Anisotropic multi-slice Cardiac Magnetic Resonance (CMR) Images are conventionally acquired in patient-specific short-axis (SAX) orientation. In specific cardiovascular diseases that affect right ventricular (RV) morphology, acquisitions in standard axial (AX) orientation are preferred by some investigators, due to potential superiority in RV volume measurement for treatment planning. Unfortunately, due to the rare occurrence of these diseases, data in this domain is scarce. Recent research in deep learning-based methods mainly focused on SAX CMR images and they had proven to be very successful. In this work, we show that there is a considerable domain shift between AX and SAX images, and therefore, direct application of existing models yield sub-optimal results on AX samples. We propose a novel unsupervised domain adaptation approach, which uses task-related probabilities in an attention mechanism. Beyond that, cycle consistency is imposed on the learned patient-individual 3D rigid transformation to improve stability when automatically re-sampling the AX images to SAX orientations. The network was trained on 122 registered 3D AX-SAX CMR volume pairs from a multi-centric patient cohort. A mean 3D Dice of $0.86\pm{0.06}$ for the left ventricle, $0.65\pm{0.08}$ for the myocardium, and $0.77\pm{0.10}$ for the right ventricle could be achieved. This is an improvement of $25\%$ in Dice for RV in comparison to direct application on axial slices. To conclude, our pre-trained task module has neither seen CMR images nor labels from the target domain, but is able to segment them after the domain gap is reduced. Code: https://github.com/Cardio-AI/3d-mri-domain-adaptation


翻译:由于在RV量度测量中可能优于治疗计划,因此某些调查员倾向于采用标准轴值(AX)定向。不幸的是,由于这些疾病很少发生,这个领域的数据很少。最近对基于深层次学习的方法的研究主要侧重于SAX CMR(SAX)图像,事实证明它们非常成功。在这项工作中,我们显示,在影响右心血管(RV)形态学的特定心血管疾病中,直接应用现有模型可产生亚优度结果,因为使用标准轴值(AX)导向,因为使用RV体量测量中可能优于治疗计划。此外,在将AX图像自动复制到SAX方向时,对基于 SA(SA) 3D 的硬性变换方法进行了最新研究。在AX 图像和SA(SA) 右方向上,对AX(AX) 的直流值(MR) 3X(MR) 直径(MIS) 进行了测试。

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