Contextual information extraction in brain tumour segmentation
Creators
- 1. University of Gujrat
- 2. Beijing University of Technology
- 3. University of Leicester
- 4. King Abdulaziz University
- 5. Zhejiang Normal University
Description
Abstract Automatic brain tumour segmentation in MRI scans aims to separate the brain tumour's endoscopic core, edema, non‐enhancing tumour core, peritumoral edema, and enhancing tumour core from three‐dimensional MR voxels. Due to the wide range of brain tumour intensity, shape, location, and size, it is challenging to segment these regions automatically. UNet is the prime three‐dimensional CNN network performance source for medical imaging applications like brain tumour segmentation. This research proposes a context aware 3D ARDUNet (Attentional Residual Dropout UNet) network, a modified version of UNet to take advantage of the ResNet and soft attention. A novel residual dropout block (RDB) is implemented in the analytical encoder path to replace traditional UNet convolutional blocks to extract more contextual information. A unique Attentional Residual Dropout Block (ARDB) in the decoder path utilizes skip connections and attention gates to retrieve local and global contextual information. The attention gate enabled the Network to focus on the relevant part of the input image and suppress irrelevant details. Finally, the proposed Network assessed BRATS2018, BRATS2019, and BRATS2020 to some best‐in‐class segmentation approaches. The proposed Network achieved dice scores of 0.90, 0.92, and 0.93 for the whole tumour. On BRATS2018, BRATS2019, and BRATS2020, tumour core is 0.90, 0.92, 0.93, and enhancing tumour is 0.92, 0.93, 0.94.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يهدف تجزئة أورام المخ التلقائية في فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي إلى فصل النواة التنظيرية للورم الدماغي، والوذمة، ونواة الورم غيرالمعززة، والوذمة المحيطة بالورم، وتعزيز نواة الورم من فوكسيلات التصوير بالرنين المغناطيسي ثلاثيةالأبعاد. نظرًا للمجموعة الواسعة من كثافة ورم الدماغ وشكله وموقعه وحجمه، فمن الصعب تقسيم هذه المناطق تلقائيًا. UNET هو مصدر أداء شبكة CNN ثلاثيالأبعاد الرئيسي لتطبيقات التصوير الطبي مثل تجزئة أورام المخ. يقترح هذا البحث شبكة 3D ARDUNet (Attentional Residual Dropout UNet) مدركة للسياق، وهي نسخة معدلة من UNet للاستفادة من ResNet والاهتمام الناعم. يتم تنفيذ كتلة تسرب متبقية جديدة (RDB) في مسار التشفير التحليلي لاستبدال الكتل الالتوائية التقليدية التابعة لمجموعة الأمم المتحدة لاستخراج المزيد من المعلومات السياقية. يستخدم قالب التسرب المتبقي المتعمد (ARDB) الفريد في مسار وحدة فك الترميز اتصالات التخطي وبوابات الانتباه لاسترداد المعلومات السياقية المحلية والعالمية. مكنت بوابة الانتباه الشبكة من التركيز على الجزء ذي الصلة من صورة الإدخال ومنع التفاصيل غير ذات الصلة. أخيرًا، قامت الشبكة المقترحة بتقييم BRATS2018 و BRATS2019 و BRATS2020 لبعض مناهج التجزئة الأفضل في فئتها. حققت الشبكة المقترحة درجات DICE من 0.90 و 0.92 و 0.93 للورم بأكمله. في BRATS2018 و BRATS2019 و BRATS2020، قلب الورم هو 0.90، 0.92، 0.93، وتعزيز الورم هو 0.92، 0.93، 0.94.Translated Description (French)
Résumé La segmentation automatique des tumeurs cérébrales par IRM vise à séparer le noyau endoscopique de la tumeur cérébrale, l'œdème, le noyau tumoral nonstimulant, l'œdème péritumoral et le noyau tumoral stimulant des voxels IRM tridimensionnels. En raison de la large gamme d'intensité, de forme, d'emplacement et de taille de la tumeur cérébrale, il est difficile de segmenter ces régions automatiquement. UNet est la principale source de performancetridimensionnelle du réseau CNN pour les applications d'imagerie médicale telles que la segmentation des tumeurs cérébrales. Cette recherche propose un réseau ARDUNet 3D sensible au contexte (Attentional Residual Dropout UNet), une version modifiée de UNet pour tirer parti du ResNet et de l'attention douce. Un nouveau bloc d'abandon résiduel (RDB) est mis en œuvre dans le chemin de l'encodeur analytique pour remplacer les blocs convolutifs UNet traditionnels afin d'extraire plus d'informations contextuelles. Un bloc d'abandon résiduel attentionnel (ARDB) unique dans le chemin du décodeur utilise des connexions de saut et des portes d'attention pour récupérer des informations contextuelles locales et globales. La porte d'attention a permis au réseau de se concentrer sur la partie pertinente de l'image d'entrée et de supprimer les détails non pertinents. Enfin, le réseau proposé a évalué BRATS2018, BRATS2019 et BRATS2020 selon certaines des meilleures approches de segmentation. Le réseau proposé a obtenu des scores Dice de 0,90, 0,92 et 0,93 pour l'ensemble de la tumeur. Sur BRATS2018, BRATS2019 et BRATS2020, le noyau tumoral est de 0,90, 0,92, 0,93 et l'amélioration de la tumeur est de 0,92, 0,93, 0,94.Translated Description (Spanish)
Resumen La segmentación automática del tumor cerebral en las resonancias magnéticas tiene como objetivo separar el núcleo endoscópico del tumor cerebral, el edema, el núcleo tumoral no potenciador, el edema peritumoral y el núcleo tumoral potenciador de los vóxeles de RM tridimensionales. Debido a la amplia gama de intensidad, forma, ubicación y tamaño del tumor cerebral, es difícil segmentar estas regiones automáticamente. UNet es la principal fuente tridimensionalde rendimiento de la red CNN para aplicaciones de imágenes médicas como la segmentación de tumores cerebrales. Esta investigación propone una red 3D ARDUNet (Attentional Residual Dropout UNet) consciente del contexto, una versión modificada de UNet para aprovechar la ResNet y la atención suave. Se implementa un nuevo bloque de abandono residual (RDB) en la ruta del codificador analítico para reemplazar los bloques convolucionales UNet tradicionales para extraer más información contextual. Un Bloque de Abandono Residual Atencional (ARDB) único en la ruta del decodificador utiliza conexiones de salto y puertas de atención para recuperar información contextual local y global. La puerta de atención permitió a la Red centrarse en la parte relevante de la imagen de entrada y suprimir detalles irrelevantes. Finalmente, la Red propuesta evaluó BRATS2018, BRATS2019 y BRATS2020 según algunos de los mejoresenfoquesde segmentación de su clase. La Red propuesta logró puntajes dice de 0.90, 0.92 y 0.93 para todo el tumor. En BRATS2018, BRATS2019 y BRATS2020, el núcleo del tumor es de 0,90, 0,92, 0,93 y la mejora del tumor es de 0,92, 0,93, 0,94.Files
ipr2.12869.pdf
Files
(15.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:897675bc1a378f050eedec9c1332f163
|
15.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- استخراج المعلومات السياقية في تجزئة ورم المخ
- Translated title (French)
- Extraction d'informations contextuelles dans la segmentation des tumeurs cérébrales
- Translated title (Spanish)
- Extracción de información contextual en la segmentación de tumores cerebrales
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4383550891
- DOI
- 10.1049/ipr2.12869
References
- https://openalex.org/W1536680647
- https://openalex.org/W1538131130
- https://openalex.org/W1567270145
- https://openalex.org/W169539560
- https://openalex.org/W1745334888
- https://openalex.org/W1884191083
- https://openalex.org/W1901129140
- https://openalex.org/W1903029394
- https://openalex.org/W1992124987
- https://openalex.org/W2033116451
- https://openalex.org/W2043680485
- https://openalex.org/W2098056602
- https://openalex.org/W2103212315
- https://openalex.org/W2116360511
- https://openalex.org/W2117731089
- https://openalex.org/W2140157574
- https://openalex.org/W2301358467
- https://openalex.org/W2302255633
- https://openalex.org/W2310992461
- https://openalex.org/W2412782625
- https://openalex.org/W2464708700
- https://openalex.org/W2529926598
- https://openalex.org/W2587828787
- https://openalex.org/W2613456556
- https://openalex.org/W2751909359
- https://openalex.org/W2765982206
- https://openalex.org/W2789928581
- https://openalex.org/W2888493720
- https://openalex.org/W2895089584
- https://openalex.org/W2913425791
- https://openalex.org/W2962914239
- https://openalex.org/W2963351448
- https://openalex.org/W2963717741
- https://openalex.org/W2964046515
- https://openalex.org/W2979824959
- https://openalex.org/W3026731069
- https://openalex.org/W3028210663
- https://openalex.org/W3028456101
- https://openalex.org/W3103370327
- https://openalex.org/W3104125686
- https://openalex.org/W3105078060
- https://openalex.org/W3140677378
- https://openalex.org/W3146226823
- https://openalex.org/W3185297234
- https://openalex.org/W3205086685
- https://openalex.org/W4206158306
- https://openalex.org/W4213270631
- https://openalex.org/W4312545934
- https://openalex.org/W850948285