Dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) plays an important role in breast cancer screening, tumor assessment, and treatment planning and monitoring. The dynamic changes in contrast in different tissues help to highlight the tumor in post-contrast images. However, varying acquisition protocols and individual factors result in large variation in the appearance of tissues, even for images acquired in the same phase (e.g., first post-contrast phase), making automated tumor segmentation challenging. Here, we propose a tumor segmentation method that leverages knowledge of the image acquisition time to modulate model features according to the specific acquisition sequence. We incorporate the acquisition times using feature-wise linear modulation (FiLM) layers, a lightweight method for incorporating temporal information that also allows for capitalizing on the full, variables number of images acquired per imaging study. We trained baseline and different configurations for the time-modulated models with varying backbone architectures on a large public multisite breast DCE-MRI dataset. Evaluation on in-domain images and a public out-of-domain dataset showed that incorporating knowledge of phase acquisition time improved tumor segmentation performance and model generalization.


翻译:动态对比增强磁共振成像(DCE-MRI)在乳腺癌筛查、肿瘤评估以及治疗规划与监测中发挥着重要作用。不同组织中对比度的动态变化有助于在增强后图像中突显肿瘤。然而,不同的采集协议和个体因素导致组织外观存在显著差异,即使在同一成像阶段(例如首次增强后阶段)获取的图像也是如此,这使得自动化肿瘤分割具有挑战性。本文提出一种肿瘤分割方法,该方法利用图像采集时间信息,根据特定的采集序列调整模型特征。我们通过特征级线性调制(FiLM)层整合采集时间,这是一种轻量级的时序信息融合方法,同时能够充分利用每次成像研究中获取的完整且数量可变的图像。我们在一个大型公共多中心乳腺DCE-MRI数据集上,使用不同的骨干架构训练了基线模型及多种时间调制模型配置。在域内图像和公共域外数据集上的评估表明,整合相位采集时间知识能够提升肿瘤分割性能并增强模型泛化能力。

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