The COVID-19 pandemic, with its multiple variants, has placed immense pressure on the global healthcare system. An early effective screening and grading become imperative towards optimizing the limited available resources of the medical facilities. Computed tomography (CT) provides a significant non-invasive screening mechanism for COVID-19 infection. An automated segmentation of the infected volumes in lung CT is expected to significantly aid in the diagnosis and care of patients. However, an accurate demarcation of lesions remains problematic due to their irregular structure and location(s) within the lung. A novel deep learning architecture, Mixed Attention Deeply Supervised Network (MiADS-Net), is proposed for delineating the infected regions of the lung from CT images. Incorporating dilated convolutions with varying dilation rates, into a mixed attention framework, allows capture of multi-scale features towards improved segmentation of lesions having different sizes and textures. Mixed attention helps prioritise relevant feature maps to be probed, along with those regions containing crucial information within these maps. Deep supervision facilitates discovery of robust and discriminatory characteristics in the hidden layers at shallower levels, while overcoming the vanishing gradient. This is followed by estimating the severity of the disease, based on the ratio of the area of infected region in each lung with respect to its entire volume. Experimental results, on three publicly available datasets, indicate that the MiADS-Net outperforms several state-of-the-art architectures in the COVID-19 lesion segmentation task; particularly in defining structures involving complex geometries.


翻译:早期有效筛查和分级对于优化医疗设施的有限可用资源至关重要; 计算透析(CT)为COVID-19感染提供了重要的非侵入性筛查机制; 对肺部感染量的自动分解预计将大大有助于诊断和护理病人; 然而,准确划分损伤仍然有问题,因为它们在肺部内的结构和位置不规则; 提议建立一个新的深层次学习结构,即混合关注深层监督网络(MIADS-Net),用于将肺部受感染地区与CT图像脱钩; 将具有不同变异率的热变化纳入混合关注框架,从而能够捕捉多种规模的特征,改善不同尺寸和纹理的损伤的分解; 混合关注有助于对相关特征图进行前端勘察,以及这些地图中包含重要信息的区域; 深层监督有助于发现浅层“混合关注深层监督”网络(MIDS-Net)的混合关注度网络(MIDS-Net),用于将肺部受感染地区从CT图像中分层划开来; 将具有不同变异比例的热度纳入三层结构; 以测量区域。

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