Extent of resection after surgery is one of the main prognostic factors for patients diagnosed with glioblastoma. To achieve this, accurate segmentation and classification of residual tumor from post-operative MR images is essential. The current standard method for estimating it is subject to high inter- and intra-rater variability, and an automated method for segmentation of residual tumor in early post-operative MRI could lead to a more accurate estimation of extent of resection. In this study, two state-of-the-art neural network architectures for pre-operative segmentation were trained for the task. The models were extensively validated on a multicenter dataset with nearly 1000 patients, from 12 hospitals in Europe and the United States. The best performance achieved was a 61\% Dice score, and the best classification performance was about 80\% balanced accuracy, with a demonstrated ability to generalize across hospitals. In addition, the segmentation performance of the best models was on par with human expert raters. The predicted segmentations can be used to accurately classify the patients into those with residual tumor, and those with gross total resection.


翻译:使用深度神经网络在早期手术后多模MRI中对胶质母细胞瘤进行分割 翻译后的摘要: 手术切除后的残余肿瘤程度是诊断胶质母细胞瘤患者的主要预后因素之一。为了实现这一目标,准确地对手术后磁共振图像中的残余肿瘤进行分割和分类是必不可少的。目前,评估残余肿瘤的现有标准方法存在高度的评价者间和评价者内的变异性。因此,自动分割早期手术后的MRI残余肿瘤的方法可能会导致更精确地评估切除范围。在本研究中,我们使用了两种最先进的神经网络架构进行预分割任务的训练。使用欧洲和美国12个医院的近1000名患者的多中心数据集对模型进行了广泛验证。最佳性能达到61%的Dice分数,最佳分类性能约为80%的平衡准确度,并表现出跨医院的一定的泛化能力。此外,最佳模型的分割性能与人工专家评估者相当。预测的分段可以用于将患者准确分类为残留肿瘤和完全切除的患者,其准确度与人工评估者相当。

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