[發(fā)明專利]一種食管腫瘤區(qū)域分割及模型訓(xùn)練方法、裝置及電子設(shè)備

有效

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• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113012170B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 亢寒;王少康;陳寬
• 申請（專利權(quán)）人: 推想醫(yī)療科技股份有限公司
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/136;G06T7/194;G06T7/187;G06T7/73;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 榮穎佳

1.一種食管腫瘤區(qū)域分割模型訓(xùn)練方法，其特征在于，包括：

獲取食管的計算機斷層成像序列，基于食管位于脊椎附近的解剖結(jié)構(gòu)信息，依據(jù)獲取的計算機斷層成像序列進行椎體檢測，所述計算機斷層成像序列包括二維圖像切片子序列以及對二維圖像切片子序列進行標(biāo)注得到的二維圖像切片標(biāo)注子序列；

以椎體的中心作為剪裁種子點，從二維圖像切片子序列中剪裁出包含食管區(qū)域的三維圖像塊，以及，從二維圖像切片標(biāo)注子序列中的對應(yīng)位置剪裁出三維標(biāo)注圖像塊；

以三維圖像塊為不對稱初始食管腫瘤區(qū)域分割模型的輸入，結(jié)合三維標(biāo)注圖像塊對初始食管腫瘤區(qū)域分割模型進行訓(xùn)練，得到食管腫瘤區(qū)域分割模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述椎體檢測為椎骨孔檢測，所述依據(jù)獲取的計算機斷層成像序列進行椎體檢測，包括：

針對二維圖像切片子序列中順序排列的每一二維圖像切片，依據(jù)該二維圖像切片中每一像素點的亨氏單位值以及預(yù)設(shè)的亨氏單位閾值，進行二值處理，得到對應(yīng)的切片二值圖像；

對切片二值圖像進行形態(tài)學(xué)閉操作并取反，得到切片處理圖像；

將順序得到的切片處理圖像堆疊成三維分析圖像，對三維分析圖像進行連通域分析，保留體積最大的連通區(qū)域，得到椎骨孔；

將包含椎骨孔對應(yīng)的二維圖像切片進行疊加，得到二維圖像切片子序列的椎骨孔位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述以椎體的中心作為剪裁種子點，從二維圖像切片子序列中剪裁出包含食管區(qū)域的三維圖像塊，包括：

以二維圖像切片包含的椎體中心點作為剪裁出的區(qū)域底邊的中點，對該二維圖像切片進行剪裁，得到二維裁剪切片；

對二維裁剪切片進行加窗操作，得到加窗切片；

對加窗切片進行歸一化處理，得到歸一化切片；

基于歸一化切片進行拆分，得到三維圖像塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述以三維圖像塊為初始食管腫瘤區(qū)域分割模型的輸入，結(jié)合三維標(biāo)注圖像塊對初始食管腫瘤區(qū)域分割模型進行訓(xùn)練，得到食管腫瘤區(qū)域分割模型，包括：

設(shè)置包括第一單元網(wǎng)絡(luò)、第二單元網(wǎng)絡(luò)、第三單元網(wǎng)絡(luò)、第四單元網(wǎng)絡(luò)以及第五單元網(wǎng)絡(luò)的編碼網(wǎng)絡(luò)，其中，

第一單元網(wǎng)絡(luò)包括：順序相連的第一三維卷積塊、第二三維卷積塊以及第一三維下采樣塊，三維圖像塊輸入第一三維卷積塊；

第二單元網(wǎng)絡(luò)包括：順序相連的第三三維卷積塊、第四三維卷積塊、以及第二三維下采樣塊，第三三維卷積塊的輸入與第一三維下采樣塊的輸出相連；

第三單元網(wǎng)絡(luò)包括：順序相連的第五三維卷積塊、第六三維卷積塊以及第三三維下采樣塊，第五三維卷積塊的輸入與第二三維下采樣塊的輸出相連；

第四單元網(wǎng)絡(luò)包括：順序相連的第七三維卷積塊、第八三維卷積塊以及第四三維下采樣塊，第七三維卷積塊的輸入與第三三維下采樣塊的輸出相連；

第五單元網(wǎng)絡(luò)包括：順序相連的第九三維卷積塊以及第十三維卷積塊，第九三維卷積塊的輸入與第四三維下采樣塊的輸出相連；

設(shè)置包括主干網(wǎng)絡(luò)、第一支路網(wǎng)絡(luò)、第二支路網(wǎng)絡(luò)、第三支路網(wǎng)絡(luò)、第一跳躍連接網(wǎng)絡(luò)、第二跳躍連接網(wǎng)絡(luò)、第三跳躍連接網(wǎng)絡(luò)以及第四跳躍連接網(wǎng)絡(luò)的解碼網(wǎng)絡(luò)，其中，

第一支路網(wǎng)絡(luò)包括第一三維四倍上采樣塊，第二支路網(wǎng)絡(luò)包括第二三維四倍上采樣塊，第三支路網(wǎng)絡(luò)包括第三三維四倍上采樣塊；

第一跳躍連接網(wǎng)絡(luò)包括第十一三維卷積塊，第二跳躍連接網(wǎng)絡(luò)包括第十二三維卷積塊，第三跳躍連接網(wǎng)絡(luò)包括第十三三維卷積塊，第四跳躍連接網(wǎng)絡(luò)包括第十四三維卷積塊；

主干網(wǎng)絡(luò)包括：第一主干支網(wǎng)絡(luò)、第二主干支網(wǎng)絡(luò)、第三主干支網(wǎng)絡(luò)、第四主干支網(wǎng)絡(luò)以及第五主干支網(wǎng)絡(luò)，其中，

第一主干支網(wǎng)絡(luò)包括第十五三維卷積塊以及第一三維二倍上采樣塊，第十五三維卷積塊的輸入與第十三維卷積塊的輸出相連，第十五三維卷積塊的輸出分別與第一三維二倍上采樣塊的輸入以及第一三維四倍上采樣塊的輸入相連；

第二主干支網(wǎng)絡(luò)包括第十六三維卷積塊以及第二三維二倍上采樣塊，第十六三維卷積塊的輸入分別與第十四三維卷積塊的輸出以及第一三維二倍上采樣塊的輸出相連，第十六三維卷積塊的輸出分別與第二三維二倍上采樣塊的輸入以及第二三維四倍上采樣塊的輸入相連；

第三主干支網(wǎng)絡(luò)包括第十七三維卷積塊以及第三三維二倍上采樣塊，第十七三維卷積塊的輸入分別與第十三三維卷積塊的輸出、第一三維四倍上采樣塊的輸出以及第二三維二倍上采樣塊的輸出相連，第十七三維卷積塊的輸出分別與第三三維二倍上采樣塊的輸入以及第三三維四倍上采樣塊的輸入相連；

第四主干支網(wǎng)絡(luò)包括第十八三維卷積塊以及第四三維二倍上采樣塊，第十八三維卷積塊的輸入分別與第十二三維卷積塊的輸出、第二三維四倍上采樣塊的輸出以及第三三維二倍上采樣塊的輸出相連，第十八三維卷積塊的輸出與第四三維二倍上采樣塊的輸入相連；

第五主干支網(wǎng)絡(luò)包括第十九三維卷積塊以及第一激活函數(shù)塊，第十九三維卷積塊的輸入分別與第十一三維卷積塊的輸出、第三三維四倍上采樣塊的輸出以及第四三維二倍上采樣塊的輸出相連，第十九三維卷積塊的輸出與第一激活函數(shù)塊的輸入相連；

獲取第一激活函數(shù)塊輸出的預(yù)測三維圖像塊，計算預(yù)測三維圖像塊與三維圖像塊的第一乘積，以及，計算三維標(biāo)注圖像塊與三維圖像塊的第二乘積，將第一乘積以及第二乘積輸入預(yù)先構(gòu)建的判別器，對判別器的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行訓(xùn)練，在固定訓(xùn)練的判別器的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的情形下，對初始食管腫瘤區(qū)域分割模型進行訓(xùn)練，如此交替迭代訓(xùn)練判別器與初始食管腫瘤區(qū)域分割模型，直至初始食管腫瘤區(qū)域分割模型滿足預(yù)先設(shè)置的收斂精度，將滿足收斂精度的初始食管腫瘤區(qū)域分割模型作為食管腫瘤區(qū)域分割模型。