I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   11 ,   No .   4 A u g u s t   2021 ,   p p .   3 0 5 9 ~ 3 0 6 9   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 1 i 4 . pp 3 0 5 9 - 3 0 6 9          3059       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Brea st cancer  diag no sis   sy ste m   usi ng  hybrid su ppo r v ector  m a chine - a rti fic i a l  neural ne tw o rk         T ze   Sh eng   L i m K i m   G a i k   T a y Audrey   H uo ng ,   Xia ng   Y a ng   L i m   De p a rt m e n o f   El e c tro n ic   E n g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n   M a lay sia   (U T HM) ,   M a la y sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ju l   20 ,   2 0 2 0   R ev i s ed   Dec   13 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   J an   1 3 ,   2 0 21       Bre a st  c a n c e is   th e   se c o n d   m o st  c o m m o n   c a n c e o c c u rrin g   in   w o m e n .   Early   d e tec ti o n   th r o u g h   m a m m o g ra m   sc re e n in g   c a n   sa v e   m o re   w o m e n ’s  li v e s.  Ho w e v e r,   e v e n   se n io ra d io lo g ist m a y   o v e r - d iag n o se   th e   c li n ica c o n d i ti o n .   M a c h in e   lea rn in g   (M L )   is  th e   m o st  u se d   tec h n i q u e   in   t h e   d iag n o sis   o f   c a n c e r   to   h e l p   re d u c e   h u m a n   e rro rs.  T h is  stu d y   is  a i m e d   to   d e v e lo p   a   c o m p u ter - a id e d   d e tec ti o n   (CA D)  s y ste m   u sin g   M L   f o c la ss i f ica ti o n   p u rp o se s.  In   th is  w o rk ,   8 0   d ig it a m a m m o g r a m o f   n o rm a b re a st s,  4 0   o f   b e n ig n   a n d   4 0   o m a li g n a n c a se w e r e   c h o se n   f r o m   th e   m in M IA S   d a tas e t.   T h e se   i m a g e s   w e r e   d e n o ise d   u sin g   m e d ian   f il t e a f ter  th e y   w e r e   s e g m e n ted   to   o b tain   a   re g io n   o f   in tere st  (ROI)  a n d   e n h a n c e d   u si n g   h isto g ra m   e q u a li z a ti o n .   T h is   w o rk   c o m p a re d   th e   p e rf o r m a n c e   o f   a rti f icia n e u ra n e tw o rk   ( A N N),  su p p o rt   v e c to m a c h in e   (S V M ) ,   re d u c e d   f e a tu re o S V M   a n d   t h e   h y b rid   S V M - A NN   f o c la ss i f ica ti o n   p ro c e ss   u sin g   th e   sta ti stica a n d   g r a y   lev e l   c o - o c c u rre n c e   m a tri x   ( GL CM f e a tu re e x tra c te d   f ro m   th e   e n h a n c e d   im a g e s.  It  is   f o u n d   th a t   th e   h y b rid   S V M - A NN   g iv e th e   b e st  a c c u ra c y   o f   9 9 . 4 %   a n d   1 0 0 %   in   d if fe re n ti a ti n g   n o rm a f ro m   a b n o rm a l,   a n d   b e n ig n   f ro m   m a li g n a n c a se s,   re sp e c ti v e l y .   T h is  h y b rid   S V M - A NN   m o d e wa d e p lo y e d   in   d e v e lo p i n g   th e   CA D s y ste m   w h ich   sh o w e d   re lativ e l y   g o o d   a c c u ra c y   o f   9 8 % .   K ey w o r d s :   A N N   B r ea s t c an ce r   C A   C las s i f icatio n   SVM   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ki m   Gai k   T ay   Dep ar t m en t o f   E lectr o n ic  E n g in ee r in g   Un i v er s iti T u n   H u s s ei n   On n   Ma la y s ia  ( UT HM )   8 6 4 0 0   P a r it   R aj a,   B atu   P ah at,   J o h o r ,   Ma lay s ia   E m ail: ta y @ u t h m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N     An   u n co n tr o lled   g r o w t h   o f   ce lls   lead s   to   th f o r m a tio n   o f   a   tu m o r ,   w h ic h   m a y   later   tr an s f o r m   i n to   ca n ce r .   I f   it  h ap p en s   i n   t h b r ea s t,  it   is   ter m ed   a s   b r ea s t   ca n ce r .   A   t u m o r   ca n   b clas s i f i ed   in to   n o r m al   an d   p ath o lo g ical  ( o r   ab n o r m a l) .   An   ab n o r m al  t u m o r   ca n   b o f   n o n - ca n ce r o u s   ( b en i g n )   o r   ca n ce r o u s   ( m a lig n a n t) .   Un li k t h ca s o f   t h m ali g n an co n d itio n ,   a   b en i g n   t u m o r   is   lo ca lized   an d   d o es  n o s p r ea d   to   s u r r o u n d in g   ce lls   o r   o r g an s .   B r ea s ca n ce r   is   t h n u m b er   2   ca u s e   o f   m o r t alit y   a m o n g   w o m e n   [ 1 ] A cc o r d in g   to   t h Glo b al   C an ce r   Statis tics   2 0 1 8 ,   b r ea s t   ca n ce r   m ad u p   ab o u t   1 1 . 6 o f   ca n ce r   ca s es   i n   b o th   s ex e s ,   an d   2 4 . 2 o f   t h e   m o s co m m o n   ca n ce r   a m o n g   w o m en   [2 ] .   B r ea s ca n ce r   co m p r i s ed   ab o u 1   o u o f   4   ca n ce r   ca s es  d iag n o s ed   a m o n g   w o m e n   [ 2 ] .   A cc o r d in g   to   d ata  co llected   f r o m   n atio n al  ca n ce r   r eg is tr y   ( N C R )   co n d u cted   b y   [ 3 ] s tag e   1   to   s ta g 4   o f   b r ea s t   ca n ce r   h as  t h b est   s u r v iv al   r ate  o f   8 1 . 7 %,  7 2 . 4 %,  3 9 . 9 an d   1 2 . 9 %,  co r r e s p o n d in g l y .   Stag 1   i s   co n s id er ed   as  th e   b eg in n i n g - s tag w h er ea s   in   s t ag 4   ca n ce r   m eta s tasi ze s   to   o th er   o r g an s /b o d y   p ar ts   [ 4 ]   On w a y   to   d etec b r ea s t   ca n c er   ea r l y   i s   t h r o u g h   r eg u lar   m a m m o g r a m   s cr ee n i n g .   A   lo w - d o s X - r a y   is   u s ed   i n   m a m m o g r a m s   to   d etec ea r ly   m etasta s es  i n   b r ea s ca n ce r .   T h er ar e   th r ee   m ain   t y p es  o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 1   :   3 0 5 9   -   3069   3060   m a m m o g r ap h y   n a m e l y   s cr ee n - f il m i n g ,   d i g ital  m a m m o g r a p h y   a n d   d i g ital  b r ea s t   to m o s y n t h e s is .   r ec en s tu d y   in   [ 5 ]   p r o p o s ed   co m b i n atio n   s cr ee n i n g   o f   d ig ital   m a m m o g r ap h y   an d   d ig i tal  b r ea s to m o s y n t h esi s   f o r   th d iag n o s i s .   On ce   ca n ce r   is   d etec ted ,   tr ea tm e n ca n   b g iv en   ea r l y   to   s to p   o r   s lo w   d o w n   th s p r ea d   o f   th e   ca n ce r o u s   ( m ali g n a n t)   ce lls .   Ma m m o g r a m   s cr ee n i n g   is   an   ea r l y   s tep   in   b r ea s ca n ce r   d etec tio n   b ef o r g o in g   i n to   d iag n o s is .   I w a s   r ep o r ted   in   [ 6 ]   th at  ar o u n d   6 5 % 9 0 o f   p o s iti v el y   d ia g n o s ed   b r ea s m a m m o g r a m s   w h ic h ,   a f ter   u n d er g o i n g   a   b io p s y ,   ar co n f ir m ed   as  n eg a tiv e;  t h i s   s it u atio n   is   k n o w n   a s   f al s p o s iti v ( FP ) .   FP   is   t est  r es u lt  i n   w h ic h   th m ed ic al  p er s o n n el  o r   r ad io lo g is ts   w r o n g l y   d iag n o s ed   t h p r esen ce   o f   p ar ticu lar   c o n d itio n   o r   attr ib u te  ( d is ea s e)   w h e n   t h p er s o n   d o es n o h av i t.  I n   t h is   ca s e,   p atien ts   s u f f er ed   f r o m   u n n ec e s s ar y   p ain ,   r is k   a n d   co s t   o f   b io p s y   p r o ce d u r f o r   s u s p ec ted   lesi o n s .   A n o th er   r ep o r in   [ 7 ]   s h o w ed   t h at  6 5 % - 7 5 o f   p o s i tiv e   b r ea s t   ca n ce r   ca s es  ar u n ab le  to   b d etec ted   d u to   th d if f icu lt y   i n   i n ter p r etin g   m a m m o g r a m s ,   e v e n   f o r   ex p er ien ce d   r ad io lo g is t s .   T h is   s it u atio n   is   co n s id er ed   as  f al s n eg ati v e   ( FN) ,   w h ich   r ec o g n ized   n o r m a lit y   o r   th ab s en ce   o f   p ar ticu lar   co n d itio n   o r   d is ea s ev e n   w h e n   th p er s o n   is   w it h   th d is ea s e .   T h in cid en ce   o f   FN  ca u s e s   p atien t s   to   m is s   th g o ld en   o p p o r tu n it y   to   f i g h b r ea s ca n ce r ,   w h ich   m a y   b lif e - th r ea te n i n g   [ 8 ] .   Sev er al  co m p u ter - a id ed   d esig n   ( C A D)   d etec tio n   s y s te m s   h av b ee n   u s ed   b y   r ad io lo g i s ts   to   d etec b r ea s ca n ce r ,   b u t th e y   h a v y et  to   r ed u ce   th r ate  o f   f alse - p o s iti v ca s es.    T h in teg r atio n   o f   in f o r m ati o n   an d   co m m u n icatio n   tech n o lo g ies  [ 9 ] ,   b ig   d ata  [ 1 0 ,   1 1 ] ,   cy b er - p h y s ical  s y s te m   ( C P S)  [ 1 2 ]   an d   m ac h i n l ea r n i n g   ( ML )   ca n   h elp   in   d iag n o s i s   an d   p r o g n o s is   o f   b r ea s ca n ce r .     B ig   d ata  is   r ef er r ed   to   as  lar g v o lu m o f   d ata  w h ic h   is   e x p o n en t iall y   g r o w in g   [ 1 3 ] .   B ig   d ata  in   th i s   s tu d y   ca n   b o b tain ed   f r o m   m ed ical   s cr ee n i n g ,   p at h o lo g ical   d ata   [ 1 4 ]   o r   o n lin m ed ical  d atab as e.   C P is   p h y s ical  co m p o n e n t   th a is   li n k ed   w i t h   t h s i m u lat io n   m o d el,   w h il ML   is   a   s t u d y   o f   co m p u te r   alg o r ith m s   to   d o   p r ed ictio n ,   p atter n   r ec o g n itio n   a n d   clas s if icatio n .   T h m an ip u lat io n   o f   b ig   d ata  u s i n g   a n   o p ti m al   M L   al g o r ith m   i n   t h d ev elo p m e n o f   C A D   s y s te m   ca n   h elp   r ad io lo g is ts   i n   i n ter p r etin g   t h d iag n o s is   o f   ca n ce r ,   an d   r ed u ce   th m o r tali t y   r ate.     T h er ar e   s u p er v is ed   an d   u n s u p er v is ed   lear n i n g   in   M L .   Su p er v is ed   lear n in g   w o u ld   s u p p l y   lab eled   in p u a n d   o u tp u f o r   th m ac h i n to   d o   p r ed ictio n   o r   class if ic atio n ,   w h ile  u n s u p er v is ed   lear n in g   o n l y   s u p p lies   lab eled   in p u to   th m ac h i n e .   I n   th latter   s tr ate g y ,   t h m ac h in w o u ld   lear n   f r o m   t h ex p er ien ce   i n   it s   class i f icatio n .   A r ti f icial   n e u r al  n et w o r k s   ( A N N)   an d   s u p p o r v e cto r   m ac h i n ( S VM )   ar t w o   p o p u lar   ex a m p le s   o f   s u p er v i s ed   ML   al g o r ith m s .   A N is   i n s p ir ed   b y   n et w o r k s   o f   h u m an   b r ain   n e u r o n s .   A   c o llectio n   o f   n eu r o n   f o r m s   la y er .   AN N   co n s is ts   o f   a n   i n p u t   la y er ,   h i d d en   la y er   a n d   o u tp u la y er .   T h h id d en   la y er   h as  a n   ac ti v a tio n   f u n ctio n   t h at   co n n ec t s   t h i n p u t   la y er   w it h   th o u tp u la y er .   E ac h   n o d X in   t h i n p u la y er   h a s   it s   w ei g h t,  W i .   S u m m at io n   o f   p r o d u ct  o f   ea ch   n o d e   w it h   its   w e ig h is   ca lled   n et    [ 1 5 ] .   T h n et  is   in p u tted   in   an   ac tiv atio n   f u n ctio n   to   g i v p r ed ictio n   o r   class if icatio n   a s   f o llo w s :     = ( )       SVM  ca n   p er f o r m   p atter n   r ec o g n itio n ,   clas s i f icatio n   an d   p r ed ictio n   b ased   o n   s tati s tical  le ar n in g   a n d   th p r in cip le  o f   s tr u ct u r al  r is k   m i n i m izat io n .   T h SVM  was  in v en ted   b y   Vap n i k   w ith   c o llea g u e s   at  A T & T   B ell  L ab o r ato r ies   to   s ea r ch   f o r   o p tim al  h y p er p lan ( 0   + 0 = 0 )   th at   s ep ar ates  s et  o f   tr ai n i n g   d ata    ( 1 ,   1 ) ,   ( ,   ) ,   w it h   m ax i m u m   m ar g i n   [ 1 6 ]   w h er e v er y     is   r ea p atter n   an d     is   eith er   1   o r   - 1 .   W h en   = 1 ,   th r ea p atter n   is   i n   cla s s   1 , w h ile   = 1 ,   th r ea l p atter n   is   i n   clas s   2 .   T h r ea l p atter n   is   lin ea r l y   s ep ar ab le  if         + 1 ,       if   = 1           + 1 ,       if   = 1       T h ab o v in eq u al it y   ca n   b w r itte n   a s   (     + ) 1 , = 1 .   T h o p ti m al  h y p e r p lan ca n   b f o u n d   b y   m i n i m izi n g   | w|   s u b j ec t to   (     + ) 1 , = 1 .   Hen ce ,   th li n ea r   clas s i f ier   o f   t h o p ti m al  h y p er p lan i s   g i v e n   b y :        ( + )       Fo u r   m o d els  ( b ac k   p r o p ag atio n   alg o r it h m ,   r ad ial  b asi s   f u n c tio n   n et w o r k s ,   lear n i n g   v ec to r   q u an tizat io n   ( L V Q)   an d   co m p etitiv lear n in g   n et w o r k )   o f   th A NN  al g o r ith m s   w er e m p l o y ed   o n   w is co n s i n   b r ea s ca n ce r   d atas et   ( W B C D)   in   [ 1 7 ] .   T h L VQ  a lg o r it h m   w a s   co n c lu d ed   as   th e   b est  m o d el  w it h   9 5 . 8 2 %   ac cu r ac y   [ 1 7 ] .   T h W B C d a taset  co n ta i n s   6 9 9   s a m p les  o f   b io p s ies,  w h ich   co m p r i s es  o f   4 5 8   m ali g n a n an d   2 4 1   b en ig n   ca s es   w it h   9   f ea t u r es.  No n et h eles s ,   t h is   d ataset   h as  1 6   m i s s i n g   ca s e s ,   t h u s   it  r ed u ce s   to   6 8 3   ca s e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       B r ea s t c a n ce r   d ia g n o s is   s ystem  u s in g   h yb r id   s u p p o r t v ec to r   m a ch in e - a r tifi cia l n eu r a l ...   ( Tz S h en g   Lim)   3061   A   s t u d y   i n   [ 1 8 ]   ap p lied   th n eu r al  n et w o r k   p atter n   r ec o g n itio n   to o in   M A T L A B   o n   b r ea s ca n ce r   d ata  av ailab le  i n   t h M A T L A B .   T h is   d atab ase  h as  6 9 9   b io p s ied   s a m p le s ,   ea ch   w i th   9   f ea t u r es ,   an d   th e y   o b tain ed   an   ac cu r ac y   o f   9 7 . 6 %.   SVM  h as   b ee n   b r o ad l y   e m p lo y ed   i n   t h c lass if ica tio n   o f   ca n ce r   d u e   to   it s   h i g h   ac cu r ac y   [ 1 9 ] .   I n   a   s tu d y   d o n b y   [ 2 0 ]   o n   W B C D it  is   s h o w n   th at   SVM  g i v es  9 7 . 2 ac cu r ac y .   Ak a y   [ 2 1 ]   u tili ze d   F - s co r to   ch o o s s i g n i f ican f ea tu r e s ,   SVM  o n   W B C a n d   o b tain ed   9 9 . 5 1 in   th e   clas s if icat io n   ac cu r ac y .   T h r esear ch er   [ 2 2 ]   u tili ze d   K - m ea n s - SVM   an d   r ed u ce d   3 2   f ea t u r es  to   6   o n   W B C D ,   w h ic h   s h o w ed   a   class i f icatio n   ac cu r ac y   o f   9 7 . 3 8 %.  C h tih r ak k a n n a n   [ 2 3 ]   u s ed   X - r a y   m a m m o g r a m ,   i m ag p r o ce s s in g   tech n iq u es,   w av e let  tr a n s f o r m   a n d   G L C f ea t u r es  e x t r ac tio n   i n   t h eir   cla s s i f icat io n .   T h e y   co m p ar ed   class i f icatio n   r es u lt s   f r o m   ANN,   SVM,   K - n ea r es n ei g h b o r   ( KNN)   an d   d ee p   n eu r al   n e t w o r k   ( DNN) .   T h e y   co n clu d ed   th at  DN g i v es t h e   b est ac cu r ac y   o f   9 6 . 3 %.   co m p ar is o n   o f   th e   p er f o r m an ce   o f   A NN   an d   SVM   u s in g   6 4   b en ig n ,   5 1   m ali g n a n t   an d   7 0   n o r m a l   i m a g es  r a n d o m l y   c h o s e n   f r o m   t h MI AS  d ataset   w as   ca r r ied   o u i n   [ 2 4 ] .   SVM  y ield s   9 5 ac cu r ac y   as   co m p ar ed   to   A NN  ( 9 3 %).   A   b r ea s t c an ce r   clas s i f icatio n   u s in g   W B C an d   M L   al g o r ith m   i n   [ 2 5 ]   p r o v es   KNN   y ield s   9 7 . 5 1 ac cu r ac y   a s   co m p ar ed   to   9 6 . 1 9 g iv e n   b y   t h n ai v b a y e s   ( NB )   clas s i f ie r .   co m p ar is o n   o f   f o u r   M L   al g o r ith m s   n a m el y   SVM,   lo g i s tic  r eg r e s s io n   ( L R ) ,   NB   an d   r an d o m   f o r est   ( R F )   o n   W B C in   [ 2 6 ]   s h o w ed   th at  R g i v es t h b est  class i f icatio n   ac cu r ac y   o f   9 9 . 7 6 %.    O m o n d ia g b et   al .   [ 2 7 ]   ex a m i n ed   th e   clas s i f icatio n   p er f o r m an ce   o n   SVM  u s in g   a   r ad ial  b asis   k er n e l A N an d   NB   o n   W B C D.   T h e y   later   s elec ted   u s e f u f ea t u r es  u s i n g   co r r elatio n - b ased   f ea tu r s elec tio n   ( C FS )   an d   r ec u r s i v f ea tu r eli m i n atio n   ( R FE) .   P r in cip al  co m p o n en an a l y s is   ( P C A )   an d   lin ea r   d is cr i m i n a n an al y s is   ( L D A )   w er ad o p ted   to   elim i n ate  les s   u s ef u f ea tu r es.  SVM - L D A   w a s   ch o s e n   as  th b est  class if ier ,   w h ic h   r esu l ts   i n   9 8 . 8 2 ac cu r ac y .   I n   [ 2 8 ] ,   1 1   o u o f   1 8 7 9   o n li n ar ticles  w er s elec ted ,   an d   th p er f o r m a n c e   o f   f i v d if f er en M L   al g o r ith m s   n a m e l y   A N N,   SVM,   KN N,   NB   an d   d ec is io n   tr ee   ( D T )   o n   b r ea s c an ce r   class i f icatio n   w er in v est ig ate d .   I t w a s   co n cl u d ed   th at  SVM  o u tp er f o r m ed   th o t h er s .   I n   an o t h er   w o r k ,   ei g h M L   a l g o r ith m s   w er ad o p ted   o n   W B C in   [ 2 9 ] .   T h ese  alg o r ith m s   ar L R ,   b ay e s   n et w o r k   ( B N) ,   m u l tila y er   p er ce p tr o n   ( ML P ) ,   s eq u en tial  m i n i m al  o p ti m izat io n   ( S MO ) ,   J 4 8   d ec is io n   tr ee ,   NB   an d   in s ta n ce - b a s ed   lear n er   ( I B K) .   I w a s   co n cl u d ed   th at  B g iv e s   9 7 . 1 4 ac cu r ac y .   Si m ilar l y ,   r ec en tl y   i n   [ 3 0 ] ,   th r ee   ML   alg o r ith m s L R ,   R F,  an d   DT   w er p er f o r m ed   o n   W B C an d   it  w as  s h o w ed   th at   L R   y ield s   t h b est  ac cu r ac y   o f   9 9 . 3 0 %.   Oth er   r esear ch er s   [ 3 1 ]   p r o p o s ed   b r ea s ca n ce r   d iag n o s i s   an d   p r ed ictio n   s y s te m   u s in g   th e   b est  p r ed ictiv e   m o d el   f r o m   t h e   6   M L   al g o r ith m s   n a m el y   NB ,   R F,   A NN,   KNN,   SVM  an d   DT .   Gh ar ib d o u s ti  [ 3 2 ]   ap p lied   P C A ,   D A   a n d   L R   f o r   f ea t u r r ed u ctio n   to g et h er   w ith   SVM,   NB ,   DT ,   L R   an d   ANN.   T h e y   p r o v ed   th at  D A - L R   p er f o r m s   th b est.   E v en   t h o u g h   th ab o v e - m en tio n ed   p r ev io u s   b r ea s ca n c er   class if icatio n   u s i n g   M L   tech n iq u e s   s h o w ed   p r o m i s i n g   c la s s i f icati o n   p er f o r m an ce ,   t h o s w o r k s   w er co n d u cted   o n   W B C d ataset,   w h ic h   w as   f r o m   b io p s ies  o f   ab n o r m al  ce l ls   an d   n o f r o m   d ig i tal  m a m m o g r a m s .   B esid es,  t h ese  cla s s i f icatio n   w o r k s   w er e   m ai n l y   to   d i f f er e n tiate   b et w ee n   b en ig n   a n d   m ali g n a n t   ca s e s .   I n   t h i s   p ap er ,   w e   m ad an   ex t r ef f o r to   p r o v id class i f icatio n   o f   n o r m a l - ab n o r m al,   a n d   b et w ee n   b en i g n   an d   m ali g n a n ca s es  f r o m   d i g ital   m a m m o g r a m s .   O n   to p   o f   th at,   p r ev io u s   r esear ch er s   h ad   n o test ed   th eir   alg o r ith m s   o n   n e w / u n s ee n   i m a g e s .   Fo r   th is   p u r p o s e,   ML - b ased   C AD  w as  d e v elo p ed   in   th i s   w o r k   to   cla s s i f y   if   d i g ital  m a m m o g r a m   is   n o r m al,   b en ig n   o r   m ali g n a n t.  A   m i n i - MI A S d ata b ase   th at  co n s is t s   o f   3 2 2   d ig it al  m a m m o g r a m s   o f   n o r m al,   b en ig n   a n d   m ali g n an t   ca s es  w as  c h o s en .   A   co m p ar is o n   o f   th p er f o r m a n ce   o f   SV M ,   A NN,   SV w ith   r ed u ce d   f ea t u r es  an d   h y b r id   SVM - ANN  clas s i f icatio n   o f   d ig ital  m a m m o g r a m s   w er in v esti g ated   u s i n g   8 0   i m a g es  o f   n o r m a b r ea s t,  4 0   b en ig n   a n d   4 0   m al ig n a n r a n d o m l y   c h o s en   m a m m o g r a m s .   All  t h ese   w o r k s   w er ac co m p li s h ed   u s in g   MA T L A B   2019b .   A NN  an d   SVM  w er ch o s en   as  t h e y   ar th m o s co m m o n l y   u s ed   ML   tech n iq u e s   to   p r ed ict  ca n ce r   [ 2 0 ] .   I m u s al s o   b m e n tio n ed   th at,   as  o f   to d ay s   d ate,   n o m u ch   w o r k s   c an   b f o u n d   o n   th e   u s o f   t h SV class if icatio n   to o in   MA T L A B .   T h b est  n et  m o d el  w as  d ep lo y ed   f o r   u s in   t h d ev elo p ed   C A s y s te m   ( u s in g   M A T L A B   g r ap h ical  u s er   in ter f ac e,   GUI   p r o g r a m )   to   class if y   i f   m a m m o g r a m   is   n o r m al,   b en i g n   o r   m a lig n a n t.  T h p er f o r m an ce   o f   th C A D   p r o g r am   w a s   th e n   test ed   w it h   an o t h er   1 0 0   n e w   i m a g es.       2.   RE S E ARCH   M E T H O D     T h is   s tu d y   co n s i s ts   o f   t w o   p h ases t h d ata  tr ain i n g   p h a s a n d   th d ev elo p m e n o f   t h C A s y s te m   f o r   f ield   ap p licatio n   u s in g   M A T L A B   R 2 0 1 9 b .   T h d ata  tr ain i n g   p h ase  i s   s h o w n   in   Fi g u r e   1.   I n   th d ata   tr ain i n g   p h ase,   t h 1 6 0   m a m m o g r a m s   ( 8 0   n o r m al,   4 0   b en i g n   an d   4 0   m ali g n an t)   r an d o m l y   ch o s en   f r o m   m i n i - MI A w er f ir s s eg m e n ted   to   lo ca te  th r eg io n   o f   in ter es ( R OI ) .   L ater   th R OI   w a s   p r ep r o ce s s ed   u s i n g   m ed ian   f ilter i n g   to   r e m o v th n o is e   a n d   en h a n ce d   u s i n g   h is to g r a m   eq u a lizatio n .   Ne x t,  s t atis tical   an d   g r a y   lev el  co - o cc u r r en ce   m atr i x   ( GL C M)   f ea tu r e s   o f   th ese  e n h a n ce d   R OI   im a g es  w er ex tr ac te d   b ef o r th ey   w er e   u s ed   in   t h n et  m o d el  tr ain in g   s tag e.   T h tr ain ed   n et  w o u ld   t h en   b d ep lo y ed   f o r   u s i n   th e   C A s y s te m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 1   :   3 0 5 9   -   3069   3062       Fig u r 1 .   P r ep a r atio n   o f   d ata  f o r   tr ain in g   o f   M L   m o d els       T h s eg m e n tat io n   w as  b ased   o n   th g r o u n d   tr u t h   p r o v id ed   b y   th d atab ase  f o r   an   ab n o r m a ca s e,   an d   b y   lo ca ti n g   th e   r eg io n   o f   Ma m m o g r a m s   th at   w as   co n s id er ed   as  t u m o r - f r ee   f o r   t h e   n o r m al  ca s e .   T h er ar a   to tal  o f   2 1   f ea t u r es  g i v en   f r o m   f iv e   s ta tis t ical  f ea t u r es  n a m el y   m ea n ,   v ar ia n ce ,   s k e wn es s ,   k u r to s i s ,   a n d   en tr o p y ,   an d   f o u r   tex t u r f ea t u r es  o f   ( G L C M)   ( i.e . ,   co n tr as t,  en er g y ,   co r r elatio n   a n d   h o m o g e n eit y ,   a n d   at  4   d if f er e n a n g le s   o f   0 °,   4 5 °,  9 0 °  an d   1 3 5 °)  co n s id er ed   f o r   f ea tu r e   ex tr ac tio n .   T h f ea t u r es  a r r an g e m en t   s tar ted   f r o m   co n tr as t,  en er g y ,   co r r elatio n   an d   h o m o g e n eit y ,   m ea n ,   v ar ian ce ,   s k e w n e s s ,   k u r to s i s ,   an d   en tr o p y .   F ig u r 2   s h o w s   t he   clas s i f icat io n   ca r r ied   o n   in   2   s tag e s   v ia   SVM   i m p le m e n ted   u s in g   cla s s ifica tio n   lea r n er   a pp   an d   A NN  m o d el  f r o m   n eu r a n et w o r p a tter n   r ec o g n itio n   a p p   av ailab le  in   MA T L A B   R 2 0 1 9 b .   T h f ir s s ta g i s   to   clas s i f y   i f   m a m m o g r a m   is   n o r m al  o r   ab n o r m al.   T h s ec o n d   s ta g i s   f r o m   t h ab n o r m a tu m o r ,   it  w as  cla s s i f ied   i n to   b en ig n   a n d   m ali g n a n t.   T h e   SV class i f icat io n   w a s   co n d u c t ed   b y   s elec ti n g   A ll   S V Ms   i n   Fi g u r 2   to   r u n   lin ea r q u a d r a tic cu b ic fin g a u s s ia n med iu g a u s s ia n   an d   co a r s g a u s s ia n   m o d el s   o f   S VM   i n   o n s h o r t .   L ater ,   th o p timi z a b le  S V M   w a s   co n d u cted   to o .   T h h ig h est  cla s s i f icat io n   ac cu r ac y   m o d el  w a s   s elec ted .   T h 2 - la y er ed   f ee d f o r w ar d   N N   s tr u ctu r w as  cr ea ted   u s in g   n eu r a n etw o r p a tter n   r ec o g n itio n   a p p   is   s h o w n   i n   Fi g u r 3 .   T h in p u co n tai n s   2 1   f ea t u r es,  w h i le  th o u tp u is   t h clas s   o f   m a m m o g r a m   ei th er   n o r m al/ab n o r m al  i n   t h f ir s s tag e,   w h ile   b en i g n / m ali g n a n t   in   t h s ec o n d   s tag e.   1 5   n eu r o n s   w er s et  i n   t h e   h id d en   la y er   a n d   1   n e u r o n   was  s et   in   th e   o u tp u la y er .   T h NN  w a s   tr ai n ed   u s in g   7 0 % ,   1 5 an d   1 5 o f   tr ain i n g ,   v alid atio n   a n d   test i n g   r esp ec tiv el y .   T h clas s i f icatio n   r es u lt s   f o r   b o th   S VM   an d   N w it h   2 1   f ea t u r es   w er r ec o r d ed   an d   co m p ar ed .             Fig u r 2 .   T y p o f   SVM   in   M A T L A B   c las s i f icatio n   l ea r n er   a pp     Fig u r 3 .   A NN   s tr u ct u r e       T o   im p r o v th SVM  cla s s i f i ca tio n   ac cu r ac y ,   t h fea tu r es  s elec tio n   tab   f r o m   cla s s ifica ti o n   lea r n er   app   w h ic h   co m p r is es  a ll  2 1   f ea t u r es  w er u n ch ec k ed   all.   L ater ,   th f ir s f ea t u r w as  ch ec k ed   o n   a n d   its   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       B r ea s t c a n ce r   d ia g n o s is   s ystem  u s in g   h yb r id   s u p p o r t v ec to r   m a ch in e - a r tifi cia l n eu r a l ...   ( Tz S h en g   Lim)   3063   class i f icatio n   ac c u r ac y   w a s   r ec o r d ed .   T h s ec o n d   f ea t u r w a s   c h ec k ed   o n   n e x a n d   t h e   ac cu r ac y   f o r   b o th   f ea t u r es  w as  r ec o r d ed   an d   co m p ar ed   w it h   o n l y   th f ir s f e atu r e.   I f   t h n e w l y   ad d ed   f ea tu r in cr ea s es  t h e   ac cu r ac y   t h en   t h i s   n e w l y   ad d ed   f ea tu r w as  k ep t,  o th er w is i w a s   r e m o v ed .   T h p r o ce s s   w as  r ep ea ted   f o r   th e   s u b s eq u en t   f ea tu r e s   u n til  t h e   last   f ea tu r to   g e t h h i g h e s ac c u r ac y .   T h h i g h est   ac c u r ac y   w i t h   s elec ted   f ea t u r es  w a s   r ec o r d ed   last l y .   T h r ed u ce d   f ea t u r es  w i ll  b in p u t   i n to   A NN   to   g et  a   h y b r id   SVM - A NN   n e t   m o d el.   Fig u r 4   s h o w s   th f lo w   d ia g r a m   o f   th p r ed ictio n   u s in g   th e   d ev elo p ed   C A s y s te m .   T h f u n ctio n s   o f   th i s   C AD  s y s te m   ar al m o s s i m ilar   t o   th at  o f   t h tr ain i n g   p h ase,   th is   i s ,   h o w ev er ,   w i th   th ad d itio n   o f   t h e   b in ar izatio n   o f   t h e   i m ag e   to   r e m o v e   u n w a n ted   o b j ec ts   to   d is p lay   t h lar g est   d etec ted   r eg io n ,   a n d   t h r esh o ld i n g   p r o ce s s   to   s h o w   p o s s ib le  t u m o r   r eg io n   f o r   s eg m en tatio n .   T h p r o ce s s   o f   th C AD  s tar ted   w it h   i m p o r ti n g   t h SVM - ANN - tr ain ed   n et   f o llo wed   b y   r an d o m   s e lectio n   o f   1 0 0   d ig ital  m a m m o g r a m s   f r o m   th e   d ir ec to r y .   T h i s   is   f o llo w ed   b y   t h f i lter in g   o f   t h s elec ted   m a m m o g r a m   u s in g   a   m ed ia n   f il ter   b ef o r t h f il ter ed   i m a g i s   b in ar ized   to   r e m o v u n w a n te d   o b j ec ts   lik tag   in   th m a m m o g r a m s .   Nex t,  th lar g es d etec ted   r eg io n   w a s   cr o p p e d .   A f ter   th at,   th r es h o l d   v alu w a s   ap p lied   to   th is   r eg io n i m a g p ix els  o f   h ig h   i n te n s it y   ( w h i te  r eg io n )   ( h ig h er   th a n   th at  o f   th t h r es h o ld   v alu e)   w ill  b s h o w n   a s   th p o s s ib le  tu m o r   r eg io n s .   T h is   g u id es  its   u s er s   to   click   t h m a m m o g r a m   r eg io n   w it h   s u g g e s ti v tu m o r   lesi o n s .   On ce   p o in o f   i n ter est  w a s   s elec ted   f r o m   t h e   p o s s ib le  tu m o r   r eg io n ,   th R O I   w o u ld   b s eg m e n ted .   L ater ,   h is to g r a m   eq u aliza tio n   w as  ad o p ted   t o   en h an ce   th R OI   f o llo w ed   b y   f ea t u r es  ex tr ac tio n   a n d   last l y   clas s if ica tio n   u s in g   t h i m p o r ted   h y b r i d   SVM - A NN  f r o m   th d ata  tr ain in g   p r o ce s s .   T h e   p er f o r m a n ce s   o f   th tr ai n i n g   an d   test in g   p h ases   w er ev al u ated   b ased   o n   th e   ca lcu latio n   o f   t h co n f u s io n   m at r ix   as s h o w n   i n   T ab le  1 .           Fig u r 4 .   Op er atio n   f lo w   d ia g r a m   o f   t h d ev elo p ed   C A s y s te m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 1   :   3 0 5 9   -   3069   3064   T ab le  1 .   C o n f u s io n   m atr i x     N o n - c a n c e r o u s   C a n c e r o u s     N e g a t i v e   d i a g n o si s   TN   FN   N e g a t i v e   P r e c i si o n   =   +    P o si t i v e   d i a g n o si s   FP   TP   P o si t i v e   P r e c i si o n   =   +      S p e c i f i c i t y   =   +    S e n si t i v i t y   =   +    A c c u r a c y   =  +   +  +  +        3.   RE SU L T A ND  D I SCU SS I O N     T ab le  2   s h o w s   t h co m p ar is o n   o f   t h p er f o r m a n ce   o f   S VM ,   ANN,   SV M   w it h   r ed u ce d   f e atu r es  a n d   h y b r id   S VM - ANN  m o d els.  T h p er f o r m a n ce   o f   th e   SVM   m o d el   i n   t h cla s s i f icat io n   o f   n o r m al  a n d   ab n o r m al   ca s es  is   7 8 . 8 %,  w h ile  b et w ee n   b en i g n   a n d   m al ig n a n is   7 1 . 3 %.  On   th o t h er   h an d ,   t h p er f o r m a n ce   o f   t h e   A N m o d el  f o r   n o r m al  a n d   ab n o r m al  clas s i f icatio n   w o r k   is   s li g h tl y   h ig h er ,   w h ic h   i s   8 3 . 1 %,  b u th er is   a   r ed u ctio n   in   i ts   p er f o r m a n ce   i n   th cla s s i f icat io n   o f   b en i g n   a n d   m ali g n an t to   7 8 . 8 %.        T ab le  2 .   C o m p ar is o n   o f   p er f o r m an ce   o f   SVM,   A NN,   S VM   w it h   r ed u ce d   f ea t u r es a n d     h y b r id   SVM - A NN  m o d els     S V M   mo d e l   A N N   mo d e l   S V M   mo d e l   ( r e d u c e d   f e a t u r e s)   H y b r i d   S V M - A N N   mo d e l   N o r mal / A b n o r mal   7 8 . 8 %   8 3 . 1 %   8 0 %   9 9 . 4 %   B e n i g n /   M a l i g n a n t   7 1 . 3 %   7 8 . 8 %   7 3 . 8 %   1 0 0 %       So m o f   t h f ea tu r es  w er th en   r e m o v ed   to   i m p r o v t h a cc u r ac y   o f   t h SV f o r   clas s if icatio n   o f   th n o r m a an d   ab n o r m al  ca s e s .   T h is   is   th r o u g h   m an u al  id e n ti f icatio n   o f   1 2   u n w an ted   f e atu r es  th a ca u s ed   d ec lin in   ac cu r ac y th e s f ea t u r es  w er r e m o v ed   leav i n g   9   ( th ir d   f ea tu r o f   co n tr as t,  f ir s to   th ir d   f ea tu r es  o f   en er g y ,   f ir s t,   s ec o n d   an d   f o u r th   f ea tu r es   o f   h o m o g e n eit y ,   s k e w n es s ,   a n d   e n tr o p y )   f ea tu r es  r e m ai n ed .   Me an w h ile,   1 0   f ea t u r es  t h at  ca u s ed   d ec lin i n   ac c u r ac y   ( in   d if f er en t iati n g   b e n ig n   f r o m   m ali g n a n t)   w er e   r e m o v ed ,   w h ile  t h o t h er   1 1   f ea t u r es  ( co n tr a s t,  f ir s to   th ir d   f ea tu r e s   o f   e n er g y ,   f ir s t   a n d   th ir d   f ea t u r o f   co r r elatio n ,   th ir d   f ea tu r o f   h o m o g en eit y   an d   k u r to s i s )   w er k ep f o r   th tr ain in g   m o d el  u s ed   in   th e   class i f icatio n   o f   b e n ig n   a n d   m ali g n a n ca s es.  T h k ep f ea tu r es  ca n   b r ef er r ed   to   as  g i v en   i n   Fi g u r 5 .   T h h ig h e s ac cu r ac ies  o b tain ed   f o r   th SVM  m o d el  w it h   r ed u ce d   f ea tu r es  ar g iv e n   b y   8 0   an d   7 3 . 8   f o r   class i f icatio n   o f   n o r m al - ab n o r m al  an d   b en i g n - m a lig n a n t c as es,  r esp ec tiv el y   as d is p la y   in   F ig u r 6 .             ( a)   ( b )     Fig u r 5 .   Featu r s elec tio n   o f :   ( a)   N o r m al - ab n o r m al  ca s es ,   ( b )   B en ig n - m ali g n an t c a s es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       B r ea s t c a n ce r   d ia g n o s is   s ystem  u s in g   h yb r id   s u p p o r t v ec to r   m a ch in e - a r tifi cia l n eu r a l ...   ( Tz S h en g   Lim)   3065     ( a)       ( b )     Fig u r 6 .   A cc u r ac y   o f   r ed u ce d   f ea tu r e s :   ( a)   N o r m al - ab n o r m a l c ases ,   ( b )   B en ig n - m ali g n a n ca s es       L ast l y ,   t h r ed u ce d   f ea tu r ed   o b tain ed   f r o m   SVM  w er s u p p lied   in to   A NN  to   g iv h y b r id   SVM - A N m o d el.   T h is   h y b r id   m o d el  ac h ie v ed   th h i g h e s p er f o r m an ce   r e s u l ts ,   w h ic h   ar 9 9 . 4 f o r   clas s i f icatio n   o f   n o r m a an d   ab n o r m al  ca s es  w h er ea s   t h ac cu r ac y   o f   1 0 0 i s   o b tain ed   f o r   b en ig n   an d   m ali g n a n t   class i f icatio n .   T h er ef o r e,   th h y b r id   SVM - ANN  m o d el  w as c h o s en   a s   th n et  m o d el  i n   th C A s y s te m .   I n   th ef f o r ts   to   test   th p er f o r m an ce   o f   t h C A s y s te m ,   1 0 0   m a m m o g r a m s   th a h av n o in v o l v ed   in   t h tr ain i n g   p h a s w er e   r an d o m l y   c h o s e n   f o r   class if icatio n .   T h u s o f   t h C A D   s y s te m   in   t h e   class i f icatio n   o f   n o r m al,   b en i g n   a n d   m ali g n a n b r ea s ts   is   s h o w n   i n   Fi g u r e s   7 - 9 .   T h lef s id o f   th GUI   s h o w s   t h f u n ctio n al it y   b u t to n s ,   w h ich   s tar t s   f r o m   i m a g e   lo ad in g   ( s elec ma mmo g r am )   to   p r ep r o ce s s in g   ( filt er b in a r iz a tio n ,   r emo va o u n w a n ted   o b ject a s   s h o wn   in   Fi g u r 1 0 la r g r eg io n   ex tr a ctio n p o s s ib le   tu mo r   r eg io n ) ,   to   s eg m en ta ti o n   o f   2 5 6   x   2 5 6   p ix els  o f   R OI   an d   a d ju s ima g co n tr a s t   o f   th R OI   b ef o r ex tr ac ti n g   t h f ea t u r es.  O n ce   al th p r ep r o ce s s i n g   f u n c ti o n s   o n   t h le f t,  s eg men ta tio n   an d   a d ju s ima g e   co n tr a s t   p an el  h av b ee n   ex ec u ted ,   th p r o ce s s ed /r esu lti n g   f ig u r w o u ld   b d is p lay ed   o n   th r ig h s id o f   th e   GUI .   T h d ef au lt  th r es h o ld in g   v alu is   s et  0 . 6 5   as  s h o w n   in   th GUI .   On ce   a d ju s ima g co n tr a s t   is   click ed ,   th fea tu r e   ex tr a ctio n   b u tto n   lo ca ted   o n   t h le f t   b o tto m   p a n el  w o u ld   e n ab le  it s   u s er s   to   v ie w   all   2 1   o f   th e   v alu e s   o f   t h ca lcu lated   f ea t u r es.  L ast l y   i n   t h class if ica tio n   p an el,   t h r esu l ts   w o u ld   i n d icate   w h eth er   t h e   m a m m o g r a m   i s   n o r m al,   b en i g n   o r   m ali g n a n t a f ter   th cla s s if ica tio n   b u tto n   is   p r ess ed .             Fig u r 7 .   An   ex a m p le  o f   t h d ev elo p ed   C AD  ap p licatio n   in   i d en tify i n g   n o r m al  b r ea s t       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 1   :   3 0 5 9   -   3069   3066       Fig u r 8 .   An   ill u s tr atio n   o f   C A d etec tio n   r esu l t f o r   b en i g n   ca s e           Fig u r 9 .   An   ill u s tr atio n   o f   C A d etec tio n   r esu l t f o r   m al ig n an ca s e       On ce   th S eg men ta tio n   b u tto n   is   clic k ed ,   t w o   i m ag e s   ap p ea r   w it h   th b in ar y   m a s k ed   i m ag o n   th e   lef a n d   t h o r ig in al   lar g e s e x tr ac ted   b r ea s r eg io n   o n   t h r ig h t   as  s ee n   i n   Fi g u r 1 1 .   Ot h er   t h an   th at,   th er e   w il b cr o s s h air   o r   g u id in g   ax i s   f o r   th u s er s   to   lo ca te   an d   s elec t h p o s s ib le  t u m o r   r eg io n .   On ce ,   t h e   p o s s ib le  t u m o r   r e g io n   i s   clic k ed ,   2 5 6 x 2 5 6   R OI   w ill b s e g m en ted   as see n   o n   to p   o f   t h S eg men ta tio n   b u tto n   in   Fi g u r es 7 - 9.     Me an w h ile,   th ac cu r ac y ,   s p ec if icit y ,   s e n s iti v it y ,   n e g ati v p r ec is io n   an d   p o s itiv p r ec is io n   o b tain ed   f o llo w in g   v alid atio n   o f   t h s y s te m   u s i n g   t h u n s ee n   1 0 0   m a m m o g r a m s   ar e   g i v e n   b y   9 8 ( i.e . ,   9 8 /1 0 0 * 1 0 0 ) ,   9 7 . 7 0 ( 8 5 /8 7 * 1 0 0 %),   1 0 0 ( 1 3 /1 3 * 1 0 0 %),   1 0 0 ( 8 5 /8 5 * 1 0 0 %)  a n d   8 6 . 6 7 ( 1 3 /1 5 * 1 0 0 %)  as  g iv e n   i n   T ab le  3 .   T h d eta il o f   n o r m a l,  b en ig n   an d   m ali g n a n t c la s s i f ic atio n   ca n   b r ef er r ed   to   in   T ab le  4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       B r ea s t c a n ce r   d ia g n o s is   s ystem  u s in g   h yb r id   s u p p o r t v ec to r   m a ch in e - a r tifi cia l n eu r a l ...   ( Tz S h en g   Lim)   3067       ( a)   ( b )     Fig u r 1 0 .   R e m o v al  o f   u n w a n t ed   o b j ec t :   ( a)   B ef o r e ,   ( b )   A f ter           Fig u r 1 1 .   Seg m e n tatio n   o f   t u m o r   r eg io n   u s i n g   cr o s s h air       T ab le  3 .   C o n f u s io n   m atr i x   o f   C A p r o g r a m s   p er f o r m an ce     N o n c a n c e r o u s   C a n c e r o u s     N e g a t i v e   d i a g n o si s   85   0   N e g a t i v e   P r e c i si o n   100%   P o si t i v e   d i a g n o s i s   2   13   P o si t i v e   P r e c i si o n   86 . 67%     S p e c i f i c i t y   97 . 70%   S e n si t i v i t y   100%   A c c u r a c y   98%       T ab le  4 .   C lass if icatio n   r es u lt s   o f   C A p r o g r a m s   p er f o r m an ce       R e a l       N o r mal   B e n i g n   M a l i g n a n t   P r e d i c t e d   N o r mal     62   0   0   B e n i g n   0   23   0   M a l i g n a n t   0   2   13       4.   CO NCLU SI O N     I n   th is   s tu d y ,   co m p ar is o n   o f   th p er f o r m an ce   o f   S VM ,   A NN,   SVM  w it h   r ed u ce d   f ea tu r es  an d   h y b r id   SVM - A NN  m o d el  i n   th b r ea s t   ca n ce r   d iag n o s i s   w a s   ca r r ied   o ut .   T h h y b r id   SVM - A NN  n et  m o d el   w a s   ch o s e n   to   b i m p o r ted   in t o   th C A s y s te m   f o r   th test in g   o f   t h n e w   d ata  o w i n g   to   its   h i g h   ac cu r ac y   o f   99 . 4 an d   1 0 0 f o r   cla s s i f icatio n   o f   n o r m al - ab n o r m al  an d   b en i g n - m al ig n a n ca s es ,   r e s p ec tiv el y .   T h e   d ev elo p ed   C A D   s y s te m   s tar ts   w it h   t h f u n ctio n s   s elec t   ma mmo g r a m filt er b in a r iz a tio n ,   r emo va o u n w a n ted   o b jects la r g r eg io n   ex tr a ctio n p o s s ib le  tu mo r   r eg io n s eg men ta tio n a d j u s ima g co n tr a s t fea tu r ex tr a ctio n   an d   cla s s ifi ca tio n .   T h is   s y s te m   ca n   clas s if y   t u m o r   i m ag e   i n to   eit h er   n o r m al,   b en i g n   o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 1   :   3 0 5 9   -   3069   3068   m ali g n a n t.  T h is   w as  co n f ir m e d   u s in g   10 0   r an d o m l y   c h o s e n   n e w   s a m p les t h r esu lt s   s h o w ed   r elativ e l y   g o o d   p er f o r m a n ce   o f   9 8 %,  9 7 . 7 0 %,  1 0 0 %,   100 an d   8 6 . 6 7 f o r   ac cu r ac y ,   s p ec i f icit y ,   s en s iti v it y ,   n e g ati v e   p r ec is io n   an d   p o s itiv p r ec is io n ,   r esp ec tiv el y .       ACK NO WL E D G E M E NT S     W ar g r atef u to   Un iv er s iti   T u n   Hu s s ein   O n n   Ma la y s ia  f o r   f in a n ciall y   s u p p o r tin g   th i s   w o r k   u n d er   T iER 1   2 0 1 8   g r an t n u m b er   H2 5 8   an d   f u n d a m e n tal  r esear ch   g r an t sch e m F R G S /1 /2 0 1 8 /tk 0 4 /u th m /0 2 /1 3 .       RE F E R E NC E S     [1 ]   L .   A .   T o rre ,   F .   Isla m i,   R.   L .   S ieg e l,   El .   M .   W a rd ,   a n d   A .   Je m a l,   G lo b a Ca n c e in   W o m e n Bu rd e n   a n d   T re n d s,”   Ca n c e r E p i d e mio l o g y ,   Bi o m a rk e rs   a n d   Pre v e n ti o n ,   v o l .   2 6 ,   n o .   4 ,   p p .   4 4 4 4 5 7 ,   2 0 1 7 .   [2 ]   F .   Bra y ,   J.  F e rla y ,   I.   S o e rj o m a ta ra m ,   R.   L .   S ieg e l,   L .   A .   T o rre ,   a n d   A .   Je m a l,   G lo b a Ca n c e S tatisti c 2 0 1 8 :   GL OBO C AN   Esti m a tes   o f   In c id e n c e   a n d   M o r talit y   W o rld w id e   fo 3 6   Ca n c e rs  in   1 8 5   Co u n tri e s,”   CA:  Ca n c e J o u rn a f o r Cli n icia n s ,   v o l.   6 8 ,   n o .   6,   pp .   3 9 4 4 2 4 ,   2 0 1 8 .   [3 ]   C.   H.  Yip ,   N.  A .   M o h d   T a ib ,   a n d   I.   M o h a m e d ,   Ep id e m io lo g y   o f   B re a st Can c e in   M a la y sia ,   Asia n   Pa sifi c   jo u rn a o c a n c e r p re v e n ti o n :   AP J CP v o l .   7 ,   n o .   3 ,   p p .   3 6 9 3 7 4 ,   2 0 0 5 .   [4 ]   S .   K.   M .   Ha m o u d a ,   H A b o   El - Ezz ,   a n d   M .   W a h e d ,   In telli g e n S y ste m   f o P re d icti n g ,   Dia g n o sis  a n d   T re a t m e n o f   Bre a st Can c e r,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Bi o me d ica l   Da ta   M in in g ,   v o l.   6 ,   n o .   2 ,   p p .   1 9 ,   2 0 1 7 .   [5 ]   E.   S .   M c Do n a l d ,   A .   Ou stim o v ,   S .   P .   W e in ste in ,   a n d   M .   B.   S y n n e stv e d t,   Eff e c ti v e n e ss   o f   Dig it a Bre a st   T o m o s y n th e sis  Co m p a re d   w it h   Dig it a M a m m o g ra p h y   Ou tco m e   A n a l y sis  f ro m   3   Ye a rs  o Bre a st  Ca n c e r   S c re e n in g , ”  J AM On c o lo g y , v o l.   2 ,   n o .   6 ,   p p 7 3 7 7 4 3 ,   2 0 1 6 .   [6 ]   H.  D.  Ch e n g ,   X.  J.  S h i,   R.   M i n ,   L .   M .   Hu ,   X.  P .   Ca i,   a n d   H.  N.   Du ,   A p p ro a c h e f o a u to m a ted   d e tec ti o n   a n d   c las si f ica ti o n   o f   m a ss e in   m a m m o g r a m s,”   T h e   J o u rn a o t h e   P a tt e rn   Rec o g n it io n   S o c iety ,   v ol .   3 9 ,   p p .   6 4 6 6 6 8 ,   2 0 0 5 ,   d o i:   1 0 . 1 0 1 6 / j. p a tco g . 2 0 0 5 . 0 7 . 0 0 6 .   [7 ]   P .   S k a a n e ,   K.  En g e d a l,   a n d   A .   S k jen n a ld ,   In tero b se rv e v a riati o n   i n   th e   in terp re tatio n   o f   b re a st  ima g in g ,   Acta   Ra d i o l ,   v o l.   3 8 ,   p p .   4 9 7 5 0 2 ,   1 9 9 7 ,   d o i:   1 0 . 1 0 8 0 % 2 F 0 2 8 4 1 8 5 9 7 0 9 1 7 4 3 7 5 .   [8 ]   S .   Ba g c h i,   K.  G .   T a y ,   A .   Hu o n g ,   a n d   S .   K.  De b n a th ,   Im a g e   p ro c e ss in g   a n d   m a c h in e   lea r n in g   tec h n iq u e s   u se d   in   c o m p u ter - a id e d   d e tec ti o n   s y ste m   f o r   m a m m o g r a m   s c re e n in g - A   re v ie w ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica l   a n d   Co m p u ter   E n g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   1 0 ,   n o .   3 ,   p p .   2 3 3 6 2 3 4 8 ,   2 0 2 0 ,   d o i:   1 0 . 1 1 5 9 1 /i jec e . v 1 0 i3 . p p 2 3 3 6 - 2 3 4 8 .   [9 ]   J.  W u ,   S .   G u o ,   H.  Hu a n g ,   W .   L iu ,   a n d   Y.  X ian g ,   I n f o rm a ti o n   a n d   Co m m u n ica ti o n T e c h n o lo g ies   f o S u sta in a b le   De v e lo p m e n G o a ls:  S tate - of - th e - A rt,   Ne e d a n d   P e rsp e c ti v e s,”   IEE Co mm u n ica ti o n S u rv e y &   T u to ria ls   v o l.   2 0 ,   n o .   3 ,   p p .   2 3 8 9 2 4 0 6 ,   2 0 1 8 .   [1 0 ]   J.  W u ,   S .   G u o ,   J.  L i,   a n d   D.  Zen g ,   Big   Da ta  M e e G r e e n   Ch a ll e n g e s:  Big   Da ta  to w a rd   G re e n   A p p li c a ti o n s , ”  IEE E   S y ste ms   J o u rn a l , v o l.   1 0 ,   n o .   3 ,   p p .   1 1 3 ,   2 0 1 6 .   [1 1 ]   J.  W u ,   S .   G u o ,   J.  L i,   a n d   D.  Zen g ,   Big   D a ta  M e e t   G re e n   Ch a ll e n g e s:  G re e n in g   Bi g   Da ta , ”  IEE S y ste ms   J o u rn a l v o l.   1 0 ,   n o .   3 ,   p p .   1 1 5 ,   2 0 1 6 .   [1 2 ]   R.   A tat ,   L .   L iu ,   J.  W u ,   G .   L i,   C.   Ye ,   a n d   Y.  Yi,   Bi g   Da t a   M e e C y b e r - P h y sic a S y ste m s:  P a n o ra m ic  S u rv e y ,   IEE Acc e ss , v o l.   6 ,   p p .   7 3 6 0 3 7 3 6 3 6 ,   2 0 1 8 .   [1 3 ]   K.  S h a il a ja,   B.   S e e t h a ra m u lu ,   a n d   M.   A .   Ja b b a r,   P re d ictio n   o f   Bre a st  Ca n c e Us in g   Big   Da ta  A n a l y ti c s,   In ter n a t io n a J o u rn a o E n g in e e rin g   &   T e c h n o lo g y v o l,   7 ,   n o .   4 . 4 6 ,   p p .   2 2 3 2 2 6 ,   2 0 1 8 .   [1 4 ]   I.   Ib n o u h se in S .   Ja n k o w sk i K.  N e u b e rg e r ,   a n d   C.   M a th e l in ,   T h e   Big   Da ta Re v o lu ti o n   f o Bre a st Can c e P a ti e n ts,”   Eu ro p e a n   J o u rn a o Bre a st   Ca n c e r ,   v o 1 4 ,   n o .   2,   p p .   61 6 2 ,   2 0 1 8 .   [1 5 ]   H.  Ero l ,   N.   Öz ç e li k k a n ,   A .   T o k g ö z ,   S .   Öz e l,   S .   Zaim ,   a n d   O.   F .   De m irel,   F o re c a stin g   El e c tri c it y   Co n s u m p ti o n   o f   T u rk e y   Us in g   T i m e   S e rie M e th o d a n d   Ne u ra Ne tw o rk ,   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   in   M a th e ma t ics   2 0 1 2 ,   A A in ,   Un it e d   A ra b   Em irate s Un iv e rsit y ,   2 0 1 2 ,   p p .   1 1 8 1 2 7 .   [1 6 ]   Co rtes   a n d   V .   V a p n ik ,   S u p p o r t - V e c to Ne tw o rk ,   M a c h in e   L e a m in g ,   v o l.   2 0 ,   p p .   2 7 3 2 9 7 ,   1 9 9 5 .   [1 7 ]   R.   R.   Ja n g h e l,   A .   S h u k la,  R.   T i w a ri,   a n d   R.   Ka la,  Bre a st  Ca n c e Dia g n o sis  u sin g   A rti f icia N e u ra Ne t w o rk   M o d e ls , ”  T h e   3 r d   I n ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   In f o rm a ti o n   S c ien c e s a n d   In ter a c t io n   S c ien c e s 2 0 1 0 ,   p p .   8 9 9 4.   [1 8 ]   H.  Jo u n i,   M .   Iss a ,   A .   Ha rb ,   G .   Ja c q u e m o d ,   a n d   Y.  L e d u c ,   N e u ra Ne tw o rk   A rc h it e c tu r e   f o Bre a st  Ca n c e r   De tec ti o n   a n d   Clas sif ica ti o n ,   2 0 1 6   IEE In ter n a ti o n a M u lt i d isc i p li n a ry   Co n fer e n c e   o n   En g in e e ri n g   T e c h n o l o g y   ( IM CET ) 2 0 1 6 ,   p p .   1 5.   [1 9 ]   K.  Ko u ro u ,   T .   P .   Ex a rc h o s,  K.  P .   Ex a rc h o s,  M .   V .   Ka ra m o u z is,  a n d   D.  I.   F o ti a d is,  M a c h in e   lea rn i n g   a p p li c a ti o n s   in   c a n c e p r o g n o sis a n d   p re d ictio n ,   Co m p u t a ti o n a a n d   S tr u c tu ra l   Bi o tec h n o l o g y   J o u rn a l v o l.   1 3 ,   p p .   8 1 7 ,   2 0 1 5 .   [2 0 ]   K.  P .   Be n n e tt   a n d   J.  A .   Blu e ,   su p p o rt  v e c to m a c h in e   a p p ro a c h   to   d e c isio n   tree s , ”  Pro c e e d in g o IEE E   In ter n a t io n a J o in t   Co n fer e n c e   o n   Ne u ra Ne two rk s ,   1 9 9 8 ,   p p .   2 3 9 6 2 4 0 1 .   [2 1 ]   M .   F .   A k a y ,   S u p p o rt  v e c to m a c h in e c o m b in e d   w it h   f e a tu r e   se lec ti o n   f o b re a st  c a n c e d i a g n o sis,”   Exp e rt  S y ste ms   wit h   Ap p li c a ti o n s v o l .   3 6 ,   n o .   2 ,   p p .   3 2 4 0 3 2 4 7 ,   2 0 0 9 .   [2 2 ]   Zh e n g ,   S .   W . Yo o n ,   a n d   S .   S .   L a m ,   Bre a st  c a n c e d iag n o sis  b a se d   o n   f e a tu re   e x trac ti o n   u sin g   a   h y b rid   o f   K - m e a n a n d   su p p o rt  v e c to m a c h in e   a lg o rit h m s,”   Exp e rt S y ste ms   wit h   Ap p li c a ti o n s v o l.   4 1 ,   n o .   4 ,   p p .   1 4 7 6 1 4 8 2 ,   2 0 1 4 .   [2 3 ]   R.   Ch ti h ra k k a n n a n ,   P .   Ka v it h a ,   T .   M a n g a y a rk a ra si,  a n d   R.   Ka rth ik e y a n ,   Bre a st  Ca n c e r   De tec ti o n   u sin g   M a c h in e   L e a rn in g ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o I n n o v a ti v e   T e c h n o l o g y   a n d   Exp l o rin g   En g in e e rin g v o l.   8 ,   n o .   1 1 ,     pp.   3 1 2 3 3 1 2 6 ,   2 0 1 9 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.