Automatic Needle Segmentation and Localization in MRI With 3-D Convolutional Neural Networks: Application to MRI-Targeted Prostate Biopsy
Notice bibliographique
Résumé
Image guidance improves tissue sampling during biopsy by allowing the physician to visualize the tip and trajectory of the biopsy needle relative to the target in MRI, CT, ultrasound, or other relevant imagery. This paper reports a system for fast automatic needle tip and trajectory localization and visualization in MRI that has been developed and tested in the context of an active clinical research program in prostate biopsy. To the best of our knowledge, this is the first reported system for this clinical application and also the first reported system that leverages deep neural networks for segmentation and localization of needles in MRI across biomedical applications. Needle tip and trajectory were annotated on 583 T2-weighted intra-procedural MRI scans acquired after needle insertion for 71 patients who underwent transperineal MRI-targeted biopsy procedure at our institution. The images were divided into two independent training-validation and test sets at the patient level. A deep 3-D fully convolutional neural network model was developed, trained, and deployed on these samples. The accuracy of the proposed method, as tested on previously unseen data, was 2.80-mm average in needle tip detection and 0.98° in needle trajectory angle. An observer study was designed in which independent annotations by a second observer, blinded to the original observer, were compared with the output of the proposed method. The resultant error was comparable to the measured inter-observer concordance, reinforcing the clinical acceptability of the proposed method. The proposed system has the potential for deployment in clinical routine.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 ».