EN
TR
Topluluk ve Derin öğrenme teknikleri kullanılarak İdiyopatik Pulmoner Fibrozis hastalığının erken teşhisi
Abstract
İdiyopatik Pulmoner Fibrozis (IPF); hâlihazırda etyolojisi bilinmeyen, kötü prognozlu, ileri derecede fibroz ile karakterize, kronik ve progresif olan bir akciğer hastalığıdır. Histolojik olarak olağan interstisyel pnömoni paterni ile karakterizedir. IPF hastalığının ilerlemesinin öngörülmesi bilinen tekniklerle henüz mümkün değildir. Fakat IPF’nin erken teşhisi, tedaviye erken başlamak için oldukça önemlidir. Bu araştırma çalışmasında, açık kaynaklardan alınan sınırlı sayıda Yüksek Çözünürlüklü Bilgisayarlı Tomografi (YÇBT) imajı IPF tanısında bu çalışma için kullanılmıştır. Çalışmanın amacı, yüksek çözünürlüklü Bilgisayarlı Tomografi (BT) tarama imajlarından faydalanarak IPF hastalığının erken teşhisine yardımcı olmaktır. Öncelikle, bu araştırmada kullanılan BT imaj verileri bir dizi ön işleme tekniklerine tabi tutulmuştur. 2310 hasta için toplam 502 özellik arasından, Özyinelemeli Öznitelik Eleme yöntemi (Recursive Feature Elimination) kullanılarak 25 alakalı özellik seçilmiştir. Ön işleme sürecinden sonra, BT imaj veri seti %80 eğitim ve %20 test kümelerine ayrılmıştır. Eğitim veri kümesine Üst Örnekleme (Random Oversampling) uygulanmıştır. Bu işlemden sonra, hazırlanan veri, Makine Öğrenmesi (ML), Topluluk Öğrenmesi (Ensemble Learning) ve Derin Öğrenme (Deep Learning) teknikleri ile eğitilmiştir. Yapılan çalışmada sonuç olarak İlgi Alanı (Region of Interest-ROI) düzeyinde Topluluk Öğrenmesi performansı sırasıyla %96,52 doğruluk, %86,45 hassasiyet ve %92.14 özgüllük olarak elde edilmiştir. Öncelikle, bu araştırmada kullanılan BT imaj verileri bir dizi ön işleme tekniklerine tabi tutulmuştur. 2310 hasta için toplam 502 özellik arasından, Özyinelemeli Öznitelik Eleme yöntemi (Recursive Feature Elimination) kullanılarak 25 alakalı özellik seçilmiştir. Ön işleme sürecinden sonra, BT imaj veri seti %80 eğitim ve %20 test kümelerine ayrılmıştır. Eğitim veri kümesine Üst Örnekleme (Random Oversampling) uygulanmıştır. Bu işlemden sonra, hazırlanan veri, Makine Öğrenmesi, Topluluk Öğrenmesi (Ensemble Learning) ve Derin Öğrenme (Deep Learning) teknikleri ile eğitilmiştir. Yapılan çalışmada sonuç olarak İlgi Alanı (Region of Interest-ROI) düzeyinde Topluluk Öğrenmesi performansı sırasıyla %96,52 doğruluk, %86,45 hassasiyet ve %92.14 özgüllük olarak elde edilmiştir.
Keywords
References
- Novak, C., Ballinger, M. N., & Ghadiali, S. (2021). Mechanobiology of Pulmonary Diseases: A Review of Engineering Tools to Understand Lung Mechanotransduction. Journal of Biomechanical Engineering, 143(11)
- Grutters, J. C., & Du Bois, R. M. (2005). Genetics of fibrosing lung diseases. European Respiratory Journal, 25(5), 915-927.
- Kuwana, M., Gil-Vila, A., & Selva-O’Callaghan, A. (2021). Role of autoantibodies in the diagnosis and prognosis of interstitial lung disease in autoimmune rheumatic disorders. Therapeutic Advances in Musculoskeletal Disease, 13, 1759720X211032457.
- Ley, B., Elicker, B. M., Hartman, T. E., Ryerson, C. J., Vittinghoff, E., Ryu, J. H., & Collard, H. R. (2014). Idiopathic pulmonary fibrosis: CT and risk of death. Radiology, 273(2), 570.
- Shi, Y., Wong, W. K., Goldin, J. G., Brown, M. S., & Kim, G. H. J. (2019). Prediction of progression in idiopathic pulmonary fibrosis using CT scans at baseline: A quantum particle swarm optimization-Random Forest approach. Artificial intelligence in medicine, 100, 101709.
- Refaee, T., Bondue, B., Van Simaeys, G., Wu, G., Yan, C., Woodruff, H. C., ... & Lambin, P. (2022). A Handcrafted Radiomics-Based Model for the Diagnosis of Usual Interstitial Pneumonia in Patients with Idiopathic Pulmonary Fibrosis. Journal of Personalized Medicine, 12(3), 373.
- Christe, A., Peters, A. A., Drakopoulos, D., Heverhagen, J. T., Geiser, T., Stathopoulou, T., ... & Ebner, L. (2019). Computer-aided diagnosis of pulmonary fibrosis using deep learning and CT images. Investigative radiology, 54(10), 627.
- Anthimopoulos, M., Christodoulidis, S., Ebner, L., Christe, A., & Mougiakakou, S. (2016). Lung pattern classification for interstitial lung diseases using a deep convolutional neural network. IEEE transactions on medical imaging, 35(5), 1207-1216.
Details
Primary Language
Turkish
Subjects
Engineering
Journal Section
Research Article
Authors
Early Pub Date
July 6, 2023
Publication Date
July 7, 2023
Submission Date
April 26, 2022
Acceptance Date
May 4, 2023
Published in Issue
Year 2023 Volume: 25 Number: 2
APA
Cifci, M. A. (2023). Topluluk ve Derin öğrenme teknikleri kullanılarak İdiyopatik Pulmoner Fibrozis hastalığının erken teşhisi. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 25(2), 526-542. https://doi.org/10.25092/baunfbed.1109398
AMA
1.Cifci MA. Topluluk ve Derin öğrenme teknikleri kullanılarak İdiyopatik Pulmoner Fibrozis hastalığının erken teşhisi. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2023;25(2):526-542. doi:10.25092/baunfbed.1109398
Chicago
Cifci, Mehmet Akif. 2023. “Topluluk Ve Derin öğrenme Teknikleri Kullanılarak İdiyopatik Pulmoner Fibrozis Hastalığının Erken Teşhisi”. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 25 (2): 526-42. https://doi.org/10.25092/baunfbed.1109398.
EndNote
Cifci MA (July 1, 2023) Topluluk ve Derin öğrenme teknikleri kullanılarak İdiyopatik Pulmoner Fibrozis hastalığının erken teşhisi. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 25 2 526–542.
IEEE
[1]M. A. Cifci, “Topluluk ve Derin öğrenme teknikleri kullanılarak İdiyopatik Pulmoner Fibrozis hastalığının erken teşhisi”, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol. 25, no. 2, pp. 526–542, July 2023, doi: 10.25092/baunfbed.1109398.
ISNAD
Cifci, Mehmet Akif. “Topluluk Ve Derin öğrenme Teknikleri Kullanılarak İdiyopatik Pulmoner Fibrozis Hastalığının Erken Teşhisi”. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 25/2 (July 1, 2023): 526-542. https://doi.org/10.25092/baunfbed.1109398.
JAMA
1.Cifci MA. Topluluk ve Derin öğrenme teknikleri kullanılarak İdiyopatik Pulmoner Fibrozis hastalığının erken teşhisi. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2023;25:526–542.
MLA
Cifci, Mehmet Akif. “Topluluk Ve Derin öğrenme Teknikleri Kullanılarak İdiyopatik Pulmoner Fibrozis Hastalığının Erken Teşhisi”. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol. 25, no. 2, July 2023, pp. 526-42, doi:10.25092/baunfbed.1109398.
Vancouver
1.Mehmet Akif Cifci. Topluluk ve Derin öğrenme teknikleri kullanılarak İdiyopatik Pulmoner Fibrozis hastalığının erken teşhisi. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2023 Jul. 1;25(2):526-42. doi:10.25092/baunfbed.1109398