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基于级联卷积神经网络的前列腺磁共振图像分类
引用本文:刘可文,刘紫龙,汪香玉,陈黎,李钊,吴光耀,刘朝阳.基于级联卷积神经网络的前列腺磁共振图像分类[J].波谱学杂志,2020,37(2):152-161.
作者姓名:刘可文  刘紫龙  汪香玉  陈黎  李钊  吴光耀  刘朝阳
作者单位:1. 武汉理工大学 信息工程学院, 湖北 武汉 430070;2. 波谱与原子分子物理国家重点实验室, 武汉磁共振中心(中国科学院 精密测量科学与技术创新研究院), 湖北 武汉 430071;3. 深圳市第二人民医院 医学影像科, 广东 深圳 518037;4. 深圳大学总医院 医学影像科, 广东 深圳 518055
基金项目:国家重点研发计划资助项目(2018YFC0115100).
摘    要:针对深度学习训练成本高,以及基于磁共振图像的前列腺癌临床诊断需要大量医学常识且极为耗时的问题,本文提出了一种基于级联卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)和磁共振图像的前列腺癌(Prostate Cancer,PCa)自动分类诊断方法,该网络以Faster-RCNN作为前网络,对前列腺区域进行提取分割,用于排除前列腺附近组织器官的干扰;以基于ResNet改进的网络结构CNN40bottleneck作为后网络,用于对前列腺区域病变进行分类.后网络由瓶颈结构串联组成,其中使用批量标准化(Batch Normalization,BN)、全局平均池化(Global Average Pooling,GAP)进行优化.实验结果证明,本文方法对前列腺癌诊断结果较好,而且缩减了训练时间和参数量,有效降低了训练成本.

关 键 词:磁共振成像(MRI)  级联卷积神经网络(Cascaded  CNN)  前列腺癌(PCa)  分类  
收稿时间:2019-02-28

Prostate Cancer Diagnosis Based on Cascaded Convolutional Neural Networks
LIU Ke-wen,LIU Zi-long,WANG Xiang-yu,CHEN Li,LI Zhao,WU Guang-yao,LIU Chao-yang.Prostate Cancer Diagnosis Based on Cascaded Convolutional Neural Networks[J].Chinese Journal of Magnetic Resonance,2020,37(2):152-161.
Authors:LIU Ke-wen  LIU Zi-long  WANG Xiang-yu  CHEN Li  LI Zhao  WU Guang-yao  LIU Chao-yang
Abstract:Interpreting magnetic resonance imaging (MRI) data by radiologists is time consuming and demands special expertise. Diagnosis of prostate cancer (PCa) with deep learning can also be time consuming and data storage consuming. This work presents an automated method for PCa detection based on cascaded convolutional neural network (CNN), including pre-network and post-network. The pre-network is based on a Faster-RCNN and trained with prostate images in order to separate the prostate from nearby tissues; the ResNet-based post-network is for PCa diagnosis, which is connected by bottlenecks and improved by applying batch normalization (BN) and global average pooling (GAP). The experimental results demonstrated that the cascaded CNN proposed had a good classification results on the in-house datasets, with less training time and computation resources.
Keywords:magnetic resonance imaging (MRI)  cascaded convolutional neural network (Cascaded CNN)  prostate cancer (PCa)  classification  
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