Breast cancer is the second most common type of cancer in women in Canada and the United States, representing over 25% of all new female cancer cases. Neoadjuvant chemotherapy treatment has recently risen in usage as it may result in a patient having a pathologic complete response (pCR), and it can shrink inoperable breast cancer tumors prior to surgery so that the tumor becomes operable, but it is difficult to predict a patient's pathologic response to neoadjuvant chemotherapy. In this paper, we investigate the efficacy of leveraging learnt volumetric deep features from a newly introduced magnetic resonance imaging (MRI) modality called synthetic correlated diffusion imaging (CDI$^s$) for the purpose of pCR prediction. More specifically, we leverage a volumetric convolutional neural network to learn volumetric deep radiomic features from a pre-treatment cohort and construct a predictor based on the learnt features using the post-treatment response. As the first study to explore the utility of CDI$^s$ within a deep learning perspective for clinical decision support, we evaluated the proposed approach using the ACRIN-6698 study against those learnt using gold-standard imaging modalities, and found that the proposed approach can provide enhanced pCR prediction performance and thus may be a useful tool to aid oncologists in improving recommendation of treatment of patients. Subsequently, this approach to leverage volumetric deep radiomic features (which we name Cancer-Net BCa) can be further extended to other applications of CDI$^s$ in the cancer domain to further improve prediction performance.

新辅助化疗（NAC）对乳腺癌的病理完全反应（PCR）的早期预测在手术计划和优化治疗策略中起着至关重要的作用。最近，建议从多参数MRI（MP-MRI）数据（包括动态对比增强的MRI和扩散加权MRI（DWI））中的多参数MRI（MP-MRI）数据提出基于机器和深度学习的方法。我们引入了PD-DWI，这是一种生理分解的DWI机器学习模型，可预测DWI和临床数据的PCR。我们的模型首先将RAW DWI数据分解为影响DWI信号的各种生理线索，然后使用分解数据，除了临床变量外，还用作基于放射线学的XGBoost模型的输入特征。我们使用公开可用的乳房多参数MRI来预测NAC响应（BMMR2）挑战的公共乳房多参数MRI，证明了PD-DWI模型的添加值与传统的机器学习方法相比，用于从MP-MRI数据进行PCR预测的传统机器学习方法。与当前排行榜上的最佳结果（0.8849 vs. 0.8397）相比，我们的模型大大改善了曲线下的面积（AUC）。 PD-DWI有可能改善NAC乳腺癌后PCR的预测，减少MP-MRI的总体采集时间，并消除对比造影剂注射的需求。

成像生物标志物提供了一种无创的方法来预测治疗前免疫疗法的反应。在这项工作中，我们提出了一种从卷积神经网络（CNN）计算出的新型深度放射素特征（DRF），该特征捕获了与免疫细胞标记和整体生存有关的肿瘤特征。我们的研究使用四个MRI序列（T1加权，T1加权后对比，T2加权和FLAIR），并具有151例脑肿瘤患者的相应免疫细胞标记。该方法通过在MRI扫描的标记肿瘤区域内聚集了预训练的3D-CNN的激活图，从而提取了180个DRF。这些功能提供了编码组织异质性的区域纹理的紧凑而有力的表示。进行了一组全面的实验，以评估所提出的DRF和免疫细胞标记之间的关系，并衡量它们与整体生存的关联。结果表明，DRF和各种标记之间存在很高的相关性，以及根据这些标记分组的患者之间的显着差异。此外，将DRF，临床特征和免疫细胞标记组合为随机森林分类器的输入有助于区分短期和长期生存结果，AUC为72 \％，P = 2.36 $ \ times $ 10 $^{ - 5} $。这些结果证明了拟议的DRF作为非侵入性生物标志物在预测脑肿瘤患者的治疗反应中的有用性。

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。

数据分析方法的组合，提高计算能力和改进的传感器可以实现定量颗粒状，基于细胞的分析。我们描述了与组织解释和调查AI方法有关的丰富应用挑战集，目前用于应对这些挑战。我们专注于一类针对性的人体组织分析 - 组织病理学 - 旨在定量表征疾病状态，患者结果预测和治疗转向。

脑转移性疾病的治疗决策依赖于主要器官位点的知识，目前用活组织检查和组织学进行。在这里，我们开发了一种具有全脑MRI数据的准确非侵入性数字组织学的新型深度学习方法。我们的IRB批准的单网回顾性研究由患者（n = 1,399）组成，提及MRI治疗规划和伽马刀放射牢房超过19年。对比增强的T1加权和T2加权流体减毒的反转恢复脑MRI考试（n = 1,582）被预处理，并输入肿瘤细分，模态转移和主要部位分类的建议深度学习工作流程为五个课程之一（肺，乳腺，黑色素瘤，肾等）。十倍的交叉验证产生的总体AUC为0.947（95％CI：0.938,0.955），肺类AUC，0.899（95％CI：0.884,0.915），乳房类AUC为0.990（95％CI：0.983,0.997） ，黑色素瘤ACAC为0.882（95％CI：0.858,0.906），肾类AUC为0.870（95％CI：0.823,0.918），以及0.885的其他AUC（95％CI：0.843,0.949）。这些数据确定全脑成像特征是判别的，以便准确诊断恶性肿瘤的主要器官位点。我们的端到端深度射出方法具有巨大的分类来自全脑MRI图像的转移性肿瘤类型。进一步的细化可以提供一种无价的临床工具，以加快对精密治疗和改进的结果的原发性癌症现场鉴定。

前列腺癌是全球诊断出的最危险的癌症。前列腺诊断受到许多因素的影响，例如病变复杂性，观察者可见性和可变性。在过去的几十年中，许多基于磁共振成像（MRI）的技术已用于前列腺癌的鉴定和分类。开发这些技术至关重要，并且具有很大的医学效果，因为它们可以提高治疗益处和患者生存的机会。已经提出了一种取决于MRI的新技术来改善诊断。该技术包括两个阶段。首先，已经对MRI图像进行了预处理，以使医疗图像更适合于检测步骤。其次，已经基于预先训练的深度学习模型InceptionResnetv2进行了前列腺癌的识别，该模型具有许多优势并取得了有效的结果。在本文中，用于此目的的InceptionResnETV2深度学习模型的平均精度为89.20％，曲线下的面积（AUC）等于93.6％。与其他先前技术相比，该提出的新深度学习技术的实验结果代表了有希望的和有效的结果。

Non-invasive prostate cancer detection from MRI has the potential to revolutionize patient care by providing early detection of clinically-significant disease (ISUP grade group >= 2), but has thus far shown limited positive predictive value. To address this, we present an MRI-based deep learning method for predicting clinically significant prostate cancer applicable to a patient population with subsequent ground truth biopsy results ranging from benign pathology to ISUP grade group~5. Specifically, we demonstrate that mixed supervision via diverse histopathological ground truth improves classification performance despite the cost of reduced concordance with image-based segmentation. That is, where prior approaches have utilized pathology results as ground truth derived from targeted biopsies and whole-mount prostatectomy to strongly supervise the localization of clinically significant cancer, our approach also utilizes weak supervision signals extracted from nontargeted systematic biopsies with regional localization to improve overall performance. Our key innovation is performing regression by distribution rather than simply by value, enabling use of additional pathology findings traditionally ignored by deep learning strategies. We evaluated our model on a dataset of 973 (testing n=160) multi-parametric prostate MRI exams collected at UCSF from 2015-2018 followed by MRI/ultrasound fusion (targeted) biopsy and systematic (nontargeted) biopsy of the prostate gland, demonstrating that deep networks trained with mixed supervision of histopathology can significantly exceed the performance of the Prostate Imaging-Reporting and Data System (PI-RADS) clinical standard for prostate MRI interpretation.

肺癌是癌症相关死亡率的主要原因。尽管新技术（例如图像分割）对于改善检测和较早诊断至关重要，但治疗该疾病仍然存在重大挑战。特别是，尽管治愈性分辨率增加，但许多术后患者仍会出现复发性病变。因此，非常需要预后工具，可以更准确地预测患者复发的风险。在本文中，我们探讨了卷积神经网络（CNN）在术前计算机断层扫描（CT）图像中存在的分割和复发风险预测。首先，随着医学图像分割的最新进展扩展，剩余的U-NET用于本地化和表征每个结节。然后，确定的肿瘤将传递给第二个CNN进行复发风险预测。该系统的最终结果是通过随机的森林分类器产生的，该分类器合成具有临床属性的第二个网络的预测。分割阶段使用LIDC-IDRI数据集，并获得70.3％的骰子得分。复发风险阶段使用了国家癌症研究所的NLST数据集，并获得了73.0％的AUC。我们提出的框架表明，首先，自动结节分割方法可以概括地为各种多任务系统提供管道，其次，深度学习和图像处理具有改善当前预后工具的潜力。据我们所知，这是第一个完全自动化的细分和复发风险预测系统。

胶质母细胞瘤多形状（GBM）是一种恶性脑癌，形成约占Al脑和中枢神经系统（CNS）癌症的48％。据估计，由于GBM，美国每年发生超过13,000人死亡，使得具有可能导致可预测和有效的治疗的早期诊断系统至关重要。 GBM诊断后最常见的治疗方法是化疗，通过将迅速的分割细胞发送到凋亡。然而，当MgMT启动子序列甲基化时，这种形式的治疗无效，并且导致严重的副作用降低患者生存性。因此，重要的是能够通过基于非侵入性磁共振成像（MRI）的机器学习（ML）模型来鉴定MGMT启动子甲基化状态。这是使用脑肿瘤分割（BRALS）2021数据集完成的，该数据集最近用于国际摇臂竞争。我们开发了四种初级模型 - 两个辐射模型和两个CNN型号 - 每次解决具有逐步改进的二进制分类任务。我们构建了一种称为中间状态发生器称为中间状态发生器的新型ML模型，用于归一化所有MRI扫描的切片厚度。通过进一步的改进，我们最好的模型能够显着达到性能（P <0.05 $），比最佳性能的滑动模型更好，平均交叉验证精度增加6％。这种改进可能导致更明智的化疗选择作为治疗选择，每年延长成千上万的GBM患者的生命。

前列腺癌是男性癌症死亡的最常见原因之一。对非侵入性和准确诊断方法的需求不断增长，促进目前在临床实践中的标准前列腺癌风险评估。尽管如此，从多游幂磁共振图像中开发前列腺癌诊断中的计算机辅助癌症诊断仍然是一个挑战。在这项工作中，我们提出了一种新的深度学习方法，可以通过构建两阶段多数量多流卷积神经网络（CNN）基于架构架构的相应磁共振图像中的前列腺病变自动分类。在不实现复杂的图像预处理步骤或第三方软件的情况下，我们的框架在接收器操作特性（ROC）曲线值为0.87的接收器下实现了该区域的分类性能。结果表现出大部分提交的方法，并分享了普罗妥克斯挑战组织者报告的最高价值。我们拟议的基于CNN的框架反映了辅助前列腺癌中的医学图像解释并减少不必要的活组织检查的可能性。

目的：开发和验证基于临床阴性ALN的早期乳腺癌（EBC）术后预测腋窝淋巴结（ALN）转移的深度学习（DL）的主要肿瘤活检签名。方法：从2010年5月到2020年5月，共注册了1,058名具有病理证实ALN状态的eBC患者。基于关注的多实例学习（AMIL）框架，建立了一种DL核心针活检（DL-CNB）模型利用DL特征预测ALN状态，该DL特征从两位病理学家注释的乳腺CNB样本的数字化全幻灯片（WSIS）的癌症区域提取。分析了准确性，灵敏度，特异性，接收器操作特征（ROC）曲线和ROC曲线（AUC）下的区域进行评估，评估我们的模型。结果：具有VGG16_BN的最佳性DL-CNB模型作为特征提取器实现了0.816的AUC（95％置信区间（CI）：0.758,0.865），以预测独立测试队列的阳性Aln转移。此外，我们的模型包含称为DL-CNB + C的临床数据，得到了0.831的最佳精度（95％CI：0.775,0.878），特别是对于50岁以下的患者（AUC：0.918,95％CI： 0.825,0.971）。 DL-CNB模型的解释表明，最高度预测ALN转移的顶部签名的特征在于包括密度（$ P $ 0.015），周长（$ P $ 0.009），循环（$ P $ = 0.010）和方向（$ p $ = 0.012）。结论：我们的研究提供了一种基于DL的基于DL的生物标志物在原发性肿瘤CNB上，以预先验证EBC患者的术前预测ALN的转移状态。

Clinical diagnostic and treatment decisions rely upon the integration of patient-specific data with clinical reasoning. Cancer presents a unique context that influence treatment decisions, given its diverse forms of disease evolution. Biomedical imaging allows noninvasive assessment of disease based on visual evaluations leading to better clinical outcome prediction and therapeutic planning. Early methods of brain cancer characterization predominantly relied upon statistical modeling of neuroimaging data. Driven by the breakthroughs in computer vision, deep learning became the de facto standard in the domain of medical imaging. Integrated statistical and deep learning methods have recently emerged as a new direction in the automation of the medical practice unifying multi-disciplinary knowledge in medicine, statistics, and artificial intelligence. In this study, we critically review major statistical and deep learning models and their applications in brain imaging research with a focus on MRI-based brain tumor segmentation. The results do highlight that model-driven classical statistics and data-driven deep learning is a potent combination for developing automated systems in clinical oncology.

在过去的几年中，对MPMRI的恶性前列腺癌患者进行了自动诊断。模型解释和域漂移一直是临床利用的主要路障。作为我们以前的工作的扩展，我们在公共队列上培训了一个定制的卷积神经网络，其中有201名患者和感兴趣区域周围的裁剪2D斑块作为输入，将前列腺的2.5d片用作前列腺的2.5d片。使用Autokeras在模型空间中搜索了输入和最佳模型。外围区（PZ）和中央腺（CG）分别进行了训练和测试，有效地证明了一些不同的东西，PZ探测器和CG探测器有效地展示了序列中最可疑的切片，希望极大地减轻医生的工作量。

癌症是全球死亡的主要原因之一。快速安全的早期，术中和术中诊断可以显着有助于成功的癌症识别和治疗。在过去的15年中，人工智能在增强癌症诊断技术方面发挥了越来越多的作用。这篇评论涵盖了在MRI和CT等良好技术中人工智能应用的进步。此外，它显示出高潜力以及基于光谱的方法，这些方法正在开发用于移动，超快速和低侵入性诊断的方法。我将展示基于光谱的方法如何通过使薄薄或甲莫妥蛋白和欧洲蛋白染色过时来减少组织制备进行病理分析的时间。我将介绍用于快速和低侵入性前和体内组织分类的光谱工具的例子，以确定肿瘤及其边界。另外，我将讨论与MRI和CT相反，光谱测量不需要化学剂来提高癌症成像的质量，这有助于开发更安全的诊断方法。总体而言，我们将看到，光谱和人工智能的结合构成了一个非常有前途且快速发展的医疗技术领域，它将很快增加可用的癌症诊断方法。

目的：基于深度学习的放射素学（DLR）在医学图像分析中取得了巨大的成功，并被认为是依赖手工特征的常规放射线学的替代。在这项研究中，我们旨在探索DLR使用预处理PET/CT预测鼻咽癌（NPC）中5年无进展生存期（PFS）的能力。方法：总共招募了257名患者（内部/外部队列中的170/87），具有晚期NPC（TNM III期或IVA）。我们开发了一个端到端的多模式DLR模型，其中优化了3D卷积神经网络以从预处理PET/CT图像中提取深度特征，并预测了5年PFS的概率。作为高级临床特征，TNM阶段可以集成到我们的DLR模型中，以进一步提高预后性能。为了比较常规放射素学和DLR，提取了1456个手工制作的特征，并从54种特征选择方法和9种分类方法的54个交叉组合中选择了最佳常规放射线方法。此外，使用临床特征，常规放射线学签名和DLR签名进行风险组分层。结果：我们使用PET和CT的多模式DLR模型比最佳常规放射线方法获得了更高的预后性能。此外，多模式DLR模型仅使用PET或仅CT优于单模式DLR模型。对于风险组分层，常规的放射线学签名和DLR签名使内部和外部队列中的高风险患者群体之间有显着差异，而外部队列中的临床特征则失败。结论：我们的研究确定了高级NPC中生存预测的潜在预后工具，表明DLR可以为当前TNM分期提供互补值。

通过磁共振成像（MRI）评估肿瘤负担对于评估胶质母细胞瘤的治疗反应至关重要。由于疾病的高异质性和复杂性，该评估的性能很复杂，并且与高变异性相关。在这项工作中，我们解决了这个问题，并提出了一条深度学习管道，用于对胶质母细胞瘤患者进行全自动的端到端分析。我们的方法同时确定了肿瘤的子区域，包括第一步的肿瘤，周围肿瘤和手术腔，然后计算出遵循神经符号学（RANO）标准的当前响应评估的体积和双相测量。此外，我们引入了严格的手动注释过程，其随后是人类专家描绘肿瘤子区域的，并捕获其分割的信心，后来在训练深度学习模型时被使用。我们广泛的实验研究的结果超过了760次术前和504例从公共数据库获得的神经胶质瘤后患者（2021 - 2020年在19个地点获得）和临床治疗试验（47和69个地点，可用于公共数据库（在19个地点获得）（47和69个地点）术前/术后患者，2009-2011）并以彻底的定量，定性和统计分析进行了备份，表明我们的管道在手动描述时间的一部分中对术前和术后MRI进行了准确的分割（最高20比人更快。二维和体积测量与专家放射科医生非常吻合，我们表明RANO测量并不总是足以量化肿瘤负担。

机器学习在医学图像分析中发挥着越来越重要的作用，产卵在神经影像症的临床应用中的新进展。之前有一些关于机器学习和癫痫的综述，它们主要专注于电生理信号，如脑电图（EEG）和立体脑电图（SEENG），同时忽略癫痫研究中神经影像的潜力。 NeuroImaging在确认癫痫区域的范围内具有重要的优点，这对于手术后的前诊所评估和评估至关重要。然而，脑电图难以定位大脑中的准确癫痫病变区。在这篇综述中，我们强调了癫痫诊断和预后在癫痫诊断和预后的背景下神经影像学和机器学习的相互作用。我们首先概述癫痫诊所，MRI，DWI，FMRI和PET中使用的癫痫和典型的神经影像姿态。然后，我们在将机器学习方法应用于神经影像数据的方法：i）将手动特征工程和分类器的传统机器学习方法阐述了两种方法，即卷积神经网络和自动化器等深度学习方法。随后，详细地研究了对癫痫，定位和横向化任务等分割，本地化和横向化任务的应用，以及与诊断和预后直接相关的任务。最后，我们讨论了目前的成就，挑战和潜在的未来方向，希望为癫痫的计算机辅助诊断和预后铺平道路。

最早的早期结肠直肠癌（CRC）患者可以单独通过手术治愈，只有某些高风险的早期CRC患者受益于佐剂化学疗法。然而，很少有验证的生物标志物可用于准确预测术后化疗的生存效果。我们开发了一种新的深度学习算法（CRCNET），使用来自分子和细胞肿瘤（MCO）的全滑动图像来预测II / III CRC中辅助化疗的存活效益。我们通过交叉验证和外部使用来自癌症基因组Atlas（TCGA）的独立队列的外部验证了CRCNet。我们表明，CRCNet不仅可以准确地预测生存预后，还可以进行佐剂化疗的治疗效果。 CRCNET鉴定了来自佐剂化疗的高危亚组益处，在化疗治疗的患者中，观察到辅助化疗最大而显着的存活率。相反，在CRCNET低和中风险亚组中观察到最小化疗益处。因此，CRCNET可能在阶段II / III CRC的指导治疗方面具有很大的用途。

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。