ارائه راه‌کاری نوین برای تشخیص خودکار پلاک‌های مغزی بیماری ام‌اس در تصاویر MRI با استفاده از ترنسفورمرها

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه یزد دانشکده مهندسی کامپیوتر

2 هیات علمی / دانشگاه یزد

چکیده

ام‌اس بیماری مزمن ناشی از تخریب پوشش میلین در سیستم عصبی انسان است. این بیماری توسط پلاک‌هایی در تصاویر ام‌آرآی مغز قابل مشاهده است. تشخیص دقیق پلاک‌ها برای شناسایی بیماری و پیگیری درمان اهمیت دارد. در حال حاضر تشخیص این پلاک‌ها توسط پزشک متخصص انجام می‌شود. بخش‌بندی توسط پزشک فرآیندی زمان‌بر و مستعد خطا است. این پژوهش رویکردی مبتنی بر ترنسفورمرها برای بخش‌بندی خودکار پلاک‌های ام‌اس ارائه می‌دهد. این مدل شامل یک رمزگذار بر پایه سوئین ترنسفورمر برای استخراج ویژگی و یک رمزگشا برای بازسازی نقشه‌های بخش‌بندی است. خروجی این روش برچسب پلاک‌های بخش‌بندی است. مدل پیشنهادی بر روی مجموعه دادگان ISBI2015 ارزیابی و عملکرد آن با مدل کلاسیک U-Net مقایسه می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که مدل پیشنهادی معیارهای IoU و Dice را به ترتیب به 71/0 و 83/0 ارتقا و در مقایسه با U-Net با IoU و Dice به ترتیب 64/0 و 78/0 عملکرد بهتری دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Novel Approach for the Automatic Detection of Brain Plaques in MRI Images of MS Patients using Transformers

نویسندگان [English]

  • Fariba Namiranian 1
  • AliMohammad Latif 2
1 Department of Computer Engineering, Faculty of Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
2 Department of Computer Engineering, Faculty of Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده [English]

In recent years, medical imaging has made significant advancements with the use of deep learning techniques. Multiple sclerosis (MS) is a chronic disease caused by the demyelination of the central nervous system. This disease is characterized by plaques visible in MRI scans. Accurate detection of these plaques is crucial for prognosis and treatment monitoring. Manual segmentation of MS plaques by experts is a time-consuming process and prone to human error. This study presents a transformer-based approach for MS plaque segmentation. The proposed model consists of a swin transformer-based encoder for feature extraction and a specialized decoder for segmentation map reconstruction. The output is a labeled mask of the segmented plaques. The model was evaluated on ISBI2015 dataset, and its performance was compared with the classical U-Net model. The results show that the proposed model improved IoU and Dice scores to 0.71 and 0.83, respectively, outperforming U-Net model, which achieves IoU and Dice scores of 0.64 and 0.78.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Image segmentation
  • multiple sclerosis
  • transformer
  • brain plaque detection
  • deep learning