基于自适应迁移学习 MobileNet 的糖尿病黄斑水肿分级系统研究:眼底图像视角下的高效医疗诊断方案

【字体: 时间:2025年05月20日 来源:Biomedical Signal Processing and Control 4.9

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  为解决传统 DME 诊断系统精度低、特征选择不足等问题,研究人员开展基于自适应迁移学习 MobileNet(ATL-MobileNet)的 DME 分级研究,结合 Dil-M?TransUnet++ 分割与 RVE-HSOA 优化,提升分类性能,助力 CAD 技术在眼科的应用。

  糖尿病作为全球高发慢性病,其引发的眼部并发症 —— 糖尿病黄斑水肿(Diabetic Macular Edema, DME)正成为成年人失明的主要 “元凶” 之一。想象一下,患者眼底视网膜上的微小血管因血糖波动而渗漏,液体堆积导致黄斑区肿胀,视力就像被蒙上一层雾气般逐渐模糊。然而,传统的诊断系统如同 “笨拙的猎手”,难以精准捕捉 DME 的细微特征,既无法有效区分疾病相关特征,又因特征选择局限导致分级精度低下。更棘手的是,人工诊断依赖稀缺的眼科专家,在医疗资源匮乏的农村地区,许多患者往往错过最佳治疗时机。如何突破这些瓶颈,让机器成为眼科医生的 “智慧助手”,实现 DME 的快速精准诊断?这成为摆在科研人员面前的紧迫课题。
在这样的背景下,来自相关研究机构的科研团队聚焦这一难题,在《Biomedical Signal Processing and Control》发表了一项颇具突破性的研究。他们试图构建一个高效的 DME 分级系统,通过先进的深度学习与优化算法,从眼底图像中挖掘隐藏的疾病线索,为临床诊断提供可靠依据。

研究团队采用了 “两步走” 的技术路线:首先,利用改进的 Dilated Mobile TransUnet++(Dil-M?TransUnet++)模型对眼底图像中的异常区域进行分割。这一模型如同 “图像侦探”,能精准定位出血点、硬性渗出物等病变特征。接着,将分割后的图像输入基于自适应迁移学习的 MobileNet(ATL-MobileNet)模型进行分级分类。为了让模型 “聪明” 起来,研究人员引入随机变量增强的洪堡鱿鱼优化算法(Random Variable Enhanced Humboldt Squid Optimization Algorithm, RVE-HSOA),对 ATL-MobileNet 的参数进行精细调校,如同为模型装上 “智能引擎”,使其能更敏锐地识别不同严重程度的 DME 特征。

研究结果


异常分割性能验证


通过在公开基准数据集上的实验,Dil-M?TransUnet++ 展现出优越的分割能力。它能有效应对图像质量、分辨率和噪声的变化,准确勾勒出眼底图像中的病变区域,为后续分级提供高质量的特征输入。实验数据表明,该模型在 DME 病变分割中达到了较高的精度,为精准诊断奠定了基础。

分级分类效果评估


ATL-MobileNet 结合 RVE-HSOA 优化后,在 DME 分级任务中表现出色。与传统的支持向量机(SVM)、K 近邻(KNN)等算法以及墨西哥蝾螈优化(MAO)、洪堡鱿鱼优化算法(HSOA)等优化方法相比,其分类准确率显著提升。这表明自适应迁移学习与智能优化算法的结合,有效提升了模型对 DME 复杂特征的捕捉和分类能力。

系统综合性能对比


研究团队将所提出的方法与现有其他 DME 分级系统进行了全面对比。结果显示,该系统在处理图像噪声、应对类不平衡问题以及泛化能力等方面均具有明显优势,展现出更强的临床应用潜力。

研究结论与意义


这项研究成功构建了一个基于深度学习与优化算法的高效 DME 分级系统。通过 Dil-M?TransUnet++ 的精准分割和 ATL-MobileNet 的智能分类,结合 RVE-HSOA 的参数优化,该系统显著提升了 DME 诊断的准确性和效率。其意义不仅在于为眼科医生提供了一个可靠的辅助诊断工具,缓解了人工诊断的压力,更重要的是,有望在医疗资源有限的地区推广应用,实现 DME 的早期筛查和干预,降低患者失明风险。此外,研究中提出的自适应迁移学习框架和优化算法,为其他医学影像分析领域的研究提供了新思路和方法借鉴,推动了计算机辅助诊断(CAD)技术在精准医疗中的发展。

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