VascX Models: Model Ensembles for Retinal Vascular Analysis from Color Fundus Images

要約

カラー眼底画像（CFI）から網膜血管系を解析するための包括的なモデル群であるVascXモデルを紹介する。アノテーションされたCFIは、公開データセットから集約された。主に集団ベースのRotterdam Studyからの追加CFIは、ピクセルレベルで動脈と静脈のグレーダーによってアノテーションされ、その結果、患者の属性と画像条件の多様なデータセットとなった。VascXモデルは、既存の一般に利用可能なモデルと比較して、データセット、画質レベル、解剖学的領域にわたって優れたセグメンテーション性能を示した。特に、大規模コホートや臨床データセットで一般的な、中程度の画質のCFIにおけるこれらの構造のセグメンテーションにおいて、動脈-静脈および椎間板のセグメンテーション性能の重要な改善が観察された。重要なことは、VascXのセグメンテーションマスクから抽出された特徴量と、以前のモデルで生成されたセグメンテーションマスクから抽出された特徴量を比較したところ、これらの改善により、血管特徴量の精度が大幅に向上したことである。VascXモデルにより、自動網膜血管解析の実装を簡素化し、その質を高めることを目的とした、ロバストですぐに使えるモデルアンサンブルと推論コードのセットを提供します。モデルによって生成された正確な血管パラメータは、眼内外の疾患パターンを同定するための出発点となります。

要約(オリジナル)

We introduce VascX models, a comprehensive set of model ensembles for analyzing retinal vasculature from color fundus images (CFIs). Annotated CFIs were aggregated from public datasets . Additional CFIs, mainly from the population-based Rotterdam Study were annotated by graders for arteries and veins at pixel level, resulting in a dataset diverse in patient demographics and imaging conditions. VascX models demonstrated superior segmentation performance across datasets, image quality levels, and anatomic regions when compared to existing, publicly available models, likely due to the increased size and variety of our training set. Important improvements were observed in artery-vein and disc segmentation performance, particularly in segmentations of these structures on CFIs of intermediate quality, common in large cohorts and clinical datasets. Importantly, these improvements translated into significantly more accurate vascular features when we compared features extracted from VascX segmentation masks with features extracted from segmentation masks generated by previous models. With VascX models we provide a robust, ready-to-use set of model ensembles and inference code aimed at simplifying the implementation and enhancing the quality of automated retinal vasculature analyses. The precise vessel parameters generated by the model can serve as starting points for the identification of disease patterns in and outside of the eye.

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