Fibroglandular tissue segmentation in breast MRI using vision transformers: a multi-institutional evaluation

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Gustav Müller-Franzes - , Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (Autor:in)
  • Fritz Müller-Franzes - , Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (Autor:in)
  • Luisa Huck - , Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (Autor:in)
  • Vanessa Raaff - , Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (Autor:in)
  • Eva Kemmer - , Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (Autor:in)
  • Firas Khader - , Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (Autor:in)
  • Soroosh Tayebi Arasteh - , Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (Autor:in)
  • Teresa Lemainque - , Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (Autor:in)
  • Jakob Nikolas Kather - , Else Kröner Fresenius Zentrum für Digitale Gesundheit, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (Autor:in)
  • Sven Nebelung - , Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (Autor:in)
  • Christiane Kuhl - , Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (Autor:in)
  • Daniel Truhn - , Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (Autor:in)

Abstract

Accurate and automatic segmentation of fibroglandular tissue in breast MRI screening is essential for the quantification of breast density and background parenchymal enhancement. In this retrospective study, we developed and evaluated a transformer-based neural network for breast segmentation (TraBS) in multi-institutional MRI data, and compared its performance to the well established convolutional neural network nnUNet. TraBS and nnUNet were trained and tested on 200 internal and 40 external breast MRI examinations using manual segmentations generated by experienced human readers. Segmentation performance was assessed in terms of the Dice score and the average symmetric surface distance. The Dice score for nnUNet was lower than for TraBS on the internal testset (0.909 ± 0.069 versus 0.916 ± 0.067, P < 0.001) and on the external testset (0.824 ± 0.144 versus 0.864 ± 0.081, P = 0.004). Moreover, the average symmetric surface distance was higher (= worse) for nnUNet than for TraBS on the internal (0.657 ± 2.856 versus 0.548 ± 2.195, P = 0.001) and on the external testset (0.727 ± 0.620 versus 0.584 ± 0.413, P = 0.03). Our study demonstrates that transformer-based networks improve the quality of fibroglandular tissue segmentation in breast MRI compared to convolutional-based models like nnUNet. These findings might help to enhance the accuracy of breast density and parenchymal enhancement quantification in breast MRI screening.

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer14207
Seitenumfang9
FachzeitschriftScientific reports
Jahrgang13 (2023)
Ausgabenummer1
PublikationsstatusVeröffentlicht - 30 Aug. 2023
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

PubMed 37648728

Schlagworte

ASJC Scopus Sachgebiete

Schlagwörter

  • Radiography, Magnetic Resonance Imaging, Electric Power Supplies, Humans, Retrospective Studies, Breast Density

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