基于B神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的乳腺腫瘤計算機輔助診斷方法研究

吳華鋒　韓雯雯　趙愛平

摘 要：乳腺癌已經(jīng)位居我國女性惡性腫瘤疾病的第一位，成為當(dāng)前社會的重大公共衛(wèi)生問題，早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療是降低乳腺癌死亡率的關(guān)鍵。隨著計算機技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的迅速崛起，開發(fā)用以檢測乳腺影像中腫瘤等可疑病灶的計算機輔助診斷技術(shù)，并為臨床醫(yī)師提出診斷建議，從而提高診斷準確率，已成為一個熱點話題。為此，用基于B 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對乳腺腫瘤進行輔助診斷，以期取得良好效果。

關(guān)鍵詞：乳腺癌；計算機輔助診斷；腫瘤；B 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TB

文獻標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.26.149

1 研究背景

乳腺癌在初期常無明顯臨床癥狀，或者僅僅表征為輕微的乳房疼痛。至今為止，乳腺癌發(fā)病的確切原因還不明確，雖然已知遺傳因素、環(huán)境因素和生活方式對乳腺癌的發(fā)病有一定影響，但60%以上的乳腺癌并不存在明顯的危險因素。目前還沒有有效的預(yù)防乳腺癌方法，而且中、晚期乳腺癌患者的愈后效果很差，任何干預(yù)都很難見效。因此，早發(fā)現(xiàn)、早診斷仍是當(dāng)前提高乳腺癌治愈率和降低死亡率的最有效途徑。

腫瘤是乳腺癌的直接病理征象，也是乳腺癌的主要診斷依據(jù)，但盡管腫瘤是乳腺癌的一個重要早期跡象，但是醫(yī)師用肉眼很難將它們與正常的乳腺組織區(qū)分開來。但計算機輔助診斷（CAD）技術(shù)可以幫助醫(yī)師有效地進行對乳腺異常的檢測。

近些年來，隨著B 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的飛速發(fā)展和高度成熟，B 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，如趙炳讓利用B 神經(jīng)網(wǎng)對冠心病進行來輔助診斷，取得了很好的效果。EI-Solh用B 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對活動性肺結(jié)核進行輔助診斷，實驗結(jié)果顯示正確診斷肺結(jié)核的靈敏度為100%，其表明了B 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在診斷活動性肺結(jié)核的應(yīng)用效果上高于臨床醫(yī)生的主觀評價，具備廣泛的推廣價值。Monica DiLuca等人通過基于B 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的仿真實驗對早期阿爾茨海默病進行了輔助診斷。

2 基于B 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的乳腺腫瘤計算機輔助診斷方法

2.1 提取ROI

本文實驗對象為選自DDSM數(shù)據(jù)庫中的乳腺圖像，首先將ROI從實驗樣本圖像中提取出。

2.2 提取特征

特征的提取是所有工作中關(guān)鍵的一環(huán)，是模式識別和專家自動診斷系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。其基本流程是：在對實驗圖像進行預(yù)處理（包括圖像定向、圖像去噪和圖像增強等）后，進行圖像的分割以提取出所需的ROI，最后對ROI進行特征提取。經(jīng)過以上步驟提取出的特征被用于對乳腺腫瘤良惡性的診斷，從而為醫(yī)師提供醫(yī)療建議。

對2.1節(jié)實驗中所得到的ROI進行特征提取，提取到基于不變矩、基于圖像內(nèi)容等的79維特征。

2.3 輔助診斷

將2.2節(jié)實驗所得的79維特征值進行歸一化處理，再將經(jīng)過處理的79個特征數(shù)據(jù)作為B 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的79個輸入。將良性乳腺腫瘤和惡性乳腺腫瘤這兩個不同的乳腺腫瘤類別作為B 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的期望輸出。

下面通過仿真實驗，記錄其迭代次數(shù)、程序運行時間和診斷準確率，并取其平均值，以完成對網(wǎng)絡(luò)性能的評價。

將樣本數(shù)據(jù)隨機排序并編號后，采用5-折交叉法將其分為5組。每次實驗所使用的訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)和測試樣本數(shù)據(jù)如表1所示。

平均迭代次數(shù)為10.2次，乳腺腫瘤診斷準確率平均值為94.41434%，并且每次仿真的迭代次數(shù)和準確率都非常的接近，網(wǎng)絡(luò)的性能優(yōu)良。這說明，使用B 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對乳腺腫瘤進行輔助診斷是可行的且取得了良好的診斷效果。

3 總結(jié)

本文在B 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的基礎(chǔ)上，對實驗所用的乳腺圖像樣本進行了輔助診斷。主要工作為：

（1）分割出樣本圖像的ROI；

（2）提取了樣本圖像ROI的79維特征；

（3）使用B 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對樣本數(shù)據(jù)進行輔助診斷，仿真結(jié)果顯示將B 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于檢測乳腺腫瘤的良惡性時，網(wǎng)絡(luò)的性能優(yōu)良且有很好的診斷準確率。

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