Hierarchical Convolutional Neural Networks for Segmentation of Breast Tumors in MRI With Application to Radiogenomics

放射基因组学 分割 计算机科学 人工智能 卷积神经网络 模式识别(心理学) 图像分割 Sørensen–骰子系数 磁共振成像 感兴趣区域 乳房磁振造影 掷骰子 计算机视觉 乳腺摄影术 放射科 乳腺癌 无线电技术 医学 数学 癌症 内科学 几何学
作者
Jun Zhang,Ashirbani Saha,Zhe Zhu,Maciej A. Mazurowski
出处
期刊:IEEE Transactions on Medical Imaging [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:38 (2): 435-447 被引量:169
标识
DOI:10.1109/tmi.2018.2865671
摘要

Breast tumor segmentation based on dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) is a challenging problem and an active area of research. Particular challenges, similarly as in other segmentation problems, include the class-imbalance problem as well as confounding background in DCE-MR images. To address these issues, we propose a mask-guided hierarchical learning (MHL) framework for breast tumor segmentation via fully convolutional networks (FCN). Specifically, we first develop an FCN model to generate a 3D breast mask as the region of interest (ROI) for each image, to remove confounding information from input DCE-MR images. We then design a two-stage FCN model to perform coarse-to-fine segmentation for breast tumors. Particularly, we propose a Dice-Sensitivity-like loss function and a reinforcement sampling strategy to handle the class-imbalance problem. To precisely identify locations of tumors that underwent a biopsy, we further propose an FCN model to detect two landmarks located at two nipples. We finally selected the biopsied tumor based on both identified landmarks and segmentations. We validate our MHL method on 272 patients, achieving a mean Dice similarity coefficient (DSC) of 0.72 which is comparable to mutual DSC between expert radiologists. Using the segmented biopsied tumors, we also demonstrate that the automatically generated masks can be applied to radiogenomics and can identify luminal A subtype from other molecular subtypes with the similar accuracy with the analysis based on semi-manual tumor segmentation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
852应助丰富语蕊采纳,获得10
刚刚
zzh完成签到 ,获得积分10
刚刚
陌珩灏发布了新的文献求助10
刚刚
小嚣张完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
1秒前
Revision完成签到,获得积分10
1秒前
Healer完成签到,获得积分10
1秒前
细腻天德完成签到,获得积分10
2秒前
luck完成签到,获得积分10
2秒前
KD发布了新的文献求助10
2秒前
大宝君发布了新的文献求助10
2秒前
12138发布了新的文献求助50
3秒前
溟夔蝶魅完成签到,获得积分10
3秒前
坦率抽屉完成签到 ,获得积分10
3秒前
轩辕断天发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
LI发布了新的文献求助10
5秒前
siriuslee99完成签到,获得积分10
6秒前
arbitmomo应助复杂又夏采纳,获得20
6秒前
自信的网络完成签到 ,获得积分10
7秒前
尖叫番茄发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
8秒前
二月关马完成签到,获得积分10
8秒前
SH完成签到,获得积分10
9秒前
FashionBoy应助urnotme采纳,获得10
9秒前
小油菜完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
qiu发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
Crazyjmj完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
SciGPT应助陌珩灏采纳,获得30
12秒前
12秒前
QH发布了新的文献求助10
13秒前
Dre4m_Z发布了新的文献求助20
14秒前
千千完成签到,获得积分10
15秒前
CipherSage应助KD采纳,获得10
15秒前
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2500
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Software that combines deep learning,3D reconstruction and CFD to analyze the state of carotid arteries from ultrasound imaging 600
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6500347
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8295538
关于积分的说明 17703875
捐赠科研通 5597108
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2918328
邀请新用户注册赠送积分活动 1895367
关于科研通互助平台的介绍 1756283