Suppression of thoracic bone shadows on chest X-rays (CXRs) has been indicated to improve the diagnosis of pulmonary disease. Previous approaches can be categorized as unsupervised physical and supervised deep learning models. Nevertheless, with physical models able to preserve morphological details but at the cost of extremely long processing time, existing DL methods face challenges of gathering sufficient/qualitative ground truth (GT) for robust training, thus leading to failure in maintaining clinically acceptable false positive rates. We hereby propose a generalizable yet efficient workflow of two stages: (1) training pairs generation with GT bone shadows eliminated in by a physical model in spatially transformed gradient fields. (2) fully supervised image denoising network training on stage-one datasets for fast rib removal on incoming CXRs. For step two, we designed a densely connected network called SADXNet, combined with peak signal to noise ratio and multi-scale structure similarity index measure objective minimization to suppress bony structures. The SADXNet organizes spatial filters in U shape (e.g., X=7; filters = 16, 64, 256, 512, 256, 64, 16) and preserves the feature map dimension throughout the network flow. Visually, SADXNet can suppress the rib edge and that near the lung wall/vertebra without jeopardizing the vessel/abnormality conspicuity. Quantitively, it achieves RMSE of ~0 during testing with one prediction taking <1s. Downstream tasks including lung nodule detection as well as common lung disease classification and localization are used to evaluate our proposed rib suppression mechanism. We observed 3.23% and 6.62% area under the curve (AUC) increase as well as 203 and 385 absolute false positive decrease for lung nodule detection and common lung disease localization, separately.


翻译:对胸前X射线(CXRs)的胸腔骨影子的抑制已经表明,对胸前X射线(CXRs)的抑制是改善对肺病的诊断。以前的方法可以归类为不受监督的物理和受监督的深层学习模型。然而,物理模型能够保存形态细节,但以极长的处理时间为代价,现有的DL方法面临着为强力培训收集足够/质量地面真相(GT)的挑战,从而导致无法保持临床可接受的假阳率。我们在此提议一个可实现但有效的两个阶段的工作流程:(1) 将GT骨头阴影用物理模型在空间变换的梯度场中消除。(2) 完全监督的S-1级数据集的图像去除培训,以便在到达的CXRXR(Cs)中,我们设计了一个叫SADXNet(GT)的密集连接网络,同时收集噪音比率的峰值信号和多级结构相似度指数,以抑制骨质结构。SADXNet(SADX)将一个空间过滤器作为U的形状(例如,X=7;过滤器=64、256、256的直径测试、256、256和直径直径的网络内显示显示,可以保存S256、254、25的正常的S的网络的正常状态检测。

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