[發(fā)明專利]基于完全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的心臟CTA解剖結(jié)構(gòu)分割系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980007424.1
• 申請(qǐng)日: 2019-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN111557020A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐暉;M·莫拉迪;A·埃爾哈魯尼;王宏志;G·韋尼;P·普拉桑納;T·F·賽義達(dá)-馬哈茂德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/11
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 于靜;楊曉光

1.一種在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的方法，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器包括由所述處理器執(zhí)行的指令，所述指令用于具體地配置所述處理器以使用完全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)用于心臟計(jì)算機(jī)斷層攝影血管造影(CTA)中的解剖結(jié)構(gòu)的分割的系統(tǒng)，所述方法包括：

(a)對(duì)于多個(gè)解剖結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)，收集(i)在軸向視圖中掃描的一組胸部CTA圖像和(ii)圖像的手動(dòng)分割；

(b)預(yù)處理所述圖像使得它們共享相同的視場(chǎng)(FOV)；

(c)使用所述圖像和它們的手動(dòng)分割兩者來(lái)訓(xùn)練監(jiān)督深度學(xué)習(xí)分割網(wǎng)絡(luò)，其中從多骰子分?jǐn)?shù)確定損失，所述多骰子分?jǐn)?shù)是所有所述多個(gè)解剖結(jié)構(gòu)的骰子分?jǐn)?shù)的總和，每個(gè)骰子分?jǐn)?shù)被計(jì)算為所述手動(dòng)分割與所述解剖結(jié)構(gòu)之一的所述網(wǎng)絡(luò)的輸出之間的相似性；

(d)在經(jīng)訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)上測(cè)試給定的經(jīng)預(yù)處理的圖像，從而獲得給定圖像的分割輸出；并且

(e)對(duì)該給定圖像的該分割輸出執(zhí)行后處理。

2.如權(quán)利要求1的方法，其中預(yù)處理該圖像包括對(duì)該給定圖像的該分割輸出進(jìn)行下采樣。

3.如權(quán)利要求2的方法，其中執(zhí)行后處理包括對(duì)該給定圖像的該分割輸出執(zhí)行上取樣。

4.如權(quán)利要求2的方法，其中執(zhí)行后處理包括對(duì)該給定圖像的該分段輸出執(zhí)行平滑。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述監(jiān)督深度學(xué)習(xí)分割網(wǎng)絡(luò)被擴(kuò)展到多標(biāo)簽網(wǎng)絡(luò)，其中，所述目標(biāo)是通過(guò)在給定在所述第i基礎(chǔ)真值結(jié)構(gòu)中的所述基礎(chǔ)真值的情況下，建立來(lái)找到解剖結(jié)構(gòu)i的分割掩膜圖像F_i，其中，是所述第i個(gè)分割前景的所述第j個(gè)體素，并且其中，所述分割與所述基礎(chǔ)真值之間的所述整體骰子分?jǐn)?shù)可以通過(guò)所述第i個(gè)分割的第j個(gè)體素來(lái)區(qū)分，從而產(chǎn)生所述梯度：

其中N是圖像中的體素的總數(shù)。

6.如權(quán)利要求1的方法，其中，該給定圖像的經(jīng)分割的輸出是針對(duì)該多個(gè)解剖結(jié)構(gòu)被分割的。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，多個(gè)解剖結(jié)構(gòu)包括升/降/弓/根主動(dòng)脈、左/右/軀干肺動(dòng)脈、椎骨、左/右心房、左/右心室、左心室心肌和上/下腔靜脈。

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，預(yù)處理所述圖像包括對(duì)所述圖像進(jìn)行強(qiáng)度均衡以消除患者之間的強(qiáng)度變化。

9.一種包括計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)具有存儲(chǔ)在其中的計(jì)算機(jī)可讀程序，其中，當(dāng)在計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)可讀程序時(shí)，所述計(jì)算機(jī)可讀程序使所述計(jì)算設(shè)備實(shí)現(xiàn)用于使用完全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)心臟計(jì)算機(jī)斷層攝影血管造影(CTA)中的解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算機(jī)可讀程序使所述計(jì)算設(shè)備：

(a)對(duì)于多個(gè)解剖結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)，收集(i)在軸向視圖中掃描的一組胸部CTA圖像和(ii)圖像的手動(dòng)分割；

(b)預(yù)處理圖像，使得它們共享相同的視場(chǎng)(FOV)；

(c)使用所述圖像和它們的手動(dòng)分割兩者來(lái)訓(xùn)練監(jiān)督深度學(xué)習(xí)分割網(wǎng)絡(luò)，其中從多骰子分?jǐn)?shù)確定損失，所述多骰子分?jǐn)?shù)是所有所述多個(gè)解剖結(jié)構(gòu)的骰子分?jǐn)?shù)的總和，每個(gè)骰子分?jǐn)?shù)被計(jì)算為所述手動(dòng)分割與所述解剖結(jié)構(gòu)之一的所述網(wǎng)絡(luò)的輸出之間的相似性；

(d)在經(jīng)訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)上測(cè)試給定的經(jīng)預(yù)處理的圖像，從而獲得該給定圖像的分割輸出；并且

(e)對(duì)該給定圖像的該分割輸出執(zhí)行后處理。

10.如權(quán)利要求9的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中預(yù)處理該圖像包括對(duì)該給定圖像的該分割輸出進(jìn)行下采樣。

11.如權(quán)利要求10的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中執(zhí)行后處理包括對(duì)該給定圖像的該分段輸出執(zhí)行上取樣。

12.如權(quán)利要求10的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中執(zhí)行后處理包括對(duì)該給定圖像的該分割輸出執(zhí)行平滑。