KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제18권1호
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pp.105-125
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2024
Gliomas are the most common malignant brain tumor and cause the most deaths. Manual brain tumor segmentation is expensive, time-consuming, error-prone, and dependent on the radiologist's expertise and experience. Manual brain tumor segmentation outcomes by different radiologists for the same patient may differ. Thus, more robust, and dependable methods are needed. Medical imaging researchers produced numerous semi-automatic and fully automatic brain tumor segmentation algorithms using ML pipelines and accurate (handcrafted feature-based, etc.) or data-driven strategies. Current methods use CNN or handmade features such symmetry analysis, alignment-based features analysis, or textural qualities. CNN approaches provide unsupervised features, while manual features model domain knowledge. Cascaded algorithms may outperform feature-based or data-driven like CNN methods. A revolutionary cascaded strategy is presented that intelligently supplies CNN with past information from handmade feature-based ML algorithms. Each patient receives manual ground truth and four MRI modalities (T1, T1c, T2, and FLAIR). Handcrafted characteristics and deep learning are used to segment brain tumors in a Global Convolutional Neural Network (GCNN). The proposed GCNN architecture with two parallel CNNs, CSPathways CNN (CSPCNN) and MRI Pathways CNN (MRIPCNN), segmented BraTS brain tumors with high accuracy. The proposed model achieved a Dice score of 87% higher than the state of the art. This research could improve brain tumor segmentation, helping clinicians diagnose and treat patients.
International Journal of Computer Science & Network Security
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제22권8호
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pp.343-351
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2022
A brain tumor forms when some tissue becomes old or damaged but does not die when it must, preventing new tissue from being born. Manually finding such masses in the brain by analyzing MRI images is challenging and time-consuming for experts. In this study, our main objective is to detect the brain's tumorous part, allowing rapid diagnosis to treat the primary disease instantly. With image processing techniques and deep learning prediction algorithms, our research makes a system capable of finding a tumor in MRI images of a brain automatically and accurately. Our tumor segmentation adopts the U-Net deep learning segmentation on the standard MICCAI BRATS 2018 dataset, which has MRI images with different modalities. The proposed approach was evaluated and achieved Dice Coefficients of 0.9795, 0.9855, 0.9793, and 0.9950 across several test datasets. These results show that the proposed system achieves excellent segmentation of tumors in MRIs using deep learning techniques such as the U-Net algorithm.
International Journal of Computer Science & Network Security
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제22권5호
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pp.143-148
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2022
Brain tumor classification is an important process that allows doctors to plan treatment for patients based on the stages of the tumor. To improve classification performance, various CNN-based architectures are used for brain tumor classification. Existing methods for brain tumor segmentation suffer from overfitting and poor efficiency when dealing with large datasets. The enhanced CNN architecture proposed in this study is based on U-Net for brain tumor segmentation, RefineNet for pattern analysis, and SegNet architecture for brain tumor classification. The brain tumor benchmark dataset was used to evaluate the enhanced CNN model's efficiency. Based on the local and context information of the MRI image, the U-Net provides good segmentation. SegNet selects the most important features for classification while also reducing the trainable parameters. In the classification of brain tumors, the enhanced CNN method outperforms the existing methods. The enhanced CNN model has an accuracy of 96.85 percent, while the existing CNN with transfer learning has an accuracy of 94.82 percent.
Convolutional Neural Networks (CNNs) have recently been gaining popularity in the medical image analysis field because of their image segmentation capabilities. In this paper, we present a CNN that performs automated brain tumor segmentations of sparsely annotated 3D Magnetic Resonance Imaging (MRI) scans. Our CNN is based on 3D U-net architecture, and it includes separate Dilated and Depth-wise Convolutions. It is fully-trained on the BraTS 2018 data set, and it produces more accurate results even when compared to the winners of the BraTS 2017 competition despite having a significantly smaller amount of parameters.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제17권10호
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pp.2788-2808
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2023
Brain tumors are one of the most threatening malignancies for humans. Misdiagnosis of brain tumors can result in false medical intervention, which ultimately reduces a patient's chance of survival. Manual identification and segmentation of brain tumors from Magnetic Resonance Imaging (MRI) scans can be difficult and error-prone because of the great range of tumor tissues that exist in various individuals and the similarity of normal tissues. To overcome this limitation, the Amended Convolutional Neural Network (ACNN) model has been introduced, a unique combination of three techniques that have not been previously explored for brain tumor detection. The three techniques integrated into the ACNN model are image tissue preprocessing using the Kalman Bucy Smoothing Filter to remove noisy pixels from the input, image tissue segmentation using the Isotonic Regressive Image Tissue Segmentation Process, and feature extraction using the Marr Wavelet Transformation. The extracted features are compared with the testing features using a sigmoid activation function in the output layer. The experimental findings show that the suggested model outperforms existing techniques concerning accuracy, precision, sensitivity, dice score, Jaccard index, specificity, Positive Predictive Value, Hausdorff distance, recall, and F1 score. The proposed ACNN model achieved a maximum accuracy of 98.8%, which is higher than other existing models, according to the experimental results.
Abdul Raheem;Zhen Yang;Haiyang Yu;Muhammad Yaqub;Fahad Sabah;Shahzad Ahmed;Malik Abdul Manan;Imran Shabir Chuhan
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제18권9호
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pp.2589-2604
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2024
Brain tumors, characterized by uncontrollable cellular growths, are a significant global health challenge. Navigating the complexities of tumor identification due to their varied dimensions and positions, our research introduces enhanced methods for precise detection. Utilizing advanced learning techniques, we've improved early identification by preprocessing clinical dataset-derived images, augmenting them via a Generative Adversarial Network, and applying an Improved Privacy-Preserving Collaborative Convolutional Neural Network (IPC-CNN) for segmentation. Recognizing the critical importance of data security in today's digital era, our framework emphasizes the preservation of patient privacy. We evaluated the performance of our proposed model on the Figshare and BRATS 2018 datasets. By facilitating a collaborative model training environment across multiple healthcare institutions, we harness the power of distributed computing to securely aggregate model updates, ensuring individual data protection while leveraging collective expertise. Our IPC-CNN model achieved an accuracy of 99.40%, marking a notable advancement in brain tumor classification and offering invaluable insights for both the medical imaging and machine learning communities.
Journal of information and communication convergence engineering
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제12권1호
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pp.60-65
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2014
This paper describes an efficient framework for the extraction of a brain tumor from magnetic resonance (MR) images. Before the segmentation process, a median filter is used to filter the image. Then, the morphological gradient is computed and added to the filtered image for intensity enhancement. After the enhancement process, the thresholding value is calculated using the mean and the standard deviation of the image. This thresholding value is used to binarize the image followed by the morphological operations. Moreover, the combination of these morphological operations allows to compute the local thresholding image supported by a flood-fill algorithm and a pixel replacement process to extract the tumor from the brain. Thus, this framework provides a new source of evidence in the field of segmentation that the specialist can aggregate with the segmentation results in order to soften his/her own decision.
Brain tumor segmentation problem has challenges in the tumor diversity of location, imbalance, and morphology. Attention mechanisms have recently been used widely to tackle medical segmentation problems efficiently by focusing on essential regions. In contrast, the fusion approaches enhance performance by merging mutual benefits from many models. In this study, we proposed a 3D dual fusion attention network to combine the advantages of fusion approaches and attention mechanisms by residual self-attention and local blocks. Compared to fusion approaches and related works, our proposed method has shown promising results on the BraTS 2018 dataset.
International Journal of Computer Science & Network Security
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제21권2호
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pp.120-130
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2021
The spinal cord or CSF surgery is a very complex process. It requires continuous pre and post-surgery evaluation to have a better ability to diagnose the disease. To detect automatically the suspected areas of tumors and symptoms of CSF leakage during the development of the tumor inside of the brain. We propose a new method based on using computer software that generates statistical results through data gathered during surgeries and operations. We performed statistical computation and data collection through the Google Source for the UK National Cancer Database. The purpose of this study is to address the above problems related to the accuracy of missing hybrid KNN values and finding the distance of tumor in terms of brain cancer or CSF images. This research aims to create a framework that can classify the damaged area of cancer or tumors using high-dimensional image segmentation and Laplace transformation method. A high-dimensional image segmentation method is implemented by software modelling techniques with measures the width, percentage, and size of cells within the brain, as well as enhance the efficiency of the hybrid KNN algorithm and Laplace transformation make it deal the non-zero values in terms of missing values form with the using of Frobenius Matrix for deal the space into non-zero values. Our proposed algorithm takes the longest values of KNN (K = 1-100), which is successfully demonstrated in a 4-dimensional modulation method that monitors the lighting field that can be used in the field of light emission. Conclusion: This approach dramatically improves the efficiency of hybrid KNN method and the detection of tumor region using 4-D segmentation method. The simulation results verified the performance of the proposed method is improved by 92% sensitivity of 60% specificity and 70.50% accuracy respectively.
International Journal of Computer Science & Network Security
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제24권2호
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pp.43-52
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2024
Medical imaginings assume a important part in the analysis of tumors and cerebrospinal fluid (CSF) leak. Magnetic resonance imaging (MRI) is an image segmentation technology, which shows an angular sectional perspective of the body which provides convenience to medical specialists to examine the patients. The images generated by MRI are detailed, which enable medical specialists to identify affected areas to help them diagnose disease. MRI imaging is usually a basic part of diagnostic and treatment. In this research, we propose new techniques using the 4D-MRI image segmentation process to detect the brain tumor in the skull. We identify the issues related to the quality of cerebrum disease images or CSF leakage (discover fluid inside the brain). The aim of this research is to construct a framework that can identify cancer-damaged areas to be isolated from non-tumor. We use 4D image light field segmentation, which is followed by MATLAB modeling techniques, and measure the size of brain-damaged cells deep inside CSF. Data is usually collected from the support vector machine (SVM) tool using MATLAB's included K-Nearest Neighbor (KNN) algorithm. We propose a 4D light field tool (LFT) modulation method that can be used for the light editing field application. Depending on the input of the user, an objective evaluation of each ray is evaluated using the KNN to maintain the 4D frequency (redundancy). These light fields' approaches can help increase the efficiency of device segmentation and light field composite pipeline editing, as they minimize boundary artefacts.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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