Estimating the lung depth on x-ray images could provide both an accurate opportunistic lung volume estimation during clinical routine and improve image contrast in modern structural chest imaging techniques like x-ray dark-field imaging. We present a method based on a convolutional neural network that allows a per-pixel lung thickness estimation and subsequent total lung capacity estimation. The network was trained and validated using 5250 simulated radiographs generated from 525 real CT scans. Furthermore, we are able to infer the model trained with simulation data on real radiographs. For 35 patients, quantitative and qualitative evaluation was performed on standard clinical radiographs. The ground-truth for each patient's total lung volume was defined based on the patients' corresponding CT scan. The mean-absolute error between the estimated lung volume on the 35 real radiographs and groundtruth volume was 0.73 liter. Additionally, we predicted the lung thicknesses on a synthetic dataset of 131 radiographs, where the mean-absolute error was 0.27 liter. The results show, that it is possible to transfer the knowledge obtained in a simulation model to real x-ray images.


翻译:通过X射线图像估计肺部深度,可以提供临床常规期间准确的机会性肺量估计,并改进现代胸前结构成像技术如X射线深场成像技术的图像对比。我们提出一种基于进化神经网络的方法,允许对每个象素肺厚度进行估计,并随后对肺部总容量进行总体估计。利用525次实际CT扫描产生的5250个模拟射电图对网络进行了培训和验证。此外,我们还能够推断在真实射电图上模拟数据培训的模型。35名病人在标准的临床射电图上进行了定量和定性评价。每个病人肺部总量的地面真相是根据病人相应的CT扫描确定的。35个实际射电图和地面图卷的估计肺积之间的平均偏差为0.73升。此外,我们还预测了131个合成数据集的肺厚度,其中平均偏差为0.27升。结果显示,有可能将模拟模型获得的知识转移到真实X射线图像中。

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