基于解剖引导与隐式神经表示注意力的鼻腔分割OA
Nasal Cavity Segmentation Based on Anatomy-Guided Implicit Representation Attention
针对鼻腔及其细微解剖结构复杂多变、分割难度高的问题,提出一种新颖的医学图像分割方法——解剖引导的隐式神经表示注意力网络 AIRA-Net.该方法通过隐式神经表示机制提取全局几何特征,并通过交叉注意力模块实现跨尺度特征的高效融合,从而充分整合全局先验与局部细节信息.此外,针对鼻腔结构中灰度相近、特征稀疏的端面区域,提出基于解剖先验的边缘加权损失函数,可以有效地强化分割网络对边界区域的精准定位.针对包含 128例 3D头部 CT数据集的实验结果表明,AIRA-Net在鼻腔分割中实现 DSC为91.66%,比次优方法 nnU-Net提升 4.5个百分点;HD95为 10.75 mm,比次优方法 Ua-Net降低 2.82 mm.
This paper proposes a novel medical image segmentation framework—Anatomy-Guided Implicit Re-presentation Attention Network(AIRA-Net)—designed to address the challenges posed by the complex and variable anatomical structures of the nasal cavity and its subregions.AIRA-Net leverages an implicit neural representation to extract global geometric features and employs a dedicated cross-attention module to effectively fuse multi-scale local and global features.Furthermore,a boundary-weighted loss function based on anatomical priors is integrated to enhance segmentation precision in regions with sparse features,particularly at the cavity boundaries.Extensive experiments on a dataset comprising 128 3D head CT volumes demonstrate that AIRA-Net achieves a DSC of 91.66%in nasal cavity segmentation,surpassing the second-best method nnU-Net by 4.5 percentage points.Additionally,AIRA-Net attains a HD95 of 10.75 mm,which is 2.82 mm lower than that of the second-best method Ua-Net.
卢毅;邱继宽;张亚男;刘俊秀;白相志
北京航空航天大学图像处理中心,北京 102206北京大学第一医院耳鼻咽喉头颈外科,北京 100034北京航空航天大学图像处理中心,北京 102206北京大学第一医院耳鼻咽喉头颈外科,北京 100034北京航空航天大学图像处理中心,北京 102206||虚拟现实技术与系统国家重点实验室,北京航空航天大学,北京 100191||航天器设计优化与动态模拟技术教育部重点实验室,北京航空航天大学,北京 102206
医学图像分割鼻腔分割隐式神经表示交叉注意力机制解剖先验引导
medical image segmentationnasal cavity segmentationimplicit neural representationcross-attention mechanismanatomy-guided prior
《北京大学学报(自然科学版)》 2026 (3)
487-498,12
国家自然科学基金(62271016)和北京市自然科学基金(L242130)资助
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