自動化された手動でトレースされた海馬量におけるセグメンテーションエラーとインターテストの信頼性

目的：臨床てんかんにおける関連範囲のイメージング異常を考慮して、精度、再現性、および臨床的許容性のために、自動化されたAtlasベースのアトラスベースと手動トレースの海馬セグメンテーションを厳密に比較する。 方法：有意な解剖学的変形を持つ2人の患者を含む、我々の施設の放射線データベースから海馬の非対称性を持つ49人の患者が特定されました。手動の海馬トレースは、経験豊富な技術者が3T Mprage画像で実施し、海馬尾を除く海馬容積を四重板まで測定しました。同じ画像は、NeroquantおよびFreeSurferソフトウェアを使用して処理されました。10人の被験者が、一貫性を評価するために以前の結果を盲目にした2人の追加の技術者による繰り返し手動海馬痕跡を受けました。2つの臨床MRI研究を担当する10人の患者は、ニューロカントとフリーザーファーを使用して繰り返される量測定値を獲得しました。 結果：フリーズサーファーの生のボリュームはニューロカントよりも有意に低かった（p <0.001、右と左）、海馬の非対称性の推定値は、両方の自動方法で手動トレーシングよりも低かった（P <0.0001）。違いは、年齢、性別、およびスキャナーが規範的なパーセンタイルに合わせた量をスケーリングした後、重要なままでした。ボリュームの再現性は、手動トレースでは公平（0.4-0.59）であり、両方の自動化された方法で優れた（> 0.75）でした。非対称性指数の再現性は、手動トレースの場合は優れていました（> 0.75）、フリーザーファーセグメンテーションとニューロカントセグメンテーションでは公正（0.4-0.59）でした。両方の自動セグメンテーション方法は、解剖学的変形を伴う2つのケースで失敗しました。セグメンテーションエラーは、25のニューロカントおよび27のフリーザーファーセグメンテーションで視覚的に識別され、9（18％）のニューロカントと6つ（12％）のフリーザーファーエラーが臨床的に有意であると判断されました。 解釈：自動化された海馬量は、手でトレースされた海馬量よりも再現可能です。ただし、これらのメソッドは場合によっては失敗し、重要なセグメンテーションエラーが発生する可能性があります。

OBJECTIVE: To rigorously compare automated atlas-based and manual tracing hippocampal segmentation for accuracy, repeatability, and clinical acceptability given a relevant range of imaging abnormalities in clinical epilepsy. METHODS: Forty-nine patients with hippocampal asymmetry were identified from our institutional radiology database, including two patients with significant anatomic deformations. Manual hippocampal tracing was performed by experienced technologists on 3T MPRAGE images, measuring hippocampal volume up to the tectal plate, excluding the hippocampal tail. The same images were processed using NeuroQuant and FreeSurfer software. Ten subjects underwent repeated manual hippocampal tracings by two additional technologists blinded to previous results to evaluate consistency. Ten patients with two clinical MRI studies had volume measurements repeated using NeuroQuant and FreeSurfer. RESULTS: FreeSurfer raw volumes were significantly lower than NeuroQuant (P < 0.001, right and left), and hippocampal asymmetry estimates were lower for both automatic methods than manual tracing (P < 0.0001). Differences remained significant after scaling volumes to age, gender, and scanner matched normative percentiles. Volume reproducibility was fair (0.4-0.59) for manual tracing, and excellent (>0.75) for both automated methods. Asymmetry index reproducibility was excellent (>0.75) for manual tracing and FreeSurfer segmentation and fair (0.4-0.59) for NeuroQuant segmentation. Both automatic segmentation methods failed on the two cases with anatomic deformations. Segmentation errors were visually identified in 25 NeuroQuant and 27 FreeSurfer segmentations, and nine (18%) NeuroQuant and six (12%) FreeSurfer errors were judged clinically significant. INTERPRETATION: Automated hippocampal volumes are more reproducible than hand-traced hippocampal volumes. However, these methods fail in some cases, and significant segmentation errors can occur.