结合傅里叶神经算子与视觉Transformer的参数高效脑肿瘤亚区域分割方法

《Mathematics》:Coupled Fourier Neural Operator and Vision Transformer Bottleneck for Parameter-Efficient Brain Tumor Segmentation

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月08日 来源:Mathematics 2.3

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由于严重的类别不平衡和标注数据稀缺,在多模态 MRI 中分割脑肿瘤亚区域非常困难,且当前最先进的模型需要 2130 万至 3100 万个参数才能达到 0.906–0.921 的整体肿瘤 Dice 系数。我们提出了一种参数高效的二维编码器 - 解码器,结合了傅里叶神经算子(FNO)和视觉 Transformer(ViT),并使用 BraTSPipeline 进行训练,该流程将吞吐量从每轮 257 张切片提升至 16,040 张,同时采用两种复合损失函数,对假阴性的惩罚力度是假阳性的 2.3 倍。在 BraTS 2020 数据集上,二维变体(560 万参数)在 56 例保留测试集上实现了 0.8985、0.8263 和 0.7568 的整体肿瘤(WT)、肿瘤核心(TC)和增强肿瘤(ET)Dice 系数,使用的参数比已发布的架构少 3.8–5.6 倍。将三张连续的轴位切片编码为 12 个通道(2.5D,2050 万参数)将 WT 提升至 0.9117,与 BraTS 2020 上已发布的最佳二维结果 Mod-R2AU-Net(WT = 0.921)相差 0.010 以内;一个不含 ViT 的 460 万参数消融实验达到了 0.9106 的 WT 和 0.8428 的 TC,而 ViT 增加了 0.043 的 ET Dice 系数。
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