@article{AnkenbrandLohrSchloetelburgetal.2021, author = {Ankenbrand, Markus Johannes and Lohr, David and Schl{\"o}telburg, Wiebke and Reiter, Theresa and Wech, Tobias and Schreiber, Laura Maria}, title = {Deep learning-based cardiac cine segmentation: Transfer learning application to 7T ultrahigh-field MRI}, series = {Magnetic Resonance in Medicine}, volume = {86}, journal = {Magnetic Resonance in Medicine}, number = {4}, doi = {10.1002/mrm.28822}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-257604}, pages = {2179-2191}, year = {2021}, abstract = {Purpose Artificial neural networks show promising performance in automatic segmentation of cardiac MRI. However, training requires large amounts of annotated data and generalization to different vendors, field strengths, sequence parameters, and pathologies is limited. Transfer learning addresses this challenge, but specific recommendations regarding type and amount of data required is lacking. In this study, we assess data requirements for transfer learning to experimental cardiac MRI at 7T where the segmentation task can be challenging. In addition, we provide guidelines, tools, and annotated data to enable transfer learning approaches by other researchers and clinicians. Methods A publicly available segmentation model was used to annotate a publicly available data set. This labeled data set was subsequently used to train a neural network for segmentation of left ventricle and myocardium in cardiac cine MRI. The network is used as starting point for transfer learning to 7T cine data of healthy volunteers (n = 22; 7873 images) by updating the pre-trained weights. Structured and random data subsets of different sizes were used to systematically assess data requirements for successful transfer learning. Results Inconsistencies in the publically available data set were corrected, labels created, and a neural network trained. On 7T cardiac cine images the model pre-trained on public imaging data, acquired at 1.5T and 3T, achieved DICE\(_{LV}\) = 0.835 and DICE\(_{MY}\) = 0.670. Transfer learning using 7T cine data and ImageNet weight initialization improved model performance to DICE\(_{LV}\) = 0.900 and DICE\(_{MY}\) = 0.791. Using only end-systolic and end-diastolic images reduced training data by 90\%, with no negative impact on segmentation performance (DICE\(_{LV}\) = 0.908, DICE\(_{MY}\) = 0.805). Conclusions This work demonstrates and quantifies the benefits of transfer learning for cardiac cine image segmentation. We provide practical guidelines for researchers planning transfer learning projects in cardiac MRI and make data, models, and code publicly available.}, language = {en} } @phdthesis{Amari2003, author = {Amari, Feriel}, title = {Magnetresonanzangiographie der Becken- und Beingef{\"a}ße}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-4559}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2003}, abstract = {In einem Zeitraum von Oktober 1997 bis Mai 1998 werden an 19 Patienten 22 Untersuchungen der Becken- und Bein-Arterien sowohl in MRA-Technik als auch als i.a. DSA durchgef{\"u}hrt. Hierbei finden im Rahmen der MRA-Untersuchung in allen F{\"a}llen die zeitaufgel{\"o}ste, Kontrastmittel-unterst{\"u}tzte 3d-Flash-Sequenz und die EKG-getriggerte 2d-Flash-Multivenc-Pha-senkontrast-Sequenz Anwendung. Beide Methoden werden in der Diagnostik der pAVK von der Aortenbifurkation bis zum distalen Unterschenkel getestet und in 3 F{\"a}llen im Rahmen einer periinterventionellen Kontrolle vor und nach PTA eingesetzt. Das Patientenkollektiv setzt sich ausnahmslos aus Patienten mit pAVK zusammen, die h{\"a}ufig Nebenbefunde wie zum Beispiel einen Diabetes mellitus oder eine Niereninsuffizienz aufweisen. Die Auswertung der Angiographien erfolgt durch die Zuordnung der verschiedenen arte-riellen Abschnitte zu verschiedenen Stenosegraden und dem anschließenden statistischen Ver-gleich der Befunde der MRA und der i.a.DSA. Als Ergebnisse erhalten wir f{\"u}r die Kontrastmittel-unterst{\"u}tzte MRA eine {\"U}bereinstim-mungsrate mit der i.a. DSA von 79\% sowie eine Sensitivit{\"a}t von 96,7\% und eine Spezifit{\"a}t von 97\% f{\"u}r die Abbildung h{\"a}modynamisch relevanter Stenosen. Die Sensitivit{\"a}t f{\"u}r die Detektion von Verschl{\"u}ssen betr{\"a}gt 97,8\% und die entsprechende Spezifit{\"a}t 99,2\%. Die Phasenkontrast-MRA zeigt im Vergleich mit der i.a.DSA eine schw{\"a}chere {\"U}berein-stimmungsrate von 65,4\% sowie eine Sensitivit{\"a}t von 88,3\% und eine Spezifit{\"a}t von 85,6\% f{\"u}r die Darstellung h{\"a}modynamisch relevanter Stenosen. F{\"u}r die Diagnose eines Gef{\"a}ßverschlus-ses ist die Sensitivit{\"a}t 89\% und die Spezifit{\"a}t 91,8\%. Als Schlußfolgerung wird festgestellt, daß die MRA eine nichtinvasive, zur i.a.DSA {\"a}qui-valente Untersuchungsmethode darstellt, die bei Kontraindikationen gegen die i.a.DSA einge-setzt werden kann. Im Vergleich zur Phasenkontrast-MRA ist die Kontrastmittel-unterst{\"u}tzte MRA sowohl ein schnelleres als auch ein pr{\"a}ziseres Verfahren zur Diagnostik von Gef{\"a}ßl{\"a}sio-nen der Becken-Bein-Arterien und bietet den Vorteil der 3-dimensionalen Darstellung. Die Phasenkontrast-MRA ist insbesondere durch die einfache Durchf{\"u}hrbarkeit und die fehlende Invasivit{\"a}t ebenfalls als Verfahren zur Diagnostik der peripheren AVK denkbar, jedoch ist zur exakten Stenosegraduierung im Bereich der L{\"a}sion eine nachgeschaltete Untersuchung mit weiteren Methoden n{\"o}tig. Die MRA kann in der postinterventionellen, angiographischen Kontrolle eingesetzt werden. F{\"u}r die Empfehlung zum routinem{\"a}ßigen Einsatz in diesem Bereich sind jedoch Studien mit gr{\"o}ßeren Fallzahlen n{\"o}tig. In naher Zukunft l{\"a}ßt sich die MRA-Technik durch die Entwicklung von leistungsf{\"a}hi-geren Gradientenspulensystemen, neuen Prototypen von Oberfl{\"a}chenspulen, intelligenteren Nachverarbeitungs-Algorhytmen und Blutpool-Kontrastmitteln noch weiter optimieren. Die Evolution der MRA-Technik wird ihre Integration in die Routinediagnostik vereinfachen und ihr Indikationsspektrum erweitern.}, language = {de} } @phdthesis{Albert2010, author = {Albert, Christian}, title = {Differentialdiagnostische Kriterien supratentorieller atypischer teratoid/rhabdoider Tumoren und primitiver neuroektodermaler Tumoren in der Magnetresonanztomographie}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-48497}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2010}, abstract = {Der Atypische teratoid/rhabdoide Tumor (ATRT) und der primitive neuroektodermale Tumor (PNET) sind hochmaligne Tumorentit{\"a}ten (WHO-Grad IV) des zentralen Nervensystems, die {\"u}berwiegend im Kleinkindalter auftreten. Beide zeigen eine sehr heterogene morphologische Struktur und sind bisher nur mittels Histopathologie und Immunhistochemie voneinander zu differenzieren. Bisherige Untersuchungen ließen noch keine neuroradiologische Unterscheidbarkeit zwischen beiden Tumorentit{\"a}ten erkennen. Die vorliegende Arbeit befasst sich anhand eines diesbez{\"u}glich einmalig großen Patientenkollektives (23 ATRT, 36 PNET) mit den spezifisichen morphologischen Kriterien des supratentoriellen (st) ATRT und PNET in der Magnetresonanztomographie (MRT). Die Patienten rekrutierten sich aus der multizentrischen Hirntumorstudie HIT 2000 (Teil des Kompetenznetzes der Hirntumorstudien der „Gesellschaft f{\"u}r p{\"a}diatrische Onkologie und H{\"a}matologie"). Retrospektiv wurden MRT-Bilder aus einem Zeitraum von 5 Jahren ausgewertet. Untersucht wurden T1- und T2-Wichtung, nativ und unter Kontrastmittelapplikation. Zur Abgrenzung beider Entit{\"a}ten voneinander wurden verschiedene Kriterien herausgearbeitet. Dazu z{\"a}hlten zun{\"a}chst die Darstellung in der nativen T1-Wichtung, die Sch{\"a}rfe der Tumorbegrenzung, das zeitgleiche Vorliegen von Zysten, {\"O}demen und Blutungen sowie die Auspr{\"a}gung des Kontrastmittel-Enhancements. Als zentrales Ergebnis der Arbeit konnte ein markantes strukturelles Muster des Kontrastmittel-Enhancements herausgearbeitet werden, welches sich als charakteristisch f{\"u}r den stATRT erwies, w{\"a}hrend es nur bei einem sehr geringen Prozentsatz der stPNETs anzutreffen war. Hierbei handelt es sich um ein girlandenf{\"o}rmiges Band, welches den Tumor randst{\"a}ndig um eine zentrale Nekrose herum auskleidet. Dieses als „ATRT-typisch" bezeichnete Muster wiesen zehn der stATRTs (43,5\%) und drei der stPNETs (8,3\%) auf. Dar{\"u}ber hinaus konnte man bei f{\"u}nf stATRTs (21,7\%) Areale mit wie in der Girlande anzutreffenden vesikul{\"a}ren Strukturen aber ohne begleitende zentrale Tumornekrose beobachten. Nur ein stPNET (2,8\%) wies ebenfalls vesikul{\"a}re Anteile ohne zentrale Nekrose auf. Es konnten somit charakteristische Muster identifiziert werden, welche auff{\"a}llig h{\"a}ufig in Kontrastmittel-verst{\"a}rkten T1-gewichteten MRT-Bildern des stATRT in Erscheinung treten, w{\"a}hrend sie bei stPNETs nur ausgesprochen selten vorzufinden sind.}, subject = {Differentialdiagnose}, language = {de} }