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以深度學習技術進行顱內血管磁振造影影像分割與量測

1111616 盧O蓁 

1111621 呂O柔

​1111644 游O宸

Brain-magnetic-resonance-angiography-MRA-and-high-resolution-magnetic-resonance-imaging.pn

Content

研究結果

2D分割系統預測結果與 Ground Truth 高度接近,血管主幹與分支結構皆有良好還原,邊界清晰且雜訊較少,顯示模型已具備穩定的血管辨識能力。

2D模型預測分析結果

(左)輸入的 MRA 影像

(中)對應的標註(Ground Truth)

(右)模型預測的分割結果(Prediction)

訓練結果.png
各項評估指標
train_dice.png

我們透過訓練與驗證集的 Dice Score、IoU 及 Loss 變化圖,追蹤模型學習情形。整體表現穩定,驗證指標與訓練指標趨近,無明顯過擬合現象。模型最終可達

Dice ≈ 0.83、IoU ≈ 0.72,展現良好的分割準確度與泛化能力。

train_loss.png
train_IoU.png
3D預測模型在 COSTA 資料集上,最終模型於61 筆測試影像達成 平均 Dice 0.8261 ± 0.0483,顯示分割穩定且具有泛化能力;從中片層對照可見主要動脈與多數分支均能被正確恢復,僅少數末端微細血管因訊號微弱或雜訊而出現斷裂。模型已具備穩定的血管辨識能力。
截圖 2025-11-09 晚上8.48.50.png
3D模型預測分析結果

​下面展示為測試集其中三組案例的中間切片預測結果:

(左)輸入的 MRA 影像

(中)模型預測的分割結果(Prediction)

(右)對應的標註(Ground Truth)

截圖 2025-11-09 晚上8.48.50.png
截圖 2025-11-12 下午4.43.13.png
截圖 2025-11-12 下午4.43.55.png
評估指標

訓練分為兩階段進行:

1.第一次訓練(Run 1, 100 Epoch):

  • 模型從隨機權重開始訓練,逐步學會主要血管結構與影像特徵。

  • 約在第 20 個 epoch 後 Loss 曲線平穩、Dice 明顯上升。

  • 最佳驗證 Dice 為 0.8297 @ Epoch 79,模型成功收斂。

2.第二次訓練(Run 2, Fine-tuning, 80 Epoch)

  • 以第一次的最佳模型為基礎進行微調。

  • Loss 進一步下降,Dice 曲線維持高值並更加平滑。

  • 最佳驗證 Dice 為 0.8587 @ Epoch 51,較前次提升約 3%。

​專題影片
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