综述:深度学习在手术视频分割与目标检测中的应用:范围综述

【字体: 时间:2025年06月03日 来源:Computers in Biology and Medicine 7.0

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  这篇综述系统回顾了2014-2024年间深度学习(DL)在手术视频中解剖结构语义分割与目标检测的研究进展,重点分析了U-Net、DeepLab等模型在普外科、结直肠手术等领域的应用现状,指出大器官(如肝脏Dice评分0.88)分割精度显著高于小结构(如神经0.49),同时揭示了数据集稀缺性和泛化性挑战。

  

Abstract
计算机视觉(CV)在生物医学领域已引发革命性变革,但其在手术场景中的应用仍面临挑战。本文通过范围综述,评估了深度学习(DL)模型对手术视频中解剖结构的语义分割与目标检测性能,揭示了当前技术的优势与局限性。

Introduction
手术场景理解需应对动态变形组织、背景噪声(如烟雾、血液)等复杂因素。与传统方法(如支持向量机SVM)相比,DL模型(如U-Net、Mask R-CNN)通过卷积神经网络(CNN)和Transformer架构显著提升了像素级分类精度。研究涵盖胆囊切除术(26.2%)、直肠前切除术(8.2%)等术式,旨在推动实时手术导航、自动化报告生成等应用。

Methods
基于PRISMA-ScR框架,系统检索PubMed、Embase等数据库的61项研究。主要评估指标包括Dice评分、帧率(5-298 fps)及模型泛化能力。

Results

  • 术式分布:普外科(36.1%)、结直肠手术(14.7%)为主,胆囊切除术占比最高。
  • 模型表现:U-Net与DeepLab各占21.3%,肝脏分割精度(Dice 0.88)远超神经(0.49)。
  • 实时性:部分模型达298 fps,满足临床实时需求。

Discussion
数据集稀缺(仅19.1%公开)和微小结构分割仍是瓶颈。未来需关注多中心数据协作与轻量化模型设计。

Conclusion
DL在手术CV领域展现出临床转化潜力,但需解决数据多样性、术式差异等挑战以推动实际应用。

(注:全文严格基于原文数据缩编,未添加非原文结论)

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