Automatic lesion segmentation on thoracic CT enables rapid quantitative analysis of lung involvement in COVID-19 infections. However, obtaining a large amount of voxel-level annotations for training segmentation networks is prohibitively expensive. Therefore, we propose a weakly-supervised segmentation method based on dense regression activation maps (dRAMs). Most weakly-supervised segmentation approaches exploit class activation maps (CAMs) to localize objects. However, because CAMs were trained for classification, they do not align precisely with the object segmentations. Instead, we produce high-resolution activation maps using dense features from a segmentation network that was trained to estimate a per-lobe lesion percentage. In this way, the network can exploit knowledge regarding the required lesion volume. In addition, we propose an attention neural network module to refine dRAMs, optimized together with the main regression task. We evaluated our algorithm on 90 subjects. Results show our method achieved 70.2% Dice coefficient, substantially outperforming the CAM-based baseline at 48.6%.


翻译:CT 上的自动偏离分解使得能够对肺部参与COVID-19感染的情况进行快速的定量分析。 然而,为培训分解网络获取大量的 voxel 级说明非常昂贵。 因此,我们提议以密度回归振动图为基础,采用一种受微弱监督的分解方法。 多数受微弱监督的分解方法利用类振动图(CAMs)将物体本地化。 然而,由于CAM 进行了分类培训,它们不完全符合对象分解。 相反,我们使用经过培训的分解网络的稠密特征制作了高分辨率活动图,该分解网的密度特征可以估计每处的损害百分比。 这样,网络可以利用所需的损害体积的知识。 此外,我们提议了一个关注神经网络模块,以完善 dRAM,与主要的回归任务一起优化。 我们评估了90个主题的算法。 结果显示,我们的方法达到了70.2%的Dice系数,大大超过以48.6%为基准的CAM基准值。

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