Skip to main content

2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

Domain Adaptation for Deviating Acquisition Protocols in CNN-Based Lesion Classification on Diffusion-Weighted MR Images

verfasst von : Jennifer Kamphenkel, Paul F. Jäger, Sebastian Bickelhaupt, Frederik Bernd Laun, Wolfgang Lederer, Heidi Daniel, Tristan Anselm Kuder, Stefan Delorme, Heinz-Peter Schlemmer, Franziska König, Klaus H. Maier-Hein

Erschienen in: Image Analysis for Moving Organ, Breast, and Thoracic Images

Verlag: Springer International Publishing

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

End-to-end deep learning improves breast cancer classification on diffusion-weighted MR images (DWI) using a convolutional neural network (CNN) architecture. A limitation of CNN as opposed to previous model-based approaches is the dependence on specific DWI input channels used during training. However, in the context of large-scale application, methods agnostic towards heterogeneous inputs are desirable, due to the high deviation of scanning protocols between clinical sites. We propose model-based domain adaptation to overcome input dependencies and avoid re-training of networks at clinical sites by restoring training inputs from altered input channels given during deployment. We demonstrate the method’s significant increase in classification performance and superiority over implicit domain adaptation provided by training-schemes operating on model-parameters instead of raw DWI images.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Lauby-Secretan, B.: Breast-cancer screening-viewpoint of the IARC working group. New Engl. J. Med. 372(24), 2353–2358 (2015)CrossRef Lauby-Secretan, B.: Breast-cancer screening-viewpoint of the IARC working group. New Engl. J. Med. 372(24), 2353–2358 (2015)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Wu, D.: Characterization of breast tumors using diffusion kurtosis imaging (DKI). PloS One 9(11), e113240 (2014)CrossRef Wu, D.: Characterization of breast tumors using diffusion kurtosis imaging (DKI). PloS One 9(11), e113240 (2014)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Sun, K.: Breast cancer: diffusion kurtosis MR imaging diagnostic accuracy and correlation with clinical-pathologic factors. Radiology 277(1), 4655 (2015)CrossRef Sun, K.: Breast cancer: diffusion kurtosis MR imaging diagnostic accuracy and correlation with clinical-pathologic factors. Radiology 277(1), 4655 (2015)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Jäger, P.F., et al.: Complementary value of end-to-end deep learning and radiomics in breast cancer classification on diffusion-weighted MR. In: ISMRM (2017) Jäger, P.F., et al.: Complementary value of end-to-end deep learning and radiomics in breast cancer classification on diffusion-weighted MR. In: ISMRM (2017)
6.
Zurück zum Zitat Ghodrati, M., et al.: Feedforward object-vision models only tolerate small image variations compared to human. Front. Comput. Neurosci. 8, 74 (2014) Ghodrati, M., et al.: Feedforward object-vision models only tolerate small image variations compared to human. Front. Comput. Neurosci. 8, 74 (2014)
7.
Zurück zum Zitat Nie, D., et al.: Medical image synthesis with context-aware generative adversarial networks. In: MICCAI, pp. 417–425 (2017)CrossRef Nie, D., et al.: Medical image synthesis with context-aware generative adversarial networks. In: MICCAI, pp. 417–425 (2017)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Isola, P., et al.: Image-to-image translation with conditional adversarial networks. In: IEEE Conference on CVPR, p. 5967 (2017) Isola, P., et al.: Image-to-image translation with conditional adversarial networks. In: IEEE Conference on CVPR, p. 5967 (2017)
9.
Zurück zum Zitat Rezende, D., Jimenez, S.M., Wierstra, D.: Stochastic backpropagation and approximate inference in deep generative models. ICML 32(2), 1278–1286 (2014) Rezende, D., Jimenez, S.M., Wierstra, D.: Stochastic backpropagation and approximate inference in deep generative models. ICML 32(2), 1278–1286 (2014)
10.
Zurück zum Zitat Kingma, D., Welling, M.: Auto-encoding variational bayes. In: ICLR (2014) Kingma, D., Welling, M.: Auto-encoding variational bayes. In: ICLR (2014)
11.
Zurück zum Zitat Havaei, M., et al.: HeMIS: Hetero-modal image segmentation. In: MICCAI, pp. 469–477 (2016) Havaei, M., et al.: HeMIS: Hetero-modal image segmentation. In: MICCAI, pp. 469–477 (2016)
12.
Zurück zum Zitat Balleyguier, A.C., et al.: \(\text{ BI-RADS }^{\rm TM}\) classification in mammography. Eur. J. Radiol. 61(2), 192–194 (2007)CrossRef Balleyguier, A.C., et al.: \(\text{ BI-RADS }^{\rm TM}\) classification in mammography. Eur. J. Radiol. 61(2), 192–194 (2007)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Jensen, J.H., et al.: Diffusional kurtosis imaging: the quantification of nongaussian water diffusion by means of magnetic resonance imaging. Magn. Reson. Med. 53(6), 1432–1440 (2005)CrossRef Jensen, J.H., et al.: Diffusional kurtosis imaging: the quantification of nongaussian water diffusion by means of magnetic resonance imaging. Magn. Reson. Med. 53(6), 1432–1440 (2005)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Bickelhaupt, S., et al.: Radiomics based on adapted diffusion kurtosis imaging helps to clarify most mammographic findings suspicious for cancer. Radiology 287(3), 761–770 (2018)CrossRef Bickelhaupt, S., et al.: Radiomics based on adapted diffusion kurtosis imaging helps to clarify most mammographic findings suspicious for cancer. Radiology 287(3), 761–770 (2018)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Roethke, M.C., et al.: Evaluation of diffusion kurtosis imaging versus standard diffusion imaging for detection and grading of peripheral zone prostate cancer. Invest. Radiol. 50(8), 483–489 (2015)CrossRef Roethke, M.C., et al.: Evaluation of diffusion kurtosis imaging versus standard diffusion imaging for detection and grading of peripheral zone prostate cancer. Invest. Radiol. 50(8), 483–489 (2015)CrossRef
Metadaten
Titel
Domain Adaptation for Deviating Acquisition Protocols in CNN-Based Lesion Classification on Diffusion-Weighted MR Images
verfasst von
Jennifer Kamphenkel
Paul F. Jäger
Sebastian Bickelhaupt
Frederik Bernd Laun
Wolfgang Lederer
Heidi Daniel
Tristan Anselm Kuder
Stefan Delorme
Heinz-Peter Schlemmer
Franziska König
Klaus H. Maier-Hein
Copyright-Jahr
2018
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-00946-5_8

Premium Partner