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Enregistrement W2969885416 · doi:10.1109/tvcg.2019.2934369

DeepOrganNet: On-the-Fly Reconstruction and Visualization of 3D / 4D Lung Models from Single-View Projections by Deep Deformation Network

2019· article· en· W2969885416 sur OpenAlexfundno aff
Yifan Wang, Zichun Zhong, Jing Hua

Notice bibliographique

RevueIEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics · 2019
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
Thématique3D Shape Modeling and Analysis
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Heart, Lung, and Blood InstituteNational Institute on AgingNunavut General Monitoring PlanWayne State UniversityNational Science Foundation
Mots-clésComputer scienceArtificial intelligencePolygon meshComputer visionVisualizationIterative reconstructionDeep learningProjection (relational algebra)Medical imaging3D reconstructionPattern recognition (psychology)Computer graphics (images)Algorithm

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

This paper introduces a deep neural network based method, i.e., DeepOrganNet, to generate and visualize fully high-fidelity 3D / 4D organ geometric models from single-view medical images with complicated background in real time. Traditional 3D / 4D medical image reconstruction requires near hundreds of projections, which cost insufferable computational time and deliver undesirable high imaging / radiation dose to human subjects. Moreover, it always needs further notorious processes to segment or extract the accurate 3D organ models subsequently. The computational time and imaging dose can be reduced by decreasing the number of projections, but the reconstructed image quality is degraded accordingly. To our knowledge, there is no method directly and explicitly reconstructing multiple 3D organ meshes from a single 2D medical grayscale image on the fly. Given single-view 2D medical images, e.g., 3D / 4D-CT projections or X-ray images, our end-to-end DeepOrganNet framework can efficiently and effectively reconstruct 3D / 4D lung models with a variety of geometric shapes by learning the smooth deformation fields from multiple templates based on a trivariate tensor-product deformation technique, leveraging an informative latent descriptor extracted from input 2D images. The proposed method can guarantee to generate high-quality and high-fidelity manifold meshes for 3D / 4D lung models; while, all current deep learning based approaches on the shape reconstruction from a single image cannot. The major contributions of this work are to accurately reconstruct the 3D organ shapes from 2D single-view projection, significantly improve the procedure time to allow on-the-fly visualization, and dramatically reduce the imaging dose for human subjects. Experimental results are evaluated and compared with the traditional reconstruction method and the state-of-the-art in deep learning, by using extensive 3D and 4D examples, including both synthetic phantom and real patient datasets. The efficiency of the proposed method shows that it only needs several milliseconds to generate organ meshes with 10K vertices, which has great potential to be used in real-time image guided radiation therapy (IGRT).

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,017

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0050,002

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,012
Tête enseignante GPT0,213
Écart entre enseignants0,201 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations67
Publié2019
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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