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史俊杰1,邱兆文1,唐菲1,王志明1,魏磊2,刘昕月3,李琰3
摘要: 摘 要: 针对冠状动脉计算机断层扫描血管造影(CTA)图像中钙化斑块体积小、分布稀疏,且易与造影剂充盈管腔、骨骼及支架等高密度结构混淆,导致漏检与误判的问题,本文提出一种基于解剖先验与多尺度上下文精化网络(MSCR-Net)的冠脉钙化斑块分割方法。该方法采用两阶段级联分割框架:首先,采用课题组前期提出的基于nnU-Net v2的冠脉管腔分割网络生成冠状动脉管腔概率图,作为解剖空间先验;其次,构建MSCR-Net双通道输入网络,以原始CTA图像和冠脉先验概率图为输入,利用先验图约束钙化搜索空间,在浅层通过局部多尺度残差编码器提取细粒度纹理和邻域上下文,在瓶颈层通过改进的空洞空间金字塔池化(ASPP)与卷积块注意力模块(CBAM)聚合多尺度语义信息并抑制高密度背景干扰,在解码端采用渐进式精化策略逐步恢复边界细节;最后,引入空间加权的Tversky与Focal联合损失,并结合深度监督和基于先验的后处理策略,以缓解前景-背景严重失衡并提升难分样本的学习能力。基于139例高分辨率CTA数据的实验结果表明,本文方法的Dice相似系数(DSC)达到75.99%,较nnU-Net提升了4.33个百分点;95% Hausdorff距离(HD95)为16.55 mm,较Residual U-Net降低了6.32 mm,且参数量仅为15.73M,在保持较低计算开销的同时取得了最优的分割精度与边界定位能力。本文方法可为冠状动脉钙化斑块的自动定量分析提供可靠的影像学参考,助力心血管疾病(CVD)的计算机辅助诊断与风险评估。
中图分类号: