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2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

Multiple Device Segmentation for Fluoroscopic Imaging Using Multi-task Learning

verfasst von : Katharina Breininger, Tobias Würfl, Tanja Kurzendorfer, Shadi Albarqouni, Marcus Pfister, Markus Kowarschik, Nassir Navab, Andreas Maier

Erschienen in: Intravascular Imaging and Computer Assisted Stenting and Large-Scale Annotation of Biomedical Data and Expert Label Synthesis

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

For endovascular aortic repair (EVAR), integrating preoperative information of the aortic anatomy with intraoperative fluoroscopy can aid in reducing radiation exposure, contrast agent and procedure time. However, the quality of this fusion may deteriorate over the course of the intervention due to patient movement or deformation of the vasculature caused by interventional tools. Automatically detecting the instruments present in the X-ray image can help to assess the degree of deterioration, trigger automatic re-registration or aid in automatic workflow phase detection and process modeling. In this work, we investigate a flexible approach to segment different devices based on fully convolutional neural networks using multi-task learning. We evaluate the proposed approach on a set of 38 X-ray images acquired during EVAR interventions by targeting the segmentation of aortic stents, stiff guidewires and pigtail catheters. We compare the results to the performance of single-task networks. We manage to keep similar performance compared to single-task networks with Dice coefficients between 0.95 and 0.80 depending on the device, while speeding up computation by a factor of two.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Ambrosini, P., Ruijters, D., Niessen, W.J., Moelker, A., van Walsum, T.: Fully automatic and real-time catheter segmentation in X-ray fluoroscopy. In: Descoteaux, M., Maier-Hein, L., Franz, A., Jannin, P., Collins, D.L., Duchesne, S. (eds.) MICCAI 2017. LNCS, vol. 10434, pp. 577–585. Springer, Cham (2017). https://doi.org/10.1007/978-3-319-66185-8_65CrossRef Ambrosini, P., Ruijters, D., Niessen, W.J., Moelker, A., van Walsum, T.: Fully automatic and real-time catheter segmentation in X-ray fluoroscopy. In: Descoteaux, M., Maier-Hein, L., Franz, A., Jannin, P., Collins, D.L., Duchesne, S. (eds.) MICCAI 2017. LNCS, vol. 10434, pp. 577–585. Springer, Cham (2017). https://​doi.​org/​10.​1007/​978-3-319-66185-8_​65CrossRef
2.
10.
Zurück zum Zitat Milletari, F., Navab, N., Ahmadi, S.A.: V-Net: fully convolutional neural networks for volumetric medical image segmentation. In: IEEE International Conference on 3DVision (2016) Milletari, F., Navab, N., Ahmadi, S.A.: V-Net: fully convolutional neural networks for volumetric medical image segmentation. In: IEEE International Conference on 3DVision (2016)
15.
Zurück zum Zitat Toth, D., Pfister, M., Maier, A., Kowarschik, M., Hornegger, J.: Adaption of 3D models to 2D X-ray images during endovascular abdominal aneurysm repair. In: Navab, N., Hornegger, J., Wells, W.M., Frangi, A.F. (eds.) MICCAI 2015. LNCS, vol. 9349, pp. 339–346. Springer, Cham (2015). https://doi.org/10.1007/978-3-319-24553-9_42CrossRef Toth, D., Pfister, M., Maier, A., Kowarschik, M., Hornegger, J.: Adaption of 3D models to 2D X-ray images during endovascular abdominal aneurysm repair. In: Navab, N., Hornegger, J., Wells, W.M., Frangi, A.F. (eds.) MICCAI 2015. LNCS, vol. 9349, pp. 339–346. Springer, Cham (2015). https://​doi.​org/​10.​1007/​978-3-319-24553-9_​42CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Zhong, X., Hoffmann, M., Strobel, N., Maier, A.: Improved semi-automatic basket catheter reconstruction from two X-ray views. In: Tolxdorff, T., Deserno, T.M., Handels, H., Meinzer, H.P. (eds.) Bildverarbeitung für die Medizin 2016. I, pp. 26–31. Springer, Heidelberg (2016). https://doi.org/10.1007/978-3-662-49465-3_7CrossRef Zhong, X., Hoffmann, M., Strobel, N., Maier, A.: Improved semi-automatic basket catheter reconstruction from two X-ray views. In: Tolxdorff, T., Deserno, T.M., Handels, H., Meinzer, H.P. (eds.) Bildverarbeitung für die Medizin 2016. I, pp. 26–31. Springer, Heidelberg (2016). https://​doi.​org/​10.​1007/​978-3-662-49465-3_​7CrossRef
Metadaten
Titel
Multiple Device Segmentation for Fluoroscopic Imaging Using Multi-task Learning
verfasst von
Katharina Breininger
Tobias Würfl
Tanja Kurzendorfer
Shadi Albarqouni
Marcus Pfister
Markus Kowarschik
Nassir Navab
Andreas Maier
Copyright-Jahr
2018
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-01364-6_3