المجلة الدولية للعلوم والتقنية

International Science and Technology Journal

الرئيسية < البحوث والدراسات < تفاصيل بحث أو دراسة

Detection of Brain Tumor using Convolution Neural Network algorithm

الملخص
تُعد أورام الدماغ، لا سيما في أشكالها العدوانية، من الأمراض التي تؤدي إلى انخفاض كبير في متوسط العمر المتوقع. تهدف هذه الدراسة إلى تحسين الكشف المبكر عن أورام الدماغ وتصنيفها من خلال اعتماد نهج شامل للتصنيف الثنائي، أي وجود ورم أو عدم وجود ورم. وقد تم توظيف تقنيات متقدمة في مجال التعلم العميق، وبالأخص خوارزميات الشبكات العصبية الالتفافية (Convolutional Neural Networks – CNNs) مع استخدام التعلم بالنقل (Transfer Learning)، وذلك بالاعتماد على نماذج مدربة مسبقًا مثل شبكة VGG16 ذات الستة عشر طبقة، وشبكة ResNet50 ذات الخمسين طبقة، بالإضافة إلى تصميم نموذج CNN مخصص يتكون من ثماني طبقات. أدى ظهور تقنيات التعلم العميق إلى إحداث تطور ملحوظ في مجال التشخيص الطبي من خلال تحسين قدرات تحليل الصور الطبية، لا سيما في الكشف عن الأمراض وتشخيصها بدقة عالية. وفي هذا الإطار، برزت الشبكات العصبية الالتفافية باعتبارها من أكثر خوارزميات التعلم الآلي فاعلية في مهام التعلم البصري والتعرف على الصور. تقدم هذه الدراسة إطارًا جديدًا لشبكة CNN تم تصميمه خصيصًا لتصنيف أورام الدماغ باستخدام صور الرنين المغناطيسي المعززة بالصبغة (T1-weighted Contrast-Enhanced MRI) إلى فئتين: وجود ورم أو عدم وجود ورم. أظهرت النتائج أن النموذج المقترح حقق دقة بلغت 97%، وهي قريبة من دقة نموذج VGG16 التي بلغت 99%، في حين حقق نموذج ResNet50 دقة تقارب 91%. وعلى الرغم من ذلك، يتميز النموذج المقترح بكفاءة عالية من حيث الحمل الحسابي المنخفض، مما يجعله خيارًا مناسبًا وفعالًا للتطبيقات العملية في المجال الطبي................. الكلمات المفتاحية:.............. أورام الدماغ، التصوير الطبي، التعلم العميق، الشبكات العصبية الالتفافية (CNNs)،VGG16، ResNet50، نموذج CNN مخصص، التصوير بالرنين المغناطيسي
Abstract
Brain tumors, especially in their aggressive forms, significantly reduce life expectancy. This study aims to advance the early identification and classification of brain tumor by utilizing a comprehensive approach encompassing binary classification tumor or no tumor. Employing advanced techniques such as deep learning algorithms, including Convolutional Neural Networks (CNNs) with transfer learning, employing pre-trained models such as the Visual Geometry Group 16-layer network (VGG16) and the 50-layer Residual Network (ResNet50), custom CNN model 8 -layer network. The appearance of deep learning technologies has markedly advanced the field of medical diagnostics through enhanced medical imaging capabilities, particularly in identifying and diagnosing various diseases. Within this context, the CNNs have evolved as the leading machine learning algorithm for tasks involving visual learning and image recognition. Our study presents a novel CNN framework that is specifically tailored to classify brain cancers using T1-weighted contrast enhanced MRI into 2 categories: tumor, or no tumor. The results show that our CNN model Achieved (97%) accuracy which is approaching one of the best models VGG-16 (99%), while others score about ResNet-50 (91%), still our model have a good accuracy with minimum computational overhead which is advantages.................. Keyword.............. (Brain Tumor, Medical Imaging, Deep Learning, Convolutional Neural Networks (CNNs), VGG16, ResNet50, Custom CNN Model, MRI (Magnetic Resonance Imaging)).