Quantitative evaluation of an automatic segmentation method for 3D reconstruction of intervertebral scoliotic disks from MR images
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: For some scoliotic patients the spinal instrumentation is inevitable. Among these patients, those with stiff curvature will need thoracoscopic disk resection. The removal of the intervertebral disk with only thoracoscopic images is a tedious and challenging task for the surgeon. With computer aided surgery and 3D visualisation of the interverterbral disk during surgery, surgeons will have access to additional information such as the remaining disk tissue or the distance of surgical tools from critical anatomical structures like the aorta or spinal canal. We hypothesized that automatically extracting 3D information of the intervertebral disk from MR images would aid the surgeons to evaluate the remaining disk and would add a security factor to the patient during thoracoscopic disk resection. METHODS: This paper presents a quantitative evaluation of an automatic segmentation method for 3D reconstruction of intervertebral scoliotic disks from MR images. The automatic segmentation method is based on the watershed technique and morphological operators. The 3D Dice Similarity Coefficient (DSC) is the main statistical metric used to validate the automatically detected preoperative disk volumes. The automatic detections of intervertebral disks of real clinical MR images are compared to manual segmentation done by clinicians. RESULTS: Results show that depending on the type of MR acquisition sequence, the 3D DSC can be as high as 0.79 (±0.04). These 3D results are also supported by a 2D quantitative evaluation as well as by robustness and variability evaluations. The mean discrepancy (in 2D) between the manual and automatic segmentations for regions around the spinal canal is of 1.8 (±0.8) mm. The robustness study shows that among the five factors evaluated, only the type of MRI acquisition sequence can affect the segmentation results. Finally, the variability of the automatic segmentation method is lower than the variability associated with manual segmentation performed by different physicians. CONCLUSIONS: This comprehensive evaluation of the automatic segmentation and 3D reconstruction of intervertebral disks shows that the proposed technique used with specific MRI acquisition protocol can detect intervertebral disk of scoliotic patient. The newly developed technique is promising for clinical context and can eventually help surgeons during thoracoscopic intervertebral disk resection.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,011 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».