基于深層自編碼的孤立性肺結(jié)節(jié)診斷方法的研究.pdf

1、近年來(lái)，肺癌已經(jīng)成為當(dāng)今發(fā)病率和死亡率最高的癌癥疾病之一。肺癌的早期診斷和治療能夠有效的降低患者的死亡率，在提高治愈率方面起著至關(guān)重要的作用。肺癌早期大多表現(xiàn)為孤立性結(jié)節(jié)。PET和CT影像可以有效的對(duì)結(jié)節(jié)進(jìn)行檢測(cè)，但是肺結(jié)節(jié)良惡性的確診仍須進(jìn)一步的病理檢查，由此會(huì)給患者造成經(jīng)濟(jì)和身心的雙重負(fù)擔(dān)。目前，計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)能夠通過(guò)提取肺結(jié)節(jié)圖像中的紋理、形狀等特征對(duì)圖像進(jìn)行分析，為放射科醫(yī)師診斷提供支持，但是基于統(tǒng)計(jì)特征提取的診斷方法無(wú)法適

2、用于組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜的肺結(jié)節(jié)。深度自編碼技術(shù)可以通過(guò)多層非線性網(wǎng)絡(luò)堆疊自主地從圖像中學(xué)習(xí)特征并利用這些特征對(duì)圖像進(jìn)行分類，客觀地反映圖像的真實(shí)信息，本文的研究主要是利用深層自編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)肺結(jié)節(jié)的良惡性輔助診斷。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新如下：
　?。?）現(xiàn)有的肺結(jié)節(jié)診斷方法多是依靠圖像處理技術(shù)和專業(yè)診斷知識(shí)等先驗(yàn)知識(shí)對(duì)肺結(jié)節(jié)圖像進(jìn)行特征提取，但是這樣的統(tǒng)計(jì)學(xué)的特征并不一定適用于所有類型的肺結(jié)節(jié)圖像。為了解決上述問(wèn)題，本文提出

3、一種基于棧式極限學(xué)習(xí)機(jī)的肺結(jié)節(jié)自動(dòng)診斷方法。由于CT系統(tǒng)在成像時(shí)存在系統(tǒng)噪聲，成像對(duì)比度低，本文首先采用自適應(yīng)直方圖均衡法處理肺結(jié)節(jié)圖像，提高圖像的對(duì)比度。然后將增強(qiáng)后的肺結(jié)節(jié)圖像輸入到基于極限學(xué)習(xí)機(jī)的自編碼網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行無(wú)監(jiān)督的特征學(xué)習(xí)，最后將經(jīng)過(guò)深度網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的高層特征作為有監(jiān)督原始極限學(xué)習(xí)機(jī)的輸入進(jìn)行最終的診斷。由于極限學(xué)習(xí)機(jī)算法不需要參數(shù)微調(diào)，所以基于極限學(xué)習(xí)機(jī)的自編碼網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練速度要比基于BP網(wǎng)絡(luò)的自編碼網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練速度快，但是網(wǎng)絡(luò)的

4、診斷性能不輸BP網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)與現(xiàn)有診斷方法的比較，該方法具有較好的準(zhǔn)確率、敏感性和特異性，是一種比較可靠的肺結(jié)節(jié)診斷方法。
　?。?）為了克服單模態(tài)圖像特征的片面性和無(wú)監(jiān)督特征學(xué)習(xí)的局限性，本文結(jié)合CT和PET圖像特征提出基于雙模態(tài)深度極限學(xué)習(xí)機(jī)的孤立性肺結(jié)節(jié)診斷方法，該方法中設(shè)計(jì)了一種深度有監(jiān)督降噪自編碼網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)引入了限制差分和降噪進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，能夠從PET和CT圖像中學(xué)習(xí)得到有區(qū)分度的特征信息。由于整個(gè)框架的子網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)不同模