多参数磁共振成像(MPMRI)在检测前列腺癌病变中的作用越来越大。因此,解释这些扫描的医学专业人员通过使用计算机辅助检测系统来减少人为错误的风险。但是,系统实施中使用的各种算法产生了不同的结果。在这里,我们研究了每个前列腺区域的最佳机器学习分类器。我们还发现了明显的功能,以阐明模型的分类原理。在提供的数据中,我们收集并增强了T2加权图像和明显的扩散系数MAP图像,以首先通过三阶统计特征提取作为机器学习分类器的输入。对于我们的深度学习分类器,我们使用卷积神经网(CNN)体系结构进行自动提取和分类。通过显着映射以了解内部的分类机制,可以改善CNN结果的可解释性。最终,我们得出的结论是,有效检测周围和前纤维肌间基质(AS)病变更多地取决于统计分布特征,而过渡区(TZ)的病变更多地取决于纹理特征。合奏算法最适合PZ和TZ区域,而CNN在AS区域中最好。这些分类器可用于验证放射科医生的预测,并减少怀疑患有前列腺癌的患者的阅读差异。还可以进一步研究这项研究中报告的显着特征,以更好地了解使用mpMRI的前列腺病变的隐藏特征和生物标志物。
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前列腺癌是男性癌症死亡的最常见原因之一。对非侵入性和准确诊断方法的需求不断增长,促进目前在临床实践中的标准前列腺癌风险评估。尽管如此,从多游幂磁共振图像中开发前列腺癌诊断中的计算机辅助癌症诊断仍然是一个挑战。在这项工作中,我们提出了一种新的深度学习方法,可以通过构建两阶段多数量多流卷积神经网络(CNN)基于架构架构的相应磁共振图像中的前列腺病变自动分类。在不实现复杂的图像预处理步骤或第三方软件的情况下,我们的框架在接收器操作特性(ROC)曲线值为0.87的接收器下实现了该区域的分类性能。结果表现出大部分提交的方法,并分享了普罗妥克斯挑战组织者报告的最高价值。我们拟议的基于CNN的框架反映了辅助前列腺癌中的医学图像解释并减少不必要的活组织检查的可能性。
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机器学习在医学图像分析中发挥着越来越重要的作用,产卵在神经影像症的临床应用中的新进展。之前有一些关于机器学习和癫痫的综述,它们主要专注于电生理信号,如脑电图(EEG)和立体脑电图(SEENG),同时忽略癫痫研究中神经影像的潜力。 NeuroImaging在确认癫痫区域的范围内具有重要的优点,这对于手术后的前诊所评估和评估至关重要。然而,脑电图难以定位大脑中的准确癫痫病变区。在这篇综述中,我们强调了癫痫诊断和预后在癫痫诊断和预后的背景下神经影像学和机器学习的相互作用。我们首先概述癫痫诊所,MRI,DWI,FMRI和PET中使用的癫痫和典型的神经影像姿态。然后,我们在将机器学习方法应用于神经影像数据的方法:i)将手动特征工程和分类器的传统机器学习方法阐述了两种方法,即卷积神经网络和自动化器等深度学习方法。随后,详细地研究了对癫痫,定位和横向化任务等分割,本地化和横向化任务的应用,以及与诊断和预后直接相关的任务。最后,我们讨论了目前的成就,挑战和潜在的未来方向,希望为癫痫的计算机辅助诊断和预后铺平道路。
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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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多发性硬化症(MS)是中枢神经系统的慢性炎症和退行性疾病,其特征在于,白色和灰质的外观与个体患者的神经症状和标志进行地平整相关。磁共振成像(MRI)提供了详细的体内结构信息,允许定量和分类MS病变,其批判性地通知疾病管理。传统上,MS病变在2D MRI切片上手动注释,一个流程效率低,易于观察室内误差。最近,已经提出了自动统计成像分析技术以基于MRI体素强度检测和分段段病变。然而,它们的有效性受到MRI数据采集技术的异质性和MS病变的外观的限制。通过直接从图像学习复杂的病变表现,深度学习技术已经在MS病变分割任务中取得了显着的突破。在这里,我们提供了全面审查最先进的自动统计和深度学习MS分段方法,并讨论当前和未来的临床应用。此外,我们审查了域适应等技术策略,以增强现实世界临床环境中的MS病变分段。
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放射线学使用定量医学成像特征来预测临床结果。目前,在新的临床应用中,必须通过启发式试验和纠正过程手动完成各种可用选项的最佳放射组方法。在这项研究中,我们提出了一个框架,以自动优化每个应用程序的放射线工作流程的构建。为此,我们将放射线学作为模块化工作流程,并为每个组件包含大量的常见算法。为了优化每个应用程序的工作流程,我们使用随机搜索和结合使用自动化机器学习。我们在十二个不同的临床应用中评估我们的方法,从而在曲线下导致以下区域:1)脂肪肉瘤(0.83); 2)脱粘型纤维瘤病(0.82); 3)原发性肝肿瘤(0.80); 4)胃肠道肿瘤(0.77); 5)结直肠肝转移(0.61); 6)黑色素瘤转移(0.45); 7)肝细胞癌(0.75); 8)肠系膜纤维化(0.80); 9)前列腺癌(0.72); 10)神经胶质瘤(0.71); 11)阿尔茨海默氏病(0.87);和12)头颈癌(0.84)。我们表明,我们的框架具有比较人类专家的竞争性能,优于放射线基线,并且表现相似或优于贝叶斯优化和更高级的合奏方法。最后,我们的方法完全自动优化了放射线工作流的构建,从而简化了在新应用程序中对放射线生物标志物的搜索。为了促进可重复性和未来的研究,我们公开发布了六个数据集,框架的软件实施以及重现这项研究的代码。
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Non-invasive prostate cancer detection from MRI has the potential to revolutionize patient care by providing early detection of clinically-significant disease (ISUP grade group >= 2), but has thus far shown limited positive predictive value. To address this, we present an MRI-based deep learning method for predicting clinically significant prostate cancer applicable to a patient population with subsequent ground truth biopsy results ranging from benign pathology to ISUP grade group~5. Specifically, we demonstrate that mixed supervision via diverse histopathological ground truth improves classification performance despite the cost of reduced concordance with image-based segmentation. That is, where prior approaches have utilized pathology results as ground truth derived from targeted biopsies and whole-mount prostatectomy to strongly supervise the localization of clinically significant cancer, our approach also utilizes weak supervision signals extracted from nontargeted systematic biopsies with regional localization to improve overall performance. Our key innovation is performing regression by distribution rather than simply by value, enabling use of additional pathology findings traditionally ignored by deep learning strategies. We evaluated our model on a dataset of 973 (testing n=160) multi-parametric prostate MRI exams collected at UCSF from 2015-2018 followed by MRI/ultrasound fusion (targeted) biopsy and systematic (nontargeted) biopsy of the prostate gland, demonstrating that deep networks trained with mixed supervision of histopathology can significantly exceed the performance of the Prostate Imaging-Reporting and Data System (PI-RADS) clinical standard for prostate MRI interpretation.
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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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Structural alterations have been thoroughly investigated in the brain during the early onset of schizophrenia (SCZ) with the development of neuroimaging methods. The objective of the paper is an efficient classification of SCZ in 2 different classes: Cognitive Normal (CN), and SCZ using magnetic resonance imaging (MRI) images. This paper proposed a lightweight 3D convolutional neural network (CNN) based framework for SCZ diagnosis using MRI images. In the proposed model, lightweight 3D CNN is used to extract both spatial and spectral features simultaneously from 3D volume MRI scans, and classification is done using an ensemble bagging classifier. Ensemble bagging classifier contributes to preventing overfitting, reduces variance, and improves the model's accuracy. The proposed algorithm is tested on datasets taken from three benchmark databases available as open-source: MCICShare, COBRE, and fBRINPhase-II. These datasets have undergone preprocessing steps to register all the MRI images to the standard template and reduce the artifacts. The model achieves the highest accuracy 92.22%, sensitivity 94.44%, specificity 90%, precision 90.43%, recall 94.44%, F1-score 92.39% and G-mean 92.19% as compared to the current state-of-the-art techniques. The performance metrics evidenced the use of this model to assist the clinicians for automatic accurate diagnosis of SCZ.
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前列腺癌是全球诊断出的最危险的癌症。前列腺诊断受到许多因素的影响,例如病变复杂性,观察者可见性和可变性。在过去的几十年中,许多基于磁共振成像(MRI)的技术已用于前列腺癌的鉴定和分类。开发这些技术至关重要,并且具有很大的医学效果,因为它们可以提高治疗益处和患者生存的机会。已经提出了一种取决于MRI的新技术来改善诊断。该技术包括两个阶段。首先,已经对MRI图像进行了预处理,以使医疗图像更适合于检测步骤。其次,已经基于预先训练的深度学习模型InceptionResnetv2进行了前列腺癌的识别,该模型具有许多优势并取得了有效的结果。在本文中,用于此目的的InceptionResnETV2深度学习模型的平均精度为89.20%,曲线下的面积(AUC)等于93.6%。与其他先前技术相比,该提出的新深度学习技术的实验结果代表了有希望的和有效的结果。
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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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癌症是全球死亡的主要原因之一。快速安全的早期,术中和术中诊断可以显着有助于成功的癌症识别和治疗。在过去的15年中,人工智能在增强癌症诊断技术方面发挥了越来越多的作用。这篇评论涵盖了在MRI和CT等良好技术中人工智能应用的进步。此外,它显示出高潜力以及基于光谱的方法,这些方法正在开发用于移动,超快速和低侵入性诊断的方法。我将展示基于光谱的方法如何通过使薄薄或甲莫妥蛋白和欧洲蛋白染色过时来减少组织制备进行病理分析的时间。我将介绍用于快速和低侵入性前和体内组织分类的光谱工具的例子,以确定肿瘤及其边界。另外,我将讨论与MRI和CT相反,光谱测量不需要化学剂来提高癌症成像的质量,这有助于开发更安全的诊断方法。总体而言,我们将看到,光谱和人工智能的结合构成了一个非常有前途且快速发展的医疗技术领域,它将很快增加可用的癌症诊断方法。
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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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肾细胞癌(RCC)是一种常见的癌症,随着临床行为的变化。懒惰的RCC通常是低级的,没有坏死,可以在没有治疗的情况下监测。激进的RCC通常是高级的,如果未及时检测和治疗,可能会导致转移和死亡。虽然大多数肾脏癌在CT扫描中都检测到,但分级是基于侵入性活检或手术的组织学。确定对CT图像的侵略性在临床上很重要,因为它促进了风险分层和治疗计划。这项研究旨在使用机器学习方法来识别与病理学特征相关的放射学特征,以促进评估CT图像而不是组织学上的癌症侵略性。本文提出了一种新型的自动化方法,即按区域(Corrfabr)相关的特征聚集,用于通过利用放射学和相应的不对齐病理学图像之间的相关性来对透明细胞RCC进行分类。 CORRFABR由三个主要步骤组成:(1)特征聚集,其中从放射学和病理图像中提取区域级特征,(2)融合,放射学特征与病理特征相关的放射学特征在区域级别上学习,并且(3)在其中预测的地方学到的相关特征用于仅使用CT作为输入来区分侵略性和顽固的透明细胞RCC。因此,在训练过程中,Corrfabr从放射学和病理学图像中学习,但是在没有病理图像的情况下,Corrfabr将使用CORFABR将侵略性与顽固的透明细胞RCC区分开。 Corrfabr仅比放射学特征改善了分类性能,二进制分类F1分数从0.68(0.04)增加到0.73(0.03)。这证明了将病理疾病特征纳入CT图像上透明细胞RCC侵袭性的分类的潜力。
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深度学习技术在检测医学图像中的对象方面取得了成功,但仍然遭受虚假阳性预测,可能会阻碍准确的诊断。神经网络输出的估计不确定性已用于标记不正确的预测。我们研究了来自神经网络不确定性估计的功能和基于形状的特征,这些特征是根据二进制预测计算出的,从二进制预测中,通过开发基于分类的后处理步骤来减少肝病病变检测中的假阳性,以用于不同的不确定性估计方法。我们证明了两个数据集上所有不确定性估计方法的神经网络的病变检测性能(相对于F1分数)的改善,分别包括腹部MR和CT图像。我们表明,根据神经网络不确定性估计计算的功能往往不会有助于降低假阳性。我们的结果表明,诸如阶级不平衡(真实假阳性比率)和从不确定性图提取的基于形状的特征之类的因素在区分假阳性和真实阳性预测方面起着重要作用
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目的:基于深度学习的放射素学(DLR)在医学图像分析中取得了巨大的成功,并被认为是依赖手工特征的常规放射线学的替代。在这项研究中,我们旨在探索DLR使用预处理PET/CT预测鼻咽癌(NPC)中5年无进展生存期(PFS)的能力。方法:总共招募了257名患者(内部/外部队列中的170/87),具有晚期NPC(TNM III期或IVA)。我们开发了一个端到端的多模式DLR模型,其中优化了3D卷积神经网络以从预处理PET/CT图像中提取深度特征,并预测了5年PFS的概率。作为高级临床特征,TNM阶段可以集成到我们的DLR模型中,以进一步提高预后性能。为了比较常规放射素学和DLR,提取了1456个手工制作的特征,并从54种特征选择方法和9种分类方法的54个交叉组合中选择了最佳常规放射线方法。此外,使用临床特征,常规放射线学签名和DLR签名进行风险组分层。结果:我们使用PET和CT的多模式DLR模型比最佳常规放射线方法获得了更高的预后性能。此外,多模式DLR模型仅使用PET或仅CT优于单模式DLR模型。对于风险组分层,常规的放射线学签名和DLR签名使内部和外部队列中的高风险患者群体之间有显着差异,而外部队列中的临床特征则失败。结论:我们的研究确定了高级NPC中生存预测的潜在预后工具,表明DLR可以为当前TNM分期提供互补值。
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超声检查的诊断准确性提高仍然是一个重要目标。在这项研究中,我们提出了一种基于生物物理特征的机器学习方法,用于乳腺癌检测,以改善基准深度学习算法以外的性能,并提供一张颜色的覆盖层覆盖层的视觉图,这些视觉图是病变中恶性肿瘤的可能性。该总体框架称为特定疾病的成像。以前,分别利用改良的完全卷积网络和改良的Googlenet对150个乳房病变进行了细分和分类。在这项研究中,在轮廓病变中进行了多参数分析。从基于生物物理和形态学模型的超声射频,包膜和对数压缩数据中提取特征。带有高斯内核的支持向量机构建了非线性超平面,我们计算了多参数空间中每个特征的超平面和数据点之间的距离。距离可以定量评估病变,并提出颜色编码并覆盖在B模式图像上的恶性肿瘤的可能性。对体内患者数据进行了培训和评估。在我们的研究中,最常见类型和大小的乳腺病变的总体准确性超过98.0%,分类为0.98,而接收器操作特征曲线下的区域的总体准确性比放射科医生的性能和深度学习系统更精确。此外,概率与BI RAD之间的相关性实现了预测乳腺癌的定量指南。因此,我们预计所提出的框架可以帮助放射科医生实现更准确,方便的乳腺癌分类和检测。
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机器学习和深度学习方法对医学的计算机辅助预测成为必需的,在乳房X光检查领域也具有越来越多的应用。通常,这些算法训练,针对特定任务,例如,病变的分类或乳房X乳线图的病理学状态的预测。为了获得患者的综合视图,随后整合或组合所有针对同一任务培训的模型。在这项工作中,我们提出了一种管道方法,我们首先培训一组个人,任务特定的模型,随后调查其融合,与标准模型合并策略相反。我们使用混合患者模型的深度学习模型融合模型预测和高级功能,以在患者水平上构建更强的预测因子。为此,我们提出了一种多分支深度学习模型,其跨不同任务和乳房X光检查有效地融合了功能,以获得全面的患者级预测。我们在公共乳房X线摄影数据,即DDSM及其策划版本CBIS-DDSM上培训并评估我们的全部管道,并报告AUC评分为0.962,以预测任何病变和0.791的存在,以预测患者水平对恶性病变的存在。总体而言,与标准模型合并相比,我们的融合方法将显着提高AUC得分高达0.04。此外,通过提供与放射功能相关的特定于任务的模型结果,提供了与放射性特征相关的任务特定模型结果,我们的管道旨在密切支持放射科学家的阅读工作流程。
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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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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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