Luận Văn Thạc Sĩ: Ứng Dụng Học Sâu Để Phát Hiện Bất Thường Trong Phổi Từ Dữ Liệu X-Quang Lồng Ngực

• Tác giả: Lê Tôn Hoàng Long
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thị Kim Nga
• Trường học: Trường Đại Học Quy Nhơn
• Chuyên ngành: Khoa Học Máy Tính
• Đề tài: Tiếp Cận Học Sâu Cho Phát Hiện Bất Thường Trong Phổi Dựa Vào Dữ Liệu Hình Ảnh X-Quang Lồng Ngực
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Bình Định

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÁT HIỆN BẤT THƯỜNG TRÊN ẢNH Y KHOA
• 1.1. GIỚI THIỆU VỀ ẢNH Y KHOA
• 1.1.1. Cấu trúc ảnh y khoa
• 1.2. Bài toán phát hiện bất thường trên ảnh y khoa
• 1.3. Một số nghiên cứu liên quan
• 1.4. Một số kỹ thuật xử lý ảnh phát hiện bất thường trên ảnh y khoa
• 1.4.1. Tiếp cận dựa trên phân đoạn (Image Segmentation)
• 1.4.2. Tiếp cận dựa trên phân tích đặc trưng (Feature Extraction)
• 1.5. Ứng dụng phát hiện bất thường phổi trong chẩn đoán bệnh
• 1.6. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: PHÁT HIỆN BẤT THƯỜNG TRÊN ẢNH X-QUANG PHỔI DỰA VÀO TIẾP CẬN HỌC SÂU
• 2.1. Trí tuệ nhân tạo trong phát hiện bất thường phổi
• 2.2. Học sâu trong phát hiện bất thường phổi
• 2.3. Cơ sở lý thuyết và một số mô hình học sâu
• 2.3.1. Cơ sở lý thuyết học sâu
• 2.3.2. Một số mô hình học sâu trong phân tích ảnh X-Quang phổi
• 2.4. Phát hiện bất thường phổi trên ảnh X-quang ứng dụng học sâu
• 2.5. Một số độ đo đánh giá kết quả phát hiện vùng bất thường
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM
• 3.1. Giới thiệu bài toán
• 3.2. Cài đặt thực nghiệm và kết quả đánh giá
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về luận văn thạc sĩ

Luận văn thạc sĩ với đề tài 'Phát hiện bất thường trong phổi bằng học sâu với dữ liệu X-quang lồng ngực' tập trung vào việc ứng dụng học sâu để giải quyết bài toán phát hiện bất thường trong phổi dựa trên dữ liệu X-quang lồng ngực. Nghiên cứu này nhằm hỗ trợ chẩn đoán hình ảnh y tế, đặc biệt trong việc phát hiện sớm các bệnh lý phổi như ung thư phổi, COPD, và các bất thường khác. Trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy được sử dụng để xử lý và phân tích hình ảnh y khoa, từ đó nâng cao độ chính xác và tốc độ chẩn đoán.

1.1. Mục đích nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận văn là nghiên cứu và phát triển các mô hình học sâu để phát hiện bất thường trong phổi từ dữ liệu X-quang lồng ngực. Nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng cơ sở dữ liệu ảnh y tế chuẩn DICOM, áp dụng các thuật toán xử lý ảnh y tế, và phát triển mô hình học sâu như CNN và YOLO để tự động hóa quá trình chẩn đoán.

1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu bao gồm dữ liệu ảnh X-quang lồng ngực chuẩn DICOM và các dấu hiệu bất thường trong phổi. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các thuật toán xử lý ảnh y tế và ứng dụng học sâu để phát hiện các vùng bất thường trên ảnh X-quang lồng ngực.

II. Tổng quan về phát hiện bất thường trên ảnh y khoa

Chương này trình bày tổng quan về ảnh y khoa, cấu trúc của dữ liệu DICOM, và các bài toán phát hiện bất thường trên hình ảnh y tế. Các kỹ thuật xử lý ảnh y tế như phân đoạn ảnh và trích xuất đặc trưng được giới thiệu, cùng với các ứng dụng trong chẩn đoán bệnh lý phổi. Nghiên cứu cũng đề cập đến các thách thức trong việc xử lý ảnh y tế do độ tương phản thấp và sự phức tạp của dữ liệu.

2.1. Cấu trúc ảnh y khoa

Ảnh y khoa bao gồm các loại như X-quang, CT, và MRI, được sử dụng để chẩn đoán và điều trị bệnh. Dữ liệu DICOM là tiêu chuẩn phổ biến trong lưu trữ và truyền tải hình ảnh y tế, cung cấp thông tin chi tiết về cấu trúc và chức năng của các cơ quan trong cơ thể.

2.2. Bài toán phát hiện bất thường

Bài toán phát hiện bất thường trên ảnh y khoa liên quan đến việc xác định các vùng bất thường như khối u, tổn thương, hoặc các dấu hiệu bệnh lý. Các kỹ thuật phân đoạn ảnh và trích xuất đặc trưng được sử dụng để tăng độ chính xác trong việc phát hiện và chẩn đoán.

III. Phát hiện bất thường trên ảnh X quang phổi bằng học sâu

Chương này tập trung vào việc ứng dụng học sâu để phát hiện bất thường trên ảnh X-quang phổi. Các mô hình học sâu như CNN và YOLO được giới thiệu và áp dụng để phân tích hình ảnh y tế. Nghiên cứu cũng đề cập đến các độ đo đánh giá kết quả và so sánh hiệu suất của các mô hình khác nhau.

3.1. Trí tuệ nhân tạo trong phát hiện bất thường phổi

Trí tuệ nhân tạo (AI) đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện bất thường trên ảnh X-quang phổi. Các mô hình học sâu như CNN và YOLO được huấn luyện trên dữ liệu y tế để tự động hóa quá trình chẩn đoán và nâng cao độ chính xác.

3.2. Mô hình học sâu trong phân tích ảnh X quang

Các mô hình học sâu như CNN và YOLO được sử dụng để phân tích ảnh X-quang phổi. Các mô hình này được huấn luyện trên dữ liệu y tế để phát hiện các vùng bất thường và hỗ trợ chẩn đoán tự động.

IV. Thực nghiệm và kết quả

Chương này trình bày quá trình thực nghiệm và kết quả đánh giá các mô hình học sâu trong việc phát hiện bất thường trên ảnh X-quang phổi. Các độ đo đánh giá như độ chính xác, độ nhạy, và độ đặc hiệu được sử dụng để so sánh hiệu suất của các mô hình. Kết quả cho thấy các mô hình học sâu như YOLOv5 đạt hiệu suất cao trong việc phát hiện các vùng bất thường.

4.1. Cài đặt thực nghiệm

Quá trình thực nghiệm bao gồm việc xây dựng cơ sở dữ liệu ảnh y tế, huấn luyện các mô hình học sâu, và đánh giá kết quả. Các thuật toán xử lý ảnh y tế được áp dụng để tiền xử lý dữ liệu trước khi đưa vào mô hình.

4.2. Kết quả đánh giá

Kết quả thực nghiệm cho thấy các mô hình học sâu như YOLOv5 đạt hiệu suất cao trong việc phát hiện bất thường trên ảnh X-quang phổi. Các độ đo đánh giá như độ chính xác, độ nhạy, và độ đặc hiệu được sử dụng để so sánh hiệu suất của các mô hình.

V. Kết luận và ứng dụng thực tiễn

Luận văn kết luận rằng việc ứng dụng học sâu trong phát hiện bất thường trên ảnh X-quang phổi mang lại hiệu quả cao trong việc hỗ trợ chẩn đoán hình ảnh y tế. Nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc phát hiện sớm các bệnh lý phổi, giúp cải thiện quá trình điều trị và giảm thiểu chi phí y tế. Các mô hình học sâu như CNN và YOLO được đề xuất là giải pháp hiệu quả trong việc tự động hóa quá trình chẩn đoán.

5.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu này đóng góp vào sự phát triển của AI trong y tế, đặc biệt trong lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh. Việc ứng dụng học sâu để phát hiện bất thường trên ảnh X-quang phổi mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc tối ưu hóa quá trình chẩn đoán và điều trị.

5.2. Ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này có thể được áp dụng trong các bệnh viện và trung tâm y tế để hỗ trợ chẩn đoán tự động các bệnh lý phổi. Việc phát hiện sớm các bất thường giúp cải thiện hiệu quả điều trị và giảm thiểu chi phí y tế.