【摘 要】
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胃癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一,死亡率排在前3位。在我国,胃癌患者的五年生存率只有36%,只有发达国家生存率的一半,严重危害患者的生命,给患者及其家庭和社会带来沉重的医疗、经济和社会负担。如今医疗领域,计算机断层扫描技术(Computed Tomography,CT)在胃部疾病的早期筛查、临床诊断、术前预测、术后评估等方面发挥重要作用,是医生诊断胃部疾病的重要依据。针对胃部组织形变大结构复杂
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胃癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一,死亡率排在前3位。在我国,胃癌患者的五年生存率只有36%,只有发达国家生存率的一半,严重危害患者的生命,给患者及其家庭和社会带来沉重的医疗、经济和社会负担。如今医疗领域,计算机断层扫描技术(Computed Tomography,CT)在胃部疾病的早期筛查、临床诊断、术前预测、术后评估等方面发挥重要作用,是医生诊断胃部疾病的重要依据。针对胃部组织形变大结构复杂,难以精确地对病灶进行分割和T分期的问题,本文研究了基于Y-Net的胃部肿瘤分割与T分期,主要的研究内容如下:首先,针对在胃部肿瘤分割与T分期任务过程中出现的特征利用率低、分割结果不佳和分类结果不准确等问题,本研究在Y-Net算法模型的基础上设计了一种新型的网络模型AY-Net,该模型有两条主干线:分割主线、分类主线。这种新型的算法分为两步进行训练,第一步只训练分割主线得到肿瘤的粗分割结果,然后在第一步的基础之上联合训练分割分类主线得到最终的精分割和肿瘤T分期结果。为了提高算法对胃癌区域的关注度,引入了注意力机制来加强算法的准确性。此外还使用多核残差模块和密集连接空洞卷积模块提取深层的特性信息。本文主要对比U-Net、Y-Net、Att UNet、CE-Net等算法,并把平均交并比(Mean Intersection over Union,MIo U)和准确率(Accuracy,Acc)作为实验结果的评价准则,AY-Net结果中的两项准则分别为0.721和0.732均优于其他网络。其次,针对胃部肿瘤在图中所占比较小的数据,会产生过多的干扰信息缺乏针对性的问题。在AY-Net的基础上结合多尺度输入与自适应特征融合模块提出了一种多任务卷积神经网络MAAY-Net。与AY-Net相比,MAAY-Net拥有多尺度输入的特性,在分割网络上采样结束之后加入自适应特征融合模块,结合多尺度信息提取自适应特征系数。此外,为了改善小目标的分割和梯度变化,将Dice损失函数与focal损失相结合提出了混合损失函数加速网络训练并避免梯度消失和梯度爆炸。对所提方法进行定量定性的评估和分析,结果表明,MAAY-Net优于同类方法,MIo U和Acc分别达到0.843和0.794。此外还对所改进模块进行了消融实验,也证明了所提方法的可行性。
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