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基于深度学习框架的循环染色体异常细胞识别

作者: 徐旭1  李从胜1  王祺轩1  范献军2  巫彤宁1   
单位:1 中国信息通信研究院泰尔终端实验室(北京<br />100191)<br />2 珠海圣美生物诊断技术有限公司(广东珠海<br />519060)
关键词: 液体活检;细胞识别;深度学习;细胞核分割;目标检测   
分类号:
出版年·卷·期(页码):2023·42·6(551-558)
摘要:

目的 循环染色体异常细胞 ( circulating genetically abnormal cell,CAC)检测是一种无创或
微创、敏感、经济的肿瘤早期诊断方法。 荧光原位杂交( fluorescence in situ hybridization,FISH)通过计算
荧光探针在细胞核内产生的增益,可以准确地检测 CAC 中基因异常的繁殖。 然而,基于 FISH 的 CAC
识别存在细胞核重叠和荧光信号形态多样的问题,人工检测荧光信号是困难的。 方法 本研究基于四色
荧光原位杂交肺癌图像,针对细胞核和染色信号形态特征提出一种级联细胞核分割网络( cascaded
nuclei segmentation network,CACNET)和信号点检测网络(signal detection network,FISHNET)的 CAC 识别
方案。 首先使用 CACNET 对细胞核进行分割获取掩膜,并对应裁剪荧光染色信号图像,然后对单细胞
核内的信号点使用 FISHNET 进行检测,最终对信号点计数并利用临床诊断方法判别细胞。 其中,
CACNET 通过结合注意力机制和边缘约束算法提升重叠细胞核分割效果。 FISHNET 通过热图回归拟合
染色信号形态,并且自定义轻量化目标检测网络提升信号点识别性能。 结果 本研究构建 44 000 细胞核
进行模型的训练和测试。 测试结果显示,本研究提出的 CACNET 在细胞核分割上取得 92?? 67%的交并
比,FISHNET 在信号点检测的平均精度接近 98%且模型参数量仅有 2?? 24 M。 CAC 识别的敏感性和特异
性分别为 96?? 52%和 99?? 1%。 结论 本研究提出的 CAC 识别方案是高效且鲁棒的,并且与现有的 CAC 识
别方法相比有一定优势,有助于提高临床肺癌诊断结果的可靠性

参考文献:

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