一种肾小球新月体病变多任务语义分割与分类方法技术

本发明专利技术公开一种肾小球新月体病变多任务语义分割与分类方法，应用于医学影像处理领域，针对现有新月体语义分割与分类技术的性能受限的问题；本发明专利技术的网络结构为级联的新月体病变语义分割网络和新月体病变分类网络，分类网络部分的输入为基于分割预测结果构建的新月体病变注意力图，并采用多任务损失更新网络参数；本发明专利技术根据新月体病变语义分割网络，获得新月体病变语义分割预测结果，确定图中的新月体病变区域及类型；其次，基于分割预测结果构建新月体注意力图，突出新月体病变区域，排除非新月体组织对新月体分类的干扰；随后基于新月体病变分类网络，结合新月体注意力图，拓展新月体病变信息，实现新月体类别预测

【技术实现步骤摘要】
一种肾小球新月体病变多任务语义分割与分类方法


[0001]本专利技术属于医学影像处理领域，特别涉及一种数字光学医疗影像中肾小球新月体病变的语义分割与分类技术
。

技术介绍

[0002]肾活检是肾脏疾病诊断的金标准，其主要研究内容是观察显微镜下的组织切片，对标本进行病理学分析
。
随着数字扫描仪的出现，肾活检组织从载玻片上转换到
WSIs
中
。
肾小球病理
WSIs
作为超高分辨率的病理影像，包含着极为丰富的组织形态与染色信息
。
新月体是肾小球中一种形态学病变，具体指肾小球中由可变细胞混合物组成的毛细血管外高细胞性病变
。
根据新月体中细胞
、
纤维蛋白和纤维基质的占比，新月体被细化定义为细胞性新月体，纤维性新月体以及细胞纤维性新月体
。
新月体作为肾小球中典型的组织病理学病变，不仅是
IgA
肾炎
、
狼疮性肾炎中活动性和慢性病变指标之一，而且与严重的快速进展性肾小球肾炎以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种肾小球新月体病变多任务语义分割与分类方法，其特征在于，包括：
S1、
构建新月体病变语义分割与分类网络，具体包括：新月体病变语义分割网络
、
新月体病变分类网络；
S2、
训练时，将肾脏活检组织病理
WSIs
中提取的包含新月体病变的肾小球病理影像和对应的语义分割标签作为新月体病变语义分割网络的输入；新月体病变语义分割网络输出4通道新月体病变语义分割预测结果，得到肾小球中的新月体病变区域及其病变类型和非新月体病变区域的预测结果；利用新月体病变语义分割网络输出的4通道新月体病变语义分割预测结果在原图上构建新月体病变的注意力图；将新月体病变注意力图作为新月体病变分类网络的独立输入；新月体病变分类网络输出新月体病变分类预测结果；
S3、
将待分析的肾脏活检组织病理
WSIs
中提取的包含新月体病变的肾小球病理影像输入训练完成的新月体病变语义分割与分类网络，得到新月体病变分类预测结果
。2.
根据权利要求1所述的一种肾小球新月体病变多任务语义分割与分类方法，其特征在于，新月体病变语义分割网络包括解码器与编码器；所述解码器包括主干特征提取网络和空洞空间卷积池化金字塔；主干特征提取网络采用堆叠的倒残差和线性瓶颈块构成，用于对肾脏活检组织病理
WSIs
中提取的包含新月体病变的肾小球病理影像进行多层次特征提取，输出具有
24
通道
、
尺寸为原图
1/4
大小的低级纹理特征
h
low
和具有
320
通道
、
尺寸为原图
1/16
大小的高级语义特征
h
high
；空洞空间卷积池化金字塔具体结构包括：并行的1×1卷积
、
扩大率为
6、12、18
的空洞卷积
、
一个全局池化层；用于对高级语义特征
h
high
进行多尺度特征提取，得到具有
256
通道
、
尺寸为原图
1/16
大小的多尺度语义特征
h
；解码器利用双线性插值将多尺度语义特征
h
尺寸还原为原图
1/4
大小，随后与低级纹理特征
h
low
进行特征拼接融和1×1卷积非线性映射，并由双线性插值还原至原图大小，得到与原始图像相同大小的4通道新月体病变语义分割预测结果
。3.
根据权利要求2所述的一种肾小球新月体病变多任务语义分割与分类方法，其特征在于，所述构建新月体病变的注意力图，具体为：将新月体病变语义分割网络输出的新月体病变分割预测结果中每一个像素的四通道预测值中最大值赋值为1，其余值赋值为0，获得
one
‑
hot
编码；随后根据三类新月体的预测结果，获得三类新月体病变掩码，再将三类新月体病变掩码相加得到完全新月体病变掩码，与输入原图点乘，从而获得新月体病变的病变注意力图
A。4.
根据权利要求3所述的一种肾小球新月体病变多任务语义分割与分类方法，其特征在于，所述新月体病变分类网络包括：浅层特征提...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴季方，吴姝焜，廖丹灵，张萍，黄钰林，吕静，王芳，刘小钰，张寅，杨建宇，
申请(专利权)人：四川省医学科学院，
类型：发明
国别省市：