PSMA‐Hornet: Fully‐automated, multi‐target segmentation of healthy organs in PSMA PET/CT images
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Prostate-specific membrane antigen (PSMA) PET imaging represents a valuable source of information reflecting disease stage, response rate, and treatment optimization options, particularly with PSMA radioligand therapy. Quantification of radiopharmaceutical uptake in healthy organs from PSMA images has the potential to minimize toxicity by extrapolation of the radiation dose delivery towards personalization of therapy. However, segmentation and quantification of uptake in organs requires labor-intensive organ delineations that are often not feasible in the clinic nor scalable for large clinical trials. PURPOSE: F]DCFPyL on PET/CT images. We also propose a modified U-net architecture, a self-supervised pre-training method for PET/CT images, a multi-target Dice loss, and multi-target batch balancing to effectively train PSMA-Hornet and similar networks. METHODS: F]DCFPyL PET/CT images from 100 subjects, and 526 similar images without segmentations. The unsegmented images were used for self-supervised model pretraining. For supervised training, Monte-Carlo cross-validation was used to evaluate the network performance, with 85 subjects in each trial reserved for model training, 5 for validation, and 10 for testing. Image segmentation and quantification metrics were evaluated on the test folds with respect to manual segmentations by a nuclear medicine physician, and compared to inter-rater agreement. The model's segmentation performance was also evaluated on a separate set of 19 images with high tumor load. RESULTS: With our best model, the lowest mean Dice coefficient on the test set was 0.826 for the sublingual gland, and the highest was 0.964 for liver. The highest mean error in tracer uptake quantification was 13.9% in the sublingual gland. Self-supervised pretraining improved training convergence, train-to-test generalization, and segmentation quality. In addition, we found that a multi-target network produced significantly higher segmentation accuracy than single-organ networks. CONCLUSIONS: The developed network can be used to automatically obtain high-quality organ segmentations for PSMA image analysis tasks. It can be used to reproducibly extract imaging data, and holds promise for clinical applications such as personalized radiation dosimetry and improved radioligand therapy.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
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.
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 ».