文献速递:肿瘤分割----基于卷积神经网络的系统,用于前列腺癌[68Ga]Ga-PSMA PET全身图像的全自动分割
文献速递:肿瘤分割----基于卷积神经网络的系统,用于前列腺癌[68Ga]Ga-PSMA PET全身图像的全自动分割
01
文献速递介绍
前列腺特异性膜抗原(PSMA)PET/CT成像近年来在前列腺癌检测领域中获得了显著的重视。PSMA是一种在前列腺上皮和其他器官(如肾小管和唾液腺)中发现的膜蛋白。其表达在前列腺癌以及其他多种癌症类型中均有提高。PSMA表达水平与前列腺癌的阶段和等级相关。在PET/CT成像中,使用PSMA配体与细胞表面的PSMA受体结合,然后被细胞内化。有不同的PSMA配体可供选择,标记有镓-68(68Ga)或氟-18(18F),每种具有略微不同的特性。这些配体的例子包括[68Ga]Ga-PSMA-HBED-CC([68Ga]Ga-PSMA-11)、[68Ga]Ga-PSMA-617、[68Ga]Ga-PSMAI&T、[18F]DCFBC、[18F]DCFPyL和[18F]F-PSMA-1007 。在这些中,[68Ga]Ga-PSMA-11已被广泛研究并用于不同阶段的前列腺癌成像。PSMA PET/CT成像被广泛接受用于检测复发前列腺癌的部位,与传统成像技术相比提供了更优越的检测能力。此外,越来越多的证据支持其在分期高危初级前列腺癌中的有效性。PSMA PET/CT还可以帮助确定放射配体治疗的资格,例如[177Lu]Lu-PSMA-617,其显示出高效率和低毒性,并可能监测晚期前列腺癌的治疗效果。检测和定位转移性前列腺癌(mPCa)病变对于靶向治疗程序(如放射疗法)至关重要。PET成像还可以帮助提取与PSMA表达相关的定量成像生物标志物,如肿瘤的最大标准化摄取值(SUVmax)、全身PSMA肿瘤体积(PSMA-TV)和全身总病变PSMA(TL-PSMA),这些可能具有预后潜力。此外,在影像组学领域,精确的疾病定位至关重要,放射组学通过分析大量成像特征来量化肿瘤特性,并指导对患者管理的个性化方法。影像组学在检测mPCa病变、预测未来转移的发展以及识别与晚期PCa患者总生存期(OS)相关的生物标志物方面表现出前景。然而,手动病变分割存在局限性,如劳动密集型,特别是对于肿瘤负担高的患者,且容易受到观察者变异性的影响。因此,完全自动化的疾病检测和分割将是非常有利的,因为它减少了手动用户输入,并加快了定量特征的提取,从而促进了更个性化的患者干预措施。
Title
题目
A convolutional neural network–based system for fully automatic segmentation of whole‑body [ 68Ga]Ga‑PSMA PET images in prostate cancer
基于卷积神经网络的系统,用于前列腺癌[68Ga]Ga-PSMA PET全身图像的全自动分割
Abstract
摘要
Purpose The aim of this study was development and evaluation of a fully automated tool for the detection and segmentation of mPCa lesions in whole-body [68Ga]Ga-PSMA-11 PET scans by using a nnU-Net framework.
目的:本研究的目的是开发和评估一个全自动工具,用于在全身[68Ga]Ga-PSMA-11 PET扫描中检测和分割转移性前列腺癌(mPCa)病变,该工具使用的是nnU-Net框架。
Results
结果
In terms of patient-level classifcation, the model achieved an accuracy of 83%, sensitivity of 92%, PPV of 77%, and NPV of 91% for the internal testing set. For lesion-level detection, the model achieved an accuracy of 87–94%, sensitivity of 88–95%, PPV of 98–100%, and F1-score of 93–97% for all testing sets. For voxel-level segmentation, the automated method achieved average values of 65–70% for DSC, 72–79% for PPV, 53–58% for IoU, and 62–73% for sensitivity in all testing sets. In the evaluation of volumetric parameters, there was a strong correlation between the manual and automated measurements of PSMA-TV and TL-PSMA for all centers.
在患者级分类方面,模型在内部测试集中达到了83%的准确度、92%的敏感性、77%的阳性预测值(PPV)和91%的阴性预测值(NPV)。在病变级检测方面,模型在所有测试集中的准确度为87-94%,敏感性为88-95%,阳性预测值为98-100%,F1分数为93-97%。在体素级分割方面,自动方法在所有测试集中的平均Dice相似系数(DSC)为65-70%,阳性预测值为72-79%,交并比(IoU)为53-58%,敏感性为62-73%。在体积参数的评估中,所有中心的PSMA-TV和TL-PSMA的手动和自动测量之间存在强相关性。
Methods
方法
In this multicenter study, a cohort of 412 patients from three diferent center with all indication of PCa who underwent [68Ga]Ga-PSMA-11 PET/CT were enrolled. Two hundred cases of center 1 dataset were used for training the model. A fully 3D convolutional neural network (CNN) is proposed which is based on the self-confguring nnU-Net framework. A subset of center 1 dataset and cases of center 2 and center 3 were used for testing of model. The performance of the segmentation pipeline that was developed was evaluated by comparing the fully automatic segmentation mask with the manual segmentation of the corresponding internal and external test sets in three levels including patient-level scan classifcation, lesion-level detection, and voxel-level segmentation. In addition, for comparison of PET-derived quantitative biomarkers between automated and manual segmentation, whole-body PSMA tumor volume (PSMA-TV) and total lesions PSMA uptake (TL-PSMA) were calculated.
在这项多中心研究中,共有412名来自三个不同中心的前列腺癌(PCa)患者参与,这些患者均接受了[68Ga]Ga-PSMA-11 PET/CT检查。中心1的200个病例数据用于训练模型。提出了一种完全基于自配置nnU-Net框架的3D卷积神经网络(CNN)。中心1的一部分数据集和中心2及中心3的病例用于模型测试。通过比较完全自动分割掩码与相应的内部和外部测试集的手动分割,从三个层面评估了所开发的分割流程的性能,包括患者级扫描分类、病变级检测和体素级分割。此外,为了比较自动分割和手动分割之间PET衍生的定量生物标志物,计算了全身PSMA肿瘤体积(PSMA-TV)和总病变PSMA摄取(TL-PSMA)。
Conclusions
结论
The deep learning networks presented here ofer promising solutions for automatically segmenting malignant lesions in prostate cancer patients using [68Ga]Ga-PSMA PET. These networks achieve a high level of accuracy in wholebody segmentation, as measured by the DSC and PPV at the voxel level. The resulting segmentations can be used for extraction of PET-derived quantitative biomarkers and utilized for treatment response assessment and radiomic studies. Keywords Prostate cancer · [68Ga]Ga-PSMA · PET/CT · Deep learning · Artifcial intelligence
这里展示的深度学习网络为使用[68Ga]Ga-PSMA PET自动分割前列腺癌患者中的恶性病变提供了有希望的解决方案。这些网络在整体分割中达到了高水平的准确度,以体素级的Dice相似系数(DSC)和阳性预测值(PPV)来衡量。得到的分割结果可用于提取PET衍生的定量生物标志物,并用于治疗反应评估和放射组学研究。关键词:前列腺癌、[68Ga]Ga-PSMA、PET/CT、深度学习、人工智能。
Figure
图

Fig. 1 An example of a whole body [68Ga]Ga-PSMA PET scan acquired from the skull to the middle of the thigh. The left image (A) shows a coronal view without any segmentation, the middle image (B) shows manual segmentations, and the right image © shows automated segmentations. The results showed good performance of CNN with Dice score of 85% and PPV of 85% in voxel-level segmentation
图1. 从头骨到大腿中部获取的全身[68Ga]Ga-PSMA PET扫描示例。左图(A)展示了未进行任何分割的冠状视图,中间图(B)展示了手动分割,右图(C)展示了自动分割。结果显示,在体素级分割中,CNN的性能良好,Dice分数为85%,阳性预测值(PPV)为85%。

Fig. 2 An example of a whole body [68Ga]Ga-PSMA PET scan acquired from the skull to the middle of the thigh. The left image (A) shows a coronal and axial views without any segmentation, the middle image (B) shows manual segmentations (green area), and the right image © shows automated segmentations. The results showed false negative in prostate bed and worse performance of CNN with Dice score of 0% and PPV of 0% in voxel-level segmentation
图2. 从头骨到大腿中部获取的全身[68Ga]Ga-PSMA PET扫描示例。左图(A)展示了未进行任何分割的冠状和轴向视图,中间图(B)展示了手动分割(绿色区域),右图(C)展示了自动分割。结果显示在前列腺床处出现假阴性,并且CNN在体素级分割中的性能较差,Dice分数为0%,阳性预测值(PPV)为0%。

Fig. 3 An example of a whole body [68Ga]Ga-PSMA PET scan acquired from the skull to the middle of the thigh with normal scan. The left image (A) shows a coronal and axial views without any segmentation, the middle image (B) shows manual segmentations, and the right image © shows automated segmentations. The results showed false positive in both breast nipples (red areas) and worse performance of CNN
图3. 从头骨到大腿中部获取的全身[68Ga]Ga-PSMA PET扫描正常扫描示例。左图(A)展示了未进行任何分割的冠状和轴向视图,中间图(B)展示了手动分割,右图(C)展示了自动分割。结果显示在两个乳头(红色区域)处出现假阳性,并且CNN的性能更差。

Fig. 4 Plots depicting the alteration in calculated metrics as the true-positive threshold is adjusted for the tasks of scan malignancy classifcation (A) and individual lesion detection for center 1 (internal testing set) (B), center 2 ©, and center 3 (D)
图 4 描述了在调整真阳性阈值时,用于扫描恶性分类任务(A)和中心 1(内部测试集)的单个病变检测(B)、中心 2(C)以及中心 3(D)的计算指标的变化情况。

Fig. 5 Scatter correlation plots for comparison of the manual and automated calculated PSMA-TV on the test sets. Strong positive correlations were observed between the automated and manually derived values
图 5 用于比较测试集上手动和自动计算的 PSMA-TV 的散点相关图。在自动和手动导出的值之间观察到强正相关。

Fig. 6 Scatter correlation plots for comparison of the manual and automated calculated TL-PSMA on the test sets. Strong positive correlations were observed between the automated and manually derived values
图 6 用于比较测试集上手动和自动计算的 TL-PSMA 的散点相关图。在自动和手动导出的值之间观察到强正相关。
Table
表

Table 1 The characteristics of dataset. There was no signifcant diference between group for all characteristics (p>0.05)
表1 数据集的特征。所有特征的组间差异均不显著(p>0.05)。

Table 2 Fully automated model performance calculated on the dedicated test sets of three centers
表2 在三个中心专用测试集上计算的全自动模型性能。

Table 3 The results of the manual and automatically calculated TL-PSMA and PSMA-TV. p<0.05 was considered as statistically signifcant
表 3 手动和自动计算的 TL-PSMA 和 PSMA-TV 结果。p<0.05 被认为是具有统计学意义的。
相关文章:
文献速递:肿瘤分割----基于卷积神经网络的系统,用于前列腺癌[68Ga]Ga-PSMA PET全身图像的全自动分割
文献速递:肿瘤分割----基于卷积神经网络的系统,用于前列腺癌[68Ga]Ga-PSMA PET全身图像的全自动分割 01 文献速递介绍 前列腺特异性膜抗原(PSMA)PET/CT成像近年来在前列腺癌检测领域中获得了显著的重视。PSMA是一种在前列腺上皮…...
2024 IC FPGA 岗位 校招面试记录
引言 各位看到这篇文章时,24届校招招聘已经渐进尾声了。 在这里记录一下自己所有面试(除了时间过短或者没啥干货的一些研究所外,如中电55所(南京),航天804所(上海))的经…...
Linux 命令 —— top
Linux 命令 —— top 相对于 ps 是选取一个时间点的进程状态,top 则可以持续检测进程运行的状态。使用方式如下: 用法: top [-d secs] | [-p pid] 选项与参数: -d secs:整个进程界面更新 secs 秒。默认是 5 5 5 秒。…...
【Docker】使用VS创建、运行、打包、部署.net core 6.0 webapi
欢迎来到《小5讲堂》,大家好,我是全栈小5。 这是《Docker容器》系列文章,每篇文章将以博主理解的角度展开讲解, 特别是针对知识点的概念进行叙说,大部分文章将会对这些概念进行实际例子验证,以此达到加深对…...
抖音短视频矩阵营销系统源头独立开发搭建
开发背景 抖音短视频矩阵系统源码开发采用模块化设计,包括账号分析、营销活动、数据监控、自动化管理等功能。通过综合分析账号数据,快速发现账号的优势和不足,并提供全面的营销方案,以提高账号曝光率和粉丝数量。同时,…...
Springboot使用数据库连接池druid
springboot框架中可以使用druid进行数据库连接池,下面介绍druid在springboot中使用和参数配置介绍。 数据库连接池(Druid)是一种用于管理数据库连接的机制,其工作原理和常见使用方法如下: 原理:数据库连接…...
Springboot-前后端分离——第三篇(三层架构与控制反转(IOC)-依赖注入(DI)的学习)
本篇主要对ControllerServiceDAO三层结构以及控制反转(IOC)与DI(依赖注入)进行总结。 目录 一、三层架构: Controller/Service/DAO简介: 二、控制反转(IOC)-依赖注入(DI): 概念介绍: DOC与…...
Open CASCADE学习|曲面上一点的曲率及切平面
曲率(Curvature)是一个几何学的概念,用于描述一个物体的形状在某一点上的弯曲程度。在我们日常生活中,曲率与我们的生活息息相关,如道路的弯道、建筑物的拱形结构、自然界的山脉等等。了解曲率的概念和计算方法&#x…...
CentOS 8最小安装和网络配置
文章目录 简介下载地址VMware 17创建虚拟机最小化安装拥有的外部命令yum源有问题网络配置开启SSH Server服务关闭防火墙设置host配置JDK环境完整参考 简介 CentOS 8的IOS如果下载DVD版本至少有10G 这里我们直接选择最小安装,因此选择最小系统boot版本 CentOS-8.5.21…...
【代码随想录-链表】环形链表 II
💝💝💝欢迎来到我的博客,很高兴能够在这里和您见面!希望您在这里可以感受到一份轻松愉快的氛围,不仅可以获得有趣的内容和知识,也可以畅所欲言、分享您的想法和见解。 推荐:kwan 的首页,持续学习,不断总结,共同进步,活到老学到老导航 檀越剑指大厂系列:全面总结 jav…...
Redis核心技术与实战【学习笔记】 - 7.Redis GEO类型 - 面向 LBS 应用的数据类型
前言 前面,介绍了 Redis 的 5 大基本数据类型:String、List、Hash、Set、Sorted Set,它们可以满足绝大多数的数据存储需求,但是在面对海里数据统计时,它们的内存开销很大。所以对于一些特殊的场景,它们是无…...
银行数据仓库体系实践(17)--数据应用之营销分析
营销是每个银行业务部门重要的工作任务,银行产品市场竞争激烈,没有好的营销体系是不可能有立足之地,特别是随着互联网金融发展,金融脱媒”已越来越普遍,数字化营销方兴未艾,银行的营销体系近些年也不断发展,…...
Linux一键部署telegraf 实现Grafana Linux 图形展示
influxd2前言 influxd2 是 InfluxDB 2.x 版本的后台进程,是一个开源的时序数据库平台,用于存储、查询和可视化时间序列数据。它提供了一个强大的查询语言和 API,可以快速而轻松地处理大量的高性能时序数据。 telegraf 是一个开源的代理程序,它可以收集、处理和传输各种不…...
C/C++ C++入门
个人主页:仍有未知等待探索-CSDN博客 专题分栏:C_仍有未知等待探索的博客-CSDN博客 目录 一、C关键字 二、命名空间 1、区别 1. C语言 编辑 2. C 2、命名空间定义 3、命名空间的使用 三、C输入&输出 四、缺省参数 五、函数重载 六、引用 …...
【后端】乐观锁和悲观锁
前置知识点 锁:一种确保数据安全的机制和手段。 在多个线程修改共享变量时,我们可以对修改操作进行加锁。当多个用户修改表中的同一数据时,我们可以对该行数据进行加锁(行锁)。锁是用于控制多个操作在并发环境下按顺…...
软件工程知识梳理1-可行性研究
目的:确定问题是否值得去解决。就是用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决。 可行性研究实质上是要进行一次大大压缩简化了的系统分析和设计的过程,也即是在较高层次上以较抽象的方式进行系统分析和设计的过程。 考察点:技术可…...
2024美国大学生数学建模E题财产保险的可持续模型详解思路+具体代码
2024美国大学生数学建模E题财产保险的可持续模型详解思路具体代码 前言 很快啊!啪的一下拿到题目就开始做题!简单介绍一下我自己:博主专注建模五年,参与过大大小小数十来次数学建模,理解各类模型原理以及每种模型的建…...
pytorch nearest upsample整数型tensor
在用 torch.nn.Upsample 给分割 label 上采样时报错:RuntimeError: "upsample_nearest2d_out_frame" not implemented for Long。 参考 [1-3],用 [3] 给出的实现。稍微扩展一下,支持 h、w 用不同的 scale factor,并测试…...
MySQL的SQL MODE
目录 举例: --常见SQL mode --mysql8 sql_mode 官方文档 https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/sql-mode.html --查看全局的SQL MODE select global.sql_mode; --查看当前会话的SQL MODE select session.sql_mode; --运行时修改全局的SQL mode set gl…...
GO EASY 框架 之 NET 05
目录 1、Overview 2、Agent接口源码 3、收发消息 4、AgentHandle接收函数 5、conns.Conn接口 1、Overview 名称:agent.Agent 网络链接 接口; DESC:网络链接,服务端与客户端通信媒介; 封装:进一步封…...
springboot 百货中心供应链管理系统小程序
一、前言 随着我国经济迅速发展,人们对手机的需求越来越大,各种手机软件也都在被广泛应用,但是对于手机进行数据信息管理,对于手机的各种软件也是备受用户的喜爱,百货中心供应链管理系统被用户普遍使用,为方…...
el-switch文字内置
el-switch文字内置 效果 vue <div style"color:#ffffff;font-size:14px;float:left;margin-bottom:5px;margin-right:5px;">自动加载</div> <el-switch v-model"value" active-color"#3E99FB" inactive-color"#DCDFE6"…...
江苏艾立泰跨国资源接力:废料变黄金的绿色供应链革命
在华东塑料包装行业面临限塑令深度调整的背景下,江苏艾立泰以一场跨国资源接力的创新实践,重新定义了绿色供应链的边界。 跨国回收网络:废料变黄金的全球棋局 艾立泰在欧洲、东南亚建立再生塑料回收点,将海外废弃包装箱通过标准…...
HBuilderX安装(uni-app和小程序开发)
下载HBuilderX 访问官方网站:https://www.dcloud.io/hbuilderx.html 根据您的操作系统选择合适版本: Windows版(推荐下载标准版) Windows系统安装步骤 运行安装程序: 双击下载的.exe安装文件 如果出现安全提示&…...
九天毕昇深度学习平台 | 如何安装库?
pip install 库名 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple --user 举个例子: 报错 ModuleNotFoundError: No module named torch 那么我需要安装 torch pip install torch -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple --user pip install 库名&#x…...
免费数学几何作图web平台
光锐软件免费数学工具,maths,数学制图,数学作图,几何作图,几何,AR开发,AR教育,增强现实,软件公司,XR,MR,VR,虚拟仿真,虚拟现实,混合现实,教育科技产品,职业模拟培训,高保真VR场景,结构互动课件,元宇宙http://xaglare.c…...
基于Springboot+Vue的办公管理系统
角色: 管理员、员工 技术: 后端: SpringBoot, Vue2, MySQL, Mybatis-Plus 前端: Vue2, Element-UI, Axios, Echarts, Vue-Router 核心功能: 该办公管理系统是一个综合性的企业内部管理平台,旨在提升企业运营效率和员工管理水…...
论文阅读:Matting by Generation
今天介绍一篇关于 matting 抠图的文章,抠图也算是计算机视觉里面非常经典的一个任务了。从早期的经典算法到如今的深度学习算法,已经有很多的工作和这个任务相关。这两年 diffusion 模型很火,大家又开始用 diffusion 模型做各种 CV 任务了&am…...
基于stm32F10x 系列微控制器的智能电子琴(附完整项目源码、详细接线及讲解视频)
注:文章末尾网盘链接中自取成品使用演示视频、项目源码、项目文档 所用硬件:STM32F103C8T6、无源蜂鸣器、44矩阵键盘、flash存储模块、OLED显示屏、RGB三色灯、面包板、杜邦线、usb转ttl串口 stm32f103c8t6 面包板 …...
java 局域网 rtsp 取流 WebSocket 推送到前端显示 低延迟
众所周知 摄像头取流推流显示前端延迟大 传统方法是服务器取摄像头的rtsp流 然后客户端连服务器 中转多了,延迟一定不小。 假设相机没有专网 公网 1相机自带推流 直接推送到云服务器 然后客户端拉去 2相机只有rtsp ,边缘服务器拉流推送到云服务器 …...
