文献速递:深度学习胰腺癌诊断--胰腺癌在CT扫描中通过深度学习检测:一项全国性的基于人群的研究

Title 

题目

Pancreatic Cancer Detection on CT Scans with Deep

Learning: A Nationwide Population-based Study

胰腺癌在CT扫描中通过深度学习检测:一项全国性的基于人群的研究

01

文献速递介绍

胰腺癌(PC)的五年生存率是所有癌症中最低的,预计到2030年将成为美国癌症死亡的第二大原因。由于一旦肿瘤体积超过2厘米,预后会急剧恶化,因此早期检测是改善PC的悲观预后最有效的策略。CT是用于帮助检测PC的主要成像方式,但其对小肿瘤的敏感性适中,大约40%的小于2厘米的肿瘤会被漏检。此外,CT的诊断性能依赖于解释者,并且可能受到放射科医师可用性和专业知识差异的影响。因此,需要一个有效的工具来辅助放射科医师提高PC检测的敏感性,这是一个主要的未满足的医疗需求。

近期在深度学习(DL)方面的进步在医学图像分析中显示出巨大的潜力。在我们之前的单中心概念验证研究中,我们展示了一个卷积神经网络(CNN)能够准确地区分PC和非癌性胰腺。然而,在那项研究中,胰腺的分割(即,识别胰腺)是由放射科医师手工执行的。胰腺的分割是最具挑战性的,因为胰腺与多个器官和结构相邻,并且在形状和大小上有着广泛的变化,特别是在PC患者中。然而,一个临床可应用的计算机辅助检测(CAD)工具应该能够在最小的人工注释或劳动下实现分割和分类(即,预测PC的存在或缺失)。

Background 

背景

Approximately 40% of pancreatic tumors smaller than 2 cm are missed at abdominal CT.

大约40%的小于2厘米的胰腺肿瘤在腹部CT扫描中被遗漏。

Conclusions

结论

The deep learning–based tool enabled accurate detection of pancreatic cancer on CT scans, with reasonable sensitivity for tumors smaller than 2 cm.

基于深度学习的工具能够在CT扫描上准确检测胰腺癌,对于小于2厘米的肿瘤具有合理的敏感性。

Results

结果

A total of 546 patients with pancreatic cancer (mean age, 65 years ± 12 [SD], 297 men) and 733 control subjects were ran domly divided into training, validation, and test sets. In the internal test set, the DL tool achieved 89.9% (98 of 109; 95% CI: 82.7, 94.9) sensitivity and 95.9% (141 of 147; 95% CI: 91.3, 98.5) specificity (area under the receiver operating characteristic curve [AUC], 0.96; 95% CI: 0.94, 0.99), without a significant difference (P = .11) in sensitivity compared with the original radiologist report (96.1% [98 of 102]; 95% CI: 90.3, 98.9). In a test set of 1473 real-world CT studies (669 malignant, 804 control) from institutions throughout Taiwan, the DL tool distinguished between CT malignant and control studies with 89.7% (600 of 669; 95% CI: 87.1, 91.9) sensitivity and 92.8% specificity (746 of 804; 95% CI: 90.8, 94.5) (AUC, 0.95; 95% CI: 0.94, 0.96), with 74.7% (68 of 91; 95% CI: 64.5, 83.3) sensitivity for malignancies smaller than 2 cm.

共有546名胰腺癌患者(平均年龄65岁±12[标准差],297名男性)和733名对照对象被随机分配到训练、验证和测试集。在内部测试集中,深度学习工具达到了89.9%(109中的98个;95%置信区间:82.7,94.9)的敏感性和95.9%(147中的141个;95%置信区间:91.3,98.5)的特异性(接收器操作特性曲线下面积[AUC],0.96;95%置信区间:0.94,0.99),与原始放射科医生报告的敏感性相比没有显著差异(P = .11)(96.1%[102中的98个];95%置信区间:90.3,98.9)。在一个包含1473个真实世界CT研究的测试集中(669个恶性,804个对照),来自台湾各机构的深度学习工具以89.7%的敏感性(669中的600个;95%置信区间:87.1,91.9)和92.8%的特异性(804中的746个;95%置信区间:90.8,94.5)(AUC,0.95;95%置信区间:0.94,0.96)区分了CT恶性和对照研究,对于小于2厘米的恶性肿瘤,敏感性为74.7%(91中的68个;95%置信区间:64.5,83.3)。

Method

方法

Retrospectively collected contrast-enhanced CT studies in patients diagnosed with pancreatic cancer between January 2006 and July 2018 were compared with CT studies of individuals with a normal pancreas (control group) obtained between January 2004 and December 2019. An end-to-end tool comprising a segmentation convolutional neural network (CNN) and a classifier ensembling five CNNs was developed and validated in the internal test set and a nationwide real-world validation set. The sensitivities of the computer-aided detection (CAD) tool and radiologist interpretation were compared using the McNemar test.

回顾性地收集了2006年1月至2018年7月间被诊断为胰腺癌患者的增强对比CT研究,并与2004年1月至2019年12月间获得的正常胰腺个体(对照组)的CT研究进行了比较。开发并验证了一个端到端的工具,包括一个分割卷积神经网络(CNN)和一个分类器,该分类器集成了五个CNN,在内部测试集和一个全国范围的现实世界验证集中进行了验证。使用McNemar测试比较了计算机辅助检测(CAD)工具和放射科医生解读的敏感性。

Figure

图片

Figure 1: Data sets for the (A) segmentation model and (B) local and nationwide data sets for classification models.

图1:(A) 分割模型的数据集以及 (B) 分类模型的本地和全国范围数据集。

图片

Figure 2: Workflow of the deep learning–based computer-aided detection tool. The segmentation masks passed from the segmentation convolutional neural network (CNN) to the classification CNNs included the pancreas and tumor (if present) combined, without separate delineation or identification between the pancreas and tumor. Solid arrows indicate output of the computer-aided detection tool.

图2:基于深度学习的计算机辅助检测工具的工作流程。从分割卷积神经网络(CNN)传递给分类CNN的分割掩模包括了胰腺和肿瘤(如果存在)的结合体,没有分别勾画或识别胰腺和肿瘤之间的区别。实线箭头表示计算机辅助检测工具的输出。

图片

Figure 3: Receiver operating characteristic curves of the classification models in the (A) training and validation set, (B) local test set, and (C) nationwide test set. CNN = convolutional neural network (Fig 3 continues).

图3:分类模型的接收器操作特征曲线 在 (A) 训练和验证集,(B) 本地测试集,以及 (C) 全国范围测试集中。CNN = 卷积神经网络 (图3继续)。

图片

Figure 3 (continued): Representative CT scans (left column) with tumor at the pancreas (D) head, (E) body, and (F) tail show correspondence in tumor location between manual segmentation by radiologists (middle column) and predictions by the segmentation model (right column). Blue outline indicates the pancreas; yellowoutline indicates tumor.

图3 (续):代表性CT扫描(左列)显示胰腺(D)头部、(E)体部和(F)尾部的肿瘤,放射科医生的手工分割(中列)与分割模型的预测(右列)在肿瘤位置上的对应。蓝色轮廓表示胰腺;黄色轮廓表示肿瘤。

图片

Figure 4: False-negative (A, B) and false-positive (C, D) tumor segmentation by the segmentation model. Blue and yellow outlines indicate normal pancreas and tumor segmented with the segmentation model, respectively. Images in the left column are original unannotated CT scans. (A, B) Tumors (red outline) were not segmented by the segmentation convolutional neural network. The upstream pancreas shows secondary signs of pancreatic cancer, including dilation of the pancreatic duct with abrupt cutoff (arrowhead in A) and parenchymal atrophy with dilation of the pancreatic duct(arrowhead in B). (C) Collateral veins secondary to idiopathic portal vein thrombosis were incorrectly segmented as tumor by the segmentation model. (D) Pancreatic parenchyma adjacent to biliary stents (arrowhead) placed for relieving obstructive jaundice from hepatocellular carcinoma was incorrectly segmented as tumor by the segmentation model.

图4:分割模型的假阴性(A, B)和假阳性(C, D)肿瘤分割。蓝色和黄色轮廓分别表示用分割模型分割的正常胰腺和肿瘤。左列图像是原始未标注的CT扫描。(A, B) 肿瘤(红色轮廓)未被分割卷积神经网络分割。上游胰腺显示胰腺癌的次要征兆,包括胰管扩张和突然截止(A中的箭头)以及胰腺实质萎缩和胰管扩张(B中的箭头)。(C) 由特发性门静脉血栓形成的侧支静脉被分割模型错误地分割为肿瘤。(D) 为缓解肝细胞癌引起的梗阻性黄疸而放置的胆道支架(箭头)旁的胰腺实质被分割模型错误地分割为肿瘤。

图片

Figure 5: Analysis of nontumorous portion of pancreas with or without secondary signs of pancreatic cancer by classification models. Blue outline represents the portion of the pancreas analyzed with classification models. The tumor (red outline) was not identified by the segmentation model; thus, it was not analyzed by classification models. (A) Unan notated CT image in a patient with pancreatic head cancer. (B) Nontumorous portion of the pancreas shows secondary signs of pancreatic cancer (dilation of pancreatic duct with abrupt cutoff [arrowheads]) and was classified as cancerous by the classification models. (C) Nontumorous portion of the pancreas appeared normal and was classified as noncancer ous after the dilated duct was replaced and imputed with sur rounding normal-appearing pancreas parenchyma.

图5: 通过分类模型分析无肿瘤部分的胰腺是否有胰腺癌的次要征兆。蓝色轮廓代表了用分类模型分析的胰腺部分。肿瘤(红色轮廓)未被分割模型识别;因此,它没有被分类模型分析。(A) 一位胰腺头部癌症患者的未标注CT图像。(B) 无肿瘤部分的胰腺显示胰腺癌的次要征兆(胰管扩张和突然截止[箭头]),并被分类模型识别为癌症。(C) 无肿瘤部分的胰腺看起来正常,并在扩张的管道被替换和用周围看似正常的胰腺实质填充后,被分类为非癌症。

Table

图片

Table 1: Characteristics of Pancreatic Cancer and Control Groups in Local Data Sets

表1:本地数据集中胰腺癌和对照组的特征

图片

Table 2: Positive Likelihood Ratio according to Number of Classification Convolutional Neural Networks Predicting as Having Pancreatic Cancer

表2:根据预测为胰腺癌的分类卷积神经网络的数量的阳性似然比

图片

Table 3: Performance of Computer-aided Detection Tool and Radiologists Based on the Original Report in Differentiating Between CT Studies with and Those without Pancreatic Cancer

表3:基于原始报告,在区分有和没有胰腺癌的CT研究中,计算机辅助检测工具和放射科医生的表现

图片

Table 4: Sensitivity of Computer-sided Detection Tool and Radiologists Stratified by Tumor Stage and Size

表4:按肿瘤分期和大小分层的计算机辅助检测工具和放射科医生的敏感性

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/821445.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

【蓝桥杯嵌入式】串口通信与RTC时钟

【蓝桥杯嵌入式】串口通信与RTC时钟 串口通信cubemx配置串口通信程序设计 RTC时钟cubemx配置程序设计 串口通信 cubemx配置 打开串口通信,并配置波特率为9600 打开串口中断 重定义串口接收与发送引脚,默认是PC4,PC5,需要改为P…

运输问题的中转或者转运问题

1、这类问题,不好理解,做个笔记,记录一下。 2、可以参考一下: https://blog.csdn.net/YUNCHOUSHUO/article/details/121660675?spm1001.2014.3001.5506 这个csdn写的还是不错的,推荐。 或者,可以参考 …

网络安全学习路线-超详细

零基础小白,到就业!入门到入土的网安学习路线! 在各大平台搜的网安学习路线都太粗略了。。。。看不下去了! 建议的学习顺序: 一、网络安全学习普法(心里有个数,要进去坐几年!&#x…

OpenAI宣布GPT-4-Turbo全面升级,GPT-4 Turbo 新增视觉理解能力,可同时处理文本和图像信息

OpenAI宣布GPT-4-Turbo全面升级,GPT-4 Turbo with Vision新增视觉理解能力,可同时处理文本和图像信息,极大简化了开发流程。 OpenAI宣布GPT-4 Turbo全面升级!根据官方说法,这一波 GPT 的升级包括: 更长的上…

VSCode安装配置使用教程(最新版超详细保姆级含插件)一文就够了

前言 Visual Studio Code 是一个轻量级功能强大的源代码编辑器,支持语法高亮、代码自动补全(又称 IntelliSense)、代码重构、查看定义功能,并且内置了命令行工具和 Git 版本控制系统。适用于 Windows、macOS 和 Linux。它内置了对…

Open3D 体素滤波(30)

Open3D 体素滤波(30) 一、算法介绍二、算法实现1.代码2.效果一、算法介绍 体素滤波(Voxel Grid Filtering)是一种常用的点云滤波算法,用于对点云数据进行下采样(降低数据密度)以及去除噪声。该算法将点云数据划分为规则的体素网格,然后在每个体素中选择一个代表性点作为…

17.牛客---栈的压入弹出(Java版)

题目链接: https://www.nowcoder.com/practice/d77d11405cc7470d82554cb392585106?tpId13&tqId11174&ru/exam/oj 题解: 代码: 测试: 注意 判断栈是否为空必须在前!不然会空指针异常

用于可观察性的 Elastic AI 助手摆脱了 Kibana!

作者:Jeff Vestal 通过 Elastic AI Assistant for Observability API 将 AI 支持的可观察性引入你的日常工具。 注意:下面描述的 API 目前正在开发中,并且没有文档记录,因此不受支持。请将其视为展望性博客。不能保证功能会发布。…

【多模态检索】Coarse-to-Fine Visual Representation

快手文本视频多模态检索论文 论文:Towards Efficient and Effective Text-to-Video Retrieval with Coarse-to-Fine Visual Representation Learning 链接:https://arxiv.org/abs/2401.00701 摘要 近些年,基于CLIP的text-to-video检索方法…

openstack修改实例名称但是gnocchi监控数据中实例名称没有变更的问题处理

文章目录 一、问题描述二、调研过程1、变更实例名称2、查看grafana中的监控数据3、libvirt服务中的xml文件4、现有的监控数据流转架构 总结 一、问题描述 openstack修改实例名称但是gnocchi监控数据中实例名称没有变更的问题处理。 通过修改实例名称的功能修改了实例名称&…

自动化测试常见的三大问题及解决方案

🔥 交流讨论:欢迎加入我们一起学习! 🔥 资源分享:耗时200小时精选的「软件测试」资料包 🔥 教程推荐:火遍全网的《软件测试》教程 📢欢迎点赞 👍 收藏 ⭐留言 &#x1…

【Entity Framework】你必须要了解EF中数据查询之数据加载

【Entity Framework】你必须要了解EF中数据查询之数据加载 文章目录 【Entity Framework】你必须要了解EF中数据查询之数据加载一、概述二、预先加载2.1 包含多个层级2.2 经过筛选的包含 三、显示加载3.1查询关联实体 四、延时加载4.1 不使用代理进行延迟加载 一、概述 Entity…

平板拖把头建模

没找到合适的配件,只能自己做了。 difference(){union(){cylinder(11.5,10,10,$fn365);translate([-10,0,0])cube([20,16,11.5]);rotate([0,90,0])translate([-11.5/2,16-3-2,-18])cylinder(2088,3,3,$fn365);}translate([0,0,-1])cylinder(13,2.5,2.5,$fn365); }

飞腾UEFI电源控制选择代码解析

飞腾UEFI电源控制选择代码解析 CPLD 处理方式EC 处理方式注:本文以飞腾UEFI edk-code-4.2.0版本进行说明,如果有朋友需要借鉴,请使用该版本代码。 以D2000打工工具为例,下图打包工具中有选择主板电源管理方式,这里可以选择CPLD、EC、和SE,其中SE代表为X100控制上下电时序…

arm中模/数转换器工作原理以及I2C工作原理

ADC介绍 什么是ADC ADC就是模拟到数字转换器(Analog-to-Digital Converter)的缩写。 它是一种电子设备或模块,S3C2440内部拥有一个ADC外设。用于将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号,以便数字系统(如微处理器、微控制器等)能够对其进行处理和分析。 模拟信号:一…

用Gold-yolo模块改进yolov8模型

gold-yolo论文: https://arxiv.org/pdf/2309.11331.pdf gold-yolo代码: https://github.com/huawei-noah/Efficient-Computing/tree/master/Detection/Gold-YOLO 一 gold模块简介 Gold-Yolo是华为诺亚方舟实验室2023年发布的工作,主要优化检…

护网行动 | 蓝队应急响应流程概述

了解蓝队应急响应的流程 应急响应通常是指为了应对各种意外事件发生前所做的准备,以及在意外事件发生后所采取的措施。 网络安全应急响应是指对已经发生或可能发送的安全事件进行监控、分析、协调、处理、保护资产安全。 网络安全应急响应主要是为了让人们对网络安全…

【深度学习】执行wandb sync同步命令报错wandb: Network error (SSLError), entering retry loop

执行wandb sync同步命令报错wandb: Network error (SSLError), entering retry loop 在代码中设置wandb offline的命令 os.environ["WANDB_API_KEY"] "API keys" os.environ["WANDB_MODE"] "offline"日志文件生成后,使…

sqlilabs靶场1—20题学习笔记(思路+解析+方法)

前几个题目较为简单,均尝试使用各种方法进行SQL注入 第一题 联合查询 1)思路: 有回显值 1.判断有无注入点 2.猜解列名数量 3.判断回显点 4.利用注入点进行信息收集 爆用户权限,爆库,爆版本号 爆表,爆列&…

基于springboot的医护人员排班系统

随着信息技术在管理上越来越深入而广泛的应用,管理信息系统的实施在技术上已逐步成熟。本文介绍了医护人员排班系统的开发全过程。通过分析医护人员排班系统管理的不足,创建了一个计算机管理医护人员排班系统的方案。文章介绍了医护人员排班系统的系统分…