論文の概要: Application of the nnU-Net for automatic segmentation of lung lesion on CT images, and implication on radiomic models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.12027v1
• Date: Sat, 24 Sep 2022 15:04:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2022-09-27 17:25:57.563034
• Title: Application of the nnU-Net for automatic segmentation of lung lesion on CT images, and implication on radiomic models
• Title（参考訳）: CT画像におけるnU-Netの肺病変自動区分けへの応用と放射線モデルへの影響
• Authors: Matteo Ferrante, Lisa Rinaldi, Francesca Botta, Xiaobin Hu, Andreas Dolp, Marta Minotti, Francesca De Piano, Gianluigi Funicelli, Stefania Volpe, Federica Bellerba, Paolo De Marco, Sara Raimondi, Stefania Rizzo, Kuangyu Shi, Marta Cremonesi, Barbara A. Jereczek-Fossa, Lorenzo Spaggiari, Filippo De Marinis, Roberto Orecchia, Daniela Origgi
• Abstract要約: 非小細胞肺癌患者のCT画像にディープラーニング自動分画法を適用した。 生存放射線モデルの性能評価において,手動と自動セグメンテーションの併用も検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8231394717039833
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Lesion segmentation is a crucial step of the radiomic workflow. Manual segmentation requires long execution time and is prone to variability, impairing the realisation of radiomic studies and their robustness. In this study, a deep-learning automatic segmentation method was applied on computed tomography images of non-small-cell lung cancer patients. The use of manual vs automatic segmentation in the performance of survival radiomic models was assessed, as well. METHODS A total of 899 NSCLC patients were included (2 proprietary: A and B, 1 public datasets: C). Automatic segmentation of lung lesions was performed by training a previously developed architecture, the nnU-Net, including 2D, 3D and cascade approaches. The quality of automatic segmentation was evaluated with DICE coefficient, considering manual contours as reference. The impact of automatic segmentation on the performance of a radiomic model for patient survival was explored by extracting radiomic hand-crafted and deep-learning features from manual and automatic contours of dataset A, and feeding different machine learning algorithms to classify survival above/below median. Models' accuracies were assessed and compared. RESULTS The best agreement between automatic and manual contours with DICE=0.78 +(0.12) was achieved by averaging predictions from 2D and 3D models, and applying a post-processing technique to extract the maximum connected component. No statistical differences were observed in the performances of survival models when using manual or automatic contours, hand-crafted, or deep features. The best classifier showed an accuracy between 0.65 and 0.78. CONCLUSION The promising role of nnU-Net for automatic segmentation of lung lesions was confirmed, dramatically reducing the time-consuming physicians' workload without impairing the accuracy of survival predictive models based on radiomics.
• Abstract（参考訳）: 病変セグメンテーションは放射線のワークフローの重要なステップである。 手動セグメンテーションには長い実行時間が必要であり、変動しやすいため、放射線研究の実現と堅牢性が損なわれる。 本研究では,非小細胞肺癌患者のct画像にディープラーニング自動分割法を適用した。 生存放射線モデルの性能評価において,手動と自動セグメンテーションの併用も検討した。 方法】計899名のNSCLC患者(A,B,1名の公開データセット:C)を対象とした。 肺病変の自動切除は, 2D, 3D, カスケードアプローチを含む先進的なアーキテクチャであるnnU-Netをトレーニングすることによって行われた。 自動セグメンテーションの品質は手動の輪郭を基準としてDICE係数を用いて評価した。 患者生存のための放射能モデルの性能に対する自動分割の影響を,データセットaの手動および自動輪郭から放射能手作りおよびディープラーニングの特徴を抽出し,各機械学習アルゴリズムを用いて生存率を中央値以上/下位に分類した。 モデルの精度を評価し比較した。 RESULTS DICE=0.78 +(0.12)による自動輪郭と手動輪郭の最良の一致は、2Dおよび3Dモデルの予測を平均化し、最大連結成分を抽出するために後処理技術を適用することで達成された。 手動または自動輪郭、手作り、または深部特徴を用いた場合、生存モデルの性能には統計的に差は見られなかった。 最適分類器は0.65から0.78の精度を示した。 肺病変の自動分画におけるnnU-Netの役割は,放射線治療による生存予測モデルの精度を損なうことなく,医師の作業量を劇的に削減することが確認された。

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