Using Transfer Learning for Automated Microbleed Segmentation
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Introduction Cerebral microbleeds are small perivascular haemorrhages that can occur in both grey and white matter brain regions. Microbleeds are a marker of cerebrovascular pathology, and are associated with an increased risk of cognitive decline and dementia. Microbleeds can be identified and manually segmented by expert radiologists and neurologists, usually from susceptibility-contrast MRI. The latter is hard to harmonize across scanners, while manual segmentation is laborious, time-consuming, and subject to inter- and intra-rater variabiltiy. Automated techniques so far have shown high accuracy at a neighborhood (“patch”) level at the expense of a high number of false positives voxel-wise lesions. We aimed to develop an automated, more precise microbleeds segmentation tool able to use standardizable MRI contrasts. Methods We first trained a ResNet50 network on another MRI segmentations task (cerberospinal fluid versus background segmentation) using T1-weighted, T2-weighted, and T2* MRI. We then used transfer learning to train the network for the detection of microbleeds with the same contrasts. As a final step, we employed a combination of morphological operators and rules at the local lesion level to remove false positives. Manual segmentations of microbleeds from 78 participants were used to train and validate the system. We assessed the impact of patch size, freezing weights of the initial layers, mini-batch size, learning rate, as well as data augmentation on the performance of the Microbleed ResNet50 network. Results The proposed method achieved a high performance, with a patch-level sensitivity, specificity, and accuracy of 99.57%, 99.16%, and 99.93%, respectively. At a per lesion level, sensitivity, precision, and Dice similarity index values were 89.1%, 20.1%, and 0.28 for cortical GM; 100%, 100%, and 1.0 for deep GM; and 91.1%, 44.3%, and 0.58 for WM, respectively. Discussion The proposed microbleed segmentation method is more suitable for the automated detection of microbleeds with high sensitivity.
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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 | 0,002 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,002 |
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 ».