سامانه ‏های غیرخطی در مهندسی برق

سامانه ‏های غیرخطی در مهندسی برق

بخش‌بندی استخوان فمور از روی تصاویر MRI با الگوریتم گوستافسون-کسل بهبودیافته مبتنی بر تئوری اطلاعات و تنظیم تطبیقی آنتروپی جهت تشخیص پوکی استخوان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه بیوالکتریک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران.
2 استادیار، گروه علوم مهندسی، دانشکده فناوری های نوین، دانشگاه محقق اردبیلی، نمین، ایران.
چکیده
در این پژوهش، الگوریتم خوشه‌بندی فازی گوستافسون–کسل تطبیقی مبتنی بر آنتروپی (EAGK) برای بخش‌بندی خودکار استخوان فمور از تصاویر MRI با هدف ارزیابی کمی ریزساختار استخوان در تشخیص پوکی استخوان ارائه شده ‌است. رویکرد پیشنهادی دارای سه مؤلفه نوآورانه است: (۱) پیش‌پردازش مبتنی بر فیلتر انتشار ناهمسانگرد برای کاهش نویز ذاتی MRI با حفظ لبه‌های آناتومیکی، (۲) معرفی ضریب وزنی تطبیقی مبتنی بر اطلاعات متقابل برای کاهش تأثیر پیکسل‌های نامطمئن و نویزی، و (۳) تنظیم پویای پارامتر کنترل‌کننده از طریق آنتروپی ماتریس عضویت در هر تکرار، به‌منظور تعادل خودکار میان خوشه‌بندی نرم و سخت. این مکانیزم تطبیقی موجب می‌شود الگوریتم بدون نیاز به تنظیم دستی پارامتر فازی‌شدگی، در مقابل تغییرات شدت و ناهمگنی بافتی مقاوم باشد. الگوریتم EAGK بر روی مجموعه‌ای با 284 تصویر ناحیه پروگزیمال فمور ارزیابی و با سه روش مرجع مقایسه شد. الگوریتم پیشنهادی با کسب تشابه دایس 86/89٪، تشابه جاکارد 76/82٪، و تشابه کانتور 67/54٪ در هر سه معیار رتبه اول را کسب کرد. آزمون کروسکال–والیس تفاوت کلی میان الگوریتم‌ها را معنی‌دار نشان داد (p<0.001). این الگوریتم بدون نیاز به داده‌ی برچسب‌دار و سخت‌افزار محاسباتی پیشرفته، قابلیت استخراج ویژگی‌های کمی استخوان را فراهم کرده و گزینه‌ای مناسب برای محیط‌های بالینی با منابع محدود است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات


مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 16 آبان 1405

  • تاریخ دریافت 05 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 04 مهر 1405
  • تاریخ پذیرش 03 آبان 1405
  • تاریخ اولین انتشار 16 آبان 1405
  • تاریخ انتشار 16 آبان 1405