The prediction of pancreatic ductal adenocarcinoma therapy response is a clinically challenging and important task in this high-mortality tumour entity. The training of neural networks able to tackle this challenge is impeded by a lack of large datasets and the difficult anatomical localisation of the pancreas. Here, we propose a hybrid deep neural network pipeline to predict tumour response to initial chemotherapy which is based on the Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST) score, a standardised method for cancer response evaluation by clinicians as well as tumour markers, and clinical evaluation of the patients. We leverage a combination of representation transfer from segmentation to classification, as well as localisation and representation learning. Our approach yields a remarkably data-efficient method able to predict treatment response with a ROC-AUC of 63.7% using only 477 datasets in total.
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This paper presents our solution for the 2nd COVID-19 Severity Detection Competition. This task aims to distinguish the Mild, Moderate, Severe, and Critical grades in COVID-19 chest CT images. In our approach, we devise a novel infection-aware 3D Contrastive Mixup Classification network for severity grading. Specifcally, we train two segmentation networks to first extract the lung region and then the inner lesion region. The lesion segmentation mask serves as complementary information for the original CT slices. To relieve the issue of imbalanced data distribution, we further improve the advanced Contrastive Mixup Classification network by weighted cross-entropy loss. On the COVID-19 severity detection leaderboard, our approach won the first place with a Macro F1 Score of 51.76%. It significantly outperforms the baseline method by over 11.46%.
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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。
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表示技术的快速发展和大规模医学成像数据的可用性必须在3D医学图像分析中快速增加机器学习的使用。特别是,深度卷积神经网络(D-CNN)是关键参与者,并被医学成像界采用,以协助临床医生和医学专家进行疾病诊断。然而,培训深层神经网络,例如在高分辨率3D体积的计算机断层扫描(CT)扫描中进行诊断任务的D-CNN带来了强大的计算挑战。这提出了开发基于深度学习的方法,这些方法在2D图像中具有强大的学习表示形式,而是3D扫描。在本文中,我们提出了一种新的策略,以根据沿轴的相邻切片的描述来训练CT扫描上的\ emph {slice level}分类器。特别是,每一个都是通过卷积神经网络(CNN)提取的。该方法适用于具有每片标签的CT数据集,例如RSNA颅内出血(ICH)数据集,该数据集旨在预测ICH的存在并将其分类为5个不同的子类型。我们在RSNA ICH挑战的最佳4 \%最佳解决方案中获得了单个模型,其中允许模型集成。实验还表明,所提出的方法显着优于CQ500上的基线模型。所提出的方法是一般的,可以应用于其他3D医学诊断任务,例如MRI成像。为了鼓励该领域的新进步,我们将在接受论文后制定我们的代码和预培训模型。
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了解模型预测在医疗保健方面至关重要,以促进模型正确性的快速验证,并防止利用利用混淆变量的模型。我们介绍了体积医学图像中可解释的多种异常分类的挑战新任务,其中模型必须指示用于预测每个异常的区域。为了解决这项任务,我们提出了一个多实例学习卷积神经网络,AxialNet,允许识别每个异常的顶部切片。接下来我们将赫雷库姆纳入注意机制,识别子切片区域。我们证明,对于Axialnet,Hirescam的说明得到保证,以反映所用模型的位置,与Grad-Cam不同,有时突出不相关的位置。使用一种产生忠实解释的模型,我们旨在通过一种新颖的面具损失来改善模型的学习,利用赫克斯克姆和3D允许的区域来鼓励模型仅预测基于器官的异常,其中出现的异常。 3D允许的区域通过新方法,分区自动获得,其组合从放射学报告中提取的位置信息与通过形态图像处理获得的器官分割图。总体而言,我们提出了第一种模型,用于解释容量医学图像中的可解释的多异常预测,然后使用掩模损耗来实现36,316扫描的Rad-Chessct数据集中多个异常的器官定位提高33%,代表状态本领域。这项工作推进了胸部CT卷中多种异常模型的临床适用性。
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Lung cancer is a severe menace to human health, due to which millions of people die because of late diagnoses of cancer; thus, it is vital to detect the disease as early as possible. The Computerized chest analysis Tomography of scan is assumed to be one of the efficient solutions for detecting and classifying lung nodules. The necessity of high accuracy of analyzing C.T. scan images of the lung is considered as one of the crucial challenges in detecting and classifying lung cancer. A new long-short-term-memory (LSTM) based deep fusion structure, is introduced, where, the texture features computed from lung nodules through new volumetric grey-level-co-occurrence-matrices (GLCM) computations are applied to classify the nodules into: benign, malignant and ambiguous. An improved Otsu segmentation method combined with the water strider optimization algorithm (WSA) is proposed to detect the lung nodules. Otsu-WSA thresholding can overcome the restrictions present in previous thresholding methods. Extended experiments are run to assess this fusion structure by considering 2D-GLCM computations based 2D-slices fusion, and an approximation of this 3D-GLCM with volumetric 2.5D-GLCM computations-based LSTM fusion structure. The proposed methods are trained and assessed through the LIDC-IDRI dataset, where 94.4%, 91.6%, and 95.8% Accuracy, sensitivity, and specificity are obtained, respectively for 2D-GLCM fusion and 97.33%, 96%, and 98%, accuracy, sensitivity, and specificity, respectively, for 2.5D-GLCM fusion. The yield of the same are 98.7%, 98%, and 99%, for the 3D-GLCM fusion. The obtained results and analysis indicate that the WSA-Otsu method requires less execution time and yields a more accurate thresholding process. It is found that 3D-GLCM based LSTM outperforms its counterparts.
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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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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。
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数据采集​​和注释中的困难基本上限制了3D医学成像应用的训练数据集的样本尺寸。结果,在没有足够的预训练参数的情况下,构建来自划痕的高性能3D卷积神经网络仍然是一项艰巨的任务。以前关于3D预培训的努力经常依赖于自我监督的方法,它在未标记的数据上使用预测或对比学习来构建不变的3D表示。然而,由于大规模监督信息的不可用,从这些学习框架获得语义不变和歧视性表示仍然存在问题。在本文中,我们重新审视了一种创新但简单的完全监督的3D网络预训练框架,以利用来自大型2D自然图像数据集的语义监督。通过重新设计的3D网络架构,重新设计的自然图像用于解决数据稀缺问题并开发强大的3D表示。四个基准数据集上的综合实验表明,所提出的预先接受的模型可以有效地加速收敛,同时还提高了各种3D医学成像任务,例如分类,分割和检测的准确性。此外,与从头划伤的训练相比,它可以节省高达60%的注释工作。在NIH Deeplesion数据集上,它同样地实现了最先进的检测性能,优于早期的自我监督和完全监督的预训练方法,以及从头训练进行培训的方法。为了促进3D医疗模型的进一步发展,我们的代码和预先接受的模型权重在https://github.com/urmagicsmine/cspr上公开使用。
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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。
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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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计算机断层扫描(CT)成像对于诊断各种疾病可能非常实用。但是,CT图像的性质更加多样化,因为CT扫描的分辨率和数量由机器及其设置确定。传统的深度学习模型很难挠痒痒,因为深神经网络的基本要求是输入数据的一致形状。在本文中,我们提出了一种新颖,有效的两步方法,以彻底解决Covid-19症状分类的问题。首先,通过常规骨干网络提取CT扫描的每个切片的语义特征嵌入。然后,我们提出了长期的短期记忆(LSTM)和基于变压器的子网络来处理时间特征学习,从而导致时空特征表示学习。以这种方式,拟议的两步LSTM模型可以防止过度拟合,并提高性能。全面的实验表明,提出的两步方法不仅显示出出色的性能,而且可以互相补偿。更具体地说,两步LSTM模型的假阴性速率较低,而2步SWIN模型的假阳性速率较低。总而言之,建议模型合奏可以在现实世界应用中采用更稳定和有希望的性能。
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Quantitative cancer image analysis relies on the accurate delineation of tumours, a very specialised and time-consuming task. For this reason, methods for automated segmentation of tumours in medical imaging have been extensively developed in recent years, being Computed Tomography one of the most popular imaging modalities explored. However, the large amount of 3D voxels in a typical scan is prohibitive for the entire volume to be analysed at once in conventional hardware. To overcome this issue, the processes of downsampling and/or resampling are generally implemented when using traditional convolutional neural networks in medical imaging. In this paper, we propose a new methodology that introduces a process of sparsification of the input images and submanifold sparse convolutional networks as an alternative to downsampling. As a proof of concept, we applied this new methodology to Computed Tomography images of renal cancer patients, obtaining performances of segmentations of kidneys and tumours competitive with previous methods (~84.6% Dice similarity coefficient), while achieving a significant improvement in computation time (2-3 min per training epoch).
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计算机断层扫描(CT)图像对于诊断疾病已经非常重要。 CT扫描切片包含大量数据,可以使用正常的视觉检查使用必要的精度和速度来正确检查这些数据。需要计算机辅助的头骨骨折分类专家系统来协助医生。卷积神经网络(CNN)是图像分类最广泛的深度学习模型,因为在准确性和结果方面,它们通常超过其他模型。然后开发和测试CNN模型,并比较了几个卷积神经网络(CNN)结构。 RESNET50用于功能提取,并结合梯度提升的决策树机学习算法,可作为分类器分类的分类器,从脑CT扫描分为三个骨折类别,具有96%的最佳整体F1级评分,均为96%对于颅骨骨折的分类,得分为95%,平衡精度得分为94%,ROC AUC曲线为96%。
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Pneumonia, a respiratory infection brought on by bacteria or viruses, affects a large number of people, especially in developing and impoverished countries where high levels of pollution, unclean living conditions, and overcrowding are frequently observed, along with insufficient medical infrastructure. Pleural effusion, a condition in which fluids fill the lung and complicate breathing, is brought on by pneumonia. Early detection of pneumonia is essential for ensuring curative care and boosting survival rates. The approach most usually used to diagnose pneumonia is chest X-ray imaging. The purpose of this work is to develop a method for the automatic diagnosis of bacterial and viral pneumonia in digital x-ray pictures. This article first presents the authors' technique, and then gives a comprehensive report on recent developments in the field of reliable diagnosis of pneumonia. In this study, here tuned a state-of-the-art deep convolutional neural network to classify plant diseases based on images and tested its performance. Deep learning architecture is compared empirically. VGG19, ResNet with 152v2, Resnext101, Seresnet152, Mobilenettv2, and DenseNet with 201 layers are among the architectures tested. Experiment data consists of two groups, sick and healthy X-ray pictures. To take appropriate action against plant diseases as soon as possible, rapid disease identification models are preferred. DenseNet201 has shown no overfitting or performance degradation in our experiments, and its accuracy tends to increase as the number of epochs increases. Further, DenseNet201 achieves state-of-the-art performance with a significantly a smaller number of parameters and within a reasonable computing time. This architecture outperforms the competition in terms of testing accuracy, scoring 95%. Each architecture was trained using Keras, using Theano as the backend.
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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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世界目前正在经历持续的传染病大流行病,该传染病是冠状病毒疾病2019(即covid-19),这是由严重的急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-COV-2)引起的。计算机断层扫描(CT)在评估感染的严重程度方面发挥着重要作用,并且还可用于识别这些症状和无症状的Covid-19载体。随着Covid-19患者的累积数量的激增,放射科医师越来越强调手动检查CT扫描。因此,自动化3D CT扫描识别工具的需求量高,因为手动分析对放射科医师耗时,并且它们的疲劳可能导致可能的误判。然而,由于位于不同医院的CT扫描仪的各种技术规范,CT图像的外观可能显着不同,导致许多自动图像识别方法的失败。因此,多域和多扫描仪研究的多域移位问题是不可能对可靠识别和可再现和客观诊断和预后至关重要的至关重要。在本文中,我们提出了Covid-19 CT扫描识别模型即Coronavirus信息融合和诊断网络(CIFD-NET),可以通过新的强大弱监督的学习范式有效地处理多域移位问题。与其他最先进的方法相比,我们的模型可以可靠,高效地解决CT扫描图像中不同外观的问题。
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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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在这项工作中,我们介绍了我们提出的方法,该方法是使用SWIN UNETR和基于U-NET的深神经网络体系结构从CT扫描中分割肺动脉的方法。六个型号,基于SWIN UNETR的三个型号以及基于3D U-NET的三个模型,使用加权平均值来制作最终的分割掩码。我们的团队通过这种方法获得了84.36%的多级骰子得分。我们的工作代码可在以下链接上提供:https://github.com/akansh12/parse2022。这项工作是Miccai Parse 2022挑战的一部分。
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尽管机器学习方法在其培训领域表现良好,但通常在现实世界中往往会失败。在心血管磁共振成像(CMR)中,呼吸运动代表了采集质量以及随后的分析和最终诊断的主要挑战。我们提出了一个工作流程,该工作流程预测CMRXMOTION挑战2022的CMR中呼吸运动的严重程度得分。这是技术人员在获取过程中立即提供有关CMR质量的反馈的重要工具,因为可以直接重新获得质量较差的图像,同时还可以重新获得质量。该患者在附近仍有可用。因此,我们的方法可确保获得的CMR在用于进一步诊断之前达到特定的质量标准。因此,在严重运动人工制品的情况下,它可以有效地进行适当诊断的有效基础。结合我们的细分模型,这可以通过提供完整的管道来保证适当的质量评估和对心血管扫描的真实细分来帮助心脏病专家和技术人员的日常工作。代码库可在https://github.com/meclabtuda/qa_med_data/tree/dev_qa_cmrxmotion获得。
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