南京大学聂梓伟获国家专利权
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龙图腾网获悉南京大学申请的专利一种全身PET与CT图像相互转换的人工智能方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119444898B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-04发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411501270.0,技术领域涉及:G06T11/00;该发明授权一种全身PET与CT图像相互转换的人工智能方法是由聂梓伟;徐邦彦;何健;李爱梅;吴婷设计研发完成,并于2024-10-25向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种全身PET与CT图像相互转换的人工智能方法在说明书摘要公布了:本发明提出一种一种全身PET与CT图像相互转换的人工智能方法,使用增强型条件生成对抗网络cGAN模型实现了全身CT与PET图像之间的模态转换。该方法结合了残差卷积块和全卷积Transformer块,以提高模型捕捉局部特征和全局上下文信息的能力。本申请设计了一个定制的损失函数,结合结构一致性损失,能够提升生成图像的整体质量。在CT‑PET和PET‑CT两个模态转换任务上进行了大量实验,结果表明,本申请的模型能够生成高质量的图像,在临床相关性和诊断价值方面均接近原始图像。本发明所提出的结合Transformer的cGAN框架能够减少多模态图像检查的需求,从而降低患者的辐射暴露剂量和整体医疗成本,为PET‑CT多模态图像转换的临床应用奠定了坚实的基础。
本发明授权一种全身PET与CT图像相互转换的人工智能方法在权利要求书中公布了:1.一种全身PET与CT图像相互转换的人工智能方法,其特征在于,包括如下步骤: a收集数据:收集全身PET-CT图像数据;将收集到的数据集按照8:1:1的比例随机分为训练集、验证集、测试集;将图像空间分辨率统一预处理为1mm*1mm*1mm,图像的横截面像素数量统一预处理为256*256; b建立模型:基于残差卷积块和Transformer块,在条件生成对抗网络cGAN框架下,构建全身CT与全身PET图像的多模态转换模型,即PET-CT图像双向转换模型; c设计损失函数:在对抗损失,像素损失之外,继续引入结构一致性损失,用于保证生成图像在关键解剖区域的细节表现; d训练模型:采用两阶段训练方法将b中构建的PET-CT图像双向转换模型在训练集上进行训练和优化,并在验证集上进行验证; e训练结束后,将d中所得的PET-CT图像双向转换模型在测试集上进行测试,将得到的生成结果同其他模型进行比较,分析生成的PET与CT图像的临床实用性; 所述PET-CT图像双向转换模型由基于残差卷积块和Transformer块的生成器和一个判别器组成;其中,生成器由编码器和解码器组成;编码器部分由下采样特征提取模块和瓶颈模块两部分组成,下采样模块由三层卷积残差块组成,每一层通过两次卷积操作提取图像的特征,同时每次下采样时将图像尺寸减半并增加通道数,以更好地捕捉图像的多尺度特征;瓶颈模块使用了九个FCTR块,每个FCTR块包含一个全局聚焦模块、一个卷积注意力模块和一个残差块,通过这些模块能够捕捉多尺度的特征信息,同时提取局部细节和全局上下文信息;解码器部分首先采用两个反卷积层,每一层将输入特征图的尺寸扩大一倍,同时减少通道数,恢复到接近原始源图像的大小,然后利用1×1卷积层接一个双曲正切激活函数,输出最终的生成图像;判别器的输出是一个二维矩阵,每个值对应于输入图像中70×70局部区域的真伪评分,从而更精准地评估生成图像中各个局部解剖区域的生成效果; 损失函数分为对抗损失、像素损失和结构一致性损失,通过计算生成图像与目标图像整体的相似程度、在像素级别的差异,以及在关键解剖区域中的结构一致性,确保生成图像的质量和准确性;结构一致性损失设计为: ; 其中,和分别代表源图像和生成图像的结构相似性SC图;SC图是在特征图级别使用VGG16模型从源图像和生成图像中提取特征来计算的;SC图捕获了查询点i和以它为中心的图像块中其他所有点γ之间的相关性;给定一个大小为N=H×W的二维图像块,x相对于查询点i的SC映射定义为: ; 其中为VGG16模型提取的C通道特征图;使用余弦损失来衡量源图像和生成图像在空间上的相似性,并通过对比学习来捕捉并保留CT与PET图像之间的局部和全局结构信息。
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