With nearly one million new cases diagnosed worldwide in 2020, head \& neck cancer is a deadly and common malignity. There are challenges to decision making and treatment of such cancer, due to lesions in multiple locations and outcome variability between patients. Therefore, automated segmentation and prognosis estimation approaches can help ensure each patient gets the most effective treatment. This paper presents a framework to perform these functions on arbitrary field of view (FoV) PET and CT registered scans, thus approaching tasks 1 and 2 of the HECKTOR 2022 challenge as team \texttt{VokCow}. The method consists of three stages: localization, segmentation and survival prediction. First, the scans with arbitrary FoV are cropped to the head and neck region and a u-shaped convolutional neural network (CNN) is trained to segment the region of interest. Then, using the obtained regions, another CNN is combined with a support vector machine classifier to obtain the semantic segmentation of the tumours, which results in an aggregated Dice score of 0.57 in task 1. Finally, survival prediction is approached with an ensemble of Weibull accelerated failure times model and deep learning methods. In addition to patient health record data, we explore whether processing graphs of image patches centred at the tumours via graph convolutions can improve the prognostic predictions. A concordance index of 0.64 was achieved in the test set, ranking 6th in the challenge leaderboard for this task.


翻译:随着全球2020年近100万例新诊断的头颈部癌症,该疾病死亡率高且普遍。该癌症涉及多个部位病灶和患者之间的结果差异,决策和治疗面临挑战。因此,自动化切割和预测方法可以帮助确保每位患者得到最有效的治疗。本文提出了一个框架,能够在任意视野(FoV)的PET和CT标注扫描上执行这些功能,从而作为团队\texttt{VokCow}, 接近HECKTOR 2022挑战的任务1和2。该方法包括三个阶段:定位,切割和生存预测。首先,将任意FoV的扫描切割到头颈区域,并训练一种U形卷积神经网络(CNN)来分割感兴趣区域。然后,利用获得的区域,结合支持向量机分类器,另一个CNN获得肿瘤的语义切割,结果在任务1中获得的Dice分数聚合为0.57。最后,利用Weibull加速失效时间模型和深度学习方法的集合进行生存预测。除患者医疗记录数据外,我们探索了使用以肿瘤为中心的图像块图处理通过图卷积,以提高预后预测。在测试集中实现了0.64的协调指数,排名该任务的挑战排行榜第6位。

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