LiverUSRecon: Automatic 3D Reconstruction and Volumetry of the Liver with a Few Partial Ultrasound Scans

要約

体積測定のための肝臓の 3D 再構成は、定性分析と疾患診断にとって重要です。
超音波（US）スキャンを使用した肝臓ボリューム測定は、取得時間が短く安全であるため利点がありますが、US スキャンに固有のノイズ、ぼやけた境界、部分的な肝臓の可視性により困難です。
私たちは、肝臓の一連の CT スキャンを使用して構築された統計的形状モデル (SSM) と組み合わせて、肝臓のいくつかの不完全な矢状面 US スキャンのセグメンテーション マスクを使用することで、これらの課題に対処します。
パラメトリック回帰ネットワークを通じて、この標準 SSM を US スキャンに適合するようにワープするために必要な形状パラメータを計算します。
結果として得られる 3D 肝臓再構成は正確であり、肝臓容積の自動計算につながります。
RMSEを使用して、CTセグメンテーションボリュームに対する推定肝臓ボリュームの精度を評価します。
私たちのボリューム計算は、放射線科医が Childs 法を使用して計算したボリュームよりも、CT スキャンを使用して推定したボリュームに統計的に非常に近いです。p 値 0.094 (>0.05) は、CT セグメンテーション ボリュームと私たちのボリュームの間に有意差がないことを示しています。
チャイルズ方式。
US 画像解像度、SSM に使用される CT スキャンの数、主成分の数、および入力 US スキャンの数に関する調査 (アブレーション研究) を使用して、この方法を検証します。
私たちの知る限り、これは、SSM 用の一連の肝臓 CT スキャンを前提として、いくつかの不完全な US スキャンを使用した最初の自動肝臓容積測定システムです。

要約(オリジナル)

3D reconstruction of the liver for volumetry is important for qualitative analysis and disease diagnosis. Liver volumetry using ultrasound (US) scans, although advantageous due to less acquisition time and safety, is challenging due to the inherent noisiness in US scans, blurry boundaries, and partial liver visibility. We address these challenges by using the segmentation masks of a few incomplete sagittal-plane US scans of the liver in conjunction with a statistical shape model (SSM) built using a set of CT scans of the liver. We compute the shape parameters needed to warp this canonical SSM to fit the US scans through a parametric regression network. The resulting 3D liver reconstruction is accurate and leads to automatic liver volume calculation. We evaluate the accuracy of the estimated liver volumes with respect to CT segmentation volumes using RMSE. Our volume computation is statistically much closer to the volume estimated using CT scans than the volume computed using Childs’ method by radiologists: p-value of 0.094 (>0.05) says that there is no significant difference between CT segmentation volumes and ours in contrast to Childs’ method. We validate our method using investigations (ablation studies) on the US image resolution, the number of CT scans used for SSM, the number of principal components, and the number of input US scans. To the best of our knowledge, this is the first automatic liver volumetry system using a few incomplete US scans given a set of CT scans of livers for SSM.

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