VecHeart: Holistic Four-Chamber Cardiac Anatomy Modeling via Hybrid VecSets

arXiv cs.CV / 4/22/2026

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Key Points

  • VecHeartは、4腔(四つの部位)からなる心臓の解剖構造を、部位間の複雑な相関まで含めて再構成・生成する統合フレームワークを提案しています。
  • 既存のフィードフォワード型の暗黙表現手法の「単一対象に限定されること」や「部位間相関を扱えないこと」に対し、Hybrid Part Transformerが部位別の学習可能クエリと注意機構を組み合わせて部位間依存を捉えるとしています。
  • 部分的・疎・ノイズのある観測から、特定の解剖学的部位が完全に欠落していても4腔構造を推定できるように、Anatomical Completion MaskingとModality Alignmentという2つの戦略を導入しています。
  • さらにVecHeartは、3D+tの動的メッシュ系列生成へ拡張でき、広範な難条件で高忠実度の再構成を達成しつつSOTA性能を示したと報告しています。コードはリリース予定です。

Abstract

Accurate cardiac anatomy modeling requires the model to be able to handle intricate interrelations among structures. In this paper, we propose VecHeart, a unified framework for holistic reconstruction and generation of four-chamber cardiac structures. To overcome the limitations of current feed-forward implicit methods, specifically their restriction to single-object modeling and their neglect of inter-part correlations, we introduce Hybrid Part Transformer, which leverages part-specific learnable queries and interleaved attention to capture complex inter-chamber dependencies. Furthermore, we propose Anatomical Completion Masking and Modality Alignment strategies, enabling the model to infer complete four-chamber structures from partial, sparse, or noisy observations, even when certain anatomical parts are entirely missing. VecHeart also seamlessly extends to 3D+t dynamic mesh sequence generation, demonstrating exceptional versatility. Experiments show that our method achieves state-of-the-art performance, maintaining high-fidelity reconstruction across diverse challenging scenarios. Code will be released.