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RFNet:面向不完整多模态脑肿瘤分割的区域感知融合网络

Yi Yang Xin Yu Yuhang Ding

摘要

现有的大多数脑肿瘤分割方法通常依赖多模态磁共振成像(MRI)数据以实现优异的分割性能。然而,在临床实践中,某些模态图像缺失的情况频繁发生,导致分割性能显著下降。为此,本文提出了一种区域感知融合网络(Region-aware Fusion Network, RFNet),能够自适应且高效地利用不同组合的多模态数据进行肿瘤分割。鉴于不同模态对脑肿瘤的不同区域具有不同的敏感性,我们在RFNet中设计了区域感知融合模块(Region-aware Fusion Module, RFM),根据目标区域的特性,从可用的图像模态中进行特征融合。得益于RFM,RFNet能够基于不完整的多模态图像集合,自适应地实现肿瘤区域的精确分割,有效聚合各模态特征。此外,我们还引入了一种基于分割的正则化项,以缓解因多模态数据不完整所导致的训练不足与不平衡问题。具体而言,除了从融合后的模态特征中获得分割结果外,我们还分别对每种图像模态,基于其对应的编码特征进行独立分割。该机制迫使各模态编码器学习更具判别性的特征表示,从而提升融合特征的整体表达能力。实验结果表明,在BRATS2020、BRATS2018和BRATS2015三个公开数据集上,所提出的RFNet在多项指标上显著优于当前最先进的方法。


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