[發(fā)明專利]基于人工智能的胃內(nèi)窺活檢拉曼圖像輔助診斷方法和系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110613183.4
• 申請(qǐng)日: 2021-06-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113539476A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 季敏標(biāo);劉至杰;胡皓;敖建鵬;周平紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): G16H50/20
• 分類號(hào): G16H50/20;G16H30/00;G06T7/00;G06T7/11;G06K9/62
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種基于人工智能的胃內(nèi)窺活檢拉曼圖像輔助診斷方法，其特征在于，具體步驟如下：

S1、胃組織拉曼圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理：將經(jīng)由受激拉曼顯微成像技術(shù)生成的受激拉曼組織病理學(xué)圖像進(jìn)行切割，以滿足后續(xù)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入所需尺寸，然后使用數(shù)據(jù)增強(qiáng)方法，對(duì)拉曼圖像進(jìn)行翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、模糊、亮度調(diào)節(jié)操作，使得數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)一步增加；并將胃組織拉曼圖像數(shù)據(jù)集拆分訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測(cè)試集；

S2、算法設(shè)計(jì)：根據(jù)S1所產(chǎn)生的胃組織拉曼圖像數(shù)據(jù)集，選擇合適的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，包括深度較深卷積層、池化層和映射到幾個(gè)類別的全連接層，并針對(duì)該模型設(shè)計(jì)以分類不同病理類別為目的分類算法；將訓(xùn)練集輸入到算法模型中進(jìn)行訓(xùn)練，用驗(yàn)證集實(shí)時(shí)跟蹤算法的收斂速度和準(zhǔn)確性；

S3、將訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步微調(diào)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所使用的參數(shù)，包括優(yōu)化器種類、學(xué)習(xí)率、權(quán)重偏差，以提高算法的準(zhǔn)確性；然后將訓(xùn)練集的一部分與驗(yàn)證集交換，形成新的訓(xùn)練集與驗(yàn)證集，而后將新的訓(xùn)練集輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類算法中進(jìn)行訓(xùn)練，形成交叉驗(yàn)證算法模式，以證明訓(xùn)練集和驗(yàn)證集之間的關(guān)聯(lián)性與一致性；

S4、使用外部測(cè)試集對(duì)S3中訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)沒(méi)有被訓(xùn)練過(guò)的圖像是否能被算法正確識(shí)別；在能正確識(shí)別的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)算法將識(shí)別結(jié)果結(jié)合金標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為對(duì)病理的輔助診斷，具體為將拉曼組織病理圖像輸入到網(wǎng)絡(luò)中，并對(duì)每個(gè)被切割的小圖生成一個(gè)判斷類別，將其整合到整個(gè)病理學(xué)圖像中，并將其可視化以供醫(yī)生閱讀；

將其診斷結(jié)果與傳統(tǒng)組織病理學(xué)方式的診斷結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證其一致性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胃內(nèi)窺活檢拉曼圖像輔助診斷方法，其特征在于，步驟S1中，若數(shù)據(jù)集數(shù)量仍較少，且通常的數(shù)據(jù)增強(qiáng)方式已經(jīng)使用到恰當(dāng)程度，則對(duì)切割拉曼組織病理學(xué)圖像的步驟改為移動(dòng)一定的步距，即切割可視為步距為一個(gè)圖片尺寸的長(zhǎng)寬，將其縮短后在同一張拉曼組織病理學(xué)圖像中獲取更多的數(shù)據(jù)集，并使得切割圖片時(shí)造成的邊緣特征分割得以保留，以增強(qiáng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所學(xué)習(xí)特征的完善性。

3.一種基于權(quán)利要求1所述胃內(nèi)窺活檢拉曼圖像輔助診斷方法的胃內(nèi)窺活檢拉曼圖像輔助診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括：胃組織拉曼圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，算法模塊，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)微調(diào)模塊，測(cè)試模塊；這四個(gè)模塊依次執(zhí)行輔助診斷方法中的步驟S1、S2、S3、S4的內(nèi)容。