医疗 MLLM 框架编程实现

本医疗 MLLM 框架结合 Python 与 PyQt6 构建，旨在实现多模态医疗数据融合分析并提供可视化界面。下面从数据预处理、模型构建与训练、可视化界面开发、模型 - 界面通信与部署这几个关键部分详细介绍编程实现。

6.1 数据预处理

在医疗 MLLM 框架中，多模态数据的预处理是非常关键的一步，它直接影响到后续模型的训练效果和性能。我们需要对医学影像、文本数据和音频数据分别进行预处理，以确保数据的质量和一致性。

6.1.1 医学影像预处理

医学影像数据通常包含噪声、不同的对比度和分辨率等问题，因此需要进行去噪、归一化和裁剪等操作，并将其转换为适合模型输入的张量格式。利用 OpenCV 和pydicom库可以方便地完成这些任务。示例代码如下：

import cv2
import pydicom
import torch
import numpy as np


def preprocess_image(image_path):
    ds = pydicom.dcmread(image_path)
    image = ds.pixel_array
    # 去噪
    image = cv2.fastNlMeansDenoisingColored(image, None, 10, 10, 7, 21)
    # 归一化
    image = image / np.max(image)
    # 裁剪（假设裁剪为224x224）
    h, w = image.shape[:2]
    if h > 224 or w > 224:
        start_h = (h - 224) // 2 if h > 224 else 0
        start_w = (w - 224) // 2 if w > 224 else 0
        image = image[start_h:start_h + 224, start_w:start_w + 224]
    # 转换为张量
    image = torch.from_numpy(image).unsqueeze(0).float()
    return image

6.1.2 文本数据预处理

文本数据通常包含大量的自然语言信息，需要进行分词、命名实体识别（NER）等操作，并结合医疗术语库统一表述，以便模型更好地理解和处理。借助spaCy库可以完成这些任务。示例代码如下：

import spacy
from spacy.matcher import Matcher


nlp = spacy.load('en_core_web_sm')
matcher = Matcher(nlp.vocab)
# 假设医疗术语库为一个列表
medical_terms = ['diabetes', 'pneumonia']
for term in medical_terms:
    pattern = [{"LOWER": term}]
    matcher.add(term, [pattern])


def preprocess_text(text):
    doc = nlp(text)
    new_text = []
    for match_id, start, end in matcher(doc):
        span = doc[start:end]
        new_text.append(span.text)
    new_text = " ".join(new_text)
    return new_text

6.1.3 音频数据预处理

音频数据可以通过提取特征来表示，其中梅尔频率倒谱系数（MFCC）是一种常用的特征。通过librosa库可以方便地提取 MFCC 特征，并与文本转录对齐（此处简单示例不涉及实际对齐逻辑）。示例代码如下：

import librosa


def preprocess_audio(audio_path, n_mfcc=13):
    audio, sr = librosa.load(audio_path)
    mfccs = librosa.feature.mfcc(y=audio, sr=sr, n_mfcc=n_mfcc)
    return mfccs

6.2 模型构建与训练

模型的构建和训练是医疗 MLLM 框架的核心部分，我们采用 Q - Former 架构作为核心，结合 Transformer 的多模态融合能力来构建模型，并对其进行训练。

6.2.1 模型构建

基于transformers库构建模型，采用 Q - Former 架构，结合 Transformer 的多模态融合能力。示例代码如下：

import torch
from transformers import QFormerModel, QFormerConfig


class MedicalMLLM(torch.nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.config = QFormerConfig(vision_width=76