医图顶会 MICCAI‘24 | A2FSeg:用于医学图像分割的自适应多模态融合网络

   日期:2024-12-28    作者:j6z9p 移动:http://3jjewl.riyuangf.com/mobile/quote/77963.html

论文信息

题目:A2FSeg: Adaptive Multi-modal Fusion Network for Medical Image Segmentation
A2FSeg:用于医学图像分割的自适应多模态融合网络
源码链接:https://github.com/Zirui0623/A2FSeg.git

论文创新点

  1. 提出了一个简单的多模态融合网络:作者提出了一个名为A2FSeg的多模态融合网络,该网络通过平均融合和基于注意力的自适应融合两个步骤,能够处理任意数量的图像模态用于不完整的多模态分割。

  2. 处理缺失模态的能力:A2FSeg网络通过简单的平均融合和自适应融合技术,能够有效处理临床诊断中常见的缺失模态问题,从而提高了脑肿瘤分割的性能。

摘要

磁共振成像(MRI)在多模态脑肿瘤分割中起着重要作用。然而,在临床诊断中,缺失模态非常常见,这会导致分割性能严重下降。本文提出了一种简单的自适应多模态融合网络用于脑肿瘤分割,该网络具有两个特征融合阶段,包括简单的平均融合和基于注意力机制的自适应融合。这两种融合技术都能够处理缺失模态的情况,并有助于分割结果的改进,尤其是自适应融合。我们在BraTS2020数据集上评估了我们的方法,与四种最新方法相比,取得了最先进的性能。我们的A2FSeg(平均和自适应融合分割网络)简单而有效,能够处理任意数量的图像模态用于不完整的多模态分割。

关键字

模态自适应融合 · 缺失模态 · 脑肿瘤分割 · 不完整多模态分割

图1展示了我们A2FSeg的网络架构。它由四个模态特定的子网络组成,用于从每个模态中提取特征,平均融合模块用于在第一阶段简单地融合来自可用模态的特征,自适应融合模块基于注意力机制在第二阶段自适应地再次融合这些特征。

模态特定特征提取(MSFE)模块

在融合之前,我们首先使用nnUNet模型为每个单一模态提取特征。特别地,该MSFE模型从特定模态的3D图像扫描中提取相应的图像特征。每个MSFE模块由图像分割掩码监督,以加快其收敛并为后续的融合提供良好的特征提取。

平均融合模块

为了聚合来自不同模态的图像特征并处理缺失一个或多个模态的可能性,我们使用来自不同模态的可用特征的平均值作为第一个融合结果。即,我们获得了融合的平均特征。

自适应融合模块

由于每个模态对最终的肿瘤分割贡献不同,类似于MAML,我们采用注意力机制来衡量每个模态对最终分割的体素级贡献。为了生成特定模态的注意力图,我们将其特征与平均融合后的均值特征连接,并通过卷积层生成初始注意力权重。

损失函数

我们有多个分割头,分布在A2FSeg的每个模块中。对于每个分割头,我们使用交叉熵和软Dice分数的组合作为基本损失函数。基于此基本损失函数,我们定义了总体损失函数。

3. 实验

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