Foot ulcer is a common complication of diabetes mellitus; it is associated with substantial morbidity and mortality and remains a major risk factor for lower leg amputation. Extracting accurate morphological features from the foot wounds is crucial for proper treatment. Although visual and manual inspection by medical professionals is the common approach to extract the features, this method is subjective and error-prone. Computer-mediated approaches are the alternative solutions to segment the lesions and extract related morphological features. Among various proposed computer-based approaches for image segmentation, deep learning-based methods and more specifically convolutional neural networks (CNN) have shown excellent performances for various image segmentation tasks including medical image segmentation. In this work, we proposed an ensemble approach based on two encoder-decoder-based CNN models, namely LinkNet and UNet, to perform foot ulcer segmentation. To deal with limited training samples, we used pre-trained weights (EfficientNetB1 for the LinkNet model and EfficientNetB2 for the UNet model) and further pre-training by the Medetec dataset. We also applied a number of morphological-based and colour-based augmentation techniques to train the models. We integrated five-fold cross-validation, test time augmentation and result fusion in our proposed ensemble approach to boost the segmentation performance. Applied on a publicly available foot ulcer segmentation dataset and the MICCAI 2021 Foot Ulcer Segmentation (FUSeg) Challenge, our method achieved state-of-the-art data-based Dice scores of 92.07% and 88.80%, respectively. Our developed method achieved the first rank in the FUSeg challenge leaderboard. The Dockerised guideline, inference codes and saved trained models are publicly available in the published GitHub repository: https://github.com/masih4/Foot_Ulcer_Segmentation


翻译:足部溃疡是糖尿病常见的并发症;它与大量发病和死亡率有关,并且仍然是低腿截肢的一个主要风险因素。从脚部伤口中提取准确的形态特征对于适当治疗至关重要。虽然由医疗专业人员进行视觉和人工检查是提取这些特征的常见方法,但这种方法是主观和容易出错的。计算机中介方法是分割损伤和提取相关形态特征的替代解决方案。在各种基于计算机的拟议图像分割方法中,深度学习方法与大量发病和死亡率有关,更具体地说,是神经神经神经网络(CNN)显示各种图像分割任务,包括医疗图像分割的出色性能。在这项工作中,我们建议采用基于两种编码-脱coder-CNN 模型,即LinkNet和UNet,进行脚部分分析。为了处理有限的培训样本,我们使用了事先经过训练的重量(基于链接网络模式的节能网络1和高效的NetB2 ) 以及进一步通过MedFetecrequel化的预培训前期任务, 包括医学-Flick-ral IM-deal-deal-demodeal-deal-deal-demodeal-deal-demodeal-deal-deal-deal drodustration.

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