Cardiovascular magnetic resonance images with susceptibility artifacts: artificial intelligence with spatial-attention for ventricular volumes and mass assessment
Notice bibliographique
Résumé
Segmentation of cardiovascular magnetic resonance (CMR) images is an essential step for evaluating dimensional and functional ventricular parameters as ejection fraction (EF) but may be limited by artifacts, which represent the major challenge to automatically derive clinical information. The aim of this study is to investigate the accuracy of a deep learning (DL) approach for automatic segmentation of cardiac structures from CMR images characterized by magnetic susceptibility artifact in patient with cardiac implanted electronic devices (CIED). In this retrospective study, 230 patients (100 with CIED) who underwent clinically indicated CMR were used to developed and test a DL model. A novel convolutional neural network was proposed to extract the left ventricle (LV) and right (RV) ventricle endocardium and LV epicardium. In order to perform a successful segmentation, it is important the network learns to identify salient image regions even during local magnetic field inhomogeneities. The proposed network takes advantage from a spatial attention module to selectively process the most relevant information and focus on the structures of interest. To improve segmentation, especially for images with artifacts, multiple loss functions were minimized in unison. Segmentation results were assessed against manual tracings and commercial CMR analysis software cvi 42 (Circle Cardiovascular Imaging, Calgary, Alberta, Canada). An external dataset of 56 patients with CIED was used to assess model generalizability. In the internal datasets, on image with artifacts, the median Dice coefficients for end-diastolic LV cavity, LV myocardium and RV cavity, were 0.93, 0.77 and 0.87 and 0.91, 0.82, and 0.83 in end-systole, respectively. The proposed method reached higher segmentation accuracy than commercial software, with performance comparable to expert inter-observer variability (bias ± 95%LoA): LVEF 1 ± 8% vs 3 ± 9%, RVEF − 2 ± 15% vs 3 ± 21%. In the external cohort, EF well correlated with manual tracing (intraclass correlation coefficient: LVEF 0.98, RVEF 0.93). The automatic approach was significant faster than manual segmentation in providing cardiac parameters (approximately 1.5 s vs 450 s). Experimental results show that the proposed method reached promising performance in cardiac segmentation from CMR images with susceptibility artifacts and alleviates time consuming expert physician contour segmentation.
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 ».