Tumors of the brain are the deadliest, with a life expectancy of only a few years for those with the most advanced forms. Diagnosing a brain tumor is critical to developing a treatment plan to help patients with the disease live longer. A misdiagnosis of brain tumors will lead to incorrect medical treatment, decreasing a patient's chance of survival. Radiologists classify brain tumors via biopsy, which takes a long time. As a result, the doctor will need an automatic classification system to identify brain tumors. Image classification is one application of the deep learning method in computer vision. One of the deep learning's most powerful algorithms is the convolutional neural network (CNN). This paper will introduce a novel deep learning structure and image gradient to classify brain tumors. Meningioma, glioma, and pituitary tumors are the three most popular forms of brain cancer represented in the Figshare dataset, which contains 3,064 T1-weighted brain images from 233 patients. According to the numerical results, our method is more accurate than other approaches.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.22
no.8
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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.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.26
no.7
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pp.37-44
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2021
Automatic classification of brain MRI images play an important role in early diagnosis of brain tumors. In this work, we present a deep learning-based brain tumor classification model in MRI images using ensemble of deep features. In our proposed framework, three different deep features from brain MR image are extracted using three different pre-trained models. After that, the extracted deep features are fed to the classification module. In the classification module, the three different deep features are first fed into the fully-connected layers individually to reduce the dimension of the features. After that, the output features from the fully-connected layers are concatenated and fed into the fully-connected layer to predict the final output. To evaluate our proposed model, we use openly accessible brain MRI dataset from web. Experimental results show that our proposed model outperforms other machine learning-based models.
Different diseases occur in the brain. For instance, hereditary and progressive diseases affect and degenerate the white matter. Although addressing, diagnosing, and treating complex abnormalities in the brain is challenging, different strategies have been presented with significant advances in medical research. With state-of-art developments in artificial intelligence, new techniques are being applied to brain magnetic resonance images. Deep learning has been recently used for the segmentation and classification of brain images. In this study, we classified normal and pathological brain images using pretrained deep models through transfer learning. The EfficientNet-B5 model reached the highest accuracy of 98.39% on real data, 91.96% on augmented data, and 100% on pathological data. To verify the reliability of the model, fivefold cross-validation and a two-tier cross-test were applied. The results suggest that the proposed method performs reasonably on the classification of brain magnetic resonance images.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.19
no.1
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pp.137-142
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2024
Recently, deep learning technology has become those methods as de facto standards in the area of medical data representation. But, deep learning inherently requires a large amount of training data, which poses a challenge for its direct application in the medical field where acquiring large-scale data is not straightforward. Additionally, brain signal modalities also suffer from these problems owing to the high variability. Research has focused on designing deep neural network structures capable of effectively extracting spectro-spatio-temporal characteristics of brain signals, or employing self-supervised learning methods to pre-learn the neurophysiological features of brain signals. This paper analyzes methodologies used to handle small-scale data in emerging fields such as brain-computer interfaces and brain signal-based state prediction, presenting future directions for these technologies. At first, this paper examines deep neural network structures for representing brain signals, then analyzes self-supervised learning methodologies aimed at efficiently learning the characteristics of brain signals. Finally, the paper discusses key insights and future directions for deep learning-based brain signal analysis.
Kwon, Hee Jae;Lee, Gi Pyo;Kim, Young Jae;Kim, Kwang Gi
Journal of Multimedia Information System
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v.8
no.2
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pp.79-84
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2021
Detecting brain tumors of different sizes is a challenging task. This study aimed to identify brain tumors using detection algorithms. Most studies in this area use segmentation; however, we utilized detection owing to its advantages. Data were obtained from 64 patients and 11,200 MR images. The deep learning model used was RetinaNet, which is based on ResNet152. The model learned three different types of pre-processing images: normal, general histogram equalization, and contrast-limited adaptive histogram equalization (CLAHE). The three types of images were compared to determine the pre-processing technique that exhibits the best performance in the deep learning algorithms. During pre-processing, we converted the MR images from DICOM to JPG format. Additionally, we regulated the window level and width. The model compared the pre-processed images to determine which images showed adequate performance; CLAHE showed the best performance, with a sensitivity of 81.79%. The RetinaNet model for detecting brain tumors through deep learning algorithms demonstrated satisfactory performance in finding lesions. In future, we plan to develop a new model for improving the detection performance using well-processed data. This study lays the groundwork for future detection technologies that can help doctors find lesions more easily in clinical tasks.
Park, Yae Won;Lee, Narae;Ahn, Sung Soo;Chang, Jong Hee;Lee, Seung-Koo
Investigative Magnetic Resonance Imaging
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v.25
no.4
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pp.266-280
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2021
Advances in radiomics and deep learning (DL) hold great potential to be at the forefront of precision medicine for the treatment of patients with brain metastases. Radiomics and DL can aid clinical decision-making by enabling accurate diagnosis, facilitating the identification of molecular markers, providing accurate prognoses, and monitoring treatment response. In this review, we summarize the clinical background, unmet needs, and current state of research of radiomics and DL for the treatment of brain metastases. The promises, pitfalls, and future roadmap of radiomics and DL in brain metastases are addressed as well.
No previous reports have described a case in which deep brain stimulation elicited an acute mood swing from a depressive to manic state simply by switching one side of the bilateral deep brain stimulation electrode on and off. The patient was a 68-year-old woman with a 10-year history of Parkinson's disease. She underwent bilateral subthalamic deep brain stimulation surgery. After undergoing surgery, the patient exhibited hyperthymia. She was scheduled for admission. On the first day of admission, it was clear that resting tremors in the right limbs had relapsed and her hyperthymia had reverted to depression. It was discovered that the left-side electrode of the deep brain stimulation device was found to be accidentally turned off. As soon as the electrode was turned on, motor impairment improved and her mood switched from depression to mania. The authors speculate that the lateral balance of stimulation plays an important role in mood regulation. The current report provides an intriguing insight into possible mechanisms of mood swing in mood disorders.
Kim, Hae Yu;Chang, Won Seok;Kang, Dong Wan;Sohn, Young Ho;Lee, Myung Sik;Chang, Jin Woo
Journal of Korean Neurosurgical Society
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v.54
no.2
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pp.118-124
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2013
Objective : Subthalamic nucleus (STN) deep brain stimulation (DBS) is an effective treatment of choice for patients with advanced idiopathic Parkinson's disease (PD) who have motor complication with medication. The objectives of this study are to analyze long-term follow-up data of STN DBS cases and to identify the factors related to outcomes. Methods : Fifty-two PD patients who underwent STN DBS were followed-up for more than 3 years. The Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS) and other clinical profiles were assessed preoperatively and during follow-up. A linear regression model was used to analyze whether factors predict the results of STN DBS. We divided the study individuals into subgroups according to several factors and compared subgroups. Results : Preoperative activity of daily living (ADL) and the magnitude of preoperative levodopa response were shown to predict the improvement in UPDRS part II without medication, and preoperative ADL and levodopa equivalent dose (LED) were shown to predict the improvement in UPDRS part II with medication. In UPDRS part III with medication, the magnitude of preoperative levodopa response was a predicting factor. Conclusion : The intensity of preoperative levodopa response was a strong factor for motor outcome. And preoperative ADL and LED were strong factors for ADL improvement. More vigorous studies should be conducted to elucidate how levodopa-induced motor complications are ameliorated after STN DBS.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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