MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W4404163952 · doi:10.1038/s41598-024-77582-5

Deep learning for 3D vascular segmentation in hierarchical phase contrast tomography: a case study on kidney

2024· article· en· W4404163952 sur OpenAlexfundno aff
Ekin Yağış, Shahab Aslani, Yashvardhan Jain, Yang Zhou, Shahrokh Rahmani, Joseph Brunet, Alexandre Bellier, Christopher Werlein, Maximilian Ackermann, Danny Jonigk, Paul Tafforeau, Peter Lee, Claire Walsh

Notice bibliographique

RevueScientific Reports · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMedical Image Segmentation Techniques
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesCommon FundNational Institute of Diabetes and Digestive and Kidney DiseasesCanadian Institute for Advanced ResearchBundesministerium für GesundheitNIH Office of the DirectorNational Cancer InstituteRoyal Academy of EngineeringNational Institutes of HealthBundesministerium für Bildung und ForschungEuropean Synchrotron Radiation FacilityWellcome TrustMedical Research CouncilSilicon Valley Community Foundation
Mots-clésContrast (vision)Phase contrast microscopySegmentationComputer scienceComputed tomographyTomographyArtificial intelligenceKidneyRadiologyMedicineInternal medicinePhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Automated blood vessel segmentation is critical for biomedical image analysis, as vessel morphology changes are associated with numerous pathologies. Still, precise segmentation is difficult due to the complexity of vascular structures, anatomical variations across patients, the scarcity of annotated public datasets, and the quality of images. Our goal is to provide a foundation on the topic and identify a robust baseline model for application to vascular segmentation using a new imaging modality, Hierarchical Phase-Contrast Tomography (HiP-CT). We begin with an extensive review of current machine-learning approaches for vascular segmentation across various organs. Our work introduces a meticulously curated training dataset, verified by double annotators, consisting of vascular data from three kidneys imaged using HiP-CT as part of the Human Organ Atlas Project. HiP-CT pioneered at the European Synchrotron Radiation Facility in 2020, revolutionizes 3D organ imaging by offering a resolution of around 20 μm/voxel and enabling highly detailed localised zooms up to 1-2 μm/voxel without physical sectioning. We leverage the nnU-Net framework to evaluate model performance on this high-resolution dataset, using both known and novel samples, and implementing metrics tailored for vascular structures. Our comprehensive review and empirical analysis on HiP-CT data sets a new standard for evaluating machine learning models in high-resolution organ imaging. Our three experiments yielded Dice similarity coefficient (DSC) scores of 0.9523, 0.9410, and 0.8585, respectively. Nevertheless, DSC primarily assesses voxel-to-voxel concordance, overlooking several crucial characteristics of the vessels and should not be the sole metric for deciding the performance of vascular segmentation. Our results show that while segmentations yielded reasonably high scores-such as centerline DSC ranging from 0.82 to 0.88, certain errors persisted. Specifically, large vessels that collapsed due to the lack of hydrostatic pressure (HiP-CT is an ex vivo technique) were segmented poorly. Moreover, decreased connectivity in finer vessels and higher segmentation errors at vessel boundaries were observed. Such errors, particularly in significant vessels, obstruct the understanding of the structures by interrupting vascular tree connectivity. Our study establishes the benchmark across various evaluation metrics, for vascular segmentation of HiP-CT imaging data, an imaging technology that has the potential to substantively shift our understanding of human vascular networks.

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)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesCommunication savante
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Autre devis · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,872
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
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 Opus0,020
Tête enseignante GPT0,335
Écart entre enseignants0,315 · 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.

Devis d'étudeAutre devis
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

Citations21
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueScientific ReportsMême sujetMedical Image Segmentation TechniquesTravaux en français237 207