基于卷积神经网络的喉镜图像解剖部位自动识别的研究

王美玲, 朱继庆, 李莹, 等. 基于卷积神经网络的喉镜图像解剖部位自动识别的研究[J]. 临床耳鼻咽喉头颈外科杂志, 2023, 37(1): 6-12. doi: 10.13201/j.issn.2096-7993.2023.01.002
引用本文: 王美玲, 朱继庆, 李莹, 等. 基于卷积神经网络的喉镜图像解剖部位自动识别的研究[J]. 临床耳鼻咽喉头颈外科杂志, 2023, 37(1): 6-12. doi: 10.13201/j.issn.2096-7993.2023.01.002
WANG Meiling, ZHU Jiqing, LI Ying, et al. Automatic anatomical site recognition of laryngoscopic images using convolutional neural network[J]. J Clin Otorhinolaryngol Head Neck Surg, 2023, 37(1): 6-12. doi: 10.13201/j.issn.2096-7993.2023.01.002
Citation: WANG Meiling, ZHU Jiqing, LI Ying, et al. Automatic anatomical site recognition of laryngoscopic images using convolutional neural network[J]. J Clin Otorhinolaryngol Head Neck Surg, 2023, 37(1): 6-12. doi: 10.13201/j.issn.2096-7993.2023.01.002

基于卷积神经网络的喉镜图像解剖部位自动识别的研究

  • 基金项目:
    深圳市“医疗卫生三名工程”项目(No:SZSM201911008);中国癌症基金会北京希望马拉松专项基金(No:LC2021A04)
详细信息

Automatic anatomical site recognition of laryngoscopic images using convolutional neural network

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  • 目的 探讨基于卷积神经网络(CNN)构建的人工智能(AI)质控系统对电子喉镜检查中的20个解剖站点的自动识别和分类情况。方法 回顾性收集中国医学科学院肿瘤医院内镜科2018年1月至12月电子喉镜检查的图像资料,采用Inception-ResNet-V2+SENet模型训练CNN。使用14 000张电子喉镜图像作为训练集,将这些图像分类到包含整个头颈部的20个具体解剖站点,并通过2000张喉镜图像和10个喉镜录像测试其性能。结果 训练后的CNN模型对每张喉镜图片识别的平均时间为(20.59±1.55) ms,对喉镜图像中20个解剖站点识别的总准确率为97.75%(1955/2000),平均敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值分别为100%、99.88%、97.76%和99.88%。该模型对喉镜录像中20个解剖站点识别的准确率≥99%。结论 基于CNN的AI系统可对电子喉镜图片及录像中的解剖部位进行准确、快速的分类识别,可用于喉镜检查中照片文档的质量控制,在监督喉镜检查质量方面表现出应用潜力。
  • 加载中
  • 图 1  覆盖整个头颈部的20个喉镜检查图像采集的具体部位及典型图像

    图 2  Inception-ResNet-V2+SENet模型对喉镜图像解剖部位分类识别的流程图

    图 3  CNN模型对电子喉镜图像中20个解剖站点的识别结果

    图 4  CNN模型对电子喉镜图像中6个主要解剖部位的识别结果

    图 5  CNN模型正确和错误分类的图像

    图 6  AI对相似部位的识别情况举例

    表 1  喉镜检查图像采集的20个具体解剖部位及各部位图片数量构成

    主要解剖结构 具体图像采集站点 训练集(n) 测试集(n)
    鼻腔 左侧鼻腔 700 100
    右侧鼻腔 700 100
    鼻咽 左侧鼻咽 700 100
    右侧鼻咽 700 100
    口咽 口咽及下咽(远景) 700 100
    左侧咽会厌皱襞 700 100
    右侧咽会厌皱襞 700 100
    舌根和会厌谷 700 100
    软腭(正中位) 700 100
    左侧扁桃体 700 100
    右侧扁桃体 700 100
    下咽 下咽及喉部正中位(发衣音相) 700 100
    下咽正中位(显露环后区) 700 100
    左侧梨状窝 700 100
    右侧梨状窝 700 100
    喉部 喉部全景(吸气相) 700 100
    双侧声带近景(吸气相) 700 100
    口腔 口腔全景 700 100
    硬腭 700 100
    口底 700 100
    合计 14 000 2000
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出版历程
收稿日期:  2022-09-07
刊出日期:  2023-01-03

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