論文の概要: Whole Heart 3D+T Representation Learning Through Sparse 2D Cardiac MR Images
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.00329v1
- Date: Sat, 1 Jun 2024 07:08:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-06 07:34:33.668407
- Title: Whole Heart 3D+T Representation Learning Through Sparse 2D Cardiac MR Images
- Title（参考訳）: Sparse 2D Cardiac MR画像による全心3D+T表現学習
- Authors: Yundi Zhang, Chen Chen, Suprosanna Shit, Sophie Starck, Daniel Rueckert, Jiazhen Pan,
- Abstract要約: 本研究では,心臓スタック全体にわたる空間的パッチと時間的パッチの相関関係を自動的に解明する,完全自己教師型学習フレームワークを提案する。
我々は、UK BioBankから14,000のラベルなしCMRデータをトレーニングし、1000の注釈付きデータで評価する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.686473040836113
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Cardiac Magnetic Resonance (CMR) imaging serves as the gold-standard for evaluating cardiac morphology and function. Typically, a multi-view CMR stack, covering short-axis (SA) and 2/3/4-chamber long-axis (LA) views, is acquired for a thorough cardiac assessment. However, efficiently streamlining the complex, high-dimensional 3D+T CMR data and distilling compact, coherent representation remains a challenge. In this work, we introduce a whole-heart self-supervised learning framework that utilizes masked imaging modeling to automatically uncover the correlations between spatial and temporal patches throughout the cardiac stacks. This process facilitates the generation of meaningful and well-clustered heart representations without relying on the traditionally required, and often costly, labeled data. The learned heart representation can be directly used for various downstream tasks. Furthermore, our method demonstrates remarkable robustness, ensuring consistent representations even when certain CMR planes are missing/flawed. We train our model on 14,000 unlabeled CMR data from UK BioBank and evaluate it on 1,000 annotated data. The proposed method demonstrates superior performance to baselines in tasks that demand comprehensive 3D+T cardiac information, e.g. cardiac phenotype (ejection fraction and ventricle volume) prediction and multi-plane/multi-frame CMR segmentation, highlighting its effectiveness in extracting comprehensive cardiac features that are both anatomically and pathologically relevant.
- Abstract（参考訳）: 心臓磁気共鳴(CMR)イメージングは、心臓形態と機能を評価するための金標準として機能する。
通常、短軸(SA)と2/3/4チャンバー長軸(LA)をカバーした多視点CMRスタックが、徹底的な心臓評価のために取得される。
しかし、複雑で高次元の3D+T CMRデータを効率的に合理化し、コンパクトでコヒーレントな表現を蒸留することは依然として困難である。
本研究では,マスク画像モデルを用いて心臓スタック全体における空間的パッチと時間的パッチの相関関係を自動的に解明する自己教師付き学習フレームワークを提案する。
このプロセスは、伝統的に必要であり、しばしばコストがかかるラベル付きデータに頼ることなく、有意義でクラスタ化された心臓表現の生成を促進する。
学習したハート表現は、様々な下流タスクに直接使用することができる。
さらに,本手法は,特定のCMR平面が欠落した場合でも,一貫した表現を確実にする,顕著な堅牢性を示す。
我々は、UK BioBankから14,000のラベルなしCMRデータをトレーニングし、1000の注釈付きデータで評価する。
提案手法は, 包括的な3D+T心筋情報, eg心筋表現型(エジェクション分画および心室容積)予測, マルチプレーン/マルチフレームCMRセグメンテーションを要求されるタスクにおけるベースラインよりも優れた性能を示し, 解剖学的および病理学的に関連のある包括的な心臓特徴の抽出に有効であることを示す。
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