本文選題：圓錐角膜　切入點(diǎn)：Oculyzer　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：2016年,GoogleAlphaGo擊敗了韓國(guó)圍棋九段李世石,機(jī)器學(xué)習(xí)的成果給了人們巨大的沖擊。機(jī)器學(xué)習(xí)在生活中的應(yīng)用隨處可見(jiàn),小到我們平時(shí)聽(tīng)歌購(gòu)物會(huì)有符合用戶喜好的個(gè)性推薦,大到天氣預(yù)報(bào)地震檢測(cè)等對(duì)未知規(guī)律的預(yù)測(cè),機(jī)器學(xué)習(xí)給傳統(tǒng)行業(yè)帶來(lái)了革新,醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也不例外。早期的機(jī)器學(xué)習(xí)在醫(yī)學(xué)診斷的應(yīng)用有腫瘤診斷、腦圖像分析等。2016年11月,Google公司使用深度學(xué)習(xí)對(duì)糖尿病視網(wǎng)膜病變進(jìn)行早期篩查,其表現(xiàn)遠(yuǎn)勝頂級(jí)專家。圓錐角膜是一種進(jìn)行性的角膜疾病,通常起源于青春期,其早期表現(xiàn)為快速增長(zhǎng)的高度近視和不規(guī)則散光,視力嚴(yán)重下降,但仍可通過(guò)RGP矯正視力。中后期角膜后彈力層破裂,房水侵入,產(chǎn)生瘢痕,視力造成永久性損傷,無(wú)法矯正,只能進(jìn)行角膜移植。較早發(fā)現(xiàn)并診斷圓錐角膜可控制病情,避免角膜移植。此外,廣受歡迎的治療近視的準(zhǔn)分子激光手術(shù)也需排查圓錐角膜。然而,目前圓錐角膜的早期診斷較為困難,一種好的圓錐角膜和亞臨床圓錐角膜的檢測(cè)方法需求迫切。本文將機(jī)器學(xué)習(xí)的分類方法應(yīng)用于圓錐角膜的診斷,致力于解決圓錐角膜診斷困難的問(wèn)題。首先提出了一種系統(tǒng)地采集樣本特征數(shù)據(jù)和標(biāo)簽數(shù)據(jù)的方法,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了二分類實(shí)驗(yàn)分析和三分類實(shí)驗(yàn)分析,提出了具有較高敏感度的圓錐角膜和亞臨床圓錐角膜的檢測(cè)方法,驗(yàn)證了各類特征對(duì)圓錐角膜和亞臨床圓錐角膜檢測(cè)的敏感度。最后給出了圓錐角膜的診斷方法在實(shí)際中的兩種應(yīng)用場(chǎng)景。本文的主要貢獻(xiàn)在以下四個(gè)方面:(1)給出了一種系統(tǒng)地采集樣本數(shù)據(jù)的方法,這包括表征疾病特性的樣本特征數(shù)據(jù)和作為樣本標(biāo)簽的醫(yī)生對(duì)樣本的診斷。樣本標(biāo)簽由醫(yī)生的電子診斷系統(tǒng)獲取,樣本特征數(shù)據(jù)由眼前節(jié)分析儀Oculyzer獲取。數(shù)據(jù)量較大的波前像差數(shù)據(jù),則通過(guò)與數(shù)字模板的匹配自動(dòng)從圖片中提取。(2)提出了將樣本分為正常眼和圓錐角膜的二分類方法。使用SVM作為模型,敏感度和特異性作為模型性能度量指標(biāo),十次十折交叉驗(yàn)證檢驗(yàn)?zāi)Ｐ头�(wěn)定性,最優(yōu)可以達(dá)到敏感度99.20%和特異性98.26%。模型選用了線性核函數(shù)和RBF核函數(shù)分別對(duì)各類特征極其組合特征對(duì)圓錐角膜檢測(cè)的敏感度做了研究�？傮w來(lái)說(shuō),RBF核函數(shù)表現(xiàn)出比線性核函數(shù)更好的敏感度。各類特征對(duì)檢測(cè)圓錐角膜的敏感度均為80%以上,說(shuō)明了這些特征都對(duì)檢測(cè)圓錐角膜做出貢獻(xiàn)。其中,角膜高度、角膜厚度和波前像差及其組合特征表現(xiàn)出最優(yōu)異的性能。(3)提出了將樣本分為三類,即正常眼、亞臨床圓錐角膜和圓錐角膜,從而檢測(cè)出亞臨床圓錐角膜和圓錐角膜的方法。在基本模型中,首先訓(xùn)練三個(gè)One-vs-All的SVM二分類器,使其學(xué)習(xí)到每一類區(qū)別于其他類的特征,然后將這三個(gè)二分類器的分類結(jié)果由新的決策器整合,得到最終的三分類結(jié)果。此外,改進(jìn)模型使用Adaboost對(duì)三個(gè)二分類器進(jìn)行增強(qiáng),最終能夠以較好的敏感度檢測(cè)早期患者和典型患者。各類特征中像差特征與角膜高度特征在檢測(cè)亞臨床圓錐角膜時(shí)有較高的敏感度,兩個(gè)特征組合之后效果進(jìn)一步得到了提升。(4)給出了兩種圓錐角膜的輔助診斷的應(yīng)用前景。其一是應(yīng)用于個(gè)性化疾病管理系統(tǒng),幫助患者了解自身病情及選擇適合自己的治療方式。其二是青少年圓錐角膜的大范圍篩查,在為青少年檢測(cè)亞臨床圓錐角膜的同時(shí),對(duì)圓錐角膜的輔助診斷方法起到反饋的作用。
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【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R772.2;TP181

【參考文獻(xiàn)】

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1 Murat Ucar;Hasan Basri Cakmak;Baha Sen;;A statistical approach to classification of keratoconus[J];International Journal of Ophthalmology;2016年09期

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本文編號(hào)：1628533