We present MedicDeepLabv3+, a convolutional neural network that is the first completely automatic method to segment brain hemispheres in magnetic resonance (MR) images of rodents with lesions. MedicDeepLabv3+ improves the state-of-the-art DeepLabv3+ with an advanced decoder, incorporating spatial attention layers and additional skip connections that, as we show in our experiments, lead to more precise segmentations. MedicDeepLabv3+ requires no MR image preprocessing, such as bias-field correction or registration to a template, produces segmentations in less than a second, and its GPU memory requirements can be adjusted based on the available resources. Using a large dataset of 723 MR rat brain images, we evaluated our MedicDeepLabv3+, two state-of-the-art convolutional neural networks (DeepLabv3+, UNet) and three approaches that were specifically designed for skull-stripping rodent MR images (Demon, RATS and RBET). In our experiments, MedicDeepLabv3+ outperformed the other methods, yielding an average Dice coefficient of 0.952 and 0.944 in the brain and contralateral hemisphere regions. Additionally, we show that despite limiting the GPU memory and the training data to only three images, our MedicDeepLabv3+ also provided satisfactory segmentations. In conclusion, our method, publicly available at https://github.com/jmlipman/MedicDeepLabv3Plus, yielded excellent results in multiple scenarios, demonstrating its capability to reduce human workload in rodent neuroimaging studies.


翻译:我们展示了MedicDeepLabv3+,这是在有损伤的老鼠的磁共振图像中将脑半球部分分解为磁共振(MR)的第一个完全自动的方法。MedicDeepLabv3+用先进的解码器改进了最先进的DeepLabv3+,包括空间关注层和额外的跳过连接,正如我们在实验中显示的那样,这导致更精确的分割。MedicDeepLabv3+不需要MR图像预处理,例如偏差场校正或注册到一个模板,产生低于第二层的分解,其GPU的记忆要求可以根据现有资源进行调整。我们用723MTeepLabv3+的大型数据集改进了我们最先进的Deep DeepLabv3+,我们的两个最先进的进动神经网络(Deptreabv3+,UNet)和三个专门设计用于头部的RODMV图像(D、RAT和RBET)预处理方法。在我们的实验中,MDL3+MRev3中, 展示了我们平均的DRCD3和MRev3的MRev3的模型中,我们平均的模型展示了我们的标准和MRISD的模型的模型的产能数据。

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