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Enregistrement W2794642825 · doi:10.3389/fnins.2020.592352

DeepVesselNet: Vessel Segmentation, Centerline Prediction, and Bifurcation Detection in 3-D Angiographic Volumes

2020· preprint· en· W2794642825 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

affAu moins un auteur déclare une institution canadienne dans l'instantané OpenAlex épinglé.

Notice bibliographique

RevueFrontiers in Neuroscience · 2020
Typepreprint
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMedical Image Segmentation Techniques
Établissements canadiensUniversity of Calgary
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésOverfittingComputer scienceSegmentationConvolutional neural networkArtificial intelligenceContext (archaeology)Deep learningMemory footprintCross entropyVoxelPattern recognition (psychology)Artificial neural networkAlgorithm

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

We present DeepVesselNet, an architecture tailored to the challenges faced when extracting vessel trees and networks and corresponding features in 3-D angiographic volumes using deep learning. We discuss the problems of low execution speed and high memory requirements associated with full 3-D networks, high-class imbalance arising from the low percentage (<3%) of vessel voxels, and unavailability of accurately annotated 3-D training data-and offer solutions as the building blocks of DeepVesselNet. First, we formulate 2-D orthogonal cross-hair filters which make use of 3-D context information at a reduced computational burden. Second, we introduce a class balancing cross-entropy loss function with false-positive rate correction to handle the high-class imbalance and high false positive rate problems associated with existing loss functions. Finally, we generate a synthetic dataset using a computational angiogenesis model capable of simulating vascular tree growth under physiological constraints on local network structure and topology and use these data for transfer learning. We demonstrate the performance on a range of angiographic volumes at different spatial scales including clinical MRA data of the human brain, as well as CTA microscopy scans of the rat brain. Our results show that cross-hair filters achieve over 23% improvement in speed, lower memory footprint, lower network complexity which prevents overfitting and comparable accuracy that does not differ from full 3-D filters. Our class balancing metric is crucial for training the network, and transfer learning with synthetic data is an efficient, robust, and very generalizable approach leading to a network that excels in a variety of angiography segmentation tasks. We observe that sub-sampling and max pooling layers may lead to a drop in performance in tasks that involve voxel-sized structures. To this end, the DeepVesselNet architecture does not use any form of sub-sampling layer and works well for vessel segmentation, centerline prediction, and bifurcation detection. We make our synthetic training data publicly available, fostering future research, and serving as one of the first public datasets for brain vessel tree segmentation and analysis.

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.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,749
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,002
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,001
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 Opus0,014
Tête enseignante GPT0,252
Écart entre enseignants0,237 · 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