Сегментация легочных узлов на снимках компьютерной томографии
- Авторы: Теплякова А.Р.1
-
Учреждения:
- Обнинский институт атомной энергетики – филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ»
- Выпуск: № 4 (2024)
- Страницы: 74-83
- Раздел: Интеллектуальные системы и технологии
- URL: https://ogarev-online.ru/2071-8632/article/view/286473
- DOI: https://doi.org/10.14357/20718632240407
- EDN: https://elibrary.ru/DZNFQR
- ID: 286473
Цитировать
Аннотация
В статье описывается решение задачи автоматизации процесса сегментации легочных узлов на снимках компьютерной томографии для расширения функционала разработанного ранее модуля определения размеров и объемов легочных узлов. Акцент в работе делается на сравнении точности работы моделей, имеющих архитектуры ResU-Net, Attention U-Net и Dense U-Net, при обучении на снимках компьютерной томографии в исходном виде и с применением двух предлагаемых трехканальных подходов к их предварительной обработке. Для трех рассмотренных архитектур достигнуты значения коэффициента схожести Дайса и пересечения над объединением в диапазонах 0,8570–0,8735 и 0,7545–0,7881 при обучении на трехканальных снимках с усреднением. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что применение методов предварительной обработки является перспективным для повышения точности сегментации. Также в статье описано обучение модели сегментации долей легких. Доработанный программный модуль принимает на вход снимки компьютерной томографии, а его выходные данные представляют собой обработанные снимки и структурированный отчет DICOM SR.
Об авторах
Анастасия Романовна Теплякова
Обнинский институт атомной энергетики – филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ»
Автор, ответственный за переписку.
Email: anastasija-t23@mail.ru
старший преподаватель, аспирант
Россия, ОбнинскСписок литературы
- Siegel R. L., Giaquinto A. N., Jemal A. Cancer statistics // CA: A Cancer Journal for Clinicians. 2024. Vol. 74(1). P. 12–49.
- Tursun-zade R. et al. Sex differences in lung cancer incidence and mortality in Russia in the light of computed tomography usage expansion: breakpoint and age-period-cohort analyses // Cancer Epidemiology. 2024. Vol. 93. P. 102654.
- Теплякова А. Р. Разработка модуля определения размеров и объемов легочных узлов // Информационные технологии и вычислительные системы. 2024. №1. С. 46–55.
- Гомболевский В. А. и др. Основные достижения низкодозной компьютерной томографии в скрининге рака легкого // Туберкулез и болезни легких. 2021. № 99 (1). С. 61–70.
- Armato 3rd S. G. et al. Data From LIDC-IDRI [Data set] // The Cancer Imaging Archive. 2015.
- Suji R. J. Et al. Optical Flow Methods for Lung Nodule Segmentation on LIDC-IDRI Images // Journal of Digital Imaging. 2020. Vol. 33(5). P. 1306–1324.
- Yang H. et al. Lung Nodule Segmentation and Uncertain Region Prediction With an Uncertainty-Aware Attention Mechanism // IEEE Transactions on Medical Imaging. 2024. Vol. 43(4). P. 1284–1295.
- Dong L., Liu H. Segmentation of Pulmonary Nodules Based on Improved UNet++ // Proceedings of the 14th International Congress on Image and Signal Processing, BioMedical Engineering and Informatics (CISP-BMEI). Shanghai, China, 2021. P. 1-5.
- Niranjan Kumar S. et al. Lung Nodule Segmentation Using UNet // Proceedings of the 7th International Conference on Advanced Computing and Communication Systems (ICACCS). 2021. P. 420-424.
- Bruntha P.M. et al. Lung_PAYNet: a pyramidal attention based deep learning network for lung nodule segmentation // Scientific Reports. 2022. Vol. 12. P. 20330.
- Selvadass S. et al. SAtUNet: Series atrous convolution enhanced U-Net for lung nodule segmentation // International Journal of Imaging Systems and Technology. 2024. Vol. 34(1). P. 22964.
- Zhang, X. et al. Lung Nodule CT Image Segmentation Model Based on Multiscale Dense Residual Neural Network // Mathematics. 2023. Vol. 11(6). P. 1363.
- Chen Y. A. et al. Lung Nodule Segmentation in LDCT: Modified 3D nnUNet with Unified Focal Loss // Proceedings of the International Conference on Electrical, Computer and Energy Technologies (ICECET 2023). Cape Town, South Africa, 2023.
- Ghasemi S. et al. RePoint-Net detection and 3DSqU2 Net segmentation for automatic identification of pulmonary nodules in computed tomography images // Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering: Imaging & Visualization. 2023. Vol. 12(1). P. 2258998.
- Ma X. et al. An improved V-Net lung nodule segmentation model based on pixel threshold separation and attention mechanism // Scientific Reports. 2024. Vol. 14. P. 4743.
- Sweetline B. C. Overcoming the Challenge of Accurate Segmentation of Lung Nodules: A Multi-crop CNN Approach // Journal Of Imaging Informatics In Medicine. 2024 Vol. 37(3). P.988–1007.
- Chen W. et al. CT Lung Nodule Segmentation: A Comparative Study of Data Preprocessing and Deep Learning Models // IEEE Access. 2023. Vol. 11. P. 34925–34931.
- Теплякова А.Р., Шершнев Р.В., Старков С.О. Метод сегментации мышечной ткани на снимках компьютерной томографии на базе предобработанных трехканальных изображений // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. № 4, Т. 24. С. 661–664.
- Kaur R., Juneja M., Mandal A.K. A comprehensive review of denoising techniques for abdominal CT images // Multimedia Tools and Applications. 2018. Vol. 77(17). P. 22735–22770.
- Perona P., Malik J. Scale-Space and Edge Detection Using Anisotropic Diffusion // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 1990. Vol. 12(7). P. 629–639.
- Wasserthal J. Dataset with segmentations of 117 important anatomical structures in 1228 CT images (2.0.1) [Data set] // Zenodo. 2023.
- Armato 3rd S. G. et al. The Lung Image Database Consortium (LIDC) and Image Database Resource Initiative (IDRI): a completed reference database of lung nodules on CT scans // Medical Physics. 2011. Vol. 38(2). P. 915–931.
- Fedorov A. et al. Standardized representation of the TCIA LIDC-IDRI annotations using DICOM // The Cancer Imaging Archive. 2018.
Дополнительные файлы
