Dynamic contrast-enhanced (DCE) cardiac magnetic resonance imaging (CMRI) is a widely used modality for diagnosing myocardial blood flow (perfusion) abnormalities. During a typical free-breathing DCE-CMRI scan, close to 300 time-resolved images of myocardial perfusion are acquired at various contrast "wash in/out" phases. Manual segmentation of myocardial contours in each time-frame of a DCE image series can be tedious and time-consuming, particularly when non-rigid motion correction has failed or is unavailable. While deep neural networks (DNNs) have shown promise for analyzing DCE-CMRI datasets, a "dynamic quality control" (dQC) technique for reliably detecting failed segmentations is lacking. Here we propose a new space-time uncertainty metric as a dQC tool for DNN-based segmentation of free-breathing DCE-CMRI datasets by validating the proposed metric on an external dataset and establishing a human-in-the-loop framework to improve the segmentation results. In the proposed approach, we referred the top 10% most uncertain segmentations as detected by our dQC tool to the human expert for refinement. This approach resulted in a significant increase in the Dice score (p<0.001) and a notable decrease in the number of images with failed segmentation (16.2% to 11.3%) whereas the alternative approach of randomly selecting the same number of segmentations for human referral did not achieve any significant improvement. Our results suggest that the proposed dQC framework has the potential to accurately identify poor-quality segmentations and may enable efficient DNN-based analysis of DCE-CMRI in a human-in-the-loop pipeline for clinical interpretation and reporting of dynamic CMRI datasets.


翻译:动态对比增强心脏磁共振成像(DCE-CMRI)是诊断心肌血流(灌注)异常的常用影像学手段。在典型的自由呼吸DCE-CMRI扫描中,需采集约300个时间分辨的心肌灌注图像,涵盖对比剂的不同"流入/流出"阶段。当非刚性运动校正失败或不可用时,手工分割DCE图像序列中每个时间帧的心肌轮廓既繁琐又耗时。尽管深度神经网络(DNN)在分析DCE-CMRI数据集方面展现出潜力,但缺乏用于可靠检测分割失败的"动态质量控制"(dQC)技术。本文提出一种新型时空不确定性度量,作为基于DNN的自由呼吸DCE-CMRI数据集分割的dQC工具,通过外部数据集验证该度量,并建立人机协同框架以改善分割结果。在所提出的方法中,我们将dQC工具检测出的最不确定的前10%分割结果交由人类专家修正。该方法显著提高了Dice评分(p<0.001),并将分割失败图像数量从16.2%降至11.3%,而随机选取相同数量分割结果进行人工修正的替代方案未取得显著改善。研究结果表明,本文提出的dQC框架能准确识别低质量分割,有望在动态CMRI数据集的临床判读与报告过程中,通过人机协同流水线实现高效的基于DNN的DCE-CMRI分析。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
2+阅读 · 2017年12月31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
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 · 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
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
2+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
2+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
5+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
10+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
5+阅读 · 6月23日
相关资讯
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
2+阅读 · 2017年12月31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
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 · 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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员