Automated Segmentation and Classification of Brain Magnetic Resonance Images for Brain Tumor Diagnosis Based on Deep Learning

人工智能 深度学习 计算机科学 分割 卷积神经网络 磁共振成像 图像分割 模式识别(心理学) 残余物 特征(语言学) 棱锥(几何) 脑瘤 计算机视觉 光学(聚焦) 相似性(几何) 像素 特征提取 上下文图像分类 Sørensen–骰子系数 人工神经网络 交叉口(航空) 机器学习 水准点(测量)
作者
Mohamed Shoaib,Dusit Niyato,Heba M. Emara,Jun Zhao
出处
期刊:IEEE Internet of Things Journal [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:13 (5): 9872-9889
标识
DOI:10.1109/jiot.2025.3647773
摘要

Accurate segmentation and classification of brain tumors from Magnetic Resonance Imaging (MRI) are critical for effective diagnosis and treatment planning. This paper proposes a novel framework for brain tumor segmentation and classification using deep learning. The segmentation model is based on a modified U-Net architecture, called Residual Feature Pyramids U-Net with Attention (RFAU-Net), which incorporates residual blocks to enhance training depth, attention mechanisms to focus on relevant features, and a feature pyramid module to improve segmentation of small and complex tumor regions. To address class imbalance and pixel degradation during training, we introduce a combined loss function (CL) that integrates Weighted Focal Loss (WFL), assigning higher weights to minority classes and reducing the influence of majority classes. The model is evaluated on two publicly available datasets, achieving state-of-the-art performance with a segmentation accuracy of 97%, a Dice Similarity Coefficient (DSC) of 92.5%, and an Intersection over Union (IoU) of 92%. For tumor classification, we employ a Multi-Headed Convolutional Neural Network (MHCNN), achieving 99.8% accuracy in classifying the MGMT methylation status. These results demonstrate the superiority of the RFAU-Net model over traditional U-Net and RESU-Net architectures, particularly in handling small tumor regions and class imbalance. Additionally, a user-friendly web API is developed to classify brain tumors into MGMT methylated and unmethylated categories, enabling efficient integration of this model into clinical practice for improved diagnosis and treatment of gliomas.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
风华墨染发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
XZJ完成签到,获得积分10
刚刚
风华墨染发布了新的文献求助10
刚刚
orixero应助dfghjkl采纳,获得30
刚刚
派派星发布了新的文献求助30
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
旺旺发布了新的文献求助10
1秒前
张小秉完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
wanci应助abc采纳,获得10
2秒前
Zhang发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
小二郎应助___赵采纳,获得10
3秒前
贤惠的早晨完成签到,获得积分10
3秒前
冷静水池发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
铭铭完成签到,获得积分10
4秒前
贤惠的小夏完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
Jiayou Zhang完成签到,获得积分10
5秒前
李健应助苏州河采纳,获得10
5秒前
5秒前
高贵振家发布了新的文献求助10
5秒前
Syrain666666发布了新的文献求助10
5秒前
周亚平发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
fjcy发布了新的文献求助10
6秒前
科研通AI2S应助任性翩跹采纳,获得10
7秒前
丘比特应助风中雅青采纳,获得10
7秒前
GTY完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
kin发布了新的文献求助10
9秒前
幺幺幺发布了新的文献求助10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7746857
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9294817
关于积分的说明 20226273
捐赠科研通 7327035
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3308204
关于科研通互助平台的介绍 2460152
邀请新用户注册赠送积分活动 2320010