The use of artificial neural networks to search for objects in medical images
Authors: Руденко А.В. , Руденко М.А. , Каширина И.Л. 
Published: July 2024

Статья посвящена вопросам применения технологий искусственных нейронных сетей для определения объектов на медицинских изображениях, в том числе на изображениях внутренних органов человека, полученных в результате проведения процедуры компьютерной томографии. Целью данного исследования был выбор метода анализа медицинских изображений и его реализация в системе поддержки принятия решений в хирургии и урологии при диагностике мочекаменной болезни человека. В статье исследована применимость для решения различных задач обнаружения объектов на медицинских изображениях методов классификации, детектирования и сегментации. Показано, что для использования в системе поддержки принятия врачебных решений при диагностике мочекаменной болезни с целью планирования дальнейшего хирургического вмешательства лучше всего подходит детектирование. Поэтому в статье рассмотрены основные современные нейросетевые архитектуры, применимые для решения задачи детектирования. Для решения задачи детектирования объектов на медицинских изображениях, полученных по результатам компьютерной томографии внутренних органов человека, обоснована целесообразность применения нейросети архитектуры YOLO. По результатам вычислительного эксперимента выявлены проблемные места, связанные с детектированием сетью YOLO объектов почек и камней. Для повышения точности метода предложено использовать алгоритм нечеткой оценки результатов детектирования объектов нейросетью архитектуры YOLO. Результаты детектирования изображений нейросетью YOLO после ее модификации позволяют провести дальнейшие расчеты параметров найденных объектов для планирования хирургического вмешательства.
The article is devoted to the use of artificial neural network technologies to identify objects in medical images, including images of human internal organs obtained as a result of a computed tomography procedure. The purpose of this study was to select a method for analyzing medical images and its implementation in a decision support system in surgery and urology when diagnosing human urolithiasis. The article examines the applicability of classification, detection and segmentation methods for solving various problems of object detection in medical images. It has been shown that detection is best suited for use in a medical decision support system for diagnosing urolithiasis for the purpose of planning further surgical intervention. Therefore, the article discusses the main modern neural network architectures applicable to solving the detection problem. To solve the problem of detecting objects in medical images obtained from the results of computed tomography of human internal organs, the feasibility of using a neural network of the YOLO architecture is justified. Based on the results of a computational experiment, problem areas associated with the detection of kidney objects and stones by the YOLO network were identified. To increase the accuracy of the method, it is proposed to use an algorithm for fuzzy estimation of object detection results using a neural network of the YOLO architecture. The results of image detection by the YOLO neural network after its modification allow further calculations of the parameters of the found objects for planning surgical intervention.