The diagnosis of prostate cancer faces a problem with overdiagnosis that leads to damaging side effects due to unnecessary treatment. Research has shown that the use of multi-parametric magnetic resonance images to conduct biopsies can drastically help to mitigate the overdiagnosis, thus reducing the side effects on healthy patients. This study aims to investigate the use of deep learning techniques to explore computer-aid diagnosis based on MRI as input. Several diagnosis problems ranging from classification of lesions as being clinically significant or not to the detection and segmentation of lesions are addressed with deep learning based approaches. This thesis tackled two main problems regarding the diagnosis of prostate cancer. Firstly, XmasNet was used to conduct two large experiments on the classification of lesions. Secondly, detection and segmentation experiments were conducted, first on the prostate and afterward on the prostate cancer lesions. The former experiments explored the lesions through a two-dimensional space, while the latter explored models to work with three-dimensional inputs. For this task, the 3D models explored were the 3D U-Net and a pretrained 3D ResNet-18. A rigorous analysis of all these problems was conducted with a total of two networks, two cropping techniques, two resampling techniques, two crop sizes, five input sizes and data augmentations experimented for lesion classification. While for segmentation two models, two input sizes and data augmentations were experimented. However, while the binary classification of the clinical significance of lesions and the detection and segmentation of the prostate already achieve the desired results (0.870 AUC and 0.915 dice score respectively), the classification of the PIRADS score and the segmentation of lesions still have a large margin to improve (0.664 accuracy and 0.690 dice score respectively).


翻译:研究显示,使用多参数磁共振图像进行生物检测可以极大地帮助减轻过度诊断,从而减少对健康病人的副作用。这项研究旨在调查利用深学习技术探索基于磁共振作为输入的计算机辅助诊断的方法。从将损伤分类为具有临床重要性或非临床重要性,到发现和分解损伤等若干诊断问题都通过深层次学习方法得到解决。这一研究解决了与诊断前列癌症诊断有关的两个主要临床问题。第一,使用XmaNet进行两次大规模实验,对损害分类进行过度诊断,从而减少对健康病人的副作用。第二,首先在前列腺和后对前列腺癌作为投入进行检测和分解。前一通过二维空间对损害进行分类,而后再探索模型与三维投入一起工作。为此,所探讨的3D模型是3D U和前3D ResNet 18 的临床诊断。首先,Xmasalation 208 用于进行两次实验性肝脏分流值分析,同时对A值和两分级的模型进行了严格分析。

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