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Deep Learning Segmentation-Based Bone Removal from Computed Tomography of the Brain Improves Subdural Hematoma Detection - 08/11/24

Doi : 10.1016/j.neurad.2024.101231 
Masis Isikbay 1, , # , M. Travis Caton 2, Jared Narvid 1, 3, Jason Talbott 1, 3, Soonmee Cha 1, Evan Calabrese 1, 4, 5, 6
1 Department of Radiology and Biomedical Imaging, University of California San Francisco, 505 Parnassus Ave, M-396, San Francisco, CA 94143 
2 Cerebrovascular Center, Department of Neurosurgery, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, 1450 Madison Ave, New York, NY 10029 
3 Department of Radiology, Zuckerberg San Francisco General Hospital and Trauma Center, University of California, San Francisco 94110 
4 Department of Radiology, Division of Neuroradiology, Duke University Medical Center, Box 3808 DUMC Durham, NC 27710 
5 Duke Center for Artificial Intelligence in Radiology (DAIR), Duke University Medical Center, Durham, NC 27710 
6 Center for Intelligent Imaging (Ci2), University of California San Francisco, San Francisco, CA 94143 

Corresponding Author: Masis Isikbay. Department of Radiology & Biomedical Imaging, University of California San Francisco, 505 Parnassus Ave, Rm M391, Box 0628, San Francisco, CA, USA 94143, Ph: 415-476-8358, Fax: 239-317-1825Department of Radiology & Biomedical ImagingUniversity of California San Francisco505 Parnassus Ave, Rm M391, Box 0628San FranciscoCA94143USA
Sous presse. Manuscrit accepté. Disponible en ligne depuis le Friday 08 November 2024

ABSTACT

PURPOSE

Timely identification of intracranial blood products is clinically impactful, however the detection of subdural hematoma (SDH) on non-contrast CT scans of the head (NCCTH) is challenging given interference from the adjacent calvarium. This work explores the utility of a NCCTH bone removal algorithm for improving SDH detection.

METHODS

A deep learning segmentation algorithm was designed/trained for bone removal using 100 NCCTH. Segmentation accuracy was evaluated on 15 NCCTH from the same institution and 22 NCCTH from an independent external dataset using quantitative overlap analysis between automated and expert manual segmentations. The impact of bone removal on detecting SDH by junior radiology trainees was evaluated with a reader study comparing detection performance between matched cases with and without bone removal applied.

RESULTS

Average Dice overlap between automated and manual segmentations from the internal and external test datasets were 0.9999 and 0.9957, which was superior to other publicly available methods. Among trainee readers, SDH detection was statistically improved using NCCTH with and without bone removal applied compared to standard NCCTH alone (P value <.001). Additionally, 12/14 (86%) of participating trainees self-reported improved detection of extra axial blood products with bone removal, and 13/14 (93%) indicated that they would like to have access to NCCTH bone removal in the on-call setting.

CONCLUSION

Deep learning segmentation-based NCCTH bone removal is rapid, accurate, and improves detection of SDH among trainee radiologists when used in combination with standard NCCTH. This study highlights the potential of bone removal for improving confidence and accuracy of SDH detection.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Machine Learning, Deep Learning, Artificial Intelligence, Non-Contrast CT, Brain, Neurovascular

Abbreviations : AI, 3D, CT, DICOM, DSA, NCCTH, SDH


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