医学图像分析中的深度学习研究综述

A Survey on Deep Learning in Medical Image Analysis

Posted by WangW on December 18, 2018

本文是对医学图像分析中的深度学习研究的综述,原文为:A Survey on Deep Learning in Medical Image Analysis


这篇综述的动机:是从应用和方法驱动的角度对医学成像的(几乎)所有领域进行了全面的概述


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摘要

深度学习,特别是卷积网络,已经迅速的变为了医学图像分析中的一个方法选择。本文回顾了与医学图像分析相关的主要深度学习概念,总结了医学图像分析领域的300多个贡献,其中大部分出现在去年。我们总结了深度学习在图像分类,目标检测,分割,配准等任务中的应用。简要概述了每个应用领域的研究:神经、视网膜、肺、数字病理学、乳腺、心脏、腹部、肌肉骨骼。最后,我们总结了当前最先进的技术,对未来研究的开放挑战和方向进行了批判性的讨论。

1 介绍

起初,医学图像分析采用低阶像素处理(边缘和线检测器滤波器,区域增长)和数学建模(拟合线、圆和椭圆)的基本应用,构建基于符合规则的系统来解决特定的任务。

从1990s后期,监督技巧在医学图像领域变得十分受欢迎。主动形状模型(active shape models,for segmentation)、拓扑学方法(atlas methods)、使用统计学习提取特征等方法。特征提取依然使用人工提取(hand crafted)

2012年。AlexNet出现,逐渐使计算机自提取特征代替手工提取特征。

剩余部分内容简介:

  • 介绍在医学图像分析中,所用到的深度学习技术
  • 介绍深度学习在医学图像分析中的应用,包括:分类、检测、分割、配准、检索、图像生成和增强
  • 介绍在医学图像领域有关公开的挑战,以及结果

2 深度学习方法概述

这部分没看

3 深度学习在医学图像中的应用

3.1 分类

3.1.1 图像和??分类(Image/exam classification)

由于数据量少,迁移学习应用广泛。迁移学习分为两类,一个是使用预先训练的模型作为特征提取器,另一个是微调。这两种策略哪一种较好,通常没有确切的定义。

医学图像领域起初关注无监督学习的预训练和网络结构,比如 SAMs 和 RBMs 。基于脑磁成像(MRI)的DBNs和SAEs技术在阿尔茨海默病诊断中的应用

在15,16,17年共发表了47篇有关exam classification的论文,其中36篇用了CNN,5篇基于AEs, 6篇基于RBMs。这些方法的应用领域非常广泛,从脑MRI到视网膜成像,从数字病理学到肺计算机断层扫描(CT)

总结,在该领域,CNN是如今标准的技术。

3.1.2 目标和病灶分类(Object or lesion classification)

目标分类通常侧重于将医学图像的一小部分(先前识别的)为成两类或者多类。比如,胸部CT节点的分类。

3.2 检测

3.2.1 器官,区域,地标定位

3.2.2 目标或病灶检测

3.3 分割

3.3.1 器官和子结构分割

3.3.2 病灶分割

3.4 配准

3.5 医学图像中的其它任务

3.5.1 基于内容的目标检索

3.5.2 图像生成与增强

3.5.3 将图像数据和报告结合