Uncertainty‐guided symmetric multilevel supervision network for 3D left atrium segmentation in late gadolinium‐enhanced MRI
Notice bibliographique
Résumé
PURPOSE: Atrial fibrillation (AF) is a common arrhythmia and requires volumetric imaging to guide the therapy procedure. Late gadolinium-enhanced magnetic resonance imaging (LGE MRI) is an efficient noninvasive technology for imaging the diseased heart. Three-dimensional segmentation of the left atrium (LA) in LGE MRI is a fundamental step for guiding the therapy of patients with AF. However, the low contrast and fuzzy surface of the LA in LGE MRI make accurate and objective LA segmentation a challenge. The purpose of this study is to propose an automatic and efficient LA segmentation model based on a convolutional neural network to obtain a more accurate predicted surface and improve the LA segmentation results. METHODS: In this study, we proposed an uncertainty-guided symmetric multilevel supervision (SML) network for 3D LA segmentation in LGE MRI. First, we constructed an SML structure to combine the corresponding features from the encoding and decoding stages to learn the multiscale representation of LA. Second, we formulated the discrepancy of predictions of our model as model uncertainty. Then we proposed an uncertainty-guided objective function to further increase the segmentation accuracy on the surface. RESULTS: We evaluated our proposed model on the public LA segmentation database using four universal metrics. The proposed model achieved Hausdorff Distance (HD) of 11.68 mm, average symmetric surface distance of 0.92 mm, Dice score of 0.92, and Jaccard of 0.85. Compared with state-of-the-art models, our model achieved the best HD that is sensitive to surface accuracy. For the other three metrics, our model also achieved better or comparable performance. CONCLUSIONS: We proposed an efficient automatic LA segmentation model that consisted of an SML structure and an uncertainty-guided objective function. Compared to other models, we designed an additional supervision branch in the encoding stage to learn more detailed representations of LA while learning global context information through the multilevel structure of each supervision branch. To address the fuzzy surface challenge of LA segmentation in LGE MRI, we leveraged the model uncertainty to enhance the distinguishing ability of the model on the surface, thereby the predicted accuracy of the LA surface can be further increased. We conducted extensive ablation and comparative experiments with state-of-the-art models. The experiment results demonstrated that our proposed model could handle the complex structure of LA and had superior advantages in improving the segmentation performance on the surface.
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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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 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 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».