Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > physics > arXiv:2507.15622v1

帮助 | 高级搜索

物理学 > 医学物理

arXiv:2507.15622v1 (physics)
[提交于 2025年7月21日 ]

标题: 基于球面投影的U-Net和多参数MRI中局部优化的体素级不确定性引导框架用于胶质瘤分割

标题: A Voxel-Wise Uncertainty-Guided Framework for Glioma Segmentation Using Spherical Projection-Based U-Net and Localized Refinement in Multi-Parametric MRI

Authors:Zhenyu Yang, Chen Yang, Rihui Zhang, Minbin Chen, Chunhao Wang, Fang-Fang Yin
摘要: 目的:多参数磁共振成像(MP-MRI)中胶质瘤亚区域的准确分割对于诊断和治疗计划至关重要,但由于肿瘤异质性和模糊边界而仍然具有挑战性。本研究提出了一种基于不确定性的混合框架,将基于球面投影的2D建模与目标3D细化相结合,以提高分割精度和可解释性。 方法:使用BraTS2020数据集(369名患者,四种模态的MP-MRI),训练了三个2D U-Net来分割增强肿瘤(ET)、肿瘤核心(TC)和整个肿瘤(WT)。通过基于球面投影的2D nnU-Net量化体素级不确定性,捕捉变形输入中的预测方差。使用3D滑动窗口识别高不确定性区域,并使用专用的3D nnU-Net进行细化。最终输出通过加权融合结合2D和3D预测,通过粒子群优化进行优化。 结果:所提出的方法优于独立的2D和3D基线,Dice分数分别为0.8124(ET)、0.7499(TC)和0.9055(WT),在敏感性和视觉一致性方面均有稳定提升。 结论:本研究提出了一种新颖的不确定性感知分割策略,自适应地整合2D和3D建模。通过专注于模糊区域的细化,它提高了效率和准确性,为精准神经肿瘤学和其他高风险医学影像任务提供了广泛的应用前景。
摘要: Purpose: Accurate segmentation of glioma subregions in multi-parametric MRI (MP-MRI) is essential for diagnosis and treatment planning but remains challenging due to tumor heterogeneity and ambiguous boundaries. This study proposes an uncertainty-guided hybrid framework integrating spherical projection-based 2D modeling with targeted 3D refinement to enhance segmentation accuracy and interpretability. Methods: Using the BraTS2020 dataset (369 patients, four-modality MP-MRI), three 2D U-Nets were trained to segment enhancing tumor (ET), tumor core (TC), and whole tumor (WT). Voxel-wise uncertainty was quantified via a spherical projection-based 2D nnU-Net, capturing prediction variance across deformed inputs. A 3D sliding window was used to identify high-uncertainty regions, which were refined using a dedicated 3D nnU-Net. Final outputs combined 2D and 3D predictions through a weighted fusion optimized via Particle Swarm Optimization. Results: The proposed method outperformed standalone 2D and 3D baselines, achieving Dice scores of 0.8124 (ET), 0.7499 (TC), and 0.9055 (WT), with consistent gains in sensitivity and visual coherence. Conclusion: This work presents a novel uncertainty-aware segmentation strategy that adaptively integrates 2D and 3D modeling. By focusing refinement on ambiguous regions, it improves both efficiency and accuracy, offering broad applicability to precision neuro-oncology and other high-stakes medical imaging tasks.
评论: 31页,6图,2表
主题: 医学物理 (physics.med-ph)
引用方式: arXiv:2507.15622 [physics.med-ph]
  (或者 arXiv:2507.15622v1 [physics.med-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.15622
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Zhenyu Yang [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2025 年 7 月 21 日 13:46:26 UTC (14,784 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
physics.med-ph
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
physics

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号