Most applications of deep learning techniques in medical imaging are supervised and require a large number of labeled data which is expensive and requires many hours of careful annotation by experts. In this paper, we propose an unsupervised, physics driven domain specific transporter framework with an attention mechanism to identify relevant key points with applications in ultrasound imaging. The proposed framework identifies key points that provide a concise geometric representation highlighting regions with high structural variation in ultrasound videos. We incorporate physics driven domain specific information as a feature probability map and use the radon transform to highlight features in specific orientations. The proposed framework has been trained on130 Lung ultrasound (LUS) videos and 113 Wrist ultrasound (WUS) videos and validated on 100 Lung ultrasound (LUS) videos and 58 Wrist ultrasound (WUS) videos acquired from multiple centers across the globe. Images from both datasets were independently assessed by experts to identify clinically relevant features such as A-lines, B-lines and pleura from LUS and radial metaphysis, radial epiphysis and carpal bones from WUS videos. The key points detected from both datasets showed high sensitivity (LUS = 99\% , WUS = 74\%) in detecting the image landmarks identified by experts. Also, on employing for classification of the given lung image into normal and abnormal classes, the proposed approach, even with no prior training, achieved an average accuracy of 97\% and an average F1-score of 95\% respectively on the task of co-classification with 3 fold cross-validation. With the purely unsupervised nature of the proposed approach, we expect the key point detection approach to increase the applicability of ultrasound in various examination performed in emergency and point of care.


翻译:医学成像中大部分深层学习技术的应用都受到监督,需要大量标签数据,这些数据费用昂贵,需要专家多小时仔细注解。在本文中,我们提议建立一个不受监督的物理驱动域域域特定运输框架,并建立一个关注机制,以识别超声成像中应用的相关关键点。拟议框架确定了一些关键点,提供简要的几何代表,突出超声波视频结构差异较大的区域。我们将物理驱动域特定信息作为特征概率图,并使用雷达转换来突出特定方向的特征。拟议框架已经就130个肺部超声波(LUS)视频和113个超声波(WUS)视频进行了培训,并在100个肺部超声波(LUS)视频和58个超声波(WUS)视频中验证了相关关键点。 专家独立评估了这两个数据集的图像,以便确定临床相关特征,例如A线、B-线和Pleony转换为特定方向。 超声波直径(LUS)的直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径和卡距直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直的视频直径直径直的视频视频视频视频视频视频视频视频视频视频视频视频视频,并在99级直视中,在S的图像段段段中通过S级直径直路路路路路路路路路路路路段段段段段测测测中测测测测测距直路路路路路路路路路路路路路路段段中显示。

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