基于层次卷积神经网络的乳腺癌MRI分割方法与流程

文档序号:19933201发布日期:2020-02-14 22:15阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于层次卷积神经网络的乳腺癌mri分割方法,其特征在于,基于动态对比增强磁共振成像(dce-mri),其具体步骤为,

q1,训练一个全卷积网络fcn模型(fcn-1),采用3du-net架构来获取输入图像的全局和局部结构信息,以估计感兴趣的区域即乳房掩膜;

q2,以乳房掩膜为引导,训练另外两个fcn模型(fcn-2和fcn-3),分别估计粗分割结果和细化初始结果,至此可以检测输入图像中的所有肿瘤区域;

q3,为了从所有检测到的肿瘤中识别出活检肿瘤,进一步开发了一种基于标记点的检测模型(fcn-4),以检测用于活检肿瘤选择和放射基因组学的两个标记点。

2.根据权利要求1所述的一种基于层次卷积神经网络的乳腺癌mri分割方法,其特征在于,在q1步骤中,全卷积网络fcn模型(fcn-1)对每个输入的对比增强前图像进行学习生成乳房掩膜;用降采样的预对比图像来训练fcn-1,该训练过程使用二进制交叉熵损失函数,图像规格为1.5×1.5×1.5mm3的分辨率。

3.根据权利要求1所述的一种基于层次卷积神经网络的乳腺癌mri分割方法,其特征在于,在q2步骤中,粗分割具体为:

训练另一个全卷积网络fcn模型(fcn-2),包含尽可能多的类肿瘤体素来获得高灵敏度乳腺肿瘤的粗分割结果,同样采用3du-net架构来获取输入图像的全局和局部结构信息,存在一条收缩路径和一条扩展路径,收缩路径的每个步骤由3×3×3卷积,批处理归一化、校正线性单元(relu)和2×2×2最大池化操作,扩展路径的每个步骤都包括一个3×3×3向上卷积,然后是与收缩路径中的相应特征映射的级联过程,以及一个3×3×3卷积;

fcn-2中设有激活函数,在最后一层的激活函数是一个sigmoid函数,因此输出被归一化为[0,1],即fcn-2的输出是每个体素属于肿瘤区域或背景的概率。

4.根据权利要求3所述的一种基于层次卷积神经网络的乳腺癌mri分割方法,其特征在于,激活函数为类骰子灵敏度(dice-sensitivity-like)损失函数,其形式定义为:

其中,

xn,v表示第n个输入数据xn的第v(v=1,...,v)体素;

xn的金标准分割概率图为sn,第v个元素表示为sn,v;

f(xn,v,w2)是通过使用fcn-2的网络系数w2对xn,v的概率估计;

n是训练图像的数量。

5.根据权利要求1所述的一种基于层次卷积神经网络的乳腺癌mri分割方法,其特征在于,在q2步骤中,细分割具体为:

训练第三个全卷积网络fcn模型(fcn-3),以精确定位肿瘤区域。包含三个通道,分别为通过fcn-2生成的粗略分割概率图,对比增强后图像和减影图像。fcn-3的重点是准确估计肿瘤的位置,采用以下dice-like损失函数:

其中,g(x'n,v,w3)是通过使用fcn-3的网络系数w3的概率估计,x'n,v是具有3个通道的输入数据x'n的第v个(v=1,…,v)体素。

6.根据权利要求1所述的一种基于层次卷积神经网络的乳腺癌mri分割方法,其特征在于,在q3步骤中,具体为以下三个步骤:

q31:肿瘤标记:标记fcn-3生成的分割图像中所有可能的肿瘤,首先,利用图像侵蚀和图像扩张以去除可能的噪音,并连接可能的非肿瘤区域;然后,计算出图像上的连接分量,以获得每个肿瘤的掩膜;最后,利用肿瘤掩膜从原始分割图像中定位出相应的肿瘤;

q32:标记点检测:为了自动计算每个肿瘤的时钟位置,首先定义位于左、右乳头的两个标志点,分别记作nl和nr;然后,训练一个具有u-net架构的标记点检测器(fcn-4),该检测器的输入为对比增强前图像,输出为两个标记点的热图;

q33:活检肿瘤选择:以检测到的两个乳头标记点为时钟中心,计算每个检测到的肿瘤的时钟位置,肿瘤的左右位置信息由它们到两个标记点的距离来定义,时钟信息由乳头标记点和肿瘤的位置来定义,其中以乳头标志点作为时钟中心,根据每个肿瘤的估时钟位置和临床记录中活检肿瘤的时钟位置,最终从所有检测到的肿瘤中识别出活检肿瘤。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1