计算机断层扫描(CT)已被广泛探索为COVID-19筛选和评估工具,以补充RT-PCR测试。为了协助放射科医生进行基于CT的COVID-19筛选,已经提出了许多计算机辅助系统。但是,许多提出的系统都是使用CT数据构建的,该数据的数量和多样性都受到限制。积极支持在机器学习驱动的筛查系统开发的努力时,我们引入了Covidx CT-3,这是一种大规模的跨国基准数据集,用于从胸部CT图像中检测COVID-19病例。COVIDX CT-3包括至少17个国家 /地区的6,068名患者的431,205个CT切片,据我们所知,这是开放式形式的COVID-19 CT图像的最大,最多样化的数据集。此外,我们研究了COVIDX CT-3数据集的数据多样性和潜在偏见,发现尽管策划了来自各种来源的数据,但仍有重大的地理和阶级失衡仍然存在。
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自从Covid-19大流行开始以来已有两年多之后,这场危机的压力继续在全球范围内摧毁。将胸部X射线(CXR)成像用作RT-PCR测试的互补筛查策略不仅盛行,而且由于其常规临床用于呼吸疾病,而且大大增加了。迄今为止,已经提出了许多基于CXR成像的COVID-19筛选的视觉感知模型。然而,这些模型的准确性和概括能力在很大程度上取决于培训的数据集的多样性和大小。在此激励的情况下,我们介绍了Covidx CXR-3,这是CXR图像的大规模基准数据集,用于支持Covid-19计算机视觉研究。 COVIDX CXR-3由来自至少51个国家 /地区的17,026名患者组成的30,386个CXR图像组成,这使得我们最好,最广泛,最多样化的COVID-19 CXR数据集以开放式访问形式。在这里,我们提供有关拟议数据集的各个方面的全面细节,包括患者人口统计学,影像视图和感染类型。希望Covidx CXR-3可以帮助科学家推进计算机视觉研究,以抵制Covid-19的大流行。
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Computer tomography (CT) have been routinely used for the diagnosis of lung diseases and recently, during the pandemic, for detecting the infectivity and severity of COVID-19 disease. One of the major concerns in using ma-chine learning (ML) approaches for automatic processing of CT scan images in clinical setting is that these methods are trained on limited and biased sub-sets of publicly available COVID-19 data. This has raised concerns regarding the generalizability of these models on external datasets, not seen by the model during training. To address some of these issues, in this work CT scan images from confirmed COVID-19 data obtained from one of the largest public repositories, COVIDx CT 2A were used for training and internal vali-dation of machine learning models. For the external validation we generated Indian-COVID-19 CT dataset, an open-source repository containing 3D CT volumes and 12096 chest CT images from 288 COVID-19 patients from In-dia. Comparative performance evaluation of four state-of-the-art machine learning models, viz., a lightweight convolutional neural network (CNN), and three other CNN based deep learning (DL) models such as VGG-16, ResNet-50 and Inception-v3 in classifying CT images into three classes, viz., normal, non-covid pneumonia, and COVID-19 is carried out on these two datasets. Our analysis showed that the performance of all the models is comparable on the hold-out COVIDx CT 2A test set with 90% - 99% accuracies (96% for CNN), while on the external Indian-COVID-19 CT dataset a drop in the performance is observed for all the models (8% - 19%). The traditional ma-chine learning model, CNN performed the best on the external dataset (accu-racy 88%) in comparison to the deep learning models, indicating that a light-weight CNN is better generalizable on unseen data. The data and code are made available at https://github.com/aleesuss/c19.
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逆转录 - 聚合酶链反应(RT-PCR)目前是Covid-19诊断中的金标准。然而,它可以花几天来提供诊断,假负率相对较高。成像,特别是胸部计算断层扫描(CT),可以有助于诊断和评估这种疾病。然而,表明标准剂量CT扫描对患者提供了显着的辐射负担,尤其是需要多次扫描的患者。在这项研究中,我们考虑低剂量和超低剂量(LDCT和ULDCT)扫描方案,其减少靠近单个X射线的辐射曝光,同时保持可接受的分辨率以进行诊断目的。由于胸部放射学专业知识可能不会在大流行期间广泛使用,我们使用LDCT / ULDCT扫描的收集的数据集进行人工智能(AI)基础的框架,以研究AI模型可以提供人为级性能的假设。 AI模型使用了两个阶段胶囊网络架构,可以快速对Covid-19,社区获得的肺炎(帽)和正常情况进行分类,使用LDCT / ULDCT扫描。 AI模型实现Covid-19敏感性为89.5%+ - 0.11,帽敏感性为95%+ \ - 0.11,正常情况敏感性(特异性)85.7%+ - 0.16,精度为90%+ \ - 0.06。通过纳入临床数据(人口统计和症状),性能进一步改善了Covid-19敏感性为94.3%+ \ - PM 0.05,帽敏感性为96.7%+ \ - 0.07,正常情况敏感性(特异性)91%+ - 0.09,精度为94.1%+ \ - 0.03。所提出的AI模型基于降低辐射暴露的LDCT / ULDCT扫描来实现人级诊断。我们认为,所提出的AI模型有可能协助放射科医师准确,并迅速诊断Covid-19感染,并帮助控制大流行期间的传输链。
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本文介绍了有组织的第二次共同19号比赛的基线方法,该方法发生在欧洲计算机视觉会议(ECCV 2022)的Aimia研讨会框架内。它提出了COV19-CT-DB数据库,该数据库为COVID-19 DENCTICT注释,由约7,700 3-D CT扫描组成。通过四个COVID-19严重性条件,进一步注释了由COVID-19案例组成的数据库的一部分。我们已经在培训,验证和测试数据集中划分了数据库和后期。前两个数据集用于培训和验证机器学习模型,而后者将用于评估开发模型。基线方法由基于CNN-RNN网络的深度学习方法组成,并报告其在COVID19-CT-DB数据库上的性能。
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Despite high global prevalence of hepatic steatosis, no automated diagnostics demonstrated generalizability in detecting steatosis on multiple international datasets. Traditionally, hepatic steatosis detection relies on clinicians selecting the region of interest (ROI) on computed tomography (CT) to measure liver attenuation. ROI selection demands time and expertise, and therefore is not routinely performed in populations. To automate the process, we validated an existing artificial intelligence (AI) system for 3D liver segmentation and used it to purpose a novel method: AI-ROI, which could automatically select the ROI for attenuation measurements. AI segmentation and AI-ROI method were evaluated on 1,014 non-contrast enhanced chest CT images from eight international datasets: LIDC-IDRI, NSCLC-Lung1, RIDER, VESSEL12, RICORD-1A, RICORD-1B, COVID-19-Italy, and COVID-19-China. AI segmentation achieved a mean dice coefficient of 0.957. Attenuations measured by AI-ROI showed no significant differences (p = 0.545) and a reduction of 71% time compared to expert measurements. The area under the curve (AUC) of the steatosis classification of AI-ROI is 0.921 (95% CI: 0.883 - 0.959). If performed as a routine screening method, our AI protocol could potentially allow early non-invasive, non-pharmacological preventative interventions for hepatic steatosis. 1,014 expert-annotated liver segmentations of patients with hepatic steatosis annotations can be downloaded here: https://drive.google.com/drive/folders/1-g_zJeAaZXYXGqL1OeF6pUjr6KB0igJX.
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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。
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人工智能(AI)为简化Covid-19诊断提供了有前景的替代。然而,涉及周围的安全和可信度的担忧阻碍了大规模代表性的医学数据,对临床实践中训练广泛的模型造成了相当大的挑战。为了解决这个问题,我们启动了统一的CT-Covid AI诊断计划(UCADI),其中AI模型可以在没有数据共享的联合学习框架(FL)下在每个主机机构下分发和独立地在没有数据共享的情况下在每个主机机构上执行。在这里,我们认为我们的FL模型通过大的产量(中国测试敏感性/特异性:0.973 / 0.951,英国:0.730 / 0.942),与专业放射科医师的面板实现可比性表现。我们进一步评估了持有的模型(从另外两家医院收集,留出FL)和异构(用造影材料获取)数据,提供了模型所做的决策的视觉解释,并分析了模型之间的权衡联邦培训过程中的性能和沟通成本。我们的研究基于来自位于中国和英国的23家医院的3,336名患者的9,573次胸部计算断层扫描扫描(CTS)。统称,我们的工作提出了利用联邦学习的潜在保留了数字健康的前景。
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这项研究的目的是开发一个强大的基于深度学习的框架,以区分Covid-19,社区获得的肺炎(CAP)和基于使用各种方案和放射剂量在不同成像中心获得的胸部CT扫描的正常病例和正常情况。我们表明,虽然我们的建议模型是在使用特定扫描协议仅从一个成像中心获取的相对较小的数据集上训练的,但该模型在使用不同技术参数的多个扫描仪获得的异质测试集上表现良好。我们还表明,可以通过无监督的方法来更新模型,以应对火车和测试集之间的数据移动,并在从其他中心接收新的外部数据集时增强模型的鲁棒性。我们采用了合奏体系结构来汇总该模型的多个版本的预测。为了初始培训和开发目的,使用了171 Covid-19、60 CAP和76个正常情况的内部数据集,其中包含使用恒定的标准辐射剂量扫描方案从一个成像中心获得的体积CT扫描。为了评估模型,我们回顾了四个不同的测试集,以研究数据特征对模型性能的转移的影响。在测试用例中,有与火车组相似的CT扫描,以及嘈杂的低剂量和超低剂量CT扫描。此外,从患有心血管疾病或手术病史的患者中获得了一些测试CT扫描。这项研究中使用的整个测试数据集包含51 covid-19、28 CAP和51例正常情况。实验结果表明,我们提出的框架在所有测试集上的表现良好,达到96.15%的总准确度(95%CI:[91.25-98.74]),COVID-119,COVID-96.08%(95%CI:[86.54-99.5],95%),[86.54-99.5],),,),敏感性。帽敏感性为92.86%(95%CI:[76.50-99.19])。
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Deep learning (DL) analysis of Chest X-ray (CXR) and Computed tomography (CT) images has garnered a lot of attention in recent times due to the COVID-19 pandemic. Convolutional Neural Networks (CNNs) are well suited for the image analysis tasks when trained on humongous amounts of data. Applications developed for medical image analysis require high sensitivity and precision compared to any other fields. Most of the tools proposed for detection of COVID-19 claims to have high sensitivity and recalls but have failed to generalize and perform when tested on unseen datasets. This encouraged us to develop a CNN model, analyze and understand the performance of it by visualizing the predictions of the model using class activation maps generated using (Gradient-weighted Class Activation Mapping) Grad-CAM technique. This study provides a detailed discussion of the success and failure of the proposed model at an image level. Performance of the model is compared with state-of-the-art DL models and shown to be comparable. The data and code used are available at https://github.com/aleesuss/c19.
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The outbreak of the SARS-CoV-2 pandemic has put healthcare systems worldwide to their limits, resulting in increased waiting time for diagnosis and required medical assistance. With chest radiographs (CXR) being one of the most common COVID-19 diagnosis methods, many artificial intelligence tools for image-based COVID-19 detection have been developed, often trained on a small number of images from COVID-19-positive patients. Thus, the need for high-quality and well-annotated CXR image databases increased. This paper introduces POLCOVID dataset, containing chest X-ray (CXR) images of patients with COVID-19 or other-type pneumonia, and healthy individuals gathered from 15 Polish hospitals. The original radiographs are accompanied by the preprocessed images limited to the lung area and the corresponding lung masks obtained with the segmentation model. Moreover, the manually created lung masks are provided for a part of POLCOVID dataset and the other four publicly available CXR image collections. POLCOVID dataset can help in pneumonia or COVID-19 diagnosis, while the set of matched images and lung masks may serve for the development of lung segmentation solutions.
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目的:尽管机器学习模型有潜力,但缺乏普遍性阻碍了他们在临床实践中的广泛采用。我们研究了三个方法论陷阱:(1)违反独立性假设,(2)具有不适当的性能指标或基线进行比较的模型评估,以及(3)批次效应。材料和方法:使用几个回顾性数据集,我们在有或没有陷阱的情况下实现机器学习模型,以定量说明这些陷阱对模型通用性的影响。结果:更具体地说,违反独立假设,在将数据分别分为火车,验证和测试集中,在预测局部恢复和预测局部恢复和表面上,将数据分别划分为火车,验证和测试集,在将数据分别分为火车,验证和测试集中,在F1分别误导和表面上获得误解和表面收益,从而违反独立假设。预测头颈癌的3年总生存期以及46.0%的总体生存率为5.0%,从而区分肺癌的组织病理学模式。此外,在培训,验证和测试集中为受试者分发数据点导致F1分数的表面增长21.8%。此外,我们展示了绩效指标选择和基线的重要性。在存在批处理效应的情况下,为肺炎检测而建立的模型导致F1得分为98.7%。但是,当将同一模型应用于正常患者的新数据集时,仅正确地将3.86%的样品分类。结论:这些方法上的陷阱无法使用内部模型评估来捕获,这种模型的不准确预测可能会导致错误的结论和解释。因此,对于开发可推广的模型是必要的,理解和避免这些陷阱是必要的。
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尽管辐射学家常规使用电子健康记录(EHR)数据来形成临床历史并通知图像解释,但医学成像的大多数深度学习架构是单向的,即,它们只能从像素级信息中学习特征。最近的研究揭示了如何从像素数据中恢复种族,仅突出显示模型中的严重偏差的可能性,这未能考虑人口统计数据和其他关键患者属性。然而,缺乏捕获临床背景的成像数据集,包括人口统计学和纵向病史,具有偏远的多式化医学成像。为了更好地评估这些挑战,我们呈现RadFusion,一种多式联运,基准数据集1794名患者的相应EHR数据和高分辨率计算断层扫描(CT)扫描标记为肺栓塞。我们评估了几个代表性的多模式融合模型,并在受保护的亚组中,例如性别,种族/种族,年龄的年龄。我们的研究结果表明,集成成像和EHR数据可以提高分类性能和鲁棒性,而不会在人口群之间的真正阳性率下引入大的差异。
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在研究中,我们开发了一种计算机视觉解决方案,以支持诊断放射区分在Covid-19肺炎,流感病毒肺炎和正常生物标志物之间。 Covid-19肺炎的胸部射线照相出现被认为是非特异性的,提出了挑战,以确定卷积神经网络(CNN)的最佳架构,该挑战是Covid-19和非-covid-19种肺炎。 Rahman(2021)指出Covid-19射线照相图像观察影响诊断过程的不可用和质量问题,并影响深度学习检测模型的准确性。 Covid-19造影图像的显着稀缺性引入了对我们使用过采样技术的数据的不平衡。在该研究中,我们包括具有Covid-19肺炎,流感病毒肺炎和正常生物标志物的人肺(CXR)的广泛的X射线成像,以实现可伸展和准确的CNN模型。在研究的实验阶段,我们评估了各种卷积网络架构,选择了具有两个传统卷积层和两个具有最大功能的汇集层的连续卷积网络。在其分类性能中,最佳性能模型展示了93%的验证精度,F1分数为0.95。我们选择了Azure机器学习服务来执行网络实验和解决方案部署。自动缩放计算集群在网络培训中提供了大量的减少。我们希望在人工智能和人类生物学领域看到科学家合作,并扩展建议的解决方案,以提供快速和全面的诊断,有效地减轻病毒的传播
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这项研究中我们的主要目标是提出一种基于转移学习的方法,用于从计算机断层扫描(CT)图像中检测。用于任务的转移学习模型是验证的X受感受模型。使用了模型结构和ImageNet上的预训练权重。通过128批量的大小和224x224、3个通道输入图像训练所得的修改模型,并从原始512x512,灰度图像转换。使用的数据集是A COV19-CT-DB。数据集中的标签包括1919年COVID-1919检测的COVID-19病例和非旋转19例。首先,使用数据集的验证分区以及精确召回和宏F1分数的准确性和损失来衡量所提出方法的性能。验证集中的最终宏F1得分超过了基线模型。
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Covid-19流行病仍然有一个毁灭性的全球影响,并对世界各地努力努力的医疗系统带来了巨大的负担。鉴于资源有限,准确的患者三环和护理规划在对抗Covid-19的斗争中至关重要,并且在护理计划中的一个重要任务是确定患者是否应录取医院的重症监护单位(ICU)。通过对透明和值得信赖的ICU入学临床决策支持的推动,我们基于患者临床数据引入Covid-Net Clinical ICU,是ICU入学预测的神经网络。由透明信任的以信赖的方法驱动,拟议的Covid-Net临床ICU是使用来自医院Sirio-Libanes的临床数据集,包括1,925个Covid-19患者记录,并且能够预测Covid-19阳性患者要求ICU入场,准确性为96.9%,以便在持续流行下,为医院提供更好的护理计划。我们使用定量说明策略进行了系统级洞察发现,以研究不同临床特征的决策影响,并获得可操作的洞察,以提高预测性能。我们进一步利用了一套信任量化指标,以获得对Covid-Net临床ICU的可信度的更深入的见解。通过深入挖掘临床预测模型的时间和为何进行某些决策,我们可以发现决策中的关键因素,以获得关键的临床决策支持任务,如ICU准入预测,并确定可以信任临床预测模型的情况以获得更高的问责制。
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The devastation caused by the coronavirus pandemic makes it imperative to design automated techniques for a fast and accurate detection. We propose a novel non-invasive tool, using deep learning and imaging, for delineating COVID-19 infection in lungs. The Ensembling Attention-based Multi-scaled Convolution network (EAMC), employing Leave-One-Patient-Out (LOPO) training, exhibits high sensitivity and precision in outlining infected regions along with assessment of severity. The Attention module combines contextual with local information, at multiple scales, for accurate segmentation. Ensemble learning integrates heterogeneity of decision through different base classifiers. The superiority of EAMC, even with severe class imbalance, is established through comparison with existing state-of-the-art learning models over four publicly-available COVID-19 datasets. The results are suggestive of the relevance of deep learning in providing assistive intelligence to medical practitioners, when they are overburdened with patients as in pandemics. Its clinical significance lies in its unprecedented scope in providing low-cost decision-making for patients lacking specialized healthcare at remote locations.
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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。
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一种名为Covid-19的新发现的冠状病毒疾病主要影响人类呼吸系统。 Covid-19是一种由起源于中国武汉的病毒引起的传染病。早期诊断是医疗保健提供者的主要挑战。在较早的阶段,医疗机构令人眼花azz乱,因为没有适当的健康辅助工具或医学可以检测到COVID-19。引入了一种新的诊断工具RT-PCR(逆转录聚合酶链反应)。它从患者的鼻子或喉咙中收集拭子标本,在那里共有19个病毒。该方法有一些与准确性和测试时间有关的局限性。医学专家建议一种称为CT(计算机断层扫描)的替代方法,该方法可以快速诊断受感染的肺部区域并在早期阶段识别Covid-19。使用胸部CT图像,计算机研究人员开发了几种识别Covid-19疾病的深度学习模型。这项研究介绍了卷积神经网络(CNN)和基于VGG16的模型,用于自动化的COVID-19在胸部CT图像上识别。使用14320 CT图像的公共数据集的实验结果显示,CNN和VGG16的分类精度分别为96.34%和96.99%。
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该技术报告建议将深卷卷神经网络用作初步的诊断方法,用于分析来自严重急性呼吸系统症状(SARS)症状的胸部计算机断层扫描图像(SARS)和怀疑的Covid-19疾病,尤其是在延迟时在RT-PCR结果和缺乏紧急护理的情况下,可能会导致严重的暂时,长期或永久性健康损害。该模型接受了83,391张图像的培训,并在15,297张验证,并在22,185个数字上进行了测试,在Cohen's Kappa中获得了98%的F1分数,准确性98.4%,损失为5.09%。与当前的金色标准检查,实时反向转录酶聚合酶链反应(RT-PCR)相比,证明高度准确的自动分类并提供的时间更少。 - o存在相关性\'orio t \'ecnico prop \ 〜oe a fituiliza \ c {c} \ 〜ao de uma de uma de uma de uma de uma de uma de uma rede refolucional refolucional profunda como m \'etodo' tomografia computadorizada tor \'accica em pacientes com sintomas de s \'indrome respirat \'oria aguda grave(srag) ^encia de cuidados ungratees poderia acartar graves danos temer \'arios,\`longo prazo,ou permanentes \ a a sa \'ude。 o Modelo Foi Treinado EM 83.391成像,VILEDADO EM 15.297,E TESTADO EM 22.185 FIGURAS,ATINGINDO PONTUA \ C {C} \ 〜AO no F1-SCORE DE 98%,97,59%EM COHEN KAPPA,98,4%DEACUR,98,4%DEACUR \'acia e 5,09%损失。 atestando uma classifica \ c {c} \ 〜ao aumatizada r \'apida e de alta precis \ 〜ao,e fornecendo resuldo exultado em tempo menor ao ao do exame padr \ 〜Ao-ao-outo atual,o实时反向转移酶聚合酶链链反应(RT-PCR)。
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