Page 22 - 《中国医疗器械杂志》2026年第1期

Chinese Journal of Medical Instrumentation 2026年 第50卷 第1期

医 学 人 工 智 能

算式为： 2 结果

2×|X ∩Y|
DSC = (1) 图3展示了3种DL模型及Atlas在两个年龄组中
|X|+|Y|
DSC值越接近1，表示预测结果与真实结果越 的目标亚结构自动勾画DSC结果。Wilcoxon符号
相似，分割效果越好。DSC值越接近0，表示两者 秩检验结果显示，在≤5岁组中，FuseNet、nnU-
差异越大，分割效果越差。 Net和 U-Net的 DSC均 显 著 高 于 Atlas（ P<0.001、
95%的豪斯多夫距离（Hausdorff distance 95%， P<0.001和P=0.003）。在>5岁组中，三者的DSC也
HD95）用于测量空间中两个体积（预测和参考）间 显著优于Atlas（均P<0.001）。DL模型两两比较显
的表面距离，是最大距离的95%的量化值。它衡量了 示，FuseNet和nnU-Net在两组中的DSC均显著高于
分割结果的边界与真实边界之间的差异。计算式为： U-Net： ≤5岁 组 （ FuseNet P<0.001、 nnU-Net
P<0.001） ； >5岁 组 （ FuseNet P=0.008、 nnU-Net
HD95 = max k95% [d(X,Y),d(Y,X)] (2)
P=0.005） 。 FuseNet和 nnU-Net在 两 组 间 的 DSC差
HD95值越接近0，X、Y重合度越高，分割效
异均具有统计学意义（≤5岁组：P=0.018，>5岁
果越好。
组：P=0.026）。
平均对称表面距离（average symmetric surface
FuseNet在两组脑目标亚结构整体分割性能
distance, ASSD）用于衡量整体分割表面偏差的平
均 显 著 优 于 Atlas、 U-Net 和 nnU-Net（ ≤5岁 组 ：
均水平，计算预测分割和真实分割表面之间所有点
P=0.001、P=0.003、P=0.002，>5岁组：P<0.001、
的双向平均距离。
P<0.001、P=0.001）。在椎骨亚结构中，FuseNet
 
1 ∑ ∑   在两组中DSC均显著优于Atlas和U-Net（≤5岁组：

ASSD =     d(a,B)+ d(b,A)    (3)
|A|+|B|   P=0.028、P=0.005 ，>5岁组：P=0.005、P=0.005），
a∈A b∈B
其中：A、B分别代表参考表面和预测表面的点 但 与 nnU-Net相 比 均 无 统 计 学 差 异 （ P=0.107和
集。|A|、|B|分别是点集A、B中的点数量。d(a, B)表 P=0.236）。此外，U-Net与Atlas的分割性能在两组
示点a到点集B的最短欧氏距离，d(b, A)同理。 中存在差异：≤5岁组无统计学差异（P=0.674），
ASSD值越小，分割表面之间的平均误差越小， 而>5岁组差异显著（P=0.005）。
表示两个表面越接近；ASSD值越大，则越远。

Atlas U-Net nnU-Net FuseNet
相对绝对体积差异（relative absolute volume
1.0
difference, RAVD）用于衡量预测体积 V seg 与参考体 0.9
0.8
积 V gt 之间非重叠部分的相对系数，直接反映了分 0.7
割结果的体积差异。其计算式为： DSC 0.6
0.5
0.4

V seg −V gt 0.3
RAVD = ( ) (4) 0.2
0.5× V seg +V gt 0.1
0
左侧海马
左侧海马头部
右侧海马体尾部
RAVD值越接近0，预测体积与参考体积之间
的差异越小，分割结果越准确。 小脑前叶 小脑后叶 右侧海马头部 左侧海马体尾部 右侧海马 幕下小脑 幕上大脑 左侧颞叶 右侧颞叶
1.7 统计分析
以手动勾画为基准，计算3种DL模型（U-Net、 (a) ≤5岁组脑亚结构DSC
(a) ≤5 years old group brain substructures DSC
nnU-Net、FuseNet）和Atlas自动勾画两组脑及椎骨
1.0
亚结构的DSC，使用HD95、ASSD、RAVD等几何 0.9
0.8
指标评估nnU-Net和FuseNet模型分割质量。记录不 0.7
0.6
同DL模型和Atlas在完成自动勾画外部验证例后所 DSC 0.5
需的人工修正时间。 0.4
0.3
使用Wilcoxon符号秩检验，分别比较3种DL模 0.2
0.1
型和Atlas的自动分割与手动勾画真值差异。使用 0
左侧海马头部
右侧海马体尾部
左侧海马
独立样本t检验统计模型自动勾画后人工修正的时 小脑前叶 小脑后叶 右侧海马头部 左侧海马体尾部 右侧海马 幕下小脑 幕上大脑 左侧颞叶 右侧颞叶
间效率差异。采用SPSS 26.0软件（IBM, Armonk,
NY）进行全部的统计分析。当P<0.05时，认为差 (b) >5岁组脑亚结构DSC
异具有统计学意义。 (b) >5 years old group brain substructures DSC
18

颈椎椎体 腰椎椎体 胸椎椎体 左侧腰椎椎弓 右侧颈椎椎弓 右侧胸椎椎弓
左侧胸椎椎弓
左侧颈椎椎弓
右侧腰椎椎弓
≤ 岁组椎骨亚结构
≤

颈椎椎体 腰椎椎体 胸椎椎体 左侧腰椎椎弓 右侧颈椎椎弓 右侧胸椎椎弓
左侧颈椎椎弓
右侧腰椎椎弓
左侧胸椎椎弓
岁组椎骨亚结构