背景年齡相關(guān)性黃斑變性(Age-related Macular Degeneration,AMD)是與年齡相關(guān)致盲的重要眼病之一,主要發(fā)生在老年人視網(wǎng)膜黃斑部脈絡(luò)膜毛細血管、玻璃膜、視網(wǎng)膜色素上皮退行性改變,導致進行性中心視力受損。AMD仍是全球第三大嚴重不可逆視力受損的病因,流行病學估計,到2020年,全球?qū)⒂?億人患AMD。息肉狀脈絡(luò)膜血管病變(Polypoidal Choroidal Vasculopathy,PCV)為脈絡(luò)膜血管來源的血管網(wǎng)末端息肉樣擴張,目前仍被認為是AMD的一個亞型。據(jù)相關(guān)臨床病例報道表明,亞洲黃種人中新生血管AMD患者中PCV約占20-60%,而在歐洲白種人中約占8-13%。臨床上AMD和PCV的治療策略、疾病病程與預后轉(zhuǎn)歸均有差異。目的本研究的主要目的是運用深度學習和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,結(jié)合眼底彩照和頻域光相干斷層掃描(Spectral-domain Optical Coherence Tomography,SD-OCT)圖片,實現(xiàn)年齡相關(guān)性黃斑病變的分類診斷,區(qū)分干性AMD、新生血管性AMD、PCV和正常人。第二,對比多類型圖像輸入模型與單種圖像輸入模型的診斷效能差異。第三,評估對比深度學習模型和眼科專科醫(yī)生判讀的診斷效能。方法回顧性收集北京協(xié)和醫(yī)院眼科門診就診病例,入組標準為已行彩照、SD-OCT和造影檢查,并確診為干性AMD或濕性AMD或PCV,同時需除外合并其他可能引起視力下降的疾病(如:屈光間質(zhì)疾病、糖尿病視網(wǎng)膜疾病、青光眼等)。正常眼對照為我院體檢視力1.0及以上者,已行彩照和OCT,且均未見明顯異常,并除外任何合并急性或慢性視力下降的疾病者。入組患者和正常對照的眼底圖像收集符合統(tǒng)一的標準,眼底彩照為采集時期的最清晰的后極部彩照圖,均來自于Topcon機器,并以統(tǒng)一的圖片格式(jpeg格式)和命名方式存儲。SD-OCT與彩照結(jié)果相配對,選取具有特征病變的水平橫切面約1-3張SD-OCT圖像,去掉圖注和所有其他標注,圖片格式與命名方式與彩照相統(tǒng)一。將所收集的數(shù)據(jù)進行匿名化預處理、集合分類、數(shù)據(jù)抽樣和擴增,根據(jù)眼底圖像性質(zhì)選取合適的深度學習模型庫進行參數(shù)調(diào)試、計算框架優(yōu)化和推理,并訓練得到最佳模型。利用同一測試集對所構(gòu)建的模型進行測試評價,同時利用此同一測試集對眼科�？漆t(yī)師診斷分類測試,評估機器模型和專科醫(yī)師的診斷效能。結(jié)果本實驗共建立了 4個雙模態(tài)和8個單模態(tài)機器學習模型,共收集了 1099只眼的彩照和821只眼的OCT圖像。雙模態(tài)深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有最佳的分類效能,準確度達87.4%,敏感度88.8%,特異度95.6%,與診斷金標準的一致性高于眼科�？漆t(yī)師。同時,最佳的雙模態(tài)深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型從所有眼底圖像中識別PCV的效果優(yōu)于其他單模態(tài)機器學習模型和眼科�？漆t(yī)師。結(jié)論此實驗設(shè)計提出了一個新的雙模態(tài)深度學習卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,能夠基于眼底彩照和SD-OCT圖像,實現(xiàn)PCV和AMD的分類。該模型的高準確性和一致性,為社區(qū)醫(yī)療機構(gòu)的眼科疾病人工智能篩查系統(tǒng)提供了廣泛的運用前景。
【學位單位】：北京協(xié)和醫(yī)學院
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：R774.5;R773.4
【部分圖文】：

邐邐逡逑２邐單眼大玻璃膜疣和色素改變，或雙眼大玻璃膜疣或色素改變，或單逡逑邐眼新生血管性ＡＭＤ或地圖樣萎縮邐逡逑Ｊ邐一個眼大玻璃膜疣和色素改變，另一只眼有大玻璃膜疣或色素改變逡逑＿４邐雙眼大玻璃膜疣和色素改變邐逡逑Ｂｅｃｋｍａｎ邋分類逡逑無衰老改變沒有玻璃膜疣和色素異常邐逡逑正常衰老邐只有小玻璃膜疣（＜６３邋ｕｍ）且無色素異常邐逡逑早期ＡＭＤ邐中等大小玻璃膜疣（＞６３ｕｍ且＜１２５ｕｍ），且無色素異常邐逡逑中期ＡＭＤ邐大玻璃膜疣（＞１２５邋ｕｍ）或任何色素異常邐逡逑晚期ＡＭＤ邋｜新生血管性ＡＭＤ或地圖樣萎縮逡逑

圖１．１．２晚期新生血管性ＡＭＤ；圖ａ為眼底可見玻璃膜疣的融合，綠線代表圖ｃ中ＳＤ－Ｏ像，可見輕度滲出和色素上皮脫離

圖１．１．２晚期新生血管性ＡＭＤ；圖ａ為眼底彩照所示；圖ｂ為可見玻璃膜疣的融合，綠線代表圖ｃ中ＳＤ－ＯＣＴ所在的水平面；像，可見輕度滲出和色素上皮脫離。逡逑？邐．邐：邐幽如被｜逡逑

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本文編號：2817186