M&Ms——多中心,多供应商和多种疾病的心脏图像分割挑战完整实现

2022-08-20 11:23:19 浏览数 (2)

今天将分享多中心,多供应商和多种疾病的心脏图像多类分割的完整实现过程,为了方便大家学习理解整个流程,将整个流程步骤进行了整理,并给出详细的步骤结果。感兴趣的朋友赶紧动手试一试吧。

一、图像分析与预处理

(1)、数据集来源于多中心,多供应商和多疾病心脏图像分割挑战赛。由375名肥厚性和扩张型心肌病患者以及健康受试者组成。使用四个不同供应商(西门子,通用电气,飞利浦和佳能)的磁共振扫描仪,分别在三个不同国家(西班牙,德国和加拿大)的临床中心对所有受试者进行了扫描。

训练集包含来自两个不同MRI供应商的150个带标注的图像(每个75个),和来自第三供应商的25个未带标注的图像。由来自各个机构经验丰富的临床医生对CMR图像进行了分割,包括左(LV)和右心室(RV)血池以及左心室心肌(MYO)的轮廓。标签为:0(背景),1(LV),2(MYO)和3(RV)

(2)、所用的MRI图像是心脏电影成像序列,是带时间维度的三维心脏图像。下面是一个心脏电影成像序列的部分效果图,如下图所示。

但是心脏标注数据不是在所有的时间维度上都有的,所以我们首先需要把带有心脏标注的3维图像和Mask提取出来,用来进行下一步分析。

(3)、采用简单粗暴的方式来处理数据,由于训练的显卡是1080ti的11G显存的,所以首先将训练原始图像和标注图像进行图像大小缩放到固定大小,具体是224x224x32,如果你的显卡显存足够大的话,可以将该大小改的大一点,如果显存小的话,可以将该大小改小一点。

(4)、对缩放后的原始图像进行异常值截断处理,将95%以上的灰度值和5%以下的灰度值进行截断。

(5)、然后在采用均值为0,方差为1的方式对原始图像进行归一化处理。

(6)、为了防止模型过拟合,还增加了数据增强的处理过程,采用旋转,平移,翻转等方法对图像和标注数据同时进行扩充处理,这里扩充了10倍。

二、分割网络

(1)、搭建VNet3d模型,网络输入大小是(224, 224, 32,1),输出大小是(224, 224, 32,1)。

(2)、loss采用的是多分类的focalloss函数。

(3)、训练损失函数和精度结果如下所示。

三、测试数据结果

输入图像统一缩放到(224, 224, 32),设置截断范围(5%,95%),再采用均值为0,方差为1的方式对多序列图像进行归一化,输入到网络中预测,最后将结果缩放到原始图像大小。下面是10例验证数据分割结果,左边是金标准结果,右边是预测结果。

下面是1例测试心脏电影成像分割结果,显示了不同时刻的预测结果。

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