[發明專利]一種基于PET-CT的跨模態注意力腫瘤分割方法、系統

在審

• 申請號: 202210807701.0
• 申請日: 2022-07-11
• 公開（公告）號: CN114862881A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 章毅;李林;胡俊杰;蔡華偉;皮勇;趙禎
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06V10/80
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 謝建

本發明公開了一種基于PET?CT的跨模態注意力腫瘤分割方法、系統及設備，涉及圖像處理技術領域中的基于PET?CT的腫瘤分割，其目的在于解決現有技術中基于PET?CT多模態圖像分割時存在的各模態影像特征融合效率低、較難實現精準分割腫瘤區域的問題，其主要是先使用自注意力機制分別提取PET圖像、CT圖像中的特征，再使用自注意力機制跨模態融合PET圖像、CT圖像中的單模態特征，得到跨模態融合影像特征；最后基于跨模態融合影像特征分割腫瘤區域。本發明中的自注意力機制通過不同區域特征之間的相互作用，實現了表達單模態特征至融合影像特征的變換，融合影像特征具有不同的維度信息，實現PET圖像、CT圖像的跨模態高效融合，實現腫瘤區域的精準分割。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，涉及一種基于PET-CT的腫瘤分割，更具體的是涉及一種基于PET-CT的跨模態注意力腫瘤分割方法、系統。

背景技術

PET（Positron Emission Tomography），中文名稱為正電子發射計算機斷層顯像，是一種分子水平的成像技術。在PET成像過程中，首先向人體注射放射性同位素示蹤劑，放射性同位素在人體衰變過程中產生正電子，PET掃描儀探頭通過重構放射性同位素在人體內的濃度分布，反映人體各個組織器官的新陳代謝情況。PET成像技術在病變組織檢測中具有靈敏度高、特異性強的特點，可以在病變組織發生形態學變化之前檢測出其新陳代謝變化，如18F標記的氟脫氧葡萄糖（Fluorodeoxyglucose, 18F-FDG）是目前腫瘤學領域常用的PET示蹤劑，惡性腫瘤組織對18F-FDG的吸收量遠大于正常組織和器官，因此惡性腫瘤區域中的放射性核素濃度較高，反映在PET圖像中則惡性腫瘤區域的圖像強度要高于正常組織和器官的部分。因此與傳統成像技術相比，PET對腫瘤區域更敏感，PET成像能更早地檢測出人體的病組織，在癌癥的早期診斷和治療上具有明顯優勢。然而PET圖像的空間分辨率較低，具有圖像模糊、噪聲較大的特點。

CT（Computed Tomography)，中文名稱為電子計算機斷層掃描，其利用X射線對人體進行掃描，并由探測器接受透射過的X射線，最后通過計算機處理成圖像。與PET圖像相比，CT具有更高的圖像分辨率，然而CT圖像結構復雜，且CT圖像中的腫瘤區域和正常軟組織區域圖像強度相似，通過CT圖像難以區分腫瘤區域。

基于PET對腫瘤區域敏感與CT高空間分辨率的特性，越來越多的基于PET-CT多模態圖像的腫瘤分割模型出現，用于分割腫瘤區域，為患者病情評估、治療方案制定提供定量參考依據，最終提高患者的手術、放療、化療等治療方案的效果。但是，這些模型普遍都是使用簡單的圖像融合策略融合不同模態圖像中的信息，對同一個斷層的所有體素使用相同的權重，這無法充分利用各模態圖像的優勢特點；研究如何高效融合PET和CT圖像的互補信息，設計合理有效的PET-CT多模態腫瘤分割方法對腫瘤的評估和治療具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于：為了解決現有技術中基于PET-CT多模態圖像分割時存在的各模態影像特征融合效率低、較難實現精準分割腫瘤區域的問題，本發明提供一種基于PET-CT的跨模態注意力腫瘤分割方法、系統及設備。

本發明為了實現上述目的具體采用以下技術方案：

一種基于PET-CT的跨模態注意力腫瘤分割方法，包括：

步驟S1、獲取PET圖像、CT圖像；

步驟S2、使用自注意力機制分別提取PET圖像、CT圖像中的特征；

步驟S3、使用自注意力機制跨模態融合PET圖像、CT圖像中的單模態特征，得到跨模態融合影像特征；

步驟S4、基于跨模態融合影像特征分割腫瘤區域。

在步驟S1中，使用PET/CT掃描儀獲取配準好的PET圖像、CT圖像。

在步驟S2中，分別將步驟S1獲取的PET圖像、CT圖像進行分塊，并將分塊后的圖像由矩陣變換至向量形式，得到向量；再對向量進行非線性變換，得到PET圖像、CT圖像的單模態圖像特征。