Reliable segmentation of anatomical tissues of human head is a major step in several clinical applications such as brain mapping, surgery planning and associated computational simulation studies. Segmentation is based on identifying different anatomical structures through labeling different tissues through medical imaging modalities. The segmentation of brain structures is commonly feasible with several remarkable contributions mainly for medical perspective; however, non-brain tissues are of less interest due to anatomical complexity and difficulties to be observed using standard medical imaging protocols. The lack of whole head segmentation methods and unavailability of large human head segmented datasets limiting the variability studies, especially in the computational evaluation of electrical brain stimulation (neuromodulation), human protection from electromagnetic field, and electroencephalography where non-brain tissues are of great importance. To fill this gap, this study provides an open-access Segmented Head Anatomical Reference Models (SHARM) that consists of 196 subjects. These models are segmented into 15 different tissues; skin, fat, muscle, skull cancellous bone, skull cortical bone, brain white matter, brain gray matter, cerebellum white matter, cerebellum gray matter, cerebrospinal fluid, dura, vitreous humor, lens, mucous tissue and blood vessels. The segmented head models are generated using open-access IXI MRI dataset through convolutional neural network structure named ForkNet+. Results indicate a high consistency in statistical characteristics of different tissue distribution in age scale with real measurements. SHARM is expected to be a useful benchmark not only for electromagnetic dosimetry studies but also for different human head segmentation applications.


翻译:摘要:人体头部解剖组织的可靠分割是脑部映射、手术规划及相关计算仿真研究等多项临床应用的关键步骤。该分割过程通过医学成像模态对组织进行标记,从而识别不同的解剖结构。尽管脑部结构的分割在医学领域已有多项显著成果且普遍可行,但非脑组织由于解剖复杂性及标准医学成像协议难以观测的问题,研究关注度较低。目前缺乏全头部分割方法及大规模人头部分割数据集,限制了变异性研究,尤其是在对非脑组织至关重要的电刺激(神经调控)计算评估、人体电磁场防护及脑电图领域。为填补这一空白,本研究提供了包含196名受试者的开源分段式头部解剖参考模型(SHARM)。这些模型被分割为15种不同组织:皮肤、脂肪、肌肉、颅骨松质骨、颅骨皮质骨、脑白质、脑灰质、小脑白质、小脑灰质、脑脊液、硬脑膜、玻璃体、晶状体、黏膜组织及血管。分割头部模型基于开源IXI MRI数据集,通过卷积神经网络结构ForkNet+生成。结果表明,不同组织分布的统计特征与实际测量数据在年龄尺度上具有高度一致性。SHARM不仅有望成为电磁剂量学研究的重要基准,还可广泛应用于各类人类头部分割任务。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月27日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月26日
Arxiv
24+阅读 · 2021年1月25日
Arxiv
15+阅读 · 2018年6月23日
VIP会员
最新内容
“史诗怒火”行动:现代多域作战的重要节点
专知会员服务
5+阅读 · 今天5:05
《下一代无线网络中的多无人机通信资源管理》
专知会员服务
4+阅读 · 今天5:00
《同步多无人机系统中的故障与通信》
专知会员服务
4+阅读 · 7月29日
面向国防作战的最佳自主与蜂群无人机技术
专知会员服务
7+阅读 · 7月28日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员