基于各向异性深层监督卷积神经网络的MR图像脑肿瘤分割

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胶质瘤是最常见的和癌症类型的早期脑肿瘤,它起源于胶质细胞。基于深度学习的解决方案在脑肿瘤图像分析和计算机辅助诊断中是灵活的,但是它没有获得期望的精度。准确有效的脑图像分割对脑肿瘤的诊断具有重要意义。研究人员不断致力于提高脑肿瘤分割的准确性,从而临床医生可以完美地进行诊断。
  本文利用具有残差块的级联各向异性膨胀卷积神经网络(CNN),将脑肿瘤分为三个层次,即全瘤或水肿、增强型肿瘤和非增强型肿瘤或核心肿瘤。该级联将多类分割问题按照子区域层次结构分解为三个二值分割问题序列。在第一步中,对整个肿瘤进行分割,并将分割结果的边界盒用于下一步的肿瘤核心分割。在最后一步中,基于肿瘤核心分割结果的包围盒对增强的肿瘤核心进行分割
  本文的网络包含几层各向异性和扩展的卷积滤波器,它们减少了假阳性。为了提高分割性能,在这些网络中使用了残差连接。我们添加了深度监督层来监督隐藏层的性能。在训练过程中,附加的深度监督层中梯度信息的反向传播过程加快了隐藏层的参数更新,使得训练后的模型具有较强的特征学习能力,并且能够更有效地将抽取到的特征从浅层传递到高层。实验证明,本文提出的方法对于整个肿瘤、增强肿瘤和非增强肿瘤的骰子得分分别达到0.91、0.78、0.84,优于BraTS-2017挑战赛和其他报道的方法。
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