对使用基于深度学习的方法来实现正电子发射断层扫描(PET CT)扫描中的病变的完全自动分割的研究兴趣越来越多,以实现各种癌症的预后。医学图像细分的最新进展表明,NNUNET对于各种任务是可行的。但是,PET图像中的病变分割并不直接,因为病变和生理摄取具有相似的分布模式。它们的区别需要CT图像中的额外结构信息。本文引入了一种基于NNUNET的病变分割任务的方法。提出的模型是根据关节2D和3D NNUNET结构设计的,以预测整个身体的病变。它允许对潜在病变的自动分割。我们在AUTOPET挑战的背景下评估了所提出的方法,该方法衡量了骰子评分指标,假阳性体积和假阴性体积的病变分割性能。
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多模式性荧光脱氧葡萄糖(FDG)正电子发射断层扫描 /计算机断层扫描(PET / CT)已常规用于评估常见癌症,例如肺癌,淋巴瘤和黑色素瘤。这主要归因于以下事实:PET/CT结合了对PET肿瘤检测的高灵敏度和CT的解剖学信息。在PET/CT图像评估中,自动肿瘤分割是重要的一步,近年来,基于深度学习的方法已成为最新方法。不幸的是,现有的方法倾向于过度细分肿瘤区域,并包括正常摄取器官,炎症和其他感染等区域。在这项研究中,我们引入了一个假阳性还原网络以克服这一限制。我们首先引入了一个自制的预训练的全球分割模块,以使用自我监督的预训练的编码器粗糙地描绘候选肿瘤区域。然后,通过局部细化模块去除假阳性来完善候选肿瘤区域。我们对MICCAI 2022自动病变分割的实验在全身FDG-PET/CT(AUTOPET)挑战数据集中表明,我们的方法在初步测试数据中获得了0.9324的骰子得分,并在排行榜上排名第一。我们的方法在最终测试数据的前7位方法中也排名,最终排名将在2022 MICCAI AUTOPET研讨会期间宣布。我们的代码可在以下网址提供:https://github.com/yigepeng/autopet_false_posisity_reduction。
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随着时间的流逝,肿瘤体积和肿瘤特征的变化是癌症治疗的重要生物标志物。在这种情况下,FDG-PET/CT扫描通常用于癌症的分期和重新分期,因为放射性标记的荧光脱氧葡萄糖在高代谢的地区进行了。不幸的是,这些具有高代谢的区域不是针对肿瘤的特异性,也可以代表正常功能器官,炎症或感染的生理吸收,在这些扫描中使详细且可靠的肿瘤分割成为一项苛刻的任务。 AUTOPET挑战赛解决了这一研究差距,该挑战提供了来自900名患者的FDG-PET/CT扫描的公共数据集,以鼓励该领域进一步改善。我们对这一挑战的贡献是由两个最先进的分割模型组成的合奏,即NN-UNET和SWIN UNETR,并以最大强度投影分类器的形式增强,该分类器的作用像是门控机制。如果它预测了病变的存在,则两种分割都是通过晚期融合方法组合的。我们的解决方案在我们的交叉验证中诊断出患有肺癌,黑色素瘤和淋巴瘤的患者的骰子得分为72.12 \%。代码:https://github.com/heiligerl/autopet_submission
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头颈肿瘤分割挑战(Hecktor)2022为研究人员提供了一个平台,可以将其解决方案与3D CT和PET图像的肿瘤和淋巴结分割。在这项工作中,我们描述了针对Hecktor 2022分割任务的解决方案。我们将所有图像重新样本为共同的分辨率,在头颈部和颈部区域周围的作物,并从Monai训练Segresnet语义分割网络。我们使用5倍的交叉验证来选择最佳模型检查点。最终提交是3次运行中的15个型号的合奏。我们的解决方案(NVAUTO团队名称)以0.78802的汇总骰子得分在Hecktor22挑战排行榜上获得第一名。
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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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头部和颈部(H \&N)肿瘤的分割和患者结果的预测对于患者的疾病诊断和治疗监测至关重要。强大的深度学习模型的当前发展受到缺乏大型多中心,多模态数据的阻碍,质量注释。 Miccai 2021头部和颈部肿瘤(Hecktor)分割和结果预测挑战产生了一种平台,用于比较氟 - 脱氧葡萄糖(FDG)-PET上的初级总体目标体积的分段方法和计算的断层摄影图像和预测H中的无进展生存对于细分任务,我们提出了一种基于编码器 - 解码器架构的新网络,具有完整的和跳过连接,以利用全尺度的低级和高级语义。此外,我们使用条件随机字段作为优化预测分段映射的后处理步骤。我们训练了多个用于肿瘤体积分割的神经网络,并且这些分段被整合在交叉验证中实现了0.75的平均骰子相似度系数,并在挑战测试数据集中实现了0.76。为了预测患者进展免费生存任务,我们提出了一种组合临床,辐射和深层学习特征的Cox比例危害回归。我们的生存预测模型在交叉验证中实现了0.82的一致性指数,并在挑战测试数据集中获得0.62。
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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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本文提出了第二版的头部和颈部肿瘤(Hecktor)挑战的概述,作为第24届医学图像计算和计算机辅助干预(Miccai)2021的卫星活动。挑战由三个任务组成与患有头颈癌(H&N)的患者的PET / CT图像的自动分析有关,专注于oropharynx地区。任务1是FDG-PET / CT图像中H&N主肿瘤肿瘤体积(GTVT)的自动分割。任务2是来自同一FDG-PET / CT的进展自由生存(PFS)的自动预测。最后,任务3与任务2的任务2与参与者提供的地面真理GTVT注释相同。这些数据从六个中心收集,总共325个图像,分为224个培训和101个测试用例。通过103个注册团队和448个结果提交的重要参与,突出了对挑战的兴趣。在第一任务中获得0.7591的骰子相似度系数(DSC),分别在任务2和3中的0.7196和0.6978的一致性指数(C-Index)。在所有任务中,发现这种方法的简单性是确保泛化性能的关键。 PFS预测性能在任务2和3中的比较表明,提供GTVT轮廓对于实现最佳结果,这表明可以使用完全自动方法。这可能避免了对GTVT轮廓的需求,用于可重复和大规模的辐射瘤研究的开头途径,包括千元潜在的受试者。
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Head and neck cancers are the fifth most common cancer worldwide, and recently, analysis of Positron Emission Tomography (PET) and Computed Tomography (CT) images has been proposed to identify patients with a prognosis. Even though the results look promising, more research is needed to further validate and improve the results. This paper presents the work done by team MLC for the 2022 version of the HECKTOR grand challenge held at MICCAI 2022. For Task 1, the automatic segmentation task, our approach was, in contrast to earlier solutions using 3D segmentation, to keep it as simple as possible using a 2D model, analyzing every slice as a standalone image. In addition, we were interested in understanding how different modalities influence the results. We proposed two approaches; one using only the CT scans to make predictions and another using a combination of the CT and PET scans. For Task 2, the prediction of recurrence-free survival, we first proposed two approaches, one where we only use patient data and one where we combined the patient data with segmentations from the image model. For the prediction of the first two approaches, we used Random Forest. In our third approach, we combined patient data and image data using XGBoost. Low kidney function might worsen cancer prognosis. In this approach, we therefore estimated the kidney function of the patients and included it as a feature. Overall, we conclude that our simple methods were not able to compete with the highest-ranking submissions, but we still obtained reasonably good scores. We also got interesting insights into how the combination of different modalities can influence the segmentation and predictions.
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由于缺乏明显的特征,严重的阶级失衡以及大小本身,找到小病变非常具有挑战性。改善小病变细分的一种方法是减少感兴趣的区域,并以更高的灵敏度进行检查,而不是为整个区域执行它。通常将其作为器官和病变的顺序或关节分割实现,这需要对器官分割进行额外的监督。取而代之的是,我们建议以无其他标记成本的强度分布来有效地分开病变位于背景的区域。它被整合到网络培训中,作为一项辅助任务。我们将提出的方法应用于CT扫描中小肠癌小肿瘤的分割。我们观察到所有指标的改进(33.5%$ \ rightarrow $ 38.2%,41.3%$ \ rightarrow $ 47.8%,30.0%$ \ rightarrow $ \ rightarrow $ 35.9%的全球,每个案例和每个肿瘤骰子得分相比)。对于基线方法,这证明了我们想法的有效性。我们的方法可以是将目标的强度分布信息显式合并到网络培训中的一种选择。
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早期检测改善了胰腺导管腺癌(PDAC)中的预后,但挑战,因为病变通常很小,并且在对比增强的计算断层扫描扫描(CE-CT)上定义很差。深度学习可以促进PDAC诊断,但是当前模型仍然无法识别小(<2cm)病变。在这项研究中,最先进的深度学习模型用于开发用于PDAC检测的自动框架,专注于小病变。另外,研究了整合周围解剖学的影响。 CE-CT来自119个病理验证的PDAC患者的群组和123名没有PDAC患者的队列用于训练NNUNET用于自动病变检测和分割(\ TEXTIT {NNUNET \ _t})。训练了两种额外的鼻塞,以研究解剖学积分的影响:(1)分割胰腺和肿瘤(\ yryit {nnunet \ _tp}),(2)分割胰腺,肿瘤和多周围的解剖结构(\ textit {nnunet \_多发性硬化症})。外部可公开的测试集用于比较三个网络的性能。 \ Textit {nnunet \ _ms}实现了最佳性能,在整个测试集的接收器操作特性曲线下的区域为0.91,肿瘤的0.88 <2cm,显示最先进的深度学习可以检测到小型PDAC和解剖信息的好处。
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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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对于头颈癌(HNC)患者管理,自动总肿瘤量(GTV)细分和准确的治疗前癌症复发预测对于协助医师设计个性化管理计划非常重要,这有可能改善治疗结果和治疗结果和HNC患者的生活质量。在本文中,我们基于HNC患者的组合预处理正电子发射断层扫描/计算机发射断层扫描(PET/CT)扫描,开发了一种自动原发性肿瘤(GTVP)和淋巴结(GTVN)分割方法。我们从分段的肿瘤体积中提取了放射素学特征,并构建了多模式肿瘤复发生存率(RFS)预测模型,该模型融合了预测由单独的CT放射线学,PET放射线学和临床模型融合在一起。我们进行了5倍的交叉验证,以训练和评估MICCAI 2022头和颈部肿瘤分割和结果预测挑战(Hecktor)数据集的方法。 GTVP和GTVN分割的测试队列的集合预测分别达到0.77和0.73,RFS预测的C-指数值为0.67。该代码公开可用(https://github.com/wangkaiwan/hecktor-2022-airt)。我们团队的名字叫艾特。
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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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肿瘤分割是放疗治疗计划的基本步骤。为了确定口咽癌患者(OPC)原发性肿瘤(GTVP)的准确分割,需要同时评估不同图像模态,并从不同方向探索每个图像体积。此外,分割的手动固定边界忽略了肿瘤描述中已知的空间不确定性。这项研究提出了一种新型的自动深度学习(DL)模型,以在注册的FDG PET/CT图像上进行逐片自适应GTVP分割的辐射肿瘤学家。我们包括138名在我们研究所接受过(化学)辐射治疗的OPC患者。我们的DL框架利用了间和板板的上下文。连续3片的串联FDG PET/CT图像和GTVP轮廓的序列用作输入。进行了3倍的交叉验证,进行了3​​次,对从113例患者的轴向(a),矢状(s)和冠状(c)平面提取的序列进行了训练。由于体积中的连续序列包含重叠的切片,因此每个切片产生了平均的三个结果预测。在A,S和C平面中,输出显示具有预测肿瘤的概率不同的区域。使用平均骰子得分系数(DSC)评估了25名患者的模型性能。预测是最接近地面真理的概率阈值(在A中为0.70,s为0.70,在s中为0.77,在C平面中为0.80)。提出的DL模型的有希望的结果表明,注册的FDG PET/CT图像上的概率图可以指导逐片自适应GTVP分割中的辐射肿瘤学家。
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肺癌是癌症相关死亡率的主要原因。尽管新技术(例如图像分割)对于改善检测和较早诊断至关重要,但治疗该疾病仍然存在重大挑战。特别是,尽管治愈性分辨率增加,但许多术后患者仍会出现复发性病变。因此,非常需要预后工具,可以更准确地预测患者复发的风险。在本文中,我们探讨了卷积神经网络(CNN)在术前计算机断层扫描(CT)图像中存在的分割和复发风险预测。首先,随着医学图像分割的最新进展扩展,剩余的U-NET用于本地化和表征每个结节。然后,确定的肿瘤将传递给第二个CNN进行复发风险预测。该系统的最终结果是通过随机的森林分类器产生的,该分类器合成具有临床属性的第二个网络的预测。分割阶段使用LIDC-IDRI数据集,并获得70.3%的骰子得分。复发风险阶段使用了国家癌症研究所的NLST数据集,并获得了73.0%的AUC。我们提出的框架表明,首先,自动结节分割方法可以概括地为各种多任务系统提供管道,其次,深度学习和图像处理具有改善当前预后工具的潜力。据我们所知,这是第一个完全自动化的细分和复发风险预测系统。
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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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This paper presents our solution for the 2nd COVID-19 Severity Detection Competition. This task aims to distinguish the Mild, Moderate, Severe, and Critical grades in COVID-19 chest CT images. In our approach, we devise a novel infection-aware 3D Contrastive Mixup Classification network for severity grading. Specifcally, we train two segmentation networks to first extract the lung region and then the inner lesion region. The lesion segmentation mask serves as complementary information for the original CT slices. To relieve the issue of imbalanced data distribution, we further improve the advanced Contrastive Mixup Classification network by weighted cross-entropy loss. On the COVID-19 severity detection leaderboard, our approach won the first place with a Macro F1 Score of 51.76%. It significantly outperforms the baseline method by over 11.46%.
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医学成像的病变分割是临床研究中的一个重要课题。研究人员提出了各种检测和分段算法来解决这项任务。最近,基于深度学习的方法显着提高了传统方法的性能。然而,大多数最先进的深度学习方法需要手动设计多个网络组件和培训策略。在本文中,我们提出了一种新的自动化机器学习算法T-Automl,不仅搜索最佳神经结构,而且还可以同时找到超参数和数据增强策略的最佳组合。该方法采用现代变压器模型,引入了适应搜索空间嵌入的动态长度,并且可以显着提高搜索能力。我们在几个大型公共病变分割数据集上验证T-Automl并实现最先进的性能。
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提出了一种基于Dempster-Shafer理论和深度学习的自动证据分割方法,以从三维正电子发射断层扫描(PET)和计算机断层扫描(CT)图像中分割淋巴瘤。该体系结构由深度功能萃取模块和证据层组成。功能提取模块使用编码器框架框架从3D输入中提取语义特征向量。然后,证据层在特征空间中使用原型来计算每个体素的信念函数,以量化有关该位置存在或不存在淋巴瘤的不确定性。基于使用距离的不同方式,比较了两个证据层,以计算质量函数。通过最大程度地减少骰子损失函数,对整个模型进行了训练。表明,深度提取和证据分割的建议组合表现出优于基线UNET模型以及173名患者的数据集中的其他三个最先进的模型。
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