本文關(guān)鍵詞：基于機器學習的超聲圖像肝纖維化自動分級方法研究

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【摘要】：肝纖維化是一種常見的慢性肝臟疾病,如果患者不進行及時的診斷和治療將發(fā)展為肝硬化或者肝癌。有研究表明在肝纖維化階段進行有效的治療,可以實現(xiàn)病情的逆轉(zhuǎn),所以,準確地對肝纖維化進行分級,可有效控制患者病情發(fā)展,具有重要的臨床意義。B型超聲成像技術(shù)因其無創(chuàng)性、無輻射、簡單易操作等優(yōu)勢在肝臟疾病的檢查方面具有廣泛的應用,其中肝實質(zhì)區(qū)域的紋理特征常作為醫(yī)生進行肝纖維化評估的重要指標。但是在臨床應用中,分級結(jié)果高度依賴于醫(yī)生經(jīng)驗,具有較大的主觀性。有鑒于此,本研究提出一種基于機器學習技術(shù)進行肝纖維化自動分級的算法。基于機器學習的思想,肝纖維化分級系統(tǒng)首先需要對醫(yī)生手動標注的超聲圖像中的肝實質(zhì)紋理特征進行學習,得到計算機分類模型,實現(xiàn)對未知超聲肝臟圖像的肝纖維化自動分級。該分級系統(tǒng)首先通過密集采樣DAISY描述子的方式進行肝實質(zhì)區(qū)域的特征提取,然后利用Fisher Vector(FV)編碼方法對上述提取到的DAISY局部特征進行特征編碼。得到每張肝臟圖像的歸一化特征向量后,基于稀疏化的支持向量機(Support Vector Machine,SVM)進行特征選擇和分類,得到最終的肝纖維化評估結(jié)果。DAISY描述子采用多層同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)和多尺度的高斯核,不僅具有良好的尺度、光照和旋轉(zhuǎn)不變性以及對噪聲等干擾的穩(wěn)定性,而且可以為肝實質(zhì)紋理提供更本質(zhì)、豐富和平滑的特征描述。Fisher Vector編碼方法利用多個獨立同分布的高斯混合模型對DAISY局部特征進行擬合,得到擬合模型的相關(guān)參數(shù)(權(quán)值系數(shù)、均值和協(xié)方差矩陣),然后求擬合模型的似然函數(shù)對于模型參數(shù)的梯度向量,歸一化后形成肝實質(zhì)圖像特征向量。這種模型擬合的方式可以對圖像局部特征進行較準確的表達,同時利用擬合模型的高階統(tǒng)計特性形成特征向量,能夠提取深層的肝臟紋理特征。最后,基于稀疏化SVM進行特征選擇和分類,避免標準SVM分類器的穩(wěn)定性和泛化能力受到無關(guān)、冗余特征和噪聲等干擾,提高分類器的穩(wěn)定性和泛化能力,得到良好的肝纖維化評估結(jié)果。本研究采集的322份數(shù)據(jù)分為正常、肝纖維化和肝硬化三個級別,采用正常(F0-F1)與非正常(F2-F4)病例和肝硬化(F4)與非肝硬化(F0-F3)的分級方案,基于十倍交叉驗證分別得到89.10%和91.64%的準確率。通過四組實驗對比,驗證了本文提出的基于機器學習的肝纖維化自動分級算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：肝纖維化分級 密集采樣 DAISY描述子 Fisher Vector編碼 稀疏化SVM
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R575.2;R445.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 緒論7-13
• 1.1 課題背景7-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.1 超聲肝臟圖像樣本數(shù)據(jù)的獲取與預處理9
• 1.2.2 超聲肝臟圖像肝實質(zhì)區(qū)域的特征提取9-10
• 1.3 本論文研究設想10-11
• 1.4 本論文內(nèi)容組織11-13
• 第2章 基于密集采樣的DAISY算子特征提取13-19
• 2.1 特征提取13-18
• 2.1.1 基于密集采樣的關(guān)鍵點檢測14-15
• 2.1.2 DAISY描述子實現(xiàn)原理15-18
• 2.2 本章小結(jié)18-19
• 第3章 基于Fisher Vector的特征編碼19-24
• 3.1 特征編碼19-22
• 3.1.1 Bag of words19-20
• 3.1.2 Fisher Vector20-21
• 3.1.3 VLAD21-22
• 3.2 本章小結(jié)22-24
• 第4章 基于SVM的特征選擇和分類24-29
• 4.1 SVM分類器24-26
• 4.2 特征選擇26-28
• 4.2.1 常用特征選擇方法原理分析26-27
• 4.2.2 基于SVM稀疏化的特征選擇算法介紹27-28
• 4.3 本章小結(jié)28-29
• 第5章 實驗設置與實驗結(jié)果29-40
• 5.1 實驗數(shù)據(jù)29-30
• 5.2 樣本數(shù)據(jù)預處理30-31
• 5.3 實驗方法與結(jié)果31-38
• 5.3.1 特征提取方法實驗驗證31-34
• 5.3.2 特征編碼方法實驗驗證34-37
• 5.3.3 特征選擇方法實驗驗證37-38
• 5.4 本章小結(jié)38-40
• 第6章 總結(jié)與展望40-42
• 6.1 工作總結(jié)40-41
• 6.2 工作展望41-42
• 參考文獻42-47
• 致謝47

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄒圣強,齊宗利;91例非老年慢性乙型肝炎肝纖維化的診斷[J];中國基層醫(yī)藥;2001年04期

2 曾民德;肝纖維化的診斷和治療[J];肝臟;2001年S1期

3 田養(yǎng)年,鄧淑玲,張武智;中西醫(yī)結(jié)合治療肝纖維化的新進展[J];中國中醫(yī)藥信息雜志;2001年S1期

4 曾民德;肝纖維化的治療及其療效評估[J];中國中西醫(yī)結(jié)合雜志;2002年05期

5 謝彥華,劉春榮;基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑與肝纖維化[J];臨床薈萃;2002年08期

6 李清華,戰(zhàn)淑慧,卞魯巖,秦成勇,勞萍;轉(zhuǎn)化生長因子-β_1和纖溶酶原激活物抑制物-1在肝纖維化中的作用及關(guān)系[J];中華消化雜志;2004年02期

7 王吉耀;重視肝纖維化的基礎與臨床研究[J];中華醫(yī)學雜志;2005年15期

8 陸倫根,曾民德;肝纖維化的診斷和評估[J];中華肝臟病雜志;2005年08期

9 時昭紅,鄧長生;肝纖維化的防治研究進展[J];國外醫(yī)學(內(nèi)科學分冊);2005年03期

10 劉克洲;侯偉;;肝纖維化的治療策略[J];中國中西醫(yī)結(jié)合雜志;2006年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉勇鋼;盧建華;;瘦素與肝纖維化關(guān)系及研究方法探討[A];中華醫(yī)學會病理學分會2009年學術(shù)年會論文匯編[C];2009年

2 袁鳳儀;;淺議中西醫(yī)防治肝纖維化的研究[A];貴州省中西醫(yī)結(jié)合學會2010年消化系病學術(shù)交流會暨非酒精性脂肪肝研究進展學習班資料匯編[C];2010年

3 杜緒勝;;肝纖維化的中西醫(yī)結(jié)合研究現(xiàn)狀[A];中國中西醫(yī)結(jié)合學會第十六次全國消化系統(tǒng)疾病學術(shù)研討會論文匯編[C];2004年

4 趙新顏;王寶恩;賈繼東;;先天性肝纖維化的臨床病理特點[A];中華醫(yī)學會第十二次全國病毒性肝炎及肝病學術(shù)會議論文匯編[C];2005年

5 李驥;董培紅;金益輝;盧明芹;潘發(fā)奮;王幫松;陳永平;;維生素D受體基因多態(tài)性與肝纖維化關(guān)系初步研究[A];第九次浙江省中西醫(yī)結(jié)合肝病學術(shù)會議論文匯編[C];2006年

6 張磊;李俊;黃成;呂雄文;金涌;朱鵬禮;;肝纖維化逆轉(zhuǎn)的機制研究[A];第十屆全國生化與分子藥理學術(shù)會議論文摘要匯編[C];2007年

7 徐葉進;;胰島素樣生長因子-1在大鼠肝纖維化組織中的表達及意義[A];2012年浙江省醫(yī)學會肝病、感染病學學術(shù)年會暨浙江省感染科醫(yī)師學術(shù)年會論文集[C];2012年

8 賈繼東;;肝纖維化的發(fā)生機理及治療進展[A];第6屆全國疑難及重癥肝病大會論文集[C];2011年

9 楊從意;陳英杰;程晶;李群;周大橋;;淺談肝纖維化的臨床研究進展[A];中華中醫(yī)藥學會第十三屆內(nèi)科肝膽病學術(shù)會議論文匯編[C];2008年

10 郭宇;曾華強;羅時兵;何麗珍;;中西醫(yī)結(jié)合診療肝纖維化的幾點思考[A];第十八次全國中西醫(yī)結(jié)合肝病學術(shù)會議論文匯編[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張昀;肝纖維化可以治療[N];健康報;2005年

2 陳斌;肝纖維化可以逆轉(zhuǎn)嗎？[N];大眾衛(wèi)生報;2007年

3 范又;肝病專家指出治療肝纖維化中醫(yī)藥療效世界領(lǐng)先[N];光明日報;2007年

4 陳黎明;肝纖維化[N];家庭醫(yī)生報;2006年

5 通訊員 陳麗霞邋王懷民 記者 趙鳳華;黃連素可能治肝纖維化[N];科技日報;2008年

6 蔣明邋通訊員 陳麗霞 王懷民;黃連素治療肝纖維化有效果[N];健康報;2008年

7 健康時報記者 劉橋斌;測肝纖維化免穿刺[N];健康時報;2009年

8 解放軍302醫(yī)院肝纖維化無創(chuàng)診療中心 陳國鳳 黃顯斌 整理;肝纖維化檢查進入無創(chuàng)時代[N];健康報;2009年

9 第二軍醫(yī)大學長征醫(yī)院教授 謝渭芬　整理 王根華;阻斷肝纖維化發(fā)展的鏈條[N];健康報;2010年

10 黃丁毅;福瑞股份：肝纖維化�？泼鎸Α白龃蟆泵}[N];醫(yī)藥經(jīng)濟報;2010年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李俊峰;單采血漿所致慢性HCV感染20年自然史及其鞘脂組學研究[D];蘭州大學;2015年

2 杜靜華;微小RNAs差異表達對非酒精性脂肪性肝炎相關(guān)肝纖維化的影響及分子調(diào)控機制研究[D];河北醫(yī)科大學;2016年

3 李紅;探討海珠益肝方從痰論治肝纖維化的作用及機制研究[D];湖北中醫(yī)藥大學;2016年

4 涂曉龍;miR-30和lincRNA-p21調(diào)控肝纖維化的作用機制研究[D];南京大學;2016年

5 朱穎煒;轉(zhuǎn)染TIMP-1-shRNA基因的骨髓間充質(zhì)干細胞治療大鼠肝纖維化[D];蘇州大學;2016年

6 李楊;磁共振T_2~* mapping成像及分子成像評價大鼠肝纖維化的實驗研究[D];重慶醫(yī)科大學;2015年

7 莊燦皇;基于近二十年文獻中醫(yī)藥治療肝纖維化的方藥規(guī)律研究[D];廣州中醫(yī)藥大學;2016年

8 吳鵬;姜黃素對肝纖維化的保護作用及表觀遺傳學機制[D];南京中醫(yī)藥大學;2016年

9 石磊;表皮形態(tài)發(fā)生素在HIV與HCV共感染肝纖維化中的作用及機制[D];中國人民解放軍醫(yī)學院;2016年

10 陳利軍;經(jīng)血干細胞治療肝纖維化及其作用機制[D];浙江大學;2016年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張麗君;水飛薊素聯(lián)合吡喹酮治療小鼠血吸蟲病肝纖維化的實驗研究[D];湖北科技學院;2015年

2 張美;肝纖維化無創(chuàng)模型對聚乙二醇干擾素α治療HBeAg陽性慢性乙型肝炎療效的預測價值[D];福建醫(yī)科大學;2015年

3 樓印fE;慢性乙型肝炎肝纖維化無創(chuàng)模型比較研究[D];福建醫(yī)科大學;2015年

4 高永振;基于超聲射頻時間序列的早期肝纖維化檢測及程度識別研究[D];華南理工大學;2015年

5 李旭;γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶（γ-GT）與乙肝表面抗原定量比值對慢性乙型肝炎病毒感染患者纖維化的評價[D];安徽醫(yī)科大學;2015年

6 陳小霞;EZH2在肝纖維化中的作用及其部分機制研究[D];安徽醫(yī)科大學;2015年

7 謝力駿;2型糖尿病對NAFLD患者肝纖維化進展相關(guān)性研究[D];廣西醫(yī)科大學;2015年

8 曾祥華;慢性乙型肝炎肝纖維化的無創(chuàng)診斷與機制研究[D];第三軍醫(yī)大學;2015年

9 馮文強;SIRT1在小鼠肝纖維化中的作用及其相關(guān)分子的組學研究[D];第四軍醫(yī)大學;2015年

10 張靜雯;間充質(zhì)干細胞通過調(diào)控枯否細胞M1型和M2型改善肝纖維化的實驗研究[D];第四軍醫(yī)大學;2015年

，

本文編號：572787