Purpose: Multi-expert deep learning training methods to automatically quantify ischemic brain tissue on Non-Contrast CT Materials and Methods: The data set consisted of 260 Non-Contrast CTs from 233 patients of acute ischemic stroke patients recruited in the DEFUSE 3 trial. A benchmark U-Net was trained on the reference annotations of three experienced neuroradiologists to segment ischemic brain tissue using majority vote and random expert sampling training schemes. We used a one-sided Wilcoxon signed-rank test on a set of segmentation metrics to compare bootstrapped point estimates of the training schemes with the inter-expert agreement and ratio of variance for consistency analysis. We further compare volumes with the 24h-follow-up DWI (final infarct core) in the patient subgroup with full reperfusion and we test volumes for correlation to the clinical outcome (mRS after 30 and 90 days) with the Spearman method. Results: Random expert sampling leads to a model that shows better agreement with experts than experts agree among themselves and better agreement than the agreement between experts and a majority-vote model performance (Surface Dice at Tolerance 5mm improvement of 61% to 0.70 +- 0.03 and Dice improvement of 25% to 0.50 +- 0.04). The model-based predicted volume similarly estimated the final infarct volume and correlated better to the clinical outcome than CT perfusion. Conclusion: A model trained on random expert sampling can identify the presence and location of acute ischemic brain tissue on Non-Contrast CT similar to CT perfusion and with better consistency than experts. This may further secure the selection of patients eligible for endovascular treatment in less specialized hospitals.


翻译:目的:采用多专家深度学习训练方法自动量化非增强CT上的缺血性脑组织。材料与方法:数据集包含来自DEFUSE 3试验中233例急性缺血性脑卒中患者的260例非增强CT。基于三位资深神经放射科医生的参考标注,使用多数投票和随机专家采样训练方案训练基准U-Net模型分割缺血性脑组织。我们采用单侧Wilcoxon符号秩检验对分割指标集合进行比较,分析训练方案的bootstrap点估计与专家间一致性及方差比的一致性。进一步在完全再灌注的患者亚组中,将体积与24小时随访DWI(最终梗死核心)进行比较,并通过Spearman法检验体积与临床结局(30天和90天后的mRS)的相关性。结果:随机专家采样训练出的模型与专家的一致性优于专家自身间的一致性,且优于专家与多数投票模型性能的一致性(容差5mm的表面Dice从0.61提升至0.70±0.03,Dice从0.25提升至0.50±0.04)。基于模型预测的体积与最终梗死体积估计值相似,且与临床结局的相关性优于CT灌注。结论:采用随机专家采样训练的模型能够在非增强CT上识别急性缺血性脑组织的存在及位置,效果与CT灌注相当,且一致性优于专家。这可能进一步提升在非专科医院中筛选适合血管内治疗患者的可靠性。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员