شماره ركورد
34657
پديد آورنده
نرگس صابر
عنوان
تشخيص و طبقه بندي بيماري هاي دستگاه گوارش مبتني بر تصاوير آندوسكوپي با استفاده از روشهاي يادگيري عميق
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي پزشكي
سال تحصيل
1404
تاريخ دفاع
1404/7/26
استاد راهنما
دكتر احمد آيت للهي
استاد مشاور
/
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
در سالهاي اخير، استفاده از روشهاي يادگيري عميق در تحليل تصاوير آندوسكوپي نقش مهمي در تشخيص خودكار بيماريهاي دستگاه گوارش ايفا كرده است. با توجه به اهميت شناسايي زودهنگام اختلالات گوارشي، در اين پژوهش يك سامانه هوشمند مبتني بر شبكههاي عصبي عميق براي تشخيص پنج بيماري شايع دستگاه گوارش شامل مري بارت، اژوفاژيت فوقاني، پوليپ تحتاني، كوليت اولسراتيو تحتاني و بواسير تحتاني توسعه داده شده است. در اين اصلي داده استفاده شده است. تصاوير HyperKvasir شامل انواع نواحي نرمال و پاتولوژيك سيستم از تصاوير برچسبدار و بدون برچسب مجموعهداده HyperKvasir به عنوان منبع از دستگاه گوارش فوقاني و تحتاني هستند و از معتبرترين پايگاههاي داده عمومي در اين حوزه بهشمار ميروند.
در مرحله پردازش، دادههاي برچسبدار و بدون برچسب بهصورت همزمان وارد دو شبكه از پيش آموزشديده ميشوند. براي دادههاي برچسبدار از شبكه Xception و براي دادههاي بدون برچسب از يك ساختار خودرمزگذار (Autoencoder) شامل رمزگذار (Encoder) و رمزگشا (Decoder) استفاده شده است. در اين مرحله، دو مدل بهطور موازي از دادهها ويژگي استخراج ميكنند و هر مدل بسته به ساختار خود، نمايشهاي متفاوتي از ويژگيهاي بافتي و ساختاري تصاوير توليد ميكند. در مدل پيشنهادي، تمامي ويژگيهاي استخراجشده از هر دو شبكه تلفيق شده و بهعنوان ورودي به بخش طبقهبندي نهايي داده ميشوند. سپس، يك لايه كاملاً متصل (Fully Connected) با 64 نورون پس از صافسازي (Flattening) لايه كانولوشن نهايي اضافه ميشود. در ادامه، اين 64 نورون به پنج نورون خروجي تبديل ميشوند كه هركدام نمايانگر يكي از موقعيتهاي آناتوميكي مرتبط با بيماري هستند و از تابع فعالسازي Softmax براي محاسبه احتمال ابتلا به هر بيماري استفاده ميكنند.
مدل پيشنهادي پس از آموزش و اعتبارسنجي بر روي مجموعهداده HyperKvasir توانست پنج بيماري هدف را با دقت بالا شناسايي كند. دقت نهايي براي بيماريهاي مختلف به ترتيب عبارت است از: بارت با دقت 97% ، اژوفاژيت فوقاني 94%، پوليپ تحتاني 98%، كوليت اولسراتيو تحتاني100 % و بواسير تحتاني 97%. اين نتايج نشان ميدهد كه تركيب همزمان دادههاي برچسبدار و بدون برچسب در كنار استفاده از ساختارهاي عميق مانند Xception وAutoencoder، عملكرد مدل را در تشخيص خودكار بيماريهاي گوارشي بهطور چشمگيري بهبود ميبخشد. در نهايت، شبكه پيشنهادي با تحليل دقيق ويژگيهاي بافتي و ساختاري تصاوير آندوسكوپي، احتمال ابتلا به هر يك از پنج بيماري را محاسبه كرده و به عنوان يك ابزار هوشمند كمكي در تصميمگيري باليني مورد استفاده قرار ميگيرد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/01/22
عنوان به انگليسي
Diagnosis and classification of gastrointestinal diseases based on endoscopic images using deep learning methods
تاريخ بهره برداري
3/21/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
نرگس صابر
چكيده به لاتين
In recent years, the application of deep learning techniques to the analysis of endoscopic images has played a significant role in the automated diagnosis of gastrointestinal diseases. Given the importance of early detection of gastrointestinal disorders, this study proposes an intelligent system based on deep neural networks for the identification of five common gastrointestinal diseases, including Barrett’s esophagus, upper esophagitis, lower polyps, lower ulcerative colitis, and lower hemorrhoids. In this research, both labeled and unlabeled images from the HyperKvasir dataset were used as the primary data source. The HyperKvasir dataset comprises a wide range of normal and pathological regions of the upper and lower gastrointestinal tract and is considered one of the most comprehensive publicly available databases in this field. During the processing stage, labeled and unlabeled data were simultaneously fed into two pre-trained networks. For labeled data, the Xception network was employed, while for unlabeled data, an autoencoder architecture consisting of an encoder and a decoder was utilized. At this stage, both models extracted features in parallel, generating distinct representations of the textural and structural characteristics of the images according to their respective architectures. In the proposed framework, all extracted features from both networks were fused and provided as input to the final classification stage. Subsequently, after flattening the final convolutional layer, a fully connected layer with 64 neurons was added. These 64 neurons were then mapped to five output neurons, each corresponding to one anatomical location associated with the target diseases. A Softmax activation function was applied to compute the probability of each disease class. After training and validation on the HyperKvasir dataset, the proposed model achieved high diagnostic performance in identifying the five target diseases. The final accuracies for Barrett’s esophagus, upper esophagitis, lower polyps, lower ulcerative colitis, and lower hemorrhoids were 97%, 94%, 98%, 100%, and 97%, respectively. These results demonstrate that the simultaneous integration of labeled and unlabeled data, combined with deep architectures such as Xception and autoencoders, significantly enhances the performance of automated gastrointestinal disease diagnosis. Ultimately, the proposed network accurately analyzes the structural and textural features of endoscopic images, estimates the probability of each of the five diseases, and can serve as an intelligent decision-support tool in clinical practice.
كليدواژه هاي فارسي
آندوسكوپي , HyperKvasir , يادگيري عميق , بيماري دستگاه گوارش
كليدواژه هاي لاتين
Deep Learning , Gastrointestinal Disease Diagnosis , Endoscopic Image Analysis , Semi-Supervised Learning , Feature Fusion , HyperKvasir Dataset
Author
Narges Saber
SuperVisor
Ahmad Ayatollahi