Utility of artificial intelligence in radiosurgery for pituitary adenoma: a deep learning–based automated segmentation model and evaluation of its clinical applicability
Notice bibliographique
Résumé
OBJECTIVE: The objective of this study was to develop a deep learning model for automated pituitary adenoma segmentation in MRI scans for stereotactic radiosurgery planning and to assess its accuracy and efficiency in clinical settings. METHODS: An nnU-Net-based model was trained on MRI scans with expert segmentations of 582 patients treated with Leksell Gamma Knife over the course of 12 years. The accuracy of the model was evaluated by a human expert on a separate dataset of 146 previously unseen patients. The primary outcome was the comparison of expert ratings between the predicted segmentations and a control group consisting of original manual segmentations. Secondary outcomes were the influence of tumor volume, previous surgery, previous stereotactic radiosurgery (SRS), and endocrinological status on expert ratings, performance in a subgroup of nonfunctioning macroadenomas (measuring 1000-4000 mm3) without previous surgery and/or radiosurgery, and influence of using additional MRI modalities as model input and time cost reduction. RESULTS: The model achieved Dice similarity coefficients of 82.3%, 63.9%, and 79.6% for tumor, normal gland, and optic nerve, respectively. A human expert rated 20.6% of the segmentations as applicable in treatment planning without any modifications, 52.7% as applicable with minor manual modifications, and 26.7% as inapplicable. The ratings for predicted segmentations were lower than for the control group of original segmentations (p < 0.001). Larger tumor volume, history of a previous radiosurgery, and nonfunctioning pituitary adenoma were associated with better expert ratings (p = 0.005, p = 0.007, and p < 0.001, respectively). In the subgroup without previous surgery, although expert ratings were more favorable, the association did not reach statistical significance (p = 0.074). In the subgroup of noncomplex cases (n = 9), 55.6% of the segmentations were rated as applicable without any manual modifications and no segmentations were rated as inapplicable. Manually improving inaccurate segmentations instead of creating them from scratch led to 53.6% reduction of the time cost (p < 0.001). CONCLUSIONS: The results were applicable for treatment planning with either no or minor manual modifications, demonstrating a significant increase in the efficiency of the planning process. The predicted segmentations can be loaded into the planning software used in clinical practice for treatment planning. The authors discuss some considerations of the clinical utility of the automated segmentation models, as well as their integration within established clinical workflows, and outline directions for future research.
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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 | 0,002 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».