Convolutional Neural Network–Based Automated Segmentation of the Spinal Cord and Contusion Injury: Deep Learning Biomarker Correlates of Motor Impairment in Acute Spinal Cord Injury
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND AND PURPOSE: Our aim was to use 2D convolutional neural networks for automatic segmentation of the spinal cord and traumatic contusion injury from axial T2-weighted MR imaging in a cohort of patients with acute spinal cord injury. MATERIALS AND METHODS: Forty-seven patients who underwent 3T MR imaging within 24 hours of spinal cord injury were included. We developed an image-analysis pipeline integrating 2D convolutional neural networks for whole spinal cord and intramedullary spinal cord lesion segmentation. Linear mixed modeling was used to compare test segmentation results between our spinal cord injury convolutional neural network (Brain and Spinal Cord Injury Center segmentation) and current state-of-the-art methods. Volumes of segmented lesions were then used in a linear regression analysis to determine associations with motor scores. RESULTS: Compared with manual labeling, the average test set Dice coefficient for the Brain and Spinal Cord Injury Center segmentation model was 0.93 for spinal cord segmentation versus 0.80 for PropSeg and 0.90 for DeepSeg (both components of the Spinal Cord Toolbox). Linear mixed modeling showed a significant difference between Brain and Spinal Cord Injury Center segmentation compared with PropSeg (P < .001) and DeepSeg (P < .05). Brain and Spinal Cord Injury Center segmentation showed significantly better adaptability to damaged areas compared with PropSeg (P < .001) and DeepSeg (P < .02). The contusion injury volumes based on automated segmentation were significantly associated with motor scores at admission (P = .002) and discharge (P = .009). CONCLUSIONS: Brain and Spinal Cord Injury Center segmentation of the spinal cord compares favorably with available segmentation tools in a population with acute spinal cord injury. Volumes of injury derived from automated lesion segmentation with Brain and Spinal Cord Injury Center segmentation correlate with measures of motor impairment in the acute phase. Targeted convolutional neural network training in acute spinal cord injury enhances algorithm performance for this patient population and provides clinically relevant metrics of cord injury.
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».