A k-Space Model of Movement Artefacts: Application to Segmentation Augmentation and Artefact Removal
Notice bibliographique
Résumé
Patient movement during the acquisition of magnetic resonance images (MRI) can cause unwanted image artefacts. These artefacts may affect the quality of clinical diagnosis and cause errors in automated image analysis. In this work, we present a method for generating realistic motion artefacts from artefact-free magnitude MRI data to be used in deep learning frameworks, increasing training appearance variability and ultimately making machine learning algorithms such as convolutional neural networks (CNNs) more robust to the presence of motion artefacts. By modelling patient movement as a sequence of randomly-generated, 'demeaned', rigid 3D affine transforms, we resample artefact-free volumes and combine these in k-space to generate motion artefact data. We show that by augmenting the training of semantic segmentation CNNs with artefacts, we can train models that generalise better and perform more reliably in the presence of artefact data, with negligible cost to their performance on clean data. We show that the performance of models trained using artefact data on segmentation tasks on real-world test-retest image pairs is more robust. We also demonstrate that our augmentation model can be used to learn to retrospectively remove certain types of motion artefacts from real MRI scans. Finally, we show that measures of uncertainty obtained from motion augmented CNN models reflect the presence of artefacts and can thus provide relevant information to ensure the safe usage of deep learning extracted biomarkers in a clinical pipeline.
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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 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 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 | 0,001 |
| 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 ».