基于注意力机制的两阶段纵膈淋巴结自动分割算法

判断淋巴结分区是否存在淋巴结转移以及准确分割恶性淋巴结对于肺癌诊断以及治疗意义重大.针对纵膈淋巴结尺寸差异大、正负样本不平衡、与周边软组织和肺肿瘤特征相似等问题,提出了一个新颖的用于纵膈淋巴结分割的基于注意力机制的级联算法.首先,根据医学先验设计了两阶段分割算法剔除纵膈干扰组织后对疑似淋巴结进行分割,减少负样本的影响和...     

基于不同超声成像的甲状腺结节良恶性判别

为实现更为准确的甲状腺结节良恶性超声图像诊断,避免不必要的穿刺或活检手术,提出了一种基于卷积神经网络（CNN）的常规超声成像和超声弹性成像的特征结合方法,提高了甲状腺结节良恶性分类准确率。首先,卷积网络模型在大规模自然图像数据集上完成预训练,并通过迁移学习的方式将特征参数迁移到超声图像域用以生成深度特征并处理小样本。然后,结合常规超声成像和超声弹性成像的深度特征图形成混合特征空间。最后,在混合特征空间上完成分类任务,实现了一个端到端的卷积网络模型。在1156幅图像上进行实验,所提方法的准确率为0.924,高于其他单一数据源的方法。实验结果表明,浅层卷积共享图像的边缘纹理特征,高层卷积的抽象特征与具体的分类任务相关,使用迁移学习的方法可以解决数据样本不足的问题;同时,弹性超声影像可以对甲状腺结节的病灶硬度进行客观的量化,结合常规超声的纹理轮廓特征,二者融合的混合特征可以更全面地描述不同病灶之间的差异。所提方法可以高效准确地对甲状腺结节进行良恶性分类,减轻患者痛苦,给医生提供更为准确的辅助诊断信息。     

基于多级特征和全局上下文的纵膈淋巴结分割算法

针对纵膈淋巴结尺度差异大、正负样本不均衡、软组织和肺肿瘤易混淆的问题,提出一个新颖的用于纵膈淋巴结分割的多级特征和全局上下文分割网络.为了解决纵膈淋巴结正负样本不均衡、与纵膈器官和软组织相似的问题,通过医学先验提取纵膈间隙,减少了纵膈器官干扰.为了解决肿大纵膈淋巴结与肺肿瘤相似、淋巴结出现区域分散的问题,设计了全局上下...     

基于改进粒子群优化算法的牙齿正畸路径规划方法

针对虚拟口腔正畸治疗系统中牙齿移动路径规划问题,提出了一种基于正态分布的简化均值粒子群的牙齿正畸路径规划方法。首先建立了单颗牙齿及整体牙齿的数学模型,并根据牙齿运动的特性,将牙齿正畸路径规划问题转化为带约束的优化问题;其次,在简化粒子群算法的基础上,引入正态分布及均值粒子群的思想,提出了一种基于正态分布的简化均值粒子群优化（NSMPSO）算法;最后,从平移路径长度、旋转角度、碰撞检测以及牙齿在单阶段的移动量、旋转量这五个方面构造了高安全性的适应度函数,实现了牙齿正畸移动路径的规划。将NSMPSO与基本粒子群优化（PSO）算法、均值粒子群优化（MPSO）算法和动态调整惯性权重的简化均值粒子群优化（DSMPSO）算法进行对比,结果表明,改进的算法在Sphere、Griewank和Ackley这三大基准测试函数上均在50次迭代内趋于稳定收敛,且均具有最快的收敛速度和最高的收敛精度。通过Matlab中的仿真实验,验证了利用该数学模型和改进算法求得的最优路径安全可靠,可以为医生提供辅助诊断。     

基于YOLOv3与分层数据关联的多目标跟踪算法

为了缓解多目标跟踪算法中实时性的问题以及在跟踪过程中目标由于外观相似度太高和误检数量过多而造成的跟踪困难问题,提出了一种多目标跟踪算法,该算法基于改进YOLOv3与分层数据关联.由于轻量级网络MobileNet使用了深度可分离卷积对原有网络进行压缩,达到了减少网络参数的目的,因此文中在保留YOLOv3网络多尺度预测部分的情况下,利用MobileNet替换YOLOv3网络的主体结构,实现降低网络的复杂度,使算法达到实时的要求.与其他多目标跟踪算法中使用的检测网络相比,该算法提出的检测网络模型的大小为91 M,而单张检测时间可以达到3.12 s.同时,该算法引入基于目标外观特征和运动特征的分层数据关联方法.与仅使用外观特征进行关联的方法相比,分层数据关联方法使得算法的评价指标MO-TA提升6.5％,MOTP提升1.7％.在MOT16数据集上跟踪精度可以达到77.2％,同时具备良好的抗干扰能力与实时性.     

面向急性缺血性脑卒中CT到MRI的图像生成

急性缺血性脑卒中病灶很容易在磁共振成像(MRI)上表现为高信号区域。相较于MRI,计算机断层扫描(CT)成像速度快、价格低,不易受金属植入物干扰,但CT对缺血性脑卒中病灶不敏感,通常在CT上难以确定病灶的位置,且CT包含的信息量比MRI少。考虑到速度与可用性的提升以及成本的降低,为了以CT生成的MRI代替真实的MRI对急性缺血性脑卒中进行诊断,提出一种CT到MRI的跨模态图像生成算法。首先,利用影像组学在CT上确定病灶区域并提取影像组学特征,筛选出信息增益最大的特征并可视化,然后将该特征图与CT一同作为生成对抗网络的输入。生成对抗网络在pix2pix生成器中引入残差块,鉴别器采用PatchGAN。最后在损失函数中引入病灶特征相似性损失函数,更加关注病灶区域的相似性。经两名放射科医生的主观判断与评估指标的客观分析,结果表明,该算法生成的MRI与真实MRI相似性极高,且病灶位置正确,形状相似,可为医生的诊疗提供帮助。     

基于残差注意力机制的点云配准算法

针对传统点云配准算法精度低、鲁棒性差以及放疗前后癌症患者无法实现精确放疗的问题,提出一种基于残差注意力机制的点云配准算法（ADGCNNLK）。首先,在动态图深度卷积网络（DGCNN）中添加残差注意力机制来有效地利用点云的空间信息,并减少信息损失;然后,利用添加残差注意力机制的DGCNN提取点云特征,这样做不仅可以在保持点云置换不变性的同时捕捉点云的局部几何特征,也可以在语义上将信息聚合起来,从而提高配准效率;最后,将提取到的特征点映射到高维空间中并使用经典的图像迭代配准算法LK进行配准。实验结果表明,所提算法与迭代最近点算法（ICP）、全局优化的ICP算法（Go-ICP）和PointNetLK相比,在无噪、有噪的情况下配准效果均最好。其中,在无噪情况下,与PointNetLK相比,所提算法的旋转均方误差降低了74.61%,平移均方误差降低了47.50%;在有噪声的情况下,与PointNetLK相比,所提算法的旋转均方误差降低了73.13%,平移均方误差降低了44.18%,说明所提算法与PointNetLK相比鲁棒性更强。将所提算法应用于放疗前后癌症患者人体点云模型的配准,从而辅助医生治疗,并实现了精确放疗。