Deep learning-based segmentation of the liver and hepatic lesions therein steadily gains relevance in clinical practice due to the increasing incidence of liver cancer each year. Whereas various network variants with overall promising results in the field of medical image segmentation have been developed over the last years, almost all of them struggle with the challenge of accurately segmenting hepatic lesions. This lead to the idea of combining elements of convolutional and transformerbased architectures to overcome the existing limitations. This work presents a hybrid network called SWTR-Unet, consisting of a pretrained ResNet, transformer blocks as well as a common Unet-style decoder path. This network was applied to clinical liver MRI, as well as to the publicly available CT data of the liver tumor segmentation (LiTS) challenge. Additionally, multiple state-of-the-art networks were implemented and applied to both datasets, ensuring a direct comparability. Furthermore, correlation analysis and an ablation study were carried out, to investigate various influencing factors on the segmentation accuracy of our presented method. With Dice similarity scores of averaged 98 +- 2 % for liver and 81 +- 28 % lesion segmentation on the MRI dataset and 97 +- 2 % and 79 +- 25 %, respectively on the CT dataset, the proposed SWTR-Unet outperforms each of the additionally implemented state-of-the-art networks. The achieved segmentation accuracy was found to be on par with manually performed expert segmentations as indicated by interobserver variabilities for liver lesion segmentation. In conclusion, the presented method could save valuable time and resources in clinical practice.


翻译:由于肝癌发病率逐年上升,肝脏和肝脏损伤的深度分解在临床实践中稳步地提高了相关性。虽然过去几年来在医疗图像分解领域出现了各种网络变异,在总体上有望在总体上取得医学图像分解方面大有希望的结果,但几乎所有这些变异都与准确分解肝脏损伤的挑战抗争。这导致将卷发型和变压型结构的元素结合起来,以克服现有的局限性。这项工作提出了一个称为SWTR-Unet的混合网络,由预先训练的ResNet、变压器块以及通用的内型脱coder路径组成。这个网络被用于临床肝脏分解领域的临床变异,以及公开提供的肝脏肿瘤分解(Lits)挑战方面的CT数据。此外,还实施了多个状态和状态网络,以确保直接的可比性。此外,还进行了相关分析和稳定研究,以调查我们提出的方法的分解性准确度方面的各种影响因素。在肝脏内部分解计算中,平均的98+-2 内脏和内脏分流数据中分别进行了98+2 的计算。

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