Выпуск №8 (Май)

https://doi.org/10.25313/2520-2057-2019-8

XLIV Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.10.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XLIІI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 29.08.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XLIІI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.07.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XLII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 27.06.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XLI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.05.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XL Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 28.03.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

МНПК "Цифровая трансформация и инновации в экономике, праве, государственном управлении, науке и образовательных процессах", 18-21.03.2019

XXXIX Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 27.02.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XIII Международная научно-практическая конференция «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 31.01.2019 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XXXVIII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.01.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XXXVІI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XXXVI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.11.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XIII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.10.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XXXV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.10.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XXXIV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.09.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХXXIII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.08.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХXXII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 31.07.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.07.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХXXI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХІ Международная научно-практическая конференция «Глобальные проблемы экономики и финансов», 31.05.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XXХ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.05.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XXIХ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.04.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХХVIІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.03.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІІІ МНПК "Экономика, финансы и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспективы развития", 19-22.03.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

X Международная научно-практическая конференция «Глобальные проблемы экономики и финансов», 28.02.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХХVІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 27.02.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХХVІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.01.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XІІ Международная научно-практическая конференция «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 29.12.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХХV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХХІV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.11.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.10.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XІ Международная научно-практическая конференция «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 29.09.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХХIІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.09.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

X Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.07.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХXII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.07.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХXI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

IX Международная научно-практическая конференция «Глобальные проблемы экономики и финансов», 31.05.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХX Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.05.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

"Тенденции развития национальных экономик: экономическое и правовое измерение" 18-19.05.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом и ККИБиП)

ХIX Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 27.04.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

IX Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 31.03.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХVIII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.03.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

МНПК "Экономика, финансы и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспективы развития", 20–23.03.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VIII Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 28.02.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХVII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 27.02.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VIII Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 31.01.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХVI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.01.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VIII Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 28.12.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VII Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 30.11.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХІV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.11.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VII Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 31.10.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХІІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.10.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VII Международная научно-практическая конф. «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 30.09.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.09.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.08.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІV Международная научно-практическая конф. "Экономика и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспектив развития", 29.07.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

X Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 28.07.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 30.06.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ІX Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VI Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 31.05.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VIIІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 30.05.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

V Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 29.04.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VIІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 28.04.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 31.03.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІI Международная научно-практическая конф. "Экономика и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспектив развития", 30.03.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

V Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 21-24.03.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

V Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 26.02.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

II Международная научно-практическая конференция: "Научный диспут: актуальные вопросы медицины" 20.02.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІV Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 29.12.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

IV Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 28.12.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

IV Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 30.11.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

IV Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 29.10.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Международная научно-практическая конференция: "Научный диспут: актуальные вопросы медицины" 28.10.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

III Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 30.09.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

III Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 31.08.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ІІІ Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 30.06.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ІІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

II Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 28.05.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Актуальные проблемы экономики и финансов, 29.04.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Научный диспут: вопросы экономики и финансов, 31.03.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Актуальные проблемы современной науки, 27.03.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

Глобальные проблемы экономики и финансов, 27.02.2015 (Совместная конференция с финансово-экономическим научным советом)



Карлюк А. В., Носовець О. К.  Дослідження ефективності методу сегментації медичних зображень SNAP в залежності від місця локалізації пухлини // Міжнародний науковий журнал "Інтернаука". — 2019. — №8.


Отрасль науки: Медицинские науки
Скачать статью (pdf)

Медицина

УДК 616-006.04

Карлюк Анастасія Вікторівна

студентка факультету біомедичної інженерії

Національного технічного університету України

«Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Карлюк Анастасия Викторовна

студентка факультета биомедицинской инженерии

Национального технического университета Украины

«Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»

Karliuk Anastasiia

Student of the Biomedical Engineering Faculty of

National Technical University of Ukraine

“Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”

Носовець Олена Костянтинівна

кандидат технічних наук,

доцент кафедри біомедичної кібернетики

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Носовец Елена Константиновна

кандидат технических наук,

доцент кафедры биомедицинской кибернетики

Национальный технический университет Украины

«Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»

Nosovets Olena

Candidate of Technical Sciences,

Associate Professor of the Biomedical Cybernetic

National Technical University of Ukraine

“Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ МЕТОДУ СЕГМЕНТАЦІЇ МЕДИЧНИХ ЗОБРАЖЕНЬ SNAP В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД МІСЦЯ ЛОКАЛІЗАЦІЇ ПУХЛИНИ

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДА СЕГМЕНТАЦИИ МЕДИЦИНСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ SNAP В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЛОКАЛИЗАЦИИ ОПУХОЛИ

STUDYING THE EFFICIENCY OF SNAP MEDICAL IMAGE SEGMENTATION METHOD DEPEND ON LOCALIZATION OF THE TUMOR

Анотація. У статі розкрито особливості застосування методу сегментації SNAP та визначення найбільш інформативної локалізації його використання.

Ключові слова: сегментація зображень, моделювання, локалізація.

Аннотация. В статье раскрыты особенности применения метода сегментации SNAP и определение наиболее информативной локализации его использования.

Ключевые слова: сегментация изображений, моделирование, локализация.

Summary. The article describes the features of using the method of SNAP segmentation and the definition of the most informative localization of its use.

Key words: image segmentation, modeling, localization.

У наш час тривимірні зображення, отримані за допомогою методів структурної візуалізації, таких як комп'ютерна томографія і магнітно-резонансна томографія, широко розповсюджені для вивчення анатомічних порушень в клінічній практиці [1]. Дані зображення, за умови чіткої та правильної обробки, зазвичай дають докладну структурну інформацію про анатомію патології чи новоутворення, що може бути використано як для діагностичних так і для терапевтичних цілей.

Існують різні методи для визначення об'єму пухлини. Ручне розмежування залежить від людського досвіду та контекстуальних знань, займає багато часу та є суб'єктивним [1].

Порівняно з ручним розмежуванням, (напів) автоматичні методи спрямовані на забезпечення більш надійної та дуже швидкої об'ємної сегментації. Більш сучасні методи з різних парадигм сегментації зображення (порогове значення, на основі графів, нарощування регіонів, статистичне моделювання, контур і на основі градієнта тощо) були адаптовані і випробувані для вирішення складних завдань визначення об’єму. Найбільш точним методом сегментації наразі вважається SNAP [2].

SANP – реалізований алгоритм у закритому спеціальному програмному забезпеченні для автоматичної сегментації медичних зображень і визначення меж новоутворення [3]. Даний метод використовується для сегментації зображень пухлин з різними місцями локалізації, а саме у шийно-головному відділі, шийці матки та легенях. Для визначення ефективності моделі для кожного з вищезгаданих локалізацій необхідно дослідити точність моделей по кожному з типів пухлин.

Для початку роботи усі дані було умовно поділено на три вибірки: навчальний набір даних, тестовий та екзаменаційний у відношенні 70% : 20% : 10% відповідно. Першим кроком дані було поділено на три групи для класифікації за методологією «один проти всіх». Тобто спочатку визначались об’єкти, що належать першому типу пухлини, як позитивний результат, а дані другого і третього, як негативний, другий класифікатор будувався на значення другого типу пухлини, як позитивної мітки та, відповідно, третій класифікатор – відповідно третього типу. Для побудови моделі необхідно мати збалансовані дані, для уникнення помилок у результатах класифікації для цього по кожному з класифікаторів було застосовано вбудований алгоритм, що використовується програмним забезпеченням GMDH Shell версії DS 3.8.9.

Для вирішення даної задачі було застосовано метод групового врахування аргументів (МГУА) шляхом покрокового додаванням аргументів. Алгоритмом було побудовано більше 30 тис. моделей по кожному класифікатору, найкраща модель визначалась за логікою «Найменша складність – найбільша точність» [4], для уникнення перенавчання складність моделі була обмежена до 20 змінних.

Умовні позначення кожної змінної зображено в таблиці 1.

Таблиця 1

Умовні позначення змінних

MEAN_SNAP

x1

Міра розподілу ймовірностей

SPHERICITY_SNAP

x2

міра близькості наближення форми об’єкта до математично досконалої форми сфери

GLZLM_HGZE_SNAP

x3

розподіл високого рівня сірого.

GLCM_Entropy_SNAP

x4

Оцінка однорідності зображення

GLRLM_LRE_SNAP

x5

розподіл довгих однорідних сегментів в зображенні

GLZLM_LGZE_SNAP

x6

розподіл низького рівня сірого.

KURTOSIS_SNAP

x7

Міра ввігнутості розподілу даних

ENTROPY_10_SNAP

x8

міра невизначеності розподілу ймовірностей

ENERGY_SNAP

x9

Насиченість сірого

COMPACITY_SNAP

x10

компактність, частина заповненої середи

GLCM_Homogeneity_SNAP

x11

Близькість розподілу елементів в матриці рівнів сірого

TLG_SNAP

x12

Оцінка загального рівня гліколізу

SKEWNESS_SNAP

x13

міра асиметрії

ENTROPY_2_SNAP

x14

міра невизначеності розподілу ймовірностей

MTV_SNAP

x15

середнє значення вибірки

GLRLM_SRE_SNAP

x16

короткочасний акцент однорідності в зображенні

У результаті дослідження даних, було з’ясовано, що у хворих з новоутворенням у легенях або шийці матки відсутній перший тип пухлин. Отже моделювання на цих локалізаціях проводилось лише для другого та третього типів пухлини .

Нижче (формулами 1, 2) описано моделі для другого та третього типу пухлини за результатами сегментації SNAP для локалізації у шийці матки. Візуалізація результатів ROC-аналізу для шийки матки на екзаменаційній вибірці зображено на рисунках 1 та 2.

Рис. 1. Результати ROC-AUC на екзаменаційній вибірці

Рис. 2. Результати ROC-AUC на екзаменаційній вибірці

У формулах 3, 4 містяться моделі для другого та третього типу пухлини за результатами сегментації SNAP для локалізації у легенях. Візуалізація результатів ROC-аналізу для легеневого запалення на екзаменаційній вибірці зображено на рисунках 3 та 4

Рис. 3. Результати ROC-AUC на екзаменаційній вибірці

Рис. 4. Результати ROC-AUC на екзаменаційній вибірці

Для шийно-головного відділу було побудовано три моделі для кожного з типів пухлини (першого, другого та третього), що зображено формулами 5, 6, 7 та результати ROC-AUC для екзаменаційної вибірки представлено на рисунках 5, 6, 7 відповідно.

Рис. 5. Результати ROC-AUC на екзаменаційній вибірці

Рис. 6. Результати ROC-AUC на екзаменаційній вибірці

Рис. 7. Результати ROC-AUC на екзаменаційній вибірці

У результаті моделювання було створено 7 моделей для класифікації пухлини за результатами сегментації медичних зображень методом SNAP та розраховано результуючу точність кожної моделі за допомогою оцінки TPR(True Positive Rate), що представлено у таблиці 2.

Таблиця 2

Результати оцінки точності моделювання

 

Навчання

Тест

Екзамен

 Тип пухлни

1

2

3

1

2

3

1

2

3

LUNG

-

0,941

0,966

-

0,902

0,961

-

0,964

1

CERVIX

-

0,937

1

-

1

1

-

0,941

1

HN

0,989

0,929

0,973

0,891

0,826

0,935

0,92

0,88

0,96

Висновки. За результатами дослідження можна зробити висновки, що метод сегментації SNAP дає високу точність класифікації для всіх локалізацій пухлини, але за результатами порівняльного аналізу найбільш інформативним використання методу було визначено для локалізації новоутворення у шийці матки.

Література

  1. MacManus M., Nestle U., Rosenzweig K., Carrio I., Messa C., Belohlavek O., Danna M., Inoue T., Deniaud-Alexandre E., Schipani S., et al., Use of PET and PET/CT for radiation therapy planning: Iaea expert report 2006–2007, Radiother. Oncol. 91 (1) (2018) 85–94.
  2. Dogra D., Majumdar A., Sural S., Evaluation of segmentation techniques using region area and boundary matching information, J. Vis. Commun. Image Represent. 23 (2017). 150–160.
  3. Foster B., Bagci U., Mansoor A., Xu Z., & Mollura D. J. (2014). A review on segmentation of positron emission tomography images. Computers in Biology and Medicine, 50, 76–96.
  4. Ивахненко А.Г. Системы эвристической самоорганизации в технической кибернетике. - Киев: "Техніка", 1971. 392 с.