用于自动 3D 核心心脏图像重新定向和分割的多尺度空间变换器 U-Net

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内容提要

本文介绍了一种新的多维统一的 Swin Transformer (MDU-ST) 模型,用于 3D 病灶分割。该模型通过自我监督的先验任务利用大量未标记的 3D 病灶体积来学习 Swin-transformer 编码器中病灶解剖学的潜在模式,并通过微调来适应 2D 和 3D 输入。该网络的性能通过 Dice 相似系数 (DSC) 和 Hausdorff 距离 (HD) 在一个内部的 3D 病灶数据集上进行评估,表现出显著改进。该方法可用于进行自动化的 3D 病灶分割以辅助放射组学和肿瘤生长建模研究。

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关键要点

  • 准确的 CT 扫描病灶 3D 分割对于病灶生长动力学的建模至关重要。
  • 放射科医生通常仅在最大横截面面积的轴位切片上勾画病灶,导致未标记的 3D 体积和稀缺的标记的 3D 体积。
  • 提出了一种新模型,称为多维统一的 Swin Transformer (MDU-ST),用于 3D 病灶分割。
  • MDU-ST 由偏移窗口变换器 (Swin-transformer) 编码器和卷积神经网络 (CNN) 解码器组成,适应 2D 和 3D 输入。
  • 引入了三阶段框架:1) 利用未标记的 3D 病灶体积学习解剖学模式;2) 微调编码器以执行 2D 病灶分割;3) 微调编码器以执行 3D 病灶分割。
  • 网络性能通过 Dice 相似系数 (DSC) 和 Hausdorff 距离 (HD) 在内部 3D 病灶数据集上评估,表现出显著改进。
  • MDU-ST 方法可用于自动化的 3D 病灶分割,辅助放射组学和肿瘤生长建模研究。
  • 本论文已被 IEEE 国际生物医学成像研讨会 (ISBI) 2023 接受。
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