用于三维超声平面定位的带热启动与自适应动态终止的智能体
图像与视频处理
2021-03-29 v1 计算机视觉与模式识别
摘要
准确的标准平面(SP)定位是产前超声(US)诊断的基础步骤。通常需采集数十个 US SP 以确定临床诊断。2D US 须对每个 SP 进行扫描，耗时且依赖操作者。而 3D US 一次采集即包含多个 SP，具有更低的用户依赖性和更高效率的固有优势。由于巨大的搜索空间和胎儿姿态的大幅变化，在 3D US 中自动定位 SP 极具挑战。我们之前的研究提出了一种带对齐模块和主动终止的深度强化学习(RL)框架，以在 3D US 中自动定位 SP。然而，RL 中智能体搜索的终止很重要并影响实际部署。本研究中，我们增强了先前的 RL 框架，新设计了自适应动态终止以使智能体搜索可提前停止，最多节省 67% 推理时间，从而同时提升了 RL 框架的精度与效率。此外，我们在包含 433 个胎儿脑体积、519 个胎儿腹体积和 683 个子宫体积的内部多器官数据集上广泛验证了算法的有效性与泛化性。我们的方法对胎儿脑中的小脑横断面、脑室横断面、丘脑横断面，胎儿腹中的腹部平面，以及子宫中的中矢状面、横断面和冠状面分别达到 2.52mm/10.26 度、2.48mm/10.39 度、2.02mm/10.48 度、2.00mm/14.57 度、2.61mm/9.71 度、3.09mm/9.58 度、1.49mm/7.54 度的定位误差。实验结果表明，我们的方法具有通用性，并有望提升 US 扫描的效率与标准化。
引用
@article{arxiv.2103.14502,
title = {Agent with Warm Start and Adaptive Dynamic Termination for Plane Localization in 3D Ultrasound},
author = {Xin Yang and Haoran Dou and Ruobing Huang and Wufeng Xue and Yuhao Huang and Jikuan Qian and Yuanji Zhang and Huanjia Luo and Huizhi Guo and Tianfu Wang and Yi Xiong and Dong Ni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.14502},
year = {2021}
}
备注
Accepted by IEEE Transactions on Medical Imaging (12 pages, 8 figures, 11 tabels)