به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « یادگیری عمیق » در نشریات گروه « پزشکی »

  • نادر جعفرنیا دابانلو، سید محمدجواد حسینی*، کیوان معقولی
    زمینه و هدف

    با افزایش آمار ابتلا و مرگ و میر کووید-19، این نیاز احساس می شود که با استفاده از ابزارهای هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی، در جهت تشخیص سریع و به موقع ویروس کرونا اقدام نمود. در این مطالعه با استفاده از تصاویر اشعه ایکس قفسه سینه و شبکه عصبی عمیق VGG-16، یک سیستم خودکار برای تشخیص موارد ابتلا به کووید-19 طراحی و پیاده سازی شد.

    روش ها

    در این پژوهش، از تصاویر اشعه ایکس قفسه سینه که از پایگاه داده Kaggle اخذ شده است، استفاده گردید. طراحی این مطالعه به ترتیب شامل این موارد بود: نمونه گیری داده ها، تقسیم بندی آموزش ها، ساخت دایرکتوری ها، انتقال تصاویر به پوشه های مخصوص به خود، کلاسه بندی تصاویر، ساخت مدل پیشنهادی VGG-16 در بستر زبان برنامه نویسی پایتون و کتابخانه های Keras و Tensorflow، ارزیابی مدل پیشنهادی و در نهایت ساخت ماتریس درهم ریختگی و تحلیل و تفسیر آنها.

    یافته ها

    میزان صحت و دقت مدل پیشنهادی برای کلاس کووید مثبت به ترتیب، 91 و 93 درصد بود. همچنین میزان بازیابی و  امتیاز F1 برای موارد مبتلا به کووید-19، به ترتیب 94 و 88 درصد به دست آمد.

    نتیجه گیری

    به علت دقت و صحت بالای مدل پیشنهاد شده، می توان از آن در جهت تشخیص کووید- 19 و تفکیک موارد مبتلا به کووید-19 از موارد سالم استفاده کرده و همچنین به عنوان یک ابزار کمکی در جهت کمک به پزشک در تشخیص این بیماری بهره جست.

    کلید واژگان: کووید-19, ویروس کرونا, تشخیص کووید-19, تصاویر اشعه ایکس, قفسه سینه, یادگیری عمیق}
    Nader Jafarnia Dabanloo, Seyed Mohammadjavad Hosseini*, Keivan Maghooli
    Background and Aim

    With the increase in the number of infections and deaths of covid-19, the need is felt to use artificial intelligence and machine learning tools to diagnose the corona virus quickly and on time. In this study, using chest x-ray images and VGG-16 deep neural network, an automatic system was designed and implemented to detect cases of covid-19.

    Methods

    In this research, chest x-ray images obtained from the Kaggle database were used. The design of this study included: data sampling, training division, creating directories, transferring images to their own folders, classifying images, creating the proposed VGG-16 model in Python programming language and Keras and Tensorflow libraries, evaluation of the proposed model and finally the creation of the confusion matrix and their analysis and interpretation.

    Results

    The accuracy and Precision of the proposed model for the positive Covid-19 class were 91 and 93%, respectively. Also, the recall rate and F1-Score for cases with covid-19 were 94% and 88% respectively.

    Conclusion

    Due to the high accuracy and precision of the proposed model, it can be used to diagnose covid-19 and separate COVID-19 cases from healthy cases and also be used as an auxiliary tool to help doctors diagnose this disease.

    Keywords: COVID-19, Corona Virus, Detecting Of COVID-19, X-Ray Images, Chest, Deep Learning}
  • فرید سامی فر، سهیل سامی فر، فرزانه وفایی، علی گرجی*
    مقدمه

    در سال های اخیر، تکنیک های هوش مصنوعی (AI) به سرعت در حال تبدیل شدن به اقدامات بالینی مانند فرآیندهای تشخیص و پیش آگهی، ارزیابی اثربخشی درمان و پایش بیماری هستند. مطالعات قبلی نتایج جالبی را در مورد کارایی تشخیصی روش های هوش مصنوعی در افتراق بیماران مبتلا به مولتیپل اسکلروزیس (MS) از افراد سالم یا سایر بیماری های دمیلینه کننده نشان داده اند. یک بررسی سیستماتیک جامع در مورد نقش هوش مصنوعی در تشخیص ام اس وجود ندارد. هدف ما انجام یک بررسی سیستماتیک برای مستندسازی عملکرد هوش مصنوعی در تشخیص MS بود. در این مطالعه، ما یک جستجوی جامع و سیستماتیک با استفاده از پایگاه داده PubMed انجام دادیم. تمام مطالعات اصلی که بر یادگیری عمیق یا هوش مصنوعی برای تجزیه و تحلیل روش هایی با هدف تشخیص MS با استفاده از تصاویر MRI متمرکز بودند، در مطالعه ما گنجانده شدند.

    مواد و روش ها

    برای این بررسی، PubMed را برای مطالعاتی در مورد کاربرد هوش مصنوعی در MS با استفاده از تصاویر MRI منتشر شده به زبان انگلیسی طی دوره 2010-2023 جستجو کردیم. استراتژی جستجو بر اساس کلمات Mesh و ترکیب آن ها بود. همه مطالعات مرور شدند، اما تنها مرتبط ترین آن ها در این مرور مورد استفاده قرار گرفتند.

    یافته ها

    هوش مصنوعی با استفاده از روش های یادگیری عمیق می تواند بروز ام اس و عوارض آن را بر اساس عوامل خطر بیماری پیش بینی کند. و هزینه و زمان صرف شده برای آزمایش های مختلف پزشکی را کاهش می دهد. هوش مصنوعی با استخراج اطلاعات و انجام پردازش های لازم با استفاده از روش هایی مانند CNN این امکان را فراهم می کند.

    نتیجه ‎گیری:

     تشخیص بیماری ام اس بر اساس نشانگرهای جدید و هوش مصنوعی، زمینه تحقیقاتی رو به رشدی با تصاویر MRI است، همه این نتایج نشان می دهد که با پیشرفت در هوش مصنوعی، نحوه نظارت و تشخیص بیماران ام اس می تواند تغییر کند. با این حال، چالش های متعددی از جمله درک بهتر اطلاعات انتخاب شده توسط الگوریتم های هوش مصنوعی، اعتبارسنجی چند مرکزی و طولی مناسب نتایج، و جنبه های عملی مربوط به یکپارچه سازی سخت افزار و نرم افزار باقی مانده است. به طور کلی اهمیت حیاتی نظارت انسانی برای بهینه سازی و استفاده کامل از پتانسیل رویکردهای هوش مصنوعی را نمی توان نادیده گرفت.

    کلید واژگان: مولتیپل اسکلروزیس, هوش مصنوعی, یادگیری عمیق, یادگیری ماشینی}
    Farid Samifar, Soheil Samifar, Farzaneh Vafaee, Ali Gorji*
    Introduction

    In recent years, artificial intelligence (AI) techniques are rapidly becoming clinical practices such as diagnosis and prognosis processes, treatment effectiveness evaluation, and disease monitoring. Previous studies have shown interesting results regarding the diagnostic efficiency of artificial intelligence methods in differentiating patients with multiple sclerosis (MS) from healthy individuals or other demyelinating diseases. There is a lack of a comprehensive systematic review on the role of AI in MS diagnosis. Our aim was to conduct a systematic review to document the performance of artificial intelligence in MS diagnosis. In this study, we conducted a comprehensive and systematic search using the PubMed database. All original studies that focused on deep learning or artificial intelligence to analyze methods aimed at diagnosing MS using MRI images were included in our study.

    Materials and Methods

    For this review, we searched PubMed for studies on the application of artificial intelligence in MS using MRI images published in English during the period 2010-2023. The search strategy was based on the words Mesh and their combinations. All studies were reviewed, but only the most relevant ones were used in this review.

    Results

    Artificial intelligence, using deep learning methods, can predict the incidence of MS and its complications based on the risk factors of the disease and reduces the cost and time spent for various medical tests. Artificial intelligence makes this possible by extracting information and performing the necessary processing using methods such as CNN.

    Conclusion

    MS diagnosis based on new markers and artificial intelligence is a growing field of research with MRI images. All these results show that with advances in artificial intelligence, the way MS patients are monitored and diagnosed can change. However, several challenges remain, including better understanding of information selected by AI algorithms, appropriate multicenter and longitudinal validation of results, and practical aspects related to hardware and software integration. In general, the critical importance of human supervision to optimize and fully utilize the potential of artificial intelligence approaches cannot be ignored.

    Keywords: Multiple Sclerosis, Artificial Intelligence, Deep Learning, Machine Learning}
  • مهسا تقوی زاده، مهدی نوشیار، عادل اکبری مجد، سهند شاهعلی نژاد*
    مقدمه

    شناسایی و تشخیص بیماری آلزایمر موجود در بافت مغز از چالش های جدی شناسایی در حوزه پردازش تصاویر پزشکی است. در حال حاضر MRI، متداول ترین راه تشخیص آلزایمر در بین روش های تصویربرداری می باشد. عدم شناسایی صحیح بافت درگیر می تواند منجر به تشخیص نادرست به عنوان بافت سالم مغزی شود. الگوریتم یادگیری عمیق به عنوان فرآیند تشخیص ویژگی های مرتبط، اطلاعات مفید را استخراج می کند؛ لذا این پژوهش سعی دارد با استفاده از شبکه عصبی کانولوشنال در پردازش تصاویر پزشکی با دقت بهتری، نسبت به کارهای گذشته در تشخیص، انجام دهد.

    روش

    با استفاده از شبکه عصبی کانولوشنی طراحی شده استخراج ویژگی های تصاویر  T1MRI  صورت گرفته است. تصاویر آلزایمر با استفاده از نرم افزار Matlab2023a تحلیل شده اند و خروجی های مد نظر حاصل شده اند.

    نتایج

    تصاویر آلزایمر مغزی T1 پس از پیش پردازش و ورود به شبکه عصبی عمیق طراحی شده، مورد بررسی قرار گرفته اند که در خروجی حاصل از الگوریتم پیشنهادی، دقت شناسایی و سرعت شناسایی الگوریتم با بهبود ابر پارامترها در مقایسه با سایر روش های معمول بالاتر بود که دقت 96% و حساسیت 100% در شناسایی ارائه کرده است.

    نتیجه گیری

    هدف از الگوی یادگیری عمیق این است که داده های تصویری با ابعاد بزرگ و تعداد زیاد  به شکل قابل فهم برای ماشین ها درآیند. انتظار می رود در آینده استخراج ویژگی با دقت بیشتری انجام شود و جزئیات بیشتری جهت بازشناسی اشیاء در تصویر، در اختیار سیستم های بینایی ماشین قرار گیرد.

    کلید واژگان: بیماری آلزایمر, شبکه عصبی کانولوشن, یادگیری عمیق, تصاویر MRI}
    Mahsa Taghavizadeh, Mehdi Nooshyar, Adel Akbarimajd, Sahand Shahalinezhad*
    Introduction

    Identifying and diagnosing Alzheimer's disease in brain tissue is one of the serious challenges in diagnosis in the field of medical image processing. Currently, MRI is the most common way to diagnose Alzheimer's disease, and failure to correctly identify the tissue involved in it can lead to incorrect diagnosis as healthy brain tissue. Deep learning algorithm as a process of detecting features related to damaged tissue and extracting useful information. In this research, we decided to use the convolutional neural network in the processing of medical images so that we can perform the diagnosis with better accuracy than the previous works.

    Methods

    Using a convolutional neural network, the features of MRI images have been extracted. Alzheimer's images have been analyzed using Matlab2023a software and the intended outputs have been obtained.

    Results

    Brain Alzheimer's images have been analyzed after pre-processing and entering the deep neural network, and in the output of the proposed algorithm, the identification accuracy and identification speed of the algorithm with the improvement of cloud parameters was higher compared to other common methods, which was 96% accuracy. presented in identification.

    Conclusion

    The purpose of using deep learning is to make image data with large dimensions and a large number into a conceptual form for machines. It is expected that in the future feature extraction will be done more accurately and more details will be available to machine vision systems to recognize objects in the image.

    Keywords: Alzheimer's disease, convolutional neural network, deep learning, MRI images}
  • حانیه رضازاده تمرین، الهام صنیعی*، مهدی صالحی باروق
    مقدمه

    سرطان پستان، شایع ترین سرطان بدخیم در زنان است و بیشتر از سایر سرطان ها باعث مرگ و میر آنان می شود. روش ترموگرافی یکی از روش های تشخیص سرطان پستان است. مهم ترین چالش در تشخیص زود هنگام از روی این تصاویر می تواند مربوط به خطای انسانی و یا عدم دسترسی به شخص ماهر باشد. استفاده از روش های هوش مصنوعی در پردازش تصاویر در تشخیص زودهنگام و کاهش خطای انسانی می تواند موثر باشد. هدف کلی این پژوهش معرفی شبکه های ترکیبی عمیق برای تشخیص هوشمند سرطان پستان از تصاویر ترموگرافی است.

    روش

    تصاویر ترموگرافی مورد استفاده در این پژوهش از پایگاه داده DMR-IR جمع آوری شده است. ابتدا ویژگی های اصلی تصاویر توسط شبکه پیچشی عمیق CNN استخراج گردید. سپس در ادامه از دو الگوریتم FCNNs و SVM برای کلاس بندی سرطان پستان از تصاویر ترموگرافی استفاده شد.

    نتایج

    نرخ دقت برای الگوریتم های CNN_FC و CNN-SVM، به ترتیب 94/2%، 95/0% بود. علاوه بر این، پارامترهای قابلیت اطمینان هم برای این طبقه بندی کننده ها به ترتیب 92/1%، 97/5% و حساسیت برای هر یک از این طبقه بندی کننده ها به ترتیب  95/5%، 94/1% محاسبه شد.

    نتیجه گیری

    مدل پیشنهادی مبتنی بر شبکه ترکیبی عمیق دقت مناسبی نسبت به الگوریتم های مشابه دارد؛ بنابراین می تواند پزشکان را در تشخیص زودهنگام سرطان پستان از طریق تصاویر ترموگرافی کمک نموده و خطای انسانی را به حداقل برساند.

    کلید واژگان: تشخیص, سرطان پستان, یادگیری عمیق, شبکه عصبی کانولوشنی, ترموگرافی}
    Hanieh Rezazadeh Tamrin, Elham Saniei*, Mehdi Salehi Barough
    Introduction

    Breast cancer is the most common cancer in women that causes more deaths than other cancers. Thermography is one of the methods of breast cancer diagnosis. The most important challenge in early detection of these images can be human error or lack of access to a skilled person. The use of artificial intelligence methods in image processing can be effective in early detection and reduction of human error. The main aim of this research was to introduce hybrid networks for intelligent diagnosis of breast cancer from thermographic images.

    Method

    The thermographic images used in this study were collected from the DMR-IR database. First, the main features of the images were extracted by deep convolutional network (CNN). Then, FCNNs and SVM algorithms were used to classify breast cancer from thermographic images.

    Results

    The accuracy rate for CNN_FC and CNN-SVM algorithms was 94.2% and 0.95%, respectively. In addition, the reliability parameters for these classifiers were calculated as 92.1%, and 97.5%, and the sensitivity for each of these classifiers as 95.5%, and 94.1%, respectively.

    Conclusion

    The proposed model based on the deep hybrid network has good accuracy compared to similar algorithms; therefore, it can help doctors in the early diagnosis of breast cancer through thermographic images and minimize human error.

    Keywords: Diagnosis, Breast Cancer, Deep Learning, Convolutional Neural Network, Thermography}
  • امین بیگلرخانی، رضوان عباسی*، محمدرضا ثنایی
    زمینه و هدف

    در سال های اخیر، مدیریت زنجیره تامین دارو، به ویژه پس از همه گیری بیماری کووید-19 اهمیت بیشتری پیدا کرده است. در این مدت یکی از چالش های مهم مساله کنترل هزینه زنجیره تامین است. اگر موجودی دارو در بیمارستان ها به درستی مدیریت نشود، مشکلاتی مانند کمبود موجودی برخی داروهای حیاتی، تامین موجودی مازاد، افزایش هزینه ها و درنهایت نارضایتی بیماران را به دنبال خواهد داشت.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش سعی شده است تا با استفاده از الگوریتم های یادگیری عمیق، نیازهای دارویی بیمارستان های کشور را پیش بینی و مدیریت کنیم. داده های مصرف دارویی ده سال بیمارستان عمومی بعثت همدان از پایگاه داده های سامانه مدیریت بیمارستان استخراج شده است. به عنوان یک مطالعه موردی، عملکرد مدل پیشنهادی برای پیش بینی میزان مصرف سفازولین ارزیابی شده است. این مدل شامل یک شبکه حافظه طولانی کوتاه مدت می باشد که می تواند پیشینه تغییرات داده ها را در کاربردهای پیش بینی سری های زمانی تشخیص دهد. مدل پیشنهادی با وجود تعداد زیادی پارامترهای تطبیق پذیر در شبکه های عصبی عمیق عملکرد خوبی را برای غلبه بر پیچیدگی های مسیله یادگیری به ارمغان می آورد.

    نتایج

    استفاده از رویکرد یادگیری عمیق پیشنهادی با کاهش اثرات پیچیدگی و عدم قطعیت در داده های پزشکی، استحکام الگوریتم را افزایش داده است. میانگین خطای پیش بینی با به کارگیری روش پیشنهادی 043/0 و مقادیر اندازه گیری شده برای RMSE، MAE و R2  به ترتیب برابر با 335/0، 260/0 و 851/0 است.

    نتیجه گیری

    مقایسات جامعی بین برخی از سایر روش های پیش بینی و مدل پیشنهادی انجام شده است، که عملکرد بهتر مدل پیشنهادی را نشان می دهد. علاوه براین، نتایج ارزیابی دقت و کارایی قابل قبول رویکرد پیشنهادی را به خوبی نشان می دهد.

    کلید واژگان: زنجیره تامین دارو, مدل پیش بینی کننده, یادگیری عمیق, حافظه طولانی کوتاه مدت}
    Amin Biglarkhani, Rezvan Abbasi*, Mohammadreza Sanaei
    Background and Objectives

    In recent years, medicine supply chain management has become more significant, especially after the Covid-19 pandemic. The most important issue is supply chain cost control. If the drug inventory is not properly managed, it will lead to issues such as the lack of inventory of certain drugs, provision of excess inventory, increased costs, and, finally, patient dissatisfaction.

    Materials and Methods

    In this study, an attempt has been made to predict and manage the pharmaceutical needs of hospitals using an efficient deep-learning algorithm. The drug consumption data for ten years of Besat General Hospital in Hamedan are extracted from the HIS database. As a case study, the accuracy of the predictive model is evaluated, especially for cefazolin. We use a deep model to analyze the medical time-series data efficiently. This model consists of a Long Short-Term Memory network, which can sufficiently recognize the change history in time-series prediction applications. The proposed model with many adjustable parameters in the deep architecture will bring good performance to overcome the complexities of the learning problem.

    Results

    Using the deep learning method can increase robustness by reducing the effects of complexity and uncertainty in medical data. The average forecasting error for the proposed method is 0.043, and the measured values for RMSE, MAE, and R2  are 0.335, 0.260, and 0.851, respectively.

    Conclusion

    A comprehensive comparison between some other predictive methods and the implemented model shows the outperformance of the proposed approach. Additionally, the evaluation results indicate the efficiency of the proposed approach.

    Keywords: Medicine Supply Chain, Predictive model, Deep learning, Long Short-Term Memory}
  • فائزه مقدس*، زهرا امینی، راحله کافیه
    زمینه و هدف

    سیستم های رابط مغز و رایانه از طریق سیگنال های مغزی امکان ارتباط با دنیای بیرون را بدون استفاده از واسطه های فیزیولوژیکی برای افراد دارای ناتوانی جسمی فراهم می کند. یکی از انواع این سیستم ها، سیستم های مبتنی بر تصور حرکتی است. از مهمترین بخش ها در طراحی این سیستم ها، طبقه بندی سیگنال های مغزی مبتنی بر تصور حرکت به کلاس های تصور حرکت به منظور تبدیل به فرمان کنترلی است. در این مقاله یک روش نوین طبقه بندی سیگنال های مغزی مبتنی بر تصور حرکتی با استفاده از روش های یادگیری عمیق ارایه شده است.

    روش بررسی

    این مطالعه مقطعی در دانشکده فناوری های نوین پزشکی دانشگاه علوم پزشکی اصفهان از بهمن 1398 تا تیر 1401 انجام شد در بلوک پیش-پردازش قطعه بندی سیگنال های مغزی، انتخاب کانال های مناسب و استفاده از فیلتر باترورث (Butterworth filter)، سپس تبدیل موجک جهت انتقال به حوزه زمان-فرکانس و در قسمت طبقه بندی از دو طبقه بند شبکه یادگیری عمیق کانولوشنی یک بعدی با دو معماری و شبکه یادگیری عمیق کانولوشن دوبعدی با دو معماری با ورودی سه موجک مادر Cmor، Mexicanhat و Cgaus به کار گرفته شده و درنهایت عملکرد شبکه ها بررسی شده اند.

    یافته ها: 

    سه کانال برای 9 سوژه موردنظر، به عنوان بهترین کانال ها انتخاب شدند. همچنین پس از یافتن پارامترهای بهینه در ساختار داده، تبدیل موجک با موجک مادر Cgaus بالاترین درصد را در دو معماری پیشنهاد شده، دارد. صحت 53/92%، بالاترین صحت مربوط به معماری دوم شبکه عصبی کانولوشن دوبعدی پیشنهاد داده شده است.

    نتیجه گیری:

     نتایج به دست آمده از شبکه های پیشنهاد شده، نشان دهنده آن است که شبکه های یادگیری عمیق مناسب می توانند به عنوان ابزاری مناسب و دقیق برای طبقه بندی دادگان مبتنی بر تصور حرکت مورد استفاده قرار گیرند.

    کلید واژگان: سیستم های رابط مغز و رایانه, طبقه بندی, یادگیری عمیق, سیگنال الکتروانسفالوگرام}
    Faezeh Moghadas*, Zahra Amini, Rahele Kafieh
    Background

    Brain-computer interface systems provide the possibility of communicating with the outside world without using physiological mediators for people with physical disabilities through brain signals. A popular type of BCIs is the motor imagery-based systems and one of the most important parts in the design of these systems is the classification of brain signals into different motor imagery classes in order to transform them into control commands. In this paper, a new method of brain signal classifying based on deep learning methods is presented.

    Methods

    This cross-sectional study was conducted at Isfahan University of Medical Sciences, School of Advanced Technologies in Medicine, from February 2020 to June 2022. In the pre-processing block, segmentation of brain signals, selection of suitable channels and filtering by Butterworth filter have been done; then data has transformed to the time-frequency domain by three different kinds of mother wavelets including Cmor, Mexicanhat, and Cgaus. In the classification step, two types of convolutional neural networks (one-dimensional and two-dimensional) were applied whereas each one of them was utilized in two different architectures. Finally, the performance of the networks has been investigated by each one of these three types of input data.

    Results

    Three channels were selected as the best ones for nine subjects. To separate 8-30 Hz, a 5th degree Butterworth filter was used. After finding the optimal parameters in the proposed networks, wavelet transform with Cgauss mother wavelet has the highest percentage in the both proposed architectures. Two-dimensional convolutional neural network has higher convergence speed, higher accuracy and more complexity of calculations. In terms of accuracy, precision, sensitivity and F1-score, two-dimensional convolutional neural network has performed better than one-dimensional convolutional neural network. The accuracy of 92.53%, which is obtained from the second architecture, as the best result, is reported.

    Conclusion

    The results obtained from the proposed network indicate that suitable, and well-designed deep learning networks can be utilized as an accurate tool for data classification in application of motion perception.

    Keywords: brain-computer interface (BCI), classification, deep learning, electroencephalography (EEG)}
  • مجتبی سیرتی، امشه، الهام شعبانی نیا، علی چاپاریان*

    مقدمه:

     از تصاویر رادیوگرافی دست، به صورت رایج جهت ارزیابی بلوغ استخوانی استفاده می شود. به طوری که تفاوت چشمگیر میان سن ارزیابی شده و سن تقویمی می تواند نشان دهنده ی اختلال در رشد باشد. با این حال ارزیابی دستی تصاویر، معمولا فرایندی زمان بر و وابسته به ناظر است. لذا هدف از انجام این مطالعه، ایجاد روشی خودکار برای ارزیابی سن استخوانی با استفاده از تصاویر رادیوگرافی دست می باشد.

    روش ها

    در این پژوهش که از نوع بنیادی- کاربردی می باشد، از مجموعه تصاویر رادیوگرافی انجمن رادیولوژی آمریکای شمالی (Radiological Society of North America) RSNA استفاده شد و روش یادگیری انتقالی برای تخمین سن استخوانی کودکان پیشنهاد گردید. تصاویر ورودی، ابتدا به دلیل کیفیت پایین مورد پیش پردازش قرار گرفتند. سپس مدل از پیش آموزش دیده 121DenseNet- برای استخراج ویژگی های مکانی متمایزکننده مورد استفاده قرار گرفت.

    یافته ها

    ارزیابی ها با استفاده از پنج مدل از پیش آموزش دیده و بر روی مجموعه ی داده ی RSNA نشان دادند که مدل 121DenseNet- پس از تنظیم می تواند با میانگین خطای مطلق 9/8 ماه بهتر از سایر مدل ها عمل کند.

    نتیجه گیری

    بلوغ اسکلتی می تواند با استفاده از مدل 121DenseNet- با دقت رضایت بخشی تخمین زده شود و از این روش می توان به رادیولوژیست ها در اندازه گیری سریع و دقیق سن استخوانی کمک نمود.

    کلید واژگان: اختلالات رشد, اندازه گیری, یادگیری عمیق, سن استخوانی, رادیوگرافی}
    Mojtaba Sirati-Amsheh, Elham Shabaninia, Ali Chaparian *
    Background

    Hand radiographs are commonly used to evaluate bone maturity. So that the significant difference between the estimated bone age and the chronological age can indicate a developmental disorder. However, the manual evaluation of images is usually a time-consuming and observer-dependent process. Therefore, in this paper, an automatic method for the assessment of bone age using radiographs of children's hands is proposed.

    Methods

    In this fundamental-applied research, the collection of radiographic images of the Radiological Society of North America (RSNA) was used, and transfer learning methods were proposed. The input images were first pre-processed due to low quality. Then a pre-trained model based on DenseNet-121 was used to extract the discriminating spatial features.

    Findings

    Evaluations using five pre-trained models on the RSNA dataset showed that the DenseNet-121 model, after adjustment, could perform better than other models, with a mean absolute error of 9.8 months.

    Conclusion

    Skeletal maturity can be estimated with satisfactory accuracy using the DenseNet-121 model, and this method can help radiologists in quick and accurate measurement of bone age.

    Keywords: Deep learning, Growth disorders, Bone age, Measurements, Radiography}
  • رامین افراه، زهرا امینی*، راحله کافیه، علیرضا ورد

    زمینه: 

     سیستم های واسط مغز و رایانه با استخراج اطلاعات از سیگنال‌های مغز، امکان ارتباط مغز با محیط، بدون استفاده از واسط فیزیولوژیک را فراهم می‌کنند. پتانسیل‌های وابسته به رخداد نوعی از سیگنال‌های مغزی هستند که P300 یکی از شاخته‌شده‌ترین مولفه‌ها در این دسته از سیگنال‌هاست. از مهم‌ترین بخش‌ها در طراحی سیستم‌های واسط مغز و رایانه مبتنی بر P300، طبقه‌بندی سیگنال دریافتی به دو دسته P300 و nP300 است. در این مطالعه، رهیافتی بر پایه روش‌های یادگیری ماشین نوین به منظور طبقه بندی این مولفه ارایه شده است.

    روش‌کار:

     در ابتدا کانال‌های مناسب انتخاب شدند، سپس دادگان با روش نمونه برداری سنتزی تطبیقی افزوده شده و فیلتر شدند و مقدار ثابت از سیگنال حذف شد. چهار شبکه کانولوشن یک بعدی، کانولوشن دو بعدی، شبکه خود رمزگذار کانولوشن یک بعدی و خود رمزگذار کانولوشن دو بعدی جهت طبقه بندی مولفه P300 پیشنهاد شده است.

    یافته‌ها:

     پس از یافتن پارامترهای بهینه و منطبق بر ساختار داده، صحت 92 درصد، به عنوان بیشترین صحت و با استفاده از مدل خود رمزگذار کانولوشن دو بعدی کسب شد که مصالحه‌ای مناسب بین بار محاسباتی، قابلیت تعمیم پذیری و ثبات در هنگام فرآیند آموزش و اعتبار سنجی دارد.

    نتیجه‌گیری: 

    نتایج به دست آمده حاکی از آن است که قابلیت‌های روش‌های یادگیری عمیق، آن ها را به ابزاری مناسب جهت طبقه بندی دادگان P300 تبدیل کرده که در نهایت باعث ارتقای عملکرد سیستم های واسط مغز و رایانه می شوند و در این میان روش های کانولوشنی خودرمزگذار ثبات بیشتر و همگرایی سریع‌تر نسبت به نسخه غیر خود رمزگذار در فرآیند آموزش و اعتبار سنجی دارند. علاوه بر این، روش ADASYN با حفظ ساختار اولیه فضای ویژگی و عدم کپی برداری از دادگان موجود، روشی مناسب برای برابرسازی کلاس ها در طبقه بندی P300 است.

    پیامدهای عملی: 

    افزایش صحت شناسایی مولفه P300 و همچنین کاهش حجم داده به شکل موثر با استفاده از شبکه خود رمزگذار پیشنهادی و در نتیجه آن افزایش توانایی تشخیص کاراکتر در سیستم‌های اسپلر مورد استفاده بیماران فلج عصبی عضلانی.

    کلید واژگان: هوش مصنوعی, مولفه P300, سیستمهای واسط مغز و رایانه, طبقه بندی, یادگیری عمیق}
    Ramin Afrah, Zahra Amini*, Rahele Kafieh, Alireza Vard
    Background

    Brain computer interface (BCI) systems by extracting knowledge from brain signals provide a connection channel to the outside world for disabled people, without physiological interfaces. Event-related potentials (ERPs) are a specific type of electroencephalography signals and P300 is one of the most important ERP components. The critical part of P300-based BCI systems is classification step. In this research, an approach is proposed for P300 classification based on novel machine learning methods using convolutional neural networks (CNN) and autoencoder networks.

    Methods

    In the pre-processing step, channel selection, data augmentation (by ADASYN method), filtering and base-line drift were done. Then, in the classification step, four different CNN classifiers including CNN1D, CNN2D, CNN1D_Autoencoder, and CNN2D-Autoencoder were used for P300 classification.

    Results

      After implementation and tuning the networks, 92% as a best accuracy was achieved by CNN2D_Autoencoder. This result was achieved with a considerable tradeoff between complexity and stability.

    Conclusion

      The acquired results emphasize the ability of the deep learning methods in P300 classification and approve the advantage of using them in BCI systems. Furthermore, autoencoder versions of CNN networks are more stable and have a faster convergence. Meanwhile, ADASYN is a suitable method for augmentation of P300 data and even ERPs by sustaining the premier feature space without copying data.

    Practical Implications:

     Our results can increase the accuracy of P300 detection and simultaneously reduce the volume of data using the proposed model. Consequently, they can improve character recognition in P300-speller systems generally used by amyotrophic lateral sclerosis (ALS) patients.

    Keywords: Artificial Intelligence, P300, Brain computer interface (BCI), Classification, Deep learning}
  • مصطفی لنگری زاده، محیا جهانشاهی *، توکتم خطیبی
    مقدمه

    مرزبندی دقیق نواحی مبتلابه فیبروز میوکارد در تصاویر ام‌آرآی کسب‌شده با ماده حاجب نقش بسیار مهمی در پایش بیماران کاردیومیوپاتیک هیپرتروفیک و ارزیابی ریسک ابتلای آن‌ها به عوارض ناشی از این بیماری همچون مرگ ناگهانی دارد. به دلیل صرف زمان بسیار و نیاز به تخصص برای انجام این عمل، خودکار کردن این فرایند می‌تواند نقش بسزایی در تسریع و افزایش کارایی آن بگذارد. هدف از مطالعه انجام‌شده، استفاده از یک مدل مبتنی بر یادگیری عمیق برای خودکار کردن فرایند مرزبندی فیبروز میوکارد در تصاویر ام‌آرآی کسب‌شده با ماده حاجب بیماران در کاردیومیوپاتیک هیپرتروفیک بود.

    روش ها

    در این پژوهش از پشت سر هم قرار گرفتن سه مدل مشابه برگرفته از شبکه‌ی یونت، به ترتیب برای تشخیص ناحیه هدف، رسم مرزهای میوکارد و مرزبندی دقیق نواحی مبتلابه فیبروز استفاده‌شده است. برای انجام این پژوهش، از تصاویر ام‌آرآی کسب‌شده با ماده حاجب 41 بیمار مبتلابه کاردیومیوپاتی استفاده شد که توسط دو متخصص با سابقه مرزبندی شده بودند.

    یافته ها

    مدل استفاده‌شده توانست ضریب تشابه دایس و صحت به ترتیب 74/89 و 22/98 در مرزبندی فیبروز؛ و 42/88 و 66/94 در مرزبندی ماهیچه بطن چپ دست یابد و در مقایسه با روش‌های قبلی کارایی بالاتری ارایه دهد. نتیجه‌گیری: نتایج به‌دست‌آمده از این مطالعه نشان دادند که استفاده از روش‌های یادگیری عمیق در روند رسم مرزهای فیبروز میوکارد، علاوه بر خودکارسازی این فرایند، حذف نیاز به تخصص و همچنین کاهش زمان، می‌توانند کارایی این عمل را نسبت به روش-های ارایه‌شده پیشین افزایش دهند.

    کلید واژگان: یادگیری عمیق, ام آرآی قلب, فیبروز میوکارد}
    Mostafa Langarizadeh, Mahya Jahanshahi *, Toktam khatibi
    Introduction

    Accurate delineation of myocardial fibrosis in Late Gadolinium Enhancement Cardiac Magnetic Resonance (LGE-CMR) has a crucial role in the assessment and risk stratification of HCM patients. As this is time-consuming and requires expertise, automation can be essential in accelerating this process. This study aims to use Unet-based deep learning methods to automate the mentioned process.

    Methods

    This study used three consecutive Unet-based networks for Region of Interest (ROI) detection, myocardial segmentation, and fibrosis delineation. The study was conducted on LGE images of 41 images diagnosed with HCM, which were contoured by two experts.

    Results

    This model reported a Dice similarity coefficient and accuracy of 89.74 and 98.22 in myocardial segmentation and 88.42 and 94.66 in fibrosis delineation, respectively, and could outperform the previous methods

    Conclusion

    The results confirm that using deep learning methods for delineating myocardial fibrosis not only can automate the process, but also helps improve the results and decrease the required time.

    Keywords: Deep Learning, Cardiac Magnetic Resonance, CMR, Myocardial Fibrosis}
  • زهرا پاپی، ایرج عابدی*، فاطمه دالوند، علیرضا عموحیدری
    زمینه و هدف

    گلیوما (Glioma) متداول ترین تومور مغزی اولیه بوده و تشخیص به موقع تومور در برنامه ریزی درمان بیماران حایز اهمیت است. قطعه بندی دقیق تومور و نواحی داخلی آن در تصاویر تشدید مغناطیسی (Magnetic resonance imaging) توسط رادیولوژیست به عنوان گام اول در تشخیص می باشد که افزون بر زمان بر بودن ممکن است توسط پزشکان مختلف تشخیص های متفاوتی داده شود. هدف از انجام مطالعه حاضر ارایه روشی خودکار در قطعه بندی تومور و نواحی داخلی آن می باشد.

    روش بررسی

    این یک مطالعه بنیادی-کاربردی است که از اردیبهشت 1399 تا شهریور 1400 و بر روی تصاویر مولتی مدالیتی MRI 285 بیمار مبتلا به تومور گلیوما از پایگاه داده BraTS 2018 انجام گرفت. در این مطالعه، معماری U-Net دو بعدی با روش مبتنی بر تکه (Patch-based)، شامل یک مسیر رمزگذاری جهت استخراج ویژگی ها و یک مسیر رمزگشایی متقارن طراحی گردید. آموزش این شبکه در سه مرحله مجزا با استفاده از داده های گلیوما درجه بالا (High grade glioma)، گلیوما درجه پایین (Low grade glioma) و ترکیب دو گروه به ترتیب با تعداد 210، 75 و 220 بیمار انجام شد.

    یافته ها

    مدل پیشنهادی نتایج ضریب دایس در مجموعه داده های HGG، 85/0، 85/0، 77/0، مجموعه داده های LGG، 80/0، 66/0، 51/0 و ترکیب دو گروه، 88/0، 79/0، 77/0 به ترتیب برای نواحی کل تومور، هسته تومور و ناحیه افزایش یافته در داده های آموزش برآورد نمود.

    نتیجه گیری

    با استفاده از شبکه U-Net می توان در قطعه بندی دقیق تومور و نواحی مختلف آن کمک شایانی به پزشکان انجام داد، همچنین با تشخیص دقیق و درمان زودهنگام نرخ بقای این بیماران را افزایش داد و کیفیت زندگی آنها را بهبود بخشید.

    کلید واژگان: یادگیری عمیق, گلیوما, تصویربرداری تشدید مغناطیسی}
    Zahra Papi, Iraj Abedi*, Fatemeh Dalvand, Alireza Amouheidari
    Background

    Glioma is the most common primary brain tumor, and early detection of tumors is important in the treatment planning for the patient. The precise segmentation of the tumor and intratumoral areas on the MRI by a radiologist is the first step in the diagnosis, which, in addition to the consuming time, can also receive different diagnoses from different physicians. The aim of this study was to provide an automated method for segmenting the tumor and intratumoral areas.

    Methods

    This is a fundamental-applied study that was conducted from May 2020 to September 2021 using multimodal MRI images of 285 patients with glioma tumors from the BraTS 2018 Database. This database was collected from 19 different MRI imaging centers, including multimodal MRI images of 210 HGG patients, and 75 LGG patients. In this study, a 2D U-Net architecture was designed with a patch-based method for training, which comprises an encoding path for feature extraction and a symmetrical decoding path. The training of this network was performed in three separate stages, using data from high-grade gliomas (HGG), and low-grade gliomas (LGG), and combining two groups of 210, 75, and 220 patients, respectively.

    Results

    The proposed model estimated the Dice Similarity Coefficient (DSC) results in HGG datasets 0.85, 0.85, 0.77, LGG datasets 0.80, 0.66, 0.51, and the combination of the two groups 0.88, 0.79, 0.77 for regions the whole tumor, tumor core, and enhancing region in the training dataset, respectively. The results related to Hussdorf Distance (HD) for HGG datasets were 8.24, 9.92, 4.43, LGG datasets 11.5, 11.31, 2.23, and the combination of the two groups 7.20, 8.82, 4.43 for regions the whole tumor, tumor core, and enhancing region in the training dataset, respectively.

    Conclusion

    Using the U-Net network can help physicians in the accurate segmentation of the tumor and its various areas, as well as increase the survival rate of these patients and improve their quality of life through accurate diagnosis and early treatment.

    Keywords: deep learning, glioma, magnetic resonance imaging}
  • مهدی یوسفی، محمدرضا هدیه زاده*
    مقدمه

    تخمین پاسخ به درمان همیشه یکی از کارهای چالش برانگیز یک انکولوژیست است. با توجه به تاثیر بسزای عود کردن تومور در برنامه درمانی بیماران مبتلا به سرطان ریه، یافتن روشی جهت پیش بینی و تشخیص عود این تومورها قبل از شروع درمان دارای اهمیت فراوان است. این امر امروزه به صورت تجربی انجام شده و دقت آن بسیار وابسته به تبحر و تجربه پزشک است. لذا هدف از این مطالعه ارایه روشی خودکار جهت تشخیص عود کردن سرطان ریه مبتنی بر ویژگی های تصویری و بالینی است.

    روش

    داده های مورد استفاده در این مطالعه از پرتال TCIA جمع آوری شده است. پس از پیش پردازش تصاویر، ناحیه بندی به روش اتسو و در مرحله بعد توسط مدل های از پیش آموزش دیده AlexNet و GoogleNet ویژگی های رادیومیک استخراج و در کنار ویژگی های بالینی جهت تشخیص عود کردن ضایعه مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت توسط برخی روش های یادگیری ماشین به طبقه بندی پرداخته شد.

    نتایج

    روش پیشنهادی ما در 162 بیمار مبتلا به سرطان ریه سلول غیر کوچک (NSCLC) با استفاده از پایگاه داده رادیوژنومیک NSCLC در پورتال (The Cancer Imaging Archive) TCIAمورد ارزیابی قرار گرفت. پس از پیش پردازش تصاویر، ناحیه بندی به روش اتسو و در مرحله بعد توسط مدل های از پیش آموزش دیده AlexNet و GoogleNet ویژگی های رادیومیک استخراج و در کنار ویژگی های بالینی جهت تشخیص عود کردن ضایعه مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت توسط برخی روش های یادگیری ماشین به طبقه بندی پرداخته شد.

    نتیجه گیری

    یافته اصلی این مطالعه آشکار شدن قابلیت روش های یادگیری عمیق در استخراج ویژگی از تصاویر پزشکی اشاره کرد. به عنوان مثال در این مطالعه شبکه AlexNet قادر به استخراج ویژگی هایی از تصویر CT بیماران مبتلا به تومور ریوی بود که در تشخیص عود مجدد این ضایعات بسیار کمک کننده است.

    کلید واژگان: سرطان ریه سلول غیر کوچک, پردازش تصویر, یادگیری ماشین, یادگیری عمیق, ویژگی های رادیومیک}
    Mahdi Yousefi, Mohammadreza Hedyehzadeh*
    Introduction

    Evaluation of treatment response is one of the most challenging tasks in the treatment planning of cancer cases. Regarding the significant effect of tumor recurrence in the treatment planning of patients with lung cancer, finding an approach to predict the recurrence of these tumors is of great importance. Nowadays, this process is done experimentally, and its accuracy depends on the experience and proficiency of the oncologist. This study aimed to provide an automated method to detect the recurrence of lung cancer based on imaging and clinical features.

    Method

    Our proposed method was evaluated in 162 patients with non-small cell lung cancer (NSCLC) using the NSCLC radiogenomic database in the Cancer Imaging Archive (TCIA) portal. After pre-processing, segmentation was performed using the Otsu method. In the next step, the radiomic features were extracted using pre-trained AlexNet and GoogleNet models, and along with clinical features, they were used to detect lesion recurrence. Finally, all cases were classified into two classes using machine learning methods.

    Results

    The proposed method used clinical and deep features. The classification was done using various models, and the accuracy of the support vector machine by AlexNet features resulted in the highest performance. The mean values of accuracy, sensitivity, and specificity for this model are 99.76, 99.77, and 99.76%, respectively.

    Conclusion

    The main finding of this study was revealing the capability of deep learning methods in extracting features from medical images. For example, the AlexNet was able to extract features from CT images of NSCLC patients, which are very helpful in the recurrence prediction of these lesions.

    Keywords: Non-small cell Lung Cancer, Image Processing, Machine Learning, Deep Learning, Radiomics Features}
  • الهام قوچ داشی، سعید مشگینی*، سمیه ماکویی
    زمینه و هدف

    سرطان سینه، شایع ترین سرطان در میان زنان و دومین علت مرگ و میر ناشی از سرطان در زنان است. ماموگرافی یک نوع تصویربرداری ساده و ابزاری برای کشف زود هنگام سرطان های غیرقابل لمس پستان است؛ اما بررسی و تفسیر تعداد بسیار زیادی از تصاویر ماموگرام، کاری بسیار دشوار و زمان بر و احتمال وقوع خطاهای انسانی بسیار است. یکی از مهم ترین روش های یادگیری عمیق، شبکه های عصبی کانولوشنی هستند. در مقاله، از پایگاه داده دیجیتال برای ماموگرافی غربالگری از نسخه ی CBIS با هدف ارتقا اعتبارسنجی داده ها مورد استفاده گردید.

    روش کار

    در این پژوهش ، در حالت دو کلاسه سه نوع معماری و در حالت سه کلاسه یک نوع معماری طراحی گردید. برای طراحی شبکه، لایه ها با توجه به شکل5 چینش گردید که از یک لایه ورودی به اندازه 1×145×159 و یک لایه کانولوشنی دوبعدی به اندازه 8×20 و از یک لایه ادغام ماکسیمم با سایز2× 5 و از دو لایه تماما متصل استفاده شد (از لایه ادغام ماکسیمم به این دلیل استفاده شد که از حداکثر مقدار خوشه های نورونی لایه پیشین استفاده می کند و هم چنین باعث همگرایی سریع تر، بهبود تعمیم دهی و انتخاب ویژگی های نامتغیر شود.) و مقداردهی وزن هر لایه به صورت تصادفی بوده است. سومین معماری شبکه طراحی شده نشان داده شده، به این صورت است که از یک لایه ورودی و سه لایه کانولوشنی دوبعدی و از سه لایه ادغام ماکسیمم و از دو لایه تماما متصل استفاده شده که سایز هر لایه در جدول (3) نشان داده شده است. لایه سازی برابر با یک است. زمان آموزش 6:37 است و دقت به دست آمده برای داده های اعتبارسنجی 58/92 % و آزمایش 5/86 % به دست آمده است.

    یافته ها

    نتایج حاصل از شبیه سازی برای 310 داده برای دومین نوع معماری دو کلاسه زمان آموزش"06:′6 است و دقت به دست آمده برای داده های اعتبارسنجی 40/84 % و آزمایش 82/72 % به دست آمده است همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی برای 1240 داده برای اولین نوع معماری دو کلاسه زمان آموزش"44:′54:3 است و دقت به دست آمده برای داده های اعتبارسنجی 72/51 % و آزمایش 69/51 % به دست آمده است.

    نتیجه گیری

    پس از یک سری پیش پردازش های صورت گرفته تعداد تصاویرمورد استفاده 310 عدد انتخاب گردید.سپس دو نوع معماری دیگر طراحی گردید که با اعمال داده های پردازش شده، دقت حاصل از معماری ها برای 310 داده به ترتیب 39/42 %، 82/72 %، 34/79 % بدست آمد. دقت حاصل از معماری ها برای 1240 داده 69/51 %، 45/65 %، 46/ 72 % بدست آمد. در حالت سه کلاسه از 1318 تصویر موجود در پایگاه داده استفاده شد و به دلیل هم اندازه نبودن تصاویر، تغییر سایز صورت گرفت و سپس ماسک تصاویر بر روی تصاویر منطبق گردید و به شبکه عصبی کانولوشنی طراحی شده داده شدو داده ها به سه کلاس طبقه بندی گردید. با توجه به پیش پردازش و عملیاتی که انجام داده شده است، دقت شبکه افزایش یافته (39/72%) و نتیجه بهبود یافته است. مزیت روش دقت داده های اعتبارسنجی و داده های آزمایش افزایش یافته است.

    کلید واژگان: یادگیری عمیق, شبکه های عصبی کانولوشن, ماموگرافی, سرطان پستان, طبقه بندی}
    Elham Ghochdashi, Saeed Meshgini*, Somayeh Makouei

    Background &

    Aims

    Mammography is one of the reliable methods for early detection of breast cancer. However, it is difficult for the radiologist to provide an accurate and uniform assessment of the massive mammograms produced in the extensive screening. Therefore, the presence of an intelligent system that is highly accurate in detecting the location of a cancerous mass will be very necessary and necessary. In this regard, this research, by using mammography images and image processing techniques, has been tried to get an accurate diagnosis of the location of breast cancer. For this purpose, first by using some digital image enhancement techniques, an attempt is made to increase the recognition of cancerous tissues, and then by using classification techniques, the precise separation of cancerous parts from healthy parts of the breast is done. In research, various techniques have been proposed to improve the detection of tumors in mammograms and the accuracy of breast cancer classification. The basic problems in breast mammography in identifying and classifying masses and microcalcifications are caused by various factors. One of these complications is due to the awkward and illogical shape of some clusters of calcifications. The boundaries of each of the microcalcifications in the cluster cannot be well defined, and the radiologist may not be able to make an accurate diagnostic decision about the clinical nature of the microcalcifications in an area, but he can usually identify suspicious areas. In the paper, they presented a CAD system for processing mammographic images. They used the compressed breast thickness parameter for feature selection showed the importance of breast compression and changes in breast composition and then applied it to a variety of mammography image processing tasks. Considering that breast thickness is a key parameter in calculations and is not usually recorded; they showed that breast thickness can be estimated from an image and examined its sensitivity on the estimates. Then they discussed how to simulate X-rays in each examination and also simulate the appearance of anatomical structures inside the breast. In the research, tissue characteristics were used to automatically evaluate breast tissue density in digital mammograms. In this approach, the target area is limited to breast tissue only; so that artifacts, background, and head muscles are removed.Breast cancer is the most common cancer among women and the second cause of cancer-related death in women. Mammography is a simple type of imaging and a tool for early detection of non-palpable breast cancers; however, examining and interpreting a large number of mammogram images is a challenging and time-consuming task, and the possibility of human errors is high. One of the most important deep learning methods is convolutional neural networks. In the article, the digital database for screening mammography from the CBIS version was used to improve data validation.

    Methods

    In this research, three types of architecture were designed in the two-class mode and one type of architecture was designed in the three-class mode. To design the network, the layers were arranged according to Figure 5, which uses an input layer of size 159 x 145 a two-dimensional convolution layer of size 20 x 8, and a maximum integration layer of size 5 x 2, and two fully connected layers. (The maximum integration layer was used because it uses the maximum amount of neuron clusters of the previous layer and also causes faster convergence, and improves generalization and selection of invariant features). The third designed network architecture is shown in such a way that one input layer three 2D convolutional layers three maximum integration layers and two fully connected layers are used, the size of each layer is shown in Table (3). Layering is equal to one. The training time is 6:37 and the accuracy obtained for the validation data is 92.58% and the test data is 86.5%.

    Results

    The simulation results for 310 data for the second type of two-class architecture, the training time is 6:06, and the accuracy obtained for the validation data is 84.40% and 72.82% for the test data. Also, the simulation results for 1240 The data for the first type of two-class architecture, the training time is 3:44:54, and the accuracy obtained for the validation data is 51.72% and the test data is 51.69%.

    Conclusion

    After a series of pre-processing, the number of used images was selected as 310. Then two other types of architecture were designed, and by applying the processed data, the accuracy of the architectures for 310 data was 42.39%, 7and 2.82%, respectively. 79.34% was obtained. The accuracy of the architectures for 1240 data was 51.69%, 65.45%, 72.46%. In the three-class mode, 1318 images in the database were used, and due to the lack of the same size, the images were resized. Then the image mask was applied to the images and given to the designed convolutional neural network, and the data was classified into three classes. According to the pre-processing and operations that have been done, the accuracy of the network has increased (72.39%) and the result has improved. The advantage of the method is the increased accuracy of validation and test data.

    Keywords: Deep Learning, Convolutional Neural Networks, Mammography, Breast Cancer, Classification}
  • سمیرا اسدزاده*، زهرا رضایی
    زمینه و هدف

    بیماری ها و سرطان های پوستی در جهان بسیار شایع می باشند و در صورت تاخیر در شناسایی و درمان، می توانند موجب مرگ شوند، هدف از انجام این پژوهش تشخیص بیماری ها و سرطان های پوستی از تصاویر در موسکوپی با رویکرد تاثیر استخراج ویژگی از شبکه عصبی کانولوشن و ترکیب طبقه بندها در بالا بردن سرعت و دقت تشخیص بود.

    روش کار

    برای انجام این پژوهش از 25,331 تصاویر درموسکوپی متشکل از ضایعات پوستی شامل (70% تصاویر آموزشی، 15% آزمایشی و 15% صحت سنجی) استفاده شد. در پیش پردازش داده ها، متوازن سازی داده ها انجام شد، سپس عملیات پاکسازی داده ها در جهت حذف نویز مو، و کاهش داده ها در جهت قطعه بندی تصاویر با جداسازی ضایعه از پوست سالم انجام شد، در فرایند بعدی با طراحی شبکه عصبی کانولوشن، داده های آموزشی جهت استخراج ویژگی ها، آموزش داده شده و با ترکیب طبقه بندها یک سیستم خودکار تشخیص بیماری های پوستی در تصاویر درموسکوپی ایجاد و ارزیابی شد.

    یافته ها

    در روش پیشنهادی حذف نویز مو، کیفیت تصاویر را افزایش داده همچنین جداسازی ضایعه از پوست سالم به صورت بهینه در سرعت بخشیدن به پردازش تصاویر جهت استخراج ویژگی های سطح بالا در شبکه عصبی کانولوشن طراحی شده و افزایش دقت تشخیص و طبقه بندی برای ایجاد یک سیستم خودکار تشخیصی، از ویژگی های این پژوهش نسبت به سایر تحقیقات است.

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج پژوهش، استفاده از سیستم خودکار تشخیص و طبقه بندی بیماری ها و سرطان های پوستی در جهت مراقبت های مرتبط با سلامت توصیه می شود.

    کلید واژگان: بیماری پوستی, یادگیری عمیق, شبکه عصبی کانولوشن, ترکیب, طبقه بندی}
    Samira Asadzadeh*, Zahra Rezaei
    Background & Aims

    The modern world today allows images to be received and stored digitally. To get better results, it is sometimes necessary to make changes to these images. These changes pursue three main goals: image processing, analysis, and comprehension. For this reason, computer image processing systems have been developed to perform these operations with better speed and accuracy. Four major processes occur in these systems: preprocessing, image quality enhancement, image conversion, and image classification and analysis. In these methods, using mathematics, rules have been created by the computer to simulate human visual elements, and it is an aspect of image analysis that is used for specific purposes. Skin imaging systems provide the ability to process images in high volume and with minimal time and cost, as well as increase the accuracy of diagnosis and classification of diseases. These systems, fatigue, human error and other weaknesses that the diagnostician can suffer. Do not have it (1). The first step in diagnosing skin diseases and analyzing digital images of patients with skin lesions is to take a color photograph of the lesion area. One of the most valid methods for this is the use of a dermoscopic device (2). Dermoscopy, also known as dermatoscopy, is an effective tool for dermatologists involved in early diagnosis. Using dermoscopically evaluated pigmented lesions, abnormal structural features are detected and the border of the lesions is accurately observed (3). Accordingly, benign lesions can be detected without the need for biopsy. Dermoscopy increases the accuracy of the diagnosis and helps GPs to correctly identify people with suspected lesions who need to be referred to a specialist. Dermoscopy is also effective in diagnosing non-pigmented skin lesions and inflammatory dermatoses. In dermoscopy, the skin is examined using a special microscope (4).

    Methods

    The proposed algorithm of this research can be divided into 7 separate steps (loading data set, data integration: data balancing with data amplification or data augmentation technique, data cleaning: clearing images to remove hair noise, slicing images to separate skin from skin Healthy, data conversion: data preparation, convolution neural network design (CNN) and training of the proposed model for image feature extraction, classification combination and mass learning by majority voting method). Which was implemented in Python language in Google Columbine environment and supervised. For this study, 25,331 dermoscopic images consisting of skin lesions were included (70% educational images, 15% experimental and 15% validation). In data preprocessing, the data were balanced, then the data cleaning operation was performed to remove hair noise, and the data reduction operation was performed to segment the images by separating the lesion from healthy skin. In the next process By designing the convolution neural network, training data were extracted for feature extraction, and by combining the classifiers, an automated system for diagnosing skin diseases was created and evaluated in dermoscopic images.

    Results

    In the proposed method of hair noise removal, the quality of images is increased and also the separation of the lesion from healthy skin is optimally designed to accelerate image processing to extract high-level features in the convolutional neural network and increase the accuracy of diagnosis and classification to create An automated diagnostic system is a feature of this study compared to other studies. According to the research results, the use of an automated system for the diagnosis and classification of skin diseases and cancers for health-related care is recommended.

    Comclusion

    Today, the applications of artificial intelligence are not hidden from anyone. Among these, machine learning as one of the most important branches of this field has a special place in all sciences. Deep learning has proven its worth by using the basics of artificial neural networks in solving many issues in the field of medical image processing such as classification. Experts also based on various experiences of using training methods to conclude that there is no single specific training algorithm that can be successful for all applications and has the highest accuracy. Hence they suggest combined learning. According to the important results, although each of the algorithms had a successful performance individually, but combining several algorithms with each other has led to higher accuracy and less error-making decisions. This study is a step towards helping physicians and specialists in diagnosing skin diseases and benign and malignant skin cancers and can help GPs or other physicians to better manage high-risk lesions. Secondary triage as well as avoid unnecessary treatments and minimize biopsy, which is an invasive and costly procedure. This research helps to provide health-related care, forecasting and treatment, as well as cost savings for both patients and health care providers. Also, in deprived areas and far from the specialist, dermoscopic devices with the help of this algorithm can cause timely treatment and reduce patients' costs and time in the field of diagnosis and, if necessary, referral of patients to the desired specialist. Available as a commercial software package. This software package has the ability to connect to dermoscopic devices. By connecting this software package to dermoscopy, a device is created to quickly diagnose skin diseases and cancers. The greatest value of this dissertation is that it is used as a benchmark for designing future studies and evaluating skin cancer diagnosis techniques in patients who are usually examined by a general practitioner and specialist. The findings of the present study are also consistent with the results of Andre and Pachko (2019) research on the diagnosis of skin cancer based on deep learning and entropy for Perth samples (6).

    Keywords: Skin Disease, Deep Learning, Convulsive Neural Network, Composition, Classification}
  • احسان محمدی، سعید کرمانی*، مهدی نوریان زواره، آلاله زارع، حامد آقا پناه رودسری، مریم سمیعی نسب، حمید صانعی
    مقدمه

    بیماری های قلبی- عروقی، یکی از علل اصلی مرگ و میر در سراسر جهان است. از این رو تشخیص زودهنگام بیماری های قلبی، ارزیابی سامانه ی قلبی- عروقی با استفاده از سمع قلب و آنالیز (Phonocardiogram) PCG روشی ارزان، غیرتهاجمی، سریع و غربالگری اتوماتیک بیماران قلبی- عروقی توسط آن در نواحی دور افتاده از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. هدف از این پژوهش، ارایه ی روشی جدید جهت غربالگری بیماران قلبی مبتنی بر پردازش سیگنال PCG است که در عین ارزان و سریع بودن، دارای صحت کافی باشد.

    روش ها

    در این مطالعه برای غربالگری 2062 سیگنال برچسب خورده ی PCG، با استخراج ویژگی های جدید و به کارگیری آن ها در شبکه های 1- رندوم فارست (random forest)، 2- کا نزدیک ترین همسایگی (K-nearest neighbors)، 3- درخت تصمیم گیری (decision tree)، 4- آنالیز افتراق خطی (Linear discriminant analysis)، 5- رگرسیون لجستیک (logistic regression) و 6- شبکه ی عصبی عمیق (Deep Neural Network)، شش مدل مختلف ساخته شد و هر کدام از آن ها به روش اعتبارسنجی متقابل کا (10 = K) مورد ارزیابی قرار گرفت. دادگان تست به مدل های مذکور اعمال گردید و بر اساس خروجی آن ها سه شاخص صحت، حساسیت و ویژگی با هدف تدوین راهکاری نوین در غربالگری و تمایز بیماران قلبی از افراد سالم با استفاده از PCG محاسبه شد.

    یافته ها

    ارزیابی بر روی مدل های مذکور با محاسبه ی سه شاخص مذکور 5 بار تکرار و مقادیر میانگین و واریانس آن ها محاسبه گردید. بالاترین مقدار حساسیت مربوط به شبکه ی عصبی عمیق با مقدار حساسیت و ویژگی 14/0 ± 4/96 و صحت 11/0 ± 4/93 می باشد.

    نتیجه گیری

    تمایز ویژگی های جدید به همراه موفقیت شبکه ی عصبی عمیق، پیشنهادی، در تمایز بین PCG افراد سالم از بیماران، نشان دهنده ی کارآمد بودن الگوریتم پیشنهادی می باشد. با استفاده ی همزمان از چند طبقه بند با به کارگیری قاعده ی رای گیری می توان روش را ارتقا بخشید.

    کلید واژگان: تکنیک تشخیصی قلب و عروق, یادگیری عمیق, برنامه های غربالگری تشخیصی, بیماری های قلبی- عروقی}
    Ehsan Mohammadi, Saeed Kermani *, Mahdi Nourian-Zavareh, Alale Zare, Hamed Aghapanah-Roudsari, Maryam Samieinasab, Hamid Sanei
    Background

    Cardiovascular diseases are one of the leading causes of death worldwide. Therefore, early diagnosis of heart disease, evaluation of cardiovascular system using cardiac hearing and Phonocardiogram (PCG) analysis which is a low cost, non-invasive, rapid method, and automatic screening of cardiovascular patients in remote areas is crucial. The aim of this study is to present a new method for screening heart patients based on signal processing (PCG) that is cheap and fast and has sufficient accuracy.

    Methods

    In this study, for screening 2062 labeled PCG signals, by extracting new features and applying them in 1- Random forest network 2- K-nearest neighbors 3- Decision tree 4- Linear discriminant analysis 5- Logistic regression and 6- Deep neural network, six different models were constructed and each of them was evaluated by k fold cross-validation method (K = 10). The test data were applied to the mentioned models and based on the outputs of these models, three indicators of accuracy, sensitivity and specificity were calculated. We showed and developed a new solution in differentiating and screening some heart patients from healthy individuals using PCG analysis.

    Findings

    Evaluation on the mentioned models was calculated by the three indicators, repeated 5 times and their mean and variance values were calculated. The highest sensitivity value is related to deep neural network (DNN) with sensitivity of 96.4 ± 0.14 and accuracy of 93.4 ± 0.11.

    Conclusion

    The new differential features along with the success of the proposed deep neural network in differentiating and screening between PCGs of healthy individuals and heart patients, shows the efficiency of the proposed algorithm. This method can be further improved with simultaneous multimodal classifier and the application of the voting rule.

    Keywords: Cardiovascular diagnostic technic, Deep learning, Diagnostic screening programs, Cardiovascular Diseases}
  • شیرین میرعابدینی*، محمدرضا کنگاوری
    زمینه و اهداف

    تشخیص زودهنگام رتینوپاتی دیابتی در نیروهای نظامی می تواند موجب جلوگیری از کاهش عملکرد این نیروها و یا ممانعت از بروز خطاهای عملیاتی شود. به کارگیری یک روش خودکار و بهینه جهت تشخیص درجه بیماری از روی تصاویر شبکیه، در پیشگیری از حاد شدن بیماری کمک کننده است. هدف این مقاله ارایه روشی نو در تعیین پرولیفراتیو، مبتنی بر تجزیه و تحلیل داده ها از طریق تکنیک های یادگیری عمیق در هوش مصنوعی است.

    روش بررسی

    در این مطالعه که در سال 1397-1399 انجام شد از روشی نوین در رده بندی 35,126 تصویر پزشکی بر روی مجموعه داده های قابل دسترس از سایت کاگل مربوط به بیمارستانی در کشور انگلستان، استفاده شد. برای ایجاد توازن بین سطوح، ابتدا با کمک مدل رقابتی مولد عمیق، تعداد کلاس های کم تعداد را افزایش داده، سپس با استفاده از یک رده بند طراحی شده، تعیین درجه رتینوپاتی دیابتی، به طرق مختلف، انجام گرفت.

    یافته ها

     با استفاده از مدل مولد عمیق طراحی شده، دقت رده بندی حدود 87% به دست آمد که نسبت به برترین کارهای مشابه، حدود 7% بهبود داشت. ضمنا با توزیع مدل، کارایی خودکارسازی نیز به میزان 60% بهبود نشان داد.

    نتیجه گیری

    با رفع مشکل عدم توازن سطوح مختلف رتینوپاتی، از طریق تولید تصاویر جدید با استفاده از مدل مولد عمیق طراحی شده و توزیع عملیات مذکور، ضمن افزایش کارایی، دقت بهینه نیز حاصل شده است. لذا از این راهکار نوین می توان جهت خودکارسازی تشخیص درجه رتینوپاتی بهره برد.

    کلید واژگان: رتینوپاتی دیابتی, مدل های شبکه عصبی, یادگیری عمیق, نظامیان}
    Shirin Mirabedini*, Mohammadreza Kangavari
    Background and aims

    Early detection of diabetic retinopathy in the military forces can prevent their performance reduction or avoid the occurrence of operational errors. So an automated and optimal method to diagnose the degree of disease from retinal images is valuable in the prevention of acute phases. The purpose of this article is to present a new method in determining of proliferation based on the deep generative adversarial networks models (GANs).

    Methods

    In this study, which was conducted in 2018-2019, a new method was used to classify 35,126 medical images on the data set available from the Kagel site related to a hospital in the UK. To create a balance between levels, first with the help of a deep GAN, the number of small classes was increased, then using a designed classifier, the degree of disease was determined in different ways.

    Results

    Using the designed GAN, an accuracy of about 87% was obtained for classification, which was about 7% more than the best similar works. In addition, with the distribution of the model, the efficiency of automation also showed an improvement of 60%.

    Conclusion

    By solving the problem of imbalance between different levels of retinopathy, by producing new images using the designed GAN and distributing the mentioned operations, while increasing the performance, optimal accuracy has been obtained. Therefore, this new strategy can be used to automate the diagnosis of diabetic retinopathy.

    Keywords: Diabetic Retinopathy, Neural Network Models, Deep Learning, Military}
  • الهام وحیدیان، محمدحسین فاتحی دیندارلو، جاسم جمالی، مهدی تقی زاده*
    زمینه و هدف

    ام اس نوعی بیماری سیستم عصبی مرکزی است که در آن بدن، حمله دفاعی بر روی بافت های خود انجام می دهد. این بیماری می تواند بر روی مغز و نخاع تاثیر بگذارد و باعث ایجاد طیف گسترده ای از علایم بالقوه از جمله مشکلات تعادلی، حرکتی و بینایی شود. تصاویر ام آرآی و اف ام آرآی  یک ابزار بسیار مهم در تشخیص و درمان بیماری ام اس است. هدف از این مطالعه تعیین و تشخیص تشخیص زودهنگام بیماری ام اس در تصاویر اف ام آرآی مغز با استفاده از تکنیک های یادگیری عمیق بود.

    روش بررسی

    این یک مطالعه تجربی می باشد که در سال 1399 در دانشگاه آزاد کازرون انجام شد، 1000 تصویر ام ارای از مجموعه داده های BRATS بودند و در دو گروه یادگیری و تست به نسبت 70 به 30 درصد وارد مطالعه شدند. در این مطالعه یک شبکه یادگیری عمیق چهار لایه مبتنی بر شبکه عصبی کانولوشن در محیط  متلب شبیه سازی شده است. در ساختار یادگیری عمیق که خودش توانایی استخراج ویژگی ها را دارا بود، از یک روش دیگر برای این کار استفاده کردیم؛ زیرا یادگیری عمیق با این که توانایی استخراج ویژگی ها را دارد، اما این کار را تصادفی انجام می داد. برای این که مراحل قبلی آن به صورت قطعی باشد، از یک الگوریتم دیگر در داخل حلقه های تکرار و داخل لایه پیچش استفاده کردیم تا در زمان آموزش، اولا کاهش ابعاد ویژگی دهد، دوما انتخاب بهترین ویژگی ها و سوم استخراج ویژگی ها را به صورت قطعی انجام دهد. 

    یافته ها

    نمایش گرافیکی منحنی ROC نشان داد که میزان حساسیت یا پیش بینی درست در مقابل پیش بینی نادرست در این سیستم طبقه بندی دودویی که آستانه تفکیک در آن متغیر است، مقدار قابل توجهی داشت. سطح زیر این منحنی 8592/0 هم چنین دقت روش پیشنهادی 6891/98 درصد و میزان حساسیت  8766/94 درصد به دست آمد.

    نتیجه گیری

    با توجه به فراوانی بیماری ام اس، تشخیص زود هنگام این بیماری و ارایه یک روش هوشمند بر اساس پردازش تصاویرfMRI  برای درمان ضروری است. این روش هوشمند سعی بر این دارد که بتواند در خصوص تشخیص و درمان با دقت بیشتر، شناسایی بهتر ویژگی ها و الگوهای تاثیرگذار به بیماری نسبت به روش های پیشین به عنوان دستیار پزشکان کمک شایانی کند. در نهایت نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان داد که کارایی روش پیشنهادی در سطح عالی ارزیابی شد و بهینه بودن آن را تا حد ممکن نمایش داد. بعلاوه نتایج به دست آمده، سریع بودن عملیات آموزش و آزمون داده ها در حجم بالا و همگرایی سریع الگوریتم را نشان داد. همچنین توسعه پذیری و تعمیم پذیری آن ساده تر است.

    کلید واژگان: یادگیری عمیق, تصاویر اف ام آر آی, بیماری ام اس}
    E Vahidian, MH Fatehi Dindarloo, J Jamali, M Taghizadeh*
    Background & aim

    MS is a disease of the central nervous system in which the body makes a defensive attack on its tissues. The disease can affect the brain and spinal cord and cause a wide range of potential symptoms, including balance, motor and vision problems. MRI and FMRI images are a very important tool in the diagnosis and treatment of MS. The aim of the present study was to determine and diagnose early diagnosis of MS in MRI images of the brain using deep learning techniques.

    Methods

    The present experimental study was conducted at Kazerun Azad University in 2020. 1000 images were from BRATS data sets and in the two groups of learning and testing, 70 to 30% were included in the study and a deep four-layer deep learning network based on the network. Convulsive neuralgia is simulated in MATLAB environment. In the deep learning structure, which itself had the ability to extract features, we used another method to do so. For the reason that deep learning, although capable of extracting features was also conducted by chance. In order for the previous steps to be definite, the researchers used another algorithm inside the iteration loops and inside the torsion layer to reduce the dimensions of the feature during the training, secondly to select the best features and thirdly to extract the features definitively.1000 MRI images of BRATS data set in the two groups of learning and testing in the ratio of 70 to 30% were included in the study. A four-layer deep learning network based on convolutional neural network is simulated in MATLAB environment. In the deep learning structure, which had ability itself to extract features, another method was used to do this. For the reason that deep learning has the ability to extract features, but did so randomly. In order for the previous steps to be definitive, another algorithm was used inside the iterative loops and inside the torsion layer to reduce the dimensions of the feature during the training, secondly to select the best features and thirdly to extract the features definitively.

    Results

    The graphical representation of the ROC curve indicated that the degree of sensitivity or correct prediction against incorrect prediction in this binary classification system in which the separation threshold varies was significant. The area below this curve was 0.8592 and the accuracy of the proposed method was 98.6891 and the sensitivity was 94.8766.

    Conclusion

    Due to the prevalence of MS disease, early diagnosis and presentation of an intelligent method based on fMRI imaging is essential for treatment. This intelligent method tries to be able to help diagnose and treat more accurately, better identify the features and patterns affecting the disease than previous methods as a physician assistant. Finally, the results obtained from the present study revealed that the efficiency of the proposed method was evaluated at an excellent level and showed its optimality as much as possible. In addition, the obtained results indicated the speed of training and testing of data in high volume and fast convergence of the algorithm. It is correspondingly easier to expand and generalize.

    Keywords: Deep learning, fMRI images, MS disease}
  • زینب خزائی، مصطفی لنگری زاده*، محمدابراهیم شیری احمدآبادی
    مقدمه

    گلیوما یکی از شایع ترین تومورهای مغزی است که تشخیص به موقع و دقیق آن منجر به درمان صحیح و افزایش عمر بیمار می شود. در این مطالعه به بررسی و تحلیل پژوهش های انجام شده در زمینه تشخیص گلیوما با استفاده از تصاویر تصویربرداری تشدید مغناطیسی با روش های یادگیری عمیق پرداخته شد.

    روش

    این مطالعه مروری نظامند است که در آن پایگاه های اطلاعاتی PubMed، ScienceDirect، Springer، IEEE،Arxiv در بازه زمانی سال های 2010 تا 2020 به منظور بازیابی مطالعات انگلیسی زبان با استفاده از کلمات کلیدی مورد جستجو قرار گرفتند. سپس مقاله ها بر اساس معیارهای ورود و خروج و در راستای هدف پژوهش، انتخاب و اطلاعات مورد نیاز جهت بررسی استخراج گردید.

    نتایج

    در نهایت 35 مقاله پژوهشی اصیل انتخاب گردید. بررسی مقاله ها نشان داد که از یک خط مشی واحد شامل جمع آوری تصاویر، پیش پردازش، طراحی و پیاده سازی مدل و ارزیابی نتایج مدل، جهت آشکارسازی، دسته بندی و بخش بندی تومور مغزی گلیوما استفاده کرده اند. اکثر مطالعه ها از مجموعه تصاویر عمومی و مدل های از پیش آموزش دیده  استفاده کرده اند. در اغلب پژوهش ها معیار ضریب تشابه دایس در بخش بندی و معیار صحت در دسته بندی به عنوان معیار های ارزیابی کننده مدل استفاده شده اند.

    نتیجه گیری:

     یافته های این مطالعه نشان می دهد که در اکثر مقاله ها بخش بندی گلیوما نسبت به آشکارسازی و دسته بندی بیشتر مورد توجه پژوهشگران بوده است؛ بنابراین پیشنهاد می گردد مطالعات بیشتری در زمینه آشکارسازی و به خصوص درجه بندی گلیوما به منظور تعبیه در سیستم های کمک تشخیص پزشکی ، انجام شود.

    کلید واژگان: یادگیری عمیق, تومور مغزی گلیوما, تصویربرداری تشدید مغناطیسی}
    Zeinab Khazaei, Mostafa Langarizadeh*, MohammadEbrahim Shiri Ahmad Abadi
    Introduction

    Glioma is one of the most common brain tumors, the early and accurate diagnosis of which leads to proper treatment and prolongs the patient’s life. The studies conducted on glioma diagnosis using magnetic resonance imaging images with deep learning methods were reviewed and analyzed in this study.

    Method

    This study was a systematic review in which PubMed, ScienceDirect, Springer, IEEE, and Arxiv databases were searched between 2010 and 2020 in order to retrieve English language studies using keywords. Then, the articles were selected based on the inclusion and exclusion criteria and in line with the purpose of the research and the required information was extracted for review.

    Results

    Finally, 35 original research articles were selected. The review of the articles showed that they used a pipeline including collecting images, preprocessing, designing and implementing a model, and evaluating the results of the model for tumor detection, classification, and segmentation. The majority of the articles used public images and pre-trained models. In most articles, Dice similarity coefficient and accuracy criteria were used in segmentation and classification, respectively, as model evaluation criteria.

    Conclusion

    The results of this study revealed that in most articles, segmentation received more attention in comparison with detection and classification. Therefore, it is suggested that more studies be carried out on detection and especially grading glioma for being utilized in medical diagnostic assistance systems.

    Keywords: Deep Learning, Glioma Brain Tumor, Magnetic Resonance Imaging}
  • علی عامری، محمود شیری *، معصومه گیتی، محمد علی اخایی

    سرطان پستان یکی از شایع ترین سرطان ها در زنان است. ماموگرافی غربال گری یک روش تصویربرداری اشعه ایکس با دوز پایین است که برای تشخیص سرطان پستان در مراحل اولیه به کار می رود. برای کمک به رادیولوژیست در خواندن ماموگرام سیستم های کمک یار (CAD) ساخته شده اند که نرم افزارهایی هستند که می توانند نواحی سرطانی را در ماموگرام تشخیص دهند. با پیشرفت های نرم افزاری و سخت افزاری اخیر که منجر به تکامل الگوریتم های یادگیری عمیق (DL) گردیده، انقلابی در رشته های مختلف مهندسی و همچنین فناوری های پزشکی به وجود آمده است. اخیرا، مدل های DL در سیستم های کمک یار ماموگرافی مورد استفاده قرار گرفته اند و به عملکرد بالایی دست پیدا کرده اند. روش های DL برخلاف روش های سنتی یادگیری ماشین، نیازی به فرایند مشکل و زمان بر مهندسی ویژگی ها ندارند و می توانند به طور خودکار، ویژگی های مورد نیاز را از روی تصویر یاد گرفته و استخراج کنند. یکی از پرکاربردترین الگوریتم های DL، شبکه عصبی کانولوشنال (CNN) می باشد. برای تشخیص ضایعات سرطانی در ماموگرام، CNN باید در یک الگوریتم مبتنی بر ناحیه مانند R-CNN، Fast R-CNN، Faster R-CNN و YOLO به کار گرفته شود. برای آموزش مدل های DL، نیاز به حجم زیادی از تصاویر ماموگرافی است که ضایعات سرطانی در آن ها توسط یک رادیولوژیست مجرب، مشخص شده باشند. به همین دلیل، تهیه و جمع آوری یک مجموعه داده بزرگ ماموگرافی مارک شده، برای ساخت یک سیستم کمک یار با دقت بالا، ضروری می باشد. این مقاله با هدف گردآوری وضعیت بهره مندی و پیشرفت های تکنولوژی یادگیری عمیق در سیستم های کمک یار ماموگرافی نوشته شده است.

    کلید واژگان: سرطان پستان, سیستم کامپیوتری کمک یار پزشکی, یادگیری عمیق, ماموگرافی}
    Ali Ameri, Mahmoud Shiri *, Masoumeh Gity, MohammadAli Akhaee

    Breast cancer is one of the most common types of cancer in women. Screening mammography is a low‑dose X‑ray examination of breasts, which is conducted to detect breast cancer at early stages when the cancerous tumor is too small to be felt as a lump. Screening mammography is conducted for women with no symptoms of breast cancer, for early detection of cancer when the cancer is most treatable and consequently greatly reduce the death rate from the breast cancer. Screening mammography should be performed every year for women age 45-54, and every two years for women age 55 and older who are in good health. A mammogram is read by a radiologist to diagnose cancer. To assist radiologists in reading mammograms, computer-aided detection (CAD) systems have been developed which can identify suspicious lesions on mammograms. CADs can improve the accuracy and confidence level of radiologists in decision making and have been approved by FDA for clinical use. Traditional CAD systems work based on conventional machine learning (ML) and image processing algorithms. With recent advances in software and hardware resources, a great breakthrough in deep learning (DL) algorithms was followed, which revolutionized various engineering areas including medical technologies. Recently, DL models have been applied in CAD systems in mammograms and achieved outstanding performance. In contrast to conventional ML, DL algorithms eliminate the need for the tedious task of human-designed feature engineering, as they are capable of learning useful features automatically from the raw data (mammogram). One of the most common DL frameworks is the convolutional neural network (CNN). To localize lesions in a mammogram, a CNN should be applied in region‑based algorithms such as R‑CNN, Fast R‑CNN, Faster R‑CNN, and YOLO. Proper training of a DL‑based CAD requires a large amount of annotated mammogram data, where cancerous lesions have been marked by an experienced radiologist. This highlights the importance of establishing a large, annotated mammogram dataset for the development of a reliable CAD system. This article provides a brief review of the state‑of‑the‑art techniques for DL‑based CAD in mammography.

    Keywords: breast cancer, CAD, deep learning (DL), mammography}
  • رضا مجیدپورخوئی، مهدی علیلو*، کامبیز مجیدزاده، امین بابازاده سنگر
    پیش زمینه و هدف

    یکی از نشانه های بروز سرطان ریه، که یکی از مرگبارترین سرطان ها محسوب می گردد، غده های ریوی می باشند. به دلیل اینکه آشکارسازی این غده های ریز از روی تصاویر سی تی اسکن ریه با چشم بسیار دشوار می باشد بنابراین سیستم های هوشمند یا سیستم های تشخیص به کمک کامپیوتر (CAD)، می توانند به عنوان کمک کار متخصص در آشکارسازی، محل یابی و ارزیابی کیفیت غده کمک کنند. مهم ترین چالش سیستم های هوشمند موجود، ارتقاء متعادل معیارهای دقت، تشخیص، حساسیت و کاهش نرخ خطای مثبت کاذب (FPr) بوده و همچنین پیچیدگی این سیستم ها، باعث کاهش کارایی و سرعت اجرا شده است بنابراین هدف از انجام پژوهش حاضر، ارایه یک چارچوب چابک و بهینه سازی چالش مدنظر می باشد.

    مواد و روش کار

    یکی از زیرشاخه های نوین هوش مصنوعی، یادگیری عمیق وگرایش شبکه های CNN می باشند که در سال های اخیر، در تحلیل تصاویر پزشکی کاربرد زیادی یافته اند. در این پژوهش، یک شبکه ابتکاری مبتنی بر شبکه های CNN از نوع LeNet جهت استخراج ویژگی های تصویر و همچنین کلاس بندی تصاویر پیشنهاد می گردد. دیتاست مورد استفاده، یک زیرمجموعه به تعداد 7072 قطعه تصویر که از مجموعه دیتاست استاندارد LIDC-IDRI حاصل شده است، می باشد. غده های موجود در این تصاویر که جهت آموزش و اعتبارسنجی شبکه، استفاده می شوند دارای اندازه های 1 تا 4 میلی متر می باشند.

    یافته ها: 

    فرآیندهای آموزش و اعتبارسنجی این شبکه با یک دستگاه رایانه دارای پردازنده Core i5 2.4GHz، حافظه 8GB و کارت گرافیکIntel Graphics 520 در مدت زمان، پنج ساعت و یازده دقیقه اجرا شده و به میزان دقت، حساسیت و تشخیص به ترتیب برابر با 91.1درصد،85.3درصد و 8/92درصد دست یافته است.

    بحث و نتیجه گیری: 

    با توجه به مبنای استاندارد مدل ارایه شده و نیز استفاده از تصاویر پایگاه داده معتبر برای سنجش شبکه و مقایسه با کارهای پیشین، نتایج حاصل شده از آن، تعادل خوبی را بین معیارهای ارزیابی برقرار نموده و با اجرای سریع تر، قابلیت لازم برای کاربردهای زمان واقعی را کسب می نماید.

    کلید واژگان: سیستم های کمک تشخیص کامپیوتری, پردازش تصویر پزشکی, غدد ریوی, شبکه های عصبی مصنوعی, یادگیری عمیق}
    Reza Majidpourkhoei, Mehdi Alilou*, Kambiz Majidzadeh, Amin Babazadehsangar
    Background & Aims

    One of the symptoms of lung cancer, which is one of the deadliest cancers, is the lung nodules. It is very difficult to detect these tiny nodules on CT scans of the lungs with the naked eye. Therefore, intelligent systems or computer-aided detection (CAD) systems can assist a radiologist in detecting, locating, and evaluating the quality of lung nodules. The most important challenge of existing intelligent systems is the balanced improvement of accuracy, sensitivity, specificity, and reduction of false positive rate (FPr), and also the complexity of these systems has reduced the efficiency and speed of execution. Therefore, the purpose of this study was to provide an agile framework and optimize the challenge.

    Materials & Methods

    One of the new subfields of artificial intelligence is the deep learning and orientation of CNN networks, which has been widely used in the analysis of medical images in recent years. In this research, an innovative network based on CNN networks of LeNet type is proposed to extract image features as well as image classification. The used dataset is a subset of 7072 image pieces derived from the LIDC-IDRI standard dataset. The size of nodules of these images, which are used to train and validate the network, are 1 to 4 mm.

    Results

    The training and validation processes of this network were performed with a computer device (configurations 2.4GHz Core i5 processor, 8GB of memory, and Intel Graphics 520) in five hours and eleven minutes and the accuracy, sensitivity, and specificity are 91.1%, 85.3% and 92.8%, respectively.

    Conclusion

    Based on the standard basis of the proposed model and also the use of valid database images to measure the network and compare with previous works, the results establish a good balance between evaluation criteria, and with faster implementation gain the necessary capability for real time applications.

    Keywords: Computer aided detection systems, Medical image processing, Lung nodules, Artificial Neural Networks, Deep learning}
  • نازنین محمدخانی غیاثوند، فواد قادری*
    مقدمه

    صرع یکی از شایع ترین اختلالات دستگاه عصبی است که به میزان زیادی زندگی بیماران را تحت تاثیر قرار می دهد. تشخیص زودهنگام حملات صرعی، تاثیر زیادی بر کیفیت زندگی بیماران خواهد گذاشت. در این پژوهش، یک معماری با ساختار شبکه عصبی عمیق برای یادگیری ویژگی های ارزشمند از سیگنال های نوار مغزی (EEG) به منظور تشخیص و همچنین پیش بینی تشنج های صرعی ارایه شده است.

    مواد و روش ها: 

    معماری ارایه شده متشکل از شبکه های عصبی پیچشی و حافظه طولانی کوتاه-مدت است و به نحوی طراحی شده است که  داده های مکانی، زمانی و طیفی سیگنال های EEG را به کار ببندد. علاوه بر این، شبکه طراحی شده بر روش های انتخاب صریح الکترودها تکیه ندارد. مدل ارایه شده روی مجموعه داده بیمارستان کودکان بوستون-موسسه فناوری ماساچوست (CHB-MIT) بکار بسته شده است. به منظور ارزیابی مدل، از رویکرد ارزیابی مختص بیمار (Patient-Specific) استفاده شده است.

    یافته ها:

     حساسیت معماری در پیش بینی تشنج برابر با 7/9 ± 90/7،  نرخ پیش بینی اشتباه تشنج برابر با 0/12 در ساعت و میانگین مدت زمان پیش بینی تشنج تا وقوع تشنج برابر با 36/8 دقیقه به ‏دست آمد. همچنین مدل ارایه شده ناحیه کانون تشنج (در تشنج های کانونی) را نیز تخمین می زند.

    نتیجه گیری:

     مدل ارایه شده به توانایی بالایی در پیش بینی تشنج دست یافت. همچنین با استفاده از قابلیت استخراج خودکار ویژگی ها در یادگیری عمیق، الگوی سیگنال ها دربازه پیش از تشنج با دقت مناسبی تعیین شدند. به ‏علاوه، مدل بوسیله تخمین ناحیه کانون تشنج، می تواند متخصصان اعصاب را در اقدامات درمانی مرتبط یاری نماید.

    کلید واژگان: بیماران, یادگیری عمیق, نوار مغز}
    Nazanin Mohammadkhani Ghiasvand, Foad Ghaderi*
    Introduction

    Epilepsy is one of the most common brain disorders that greatly affect patients life. However, early detection of seizure attacks can significantly improve their quality of life. In this study, we evaluated a deep neural network to learn robust features from electroencephalography (EEG) signals to automatically detect and predict seizure attacks.

    Materials and Methods

    The architecture consists of convolutional neural networks and long short-term memory networks. It is designed to simultaneously capture spectral, temporal, and spatial information. Moreover, the architecture does not rely on explicit channel selection algorithms. The method is applied to the Childrenchr('39')s Hospital of Boston-Massachusetts Institute of Technology dataset (CHB-MIT). To evaluate the method, the proposed model is trained in the patient-specific approach.

    Results

    The proposed architecture achieves a sensitivity of 90.7 ± 7.9 percent, a false prediction rate of 0.12/h, and a mean prediction time of 36.8 minutes. Moreover, in the cases of focal seizures, the proposed model estimates the seizure focus.

    Conclusion

    The proposed model achieved a high capability in seizure prediction. Moreover, by using the automated feature selection of the deep learning algorithm, the patterns of the pre-ictal period in EEG signals were determined. Furthermore, by specifying the seizure focus, the model can help neurologists to take further curative actions.

    Keywords: Patients, Deep Learning, Electroencephalography}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال