[發明專利]用于MRI局部SAR估計的膝關節模型構建方法

在審

• 申請號: 202010824894.1
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN112150605A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 周航宇;馬巖;肖亮
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/11;G06N3/04
• 代理公司: 北京中海智圣知識產權代理有限公司 11282
• 代理人: 王志東

1.一種用于局部SAR估計的基于組織簡化的膝關節模型構建方法，其特征在于，包括：

步驟1，將待分割的膝關節低場磁共振圖像標注為肌肉、脂肪、骨骼；

步驟2，將原始低場磁共振圖像及標注后的圖像做數據擴充，構成數據集；

步驟3，為骨骼和背景分別賦予第一子網絡和第二子網絡，為肌肉和脂肪共同賦予一個主網絡，將輸入子網絡和主網絡的數據進行訓練；

步驟4，將子網絡和主網絡的輸出進行合并，形成分割切片；

步驟5，對分割切片外推后進行膝關節的模型重建，并用外推后的模型進行電磁仿真以進行局部SAR估計。

2.根據權利要求1所述的用于局部SAR估計的基于組織簡化的膝關節模型構建方法，其特征在于，步驟1中，將膝關節低場磁共振圖像中的軟骨、半月板、韌帶組織都歸為肌肉的方式來對軸位圖像中的組織進行分割。

3.根據權利要求1所述的用于局部SAR估計的基于組織簡化的膝關節模型構建方法，其特征在于，步驟3中，第一子網絡和第二子網絡的輸出對主網絡進行掩模操作以避免第一子網絡和第二子網絡中分割的組織與主網絡中分割的組織局部紋理相似、灰度接近而對主網絡造成的干擾，掩模操作后，主網絡再進行誤差的反向傳播。

4.根據權利要求1所述的用于局部SAR估計的基于組織簡化的膝關節模型構建方法，其特征在于，步驟3中，第一子網絡和第二子網絡通過隨機梯度下降算法進行各自的反向誤差傳遞，更新模型參數。

5.根據權利要求1所述的用于局部SAR估計的基于組織簡化的膝關節模型構建方法，其特征在于，步驟3中，在數據訓練過程中，每個卷積層后邊加上BN層，并通過ReLu激活函數進行激勵。

6.根據權利要求1所述的用于局部SAR估計的基于組織簡化的膝關節模型構建方法，其特征在于，步驟3中，第一子網絡和/或第二子網絡進行訓練時，采用加權損失函數進行訓練，所述加權損失函數為下：

WL(p_t)＝-α_t(1-p_t)log(p_t)……(1)，

上式(1)中，p_t代表樣本的真值，α_t用來平衡樣本數量。

7.根據權利要求3所述的用于局部SAR估計的基于組織簡化的膝關節模型構建方法，其特征在于，步驟3中，掩模操作包括：

步驟3.1，將第一子網絡和第二子網絡的輸出進行邏輯或運算，再進行取反操作；

步驟3.2，將第一子網絡和第二子網絡的輸出經過步驟3.1后與主網絡的輸出進行叉乘運算；

步驟3.2，將叉乘后的結果參與到主網絡的反向傳播中，從而提高主網絡中組織的分割精度；

其中，掩模操作定義如下：

P_bp{3}＝P_Sub1{1}∨P_Sub2{1}......(2)；

P_mask＝～P_bp{3}......(3)；

P_bp{1}＝P_Main{1}×P_mask......(4)；

P_bp{2}＝P_Main{2}×P_mask......(5)；

上式(2)-(5)中，P_Sub1{1}和P_Sub2{1}表示第一子網絡和第二子網絡的輸出結果，∨表示或運算，～表示取反運算，P_Main{1}表示主網絡的肌肉輸出，P_Main{2}表示主網絡的肌肉輸出，X表示“叉乘運算”，P_bp{1}和P_bp{2}分別表示掩模處理后的肌肉和脂肪結果；P_bp{3}表示兩個子網絡的輸出的合并結果；P_mask表示對兩個子網絡的輸出的合并后取反的結果，用于下一步對主網絡進行掩模。