COVID-19 has become a global pandemic and is still posing a severe health risk to the public. Accurate and efficient segmentation of pneumonia lesions in CT scans is vital for treatment decision-making. We proposed a novel unsupervised approach using cycle consistent generative adversarial network (cycle-GAN) which automates and accelerates the process of lesion delineation. The workflow includes lung volume segmentation, "synthetic" healthy lung generation, infected and healthy image subtraction, and binary lesion mask creation. The lung volume volume was firstly delineated using a pre-trained U-net and worked as the input for the later network. The cycle-GAN was developed to generate synthetic "healthy" lung CT images from infected lung images. After that, the pneumonia lesions are extracted by subtracting the synthetic "healthy" lung CT images from the "infected" lung CT images. A median filter and K-means clustering were then applied to contour the lesions. The auto segmentation approach was validated on two public datasets (Coronacases and Radiopedia). The Dice coefficients reached 0.748 and 0.730, respectively, for the Coronacases and Radiopedia datasets. Meanwhile, the precision and sensitivity for lesion segmentationdetection are 0.813 and 0.735 for the Coronacases dataset, and 0.773 and 0.726 for the Radiopedia dataset. The performance is comparable to existing supervised segmentation networks and outperforms previous unsupervised ones. The proposed unsupervised segmentation method achieved high accuracy and efficiency in automatic COVID-19 lesion delineation. The segmentation result can serve as a baseline for further manual modification and a quality assurance tool for lesion diagnosis. Furthermore, due to its unsupervised nature, the result is not influenced by physicians' experience which otherwise is crucial for supervised methods.


翻译:COVID-19已成为一种全球流行病,并且仍然对公众构成严重的健康风险。CT扫描中肺炎损伤的准确和高效分解对于治疗决策至关重要。我们建议采用循环一致的基因对抗网络(循环-GAN),自动并加速损害划界过程。工作流程包括肺体积分解、“合成”健康肺部生成、受感染和健康图像减色,以及二元腐蚀面面罩生成。肺体积首次使用经过预先训练的U-net进行分解,并用作后一网络的输入。我们开发了循环-GAN,目的是利用受感染肺部图像生成合成“健康”的肺部抗争斗(循环-GAN)图像。之后,通过从“感染”肺部手动的合成“健康”肺部CT图像中抽取出肺部损伤。随后将中位过滤器和K值组合应用于病变。在两个公共数据集(未受过训练的UNAD和Randiopecial Syal )上验证了对Useal-30的分解方法, DNA和DNA分解数据(DNA分解)分别用于DNA和血压数据。

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