Data scarcity is a common issue for deep learning applied to medical image segmentation. One way to address this problem is to combine multiple datasets into a large training set and train a unified network that simultaneously learns from these datasets. This work proposes one such network, Fabric Image Representation Encoding Network (FIRENet), for simultaneous 3D multi-dataset segmentation. As medical image datasets can be extremely diverse in size and voxel spacing, FIRENet uses a 3D fabric latent module, which automatically encapsulates many multi-scale sub-architectures. An optimal combination of these sub-architectures is implicitly learnt to enhance the performance across many datasets. To further promote diverse-scale 3D feature extraction, a 3D extension of atrous spatial pyramid pooling is used within each fabric node to provide a finer coverage of rich-scale image features. In this study, FIRENet was first applied to 3D universal bone segmentation involving multiple musculoskeletal datasets of the human knee, shoulder and hip joints. FIRENet exhibited excellent universal bone segmentation performance across all the different joint datasets. When transfer learning is used, FIRENet exhibited both excellent single dataset performance during pre-training (on a prostate dataset) as well as significantly improved universal bone segmentation performance. In a following experiment which involves the simultaneous segmentation of the 10 Medical Segmentation Decathlon (MSD) challenge datasets. FIRENet produced good multi-dataset segmentation results and demonstrated excellent inter-dataset adaptability despite highly diverse image sizes and features. Across these experiments, FIRENet's versatile design streamlined multi-dataset segmentation into one unified network. Whereas traditionally, similar tasks would often require multiple separately trained networks.


翻译:数据稀缺是用于医学图像分割的深层学习常见问题。 解决这一问题的一个方法就是将多个数据集合并成大型培训组,并训练一个同时从这些数据集中学习的统一网络。 这项工作提议了一个这样的网络, 即 Fabric 图像演示编码网络( FIRENet ), 用于同时使用 3D 多数据分割。 由于医学图像数据集在大小和 voxel 间距上可能差异极大, FIRENet 使用一个 3D 结构隐含模块, 自动包含许多多级的多级多级多级多级多级结构。 这些子结构的优化组合被隐含地学会了提高许多数据集之间性能的统一网络。 为了进一步促进不同级的3D 3D 空间金字塔聚合网络( FIRE Net 网络) 3D 扩展功能, 以提供富级图像特征的精细的覆盖范围。 在本研究中, FIRE 网络首先应用3D 通用的3D, 包含多个多级的高级内流数据结构。 在不同的连续运行中, 运行中, 运行中, 10 运行中 运行中 运行中 运行中 运行中 运行中 运行中 运行中 运行中 运行中 运行中 运行中 运行中 运行中 运行中 运行中 。

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