CT-based bronchial tree analysis plays an important role in the computer-aided diagnosis for respiratory diseases, as it could provide structured information for clinicians. The basis of airway analysis is bronchial tree reconstruction, which consists of bronchus segmentation and classification. However, there remains a challenge for accurate bronchial analysis due to the individual variations and the severe class imbalance. In this paper, we propose a region and structure prior embedded framework named BronchusNet to achieve accurate segmentation and classification of bronchial regions in CT images. For bronchus segmentation, we propose an adaptive hard region-aware UNet that incorporates multi-level prior guidance of hard pixel-wise samples in the general Unet segmentation network to achieve better hierarchical feature learning. For the classification of bronchial branches, we propose a hybrid point-voxel graph learning module to fully exploit bronchial structure priors and to support simultaneous feature interactions across different branches. To facilitate the study of bronchial analysis, we contribute~\textbf{BRSC}: an open-access benchmark of \textbf{BR}onchus imaging analysis with high-quality pixel-wise \textbf{S}egmentation masks and the \textbf{C}lass of bronchial segments. Experimental results on BRSC show that our proposed method not only achieves the state-of-the-art performance for binary segmentation of bronchial region but also exceeds the best existing method on bronchial branches classification by 6.9\%.


翻译:基于CT的支气管树分析在对呼吸道疾病进行计算机辅助诊断方面发挥重要作用,因为它可以为临床医生提供结构化信息。空气路分析的基础是支气管树重建,由支气管断裂和分类组成。然而,由于个别差异和严重的阶级不平衡,对准确支气管分析仍然存在挑战。在本文件中,我们提议一个叫BronchusNet的先前嵌入框架,以在CT图像中实现支气管区域的准确分解和分类。对于支气管分类,我们提议一个适应性的硬区域-有结构的UNet,在一般的Unet分割网络中包含对硬片分解样品的多层前导,以达到更好的等级特征学习。对于支气管分支的分类,我们提议了一个混合点-vox图学习模块,以充分利用支气管结构的前期,并支持不同分支的同步特征互动。对于支气管分析来说,我们贡献了{textbrook{BRISC}现有硬片分层的多层次前导,也以高品质SBRexximing Stal-Chal-hismaisal romaisal=显示高质量分析。

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