CT Modalitesinde U-Net Tabanlı Segmentasyon Ağlarını Kullanarak Pankreas Segmentasyonu: Karşılaştırmalı Bir Analiz

Pankreas, karın içindeki küçük boyutlu organlardan biridir. Ayrıca anatomik farklılıklar, pankreasın tespit edilmesini oldukça zorlaştırmaktadır. Bu proje pankreasın otomatik olarak segmentasyonunu amaçlamaktadır. Bu amaçla 82 hastanın bilgisayarlı tomografi (BT) görüntülerini içeren NIH-CT82 veri seti kullanılmıştır. Son teknoloji bir model olan U-Net ve farklı versiyonları olan Attention U-Net, Residual U-Net, Attention Residual U-Net ve Residual U-Net++ test edilmiştir. En iyi tahmin performansı, 0.903 zar skoru, 0.823 IoU, 0.898 duyarlılık, 1.000 özgülüllük, 0.908 kesinlik ve 0.999 doğruluk ile Residual U-Net tarafından elde edilmiştir. Sonuç olarak pankreas segmentasyonu için yapay zeka (YZ) destekli bir karar destek sistemi oluşturulmuştur.

Pancreas Segmentation Using U-Net Based Segmentation Networks in CT Modality: A Comparative Analysis

The pancreas is one of the small size organs in the abdomen. Moreover, anatomical differences make it difficult to detect the pancreas. This project aims to automatically segmentation of pancreas. For this purpose, NIH-CT82 data set, which includes CT images from 82 patients was used. U-Net which is state-of-the-art model and its different versions, namely Attention U-Net, Residual U-Net, Attention Residual U-Net, and Residual U-Net++ were tested. Best predict performance was achieved by Residual U-Net with the dice of 0.903, IoU of 0.823, sensitivity of 0.898, specificity of 1.000, precision of 0.908, and accuracy of 0.999. Consequently, an artificial intelligence (AI) supported decision support system was created for pancreas segmentation.

___

  • Hu, J. X., Lin, Y. Y., Zhao, C. F., Chen, W. B., Liu, Q. C., Li, Q. W., & Gao, F. (2021). Pancreatic cancer: A review of epidemiology, trend, and risk factors. World Journal of Gastroenterology, 27(27), 4298. https://doi.org/10.3748/WJG.V27.I27.4298
  • Chaudhary, V., & Bano, S. (2011). Imaging of the pancreas: Recent advances. Indian Journal of Endocrinology and Metabolism, 15(5), 25. https://doi.org/10.4103/2230-8210.83060
  • Liu, Z., Su, J., Wang, R., Jiang, R., Song, Y. Q., Zhang, D., Zhu, Y., Yuan, D., Gan, Q., & Sheng, V. S. (2022). Pancreas Co-segmentation based on dynamic ROI extraction and VGGU-Net. Expert Systems with Applications, 192, 116444. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2021.116444
  • Zhang, D., Zhang, J., Zhang, Q., Han, J., Zhang, S., & Han, J. (2021). Automatic pancreas segmentation based on lightweight DCNN modules and spatial prior propagation. Pattern Recognition, 114, 107762. https://doi.org/10.1016/j.patcog.2020.107762
  • Dogan, R. O., Dogan, H., Bayrak, C., & Kayikcioglu, T. (2021). A Two-Phase Approach using Mask R-CNN and 3D U-Net for High-Accuracy Automatic Segmentation of Pancreas in CT Imaging. Computer Methods and Programs in Biomedicine, 207, 106141. https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2021.106141
  • Liu, Z., Su, J., Wang, R., Jiang, R., Song, Y. Q., Zhang, D., Zhu, Y., Yuan, D., Gan, Q., & Sheng, V. S. (2022). Pancreas Co-segmentation based on dynamic ROI extraction and VGGU-Net. Expert Systems with Applications, 192, 116444. https://doi.org/10.1016/J.ESWA.2021.116444
  • Yan, Y., & Zhang, D. (2021). Multi-scale U-like network with attention mechanism for automatic pancreas segmentation. PLOS ONE, 16(5), e0252287. https://doi.org/10.1371/JOURNAL.PONE.0252287
  • Li, M., Lian, F., Wang, C., & Guo, S. (2021). Accurate pancreas segmentation using multi-level pyramidal pooling residual U-Net with adversarial mechanism. BMC Medical Imaging, 21(1), 1–8. https://doi.org/10.1186/S12880-021-00694-1/FIGURES/5
  • Cai, J., Lu, L., Xie, Y., Xing, F., & Yang, L. (2017). Improving Deep Pancreas Segmentation in CT and MRI Images via Recurrent Neural Contextual Learning and Direct Loss Function. https://doi.org/10.48550/arxiv.1707.04912
  • Roth, H. R., Lu, L., Farag, A., Shin, H. C., Liu, J., Turkbey, E. B., & Summers, R. M. (2015). Deeporgan: Multi-level deep convolutional networks for automated pancreas segmentation. Lecture Notes in Computer Science (Including Subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), 9349, 556–564. https://doi.org/10.1007/978-3-319-24553-9_68/COVER
  • Ronneberger, O., Fischer, P., & Brox, T. (2015). U-net: Convolutional networks for biomedical image segmentation. Lecture Notes in Computer Science (Including Subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), 9351, 234–241. https://doi.org/10.1007/978-3-319-24574-4_28/COVER
  • Oktay, O., Schlemper, J., Folgoc, L. Le, Lee, M., Heinrich, M., Misawa, K., Mori, K., McDonagh, S., Hammerla, N. Y., Kainz, B., Glocker, B., & Rueckert, D. (2018). Attention U-Net: Learning Where to Look for the Pancreas. https://doi.org/10.48550/arxiv.1804.03999
  • Zhang, Z., Liu, Q., & Wang, Y. (2018). Road Extraction by Deep Residual U-Net. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 15(5), 749–753. https://doi.org/10.1109/LGRS.2018.2802944
  • Chen, X., Yao, L., & Zhang, Y. (2020). Residual Attention U-Net for Automated Multi-Class Segmentation of COVID-19 Chest CT Images. https://doi.org/10.48550/arxiv.2004.05645
  • Jha, D., Smedsrud, P. H., Riegler, M. A., Johansen, D., De Lange, T., Halvorsen, P., & Johansen, H. D. (2019). ResUNet++: An Advanced Architecture for Medical Image Segmentation. Proceedings - 2019 IEEE International Symposium on Multimedia, ISM 2019, 225–230. https://doi.org/10.1109/ISM46123.2019.00049
  • Iqbal, H. (2018). Harisiqbal88/plotneuralnet v1. 0.0. URL: https://doi. org/10.5281/Zenodo.
Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2013
  • Yayıncı: Osman Sağdıç
Sayıdaki Diğer Makaleler

Lityum Esaslı Piller İçin Veri Toplama Ve İşleme Sistem Tasarımı

Fatma YILDIRIM DALKIRAN, Yusuf KAYA

Gemilerde Rüzgar Türbini Uygulamasında Optimum Yer Seçimi İçin Bir Benzetim Çalışması: Tanker Gemisi Örneği

Buğra AKYOL, Kenan YİĞİT

NdFeB esaslı kalıcı manyetik alaşımların manyetik özelliklerine uygulanan ısıl işlemdeki sürenin etkisi

Muhammed Fatih KILIÇASLAN, Yasin YILMAZ, Bekir AKGÜL

CT Modalitesinde U-Net Tabanlı Segmentasyon Ağlarını Kullanarak Pankreas Segmentasyonu: Karşılaştırmalı Bir Analiz

Alperen DERİN, Caglar GURKAN, Abdulkadir BUDAK, Hakan KARATAŞ

Derin Evrişimli Sinir Ağlarını Kullanarak MRG Modalitesinde Alzheimer Hastalığının Sınıflandırılması ve Segmentasyonu

Furkan KARAKAYA, Caglar GURKAN, Abdulkadir BUDAK, Hakan KARATAŞ

İş Memnuniyeti Faktörlerini Belirlemek ve Analiz Etmek için Çevrimiçi Çalışan Değerlendirmelerini Kullanan ilgili Makine Öğrenmesi ve Topluluk Öğrenmesi Tabanlı Yöntem

Ali ÖZDEMİR, Aytuğ ONAN, Vildan ÇINARLI ERGENE

Açıklanabilir Yapay Zeka Destekli Evrişimsel Sinir Ağları Kullanılarak Maymun Çiçeği Deri Lezyonunun Sınıflandırılması

Korhan Deniz AKIN, Caglar GURKAN, Abdulkadir BUDAK, Hakan KARATAŞ

Derin Öğrenme Yöntemleri ile Bitki Yaprakları Üzerindeki Hastalıkların Sınıflandırılması

Furkan Alp ESEN, Aytuğ ONAN

Beceri Temelli Matematik Sorularının Orantısal Akıl Yürütme Problem Türlerine Göre İncelenmesi

Merve ÇELENLİ, Zehra TAŞPINAR-ŞENER, Mustafa Zeki AYDOĞDU

Sinüs Toplam Modeli ile Küresel Güneş Radyasyon Tahmini

Ayşe Gül KAPLAN