2025-08-01 10:30:58 by admin 21
背景:准确识别和分类颈动脉斑块对于脑卒中风险评估至关重要,但传统方法依赖人工判读,存在操作者差异大等问题,限制了临床实用性。
方法:本研究使用的数据集来源于中南大学湘雅医院,包含106位具有动脉粥样硬化风险指标的患者MRI影像(包括稳定型与易损型颈动脉斑块),共提取610张样本图像。所有图像均由经验丰富的放射科专家进行标注,并使用Plaque View软件分析斑块特征,确定斑块性质(稳定 vs. 易损)。
本研究中提出的框架由两个部分组成:
第一部分使用斑块纹理分析软件(PTAS)进行人工斑块分割,用于追踪颈动脉中感兴趣区域(ROI);随后,采用Mask R-CNN实现颈动脉斑块的自动分割。
第二部分则使用13层传统卷积神经网络(CNN)和Inception V3模型,对MRI图像中的颈动脉斑块进行训练与分类,将其划分为稳定型和易损型,以评估脑卒中风险。基于以下4个参数,比较不同模型在斑块分类的表现:
Dice相似系数(Dice Similarity Coefficient, DSC):衡量预测区域与真实区域的重合程度,常用于医学图像分割;
交并比(Intersection over Union, IoU):计算预测与实际区域重叠部分在总联合区域中的比例;
准确率(Accuracy):衡量模型在分类任务中预测正确的样本占总样本的比例;
ROC曲线下面积(ROC-AUC):评估分类器区分不同类别(如易损型 vs 稳定型斑块)的能力,数值越接近1,模型表现越好。
整个研究采用的数据详情如下:
结果:Mask R-CNN 在斑块复杂解剖结构下依然获得了较高的平均 DSC/IoU。自定义CNN的分类准确率和ROC AUC表现优于Inception V,并显著优于传统方法,特别是在识别高危斑块方面表现出更强判别力。
结论:本研究建立了一个全自动分割与斑块分类的深度学习框架,实现了全自动化的斑块识别与风险评估流程,显著减少人工依赖与观察者偏差。其出色的ROC-AUC与分类准确率显示出其作为AI辅助诊断工具的临床应用潜力,有望推进脑血管疾病的标准化、数据驱动型管理。