Total lung volume is an important quantitative biomarker and is used for the assessment of restrictive lung diseases. In this study, we investigate the performance of several deep-learning approaches for automated measurement of total lung volume from chest radiographs. 7621 posteroanterior and lateral view chest radiographs (CXR) were collected from patients with chest CT available. Similarly, 928 CXR studies were chosen from patients with pulmonary function test (PFT) results. The reference total lung volume was calculated from lung segmentation on CT or PFT data, respectively. This dataset was used to train deep-learning architectures to predict total lung volume from chest radiographs. The experiments were constructed in a step-wise fashion with increasing complexity to demonstrate the effect of training with CT-derived labels only and the sources of error. The optimal models were tested on 291 CXR studies with reference lung volume obtained from PFT. The optimal deep-learning regression model showed an MAE of 408 ml and a MAPE of 8.1\% and Pearson's r = 0.92 using both frontal and lateral chest radiographs as input. CT-derived labels were useful for pre-training but the optimal performance was obtained by fine-tuning the network with PFT-derived labels. We demonstrate, for the first time, that state-of-the-art deep learning solutions can accurately measure total lung volume from plain chest radiographs. The proposed model can be used to obtain total lung volume from routinely acquired chest radiographs at no additional cost and could be a useful tool to identify trends over time in patients referred regularly for chest x-rays.


翻译:肺部总量是一个重要的定量生物标志,用于评估限制性肺病。在本研究中,我们调查了从胸部射线仪中自动测量肺部总量的若干深层学习方法的性能。从胸前CT患者那里收集了7621个胸后和横向透视射线仪(CXR)。同样,从肺功能测试(PFT)结果的病人中选择了928个CXR研究。参考总肺量分别从CT或PFT数据的肺分解中计算出来。该数据集用于培训深层学习结构,以便从胸中预测肺部总量。实验是以渐进式方式进行的,其复杂性越来越大,以显示仅使用CT衍生标签和误差源进行培训的效果。在291 CXR研究中测试了最佳模型,从PFT获得参考肺量测试。最佳深层学习回归模型显示MAE为408毫升,转基因分析仪为8.1 ⁇ 和Pearson的R=0.92,从胸部中利用胸部常规射线,从前和侧射线中得出总肺部总量的肺部数量。我们用平胸前和后转的胸部趋势,在实验室测试中进行定期测试测试测试测试测试中进行精确测试测试,在测试中可以定期测试中进行精确测试。我们为学习,在实验室测试中,通过测试中进行精确测试。我们可以进行精修修修修修修修修修。我们。我们,用于的实验室,用于对精度测试,用于用于精度测试,用于精度测试,用于精度测试,用于精度测试,用于升级。我们。我们。在深度路路路路路路路路路路路路路路路面路。我们。在深度校校制,用于精度测试,用于精度测试,在深度校制,在深度校制,在深度路路路路路路路路路路路路路面测试,用于升级。用于。用于,用于,用于。用于路路路路路路面路面路面路面路面路路路路路路路路路路路路路路路路路面测试,用于。用于。用于。用于。用于。用于。我们路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路面

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