Published May 17, 2018 | Version v1
Journal article

Deep Learning Techniques for Automatic MRI Cardiac Multi-structures Segmentation and Diagnosis: Is the Problem Solved?

Others:
Images et Modèles ; Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (CREATIS) ; Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Electronique, d'Informatique et d'Image [EA 7508] (Le2i) ; Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Université de Bourgogne (UB)-École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) ; Arts et Métiers Sciences et Technologies ; HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Arts et Métiers Sciences et Technologies ; HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Département d'informatique [Sherbrooke] (UdeS) ; Faculté des sciences [Sherbrooke] (UdeS) ; Université de Sherbrooke (UdeS)-Université de Sherbrooke (UdeS)
Service Informatique et développements ; Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (CREATIS) ; Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
The Chinese University of Hong Kong [Hong Kong]
Universitat Pompeu Fabra [Barcelona] (UPF)
Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)
Stanford School of Medicine [Stanford] ; Stanford Medicine ; Stanford University-Stanford University
William Harvey Research Institute, Barts and the London Medical School
Computer Science Department [Crete] (CSD-UOC) ; School of Sciences and Engineering [Crete] (SSE-UOC) ; University of Crete [Heraklion] (UOC)-University of Crete [Heraklion] (UOC)
Department of Engineering Design [Madras] ; Indian Institute of Technology Madras (IIT Madras)
Analysis and Simulation of Biomedical Images (ASCLEPIOS) ; Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM) ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
E-Patient : Images, données & mOdèles pour la médeciNe numériquE (EPIONE) ; Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM) ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
German Cancer Research Center - Deutsches Krebsforschungszentrum [Heidelberg] (DKFZ)
Heidelberg University Hospital [Heidelberg]
Hochschule Mannheim - University of Applied Sciences
Computer Vision Laboratory - ETHZ [Zurich] ; Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich)
Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich)
University Medical Center [Utrecht]
Yonsei University
Qure.ai company
Transporteurs et Imagerie, Radiothérapie en Oncologie et Mécanismes biologiques des Altérations du Tissu Osseux (TIRO-MATOs - UMR E4320) ; Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ) ; Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-UMR E4320 (TIRO-MATOs) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA)

Description

Delineation of the left ventricular cavity,myocardium, and right ventricle from cardiac magneticresonance images (multi-slice 2-D cine MRI) is a commonclinical task to establish diagnosis. The automationof the corresponding tasks has thus been the subjectof intense research over the past decades. In this paper,we introduce the "Automatic Cardiac Diagnosis Challenge"dataset (ACDC), the largest publicly available and fully annotateddataset for the purpose of cardiac MRI (CMR) assessment.The dataset contains data from 150 multi-equipmentsCMRI recordings with reference measurements and classificationfrom two medical experts. The overarching objectiveof this paper is to measure how far state-of-the-art deeplearning methods can go at assessing CMRI, i.e., segmentingthe myocardium and the two ventricles as well as classifyingpathologies. In the wake of the 2017 MICCAI-ACDCchallenge, we report results from deep learning methodsprovided by nine research groups for the segmentation taskand four groups for the classificationtask. Results show thatthe best methods faithfully reproduce the expert analysis,leading to a mean value of 0.97 correlation score for theautomatic extraction of clinical indices and an accuracy of0.96 for automatic diagnosis. These results clearly openthe door to highly accurate and fully automatic analysis ofcardiac CMRI. We also identify scenarios for which deeplearning methods are still failing. Both the dataset anddetailed results are publicly available online, while the platformwill remain open for new submissions.

Abstract

International audience

Additional details

Created:
December 4, 2022
Modified:
November 29, 2023