Σύστημα Επεξεργασίας Και Κατηγοριοποίησης Ψηφιακής Μαστογραφίας

Abstract

Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός συστήματος βοηθούμενο από υπολογιστή για την επεξεργασία και κατηγοριοποίηση της ψηφιακής μαστογραφίας. Η έρευνα επικεντρώθηκε στην ενίσχυση, ανίχνευση και διάγνωση των συμπλεγμάτων μικροαποτιτανώσεων, διότι η παρουσία αυτών στις ψηφιακές μαστογραφίες αποτελεί πρόωρη ένδειξη του καρκίνου του μαστού.Η μελέτη πραγματοποιείται σε δύο στάδια: στο πρώτο υλοποιείται η επεξεργασία της ψηφιακής μαστογραφίας με χρήση του Δισδιάστατου Διακριτού Μετασχηματισμού Wavelet, με σκοπό την ενίσχυση των συμπλεγμάτων μικροαποτιτανώσεων και στο δεύτερο παρουσιάζονται και συγκρίνονται διάφοροι μέθοδοι κατάταξης των ύποπτων περιοχών για όγκο, με έμφαση στην μέθοδο των Νευρωνικών Δικτύων με χρήση του αλγορίθμου Ανάστροφης Διάδοσης Σφάλματος. Στην πρώτη ενότητα του κειμένου που ακολουθεί παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα της ψηφιακής μαστογραφίας σε σχέση με τις υπάρχουσες απεικονιστικές μεθόδους και παραθέτονται οι μέθοδοι ψηφιακής απεικόνισης μαστογραφιών. Επίσης επισημαίνεται ο ρόλος των μικροαποτιτανώσεων και η σημασία ενός συστήματος βοηθούμενο από υπολογιστή για την διάγνωση αυτών. Τέλος παρατίθεται το δομικό διάγραμμα του συστήματος που υλοποιήθηκε και η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε.Η δεύτερη ενότητα περιλαμβάνει την θεωρητική περιγραφή του Μετασχηματισμού Wavelet και την ανάλυση του τρόπου με τον οποίο αυτό το μαθηματικό εργαλείο χρησιμοποιείται για την ενίσχυση των συμπλεγμάτων μικροαποτιτανώσεων. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην βέλτιστη επιλογή των επιπέδων καθώς και των φίλτρων του Μετασχηματισμού Wavelet που χρησιμοποιούνται για την ανακατασκευή της μαστογραφίας. Ακολούθως αναλύεται ο αλγόριθμος υλοποίησης του σταδίου επεξεργασίας της ψηφιακής μαστογραφίας. Το αντικείμενο της τρίτης ενότητας αφορά την παρουσίαση και σύγκριση τριών βασικών μεθόδων κατάταξης των ύποπτων για όγκο περιοχών: του Δένδρου Δυαδικής Απόφασης, της Πολλαπλής Ανάλυσης Ραδιολογικών και Κλινικών Παραγόντων για Καρκίνωμα και του Νευρωνικού Δικτύου Πρόσθιας Τροφοδότησης με χρήση αλγορίθμου Ανάστροφης Διάδοσης Σφάλματος. Επειδή η τελευταία μέθοδος επιλέγεται ως η καταλληλότερη, υλοποιείται το πρόγραμμα εξαγωγής από την ανακατασκευασμένη μαστογραφία των χαρακτηριστικών εκείνων που θα αποτελέσουν την είσοδο του Νευρωνικού Δικτύου.Στην τελευταία ενότητα παρουσιάζεται μια σύνοψη του συστήματος που υλοποιήθηκε και τα εξαγόμενα συμπεράσματα της παρούσας μελέτης. Τέλος, αναφέρονται οι δυνατότητες περαιτέρω βελτίωσης και εξέλιξης του συστήματος και επομένως γίνεται σαφές ότι ένα τέτοιο σύστημα επεξεργασίας και κατηγοριοποίησης της μαστογραφίας αποτελεί μια δυνητικά αξιόπιστη μέθοδο διάγνωσης του καρκίνου του μαστού και ένα ισχυρό εργαλείο στο πεδίο της ακτινολογίας.