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中华医学超声杂志(电子版) ›› 2025, Vol. 22 ›› Issue (04) : 305 -310. doi: 10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2025.04.005

妇产科超声影像学

基于YOLO V8 的胎儿脐膨出超声智能质量评估与诊断
陈茵1,2,3, 谭莹2, 谭渤瀚4, 何冠南5, 王磊6, 温昕2, 朱巧珍7, 梁博诚2, 李胜利1,2,()   
  1. 1. 510515 广州,南方医科大学第一临床医学院
    2. 518028 深圳,南方医科大学附属深圳妇幼保健院超声科
    3. 511400 广州市番禺区妇幼保健院超声科
    4. 410082 长沙,湖南大学信息科学与工程学院
    5. 610000 成都,四川省妇幼保健院超声科
    6. 518053 深圳,香港大学深圳医院超声医学科
    7. 517000 河源市人民医院超声科
  • 出版日期:2025-04-01
  • 通信作者: 李胜利
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(2022YFF0606301)深圳市科技计划项目(JCYJ20220530155208018,JCYJ20210324130812035,JCYJ20220530142002005)广东省医院协会超声医学科研专项基金(2023CSM005)河源市社会发展科技计划项目(230527161608760)

Intelligent quality assessment and diagnosis of fetal omphalocele using YOLO V8 in ultrasound imaging

Yin Chen1,2,3, Ying Tan2, Bohan Tan4, Guannan He5, Lei Wang6, Xin Wen2, Qiaozhen Zhu7, Bocheng Liang2, Shengli1 Li1,2,()   

  1. 1. The First School of Clinical Medicine, Southern Medical University, Guangzhou 510515,China
    2. Department of Ultrasound, Shenzhen Maternity and Child Healthcare Hospital Affiliated to Southern Medical University, Shenzhen 518028, China
    3. Department of Ultrasound, Panyu District Maternity and Child Healthcare Hospital, Guangzhou 511400, China
    4. College of Computer Science and Electronic Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China;
    5. Department of Ultrasound, Sichuan Provincial Maternity and Child Healthcare Hospital, Chengdu 610000, China
    6. Department of Ultrasound Medicine,Shenzhen Hospital, University of HongKong, Shenzhen 518053, China
    7. Department of Ultrasound, Heyuan People's Hospital, Heyuan 517000, China
  • Published:2025-04-01
  • Corresponding author: Shengli1 Li
引用本文:

陈茵, 谭莹, 谭渤瀚, 何冠南, 王磊, 温昕, 朱巧珍, 梁博诚, 李胜利. 基于YOLO V8 的胎儿脐膨出超声智能质量评估与诊断[J/OL]. 中华医学超声杂志(电子版), 2025, 22(04): 305-310.

Yin Chen, Ying Tan, Bohan Tan, Guannan He, Lei Wang, Xin Wen, Qiaozhen Zhu, Bocheng Liang, Shengli1 Li. Intelligent quality assessment and diagnosis of fetal omphalocele using YOLO V8 in ultrasound imaging[J/OL]. Chinese Journal of Medical Ultrasound (Electronic Edition), 2025, 22(04): 305-310.

目的

针对胎儿脐膨出产前超声诊断中异常特征识别经验依赖性强的问题,开发智能辅助质控与诊断模型,以提升基层医师筛查效能。

方法

回顾性收集深圳市妇幼保健院2016 年1 月至2024 年12 月进行产前超声检查的孕妇资料,纳入脐膨出胎儿324 例1620 张图像及正常胎儿1000例2555 张图像。经超声专家标注后,基于病例水平将数据按照7:2:1 的比例划分为训练集、验证集和测试集,基于YOLO V8 构建双任务模型:脐带腹壁插入口横切面质量评估(标准/非标准);腹壁异常结构检测(腹壁缺损、突出包块)。以精确率、召回率及平均精度评估模型检测目标结构的效能;以准确率及加权Kappa 系数分析模型切面分类与真实类别的符合率和一致性。

结果

模型对关键结构检测的平均精度达0.932,其中对腹壁轮廓(0.987)、脐带插入口(0.977)及突出包块(0.938)的检测精度表现优异,腹壁缺损检测精度稍逊(0.826)。模型对标准切面、非标准切面及脐膨出的分类准确率分别为96.8%(151/156)、100%(55/55)和96.1%(148/154),与真实类别的一致性强(加权Kappa= 0.955,P<0.001)。

结论

基于YOLO V8 的人工智能模型实现了脐膨出超声诊断的标准化质控与异常特征识别的协同优化,尤其适用于辅助基层医师的产前超声快速筛查。

Objective

To address the issue of strong reliance on experience in identifying abnormal features during prenatal ultrasound diagnosis of fetal omphalocele, an intelligent auxiliary quality control and diagnosis model was developed to enhance the screening efficiency of primary physicians.

Methods

The data of pregnant women who underwent prenatal ultrasound examinations at Shenzhen Maternal and Child Health Hospital from January 2016 to December 2024 were retrospectively collected.A total of 324 cases of fetal omphalocele (1620 images) and 1000 cases of normal fetuses (2555 images)were included.After being labeled by ultrasound experts, the data were divided into training set, validation set, and test set at a ratio of 7:2:1 based on the case level.A dual-task model based on YOLO V8 was constructed: assessment of the quality of the cross-sectional images of the umbilical cord abdominal wall insertion (standard/non-standard) and detection of abnormal abdominal wall structures (abdominal wall defect, protruding mass).The efficacy of the model in detecting target structures was evaluated by precision,recall rate, and average accuracy.The consistency and agreement between the model's section classification and the true category were analyzed by accuracy and weighted Kappa coefficient.

Results

The average accuracy of the model for detecting key structures reached 0.932.The detection of abdominal wall contour(0.987), umbilical cord insertion (0.977), and protruding mass (0.938) was excellent, while the detection accuracy of abdominal wall defect was slightly inferior (0.826).The classification accuracy of the model for standard sections, non-standard sections, and omphalocele was 96.8% (151/156), 100% (55/55), and 96.1%(148/154), respectively, and was highly consistent with the true category (weighted Kappa = 0.955, P<0.001).

Conclusion

The artificial intelligence model based on YOLO V8 can achieve standardized quality control and abnormal feature identification in prenatal ultrasound diagnosis of omphalocele, and is particularly suitable for assisting primary physicians in rapid prenatal ultrasound screening.

图1 超声图像中结构的人工标注和分类。图a 为脐带腹壁插入口横切面(标准);图b 为脐带腹壁插入口横切面(非标准);图c,d 为脐膨出腹壁横切面的人工标注内容(绿色框:腹壁整体轮廓;蓝色框:脐带插入处;粉色框:腹壁缺损处;红色框:突出包块)
图2 基于YOLO V8 的模型对脐带腹壁插入口横切面超声图像进行结构检测及图像分类。图a 图像分类为标准切面;图b 图像分类为非标准切面;图c 图像分类为脐膨出(红色框:腹壁整体轮廓;黄色框:脐带插入处;紫色框:腹壁缺损处;浅蓝色框:突出包块)
表1 基于YOLO V8 的模型在测试集中对脐带腹壁插入口横切面超声图像不同结构及总体的检测效能
图3 基于YOLO V8 的模型检测脐带腹壁插入口横切面超声图像4 种结构及总体结果的精确率-召回率(PR)曲线 注:AW 为腹壁轮廓;UCIS 为脐带插入口;PVS-O为突出包块;AWD-O 为腹壁缺损处;all classes 为总体;mAP 为平均精度
表2 基于YOLO V8 的模型在测试集中对脐带腹壁插入口横切面超声图像的分类与真实类别的比较(张)
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