基于深度學(xué)習(xí)的OCT心血管易損斑塊識別
發(fā)布時間:2021-03-08 19:03
心血管病已發(fā)展成為我國居民疾病死亡的第一大殺手,對中國國民健康和國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了難以估量的危害。易損斑塊則是頭號致死心血管疾病——冠心病的一種主要病因。由于OCT成像技術(shù)相比其他現(xiàn)有成像技術(shù)具有更高的分辨率,而且能清楚地觀測冠狀動脈成分(脂質(zhì)、鈣化、纖維斑塊),特別是在識別易損斑塊方面發(fā)揮重大作用。由于人工分析OCT心血管圖像費時費力和不同醫(yī)生之間的主觀性差異等因素,使用計算機(jī)智能圖像識別技術(shù),自動識別出病患的OCT心血管圖像序列中易損斑塊的所在位置對于輔助醫(yī)生診斷治療冠心病有重大意義。因此本課針對OCT心血管圖像中易損斑塊的自動識別算法進(jìn)行研究。本課題的主要研究內(nèi)容是基于深度學(xué)習(xí)方法的OCT心血管圖像易損斑塊識別算法。主要研究內(nèi)容分為兩部分:第一部分研究基于編碼器-解碼器結(jié)構(gòu)的深度學(xué)習(xí)分割網(wǎng)絡(luò)模型,編碼器中主干網(wǎng)絡(luò)替換為廣泛應(yīng)用于各種計算機(jī)視覺任務(wù)的Res Net和Res Next,并在網(wǎng)絡(luò)中加入了空洞卷積,增加了特征圖的感受野。解碼器部分受目標(biāo)檢測領(lǐng)域方法的啟發(fā),加入了特征金字塔模塊與空間金字塔池化模塊,使得網(wǎng)絡(luò)更好地整合了多尺度的特征信息。在訓(xùn)練過程中采用改進(jìn)的損失函數(shù)并加入了...
【文章來源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:61 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
冠狀動脈粥樣硬化示意圖
圖 1- 2 OCT 兩種系統(tǒng)的示意圖,左為時域 OCT,右為頻域 OCT正常的冠狀動脈在 OCT 圖像中表現(xiàn)為三層結(jié)構(gòu)[9](圖 1-3A)。內(nèi)部彈性薄層呈現(xiàn)為信號強的 20 微米厚的帶,位于介質(zhì)的暗帶內(nèi),再外側(cè)的是彈性薄層的強信號帶。動脈粥樣硬化病變在 OCT 上可視為動脈壁內(nèi)的塊狀病變,局灶性內(nèi)膜增厚或正常血管結(jié)構(gòu)損失[10]。纖維斑塊產(chǎn)生相對均勻且高度后向散射的信號(圖 1-3B)。鈣化斑塊表現(xiàn)為邊界清晰的低信號區(qū)域(圖 1-3C)。但是,這只適用于較大的鈣化區(qū)域;小面積和微鈣化區(qū)域尚未得到驗證。壞死核心(和更廣泛的組織病理學(xué)類別的脂質(zhì)池)被看作是一個信號貧乏的區(qū)域,邊界不明確,OCT信號快速下降(圖 1-3D)。因為光線無法穿透這些區(qū)域,故 OCT 不能用來衡量脂肪池的深度或體積。纖維帽和壞死核心的邊界有時可見巨噬細(xì)胞的積聚,并可出現(xiàn)超過圖像背景噪聲的點狀強信號斑點。膽固醇晶體是強信號的線性區(qū)域,通常與脂質(zhì)池相關(guān)。由于紅血球中紅細(xì)胞比例較高,OCT 可區(qū)分白色和紅色血栓(圖 1-4),紅色血栓中的血細(xì)胞導(dǎo)致 OCT 信號衰減更大,導(dǎo)致 OCT 信號的更大衰減和一個更低的半寬(從峰值信號強度到其半強度的距離)。由于缺乏前瞻性研究和合適的動物模型來定義易損斑塊(即容易發(fā)生破裂
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文特點是 3 個基本組成部分:脂質(zhì)核心,炎癥細(xì)胞帽浸潤,和薄纖CT 目前還沒有用來量化大型脂質(zhì)核心的深度,但其高分辨率可以量纖維帽[12]。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]《中國心血管病報告2017》要點解讀[J]. 馬麗媛,吳亞哲,王文,陳偉偉. 中國心血管雜志. 2018(01)
[2]基于K-means聚類與改進(jìn)隨機(jī)游走算法的冠脈光學(xué)相干斷層圖像斑塊分割[J]. 王光磊,王鵬宇,韓業(yè)晨,劉秀玲,李艷,盧倩. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2017(06)
[3]基于核圖割算法的冠脈光學(xué)相干斷層圖像斑塊區(qū)域分割[J]. 張勃,楊建利,王光磊,王洪瑞,劉秀玲,韓業(yè)晨. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2017(01)
[4]OCT技術(shù)診斷冠脈易損斑塊破裂的臨床效果分析[J]. 杜偉. 當(dāng)代醫(yī)學(xué). 2017(03)
[5]光學(xué)相干斷層成像在冠心病介入治療中的應(yīng)用價值[J]. 陳步星,馬鳳云,羅維,謝文麗,趙希哲,孫淑紅,王楓,郭旭梅,褚曉雯. 中華心血管病雜志. 2006(02)
本文編號:3071515
【文章來源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:61 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
冠狀動脈粥樣硬化示意圖
圖 1- 2 OCT 兩種系統(tǒng)的示意圖,左為時域 OCT,右為頻域 OCT正常的冠狀動脈在 OCT 圖像中表現(xiàn)為三層結(jié)構(gòu)[9](圖 1-3A)。內(nèi)部彈性薄層呈現(xiàn)為信號強的 20 微米厚的帶,位于介質(zhì)的暗帶內(nèi),再外側(cè)的是彈性薄層的強信號帶。動脈粥樣硬化病變在 OCT 上可視為動脈壁內(nèi)的塊狀病變,局灶性內(nèi)膜增厚或正常血管結(jié)構(gòu)損失[10]。纖維斑塊產(chǎn)生相對均勻且高度后向散射的信號(圖 1-3B)。鈣化斑塊表現(xiàn)為邊界清晰的低信號區(qū)域(圖 1-3C)。但是,這只適用于較大的鈣化區(qū)域;小面積和微鈣化區(qū)域尚未得到驗證。壞死核心(和更廣泛的組織病理學(xué)類別的脂質(zhì)池)被看作是一個信號貧乏的區(qū)域,邊界不明確,OCT信號快速下降(圖 1-3D)。因為光線無法穿透這些區(qū)域,故 OCT 不能用來衡量脂肪池的深度或體積。纖維帽和壞死核心的邊界有時可見巨噬細(xì)胞的積聚,并可出現(xiàn)超過圖像背景噪聲的點狀強信號斑點。膽固醇晶體是強信號的線性區(qū)域,通常與脂質(zhì)池相關(guān)。由于紅血球中紅細(xì)胞比例較高,OCT 可區(qū)分白色和紅色血栓(圖 1-4),紅色血栓中的血細(xì)胞導(dǎo)致 OCT 信號衰減更大,導(dǎo)致 OCT 信號的更大衰減和一個更低的半寬(從峰值信號強度到其半強度的距離)。由于缺乏前瞻性研究和合適的動物模型來定義易損斑塊(即容易發(fā)生破裂
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文特點是 3 個基本組成部分:脂質(zhì)核心,炎癥細(xì)胞帽浸潤,和薄纖CT 目前還沒有用來量化大型脂質(zhì)核心的深度,但其高分辨率可以量纖維帽[12]。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]《中國心血管病報告2017》要點解讀[J]. 馬麗媛,吳亞哲,王文,陳偉偉. 中國心血管雜志. 2018(01)
[2]基于K-means聚類與改進(jìn)隨機(jī)游走算法的冠脈光學(xué)相干斷層圖像斑塊分割[J]. 王光磊,王鵬宇,韓業(yè)晨,劉秀玲,李艷,盧倩. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2017(06)
[3]基于核圖割算法的冠脈光學(xué)相干斷層圖像斑塊區(qū)域分割[J]. 張勃,楊建利,王光磊,王洪瑞,劉秀玲,韓業(yè)晨. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2017(01)
[4]OCT技術(shù)診斷冠脈易損斑塊破裂的臨床效果分析[J]. 杜偉. 當(dāng)代醫(yī)學(xué). 2017(03)
[5]光學(xué)相干斷層成像在冠心病介入治療中的應(yīng)用價值[J]. 陳步星,馬鳳云,羅維,謝文麗,趙希哲,孫淑紅,王楓,郭旭梅,褚曉雯. 中華心血管病雜志. 2006(02)
本文編號:3071515
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