Leading neuroimaging studies have pushed 3T MRI acquisition resolutions below 1.0 mm for improved structure definition and morphometry. Yet, only few, time-intensive automated image analysis pipelines have been validated for high-resolution (HiRes) settings. Efficient deep learning approaches, on the other hand, rarely support more than one fixed resolution (usually 1.0 mm). Furthermore, the lack of a standard submillimeter resolution as well as limited availability of diverse HiRes data with sufficient coverage of scanner, age, diseases, or genetic variance poses additional, unsolved challenges for training HiRes networks. Incorporating resolution-independence into deep learning-based segmentation, i.e., the ability to segment images at their native resolution across a range of different voxel sizes, promises to overcome these challenges, yet no such approach currently exists. We now fill this gap by introducing a Voxelsize Independent Neural Network (VINN) for resolution-independent segmentation tasks and present FastSurferVINN, which (i) establishes and implements resolution-independence for deep learning as the first method simultaneously supporting 0.7-1.0 mm whole brain segmentation, (ii) significantly outperforms state-of-the-art methods across resolutions, and (iii) mitigates the data imbalance problem present in HiRes datasets. Overall, internal resolution-independence mutually benefits both HiRes and 1.0 mm MRI segmentation. With our rigorously validated FastSurferVINN we distribute a rapid tool for morphometric neuroimage analysis. The VINN architecture, furthermore, represents an efficient resolution-independent segmentation method for wider application


翻译:领先的神经成像研究催生了3TMRI获取分辨率低于1.0毫米,用于改进结构定义和光度测量。然而,只有少数时间密集的自动图像分析管道被验证用于高分辨率(HiRes)设置。高效的深层次学习方法很少支持超过一个固定分辨率(通常为1.0毫米),此外,缺乏标准的亚光度分解以及具有足够扫描仪、年龄、疾病或遗传差异覆盖面的多种HiRes数据有限,对培训 HiRes 网络构成额外、尚未解决的挑战。将分辨率独立纳入深层次的基于学习的分解,即只有极少数时间密集的自动图像分析管道被验证用于高清晰度(HiRes) 高清晰度的解析,承诺克服这些挑战,但目前还不存在这种方法。我们现在通过引入一个自动解析独立神经网络(VINNN) 来填补这一空白,并提交快速SurferVINN(i) (i) 建立并落实决议独立性,作为支持0.10毫米整个大脑分解的第一个方法。 (ii) 大幅超越其本地分辨率分解的分解方法,在内部分解(RI) 度分析中,大幅地显示当前分辨率分解(RI) 数据分解)

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