Efeito da deterioração em imagens por ressonância magnética sobre redes neurais profundas

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i9.31868

Palavras-chave:

Imageamento por Ressonância Magnética; Tumores Cerebrais; Aprendizado profundo.

Resumo

Nas últimas décadas, tarefas de classificação e segmentação de achados clínicos com uso de redes neurais convolucionais cresceram bastante na esfera do diagnóstico por imagem e, mais precisamente, na modalidade de imagem por ressonância magnética. Porém, pouco se sabe a respeito do comportamento dessas arquiteturas quando confrontadas com fatores que degradam a resolução espacial e a resolução de contraste, uma vez que a maioria dos modelos é treinada com imagens de alta qualidade, o que não é condizente com o cotidiano geral. Por isso, faz-se necessário analisar a performance das redes neurais pré-treinadas, sob condições em que haja deterioração da imagem de entrada. Neste trabalho, foram avaliados os efeitos da degradação de ambas as resoluções, tanto em tarefas de classificação quanto de segmentação de tumores cerebrais, para três arquiteturas: Mobilenet, Vgg16 e SEResNeXt50. Os resultados obtidos demonstraram que as tarefas executadas são muito afetadas pelas distorções na qualidade das imagens, em especial nos casos em que as deteriorações se tornam mais intensas.

Referências

Abadi, M., Agarwal, A., Barham, P., Brevdo, E., Chen, Z., Citro, C., & Zheng, X. (2016). Tensorflow: Large-scale machine learning on heterogeneous distributed systems. ArXiv Preprint ArXiv:1603.04467.

Bu, R., Xiang, W., & Cao, S. (2022). COVID-19 Interpretable Diagnosis Algorithm Based on a Small Number of Chest X-Ray Samples. Journal of Shanghai Jiaotong University (Science), 27(1), 81-89.

Cheng, J., Huang, W., Cao, S., Yang, R., Yang, W., Yun, Z., & Feng, Q. (2015). Enhanced performance of brain tumor classification via tumor region augmentation and partition. PloS One, 10(10), e0140381.

Cheng, J., Yang, W., Huang, M., Huang, W., Jiang, J., Zhou, Y., & Chen, W. (2016). Retrieval of brain tumors by adaptive spatial pooling and fisher vector representation. PloS One, 11(6), e0157112.

Chollet, F. et al. Keras. (2015). https://keras.io/.

Conover, W. J. (1999). Practical nonparametric statistics. John Wiley & Sons.

Cui, S., Tseng, H. H., Pakela, J., Ten Haken, R. K., & El Naqa, I. (2020). Introduction to machine and deep learning for medical physicists. Medical Physics, 47(5), e127-e147.

Dodge, S., & Karam, L. (2016). Understanding how image quality affects deep neural networks. In 2016 Eighth International Conference on Quality of Multimedia Experience (QoMEX) (pp. 1-6). IEEE.

Howard, A. G., Zhu, M., Chen, B., Kalenichenko, D., Wang, W., Weyand, T., & Adam, H. (2017). Mobilenets: Efficient convolutional neural networks for mobile vision applications. ArXiv Preprint ArXiv:1704.04861.

Hu, J., Shen, L., & Sun, G. (2018). Squeeze-and-excitation networks. In Proceedings of the IEEE conference on computer vision and pattern recognition (pp. 7132-7141).

Koziarski, M., & Cyganek, B. (2018). Impact of low resolution on image recognition with deep neural networks: An experimental study. International Journal of Applied Mathematics and Computer Science, 28(4).

Levene, H. (1961). Robust tests for equality of variances. Contributions to probability and statistics. Essays in Honor of Harold Hotelling, 279-292.

Lobo, L. C. (2017). Inteligência artificial e medicina. Revista Brasileira de Educação Médica, 41, 185-193.

McRobbie, D. W., Moore, E. A., Graves, M. J., & Prince, M. R. (2017). MRI from Picture to Proton. Cambridge University Press.

Munir, K., Elahi, H., Ayub, A., Frezza, F., & Rizzi, A. (2019). Cancer diagnosis using deep learning: a bibliographic review. Cancers, 11(9), 1235.

Van Rossum, G., & Drake, F. L. (2009). Python 3 Reference Manual. Scotts Valley, CA: CreateSpace.

Sahiner, B., Pezeshk, A., Hadjiiski, L. M., Wang, X., Drukker, K., Cha, K. H., Summers, R. M., & Giger, M. L. (2019). Deep learning in medical imaging and radiation therapy. Medical Physics, 46(1), e1–e36. https://doi.org/10.1002/mp.13264

Shaphiro, S., & Wilk, M. B. J. B. (1965). An analysis of variance test for normality. Biometrika, 52(3), 591-611.

Simonyan, K., & Zisserman, A. (2014). Very deep convolutional networks for large-scale image recognition. ArXiv Preprint ArXiv:1409.1556.

Sola, J., & Sevilla, J. (1997). Importance of input data normalization for the application of neural networks to complex industrial problems. IEEE Transactions on Nuclear Science, 44(3), 1464-1468.

Stadler, A., Schima, W., Ba-Ssalamah, A., Kettenbach, J., & Eisenhuber, E. (2007). Artifacts in body MR imaging: their appearance and how to eliminate them. European Radiology, 17(5), 1242-1255.

Thambawita, V., Strümke, I., Hicks, S. A., Halvorsen, P., Parasa, S., & Riegler, M. A. (2021). Impact of Image Resolution on Deep Learning Performance in Endoscopy Image Classification: An Experimental Study Using a Large Dataset of Endoscopic Images. Diagnostics, 11(12), 2183.

Downloads

Publicado

10/07/2022

Como Citar

PRAZERES, C. L. S. dos; PAULA, P. L. A. H. de; MONTE, M. N.; ESTÁCIO , M. C. A.; SANTOS, E. A. B. dos .; CAMPOS, L. Efeito da deterioração em imagens por ressonância magnética sobre redes neurais profundas. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 9, p. e31411931868, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i9.31868. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/31868. Acesso em: 4 jul. 2024.

Edição

Seção

Ciências da Saúde