Methodenartikel

Een op Swin transformator gebaseerd model voor detectie van schildklierknobbels in echografiebeelden

DOI:

10.3791/64480

21 april 2023

In dit artikel

Samenvatting

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier wordt een nieuw model voor schildklierknobbeldetectie in echografiebeelden voorgesteld, dat Swin Transformer gebruikt als de ruggengraat om contextmodellering op lange afstand uit te voeren. Experimenten bewijzen dat het goed presteert in termen van gevoeligheid en nauwkeurigheid.

Samenvatting

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In de afgelopen jaren is de incidentie van schildklierkanker toegenomen. Detectie van schildklierknobbels is van cruciaal belang voor zowel de detectie als de behandeling van schildklierkanker. Convolutionele neurale netwerken (CNN's) hebben goede resultaten behaald bij schildklier echografie beeldanalysetaken. Vanwege het beperkte geldige receptieve veld van convolutionele lagen, slagen CNN's er echter niet in om contextuele afhankelijkheden op lange afstand vast te leggen, die belangrijk zijn voor het identificeren van schildklierknobbels in echografiebeelden. Transformatornetwerken zijn effectief in het vastleggen van contextuele informatie over lange afstand. Geïnspireerd door dit, stellen we een nieuwe schildklierknobbeldetectiemethode voor die de Swin Transformer-backbone en Faster R-CNN combineert. Concreet wordt een echografisch beeld eerst geprojecteerd in een 1D-reeks inbeddingen, die vervolgens worden ingevoerd in een hiërarchische Swin-transformator.

De Swin Transformer-backbone extraheert functies op vijf verschillende schalen door gebruik te maken van verschoven vensters voor de berekening van zelfaandacht. Vervolgens wordt een feature pyramid network (FPN) gebruikt om de functies van verschillende schalen samen te voegen. Ten slotte wordt een detectiekop gebruikt om begrenzingskaders en de bijbehorende betrouwbaarheidsscores te voorspellen. Gegevens verzameld van 2.680 patiënten werden gebruikt om de experimenten uit te voeren, en de resultaten toonden aan dat deze methode de beste mAP-score van 44,8% behaalde, beter dan cnn-gebaseerde baselines. Bovendien kregen we een betere gevoeligheid (90,5%) dan de concurrenten. Dit geeft aan dat contextmodellering in dit model effectief is voor detectie van schildklierknobbels.

Inleiding

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De incidentie van schildklierkanker is sinds 1970 snel toegenomen, vooral bij vrouwen van middelbare leeftijd1. Schildklierknobbels kunnen de opkomst van schildklierkanker voorspellen en de meeste schildklierknobbels zijn asymptomatisch2. De vroege detectie van schildklierknobbels is zeer nuttig bij het genezen van schildklierkanker. Daarom moeten volgens de huidige praktijkrichtlijnen alle patiënten met vermoedelijke nodulaire struma bij lichamelijk onderzoek of met abnormale beeldvormingsbevindingen verder onderzoek ondergaan 3,4.

Sc....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Deze retrospectieve studie werd goedgekeurd door de institutionele beoordelingsraad van het West China Hospital, Sichuan University, Sichuan, China, en de vereiste om geïnformeerde toestemming te verkrijgen werd opgeheven.

1. Omgeving instellen

  1. Gpu-software (Graphic Processing Unit)
    1. Als u deep learning-toepassingen wilt implementeren, configureert u eerst de GPU-gerelateerde omgeving. Download en installeer GPU-geschikte software en stuurprogramma's vanaf de website van de GPU.
      OPMERKING: Zie de tabel met materialen voor degenen die in dit onderzoek worden gebruikt.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De Amerikaanse schildklierbeelden werden verzameld uit twee ziekenhuizen in China van september 2008 tot februari 2018. De geschiktheidscriteria voor het opnemen van de Amerikaanse beelden in deze studie waren conventioneel Amerikaans onderzoek vóór biopsie en chirurgische behandeling, diagnose met biopsie of postoperatieve pathologie en leeftijd ≥ 18 jaar. De exclusiecriteria waren afbeeldingen zonder schildklierweefsel.

De 3.000 echografiebeelden omvatten 1.384 kwaadaardige en 1.616 goedaard.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In dit artikel wordt in detail beschreven hoe u de omgevingsinstellingen, gegevensvoorbereiding, modelconfiguratie en netwerktraining uitvoert. In de installatiefase van de omgeving moet men erop letten dat de afhankelijke bibliotheken compatibel en gematcht zijn. Gegevensverwerking is een zeer belangrijke stap; Er moet tijd en moeite worden besteed om de nauwkeurigheid van de annotaties te waarborgen. Bij het trainen van het model kan een "ModuleNotFoundError" worden aangetroffen. In dit geval is het noodzakelijk om de .......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs verklaren geen belangenverstrengeling te hebben.

Dankbetuigingen

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Deze studie werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (Grant No.32101188) en het General Project of Science and Technology Department van de provincie Sichuan (Grant No. 2021YFS0102), China.

....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
GPU RTX3090Nvidia124G GPU
mmdetection2.11.0SenseTime4https://github.com/open-mmlab/mmdetection.git
python3.82https://www.python.org
pytorch1.7.1Facebook3https://pytorch.org

Referenties

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

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

Gerelateerde artikelen