論文の概要: 3D Medical Image Segmentation based on multi-scale MPU-Net
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.05799v2
- Date: Mon, 24 Jul 2023 19:13:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-26 20:21:10.957669
- Title: 3D Medical Image Segmentation based on multi-scale MPU-Net
- Title（参考訳）: マルチスケールmpu-netによる3次元医用画像分割
- Authors: Zeqiu.Yu, Shuo.Han, Ziheng.Song
- Abstract要約: 本稿では,患者のCT画像に対する腫瘍分割モデルMPU-Netを提案する。
グローバルアテンション機構を備えたTransformerにインスパイアされている。
ベンチマークモデルであるU-Netと比較して、MPU-Netは優れたセグメンテーション結果を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.393743755706745
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The high cure rate of cancer is inextricably linked to physicians' accuracy
in diagnosis and treatment, therefore a model that can accomplish
high-precision tumor segmentation has become a necessity in many applications
of the medical industry. It can effectively lower the rate of misdiagnosis
while considerably lessening the burden on clinicians. However, fully automated
target organ segmentation is problematic due to the irregular stereo structure
of 3D volume organs. As a basic model for this class of real applications,
U-Net excels. It can learn certain global and local features, but still lacks
the capacity to grasp spatial long-range relationships and contextual
information at multiple scales. This paper proposes a tumor segmentation model
MPU-Net for patient volume CT images, which is inspired by Transformer with a
global attention mechanism. By combining image serialization with the Position
Attention Module, the model attempts to comprehend deeper contextual
dependencies and accomplish precise positioning. Each layer of the decoder is
also equipped with a multi-scale module and a cross-attention mechanism. The
capability of feature extraction and integration at different levels has been
enhanced, and the hybrid loss function developed in this study can better
exploit high-resolution characteristic information. Moreover, the suggested
architecture is tested and evaluated on the Liver Tumor Segmentation Challenge
2017 (LiTS 2017) dataset. Compared with the benchmark model U-Net, MPU-Net
shows excellent segmentation results. The dice, accuracy, precision,
specificity, IOU, and MCC metrics for the best model segmentation results are
92.17%, 99.08%, 91.91%, 99.52%, 85.91%, and 91.74%, respectively. Outstanding
indicators in various aspects illustrate the exceptional performance of this
framework in automatic medical image segmentation.
- Abstract（参考訳）: 癌治療率の上昇は医師の診断と治療の正確さと不可分に結びついているため,多くの医療分野において,高精度の腫瘍分画を実現できるモデルが求められている。
誤診率を効果的に下げると同時に、臨床医の負担を大幅に軽減することができる。
しかし, 3次元容積臓器の立体構造が不規則であるため, 全自動目標臓器分割が問題となる。
このクラスの実際のアプリケーションの基本モデルとして、U-Netは優れている。
グローバルな特徴や局所的な特徴を学習できるが、空間的長距離関係や文脈情報を複数のスケールで把握する能力は乏しい。
本稿では,大域的注意機構を持つ Transformer にインスパイアされたCT画像に対する腫瘍分割モデル MPU-Net を提案する。
画像のシリアライゼーションと位置注意モジュールを組み合わせることで、より深いコンテキスト依存を理解し、正確な位置決めを実現する。
デコーダの各レイヤには、マルチスケールモジュールとクロスアテンション機構も備えられている。
異なるレベルにおける特徴抽出と統合の能力が向上し,本研究で開発されたハイブリッド損失関数は,高分解能特性情報をより活用することができる。
さらに, 肝腫瘍分画チャレンジ2017(lits 2017)データセットを用いて, 提案アーキテクチャをテストし, 評価した。
ベンチマークモデルであるU-Netと比較して、MPU-Netは優れたセグメンテーション結果を示す。
最良のモデルのセグメンテーション結果に対するdice、精度、特異度、iou、mccの指標はそれぞれ92.17%、99.08%、91.91%、99.52%、85.91%、そして91.74%である。
さまざまな面で優れた指標は、このフレームワークが自動医療画像セグメンテーションにおける例外的な性能を示している。
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