The aim of this study is to classify knee osteoarthritis, synovial chondromatosis, Osgood-Schlatter
disease, os fabella pathologies that can be diagnosed with plain knee X-rays, and normal knee
radiographs with deep learning and machine learning methods. This study was performed on 540 knee
osteoarthritis, 151 Osgood_Schlatter disease, 191 knee chondromatosis, 152 os fabella and 523 normal
knee X-ray images. First, classification was performed with the VGG-16 network, which is a pre-trained
deep learning model. Then, the features extracted with the VGG-16 convolution layer were classified
with random forest, support vector machines, logistic regression and decision tree machine learning
algorithms. With VGG-16 model, 95.3% accuracy, 95.1% sensitivity, 98.7% specificity, 96.8%
precision, and 95.9% F1 score results were obtained. In classifying the features extracted from the VGG-
16 convolution layer with machine learning algorithms, 98.2% accuracy, 99.0% sensitivity, 98.9%
specificity, 98.2% precision and 98.5% F1 score results were obtained with the logistic regression
classifier. In this study, which was conducted to classify radiographically detectable knee pathologies,
successful results were obtained with the VGG-16 network. The features extracted from the convolution
layer of the VGG-16 model were reclassified with machine learning algorithms, logistic regression,
support vector machines and random forest classifiers, and improvements in performance metrics were
obtained compared to the VGG-16 model. With this proposed method, the performance of deep learning
models can be further improved.
Knee osteoarthritis Knee chondromatosis Osgood-Schlatter disease Os fabella Deep learning Machine learning
ETHICS APPROVAL: An ethical approval certificate was obtained from the local ethic commitee, Ankara Bilkent City Hospital, Clinical Research Ethics Committee No. 1, date : 20.04.2022, no : E1-22-2420
Funding None
Bu çalışmanın amacı, düz diz röntgenleriyle tanısı konulabilen diz osteoartriti, sinovyal kondromatozis,
Osgood-Schlatter hastalığı, os fabella patolojileri ve normal diz radyografilerini derin öğrenme ve
makine öğrenmesi yöntemleriyle sınıflandırmaktır. Bu çalışma 540 diz osteoartriti, 151
Osgood_Schlatter hastalığı, 191 diz kondromatozisi, 152 os fabella ve 523 normal diz röntgen görüntüsü
üzerinde gerçekleştirildi. Öncelikle önceden eğitilmiş derin öğrenme modeli olan VGG-16 ağı ile
sınıflandırma yapıldı. Daha sonra VGG-16 evrişim katmanı ile çıkarılan özellikler, rastgele orman,
destek vektör makineleri, lojistik regresyon ve karar ağacı makine öğrenmesi algoritmalarıyla
sınıflandırıldı. VGG-16 modeli ile %95,3 doğruluk, %95,1 duyarlılık, %98.7 özgüllük, %96,8 kesinlik
ve %95,9 F1 skoru sonuçları elde edildi. VGG-16 evrişim katmanından çıkarılan özelliklerin makine
öğrenmesi algoritmaları ile sınıflandırılmasında lojistik regresyon sınıflandırıcısı ile %98,2 doğruluk,
%99,0 duyarlılık, %98.9 özgüllük, %98,2 kesinlik ve %98,5 F1 skoru sonuçları elde edilmiştir.
Radyografik olarak tanısı konulabilen diz patolojilerinin sınıflandırılması amacıyla yapılan bu
çalışmada, VGG-16 ağı ile başarılı sonuçlar elde edilmiştir. VGG-16 modeli evrişim katmanı üzerinden
çıkarılan özellikler makine öğrenmesi algoritmaları ile yeniden sınıflandırılmış, lojistik regresyon,
destek vektör makineleri ve rastgele orman sınıflandırıcıları ile VGG-16 modeline kıyasla performans
metriklerinde iyileşmeler elde edilmiştir. Önerilen bu yöntemle, derin öğrenme modellerinin
performansı daha da iyileştirilebilir.
Diz osteoartriti Diz kondromatozu Osgood-Schlatter hastalığı Os fabella Derin öğrenme Makine öğrenmesi
| Birincil Dil | İngilizce |
|---|---|
| Konular | Derin Öğrenme |
| Bölüm | Makaleler |
| Yazarlar | |
| Yayımlanma Tarihi | 31 Temmuz 2025 |
| Gönderilme Tarihi | 24 Ocak 2025 |
| Kabul Tarihi | 26 Mayıs 2025 |
| Yayımlandığı Sayı | Yıl 2025 Cilt: 13 Sayı: 3 |