發(fā)布時(shí)間：2021-11-14 12:00

　　當(dāng)前,心血管疾病已成為我國乃至全世界的重大公共衛(wèi)生問題。展開對心血管疾病輔助診斷的相關(guān)研究,對提高國民生活質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)國家衛(wèi)生與健康計(jì)劃具有重要意義。目前,在心血管疾病的臨床診斷中,主要由醫(yī)生對心臟磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）序列的心室輪廓進(jìn)行繪制,并以其為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)計(jì)算心臟功能評價(jià)指標(biāo),再根據(jù)指標(biāo)進(jìn)行定量分析進(jìn)而診斷疾病。這種方式依賴于醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn),存在效率不高,工作強(qiáng)度大,人員易疲勞和人為誤差多等缺點(diǎn),難以保障心血管病診斷的穩(wěn)定性和客觀性。為此,本文主要對心臟MRI分割模型的損失函數(shù)與結(jié)構(gòu)展開研究,并采用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)構(gòu)建心臟疾病診斷模型,通過智能分類實(shí)現(xiàn)對心血管疾病的輔助診斷,主要研究工作如下:（1）針對深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對心臟MRI等醫(yī)學(xué)圖像分割時(shí),存在精度不足的問題,本文提出了一種面向醫(yī)學(xué)圖像分割的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損失函數(shù)。該損失函數(shù)利用曲線演化思想對傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損失函數(shù)進(jìn)行改進(jìn),將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在迭代過程中的輸出結(jié)果通過距離變換進(jìn)行符號距離函數(shù)轉(zhuǎn)化,進(jìn)而對分割區(qū)域形狀和長度進(jìn)行約束。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相較于主流的交叉熵和Dice（Dice’s coef... 

【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

016年心血管病城鄉(xiāng)居民主要疾病死因構(gòu)成比

31.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀心血管疾病輔助診斷是利用決策過程進(jìn)行疾病診斷，產(chǎn)生預(yù)測的診斷結(jié)果來為醫(yī)生提供診斷支持[8]。通常，決策過程是利用計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)基于生理測量或醫(yī)學(xué)圖像來獲取診斷依據(jù)[9]。目前，常用的方式是利用心電信號或者心臟醫(yī)學(xué)影像來獲取評估心血管功能的相關(guān)參數(shù)，依據(jù)這些關(guān)鍵指數(shù)來給出診斷結(jié)論。1.2.1基于心電信號的心血管疾病輔助診斷ECG是一種用于檢測心臟活動的一種新型電磁學(xué)檢測方法，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)檢測和分析研究正常的心臟健康狀況，是診斷心血管疾病的主要途徑之一[10]。由于ECG的信號采集是非侵入性的，而且測量裝置只需要中等水平的熟練人員，它減少了對更昂貴的診斷工具的需求，具有節(jié)約成本的潛力。然而，ECG本身通常不足以診斷心血管疾病，如對急性冠狀動脈綜合征或急性心肌梗死的診斷。因此，提高心電圖診斷的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，使得心血管疾病更早地發(fā)現(xiàn)。傳統(tǒng)上，提高診斷準(zhǔn)確性需要對篩查醫(yī)師進(jìn)行更多的培訓(xùn)。然而，培訓(xùn)過程是一個(gè)相當(dāng)大的需要重復(fù)發(fā)生的成本因素。目前，基于ECG的心血管疾病診斷系統(tǒng)可以被劃分為：離線系統(tǒng)和在線系統(tǒng)。利用離線算法對最優(yōu)算法結(jié)構(gòu)進(jìn)行評估和選擇。在線系統(tǒng)采用其所選算法結(jié)構(gòu)作為診斷支持系統(tǒng)。在線系統(tǒng)與離線系統(tǒng)的流程與關(guān)系，如圖1.3所示。無論是離線還是在線系統(tǒng)都需要包括預(yù)處理、特征提取和分類算法[10]。其中，常用診斷系統(tǒng)的分類算法包括：機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。圖1.3ECG在線系統(tǒng)與離線系統(tǒng)

92相關(guān)技術(shù)理論神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能自主地從樣本數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)圖像特征，從本質(zhì)上去描述圖像特征而不需要依靠人工設(shè)計(jì)特征提取方式。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型不僅僅在圖像識別中取得了顯著的效果，同時(shí)在醫(yī)學(xué)圖像分割方面也取得了大量的研究成果。本文將介紹目前左心MRI分割主要的方法以及常用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分割模型。2.1左心室MRI分割研究心臟MRI可為醫(yī)生提供心臟功能參數(shù)量化估計(jì)，有利于醫(yī)生對心血管疾病做出準(zhǔn)確診斷，對心臟疾病早期診斷具有重要臨床意義。此外，心臟MRI成像由于其卓越的時(shí)間分辨力、組織分辨力、任意平面重建以及較高的可重復(fù)性被公認(rèn)是心功能評估的金標(biāo)準(zhǔn)，可對心臟進(jìn)行結(jié)構(gòu)、功能、心肌缺血及心肌活性等進(jìn)行綜合評價(jià)。然而，這些評估指標(biāo)的獲取依賴于左心室輪廓邊界的準(zhǔn)確繪制。左心室是心臟最重要的組成部分，其功能正常與否直接影響人體供血。左心室功能異常是多種心臟疾病的誘因，如心室肥大、心肌梗死等。而右心室將循環(huán)血液收縮擠壓，輸送到肺部，進(jìn)行氧氣交換。左心室本身的生理幾何結(jié)構(gòu)如圖2.1所示，心臟MRI的固有噪聲等因素都會對左心室的分割造成了一定的困難[28-29]。左心室的內(nèi)外分割過程中主要存在以下問題：1）圖像在成像過程中受血液流動的影響形成偽影，造成圖像灰度分布不均；2）在心臟收縮的過程中，心腔內(nèi)乳頭肌的干擾造成目標(biāo)邊界模糊。心外膜位于心肌與肺部之間，心肌與肺部的灰度值非常接近，在分割過程中容易將心外膜泄漏至肺部。圖2.1左心室結(jié)構(gòu)示意圖因此，MRI成像技術(shù)雖然已經(jīng)提供了較好的軟組織對比，但由于其成像的不

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3494599