基于深度學(xué)習(xí)在T2Flair圖像分割腦膠質(zhì)瘤病灶的研究

李 靜,孫靜濤*,王可欣,張耀峰,李世佳,王霄英

(1.唐山市婦幼保健院 放射科,河北 唐山063000;2.首都醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,北京100069;3.北京賽邁特銳醫(yī)學(xué)科技有限公司,北京100069;4.北京大學(xué)第一醫(yī)院 醫(yī)學(xué)影像科,北京100034)

腦膠質(zhì)瘤是最常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)原發(fā)性腫瘤,占原發(fā)性CNS腫瘤的32%,占CNS惡性腫瘤的81%,腦膠質(zhì)瘤年平均發(fā)病率為3.19/10萬[1]。世界衛(wèi)生組織(WHO)將腦膠質(zhì)瘤分為低級別膠質(zhì)細(xì)胞瘤( LGGs,I級或Ⅱ級)和高級別膠質(zhì)細(xì)胞瘤(HGGs,Ⅲ級或Ⅳ級)[2],其中30%是LGGs[3-4],盡管預(yù)后相對良好,但幾乎所有LGGs最終都會發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化發(fā)展為HGGs,導(dǎo)致高發(fā)病率和高死亡率[5]。腦膠質(zhì)瘤還可以引起一些并發(fā)癥,如顱內(nèi)壓升高、腦水腫、腦疝和精神疾病等[6]。磁共振成像(MRI)作為一種非侵入式工具,是診斷和監(jiān)測CNS惡性腫瘤的首選成像方法[7]。常規(guī)MRI序列如T1WI、T2WI、T2液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(T2Flair)和T1對比增強(qiáng)(T1-CE)是腦膠質(zhì)瘤檢查的常規(guī)方案[8],在這些序列中,T2Flair是評價腦膠質(zhì)瘤主要成像序列之一,其在浸潤的腫瘤邊緣與正常腦組織間具有最佳對比[9],并可以在非強(qiáng)化狀態(tài)下捕捉一些特征,對腫瘤表型系統(tǒng)地量化[10]。

近年來,計算機(jī)視覺和深度學(xué)習(xí)[11]已經(jīng)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像。圖像分割是圖像處理技術(shù)的基本步驟,可以手動、半自動或自動執(zhí)行。腦膠質(zhì)瘤的自動分割將使醫(yī)生能夠更早地發(fā)現(xiàn)腫瘤的生長情況,是準(zhǔn)確評估和監(jiān)測腫瘤反應(yīng)的必要工具,對診斷、分期、放療計劃、手術(shù)方案和治療評估有重要影響[12]。本研究的目標(biāo)是研究深度學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練模型在顱腦T2Flair圖像中自動分割腦膠質(zhì)瘤的可行性,為腦膠質(zhì)瘤將來的智能診斷做出初步探索。……