利用深度學(xué)習(xí)分析實(shí)現(xiàn)核磁共振圖像分割
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人的心臟是一個(gè)驚人的機(jī)器,能不間斷地運(yùn)作長(zhǎng)達(dá)一個(gè)世紀(jì)。測(cè)量心臟功能的重要方法之一是計(jì)算其射血分?jǐn)?shù):心臟在舒張期充滿血液后,在收縮期射出血液的百分比。獲得這一指標(biāo)的第一步,便依賴于心臟圖像的心室分割(描繪區(qū)域)。
作者在紐約進(jìn)行InsightAI計(jì)劃(http://insightdata.ai/)期間,決定響應(yīng)AI Open Network主持的研究呼吁,參與解決右心室精確分割挑戰(zhàn)(https://ai-on.org/projects/cardiac-mri-segmentation.html)。設(shè)法通過超過少于當(dāng)前一個(gè)數(shù)量級(jí)的參數(shù),來達(dá)到目前最佳的結(jié)果。下面簡(jiǎn)要說明一下過程。
▍問題描述
研究呼吁:
開發(fā)能夠從心臟核磁共振成圖像(MRI)數(shù)據(jù)庫中,自動(dòng)分割右心室的系統(tǒng)。到目前為止,右心室分割主要由經(jīng)典的圖像處理方法處理,現(xiàn)代深度學(xué)習(xí)技術(shù)將有可能提供更可靠,全自動(dòng)化的解決方案。
2016年,由Kaggle發(fā)起的左心室分割挑戰(zhàn)的三名獲獎(jiǎng)?wù)撸疾捎昧松疃葘W(xué)習(xí)的解決方案。相比較而言,右心室(RV)分割更具挑戰(zhàn)性,原因如下:
在腔內(nèi)存在與心肌相似的信號(hào)強(qiáng)度;右心室是復(fù)雜的新月形,從基部到頂點(diǎn)一直變化;分割頂點(diǎn)圖像的切片十分困難;患者的心室內(nèi)形態(tài)和信號(hào)強(qiáng)度差異相當(dāng)大,特別是有病理改變的病例,等等。
不使用醫(yī)學(xué)術(shù)語,識(shí)別右心室困難的原因是:左心室是一個(gè)厚壁的圓柱型區(qū)域,而右心室是一個(gè)不規(guī)則形狀的物體,較薄的心室壁有時(shí)會(huì)與周圍的組織混在一起。下圖是MRI快照中手工繪制的右心室內(nèi)壁和外壁(心內(nèi)膜和心外膜)輪廓:
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