Purpose: To introduce a deep learning model capable of multi-organ segmentation in MRI scans, offering a solution to the current limitations in MRI analysis due to challenges in resolution, standardized intensity values, and variability in sequences. Materials and Methods: he model was trained on 1,200 manually annotated MRI scans from the UK Biobank, 221 in-house MRI scans and 1228 CT scans, leveraging cross-modality transfer learning from CT segmentation models. A human-in-the-loop annotation workflow was employed to efficiently create high-quality segmentations. The model's performance was evaluated on NAKO and the AMOS22 dataset containing 600 and 60 MRI examinations. Dice Similarity Coefficient (DSC) and Hausdorff Distance (HD) was used to assess segmentation accuracy. The model will be open sourced. Results: The model showcased high accuracy in segmenting well-defined organs, achieving Dice Similarity Coefficient (DSC) scores of 0.97 for the right and left lungs, and 0.95 for the heart. It also demonstrated robustness in organs like the liver (DSC: 0.96) and kidneys (DSC: 0.95 left, 0.95 right), which present more variability. However, segmentation of smaller and complex structures such as the portal and splenic veins (DSC: 0.54) and adrenal glands (DSC: 0.65 left, 0.61 right) revealed the need for further model optimization. Conclusion: The proposed model is a robust, tool for accurate segmentation of 40 anatomical structures in MRI and CT images. By leveraging cross-modality learning and interactive annotation, the model achieves strong performance and generalizability across diverse datasets, making it a valuable resource for researchers and clinicians. It is open source and can be downloaded from https://github.com/hhaentze/MRSegmentator.


翻译:目的:提出一种能够在MRI扫描中实现多器官分割的深度学习模型,以解决当前MRI分析中因分辨率、标准化强度值及序列变异性等挑战导致的局限性。材料与方法:模型基于来自英国生物样本库的1,200例手动标注MRI扫描、221例内部MRI扫描及1,228例CT扫描进行训练,采用基于CT分割模型的跨模态迁移学习策略。通过人机协作标注工作流高效生成高质量分割结果。模型性能在包含600例和60例MRI检查的NAKO与AMOS22数据集上进行评估,采用Dice相似系数(DSC)和豪斯多夫距离(HD)量化分割精度。该模型将开源发布。结果:模型在界标清晰器官的分割中表现出高精度,右肺与左肺的Dice相似系数(DSC)达0.97,心脏为0.95。对肝脏(DSC:0.96)及肾脏(左肾0.95、右肾0.95)等变异度较大的器官亦展现出稳健性。然而,门静脉与脾静脉(DSC:0.54)及肾上腺(左0.65、右0.61)等小尺寸复杂结构的分割结果表明仍需进一步优化模型。结论:本文提出的模型是MRI与CT图像中40种解剖结构精准分割的稳健工具。通过跨模态学习与交互式标注策略,该模型在多样化数据集上实现了强性能与泛化能力,可为研究者和临床医生提供重要资源。模型已开源,可从https://github.com/hhaentze/MRSegmentator 获取。

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