Iranian Journal of Biomedical Engineering (IJBME)

تشخیص خودکار ناهنجاری های شریانی -وریدی مغز بر پایه تصاویر Brain MRI با بکارگیری مبدل های بینایی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی پزشکی ،دانشگاه آزاد اسلامی ،مشهد ،ایران

2 گروه مهندسی پزشکی،واحد مشهد،دانشگاه آزاد اسلامی ،مشهد ،ایران

3 گروه مغز و اعصاب ،دانشکده پزشکی،دانشگاه علوم پزشکی،بیرجند،ایران

4 گروه مهندسی پزشکی،واحد بیرجند،دانشگاه آزاد اسلامی،بیرجند،ایران

10.22041/ijbme.2026.2089964.2037
چکیده
تشخیص زودهنگام ناهنجاری شریانی-وریدی مغزی (AVM) نقشی حیاتی در پیشگیری از عوارض جبران‌ناپذیر دارد، اما روش‌های استاندارد تشخیص مانند آنژیوگرافی، اغلب تهاجمی و پرهزینه هستند و تشخیص دقیق این عارضه در تصاویر MRI معمولی نیز به دلیل تفاوت‌های ناچیز بافتی، حتی برای متخصصان دشوار است. پژوهش حاضر با هدف ارائه یک سامانه هوشمند تشخیص خودکار AVM و ناهنجاری های شریانی وریدی دیگر مبتنی بر تصاویر Brain MRI استاندارد (T2-weighted و FLAIR) و بدون نیاز به داده‌های مکمل MRA انجام شد. در این مطالعه، مجموعه داده‌ای شامل ۵۳۸ مورد (۲۷۴ بیمار و ۲۶۴ فرد سالم) از بیمارستان ولیعصر بیرجند گردآوری شد و پس از اعمال پیش‌پردازش و انتخاب برش‌های کلیدی، عملکرد چندین معماری پیشرفته ترنسفورمر بینایی (ViT) شامل Google ViT، Microsoft BEiT و Facebook ViT با استفاده از مکانیزم رأی‌گیری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل Google ViT با دستیابی به حساسیت (Recall) ۱۰۰ درصد و امتیاز F1 معادل ۸۳.۹ درصد، برترین عملکرد را داشته و موفق به شناسایی تمامی موارد مثبت بدون هیچ‌گونه منفی کاذب شده است که از عملکرد خبرگان انسانی نیز فراتر بود. این مدل توانست با شناسایی الگوهای پنهان و تغییرات ثانویه بافت مغز، ابزاری دقیق، سریع و غیرتهاجمی را برای غربالگری AVM فراهم آورد که می‌تواند به عنوان مکمل یا جایگزین روش‌های پیچیده در مراکز درمانی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Automated Detection of Brain Arteriovenous Malformation from Conventional MRI Using an Ensemble of Vision Transformers

نویسندگان English

Mohammad Mahdi Khalil zadeh 1
Roghayeh Roya Hosseini 2
Majid Ghoshuni 2
Hamidreza Riasi 3
Hadi Chahkandi nejad 4
1 Department of Biomedical Engineering, Ma.C., Islamic Azad University, Mashhad, Iran.
2 Department of Biomedical Engineering, Ma.C., Islamic Azad University, Birjand, Iran.
3 Department of Neurology, School of Medicine, Neurology Research Center, Birjand University of Medical Sciences, Birjand, Iran.
4 Department of Biomedical Engineering, Bi.C., Islamic Azad University, Birjand, Iran.
چکیده English

Early diagnosis of brain Arteriovenous Malformation (AVM) plays a vital role in preventing irreversible

complications; however, standard diagnostic methods such as angiography are often invasive and costly,

and accurate detection of this condition in conventional MRI images is difficult even for specialists due to

subtle tissue differences. The present research was conducted with the aim of developing an intelligent

system for automatic AVM and other Arteriovenous Malformation diagnosis based on standard Brain MRI

images (T2-weighted and FLAIR) without the need for supplementary MRA data. In this study, a dataset

comprising 538 cases (274 patients and 264 healthy individuals) was collected from Valiasr Hospital in

Birjand, and after applying preprocessing and selecting key slices, the performance of several advanced

Vision Transformer (ViT) architectures, including Google ViT, Microsoft BEiT, and Facebook ViT, was

evaluated using a voting mechanism. The results demonstrated that the Google ViT model, achieving 100%

sensitivity (Recall) and an F1-score of 83.9%, delivered the superior performance and succeeded in

identifying all positive cases with zero false negatives, surpassing the performance of human experts. By

identifying hidden patterns and secondary changes in brain tissue, this model provides an accurate, rapid,

and non-invasive tool for AVM screening that can be utilized as a complement or alternative to complex

diagnostic methods in clinical settings.

کلیدواژه‌ها English

Brain
AVM
Vision Transformers
MRI

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 14 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 08 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 03 مهر 1405
  • تاریخ پذیرش 14 مهر 1405