Automated segmentation of the hypothalamus and associated subunits in brain MRI
Notice bibliographique
Résumé
Despite the crucial role of the hypothalamus in the regulation of the human body, neuroimaging studies of this structure and its nuclei are scarce. Such scarcity partially stems from the lack of automated segmentation tools, since manual delineation suffers from scalability and reproducibility issues. Due to the small size of the hypothalamus and the lack of image contrast in its vicinity, automated segmentation is difficult and has been long neglected by widespread neuroimaging packages like FreeSurfer or FSL. Nonetheless, recent advances in deep machine learning are enabling us to tackle difficult segmentation problems with high accuracy. In this paper we present a fully automated tool based on a deep convolutional neural network, for the segmentation of the whole hypothalamus and its subregions from T1-weighted MRI scans. We use aggressive data augmentation in order to make the model robust to T1-weighted MR scans from a wide array of different sources, without any need for preprocessing. We rigorously assess the performance of the presented tool through extensive analyses, including: inter- and intra-rater variability experiments between human observers; comparison of our tool with manual segmentation; comparison with an automated method based on multi-atlas segmentation; assessment of robustness by quality control analysis of a larger, heterogeneous dataset (ADNI); and indirect evaluation with a volumetric study performed on ADNI. The presented model outperforms multi-atlas segmentation scores as well as inter-rater accuracy level, and approaches intra-rater precision. Our method does not require any preprocessing and runs in less than a second on a GPU, and approximately 10 seconds on a CPU. The source code as well as the trained model are publicly available at https://github.com/BBillot/hypothalamus_seg, and will also be distributed with FreeSurfer.
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 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 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,002 |
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 ».