• شماره ركورد
    25866
  • شماره راهنما
    BIOMED3 2
  • عنوان

    تشخيص و طبقه‌بندي آمبولي ريه در تصاوير سي‌تي آنژيوگرافي ريه با استفاده از روش يادگيري عميق

  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    مهندسي پزشكي
  • دانشكده
    فني و مهندسي
  • تاريخ دفاع
    1405/02/13
  • صفحه شمار
    109 ص.
  • يادداشت
    دكتر مرجان منصوريان
  • استاد راهنما
    عليرضا كريميان
  • كليدواژه فارسي
    آمبولي ريه , بخش‌بندي تصوير , بلوك حافظه كوتاه-مدت طولاني , بلوك فشردن-برانگيختن , سي‌تي آنژيوگرافي ريه , شبكه‌هاي عصبي پيچشي , يادگيري عميق
  • چكيده فارسي
    آمبولي ريه يكي از فوريت‌هاي پزشكي تهديدكننده حيات و از علل اصلي مرگ‌ومير در بيماران بستري است. علي‌رغم آن‌كه سي‌تي آنژيوگرافي ريه روش مرجع طلايي براي تشخيص آمبولي ريه محسوب مي‌شود، تفسير دستي آن فرآيندي زمان‌بر، وابسته به تخصص پزشك و مستعد بروز خطاهاي انساني از جمله مثبت و منفي كاذب است. در سال‌هاي اخير، استفاده از يادگيري عميق به عنوان ابزاري توانمند در خودكارسازي فرآيند تشخيص در تصاوير پزشكي مطرح شده است. در اين پژوهش، يك چارچوب مبتني بر يادگيري عميق براي بخش‌بندي آمبولي ريه در تصاوير سي‌تي آنژيوگرافي ريه با هدف كمك به تشخيص و ارزيابي شدت بيماري ارائه شده است. اين پژوهش با هدف طراحي، پياده‌سازي و ارزيابي يك مدل تركيبي مبتني بر شبكه‌هاي عصبي كانولوشني با معماري U-net و به‌كارگيري بلوك‌ حافظه بلندمدت در گلوگاه شبكه براي بهره‌گيري از وابستگي‌هاي متوالي بين برش‌هاي حجمي تصوير جهت تشخيص و بخش‌بندي آمبولي ريه در تصاوير سي‌تي آنژيوگرافي انجام شده است. در معماري پيشنهادي از بلوك‌هاي فشردن-برانگيختن در لايه‌هاي پيچشي شبكه جهت استخراج ويژگي‌ها با اهميت بيشتر استفاده شده است. جهت افزايش داده‌ها، روش‌هاي سنتي مانند چرخش، تغيير روشنايي و تغيير كنتراست به كار گرفته شده است. داده‌هاي مورد استفاده شامل يك مجموعه داده عمومي (تركيب دو مجموعه داده برخط) شامل 126 تصوير و يك مجموعه خصوصي متشكل از تصاوير 27 بيمار از دو بيمارستان در شيراز (با تنوع در دستگاه تصويربرداري و شرايط بيماران) بود. ماسك‌هاي مرجع از آمبولي توسط دو راديولوژيست (با تجربه 12 سال و يك رزيدنت) تهيه شد. ارزيابي مدل به صورت تركيبي در سه سطح پيكسل، برش و آمبولي به دو صورت مبتني بر شخص و مبتني بر برش با استفاده از معيارهاي ضريب شباهت دايس، شاخص ژاكارد، فاصله هاسدورف، حساسيت، ويژگي، ناحيه زير منحني متوازن، نرخ مثبت كاذب و نرخ منفي كاذب انجام شد. نتايج، ضريب شباهت دايس 87/69٪ در سطح پيكسل و حساسيت 78/98٪ در سطح آمبولي را در مجموعه داده‌هاي عمومي نشان دادند كه نشان‌دهنده دقت تقسيم‌بندي مناسب اين روش است. گنجاندن بلوك‌هاي فشردن-برانگيختن، در سطح پيكسل به صورت مبتني بر شخص مقدار معيار دايس را به اندازه 58/7% افزايش داد و به طور قابل توجهي با كاهش نرخ مثبت كاذب و نرخ منفي كاذب عملكرد مدل را بهبود بخشيد. بنابراين، چارچوب پيشنهادي را مي‌توان به عنوان يك سامانه بخش‌بندي مبتني بر كاربرد باليني در نظر گرفت كه قابليت تشخيص آمبولي را نيز در فرآيند تحليل ضايعه در بر مي‌گيرد. نتايج اين پژوهش بيانگر پتانسيل بالاي مدل‌هاي مبتني بر يادگيري عميق در كمك به راديولوژيست‌ها براي تشخيص سريع‌تر و دقيق‌تر آمبولي ريه است. مدل پيشنهادي مي‌تواند به عنوان ابزار مكمل در سيستم‌هاي پشتيبان تصميم‌گيري باليني به ‌ويژه در مراكز پرتردد مورد استفاده قرار گيرد.
  • تاريخ نمايه سازي
    1405/03/11
  • نام نمايه ساز
    محبوبه ربيعي
  • كليدواژه لاتين
    Computed Tomography Pulmonary Angiography , Convolutional Neural Network , Deep Learning , Image Segmentation , Long Short-term Memory , Pulmonary Embolism , Squeeze-and-Attention Block
  • عنوان لاتين
    Pulmonary Embolism Detection an‎d Classification in Computed Tomography Pulmonary Angiography Images Using a Deep Learning Method
  • گروه آموزشي
    مهندسي پزشكي
  • چكيده لاتين
    Pulmonary embolism (PE) is a life-threatening condition requiring rapid an‎d accurate diagnosis. This study proposes a deep learning-based approach for automated PE segmentation, focusing on both pixel-level accuracy an‎d clinical applicability. The aim of this study was to develop a deep learning–based framework for pulmonary embolism segmentation in computed tomography pulmonary angiography (CTPA) images to assist in pulmonary embolism detection an‎d disease severity assessment. The objective is to enhance segmentation performance by incorporating Squeeze-an‎d-Attention (SA) modules within the network architecture an‎d to eva‎luate its generalizability on multi-center datasets. A neural network architecture combining convolutional layers, Long Short-Term Memory (LSTM) units, an‎d SA blocks was developed. The dataset consisted of a public collection (a combination of two online datasets) comprising 126 images, as well as a private dataset including CTPA scans from 34 patients collected from two hospitals in Shiraz, Iran, with variability in imaging devices an‎d patient conditions. Reference masks of pulmonary emboli were generated by two radiologists — one with 12 years of experience an‎d one radiology resident. To augment the dataset, traditional techniques such as rotation, brightness adjustment, an‎d contrast variation were employed. Model eva‎luation was conducted comprehensively at three levels: pixel-level, slice-level, an‎d embolism-level, using both patient-based an‎d slice-based approaches. Performance was assessed using five-fold cross-validation, hold-out testing, an‎d ablation studies. The eva‎luation metrics was assessed using multiple metrics, including Dice Similarity Coefficient (DSC), Jaccard Index, Hausdorff Distance, sensitivity, specificity, area under the ROC curve (AUC), false positive rate (FPR), an‎d false negative rate (FNR). The results demonstrated a Dice similarity coefficient of 69.87% at the pixel level an‎d 98.79% sensitivity at the lesion level on the public dataset, indicating competitive segmentation accuracy. Incorporating SA blocks significantly improved performance, increasing the Dice score by 7.58% an‎d reducing the false positive an‎d false negative rates. Therefore, the proposed framework can be considered a clinically oriented segmentation system that also incorporates pulmonary embolism detection within the lesion analysis process. The model showed strong generalizability across different imaging centers an‎d scanner types. The proposed model demonstrates high accuracy in PE segmentation an‎d robustness across diverse datasets. Its design an‎d eva‎luation framework support its potential utility in clinical settings. Future work will focus on real-time deployment an‎d integration into diagnostic workflows.
  • تعداد فصل ها
    5
  • استاد مشاور خارج از دانشگاه
    دكتر حسين عربي
  • فهرست مطالب pdf
    159280
  • نويسنده

    عربيان، هانيه