Determination of treatment need of posterior capsular opacification (PCO)-- one of the most common complication of cataract surgery -- is a difficult process due to its local unavailability and the fact that treatment is provided only after PCO occurs in the central visual axis. In this paper we propose a deep learning (DL)-based method to first segment PCO images then classify the images into \textit{treatment required} and \textit{not yet required} cases in order to reduce frequent hospital visits. To train the model, we prepare a training image set with ground truths (GT) obtained from two strategies: (i) manual and (ii) automated. So, we have two models: (i) Model 1 (trained with image set containing manual GT) (ii) Model 2 (trained with image set containing automated GT). Both models when evaluated on validation image set gave Dice coefficient value greater than 0.8 and intersection-over-union (IoU) score greater than 0.67 in our experiments. Comparison between gold standard GT and segmented results from our models gave a Dice coefficient value greater than 0.7 and IoU score greater than 0.6 for both the models showing that automated ground truths can also result in generation of an efficient model. Comparison between our classification result and clinical classification shows 0.98 F2-score for outputs from both the models.
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由于图像的复杂性和活细胞的时间变化,来自明亮场光显微镜图像的活细胞分割具有挑战性。最近开发的基于深度学习(DL)的方法由于其成功和有希望的结果而在医学和显微镜图像分割任务中变得流行。本文的主要目的是开发一种基于U-NET的深度学习方法,以在明亮场传输光学显微镜中分割HeLa系的活细胞。为了找到适合我们数据集的最合适的体系结构,提出了剩余的注意U-net,并将其与注意力和简单的U-NET体系结构进行了比较。注意机制突出了显着的特征,并抑制了无关图像区域中的激活。残余机制克服了消失的梯度问题。对于简单,注意力和剩余的关注U-NET,我们数据集的平均值得分分别达到0.9505、0.9524和0.9530。通过将残留和注意机制应用在一起,在平均值和骰子指标中实现了最准确的语义分割结果。应用的分水岭方法适用于这种最佳的(残留的关注)语义分割结果,使每个单元格的特定信息进行了分割。
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X-ray imaging technology has been used for decades in clinical tasks to reveal the internal condition of different organs, and in recent years, it has become more common in other areas such as industry, security, and geography. The recent development of computer vision and machine learning techniques has also made it easier to automatically process X-ray images and several machine learning-based object (anomaly) detection, classification, and segmentation methods have been recently employed in X-ray image analysis. Due to the high potential of deep learning in related image processing applications, it has been used in most of the studies. This survey reviews the recent research on using computer vision and machine learning for X-ray analysis in industrial production and security applications and covers the applications, techniques, evaluation metrics, datasets, and performance comparison of those techniques on publicly available datasets. We also highlight some drawbacks in the published research and give recommendations for future research in computer vision-based X-ray analysis.
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大脑的血管为人脑提供所需的营养和氧气。作为大脑血液供应的脆弱部分,小血管的病理可能会引起严重的问题,例如脑小血管疾病(CSVD)。还显示CSVD与神经变性有关,例如阿尔茨海默氏病。随着7个特斯拉MRI系统的发展,可以实现较高的空间图像分辨率,从而使大脑中非常小的血管描绘。非深度学习的方法进行血管分割的方法,例如,弗兰吉的血管增强,随后的阈值能够将培养基分割至大容器,但通常无法分割小血管。这些方法对小容器的敏感性可以通过广泛的参数调整或手动校正来提高,尽管使它们耗时,费力,并且对于较大的数据集而言是不可行的。本文提出了一个深度学习架构,以自动在7特斯拉3D飞行时间(TOF)磁共振血管造影(MRA)数据中自动分割小血管。该算法对仅11个受试者的小型半自动分段数据进行训练和评估;使用六个进行培训,两个进行验证,三个进行测试。基于U-NET多尺度监督的深度学习模型使用训练子集进行了训练,并以一种自我监督的方式使用变形 - 意识到的学习以改善概括性能。针对测试集对拟议的技术进行了定量和定性评估,并获得了80.44 $ \ pm $ 0.83的骰子得分。此外,将所提出的方法的结果与选定的手动分割区域(62.07结果骰子)进行了比较,并通过变形感知的学习显示出显着改善(18.98 \%)。
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视网膜脉管系统的研究是筛查和诊断许多疾病的基本阶段。完整的视网膜血管分析需要将视网膜的血管分为动脉和静脉(A/V)。早期自动方法在两个顺序阶段接近这些分割和分类任务。但是,目前,这些任务是作为联合语义分割任务处理的,因为分类结果在很大程度上取决于血管分割的有效性。在这方面,我们提出了一种新的方法,用于从眼睛眼睛图像中对视网膜A/V进行分割和分类。特别是,我们提出了一种新颖的方法,该方法与以前的方法不同,并且由于新的损失,将联合任务分解为针对动脉,静脉和整个血管树的三个分割问题。这种配置允许直观地处理容器交叉口,并直接提供不同靶血管树的精确分割罩。提供的关于公共视网膜图血管树提取(RITE)数据集的消融研究表明,所提出的方法提供了令人满意的性能,尤其是在不同结构的分割中。此外,与最新技术的比较表明,我们的方法在A/V分类中获得了高度竞争的结果,同时显着改善了血管分割。提出的多段方法允许检测更多的血管,并更好地分割不同的结构,同时实现竞争性分类性能。同样,用这些术语来说,我们的方法优于各种参考作品的方法。此外,与以前的方法相比,该方法允许直接检测到容器交叉口,并在这些复杂位置保留A/V的连续性。
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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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前列腺癌是全世界男性癌症第二大的癌症和第六主要原因。专家在诊断前列腺癌期间面临的主要问题是含有肿瘤组织的感兴趣区域(ROI)的定位。目前,在大多数情况下,该ROI的分割是由专家医生手动进行的,但是该程序受到某些患者的检测率低(约27-44%)或过度诊断的困扰。因此,几项研究工作解决了从磁共振图像中自动分割和提取ROI特征的挑战,因为此过程可以极大地促进许多诊断和治疗应用。然而,缺乏明确的前列腺边界,前列腺组织固有的异质性以及多种前列腺形状的多样性使这一过程非常难以自动化。在这项工作中,通过获得的MRI图像数据集对六个深度学习模型进行了培训和分析。来自Dijon中心的医院和Catalunya大学。我们使用分类跨环膜损失函数进行了多种深度学习模型(即U-NET,注意U-NET,密度密度,R2U-NET和R2U-NET)的比较。使用通常用于图像分割的三个指标进行分析:骰子分数,JACCARD索引和均方误差。为我们提供最佳结果分割的模型是R2U-NET,骰子,Jaccard和平均平方误差分别达到0.869、0.782和0.00013。
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使用深度学习方法(DL)方法的结核病(TB)自动分割(TB) - 一致的病变(CXR)可以帮助减少放射科医生的努力,补充临床决策,并有可能改善患者治疗。文献中的大多数作品使用粗边界框注释讨论培训自动分割模型。但是,边界框注释的粒度可能导致在像素级别上包含相当一部分假阳性和负面因素,从而可能对整体语义分割性能产生不利影响。这项研究(i)评估了使用TB一致性病变的细粒注释和(ii)U-NET模型变体的培训和构造的好处CXR。我们使用多种集合方法(例如位和位或位,位 - 最大值和堆叠)评估了分割性能。我们观察到,与单个组成模型和其他集合方法相比,堆叠合奏表现出优异的分割性能(骰子得分:0.5743,95%置信区间:(0.4055,0.7431))。据我们所知,这是第一个应用合奏学习来改善细粒度元素一致性病变细分性能的研究。
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To analyze this characteristic of vulnerability, we developed an automated deep learning method for detecting microvessels in intravascular optical coherence tomography (IVOCT) images. A total of 8,403 IVOCT image frames from 85 lesions and 37 normal segments were analyzed. Manual annotation was done using a dedicated software (OCTOPUS) previously developed by our group. Data augmentation in the polar (r,{\theta}) domain was applied to raw IVOCT images to ensure that microvessels appear at all possible angles. Pre-processing methods included guidewire/shadow detection, lumen segmentation, pixel shifting, and noise reduction. DeepLab v3+ was used to segment microvessel candidates. A bounding box on each candidate was classified as either microvessel or non-microvessel using a shallow convolutional neural network. For better classification, we used data augmentation (i.e., angle rotation) on bounding boxes with a microvessel during network training. Data augmentation and pre-processing steps improved microvessel segmentation performance significantly, yielding a method with Dice of 0.71+/-0.10 and pixel-wise sensitivity/specificity of 87.7+/-6.6%/99.8+/-0.1%. The network for classifying microvessels from candidates performed exceptionally well, with sensitivity of 99.5+/-0.3%, specificity of 98.8+/-1.0%, and accuracy of 99.1+/-0.5%. The classification step eliminated the majority of residual false positives, and the Dice coefficient increased from 0.71 to 0.73. In addition, our method produced 698 image frames with microvessels present, compared to 730 from manual analysis, representing a 4.4% difference. When compared to the manual method, the automated method improved microvessel continuity, implying improved segmentation performance. The method will be useful for research purposes as well as potential future treatment planning.
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乳腺癌是女性可能发生的最严重的癌症之一。通过分析组织学图像(HIS)来自动诊断乳腺癌对患者及其预后很重要。他的分类为临床医生提供了对疾病的准确了解,并使他们可以更有效地治疗患者。深度学习(DL)方法已成功地用于各种领域,尤其是医学成像,因为它们有能力自动提取功能。这项研究旨在使用他的乳腺癌对不同类型的乳腺癌进行分类。在这项研究中,我们提出了一个增强的胶囊网络,该网络使用RES2NET块和四个额外的卷积层提取多尺度特征。此外,由于使用了小的卷积内核和RES2NET块,因此所提出的方法具有较少的参数。结果,新方法的表现优于旧方法,因为它会自动学习最佳功能。测试结果表明该模型的表现优于先前的DL方法。
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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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新的SARS-COV-2大流行病也被称为Covid-19一直在全世界蔓延,导致生活猖獗。诸如CT,X射线等的医学成像在通过呈现器官功能的视觉表示来诊断患者时起着重要作用。然而,对于任何分析这种扫描的放射科学家是一种乏味且耗时的任务。新兴的深度学习技术展示了它的优势,在分析诸如Covid-19等疾病和病毒的速度更快的诊断中有助于帮助。在本文中,提出了一种基于自动化的基于深度学习的模型CoVID-19层级分割网络(CHS-Net),其用作语义层次分段器,以通过使用两个级联的CT医学成像来识别来自肺轮廓的Covid-19受感染的区域剩余注意力撤销U-NET(RAIU-Net)模型。 Raiu-net包括具有频谱空间和深度关注网络(SSD)的剩余成立U-Net模型,该网络(SSD)是由深度可分离卷积和混合池(MAX和频谱池)的收缩和扩展阶段开发的,以有效地编码和解码语义和不同的分辨率信息。 CHS-NET接受了分割损失函数的培训,该损失函数是二进制交叉熵损失和骰子损失的平均值,以惩罚假阴性和假阳性预测。将该方法与最近提出的方法进行比较,并使用标准度量评估,如准确性,精度,特异性,召回,骰子系数和jaccard相似度以及与Gradcam ++和不确定性地图的模型预测的可视化解释。随着广泛的试验,观察到所提出的方法优于最近提出的方法,并有效地将Covid-19受感染的地区进行肺部。
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肺癌是世界大多数国家的死亡原因。由于提示肿瘤的诊断可以允许肿瘤学家辨别他们的性质,类型和治疗方式,CT扫描图像的肿瘤检测和分割是全球的关键研究领域。本文通过在Lotus DataSet上应用二维离散小波变换(DWT)来接近肺肿瘤分割,以进行更细致的纹理分析,同时将来自相邻CT切片的信息集成到馈送到深度监督的多路仓模型之前。在训练网络的同时,学习速率,衰减和优化算法的变化导致了不同的骰子共同效率,其详细统计数据已经包含在本文中。我们还讨论了此数据集中的挑战以及我们选择如何克服它们。本质上,本研究旨在通过试验多个适当的网络来最大化从二维CT扫描切片预测肿瘤区域的成功率,导致骰子共同效率为0.8472。
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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。
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从侵入性冠状动脉造影(ICA)中准确提取冠状动脉(ICA)在临床决策中对于冠状动脉疾病的诊断和风险分层(CAD)很重要。在这项研究中,我们开发了一种使用深度学习来自动提取冠状动脉腔的方法。方法。提出了一个深度学习模型U-NET 3+,其中包含了全面的跳过连接和深度监督,以自动从ICAS中自动提取冠状动脉。在这个新型的冠状动脉提取框架中采用了转移学习和混合损失功能。结果。使用了一个包含从210名患者获得的616个ICA的数据集。在技​​术评估中,U-NET 3+的骰子得分为0.8942,灵敏度为0.8735,高于U-NET ++(骰子得分:0.8814:0.8814,灵敏度为0.8331)和U-net(骰子分数) :0.8799,灵敏度为0.8305)。结论。我们的研究表明,U-NET 3+优于其他分割框架,用于自动从ICA中提取冠状动脉。该结果表明了临床使用的巨大希望。
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本文提出了一个新颖的像素间隔下采样网络(PID-NET),以较高的精度计算任务,以更高的精度计数任务。 PID-NET是具有编码器架构的端到端卷积神经网络(CNN)模型。像素间隔向下采样操作与最大功能操作相连,以结合稀疏和密集的特征。这解决了计数时茂密物体的轮廓凝结的局限性。使用经典分割指标(骰子,Jaccard和Hausdorff距离)以及计数指标进行评估。实验结果表明,所提出的PID-NET具有最佳的性能和潜力,可以实现密集的微小对象计数任务,该任务在数据集上具有2448个酵母单元图像在数据集上达到96.97 \%的计数精度。通过与最新的方法进行比较,例如注意U-NET,SWIN U-NET和TRANS U-NET,提出的PID-NET可以分割具有更清晰边界和较少不正确的碎屑的密集的微小物体,这表明PID网络在准确计数的任务中的巨大潜力。
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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).
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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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每年有大约4.5亿人受到肺炎的影响,导致250万人死亡。 Covid-19也影响了1.81亿人,这导致了392万人伤亡。如果早期诊断,两种疾病死亡可能会显着降低。然而,目前诊断肺炎(投诉+胸部X射线)和Covid-19(RT-PCR)的方法分别存在专家放射科医生和时间。在深度学习模型的帮助下,可以从胸部X射线或CT扫描立即检测肺炎和Covid-19。这样,诊断肺炎/ Covid-19的过程可以更有效和普遍地制作。在本文中,我们的目标是引出,解释和评估,定性和定量,深入学习方法的主要进步,旨在检测或定位社区获得的肺炎(帽),病毒肺炎和Covid-19从胸部X-的图像光线和CT扫描。作为一个系统的审查,本文的重点在于解释了深度学习模型架构,该架构已经被修改或从划痕,以便WIWTH对概括性的关注。对于每个模型,本文回答了模型所设计的方式的问题,特定模型克服的挑战以及修改模型到所需规格的折衷。还提供了本文描述的所有模型的定量分析,以量化不同模型的有效性与相似的目标。一些权衡无法量化,因此它们在定性分析中明确提到,在整个纸张中完成。通过在一个地方编译和分析大量的研究细节,其中包含所有数据集,模型架构和结果,我们的目标是为对此字段感兴趣的初学者和当前研究人员提供一站式解决方案。
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外围插入的中央导管(PICC)由于其长期的血管内渗透感具有低感染率,因此已被广泛用作代表性的中央静脉线(CVC)之一。但是,PICC的尖端错位频率很高,增加了刺穿,栓塞和心律不齐等并发症的风险。为了自动,精确地检测到它,使用最新的深度学习(DL)技术进行了各种尝试。但是,即使采用了这些方法,实际上仍然很难确定尖端位置,因为多个片段现象(MFP)发生在预测和提取PICC线之前预测尖端之前所需的PICC线的过程。这项研究旨在开发一种通常应用于现有模型的系统,并通过删除模型输出的MF来更准确地恢复PICC线路,从而精确地定位了检测其处置的实际尖端位置。为此,我们提出了一个基于多阶段DL的框架后处理,以后处理现有技术的PICC线提取结果。根据是否将MFCN应用于五个常规模型,将每个均方根误差(RMSE)和MFP发病率比较性能。在内部验证中,当将MFCN应用于现有单个模型时,MFP平均提高了45%。 RMSE从平均26.85mm(17.16至35.80mm)到9.72mm(9.37至10.98mm)的平均增长了63%以上。在外部验证中,当应用MFCN时,MFP的发病率平均下降32%,RMSE平均下降了65 \%。因此,通过应用提出的MFCN,我们观察到与现有模型相比,PICC尖端位置的显着/一致检测性能提高。
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