《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于YOLOv5l的囊型肝包虫病病灶检测研究
2022年电子技术应用第7期
王正业1，卡迪力亚·库尔班1，吴 淼2，严传波2
1.新疆医科大学 公共卫生学院，新疆 乌鲁木齐830011；2.新疆医科大学 医学工程技术学院，新疆 乌鲁木齐830011
摘要： 针对临床医生在诊断肝包虫病时需要通过个人经验判断囊型肝包虫病分型，研究基于目标检测算法的肝包虫病灶自动检测与分类模型，实现对肝包虫病超声影像的自动识别与分类。使用YOLOv5l模型作为囊型肝包虫病病灶目标检测的模型，利用本地肝包虫病超声影像数据集对网络模型进行训练。基于YOLOv5l模型与随机梯度下降算法(SGD)优化算法的肝包虫病病灶自动检测分类模型可以很好地对5种类型的病灶进行有效的检测，平均精度均值(mAP)为88.1%，经过测试，该模型的测试速度可达40 f/s。实验结果表明，基于YOLOv5l与SGD算法的肝包虫病病灶自动检测分类模型能够较好地识别病灶的具体位置，可以很好地辅助医生诊断肝包虫病。
中圖分類號： TP751.1
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211964
中文引用格式： 王正業(yè)，卡迪力亞·庫爾班，吳淼，等. 基于YOLOv5l的囊型肝包蟲病病灶檢測研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(7)：25-29.
英文引用格式： Wang Zhengye，Kadiliya Kuerban，Wu Miao，et al. Research on detection of cystic liver echinococcosis lesions based on YOLOv5l model[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(7)：25-29.
Research on detection of cystic liver echinococcosis lesions based on YOLOv5l model
Wang Zhengye1，Kadiliya Kuerban1，Wu Miao2，Yan Chuanbo2
1.College of Public Health，Xinjiang Medical University，Urumqi 830011，China； 2.College of Medical Engineering Technology，Xinjiang Medical University，Urumqi 830011，China
Abstract： Clinicians need to judge the classification of cystic liver echinococcosis through personal experience when diagnosing liver echinococcosis. The automatic detection and classification model of liver hydatid lesions based on target detection algorithm was studied to realize the automatic recognition and classification of ultrasonic images of liver hydatid disease. The YOLOv5l model was used as the target detection model for cystic liver echinococcosis, and the network model was trained using the local liver echinococcosis ultrasound image data set. The automatic detection and classification model of liver echinococcosis lesions based on YOLOv5L model and stochastic gradient descent algorithm(SGD) optimization algorithm can effectively detect five types of lesions. The average precision mean(mAP) is 88.1%. After testing, the test speed of the model can reach 40 f/s. The experimental results show that the automatic detection and classification model of liver echinococcosis lesions based on YOLOv5L and SGD algorithm can better identify the specific location of lesions and assist doctors in the diagnosis of liver echinococcosis.
Key words : YOLOv5；cystic liver echinococcosis；target detection；ultrasonography

0 引言

    肝包蟲病，又名肝棘球蚴病，是一種古老的人畜共患病，主要有兩種類型的肝包蟲，第一種是較為常見的由細(xì)粒棘球蚴的蟲卵所感染的囊型包蟲病，第二種是由多房棘球蚴所感染的泡型包蟲病。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，使得旅游業(yè)的發(fā)展迅速，人口流動增加，城市寵物及流浪動物的數(shù)量不斷增長，肝包蟲疾病逐漸成為全世界流行的疾病，對世界公共衛(wèi)生和經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成一定的影響[1]。由于肝囊型包蟲病具有典型的超聲表現(xiàn)，超聲檢查在肝囊型包蟲病診斷和分型中發(fā)揮著重要的作用。而由于超聲檢查簡單、快速、無創(chuàng)、沒有輻射、可重復(fù)性高，在肝包蟲檢查中發(fā)揮著重要的作用[2]。但超聲檢查存在著一定的主觀差異性，一名合格的超聲醫(yī)師需要經(jīng)過長期的學(xué)習(xí)與大量的訓(xùn)練。相比之下，使用深度學(xué)習(xí)的方法與超聲圖像結(jié)合，可以節(jié)約醫(yī)師資源，縮短報告時常，提高診斷準(zhǔn)確率。在過去，目標(biāo)檢測技術(shù)被廣泛用于超聲影像的病灶定位及分類。Zhang等[3]提出了一種基于注意力門控的接通監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)，使用較少的像素級標(biāo)簽進(jìn)行監(jiān)督訓(xùn)練，對于甲狀腺結(jié)節(jié)鈣化區(qū)的識別準(zhǔn)確率達(dá)到了92.1%，已經(jīng)具有較好的性能。Cao等[4]系統(tǒng)性地評估了現(xiàn)有幾種最新的乳腺病變目標(biāo)檢測和分類方法的性能，發(fā)現(xiàn)更好和更有效的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架是提高乳腺病變檢測和分類任務(wù)性能的重要因素以及使用遷移學(xué)習(xí)的方式對乳腺病變進(jìn)行分類可以有效提升檢測性能。雖然已經(jīng)有很多的文獻(xiàn)將深度學(xué)習(xí)的方法應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像的分類和檢測任務(wù)，但在肝包蟲病灶定位與分型中對不同方法的性能進(jìn)行評價的工作還很少，仍有部分學(xué)者在肝包蟲病分類、病灶分割等方向做出了一定的貢獻(xiàn)。但大多數(shù)都是基于傳統(tǒng)圖像處理的方法對圖像進(jìn)行研究[5-7]，存在精確率低、誤診率較高的問題，基于深度學(xué)習(xí)肝包蟲病圖像處理的研究大多是針對肝包蟲病CT圖像二分類的研究[8-11]，并沒有涵蓋肝包蟲的5種分型。此外，超聲學(xué)檢查作為肝包蟲病影像學(xué)診斷中優(yōu)先級最高的方法[12]，研究基于囊型肝包蟲病超聲圖像的輔助診斷技術(shù)也十分必要。因此，本文提出了一種基于深度學(xué)習(xí)算法和YOLOv5目標(biāo)檢測模型[13]的方法對囊型肝包蟲病五類分型的超聲影像進(jìn)行病灶的自動檢測與分類研究，幫助醫(yī)生快速檢測疾病，提高精確率，降低誤診率。




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作者信息：

王正業(yè)1，卡迪力亞·庫爾班1，吳  淼2，嚴(yán)傳波2

(1.新疆醫(yī)科大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院，新疆 烏魯木齊830011；2.新疆醫(yī)科大學(xué) 醫(yī)學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊830011)




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