Suppression of thoracic bone shadows on chest X-rays (CXRs) has been indicated to improve the diagnosis of pulmonary disease. Previous approaches can be categorized as unsupervised physical and supervised deep learning models. Nevertheless, with physical models able to preserve morphological details but at the cost of extremely long processing time, existing DL methods face challenges of gathering sufficient/qualitative ground truth (GT) for robust training, thus leading to failure in maintaining clinically acceptable false positive rates. We hereby propose a generalizable yet efficient workflow of two stages: (1) training pairs generation with GT bone shadows eliminated in by a physical model in spatially transformed gradient fields. (2) fully supervised image denoising network training on stage-one datasets for fast rib removal on incoming CXRs. For step two, we designed a densely connected network called SADXNet, combined with peak signal to noise ratio and multi-scale structure similarity index measure objective minimization to suppress bony structures. The SADXNet organizes spatial filters in U shape (e.g., X=7; filters = 16, 64, 256, 512, 256, 64, 16) and preserves the feature map dimension throughout the network flow. Visually, SADXNet can suppress the rib edge and that near the lung wall/vertebra without jeopardizing the vessel/abnormality conspicuity. Quantitively, it achieves RMSE of ~0 during testing with one prediction taking <1s. Downstream tasks including lung nodule detection as well as common lung disease classification and localization are used to evaluate our proposed rib suppression mechanism. We observed 3.23% and 6.62% area under the curve (AUC) increase as well as 203 and 385 absolute false positive decrease for lung nodule detection and common lung disease localization, separately.


翻译:胸部X光片(CXRs)中胸骨阴影的抑制已被证明能改善肺部疾病的诊断。现有方法可分为无监督物理模型与有监督深度学习模型两大类。然而,物理模型虽能保留形态学细节,但需耗费极长的处理时间;而现有深度学习方法在获取足够且高质量的标注真值(GT)进行鲁棒训练时面临挑战,导致难以维持临床可接受的假阳性率。本文提出了一种兼具普适性与高效性的两阶段工作流:(1)通过物理模型在空间变换梯度场中消除GT骨阴影,生成训练配对数据;(2)在第一阶段数据集上训练全监督图像去噪网络,对输入的胸部X光片实现快速肋骨移除。第二阶段中,我们设计了一种名为SADXNet的密集连接网络,结合峰值信噪比与多尺度结构相似性指数测度目标最小化来抑制骨骼结构。SADXNet以U形结构组织空间滤波器(例如X=7;滤波器通道数依次为16、64、256、512、256、64、16),并在网络流程中保持特征图维度不变。视觉上,SADXNet可在不损害血管/异常组织可见度的前提下抑制肋骨边缘及靠近肺壁/椎体的区域。量化指标显示,测试期间均方根误差(RMSE)趋近于0,单次预测时长<1秒。我们采用肺结节检测、常见肺部疾病分类与定位等下游任务评估所提肋骨抑制机制:在肺结节检测与常见肺部疾病定位任务中,曲线下面积(AUC)分别提升3.23%和6.62%,绝对假阳性数分别减少203例和385例。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!700+ppt《因果推理》课程!杜克大学Fan Li教程
专知会员服务
73+阅读 · 2022年7月11日
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
128+阅读 · 2020年11月20日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
MoCoGAN 分解运动和内容的视频生成
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月21日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月11日
VIP会员
最新内容
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
10+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
MoCoGAN 分解运动和内容的视频生成
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月21日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员