Skip to main content
Erschienen in: Medical & Biological Engineering & Computing 5/2022

24.03.2022 | Original Article

A deep learning-based approach to automatic proximal femur segmentation in quantitative CT images

verfasst von: Yu Deng, Ling Wang, Chen Zhao, Shaojie Tang, Xiaoguang Cheng, Hong-Wen Deng, Weihua Zhou

Erschienen in: Medical & Biological Engineering & Computing | Ausgabe 5/2022

Einloggen

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

search-config
loading …

Abstract

Automatic CT segmentation of proximal femur has a great potential for use in orthopedic diseases, especially in the imaging-based assessments of hip fracture risk. In this study, we proposed an approach based on deep learning for the fast and automatic extraction of the periosteal and endosteal contours of proximal femur in order to differentiate cortical and trabecular bone compartments. A three-dimensional (3D) end-to-end fully convolutional neural network (CNN), which can better combine the information among neighbor slices and get more accurate segmentation results by 3D CNN, was developed for our segmentation task. The separation of cortical and trabecular bones derived from the QCT software MIAF-Femur was used as the segmentation reference. Two models with the same network structures were trained, and they achieved a dice similarity coefficient (DSC) of 97.82% and 96.53% for the periosteal and endosteal contours, respectively. Compared with MIAF-Femur, it takes half an hour to segment a case, and our CNN model takes a few minutes. To verify the excellent performance of our model for proximal femoral segmentation, we measured the volumes of different parts of the proximal femur and compared it with the ground truth, and the relative errors of femur volume between predicted result and ground truth are all less than 5%. This approach will be expected helpful to measure the bone mineral densities of cortical and trabecular bones, and to evaluate the bone strength based on FEA.

Graphical abstract

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
8.
Zurück zum Zitat Bisheh H et al (2020) Hip fracture risk assessment based on different failure criteria using QCT-based finite element modeling. Comput Mater Continua 63(2):567–591 Bisheh H et al (2020) Hip fracture risk assessment based on different failure criteria using QCT-based finite element modeling. Comput Mater Continua 63(2):567–591
Metadaten
Titel
A deep learning-based approach to automatic proximal femur segmentation in quantitative CT images
verfasst von
Yu Deng
Ling Wang
Chen Zhao
Shaojie Tang
Xiaoguang Cheng
Hong-Wen Deng
Weihua Zhou
Publikationsdatum
24.03.2022
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Medical & Biological Engineering & Computing / Ausgabe 5/2022
Print ISSN: 0140-0118
Elektronische ISSN: 1741-0444
DOI
https://doi.org/10.1007/s11517-022-02529-9

Weitere Artikel der Ausgabe 5/2022

Medical & Biological Engineering & Computing 5/2022 Zur Ausgabe

Premium Partner