基于U-net模块的多尺度脑肿瘤分割网络

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanghuia23
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,脑肿瘤的分割任务已经逐渐成为医学图像研究领域的一个热点问题。一般情况下,脑肿瘤致死率、致残率极高,对人体的健康有很大的危害。其中,胶质瘤是最常见的脑肿瘤,它是由神经胶质细胞癌变而形成的,可分为低级别胶质瘤(Low-grade glioma,LGG)和高级别胶质瘤(High-grade glioma,HGG),HGG通常由LGG恶化形成。尽管目前的治疗水平有所提升,但是HGG患者的预后仍旧很差,中位生存期不到两年甚至更短,与HGG相比,LGG患者的治疗和预后更有效。为了更好地治疗患者同时尽力的延长他们的生存时间,及时并准确地分割出胶质瘤,辅助医生制定适当的治疗计划是非常重要的。在诊断成像技术的发展过程中,诞生了各种各样的脑肿瘤成像检查方式,其中,磁共振成像(MRI)由于具有很高的软组织分辨率和空间分辨率,没有辐射损伤,可以提供广泛的生理意义的对比,并通过成像来区分不同的组织,且MRI所得的特征能够大大提高对脑肿瘤恶性程度的准确性的评估,因此广泛用于诊断脑和神经系统异常。尽管技术手段有所提升,但脑肿瘤分割仍然是一项艰巨的任务,因为肿瘤的边界通常是模糊的,并且不同患者的肿瘤形状、位置和范围存在高度的可变性。因此,设计一个可有效分割脑肿瘤的自动算法是很重要且具有挑战性的,在过去的几十年中,研究者们已经提出了许多相关的算法,其中,基于深度学习的算法在脑肿瘤分割方面取得了良好的效果。在前人研究的基础上,本文提出了一种基于u-net模块的多尺度脑肿瘤图像(MRI)分割网络,网络主要由编码和解码两部分构成。在编码阶段,网络使用卷积层、u-net模块、多尺度池化块来捕获不同分辨率下的长距离空间信息;在解码阶段,则分别对不同分辨率的特征图进行上采样并进行融合,以提取和利用足够的特征。在u-net模块中,我们使用了 Xception模块和3D深度可分离卷积来保护信息的完整性并降低网络的计算量,其中,较浅的卷积层可以学习图像的局部特征和低维特征,而较深的卷积层可以学习网络的全局特征和高维特征,通过跳跃连接的级联操作则可以直接将这些特征传递至解码层,从而为网络提供更加详细和丰富的信息;在多尺度池化块中,我们利用不同大小的池化核并行处理特征,以获得不同大小的感受野信息,这样,网络即可获得不同尺度的上下文特征。为了验证本文网络的性能,我们在BraTS 2015测试集上进行了大量的对比、消融实验,最终,本文提出的多尺度分割网络实现了完整肿瘤区域,肿瘤核心区域和强化肿瘤区域的Dice评估指标分别为0.85、0.72和0.61的分割结果。与现有的一些较为先进的肿瘤图像分割方法相比,我们的网络是非常有竞争力的。
其他文献
论文系统性地关注延安时期到70年代文学(延安文学、十七年文学、文革文学)中的成长问题。以往研究中,认为延安到“文革”时期的成长文学是特殊时期的无效写作,而本文很重要的
索尔·贝娄是当代美国著名的犹太裔小说家,获得过美国国家图书奖、普利策奖、诺贝尔文学奖等一系列奖项,受到评论家和读者的广泛关注。贝娄始终关注人类社会的现实,探讨人类
小球藻是蛋白质的优质来源,小球藻蛋白及其酶解物具备多种生物活性,但是目前对海藻蛋白的研究相对缺乏。本文探究椭圆小球藻蛋白(CEP)经谷氨酰胺转胺酶(TG)交联后,其酶解物抗氧化性的变化。以CEP与海藻酸钠(SA)为原料,以TG与氯化钙为交联剂,制备CEP/SA半互穿网络型与互穿网络型[(半)互穿网络]纤维,研究CEP浓度以及TG添加量对其物化性质的影响。基于支持向量回归(SVR)模型预测不同条件下
学位
南极大陆被巨厚的冰盖覆盖着,科学家估算南极大陆冰盖融化会导致全球海平面上升50多米,给人类带来毁灭性打击。准确预估海平面变化是应对全球气候变化、提高防灾减灾能力的需
会议
高碳醇作为一种重要化工基础原料,可用作生产表面活性剂、洗涤剂和增塑剂等产品。通过合成气制高碳醇是费托合成反应中的研究热点方向之一,催化剂的制备是研究重点。本文主要通过液相还原法制备CuFe催化剂,在固定床反应器中对催化剂的反应性能进行了考评,采用X射线衍射(XRD)、Ar物理吸附脱附、程序升温还原(H2-TPR)、程序升温脱附(CO-TPD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)等表征
学位
射流鼓泡反应器是一种耦合液体射流与气体鼓泡两种作用机制,实现气液两相充分混合的新型气液反应设备。该设备的应用可以有效避免甲醇低压羰基合成制醋酸工艺中搅拌设备的腐蚀。利用计算流体力学(CFD)方法,研究射流鼓泡反应器内的气液流动行为。模拟采用欧拉-欧拉两相流模型,Realizable k-ε湍流模型。对液体射流雷诺数、表观气速进行研究,发现了液体射流与气体鼓泡的作用规律,归纳出液体射流区、射流鼓泡区
学位
《功能语法教程(Deploying Functional Grammar)》是由詹姆斯·R·马丁等编撰的一本系统功能语言学教材。书中许多内容都有极大的语言学研究价值,如关于小句复合体、主位与述
淫祀是中国古代十分重要的一种文化现象。淫祀一词原为先秦礼典中的概念,出自《礼记》:“非其所祭而祭之,名曰淫祀。淫祀无福。”此文本奠定了淫祀的基本概念,对淫祀基本持否
原油由于低温流动性差,长距离管道运输能耗极高,加入降凝剂是改善原油流动性能最简便有效的方法。本文基于对高蜡CMad原油的组成分析,合成了不同结构的梳型共聚物降凝剂,并研究了其对原油的降凝效果及降凝机理。通过元素分析、IR、GC-MS等表征方法分析了 CMad原油中蜡的结构特征,作为降凝剂分子结构设计的依据。通过分子模拟技术计算了石蜡晶体表面与不同单体聚合的降凝剂分子之间的吸附能,并与降凝效果关联,
学位
锂硫电池利用正极材料硫和负极材料金属锂的电化学转化反应,具有极高的理论比能量(2600 Whkg-1),且硫正极储量丰富、价格便宜、环境友好,因而被视为新一代电池体系的理想选择之一。但是,硫正极存在导电性差、多硫化物的穿梭效应和充放电过程中的体积变化大等问题,严重限制了其商业化发展。本文针对硫正极存在的共性问题,开展金属无机物/炭纳米复合材料的制备及其在锂硫电池中的应用研究,通过材料结构表征、理论
学位