联合分割与CT合成及胰腺分割方法解析

### 联合分割与 CT 合成及胰腺分割方法解析 在医学影像处理领域，联合分割与 CT 合成以及胰腺分割都是至关重要的研究方向。联合分割与 CT 合成有助于在仅使用 MRI 进行放射治疗计划（RTP）时自动生成准确的伪 CT 图像和器官轮廓；而胰腺分割则为上腹部手术等提供关键的胰腺区域信息。下面将详细介绍这两方面的相关方法和成果。 #### 联合分割与 CT 合成 ##### 数据与方法 - **数据采集**：对 15 名前列腺癌患者进行数据采集，每位患者在同一天获取 T2 加权（2D 自旋回波；TE/TR：80/2500 ms；1.46×1.46×5 mm³）、T1 加权（2D 自旋回波；TE/TR：10/400 ms；1.64×1.64×5 mm³）MR 图像以及 CT 图像（140 kVp，体素大小 0.98×0.98×1.5 mm³），由专业临床医生对危及器官（OARs）进行勾画。 - **方法实施**：采用留一法交叉验证策略，计算管道的四个迭代，称为局部融合迭代 t（t = 1, 2, 3, 4）。还实现了一种全局融合方法，相当于第一次迭代，但采用全局图谱选择而非逐体素选择。 ##### 评估指标与结果 - **分割准确性**：通过计算不同 OARs（膀胱、前列腺、直肠、左右股骨头）的手动分割和基于图谱分割之间的模糊 DSC 来评估分割准确性。结果显示，全局和局部融合方法之间，以及第一次和第二次迭代之间，大多数 OARs 的分割准确性有显著提高。在第 4 次迭代时，膀胱的 DSC 为 0.90，前列腺为 0.74，直肠为 0.76，股骨头为 0.90。虽然第 2 次迭代后 DSC 无显著改善，但迭代次数增加时分割平滑度提高。 |器官|DSC（第 4 次迭代）| | ---- | ---- | |膀胱|0.90| |前列腺|0.74| |直肠|0.76| |左股骨头|0.90| |右股骨头|0.90| - **CT 合成准确性**：计算参考 CT 与每个伪 CT 在包含 V 个体素的 ROI 内的平均绝对误差（MAE）和平均误差（ME）。在全图像和骨区域，全局和局部方法之间以及每次迭代之间，MAE 显示合成误差显著降低。所有方法的 ME 较低，表明方法无偏差。 - **剂量计算**：使用 RayStation 治疗计划系统进行剂量计算，比较第 4 次迭代后伪 CT 的累积剂量体积直方图（DVH）与参考 CT 的 DVH。结果显示，参考 CT 和伪 CT 计算的剂量高度一致，所有 DVH 点的平均百分比差异在 PTV 和所有 OARs 中小于 ± 0.15 %。 #### 胰腺分割方法 ##### 研究背景 器官分割是计算机辅助诊断和干预的重要过程。上腹部手术中，胰腺区域信息对安全手术至关重要。然而，胰腺分割准确性较低，原因在于其位置和形状变化大，与周围器官关系密切。以往基于概率图谱的胰腺分割方法难以处理空间和形状变化。 ##### 方法概述 提出一种全自动基于图谱的胰腺分割方法，利用回归森林进行图谱定位，结合血管信息生成图谱。具体步骤如下： 1. **胰腺定位**：使用回归森林技术估计胰腺的位置和大小，考虑 CT 体积中局部外观与胰腺位置的关系。 2. **患者特异性概率图谱生成**：从训练数据库中检索与输入 CT 体积相似的