جستوجوی معماری شبکههای عصبی UNet با استفاده از الگوریتم ژنتیک به منظور استخراج تومور سرطان سینه در تصاویر اولتراسوند (GNAS-UNet)
نویسندگان
1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران
2 استادیار گروه مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران
3 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران
4 استادیار، گروه کامپیوتر، دانشکدهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران
doi
10.22041/ijbme.2025.2032100.1907چکیده
تقسیمبندی دقیق بافت سینه در تصاویر اولتراسوند برای تشخیص زودهنگام و تحلیل سرطان سینه بسیار حائز اهمیت است. روشهای سنتی برای تقسیمبندی تصاویر پزشکی غالبا به طراحی دستی معماریهای شبکهی عصبی وابسته هستند، که میتواند زمانبر و متکی به دانش کارشناسان باشد. در این مطالعه رویکرد جدیدی پیشنهاد شده است که در آن جستوجوی معماری شبکه (NAS) با الگوریتم ژنتیک ترکیب شده تا شبکهی عصبی عمیق UNet برای تقسیمبندی بافت سینه بهینهسازی شود. این ترکیب از مزایای هر دو جستوجوی معماری شبکه و الگوریتمهای تکاملی بهرهبرداری میکند، تا عملکرد مدل را بهبود بخشد و امکان طراحی خودکار معماری کارآمد را فراهم سازد. نتایج تجربی نشان میدهد که رویکرد پیشنهادی در بهینهسازی فراپارامترها موثر و کارآمد است. مدلهای UNet که به صورت خودکار ساخته شدهاند، از لحاظ دقت تقسیمبندی و کارایی محاسباتی با معماریهای طراحی شدهی دستی قابل رقابت هستند. عملکرد روش پیشنهادی (GNAS-UNet) روی مجموعهی دادهی BUSI ارزیابی شده است. نمرات DC و Miou به ترتیب برابر با 937/0 و 906/0 به دست آمده که نشان دهندهی رقابتپذیری معماریهای خودکار با معماریهای دستساز است. علاوه بر این، توانایی الگوریتم ژنتیک در کاوش فضای جستوجو به شناسایی پیکربندیهای شبکهای مناسب که به خوبی به دادههای جدید تعمیم مییابند منجر شده است. نتایج این پژوهش بر پتانسیل تکنیکهای یادگیری ماشین خودکار در پیشبرد دقت و کارایی وظایف تقسیمبندی تصاویر پزشکی تاکید دارد. یکی از اهداف اصلی این تحقیق کاهش زمان طراحی و ارائهی رویکردی کارآمد برای ساخت معماریهای بهینه است.