Araştırma Makalesi

Classification of HEp-2 Cell Patterns in Autoimmune Disease Diagnosis Using Hybrid DenseNet-ViT Architecture

Cilt: 42 Sayı: 3 28 Eylül 2026
PDF İndir
TR EN

Classification of HEp-2 Cell Patterns in Autoimmune Disease Diagnosis Using Hybrid DenseNet-ViT Architecture

Öz

Background/Aim: Accurate and consistent interpretation of HEp-2 cell patterns, considered the gold standard in autoimmune disease diagnosis, remains challenging due to inter-expert variability. This study aims to develop a hybrid deep learning architecture for the automated and highly accurate classification of HEp-2 cell images. Methods: The proposed approach integrates DenseNet-121, which excels at capturing local morphological features, with Vision Transformer (ViT-B16), known for modeling global contextual relationships. These models are combined using a weighted ensemble strategy. The performance of the model was evaluated on the MIVIA (ICPR 2012) dataset under a strict source-image split protocol, which explicitly prevents the object-level data leakage frequently overlooked in the literature. Results: The proposed hybrid model achieved an overall accuracy of 96.01% under these rigorous test conditions, without the use of synthetic data augmentation. A key methodological contribution is its ability to effectively distinguish between Homogeneous and Fine Speckled patterns, which are frequently misclassified by experts. Notably, the model achieved 100% precision for the Fine Speckled class. Additionally, it was empirically demonstrated that a small batch size (Batch Size = 8) improves generalization performance in fine-textured biomedical images. Conclusion: These findings demonstrate the robust feature extraction capabilities of the proposed hybrid architecture, establishing a reliable, realistic, and methodologically transparent baseline for future computer-aided diagnosis (CAD) systems.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

  1. Wang, L., Wang, F. S., & Gershwin, M. E. (2015). Human autoimmune diseases: a comprehensive update. Journal of Internal Medicine, 278(4), 369–395. https://doi.org/10.1111/joim.12395
  2. Mohamed-Ahmed, O., Shang, L., Wang, L., Chen, Z., Kartsonaki, C., & Bragg, F. (2024). Incidence and prevalence of autoimmune diseases in China: A systematic review and meta-analysis of epidemiological studies. Global Epidemiology, 8, 100158. https://doi.org/10.1016/j.gloepi.2024.100158
  3. Lee, Y. H., & Song, G. G. (2024). Mortality in patients with systemic lupus erythematosus: A meta-analysis of overall and cause-specific effects. Lupus, 33(9), 929–937. https://doi.org/10.1177/09612033241257134
  4. Chan, E. K. L., Damoiseaux, J., Carballo, O. G., Conrad, K., Cruvinel, W. M., Francescantonio, P. L. C., Fritzler, M. J., Garcia-De La Torre, I., Herold, M., Mimori, T., Satoh, M., von Mühlen, C. A., & Andrade, L. E. C. (2015). Report of the First International Consensus on Standardized Nomenclature of Antinuclear Antibody HEp-2 Cell Patterns 2014–2015. Frontiers in Immunology, 6, 412. https://doi.org/10.3389/fimmu.2015.00412
  5. Damoiseaux, J., Andrade, L. E. C., Carballo, O. G., Conrad, K., Francescantonio, P. L. C., Fritzler, M. J., Garcia de la Torre, I., Herold, M., Klotz, W., Cruvinel, W. M., Mimori, T., von Muhlen, C., Satoh, M., & Chan, E. K. (2019). Clinical relevance of HEp-2 indirect immunofluorescent patterns: the International Consensus on ANA patterns (ICAP) perspective. Annals of the Rheumatic Diseases, 78(7), 879–889. https://doi.org/10.1136/annrheumdis-2018-214436
  6. Agmon-Levin, N., Damoiseaux, J., Kallenberg, C., Sack, U., Witte, T., Herold, M., Bossuyt, X., Musset, L., Cervera, R., Plaza-Lopez, A., Dias, C., Sousa, M. J., Radice, A., Eriksson, C., Hultgren, O., Viander, M., Khamashta, M., Regenass, S., Andrade, L. E. C., Wiik, A., Tincani, A., Rönnelid, J., Bloch, D. B., Fritzler, M. J., Chan, E. K. L., Garcia-De La Torre, I., Konstantinov, K. N., Lahita, R., Wilson, M., Vainio, O., Fabien, N., Sinico, R. A., Meroni, P., & Shoenfeld, Y. (2014). International recommendations for the assessment of autoantibodies to cellular antigens referred to as anti-nuclear antibodies. Annals of the Rheumatic Diseases, 73(1), 17–23. https://doi.org/10.1136/annrheumdis-2013-203863
  7. Meroni, P. L., & Schur, P. H. (2010). ANA screening: an old test with new recommendations. Annals of the Rheumatic Diseases, 69(8), 1420–1422. https://doi.org/10.1136/ard.2009.127100
  8. Van Hoovels, L., Broeders, S., Chan, E. K. L., Andrade, L. E. C., de Melo Cruvinel, W., Damoiseaux, J., Viander, M., Herold, M., Coucke, W., Heijnen, I., Bogdanos, D., Calvo-Alén, J., Eriksson, C., Kozmar, A., Kuhi, L., Bonroy, C., Lauwerys, B., Schouwers, S., Lutteri, L., Vercammen, M., & Bossuyt, X. (2020). Current laboratory and clinical practices in reporting and interpreting anti-nuclear antibody indirect immunofluorescence (ANA IIF) patterns: results of an international survey. Autoimmunity Highlights, 11, 17. https://doi.org/10.1186/s13317-020-00139-9

Ayrıntılar

Birincil Dil

İngilizce

Konular

Derin Öğrenme

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

28 Eylül 2026

Gönderilme Tarihi

9 Nisan 2026

Kabul Tarihi

15 Eylül 2026

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2026 Cilt: 42 Sayı: 3

Kaynak Göster

APA
Özgür, F., Özbay, E., & Tuncer, T. (2026). Classification of HEp-2 Cell Patterns in Autoimmune Disease Diagnosis Using Hybrid DenseNet-ViT Architecture. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 42(3). https://doi.org/10.65520/erciyesfen.1925750
AMA
1.Özgür F, Özbay E, Tuncer T. Classification of HEp-2 Cell Patterns in Autoimmune Disease Diagnosis Using Hybrid DenseNet-ViT Architecture. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2026;42(3). doi:10.65520/erciyesfen.1925750
Chicago
Özgür, Faruk, Erdal Özbay, ve Taner Tuncer. 2026. “Classification of HEp-2 Cell Patterns in Autoimmune Disease Diagnosis Using Hybrid DenseNet-ViT Architecture”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 42 (3). https://doi.org/10.65520/erciyesfen.1925750.
EndNote
Özgür F, Özbay E, Tuncer T (01 Eylül 2026) Classification of HEp-2 Cell Patterns in Autoimmune Disease Diagnosis Using Hybrid DenseNet-ViT Architecture. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 42 3
IEEE
[1]F. Özgür, E. Özbay, ve T. Tuncer, “Classification of HEp-2 Cell Patterns in Autoimmune Disease Diagnosis Using Hybrid DenseNet-ViT Architecture”, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 42, sy 3, Eyl. 2026, doi: 10.65520/erciyesfen.1925750.
ISNAD
Özgür, Faruk - Özbay, Erdal - Tuncer, Taner. “Classification of HEp-2 Cell Patterns in Autoimmune Disease Diagnosis Using Hybrid DenseNet-ViT Architecture”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 42/3 (01 Eylül 2026). https://doi.org/10.65520/erciyesfen.1925750.
JAMA
1.Özgür F, Özbay E, Tuncer T. Classification of HEp-2 Cell Patterns in Autoimmune Disease Diagnosis Using Hybrid DenseNet-ViT Architecture. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2026;42. doi:10.65520/erciyesfen.1925750.
MLA
Özgür, Faruk, vd. “Classification of HEp-2 Cell Patterns in Autoimmune Disease Diagnosis Using Hybrid DenseNet-ViT Architecture”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 42, sy 3, Eylül 2026, doi:10.65520/erciyesfen.1925750.
Vancouver
1.Faruk Özgür, Erdal Özbay, Taner Tuncer. Classification of HEp-2 Cell Patterns in Autoimmune Disease Diagnosis Using Hybrid DenseNet-ViT Architecture. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 01 Eylül 2026;42(3). doi:10.65520/erciyesfen.1925750

✯ Etik kurul izni gerektiren, tüm bilim dallarında yapılan araştırmalar için etik kurul onayı alınmış olmalı, bu onay makalede belirtilmeli ve belgelendirilmelidir.
✯ Etik kurul izni gerektiren araştırmalarda, izinle ilgili bilgilere (kurul adı, tarih ve sayı no) yöntem bölümünde, ayrıca makalenin ilk/son sayfalarından birinde; olgu sunumlarında, bilgilendirilmiş gönüllü olur/onam formunun imzalatıldığına dair bilgiye makalede yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, makalelerde Araştırma ve Yayın Etiğine uyulduğuna dair ifadeye yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, hakem, yazar ve editör için ayrı başlıklar altında etik kurallarla ilgili bilgi verilmelidir.
✯ Dergide ve/veya web sayfasında, ulusal ve uluslararası standartlara atıf yaparak, dergide ve/veya web sayfasında etik ilkeler ayrı başlık altında belirtilmelidir. Örneğin; dergilere gönderilen bilimsel yazılarda, ICMJE (International Committee of Medical Journal Editors) tavsiyeleri ile COPE (Committee on Publication Ethics)’un Editör ve Yazarlar için Uluslararası Standartları dikkate alınmalıdır.
✯ Kullanılan fikir ve sanat eserleri için telif hakları düzenlemelerine riayet edilmesi gerekmektedir.