从MRI图像中自动细分骨肌肉,使用修改的U-Net和一种新的数据增强方法
Zhicheng Lin1, William H Henson2, Lisa Dowling3
1Department of Automatic Control and Systems Engineering, University of Sheffield, Sheffield, United Kingdom.
Frontiers in bioengineering and biotechnology
|March 8, 2024
概括
深度学习模型从MRI扫描中准确地对绝经后妇女的下肢肌肉进行细分. 一种新的数据增强技术进一步提高了细分性能,特别是对于小型数据集.
科学领域:
- 生物医学成像技术 生物医学成像技术
- 医学图像分析 医学图像分析
- 肌肉骨成像系统的成像
背景情况:
- 在MRI中手动肌肉细分是劳动密集型的,容易出现错误.
- 绝经后的女性经历肌肉体积下降,需要精确的监测.
- 准确的细分对于诊断和管理肌肉骨疾病至关重要.
研究的目的:
- 评估深度学习 (DL) 模型用于绝经后妇女的自动肌肉细分.
- 为了比较U-Net,UNet++,特征融合-UNet (FFU) 和注意力-特征融合-UNet (AFFU) 模型的性能.
- 引入和评估一种新的数据增强方法,以提高DL模型的性能.
主要方法:
- 四个DL模型 (U-Net,UNet++,FFU,AFFU) 被训练并测试了绝经后妇女的MRI扫描.
- 在三个独立的数据集中对16个下肢肌肉进行了细分.
- 应用了数据增强方法来扩大培训数据集.
- 使用子相似系数 (DSC),相对体积误差 (RVE) 和豪斯多夫距离 (HD) 来量化性能.
主要成果:
- 注意-特征-融合-UNet (AFFU) 模型在所有数据集中显示出最佳性能.
- AFFU获得了高的DSC分数 (例如,肥胖的绝经后妇女的0.862±0.048).
- 数据增强显著改善了U-Net和AFFU的DSC,1-RVE和HD分数.
结论:
- 深度学习模型可用于绝经后妇女的自动肌肉细分.
- 在AFFU模型中显示出这个任务的优异性能.
- 拟议的数据增强方法有效地提高了DL模型的性能,特别是在有限的数据.
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