收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于深度特征的腹部CT影像肝脏占位性病变辅助诊断研究

夏开建  
【摘要】:在临床诊断中,活组织切片检查(活检)是肝脏占位性病变确诊的最有效的检查方法,然而活检作为一种侵入性检查,难免会给患者带来身体和身心上的伤害,同时易产生并发症。医学成像技术的快速发展为肝脏占位性病变的鉴别提供了新的手段,医生可以从影像中观察病变的征象,并进行分析和诊断。目前用于肝脏占位性病变检查的医学影像技术十分依赖操作者的经验与技术,而且往往还存在主观性强、重复性低、劳动强度大、效率低下等缺点,因此肝脏占位性病变自动辅助检测理论与技术在临床应用中有着极其重要的理论与现实意义。本文在总结国内外研究成果的基础上,以肝脏CT影像为主要研究对象,利用卷积神经网络对低质量腹部影像增强重建、肝脏区域检测、肝脏分割、病变区域检测与病变类型诊断等关键技术进行研究,阐明深度学习算法的多层网络机制和数学模型,揭示医学影像内部本质特征,最终提升肝脏占位性病变自动辅助诊断精度。本文的主要工作总结如下:(1)低质量的CT影像将严重影响目标检测、分割、特征提取、病灶识别等后续影像分析应用。CT扫描能够获取患者体内解剖结构,广泛地应用于临床检查与疾病诊断,但CT影像的重建质量与曝光时间或成像速度密切相关。如何改善CT数据的重建质量已经成为CT成像领域的主要课题。现有基于深度网络的图像增强算法直接学习退化图像与清晰图像之间的映射函数,忽略了观测模型保真项的约束。为此,本文提出了一种改进的深度残差网络CT影像增强算法。该算法将残差网络嵌入到图像增强任务中,通过多个残差增强模块和反投影模块交替优化,实现数据一致性,其中残差增强模块采用将低层次特征和高层次特征聚合连接形成新的特征,并采用联合损失函数来优化训练,提高深度模型的泛化能力。本文提出的CT影像增强算法不仅可以利用深度网络学习高层次特征,还可以利用观测模型的保真先验实现图像增强。在仿真测试数据与真实数据上的实验结果表明,本文提出的算法不仅达到了很好的增强效果,同时也较好地保留了低质量CT图像的细节信息,能够增强后续肝脏定位、分割、病灶识别与疾病诊断的精度。(2)由于腹部CT影像中存在大量的脏器,且灰度相似,直接分割可能会引入大量的虚警,增加后续处理的复杂度。如果从影像序列中直接检测肝脏区域,缩小感兴趣区域的范围,可以增强后续分割与识别的精度。然而,现有的目标检测算法很难适应对比度低、背景复杂以及多视角变化的腹部CT影像,因此准确地检测与定位出肝脏区域仍然是一个具有挑战性的问题。为了提升肝脏检测与定位的精度,本文提出了一种基于边缘感知的改进深度网络肝脏影像检测算法。该算法通过边缘感知融合模块有效地保留肝脏的清晰边界,并利用多尺度稠密金字塔监督模块捕获腹部影像丰富的全局上下文信息。大量定性定量的实验结果表明,本文提出的肝脏检测算法可以有效地提高现有肝脏检测与定位的精度,缩小感兴趣区域的范围,增强后续分割与识别的精度。(3)由于肝脏区域的医学影像边界不明显,内部纹理差异较大,无论是以图割、能量泛函等为代表的传统影像分割方法,还是以深度学习为代表的机器学习模型都不能实现肝脏区域的准确分割。这主要是由于基于人工特征的传统模型虽然可解释能力强,在简单场景下具有鲁棒的表征效果,但在复杂背景应用中存在普适性差的问题;而现有的深度学习方法虽然可以通过大数据学习提取目标的特征,但其可解释性差,无法对提取到的特征进行量化评估。因此,在深度网络肝脏检测算法的检测结果基础上,本文提出了一种基于多层次深度特征融合的两阶段肝脏区域分割算法。该算法首先采用改进的SCNN度量网络从标准腹部影像数据集中找出最相似的基准模板;然后采用SIFT-Flow变换进行密集匹配,获得待分割肝脏粗分割结果;最后在粗分割语义标签基础上利用多层次特征融合实现肝脏区域精分割。定性和定量的实验结果表明,本文提出的肝脏分割准确性大大提高,能够增强后续病变区域语义分割与诊断的精度。(4)大多数肿瘤位于肝脏内部,只有分割出病灶区域,才能实现肝脏疾病的诊断。现有的语义分割模型对弱小目标分割能力较差,且分割结果存在空间不一致现象。因此,为了实现占位性病灶的精确检测与分割,本文提出了一种基于互学习的有监督生成对抗语义的肝脏病变区域分割架构模型。首先,前向训练中将生成器的语义映射与语义分割分开进行训练,且在后向训练中利用语义结果边缘约束获得更加精确的病灶区域;然后,采用生成网络、分割网络与对抗网络的损失项构建加权损失函数,提升各子模块的耦合程度,增强模型的泛化能力与训练精度;最后,利用基于小波核空间的LSSVM向量机分类器实现占位性病变检测。大量定性定量实验结果表明,本文提出的分割架构模型可以稳定地提高语义分割模型的性能,提升肿瘤类型诊断的精度。本论文有图44幅,表13个,参考文献171篇。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前15条
1 骆岚;;CT影像扫描对妇科盆腔肿块的诊断价值[J];影像研究与医学应用;2019年24期
2 杜美娟;李双双;顾玲;王栋;李雯雯;付崇建;;320排CT下犬下颌骨和颞下颌关节运动影像的建立[J];山东医药;2012年10期
3 刘兵;张啸飞;;25例肺炎性假瘤CT影像表现分析[J];疾病监测与控制;2015年03期
4 刘春云;;浅析CT影像对腹部创伤的诊断及临床意义[J];大家健康(学术版);2015年11期
5 龚如林;;浅谈成人支原体肺炎的CT影像表现[J];中国继续医学教育;2015年28期
6 李强;;CT影像在诊断胃肠道间质瘤方面的价值探究[J];中外医疗;2016年27期
7 黄鸣宇;吴丽梅;邝晓东;彭伟清;;CT图像增强辅助诊断系统在椎间盘突出诊断中的应用研究[J];中国医学装备;2020年12期
8 李晓华;;对比股骨颈骨折X线与CT影像的特征[J];中国医学工程;2014年10期
9 曹锋标;;腰椎间盘突出症CT影像与临床体征关联性观察[J];吉林医学;2014年34期
10 王交广;;CT影像对腰椎间盘突出症手术前后的评估[J];影像研究与医学应用;2020年06期
11 彭飞;张小胜;张韡;黄德健;;多排螺旋CT全景影像在动静脉内瘘中的应用价值[J];中国卫生标准管理;2016年22期
12 丁建峰;郭兴华;;CT影像技术在颌面部骨折中的应用[J];大家健康(学术版);2015年05期
13 侯文光;陈晓明;林铁华;;CT影像在新生儿缺氧缺血性脑病的价值及预后[J];中外医学研究;2013年16期
14 石校伟;刘洪臣;李亚男;王照五;李颖超;;应用锥形束CT影像对颏管的三维定量测量及临床意义[J];口腔颌面修复学杂志;2011年04期
15 麻春玲;;急性脑梗死患者头颅CT影像改变迟发呈现探讨[J];临床医药文献电子杂志;2019年94期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 程华;迟宝权;姜立杰;;支原体肺炎的CT影像临床效果及应用观察[A];全国高血压防治知识推广培训班暨健康血压中国行海南海口会论文综合刊[C];2014年
2 陈明井;何玲;;支气管肺发育不良的胸部CT影像表现特点[A];全国第十三次中西医结合影像学术研讨会全国中西医结合影像学研究进展学习班福建省第八次中西医结合影像学术研讨会论文汇编[C];2014年
3 何明宸;高旭宁;周科峰;陈刚;代欢欢;;肺曲霉菌病CT影像诊断[A];全国第十三次中西医结合影像学术研讨会全国中西医结合影像学研究进展学习班福建省第八次中西医结合影像学术研讨会论文汇编[C];2014年
4 徐晔;余国容;余世才;刘波;陈建蓉;冉启英;李昊;肖建文;;儿童特发性肺含铁血黄素沉着症的影像学分析:比较X线、CT的诊断价值[A];第八次全国中西医结合影像学术交流大会暨全国中西医结合影像学研究进展学习班论文集[C];2005年
5 姜亿一;吴恩福;罗洪霞;;肺动脉栓塞临床与CT影像的探讨[A];中华医学会放射学分会第八届全国心胸影像学术大会暨河南省第十二次放射学术会议论文汇编[C];2006年
6 陈利;邓小武;黄劭敏;祁振宇;;三维治疗计划系统和CT模拟定位工作站影像重建质量检测[A];2007第六届全国放射肿瘤学学术年会论文集[C];2007年
7 叶菁;;CT中骨质变化对鼻腔鼻窦内翻性乳头状瘤的诊断价值[A];华东六省一市耳鼻咽喉-头颈外科学术会议暨2008年浙江省耳鼻咽喉-头颈外科学术年会论文汇编[C];2008年
8 朱祥奎;尚将;刘健;迟江蓬;;基于锥形束CT的上颌窦解剖结构的测量研究[A];2020年中华口腔医学会口腔颌面放射专业委员会第十八次全国口腔颌面医学影像学专题研讨会论文汇编[C];2020年
9 王晶波;陶晓峰;朱凌;;基于U-net的口腔颌面锥形束CT的灰度值与多层螺旋CT的亨氏单位的比较与联系[A];2020年中华口腔医学会口腔颌面放射专业委员会第十八次全国口腔颌面医学影像学专题研讨会论文汇编[C];2020年
10 吴云峰;付远敏;罗娟;;胰腺癌报警症状联合CA19-9、CEA、增强CT在胰腺癌早期诊断中的价值[A];2014年贵州省中西医结合诊治消化系统疾病学术讲座与交流会论文汇编[C];2014年
11 马玉田;刘俊标;牛耕;赵伟霞;韩立;;显微CT钨塞式金刚石透射靶材的性能研究[A];第十六届中国体视学与图像分析学术会议论文集——交叉、融合、创新[C];2019年
12 王学知;邓智;刘伟;魏桐;刘灿文;;能谱CT光子计数型探测器中的电荷共享效应研究[A];第十六届中国体视学与图像分析学术会议论文集——交叉、融合、创新[C];2019年
13 孙文猛;周国军;赵思意;毛治迅;马殿勋;;3/2接线方式下和电流CT执行二次安措存在风险分析[A];中国水力发电工程学会继电保护专委会2019年年会暨继电保护专业精益化管理研讨会论文集[C];2019年
14 黄莹;陶高见;朱彤;;CT引导下经皮椎体后凸成形术治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的疗效分析[A];中华医学会疼痛学分会第十届学术年会论文集[C];2013年
15 黄松;顾文华;奚月凤;邱志富;;CT肺动脉成像在特发性肺动脉高压中的诊断价值[A];中国中西医结合学会医学影像专业委员会第十五次全国学术大会暨上海市中西医结合学会医学影像专业委员会2017年学术年会暨《医学影像新技术的临床应用》国家级继续教育学习班资料汇编[C];2017年
16 武粟;;X线、CT对主动脉夹层的诊断价值及影像学对比[A];湖南中医药大学学报2016/专集:国际数字医学会数字中医药分会成立大会暨首届数字中医药学术交流会论文集[C];2016年
17 李诚;黎帅;童浪兴;;保护CT准确级不匹配的分析及对策[A];2016年江西省电机工程学会年会论文集(《江西电力》2016年11月增刊)[C];2016年
18 徐笑强;徐惠勤;;卵巢卵泡膜细胞瘤的临床表现与CT特征[A];2016年浙江省医学会放射与影像技术学术年会论文汇编[C];2016年
19 黄崇权;郭献忠;应碧伟;陈淑超;胡文超;金肖丹;;胰腺实性假乳头状瘤的CT表现及鉴别诊断[A];2016年浙江省医学会放射与影像技术学术年会论文汇编[C];2016年
20 余莹莹;赵艳萍;周永;郭大鹏;文智;;CT诊断Ⅰ-Ⅱ宫颈癌淋巴结转移的价值[A];《临床心身疾病杂志》2015年12月研讨会综合刊[C];2015年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 夏开建;基于深度特征的腹部CT影像肝脏占位性病变辅助诊断研究[D];中国矿业大学;2020年
2 龚敬;基于CT影像的肺结节计算机辅助检测与鉴别诊断方法研究[D];上海理工大学;2018年
3 王治斌;血肿周围水肿等常见CT征象对自发性脑出血早期血肿扩大的预测[D];北京协和医学院;2019年
4 徐永菊;拟南芥生物钟相关蛋白XCT正调节RPW8.1介导的免疫[D];四川农业大学;2017年
5 彭将臣;能谱CT小肠造影在评估回结肠型克罗恩病肠道严重程度中的应用[D];上海交通大学;2016年
6 曾咏;经导管主动脉瓣置换术后自膨胀式瓣膜的CT形态特点与血流动力学、预后的关系[D];浙江大学;2019年
7 欧阳爱梅;肾癌FORCE双能量CT及增强CT表现与肿瘤微结构关系研究[D];山东大学;2018年
8 刘鹏;CT静脉成像在下肢慢性静脉疾病中的临床应用[D];河北医科大学;2018年
9 周悦;能谱CT充气检查联合GSI自动智能辅助技术在评估食管癌分期诊断中的研究价值[D];郑州大学;2017年
10 李琳;能谱CT在甲状腺病变诊断及鉴别诊断中的应用研究[D];北京协和医学院;2017年
11 李萌;基于CT图像的常规和频谱纹理分析特征在肝细胞癌的预后和治疗决策中的研究[D];南方医科大学;2016年
12 丁强;逆行股前外侧皮瓣的CT血管成像研究[D];北京协和医学院;2015年
13 郑晗;全三维锥束CT重建算法的研究[D];东北大学;2010年
14 刘文亚;新疆汉维哈三个民族人群骨密度定量CT测量及其影响因素的相关研究[D];新疆医科大学;2002年
15 黄飚;CT灌注成像对星形细胞肿瘤术前分级及放射治疗反应的研究[D];天津医科大学;2003年
16 徐健;动态增强CT鉴别孤立性肺结节的良、恶性[D];中国协和医科大学;2006年
17 时高峰;CT灌注成像技术在诊断微小转移性肝癌中的应用[D];河北医科大学;2006年
18 纪建松;多层螺旋CT在肠梗阻诊断中的临床应用[D];浙江大学;2008年
19 焦鹏飞;CT引导下经皮肺穿刺活检术的临床应用及晚期肺鳞癌EGFR相关治疗疗效分析[D];郑州大学;2020年
20 王青;螺旋CT肺动脉与静脉联合造影在肺栓塞及深静脉血栓诊断中的应用[D];山东大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 陈建;CT影像组学预测高低风险组织类型胃癌的研究[D];江苏大学;2020年
2 徐戈;锥形束CT影像线性测量放大率的研究[D];安徽医科大学;2015年
3 赵彤彤;CT影像组学特征在肾透明细胞癌术前分级及分期预测中的应用研究[D];山东大学;2020年
4 侯秋阳;基于深度学习的CT肺腺癌病理分类辅助诊断研究[D];安徽医科大学;2020年
5 凌平;102例不典型肺结核的临床及CT影像表现分析[D];浙江大学;2014年
6 杨虹;肺恶性肿瘤热消融治疗的CT影像演变与疗效评价[D];浙江中医药大学;2020年
7 余业洲;基于治疗前CT影像组学评估肺腺癌化疗疗效的研究[D];安徽医科大学;2020年
8 苏晓;基于CT影像组学预测周围型肺癌Ki-67表达水平的初步研究[D];青岛大学;2020年
9 彭绮雯;CT影像组学标签预测中期肝细胞癌患者肝动脉化疗栓塞术后的生存收益[D];暨南大学;2019年
10 谢尚煌;23例细支气管肺泡癌的CT影像学分析[D];汕头大学;2011年
11 岳秀影;小肾癌的多层螺旋CT的影像表现与病理对照研究[D];佳木斯大学;2008年
12 王迪;基于CT图像的肺结节自动检测模型研究[D];宁夏大学;2020年
13 曹雨田;基于CT影像的孤立性肺结节识别与分析研究[D];西安理工大学;2008年
14 刁立明;基于CT图像的肺实质自动分割的研究[D];山东经济学院;2011年
15 王冠华;深度学习技术对胸部CT肺结节良恶性的检测能力探究[D];石河子大学;2020年
16 武凯;CT饱和对方向元件的影响及应对措施[D];济南大学;2020年
17 陈铭林;基于深度学习的颅内出血CT影像分析[D];中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院);2020年
18 郝现伟;CT公司发动机曲轴位置传感器产品变更的经济性研究[D];吉林大学;2020年
19 杨扬;CT与超声联合诊断甲状腺钙化结节的临床研究[D];河北工程大学;2020年
20 黄倩文;肺癌能谱CT及其相关基因与临床应用[D];厦门大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 丁佳;中国化石研究用上自主CT[N];科学时报;2011年
2 盐亭县中医医院 黄锐;十二指肠乳头肿瘤的CT诊断及治疗[N];大众健康报;2021年
3 本报记者 钱力;给动植物做CT:守住检验检疫安全防线[N];科技日报;2019年
4 中国地质科学院地质研究所 符伟侯 贺晟 杨瑨 国瑞;给地球做“CT”[N];中国矿业报;2018年
5 青岛日报、青岛观、青报网记者 赵波 通讯员 伊丽明 马华;做手术,机器人操刀 做CT,0.3秒成像[N];青岛日报;2018年
6 王攀;“海洋六号”给南极海域海底“做CT”[N];中国海洋报;2017年
7 本报记者 王聪;为污染物做“CT” 给建筑物“戴帽穿衣”[N];人民政协报;2017年
8 本报记者 王敏壹 通讯员 周广言;管道“CT”问诊能源动脉[N];石油管道报;2017年
9 严鹏;剧本评估有了专业“CT仪”[N];中国新闻出版广电报;2017年
10 首席记者 张科勇;做岩石“CT”的探路人[N];绍兴日报;2017年
11 本报记者 王克鹏 见习记者 周文聪 实习生 米佳;给大武水源地做全身“CT”[N];淄博日报;2017年
12 本报记者 赵铭;东软医疗自主研发领跑中国CT行业[N];辽宁日报;2017年
13 烽火科技集团;IT和CT融合发展为智慧城市提供技术支撑[N];通信产业报;2017年
14 记者 卢梦匀;华虹科技:给地球做CT的“医生”[N];上海证券报;2019年
15 张旭 张博卓;不进医院也能做CT[N];中国石油报;2020年
16 本报记者 路静;擅长“为煤矿做CT”的人[N];乌海日报;2020年
17 记者 王旭东;绍产CT首次登陆美国市场[N];绍兴日报;2019年
18 记者 李丽云 通讯员 杜志清;国产“地球CT”技术打破国外30年垄断[N];科技日报;2019年
19 本版编辑韩其成 游敏常 闫铮;水泥行业“CT”报告:美好与现实的反差[N];证券日报;2008年
20 记者 张嘉宁 通讯员 周婵;民航局启动手提行李CT安检设备试用[N];中国民航报;2020年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978