論文の概要: NUMSnet: Nested-U Multi-class Segmentation network for 3D Medical Image
Stacks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.02713v1
- Date: Wed, 5 Apr 2023 19:16:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-07 16:22:46.946901
- Title: NUMSnet: Nested-U Multi-class Segmentation network for 3D Medical Image
Stacks
- Title(参考訳): numsnet:3次元医用画像スタックのためのnested-u multi-class segmentation network
- Authors: Sohini Roychowdhury
- Abstract要約: NUMSnetはUnetモデルの新たな変種であり、ネストした層を通してスキャン間でピクセル近傍の特徴を伝達する。
NUMSnetモデルのセマンティックセグメンテーション性能をいくつかのUnetモデルと比較して解析する。
提案モデルは,最小限のトレーニングデータセットを用いて,様々なボリュームイメージスタック上でのマルチクラスセマンティックセマンティックセマンティックセマンティクスを標準化することができる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.2335698325757494
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Semantic segmentation for medical 3D image stacks enables accurate volumetric
reconstructions, computer-aided diagnostics and follow up treatment planning.
In this work, we present a novel variant of the Unet model called the NUMSnet
that transmits pixel neighborhood features across scans through nested layers
to achieve accurate multi-class semantic segmentations with minimal training
data. We analyze the semantic segmentation performance of the NUMSnet model in
comparison with several Unet model variants to segment 3-7 regions of interest
using only 10% of images for training per Lung-CT and Heart-CT volumetric image
stacks. The proposed NUMSnet model achieves up to 20% improvement in
segmentation recall with 4-9% improvement in Dice scores for Lung-CT stacks and
2.5-10% improvement in Dice scores for Heart-CT stacks when compared to the
Unet++ model. The NUMSnet model needs to be trained by ordered images around
the central scan of each volumetric stack. Propagation of image feature
information from the 6 nested layers of the Unet++ model are found to have
better computation and segmentation performances than propagation of all
up-sampling layers in a Unet++ model. The NUMSnet model achieves comparable
segmentation performances to existing works, while being trained on as low as
5\% of the training images. Also, transfer learning allows faster convergence
of the NUMSnet model for multi-class semantic segmentation from pathology in
Lung-CT images to cardiac segmentations in Heart-CT stacks. Thus, the proposed
model can standardize multi-class semantic segmentation on a variety of
volumetric image stacks with minimal training dataset. This can significantly
reduce the cost, time and inter-observer variabilities associated with
computer-aided detections and treatment.
- Abstract(参考訳): 医用3D画像スタックのセマンティックセグメンテーションは、正確なボリューム再構成、コンピュータ支援診断、治療計画の追跡を可能にする。
本稿では,ネスト層を通してスキャンされたピクセル近傍の特徴を送信し,最小のトレーニングデータを用いて正確なマルチクラス意味セグメンテーションを実現する,numsnet という unet モデルの新たな変種を提案する。
NUMSnetモデルのセマンティックセマンティックセマンティックセマンティクス性能をいくつかのUnetモデルと比較して解析し,Lung-CTとHeart-CTのボリューム画像スタックのトレーニングに使用する画像の10%のみを用いて3~7領域の関心領域をセグメント化する。
提案したNUMSnetモデルは,Unet++モデルと比較して,Lung-CTスタックのDiceスコアが4-9%,Heart-CTスタックのDiceスコアが2.5-10%,セグメンテーションリコールが最大20%向上した。
NUMSnetモデルは、各ボリュームスタックの中央スキャン周辺の順序付きイメージによってトレーニングする必要がある。
Unet++モデルのネストされた6層からのイメージ特徴情報の伝搬は、Unet++モデルのすべてのアップサンプリングレイヤの伝搬よりも、計算とセグメンテーションのパフォーマンスが優れている。
numsnetモデルは既存の作品と同等のセグメンテーション性能を達成し、トレーニング画像の5\%の低さでトレーニングされている。
また、転写学習により、Lung-CT画像の病理からHeart-CTスタックの心臓領域への多クラスセマンティックセマンティックセマンティクスのためのNUMSnetモデルを高速に収束させることができる。
提案モデルでは,最小限のトレーニングデータセットを用いて,様々なボリュームイメージスタック上でのマルチクラスセマンティックセマンティックセマンティックセマンティクスを標準化することができる。
これにより、コンピュータ支援による検出と処理に関連するコスト、時間、オブザーバ間の変動を大幅に削減することができる。
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