Research Article

Çekişmeli Üretici Ağlar Kullanılarak Medikal Görüntülerin Sanal Hematoksilen ve Eozin (H&E) Boyanması

Volume: 36 Number: 4 December 22, 2024
TR EN

Çekişmeli Üretici Ağlar Kullanılarak Medikal Görüntülerin Sanal Hematoksilen ve Eozin (H&E) Boyanması

Abstract

Tıbbi görüntülerin sanal boyanması işlemi dijital patolojide önemli bir yaklaşım olarak görülmektir. Geleneksel doku boyama zaman alan, uzmanlık gerektiren, boyamanın uzmandan uzmana değişkenlik gösterdiği yoğun bir süreçtir. Derin öğrenme yaklaşımı kullanılarak sanal boyama ile görüntü kalitesinin iyileştirilmesi ve manuel boyamadan kaynaklı maliyetlerin azaltılması sağlanmaktadır. Bu çalışmada, boyamasız tüm slayt görüntülerin (WSI-Whole Slide Images) Hematoksilen ve Eozin (H&E) boyalı görüntü çiftlerini sanal olarak boyamak için koşullu çekişmeli üretici ağ (cGAN- The Conditional Generative Adversarial Network) tabanlı bir derin sinir ağının uygulanmasını araştırmaktadır. Açık kaynak olarak sunulan bir veri setini kullanarak, sonuçlarımızı daha büyük bir veri seti kullanan bir referans çalışmayla karşılaştırıyoruz. Sadece yedi adet WSI kullanan yaklaşımımız, 68 WSI kullanan referans çalışmayla karşılaştırıldığında Yapısal Benzerlik İndeksi (SSIM), Tepe Sinyal-Gürültü Oranı (PSNR) ve Pearson Korelasyon Katsayısı (PCC) açısından rekabetçi bir performans göstermektedir. Ayrıca çalışmamızda çekişmeli üretici ağın eğitim sürecinde önerdiğimiz hibrit kayıp fonksiyonu ile sentetik görüntüler ve gerçek görüntülerin değerlendirilmesi sağlanmıştır. Çalışmamızda elde edilen sonuçlar SSIM, PSNR ve PCC değerlerinin ortalaması sırasıyla 0,668, 21,487 ve 0,872 iken, referans çalışmada bu değerler sırasıyla 0,724, 22,609 ve 0,903 olarak hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, GAN'ların yüksek kaliteli sanal boyama görüntülerini elde etme potansiyelini ortaya koyarak, kapsamlı veri kümelerine olan ihtiyacı azaltmaktadır ve böylece dijital patoloji için verimlilik ve tekrar edilebilirliği artırmaktadır.

Keywords

References

  1. J. D. Martina, C. Simmons, and D. M. Jukic, “High-definition hematoxylin and eosin staining in a transition to digital pathology,” J Pathol Inform, vol. 2, no. 1, 2011, doi: 10.4103/2153-3539.86284.
  2. M. G. Hanna et al., “Integrating digital pathology into clinical practice,” 2022. doi: 10.1038/s41379-021-00929-0.
  3. K. Bera, K. A. Schalper, D. L. Rimm, V. Velcheti, and A. Madabhushi, “Artificial intelligence in digital pathology — new tools for diagnosis and precision oncology,” Nat Rev Clin Oncol, vol. 16, no. 11, 2019, doi: 10.1038/s41571-019-0252-y.
  4. V. Baxi, R. Edwards, M. Montalto, and S. Saha, “Digital pathology and artificial intelligence in translational medicine and clinical practice,” 2022. doi: 10.1038/s41379-021-00919-2.
  5. R. Colling et al., “Artificial intelligence in digital pathology: a roadmap to routine use in clinical practice,” Journal of Pathology, vol. 249, no. 2, 2019, doi: 10.1002/path.5310.
  6. B. Acs and J. Hartman, “Next generation pathology: artificial intelligence enhances histopathology practice,” 2020. doi: 10.1002/path.5343.
  7. H. Reza Tizhoosh and L. Pantanowitz, “Artificial intelligence and digital pathology: Challenges and opportunities,” J Pathol Inform, vol. 9, no. 1, 2018, doi: 10.4103/jpi.jpi_53_18.
  8. T. M. Abraham et al., “Label- and slide-free tissue histology using 3D epi-mode quantitative phase imaging and virtual hematoxylin and eosin staining,” Optica, vol. 10, no. 12, 2023, doi: 10.1364/optica.502859.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Deep Learning, Artificial Intelligence (Other)

Journal Section

Research Article

Early Pub Date

December 17, 2024

Publication Date

December 22, 2024

Submission Date

August 8, 2024

Acceptance Date

September 27, 2024

Published in Issue

Year 2024 Volume: 36 Number: 4

APA
Aydın, M. (2024). Çekişmeli Üretici Ağlar Kullanılarak Medikal Görüntülerin Sanal Hematoksilen ve Eozin (H&E) Boyanması. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences, 36(4), 326-336. https://doi.org/10.7240/jeps.1530421
AMA
1.Aydın M. Çekişmeli Üretici Ağlar Kullanılarak Medikal Görüntülerin Sanal Hematoksilen ve Eozin (H&E) Boyanması. JEPS. 2024;36(4):326-336. doi:10.7240/jeps.1530421
Chicago
Aydın, Musa. 2024. “Çekişmeli Üretici Ağlar Kullanılarak Medikal Görüntülerin Sanal Hematoksilen Ve Eozin (H&E) Boyanması”. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences 36 (4): 326-36. https://doi.org/10.7240/jeps.1530421.
EndNote
Aydın M (December 1, 2024) Çekişmeli Üretici Ağlar Kullanılarak Medikal Görüntülerin Sanal Hematoksilen ve Eozin (H&E) Boyanması. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences 36 4 326–336.
IEEE
[1]M. Aydın, “Çekişmeli Üretici Ağlar Kullanılarak Medikal Görüntülerin Sanal Hematoksilen ve Eozin (H&E) Boyanması”, JEPS, vol. 36, no. 4, pp. 326–336, Dec. 2024, doi: 10.7240/jeps.1530421.
ISNAD
Aydın, Musa. “Çekişmeli Üretici Ağlar Kullanılarak Medikal Görüntülerin Sanal Hematoksilen Ve Eozin (H&E) Boyanması”. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences 36/4 (December 1, 2024): 326-336. https://doi.org/10.7240/jeps.1530421.
JAMA
1.Aydın M. Çekişmeli Üretici Ağlar Kullanılarak Medikal Görüntülerin Sanal Hematoksilen ve Eozin (H&E) Boyanması. JEPS. 2024;36:326–336.
MLA
Aydın, Musa. “Çekişmeli Üretici Ağlar Kullanılarak Medikal Görüntülerin Sanal Hematoksilen Ve Eozin (H&E) Boyanması”. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences, vol. 36, no. 4, Dec. 2024, pp. 326-3, doi:10.7240/jeps.1530421.
Vancouver
1.Musa Aydın. Çekişmeli Üretici Ağlar Kullanılarak Medikal Görüntülerin Sanal Hematoksilen ve Eozin (H&E) Boyanması. JEPS. 2024 Dec. 1;36(4):326-3. doi:10.7240/jeps.1530421