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Enregistrement W4200213161 · doi:10.1002/mp.15432

Automated 3D U‐net based segmentation of neonatal cerebral ventricles from 3D ultrasound images

2021· article· en· W4200213161 sur OpenAlexaff
Zachary Szentimrey, Sandrine de Ribaupierre, Aaron Fenster, Eranga Ukwatta

Notice bibliographique

RevueMedical Physics · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueFetal and Pediatric Neurological Disorders
Établissements canadiensWestern UniversityUniversity of Guelph
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésLateral ventriclesSegmentationCerebral ventricle3D ultrasoundVentricleArtificial intelligenceUltrasoundComputer scienceMedicineRadiologyAnatomyCardiology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Intraventricular hemorrhaging (IVH) within cerebral lateral ventricles affects 20-30% of very low birth weight infants (<1500 g). As the ventricles increase in size, the intracranial pressure increases, leading to post-hemorrhagic ventricle dilatation (PHVD), an abnormal enlargement of the head. The most widely used imaging tool for measuring IVH and PHVD is cranial two-dimensional (2D) ultrasound (US). Estimating volumetric changes over time with 2D US is unreliable due to high user variability when locating the same anatomical location at different scanning sessions. Compared to 2D US, three-dimensional (3D) US is more sensitive to volumetric changes in the ventricles and does not suffer from variability in slice acquisition. However, 3D US images require segmentation of the ventricular surface, which is tedious and time-consuming when done manually. PURPOSE: A fast, automated ventricle segmentation method for 3D US would provide quantitative information in a timely manner when monitoring IVH and PHVD in pre-term neonates. To this end, we developed a fast and fully automated segmentation method to segment neonatal cerebral lateral ventricles from 3D US images using deep learning. METHODS: Our method consists of a 3D U-Net ensemble model composed of three U-Net variants, each highlighting various aspects of the segmentation task such as the shape and boundary of the ventricles. The ensemble is made of a U-Net++, attention U-Net, and U-Net with a deep learning-based shape prior combined using a mean voting strategy. We used a dataset consisting of 190 3D US images, which was separated into two subsets, one set of 87 images contained both ventricles, and one set of 103 images contained only one ventricle (caused by limited field-of-view during acquisition). We conducted fivefold cross-validation to evaluate the performance of the models on a larger amount of test data; 165 test images of which 75 have two ventricles (two-ventricle images) and 90 have one ventricle (one-ventricle images). We compared these results to each stand-alone model and to previous works including, 2D multiplane U-Net and 2D SegNet models. RESULTS: , and 1.37 ± 1.70 mm, respectively. Compared to alternatives, the proposed ensemble yielded a higher accuracy in segmentation on both test data sets. Our method required approximately 5 s to segment one image and was substantially faster than the state-of-the-art conventional methods. CONCLUSIONS: Compared to the state-of-the-art non-deep learning methods, our method based on deep learning was more efficient in segmenting neonatal cerebral lateral ventricles from 3D US images with comparable or better DSC, VD, and MAD performance. Our dataset was the largest to date (190 images) for this segmentation problem and the first to segment images that show only one lateral cerebral ventricle.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesCharge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,489
Score d'incertitude au seuil0,998

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,000

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.

Tête enseignante Opus0,011
Tête enseignante GPT0,256
Écart entre enseignants0,245 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations18
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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