Abstract
Hoved-halskræft (HHK) er en gruppe af relativt sjældne kræftformer, oftest
af typen pladecellekræft, som ikke viser typiske kræftlignende symptomer
i de tidlige stadier af sygdommen. De primære årsager årsager til HHK
er alkohol- og tobaksindtag, men også human papillomavirus (HPV) er
blevet en mere og mere almindelig årsag. Trods det, at behandlingen er
forholdsvis ukompliceret for tidlige stadier, så stiger dødeligheden markant
hvis patienten ikke søger lægehjælp før kræften har udviklet sig til de sene
stadier. Behandlingen består som regel af kirurgi og kemoradioterapi, hvor
kirurgien medfører risiko for varige mén i de sarte organer, der findes i
hoved-halsregionen. Grænsefladen mellem det raske væv og tumorvævet er
diskret og skifter gradvist, hvilket medfører at kirurgen ofte er afhængig
af intraoperative konsultationer (IOK) for at afgøre om nok væv er blevet
bortopereret. Denne process involverer at (noget af) vævet transporteres til
Afdeling for Klinisk Patologi hvor det undersøges makroskopisk, cryofryses,
snittes og vurderes med mikroskopi før et svar kan sendes retur til kirurgen
på operationsstuen. Ved at reducere denne ventetid vil man kunne nedbringe
udgifterne til operationen og potentielt øget patientflow samt en mindsket
arbejdsbyrde for Afdeling for Klinisk Patologi.
I denne afhandling blev anvendeligheden af et dybt neuralt netværk (DNN),
som et redskab til automatisk diagnosticering, undersøgt. Hypotesen er at
ikke-invasive billedmodaliteter, specifikt kohærent anti-Stokes Ramanspredning
(CARS)-, andenharmonisk generering (SHG)- og to-fotonseksitationsfluorescens-
mikroskopi, kan give fyldestgørende information om en labelfri
prøve til at et DNN kan lære at genkende forskellige vævstyper, hvis det
præsenteres for en database med sådanne billeder.
Studiet i dette projekt viser at kombinationen af CARS, SHG, og TPEF
leverer nok information til definitivt at kunne identificere adskillelige vigtige
detaljer ved both rask, dysplasisk og kræftramt væv. Derudover har studiet
også vist et et fuldt konvolutionelt neuralt netværk (FCNN) kan trænes
fra en relativt lille billeddatabase og opnå en imponerende nøjagtighed. Adskillige
hyperparametre blev evalueret og vi fandt at den bedste ydelse blev
opnået med en kombination af den særlige Swish-aktiveringsfunktion, batchnormalisering,
den regionsbaserede Tversky omkostningsfunktion samt
en række af inputdataforøgelsesalgoritmer, såsom tilfældig pixeldeletion
(dropout), rotation og elastisk deformering.
Resultaterne af dette studie viser at multi-modal imaging kombineret med
dyb lærings-baseret analyse i fremtiden kan hjælpe med at reducere patologens
arbejdsbyrde ved IOK’er samt at mere data er nødvendig for at øge ydeevnen
yderligere.
af typen pladecellekræft, som ikke viser typiske kræftlignende symptomer
i de tidlige stadier af sygdommen. De primære årsager årsager til HHK
er alkohol- og tobaksindtag, men også human papillomavirus (HPV) er
blevet en mere og mere almindelig årsag. Trods det, at behandlingen er
forholdsvis ukompliceret for tidlige stadier, så stiger dødeligheden markant
hvis patienten ikke søger lægehjælp før kræften har udviklet sig til de sene
stadier. Behandlingen består som regel af kirurgi og kemoradioterapi, hvor
kirurgien medfører risiko for varige mén i de sarte organer, der findes i
hoved-halsregionen. Grænsefladen mellem det raske væv og tumorvævet er
diskret og skifter gradvist, hvilket medfører at kirurgen ofte er afhængig
af intraoperative konsultationer (IOK) for at afgøre om nok væv er blevet
bortopereret. Denne process involverer at (noget af) vævet transporteres til
Afdeling for Klinisk Patologi hvor det undersøges makroskopisk, cryofryses,
snittes og vurderes med mikroskopi før et svar kan sendes retur til kirurgen
på operationsstuen. Ved at reducere denne ventetid vil man kunne nedbringe
udgifterne til operationen og potentielt øget patientflow samt en mindsket
arbejdsbyrde for Afdeling for Klinisk Patologi.
I denne afhandling blev anvendeligheden af et dybt neuralt netværk (DNN),
som et redskab til automatisk diagnosticering, undersøgt. Hypotesen er at
ikke-invasive billedmodaliteter, specifikt kohærent anti-Stokes Ramanspredning
(CARS)-, andenharmonisk generering (SHG)- og to-fotonseksitationsfluorescens-
mikroskopi, kan give fyldestgørende information om en labelfri
prøve til at et DNN kan lære at genkende forskellige vævstyper, hvis det
præsenteres for en database med sådanne billeder.
Studiet i dette projekt viser at kombinationen af CARS, SHG, og TPEF
leverer nok information til definitivt at kunne identificere adskillelige vigtige
detaljer ved both rask, dysplasisk og kræftramt væv. Derudover har studiet
også vist et et fuldt konvolutionelt neuralt netværk (FCNN) kan trænes
fra en relativt lille billeddatabase og opnå en imponerende nøjagtighed. Adskillige
hyperparametre blev evalueret og vi fandt at den bedste ydelse blev
opnået med en kombination af den særlige Swish-aktiveringsfunktion, batchnormalisering,
den regionsbaserede Tversky omkostningsfunktion samt
en række af inputdataforøgelsesalgoritmer, såsom tilfældig pixeldeletion
(dropout), rotation og elastisk deformering.
Resultaterne af dette studie viser at multi-modal imaging kombineret med
dyb lærings-baseret analyse i fremtiden kan hjælpe med at reducere patologens
arbejdsbyrde ved IOK’er samt at mere data er nødvendig for at øge ydeevnen
yderligere.
Originalsprog | Engelsk |
---|---|
Bevilgende institution |
|
Vejledere/rådgivere |
|
Udgiver | |
Status | Udgivet - okt. 2020 |