TR
EN
Histopatoloji Görüntülerde Derin Öğrenme Yöntemleri ile Çekirdek Segmentasyonu
Öz
Histopatoloji organlar, dokular ve hücreler üzerinde oluşan değişikliklerin mikroskop üzerinde incelenmesidir. İncelenmesi gereken dokular, mikro kesiciler tarafından incelenmeye uygun kalınlıkta kesilmektedir. Kesilen dokulara bazı boyama teknikleri uygulanmaktadır. Hematoksilin-Eozin(H&E) yöntemi, en yaygın kullanılan boyama tekniğidir. Hematoksilin, hücre çekirdeklerini mavi tonlarına, eozin ise sitozplazmaları pembe tonlarına boyamaktadır. Boyanan kesitler, uzman tarafından değerlendirilmektedir. Histopatoloji görüntüleri kanser hastalığının tespiti ve kanser durumunun derecelendirilmesi için oldukça önemli rol oynamaktadır. Bu görüntülerdeki çekirdeklerin daha kolay ve başarılı analiz edilmesi için literatürde birçok çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmalar son zamanlarda derin öğrenmenin semantik segmentasyon alanına odaklanmış ve ilgili yöntemlerle umut verici sonuçlar elde edilmiştir. Her ne kadar çekirdek segmentasyon alanında derin öğrenme yöntemleriyle çeşitli çalışmalar gerçekleştirilmiş olsa da ilgili derin öğrenme mimarilerinin birbiriyle karşılaştırmalı analizini gerçekleştiren kapsamlı bir çalışma literatürde bulunmamaktadır. Bu çalışmada popüler derin öğrenme yöntemlerinden olan U-Net, SegNet, FCN ve DeepLabV3+ olmak üzere dört farklı mimari, çekirdek segmentasyonuna uygulanıp ve gerekli analizler yapılarak en fazla faydayı sağlayan mimariyi ortaya çıkartmak amaçlanmıştır. Çalışmada uygulanan genel çekirdek segmentasyonu metodolojisi üç aşamadan oluşmaktadır: 1) Görüntü verileri eğitilmeden önce CLAHE algoritması ile ön işlemden geçirilip daha kaliteli görüntüler elde edilmeye çalışılmıştır; 2) CLAHE algoritması ile ön işlemden geçirilen görüntü verileri kullanılarak ilgili derin öğrenme mimarisi ile eğitilmiştir; 3) Eğitilen model test görüntüleri üzerinde global doğruluk ve ortalama IOU gibi kriterler kullanılarak geçerleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalar için içerisinde birden fazla organın histopatoloji görüntülerini bulunduran MoNuSeg veri seti kullanılmıştır. Gerçekleştirilen deneysel çalışmalar sonucunda, DeepLabV3+ mimarisi diğer mimarilere oranla çok daha kısa sürede işlemini tamamlamış ve diğer mimarilerden gözle görülür ölçülde daha iyi performans elde etmiştir.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- Badrinarayanan, V., Kendall, A., & Cipolla, R. (2017). SegNet: A Deep Convolutional Encoder-Decoder Architecture for Image Segmentation. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 39(12), 2481–2495. https://doi.org/10.1109/TPAMI.2016.2644615
- Chen, L. C., Papandreou, G., Kokkinos, I., Murphy, K., & Yuille, A. L. (2015). DeepLab: Semantic Image Segmentation with Deep Convolutional Nets, Atrous Convolution, and Fully Connected CRFs. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 40(4), 834–848. https://doi.org/10.1109/TPAMI.2017.2699184
- Chen, L. C., Zhu, Y., Papandreou, G., Schroff, F., & Adam, H. (2018). Encoder-decoder with atrous separable convolution for semantic image segmentation. Lecture Notes in Computer Science (Including Subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), 11211 LNCS, 833–851. https://doi.org/10.1007/978-3-030-01234-2_49
- Derraz, F., Beladgham, M., & Khelif, M. (2004). Application of active contour models in medical image segmentation. International Conference on Information Technology: Coding Computing, ITCC, 2, 675–681. https://doi.org/10.1109/ITCC.2004.1286732
- Garcia-Garcia, A., Orts-Escolano, S., Oprea, S., Villena-Martinez, V., & Garcia-Rodriguez, J. (2017). A Review on Deep Learning Techniques Applied to Semantic Segmentation. 1–23. http://arxiv.org/abs/1704.06857
- Jia, Z., Huang, X., Chang, E. I. C., & Xu, Y. (2017). Constrained Deep Weak Supervision for Histopathology Image Segmentation. IEEE Transactions on Medical Imaging, 36(11), 2376–2388. https://doi.org/10.1109/TMI.2017.2724070
- Kumar, N., Verma, R., Anand, D., Zhou, Y., Onder, O. F., Tsougenis, E., Chen, H., Heng, P. A., Li, J., Hu, Z., Wang, Y., Koohbanani, N. A., Jahanifar, M., Tajeddin, N. Z., Gooya, A., Rajpoot, N., Ren, X., Zhou, S., Wang, Q., … Sethi, A. (2020). A Multi-Organ Nucleus Segmentation Challenge. IEEE Transactions on Medical Imaging, 39(5), 1380–1391. https://doi.org/10.1109/TMI.2019.2947628
- Kumar, N., Verma, R., Sharma, S., Bhargava, S., Vahadane, A., & Sethi, A. (2017). A Dataset and a Technique for Generalized Nuclear Segmentation for Computational Pathology. IEEE Transactions on Medical Imaging, 36(7), 1550–1560. https://doi.org/10.1109/TMI.2017.2677499
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
Mühendislik
Bölüm
Araştırma Makalesi
Yayımlanma Tarihi
30 Kasım 2020
Gönderilme Tarihi
1 Kasım 2020
Kabul Tarihi
7 Kasım 2020
Yayımlandığı Sayı
Yıl 1970
APA
Menteşe, E., & Hançer, E. (2020). Histopatoloji Görüntülerde Derin Öğrenme Yöntemleri ile Çekirdek Segmentasyonu. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 95-102. https://doi.org/10.31590/ejosat.819409
Cited By
Multi-task semantic segmentation of CT images for COVID-19 infections using DeepLabV3+ based on dilated residual network
Physical and Engineering Sciences in Medicine
https://doi.org/10.1007/s13246-022-01110-wA modified DeepLabV3 + based semantic segmentation of chest computed tomography images for COVID ‐19 lung infections
International Journal of Imaging Systems and Technology
https://doi.org/10.1002/ima.22772Biyomedikal Görüntülerin Bölütlenmesine Yönelik Derin Öğrenmeye Dayalı Yöntemler: Bir Gözden Geçirme
Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
https://doi.org/10.55007/dufed.1181996Determination of the rat estrous cycle vased on EfficientNet
Frontiers in Veterinary Science
https://doi.org/10.3389/fvets.2024.1434991