Magnetic resonance imaging (MRI) data is heterogeneous due to differences in device manufacturers, scanning protocols, and inter-subject variability. A conventional way to mitigate MR image heterogeneity is to apply preprocessing transformations such as anatomy alignment, voxel resampling, signal intensity equalization, image denoising, and localization of regions of interest. Although a preprocessing pipeline standardizes image appearance, its influence on the quality of image segmentation and on other downstream tasks in deep neural networks has never been rigorously studied. We conduct experiments on three publicly available datasets and evaluate the effect of different preprocessing steps in intra- and inter-dataset training scenarios. Our results demonstrate that most popular standardization steps add no value to the network performance; moreover, preprocessing can hamper model performance. We suggest that image intensity normalization approaches do not contribute to model accuracy because of the reduction of signal variance with image standardization. Finally, we show that the contribution of skull-stripping in data preprocessing is almost negligible if measured in terms of estimated tumor volume. We show that the only essential transformation for accurate deep learning analysis is the unification of voxel spacing across the dataset. In contrast, inter-subjects anatomy alignment in the form of non-rigid atlas registration is not necessary and intensity equalization steps (denoising, bias-field correction and histogram matching) do not improve models' performance. The study code is accessible online \footnote{https://github.com/MedImAIR/brain-mri-processing-pipeline}.


翻译:磁共振成像(MRI)数据因设备制造商、扫描协议和主题间变异性的差异而存在差异。减少MR图像异质的常规方法是应用预处理变异,如解剖校准、 voxel 重新采样、信号强度均衡、图像分解和感兴趣的区域本地化。虽然预处理管道将图像外观标准化,但其对图像分解质量和深层神经网络中其他下游任务的影响从未受到严格研究。我们实验了三种公开的数据集,并评估了内部和内部数据集培训情景中不同预处理步骤的影响。我们的结果表明,大多数流行标准化步骤对网络性能没有增加任何价值;此外,预处理会妨碍模型性能。我们指出,由于信号与图像标准化的差异减少,图像分解对图像分解质量和其他下游任务的影响从未进行过严格研究。我们表明,在数据预处理过程中,如果以可理解的肿瘤数量来衡量,头骨剥离的作用几乎微不足道。我们表明,准确的深处理前处理分析的唯一必要改变是,就是将 voxel- brealalalalalalal-rocalalalalalalal-rotimabal laction lagal dislation lagislation</s>

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数据预处理(data preprocessing)是指在主要的处理以前对数据进行的一些处理。如对大部分地球物理面积性观测数据在进行转换或增强处理之前,首先将不规则分布的测网经过插值转换为规则网的处理,以利于计算机的运算。另外,对于一些剖面测量数据,如地震资料预处理有垂直叠加、重排、加道头、编辑、重新取样、多路编辑等。
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