从不同扫描仪/部位的有丝分裂数字的检测仍然是研究的重要主题,这是由于其潜力协助临床医生进行肿瘤分级。有丝分裂结构域的概括(MIDOG)2022挑战旨在测试从多种扫描仪和该任务的多种扫描仪和组织类型中看不见数据的检测模型的鲁棒性。我们提供了TIA中心团队采用的方法来应对这一挑战的简短摘要。我们的方法基于混合检测模型,在该模型中,在该模型中进行了有丝分裂候选者,然后被深度学习分类器精炼。在训练图像上的交叉验证在初步测试集上达到了0.816和0.784的F1得分,这证明了我们模型可以从新扫描仪中看不见的数据的普遍性。
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肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)的定量已被证明是乳腺癌患者预后的独立预测因子。通常,病理学家对含有tils的基质区域的比例进行估计,以获得TILS评分。乳腺癌(Tiger)挑战中肿瘤浸润淋巴细胞旨在评估计算机生成的TILS评分的预后意义,以预测作为COX比例风险模型的一部分的存活率。在这一挑战中,作为Tiager团队,我们已经开发了一种算法,以将肿瘤与基质与基质进行第一部分,然后将肿瘤散装区域用于TILS检测。最后,我们使用这些输出来生成每种情况的TILS分数。在初步测试中,我们的方法达到了肿瘤 - 细胞瘤的加权骰子评分为0.791,而淋巴细胞检测的FROC得分为0.572。为了预测生存,我们的模型达到了0.719的C索引。这些结果在老虎挑战的初步测试排行榜中获得了第一名。
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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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乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤,每年负责超过50万人死亡。因此,早期和准确的诊断至关重要。人类专业知识是诊断和正确分类乳腺癌并定义适当的治疗,这取决于评价不同生物标志物如跨膜蛋白受体HER2的表达。该评估需要几个步骤,包括免疫组织化学或原位杂交等特殊技术,以评估HER2状态。通过降低诊断中的步骤和人类偏差的次数的目标,赫洛挑战是组织的,作为第16届欧洲数字病理大会的并行事件,旨在自动化仅基于苏木精和曙红染色的HER2地位的评估侵袭性乳腺癌的组织样本。评估HER2状态的方法是在全球21个团队中提出的,并通过一些提议的方法实现了潜在的观点,以推进最先进的。
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口腔上皮发育不良(OED)是对口腔的病变给出的恶性肿瘤性组织病理学诊断。预测OED等级或情况是否将转型给恶性肿瘤对于早期检测和适当的治疗至关重要。 OED通常从上皮的下三分之一开始,然后以等级的严重程度向上逐步开始,因此我们提出了分割上皮层,除了单独的细胞核之外,还可以使研究人员能够评估级别/恶性预测的重要层种形态特征。我们呈现悬停网+,深度学习框架,以同时分段(和分类)核和(内部)在H&E染色的载玻片中的核和(内)上皮层。所提出的架构由编码器分支和四个解码器分支组成,用于同时对上皮层的核和语义分割的同时分段。我们表明,拟议的模型在两个任务中实现了最先进的(SOTA)性能,而与每个任务的先前的SOTA方法相比,没有额外的成本。据我们所知,我们的是同时核实例分割和语义组织分割的第一种方法,具有用于其他类似同时任务的计算病理和对恶性预测的研究。
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检测新的多发性硬化症(MS)病变是该疾病进化的重要标志。基于学习的方法的适用性可以有效地自动化此任务。然而,缺乏带有新型病变的注释纵向数据是训练健壮和概括模型的限制因素。在这项工作中,我们描述了一条基于学习的管道,该管道解决了检测和细分新MS病变的挑战性任务。首先,我们建议使用单个时间点对在分割任务进行训练的模型中使用转移学习。因此,我们从更轻松的任务中利用知识,并为此提供更多注释的数据集。其次,我们提出了一种数据综合策略,以使用单个时间点扫描生成新的纵向时间点。通过这种方式,我们将检测模型预算到大型合成注释数据集上。最后,我们使用旨在模拟MRI中数据多样性的数据实践技术。通过这样做,我们增加了可用的小注释纵向数据集的大小。我们的消融研究表明,每个贡献都会提高分割精度。使用拟议的管道,我们获得了MSSEG2 MICCAI挑战中新的MS病变的分割和检测的最佳分数。
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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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评估有丝分裂计数具有已知的高度内和帧间间变异性。已证明计算机辅助系统可降低这种可变性并减少标记时间。然而,这些系统通常高度依赖于其培训领域,并表现出对看不见的域的适用性差。在组织病理学中,这些域移位可以由各种来源产生,包括用于数字化组织学样本的不同滑动扫描系统。有丝分裂域泛化挑战的挑战集中在这种特定领域转变对有丝分裂形象检测的任务。这项工作提出了一种主要的有丝分裂形象检测算法作为挑战的基线,基于域对抗训练。在挑战的测试集上,该算法将F $ _1 $得分为0.7183。相应的网络权重和用于实现网络的代码是公开可用的。
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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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用于计算病理(CPATH)的深度分割模型的发展可以帮助培养可解释的形态生物标志物的调查。然而,这些方法的成功存在主要瓶颈,因为监督的深度学习模型需要丰富的准确标记数据。该问题在CPATH领域加剧,因为详细注释的产生通常需要对病理学家的输入能够区分不同的组织构建体和核。手动标记核可能不是收集大规模注释数据集的可行方法,特别是当单个图像区域可以包含数千个不同的单元时。但是,仅依靠自动生成注释将限制地面真理的准确性和可靠性。因此,为了帮助克服上述挑战,我们提出了一种多级注释管道,以使大规模数据集进行用于组织学图像分析,具有病理学家in-循环的细化步骤。使用本市管道,我们生成最大的已知核实例分段和分类数据集,其中包含近百万分之一的H&E染色的结肠组织中标记的细胞核。我们发布了DataSet并鼓励研究社区利用它来推动CPATH中下游小区模型的发展。
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在病理样本的全坡度图像(WSI)中注释癌区域在临床诊断,生物医学研究和机器学习算法开发中起着至关重要的作用。但是,产生详尽而准确的注释是劳动密集型,具有挑战性和昂贵的。仅绘制粗略和近似注释是一项容易得多的任务,成本较小,并且可以减轻病理学家的工作量。在本文中,我们研究了在数字病理学中完善这些近似注释以获得更准确的问题的问题。以前的一些作品探索了从这些不准确的注释中获得机器学习模型,但是很少有人解决改进问题,在这些问题中,应该明确识别和纠正错误标签的区域,并且所有这些都需要大量的培训样本(通常很大) 。我们提出了一种名为标签清洁多个实例学习(LC-MIL)标签的方法,可在不需要外部培训数据的情况下对单个WSI进行粗略注释。从WSI裁剪的带有不准确标签的贴片在多个实例学习框架内共同处理,从而减轻了它们对预测模型的影响并完善分割。我们对具有乳腺癌淋巴结转移,肝癌和结直肠癌样品的异质WSI进行的实验表明,LC-MIL显着完善了粗糙的注释,即使从单个幻灯片中学习,LC-MIL也优于最先进的替代方案。此外,我们证明了拟议方法如何有效地完善和改进病理学家绘制的真实注释。所有这些结果表明,LC-MIL是一种有前途的,轻巧的工具,可提供从粗糙注释的病理组中提供细粒的注释。
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Indonesia holds the second-highest-ranking country for the highest number of malaria cases in Southeast Asia. A different malaria parasite semantic segmentation technique based on a deep learning approach is an alternative to reduce the limitations of traditional methods. However, the main problem of the semantic segmentation technique is raised since large parasites are dominant, and the tiny parasites are suppressed. In addition, the amount and variance of data are important influences in establishing their models. In this study, we conduct two contributions. First, we collect 559 microscopic images containing 691 malaria parasites of thin blood smears. The dataset is named PlasmoID, and most data comes from rural Indonesia. PlasmoID also provides ground truth for parasite detection and segmentation purposes. Second, this study proposes a malaria parasite segmentation and detection scheme by combining Faster RCNN and a semantic segmentation technique. The proposed scheme has been evaluated on the PlasmoID dataset. It has been compared with recent studies of semantic segmentation techniques, namely UNet, ResFCN-18, DeepLabV3, DeepLabV3plus and ResUNet-18. The result shows that our proposed scheme can improve the segmentation and detection of malaria parasite performance compared to original semantic segmentation techniques.
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Mitotic activity is a crucial proliferation biomarker for the diagnosis and prognosis of different types of cancers. Nevertheless, mitosis counting is a cumbersome process for pathologists, prone to low reproducibility, due to the large size of augmented biopsy slides, the low density of mitotic cells, and pattern heterogeneity. To improve reproducibility, deep learning methods have been proposed in the last years using convolutional neural networks. However, these methods have been hindered by the process of data labelling, which usually solely consist of the mitosis centroids. Therefore, current literature proposes complex algorithms with multiple stages to refine the labels at pixel level, and to reduce the number of false positives. In this work, we propose to avoid complex scenarios, and we perform the localization task in a weakly supervised manner, using only image-level labels on patches. The results obtained on the publicly available TUPAC16 dataset are competitive with state-of-the-art methods, using only one training phase. Our method achieves an F1-score of 0.729 and challenges the efficiency of previous methods, which required multiple stages and strong mitosis location information.
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核毒素和eosin染色组织学图像中的核分段,分类和定量使得能够提取可解释的细胞基特征,该特征可用于计算病理(CPATH)中的下游可解释模型。然而,对不同核的自动识别面临着主要的挑战,因为有几种不同类型的核,其中一些呈现出大的内部变异性。为了帮助推动CPATH中自动核认可的前进研究和创新,我们组织了结肠核识别和计数(圆锥)挑战。挑战鼓励研究人员开发在CPATH中,在CPATH中,在CPATH中进行当前最大已知的公知的核级数据集进行分割,分类和计数,其中包含大约一半的标记的核。因此,锥形挑战利用核数量超过10倍的核,作为核识别的前一大挑战数据集。如果我们希望在临床环境中部署它们,则对输入变体具有强大的算法很重要。因此,作为这一挑战的一部分,我们还将测试每个提交算法对某些输入变化的敏感性。
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NUCLS数据集包含乳腺癌中细胞核的220.000多个注释。我们展示了如何使用这些数据创建具有MISCNN框架的多评价者模型来自动化细胞核的分析。对于模型创建,我们使用嵌入管道中的广泛的U-NET方法。该管道除了高性能卷积神经网络外,还提供了几种预处理器技术和扩展数据探索。最终模型在评估阶段进行了测试,并使用多种指标和随后的可视化度量进行了测试。最后,将结果与NUCLS研究的结果进行比较和解释。作为一个前景,给出了对于在细胞核背景下模型的未来发展至关重要的指示。
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居住在美国的每个妇女在8次发育侵袭性乳腺癌的可能性下有大约1。有丝分裂细胞计数是评估乳腺癌侵袭性或等级最常见的测试之一。在该预后,必须通过病理学家使用高分辨率显微镜检查组织病理学图像以计算细胞。不幸的是,可以是一种完整的任务,可重复性差,特别是对于非专家来说。最近深入学习网络适用于能够自动定位这些感兴趣区域的医学应用。然而,这些基于区域的网络缺乏利用通常用作唯一检测方法的完整图像CNN产生的分割特征的能力。因此,所提出的方法利用更快的RCNN进行对象检测,同时使用RGB图像特征的UNET产生的分割特征,以实现在Mitos-Atypia 2014分数上的F分数为0.508,计数数据集,优于最先进的攻击方法。
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细胞个体化对数字病理图像分析具有重要作用。深度学习被认为是用于实例分割任务的有效工具,包括细胞个性化。然而,深度学习模型的精度依赖于大规模的无偏见数据集和手动像素级注释,这是劳动密集型的。此外,大多数深度学习的应用已经开发用于加工肿瘤数据。为了克服这些挑战,i)我们建立了一个管道,以合成具有所提供的点注释的像素级标签;ii)我们测试了一项集体深度学习算法,以对神经数据进行细胞个体化。结果表明,所提出的方法成功地分离了物体级和像素水平的神经元细胞,平均检测精度为0.93。
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异常检测和定位是具有多种应用的重要视觉问题。各种不同表面上异常区域的有效和通用的语义分割,在各种不同的表面上,大多数异常区域没有任何明显的模式,仍处于积极研究。在广大基础设施中检测是一种重要的基础设施的定期健康监测和故障(异常)是一种重要的安全相关任务,是基于视觉的异常分割的一个这样的应用领域。然而,由于表面故障的大变化,纹理的结构材料/背景,照明条件等,任务是非常具有挑战性的。裂缝是临界和频繁的表面缺陷,表现为极端曲折形状的薄,细长区域。它们是在深入学习的最难检测的故障之一中。在这项工作中,我们解决了自动裂缝分割问题的一个开放方面,通过模拟问题来概括和提高各种场景的分割性能。我们仔细研究和抽象涉及的子问题,并在更广泛的背景下解决它们,使我们的解决方案通用。在各种与不同基础设施监视相关的数据集上,在不同的条件下,我们的模型在没有任何铃声和口哨的情况下始终如一地优于最先进的算法。这种性能优势在我们模型的两个部署中轻松携带,针对行业提供的数据集进行测试。更进一步的是,我们也可以为两个制造质量检查场景建立我们的模型的表现,其中缺陷类型不仅仅是裂缝等价物,而且更加不同。因此,我们希望我们的模型确实是一个真正的通用缺陷分段模型。
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人工智能(AI),机器学习和深度学习(DL)方法在生物医学图像分析领域变得越来越重要。但是,为了利用此类方法的全部潜力,需要作为训练数据代表数量的实验获得的图像,其中包含大量手动注释对象。在这里,我们将语法(合成数据)介绍为一种新的方法,用于生成合成,光现实和高度复杂的生物医学图像作为DL系统的训练数据。我们在组织学切片中的肌肉纤维和结缔组织分析的背景下显示了方法的多功能性。我们证明,可以在以前看不见的现实世界数据上执行强大和专家级的细分任务,而无需仅使用合成训练数据进行手动注释。作为一种完全参数技术,我们的方法为生成对抗网络(GAN)构成了可解释的可控替代方案,并且有可能在显微镜及其他地区的各种生物医学应用中显着加速定量图像分析。
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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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