Sildistamata andmete kasutamine rinnavähi ennustamise parendamiseks
Nimi
Khatia Kilanava
Kokkuvõte
Selles väitekirjas esitatakse sildistamata andmeid kasutav süvaõppe lähenemine rinna infiltratiivse duktaalse kartsinoomi koeregioonide automaatseks klassifitseerimiseks rinnavähi patoloogilistes digipreparaatides. Süvaõppe meetodite tööpõhimõte on sarnane inimajule, mis töötab samuti mitmetel tõlgendustasanditel. Need meetodid on osutunud tulemuslikeks ka väga keerukate probleemide nagu pildiliigituse ja esemetuvastuse lahendamisel, ületades seejuures varasemate lahendusviiside efektiivsust. Süvaõppeks on aga vaja suurt hulka sildistatud andmeid, mida võib olla keeruline saada, eriti veel meditsiinis, kuna nii haiglad kui ka patsiendid ei pruugi olla nõus sedavõrd delikaatset teavet loovutama. Lisaks sellele on masinõppesüsteemide saavutatavate aina paremate tulemuste hinnaks nende süsteemide sisemise keerukuse kasv. Selle sisemise keerukuse tõttu muutub raskemaks ka nende süsteemide töö mõistmine, mistõttu kasutajad ei kipu neid usaldama. Meditsiinilisi diagnoose ei saa järgida pimesi, kuna see võib endaga kaasa tuua patsiendi tervise kahjustamise. Mudeli mõistetavuse tagamine on seega oluline viis süsteemi usaldatavuse tõstmiseks, eriti just masinõppel põhinevate mudelite laialdasel rakendamisel sellistel kriitilise tähtsusega aladel nagu seda on meditsiin. Infiltratiivne duktaalne kartsinoom on üks levinumaid ja ka agressiivsemaid rinnavähi vorme, moodustades peaaegu 80% kõigist juhtumitest. Selle diagnoosimine on patoloogidele väga keerukas ja ajakulukas ülesanne, kuna nõuab võimalike pahaloomuliste kasvajate avastamiseks paljude healoomuliste piirkondade uurimist. Samas on infiltratiivse duktaalse kartsinoomi digipatoloogias täpne piiritlemine vähi agressiivsuse hindamise aspektist ülimalt oluline. Käesolevas uurimuses kasutatakse konvolutsioonilist närvivõrku arendamaks välja infiltratiivse duktaalse kartsinoomi diagnoosimisel rakendatav pooleldi juhitud õppe skeem. Välja pakutud raamistik suurendab esmalt väikest sildistatud andmete hulka generatiivse võistlusliku võrgu loodud sünteetiliste meditsiiniliste kujutistega. Seejärel kasutatakse juba eelnevalt treenitud võrku, et selle suurendatud andmekogumi peal läbi viia kujutuvastus, misjärel sildistamata andmed sildistatakse andmesildistusalgoritmiga. Töötluse tulemusena saadud sildistatud andmeid eelmainitud konvolutsioonilisse närvivõrku sisestades saavutatakse rahuldav tulemus: ROC kõvera alla jääv pindala ja F1 skoor on vastavalt 0.86 ja 0.77. Lisaks sellele võimaldavad välja pakutud mõistetavuse tõstmise tehnikad näha ka meditsiinilistele prognooside otsuse tegemise protsessi seletust, mis omakorda teeb süsteemi usaldamise kasutajatele lihtsamaks. Käesolev uurimus näitab, et konvolutsioonilise närvivõrgu tehtud otsuseid aitab paremini mõista see, kui kasutajatele visualiseeritakse konkreetse juhtumi puhul infiltratiivse duktaalse kartsinoomi positiivse või negatiivse otsuse langetamisel süsteemi jaoks kõige olulisemaks osutunud piirkondi.
Lõputöö keel
inglise
Lõputöö tüüp
Magister - Informaatika
Juhendaja(d)
Prof. Sherif Aly Ahmed Sakr, Dr. Radwa El Shawi
Kaitsmise aasta
2019