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Enregistrement W4391942643 · doi:10.1002/mp.16984

An effective and robust lattice Boltzmann model guided by atlas for hippocampal subregions segmentation

2024· article· en· W4391942643 sur OpenAlexaboutno aff
Yingqian Liu, Min Wang, Xianfeng Yu, Ying Han, Jiehui Jiang, Zhuangzhi Yan

Notice bibliographique

RevueMedical Physics · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueMultiple Sclerosis Research Studies
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNatural Science Foundation of Shandong ProvinceNational Natural Science Foundation of China
Mots-clésAtlas (anatomy)Hippocampal formationSegmentationLattice Boltzmann methodsStatistical physicsArtificial intelligenceComputer scienceCartographyNeurosciencePhysicsPsychologyGeologyGeographyMechanicsPaleontology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Given the varying vulnerability of the rostral and caudal regions of the hippocampus to neuropathology in the Alzheimer's disease (AD) continuum, accurately assessing structural changes in these subregions is crucial for early AD detection. The development of reliable and robust automatic segmentation methods for hippocampal subregions (HS) is of utmost importance. OBJECTIVE: Our aim is to propose and validate a HS segmentation model that is both training-free and highly generalizable. This method should exhibit comparable accuracy and efficiency to state-of-the-art techniques. The segmented HS can serve as a biomarker for studying the progression of AD. METHODS: We utilized the functional magnetic resonance imaging of the Brain's Integrated Registration and Segmentation Tool (FIRST) to segment the entire hippocampus. By intersecting the segmentation results with the Brainnetome (BN) atlas, we obtained coarse segmentation of the four HS regions. This coarse segmentation was then employed as a shape prior term in the lattice Boltzmann (LB) model, as well as for initializing contours. Additionally, image gradients and local gray levels were integrated into the external force terms of the LB model to refine the coarse segmentation results. We assessed the segmentation accuracy of the model using the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) dataset and evaluated the potential of the segmentation results as AD biomarkers on both the ADNI and Xuanwu datasets. RESULTS: The median Dice similarity coefficients (DSC) for the left caudal, right caudal, left rostral, and right rostral hippocampus were 0.87, 0.88, 0.88, and 0.89, respectively. The proportion of segmentation results with a DSC exceeding 0.8 was 77%, 78%, 77%, and 94% for the respective regions. In terms of volume, the correlation coefficients between the segmentation results of the four HS regions and the gold standard were 0.95, 0.93, 0.96, and 0.96, respectively. Regarding asymmetry, the correlation coefficient between the segmentation result's right caudal minus left caudal and the corresponding gold standard was 0.91, while for right rostral minus left rostral, it was 0.93. Over time, we observed a decline in the volumes of the four HS regions and the total hippocampal volume of mild cognitive impairment (MCI) converters. Analysis of inter-group differences revealed that, except for the right rostral region in the ADNI dataset, the p-values for the four HS regions in the normal controls (NC), MCI, and AD groups from both datasets were all below 0.05. The right caudal hippocampal volume demonstrated correlation coefficients of 0.47 and 0.43 with the mini-mental state examination (MMSE) and Montreal cognitive assessment (MoCA), respectively. Similarly, the left rostral hippocampal volume showed correlation coefficients of 0.50 and 0.58 with MMSE and MoCA, respectively. CONCLUSIONS: Our framework allows for direct application to different brain magnetic resonance (MR) datasets without the need for training. It eliminates the requirement for complex image preprocessing steps while achieving segmentation accuracy comparable to deep learning (DL) methods even with small sample sizes. Compared to traditional active contour models (ACM) and atlas-based methods, our approach exhibits significant speed advantages. The segmented HS regions hold promise as potential biomarkers for studying the progression of AD.

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)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,016
Score d'incertitude au seuil0,031

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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 Opus0,062
Tête enseignante GPT0,375
Écart entre enseignants0,313 · 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'étudeSimulation ou modélisation
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

Citations3
Publié2024
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Résumé présentoui

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