بخشی از مقاله
چکیده
تومورها یک گروه از سرطان هستند که نشأت گرفته از سلول هاي مختلف سیستم عصبی مرکزي یا سرطان هاي سایر بافت ها می باشند. رشد سلولی بیش از حد را تومور می نامند. سلول هاي تومور جهت بقا، به خون و مواد غذایی نیاز دارند. رشد و تکثیر سلول هاي توموري در فضاي بسته جمجمه، باعث فشار و در نتیجه اختلال ساختارهاي حیاتی انسان می شود.
از این رو، تشخیص در مراحل ابتدایی تومورها، امري حیاتی محسوب می گردد. در این مقاله سعی شده است شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم بهینهسازي فازي را موردبررسی قراردادهایم تا با استفاده از آن بتوانیم به تشخیص تومور پرداخته و راهحلی مناسبی جهت تشخیص سرطان با استفاده از این موارد پیدا نماییم. همچنین ما در این تحقیق به چگونگی کاربرد شبکههاي عصبی و MRI در پیشبینی نتیجه تومور مغز که عملی دقیق است میپردازیم.
-1 مقدمه
علوم پردازش تصویر نیز مانند دیگر علوم کامپیوتري هرروزه تشنه ایدهها و روشهاي نو است بدون آنکه لحظهاي سیراب شود درنتیجه دوره استفاده از روشهاي منسوخ و پر عیب قدیمی به سر آمده. دیگر نباید زمان گرانبهایی که در اختیار انسانها است صرف پاسخهاي پر از خطا شود و در پی آن سختافزارهاي قوي و کارآمد امروزي صرف پردازشهایی شوند که حتی بر روي یکسوم سیستمهاي امروزي نیز پاسخ را تولید و ارسال مینماید بدون آنکه بتوانیم از %100 قابلیتهاي سیستم بهره مند گردیم.
آنچه تاکنون بهخوبی به اثبات رسیده است، در اکثر کشورها، دانشگاهها و مؤسسات تهیه و تولید سامانههاي نرمافزاري از ایدههاي جدید که میتوانند در قالب ذهن انسان منطقی به نظر برسند استقبال بیسابقهاي شده است و محققان علاوه بر هر رشته دیگر تمرکز خود را بر روي علوم رایانهاي گذراندهاند که به پیشرفتها و مطالعات پزشکی منجر گردد.
ازاینروي ما نیز قصد داریم روشهاي مختلف تشخیص بافت سرطانی را بررسی و هرکدام را با مشکلترین چالشهاي کاري روبرو نماییم و نتایج آن را ثبت و به اشتراك بگذاریم. این موضوع نهتنها در تولید و مطالعه مقولات پزشکی جدید کمک شایانی می-نماید بلکه توانایی آن را دارد تا دیگر سامانههاي کاربردي را متحول سازد درنتیجه لازم است در این فصل قبل از ارائه و اشاره به جزئیات مختلف دستیابی به نتایج منحصربهفرد این روش و بررسی هرکدام اشاره و مطالعهاي بر روي روشهایی داشته باشیم که درگذشته از ابتدا تا به امروز معرفیشدهاند و درنهایت اثبات برتريهاي روش جاري نسبت به روشهاي قدیمی میسر خواهد بود.
-2 تومور مغزي
تومور مغزي رشد یک توده غیرطبیعی در مغز است که امکان دارد خوش خیم یا بدخیم باشد یا به عبارتی نوعی نئوپلاسم داخلجمجمهاي سخت و توپر،و یا یک تومور - رشد غیر طبیعی سلولی - ، در داخل مغز و یا کانال مرکزي نخاع است
تومورهاي مغزي، تمامی تومورهاي داخل جمجمه و یا تومورهاي درون کانال مرکزي نخاع را دربرمی گیرند. این تومورها، از طریق تقسیم سلولی کنترل نشده و غیر طبیعی ایجاد میشوند، و به طور معمول یا در خود مغز - شامل: نورونها، سلولهاي گلیال - آستروسیتها، اولیگودندروسیتها، سلولهاي اپندیمال، سلولهاي تولید کننده میلین شوان - ، بافت لنفاوي، عروق خونی - ، و یا در اعصاب جمجمهاي، پرده مغزي - مننژ - ، جمجمه، هیپوفیز و غده صنوبري ایجاد میشوند. همچنین این تومورها میتوانند حاصل گسترش بدخیمیهایی باشند که در درجه نخست سایر ارگانها را درگیر کرده بودهاند، که در این حالت بدان متاستاز تومور گفته میشود.
شکل - 1 متاستاز مغزي در نیمکره مغزي سمت راست
-3 تعیین و بهبود کیفیت تصاویرMRI
با توجه به علوم جدید و پیدایش تصاویر دیجیتال دوره جدیدي در پردازش تصویر ایجاد شده است و اعداد نمایندگانی از تصویر محسوب میگردند و به موجب آن میتوان عملیاتهاي مختلفی را بر روي تصاویر ایجاد نمود. موازي با مسئله بینایی ماشین که به نوعی یکی از اهداف اصلی ما محسوب میگردد بهبود کیفیت قرار دارد و مارا در راه رسیدن به هدف یاري مینماید. ایجاد بهبود کیفیت در تصاویرMRI کار سادهاي نخواهد بود و پس از پشت سرگذاشتن مشکلات فراوان باز هم ممکن است کیفیت اصلاح شده مطلوب نباشد و نتایج مد نظر ما را ارائه ندهد.
بسیاري از تصاویر بصورت دستی و بدون امکانات حرفهاي اسکن پزشکی تولید میگردند و چنانچه در این زمان تصویر از حالت عادي خارج شود و یا سطح نور متفاوت داشته باشند استفاده از تصویر به هیچ عنوان امکان پذیر نمیباشد.
شکل - 2 بهبود کیفیت[12]
حساسیت در مورد انتخاب روشی مناسب در جهت حذف نویزهاي ناخواسته از داده ورودي دست کمی از الگوریتم اصلی نخواهد داشت زیرا این الگوریتم دادههاي ورودي به الگوریتم مادر را مهیا میسازد پس به هیچ عنوان نباید روش گزینش شده خللی در مسیر تشخیص وارد نماید مضاف بر آن که مسئله زمان نیز مطرح میباشد و نباید از حد نرمال افزایش یابد. روش میانگینگیري یکی از مناسبترین روشها در نظر گرفته شده است.
در این روش بر این فرض کار میکنیم که محل قرارگیري نویزها در تصویر MRIکاملاًبه صورت تصادفی است. لذا نوسانات تصادفی که باعث ایجاد نویز شدهاند با میانگینگیري و ترکیب چند عکس از تصویر MRI، نویز رو به کاهش نهاده و به تدریج هر چه تعداد عکس بیشتري را ترکیب کنیم به سطح واقعی خود نزدیکتر شده وبالانس میشوند.
نویزها در واقع نوساناتی در خروجی لومینسانس در هر پیکسل هستند و می شود حدس زد که این نوسانات در نویزهاي اتفاقی بر هم منطبق نخواهند بود. پس میتوان با متوسطگیري از این نوسانات، آنها را با یکدیگر خنثی و حذف نمود. نتیجه این متوسطگیري، فقط حذف نویزها است و بر اطلاعات اصلی تاثیري نخواهد داشت چرا که محل آنها ثابت است.
-4 سیستم فازي
زاده1 نظریه مجموعه فازي را براي مقابله با عدم قطعیتی که به دلیل عدم دقت و ابهام به وجود میآید را معرفی میکند. سهم عمده نظریه مجموعه فازي در این است که توانایی دارد دادههاي مبهم را واضح کند.این تئوري همچنین اجازه میدهد تا اپراتورهاي ریاضی و برنامه نویسی در حوزه فازي عمل شوند، مجموعه فازي یک کلاس از اشیاء با یک زنجیره از نمرات عضویت است. چنین مجموعهاي توسط یک تابع عضویت شناخته شده است که به هرشی یک کلاس عضویتی در محدودهي بین صفر و یک میدهدشکل زیر یک عدد فازي سه گوشTFN را نشان میدهد.
