Dergiler / Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi / 2023 / Cilt: 13 Sayı: 4

Derin öğrenme ile pencere ayarlı görüntüler kullanılarak beyin inme segmentasyon performansının geliştirilmesi

Improving the performance of brain stroke segmentation using window-adjusted images with deep learning

Sayfa
1094–1109
Yayın Tarihi
2023-10-15
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)

Elde edilen test sonuçları görüntülerde uygun pencere ayarlarının kullanılmasının segmentasyon performansını artırdığını göstermiştir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:İnme çeşitli nedenlerle beyne kan akışının yavaşladığı veya kesildiği durumlarda ortaya çıkan serebrovasküler bir sağlık sorunudur.
📊
Temel Bulgular & Veri:Bu çalışmada Res2Net omurgalı U-Net derin öğrenme modeli kullanılarak beyin inme segmentasyonu yapılmıştır.
💡
Sonuç & Katkı:Elde edilen test sonuçları görüntülerde uygun pencere ayarlarının kullanılmasının segmentasyon performansını artırdığını göstermiştir.
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Beyin inme segmentasyonu · Derin öğrenme · Görüntü pencereleme

Özet

İnme çeşitli nedenlerle beyne kan akışının yavaşladığı veya kesildiği durumlarda ortaya çıkan serebrovasküler bir sağlık sorunudur. Beyin dokusu yeterli besin ve oksijeni alamadığı için beyin hücreleri dakikalar içinde ölmeye başlar ve inmenin oluştuğu bölgedeki fonksiyonlarda geçici ya da kalıcı hasarlar meydana gelir. Beyin inmesi çok ciddi tıbbi bir durumdur ve acil müdahale gerektirmektedir. İnmenin erken tespiti ve inme bölgesinin segmente edilmesi kalıcı hasarların önlenmesi açısından büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada Res2Net omurgalı U-Net derin öğrenme modeli kullanılarak beyin inme segmentasyonu yapılmıştır. Veri seti olarak 1093 hemorajik ve 1130 iskemik inme tipini içeren toplamda 2223 BT görüntüsü kullanılmıştır. Görüntüler pencereleme yöntemi ile ön işlemeden geçirilip sonrasında önerilen model ile eğitilip test edilmişlerdir. Pencereleme ayarı yapılmadan kullanılan görüntülerde ortalama IoU oranı 0.82 olarak elde edilmiş, ön işlemeden sonra bu oran 0.87’ye yükselmiştir; veri çoğaltma yönteminin de uygulanmasından sonra ortalama IoU 0.92’ye ulaşmıştır. Elde edilen test sonuçları görüntülerde uygun pencere ayarlarının kullanılmasının segmentasyon performansını artırdığını göstermiştir.

Abstract

Stroke is a cerebrovascular health problem that occurs when blood flow to the brain is slowed or interrupted for various reasons. Since the brain tissue cannot receive enough nutrients and oxygen, brain cells begin to die within minutes and temporary or permanent damage occurs in the functions in the area where the stroke occurred. Brain stroke is a very serious medical condition and requires urgent intervention. Early detection of stroke and segmentation of the stroke site are of great importance in terms of preventing permanent damage. In this study, brain stroke segmentation was performed using U-Net deep learning model with Res2Net backbone. A total of 2223 CT images including 1093 hemorrhagic and 1130 ischemic stroke types were used as dataset. The images were preprocessed with the windowing method and then trained and tested with the proposed model. While the IoU rate was 0.82 in the images used without windowing adjustment, this rate increased to 0.87 after preprocessing, when the data duplication method was added, the average IoU reached 0.92. The test results obtained showed that the use of appropriate window settings in the images increased the segmentation performance.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

POLAT, Ö., KARTAL, M. S. (2023). Derin öğrenme ile pencere ayarlı görüntüler kullanılarak beyin inme segmentasyon performansının geliştirilmesi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Cilt: 13 Sayı: 4, 1094–1109. https://ajindex.com/articles/967453

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (9)

  1. Aboudi, F., Drissi, C., & Kraiem, T. (2022). Efficient U-Net CNN with data augmentation for MRI ischemic stroke brain segmentation. In 2022 8th IEEE International Conference on Control, Decision and Information Technologies (CoDIT) (ss. 724-728),
  2. İstanbul.
  3. Abuzaid, M.M., Elshami, W., Tekin, H., & Issa, B. (2021). Assessment of the willingness of radiologists and radiographers to accept the integration of artificial intelligence into radiology practice. Academic Radiology, 29(1), 87-94. https://doi.org/10.1016/j.acra.2020.09.014
  4. Ajam, M., Kanaan, H., Ayache, M., & el Khansa, L. (2019). Segmentation of CT brain stroke image using marker controlled watershed. In 2019 Fifth IEEE International Conference on Advances in Biomedical Engineering (ICABME) (ss. 1-4),
  5. Tripoli. Alhatemi, R.A.J., & Savaş, S. (2022). Transfer learning-based classification comparison of stroke. Computer Science, IDAP-2022, 192-201. https://doi.org/10.53070/bbd.1172807
  6. Alquhayz, H., Tufail, H. Z., & Raza, B. (2022). The multi-level classification network (MCN) with modified residual U-Net for ischemic stroke lesions segmentation from ATLAS. Computers in Biology and Medicine, 151, 106332. Barros, R.S., Tolhuisen, M.L., Boers, A.M., Jansen, I., Ponomareva, E., Dippel, D.W., van der Lugt, A., van Oostenbrugge, R.J., van Zwam, W.H., Berkhemer, O.A., & Goyal, M. (2020). Automatic segmentation of cerebral infarcts in follow-up computed tomography images with convolutional neural networks. Journal of NeuroInterventional Surgery, 12(9), 848-852. https://doi.org/10.1136/neurintsurg-2019-015471
  7. Campbell, B.C.V., De Silva, D.A., Macleod, M.R., Coutts, S.B., Schwamm, L.H., Davis, S.M., & Donnan, G.A. (2019a). Ischaemic stroke. Nature Reviews Disease Primers, 5(1), 70. https://doi.org/10.1038/s41572-019-0118-8
  8. Campbell, B.C.V., & Khatri, P. (2020). Stroke. The Lancet, 396, 129-142. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)31179-X
  9. Campbell, B.C.V., Ma, H., Ringleb, P.A., Parsons, M.W., Churilov, L., Bendszus, M., Levi, C.R., Hsu, C., Kleinig, T.J., Fatar, M., Leys, D., Molina, C., Wijeratne, T., Curtze, S., Dewey, H.M., Barber, P.A., Butcher, K.S., De Silva, D.A., Bladin, C.F., Yassi, N., Pfaff, J. A. R., Sharma, G., Bivard, A., Desmond, P.M., Schwab, S., Schellinger, P.D., Yan, B., Mitchell, P.J., Serena, J., Toni, D., Thijs, V., Hacke, W., Davis, S.M., & Donnan, G.A. (2019b). Extending thrombolysis to 4·5-9 h and wake-up stroke using perfusion imaging: a systematic review and meta-analysis of individual