基于深度学习的脑膜瘤自动分割网络模型的研究

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目的:基于图像分割的影像组学对于脑膜瘤的诊治具有重要意义,但手动分割耗时费力,主观性强,因此本研究构建了一种基于深度学习技术的脑膜瘤自动分割网络(Meningiomas Segmentation Network,MS-Net)模型,并对其分割性能进行评估。研究方法:收集2015年1月至2020年6月期间于中国医科大学附属盛京医院接受颅内占位切除术的202位脑膜瘤患者的术前磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)图像数据。基于U型网络(U-Network,U-Net)基本架构,以残差网络(Residual Network,Res-Net)50作为编码器,引入残差可变形膨胀卷积金字塔池化(Residual Deformable Atrous Spatial Pyramid Pooling,Res-DASPP)模块和深度监督机制构建脑膜瘤自动分割网络模型,对图像数据进行扩增,选取25144张磁共振图像作为训练集提升模型泛化能力,36张磁共振图像作为验证集选择最优参数。182张磁共振图像作为测试集进行测试,以手动分割结果作为金标准,计算骰子相似性系数,敏感度和交并比,并将其与其他经典医学图像分割网络进行比较。结果:本研究中的脑膜瘤自动分割网络模型在测试集中的骰子相似性系数(Dice Similarity Coefficient,DSC),敏感度和交并比(Intersection over Union,Io U)分别为91.01%,91.17%和83.51%,全部优于其他经典医学图像分割网络模型。结论:本研究提出的脑膜瘤自动分割网络,其性能优于其他经典医学图像分割网络,最接近手动分割的结果。
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