Lung cancer tends to be detected at an advanced stage, resulting in a high patient mortality rate. Thus, recent research has focused on early disease detection. Lung cancer generally first appears as lesions developing within the bronchial epithelium of the airway walls. Bronchoscopy is the procedure of choice for effective noninvasive bronchial lesion detection. In particular, autofluorescence bronchoscopy (AFB) discriminates the autofluorescence properties of normal and diseased tissue, whereby lesions appear reddish brown in AFB video frames, while normal tissue appears green. Because recent studies show AFB's ability for high lesion sensitivity, it has become a potentially pivotal method during the standard bronchoscopic airway exam for early-stage lung cancer detection. Unfortunately, manual inspection of AFB video is extremely tedious and error-prone, while limited effort has been expended toward potentially more robust automatic AFB lesion detection and segmentation. We propose a real-time deep learning architecture ESFPNet for robust detection and segmentation of bronchial lesions from an AFB video stream. The architecture features an encoder structure that exploits pretrained Mix Transformer (MiT) encoders and a stage-wise feature pyramid (ESFP) decoder structure. Results from AFB videos derived from lung cancer patient airway exams indicate that our approach gives mean Dice index and IOU values of 0.782 and 0.658, respectively, while having a processing throughput of 27 frames/sec. These values are superior to results achieved by other competing architectures that use Mix transformers or CNN-based encoders. Moreover, the superior performance on the ETIS-LaribPolypDB dataset demonstrates its potential applicability to other domains.


翻译:肺癌往往在高级阶段被发现,导致患者死亡率高。因此,最近的研究侧重于早期疾病检测。肺癌通常首先表现为在气管墙支气管外侧培养的损伤。布朗肖像检查是有效非侵入支气管损伤检测的首选程序。特别是,自流显性支气检查(AFB)会歧视正常组织和疾病组织的自动渗漏性能,因此损伤在AFB视频框中显示红褐色,而正常组织则显示绿色。由于最近的研究显示AFB具有高度腐蚀感知力,因此在气管外侧侧侧侧侧肺部检查期间,肺部外科检查已成为潜在的关键方法。不幸的是,对AFB视频的人工检查非常乏味和容易出错,同时,在可能更强大的自动AFB损害检测和分解器的自动检测和分解作用方面,我们建议实时的ESFPNet(ES-FCNet)结构能显示从AFB视频流的高级检测和分解性组织D(EFAL-I)的高级变压系统结构,同时将AFAFI 和AFI(O的系统结构结构显示其变压结构结构进行。

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