[發明專利]一種針對免疫固定電泳的重點區域識別方法

有效

• 申請號: 202110503122.2
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113177548B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 魏驍勇;張栩祿;楊震群;武永康
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06V10/25
• 分類號: G06V10/25;G06V10/74;G06V10/82;G06K9/62;G06T7/00;G06N3/04
• 代理公司: 成都正煜知識產權代理事務所(普通合伙) 51312
• 代理人: 徐金瓊

一種針對免疫固定電泳的重點區域識別方法，屬于醫療技術與深度學習領域技術領域，解決現有技術中可視化效果較粗糙，無法進行精確定位，且定位方法無法人為干預的問題。本發明依次包括：1)免疫固定電泳圖像集的收集；2)將各電泳圖像分割為多條電泳帶；3)將各個電泳帶分割為多個子條帶；4)各條電泳帶間進行相似度對比；5)設計神經網絡的注意力模塊；6)訓練卷積神經網絡；7)計算待識別的電泳圖像相似度矩陣的顯著圖；8)計算待識別的電泳圖像的顯著圖；9)可視化顯示重點區域。本發明用于可視化顯示電泳圖像的關鍵區域。

技術領域

一種針對免疫固定電泳的重點區域識別方法，用于可視化顯示電泳圖像的關鍵區域，屬于醫療技術與深度學習領域技術領域。

背景技術

在骨髓漿細胞惡性增殖疾病中，多發性骨髓瘤是較為常見的情況。該類型疾病通常會伴隨著在患者體內產生大量的單克隆免疫球蛋白(Monoclonal Protein)，后續簡稱M蛋白。免疫固定電泳(Immunofixation El ectrophoresis，IFE)是一種基于電泳和沉淀反應的免疫化學分析技術，目前已經在臨床上被廣泛使用，用于檢測免疫球蛋白的含量，同時該技術還能檢驗其具體的型別。一般而言，共可檢測出8類多發性骨髓瘤病例，分別是lgG-KAP、IgG-LAM、IgA-KAP、IgA-LAM、IgM-KAP、IgM-LAM、KAP和LAM。如圖1展示了8類疾病對應的免疫固定電泳圖像。a)圖為IgG-KAP類型，可觀察到G電泳帶與KAP電泳帶同時出現了密集條帶；b)圖為IgG-LAM類型，可觀察到G電泳帶與LAM電泳帶同時出現了密集條帶；c)圖為IgA-KAP類型，可觀察到A電泳帶與KAP電泳帶同時出現了密集條帶；d)圖為IgA-LAM類型，可觀察到A電泳帶與LAM電泳帶同時出現了密集條帶；e)圖為IgM-KAP類型，可觀察到M電泳帶與KAP電泳帶同時出現了密集條帶；f)圖為IgM-LAM類型，可觀察到M電泳帶與LAM電泳帶同時出現了密集條帶；g)圖為KAP類型，可觀察到密集條帶出現在KAP電泳帶；h)圖為LAM類型，可觀察到密集條帶出現在LAM電泳帶。

由于僅有少數醫師具備專業的識別能力，大量的檢測數量導致無法及時有效地獲取精確的信息反饋。近些年來，出現了較多計算機輔助技術用于快速獲取精確的信息反饋，但通常需要高精度以確保準確性，以及合理的推測理由幫助醫師快速定位疾病成因。傳統的機器學習方法雖然具備一定的準確率，但是不具備應對各類復雜圖像的情況，如噪聲干擾與染色嚴重等，且需要專業人員手動觀察圖像樣本，設計圖像特征。基于目標檢測的深度學習方法能夠達到相對較高的準確率，并提供關鍵位置的區域，但該方法需要大量的重點區域標記過的樣本用于模型訓練，在人力、物力、時間上耗費巨大。

基于Grad-CAM可視化技術，能夠顯示卷積神經網絡的重點關注區域，已經在大量研究中被用于評估模型效果，可在電泳圖像中直觀顯示模型的判斷依據。該方法避免了基于目標檢測的方法所需要的高昂的標記代價，僅需要電泳圖像的疾病類型，同時使模型具備高精度與可解釋性的特點。但該技術存在的缺點是可視化效果較粗糙，無法進行精確定位，且定位方法無法人為干預。

發明內容

針對上述研究的問題，本發明的目的在于提供一種針對免疫固定電泳的重點區域識別方法，解決現有技術中可視化效果較粗糙，無法進行精確定位，且定位方法無法人為干預的問題。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種針對免疫固定電泳的重點區域識別方法，包括：

步驟1：獲取已被標記為8類疾病樣本或健康樣本的免疫固定電泳圖像集，其中，免疫固定電泳圖像集包括健康的電泳圖像和帶疾病的電泳圖像，各電泳圖像為RGB格式；

步驟2：將免疫固定電泳圖像集中的各電泳圖像進行分割，得到G、A、M、KAP、LAM對應的電泳帶，并將分割后的電泳帶縮放到統一尺度；

步驟3：將縮后的各電泳帶進行橫向切割，獲得多個子條帶，并將各子條帶在整個維度上展開成一維向量，獲得各子條帶向量；