Medical Physics· 2016Q1
Baş ve boyun BT görüntülerinde risk altındaki organların konvolüsyonel sinir ağları kullanılarak segmentasyonu
Segmentation of organs‐at‐risks in head and neck <scp>CT</scp> images using convolutional neural networks
- 506atıf
- Q1SCImago
- 2016yıl
Kısa özet
Konvolüsyonel sinir ağları (CNN'ler) kullanan derin öğrenme tabanlı bir algoritma, baş ve boyun BT görüntülerindeki risk altındaki organların (RAO'lar) segmentasyonu için, en gelişmiş yöntemlere ve ticari yazılımlara kıyasla karşılaştırılabilir veya üstün doğruluk elde etti.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Ana noktalar
- Baş ve boyun BT taramalarındaki risk altındaki organların (RAO'lar) segmentasyonu için CNN'lere dayalı yeni bir derin öğrenme algoritması geliştirildi.
- CNN algoritması, 50 BT görüntüsünde omurilik, mandibula, parotis bezleri, larinks, farinks, göz küreleri ve optik sinirler için en gelişmiş algoritmalar ve ticari yazılımlarla benzer veya üstün performans gösterdi.
- Segmentasyon sonuçları, optik kiazma için %37,4 ile mandibula için %89,5 arasında değişen Dice katsayıları ile elde edildi.
- Alt çene altı bezleri ve optik kiazma için segmentasyon doğruluğu daha düşüktü, bu da ek görüntüleme verilerinin (örn. MR) faydalı olabileceğini düşündürmektedir.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Özet (abstract)
PURPOSE: Accurate segmentation of organs-at-risks (OARs) is the key step for efficient planning of radiation therapy for head and neck (HaN) cancer treatment. In the work, we proposed the first deep learning-based algorithm, for segmentation of OARs in HaN CT images, and compared its performance against state-of-the-art automated segmentation algorithms, commercial software, and interobserver variability. METHODS: Convolutional neural networks (CNNs)-a concept from the field of deep learning-were used to study consistent intensity patterns of OARs from training CT images and to segment the OAR in a previously unseen test CT image. For CNN training, we extracted a representative number of positive intensity patches around voxels that belong to the OAR of interest in training CT images, and negative intensity patches around voxels that belong to the surrounding structures. These patches then passed through a sequence of CNN layers that captured local image features such as corners, end-points, and edges, and combined them into more complex high-order features that can efficiently describe the OAR. The trained network was applied to classify voxels in a region of interest in the test image where the corresponding OAR is expected to be located. We then smoothed the obtained classification results by using Markov random fields algorithm. We finally extracted the largest connected component of the smoothed voxels classified as the OAR by CNN, performed dilate-erode operations to remove cavities of the component, which resulted in segmentation of the OAR in the test image. RESULTS: The performance of CNNs was validated on segmentation of spinal cord, mandible, parotid glands, submandibular glands, larynx, pharynx, eye globes, optic nerves, and optic chiasm using 50 CT images. The obtained segmentation results varied from 37.4% Dice coefficient (DSC) for chiasm to 89.5% DSC for mandible. We also analyzed the performance of state-of-the-art algorithms and commercial software reported in the literature, and observed that CNNs demonstrate similar or superior performance on segmentation of spinal cord, mandible, parotid glands, larynx, pharynx, eye globes, and optic nerves, but inferior performance on segmentation of submandibular glands and optic chiasm. CONCLUSION: We concluded that convolution neural networks can accurately segment most of OARs using a representative database of 50 HaN CT images. At the same time, inclusion of additional information, for example, MR images, may be beneficial to some OARs with poorly visible boundaries.
Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Medical Physics, 2016 · DOI ↗
Ücretsiz hesapla devam et
Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.
Web'de ücretsiz devam etGoogle ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.
Telefonda:
Alan: Radyasyon
RadiationPhysics and Astronomy