Accélération de l'analyse osseuse chez les souris
Un défi mondial pour automatiser la détection des plaques de croissance dans les os de souris.
Nikolay Burlutskiy, Marija Kekic, Jordi de la Torre, Philipp Plewa, Mehdi Boroumand, Julia Jurkowska, Borjan Venovski, Maria Chiara Biagi, Yeman Brhane Hagos, Roksana Malinowska-Traczyk, Yibo Wang, Jacek Zalewski, Paula Sawczuk, Karlo Pintarić, Fariba Yousefi, Leif Hultin
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Table des matières
- Le Problème
- C'est Quoi le Challenge ?
- Le Dataset
- Unir nos Forces
- La Tâche
- Les Techniques
- 1. Équipe SN (SafetyNet)
- 2. Équipe MH (Matterhorn)
- 3. Équipe EK (Exploding Kittens)
- 4. Équipe CW (CodeWarriors2)
- 5. Équipe SV (Subvisible)
- 6. Équipe BM (ByteMeIfYouCan)
- Apprendre Ensemble
- Les Résultats
- Métriques d'Évaluation
- Dernières Pensées
- Partager, C'est Prendre Soin
- Conclusion
- Source originale
- Liens de référence
Salut ! Tu t’es déjà demandé comment les scientifiques savent si une souris grandit bien ? Eh bien, ils regardent ses os ! Ouais, les os sont super importants pour comprendre si les souris se développent normalement, surtout pendant les tests de médicaments. Cet article va te plonger dans un défi passionnant qui visait à rendre ce processus plus rapide grâce aux ordinateurs pour détecter les plaques de croissance dans les os de souris.
Le Problème
Dans le monde de la médecine, détecter les changements dans les os via des Scans spéciaux peut être un peu pénible. Ça implique souvent beaucoup de travail manuel, ce qui peut prendre des heures et ne pas toujours être fiable. Imagine essayer de trouver le bon morceau d'un puzzle pendant que tes amis attendent impatient sur le canapé. Ouf ! Alors, les scientifiques ont eu l'idée de rendre ce processus automatique. Bienvenue au MiceBoneChallenge !
C'est Quoi le Challenge ?
Une entreprise a décidé d'organiser une compétition où des scientifiques du monde entier pouvaient se rassembler pour créer des Modèles informatiques capables de trouver automatiquement les plaques de croissance dans les os de souris. Pourquoi les plaques de croissance ? Eh bien, c'est là que la croissance se produit, et savoir où elles se trouvent aide à mesurer la santé des os.
Le Dataset
Pour commencer, une collection de scans d'os de souris de haute qualité a été rassemblée. Imagine un coffre au trésor rempli de petites photos d’os ! Ces scans étaient riches en détails dont les scientifiques avaient besoin pour aider leurs ordinateurs à apprendre. Après avoir rassemblé les Données, elles ont été soigneusement étiquetées, marquant les parties importantes. Ces données étiquetées ont ensuite été partagées avec tous les participants au défi.
Unir nos Forces
Plusieurs cerveaux ont rejoint le défi. Teams ont été créées, et les scientifiques ont mis en commun leurs connaissances et compétences. Cette collaboration amicale leur a permis de partager des idées et des approches. C'était comme un dîner potluck – chacun a apporté son meilleur plat à partager !
La Tâche
La tâche se décomposait en deux parties. D'abord, les participants devaient trouver la Plaque de croissance dans les scans osseux. Ensuite, ils devaient la quantifier, ce qui signifie mesurer son importance. Pense à ça comme repérer la cerise sur le dessus d'un sundae et décider de sa taille.
Les Techniques
Chaque équipe a abordé le problème de manière différente. Elles pouvaient utiliser différents types de méthodes pour analyser les Images, allant de simples techniques à des méthodes plus complexes, un peu comme choisir entre un vélo et une fusée. Voilà un aperçu de ce que certaines équipes ont fait :
1. Équipe SN (SafetyNet)
Cette équipe a utilisé une approche 3D. Ils ont traité toutes ces données osseuses avec un modèle informatique qui regardait toute la structure en même temps. Comme si tu avais toutes tes saveurs de glace devant toi plutôt que de choisir juste une.
2. Équipe MH (Matterhorn)
L'équipe MH a pris un chemin légèrement différent. Ils ont utilisé des tranches de l'os pour avoir une bonne vue sans avoir besoin de traiter chaque petit détail en 3D. C'est comme choisir le meilleur angle pour un selfie.
3. Équipe EK (Exploding Kittens)
Avec un nom aussi fun, tu peux t'attendre à un peu de créativité ! Ils ont mis en œuvre une combinaison de tranches pour créer une vue 2,5D, mélangeant 2D et 3D pour trouver le GPPI (Growth Plate Plane Index). Ils se sont assurés de ne pas juste obtenir l’angle ennuyeux mais plutôt une vue dynamique !
4. Équipe CW (CodeWarriors2)
Ils ont décidé de classifier les images. En gros, ils ont appris à leur modèle à identifier quelles tranches étaient “avant” et “après” la plaque de croissance, un peu comme regarder un soap opera pas très subtil où tu connais les rebondissements avant qu'ils ne se produisent.
5. Équipe SV (Subvisible)
Cette équipe s'est concentrée sur l'identification de caractéristiques spécifiques dans les images qui indiquaient la présence de la plaque de croissance. Ils ont créé un modèle capable d'affiner ses suggestions en examinant une série d'images autour de la plaque de croissance prédite. C'est comme deviner la bonne porte dans un jeu télévisé mais recevoir des indices en cours de route.
6. Équipe BM (ByteMeIfYouCan)
Enfin, l'équipe BM a aussi utilisé une approche de fenêtre glissante, similaire à l'équipe SN, mais avec un modèle plus simple qui les aidait à prédire où se trouvait la plaque de croissance. Ils étaient comme des détectives, examinant de près chaque indice pour résoudre l'affaire.
Apprendre Ensemble
Tout au long du défi, toutes les équipes devaient partager leurs découvertes, ce qui en faisait une vraie expérience d'apprentissage collectif. Imagine une salle de classe où tout le monde peut échanger des notes et des idées !
Les Résultats
Une fois la poussière retombée après de nombreux rounds de tests, il était temps de voir qui était le champion. Chaque équipe devait faire tourner ses modèles sur un ensemble d'images test et voir qui pouvait le mieux prédire l'emplacement de la plaque de croissance.
Métriques d'Évaluation
Pour mesurer la performance de chaque équipe, les scientifiques ont utilisé une fonction sophistiquée qui récompense les prédictions précises et pénalise les erreurs. C'est comme un jeu où tu gagnes des points pour les bonnes réponses mais en perds pour celles qui sont incorrectes.
Dernières Pensées
Les résultats ont montré que, pour la plupart, toutes les équipes s'en sont bien sorties. Leurs prédictions étaient assez proches pour une utilisation pratique par des experts. C'est comme quand ton ami essaie de dessiner ton personnage de dessin animé préféré – assez proche pour que tu puisses dire qui c'est, mais pas tout à fait parfait.
Partager, C'est Prendre Soin
Dans l'esprit de collaboration scientifique, toutes les données, modèles et codes créés pendant ce défi sont partagés publiquement. Ça veut dire que n'importe qui peut plonger dedans, apprendre et contribuer au domaine. C'est comme partager un livre de recettes pour les meilleurs cookies de tous les temps !
Conclusion
Ce défi n'était pas seulement une question de trouver les plaques de croissance mais aussi de rassembler des esprits créatifs, de partager des connaissances et de faire un vrai impact sur la rapidité et l'efficacité de l'analyse osseuse chez les souris. Alors qu'on avance, qui sait quels développements excitants nous attendent ? Peut-être qu'un jour, on aura des robots pour faire ce travail, donnant aux scientifiques plus de temps pour siroter leur café et discuter des choses importantes de la vie !
Alors la prochaine fois que tu penses à comment les scientifiques déterminent si une souris grandit bien, souviens-toi du MiceBoneChallenge et de l'incroyable travail d'équipe et innovation qu'il a encouragés. Qui aurait cru que les os de souris pouvaient déclencher une telle aventure !
Source originale
Titre: MiceBoneChallenge: Micro-CT public dataset and six solutions for automatic growth plate detection in micro-CT mice bone scans
Résumé: Detecting and quantifying bone changes in micro-CT scans of rodents is a common task in preclinical drug development studies. However, this task is manual, time-consuming and subject to inter- and intra-observer variability. In 2024, Anonymous Company organized an internal challenge to develop models for automatic bone quantification. We prepared and annotated a high-quality dataset of 3D $\mu$CT bone scans from $83$ mice. The challenge attracted over $80$ AI scientists from around the globe who formed $23$ teams. The participants were tasked with developing a solution to identify the plane where the bone growth happens, which is essential for fully automatic segmentation of trabecular bone. As a result, six computer vision solutions were developed that can accurately identify the location of the growth plate plane. The solutions achieved the mean absolute error of $1.91\pm0.87$ planes from the ground truth on the test set, an accuracy level acceptable for practical use by a radiologist. The annotated 3D scans dataset along with the six solutions and source code, is being made public, providing researchers with opportunities to develop and benchmark their own approaches. The code, trained models, and the data will be shared.
Auteurs: Nikolay Burlutskiy, Marija Kekic, Jordi de la Torre, Philipp Plewa, Mehdi Boroumand, Julia Jurkowska, Borjan Venovski, Maria Chiara Biagi, Yeman Brhane Hagos, Roksana Malinowska-Traczyk, Yibo Wang, Jacek Zalewski, Paula Sawczuk, Karlo Pintarić, Fariba Yousefi, Leif Hultin
Dernière mise à jour: 2024-11-26 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2411.17260
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.17260
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.
Merci à arxiv pour l'utilisation de son interopérabilité en libre accès.
Liens de référence
- https://github.com/cvpr-org/author-kit
- https://github.com/azu-biopharmaceuticals-rd/bone_challenge/tree/main/approaches/marija
- https://github.com/azu-biopharmaceuticals-rd/bone_challenge/tree/main/approaches/matterhorn
- https://github.com/azu-biopharmaceuticals-rd/bone_challenge/tree/main/approaches/explodingkittens
- https://github.com/azu-biopharmaceuticals-rd/bone_challenge/tree/main/approaches/codewarriors2
- https://github.com/azu-biopharmaceuticals-rd/bone_challenge/tree/main/approaches/subvisible
- https://github.com/azu-oncology-rd/icop-challenge-2024
- https://to
- https://www.slicer.org/
- https://osf.io/