Dergiler / Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi / 2022 / Cilt: 37 - Sayı: 1

Bilgisayarlı tomografi taramaları üzerinde maskeli bölgesel-evrişimsel sinir ağları ile karaciğerin otomatik bölütlenmesi

Automated liver segmentation using Mask R-CNN on computed tomography scans

Sayfa
29–46
Yayın Tarihi
2022-10-18
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Bu sonuçlar ile bu çalışma kapsamında önerilen yöntemin, karaciğerin bölütlenmesi için hekimlerin karar verme süreçlerinde yardımcı bir araç olarak kullanılabileceği görülmüştür.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bilgisayarlı Tomografi (BT) görüntülerinde her bir kesitte ortaya çıkan şekil, sınır ve yoğunluk gibi değişikliklerden dolayı karaciğerin bölütlenmesi zor bir süreç olarak durmaktadır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Önerilen yöntem kullanılarak elde edilen sonuçlar ile uzman hekim tarafından bulunan bölütleme sonuçları Dice benzerlik katsayısı (DSC), Jaccard benzerlik katsayısı (JSC), volumetrik örtüşme hatası (VOE), ortalama simetrik yüzey mesafesi (ASD) ve oransal hacim farkı (RVD) ölçüm parametreleri ile karşılaştırılmıştır.
💡
Sonuç & Katkı:Bu sonuçlar ile bu çalışma kapsamında önerilen yöntemin, karaciğerin bölütlenmesi için hekimlerin karar verme süreçlerinde yardımcı bir araç olarak kullanılabileceği görülmüştür.
🔬Tür:Deneysel Tarla Denemesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Bilgisayarlı Tomografi · Karaciğer Taramaları · Görüntü Bölütleme

Özet

Bilgisayarlı Tomografi (BT) görüntülerinde her bir kesitte ortaya çıkan şekil, sınır ve yoğunluk gibi değişikliklerden dolayı karaciğerin bölütlenmesi zor bir süreç olarak durmaktadır. Diğer bölütleme yöntemleri ile karşılaştırıldığında, derin öğrenme modelleri ile daha başarılı bölütleme sonuçları genel fenomendir. Bu çalışmada, abdomen bölgesinden alınmış BT taramalarındaki kesitler üzerinde karaciğerin bilgisayar destekli otomatik bölütlenmesi için, Maskeli Bölgesel-Evrişimsel Sinir Ağları (Maskeli B-ESA) kullanılarak çoklu-GPU ile hızlandırılmış bir yöntem önerilmiştir. Bu çalışmaya özgü hazırlanan karaciğer BT görüntü veriseti üzerinde, hem tek hem de çift GPU donanımsal yapısı ile deneysel çalışmalar yürütülmüştür. Önerilen yöntem kullanılarak elde edilen sonuçlar ile uzman hekim tarafından bulunan bölütleme sonuçları Dice benzerlik katsayısı (DSC), Jaccard benzerlik katsayısı (JSC), volumetrik örtüşme hatası (VOE), ortalama simetrik yüzey mesafesi (ASD) ve oransal hacim farkı (RVD) ölçüm parametreleri ile karşılaştırılmıştır. Önerilen yaklaşım ile test görüntüleri üzerinde yürütülen deneysel çalışmalarda DSC, JSC, VOE, ASD ve RVD bölütleme başarım metrikleri, sırasıyla 97.32, 94.79, 5.21, 0.390, -1.008 olarak hesaplanmıştır. Bu sonuçlar ile bu çalışma kapsamında önerilen yöntemin, karaciğerin bölütlenmesi için hekimlerin karar verme süreçlerinde yardımcı bir araç olarak kullanılabileceği görülmüştür.

Abstract

Due to changes such as shape, border and density that occur in the slices of computed tomography (CT) images, liver segmentation remains a difficult process. Compared to other segmentation methods, more successful segmentation results with deep learning models are general phenomenon. In this study, a method accelerated with a multi-GPU is proposed for computer-aided automatic segmentation of the liver on CT scans obtained from the abdominal region using Mask Regional-Convolutional Neural Networks (Mask R-CNN). Experimental studies are conducted on liver CT image datasets to specific for this study with both single and double GPU hardware structure. The results obtained using the proposed method and the segmentation results realized by the specialist physician compared with parameters such as Dice similarity coefficient (DSC), Jaccard similarity coefficient (JSC), volumetric overlap error (VOE), average symmetric surface distance (ASD) and relative volume difference (RVD) metrics. In experimental studies carried out on the test images with the proposed approach, DSC, JSC, VOE, ASD and RVD segmentation performance metrics are gained as 97.32, 94.79, 5.21, 0.390, -1.008, respectively. With these results, it is seen that the proposed method in this study can be used as a secondary tool in the decision making processes of physicians for the segmentation of the liver.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

UZUN, S., DANDIL, E., YILDIRIM, M. S., SELVİ, A. O. (2022). Bilgisayarlı tomografi taramaları üzerinde maskeli bölgesel-evrişimsel sinir ağları ile karaciğerin otomatik bölütlenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt: 37 - Sayı: 1, 29–46. https://ajindex.com/articles/523398

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (12)

  1. Bogovic J. A., Prince J. L. Bazin P.-L., A multiple object geometric deformable model for image segmentation, Computer Vision and Image Understanding, 117, 145-157, 2013
  2. Lu X., Wu J., Ren X., Zhang B. Li Y., The study and application of the improved region growing algorithm for liver segmentation, Optik-International Journal for Light and Electron Optics, 125, 2142-2147, 2014
  3. Kaya H., Çavuşoğlu A., Çakmak H. B., Şen B. Delen D., Supporting the diagnosis process and processes after treatment by using image segmentation and image simulation techniques: Keratoconus example, Journal of The Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31, 737-747, 2016
  4. Dandıl E., An Application for Computer-Assisted Automatic Segmentation of Liver on Computed Tomography Images, Gazi University Science Journal: PART:C ‘Design and Technology’, 7, 712-728, 2019
  5. Selvi E., Selver M. A., Kavur A., Güzeliş C. Dicle O., Segmentation of Abdomınal Organs from MR Images using Multi-Level Hierarchical Classification, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30, 533-546, 2015
  6. Von Landesberger T., Bremm S., Kirschner M., Wesarg S. Kuijper A., Visual analytics for model-based medical image segmentation: Opportunities and challenges, Expert Systems with Applications, 40, 4934-4943, 2013
  7. Huang Q., Ding H., Wang X. Wang G., Fully automatic liver segmentation in CT images using modified graph cuts and feature detection, Computers in biology and medicine, 95, 198-208, 2018
  8. Gotra A., Sivakumaran L., Chartrand G., Vu K.-N., Vandenbroucke-Menu F., Kauffmann C., Kadoury S., Gallix B., de Guise J. A. Tang A., Liver segmentation: indications, techniques and future directions, Insights into imaging, 8, 377-392, 2017
  9. Moghbel M., Mashohor S., Mahmud R. Saripan M. I. B., Review of liver segmentation and computer assisted detection/diagnosis methods in computed tomography, Artificial Intelligence Review, 50, 497-537, 2018
  10. Heimann T., Van Ginneken B., Styner M. A., Arzhaeva Y., Aurich V., Bauer C., Beck A., Becker C., Beichel R. Bekes G., Comparison and evaluation of methods for liver segmentation from CT datasets, IEEE transactions on medical imaging, 28, 1251-1265, 2009
  11. Kainmüller D., Lange T. Lamecker H., Shape constrained automatic segmentation of the liver based on a heuristic intensity model, Proc. MICCAI Workshop 3D Segmentation in the Clinic: A Grand Challenge, 109-116, 2007
  12. Zareei A. Karimi A., Liver se