شماره ركورد
33796
پديد آورنده
عرفان نجفي
عنوان
بهبود تشخيص ضايعات MS در تصاوير MRI با استخراج ويژگي از تصاوير و مدلهاي يادگيري عميق
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي كامپيوتر
سال تحصيل
1404
تاريخ دفاع
1404/06/25
استاد راهنما
آقاي دكتر عين اله خنجري
استاد مشاور
آقاي دكتر حسن نادري
دانشكده
مهندسي كامپيوتر
چكيده
امروزه تشخيص خودكار ضايعات بيماري مولتيپل اسكلروزيس (Multiple Sclerosis - MS) در تصاوير امآرآي (MRI) بهويژه در توالي تصويري FLAIR (Fluid-Attenuated Inversion Recovery)، يكي از مسائل مهم و چالشبرانگيز در حوزه پردازش تصاوير پزشكي محسوب ميشود. اين ضايعات بهدليل تنوع در اندازه، شكل و شدت روشنايي پيكسلي، و نيز شباهت به ساير ناهنجاريهاي مغزي، تشخيص دقيق را براي پزشكان دشوار ميسازند. از ديدگاه فني و در حوزه مهندسي نرمافزار، اين مسأله بهعنوان يك مسئله طبقهبندي و مكانيابي الگوها در تصاوير سهبعدي با دادههاي پيچيده در نظر گرفته ميشود كه ميتواند با بهرهگيري از روشهاي يادگيري عميق بهبود يابد. در اين پژوهش، يك مدل تشخيص و مكانيابي ضايعات اماس مبتني بر معماريهاي پيشرفته شبكههاي عصبي كانولوشني توسعه داده شده است كه از ساختارهاي مدرن مانند YOLO (You Only Look Once) براي تشخيص اشياي كوچك با دقت بالا بهره ميبرد. مدل پيشنهادي با هدف بهبود دقت در شناسايي ضايعات كوچك و پراكنده، از استخراج ويژگيهاي متنوع، چندمقياسي و نيز بازنمايي هندسي بهينه بهره گرفته است. بهعبارتي هدف مدل، پيشبيني جعبهاي است كه بيشترين همپوشاني را با مرز واقعي ضايعه داشته باشد تا نزديكترين باكس ممكن به ناحيه واقعي ضايعه شناسايي گردد. تصاوير مورد استفاده از نوع سهبعدي و با فرمت .nii هستند كه بهصورت حجمهاي تصويري FLAIR تهيه شدهاند و برچسبگذاري ضايعات نيز توسط متخصصان حوزه سلامت و بر اساس شدت پيكسلها انجام شده و بهصورت دقيق، سگمنت شده است، بهطوريكه در تصاوير جداگانه با عنوان LESION، مرز هر ضايعه بهوضوح مشخص گرديده است. براي ارزيابي مدل پيشنهادي، از معيارهاي كمي مانند دقت، ميانگين دقت، و ضريب تشابه دايس بهره گرفته شده است. نتايج آزمايشها نشان ميدهد كه روش پيشنهادي در تشخيص ضايعات با اندازه كوچك و در نواحي مختلف مغز عملكرد بهتري نسبت به روشهاي روزآمد موجود مانند YOLO كلاسيك و U-Net دارد. همچنين، زمان اجراي روش پيشنهادي در مقايسه با روشهاي موجود، قابلقبول بوده و امكان بهكارگيري آن را در كاربردهاي باليني و سيستمهاي كمكتشخيص فراهم ميسازد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/07/16
عنوان به انگليسي
Improving MS Lesion Detection in MRI Images Through Feature Extraction from Images and Deep Learning Models
تاريخ بهره برداري
9/16/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
عرفان نجفي
چكيده به لاتين
Today, automatic detection of Multiple Sclerosis (MS) lesions in MRI images, especially in the FLAIR (Fluid-Attenuated Inversion Recovery) imaging sequence, is one of the important and challenging issues in the field of medical image processing. Due to the variability in size, shape, and pixel intensity of these lesions, as well as their similarity to other brain abnormalities, accurate diagnosis is difficult for physicians. From a technical and software engineering perspective, this problem is considered as a pattern classification and localization task in complex three-dimensional image data, which can be improved using deep learning methods. In this study, a lesion detection and localization model based on advanced convolutional neural network architectures has been developed, utilizing modern structures such as YOLO (You Only Look Once) for high-precision detection of small objects. The proposed model aims to improve accuracy in identifying small and scattered lesions by leveraging diverse, multi-scale feature extraction and optimized geometric representation. In other words, the goal of the model is to predict a bounding box that has the highest overlap with the true lesion boundary, so that the closest possible box to the actual lesion area is identified. The images used are three-dimensional with the .nii format, consisting of FLAIR image volumes. The lesion annotations were performed by healthcare specialists based on pixel intensity and precisely segmented such that the boundary of each lesion is clearly defined in separate images labeled as LESION. For evaluating the proposed model, quantitative metrics such as accuracy, mean average precision, and Dice similarity coefficient were employed. Experimental results show that the proposed method performs better in detecting small lesions in various brain regions compared to state-of-the-art methods such as classic YOLO and U-Net. Additionally, the execution time of the proposed method is acceptable compared to existing approaches, enabling its use in clinical applications and computer-aided diagnosis systems.
كليدواژه هاي فارسي
بخش بندي , جعبه محدود كننده , ضايعه , ام اس , يادگيري عميق
كليدواژه هاي لاتين
Bounding Box , Segmentation , Lesion , Multiple Sclerosis (MS) , Deep Learning
Author
Erfan Najafi
SuperVisor
Dr. Einollah Khanjari