In this paper, an automatic algorithm aimed at volumetric segmentation of acute ischemic stroke lesion in non-contrast computed tomography brain 3D images is proposed. Our deep-learning approach is based on the popular 3D U-Net convolutional neural network architecture, which was modified by adding the squeeze-and-excitation blocks and residual connections. Robust pre-processing methods were implemented to improve the segmentation accuracy. Moreover, a specific patches sampling strategy was used to address the large size of medical images, to smooth out the effect of the class imbalance problem and to stabilize neural network training. All experiments were performed using five-fold cross-validation on the dataset containing non-contrast computed tomography volumetric brain scans of 81 patients diagnosed with acute ischemic stroke. Two radiology experts manually segmented images independently and then verified the labeling results for inconsistencies. The quantitative results of the proposed algorithm and obtained segmentation were measured by the Dice similarity coefficient, sensitivity, specificity and precision metrics. Our proposed model achieves an average Dice of $0.628\pm0.033$, sensitivity of $0.699\pm0.039$, specificity of $0.9965\pm0.0016$ and precision of $0.619\pm0.036$, showing promising segmentation results.


翻译:在本文中,提出了一种自动算法,旨在将非盘点计算断层脑3D 3D U-Net 心电图3D图像中的急性缺血性中风损伤进行体积分解。我们的深层学习方法以流行的 3D U-Net 电动神经网络结构为基础,通过添加挤压和喷射区块和剩余连接进行了修改。实施了强力预处理方法,以提高分层的准确性。此外,还采用了具体的补丁抽样取样战略,以解决医疗图像的庞大尺寸,缓解阶级不平衡问题的影响,并稳定神经网络培训。所有实验都是在包含对被诊断患有急性心电动的81名病人进行非盘点计算断的3D U-Net 网络神经神经网络结构的五倍交叉校验的基础上进行的。两名放射专家手动分解图,随后对标签结果的不一致性进行了核实。拟议的算法和分解的定量结果由Dice相似系数、敏感度、具体度、具体度和精确度等量测量。我们提议的模型平均实现了0.28330美美美美美元,正解度为0.19美元。

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