論文の概要: A Paired Point-of-Care Ultrasound Dataset for Image Quality Enhancement and Benchmarking via a cGAN Baseline
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.08282v1
- Date: Fri, 08 May 2026 07:33:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-12 23:28:49.527846
- Title: A Paired Point-of-Care Ultrasound Dataset for Image Quality Enhancement and Benchmarking via a cGAN Baseline
- Title(参考訳): cGANベースラインによる画質向上とベンチマークのためのPaired Point-of-Care Ultrasoundデータセット
- Authors: Lennard M. van Karnenbeek, Hilde G. A. van der Pol, Mark Wijkhuizen, Eva Poelman, Caroline A. Drukker, Theo Ruers, Freija Geldof, Behdad Dashtbozorg,
- Abstract要約: 深層学習と新しいペアデータセットを用いて,POCUS(point-of-care echo)デバイスの画像品質を向上させることを目的としている。
我々は、ローエンドPOCUSとハイエンド超音波画像のカスタム構築された自動ガントリーシステムを用いて、最初の正確にペア化されたデータセットを収集した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.42159389323887214
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Purpose: We aim to enhance the image quality of point-of-care ultrasound (POCUS) devices using deep learning and a novel paired dataset of POCUS and high-end ultrasound images. Approach: We collected the first accurately paired dataset using a custom-built automated gantry system of low-end POCUS and high-end ultrasound images. A conditional generative adversarial network (cGAN) was utilized based on the pix2pix architecture, with a U-Net generator that incorporates both L1 and structural similarity index (SSIM) losses to improve perceptual quality. Pretraining on a simulation dataset further boosts performance. Evaluation was performed on 1064 paired ex vivo tissue and phantom ultrasound image sets. Results: Our approach improves the SSIM from 0.29 to 0.54 and PSNR from 19.16 dB to 22.41 dB. No-reference metrics also indicate substantial enhancement, with the Natural Image Quality Evaluator (NIQE) and Perception-based Image Quality Evaluator (PIQE) scores dropping from 7.95 to 4.44 and 31.12 to 19.99, respectively. Conclusions: This work presents the first publicly available accurately paired dataset of low-end POCUS to high end ultrasound images. Additionally, our results demonstrate the potential of the proposed framework to overcome hardware limitations of handheld POCUS, enhancing its diagnostic value in low-resource and point-of-care settings. The POCUS-IQ Dataset is publicly available at https://github.com/NKI-MedTech-AI/POCUS-IQ.
- Abstract(参考訳): 目的: 深層学習と新しいPOCUSとハイエンド超音波画像のペアデータセットを用いて, ポイント・オブ・ケア・超音波(POCUS)装置の画質を向上させることを目的とする。
アプローチ:我々は,ローエンドPOCUSとハイエンド超音波画像のカスタム構築された自動ガントリーシステムを用いて,最初の正確にペア化されたデータセットを収集した。
条件付き生成逆数ネットワーク(cGAN)は,L1と構造類似度指数(SSIM)の両方の損失を組み込んだU-Netジェネレータを使用して,知覚品質を向上させる。
シミュレーションデータセットの事前トレーニングにより、パフォーマンスはさらに向上する。
1064対の生体外組織とファントム超音波画像セットを用いて評価を行った。
結果: SSIM は 0.29 から 0.54 に改善され,PSNR は 19.16 dB から 22.41 dB に改善された。
自然画像品質評価器(NIQE)と知覚に基づく画像品質評価器(PIQE)のスコアはそれぞれ7.95から4.44、31.12から19.99に低下している。
結論: この研究は、高位超音波画像に対する低位POCUSの正確なペア化データセットとして初めて公開されたものである。
さらに,提案手法がハンドヘルドPOCUSのハードウェア制限を克服し,低リソース・ポイント・オブ・ケア環境における診断価値を高める可能性を示した。
POCUS-IQデータセットはhttps://github.com/NKI-MedTech-AI/POCUS-IQで公開されている。
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