用于诊断增殖性糖尿病视网膜病变的血管分析

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糖尿病视网膜病变(DR)是糖尿病的一种严重并发症,也是全世界失明的主要原因之一。增殖性糖尿病视网膜病变(PDR)是DR的一个较晚期阶段,其特征是视网膜中新血管的生长,这一过程称为新生血管。视网膜上出现新生血管是PDR的一个标志,如果不加以治疗,可能导致严重的视力丧失。

image.png 增殖性和非增殖性糖尿病视网膜病变与正常眼之间的区别

这些血管的异常生长导致浮肿、出血和动脉瘤的形成。它们也可以完全关闭,阻止任何血液通过它们。常见的症状是视力模糊,夜视能力差,注意到颜色看起来被冲淡或褪色。

在这个项目中,我们分析了躺在视网膜表面的细环或血管网络,它们通常发生在棉絮斑的附近。

主要目的是开发一种准确可靠的方法,以新生血管为参数检测患者的糖尿病视网膜病变,同时确定新生血管的严重程度与糖尿病视网膜病变的其他症状,如棉絮斑、出血和动脉瘤之间的关系。

使用新生血管作为生物标志物是比较新的方法。

数据集: www.kaggle.com/datasets/ma…

这些图像经过高斯过滤并调整为224 x 224像素。该数据集还包含一个Train.csv文件,其中包括以下类别标签:

  • 0 - 没有DR
  • 1 - 轻度
  • 2 - 中度
  • 3 - 严重
  • 4 - 扩散的DR

image.png

高斯滤波

  • 诊断中表示数据类别的数值是不均匀分布的。这导致了一个高度偏颇的神经网络。

image.png

每个类别的数据样本的计数

  • 我们可以将轻度、中度、增殖_DR和重度合并为一个类别,在No_DR旁边。

image.png

0-无DR;1-严重

我曾尝试使用传统的卷积神经网络和MobileNetV2模型,进一步区分每个模型的性能。

一个名为MobileNetV2的卷积神经网络架构是为有效的设备上图像分类任务而创建的。它是由谷歌研究人员在2018年公布的,作为原始MobileNet架构的替代品。

在MobileNetV2中使用被称为 "反转残差 "的独特层是主要的创新,因为它使用较少的计算,同时保留了巨大的准确性。在反转残差层中,深度卷积之后是1x1卷积,这在最大限度地提高网络容量的同时,也将计算费用降至最低。

此外,MobileNetV2还利用了其他策略,如全局池、线性瓶颈和快捷连接,以进一步减少推理所需的输入和计算量,同时保持高精确度。

image.png MobileNetV2的结构

卷积层:卷积层通过对输入数据应用一系列的卷积滤波器,对输入图像进行特征提取。MobileNetV2使用死亡可分离卷积,与传统的卷积相比,它的计算效率高,所需参数少。

倒置的残差块:倒置的残差块是MobileNetV2架构的关键构件。它们由一连串的1x1和3x3卷积组成,旨在降低网络的计算成本,同时保持高精确度。每个倒置的残差块还包括一个快捷连接,使网络能够学习残差特征。

瓶颈层:瓶颈层用于减少倒置残差块的输入通道的数量,这有助于进一步降低网络的计算成本。

image.png 结果和结论:

image.png 损失 : 0.25

准确度 : 0.88

精度 : 0.88

召回率 : 0:88

与传统卷积神经网络76%的准确率相比,MobileNetV2的准确率高达88%。

image.png 训练和验证的损失和准确率

总之,"使用MobileNetV2诊断增殖性糖尿病视网膜病变的血管分析,准确率达88%"项目已经证明了深度学习算法在提高PDR诊断的准确性和效率方面的潜力。使用MobileNetV2模型对眼底图像中的PDR进行分类,准确率高达88%。总的来说,这个项目展示了深度学习算法在改善PDR诊断方面的潜力,并强调了在这个领域继续研究以提高PDR诊断和治疗的准确性和有效性的重要性。

**参考资料:
**www.kaggle.com/datasets/so…

www.researchgate.net/figure/Arch…