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王一铭1,李世源1,廖南清2,陈庆锋1*
摘要: 医学图像配准中的不确定性量化,对医师在实际临床应用中评估风险至关重要。目前,基于深度无监督学习的医学图像配准模型虽然已经具备不错的效果,但仍缺乏在配准时估计外观不确定性的方法,这将影响配准的精度和可信度。此外,在实时性应用场景中,医学图像配准模型不但需要具备较高的配准精度,还需要有较低的推理时耗。针对上述问题,提出EvidentialMorph模型,将证据深度学习(EDL)应用于无监督医学图像配准。证据深度学习是一种新兴的不确定性量化方法,无需额外的计算开销。EvidentialMorph首先通过U-Net架构的配准主干网络模块学习得到形变向量场(DVF),再通过一种改进的空间变换网络模块(STN)——证据STN模块学习配准图像的正态逆伽马分布,从而能够直接计算出配准图像及其外观不确定性。在多个核磁共振成像(MRI)医学图像数据集上进行了实验,与CLMorph模型相比,在配准精度上,EvidentialMorph在Dice相似性系数(DSC)提升了20个百分点,在NCC归一化交叉系数(NCC)提升了25个百分点;在推理时耗上,EvidentialMorph降低了85毫秒。实验结果表明,与基准模型CLMorph相比,EvidentialMorph能够快速地得到有效的不确定性量化结果,并提升配准精度,这将为实时性医学图像配准场景提供不确定性量化的可能,改善配准效果。