环理论说明,环是代数结构,其中可以在元素添加和乘法之间进行两个二元操作。二值化是一种图像处理的方法,其中像素内的值减小到从零到一个的比例,零表示最不存在的光,一个表示最大的光。目前,超声图在扫描充血性心力衰竭中实施。然而,代表疾病的着名的花花公子兔子符号因周围的器官和较低的质量图像制作而越来越难以隔离。本文介绍了OTSU阈值处理方法,并结合了新的元素,以考虑不同的图像特征,意味着更好地在超声图像中隔离充血性心力衰竭指标。
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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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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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对心脏周围环境的脂肪库的定量是评估与多种疾病相关的健康风险因素的准确程序。但是,由于人为的工作量,这种类型的评估并未在临床实践中广泛使用。这项工作提出了一种用于自动分割心脏脂肪垫的新技术。该技术基于将分类算法应用于心脏CT图像的分割。此外,我们广泛评估了几种算法在此任务上的性能,并讨论了提供了更好的预测模型。实验结果表明,心外膜和纵隔脂肪分类的平均准确性为98.4%,平均正面速率为96.2%。平均而言,关于分割的患者和地面真相的骰子相似性指数等于96.8%。因此,迄今为止,我们的技术已经获得了心脏脂肪自动分割的最准确结果。
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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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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。
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自动化的脑肿瘤检测已成为一项高度可观的医学诊断研究。在最近的医学诊断中,高度考虑检测和分类用于采用机器学习和深度学习技术。然而,需要改善当前模型的准确性和性能以进行合适的治疗。在本文中,通过采用增强的优化算法来确保深度卷积学习的改进,因此,基于改进的Harris Hawks优化(HHO),深度卷积神经网络(DCNN)被认为是G-HHO。这种杂交具有灰狼优化(GWO)和HHO,以提供更好的结果,从而限制了收敛速度和增强性能。此外,采用大小阈值来分割强调脑肿瘤检测的肿瘤部分。进行了实验研究,以验证2073年总数增强MRI图像的建议方法的性能。通过将其与巨大增强MRI图像上的九种现有算法进行比较,以准确性,精度,召回,F量,执行时间和内存使用情况进行比较,可以确保该技术的性能。性能比较表明,DCNN-G-HHO比现有方法更成功,尤其是在97%的评分精度下。此外,统计性能分析表明,建议的方法更快,并且在MR图像上识别和分类脑肿瘤癌的记忆力较少。此验证的实施是在Python平台上进行的。建议方法的相关代码可在以下网址提供:https://github.com/bryarahassan/dcnn-g-hho。
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医疗图像分割通常需要在单个图像上分割多个椭圆对象。这包括除其他任务外,还分割了诸如轴向CTA切片的主动脉之类的容器。在本文中,我们提出了一种一般方法,用于改善这些任务中神经网络的语义分割性能,并验证我们在主动脉分割任务中的方法。我们使用两个神经网络的级联反应,其中一个基于U-NET体系结构执行粗糙的分割,另一个对输入的极性图像转换执行了最终分割。粗糙分割的连接组件分析用于构建极性变换,并且使用磁滞阈值融合了对同一图像的多个转换的预测。我们表明,这种方法可以改善主动脉分割性能,而无需复杂的神经网络体系结构。此外,我们表明我们的方法可以提高稳健性和像素级的回忆,同时根据最新的状态实现细分性能。
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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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医学成像是检测医学内部并发症的最重要工具。如今,随着图像处理技术的开发以及将照片的大小更改为数字医学成像领域中更高分辨率的图像,有一个有效且准确的系统来细分。由于多种原因,异质性,噪音和对比度的现实世界图像至关重要。医学中的数字图像分割用于诊断和治疗分析,这对医生非常有帮助。在这项研究中,我们旨在更准确地检测肝脏的肝癌照片,因为对肿瘤的准确和及时检测在患者的生存和生命中非常重要。本文的目的是简化与MR图像研究有关的令人讨厌的研究问题。肝脏是转移性疾病最通用的第二个器官,是肝癌是全球死亡的重大原因之一。没有健康的肝脏,一个人将无法生存。这是威胁生命的疾病,对于医学和工程技术人员来说都是非常具有挑战性的。医疗图像处理被用作检测肿瘤的非侵入性方法。具有肝肿瘤生存的机会高度取决于肿瘤的早期检测,然后将其分类为癌性和非癌性肿瘤。用于自动检测大脑的图像处理技术包括预处理和增强,图像分割,分类和体积计算,已开发出用于检测肝肿瘤以及用于肿瘤诊断的不同肝脏肿瘤或不同肝脏TOM或检测方法的方法。检测和诊断肝肿瘤的新方法。
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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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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。
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胆道是一个管网络,将肝脏与胆囊连接到胆囊,这是一个正下方的器官。胆管是胆汁树中的主要管。胆管的扩张是人体中更多主要问题的关键指标,例如石头和肿瘤,这些问题通常是由胰腺或Vater的乳头状引起的。在许多情况下,胆管扩张的检测对于初学者或未经训练的医务人员来说可能具有挑战性。即使是专业人士也无法用肉眼检测到胆管扩张。这项研究提出了一种基于视觉的独特模型,用于初始诊断。为了从磁共振图像分割胆道树,框架使用了不同的图像处理方法(MRI)。在对图像的感兴趣区域进行了细分后,对其进行了许多计算,以提取10个特征,包括主要轴和次要轴,胆管区域,胆汁树面积,紧凑性和某些纹理特征(对比度,平均值,方差和相关性)。这项研究使用了约旦安曼国王侯赛因医学中心的图像数据库,其中包括200张MRI图像,100例正常病例和100例胆管扩张的患者。提取特征后,使用各种分类器来确定患者的健康状况(正常或扩张)。研究结果表明,提取的特征在曲线下的准确性和面积方面与所有分类器都很好。这项研究的独特之处在于,它使用自动方法从MRI图像中分割胆汁树,并且科学地将检索到的特征与胆道树状态相关联,而文献中从未做过。
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基于深度学习的半监督学习(SSL)方法在医学图像细分中实现了强大的性能,可以通过使用大量未标记的数据来减轻医生昂贵的注释。与大多数现有的半监督学习方法不同,基于对抗性训练的方法通过学习分割图的数据分布来区分样本与不同来源,导致细分器生成更准确的预测。我们认为,此类方法的当前绩效限制是特征提取和学习偏好的问题。在本文中,我们提出了一种新的半监督的对抗方法,称为贴片置信疗法训练(PCA),用于医疗图像分割。我们提出的歧视器不是单个标量分类结果或像素级置信度图,而是创建贴片置信图,并根据斑块的规模进行分类。未标记数据的预测学习了每个贴片中的像素结构和上下文信息,以获得足够的梯度反馈,这有助于歧视器以融合到最佳状态,并改善半监督的分段性能。此外,在歧视者的输入中,我们补充了图像上的语义信息约束,使得未标记的数据更简单,以适合预期的数据分布。关于自动心脏诊断挑战(ACDC)2017数据集和脑肿瘤分割(BRATS)2019挑战数据集的广泛实验表明,我们的方法优于最先进的半监督方法,这证明了其对医疗图像分割的有效性。
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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。
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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.
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In this work, we apply a kinetic version of a bounded confidence consensus model to biomedical segmentation problems. In the presented approach, time-dependent information on the microscopic state of each particle/pixel includes its space position and a feature representing a static characteristic of the system, i.e. the gray level of each pixel. From the introduced microscopic model we derive a kinetic formulation of the model. The large time behavior of the system is then computed with the aid of a surrogate Fokker-Planck approach that can be obtained in the quasi-invariant scaling. We exploit the computational efficiency of direct simulation Monte Carlo methods for the obtained Boltzmann-type description of the problem for parameter identification tasks. Based on a suitable loss function measuring the distance between the ground truth segmentation mask and the evaluated mask, we minimize the introduced segmentation metric for a relevant set of 2D gray-scale images. Applications to biomedical segmentation concentrate on different imaging research contexts.
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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。
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生成的对抗网络(GAN)是在众多领域成功使用的一种强大的深度学习模型。它们属于一个称为生成方法的更广泛的家族,该家族通过从真实示例中学习样本分布来生成新数据。在临床背景下,与传统的生成方法相比,GAN在捕获空间复杂,非线性和潜在微妙的疾病作用方面表现出增强的能力。这篇综述评估了有关gan在各种神经系统疾病的成像研究中的应用的现有文献,包括阿尔茨海默氏病,脑肿瘤,脑老化和多发性硬化症。我们为每个应用程序提供了各种GAN方法的直观解释,并进一步讨论了在神经影像学中利用gans的主要挑战,开放问题以及有希望的未来方向。我们旨在通过强调如何利用gan来支持临床决策,并有助于更好地理解脑部疾病的结构和功能模式,从而弥合先进的深度学习方法和神经病学研究之间的差距。
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由于肿胀和病态增大,人体组织中组织的异常发育被称为肿瘤。它们主要被归类为良性和恶性。大脑中的肿瘤可能是致命的,因为它可能是癌性的,因此可以以附近的健康细胞为食并不断增加大小。这可能会影响大脑中软组织,神经细胞和小血管。因此,有必要以最高的精度在早期阶段检测和分类。脑肿瘤的大小和位置不同,这使得很难理解其性质。由于附近的健康细胞与肿瘤之间的相似性,即使使用先进的MRI(磁共振成像)技术,脑肿瘤的检测和分类过程也可能是一项繁重的任务。在本文中,我们使用Keras和Tensorflow来实施最先进的卷积神经网络(CNN)架构,例如EdgitionNetB0,Resnet50,Xpection,MobilenetV2和VGG16,使用转移学习来检测和分类三种类型的大脑肿瘤,即神经胶质瘤,脑膜瘤和垂体。我们使用的数据集由3264个2-D磁共振图像和4个类组成。由于数据集的尺寸较小,因此使用各种数据增强技术来增加数据集的大小。我们提出的方法不仅包括数据增强,而且还包括各种图像降级技术,头骨剥离,裁剪和偏置校正。在我们提出的工作效率NETB0体系结构中,最佳准确性为97.61%。本文的目的是区分正常和异常像素,并以更好的准确性对它们进行分类。
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