详细的肺气道分割是支撑周围肺癌病变的支撑室干预和治疗的临床重要任务。卷积神经网络（CNN）是医学图像分析的有前途的工具，但对于出现不平衡功能分布的情况，案件的性能较差，这对于气道数据是正确的，因为气管和主要支气管在大部分voxels中占主导支气管和远端节段支气管仅占用一小部分。在本文中，我们提出了一个可区分的拓扑保存距离变换（DTPDT）框架，以提高气道分割的性能。首先提出了拓扑保存的替代（TPS）学习策略，以均衡课堂分布的培训进度。此外，卷积距离变换（CDT）旨在识别具有提高灵敏度的破裂现象，从而最大程度地减少了预测和地面真实之间距离图的变化。提出的方法已通过公开可用的参考气道细分数据集进行验证。

Accurate airway extraction from computed tomography (CT) images is a critical step for planning navigation bronchoscopy and quantitative assessment of airway-related chronic obstructive pulmonary disease (COPD). The existing methods are challenging to sufficiently segment the airway, especially the high-generation airway, with the constraint of the limited label and cannot meet the clinical use in COPD. We propose a novel two-stage 3D contextual transformer-based U-Net for airway segmentation using CT images. The method consists of two stages, performing initial and refined airway segmentation. The two-stage model shares the same subnetwork with different airway masks as input. Contextual transformer block is performed both in the encoder and decoder path of the subnetwork to finish high-quality airway segmentation effectively. In the first stage, the total airway mask and CT images are provided to the subnetwork, and the intrapulmonary airway mask and corresponding CT scans to the subnetwork in the second stage. Then the predictions of the two-stage method are merged as the final prediction. Extensive experiments were performed on in-house and multiple public datasets. Quantitative and qualitative analysis demonstrate that our proposed method extracted much more branches and lengths of the tree while accomplishing state-of-the-art airway segmentation performance. The code is available at https://github.com/zhaozsq/airway_segmentation.

人类生理学中的各种结构遵循特异性形态，通常在非常细的尺度上表达复杂性。这种结构的例子是胸前气道，视网膜血管和肝血管。可以观察到可以观察到可以观察到可以观察到可以观察到空间排列的磁共振成像（MRI），计算机断层扫描（CT），光学相干断层扫描（OCT）等医学成像模式（MRI），计算机断层扫描（CT），可以观察到空间排列的大量2D和3D图像的集合。这些结构在医学成像中的分割非常重要，因为对结构的分析提供了对疾病诊断，治疗计划和预后的见解。放射科医生手动标记广泛的数据通常是耗时且容易出错的。结果，在过去的二十年中，自动化或半自动化的计算模型已成为医学成像的流行研究领域，迄今为止，许多计算模型已经开发出来。在这项调查中，我们旨在对当前公开可用的数据集，细分算法和评估指标进行全面审查。此外，讨论了当前的挑战和未来的研究方向。

气道分割对于检查，诊断和预后的肺部疾病至关重要，而其手动描述则不当。为了减轻这种耗时且潜在的主观手动程序，研究人员提出了从计算机断层扫描（CT）图像自动分割气道的方法。但是，一些小型气道分支（例如，支气管和终末支气管）显着加剧了通过机器学习模型的自动分割难度。特别是，气道分支中体素值和严重的数据失衡的方差使计算模块容易导致不连续和假阴性预测。注意机制表明了分割复杂结构的能力，而模糊逻辑可以减少特征表示的不确定性。因此，由模糊注意力层给出的深度注意力网络和模糊理论的整合应该是升级的解决方案。本文提出了一种有效的气道分割方法，包括一个新型的模糊注意力神经网络和全面的损失函数，以增强气道分割的空间连续性。深层模糊集由特征图中的一组体素和可学习的高斯成员功能制定。与现有的注意机制不同，所提出的特异性模糊注意力解决了不同渠道中异质特征的问题。此外，提出了一种新的评估指标来评估气道结构的连续性和完整性。该方法的效率已通过在包括精确的09和LIDC数据集在内的开放数据集上进行测试，以及我们的内部Covid-19和纤维化肺病数据集证明了这一建议的效率。

气道分割对于胸部CT图像分析至关重要。但是，由于固有的复杂树状结构和气道分支的不平衡大小，这仍然是一项具有挑战性的任务。当前的深度学习方法着眼于模型结构设计，而培训策略和损失功能的潜力尚未得到充分探索。因此，我们提出了一个简单而有效的气道分割管道，该管道表示为Naviairway，它发现具有支气管敏感的损失功能和人类视觉启发的迭代训练策略，发现了更细的细支气管。实验结果表明，Naverway的表现优于现有方法，尤其是在识别高产生的细支气管和对新CT扫描的鲁棒性方面。此外，纳维亚威是一般的。它可以与不同的骨干模型结合使用，并显着提高其性能。此外，我们建议对基于深度学习的气道细分方法进行更全面，更公平的评估，以更全面，更公平地评估。 Naveraway可以生成用于导航支气管镜检查的气道路线图，并且在生物医学图像中细分精细和长管结构时，也可以应用于其他情况。该代码可在https://github.com/antonotnawang/naviairway上公开获得。

机器学习和计算机视觉技术近年来由于其自动化，适合性和产生惊人结果的能力而迅速发展。因此，在本文中，我们调查了2014年至2022年之间发表的关键研究，展示了不同的机器学习算法研究人员用来分割肝脏，肝肿瘤和肝脉管结构的研究。我们根据感兴趣的组织（肝果，肝肿瘤或肝毒剂）对被调查的研究进行了划分，强调了同时解决多个任务的研究。此外，机器学习算法被归类为受监督或无监督的，如果属于某个方案的工作量很大，则将进一步分区。此外，对文献和包含上述组织面具的网站发现的不同数据集和挑战进行了彻底讨论，强调了组织者的原始贡献和其他研究人员的贡献。同样，在我们的评论中提到了文献中过度使用的指标，这强调了它们与手头的任务的相关性。最后，强调创新研究人员应对需要解决的差距的关键挑战和未来的方向，例如许多关于船舶分割挑战的研究的稀缺性以及为什么需要早日处理他们的缺席。

与许多研究领域相关的管状网络样结构（例如血管，神经元或道路）的准确分割与许多研究领域有关。对于这种结构，拓扑是它们最重要的特征。特别保留连接性：在血管网络的情况下，缺少连接的容器完全改变了血液流动的动力学。我们介绍了一种新颖的相似性度量，称为Centerlinedice（短CLDICE），该度量是根据分割掩模及其（形态）骨骼的相交进行计算的。从理论上讲，我们证明，CLDICE保证拓扑保存至二进制2D和3D分割的同型等效性。扩展这一点，我们提出了一种计算高效，可区分的损失函数（软性的），用于训练任意的神经分割网络。我们在五个公共数据集上基准了软性损失，包括船只，道路和神经元（2D和3D）。对软性播放的培训可通过更准确的连通性信息，更高的图形相似性和更好的体积分数进行分割。

自动分割方法是医学图像分析的重要进步。特别是机器学习技术和深度神经网络，是最先进的大多数医学图像分割任务。类别不平衡的问题在医疗数据集中构成了重大挑战，病变通常占据相对于背景的相对于较小的体积。深度学习算法培训中使用的损失函数对类别不平衡的鲁棒性不同，具有模型收敛的直接后果。分割最常用的损耗函数基于交叉熵损耗，骰子丢失或两者的组合。我们提出了统一的联络损失，是一种新的分层框架，它概括了骰子和基于跨熵的损失，用于处理类别不平衡。我们评估五个公共可用的损失功能，类不平衡的医学成像数据集：CVC-ClinicDB，船舶提取数字视网膜图像（驱动器），乳房超声波2017（Bus2017），脑肿瘤分割2020（Brats20）和肾肿瘤分割2019 （套件19）。我们将损耗功能性能与六个骰子或基于跨熵的损耗函数进行比较，横跨二进制二进制，3D二进制和3D多包子分段任务，展示我们所提出的损失函数对类不平衡具有强大，并且始终如一地优于其他丢失功能。源代码可用：https://github.com/mlyg/unified-focal-loss

捕获图像的全局拓扑对于提出对其域的准确分割至关重要。但是，大多数现有的分割方法都不能保留给定输入的初始拓扑，这对许多下游基于对象的任务有害。对于大多数在本地尺度上工作的深度学习模型来说，这是更真实的。在本文中，我们提出了一种新的拓扑深度图像分割方法，该方法依赖于新的泄漏损失：Pathloss。我们的方法是Baloss [1]的扩展，其中我们希望改进泄漏检测，以更好地恢复图像分割的接近度。这种损失使我们能够正确定位并修复预测中可能发生的关键点（边界中的泄漏），并基于最短路径搜索算法。这样，损失最小化仅在必要时才能强制连接，并最终提供了图像中对象边界的良好定位。此外，根据我们的研究，与无需使用拓扑损失的方法相比，我们的Pathloss学会了保持更强的细长结构。通过我们的拓扑损失函数培训，我们的方法在两个代表性数据集上优于最先进的拓扑感知方法：电子显微镜和历史图。

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。

用于图像分割的深卷卷卷神经网络不会明确学习标签结构，并且可能会在类似树状结构（例如气道或血管）分割的圆柱形结构中产生不正确的结构（例如，具有断开的圆柱形结构）的分割。在本文中，我们提出了一种新型的标签改进方法，以从初始分割中纠正此类错误，并隐含地包含有关标签结构的信息。该方法具有两个新颖的部分：1）生成合成结构误差的模型，以及2）产生合成分割（带有误差）的标签外观仿真网络，其外观与实际初始分段相似。使用这些合成分割和原始图像，对标签改进网络进行了训练，以纠正错误并改善初始分割。该方法对两个分割任务进行了验证：来自胸部计算机断层扫描（CT）扫描和大脑3D CT血管造影（CTA）图像的脑血管分割的气道分割。在这两种应用中，我们的方法都大大优于标准的3D U-NET和其他先前的改进方法。当使用其他未标记的数据进行模型培训时，改进甚至更大。在消融研究中，我们证明了所提出方法的不同组成部分的值。

Solving variational image segmentation problems with hidden physics is often expensive and requires different algorithms and manually tunes model parameter. The deep learning methods based on the U-Net structure have obtained outstanding performances in many different medical image segmentation tasks, but designing such networks requires a lot of parameters and training data, not always available for practical problems. In this paper, inspired by traditional multi-phase convexity Mumford-Shah variational model and full approximation scheme (FAS) solving the nonlinear systems, we propose a novel variational-model-informed network (denoted as FAS-Unet) that exploits the model and algorithm priors to extract the multi-scale features. The proposed model-informed network integrates image data and mathematical models, and implements them through learning a few convolution kernels. Based on the variational theory and FAS algorithm, we first design a feature extraction sub-network (FAS-Solution module) to solve the model-driven nonlinear systems, where a skip-connection is employed to fuse the multi-scale features. Secondly, we further design a convolution block to fuse the extracted features from the previous stage, resulting in the final segmentation possibility. Experimental results on three different medical image segmentation tasks show that the proposed FAS-Unet is very competitive with other state-of-the-art methods in qualitative, quantitative and model complexity evaluations. Moreover, it may also be possible to train specialized network architectures that automatically satisfy some of the mathematical and physical laws in other image problems for better accuracy, faster training and improved generalization.The code is available at \url{https://github.com/zhuhui100/FASUNet}.

随着深度学习方法的进步，如深度卷积神经网络，残余神经网络，对抗网络的进步。 U-Net架构最广泛利用生物医学图像分割，以解决目标区域或子区域的识别和检测的自动化。在最近的研究中，基于U-Net的方法在不同应用中显示了最先进的性能，以便在脑肿瘤，肺癌，阿尔茨海默，乳腺癌等疾病的早期诊断和治疗中发育计算机辅助诊断系统等，使用各种方式。本文通过描述U-Net框架来提出这些方法的成功，然后通过执行1）型号的U-Net变体进行综合分析，2）模特内分类，建立更好的见解相关的挑战和解决方案。此外，本文还强调了基于U-Net框架在持续的大流行病，严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-COV-2）中的贡献也称为Covid-19。最后，分析了这些U-Net变体的优点和相似性以及生物医学图像分割所涉及的挑战，以发现该领域的未来未来的研究方向。

晚期钆增强磁共振成像（LGE MRI）的左心房（LA）和心房瘢痕分割是临床实践中的重要任务。 ％，引导消融治疗和预测心房颤动（AF）患者的治疗结果。然而，由于图像质量差，各种La形状，薄壁和周围增强区域，自动分割仍然具有挑战性。以前的方法通常独立解决了这两个任务，并忽略了洛杉矶和疤痕之间的内在空间关系。在这项工作中，我们开发了一个新的框架，即atrialjsqnet，其中La分段，在La表面上的瘢痕投影以及疤痕量化，在端到端的样式中进行。我们通过明确的表面投影提出了一种形状注意（SA），以利用LA和LA瘢痕之间的固有相关性。具体而言，SA方案嵌入到多任务架构中以执行联合LA分段和瘢痕量化。此外，引入了空间编码（SE）丢失以包含目标的连续空间信息，以便在预测的分割中减少嘈杂的斑块。我们从Miccai2018 La挑战中评估了60 LGE MRIS上提出的框架。在公共数据集上的广泛实验表明了拟议的ATRIALJSQNET的效果，从而实现了最先进的竞争性能。明确探索了LA分割和瘢痕量化之间的相关性，并对这两个任务显示出显着的性能改进。一旦稿件接受通过https://zmiclab.github.io/projects.html，就会公开发布的代码和结果。

由胰腺管网络的具有挑战性的分割任务激发，本文解决了两个通常遇到生物医学成像问题的问题：分割的拓扑一致性，以及昂贵或困难的注释。我们的贡献如下：a）我们提出了一个拓扑评分，该评分衡量了预测和地面真理分割之间的拓扑和几何一致性，应用于模型选择和验证。 b）我们在时间序列图像数据上为这一困难的嘈杂任务提供了完整的深度学习方法。在我们的方法中，我们首先使用半监管的U-NET体系结构，适用于通用分割任务，该任务共同训练自动编码器和分割网络。然后，随着时间的流逝，我们使用循环的跟踪来进一步改善预测的拓扑。这种半监督的方法使我们能够利用未经通知的数据来学习特征表示，尽管我们的带注释的培训数据的变化非常有限，但该特征表示具有较高可变性的数据。我们的贡献在具有挑战性的分割任务上得到了验证，从嘈杂的实时成像共聚焦显微镜中定位胎儿胰腺中的管状结构。我们表明，我们的半监督模型不仅优于完全监督和预训练的模型，而且还优于在训练过程中考虑拓扑一致性的方法。此外，与经过平均循环得分为0.762的CLDICE的U-NET相比，我们的方法的平均环路得分为0.808。

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。

肺癌是最致命的癌症之一，部分诊断和治疗取决于肿瘤的准确描绘。目前是最常见的方法的人以人为本的分割，须遵守观察者间变异性，并且考虑到专家只能提供注释的事实，也是耗时的。最近展示了有前途的结果，自动和半自动肿瘤分割方法。然而，随着不同的研究人员使用各种数据集和性能指标验证了其算法，可靠地评估这些方法仍然是一个开放的挑战。通过2018年IEEE视频和图像处理（VIP）杯竞赛创建的计算机断层摄影扫描（LOTUS）基准测试的肺起源肿瘤分割的目标是提供唯一的数据集和预定义的指标，因此不同的研究人员可以开发和以统一的方式评估他们的方法。 2018年VIP杯始于42个国家的全球参与，以获得竞争数据。在注册阶段，有129名成员组成了来自10个国家的28个团队，其中9个团队将其达到最后阶段，6队成功完成了所有必要的任务。简而言之，竞争期间提出的所有算法都是基于深度学习模型与假阳性降低技术相结合。三种决赛选手开发的方法表明，有希望的肿瘤细分导致导致越来越大的努力应降低假阳性率。本次竞争稿件概述了VIP-Cup挑战，以及所提出的算法和结果。

Optical coherence tomography angiography (OCTA) is a novel imaging modality that has been widely utilized in ophthalmology and neuroscience studies to observe retinal vessels and microvascular systems. However, publicly available OCTA datasets remain scarce. In this paper, we introduce the largest and most comprehensive OCTA dataset dubbed OCTA-500, which contains OCTA imaging under two fields of view (FOVs) from 500 subjects. The dataset provides rich images and annotations including two modalities (OCT/OCTA volumes), six types of projections, four types of text labels (age / gender / eye / disease) and seven types of segmentation labels (large vessel/capillary/artery/vein/2D FAZ/3D FAZ/retinal layers). Then, we propose a multi-object segmentation task called CAVF, which integrates capillary segmentation, artery segmentation, vein segmentation, and FAZ segmentation under a unified framework. In addition, we optimize the 3D-to-2D image projection network (IPN) to IPN-V2 to serve as one of the segmentation baselines. Experimental results demonstrate that IPN-V2 achieves an ~10% mIoU improvement over IPN on CAVF task. Finally, we further study the impact of several dataset characteristics: the training set size, the model input (OCT/OCTA, 3D volume/2D projection), the baseline networks, and the diseases. The dataset and code are publicly available at: https://ieee-dataport.org/open-access/octa-500.

从医用试剂染色图像中分割牙齿斑块为诊断和确定随访治疗计划提供了宝贵的信息。但是，准确的牙菌斑分割是一项具有挑战性的任务，需要识别牙齿和牙齿斑块受到语义腔区域的影响（即，在牙齿和牙齿斑块之间的边界区域中存在困惑的边界）以及实例形状的复杂变化，这些变化均未完全解决。现有方法。因此，我们提出了一个语义分解网络（SDNET），该网络介绍了两个单任务分支，以分别解决牙齿和牙齿斑块的分割，并设计了其他约束，以学习每个分支的特定类别特征，从而促进语义分解并改善该类别的特征牙齿分割的性能。具体而言，SDNET以分裂方式学习了两个单独的分割分支和牙齿的牙齿，以解除它们之间的纠缠关系。指定类别的每个分支都倾向于产生准确的分割。为了帮助这两个分支更好地关注特定类别的特征，进一步提出了两个约束模块：1）通过最大化不同类别表示之间的距离来学习判别特征表示，以了解判别特征表示形式，以减少减少负面影响关于特征提取的语义腔区域； 2）结构约束模块（SCM）通过监督边界感知的几何约束提供完整的结构信息，以提供各种形状的牙菌斑。此外，我们构建了一个大规模的开源染色牙菌斑分割数据集（SDPSEG），该数据集为牙齿和牙齿提供高质量的注释。 SDPSEG数据集的实验结果显示SDNET达到了最新的性能。

尽管已经开发了疫苗，并且国家疫苗接种率正在稳步提高，但2019年冠状病毒病（COVID-19）仍对世界各地的医疗保健系统产生负面影响。在当前阶段，从CT图像中自动分割肺部感染区域对于诊断和治疗COVID-19至关重要。得益于深度学习技术的发展，已经提出了一些针对肺部感染细分的深度学习解决方案。但是，由于分布分布，复杂的背景干扰和界限模糊，现有模型的准确性和完整性仍然不令人满意。为此，我们在本文中提出了一个边界引导的语义学习网络（BSNET）。一方面，结合顶级语义保存和渐进式语义集成的双分支语义增强模块旨在建模不同的高级特征之间的互补关系，从而促进产生更完整的分割结果。另一方面，提出了镜像对称边界引导模块，以以镜像对称方式准确检测病变区域的边界。公开可用数据集的实验表明，我们的BSNET优于现有的最新竞争对手，并实现了44 fps的实时推理速度。