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Enregistrement W4214903080 · doi:10.1088/1361-6560/ac5a93

Effect of dataset size, image quality, and image type on deep learning-based automatic prostate segmentation in 3D ultrasound

2022· article· en· W4214903080 sur OpenAlexafffund
Nathan Orlando, Igor Gyacskov, Derek J. Gillies, Fumin Guo, Cesare Romagnoli, David D’Souza, Derek W. Cool, Douglas A. Hoover, Aaron Fenster

Notice bibliographique

RevuePhysics in Medicine and Biology · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueProstate Cancer Diagnosis and Treatment
Établissements canadiensUniversity of TorontoLondon Health Sciences CentreWestern University
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaCanadian Institutes of Health ResearchOntario Institute for Cancer Research
Mots-clésComputer scienceArtificial intelligenceSegmentationDeep learningImage qualityPattern recognition (psychology)Computer visionImage (mathematics)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Three-dimensional (3D) transrectal ultrasound (TRUS) is utilized in prostate cancer diagnosis and treatment, necessitating time-consuming manual prostate segmentation. We have previously developed an automatic 3D prostate segmentation algorithm involving deep learning prediction on radially sampled 2D images followed by 3D reconstruction, trained on a large, clinically diverse dataset with variable image quality. As large clinical datasets are rare, widespread adoption of automatic segmentation could be facilitated with efficient 2D-based approaches and the development of an image quality grading method. The complete training dataset of 6761 2D images, resliced from 206 3D TRUS volumes acquired using end-fire and side-fire acquisition methods, was split to train two separate networks using either end-fire or side-fire images. Split datasets were reduced to 1000, 500, 250, and 100 2D images. For deep learning prediction, modified U-Net and U-Net++ architectures were implemented and compared using an unseen test dataset of 40 3D TRUS volumes. A 3D TRUS image quality grading scale with three factors (acquisition quality, artifact severity, and boundary visibility) was developed to assess the impact on segmentation performance. For the complete training dataset, U-Net and U-Net++ networks demonstrated equivalent performance, but when trained using split end-fire/side-fire datasets, U-Net++ significantly outperformed the U-Net. Compared to the complete training datasets, U-Net++ trained using reduced-size end-fire and side-fire datasets demonstrated equivalent performance down to 500 training images. For this dataset, image quality had no impact on segmentation performance for end-fire images but did have a significant effect for side-fire images, with boundary visibility having the largest impact. Our algorithm provided fast (<1.5 s) and accurate 3D segmentations across clinically diverse images, demonstrating generalizability and efficiency when employed on smaller datasets, supporting the potential for widespread use, even when data is scarce. The development of an image quality grading scale provides a quantitative tool for assessing segmentation performance.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,008
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,018
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,040

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0080,018
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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 Opus0,071
Tête enseignante GPT0,422
Écart entre enseignants0,351 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
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

Citations37
Publié2022
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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