深度学习在糖尿病视网膜病灶检测中的应用综述
2021-10-28聂永琦
聂永琦,曹 慧,杨 锋,刘 静
山东中医药大学 智能与信息工程学院,济南 250355
糖尿病视网膜病变(Diabetic Retinopathy,DR)是糖尿病引起的一种眼科疾病,也是造成视力损伤和失明的主要原因[1]。据相关研究表明,使用眼底成像技术、光学相干断层扫描技术(Optical Coherence Tomography,OCT)和荧光素造影(Fundus Fluorescein Angiography,FFA)进行有效的DR筛查和早期诊断可以显著降低患者出现视力下降或失明的概率[2-4]。然而随着DR筛查量的增加,在临床诊断方面出现以下问题[5]:(1)病灶在高分辨率视网膜图像中占比小,且部分病灶与视网膜组织相似,医生在诊断中极易出现漏诊、误诊等情况。(2)随着就诊人数的增多,繁重的阅片任务增加了医生的工作负担,导致医生阅片速度慢,无法给予患者及时的反馈,从而错过最佳治疗时机。(3)医疗资源分配不均,导致偏远地区的患者无法获得详细的治疗方案。因此,亟需开发有效的CAD系统,辅助临床医生提高DR筛查率和诊断准确率,从而降低患者出现失明的概率。
近年来,以深度学习方法为基础的CAD系统在肺癌、脑肿瘤以及DR等疾病检测中取得了显著成果[6-8]。深度学习通过由浅到深的多层次网络结构,从原始图像中学习低层特征,结合不同卷积核提取的中间层特征,形成逐渐抽象的高层语义特征,从而获得更高的病灶检测精度。DR在不同阶段会出现相应的病理特征,如微动脉瘤(MA)、出血(HE)、硬性渗出(EX)和软性渗出(SE)等,通过识别和定位眼底图像中不同病灶区域可及时对早期DR进行筛查。此外,随着大规模医学图像数据的开放和深度学习的发展,推动了一系列优秀深度学习算法的出现,尤其是卷积神经网络(Convolution Neural Network,CNN)[9]及其网络模型的相关算法改进。……
