طبقه بندی خودکار تصاویر میکروسکوپی نمونه های مدفوع بر پایه ی تکنیک های یادگیری ماشین به منظور تشخیص موارد مبتلا به انگل ژیاردیا

Automatic classification of microscopic images of fecal samples based on machine learning techniques to diagnose cases of Giardia parasite


چاپ صفحه
پژوهان
صفحه نخست سامانه
مجری و همکاران
مجری و همکاران
اطلاعات تفضیلی
اطلاعات تفضیلی
دانلود
دانلود
دانشگاه علوم پزشکی تبریز
دانشگاه علوم پزشکی تبریز

مجریان: ناصر صمدزاده اقدم

خلاصه روش اجرا: هوش مصنوعی را می توان توانایی انجام کار هوشمندانه توسط ماشین دانست. ماشین ها همانند مغز انسان از روی داده های ورودی به عنوان داده های آموزش، عمل یادگیری را انجام داده و بر اساس این یادگیری، بررسی و تشخیص را سریع و با دقت بالایی انجام می دهد. شبکه های متفاوتی برای یادگیری تصاویر به کار گرفته می شوند و هر کدام نتایج متفاوتی را در پی خواهند داشت. داده های آموزش را تصاویر میکروسکوپی منحصر به فرد گرفته شده تشکیل می دهند. یکی از روش های بدست آوردن نتیجه ی بهتر در تشخیص، استفاده از تعداد داده های بیشتر به عنوان داده های آموزش است. برای این کار تصاویر منحصر به فرد گرفته شده را به تصاویر کوچکتر تجزیه کرده و آن ها را تحت زاویه های متفاوت به شبکه اعمال خواهیم کرد. تصاویر مورد بررسی توسط شبکه را تصاویر غیرمات و قابل بررسی تشکیل می دهند. تعداد نمونه های منحصربه فرد جمعیت هدف را 50 نمونه مثبت منحصر به فرد از بیماران مبتلا به ژیاردیازیس و 350 نمونه منحصر به فرد افراد سالم تشکیل می دهند که تعداد داده های گرفته شده از این داده های منحصر به فرد را پس از تجزیه سازی و پیش پردازش، در زیرمجموعه های داده های آموزش و داده های تست داده های ارزیابی تقسیم بندی خواهیم کرد. از تعداد کل داده های تفسیر و برچسب گذاری شده توسط کارشناسان علوم آزمایشگاهی 90 درصد را به عنوان داده های آموزش و 10 درصد باقیمانده را به عنوان داده های به شبکه اعمال می کنیم. نتایج حاصله را با داده های برچسب گذاری شده مقایسه کرده و بر اساس آن صحت و دقت شبکه را ارزیابی خواهیم کرد.

اطلاعات کلی طرح
hide/show

مرحله جاری طرح خاتمه قرارداد و اجرا
کد طرح 68727
عنوان فارسی طرح طبقه بندی خودکار تصاویر میکروسکوپی نمونه های مدفوع بر پایه ی تکنیک های یادگیری ماشین به منظور تشخیص موارد مبتلا به انگل ژیاردیا
عنوان لاتین طرح Automatic classification of microscopic images of fecal samples based on machine learning techniques to diagnose cases of Giardia parasite
نوع طرح طرح - پایان نامه
اولویت طرح روشهای تشخیصی آزمایشگاهی برای بیماری‌های واگیر
نوع مطالعه طراحی نرم افزار یا ساختارهای مبتنی بر وب
تحقیق در نظام سلامت بلی
آیا طرح پایان‌نامه دانشجویی است؟ بله
مقطع پایان نامه کارشناسی ارشد
مدت اجرا - ماه 14
نوآوری و ضرورت انجام تحقیق بررسی نمونه مدفوع برای کارشناسان علوم آزمایشگاهی عملی ناخوشایند، طاقت فرسا، زمان بر و خسته کننده است. دقت بررسی نمونه های آزمایشگاهی وابسته به کارشناس و با خستگی و طولانی بودن فرایند بررسی نمونه ها توسط فرد بررسی کننده با کاهش دقت تشخیص همراه خواهد بود. ماشین ها بررسی تصاویر نمونه های مدفوع و شناسایی انگل ها در نمونه های مدفوع را در زمانی به مراتب کوتاه تر و با دقتی قابل قبول و هزینه ای به مراتب کمتر انجام می دهند. از طرف دیگر، تشخیص انگل توسط الگوریتم در برابر خطاهای انسانی ناشی از خستگی کابر مقام تر است. بررسی های پیشین بیشتر با تمرکز بر روی تصاویر نمونه های آب آشامیدنی صورت گرفته و پژوهش های کمی در زمینه ی بررسی تصاویر نمونه های مدفوع انجام شده است. به کارگیری روشهای یادگیری ماشین، بهینه سازی پارامترهای آنها و انتخاب روش بهینه، در نهایت به خودکارسازی روش تشخیص انگل کمک خواهد کرد. برای این کار از شبکه ای متفاوت از روشهای پیشین استفاده میکنیم و نتایج بدست آمده را مقایسه خواهیم نمود. انتظار می رود با به سرانجام رساندن طرح، تعداد نمونه های بیشتری را با هزینه ای کمتر و در زمان کوتاه تری انجام داده و بیماران مبتلا به عفونت های انگلی در زمان کوتاه تری توسط ماشین شناسایی و توسط پزشک درمان شوند.
اهداف اختصاصی

تغییر کیفیت و سایر مشخصه های تصاویر نمونه ها در مرحله پیش پردازش جهت تشخیص بهتر انگل توسط شبکه

-

تغییر مقادیر تعریف شده و به کار رفته در شبکه جهت تغییر مشخصه های آماری دقت، حساسیت و صحت شبکه به منظور دستیابی به شبکه بهینه

-

ارزیابی سیستم با دادهای بالینی جدید در آزمایشات واقعی و مقایسه شبکه با کاربر  

چکیده انگلیسی طرح Giardia lamblia is responsible for the known infection called Giardiasis in developing countries, but the testing volume is disproportionately high. Detection of this small intestinal parasite by investigating fecal specimens can be boring and time-consuming. Machine learning-based methods has significantly improved the performance of classification in many applications such as microscopic image analysis of laboratory samples. Labeling of the acquired light microscopic images by an expert remains the gold standard for our research. The goal of this study is to develop a sensitive model that can detect the Giardiasis cases and classify results into the two classes of healthy and infected ones. We will use 50 and 350 images of diseased and healthy cases, respectively, for training and testing of the network. The proposed network in this research can be applied to feces detection equipment, and significantly improve the detection efficiency and accuracy.
کلمات کلیدی - هوش مصنوعی (Artificial Intelligence) : توانایی انجام کار هوشمندانه توسط ماشین که با بر اساس هوش انسانی طراحی شده است. - یادگیری ماشین (Machine Learning) : یادگیری ماشین شاخه ای از هوش مصنوعی است که فرد خبره عمل تشخیص را به واسطه ی ویژگی های تعریف شده برای ماشین انجام می دهد. - ژیاردیازیس (Giardiasis) : بیماری اسهال ناشی از تک یاخته انگلی به نام ژیاردیا لامبلیا (Giardia lamblia) می باشد.
ذینفعان نتایج طرح در وهله ی اول بیماران مبتلا به بیماری ژیاردیازیس (Giardiasis) که با بررسی نمونه مدفوع افراد مبتلا در زمانی به مراتب کم تر و با مقاومت بیشتری در برابر خستگی نسبت به کابر انسانی صورت می گیرد. این عمل می تواند به طور قابل ملاحظه ای طول درمان را کاهش دهد. سیستم کمک تشخیصی در اختیار کارشناسان علوم آزمایشگاهی قرار می گیرد تا در زمانی به مراتب کمتر به نتایجی دقیق دست یابند و از خستگی ناشی از بررسی نمونه های فراوان و مشقت کار با نمونه ها کاسته شود. پزشکان می توانند تشخیص بیماری را به سرعت و با دقتی قابل استناد شناسایی کنند و از ابتلا یا عدم ابتلای بیمار به نوع بیماری مربوطه اطمینان حاصل کنند.

اطلاعات مجری و همکاران
hide/show

نام و نام‌خانوادگی سمت در طرح
ناصر صمدزاده اقدماستاد راهنمای اول (آموزشی )
احسان احمدپورمشاور
پژمان یاراحمدیدانشجوی مالک پایان نامه
پرهام مرادی دولت آبادیمشاور

اطلاعات تفضیلی
hide/show

حوزه خبر خبر
رسانه ها و مردم
عنوان خبر
متن خبر
متخصصان و پژوهشگران
عنوان خبر
با استفاده از هوش مصنوعی موارد ابتلا به انگل ژیاردیا را می‌توان از روی تصاویر میکروسکوپی تشخیص داد
متن خبر
ژیاردیازیس به‌عنوان یکی از شایع‌ترین عوامل اسهال، به‌ویژه در کودکان زیر پنج سال در مناطق با سطح بهداشت پایین، به‌طور گسترده‌ای شناخته شده است. این بیماری با علائمی نظیر اسهال، درد شکمی و تهوع همراه است. تشخیص این انگل به‌کمک میکروسکوپ‌های نوری و بررسی مستقیم نمونه‌های مدفوع انجام می‌شود. با توجه به اهمیت زمان‌بر بودن این فرآیند در جوامع بزرگ، استفاده از یک طبقه‌بند خودکار با دقت بالا برای شناسایی عفونت‌های ژیاردیازیس در سه کلاس کیست، تروفوزوئیت و نرمال می‌تواند کارایی بسیار بالایی داشته باشد. این پژوهش به‌معرفی مدل‌های بهینه برای طبقه‌بندی تصاویر میکروسکوپی پرداخته و از 1934 تصویر برای آموزش، ارزیابی و آزمون استفاده کرده است. پیش‌پردازش داده‌ها با هدف بهبود کنتراست و دقت مدل انجام شده و چهار شبکه عصبی کانولوشنی از پیش آموزش‌دیده، شامل VGG16، ResNet50، Xception و EfficientNet-B0، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. در نهایت، شبکه EfficientNet-B0 به‌عنوان بهترین گزینه شناخته شد. این مطالعه نه‌تنها به بهبود عملکرد کارشناسان علوم آزمایشگاهی کمک می‌کند، بلکه می‌تواند به‌عنوان یک دستیار کارآمد در تشخیص بیماری‌های مختلفی که از طریق میکروسکوپ‌های نوری شناسایی می‌شوند، مورد استفاده قرار گیرد.
سیاستگذاران درمانی
عنوان خبر
متن خبر
سیاستگذاران پژوهشی
عنوان خبر
متن خبر
لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1