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Enregistrement W4403512568 · doi:10.1093/neuonc/noae144.188

P10.12.B DEEP LEARNING-BASED NORMALIZATION AND UNMIXING OF HYPERSPECTRAL IMAGES FOR BRAIN TUMOR SURGERY

2024· article· en· W4403512568 sur OpenAlexaff
David Black, J. Gill, Ashleigh Xie, Benoît Liquet, Antonio Di Ieva, Walter Stummer, Eric Suero Molina

Notice bibliographique

RevueNeuro-Oncology · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueBrain Tumor Detection and Classification
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésHyperspectral imagingNormalization (sociology)Artificial intelligenceSpatial normalizationComputer scienceDeep learningComputer visionPattern recognition (psychology)MedicineSociology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract BACKGROUND Hyperspectral Imaging (HSI) for fluorescence-guided brain tumor resection enables better visualization of differences between tissues. This can maximize brain tumor resection, improving patient outcomes. However, much of the processing in HSI uses simplified models that are unable to capture the non-linear, wavelength-dependent phenomena that must be modeled for accurate recovery of fluorophore abundances. To overcome these challenges, measured spectra are normalized to account for artifacts and spectrally unmixed to isolate the protoporphyrin IX (PpIX) signal, which indicates malignant tissue. Existing methods are simplistic and based on phantoms and are unable to account for nonlinear effects such as multiple scattering or the inhomogeneous optical properties of the tissue. We propose a deep learning (DL)-based pipeline encompassing normalization and unmixing, which can fully account for the nonlinear effects and produce more accurate distributions of fluorophore abundances. MATERIAL AND METHODS This study proposes two deep learning models for correction and unmixing, which can capture these effects. Both models use autoencoder-like architectures. While one is trained with protoporphyrin IX (PpIX) concentration labels, the other is semi-supervised, learning hyperspectral unmixing self-supervised and then learning to correct the spectra for optical and geometric effects using a white-light reflectance spectrum in a few-shot manner. The models were evaluated on phantom and pig-brain data with known PpIX concentration. RESULTS The supervised and semi-supervised models achieved Pearson correlation coefficients (phantom, pig-brain) between known and computed PpIX concentrations of (0.997, 0.990) and (0.98, 0.91), respectively, whereas the classical approach achieved (0.93, 0.82). On human data, the semi-supervised model gives qualitatively more realistic results than the classical method, better reducing the variance in PpIX abundance over biopsies that should be relatively homogeneous. CONCLUSION These results show promise for using deep learning to improve HSI in fluorescence-guided neurosurgery.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,163
Score d'incertitude au seuil0,494

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,032
Tête enseignante GPT0,293
Écart entre enseignants0,261 · 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 tête enseignante, 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

Citations0
Publié2024
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Résumé présentoui

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