Article de méthode

Un modèle basé sur un transformateur Swin pour la détection de nodules thyroïdiens dans des images échographiques

DOI :

10.3791/64480

21 avril 2023

Dans cet article

Résumé

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Ici, un nouveau modèle pour la détection des nodules thyroïdiens dans les images échographiques est proposé, qui utilise Swin Transformer comme épine dorsale pour effectuer une modélisation contextuelle à longue distance. Les expériences prouvent qu’il fonctionne bien en termes de sensibilité et de précision.

Résumé

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Ces dernières années, l’incidence du cancer de la thyroïde a augmenté. La détection des nodules thyroïdiens est essentielle à la fois pour la détection et le traitement du cancer de la thyroïde. Les réseaux de neurones convolutifs (CNN) ont obtenu de bons résultats dans les tâches d’analyse d’images échographiques thyroïdiennes. Cependant, en raison du champ réceptif valide limité des couches convolutionnelles, les CNN ne parviennent pas à capturer les dépendances contextuelles à longue portée, qui sont importantes pour identifier les nodules thyroïdiens dans les images échographiques. Les réseaux de transformateurs sont efficaces pour capturer des informations contextuelles à longue portée. Inspirés par cela, nous proposons une nouvelle méthode de détection des nodules thyroïdiens qui combine le squelette Swin Transformer et Faster R-CNN. Plus précisément, une image échographique est d’abord projetée dans une séquence 1D d’intégrations, qui sont ensuite introduites dans un transformateur Swin hiérarchique.

Le backbone Swin Transformer extrait les caractéristiques à cinq échelles différentes en utilisant des fenêtres décalées pour le calcul de l’auto-attention. Par la suite, un réseau pyramidal d’entités (FPN) est utilisé pour fusionner les caractéristiques de différentes échelles. Enfin, une tête de détection est utilisée pour prédire les cadres englobants et les scores de confiance correspondants. Les données recueillies auprès de 2 680 patients ont été utilisées pour mener les expériences, et les résultats ont montré que cette méthode a obtenu le meilleur score mAP de 44,8%, surpassant les lignes de base basées sur CNN. De plus, nous avons gagné en sensibilité (90,5%) que les concurrents. Cela indique que la modélisation contextuelle dans ce modèle est efficace pour la détection des nodules thyroïdiens.

Introduction

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L’incidence du cancer de la thyroïde a augmenté rapidement depuis 1970, en particulier chez les femmes d’âge moyen1. Les nodules thyroïdiens peuvent prédire l’émergence d’un cancer de la thyroïde, et la plupart des nodules thyroïdiens sont asymptomatiques2. La détection précoce des nodules thyroïdiens est très utile pour guérir le cancer de la thyroïde. Par conséquent, selon les directives de pratique actuelles, tous les patients présentant un goitre nodulaire suspecté à l’examen physique ou présentant des résultats d’imagerie anormaux devraient subir un examen plus approfondi 3,4

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Protocole

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Cette étude rétrospective a été approuvée par le comité d’examen institutionnel de l’hôpital de Chine occidentale, Université du Sichuan, Sichuan, Chine, et l’exigence d’obtenir un consentement éclairé a été levée.

1. Configuration de l’environnement

  1. Logiciel d’unité de traitement graphique (GPU)
    1. Pour implémenter des applications de deep learning, configurez d’abord l’environnement lié au GPU. Téléchargez et installez les logiciels et pilotes appropriés au GPU à partir du site Web du GPU.
      REMARQUE : Voir le tableau des matériaux pour ceux utilisés dans cette étude.
  2. ....

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Résultats

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Les images de la thyroïde américaine ont été recueillies dans deux hôpitaux en Chine de septembre 2008 à février 2018. Les critères d’éligibilité pour inclure les images américaines dans cette étude étaient l’examen américain conventionnel avant la biopsie et le traitement chirurgical, le diagnostic par biopsie ou pathologie postopératoire et l’âge ≥ 18 ans. Les critères d’exclusion étaient les images sans tissus thyroïdiens.

Les 3 000 images échographiques comprenaient 1 384 nodules malins et.......

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Discussion

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Ce document décrit en détail comment effectuer la configuration de l’environnement, la préparation des données, la configuration du modèle et la formation réseau. Dans la phase de configuration de l’environnement, il faut faire attention à ce que les bibliothèques dépendantes soient compatibles et assorties. Le traitement des données est une étape très importante; Il faut consacrer du temps et des efforts pour assurer l’exactitude des annotations. Lors de l’apprentissage du modèle, un « ModuleNotFoundError » peut être re.......

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêts.

Remerciements

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Cette étude a été soutenue par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (subvention n ° 32101188) et le projet général du Département de la science et de la technologie de la province du Sichuan (subvention n ° 2021YFS0102), Chine.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
GPU RTX3090Nvidia124G GPU
mmdetection2.11.0SenseTime4https://github.com/open-mmlab/mmdetection.git
python3.8&mdash ;2https://www.python.org
pytorch1.7.1Facebook3https://pytorch.org

Références

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  1. Grant, E. G., et al. Thyroid ultrasound reporting lexicon: White paper of the ACR Thyroid Imaging, Reporting and Data System (TIRADS) committee. Journal of the American College of Radiology. 12 (12 Pt A), 1272-1279 (2015).
  2. Zhao, J., Zheng, W., Zhang, L., Tian, H.

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Réimpressions et autorisations

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Mots-clés

Thyroid Nodule DetectionSwin TransformerUltrasound ImagesFaster R CNNFeature Pyramid NetworkSelf AttentionContext ModelingCNN BaselinesModel SensitivityBounding Box Prediction

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