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结合超声和红外热图像对甲状腺结节进行分类的自适应多模态混合模型
BMC Bioinformatics ( IF 2.9 ) Pub Date : 2023-08-19 , DOI: 10.1186/s12859-023-05446-2
Na Zhang 1 , Juan Liu 1 , Yu Jin 1 , Wensi Duan 1 , Ziling Wu 2 , Zhaohui Cai 1 , Meng Wu 2
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超声波 (US) 和红外热成像 (IRT) 是医疗应用中广泛采用的两种非侵入性、无辐射且廉价的成像技术。超声成像获得的超声图像主要表达病灶的大小、形状、轮廓边界、回声等形态信息,而红外热成像获得的红外热图像主要描述其热力学功能信息。虽然区分良恶性甲状腺结节需要形态和功能信息,但目前的深度学习模型仅基于超声图像,使得一些形态变化不显着但功能变化显着的恶性结节可能被漏检。鉴于 US 和 IRT 图像通过不同的模态呈现甲状腺结节,我们提出了一种自适应多模态混合 (AmmH) 分类模型,该模型可以利用这两种图像类型的合并来实现卓越的分类性能。AmmH 方法涉及为每个模态数据构建一个混合单模态编码器模块,通过集成 CNN 模块和 Transformer 模块,促进局部和全局特征的提取。然后使用自适应模态权重生成网络对从两种模态提取的特征进行自适应加权,并使用自适应跨模态编码器模块进行融合。随后,融合的特征通过 MLP 对甲状腺结节进行分类。在收集的数据集上,我们的 AmmH 模型分别实现了 97.17% 和 97.38% 的 F1 和 F2 分数,显着优于单模态模型。四次消融实验的结果进一步证明了我们提出的方法的优越性。所提出的多模态模型从各种模态图像中提取特征,从而增强甲状腺结节描述的全面性。自适应模态权重生成网络能够自适应关注不同模态,通过自适应跨模态编码器促进使用自适应权重的特征融合。因此,该模型表现出了良好的分类性能,表明其作为一种无创、无辐射且经济有效的筛查工具的潜力,可用于区分良性和恶性甲状腺结节。源代码可在 https://github.com/wuliZN2020/AmmH 获取。



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更新日期:2023-08-20
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