Automatic segmentation of spinal cord lesions in MS: A robust tool for axial T2-weighted MRI scans
Notice bibliographique
Résumé
Deep learning models have achieved remarkable success in segmenting brain white matter lesions in multiple sclerosis (MS), becoming integral to both research and clinical workflows. While brain lesions have gained significant attention in MS research, the involvement of spinal cord lesions in MS is relatively understudied. This is largely owing to the variability in spinal cord magnetic resonance imaging (MRI) acquisition protocols, high individual anatomical differences, the complex morphology and size of spinal cord lesions, and lastly, the scarcity of labeled datasets required to develop robust segmentation tools. As a result, automatic segmentation of spinal cord MS lesions remains a significant challenge. Although some segmentation tools exist for spinal cord lesions, most have been developed using sagittal T2-weighted (T2w) sequences primarily focusing on cervical spines. With the growing importance of spinal cord imaging in MS, axial T2w scans are becoming increasingly relevant due to their superior sensitivity in detecting lesions compared to sagittal acquisition protocols. However, most existing segmentation methods struggle to effectively generalize to axial sequences due to differences in image characteristics caused by the highly anisotropic spinal cord scans. To address these challenges, we developed a robust, open-source lesion segmentation tool tailored specifically for axial T2w scans covering the whole spinal cord. We investigated key factors influencing lesion segmentation, including the impact of stitching together individually acquired spinal regions, straightening the spinal cord, and comparing the effectiveness of 2D and 3D convolutional neural networks (CNNs). Drawing on these insights, we trained a multi-center model using an extensive dataset of 582 MS patients, resulting in a dataset comprising an entirety of 2,167 scans. We empirically evaluated the model's segmentation performance across various spinal segments for lesions with varying sizes. Our model significantly outperforms the current state-of-the-art methods, providing consistent segmentation across cervical, thoracic, and lumbar regions. To support the broader research community, we integrate our model into the widely-used Spinal Cord Toolbox (v7.0 and above), making it accessible via the command sct_deepseg lesion_ms_axial_t2 -i .
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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 | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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.
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 ».