基于耳内镜图像和深度学习的儿童中耳炎分类模型的研究

来源 :南方医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lhmsgy
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
目的儿童中耳炎发病率高,是儿童处方抗生素的主要疾病之一,耳内镜是耳科常规检查,准确的耳内镜诊断有利于中耳炎的早期发现、准确治疗和密切随访。为实现耳内镜智能诊断,提高诊断准确率,本研究基于深度学习,构建儿童中耳炎耳内镜图像的深度卷积神经网络(convolutional neural networks,CNNs)的分类模型,同时为探索人工智能(artificial intelligence,AI)实现儿童中耳炎远程筛查、随访的新方法,进一步研究CNNs模型在耳内镜手机图像的诊断表现。资料和方法:回顾性收集深圳市儿童医院耳鼻咽喉科内镜数据库中诊断为儿童急性中耳炎(acute otitis media,AOM)、分泌性中耳炎(otitis media with effusion,OME)和正常耳的耳内镜图像资料,根据筛选标准将纳入的图像由人工分为三种类型,数据集随机分为训练集和测试集,选择两种主流的预训练模型Xception和MobileNetV2,通过迁移学习,原始网络中最后的输出大小为1,000的全连接层被输出大小为3的新全连接层代替,即“AOM、OME和正常”三个类型,对两种CNNs的准确性、敏感性、特异性、受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)和 ROC 曲线下面积(area under the ROC,AUC),以及类别激活映射图(class activation mapping,CAM)等进行评估和分析。前瞻性将智能手机连接耳内镜获取的手机图像,按照上述三种类别纳入图像数据集,利用构建的两种CNNs对手机图像数据集进行测试,对两种图像类型的分类性能和CNN可视化表现进行比较。结果:共有12,203张耳内镜图像(来自7,053名儿童)入组,包括AOM、OME和正常耳三种类型,训练集共10,703张,包括AOM3,355(31.3%)张,OME4,113(38.4%)张和正常耳3,235(30.2%)张,测试集共1,500张,每种类型有500张。使用CNNs对数据集进行10次重复训练后,Xception和MobileNetV2的总体分类准确率分别为 97.45%(95%CI:96.81%-97.94%)和 95.72%(95%CI:95.12%-96.16%)。共有102张手机图像(来自85名儿童)入组构成测试集,包括AOM 26张、OME 35张和正常耳41张,使用两种CNNs对手机图像测试集进行10次重复训练后,Xception和MobileNetV2的总体准确率分别为90.66%(95%CI:90.21%-90.98%)和 88.56%(95%CI:87.86%-90.05%),提示模型有较好的泛化能力。通过混淆矩阵计算,两种CNNs在耳内镜图像分类的准确性、敏感性、特异性、AUC等指标表现均优于手机图像,虽然原始的手机图像清晰度低于耳内镜图像,但两者的CAM表现是一致的。结论:基于深度学习的CNNs可实现对儿童中耳炎的智能分类,利用智能手机连接耳内镜,进一步开发筛查工具,有望实现儿童中耳炎的早期发现和持续监测,尤其在COVID-19大流行期间,AI远程医疗对减少聚集、减轻社会医疗负担有重要意义。
其他文献
背景喉癌(laryngeal cancer)是高发的恶性肿瘤之一,发病率约占全身肿瘤的1%~5%。近年来,喉癌的发病人数增加,但近二十年来喉癌患者的5年生存率并没有呈现增加的趋势。这可能是因为喉癌的发生和发展是一个复杂病理过程。所以,研究喉癌发生的具体分子机制对喉癌的诊断和治疗有至关重要的作用。生长停滞特异性转录因子5(growth arrest special 5,GAS5)是一种常见的长链非编
学位
研究背景骨骼系统是人体重要的代谢器官之—,它不断的进行成骨和破骨的新陈代谢,这种新陈代谢可以调节正常人体血钙、血磷的动态平衡。研究发现,骨组织的重建与骨代谢是受到神经系统以及内分泌系统激素的双重调节,通过相关的信号通路对破骨细胞和成骨细胞进行调控,不断的进行骨代谢及骨改建。随着对神经系统以及骨代谢研究的不断深入,神经损伤对骨代谢的影响已有较多研究,但是不同成分神经对骨代谢及骨重建的机制仍不清楚。2
学位
研究背景随着检测技术的日益优化,甲状腺癌的检出率呈高速增长的态势,其适度诊疗是目前关注的焦点。分化型甲状腺癌腺外侵犯(ETE)和淋巴结转移(LNM)是重要的临床病理特征,分析其临床特点、影响因素及对预后的影响,同时利用单细胞测序(scRNA-seq)寻找早期诊断、预测预后及治疗的新靶点,寻找与甲状腺乳头状癌发病相关的危险因素,了解甲状腺癌发生发展的潜在机制,亟需探索新的治疗策略。研究方法回顾性分析
学位
强直性脊柱炎是一种原因不明的慢性炎症性疾病,目前尚无法根治。在各种症状中,疲乏被认为是影响强直性脊柱炎患者的核心症状,对患者的生理、心理及生活质量造成了不同程度的影响。随着对疲乏研究的深入,许多学者建议将疲乏作为评价强直性脊柱炎患者临床结局的重要指标,并将疲乏作为常规临床评估的一部分。因此,了解强直性脊柱炎患者的疲乏状况对临床工作的进行具有重要意义。本文主要从疲乏的概念、强直性脊柱炎患者疲乏的流行
期刊
研究背景:痤疮(acne)是皮肤科极为常见的慢性炎症性皮肤病。其发病机制复杂,目前普遍认为皮脂过量分泌是引起痤疮的基础,雄激素是促进皮脂产生的关键因素,但具体调节机制尚不清楚。自噬(autophy)是细胞内的管家反应,广泛存在于多种细胞中。目前有研究表明,皮脂腺的脂质分解作用可以通过自噬实现,雄激素可以调节多种细胞的自噬。故推测雄激素可否通过自噬调节皮脂腺细胞分泌,加重痤疮皮疹。第一部分目的:探讨
学位
研究背景:随着精准医疗时代的来临,基于现代精准治疗的理念,将治疗药物靶向性的输送至病变组织,提高药物对病变组织的选择性,减少甚至避免药物的毒副作用以及对微生态平衡的破坏,是近年来药物研究的热点。多肽广泛存在于自然界的生物体内,如激素、神经递质、生长因子、离子通道配体和免疫防御因子等,在生物体的生理学中发挥重要作用。随着多肽固相合成法的发明及纯化技术的提高,人工合成功能性多肽的研究越来越多,如将多肽
学位
背景胃癌是胃肠道最常见的恶性肿瘤之一,大量证据表明长链非编码RNA(Long non-coding RNAs,lncRNAs)在胃癌(Gastric cancer,GC)中具有重要的调控作用。1 号染色体上的局部扩增 lncRNA(Focally amplified lncRNA on chromosome 1,FALEC)是一种新的lncRNA,已在甲状腺癌,大肠癌和子宫内膜癌等中反复被报道具有
学位
现阶段初中历史教学要从深度学习的视角出发,增强对学生核心素养的培育。初中阶段的历史属于基础部分的历史知识,教师在课堂教学中应当关注学生的感受,在新课程改革的背景下,面对新的教学改革形式,教师必须创新原有的教学方式,追求更加高效、深度的教学目标。本文以初中历史课堂教学为主题,研究了深度学习视角下的高效教学方法,旨在培养学生的历史核心素养。
期刊
<正>课程名称:"中国近现代史纲要"对应章节:第五章第一节对革命新道路的艰苦探索一、点题入题1927年,随着四一二政变和七一五政变的发生,以蒋介石、汪精卫为代表的国民党反动派投靠了帝国主义和封建主义,大革命宣告失败。以毛泽东为代表的中国共产党人,坚持民主革命立场,在实践上开辟了农村包围城市的革命新道路,并逐
期刊
椎间盘源性腰痛占腰痛总人数的26%-39%,是临床上常见的腰痛原因,但是对于椎间盘源性腰痛的诊断仍然比较困难。椎间盘造影术在椎间盘源性腰痛的诊断中存在一定的价值,甚至被称为“金标准”,但是其存在假阳性、假阴性以及操作本身对椎间盘造成医源性损伤等问题,因此该方法一直存在很大争议。有人认为椎间盘纤维环撕裂(腰椎磁共振T2W上显示为高信号区)是椎间盘源性腰痛的疼痛来源,但是很多腰椎磁共振提示椎间盘明显退
学位