【摘要】：目前,浙江省人民醫(yī)院使用的人染色體核型分析系統(tǒng)同傳統(tǒng)的人工核型分析相比,大大減輕了人工的繁瑣勞動(dòng),提高了分析判斷的準(zhǔn)確度。但是,還存在人重疊染色體的手動(dòng)分割、人染色體自動(dòng)分類準(zhǔn)確率低等問題,而且在人染色體的異常診斷方面,還停留在需醫(yī)生依據(jù)專業(yè)知識(shí)及多年積累的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行診斷的層面,無法智能化的進(jìn)行診斷。因此,針對(duì)上面出現(xiàn)的問題并結(jié)合實(shí)際情況,本文以切實(shí)解決人重疊染色體的自動(dòng)分割、提高人染色體自動(dòng)分類準(zhǔn)確率以及人染色體異常自動(dòng)診斷的問題展開了研究。主要的工作內(nèi)容和成果如下:(1)對(duì)人染色體圖像依據(jù)廣度優(yōu)先搜索思想進(jìn)行操作初步提取得到待識(shí)別染色體,其中包括染色體單體以及重疊、粘連的多染色體。針對(duì)重疊染色體自動(dòng)分割問題,本文提出了一種結(jié)合重疊染色體輪廓點(diǎn)曲率和角度變化的方法,能夠有效的完成重疊染色體的自動(dòng)分割。(2)一張人染色體圖像包含46條染色體單體,通過對(duì)450張人染色體圖像分割提取最終獲得20700張人染色體單體圖片。(3)人染色體的分類主要依據(jù)幾何特征(染色體的相對(duì)長度、著絲粒位置和臂比等)和帶紋特征實(shí)現(xiàn)配對(duì)排列。本文構(gòu)建了適用于人染色體分類的暹羅網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),暹羅網(wǎng)絡(luò)通過使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行特征提取并利用可評(píng)價(jià)特征向量相似度的損失函數(shù)很好的實(shí)現(xiàn)人染色體的自動(dòng)分類。鑒于對(duì)彎曲染色體進(jìn)行特征提取影響分類準(zhǔn)確度,本文提出了一種彎曲染色體的自動(dòng)矯直算法對(duì)其進(jìn)行矯直。為了提高人染色體的分類準(zhǔn)確率對(duì)暹羅網(wǎng)絡(luò)做了如下改進(jìn):1)用一個(gè)多級(jí)卷積特征提取結(jié)構(gòu)替換原先的單級(jí)卷積操作;2)將全連接層前的池化層替換為空間金字塔池化層,提高人染色體特征提取的速度和精度。試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果表明,改進(jìn)后的暹羅網(wǎng)絡(luò)對(duì)人染色體自動(dòng)分類的準(zhǔn)確率為85.32%,優(yōu)于其他方法。(4)針對(duì)人染色體的異常判斷問題,鑒于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在特征提取方面的優(yōu)勢(shì)以及One-Class SVM能很好的處理人正常染色體與異常染色體樣本數(shù)量不平衡問題,本文提出了結(jié)合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和One-Class SVM的人染色體自動(dòng)異常檢測(cè)算法。實(shí)驗(yàn)對(duì)比表明本文提出的基于核型分析技術(shù)的人染色體自動(dòng)異常檢測(cè)方法的適用性,能很好的解決目前系統(tǒng)視覺診斷的問題,準(zhǔn)確率整體達(dá)89.5%。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R440;TP391.41
【圖文】：

浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 人染色體圖像自動(dòng)分割排列與異常診第一章 緒論1.1 研究背景染色體是生物的遺傳物質(zhì)，載有生物的遺傳信息，主要表現(xiàn)形態(tài)為絲狀或棒狀的化學(xué)成分包含蛋白質(zhì)和 DNA，存在于每個(gè)細(xì)胞核中。在細(xì)胞核間期，染色體是以的 DNA 分子形態(tài)存在，進(jìn)行有絲分裂和減數(shù)分裂時(shí)，在光學(xué)顯微鏡下可以清楚的人染色體的表現(xiàn)形式如圖 1.1：

體的表現(xiàn)形式如圖 1.1：圖 1.1 人染色體的表現(xiàn)形式染色體在有絲分裂中期的時(shí)候，細(xì)胞遺傳學(xué)家利用高分辨率顯微鏡獲取到的具有良好的質(zhì)量（清晰且穩(wěn)定），方便細(xì)胞遺傳學(xué)家獲取準(zhǔn)確且有效的信息色體圖像中包括 46 條染色體它們被分為同源對(duì)（22 類）以及雌性的 XX 性染的 XY 性染色體對(duì)。其中染色體最窄的地方稱為著絲粒（centromere），它將部分，較短的為短臂（p），較長的為長臂（q）。染色體的具體形態(tài)如圖 1

圖 1.3 21 三體綜合癥核型圖像生成核型圖并進(jìn)行遺傳缺陷診斷，這個(gè)過程就是人色體中期圖像為研究對(duì)象，根據(jù)丹佛（Denver）體制丹佛體制就是人類染色體的一套標(biāo)準(zhǔn)命名系統(tǒng)，主要位置等。染色體的核型分析可以為細(xì)胞遺傳分類、物常引起的遺傳病的研究提供重要依據(jù)。分析要先對(duì)樣本進(jìn)行制片，再放置在載物臺(tái)上使用光染色體相對(duì)離散分布、清晰且重疊彎曲染色體較少的體單體的相對(duì)長度、臂比、著絲粒指數(shù)等數(shù)據(jù)，再結(jié)染色體的配對(duì)，最后按照染色體長度從長到短、短臂粒位置都處于同一條直線上，最后依靠臨床醫(yī)生的臨，或者對(duì)疾病的類型做出診斷。染色體核型分析，不再需要測(cè)量并計(jì)算染色體的形態(tài)

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本文編號(hào)：2785203