论著-头颈部
结合MRI多模态信息和3D-CNNs特征提取的脑肿瘤分割研究*
作者:杨新焕1 张 勇2
所属单位:1.郑州人民医院影像科(河南 郑州 467000); 2.郑州大学附属郑州中心医院放射科 (河南 郑州 467000)
PDF摘要
目的 探究结合MRI多模态信息和3D - CNNs特征提取对于脑肿瘤分割的价值。方法 分析相比于未加入多模态3D-CNNs特征的方法,并对比2D-CNNs特征方法和3D - CNNs特征方法分割的结果,主要参考dice系数,假阳性率和sensitibity。结果 在加入多模态3DCNNs特征之后,患者的dice系数均有不同程度的提高,sensitibity系数也有改变,假阳性率显著得到改善;加上多模态3D-CNNs特征提取后,dice系数变为(88.26±4.65)%,显著优于多模态2DCNNs特征提取的(83.67±4.22)%。而多模态2D-CNNs特征提取的运用甚至比单独使用灰度邻域结合haar小波低频系数的分割结果。结论 基于多模态3D-CNNs特征提取的MRI脑肿瘤分割准确度高,适应不同患者不同模态之间的多变性和差异性,值得参考。
【关键词】3D-CNNS特征提取;MRI多模态信息;脑肿瘤分割
【中图分类号】R739.41;R445.2
【文献标识码】A
【DOI】1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 6 7 2 - 5131.2020.09.002
前言
脑肿瘤是一种常见的神经系统疾病,具体指在脑、脑膜、脑血管、脑垂体、脑神经、胚胎残余组织等颅内组织部位的原发性肿瘤,以及由颅脑外部的其他组织恶性肿瘤转移侵袭至颅内而生发的继发性肿瘤。根据组织病理学的分类可分为颅脑肿瘤、脊神经肿瘤、淋巴瘤、脑膜瘤、造血系统肿瘤、鞍区肿瘤、生殖细胞肿瘤、转移性肿瘤、胶质瘤等。根据肿瘤的性质又可分为良性和恶性肿瘤。良性脑肿瘤病程长,生长缓慢,未发生浸润或转移,会对组织神经压迫导致一定症状。恶性脑肿瘤分化不成熟,生长迅速,造成浸润破坏脑组织,有转移能力,使脑部组织功能障碍。脑肿瘤患者的临床症状表现为神经性头痛,呕吐,肌肉抽搐,精神意识障碍,癫痫,记忆力改变,思维智力改变等。由于脑作为中枢神经重要组成部分,肿瘤的出现会严重干扰到中枢神经功能的发挥,对人体造成一定程度的损害。
对于脑肿瘤的检测,临床上多用到脑核磁共振成像技术(brain Magnetic Resonance Imaging,MRI)。这是一种利用生物体内特定的磁性原子核处于磁场中时所表现出来的核磁共振作用所生发的信号,通过利用空间编码和重建技术而获得的一种医学影像技术[1-4]。通过对于组织特征参数以及扫描时间参数的具体相互配合从而得到不同模态的图像来展示不同的信息。MRI的成像特点主要包括以下七个方面:(1)多参数成像可以采集得到较多的信息。目前临床的使用是为了检测人组织氢质子(H)的密度空间分布以及弛豫时间。对于正常的组织和病灶组织产生的该两种特性有所差异,信号也不同。(2)无创伤成像,是指MRI检测原理为利用电磁波成像而非有害的电离辐射,对人体不会产生副作用或者损伤。(3)较高的组织对比度,这是由于H在任何组织中都有分布,水、蛋白质、脂类中的H密度不同,则MRI信号不同。(4)可提供生理和生化信息。(5)任意方向进行准确定位,这是由于MRI可在任意方位进行断层来定位。在完成一次数据采集之后能重建多方位图像。(6)无骨伪影,即不会受到骨骼重叠造成的伪影干扰。(7)水成像能力,即在尿路、胆管、脊髓等部位完成造影不受干扰[5-9]。
使用MRI技术对脑肿瘤进行精确分割对于后续的治疗具有重要的意义... ...
中国CT和MRI杂志
第18卷, 第 9 期
2020年09月
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