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Artificial intelligence to diagnose meniscus tears on MRI - 05/04/19

Doi : 10.1016/j.diii.2019.02.007 
V. Roblot a, , Y. Giret b, c, M. Bou Antoun a, C. Morillot b, X. Chassin b, A. Cotten e, J. Zerbib a, L. Fournier a, d
a UMR-S970, Department of Radiology, Hôpital Européen Georges-Pompidou, Assistance Publique–Hôpitaux de Paris, Université Paris-Descartes, 75015 Paris, France 
b CentraleSupélec, Université Paris Saclay, 91190 Gif-sur-Yvette, France 
c Foodvisor, 75011 Paris, France 
d Laboratoire de Recherche en Imagerie, LRI, PARCC-HEGP, UMR 970, Inserm/université Paris Descartes, Sorbonne-Paris cité, 75015 Paris, France 
e Department of Musculoskeletal Radiology, Lille University Hospital, 59037 Lille, France 

Corresponding author.

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Abstract

Purpose

The purpose of this study was to build and evaluate a high-performance algorithm to detect and characterize the presence of a meniscus tear on magnetic resonance imaging examination (MRI) of the knee.

Material and methods

An algorithm was trained on a dataset of 1123 MR images of the knee. We separated the main task into three sub-tasks: first to detect the position of both horns, second to detect the presence of a tear, and last to determine the orientation of the tear. An algorithm based on fast-region convolutional neural network (CNN) and faster-region CNN, was developed to classify the tasks. The algorithm was thus used on a test dataset composed of 700 images for external validation. The performance metric was based on area under the curve (AUC) analysis for each task and a final weighted AUC encompassing the three tasks was calculated.

Results

The use of our algorithm yielded an AUC of 0.92 for the detection of the position of the two meniscal horns, of 0.94 for the presence of a meniscal tear and of 083 for determining the orientation of the tear, resulting in a final weighted AUC of 0.90.

Conclusion

We demonstrate that our algorithm based on fast-region CNN is able to detect meniscal tears and is a first step towards developing more end-to-end artificial intelligence-powered diagnostic tools.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Artificial intelligence (AI), Meniscus tear, Magnetic resonance imaging (MRI), Region convolutional neuronal networks (RCNN), Convolutional neuronal network (CNN)


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© 2019  Publié par Elsevier Masson SAS.
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Vol 100 - N° 4

P. 243-249 - avril 2019 Retour au numéro
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  • Automatic knee meniscus tear detection and orientation classification with Mask-RCNN
  • V. Couteaux, S. Si-Mohamed, O. Nempont, T. Lefevre, A. Popoff, G. Pizaine, N. Villain, I. Bloch, A. Cotten, L. Boussel
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