Araştırma Makalesi

CM-BET ile beyin sınır segmentasyonunun geliştirilmesi: Beyin çıkarımında yüksek doğruluk için kaskat bir model

Cilt: 41 Sayı: 2 20 Temmuz 2026
PDF İndir
EN TR

CM-BET ile beyin sınır segmentasyonunun geliştirilmesi: Beyin çıkarımında yüksek doğruluk için kaskat bir model

Öz

Beyin çıkarımı, nörogörüntüleme çalışmalarında, beynin çevresindeki dokulardan ayrıştırılmasını sağlayan kritik bir işlemdir. Bu adımın doğruluğu; hacimsel analiz, görüntü çakıştırma, beyin bölgelerinin segmentasyonu gibi sonraki işlemlerin doğruluğunu doğrudan etkilemektedir. Tıbbın pek çok alanında olduğu gibi, derin öğrenme (DL: Deep Learning) tabanlı yaklaşımlar beyin çıkarımı görevinde de umut vadeden sonuçlar sunmaktadır. Bu süreçte, özellikle beyin sınırlarının hassas bir şekilde segmentasyonu, modellerin başarısını belirleyen en önemli faktörlerden biridir. Bu çalışma, CM-BET adını taşıyan ve kademeli yapıda tasarlanmış 3B bir DL modeli önermektedir. CM-BET, iki aşamalı bir mimariye sahiptir: İlk aşamada yer alan MRS-UNet, UNet’in kodlayıcı bloklarına entegre edilen keskinleştirme katmanları sayesinde yüksek frekanslı kenar bilgilerini öne çıkararak gri tonlamalı bir çıktı üretir. İkinci aşamadaki MR-UNet, bu keskinleştirilmiş görüntüyü girdi olarak alarak beyin bölgesini daha hassas biçimde segmentler ve ikili (binary) bir beyin maskesi üretir. Modelin latent katmanında, düşük gradyanlı beyin sınırı bilgilerini koruyabilmek amacıyla ResNet50’den alınan artık bağlantılar (residual connections) kullanılmıştır. Ayrıca, MRI dilimlerinde sıkça karşılaşılan sınıf dengesizliği sorununu ele alabilmek adına, fokal kayıp (focal loss) içeren hibrit bir kayıp fonksiyonu geliştirilmiştir. Modelin başarımı, yedi farklı kamuya açık veriseti üzerinde kapsamlı biçimde değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, CM-BET’in literatürdeki DL tabanlı yöntemlere ve yaygın segmentasyon mimarileri olan UNet, UNet++ ve DeepLabv3+ modellerine kıyasla üstün performans sergilediğini ortaya koymaktadır. Önerilen model, tüm verisetlerinde Dice katsayısı açısından 0.9809–0.9984, duyarlılık (sensitivity) açısından 0.9831–0.9991 ve özgüllük (specificity) açısından 0.9958–0.9992 aralığında sonuçlar elde ederek hem geleneksel hem de gelişmiş UNet türevlerini geride bırakmıştır.

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Fonu (CUBAP)

Proje Numarası

TEKNO-2023-038

Kaynakça

  1. 1. Kim, B., Kim, H., Kim, S., & Hwang, Y.R. A brief review of non-invasive brain imaging technologies and the near-infrared optical bioimaging, Applied Microscopy, 51 (1), 9, 2021.
  2. 2. Akan, T., Akan, S., Alp, S., Ledbetter, C. R., Tafti, A.P., Arevalo, O., & Bhuiyan, M.A.N. Deep Learning in neuroimaging for neurodegenerative diseases: State-of-the art, Challenges, and Opportunities. Journal of the Neurological Sciences, 123735, 2025.
  3. 3. Kalavathi, P., Prasath, V.S., Methods on skull stripping of MRI head scan images – a review, Journal of Digital Imaging, 29, 365–379, 2016.
  4. 4. Karakis, R., Gurkahraman, K., Mitsis, G.D., Boudrias, M.H., Deep learning prediction of motor performance in stroke individuals using neuroimaging data, Journal of Biomedical Informatics, 141, 104357, 2023.
  5. 5. Isensee, F., Schell, M., Pflueger, I., Brugnara, G., Bonekamp, D., Neuberger, U., Kickingereder, P., Automated brain extraction of multisequence MRI using artificial neural networks, Human Brain Mapping, 40 (17), 4952–4964, 2019.
  6. 6. Shattuck, D.W., Sandor-Leahy, S.R., Schaper, K.A., Rottenberg, D.A., Leahy, R.M., Magnetic resonance image tissue classification using a partial volume model, NeuroImage, 13 (5), 856–876, 2001.
  7. 7. Shattuck, D.W., Leahy, R.M., Brainsuite: an automated cortical surface identification tool, Medical Image Analysis, 6 (2), 129–142, 2002.
  8. 8. Smith, S.M., Fast robust automated brain extraction. Human Brain Mapping, 17 (3), 143–155, 2002.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Görüntü İşleme, Derin Öğrenme, Biyomedikal Görüntüleme

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

20 Temmuz 2026

Gönderilme Tarihi

13 Temmuz 2025

Kabul Tarihi

28 Mart 2026

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2026 Cilt: 41 Sayı: 2

Kaynak Göster

APA
Gurkahraman, K., Karakiş, R., & Yelkuvan, A. F. (2026). CM-BET ile beyin sınır segmentasyonunun geliştirilmesi: Beyin çıkarımında yüksek doğruluk için kaskat bir model. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 41(2), 995-1010. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1741473
AMA
1.Gurkahraman K, Karakiş R, Yelkuvan AF. CM-BET ile beyin sınır segmentasyonunun geliştirilmesi: Beyin çıkarımında yüksek doğruluk için kaskat bir model. GUMMFD. 2026;41(2):995-1010. doi:10.17341/gazimmfd.1741473
Chicago
Gurkahraman, Kali, Rukiye Karakiş, ve Ahmet Fırat Yelkuvan. 2026. “CM-BET ile beyin sınır segmentasyonunun geliştirilmesi: Beyin çıkarımında yüksek doğruluk için kaskat bir model”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 41 (2): 995-1010. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1741473.
EndNote
Gurkahraman K, Karakiş R, Yelkuvan AF (01 Temmuz 2026) CM-BET ile beyin sınır segmentasyonunun geliştirilmesi: Beyin çıkarımında yüksek doğruluk için kaskat bir model. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 41 2 995–1010.
IEEE
[1]K. Gurkahraman, R. Karakiş, ve A. F. Yelkuvan, “CM-BET ile beyin sınır segmentasyonunun geliştirilmesi: Beyin çıkarımında yüksek doğruluk için kaskat bir model”, GUMMFD, c. 41, sy 2, ss. 995–1010, Tem. 2026, doi: 10.17341/gazimmfd.1741473.
ISNAD
Gurkahraman, Kali - Karakiş, Rukiye - Yelkuvan, Ahmet Fırat. “CM-BET ile beyin sınır segmentasyonunun geliştirilmesi: Beyin çıkarımında yüksek doğruluk için kaskat bir model”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 41/2 (01 Temmuz 2026): 995-1010. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1741473.
JAMA
1.Gurkahraman K, Karakiş R, Yelkuvan AF. CM-BET ile beyin sınır segmentasyonunun geliştirilmesi: Beyin çıkarımında yüksek doğruluk için kaskat bir model. GUMMFD. 2026;41:995–1010.
MLA
Gurkahraman, Kali, vd. “CM-BET ile beyin sınır segmentasyonunun geliştirilmesi: Beyin çıkarımında yüksek doğruluk için kaskat bir model”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 41, sy 2, Temmuz 2026, ss. 995-1010, doi:10.17341/gazimmfd.1741473.
Vancouver
1.Kali Gurkahraman, Rukiye Karakiş, Ahmet Fırat Yelkuvan. CM-BET ile beyin sınır segmentasyonunun geliştirilmesi: Beyin çıkarımında yüksek doğruluk için kaskat bir model. GUMMFD. 01 Temmuz 2026;41(2):995-1010. doi:10.17341/gazimmfd.1741473