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基于深度学习的医学图像分割算法综述
电子技术应用
程卓
宁波大学 信息科学与工程学院
摘要: 医学图像分割是智能诊断与辅助决策的重要环节,对疾病检测、器官识别及术中导航具有关键意义。近年来,深度学习的快速发展推动了分割算法的持续创新,但仍面临模态差异大、边界模糊及标注稀缺等挑战。系统综述了基于深度学习的医学图像分割研究进展,涵盖卷积神经网络、循环神经网络、Transformer等判别式模型,以及生成对抗网络和扩散模型等生成式方法,并探讨了Segment Anything Model等大模型在医学影像中的适配策略。同时,对医学图像分割的主要挑战进行了总结,并基于多模态数据集对典型方法的性能进行了实验性比较。最后,归纳了该领域的研究趋势与未来方向,为医学图像分割模型的优化与临床应用提供了参考。
中图分类号:TP391 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.257321
中文引用格式: 程卓. 基于深度学习的医学图像分割算法综述[J]. 电子技术应用,2026,52(9):86-93.
英文引用格式: Cheng Zhuo. A review of deep learning-based medical image segmentation algorithms[J]. Application of Electronic Technique,2026,52(9):86-93.
A review of deep learning-based medical image segmentation algorithms
Cheng Zhuo
Faculty of Information Science and Engineering, Ningbo University
Abstract: Medical image segmentation plays a pivotal role in intelligent diagnosis and clinical decision-making, serving as the foundation for disease detection, organ delineation, and intraoperative navigation. In recent years, the rapid development of deep learning has greatly advanced segmentation algorithms, yet challenges remain due to modality heterogeneity, blurred boundaries, and limited annotated data. This paper provides a comprehensive review of deep learning–based medical image segmentation methods, covering discriminative models such as Convolutional Neural Networks, Recurrent Neural Networks, and Transformers, as well as generative approaches including Generative Adversarial Networks and diffusion models. Furthermore, this paper discusses the adaptation strategies of large foundation models, represented by the Segment Anything Model, in medical imaging tasks. In addition, this work summarizes the key challenges faced by current segmentation methods and presents experimental comparisons of representative models across multiple multimodal datasets. Finally, the paper outlines the current research trends and future directions, offering insights for improving segmentation model design and facilitating their clinical applications.
Key words : medical image segmentation;deep learning;generative models;large medical segmentation models

引言

医学图像分割作为计算机视觉在医疗健康领域的重要分支,是计算机辅助诊断、手术导航、放疗规划和疾病进展监测等应用的核心环节。其任务是为医学影像中的每一个像素或体素分配语义标签,从而精确勾勒出器官、病灶及其他感兴趣结构的边界。然而,医学图像分割的高性能实现长期依赖于大量标注精确的医学数据,而这类数据的获取往往需要专业医生耗费大量时间与精力,且标注一致性难以保证。因此,如何在有限标注条件下提升分割模型的鲁棒性与泛化性,成为该领域亟待解决的问题。

近十年来,深度学习方法的兴起极大推动了医学图像分割的发展,卷积神经网络(Convolutional Neural  Network,CNN)、循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)以及Transformer等深度神经结构不断刷新分割精度的上限。然而,这些方法本质上仍属于判别式模型,其依赖于大规模监督训练,并在面对复杂场景和跨模态影像时容易出现性能退化。为突破这一瓶颈,研究者逐渐将注意力转向生成式模型与大模型方法:前者通过对影像分布进行显式建模,实现对不确定性与细节的精准刻画,代表性工作包括基于生成对抗网络(Generative Adversarial Network,GAN)的分割模型和近年来快速发展的扩散模型(Diffusion Models);后者则借助超大规模参数和预训练范式,涌现出以Segment Anything Model(SAM)为代表的通用医学分割框架,展现出跨任务、跨模态迁移的巨大潜力。

综上所述,医学图像分割已经从早期依赖人工特征的传统方法,发展到深度神经网络主导的判别式建模,再到近年来生成式建模与大模型驱动的新阶段。本文将系统回顾基于深度学习的医学图像分割算法的最新研究进展(分类如图1所示),分析不同方法的优势与不足,最后对未来医学图像分割的发展趋势进行展望。

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作者信息:

程卓

(宁波大学 信息科学与工程学院,浙江 宁波 315211)

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