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肺癌是全球癌症死亡的主要原因。开创性的全国肺部筛查试验显示，与接受胸部线摄影的对照组相比，低剂量计算机断层扫描扫描的高风险受试者肺癌死亡率降低了20%。由于这一结果，在美国正在实施低剂量计算机断层扫描成像的肺癌筛查计划。筛查的目的是在治愈性治疗方案更好的早期阶段检测癌症。
筛查的实施意味着放射科医师的阅读努力显着增加。计算机辅助检测系统已被开发用于帮助放射科医师进行阅读过程，从而可能使肺癌筛查更具成本效益。计算机辅助检测系统的体系结构通常包括两个阶段：结节候选检测和假阳性减少。第一步的目的是以非常高的灵敏度检测结节候选物，这通常意味着存在许多假阳性。双阈值和形态学操作等简单技术通常用于检测大量候选。随后在第二阶段减少误报，这决定了计算机辅助检测系统的大部分性能。通常，提取大量专用特征集并使用监督分类方案。
虽然已经证明计算机辅助检测系统提高了放射科医师的阅读效率，但是在低假阳性率下仍然检测不到大量结节，禁止在临床实践中使用计算机辅助检测。说明结节在形状，大小和类型方面具有广泛的变化。此外，不同类别的结节数量高度不平衡，计算机断层扫描中可见的许多不规则病变不是结节。因此，提取结节的潜在特征是困难的，并且需要许多启发式步骤。需要用于检测具有广谱外观的病变的技术来改善计算机辅助检测系统的性能。
在过去几年中，受现代计算机大量可用数据和计算能力的推动，卷积网络，已被证明在几个方面优于最先进的数据计算机视觉应用。卷积网络也被引入医学图像分析领域。由于卷积网络可以以受监督的方式端到端地进行训练，同时学习高度辨别特征，无需手工制作结节描述符，因此它们非常适合用于肺结节计算机辅助检测系统的假阳性减少步骤。这是唯一使用卷积网络专门针对肺结节检测进行训练的研究，并且仅用于胸部线摄影图像。
在这项研究中，提出了一种使用多视图卷积网络的新型肺结节检测计算机辅助检测系统。与在公开可用的数据集上评估的已发布计算机辅助检测系统相比，提出的计算机辅助检测系统实现了相当或更好的性能，表明使用卷积网络代替使用工程特征和分类作为假阳性减少阶段的潜力。这表明，所提出的系统优于以前的计算机辅助检测系统，该系统采用现有的网络，该网络在数据集的百万自然图像上进行了训练。它表明，专门针对手头的任务培训卷积网络至关重要。从训练数据集学习特征的可能性允许网络学习具有高度变化的分类对象，这适合于肺结节检测的问题。应用多种候选检测算法的组合来定位可疑病变。同时保持相似数量的假阳性。候选检测算法的高检测灵敏度很重要，因为它确定了计算机辅助检测系统的上限质量。值得注意的是，亚固体和大结节代表一小组结节。然而，它们都增加了更有可能癌变的重要结节子集。
在架构中加入更多视图可以使网络获得更好的性能。这表明组合多个视图可以是用于对三维对象进行分类的有效方法，因为与各向同性三维体积相比，使用更简单的滤波器和更少的体素。遵循这一趋势，预计添加更多视图可能会进一步略微提高性能。用于融合多个卷积网络流的不同方法的实验表明，将组合器与网络的其他部分一起优化可以提供最佳性能。该策略允许网络从不同角度更好地了解候选人的形态，减少由模糊信息引起的错误。举个例子，当计算机辅助检测系统仅处理其中一个视图时，船只可被归类为结节。因此，委员会融合，这是其他作品中常用的，对架构来说是次优的。
其他现有系统相比，所提出的计算机辅助检测系统能够很好地概括看不见的数据并且能够准确地执行。包含非常少的亚固体结节和大结节，而其他候选只会导致更多的假阳性。
来自实验室的筛查病例的其他实验表明，在扫描时，候选者中的大多数结节仍保持正确检测。这表明基于卷积网络的算法与计算机辅助检测系统的误报减少步骤一致。尽管组合算法提高了给定候选检测器的灵敏度，但仍有一部分的注释结节未被检测到。候选检测算法的改进可以显着提高计算机辅助检测系统的整体性能，计划作为未来的工作。
检测到的结节，假阳性和假阴性的例子。请注意，该系统能够检测具有多种形态特征的结节。显示误报的例子。研究人员观察到扫描时检测到的大量假阳性实际上是所有四位放射科医师都遗漏的结节。这是一个问题，因为在筛选方案中需要检测所有结节以进行后续跟踪。在阅读过程中添加计算机辅助检测系统有望改善肺结节的注释。对于脊柱异常的量化很重要的骨赘也被发现为假阳性。其他典型的假阳性包括结节样结构，大血管，纵隔结构和瘢痕形成。在扫描时，大多数未检测到的结节是亚固体结节或形状不规则的结节，在训练集中代表性不足。
在使用计算机辅助检测系统进行肺癌筛查的背景下，应提高灵敏度方面的表现。针对未来的工作提出了几点建议。可以利用来自输入数据的信息来训练卷积网络，即使这会增加网络复杂性。另一个可能提高性能的有趣方向是添加无法从补丁中提取的功能。 |
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| 肺癌的临床表现比较复杂，症状和体征的有无、轻重以及出现的早晚，取决于肿瘤发生部位、病理类型、有无转移及有无并发症，以及患者的反应程度和耐受性的差异。肺癌早期症状常较轻微，甚至可无任何不适。中央型肺癌症状出现早且重，周围型肺癌症状出现晚且较轻，甚至无症状，常在体检时被发现。肺癌的症状大致分为：局部症状、全身症状、肺外症状、浸润和转移症状。 |
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