Background and Purpose: Colorectal cancer is a common fatal malignancy, the fourth most common cancer in men, and the third most common cancer in women worldwide. Timely detection of cancer in its early stages is essential for treating the disease. Currently, there is a lack of datasets for histopathological image segmentation of rectal cancer, which often hampers the assessment accuracy when computer technology is used to aid in diagnosis. Methods: This present study provided a new publicly available Enteroscope Biopsy Histopathological Hematoxylin and Eosin Image Dataset for Image Segmentation Tasks (EBHI-Seg). To demonstrate the validity and extensiveness of EBHI-Seg, the experimental results for EBHI-Seg are evaluated using classical machine learning methods and deep learning methods. Results: The experimental results showed that deep learning methods had a better image segmentation performance when utilizing EBHI-Seg. The maximum accuracy of the Dice evaluation metric for the classical machine learning method is 0.948, while the Dice evaluation metric for the deep learning method is 0.965. Conclusion: This publicly available dataset contained 5,170 images of six types of tumor differentiation stages and the corresponding ground truth images. The dataset can provide researchers with new segmentation algorithms for medical diagnosis of colorectal cancer, which can be used in the clinical setting to help doctors and patients.
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背景和目的:胃癌已经成为全球第五次常见的癌症,早期检测胃癌对于拯救生命至关重要。胃癌的组织病理学检查是诊断胃癌的金标准。然而,计算机辅助诊断技术是挑战,以评估由于公开胃组织病理学图像数据集的稀缺而评估。方法:在本文中,公布了一种贵族公共胃组织病理学子尺寸图像数据库(GashissdB)以识别分类器的性能。具体地,包括两种类型的数据:正常和异常,总共245,196个组织案例图像。为了证明图像分类领域的不同时期的方法在GashissdB上具有差异,我们选择各种分类器进行评估。选择七种古典机器学习分类器,三个卷积神经网络分类器和新颖的基于变压器的分类器进行测试,用于测试图像分类任务。结果:本研究采用传统机器学习和深入学习方法进行了广泛的实验,以证明不同时期的方法对GashissdB具有差异。传统的机器学习实现了86.08%的最佳精度率,最低仅为41.12%。深度学习的最佳准确性达到96.47%,最低为86.21%。分类器的精度率显着变化。结论:据我们所知,它是第一个公开的胃癌组织病理学数据集,包含大量的弱监督学习的图像。我们认为Gashissdb可以吸引研究人员来探索胃癌自动诊断的新算法,这可以帮助医生和临床环境中的患者。
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不工会是骨科诊所面临的针对技术困难和高成本拍摄骨间毛细血管面临的挑战之一。细分容器和填充毛细血管对于理解毛细血管生长遇到的障碍至关重要。但是,现有用于血管分割的数据集主要集中在人体的大血管上,缺乏标记的毛细管图像数据集极大地限制了血管分割和毛细血管填充的方法论开发和应用。在这里,我们提出了一个名为IFCIS-155的基准数据集,由155个2D毛细管图像组成,该图像具有分割边界和由生物医学专家注释的血管填充物,以及19个大型高分辨率3D 3D毛细管图像。为了获得更好的骨间毛细血管图像,我们利用最先进的免疫荧光成像技术来突出骨间毛细血管的丰富血管形态。我们进行全面的实验,以验证数据集和基准测试深度学习模型的有效性(\ eg UNET/UNET ++和修改后的UNET/UNET ++)。我们的工作提供了一个基准数据集,用于培训毛细管图像细分的深度学习模型,并为未来的毛细管研究提供了潜在的工具。 IFCIS-155数据集和代码均可在\ url {https://github.com/ncclabsustech/ifcis-55}上公开获得。
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数字病理学是现代医学中最重要的发展之一。病理检查是医疗方案的黄金标准,并在诊断中发挥基本作用。最近,随着数字扫描仪的出现,现在可以将组织组织病理学载玻片数字化并作为数字图像存储。结果,数字化组织病理组织可用于计算机辅助图像分析程序和机器学习技术。核的检测和分割是癌症诊断中的一些基本步骤。最近,深度学习已被用于核细胞分割。然而,核细胞分割的深度学习方法中的一个问题是缺乏斑块的信息。本文提出了深入的基于学习的核细胞分割方法,这解决了补丁边界地区误入歧途的问题。我们使用本地和全局修补程序来预测最终的分割图。多器官组织病理学数据集上的实验结果表明,我们的方法优于基线核细胞分割和流行分割模型。
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本文提出了一个新颖的像素间隔下采样网络(PID-NET),以较高的精度计算任务,以更高的精度计数任务。 PID-NET是具有编码器架构的端到端卷积神经网络(CNN)模型。像素间隔向下采样操作与最大功能操作相连,以结合稀疏和密集的特征。这解决了计数时茂密物体的轮廓凝结的局限性。使用经典分割指标(骰子,Jaccard和Hausdorff距离)以及计数指标进行评估。实验结果表明,所提出的PID-NET具有最佳的性能和潜力,可以实现密集的微小对象计数任务,该任务在数据集上具有2448个酵母单元图像在数据集上达到96.97 \%的计数精度。通过与最新的方法进行比较,例如注意U-NET,SWIN U-NET和TRANS U-NET,提出的PID-NET可以分割具有更清晰边界和较少不正确的碎屑的密集的微小物体,这表明PID网络在准确计数的任务中的巨大潜力。
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Deep learning methods have contributed substantially to the rapid advancement of medical image segmentation, the quality of which relies on the suitable design of loss functions. Popular loss functions, including the cross-entropy and dice losses, often fall short of boundary detection, thereby limiting high-resolution downstream applications such as automated diagnoses and procedures. We developed a novel loss function that is tailored to reflect the boundary information to enhance the boundary detection. As the contrast between segmentation and background regions along the classification boundary naturally induces heterogeneity over the pixels, we propose the piece-wise two-sample t-test augmented (PTA) loss that is infused with the statistical test for such heterogeneity. We demonstrate the improved boundary detection power of the PTA loss compared to benchmark losses without a t-test component.
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肝脏是脊椎动物中最关键的代谢器官之一,由于其在人体中的重要功能,例如废物产物和药物的血液排毒。由于肝肿瘤引起的肝病是全球最常见的死亡率之一。因此,在肿瘤发育的早期阶段检测肝肿瘤是医疗治疗的关键部分。许多成像方式可以用作检测肝肿瘤的帮助工具。计算机断层扫描(CT)是软组织器官(例如肝脏)最常用的成像方式。这是因为它是一种侵入性方式,可以相对迅速捕获。本文提出了一个有效的自动肝分割框架,以使用3D CNN深度元网络模型检测和分割肝脏腹部扫描。许多研究采用了精确分割肝区域,然后使用分割的肝区域作为肿瘤分割方法的输入,因为它降低了由于将腹部器官分割为肿瘤而导致的错误率。所提出的3D CNN DeepMedic模型具有两个输入途径,而不是一个途径,如原始3D CNN模型所示。在本文中,该网络提供了多个腹部CT版本,这有助于提高细分质量。提出的模型分别达到94.36%,94.57%,91.86%和93.14%的精度,灵敏度,特异性和骰子相似性得分。实验结果表明该方法的适用性。
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内窥镜图像通常包含几个伪像。伪影显着影响图像分析导致计算机辅助诊断。卷积神经网络(CNNS),一种深度学习,可以去除这样的伪像。已经提出了各种架构,用于CNNS,并且伪像去除的准确性根据架构的选择而变化。因此,需要根据所选择的架构确定伪影删除精度。在这项研究中,我们专注于内窥镜手术器械作为伪影,并使用七种不同的CNN架构确定和讨论伪影去除精度。
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由于形态的相似性,皮肤肿瘤的组织学切片分化为个体亚型可能具有挑战性。最近,基于深度学习的方法证明了它们在这方面支持病理学家的潜力。但是,这些监督算法中的许多都需要大量的注释数据才能进行稳健开发。我们提供了一个公开可用的数据集,该数据集是七个不同的犬皮肤肿瘤的350张全滑图像,其中有13种组织学类别的12,424个多边形注释,包括7种皮肤肿瘤亚型。在评估者间实验中,我们显示了提供的标签的高稠度,尤其是对于肿瘤注释。我们通过训练深层神经网络来进一步验证数据集,以完成组织分割和肿瘤亚型分类的任务。我们的肿瘤尤其是0.7047的类平均Jaccard系数为0.7047,尤其是0.9044。对于分类,我们达到了0.9857的幻灯片级准确性。由于犬皮肤肿瘤对人肿瘤具有各种组织学同源性,因此该数据集的附加值不限于兽医病理学,而是扩展到更一般的应用领域。
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环境微生物(EMS)的使用通过监测和分解污染物提供了高效,低成本和无害的环境污染补救措施。这取决于如何正确分段和确定EMS。为了增强透明,嘈杂且对比度较低的弱可见EM图像的分割,在本研究中提出了成对深度学习功能网络(PDLF-NET)。 PDLFS的使用使网络通过将每个图像的成对深度学习特征与基本模型Segnet的不同块相连,从而使网络更加关注前景(EMS)。利用shi和tomas描述符,我们在贴片上提取每个图像的深度特征,这些图像使用VGG-16模型以每个描述符为中心。然后,为了学习描述符之间的中间特征,基于Delaunay三角定理进行功能的配对以形成成对的深度学习特征。在该实验中,PDLF-NET可实现89.24%,63.20%,77.27%,35.15%,89.72%,91.44%和89.30%的出色分割结果,分别为IOU,DICE,DICE,VOE,灵敏度,精确性和特定性,精确性和特定性,精确性和特定性,精确性和特定性。
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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。
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前列腺癌是全世界男性癌症第二大的癌症和第六主要原因。专家在诊断前列腺癌期间面临的主要问题是含有肿瘤组织的感兴趣区域(ROI)的定位。目前,在大多数情况下,该ROI的分割是由专家医生手动进行的,但是该程序受到某些患者的检测率低(约27-44%)或过度诊断的困扰。因此,几项研究工作解决了从磁共振图像中自动分割和提取ROI特征的挑战,因为此过程可以极大地促进许多诊断和治疗应用。然而,缺乏明确的前列腺边界,前列腺组织固有的异质性以及多种前列腺形状的多样性使这一过程非常难以自动化。在这项工作中,通过获得的MRI图像数据集对六个深度学习模型进行了培训和分析。来自Dijon中心的医院和Catalunya大学。我们使用分类跨环膜损失函数进行了多种深度学习模型(即U-NET,注意U-NET,密度密度,R2U-NET和R2U-NET)的比较。使用通常用于图像分割的三个指标进行分析:骰子分数,JACCARD索引和均方误差。为我们提供最佳结果分割的模型是R2U-NET,骰子,Jaccard和平均平方误差分别达到0.869、0.782和0.00013。
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MRI图像中的脑肿瘤分析是一个重要而挑战性的问题,因为误诊可能导致死亡。脑肿瘤在早期阶段的诊断和评估增加了成功治疗的概率。然而,肿瘤,形状和位置的复杂性和各种使其分割和分类复合物。在这方面,许多研究人员提出了脑肿瘤细分和分类方法。本文使用含有MRI图像增强和肿瘤区检测的框架,呈现了一种同时分段和分类MRI图像中的脑肿瘤的方法。最终,提出了一种基于多任务学习方法的网络。主观和客观结果表明,基于评估指标的分割和分类结果更好或与最先进的。
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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。
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组织学图像中核和腺体的实例分割是用于癌症诊断,治疗计划和生存分析的计算病理学工作流程中的重要一步。随着现代硬件的出现,大规模质量公共数据集的最新可用性以及社区组织的宏伟挑战已经看到了自动化方法的激增,重点是特定领域的挑战,这对于技术进步和临床翻译至关重要。在这项调查中,深入分析了过去五年(2017-2022)中发表的原子核和腺体实例细分的126篇论文,进行了深入分析,讨论了当前方法的局限性和公开挑战。此外,提出了潜在的未来研究方向,并总结了最先进方法的贡献。此外,还提供了有关公开可用数据集的概括摘要以及关于说明每种挑战的最佳性能方法的巨大挑战的详细见解。此外,我们旨在使读者现有研究的现状和指针在未来的发展方向上开发可用于临床实践的方法,从而可以改善诊断,分级,预后和癌症的治疗计划。据我们所知,以前没有工作回顾了朝向这一方向的组织学图像中的实例细分。
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Achieving accurate and automated tumor segmentation plays an important role in both clinical practice and radiomics research. Segmentation in medicine is now often performed manually by experts, which is a laborious, expensive and error-prone task. Manual annotation relies heavily on the experience and knowledge of these experts. In addition, there is much intra- and interobserver variation. Therefore, it is of great significance to develop a method that can automatically segment tumor target regions. In this paper, we propose a deep learning segmentation method based on multimodal positron emission tomography-computed tomography (PET-CT), which combines the high sensitivity of PET and the precise anatomical information of CT. We design an improved spatial attention network(ISA-Net) to increase the accuracy of PET or CT in detecting tumors, which uses multi-scale convolution operation to extract feature information and can highlight the tumor region location information and suppress the non-tumor region location information. In addition, our network uses dual-channel inputs in the coding stage and fuses them in the decoding stage, which can take advantage of the differences and complementarities between PET and CT. We validated the proposed ISA-Net method on two clinical datasets, a soft tissue sarcoma(STS) and a head and neck tumor(HECKTOR) dataset, and compared with other attention methods for tumor segmentation. The DSC score of 0.8378 on STS dataset and 0.8076 on HECKTOR dataset show that ISA-Net method achieves better segmentation performance and has better generalization. Conclusions: The method proposed in this paper is based on multi-modal medical image tumor segmentation, which can effectively utilize the difference and complementarity of different modes. The method can also be applied to other multi-modal data or single-modal data by proper adjustment.
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肺癌往往在晚期检测到,导致患者死亡率高。因此,最近的研究集中在早期疾病检测上。肺癌通常首先出现在气道壁的支气管上皮内发生的病变。支气管镜检查是有效无创支气化病变检测的选择程序。特别是,自身荧光支气管镜检查(AFB)区分了正常组织和患病组织的自荧光特性,在AFB视频帧中,病变在AFB视频帧中显得红棕色,而正常组织则为绿色。由于最近的研究表明AFB具有高病变敏感性的能力,因此在标准的支气管镜呼吸道考试中,它已成为一种潜在的关键方法,用于早期肺癌检测。不幸的是,对AFB视频的手动检查非常乏味且容易出错,而有限的努力已花费在可能更健壮的自动AFB病变检测和细分方面。我们提出了一个实时的深度学习体系结构ESFPNET,用于从AFB视频流中对支气管病变的强大检测和分割。该体系结构具有编码器结构,该结构可利用预审计的混合变压器(MIT)编码器和阶段特征金字塔(ESFP)解码器结构。来自肺癌患者气道考试的AFB视频的结果表明,我们的方法分别给出了平均骰子指数和0.782和0.658的IOU值,而处理吞吐量为27帧/秒。这些值优于使用混合变压器或基于CNN的编码器的其他竞争体系结构获得的结果。此外,ETIS-LaribpolypDB数据集的出色性能证明了其对其他域的潜在适用性。
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在过去的几年中,用于计算机视觉的深度学习技术的快速发展极大地促进了医学图像细分的性能(Mediseg)。但是,最近的梅赛格出版物通常集中于主要贡献的演示(例如,网络体系结构,培训策略和损失功能),同时不知不觉地忽略了一些边缘实施细节(也称为“技巧”),导致了潜在的问题,导致了潜在的问题。不公平的实验结果比较。在本文中,我们为不同的模型实施阶段(即,预培训模型,数据预处理,数据增强,模型实施,模型推断和结果后处理)收集了一系列Mediseg技巧,并在实验中探索了有效性这些技巧在一致的基线模型上。与仅关注分割模型的优点和限制分析的纸驱动调查相比,我们的工作提供了大量的可靠实验,并且在技术上更可操作。通过对代表性2D和3D医疗图像数据集的广泛实验结果,我们明确阐明了这些技巧的效果。此外,根据调查的技巧,我们还开源了一个强大的梅德西格存储库,其每个组件都具有插件的优势。我们认为,这项里程碑的工作不仅完成了对最先进的Mediseg方法的全面和互补的调查,而且还提供了解决未来医学图像处理挑战的实用指南,包括但不限于小型数据集学习,课程不平衡学习,多模式学习和领域适应。该代码已在以下网址发布:https://github.com/hust-linyi/mediseg
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The investigation of uncertainty is of major importance in risk-critical applications, such as medical image segmentation. Belief function theory, a formal framework for uncertainty analysis and multiple evidence fusion, has made significant contributions to medical image segmentation, especially since the development of deep learning. In this paper, we provide an introduction to the topic of medical image segmentation methods using belief function theory. We classify the methods according to the fusion step and explain how information with uncertainty or imprecision is modeled and fused with belief function theory. In addition, we discuss the challenges and limitations of present belief function-based medical image segmentation and propose orientations for future research. Future research could investigate both belief function theory and deep learning to achieve more promising and reliable segmentation results.
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State-of-the-art brain tumor segmentation is based on deep learning models applied to multi-modal MRIs. Currently, these models are trained on images after a preprocessing stage that involves registration, interpolation, brain extraction (BE, also known as skull-stripping) and manual correction by an expert. However, for clinical practice, this last step is tedious and time-consuming and, therefore, not always feasible, resulting in skull-stripping faults that can negatively impact the tumor segmentation quality. Still, the extent of this impact has never been measured for any of the many different BE methods available. In this work, we propose an automatic brain tumor segmentation pipeline and evaluate its performance with multiple BE methods. Our experiments show that the choice of a BE method can compromise up to 15.7% of the tumor segmentation performance. Moreover, we propose training and testing tumor segmentation models on non-skull-stripped images, effectively discarding the BE step from the pipeline. Our results show that this approach leads to a competitive performance at a fraction of the time. We conclude that, in contrast to the current paradigm, training tumor segmentation models on non-skull-stripped images can be the best option when high performance in clinical practice is desired.
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