【摘要】：近年來(lái),我國(guó)癌癥發(fā)病率逐年上升,其中乳腺癌在女性癌癥發(fā)病率中的占比不斷提高。最新的研究成果表明,乳腺癌已經(jīng)取代子宮癌在女性癌癥發(fā)病率上排名第一,成為威脅女性生命安全的主要疾病。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示我國(guó)乳腺癌發(fā)病率的增速是世界平均水平的兩倍,乳腺癌患者的增長(zhǎng)在一線城市尤其明顯。臨床醫(yī)學(xué)研究表明,如果可以在乳腺癌發(fā)病早期介入治療,患者的5年生存率將大于90%。因此開(kāi)展乳腺癌檢測(cè)的相關(guān)研究具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。磁共振成像,X-光成像和超聲成像等技術(shù)是目前臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛使用的乳腺癌檢測(cè)方法,但它們分別面臨檢測(cè)費(fèi)用高,具有放射性,誤報(bào)率高等缺點(diǎn),因而并不適合作為一種日常的,具有較高時(shí)間粒度的檢測(cè)手段。微波乳腺癌檢測(cè)技術(shù)具有較高的空間分辨率,同時(shí)可以進(jìn)行高頻次的檢測(cè)而不會(huì)給人體帶來(lái)?yè)p害。作為一種潛在的非侵入式檢測(cè)手段,近年來(lái)它受到了越來(lái)越多研究者的關(guān)注。根據(jù)對(duì)乳腺微波檢測(cè)數(shù)據(jù)處理方法的不同,基于微波的乳腺癌檢測(cè)方法分為基于成像和基于機(jī)器學(xué)習(xí)兩種。本課題重點(diǎn)研究了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的檢測(cè)方法。本課題首先針對(duì)微波乳腺信號(hào)的高維特性,提出了基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸?Empirical Mode Decomposition,EMD)和雙樹(shù)復(fù)小波變換(Dual-tree Complex Wavelet Transform,DTCWT)等時(shí)頻分析工具的特征提取方案,從原始信號(hào)的子帶信號(hào)中提取預(yù)定義的統(tǒng)計(jì)特征,完成了原始信號(hào)的特征提取和降維。然后構(gòu)建了基于支持向量機(jī)(2v-SVM)和奈曼-皮爾森準(zhǔn)則(Neyman-Pearson,NP)的代價(jià)敏感集成選擇分類器,可以在給定的假陽(yáng)率(False Positive Rate,FPR)下完成最優(yōu)分類器集合的選擇,進(jìn)而最終完成微波乳腺信號(hào)的檢測(cè)。本課題還針對(duì)“不平衡學(xué)習(xí)(Imbalanced learning)”問(wèn)題,開(kāi)展了基于分布的樣本集再平衡研究。不平衡學(xué)習(xí)問(wèn)題是指樣本集中不同類別的樣本數(shù)量差距較大的現(xiàn)象,它廣泛存在于實(shí)際的生產(chǎn)生活中尤其是醫(yī)療,金融等領(lǐng)域,如本文的微波乳腺數(shù)據(jù)的健康和異常樣本的比例接近3:1。這種樣本集的不均衡性通常導(dǎo)致傳統(tǒng)的分類器模型偏向多數(shù)類樣本而無(wú)法獲得最優(yōu)的決策面。我們提出了一種基于分布的可信子集提取和少數(shù)類樣本生成方法。論文首先估計(jì)樣本集中每個(gè)樣本相對(duì)本類樣本集和另一類樣本集的異常程度,然后根據(jù)該異常程度分別選取合適的子集作為可信集。進(jìn)而使用該可信集進(jìn)行少數(shù)類樣本的合成,并完成數(shù)據(jù)集的再平衡。在微波乳腺數(shù)據(jù)集和若干其它公開(kāi)數(shù)據(jù)集上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該方案的有效性。最后,本文還研究了類似微波乳腺數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)量高維數(shù)據(jù)集的半監(jiān)督學(xué)習(xí)問(wèn)題。論文構(gòu)造了一種基于深度自編碼和最近鄰的混合半監(jiān)督檢測(cè)模型,該模型將高維數(shù)據(jù)非線性映射到低維空間后,利用該特征空間下總體樣本的若干子集構(gòu)建一種改進(jìn)的LPE半監(jiān)督分類器,不但可以提高半監(jiān)督學(xué)習(xí)器在距離度量上的魯棒性,還可以降低在最近鄰信息的計(jì)算復(fù)雜度。最后根據(jù)多個(gè)檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分類器級(jí)的數(shù)據(jù)融合完成檢測(cè)。為進(jìn)一步開(kāi)展基于深度網(wǎng)絡(luò)的微波乳腺檢測(cè)奠定了基礎(chǔ)。本論文在實(shí)采的微波乳腺數(shù)據(jù)集和若干公開(kāi)數(shù)據(jù)集上對(duì)所提的相關(guān)算法進(jìn)行了測(cè)試,驗(yàn)證了相關(guān)方法的性能。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R737.9;TP181
【圖文】：

乳房進(jìn)行照射后，可以穿透乳腺不同組織的Ｘ射線在熒屏或者膠片上具有不同逡逑的強(qiáng)度。這種強(qiáng)度的變化可以產(chǎn)生乳房的黑白圖像。放射專家可以根據(jù)該圖像逡逑對(duì)乳房?jī)?nèi)部的情況進(jìn)行判別，進(jìn)而判斷是否發(fā)生了腫瘤。圖１－１為Ｘ光乳腺成逡逑像示意圖。逡逑雖然乳房Ｘ光技術(shù)具有檢測(cè)費(fèi)用低、開(kāi)展早、普及率高等優(yōu)點(diǎn)，但是它對(duì)于無(wú)逡逑鈣化的腫瘤組織具有較低的靈敏度，因而存在漏檢率較高的問(wèn)題。同時(shí)Ｘ射線逡逑具有誘發(fā)癌變的風(fēng)險(xiǎn)，一年內(nèi)不可開(kāi)展多次檢查，頻繁的檢測(cè)反而會(huì)增加罹患逡逑乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)；另外Ｘ射線是一種投影技術(shù)，成像時(shí)需要對(duì)乳房進(jìn)行擠壓，這逡逑種擠壓會(huì)使患者產(chǎn)生不適感；對(duì)年輕女性來(lái)說(shuō)，乳房組織主要是腺體，它會(huì)對(duì)逡逑成像結(jié)果具有較大的干擾；對(duì)于孕婦來(lái)說(shuō)，也不適宜進(jìn)行乳房的擠壓［２７，％。因逡逑此它不適宜作為一種時(shí)間粒度較高的常規(guī)的檢測(cè)手段。逡逑（ａ）乳房Ｘ光檢測(cè)設(shè)備邐（ｂ）乳房Ｘ光

間位置的變化而變化，每一個(gè)位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向均不相同。位于人體逡逑內(nèi)部的氫原子根據(jù)磁場(chǎng)的變化產(chǎn)生不同的反應(yīng)，通過(guò)記錄這種反應(yīng)就可以獲取逡逑水分子在人體的分布信息，進(jìn)而獲得人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像［３２］。圖１－３為磁共振逡逑設(shè)備和乳房的磁共振成像示意圖。逡逑n牛埃板義希ǎ幔┐毆艙竇觳檣璞稿危ǎ猓┤櫸看毆艙褳枷皴義賢跡保沖宕毆艙竇觳檣璞負(fù)腿櫸看毆艙褳枷皴義洗毆艙癯上竇際蹩梢苑從θ頌宓畝浠�，具有精度笖]薹淶扔諾�，可以辶x咸峁┍繞淥９婕觳夥椒ǜ嗟男畔ⅰ５幣泊嬖詒鸕娜鋇�，覛gǔ潭壬獻(xiàn)楨義習(xí)爍眉際醯撓τ�，燃偤由诱r看懦〉腦潁毆艙竇際醪皇視諤迥謨寫(xiě)漚鶚翦義系幕頰擼膊皇視詘滄壩釁鴆韉牟∪耍凰媸奔潯浠奶荻瘸】贍芑嵋鶩庵苠義仙窬朔�，甚至引汽W腦嘈朔芑蛘鴆輝誦泄討械腦肷贍艿賈祿頰嚀κ苠義纖穡晃薹觳馕⒏蘋(píng)娜橄侔┑齲詈蟾甙旱募觳夥延靡駁賈縷洳皇室俗魑誨義銑＜嗖獾氖侄危郟常常擼常擔(dān)蕁ｅ義希矗┱繾臃⑸潿喜閔杓際蹂義險(xiǎn)繾臃⑸潿喜閔枰脖懷莆校牛裕ü袢∪頌逑赴疃鋇耐枷窠兄族義狹黽觳�。首先活a弒蛔⑸湟恢痔搶嗪臀⒘糠派湫栽氐幕旌銜

本文編號(hào)：2763639