استفاده از يادگيري عميق در تخمين حجم بطن چپ در تصاوير تشديد مغناطيسي قلب

كارشناسي ارشد

بيماري‌هاي قلبي اولين عامل مرگ‌ومير در ايران و جهان هستند. 7/17 ميليون نفر در جهان، سالانه در اثر بيماري‌هاي قلبي جان خود را از دست مي‌دهند. يكي از پارامترهاي مهم در تشخيص بيماري‌هاي قلبي، حجم بطن چپ است. اختلاف حجم بطن چپ در انتهاي سيستول و حجم بطن چپ در انتهاي دياستول، مقدار خون پمپاژ شده توسط قلب را نشان مي‌دهد. متخصص قلب به كمك روش‌هاي تصويربرداري مانند تصويربرداري تشديد مغناطيسي، اولتراسوند و ... حجم بطن چپ را محاسبه مي‌كند. تصويربرداري تشديد مغناطيسي يكي از روش‌هاي غيرتهاجمي براي تصويربرداري از قلب است. پزشك متخصص با بخش‌بندي اين تصاوير در نماي كوتاه، حجم بطن چپ را محاسبه مي‌كند. اما بخش‌بندي تصاوير تشديد مغناطيسي قلب، كاري زمان‌بر و طاقت‌فرسا است. به‌طور معمول، براي يك پزشك باتجربه بيش از ده دقيقه طول مي‌كشد تا تصاوير تشديد مغناطيسي مربوط به هر بيمار را بررسي كند. هدف اين پژوهش ارائه يك روش تخمين حجم بطن چپ مبتني بر بخش‌بندي است كه نسبت به روش‌هاي قبل صحيح‌تر باشد. روش پيشنهادي دو بخش دارد. در بخش اول الگوريتمي خودكار براي بخش‌بندي بطن چپ ارائه شده است. الگوريتم پيشنهادي يك شبكه‌ كانولوشني عميق مبتني بر سازوكار توجه و يادگيري باقيمانده است. ساختار شبكه پيشنهادي تركيبي از شبكه UNet با اسكلت ResNet و شبكه Attention-UNet است. قبل از ورود به شبكه، داده‌ها استاندارد شده و داده‌سازي با چرخش 90 و 180 درجه انجام شده است. شبكه پيشنهادي با تصاوير تشديد مغناطيسي مربوط به 30 بيمار آموزش ديده و با تصاوير 15 بيمار مورد ارزيابي قرار گرفته است. با ارزيابي شبكه پيشنهادي، معيار Dice برابر با 94/0 به‌دست آمد. بخش دوم مربوط به تخمين حجم است. در اين پژوهش از روش سيمپسون براي تخمين حجم بطن چپ استفاده شده است. نتايج حاصل از بخش‌بندي با استفاده از الگوريتم Sklansky و يك توزيع نرمال، اصلاح شدند. ارزيابي تخمين حجم روي تصاوير تشديد مغناطيسي مربوط به 440 بيمار انجام شده است. معيار جذر متوسط مربعات خطا براي حجم پايان سيستول 95/8 ميلي‌ليتر و براي حجم پايان دياستول 78/10 ميلي‌ليتر و معيار CRPS برابر با 009464/0 به‌دست آمد.

193911

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي پزشكي - بيوالكتريك

دكتر حميد بهنام