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Enregistrement W2759084104 · doi:10.1002/mp.12593

Esophagus segmentation in CT via 3D fully convolutional neural network and random walk

2017· article· en· W2759084104 sur OpenAlexafffund
Tobias Fechter, Sonja Adebahr, Dimos Baltas, Ismail Ben Ayed, Christian Desrosiers, José Dolz

Notice bibliographique

RevueMedical Physics · 2017
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueEsophageal Cancer Research and Treatment
Établissements canadiensÉcole de Technologie Supérieure
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaEducational Testing Service
Mots-clésHausdorff distanceSegmentationArtificial intelligenceSørensen–Dice coefficientConvolutional neural networkComputer scienceEsophagusPattern recognition (psychology)Deep learningSimilarity (geometry)Computer visionImage segmentationImage (mathematics)MedicineAnatomy

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

PURPOSE: Precise delineation of organs at risk is a crucial task in radiotherapy treatment planning for delivering high doses to the tumor while sparing healthy tissues. In recent years, automated segmentation methods have shown an increasingly high performance for the delineation of various anatomical structures. However, this task remains challenging for organs like the esophagus, which have a versatile shape and poor contrast to neighboring tissues. For human experts, segmenting the esophagus from CT images is a time-consuming and error-prone process. To tackle these issues, we propose a random walker approach driven by a 3D fully convolutional neural network (CNN) to automatically segment the esophagus from CT images. METHODS: First, a soft probability map is generated by the CNN. Then, an active contour model (ACM) is fitted to the CNN soft probability map to get a first estimation of the esophagus location. The outputs of the CNN and ACM are then used in conjunction with a probability model based on CT Hounsfield (HU) values to drive the random walker. Training and evaluation were done on 50 CTs from two different datasets, with clinically used peer-reviewed esophagus contours. Results were assessed regarding spatial overlap and shape similarity. RESULTS: The esophagus contours generated by the proposed algorithm showed a mean Dice coefficient of 0.76 ± 0.11, an average symmetric square distance of 1.36 ± 0.90 mm, and an average Hausdorff distance of 11.68 ± 6.80, compared to the reference contours. These results translate to a very good agreement with reference contours and an increase in accuracy compared to existing methods. Furthermore, when considering the results reported in the literature for the publicly available Synapse dataset, our method outperformed all existing approaches, which suggests that the proposed method represents the current state-of-the-art for automatic esophagus segmentation. CONCLUSION: We show that a CNN can yield accurate estimations of esophagus location, and that the results of this model can be refined by a random walk step taking pixel intensities and neighborhood relationships into account. One of the main advantages of our network over previous methods is that it performs 3D convolutions, thus fully exploiting the 3D spatial context and performing an efficient volume-wise prediction. The whole segmentation process is fully automatic and yields esophagus delineations in very good agreement with the gold standard, showing that it can compete with previously published methods.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,308
Score d'incertitude au seuil0,346

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,022
Tête enseignante GPT0,328
Écart entre enseignants0,306 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations83
Publié2017
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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