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

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 ()

lOMoARcPSD|39475011

MỤC LỤC

Downloaded by bong bong ()

lOMoARcPSD|39475011

PHÂN CHIA CÔNG VIỆC

Downloaded by bong bong ()

lOMoARcPSD|39475011

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Downloaded by bong bong ()

lOMoARcPSD|39475011

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Downloaded by bong bong ()

lOMoARcPSD|39475011

LỜI CẢM ƠN

Downloaded by bong bong ()

lOMoARcPSD|39475011

LỜI NÓI ĐẦU

Downloaded by bong bong ()

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 khơng
kiểm sốt 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 mơ 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 tồn 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 khơng khí ơ 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 ()

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 thơng qua dịng 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 khơng 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 mơ lân cận hay
lan ra ngồi 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. Đơi 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 ()

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 đơi khi khơng 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 ()

lOMoARcPSD|39475011

Nói chung, phẫu thuật khơng 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 địn, 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 mơ hình Deep Learning
vơ cùng tiên tiến, cho phép xây dựng các hệ thống thông minh với độ chính
xác vơ cùng cao.

Cấu trúc mạng CNN
Convolutional layer
- Đây là lớp quan trọng nhất của CNN, có nhiệm vụ thực hiện mọi tính tốn.

Downloaded by bong bong ()

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 qt sẽ xảy ra q trình tính tốn.

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 mơ phỏng các noron có tỷ lệ truyền xung
qua axon. Trong activation function thì nó cịn có hàm nghĩa là: Relu,
Leaky, Tanh, Sigmoid, Maxout… Hiện nay hàm Relu được dùng phổ biến
và vơ cùng thơng 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 tốn 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 ()

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 ()

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 ()

lOMoARcPSD|39475011

Downloaded by bong bong ()