最近，使用像涂鸦这样的弱注释进行弱监督的图像分割引起了人们的关注，因为与像素/体素水平上的耗时和标签密集型标记相比，这种注释更容易获得。但是，由于涂鸦缺乏感兴趣区域（ROI）的结构信息，因此现有的基于涂鸦的方法的边界定位不良。此外，大多数当前方法都是为2D图像分割而设计的，如果直接应用于图像切片，它们不会完全利用体积信息。在本文中，我们提出了一个基于涂鸦的体积图像分割，Scribble2D5，该图像对3D各向异性图像进行分割并改善边界预测。为了实现这一目标，我们使用提出的标签传播模块增强了2.5D注意的UNET，以扩展涂鸦的语义信息以及静态和主动边界预测的组合，以学习ROI的边界并正常其形状。在三个公共数据集上进行的广泛实验证明了Scribble2d5显着优于当前基于涂鸦的方法，并处理了完全监督的方法的性能。我们的代码可在线提供。

我们介绍$ \ texit {inextremis} $，弱监督3D方法使用特别弱的列车时间注释训练深度图像分割网络：仅在感兴趣对象的边界处只有6个重点点击。我们的全自动方法培训结束到底，不需要任何测试时间注释。从极端点，3D边界框在感兴趣的对象周围提取。然后，生成连接极端点的深层测地仪以增加边界盒内的“注释”体素的量。最后，使用来自条件随机场制剂的弱监督正则损耗来促进均匀区域的预测一致性。对前庭施瓦马瘤分段的大开放数据集进行了广泛的实验。 $ \ Textit {Inextremis} $获得竞争性能，基于边界框的其他弱监管技术完全监督和表现。此外，给定固定的注释时间预算，$ \ textit {inextremis} $胜过全面监督。我们的代码和数据在线获得。

3D医学图像分割中卷积神经网络（CNN）的成功取决于大量的完全注释的3D体积，用于训练，这些训练是耗时且劳动力密集的。在本文中，我们建议在3D医学图像中只有7个点注释分段目标，并设计一个两阶段弱监督的学习框架PA-SEG。在第一阶段，我们采用大地距离变换来扩展种子点以提供更多的监督信号。为了在培训期间进一步处理未注释的图像区域，我们提出了两种上下文正则化策略，即多视图条件随机场（MCRF）损失和差异最小化（VM）损失，其中第一个鼓励具有相似特征的像素以具有一致的标签，第二个分别可以最大程度地减少分段前景和背景的强度差异。在第二阶段，我们使用在第一阶段预先训练的模型获得的预测作为伪标签。为了克服伪标签中的噪音，我们引入了一种自我和交叉监测（SCM）策略，该策略将自我训练与跨知识蒸馏（CKD）结合在主要模型和辅助模型之间，该模型从彼此生成的软标签中学习。在公共数据集的前庭造型瘤（VS）分割和脑肿瘤分割（BRAT）上的实验表明，我们在第一阶段训练的模型优于现有的最先进的弱监督方法，并在使用SCM之后，以提供其他scm来获得其他额外的scm培训，与Brats数据集中完全有监督的对应物相比，该模型可以实现竞争性能。

深度神经网络通常需要准确和大量注释，以在医学图像分割中实现出色的性能。单次分割和弱监督学习是有前途的研究方向，即通过仅从一个注释图像学习新类并利用粗标签来降低标签努力。以前的作品通常未能利用解剖结构并遭受阶级不平衡和低对比度问题。因此，我们为3D医学图像分割的创新框架提供了一次性和弱监督的设置。首先，提出了一种传播重建网络，以基于不同人体中的解剖模式类似的假设将来自注释体积的划痕投射到未标记的3D图像。然后，双级功能去噪模块旨在基于解剖结构和像素级别来改进涂鸦。在将涂鸦扩展到伪掩码后，我们可以使用嘈杂的标签培训策略培训新课程的分段模型。一个腹部的实验和一个头部和颈部CT数据集显示所提出的方法对最先进的方法获得显着改善，即使在严重的阶级不平衡和低对比度下也能够稳健地执行。

尽管有广泛的可用性，但由于采集过程的投射性质，从明亮场显微镜（BFM）中获取的体积信息固有地很困难。我们从一组BFM Z-stack图像中研究了3D细胞实例的预测。我们提出了一种新型的两阶段弱监督方法，用于细胞的体积实例分割，这仅需要近似细胞质心注释。因此，创建的伪标签是通过Z-stack Guidance进行了新颖的改进损失来完善的。评估表明，我们的方法不仅可以推广到BFM Z-stack数据，还可以将其他3D单元成像模式推广到。我们的管道与完全监督的方法的比较表明，减少数据收集和标记的显着增益会导致较小的性能差异。

3D牙齿分割是计算机辅助牙齿诊断和治疗的先决条件。但是，将所有牙齿区域分割为主观且耗时。最近，基于深度学习的细分方法产生了令人信服的结果并减少了手动注释的工作，但是它需要大量的基础真相进行培训。据我们所知，3D分割研究几乎没有牙齿数据。在本文中，我们建立了带有牙齿金标准的完全注释的锥束计算机断层扫描数据集。该数据集包含22卷（7363片），并带有经验丰富的射线照相解释者注释的精细牙齿标签。为了确保相对的数据采样分布，数据方差包括在牙齿中，包括缺失的牙齿和牙齿修复。在此数据集上评估了几种最新的分割方法。之后，我们进一步总结并应用了一系列基于3D注意的UNET变体以分割牙齿。这项工作为牙齿体积分割任务提供了新的基准。实验证据证明，3D UNET结构的注意力模块增强了牙齿区域中的反应，并抑制背景和噪声的影响。 3D UNET使用SKNET注意模块实现了最佳性能，分别为88.04 \％骰子和78.71 \％IOU。基于注意力的UNET框架的表现优于Ctooth数据集上的其他最新方法。代码库和数据集已发布。

自动识别基础心脏异常的结构底物可以潜在地为介入程序提供实时指导。有了心脏组织底物的了解，可以通过检测心律不齐的底物来进一步优化复杂的心律不齐和心室心动过速等复杂的心律不齐和心室心动过速。光学相干断层扫描（OCT）是一种实时成像方式，有助于满足这一需求。心脏图像分析的现有方法主要依赖于完全监督的学习技术，这些技术遇到了在像素标签的劳动密集型注释过程中工作量的缺点。为了减少对像素标签的需求，我们使用人类心脏底物的OCT图像上的图像级注释开发了一个两阶段的深度学习框架，用于心脏脂肪组织分割。特别是，我们将类激活映射与超像素分割整合在一起，以解决心脏组织分割中提出的稀疏组织种子挑战。我们的研究弥合了自动组织分析的需求与缺乏高质量像素的注释之间的差距。据我们所知，这是第一项尝试通过弱监督的学习技术来解决OCT图像上心脏组织分割的研究。在体外人类心脏OCT数据集中，我们证明了我们对图像级注释的弱监督方法可与对像素式注释进行训练的完全监督方法相当。

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。

Owing to the success of transformer models, recent works study their applicability in 3D medical segmentation tasks. Within the transformer models, the self-attention mechanism is one of the main building blocks that strives to capture long-range dependencies, compared to the local convolutional-based design. However, the self-attention operation has quadratic complexity which proves to be a computational bottleneck, especially in volumetric medical imaging, where the inputs are 3D with numerous slices. In this paper, we propose a 3D medical image segmentation approach, named UNETR++, that offers both high-quality segmentation masks as well as efficiency in terms of parameters and compute cost. The core of our design is the introduction of a novel efficient paired attention (EPA) block that efficiently learns spatial and channel-wise discriminative features using a pair of inter-dependent branches based on spatial and channel attention. Our spatial attention formulation is efficient having linear complexity with respect to the input sequence length. To enable communication between spatial and channel-focused branches, we share the weights of query and key mapping functions that provide a complimentary benefit (paired attention), while also reducing the overall network parameters. Our extensive evaluations on three benchmarks, Synapse, BTCV and ACDC, reveal the effectiveness of the proposed contributions in terms of both efficiency and accuracy. On Synapse dataset, our UNETR++ sets a new state-of-the-art with a Dice Similarity Score of 87.2%, while being significantly efficient with a reduction of over 71% in terms of both parameters and FLOPs, compared to the best existing method in the literature. Code: https://github.com/Amshaker/unetr_plus_plus.

深度学习已被广​​泛用于医学图像分割，并且录制了录制了该领域深度学习的成功的大量论文。在本文中，我们使用深层学习技术对医学图像分割的全面主题调查。本文进行了两个原创贡献。首先，与传统调查相比，直接将深度学习的文献分成医学图像分割的文学，并为每组详细介绍了文献，我们根据从粗略到精细的多级结构分类目前流行的文献。其次，本文侧重于监督和弱监督的学习方法，而不包括无监督的方法，因为它们在许多旧调查中引入而且他们目前不受欢迎。对于监督学习方法，我们分析了三个方面的文献：骨干网络的选择，网络块的设计，以及损耗功能的改进。对于虚弱的学习方法，我们根据数据增强，转移学习和交互式分割进行调查文献。与现有调查相比，本调查将文献分类为比例不同，更方便读者了解相关理由，并将引导他们基于深度学习方法思考医学图像分割的适当改进。

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。

在本文中，我们认为由于专家的昂贵的像素级注释以及大量未经发布的正常和异常图像扫描，近年来近年来引起了近年来越来越多的注意力的问题。我们介绍了一个分割网络，该分割网络利用对抗学习将图像分成两种切割，其中一个落入用户提供的参考分布。这种基于对抗的选择性切割网络（ASC-Net）桥接基于簇的深度分割和基于对抗基于对抗的异常/新奇检测算法的两个域。我们的ASC网络从正常和异常的医疗扫描中学到医疗扫描中的分段异常，没有任何掩盖的监督。我们在三个公共数据集中评估这一无监督的异常分段模型，即脑肿瘤细分的Brats 2019，肝脏病变分割和脑病变细分的MS-SEG 2015，以及脑肿瘤细分的私人数据集。与现有方法相比，我们的模型展示了无监督异常分段任务中的巨大性能增益。虽然与监督学习算法相比，仍有进一步提高性能的空间，但有希望的实验结果和有趣的观察揭示了使用用户定义的知识构建无监督学习算法的医疗异常识别。

计算机断层扫描（CT）图像中腹部器官的自动分割可以支持放射治疗和图像引导的手术工作流程。这种自动解决方案的开发仍然挑战，主要是由于CT图像中的复杂器官相互作用和模糊边界。为了解决这些问题，我们专注于有效的空间上下文建模和显式边缘分段前提。因此，我们提出了一个3D网络，其中四个主要组件训练了端到端，包括共享编码器，边缘检测器，具有边缘跳过连接的解码器（ESC）和复制特征传播头（RFP-head）。为了捕获宽范围的空间依赖性，RFP-磁头通过以有效的切片方式配制的定向非循环图（DAG）传播和收集局部特征，以高效的切片方式，关于图像单元的空间排列。为了利用边缘信息，边缘探测器通过利用边缘监控来学习专门针对语义分割专门调整的边缘知识。然后，ESC通过多级解码器特征聚合边缘知识，以学习判别特征的层次结构明确地建模器官内部和边缘之间的互补性进行分割。我们对具有八个带电器官的两个挑战性腹部CT数据集进行了广泛的实验。实验结果表明，所提出的网络优于几种最先进的模型，特别是对于小而复杂的结构（胆囊，食道，胃，胰腺和十二指肠）的分割。该代码将公开。

磁共振图像（MRI）被广泛用于量化前庭切片瘤和耳蜗。最近，深度学习方法显示了用于分割这些结构的最先进的性能。但是，培训细分模型可能需要目标域中的手动标签，这是昂贵且耗时的。为了克服这个问题，域的适应是一种有效的方法，可以利用来自源域的信息来获得准确的分割，而无需在目标域中进行手动标签。在本文中，我们提出了一个无监督的学习框架，以分割VS和耳蜗。我们的框架从对比增强的T1加权（CET1-W）MRI及其标签中利用信息，并为T2加权MRIS产生分割，而目标域中没有任何标签。我们首先应用了一个发电机来实现图像到图像翻译。接下来，我们从不同模型的集合中集合输出以获得最终的分割。为了应对来自不同站点/扫描仪的MRI，我们在培训过程中应用了各种“在线”增强量，以更好地捕获几何变异性以及图像外观和质量的可变性。我们的方法易于构建和产生有希望的分割，在验证集中，VS和耳蜗的平均骰子得分分别为0.7930和0.7432。

In medical image analysis, automated segmentation of multi-component anatomical structures, which often have a spectrum of potential anomalies and pathologies, is a challenging task. In this work, we develop a multi-step approach using U-Net-based neural networks to initially detect anomalies (bone marrow lesions, bone cysts) in the distal femur, proximal tibia and patella from 3D magnetic resonance (MR) images of the knee in individuals with varying grades of osteoarthritis. Subsequently, the extracted data are used for downstream tasks involving semantic segmentation of individual bone and cartilage volumes as well as bone anomalies. For anomaly detection, the U-Net-based models were developed to reconstruct the bone profiles of the femur and tibia in images via inpainting so anomalous bone regions could be replaced with close to normal appearances. The reconstruction error was used to detect bone anomalies. A second anomaly-aware network, which was compared to anomaly-na\"ive segmentation networks, was used to provide a final automated segmentation of the femoral, tibial and patellar bones and cartilages from the knee MR images containing a spectrum of bone anomalies. The anomaly-aware segmentation approach provided up to 58% reduction in Hausdorff distances for bone segmentations compared to the results from the anomaly-na\"ive segmentation networks. In addition, the anomaly-aware networks were able to detect bone lesions in the MR images with greater sensitivity and specificity (area under the receiver operating characteristic curve [AUC] up to 0.896) compared to the anomaly-na\"ive segmentation networks (AUC up to 0.874).

Segmentation of regions of interest (ROIs) for identifying abnormalities is a leading problem in medical imaging. Using Machine Learning (ML) for this problem generally requires manually annotated ground-truth segmentations, demanding extensive time and resources from radiologists. This work presents a novel weakly supervised approach that utilizes binary image-level labels, which are much simpler to acquire, to effectively segment anomalies in medical Magnetic Resonance (MR) images without ground truth annotations. We train a binary classifier using these labels and use it to derive seeds indicating regions likely and unlikely to contain tumors. These seeds are used to train a generative adversarial network (GAN) that converts cancerous images to healthy variants, which are then used in conjunction with the seeds to train a ML model that generates effective segmentations. This method produces segmentations that achieve Dice coefficients of 0.7903, 0.7868, and 0.7712 on the MICCAI Brain Tumor Segmentation (BraTS) 2020 dataset for the training, validation, and test cohorts respectively. We also propose a weakly supervised means of filtering the segmentations, removing a small subset of poorer segmentations to acquire a large subset of high quality segmentations. The proposed filtering further improves the Dice coefficients to up to 0.8374, 0.8232, and 0.8136 for training, validation, and test, respectively.

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.

整个腹部器官分割起着腹部损伤诊断，放射治疗计划的重要作用，并随访。然而，划定肿瘤学家所有腹部器官手工费时且非常昂贵的。近日，深学习型医学图像分割显示，以减少人工划定努力的潜力，但它仍然需要培训的大型精细注释的数据集。虽然在这个任务很多努力，但仍然覆盖整个腹部区域与整个腹腔脏器分割准确和详细的注解几个大的图像数据集。在这项工作中，我们建立了一个大型的\ textit【W】孔腹部\ textit {} OR甘斯\ textit {d} ataset（\ {textit WORD}）的算法研究和临床应用的发展。此数据集包含150个腹部CT体积（30495片），并且每个卷具有16个机关用细像素级注释和涂鸦基于稀疏注释，这可能是与整个腹部器官注释最大数据集。状态的最先进的几个分割方法是在该数据集进行评估。而且，我们还邀请了临床肿瘤学家修改模型预测测量深度学习方法和真实的肿瘤学家之间的差距。我们进一步介绍和评价这一数据集一个新的基于涂鸦，弱监督分割。该工作腹部多器官分割任务提供了新的基准，这些实验可以作为基准对未来的研究和临床应用的发展。 https://github.com/HiLab-git/WORD：代码库和数据集将被释放

有许多方法可以使用弱监管来培训网络到分段2D图像。相比之下，现有的3D方法依赖于3D图像卷的2D片的子集的全监督。在本文中，我们提出了一种真正无弱监督的方法，即我们只需要在目标对象的表面上提供一组稀疏的3D点，这是一项可以快速完成的便捷任务。我们使用3D点以使3D模板变形，使其大致与目标对象轮廓匹配，并且我们介绍了利用粗略模板提供的监控以培训网络以找到准确边界的体系结构。我们评估我们在计算机断层扫描（CT），磁共振图像（MRI）和电子显微镜（EM）图像数据集中的方法的性能。我们将表明，在减少监督成本下，它始终以3D弱监管方式表现出更传统的方法。

人类注释是不完美的，尤其是在初级实践者生产的时候。多专家共识通常被认为是黄金标准，而这种注释协议太昂贵了，无法在许多现实世界中实施。在这项研究中，我们提出了一种完善人类注释的方法，称为神经注释细化（接近）。它基于可学习的隐式函数，该函数将潜在向量解码为表示形状。通过将外观整合为隐式函数的输入，可以固定注释人工制品的外观可见。我们的方法在肾上腺分析的应用中得到了证明。我们首先表明，可以在公共肾上腺细分数据集上修复扭曲的金标准。此外，我们开发了一个新的肾上腺分析（ALAN）数据集，其中拟议的附近，每个病例都由专家分配的肾上腺及其诊断标签（正常与异常）组成。我们表明，经过近距离修复的形状训练的型号比原始的肾上腺更好地诊断肾上腺。 Alan数据集将是开源的，具有1,594个用于肾上腺诊断的形状，它是医学形状分析的新基准。代码和数据集可在https://github.com/m3dv/near上找到。