Longitudinal Prediction of Infant MR Images With Multi-Contrast Perceptual Adversarial Learning
Notice bibliographique
Résumé
The infant brain undergoes a remarkable period of neural development that is crucial for the development of cognitive and behavioral capacities (Hasegawa et al., 2018). Longitudinal magnetic resonance imaging (MRI) is able to characterize the developmental trajectories and is critical in neuroimaging studies of early brain development. However, missing data at different time points is an unavoidable occurrence in longitudinal studies owing to participant attrition and scan failure. Compared to dropping incomplete data, data imputation is considered a better solution to address such missing data in order to preserve all available samples. In this paper, we adapt generative adversarial networks (GAN) to a new application: longitudinal image prediction of structural MRI in the first year of life. In contrast to existing medical image-to-image translation applications of GANs, where inputs and outputs share a very close anatomical structure, our task is more challenging as brain size, shape and tissue contrast vary significantly between the input data and the predicted data. Several improvements over existing GAN approaches are proposed to address these challenges in our task. To enhance the realism, crispness, and accuracy of the predicted images, we incorporate both a traditional voxel-wise reconstruction loss as well as a perceptual loss term into the adversarial learning scheme. As the differing contrast changes in T1w and T2w MR images in the first year of life, we incorporate multi-contrast images leading to our proposed 3D multi-contrast perceptual adversarial network (MPGAN). Extensive evaluations are performed to assess the qualityand fidelity of the predicted images, including qualitative and quantitative assessments of the image appearance, as well as quantitative assessment on two segmentation tasks. Our experimental results show that our MPGAN is an effective solution for longitudinal MR image data imputation in the infant brain. We further apply our predicted/imputed images to two practical tasks, a regression task and a classification task, in order to highlight the enhanced task-related performance following image imputation. The results show that the model performance in both tasks is improved by including the additional imputed data, demonstrating the usability of the predicted images generated from our approach.
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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) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,002 |
| 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 ».