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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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  • [1] 狄文,胡媛. 卵巢癌的大数据研究[J]. 中国实用妇科与产科杂志,2018,34(1):18-22. doi: 10.19538/j.fk2018010105
    [2] Reid F,Bhatla N,Oza A M,et al. The World Ovarian Cancer Coalition Every Woman Study: Identifying challenges and opportunities to improve survival and quality of life[J]. Int J Gynecol Cancer,2021,31(2):238-244. doi: 10.1136/ijgc-2019-000983
    [3] La Vecchia C. Ovarian cancer: Epidemiology and risk factors[J]. Eur J Cancer Prev,2017,26(1):55-62. doi: 10.1097/CEJ.0000000000000217
    [4] 张家雨,何昕晖,宫婷婷,等. 肉类摄入与卵巢癌发病及预后关系的研究进展[J]. 肿瘤防治研究,2019,46(5):490-496.
    [5] Trinidad C V,Tetlow A L,Bantis L E,et al. Reducing ovarian cancer mortality through early detection: Approaches using circulating biomarkers[J]. Cancer Prev Res (Phila),2020,13(3):241-252. doi: 10.1158/1940-6207.CAPR-19-0184
    [6] Kim G R,Lee E,Kim H R,et al. Convolutional neural network to stratify the malignancy risk of thyroid nodules: Diagnostic performance compared with the American college of radiology thyroid imaging reporting and data system implemented by experienced radiologists[J]. AJNR Am J Neuroradiol,2021,42(8):1513-1519. doi: 10.3174/ajnr.A7149
    [7] Hejduk P,Marcon M,Unkelbach J,et al. Fully automatic classification of automated breast ultrasound (ABUS) imaging according to BI-RADS using a deep convolutional neural network[J]. Eur Radiol,2022,32(7):4868-4878. doi: 10.1007/s00330-022-08558-0
    [8] Mitrea D,Badea R,Mitrea P,et al. Hepatocellular carcinoma automatic diagnosis within CEUS and B-Mode ultrasound images using advanced machine learning methods[J]. Sensors (Basel),2021,21(6):1-31. doi: 10.1109/JSEN.2021.3057283
    [9] 李睿,许祥丛,林静怡,等. 基于卷积神经网络的超声影像肝癌自动分类[J]. 生物化学与生物物理进展,2023,50(3):668-675. doi: 10.16476/j.pibb.2022.0101
    [10] 曹宇,邢素霞,逄键梁,等. 基于改进的VGG-16卷积神经网络的肺结节检测[J]. 中国医学物理学杂志,2020,37(7):940-944. doi: 10.3969/j.issn.1005-202X.2020.07.026
    [11] 高慧明. 基于卷积神经网络的肺结节检测及良恶性分类方法研究[D]. 太原: 太原理工大学, 2019.
    [12] Han Y,Ma Y,Wu Z,et al. Histologic subtype classification of non-small cell lung cancer using PET/CT images[J]. Eur J Nucl Med Mol Imaging,2021,48(2):350-360. doi: 10.1007/s00259-020-04771-5
    [13] Alshammari A. Construction of VGG16 convolution neural network (VGG16_CNN) classifier with NestNet-Based segmentation paradigm for brain metastasis classification[J]. Sensors (Basel),2022,22(20):1-19. doi: 10.1109/JSEN.2022.3211123
    [14] Altun S,Alkan A,Altun I. LSS-VGG16: Diagnosis of lumbar spinal stenosis with deep learning[J]. Clin Spine Surg,2023,36(5):E180-E190. doi: 10.1097/BSD.0000000000001418
    [15] 刘雪纯,刘大铭,常佳鑫,等. 基于MobileNet V2迁移学习的中药材图像识别[J]. 长江信息通信,2022,35(7):33-37. doi: 10.3969/j.issn.1673-1131.2022.07.009
    [16] 易振通,吴瑰,官端正,等. 轻量化卷积神经网络的研究综述[J]. 工业控制计算机,2022,35(10):109-111.
    [17] Palczynski K,Smigiel S,Gackowska M,et al. IoT application of transfer learning in hybrid artificial intelligence systems for acute lymphoblastic leukemia classification[J]. Sensors (Basel),2021,21(23):1-12. doi: 10.1109/JSEN.2021.3128120
    [18] Srinivasu P N,SivaSai J G,Ijaz M F,et al. Classification of skin disease using deep learning neural networks with MobileNet V2 and LSTM[J]. Sensors (Basel),2021,21(8):1-27. doi: 10.1109/JSEN.2021.3063942
    [19] Yu C J,Yeh H J,Chang C C,et al. Lightweight deep neural networks for cholelithiasis and cholecystitis detection by point-of-care ultrasound[J]. Comput Methods Programs Biomed,2021,211:106382. doi: 10.1016/j.cmpb.2021.106382
    [20] Martinez-Mas J,Bueno-Crespo A,Khazendar S,et al. Evaluation of machine learning methods with Fourier Transform features for classifying ovarian tumors based on ultrasound images[J]. PLoS One,2019,14(7):e219388.
  • [1] 李锐成, 千红维, 范艳妮, 赵佩佩, 魏姗, 景花荣.  Logistic回归和人工神经网络在鉴别诊断肺癌性胸腔积液中的应用研究, 昆明医科大学学报. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20241009
    [2] 李飞飞, 韩长年, 刘志钦, 郝金钢.  卵巢性索间质肿瘤MRI表现及病理相关性, 昆明医科大学学报.
    [3] 王亚梅.  经阴道三维能量多普勒超声定量分析卵巢肿块的良恶性, 昆明医科大学学报.
    [4] 邱梅.  多囊卵巢综合征诊断中没有必要纳入代谢指标, 昆明医科大学学报.
    [5] 林垦.  儿童甲状舌管囊肿98例诊治体会, 昆明医科大学学报.
    [6] 宁荣萍.  胎儿永久性右脐静脉的产前超声诊断及漏诊分析, 昆明医科大学学报.
    [7] 马菊香.  影响介入性超声治疗卵巢子宫内膜异位囊肿复发率的多因素分析, 昆明医科大学学报.
    [8] 祝英杰.  18F-FDG PET/CT显像在卵巢肿瘤分期中的应用价值, 昆明医科大学学报.
    [9] 刘熙.  18F-FDG PET/ CT在卵巢恶性肿瘤中的应用价值, 昆明医科大学学报.
    [10] 高虹.  1例儿童肾透明细胞癌超声表现, 昆明医科大学学报.
    [11] 赵兴元.  早孕期阴道流血的超声检查诊断分析, 昆明医科大学学报.
    [12] 陆健斐.  超声造影诊断原发性输尿管癌1例, 昆明医科大学学报.
    [13] 张莉.  超声在腮腺肿块定性诊断中的研究, 昆明医科大学学报.
    [14] 杨丽华.  抗整合素αⅤβ3单抗抑制上皮性卵巢癌血管及肿瘤生成的实验研究, 昆明医科大学学报.
    [15] 吴丽珍.  高频超声综合参数在乳腺叶状肿瘤与纤维腺瘤鉴别诊断中的价值, 昆明医科大学学报.
    [16] 马开宇.  基于形态学特征提取的人工神经网络在口腔鳞状细胞癌诊断中的应用, 昆明医科大学学报.
    [17] 陈海涛.  超声造影引导下穿刺活检在卵巢肿瘤诊断中的应用, 昆明医科大学学报.
    [18] 马锦霞.  卵巢衰退过程中雌激素依赖性妇科疾病发生情况研究, 昆明医科大学学报.
    [19] 外周神经鞘瘤的超声诊断及误诊分析, 昆明医科大学学报.
    [20] 马永红.  超声联合肿瘤标志物在卵巢良恶性肿瘤中的鉴别诊断价值, 昆明医科大学学报.
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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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