Báo cáo bài tập lớn đề tài chẩn đoán ung thư phổi qua ảnh chụp x – quang bằng mạng nơ ron tích chập

Trang 3 PHÂN CHIA CÔNG VIỆC Trang 5 DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang 7 LỜI NÓI ĐẦU Trang 8 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀIKhái niệm Ung thư phổi là gì ?Ung thư phổi tiếng Anh là Lung Cancer là tình trạng

lOMoARcPSD|39475011 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Học phần: Đồ Án Chuyên Ngành Đề Tài Chẩn đoán ung thư phổi qua ảnh chụp X – quang bằng mạng nơ-ron tích chập Giảng Viên Hướng Dẫn: Sinh Viên: Lớp: IT6052.1 Khóa: K14 Hà Nội, 2022 Downloaded by bong bong (bongbong1@gmail.com) lOMoARcPSD|39475011 MỤC LỤC Downloaded by bong bong (bongbong1@gmail.com) lOMoARcPSD|39475011 PHÂN CHIA CÔNG VIỆC Downloaded by bong bong (bongbong1@gmail.com) lOMoARcPSD|39475011 DANH MỤC BẢNG BIỂU Downloaded by bong bong (bongbong1@gmail.com) lOMoARcPSD|39475011 DANH MỤC HÌNH ẢNH Downloaded by bong bong (bongbong1@gmail.com) lOMoARcPSD|39475011 LỜI CẢM ƠN Downloaded by bong bong (bongbong1@gmail.com) lOMoARcPSD|39475011 LỜI NÓI ĐẦU Downloaded by bong bong (bongbong1@gmail.com) lOMoARcPSD|39475011 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Khái niệm Ung thư phổi là gì ? Ung thư phổi (tiếng Anh là Lung Cancer) là tình trạng tăng trưởng không kiểm soát của các tế bào bất thường ở một hoặc cả hai phổi, thường là các tế bào thuộc lớp niêm mạc của đường thở Những tế bào bất thường này không phát triển thành mô phổi khỏe mạnh mà phân chia nhanh chóng và hình thành các u gây cản trở chức năng phổi Nguyên nhân gây ung thư phổi Các nghiên cứu cho thấy những người có một số yếu tố nguy cơ có khả năng phát triển ung thư phổi cao hơn Phơi nhiễm với khói thuốc là một trong những yếu tố nguy cơ chính, góp phần gây ra hơn 80% số trường hợp ung thư phổi trên toàn cầu Khói thuốc từ thuốc lá, thuốc lào hoặc xì gà chứa các chất hóa học gây hại được biết đến là các tác nhân gây ung thư - một loại hợp chất trực tiếp làm tổn thương tế bào và ảnh hưởng đến khả năng thực hiện chức năng và phân chia bình thường của tế bào Theo thời gian, các tế bào bị tổn thương có thể phát triển thành ung thư Ngay cả việc tiếp xúc với khói thuốc thụ động cũng có thể gây tổn thương tế bào và dẫn đến hình thành ung thư Phơi nhiễm với khói thuốc càng nhiều thì nguy cơ phát triển ung thư phổi càng cao Các yếu tố nguy cơ khác bao gồm phơi nhiễm với radon (một chất khí phóng xạ), amiăng, arsen, crom, niken và không khí ô nhiễm Một số gia đình có nguy cơ phát triển ung thư phổi cao hơn Phân loại ung thư phổi Có 2 loại ung thư phổi chính: Ung thư phổi không tế bào nhỏ (NSCLC) NSCLC là nguyên nhân gây ra hầu hết các trường hợp ung thư phổi và tiến triển chậm hơn Phát hiện sớm kết hợp với điều trị ngay tức thì có thể mang Downloaded by bong bong (bongbong1@gmail.com) lOMoARcPSD|39475011 đến cơ hội hồi phục thành công Điều trị có thể kết hợp nhiều phương pháp khác nhau như phẫu thuật, xạ trị và hóa trị Ung thư phổi tế bào nhỏ (SCLC) SCLC là dạng ung thư phổi tiến triển nhanh, thường dẫn đến ung thư lan nhanh sang các bộ phận khác trên cơ thể thông qua dòng máu SCLC thường được chẩn đoán khi đã ở giai đoạn tiến triển, và phương pháp điều trị được chỉ định thường là hóa trị Các giai đoạn của ung thư phổi Các giai đoạn của ung thư phổi không tế bào nhỏ Các giai đoạn của ung thư phổi không tế bào nhỏ dựa trên một số yếu tố như: -Kích thước và vị trí của khối u -Khối u đã lan đến các hạch bạch huyết và/hoặc các bộ phận khác của cơ thể hay chưa Nhìn chung, ung thư phổi không tế bào nhỏ có 5 giai đoạn từ 0 – IV *Giai đoạn 0 Đây là giai đoạn ung thư “tại chỗ” và chưa phát triển vào các mô lân cận hay lan ra ngoài phổi *Giai đoạn I Lúc này, khối u vẫn còn nhỏ, chưa di căn đến bất kỳ hạch bạch huyết nào Do đó, các bác sĩ có thể phẫu thuật để loại bỏ hoàn toàn khối u Giai đoạn I được chia thành 2 giai đoạn nhỏ dựa trên kích thước của khối u: *Giai đoạn II Ung thư được tìm thấy ở phổi và/hoặc các hạch bạch huyết lân cận Đôi khi, các khối u ở giai đoạn II có thể được loại bỏ bằng phẫu thuật Nó được chia thành 2 giai đoạn nhỏ: Downloaded by bong bong (bongbong1@gmail.com) lOMoARcPSD|39475011 *Giai đoạn III Ung thư ở phổi và các hạch bạch huyết ở giữa ngực, chưa lây lan đến các cơ quan xa khác của cơ thể Nó được chia thành 3 giai đoạn dựa trên kích thước của khối u và các hạch bạch huyết mà ung thư đã di căn đến Đa số ung thư phổi giai đoạn III khó hoặc đôi khi không thể loại bỏ bằng phẫu thuật Đặc biệt, ung thư giai đoạn IIIC không thể điều trị bằng phẫu thuật, thường phải dùng liệu pháp toàn thân và xạ trị Giai đoạn IV Ung thư đã lan đến cả hai phổi, vào khu vực xung quanh phổi Hoặc nó đến các cơ quan ở xa của cơ thể qua đường máu Một khi tế bào ung thư xâm nhập vào máu, ung thư có thể di căn đến bất cứ đâu trong cơ thể Tuy nhiên, ung thư phổi không tế bào nhỏ có nhiều khả năng lây lan đến não, xương, gan và tuyến thượng thận Giai đoạn IV này được chia thành 2 giai đoạn nhỏ: -Giai đoạn IVA: Ung thư lan rộng trong ngực và/hoặc 1 cơ quan bên ngoài ngực -Giai đoạn IVB: Ung thư lan ra bên ngoài ngực đến nhiều hơn 1 vị trí trong 1 cơ quan hoặc nhiều hơn 1 cơ quan Downloaded by bong bong (bongbong1@gmail.com) lOMoARcPSD|39475011 Nói chung, phẫu thuật không phù hợp cho hầu hết các bệnh ung thư phổi giai đoạn IV Các bác sĩ không thể loại bỏ khối u nếu nó đã di căn đến các hạch thượng đòn, hoặc đến tim, các mạch máu lớn hoặc các ống dẫn khí chính Trong những tình huống này, bác sĩ sẽ đề nghị các lựa chọn điều trị khác Các giai đoạn của Ung thư phổi tế bào nhỏ Ung thư phổi tế bào nhỏ có 2 giai đoạn chính: Giai đoạn hạn chế và giai đoạn mở rộng Giai đoạn hạn chế: Ung thư chỉ ở 1 phổi hoặc các hạch bạch huyết lân cận ở cùng bên ngực Xạ trị có thể là một lựa chọn điều trị Theo khảo sát, có khoảng 30% người mới phát hiện ung thư phổi tế bào nhỏ đang ở giai đoạn hạn chế này Giai đoạn mở rộng: Ung thư đã lan đến các bộ phận của cơ thể như phổi đối diện, não, tủy xương, các dịch xung quanh phổi và các cơ quan xa khác Theo khảo sát, có đến 70% người mới phát hiện ung thư nay đang ở giai đoạn mở rộng Convolutional Neural Network - CNN CNN hay mạng noron tích chập là một trong những mô hình Deep Learning vô cùng tiên tiến, cho phép xây dựng các hệ thống thông minh với độ chính xác vô cùng cao Cấu trúc mạng CNN Convolutional layer - Đây là lớp quan trọng nhất của CNN, có nhiệm vụ thực hiện mọi tính toán Downloaded by bong bong (bongbong1@gmail.com) lOMoARcPSD|39475011 - Những yếu tố quan trọng của một convolutional layer là: stride, padding, filter map, feature map o CNN sử dụng các filter để áp dụng vào vùng của hình ảnh Những filter map này được gọi là ma trận 3 chiều, mà bên trong nó là các con số và chúng là parameter o Stride có nghĩa là khi bạn dịch chuyển filter map theo pixel dựa vào giá trị trừ trái sang phải Và sự chuyển dịch này chính là Stride o Padding: Là các giá trị 0 được thêm vào với lớp input o Feature map: Nó thể hiện kết quả của mỗi lần filter map quét qua input Sau mỗi lần quét sẽ xảy ra quá trình tính toán Lớp tích chập ReLU layer - Là hàm kích hoạt trong neural network và được gọi là activation function Tác dụng của hàm kích hoạt là mô phỏng các noron có tỷ lệ truyền xung qua axon Trong activation function thì nó còn có hàm nghĩa là: Relu, Leaky, Tanh, Sigmoid, Maxout… Hiện nay hàm Relu được dùng phổ biến và vô cùng thông dụng - Nó được sử dụng nhiều cho các nhu cầu huấn luyện mạng noron thì Relu mang lại nhiều ưu điểm nổi bật như: việc tính toán sẽ trở nên nhanh hơn Quá trình sử dụng Relu, cần lưu ý đến vấn đề tùy chỉnh các learning rate Downloaded by bong bong (bongbong1@gmail.com) lOMoARcPSD|39475011 và theo dõi dead unit Những lớp Relu layer đã được sử dụng sau khi filter map được tính ra và áp dụng hàm Relu lên những giá trị của filter map Hàm kích hoạt ReLU Pooling layer - Khi đầu vào quá lớn, những lớp pooling layer sẽ được xếp vào giữa giữa những lớp Convolutional layer để làm giảm parameter Hiện nay, pooling layer có 2 loại chủ yếu là: max pooling và average Lớp pooling Fully connected layer - Lớp này có nhiệm vụ đưa ra kết quả sau khi lớp convolutional layer và pooling layer đã nhận được ảnh truyền Lúc này, ta thu được kết quả là Downloaded by bong bong (bongbong1@gmail.com) lOMoARcPSD|39475011 model đã đọc được thông tin của ảnh và để liên kết chúng cũng như cho ra nhiều output hơn thì ta sử dụng fully connected layer - Ngoài ra, nếu như fully connected layer có được dữ liệu hình ảnh thì chúng sẽ chuyển nó thành mục chưa được phân chia chất lượng Cái này khá giống với phiếu bầu rồi chúng sẽ đánh giá để bầu chọn ra hình ảnh có chất lượng cao nhất Downloaded by bong bong (bongbong1@gmail.com) lOMoARcPSD|39475011 Downloaded by bong bong (bongbong1@gmail.com)