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基于深度学习与结构磁共振成像的抑郁症辅助诊断

2021-08-09付常洋王瑜肖洪兵邢素霞

智能系统学报 2021年3期
关键词:分类深度实验

付常洋,王瑜,肖洪兵,邢素霞

(北京工商大学 食品安全大数据技术北京市重点实验室,北京 100048)

抑郁症(major depressive disorder, MDD)是一种非常常见的精神类疾病,对患者的生活质量和身体健康有着显著的危害。据世界卫生组织统计,目前,全球有超3亿人患有抑郁症[1],抑郁症患者的自残、自杀等行为对患者及其家属造成的痛苦、对社会造成的损失不容忽视。抑郁症的临床诊断主要依据精神疾病诊断手册,缺乏定量的生理指标,目前常用的诊断标准有《国际疾病分类》第10版(ICD-10)[2]和美国《精神障碍诊断与统计手册》第4版 (DSM-IV)[3],但这种方式过于依赖医生的主观判断,正确诊断率低,延误了最佳治疗时间,导致病情迁延或加重。因此,寻找一个客观且有效的诊断方法,例如根据常见的脑部医学影像来诊断抑郁症的方法,是非常必要的。

结构磁共振成像(structural magnetic resonance imaging, sMRI)[4]是当下流行的医学成像方式,具有无创、对比度高等优势,广泛用于抑郁症的诊断研究[5-7]。随着人工智能和大数据时代的到来,深度学习[8-10]作为人工智能领域的核心技术,与传统算法相比,在图像领域取得了突破性的成绩[11-12]。因此,越来越多的学者将深度学习方法应用到医疗图像领域的研究课题中[13-15]。

深度卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)通过使用反向传播算法来调整其内部参数,叠加了多层神经元,用来发现大数据集中更深层次的特征。文献[16]表明,网络层数对网络的最终性能的影响巨大,越深层的网络往往越能提高其泛化能力。CNN网络的发展也符合这一规律,自AlexNet[11]的7层发展到了VGG[17]的16层,甚至19层,后来发展到GoogLeNet[18]的22层。……

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