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基于卷积神经网络在卵巢肿瘤良恶性鉴别诊断中的研究

杨志新 赵丽珠 邓玥 杨丽华

杨志新, 赵丽珠, 邓玥, 杨丽华. 基于卷积神经网络在卵巢肿瘤良恶性鉴别诊断中的研究[J]. 昆明医科大学学报, 2023, 44(10): 134-139. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20231027
引用本文: 杨志新, 赵丽珠, 邓玥, 杨丽华. 基于卷积神经网络在卵巢肿瘤良恶性鉴别诊断中的研究[J]. 昆明医科大学学报, 2023, 44(10): 134-139. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20231027
Zhixin YANG, Lizhu ZHAO, Yue DENG, Lihua YANG. Differential Diagnosis of Benign and Malignant Ovarian Tumors Based on Convolutional Neural Network[J]. Journal of Kunming Medical University, 2023, 44(10): 134-139. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20231027
Citation: Zhixin YANG, Lizhu ZHAO, Yue DENG, Lihua YANG. Differential Diagnosis of Benign and Malignant Ovarian Tumors Based on Convolutional Neural Network[J]. Journal of Kunming Medical University, 2023, 44(10): 134-139. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20231027

基于卷积神经网络在卵巢肿瘤良恶性鉴别诊断中的研究

doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20231027
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(81960469);云南省万人计划名医专项基金资助项目(YNWR-MY-2019-037);昆明医科大学创新团队基金资助项目(CXTD202008);昆明医科大学第二附属医院院内临床基金资助项目(2020ynlc014)
详细信息
    作者简介:

    杨志新(1997~),女,云南保山人,医学硕士,住院医师,主要从事妇科肿瘤研究工作

    杨丽华,医学博士,教授,博士研究生导师,美国约翰霍普金斯大学医学院博士后。云南省万人计划名医,云南省医学学科带头人,昆明市中青年学术和技术带头人,昆明医科大学第二附属医院妇产教研室主任、住培基地妇产专业主任、国家药物临床试验妇产专业主任,妇科副主任主持工作。任中华医学会计划生育分会学组成员、云南省女医师协会女性盆底及妇科内分泌分会主任委员、云南省医学会妇产科分会副主任委员及多个省级学会委员。从事妇产科临床、教学科研工作20余年,对妇科常见病和复杂疑难疾病的诊治具有丰富的临床经验,尤其擅长妇科肿瘤、妇科内分泌疾病诊治及妇科微创手术治疗。近5年主持和参与国家级、省级、厅级等科研项目12项,发表论文50余篇

    通讯作者:

    杨丽华,E-mail:lihuazhang33@sina.com

  • 中图分类号: R711.75;R737.31

Differential Diagnosis of Benign and Malignant Ovarian Tumors Based on Convolutional Neural Network

  • 摘要:   目的  建立卷积神经网络卵巢肿瘤超声诊断模型,探讨其在卵巢良恶性肿瘤鉴别诊断中的价值。  方法  收集2015年6月至2022年9月于昆明医科大学第二附属医院接受超声检查,并获得细胞学或组织病理证实的卵巢良性、恶性肿瘤超声图像各200张,共400张卵巢肿瘤超声图像。图像以1∶3的比例分为训练集和验证集。基于卷积神经网络构建训练并验证VGG16、MobileNet-V2 2个诊断模型,同时选取高年资、低年资2名超声医生进行训练集超声图像诊断,以病理结果为金标准,评估2个诊断模型和超声医生鉴别卵巢良恶性的效能。  结果  VGG16模型诊断卵巢肿瘤良恶性的灵敏度、特异度、准确度分别为80.67%,79.33%,80.00%;MobileNet-V2模型诊断卵巢肿瘤良恶性的灵敏度、特异度、准确度分别为89.33%,93.33%,91.33%;MobileNet-V2模型诊断效能最优,且MobileNet-V2、VGG16模型诊断效能均优于超声医生(P < 0.05)。  结论  卷积神经网络卵巢肿瘤诊断模型具有较好诊断价值,其中MobileNet-V2模型能准确地判断卵巢肿瘤超声图像的良恶性。
  • 图  1  B超图像预处理流程图

    Figure  1.  The preprocessing of ultrasound image

    图  2  VGG16模型

    Figure  2.  The structure of VGG16

    图  3  MobileNet-V2模型

    Figure  3.  The structure of MobileNet-V2

    图  4  VGG16和MobileNet-V2在训练过程中的损失函数值和准确率

    A:损失函数值;B:准确率。

    Figure  4.  The loss and accuracy of VGG16 and MobileNet-V2 during training process

    表  1  收集图片病理结果统计表($ \bar x \pm s$

    Table  1.   Statistical tables of pathological results from collected image ($ \bar x \pm s$

    病理结果超声图片例数(n年龄(岁)
    良性肿瘤 200


    33.84 ± 9.15
    成熟畸胎瘤 64
    子宫内膜异位囊肿 57
    纤维瘤 4
    纤维-卵泡膜细胞瘤 1
    囊腺瘤 73
    炎性病变 1
    恶性肿瘤 200




    54.32 ± 10.70
    浆液性癌 68
    黏液性癌 10
    子宫内膜样腺癌 8
    透明细胞癌 22
    未分类腺癌 31
    上皮内癌 2
    生殖细胞恶性肿瘤 8
    性索-间质恶性肿瘤 10
    转移性肿瘤 6
    交界性肿瘤 35
    合计 400 48.34 ± 13.47
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    表  2  Mobilenet-V2、VGG16、与超声医生诊断能力比较

    Table  2.   Comparision of diagnosis performance among MobileNet-V2,VGG16 and ultrasound doctors in validation sets

    诊断模型参数 Kappa值
    准确率(%)灵敏度(%)特异度(%)阳性预测值(%)阴性预测值(%)
    Mobilenet-V2 91.33 89.33 93.33 93.06 89.74 0.827*
    VGG16 80.00 80.67 79.33 79.61 80.41 0.600*
    高年资医生 78.00 75.33 80.67 77.93 78.06 0.560*
    低年资医生 66.33 66.67 66.00 66.23 66.44 0.327
      *P < 0.05。
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-08
  • 网络出版日期:  2023-09-12
  • 刊出日期:  2023-10-25

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