基于深度学习的先天性心脏病辅助诊疗研究
发布时间：2021-11-01 07:19
随着医疗设备的应用在医疗领域的普及以及计算机辅助诊断技术的发展,疾病的辅助诊疗在近年成为了热门研究方向。目前针对各类疾病的病灶检测已取得了较好的辅助诊断结果,然而针对先天性心脏病的辅助诊疗研究较少且具有较大技术型挑战,如先天性心脏病多模态诊疗数据具有多视角特性,疑似病变区域标记获取存在较大困难,使得先天性心脏病的辅助诊疗成为一个多元异构数据处理、多视角学习的问题。针对上述问题,本文结合深度学习与计算机辅助诊断技术对先天性心脏病辅助诊疗技术展开研究。具体研究内容包括:疑似病变区域定位,多视角特征学习以及多模态数据融合,主要贡献如下:（1）针对先天性心脏病灶区域定位难问题,本文将多尺度全卷积网络（SSD检测网络）应用于先天性心脏病病灶检测,并从先天性心脏病病灶的特点出发提出了一种基于refined-SSD的病灶检测网络,通过默认框的调整与连续视频帧图像的输入策略优化了检测网络对于病灶区域的感知能力,进而有效地解决了病灶的精准定位问题。（2）针对先天性心脏病中疑似病变区域分类问题,本文提出了一种基于多视角特征融合的先天性心脏病病灶检测算法,利用先天性心脏病数据的多视角特性进行多视角信息的融合...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超声设备及先
杭州电子科技大学硕士学位论文9第2章基础理论介绍本文的研究工作主要通过利用深度学习解决先天性心脏病病灶检测问题，并验证其有效性与可用性。本章主要概述本文研究中关于先心病辅助诊断涉及到的相关基础知识。首先介绍先天性心脏病检测在临床上的诊断综述，其次介绍本文中应用到的不同类型先心病的临床数据集及评估检测性能的标准，最后深度学习理论会在本章展开详细介绍。2.1先天性心脏病病灶检测概述2.1.1心脏生理结构心脏是人类身体最重要的器官之一，又称为人体的中心地带。如图2.1所示，其具体结构错综复杂，根据生理学定义主要将心脏分为四个重要腔，分别为左心房、右心房、左心室、右心室四大结构。在左右心房之间存在房间隔，而在左右心室之间存在室间隔。心脏的主要作用是推动血液朝着各个组织及器官进行血液的供给进而保障人体的正常新陈代谢。在生理学中，由于心脏间隔的存在使得血液无法通过间隔进行不同心房、室的血液流通，而在心房与心室之间存在的瓣膜能够保证血液的流向始终从心房向心室流动。图2.1心脏解剖结构图2.1.2先天性心脏病病灶检测任务综述先天性心脏病病灶检测是指利用计算机算法实现在心脏超声影像中的病灶（心间隔异常）检测。具体来说，先天性心脏病的临床表现主要为心脏结构中应自动闭合的结构区域（房间隔、室间隔等）出现异常张开，导致左右心房、
杭州电子科技大学硕士学位论文10室之间遗留孔隙，这类心脏畸形在临床上分别称为房间隔缺失（ASD）和室间隔缺失(VSD)。本文的研究重点围绕通过两阶段深度学习方法实现先天性心脏病病灶（心间隔缺失）的检测，第一阶段首先自动定位疑似病变的缺失区域，并在第二阶段进一步进行疑似病变区域的识别，最终实现先心病病灶的准确检测。图2.2是两种常见先心病的病灶图例。（a）房间隔缺失（b）室间隔缺失图2.2先天性心脏病病灶位置示意图，其中红色标注为病灶区域2.1.3不同类型先天性心脏病与临床数据集介绍房间隔缺失和室间隔缺失是两种常见的心间隔缺失疾病，均为先心病类型的一种。在具体确诊疾病之前，通常根据病患症状进行先天性心脏病类型的基本判断，以更细化地扫描相应心脏区域，提升疾病判断的准确率及治疗效果。房间隔缺失是指分隔左右心房的房间隔区域出现异常缺损，导致心脏血流异常流动。房间隔缺失所引起的心房血液分流会导致患者的运动不耐受、心脏颤动以及心律不齐的现象，若未早期诊断或介入治疗将发展为艾森曼各综合症。在临床诊断中临床医生主要通过超声心动图及彩色多普勒超声进行综合诊断，房间隔缺失在影像学图像上的表现为：1）右心房、室明显增大；2）房间隔位置有连续性中断现象；3）高速异常穿隔血流信号出现于彩色多普勒影像；室间隔缺失作为先天性心脏病中最为常见的一类疾病，是由于心脏左右心室间血液水平分流现象发生。室间隔缺失的病状与孔隙的大小呈正相关关系，通常小型室缺失患者的生长发育不受疾病影响，而大型房间隔缺失将导致肺动脉持续高压等症状。临床上的鉴别诊断表现为：1）左心房、室可见肥大；2）心脏的室间隔最大切面存在可见室间隔缺损；本文作为基于数据驱动的先天性心脏病辅助诊断的研究，对于先
本文编号：3469755
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超声设备及先
杭州电子科技大学硕士学位论文9第2章基础理论介绍本文的研究工作主要通过利用深度学习解决先天性心脏病病灶检测问题，并验证其有效性与可用性。本章主要概述本文研究中关于先心病辅助诊断涉及到的相关基础知识。首先介绍先天性心脏病检测在临床上的诊断综述，其次介绍本文中应用到的不同类型先心病的临床数据集及评估检测性能的标准，最后深度学习理论会在本章展开详细介绍。2.1先天性心脏病病灶检测概述2.1.1心脏生理结构心脏是人类身体最重要的器官之一，又称为人体的中心地带。如图2.1所示，其具体结构错综复杂，根据生理学定义主要将心脏分为四个重要腔，分别为左心房、右心房、左心室、右心室四大结构。在左右心房之间存在房间隔，而在左右心室之间存在室间隔。心脏的主要作用是推动血液朝着各个组织及器官进行血液的供给进而保障人体的正常新陈代谢。在生理学中，由于心脏间隔的存在使得血液无法通过间隔进行不同心房、室的血液流通，而在心房与心室之间存在的瓣膜能够保证血液的流向始终从心房向心室流动。图2.1心脏解剖结构图2.1.2先天性心脏病病灶检测任务综述先天性心脏病病灶检测是指利用计算机算法实现在心脏超声影像中的病灶（心间隔异常）检测。具体来说，先天性心脏病的临床表现主要为心脏结构中应自动闭合的结构区域（房间隔、室间隔等）出现异常张开，导致左右心房、
杭州电子科技大学硕士学位论文10室之间遗留孔隙，这类心脏畸形在临床上分别称为房间隔缺失（ASD）和室间隔缺失(VSD)。本文的研究重点围绕通过两阶段深度学习方法实现先天性心脏病病灶（心间隔缺失）的检测，第一阶段首先自动定位疑似病变的缺失区域，并在第二阶段进一步进行疑似病变区域的识别，最终实现先心病病灶的准确检测。图2.2是两种常见先心病的病灶图例。（a）房间隔缺失（b）室间隔缺失图2.2先天性心脏病病灶位置示意图，其中红色标注为病灶区域2.1.3不同类型先天性心脏病与临床数据集介绍房间隔缺失和室间隔缺失是两种常见的心间隔缺失疾病，均为先心病类型的一种。在具体确诊疾病之前，通常根据病患症状进行先天性心脏病类型的基本判断，以更细化地扫描相应心脏区域，提升疾病判断的准确率及治疗效果。房间隔缺失是指分隔左右心房的房间隔区域出现异常缺损，导致心脏血流异常流动。房间隔缺失所引起的心房血液分流会导致患者的运动不耐受、心脏颤动以及心律不齐的现象，若未早期诊断或介入治疗将发展为艾森曼各综合症。在临床诊断中临床医生主要通过超声心动图及彩色多普勒超声进行综合诊断，房间隔缺失在影像学图像上的表现为：1）右心房、室明显增大；2）房间隔位置有连续性中断现象；3）高速异常穿隔血流信号出现于彩色多普勒影像；室间隔缺失作为先天性心脏病中最为常见的一类疾病，是由于心脏左右心室间血液水平分流现象发生。室间隔缺失的病状与孔隙的大小呈正相关关系，通常小型室缺失患者的生长发育不受疾病影响，而大型房间隔缺失将导致肺动脉持续高压等症状。临床上的鉴别诊断表现为：1）左心房、室可见肥大；2）心脏的室间隔最大切面存在可见室间隔缺损；本文作为基于数据驱动的先天性心脏病辅助诊断的研究，对于先
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