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基于DeepLabV3+模型的钝性颅脑损伤CT图像智能识别与分割
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作者 秦豪杰 刘媛媛 +7 位作者 付恩浩 刘雅雯 田志岭 董贺文 刘太昂 邹冬华 程亦斌 刘宁国 《法医学杂志》 CSCD 北大核心 2024年第5期419-429,共11页
目的基于钝性颅脑损伤CT图像训练卷积神经网络DeepLabV3+模型,实现对常见颅脑损伤的智能化识别与分割(下文简称“分割”),探索深度学习技术在法医学钝性颅脑损伤自动化诊断中的应用价值。方法收集活体5486张钝性颅脑损伤CT图像作为训练... 目的基于钝性颅脑损伤CT图像训练卷积神经网络DeepLabV3+模型,实现对常见颅脑损伤的智能化识别与分割(下文简称“分割”),探索深度学习技术在法医学钝性颅脑损伤自动化诊断中的应用价值。方法收集活体5486张钝性颅脑损伤CT图像作为训练集、验证集和测试集进行模型训练与性能评估,另取活体255张钝性颅脑损伤与156张正常颅脑CT图像作为盲测集,评估模型分割5类颅脑损伤(头皮血肿、颅骨骨折、硬脑膜外血肿、硬脑膜下血肿和脑挫伤)的能力。再收集尸体340张钝性颅脑损伤和120张正常颅脑CT图像作为新的盲测集,探索用活体颅脑损伤CT图像训练的模型在尸体颅脑损伤分割中的应用价值。对除盲测集以外的所有钝性颅脑损伤CT图像中的5类颅脑损伤进行人工标记,再将各数据集输入模型,对模型进行训练后,根据训练集、验证集的损失函数与准确率评估并优化模型性能,根据测试集的Dice值评估模型泛化能力;根据盲测集的准确率、精确率和F1值评价模型对5类颅脑损伤的分割性能。结果经过对模型的训练和优化,最终的最优模型对头皮血肿、颅骨骨折、硬脑膜外血肿、硬脑膜下血肿和脑挫伤分割的平均Dice值分别是0.7664、0.8123、0.9387、0.7827和0.8581,均大于0.75,达到了预期要求。盲测集的外部验证结果显示,5类颅脑损伤分割的F1值在活体颅脑损伤CT图像中分别是93.02%、89.80%、87.80%、92.93%和86.57%,在尸体颅脑损伤CT图像中分别是83.92%、44.90%、76.47%、64.29%和48.89%,说明该模型在活体CT图像上能准确分割5类颅脑损伤,而在尸体CT图像上的分割能力相对较差,但仍然能够准确分割头皮血肿、硬脑膜外血肿和硬脑膜下血肿。结论基于CT图像训练的深度学习模型可用于颅脑损伤的分割,但直接将活体颅脑损伤模型用于尸体颅脑损伤的分割有局限性。本研究为钝性颅脑损伤虚拟解剖数据的智能分割提供了新途径。 展开更多
关键词 法医学 人工智能 DeepLabV3+模型 钝性颅脑损伤 深度学习 计算机体层成像 图像分割
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