基于生成对抗网络由鼻咽癌患者多序列MR影像合成伪CT影像方法研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiaoqiao624
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
鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是人体鼻咽部常见的恶性肿瘤,由鼻咽癌患者MR影像中直接合成伪CT(synthesis computed tomography,s CT)影像,在此基础上制定放疗计划,不仅可以避免CT扫描造成的辐射损伤,而且可以简化工作流程、减少跨模态配准带来的误差和不确定性,具有重要的临床意义。研究对象来自中山大学肿瘤防治中心,总共收集40名鼻咽癌患者T1W、T2W、T1C等三种序列的头部MR(Magnetic resonance)影像和同期获得的CT影像,由富有经验的医生在MR影像上对原发肿瘤区域进行了勾画,对被试按照3:1的比例划分为训练集与独立测试集。根据多序列MR影像的特点,采用一种基于ASPP结构(Atrous spatial pyramid pooling)和注意力机制的多序列特征深度融合策略,构建一种多序列特征深度融合生成器,基于生成对抗网络分别构建利用配对影像进行训练的Pix2pix多序列融合模型,以及利用非配对影像进行训练的Cycle GAN多序列融合模型,从多序列MR影像中生成s CT影像。实验结果表明,与真实CT影像相比,三种MR序列融合的Pix2pix模型合成的s CT影像MAE(Mean absolute error)为94.76 HU,MSE(Mean square error)为41650.98 HU,PSNR(Peak signal to noise ratio)为26.35 d B;三种MR序列融合的Cycle GAN模型合成的s CT影像的MAE为122.40 HU,MSE为60782.58 HU,PSNR为24.49 d B,所提出的多序列特征深度融合策略,优于多通道输入特征融合以及跨模态卷积特征融合策略。此外,针对原发肿瘤区域的生成质量进行了评估,Pix2pix多序列融合模型合成的s CT影像原发肿瘤区域的MAE、MSE和PSNR分别为69.89 HU、20670.67 HU和29.54d B,Dice系数(Dice coefficient)为0.842,豪斯多夫距离(Hausdorff distance)为4.86mm,Cycle GAN多序列融合模型合成的s CT影像原发肿瘤区域的MAE、MSE和PSNR分别为92.64 HU、29363.89 HU和28.61 d B,Dice系数为0.787,豪斯多夫距离为5.34mm。本研究利用NPC患者的多序列MR影像,基于生成对抗网络建立多序列融合的生成模型生成s CT影像。通过实验证明,构建的生成模型可从鼻咽癌患者的多序列MR影像生成高质量s CT影像,尤其所生成s CT影像与真实CT影像的原发肿瘤区域的像素强度和结构具有良好的一致性,具有重要的临床应用价值。
其他文献
术后72h内的急性疼痛是影响患者康复质量的关键因素。局部麻醉药罗哌卡因具有低毒性和运动神经阻滞分离的特点广泛用于临床术后镇痛,但是其镇痛时间还满足不了部分患者需求。多囊脂质体由于内部非同心腔室的结构具有良好的缓释效果,本文制备了一种盐酸罗哌卡因多囊脂质体,具有良好的缓释效果,在具长效镇痛方面有巨大的应用价值。罗哌卡因(Rpv)为长效局麻药,具有神经和心脏毒性低,神经阻滞与运动阻滞分离等特点,广泛应
乳腺癌是全球发病率最高的癌症,也是女性癌症患者死亡最常见的原因。对于乳腺癌患者而言,转移才是其发生发展中最难以控制的阶段,也是造成90%以上乳腺癌患者死于实体瘤的主要原因。对乳腺癌运动能力的抑制以及有效的抗乳腺癌方法将大大缓解乳腺癌带来的经济与社会负担。因此,基于材料表面带电特性对细胞行为调控的重要作用及现阶段电刺激用于肿瘤治疗的局限性,本文利用具有稳定可调表面带电特性的铌酸钾钠(KNN)块体压电
温室气体CO2大量排放引发的环境问题和化石燃料过度使用造成的能源危机是人类社会发展面临的重大威胁,实现CO2减排和能源转型低碳发展目标是当今世界的主题。CO2作为一种丰富的重要碳源,是众多化学反应的基础。利用可再生能源产生的氢气可以有效地将CO2转化为高附加值的燃料和化学品,这将是一种有前景的CO2减排策略。然而传统催化转化反应条件苛刻、反应选择性和稳定性有待提升等问题是限制其工业化应用的瓶颈。非
卷积神经网络以及其他类型的神经网络正在飞速发展与应用,为了追求高准确率,网络模型的深度越来越深,复杂度越来越高。然而在某些真实的应用场景如移动或者嵌入式设备上,如此大而复杂的模型难以应用。轻量级的神经网络网络架构不仅能帮助我们更好的将深度学习技术部署和应用到更多实际场景中,还能提高现有应用的用户体验。设计一个轻量级的网络架构,主要有人工设计和自动架构搜索两种途径。当前主要存在的问题有:在人工设计方
钢结构建筑具有轻质高强、抗震性能良好、绿色环保等优点。但基于大震不倒的钢结构传统抗震设计以主体结构发生损伤为代价,导致结构在大震后产生塑性变形而难以修复。因此,研发在震后能快速恢复功能的抗震钢结构体系已成为地震工程领域的热点。基于可更换构件的损伤可控思路是解决上述问题的有效途径,但现有解决方法普遍存在节点抗剪不足、楼板效应显著等共性问题。为此,本文提出一种含防屈曲消能-复位单元的损伤可控钢框架节点
我国开展残疾人冬季运动项目较晚,对于残疾人高山滑雪运动营养的相关研究较少,而合理的运动营养对于运动员竞技水平的提升具有重要支撑作用。基于残疾人冬季运动项目的特殊性以及高山滑雪项目分级的复杂性,其运动能量代谢与营养补充策略也应有所不同,需要对其进行系统、深入的梳理分析。本文采用文献资料法、实地跟队调查等方法分析残疾人高山滑雪项目的能量代谢影响因素,梳理残奥高山滑雪在糖、脂肪、蛋白质、维生素、矿物质、
乳腺癌严重威胁着全世界女性的健康,保乳法手术切除结合放、化疗是治疗乳腺癌最常用的方法。但化疗和放疗存在严重的副作用,并且术后乳腺缺损也需及时修复。临床迫切需要新的治疗方法来解决术后的复发和缺损修复的问题。近年来,光热治疗(PTT)已成为治疗癌症的研究热点,PTT具有副作用小、治疗时间短、可诱导免疫应答等特点。其中光热纳米粒子经过静脉注射到生物体内,通过EPR效应(enhanced permeabi
生鲜产品的消费有着高频刚需的特征,以及我国生鲜市场增速快,庞大的市场吸引了资本竞相进入,催生了生鲜电商、社区团购、社区生鲜、生鲜前置仓等多种业态。虽然超市、菜市场仍然是消费者购买生鲜的主要消费场所,但是居民的消费习惯逐渐发生转变,社区生鲜由于其靠近消费者天然的优势,作为菜市场和超市的有效补充广受消费者欢迎。W公司由于其门店分布比较分散,仓库分布、路线规划不合理,导致物流成本高、货损成本高、配送时效
期刊