多期相CT合成辅助的腹部多器官图像分割  被引量:1

Multi-phase CT synthesis-assisted segmentation of abdominal organs

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作  者:黄品瑜 钟丽明 郑楷宜 陈泽立 肖若琳 全显跃[2] 阳维 HUANG Pinyu;ZHONG Liming;ZHENG Kaiyi;CHEN Zeli;XIAO Ruolin;QUAN Xianyue;YANG Wei(School of Biomedical Engineering,Southern Medical University//Guangdong Provincial Key Laboratory of Medical Image Processing,Guangzhou 510515,China;Department of Radiology,Zhujiang Hospital,Southern Medical University,Guangzhou 510282,China)

机构地区:[1]南方医科大学生物医学工程学院//广东省医学图像处理重点实验室,广东广州510515 [2]南方医科大学珠江医院影像诊断科,广东广州510282

出  处:《南方医科大学学报》2024年第1期83-92,共10页Journal of Southern Medical University

基  金:国家自然科学基金(82172020,62101239,82370674);广东省自然科学基金(2023A1515011291)。

摘  要:目的提出并探讨使用多期相CT合成辅助腹部多器官分割方法。方法提出多期相CT合成辅助腹部多器官分割,多期相CT能够充分提供同一器官不同的图像细节,从而为分割模型提供充分的全面的语义信息,提升腹部多个器官分割的性能。提出基于多头自注意力感知的多期相CT合成方法,引入基于多头自注意力机制的Transformer模块,提升合成网络捕捉长距离语义信息的能力,扩大网络的感受野,并且引入感知损失,在特征层面对合成图像与真实图像特征之间的差异最小化,与Transformer模块有协同作用,从而合成出更清晰、更高质量的多期相CT图像。结果使用南方医院的多期相CT数据集训练模型。其中用526例多期相CT训练合成模型,利用动脉期增强动脉CT(A.CECT)合成出平扫CT(NECT)、静脉期CECT(V.CECT)、延迟期CECT(D.CECT)的平均最大化绝对误差(MAE)分别为19.192±3.381、20.140±2.676、22.538±2.874,结合统计学对比,本文方法优于对比的其他图像合成方法(P<0.05)。多期相CT合成辅助的腹部多器官分割方法验证在内部验证集上进行验证平均Dice系数(DSC)为0.847,在外部验证集上进行验证平均DSC为0.823。结论本文方法能够合成出高质量的多期相CT图像以有效缓解不同期相CT之间存在的配准无法解决的误差问题,同时提高腹部13器官的分割性能,具有良好的泛化性能。Objective To propose a method for abdominal multi-organ segmentation assisted by multi-phase CT synthesis.Methods Multi-phase CT synthesis for synthesizing high-quality CT images was used to increase the information details for image segmentation.A transformer block was introduced to help to capture long-range semantic information in cooperation with perceptual loss to minimize the differences between the real image and synthesized image.Results The model was trained using multi-phase CT dataset of 526 total cases from Nanfang Hospital.The mean maximum absolute error(MAE)of the synthesized non-contrast CT,venous phase contrast-enhanced CT(CECT),and delay phase CECT images from arterial phase CECT was 19.192±3.381,20.140±2.676 and 22.538±2.874,respectively,which were better than those of images synthesized using other methods.Validation of the multi-phase CT synthesis-assisted abdominal multi-organ segmentation method showed an average dice coefficient of 0.847 for the internal validation set and 0.823 for the external validation set.Conclusion The propose method is capable of synthesizing high-quality multi-phase CT images to effectively reduce the errors in registration between different phase CT images and improve the performance for segmentation of 13 abdominal organs.

关 键 词:腹部多器官分割 多期相CT合成 对抗生成网络 TRANSFORMER 

分 类 号:R816[医药卫生—放射医学]

 

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