近日,中國科學院深圳先進技術研究院生物醫(yī)學與健康工程研究所微創(chuàng)中心研究員謝耀欽、周壽軍合作,在腹部CT多臟器智能分割領域取得新進展。相關工作以Incorporating the Hybrid Deformable Model for Improving the Performance of Abdominal CT Segmentation via Multi-Scale Feature Fusion Network為題于近日發(fā)表在Medical Image Analysis上。

腹部CT多臟器的自動分割可以提高疾病診斷、預后分析和治療計劃等臨床工作流程的效率。然而,大量帶人工標注的臨床CT數(shù)據(jù)導致分割模型的標注過程非常耗時,而且多尺度病人臟器與形狀變化和臟器邊界模糊效應導致自動精準的腹部CT多臟器分割充滿挑戰(zhàn)。

對此,研究團隊提出了一種混合形變模型(Hybrid Deformable Model, HDM)的新型數(shù)據(jù)擴充方法,緩解了因訓練數(shù)據(jù)不足導致的網(wǎng)絡過擬合問題。HDM由不同病人間的臟器配準形變和同一病人內(nèi)的臟器隨機形變組成。相比于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)擴充方法,HDM因其產(chǎn)生幾何變化的多樣性,使網(wǎng)絡更能捕捉到腹部CT中不同形態(tài)的臟器位置。HDM不僅能用于醫(yī)學圖像分割,還可以用于圖像配準和圖像重建,有望成為一種基于深度學習的通用數(shù)據(jù)擴充方法。此外,研究團隊設計了一個基于三維注意力機制的多尺度特征融合網(wǎng)絡,有效地降低了網(wǎng)絡的訓練難度并提升了分割精度。通過在多中心的腹部CT數(shù)據(jù)上的交叉驗證,結(jié)果顯示研究團隊提出的方法成功實現(xiàn)了腹部CT多臟器智能分割。

該研究得到了國家重點研發(fā)專項、國家自然科學基金聯(lián)合基金、國家自然科學基金面上項目等的支持。

圖1 研究團隊提出的腹部CT多臟器分割框架的示意圖

圖2 分割結(jié)果圖 

第1-2行分別為手動分割和提出的分割方法的三維效果圖,第3-5行表示不同CT層面的分割結(jié)果。第1-3列分別為較差、中等和較好的分割結(jié)果。顏色(a)-(h)分別表示脾臟、左腎、膽囊、食管、肝臟、胃、胰腺和十二指腸。

轉(zhuǎn)載自|中國科學院