肝纤维化自动分级系统
项目概要
本项目目标是开发可自动进行肝纤维化分级的计算机辅助诊断系统。利用深度学习的方法,以2D声像图为主要输入数据,训练可进行慢乙肝背景下的自动肝纤维化分级诊断模型,并进一步开发基于慢乙肝合并脂肪肝背景下肝纤维化辅助识别方法,在此基础上开发无创超声诊断平台。
项目挑战
- 从无纤维化到肝硬化的五级肝纤维化类别中,数据分布不平衡,数据数量有限;
- 对不同模态的数据进行有效的特征融合,提升模型判断精度;
- 脂肪肝背景下纤维化易漏诊、低估,超声医学影像特征不明显;
- 提供AI模型的临床可解释性。
项目意义
肝纤维化是慢性肝病(如慢性乙肝、脂肪肝)向肝硬化进展的关键步骤。肝纤维化程度的诊断有助于监测病情发展并选择适当的治疗方法,其早期的临床干预可以减缓肝硬化的发展,降低肝癌的发病风险。当前临床采用肝穿刺的方法进行病理学检查,一方面,该方法的准确性受到采样位置的局限,若纤维化在肝脏中分布不均 ,结果会出现错误;另一方面,该方法为有创检测,约0.3%的患者穿刺后会发生严重的并发症。采用实验室生化指标检查的血清学无创诊断模型特异性低。采用影像学检查的方法,受医生主观经验的影响局限,准确性低、重复性差,且存在设备依赖等问题。开发无创肝纤维化自动诊断平台将提高医生诊断效率和准确性,提升诊疗质量。
肝纤维化自动诊断
方法
- 基于主动学习的多模态融合网络 (MMFN-AL: Multi-modal fusion network with active learning)
- 特征提取网络: ResNet18
- 多模态融合:注意力模块+全局平均池化层+全连接分类器
重采样:不同分级的图片数量不同,对各个模态F1的数量都超过F0和F4。
代价敏感损失:使用权重矩阵法对不同的分类错误赋予不同的代价。
临床试验:脂肪肝背景下判断有无肝纤维化(部分结果)
轻度脂肪肝
组别 |
与病理符合 |
与病理不符合 |
符合率 (%) |
初级医师 |
30 |
53 |
36.14 |
中级医师 |
32 |
51 |
38.55 |
高级医师 |
39 |
44 |
46.99 |
AI |
56 |
27 |
67.47 |
由于在F1的情况下,患者均有肝纤维化症状,故无法进行KAPPA一致性分析,故以判断准确性作为衡量指标。
中度脂肪肝
中度脂肪肝背景下判断有无肝纤维化时不同组的诊断效能
可视化预测平台
合作伙伴
深圳市第三人民医院
研究成员与团队
PI:刘李博士
项目经理:王昌淼博士
博士生:陈亦雄
工程师: 陈焕森、黄珊、高路斐
本科生:周瑞松