SwePub
Sök i LIBRIS databas

  Utökad sökning

id:"swepub:oai:DiVA.org:umu-175421"
 

Sökning: id:"swepub:oai:DiVA.org:umu-175421" > A Deep Learning Pip...

A Deep Learning Pipeline for Identification of Motor Units in Musculoskeletal Ultrasound

Ali, Hazrat (författare)
Umeå universitet,Radiofysik
Umander, Johannes (författare)
Umeå universitet,Radiofysik
Rohlén, Robin (författare)
Umeå universitet,Radiofysik
visa fler...
Grönlund, Christer (författare)
Umeå universitet,Radiofysik
visa färre...
 (creator_code:org_t)
IEEE, 2020
2020
Engelska.
Ingår i: IEEE Access. - : IEEE. - 2169-3536. ; 8, s. 170595-170608
  • Tidskriftsartikel (refereegranskat)
Abstract Ämnesord
Stäng  
  • Skeletal muscles are functionally regulated by populations of so-called motor units (MUs). An MU comprises a bundle of muscle fibers controlled by a neuron from the spinal cord. Current methods to diagnose neuromuscular diseases and monitor rehabilitation, and study sports sciences rely on recording and analyzing the bio-electric activity of the MUs. However, these methods provide information from a limited part of a muscle. Ultrasound imaging provides information from a large part of the muscle. It has recently been shown that ultrafast ultrasound imaging can be used to record and analyze the mechanical response of individual MUs using blind source separation. In this work, we present an alternative method - a deep learning pipeline - to identify active MUs in ultrasound image sequences, including segmentation of their territories and signal estimation of their mechanical responses (twitch train). We train and evaluate the model using simulated data mimicking the complex activation pattern of tens of activated MUs with overlapping territories and partially synchronized activation patterns. Using a slow fusion approach (based on 3D CNNs), we transform the spatiotemporal image sequence data to 2D representations and apply a deep neural network architecture for segmentation. Next, we employ a second deep neural network architecture for signal estimation. The results show that the proposed pipeline can effectively identify individual MUs, estimate their territories, and estimate their twitch train signal at low contraction forces. The framework can retain spatio-temporal consistencies and information of the mechanical response of MU activity even when the ultrasound image sequences are transformed into a 2D representation for compatibility with more traditional computer vision and image processing techniques. The proposed pipeline is potentially useful to identify simultaneously active MUs in whole muscles in ultrasound image sequences of voluntary skeletal muscle contractions at low force levels.

Ämnesord

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Medicinteknik -- Medicinsk bildbehandling (hsv//swe)
ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Medical Engineering -- Medical Image Processing (hsv//eng)
MEDICIN OCH HÄLSOVETENSKAP  -- Medicinska och farmaceutiska grundvetenskaper -- Fysiologi (hsv//swe)
MEDICAL AND HEALTH SCIENCES  -- Basic Medicine -- Physiology (hsv//eng)
NATURVETENSKAP  -- Data- och informationsvetenskap -- Datorseende och robotik (hsv//swe)
NATURAL SCIENCES  -- Computer and Information Sciences -- Computer Vision and Robotics (hsv//eng)

Nyckelord

Motor unit
decomposition
ultrafast ultrasound
medical imaging
deep learning
mechanical response
neural networks
recurrent neural networks

Publikations- och innehållstyp

ref (ämneskategori)
art (ämneskategori)

Hitta via bibliotek

Till lärosätets databas

Hitta mer i SwePub

Av författaren/redakt...
Ali, Hazrat
Umander, Johanne ...
Rohlén, Robin
Grönlund, Christ ...
Om ämnet
TEKNIK OCH TEKNOLOGIER
TEKNIK OCH TEKNO ...
och Medicinteknik
och Medicinsk bildbe ...
MEDICIN OCH HÄLSOVETENSKAP
MEDICIN OCH HÄLS ...
och Medicinska och f ...
och Fysiologi
NATURVETENSKAP
NATURVETENSKAP
och Data och informa ...
och Datorseende och ...
Artiklar i publikationen
IEEE Access
Av lärosätet
Umeå universitet

Sök utanför SwePub

Kungliga biblioteket hanterar dina personuppgifter i enlighet med EU:s dataskyddsförordning (2018), GDPR. Läs mer om hur det funkar här.
Så här hanterar KB dina uppgifter vid användning av denna tjänst.

 
pil uppåt Stäng

Kopiera och spara länken för att återkomma till aktuell vy