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Enregistrement W4210939367 · doi:10.1088/1361-6560/ac530e

U-net architecture with embedded Inception-ResNet-v2 image encoding modules for automatic segmentation of organs-at-risk in head and neck cancer radiation therapy based on computed tomography scans

2022· article· en· W4210939367 sur OpenAlexafffund
Pawel Siciarz, Boyd McCurdy

Notice bibliographique

RevuePhysics in Medicine and Biology · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRadiomics and Machine Learning in Medical Imaging
Établissements canadiensUniversity of ManitobaCancerCare Manitoba
Organismes subventionnairesUniversity of ManitobaCancerCare Manitoba Foundation
Mots-clésJaccard indexHausdorff distanceSegmentationComputer scienceSørensen–Dice coefficientArtificial intelligenceDiceInterpretabilityDeep learningHistogramPattern recognition (psychology)Image segmentationMathematicsImage (mathematics)Statistics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Purpose. The purpose of this study was to utilize a deep learning model with an advanced inception module to automatically contour critical organs on the computed tomography (CT) scans of head and neck cancer patients who underwent radiation therapy treatment and interpret the clinical suitability of the model results through activation mapping. Materials and methods. This study included 25 critical organs that were delineated by expert radiation oncologists. Contoured medical images of 964 patients were sourced from a publicly available TCIA database. The proportion of training, validation, and testing samples for deep learning model development was 65%, 25%, and 10% respectively. The CT scans and segmentation masks were augmented with shift, scale, and rotate transformations. Additionally, medical images were pre-processed using contrast limited adaptive histogram equalization to enhance soft tissue contrast while contours were subjected to morphological operations to ensure their structural integrity. The segmentation model was based on the U-Net architecture with embedded Inception-ResNet-v2 blocks and was trained over 100 epochs with a batch size of 32 and an adaptive learning rate optimizer. The loss function combined the Jaccard Index and binary cross entropy. The model performance was evaluated with Dice Score, Jaccard Index, and Hausdorff Distances. The interpretability of the model was analyzed with guided gradient-weighted class activation mapping. Results. The Dice Score, Jaccard Index, and mean Hausdorff Distance averaged over all structures and patients were 0.82 ± 0.10, 0.71 ± 0.10, and 1.51 ± 1.17 mm respectively on the testing data sets. The Dice Scores for 86.4% of compared structures was within range or better than published interobserver variability derived from multi-institutional studies. The average model training time was 8 h per anatomical structure. The full segmentation of head and neck anatomy by the trained network required only 6.8 s per patient. Conclusions. High accuracy obtained on a large, multi-institutional data set, short segmentation time and clinically-realistic prediction reasoning make the model proposed in this work a feasible solution for head and neck CT scan segmentation in a clinical environment.

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 candidatesaucune
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 enseignants0,710
Score d'incertitude au seuil0,350

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)0,0000,000

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 Opus0,036
Tête enseignante GPT0,354
Écart entre enseignants0,318 · 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.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
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

Citations29
Publié2022
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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