Integrating multi-modal data to promote medical image analysis has recently gained great attention. This paper presents a novel scheme to learn the mutual benefits of different modalities to achieve better segmentation results for unpaired multi-modal medical images. Our approach tackles two critical issues of this task from a practical perspective: (1) how to effectively learn the semantic consistencies of various modalities (e.g., CT and MRI), and (2) how to leverage the above consistencies to regularize the network learning while preserving its simplicity. To address (1), we leverage a carefully designed External Attention Module (EAM) to align semantic class representations and their correlations of different modalities. To solve (2), the proposed EAM is designed as an external plug-and-play one, which can be discarded once the model is optimized. We have demonstrated the effectiveness of the proposed method on two medical image segmentation scenarios: (1) cardiac structure segmentation, and (2) abdominal multi-organ segmentation. Extensive results show that the proposed method outperforms its counterparts by a wide margin.


翻译:本文提出了一种新的方案,学习不同模态之间的相互关联,以实现对未配对多模态医学图像更好的分割结果。从实际角度出发,该方法解决了两个关键问题:(1)如何有效地学习不同模态(例如CT和MRI)之间的语义一致性,(2)如何利用上述的一致性,规范网络学习并保持其简单性。为了解决(1)问题,我们利用一个精心设计的外部注意力模块(EAM),对齐不同模态的语义类表示和它们的相关性。为了解决(2)问题,所提出的EAM被设计成一个外部即插即用的模块,一旦模型优化完成则可以舍弃。我们在两种医学图像分割场景下展示了该方法的有效性:(1)心脏结构分割,(2)腹部多器官分割。广泛的结果表明,所提出的方法的性能超过了其他方法。

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