基于深度学习的肺癌CT图像亚型分类系统的设计与实现

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jackiesage
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目前中国肺癌发病率与死亡率均排在所有癌症首位,因此对于肺癌的诊断与治疗一直是研究的热点。肺癌包含多种组织亚型,每个类别需采用不同的治疗方案,所以准确及时的分类是系统治疗的第一步,也是关键性的一步。临床上,病理组织检查是鉴别肺癌亚型的金标准,但这种侵入性诊断方法不适用于某些病人,而且成本较高、费时费力。因此本文在肺癌分型算法研究的基础上,设计并实现了一款基于深度学习的肺癌亚型分类系统,旨在减轻医生工作负担。首先,介绍了肺癌亚型分类算法的国内外研究现状,目前研究主要采用人工获取特征的放射组学方法和自主获取特征的深度学习方法,并分析了二者优缺点。其次,研究基于Res Net-50的肺癌分型算法。为了探究肺肿瘤及瘤周组织对模型分类性能的影响,本文设计了三种图像预处理方法构建数据集,并利用此数据集设计了对比实验,通过VGG-16、VGG-19、Res Net-50模型验证分类效果,结果表明,Res Net-50网络综合效果最好,但是在数据集类别不平衡时,少数类的分类效果较差。然后,研究基于改进3D-Res Net的肺癌分型算法。从网络结构和数据类型考虑,本文将研究基础网络改为三维卷积神经网络(3D-Res Net),同时引入正则化方法Manifold Mixup,设计了改进的3D-Res Net网络。这两种改进方法有效解决了网络对少数类分类效果差的问题,F1分数提高了4~5个百分点。结果表明,改进的3D-Res Net网络具有较好的肺癌亚型分类性能,更符合临床应用需求。最后,本文通过分析胸部CT影像诊断的需求,完成了对肺癌亚型分类系统整体框架的设计,开发了系统功能模块,满足用户信息管理、图像基础操作、肺癌亚型分类以及保存修改诊断信息等功能的需求。为验证系统实用性,进行了软件功能和性能测试。结果表明,该分类系统满足临床需求。
其他文献
微塑料(microplastics,MPs)是一种在水环境中分布广泛、赋存量大的新兴污染物,由于其潜在的生态风险而成为了环境领域的研究焦点。现有研究表明,环境介质、动植物体内,甚至人体内有MPs的存在。饮用水是MPs进入人体的主要途径之一,但关于饮用水处理过程中PSMPs的响应特征缺乏系统研究。因此,本研究在我国现行饮用水处理标准所规定的参数(混凝剂种类、过滤基质、消毒剂)下,首先以聚合氯化铝(P
学位
目前,我国的污水处理工艺仍存在生物除磷效率低,好氧过程大量曝气造成能耗过高等问题。有研究发现振动可用于促进膜生物反应器和生物膜系统中物质传递和提升污水处理效果,有望成为一种提升磷污染物削减效能和实现污水处理厂节能降耗的技术,但目前关于振动对活性污泥系统生物除磷的影响仍缺乏相关的研究。基于此,论文在活性污泥系统中引入低频振动,通过批次实验、连续运行实验及长期对照实验,探究了低频振动对于活性污泥系统的
学位
人工湿地是一种典型的生态处理技术,广泛应用于分散式污水处理。纳米银颗粒(AgNPs)是粒径小于100 nm的银单质颗粒,普遍存在于自然水体和生活污水中,极易被人工湿地截留并对微生物产生胁迫作用,降低了污水处理效能。本研究针对AgNPs胁迫下人工湿地处理效能低下的问题,构建了基于黄铁矿和生物炭基质的人工湿地系统,设置了四个不同的处理组,包括砾石组(GR组)、生物炭组(BC组)、黄铁矿组(PY组)以及
学位
我国柑橘资源丰富,产业发展多样化,主要包括鲜食、罐头加工、陈皮加工等,其中陈皮加工已成为部分地区“富民兴业”的特色产业。在柑橘皮陈化过程中,微生物具有重要作用,影响着陈皮中活性物质的积累和风味的形成,利用微生物可实现人工催陈、缩短陈化时间和减少霉变等。此外,柑橘经加工后产生大量剩余皮渣,其中含有丰富的营养物质,结合微生物发酵,利用柑橘皮渣作为发酵基质生产可供动物食用的蛋白饲料、柠檬酸、曲酸等有机酸
学位
随着我国风电开发布局不断南移,东南沿海省份因兼具丰富的陆上和海上风能资源且靠近电力负荷中心成为风电开发的重点区域。然而风电开发需要大量基础设施建设,不仅会对当地生态系统造成干扰,也会造成不可忽视的生命周期资源环境影响。因此,亟需对海-陆风电开发的生态环境影响进行系统对比分析,以期为东南沿海省份统筹海-陆风电开发提供定量化决策依据。本研究选取山东省鲁能(单机1.5MW,总装机42MW,下同)、瓦善(
学位
儿童运动功能发育迟缓是一种常见的功能障碍性疾病,多由中枢神经系统和肌骨系统损伤引起,严重影响患儿的生存质量。神经科学的实证研究提示,儿童期是大脑和神经系统以及肢体发育的关键时期,有较大的可塑性和代偿性,在这一时期积极开展脑肢协同干预,可取得理想的恢复效果。因此,针对儿童运动功能发育迟缓的治疗,儿童康复医学的及时介入就显得格外重要。但我国儿童康复起步晚、行业医务人员短缺、医疗资源分布不均以及服务能力
学位
我国力争于2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和的双碳目标,生活垃圾填埋气因其具有较高的能源利用潜质,成为可再生能源的研究热点。生活垃圾填埋气中的能量通过内燃机、发电机组等电力设备转化为电能实现再利用,能有效缓解全球范围内的能源危机和气候变暖的发生。硅氧烷作为填埋气中的微量成分,对填埋气的利用造成了极大的妨碍。在填埋气的燃烧过程中,硅氧烷会被转化为硅酸盐和微晶石英,沉积在火花塞、气缸、叶轮
学位
电镀、冶金等行业产生的含氰废水中含有的大量金属-氰络合物,是造成含氰废水难以有效处理的关键因素。金属-氰络合物化学性质稳定,往往难以采用传统的化学技术进行去除。吸附法因具有成本低廉、操作简单等优点被广泛应用于水体中污染物的去除。生物炭作为一种高效吸附材料,对环境中多种污染物具有良好的吸附效果,但污染物的实际去除效果与吸附剂类型、污染物特征、以及环境条件等多种因素相关。研究表明,纯生物炭材料对于阴离
学位
页岩气是国家的重要能源战略,重庆是其规划化开采的主战场之一。水力压裂是实现页岩气商业化开采的重要技术,但其作业过程中不可避免产生大量的页岩气开采返排水(以下简称返排水)。返排水中既包含压裂过程中添加的抗菌剂、表面活性剂、减阻剂等上百种化学物质,又包含地层岩石中的天然放射性物质、重金属等多种污染物,具有高盐、高COD、多种污染物共存等突出特点。返排水可通过泄露和外溢、非有效处理或直接排放等多种方式进
学位
血压是反映人体心血管健康状态的重要指标,血压值的准确性和实时性对于心血管疾病的诊断与防治具有十分重要的意义。目前临床上采用的无创血压监测设备大多需要气囊对患者肢体产生压力,长期佩戴会造成患者的不适感并对患者的日常生活活动产生影响。同时,此类设备测量的“连续”血压值实际上依然是离散不连续的,会因此丢失掉部分血压信息,不利于临床诊断和防治。针对上述问题,结合课题组提出的无创连续血压监测模型应用需求,本
学位