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基于多目标神经网络的前列腺癌诊断方法

系统工程理论与实践 2018年第2期38卷 532-544页

作者：孔倩王杜娟王延章 JIN Yaochu 江彬大连理工大学管理与经济学部大连116024 英国萨里大学计算机系吉尔福德萨里大连市友谊医院泌尿外科大连116100

前列腺癌是男性恶性肿瘤中发病率最高的肿瘤之一.通过对前列腺癌的有效诊断，可以尽早治疗，降低前列腺癌的死亡率.针对前列腺癌早期筛查的准确度不足，病理检查给病人身体带来严重负担的现状，以及现有基于数据挖掘的癌症诊断方法只关... 详细信息

前列腺癌是男性恶性肿瘤中发病率最高的肿瘤之一.通过对前列腺癌的有效诊断，可以尽早治疗，降低前列腺癌的死亡率.针对前列腺癌早期筛查的准确度不足，病理检查给病人身体带来严重负担的现状，以及现有基于数据挖掘的癌症诊断方法只关注诊断结果准确性或者只关注可解释性的问题，本文提出一种基于多目标神经网络的诊断方法，通过特征选择提取对诊断结果最具有解释性的特征子集，以提高模型的可解释性和准确度；通过采用进化计算的方式进行神经网络的结构和权重学习，从而构建有效的能够充分体现临床信息与前列腺癌之间关联的多目标神经网络模型进行前列腺癌诊断；并通过Pareto优化方法对模型训练过程中的结构和参数进行优化，从而提供多个有效的诊断模型以满足医务工作者不同的决策偏好.

关键词：前列腺癌诊断多目标神经网络学习进化计算特征选择

基于结构自适应模糊神经网络的前列腺癌诊断方法

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系统工程理论与实践 2018年第5期38卷 1331-1342页

作者：夏江南王杜娟王延章 Yaochu Jin 江彬大连理工大学管理与经济学部大连116024 英国萨里大学计算机系萨里大连市友谊医院泌尿外科大连116100

前列腺癌是近年来严重危害男性健康的疾病.利用模糊神经网络方法可以实现前列腺癌诊断,并将诊断模型表示为模糊规则集合.针对模糊神经网络所提取规则解释性差的问题,提出结构自适应模糊神经网络方法,通过改进损失函数,在训练中控制相似... 详细信息

前列腺癌是近年来严重危害男性健康的疾病.利用模糊神经网络方法可以实现前列腺癌诊断,并将诊断模型表示为模糊规则集合.针对模糊神经网络所提取规则解释性差的问题,提出结构自适应模糊神经网络方法,通过改进损失函数,在训练中控制相似隶属度函数的合并,实现模糊神经网络模型结构自适应调整,减少模糊规则数量,在保证诊断准确性情况下,提取出容易理解的可解释性规则.同时该方法在模型的训练过程中引入粒子群优化（PSO）算法进行结构和参数学习,有效减少计算量,提高训练效率.最后,使用临床医学科学数据中心提供的前列腺疾病检查数据进行数值实验,验证了所提出方法在前列腺癌诊断和可解释性规则提取中的有效性.

关键词：前列腺癌诊断模糊神经网络规则提取粒子群优化算法可解释性

基于多模态深度特征融合的前列腺癌诊断方法研究

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基于多模态深度特征融合的前列腺癌诊断方法研究

作者：刘紫龙武汉理工大学

学位级别：硕士

近年来,深度学习在图像处理领域的发展为前列腺癌的诊断提供了更优的方法,相较于传统的前列腺癌诊断方法,通过分析具有组织分辨率高,内部结构明显等优点的MRI进行前列腺癌的检测不仅无创,且误诊率与漏诊率较低。使用深度学习算法对MRI... 详细信息

近年来,深度学习在图像处理领域的发展为前列腺癌的诊断提供了更优的方法,相较于传统的前列腺癌诊断方法,通过分析具有组织分辨率高,内部结构明显等优点的MRI进行前列腺癌的检测不仅无创,且误诊率与漏诊率较低。使用深度学习算法对MRI分析对专业医学知识没有过多的依赖,且能够节省医师大量的手动解释时间。因此,深度学习在前列腺癌诊断中应用的研究具有重要意义。本文以卷积神经网络算法为基础,深入分析前列腺MRI特点,深入研究卷积神经网络优化方法和多模态深度特征融合算法,主要研究工作如下:(1)针对深度学习诊断前列腺MRI时容易受干扰的问题,根据传统的前列腺MRI分析方法步骤,设计由前后网络串联组成的级联卷积神经网络作为总体架构。通过具有区域提取功能的Faster-RCNN作为前网络,对配准后的多模态图像数据实现前列腺区域的提取以排除干扰,通过基于移动最小二乘法的刚性图像变换算法实现数据集增广,为用于分类诊断的后网络研究提供数据基础。(2)针对深度学习训练时间长且参数量大的现有问题,提出一种基于ResNet优化的分类卷积神经网络。该网络使用瓶颈结构串联组成以增加网络梯度传递效率,降低参数量,通过批量标准化、全局平均池化避免过拟合,降低网络参数,提高分类性能。通过实验对比验证,本文网络在分类性能与时效性上的具有优势。(3)针对深度学习在分类场景中没有充分利用MRI提供的大量数据信息的现状,提出选择性多模态深度特征融合算法。该算法在现有的通过两个卷积神经网络并行训练,分别提取T2加权像和ADC像的特征,并加权相加所得决策级深度信息与特征级深度信息作为损失函数的多模态深度特征融合算法上,提出在特征级深度信息前引入判断条件,以避免干扰。通过实验对比验证,该方法能进一步提升多模态深度特征融合算法的分类性能。

关键词：磁共振成像多模态卷积神经网络前列腺癌诊断分类

前列腺体积指数在血清TPSA 4-10ng/ml患者前列腺癌诊断的价值

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前列腺体积指数在血清TPSA 4-10ng/ml患者前列腺癌诊断的价值

作者：熊浩福建医科大学

学位级别：硕士

目的:探讨前列腺体积指数(PVI)在血清TPSA4-10 ng/ml患者诊断前列腺癌过程中的应用价值。方法:回顾性分析2013年01月至2018年12月就诊于本医疗中心,TPSA水平4-10ng/ml可疑前列腺癌837例患者临床资料。收集患者的一般资料、体重指数(BMI... 详细信息

目的:探讨前列腺体积指数(PVI)在血清TPSA4-10 ng/ml患者诊断前列腺癌过程中的应用价值。方法:回顾性分析2013年01月至2018年12月就诊于本医疗中心,TPSA水平4-10ng/ml可疑前列腺癌837例患者临床资料。收集患者的一般资料、体重指数(BMI)、血清总PSA、游离PSA、游离/总PSA(F/T PSA)、PSA密度(PSAD)。按照排除标准将146例排除,剩余691例,均行前列腺磁共振检查及经直肠前列腺穿刺活检,根据MR结果计算前列腺总体积(TPV)、前列腺移行区体积(TZV)、前列腺外周区体积(PZV)和前列腺体积指数(PVI)等资料。根据穿刺活检病理结果,将患者分为前列腺癌(PCa)组与良性前列腺增生(BPH)组。行Logistic单因素分析比较两组患者的指标差异,再进一步对统计学差异的因素进行Logistic多因素回归分析,进一步寻找预测前列腺癌诊断的影响因素。采用受试者工作特征曲线(ROC)评价独立预测因素对于前列腺癌诊断的预测作用。结果:最终纳入691例患者,年龄68.76±8.06(51-79)岁、BMI 24.21±3.23(16.65-35.38)kg/m、血清总PSA 6.92±1.69(4-9.97)ng/ml、F/T PSA(%)16.39±9.94(6.12-53.72)、PSAD 0.175±0.087(0.038-0.622)ng/ml/ml、PV46.73±19.85(13.62-152.04)ml、PVI 1.02±0.24(0.51-1.55)。其中根据穿刺病理结果,诊断前列腺癌242例(35.02%),诊断良性前列腺增生449例(64.98%)。两组患者的年龄、BMI和PSA无显著性差异(P值分别为0.164、0.051和0.107)。两组患者F/T PSA、PSAD、PV和PVI的差异有显著统计学意义(P诊断前列腺癌的独立预测因素。ROC曲线分析发现,F/T PSA、PSAD、PV和PVI诊断前列腺癌的AUC分别为0.684、0.690、0.697、0.833。AUC值排序为PVI>PV>PSAD>F/T PSA。F/T PSA最佳截点值为0.301,敏感性和特异性分别为62.40%,67.71%;PSAD最佳截点值为0.299,敏感性和特异性分别为58.68%,71.27%;PV最佳截点值为32.0ml,敏感性和特异性分别为47.11%,91.76%。PVI最佳截点值为1.00,敏感性和特异性分别为86.36%,66.15%。结论:血清TPSA水平4-10ng/ml可疑前列腺癌患者:F/T PSA、PSAD、PV、PVI是影响诊断前列腺癌的独立预测因素;其中PSAD(P诊断前列腺癌的危险因素,F/T PSA(P诊断前列腺癌的保护因素,PVI(P诊断前列腺癌风险的强保护因素;PVI相对于F/T PSA、PSAD、PV,具有更优的前列腺癌诊断优势,对于TPSA水平4-10ng/ml的可疑前列腺癌患者,PVI可作为协助判断是否考虑进行前列腺穿刺活检的参考因素。

关键词：前列腺特异性抗原前列腺体积指数前列腺癌诊断经直肠前列腺穿刺活检

全身炎症指标和PSA及其衍生指标在前列腺癌诊断中的价值

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全身炎症指标和PSA及其衍生指标在前列腺癌诊断中的价值

作者：熊健明广州医科大学

学位级别：硕士

【背景】前列腺癌（Prostate Carcinoma,PCa）是男性泌尿生殖系统常见的恶性肿瘤之一,是目前全球发病率第二高的恶性肿瘤,居男性死因的第五位,2020年全球约有141万新发的前列腺癌患者,占癌症发病人数的7.3%,随着人口老龄化、生活习惯的... 详细信息

【背景】前列腺癌（Prostate Carcinoma,PCa）是男性泌尿生殖系统常见的恶性肿瘤之一,是目前全球发病率第二高的恶性肿瘤,居男性死因的第五位,2020年全球约有141万新发的前列腺癌患者,占癌症发病人数的7.3%,随着人口老龄化、生活习惯的改变和针对前列腺癌筛查的普及,未来我国罹患前列腺癌的人数将持续增加。目前我国对前列腺癌的筛查主要手段是先测定前列腺特异性抗原（Prostate Specific Antigen,PSA）,随后对PSA异常的患者进行影像学检查,必要时将进行前列腺活检明确诊断。作为前列腺癌诊断的金标准,前列腺穿刺操作方便,所需设备简单,能快速明确前列腺穿刺组织的病理类型。但是,越来越多的研究表明,在PSA小于10ng/m L时,前列腺穿刺的阳性率并不高,有数据显示,当PSA水平分别为≤4 ng/m L、4～10 ng/m L、10～20 ng/m L和>20 ng/m L时,穿刺检查的阳性率分别为21.7%、38.4%、47.6%和81.9%,因此单纯依靠PSA不可避免的出现一些穿刺病理结果阴性的结果。目前有一些新的辅助检查来协助诊断PCa,比如新型前列腺癌抗原3（Prostate Cancer Antigen 3,PCA 3）,聚集素,多参数MRI（Multiple Parameter Magnetic Resonance Imaging,mp MRI）等,但是出于筛查成本等方面问题考虑,前列腺癌筛查中国专家共识尚不推荐将PCA3检测、mp MRI检查等作为前列腺癌筛查的常规手段。因此,本研究收集了自2018年1月至2023年1月以来在广州医科大学附属第二医院行前列腺穿刺活检或经尿道前列腺切除术（Transurethral Resection of Prostate,TURP）并具有明确术后病理报告的患者。回顾性分析前列腺癌患病的临床资料,通过对患者的PSA、前列腺体积、PSA衍生指标和全身炎症指标进行相关性分析研究,寻找前列腺癌患病的风险因素,为临床前列腺癌诊断提供参考,减少不必要的穿刺的同时,提高前列腺活检的诊断准确性。【目的】分析全身炎症指标、PSA及其衍生指标在前列腺癌诊断中的作用。【方法】选取广医二院2018年1月至2023年1月以来接受经直肠前列腺穿刺活检和TURP的患者,排除有可能影响全身炎症指标的患有自身免疫性或其他炎症性疾病史的患者、急性感染的患者、有化疗、放疗史的患者。收集纳入研究患者的年龄、PSA水平、前列腺体积、前列腺癌患者Gleason评分、中性粒细胞计数和淋巴细胞计数等数据。其中,中性粒细胞计数除以淋巴细胞计数计算出NLR;外周血血小板计数除以淋巴细胞计数计算出PLR;外周血淋巴细胞计数除以单核细胞计数等于LMR。若患者同时罹患良性前列腺增生和前列腺癌,则归纳至前列腺癌组。根据患者病理结果,将患者进一步分为前列腺增生组和前列腺癌组,回顾性分析全身炎症指标、PSA及其衍生指标与前列腺穿刺术后病理结果的相关性。正态分布的连续数据以均数±标准差（SD）表示,偏态资料以中位数及四分位数间距表示;分类变量用频率和百分比表示;连续变量以独立样本t检验或方差分析进行比较,对分类变量进行卡方检验;不符合正态分布时应用秩检验（Mann-Whitney U或Kruskal-Wallis H检验）进行统计分析;应用ROC曲线及AUC分析PSA、全身炎症指标以及PSA联合全身炎症指标对预测前列腺癌患者的病理结果的效能,然后根据约登指数最大值,选取最佳截断值对数据进行进一步分层分析,在所有分析中,P前列腺癌患者的年龄（72.4±7.99 vs 69.7±7.68岁）、单核细胞计数（0.60±0.23 vs 0.65±0.22）要更高（P>0.05）,而前列腺体积（66.1579±38.18 vs 49.33±31.17cm）要更小（P0.05）。3、BPH组和PCa组间LMR值、纤维蛋白原、D-二聚体均存在显著差异（P<0.05）,PCa组的LMR值（3.33±1.35 vs 2.94±1.49）显著低于BPH组,PCa组的纤维蛋白原（3.22±1.01 vs 3.60±1.15 g/L）,D-二聚体（0.64±1.18 vs 1.53±4.35mg/L）显著高于BPH组。4、LMR值、纤维蛋白原、D-二聚体与Gleason评分,危险分级,危险分组中无明显关系。5、BPH组和PCa组间PSA、PSAD、PSAM、PSAMR均存

关键词：前列腺癌诊断全身炎症指标 PSA PSA衍生指标

前列腺健康指数在男性前列腺癌诊断中的研究进展

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现代实用医学 2021年第10期33卷 1396-1400页

作者：张锡炜周轩震王建强缪起龙宁波大学医学院宁波315000 宁波大学医学院附属医院

前列腺癌(PCa)是全球老年男性第二大常见的恶性肿瘤。GLOBOCAN[1]数据提示,2020年前列腺癌全球新增病例近140万例,死亡37.5万人。目前临床上主要通过血清学标志物前列腺特异性抗原(PSA)进行筛查,但是PSA特异性及敏感性较低,导致了对于非... 详细信息

前列腺癌(PCa)是全球老年男性第二大常见的恶性肿瘤。GLOBOCAN[1]数据提示,2020年前列腺癌全球新增病例近140万例,死亡37.5万人。目前临床上主要通过血清学标志物前列腺特异性抗原(PSA)进行筛查,但是PSA特异性及敏感性较低,导致了对于非PCa患者的过度诊疗。

关键词：血清学标志物老年男性前列腺癌诊断前列腺健康指数新增病例恶性肿瘤 GLO

3.0T磁共振多种功能成像技术在前列腺癌诊断中的应用价值分析

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中文科技期刊数据库（文摘版）医药卫生 2022年第4期 190-192页

作者：张静泰康仙林鼓楼医院放射科江苏南京210046

分析3.0T磁共振多种功能成像技术在前列腺癌诊断中应用的价值。方法:通过选取我院在2018年1月-2022年4月期间收治的30例前列腺癌患者为研究对象,通过运用3.0T磁共振多种功能成像技术来对前列腺癌进行诊断,分别以磁共振常规扫描、波普成... 详细信息

分析3.0T磁共振多种功能成像技术在前列腺癌诊断中应用的价值。方法:通过选取我院在2018年1月-2022年4月期间收治的30例前列腺癌患者为研究对象,通过运用3.0T磁共振多种功能成像技术来对前列腺癌进行诊断,分别以磁共振常规扫描、波普成像扫描及弥散加权成像扫描的方式来对患者病灶感兴趣区域DWI信号强度、弥散系数(ADC)值及(Cho+Cre)/Cit值进行对比。结果:以不同磁共振检查方式为基准,通过对比周围带或移行带前列腺癌诊断情况,在DWI诊断方面ADC值明显下降,[(0.68±0.04)×10-3mm2/s(95%CI=(0.72~0.82)×10-3mm2/s,P前列腺癌诊断来说,能够提供较为准确的诊断结果与现实依据,从而为后续治疗工作的开展提供有效保障,值得在前列腺癌影像诊断中大力推广与应用。

关键词： 3.0T磁共振多功能成像技术前列腺癌诊断应用价值

前列腺特异性抗原密度在前列腺癌诊断中的价值

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临床军医杂志 2010年第6期38卷 975-976页

作者：邓芝云董菊子张峰朱发仁彭俊华解放军兰州军区兰州总医院检验科甘肃兰州730050

目的探讨前列腺特异性抗原密度(PSAD)对良性前列腺增生与前列腺癌的鉴别诊断价值.方法采集80 名健康人、160例良性前列腺增生患者和60例前列腺癌患者的血清,用化学发光免疫法测定前列腺特异性抗原(PSA),腹部前列腺B超检查计算前列腺体... 详细信息

目的探讨前列腺特异性抗原密度(PSAD)对良性前列腺增生与前列腺癌的鉴别诊断价值.方法采集80 名健康人、160例良性前列腺增生患者和60例前列腺癌患者的血清,用化学发光免疫法测定前列腺特异性抗原(PSA),腹部前列腺B超检查计算前列腺体积,计算前列腺特异性抗原密度. 结果前列腺癌患者PSA和PSAD水平分别为(82.66±20.62) μg/L和(0.68±0.2),前列腺癌患者中PSA和PSAD水平明显高于前列腺增生患者. 160例良性前列腺增生患者血清PSA水平为4～10 μg/L,明显高于正常对照组,前列腺癌组中PSA>10 μg/L 和PSAD>0.2明显高于前列腺增生患者.血清PSA>10 μg/L 诊断前列腺癌的敏感性和特异性分别为50.0%和91.3%,PSAD诊断前列腺癌的敏感性和特异性为96.7%和85.0%. 结论 PSAD是诊断前列腺癌更敏感、更有效的指标,在前列腺癌和良性前列腺增生中有鉴别意义.

关键词：前列腺特异性抗原密度前列腺癌诊断鉴别诊断价值 cancer patients 良性前列腺增生前列腺癌患者敏感性和特异性 PSA 化学发光免疫法患者血清前列腺体积计算健康人对照组超检查指标结果腹部方法测定

1.5T磁共振弥散加权成像与磁共振波谱成像在早期前列腺癌诊断中的应用价值

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实用医学影像杂志 2020年第1期21卷 57-59页

作者：崔琳琳河南省郑州市第九人民医院放射科

前列腺癌是男性泌尿生殖系统最常见的恶性肿瘤,随着年龄增长其发病率呈升高趋势,早期前列腺癌多无明显症状,但随着肿瘤的生长,患者可表现为下尿路梗阻症状,如尿急、尿频、排尿困难,甚至尿失禁、尿潴留等;当前列腺癌发展到晚期时,可出现... 详细信息

前列腺癌是男性泌尿生殖系统最常见的恶性肿瘤,随着年龄增长其发病率呈升高趋势,早期前列腺癌多无明显症状,但随着肿瘤的生长,患者可表现为下尿路梗阻症状,如尿急、尿频、排尿困难,甚至尿失禁、尿潴留等;当前列腺癌发展到晚期时,可出现食欲减退、乏力、下肢肿胀、无力麻木,对患者的生命安全造成严重威胁[1,2]。由于前列腺癌早期肿瘤起病隐匿,生长较为缓慢,无明显症状,常导致该病无法及时获得早期诊断,影响患者早期治疗和预后。因此,针对前列腺癌患者进行早期的诊断与治疗对降低并发症的出现以及减少死亡率具有重要意义[3,4]。近年来,随着磁共振成像技术的发展,在前列腺疾病的诊断应用中得到了巨大发展,尤其是磁共振弥散加权成像(DWI)与磁共振波谱成像(3D-1HMRS),为前列腺癌的早期诊断治疗提供确切依据,但2种检查方式在诊断前列腺癌方面存在争议。鉴于此,本研究对弥散加权成像及波谱成像在前列腺癌诊断中的应用价值进行分析。

关键词：弥散加权成像磁共振波谱成像前列腺癌诊断早期肿瘤磁共振成像技术下尿路梗阻诊断应用排尿困难