Araştırma Makalesi

Patoloji Görüntülerinin Derin Öğrenme Yöntemleri İle Sınıflandırılması

Sayı: 33 31 Ocak 2022
PDF İndir
TR EN

Patoloji Görüntülerinin Derin Öğrenme Yöntemleri İle Sınıflandırılması

Öz

Meme kanseri, kadınlar arasında en çok görülen kanser türüdür. Kanserin erken tespit edilmesi, tedavinin zamanında yapılmasını sağlamaktadır. Medikal görüntüler, canlıların vücutlarında var olan hastalıkların tespitinde veya meydana gelebilecek olan hastalıkların erken tanısında hayati öneme sahiptir. Özellikle kanser tespiti yapmak amacıyla kullanılan patoloji görüntüleri, hastadan alınan bir parçanın çeşitli kimyasal maddelere batırılıp özel makinelerle taranarak bilgisayar ortamına aktarılan medikal görüntü çeşididir. Medikal görüntülerin analiz edilmesi için birçok makine öğrenmesi ve yapay zeka yöntemi kullanılmaktadır. Bu yöntemlerle görüntülerden anlamlı bilgiler çıkarılarak anormalliklerin tespit edilmesi veya tahmin edilmesi işlemleri yapılmaktadır. Yapay zeka yöntemlerinden biri olan derin öğrenme, patoloji görüntülerinin analiz edilmesinde önemli başarılar göstermektedir. Derin öğrenme mimarileri, makine öğrenimi çalışmalarındaki özellik çıkarım işlemini mimari içerisinde yer alan evrişim katmanları ile yapmaktadır. Görüntü sınıflandırma, nesne tanıma, segmentasyon gibi işlemler için kullanılan derin öğrenme algoritmaları, patoloji görüntülerinin analizi için en çok tercih edilen yöntemlerden biri haline gelmiştir. Bu çalışmada, derin öğrenme mimarilerinden evrişimsel sinir ağı (Convolutional Neural Networks, CNN) kullanılarak, meme kanserine ilişkin patolojik görüntülerin sınıflandırması işlemi gerçekleştirilmiştir. Farklı sayıda filtre ve katman kullanılarak tasarlanan modellerin eğitimi ve test işlemleri için 60000 adet meme patoloji görüntüsünden oluşan bir veri seti kullanılmıştır. Model eğitimleri için donanım olarak Google Colab üzerinde NVIDIA Tesla K80 GPU işlemcili bir makine kullanılmış olup yazılım aracı olarak açık kaynak kodlu Keras kütüphanesi ve Python programlama dili kullanılmıştır. 3 adet evrişim katmanı, 3 adet ReLU katmanı, 3 adet havuzlama katmanı ve tam bağlantılı katmanda 200 sinir hücresi kullanılarak eğitilen model ile kanserli ve kanserli olmayan patoloji görüntülerinin sınıflandırılmasında doğruluk değeri 0.8775, F1 skoru 0.8238, hassasiyet değeri 0.8381, hatırlama değeri 0.8762, MSE değeri 0.1195, MAE değeri 0.2497 elde edilmiştir. Elde edilen yüksek doğruluk, F1 skoru, hassasiyet ve hatırlama değerleri ile düşük hata değerleri, bu tez kapsamında önerilen CNN modelinin patoloji görüntülerinin sınıflandırılmasında kullanılabileceğini; özellikle tıp fakültelerinin ve hastanelerin patoloji bölümlerinde kullanılabilir sistemler tasarlanabileceğini göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

  1. Akkus, Z., Galimzianova, A., Hoogi, A., Rubin, D. L. ve Erickson, B. J. 2017. Deep learning for brain MRI segmentation: state of the art and future directions. Journal of digital imaging, 30:4, 449-459.
  2. Alhussein, M. ve Muhammad, G. 2018. Voice Pathology Detection Using Deep Learning on Mobile Healthcare Framework. IEEE Access, 6, 41034-41041.
  3. Alipanahi, B., Delong, A., Weirauch, M. T. ve Frey, B. J. 2015. Predicting the sequence specificities of DNA-and RNA-binding proteins by deep learning. Nature biotechnology, 33:8, 831.
  4. Anonim 2008. Biyomedikal cihaz teknolojileri Projesi) M M E v Ö S G (Ed.)
  5. Anonim. 2019. Gradyan İniş Optimizasyon Algoritmalarına Genel Bakış. https://devhunteryz.wordpress.com/2019/06/04/gradyan-inis-optimizasyon-algoritmalarina-genel-bakis/. (Erişim tarihi: 01.07.2019).
  6. Basavanhally, A. 2010. Automated Image-Based Detection and Grading of Lymphocytic İnfiltration in Breast Cancer Histopathology. Rutgers University-Graduate School-New Brunswick, New Brunswick, New Jersey.
  7. Basavanhally, A., Yu, E., Xu, J., Ganesan, S., Feldman, M., Tomaszewski, J. ve Madabhushi, A. (2011). Incorporating Domain Knowledge for Tubule Detection in Breast Histopathology Using O'Callaghan Neighborhoods. Medical Imaging 2011: Computer-Aided Diagnosis, International Society for Optics and Photonics, 1-13.
  8. Bejnordi, B. E., Veta, M., Van Diest, P. J., Van Ginneken, B., Karssemeijer, N., Litjens, G., Van Der Laak, J. A., Hermsen, M., Manson, Q. F. ve Balkenhol, M. 2017. Diagnostic Assessment of Deep Learning Algorithms for Detection of Lymph Node Metastases in Women with Breast Cancer. Jama, 318:22, 2199-2210.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

31 Ocak 2022

Gönderilme Tarihi

17 Ekim 2021

Kabul Tarihi

23 Ocak 2022

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2022 Sayı: 33

Kaynak Göster

APA
Karakurt, M., & İşeri, İ. (2022). Patoloji Görüntülerinin Derin Öğrenme Yöntemleri İle Sınıflandırılması. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 33, 192-206. https://doi.org/10.31590/ejosat.1011091
AMA
1.Karakurt M, İşeri İ. Patoloji Görüntülerinin Derin Öğrenme Yöntemleri İle Sınıflandırılması. EJOSAT. 2022;(33):192-206. doi:10.31590/ejosat.1011091
Chicago
Karakurt, Meral, ve İsmail İşeri. 2022. “Patoloji Görüntülerinin Derin Öğrenme Yöntemleri İle Sınıflandırılması”. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, sy 33: 192-206. https://doi.org/10.31590/ejosat.1011091.
EndNote
Karakurt M, İşeri İ (01 Ocak 2022) Patoloji Görüntülerinin Derin Öğrenme Yöntemleri İle Sınıflandırılması. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi 33 192–206.
IEEE
[1]M. Karakurt ve İ. İşeri, “Patoloji Görüntülerinin Derin Öğrenme Yöntemleri İle Sınıflandırılması”, EJOSAT, sy 33, ss. 192–206, Oca. 2022, doi: 10.31590/ejosat.1011091.
ISNAD
Karakurt, Meral - İşeri, İsmail. “Patoloji Görüntülerinin Derin Öğrenme Yöntemleri İle Sınıflandırılması”. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi. 33 (01 Ocak 2022): 192-206. https://doi.org/10.31590/ejosat.1011091.
JAMA
1.Karakurt M, İşeri İ. Patoloji Görüntülerinin Derin Öğrenme Yöntemleri İle Sınıflandırılması. EJOSAT. 2022;:192–206.
MLA
Karakurt, Meral, ve İsmail İşeri. “Patoloji Görüntülerinin Derin Öğrenme Yöntemleri İle Sınıflandırılması”. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, sy 33, Ocak 2022, ss. 192-06, doi:10.31590/ejosat.1011091.
Vancouver
1.Meral Karakurt, İsmail İşeri. Patoloji Görüntülerinin Derin Öğrenme Yöntemleri İle Sınıflandırılması. EJOSAT. 01 Ocak 2022;(33):192-206. doi:10.31590/ejosat.1011091

Cited By