Multi-contrast magnetic resonance (MR) image registration is useful in the clinic to achieve fast and accurate imaging-based disease diagnosis and treatment planning. Nevertheless, the efficiency and performance of the existing registration algorithms can still be improved. In this paper, we propose a novel unsupervised learning-based framework to achieve accurate and efficient multi-contrast MR image registrations. Specifically, an end-to-end coarse-to-fine network architecture consisting of affine and deformable transformations is designed to improve the robustness and achieve end-to-end registration. Furthermore, a dual consistency constraint and a new prior knowledge-based loss function are developed to enhance the registration performances. The proposed method has been evaluated on a clinical dataset containing 555 cases, and encouraging performances have been achieved. Compared to the commonly utilized registration methods, including VoxelMorph, SyN, and LT-Net, the proposed method achieves better registration performance with a Dice score of 0.8397 in identifying stroke lesions. With regards to the registration speed, our method is about 10 times faster than the most competitive method of SyN (Affine) when testing on a CPU. Moreover, we prove that our method can still perform well on more challenging tasks with lacking scanning information data, showing high robustness for the clinical application.


翻译:多盘磁共振成像诊断和治疗规划的快速和准确成像疾病诊断和治疗规划,对诊所而言,多盘磁共振成像图像登记非常有用,但是,现有的登记算法的效率和性能仍然可以改进;在本文件中,我们提出一个新的未经监督的学习基础框架,以实现准确和高效的多盘磁共振成像图像登记;具体地说,设计一个端到端的共转网结构,包括近距离和变形的网络结构,目的是提高稳健性,实现端到端到端到端的登记;此外,还制定了双重一致性限制和新的先前知识损失功能,以提高登记绩效;对包含555个病例的临床数据集进行了评估,并鼓励了绩效;与常用的登记方法相比,包括VoxelMorph、SyN和LT-Net, 拟议的方法在确定中风病方面实现了更好的登记业绩,达0.8397分。 关于登记速度,我们的方法比最具有竞争力的临床特性的新的损失功能要快10倍于最具有竞争力的SyN临床方法,在测试时,我们仍能地进行高的扫描数据测试。

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