仍有很大的算法发展。

Robust forecasting of the future anatomical changes inflicted by an ongoing disease is an extremely challenging task that is out of grasp even for experienced healthcare professionals. Such a capability, however, is of great importance since it can improve patient management by providing information on the speed of disease progression already at the admission stage, or it can enrich the clinical trials with fast progressors and avoid the need for control arms by the means of digital twins. In this work, we develop a deep learning method that models the evolution of age-related disease by processing a single medical scan and providing a segmentation of the target anatomy at a requested future point in time. Our method represents a time-invariant physical process and solves a large-scale problem of modeling temporal pixel-level changes utilizing NeuralODEs. In addition, we demonstrate the approaches to incorporate the prior domain-specific constraints into our method and define temporal Dice loss for learning temporal objectives. To evaluate the applicability of our approach across different age-related diseases and imaging modalities, we developed and tested the proposed method on the datasets with 967 retinal OCT volumes of 100 patients with Geographic Atrophy, and 2823 brain MRI volumes of 633 patients with Alzheimer's Disease. For Geographic Atrophy, the proposed method outperformed the related baseline models in the atrophy growth prediction. For Alzheimer's Disease, the proposed method demonstrated remarkable performance in predicting the brain ventricle changes induced by the disease, achieving the state-of-the-art result on TADPOLE challenge.

机器学习算法支撑现代诊断辅助软件，这在临床实践中证明了有价值的，特别是放射学。然而，不准确的是，主要是由于临床样本的可用性有限，用于培训这些算法，妨碍他们在临床医生中更广泛的适用性，接受和识别。我们对最先进的自动质量控制（QC）方法进行了分析，可以在这些算法中实现，以估计其输出的确定性。我们验证了识别磁共振成像数据中的白质超收缩性（WMH）的大脑图像分割任务上最有前途的方法。 WMH是在上层前期成年中常见的小血管疾病的关联，并且由于其变化的尺寸和分布模式而尤其具有挑战性。我们的研究结果表明，不确定度和骰子预测的聚集在此任务的故障检测中最有效。两种方法在0.82至0.84的情况下独立改善平均骰子。我们的工作揭示了QC方法如何有助于检测失败的分割案例，从而使自动分割更可靠，适合临床实践。

背景：越来越多地认识到，仅根据常规临床护理得出的完全包容的大规模收集，脑部肿瘤的复杂异质性越来越多。这是当代机器学习可以促进的一项任务，尤其是在神经影像方面，但是它处理在现实世界中临床实践中常见的不完整数据的能力仍然未知。在这里，我们将最新方法应用于大规模的多站点MRI数据，以量化自动化肿瘤分割模型的比较保真度，以复制在临床现实中观察到的各种完整性水平。方法：我们将深度学习（NNU-NET衍生的）肿瘤分割模型与T1，对比增强的T1，T2和Flair Imaging序列的所有可能组合进行了比较，并在2021 Brats-brats-- RSNA胶质瘤人群为1251名患者，并对多样化的50例患者样本进行了测试。结果：经过训练的不完整数据分割病变的模型，通常等效于对完整数据培训的模型，表现为0.907（单个序列）至0.945（完整数据集）的骰子系数（全数据集），而0.701（单个序列）（单个序列）至0.891（完整的数据集中） ）用于组件组织类型。不完整的数据分割模型可以在没有对比成像的情况下准确检测增强肿瘤，从而用R2在0.95-0.97之间量化其体积。结论：深度学习分割模型在缺少数据时很好地表征了肿瘤，甚至可以在不使用对比度的情况下检测增强组织。这表明转化为临床实践（不完整的数据是常见的，可能比迄今为止认为的要容易得多，并且在减少对比鲜明使用的依赖性方面可能具有价值。

肿瘤分割是放疗治疗计划的基本步骤。为了确定口咽癌患者（OPC）原发性肿瘤（GTVP）的准确分割，需要同时评估不同图像模态，并从不同方向探索每个图像体积。此外，分割的手动固定边界忽略了肿瘤描述中已知的空间不确定性。这项研究提出了一种新型的自动深度学习（DL）模型，以在注册的FDG PET/CT图像上进行逐片自适应GTVP分割的辐射肿瘤学家。我们包括138名在我们研究所接受过（化学）辐射治疗的OPC患者。我们的DL框架利用了间和板板的上下文。连续3片的串联FDG PET/CT图像和GTVP轮廓的序列用作输入。进行了3倍的交叉验证，进行了3​​次，对从113例患者的轴向（a），矢状（s）和冠状（c）平面提取的序列进行了训练。由于体积中的连续序列包含重叠的切片，因此每个切片产生了平均的三个结果预测。在A，S和C平面中，输出显示具有预测肿瘤的概率不同的区域。使用平均骰子得分系数（DSC）评估了25名患者的模型性能。预测是最接近地面真理的概率阈值（在A中为0.70，s为0.70，在s中为0.77，在C平面中为0.80）。提出的DL模型的有希望的结果表明，注册的FDG PET/CT图像上的概率图可以指导逐片自适应GTVP分割中的辐射肿瘤学家。

检测新的多发性硬化症（MS）病变是该疾病进化的重要标志。基于学习的方法的适用性可以有效地自动化此任务。然而，缺乏带有新型病变的注释纵向数据是训练健壮和概括模型的限制因素。在这项工作中，我们描述了一条基于学习的管道，该管道解决了检测和细分新MS病变的挑战性任务。首先，我们建议使用单个时间点对在分割任务进行训练的模型中使用转移学习。因此，我们从更轻松的任务中利用知识，并为此提供更多注释的数据集。其次，我们提出了一种数据综合策略，以使用单个时间点扫描生成新的纵向时间点。通过这种方式，我们将检测模型预算到大型合成注释数据集上。最后，我们使用旨在模拟MRI中数据多样性的数据实践技术。通过这样做，我们增加了可用的小注释纵向数据集的大小。我们的消融研究表明，每个贡献都会提高分割精度。使用拟议的管道，我们获得了MSSEG2 MICCAI挑战中新的MS病变的分割和检测的最佳分数。

基于深度学习的疾病检测和分割算法承诺提高许多临床过程。然而，由于数据隐私，法律障碍和非统一数据采集协议，此类算法需要大量的注释训练数据，通常在医学环境中不可用。具有注释病理学的合成数据库可以提供所需的培训数据量。我们展示了缺血性卒中的例子，即利用基于深度学习的增强的病变分割的改善是可行的。为此，我们训练不同的图像到图像转换模型，以合成大脑体积的磁共振图像，并且没有来自语义分割图的中风病变。此外，我们培养一种生成的对抗性网络来产生合成病变面具。随后，我们组合这两个组件来构建大型合成描边图像数据库。使用U-NET评估各种模型的性能，该U-NET在临床测试集上培训以进行段中风病变。我们向最佳性能报告$ \ mathbf {72.8} $％[$ \ mathbf {70.8 \ pm1.0} $％]的骰子分数，这胜过了单独临床图像培训的模型培训$ \ mathbf { 67.3} $％[$ \ mathbf {63.2 \ pm1.9} $％]，并且接近人类互相互联网骰子评分$ \ mathbf {76.9} $％。此外，我们表明，对于仅为10或50个临床案例的小型数据库，与使用不使用合成数据的设置相比，合成数据增强产生了显着的改进。据我们所知，这提出了基于图像到图像翻译的合成数据增强的第一个比较分析，并将第一应用于缺血性卒中。