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Enregistrement W4360953777 · doi:10.1002/mp.16389

Automated segmentation and measurement of the female pelvic floor from the mid‐sagittal plane of 3D ultrasound volumes

2023· article· en· W4360953777 sur OpenAlexafffund
Zachary Szentimrey, Golafsoun Ameri, Christopher X. Hong, Rachel Yau Kar Cheung, Eranga Ukwatta, Ahmed Eltahawi

Notice bibliographique

RevueMedical Physics · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiquePelvic floor disorders treatments
Établissements canadiensOntario Medical AssociationUniversity of Guelph
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaMitacsUniversity of TorontoCanada Foundation for InnovationGovernment of Ontario
Mots-clésSagittal plane3D ultrasoundSegmentationPubic symphysisComputer sciencePelvic floorMedicineReproducibilityArtificial intelligenceComputer visionRadiologyUltrasoundNuclear medicineAnatomyPelvisMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Transperineal ultrasound (TPUS) is a valuable imaging tool for evaluating patients with pelvic floor disorders, including pelvic organ prolapse (POP). Currently, measurements of anatomical structures in the mid-sagittal plane of 2D and 3D US volumes are obtained manually, which is time-consuming, has high intra-rater variability, and requires an expert in pelvic floor US interpretation. Manual segmentation and biometric measurement can take 15 min per 2D mid-sagittal image by an expert operator. An automated segmentation method would provide quantitative data relevant to pelvic floor disorders and improve the efficiency and reproducibility of segmentation-based biometric methods. PURPOSE: Develop a fast, reproducible, and automated method of acquiring biometric measurements and organ segmentations from the mid-sagittal plane of female 3D TPUS volumes. METHODS: Our method used a nnU-Net segmentation model to segment the pubis symphysis, urethra, bladder, rectum, rectal ampulla, and anorectal angle in the mid-sagittal plane of female 3D TPUS volumes. We developed an algorithm to extract relevant biometrics from the segmentations. Our dataset included 248 3D TPUS volumes, 126/122 rest/Valsalva split, from 135 patients. System performance was assessed by comparing the automated results with manual ground truth data using the Dice similarity coefficient (DSC) and average absolute difference (AD). Intra-class correlation coefficient (ICC) and time difference were used to compare reproducibility and efficiency between manual and automated methods respectively. High ICC, low AD and reduction in time indicated an accurate and reliable automated system, making TPUS an efficient alternative for POP assessment. Paired t-test and non-parametric Wilcoxon signed-rank test were conducted, with p < 0.05 determining significance. RESULTS: The nnU-Net segmentation model reported average DSC and p values (in brackets), compared to the next best tested model, of 87.4% (<0.0001), 68.5% (<0.0001), 61.0% (0.1), 54.6% (0.04), 49.2% (<0.0001) and 33.7% (0.02) for bladder, rectum, urethra, pubic symphysis, anorectal angle, and rectal ampulla respectively. The average ADs for the bladder neck position, bladder descent, rectal ampulla descent and retrovesical angle were 3.2 mm, 4.5 mm, 5.3 mm and 27.3°, respectively. The biometric algorithm had an ICC > 0.80 for the bladder neck position, bladder descent and rectal ampulla descent when compared to manual measurements, indicating high reproducibility. The proposed algorithms required approximately 1.27 s to analyze one image. The manual ground truths were performed by a single expert operator. In addition, due to high operator dependency for TPUS image collection, we would need to pursue further studies with images collected from multiple operators. CONCLUSIONS: Based on our search in scientific databases (i.e., Web of Science, IEEE Xplore Digital Library, Elsevier ScienceDirect and PubMed), this is the first reported work of an automated segmentation and biometric measurement system for the mid-sagittal plane of 3D TPUS volumes. The proposed algorithm pipeline can improve the efficiency (1.27 s compared to 15 min manually) and has high reproducibility (high ICC values) compared to manual TPUS analysis for pelvic floor disorder diagnosis. Further studies are needed to verify this system's viability using multiple TPUS operators and multiple experts for performing manual segmentation and extracting biometrics from the images.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,006

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,000
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 Opus0,023
Tête enseignante GPT0,269
Écart entre enseignants0,246 · 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'étudeExpérimental (laboratoire)
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

Citations15
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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