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1、人工神經(jīng)網(wǎng)絡及其在醫(yī)學影像分析中的應用摘要：人工神經(jīng)網(wǎng)絡（ANN）是在結構上模仿生物神經(jīng)聯(lián)結型系統(tǒng)，能夠設計來進行模式分析，信號處理等工作。為了使醫(yī)學生和醫(yī)務工作者能對神經(jīng)網(wǎng)絡，特別是人工神經(jīng)網(wǎng)絡及其在醫(yī)學圖像和信號檢測與分析中的應用有個全面了解，本文避免了繁瑣的數(shù)學分析與推導，以闡明物理概念為主，深入淺出地就有關問題加以闡述，期望有所裨益。關鍵詞：人工神經(jīng)網(wǎng)絡；產(chǎn)生；原理；特點；應用Applicationofman-madeneuraledicalImagetoanalysesAbstract
2、:Man-madeneuralonstructuretoimitatebiologicalneuraltolink.Itcancarryonpatterndiscriminate,Signalprocessinget.inordertoletthemedicalstudentsandan-madeneuraledicalimagetoanalyses,thearticleavoidsplicatedfigure’sanalysisandreasoning.Itexplainstheconcern
3、edprofoundquestions,mainlyaboutthephysicalconcept.Insimpleterms.Ihopeitcanadeneuralcculloch、數(shù)學家Pitts就提出了人工神經(jīng)網(wǎng)絡的第一數(shù)學模型，從此開創(chuàng)了神經(jīng)科學理論的研究時代。隨后F.Rosenblatt、Widrow和Hopf、J.J.Hopfield等學者先后又提出了感知模型，使人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術有了新的發(fā)展。1.2.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡的工作原理人工神經(jīng)網(wǎng)絡首先要以一定的學習準則進行學習，然后才能工作?，F(xiàn)
4、以人工神經(jīng)網(wǎng)絡對手寫“A”、“B”兩個字母的識別為例進行說明：為了討論方便，先規(guī)定當“A”輸入網(wǎng)絡時，應該輸出“1”，而當輸入為“B”時，輸出為“0”。因此網(wǎng)絡學習的準則應該是：如果網(wǎng)絡做出錯誤的判決，則通過網(wǎng)絡的學習，應使得網(wǎng)絡減小下次犯同樣錯誤的可能性。首先，給網(wǎng)絡各連接權值賦予（0，1）區(qū)間內的隨機值，將“A”所對應的圖像模式輸入給網(wǎng)絡，網(wǎng)絡將輸入模式加權求和、與門限比較、再進行非線性運算，得到網(wǎng)絡的輸出。在此情況下，網(wǎng)絡輸出是完全隨機的，“1”和“0”的概率各為50%。這時如果輸出為“1
5、”（結果正確），則使連接權值增大，以便使網(wǎng)絡再次遇到“A”模式輸入時，仍然能做出正確的判斷。如果輸出為“0”（結果錯誤），則把網(wǎng)絡連接權值朝著減小綜合輸入加權值的方向調整，其目的在于使網(wǎng)絡下次再遇到“A”模式輸入時，減小犯同樣錯誤的可能性。如此操作調整，當給網(wǎng)絡輪番輸入若干個手寫字母“A”、“B”后，經(jīng)過網(wǎng)絡按以上學習方法進行若干次學習后，網(wǎng)絡判斷的正確率將大大提高。這說明網(wǎng)絡對這兩個模式的學習已經(jīng)獲得了成功，它已將這兩個模式分布地記憶在網(wǎng)絡中所含的神經(jīng)元個數(shù)越多，則它能記憶、識別的模式也就越多
6、。1.2.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡的特點人工神經(jīng)網(wǎng)絡的特點是高速信息處理能力和知識存儲容量很大。人工神經(jīng)網(wǎng)絡同現(xiàn)行的計算機所不同的是，它是一種非線性的處理單元。只有當神經(jīng)元對所有的輸入信號的綜合處理結果超出某一門限值后才能輸出一個信號。因此，神經(jīng)網(wǎng)絡是一種具有高度非線性的超大規(guī)模連續(xù)時間動力學系統(tǒng)。它突破了傳統(tǒng)的以線性處理為基礎的數(shù)字電子計算機的局限，標志著人們智能信息處理能力和模擬人腦智能行為能力的一大飛躍。2人工神經(jīng)網(wǎng)絡的種類人工神經(jīng)網(wǎng)絡分為誤差逆?zhèn)鞑ド窠?jīng)網(wǎng)絡（多層感知網(wǎng)絡）、競爭型(KOHONEN)
7、神經(jīng)網(wǎng)絡、前饋神經(jīng)網(wǎng)絡和Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡四種。3人工神經(jīng)網(wǎng)絡的應用領域3.1民用領域人工神經(jīng)網(wǎng)絡在民用領域主要用于語言識別，圖像識別與理解，計算機視覺，智能機器人故障檢測，實時信息翻譯，企業(yè)管理，市場分析，決策優(yōu)化，物資調運，自適應控制，專家系統(tǒng)，智能接口，神經(jīng)生理學，心理學和認知科學研究等。3.2軍用領域人工神經(jīng)網(wǎng)絡在軍用領域主要用于語音，圖像信息的錄取與處理，雷達、聲納的多目標識別與跟蹤，戰(zhàn)場管理與決策支持系統(tǒng)，軍用機器人控制，信息的快速錄取，分類與查詢，導彈的智能引導，保密通訊，航
8、天器的姿態(tài)控制等。3.3生物醫(yī)學工程領域人工神經(jīng)網(wǎng)絡在生物醫(yī)學工程領域主要是解決用常規(guī)方法難以解決和無法解決的問題。在生物醫(yī)學信號的檢測和分析處理中主要集中對心電、腦電、肌電、胃腸電等信號的識別，腦電信號的分析，聽覺誘發(fā)電位信號的提取，Holter系統(tǒng)的心電信號數(shù)據(jù)的壓縮，醫(yī)學圖像的識別和數(shù)據(jù)壓縮處理。即廣泛應用和解釋許多復雜的生理、病理現(xiàn)象。例如：CT腦切片。人工神經(jīng)網(wǎng)絡從MR圖像分割組織和解剖物體，如腫瘤。這種基于二次掃描的方法包括無指導聚類分析，維數(shù)減少和通過非線性拓撲映射的紋理特征可視化
