Unsupervised shape‐and‐texture‐based generative adversarial tuning of pre‐trained networks for carotid segmentation from 3D ultrasound images
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Vessel‐wall volume and localized three‐dimensional ultrasound (3DUS) metrics are sensitive to the change of carotid atherosclerosis in response to medical/dietary interventions. Manual segmentation of the media‐adventitia boundary (MAB) and lumen‐intima boundary (LIB) required to obtain these metrics is time‐consuming and prone to observer variability. Although supervised deep‐learning segmentation models have been proposed, training of these models requires a sizeable manually segmented training set, making larger clinical studies prohibitive. Purpose We aim to develop a method to optimize pre‐trained segmentation models without requiring manual segmentation to supervise the fine‐tuning process. Methods We developed an adversarial framework called the unsupervised shape‐and‐texture generative adversarial network (USTGAN) to fine‐tune a convolutional neural network (CNN) pre‐trained on a source dataset for accurate segmentation of a target dataset. The network integrates a novel texture‐based discriminator with a shape‐based discriminator, which together provide feedback for the CNN to segment the target images in a similar way as the source images. The texture‐based discriminator increases the accuracy of the CNN in locating the artery, thereby lowering the number of failed segmentations. Failed segmentation was further reduced by a self‐checking mechanism to flag longitudinal discontinuity of the artery and by self‐correction strategies involving surface interpolation followed by a case‐specific tuning of the CNN. The U‐Net was pre‐trained by the source dataset involving 224 3DUS volumes with 136, 44, and 44 volumes in the training, validation and testing sets. The training of USTGAN involved the same training group of 136 volumes in the source dataset and 533 volumes in the target dataset. No segmented boundaries for the target cohort were available for training USTGAN. The validation and testing of USTGAN involved 118 and 104 volumes from the target cohort, respectively. The segmentation accuracy was quantified by Dice Similarity Coefficient (DSC), and incorrect localization rate (ILR). Tukey's Honestly Significant Difference multiple comparison test was employed to quantify the difference of DSCs between models and settings, where was considered statistically significant. Results USTGAN attained a DSC of % in LIB and % in MAB, improving from the baseline performance of % in LIB (p ) and % in MAB (p ). Our approach outperformed six state‐of‐the‐art domain‐adaptation models (MAB: , LIB: ). The proposed USTGAN also had the lowest ILR among the methods compared (LIB: 2.5%, MAB: 1.7%). Conclusion Our framework improves segmentation generalizability, thereby facilitating efficient carotid disease monitoring in multicenter trials and in clinics with less expertise in 3DUS imaging.
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 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 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 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) | 0,001 | 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 ».