I n t e r n at ion al   Jou r n a l   of   I n f o r m at ics   an d   Com m u n icat ion   T e c h n ol ogy  ( I J - I CT )   Vo l .   1 4 ,   N o .   2 A ugus t   20 2 5 ,   pp.   427 ~ 437   I S S N:  2252 - 8776 DO I 10 . 11591/i ji c t . v 1 4 i 2 . pp 42 7 - 437             427       Jou r n al  h o m e page ht tp: // ij ict . iaes c or e . c om   D e e p  l e ar n in al gor ith m f or  b r e ast  c an c e r  d e t e c t io n  f r om   u ltr asou n d   sc an s       L awys e n ,   Gede  P u t r K u s u m a   D e pa r tm e nt   of   C o mput e r  S c i e n c e B I N U S  G r a dua te  P r o gr a -   M a s te r  of  C o mput e r   S c i e n c e , B in a  N us a nt a r a  U ni v e r s it y   J a ka r ta , I ndo ne s ia       Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve d   S e 13,   2024   R e vi s e De c   2,   2024   A c c e pt e De c   15,   2024       Bre as t   c an ce i s   h i g h l y   d an g e ro u s   d i s e as e   an d   t h e   l e a d i n g   c au s e   o c a n ce r - re l at e d   d e at h s   a m o n g   w o me n .   E arl y   d e t ec t i o n   o f   b re as t   c an ce r   i s   c o n s i d e r ed   q u i t e   ch al l e n g i n g   b u t   c an   o ff e s i g n i f i c an t   b en e fi t s ,   as   v ari o u s   t re at men t   i n t e r v e n t i o n s   c a n   b e   i n i t i at ed   e arl i e r.   T h e   fo cu s   o f   t h i s   r e s e ar ch   i s   t o   d e v el o p   m o d e l   t o   d e t ec t   b re as t   c a n ce b as e d   o n   u l t ras o u n d   re s u l t s   u s i n g   d ee p   l e ar n i n g   a l g o ri t h m s .   I n   t h e   i n i t i al   s t ag e s ,   s ev e ral   p r e p ro ce s s i n g   p ro ce s s e s ,   i n c l u d i n g   i m a g e   t ran s fo r m at i o n   an d   i m ag e   a u g me n t at i o n   w e r e   p e rfo r med .   T w o   t y p e s   o mo d el s   w e r d ev e l o p ed :   u t i l i z i n g   m as k   fi l e s   an d   w i t h o u t   u s i n g   m as k   fi l e s .   T w o   t y p e s   o mo d el s   w e r d e v el o p e d   u s i n g   f o u r   d ee p   l e arn i n g   al g o r i t h m s :   r e s i d u a l   n e t w o rk   ( R e s N e t ) - 5 0 ,   V G G 1 6 ,   v i s i o n   t ran s fo rme r   (V i T ),   a n d   d at a - e ffi ci e n t   i m ag e   t ran s fo r me r   (D ei T ) .   V ari o u s   al g o r i t h m s ,   s u c h   as   o p t i m i zat i o n   a l g o ri t h m s ,   l o s s   fu n c t i o n s ,   an d   h y p e rp arame t e t u n i n g   al g o r i t h m s ,   w e r em p l o y ed   d u r i n g   t h e   mo d el   t rai n i n g   p ro ce s s .   A cc u ra cy   u s e d   as   t h e   p e rfo r m a n ce   me t ri c   t o   me as u r e   t h e   mo d e l s   e ff ec t i v en e s s   T h e   mo d el   d e v el o p e d   w i t h   R e s N e t - 5 0   b e c a me  t h e   b e s t   mo d e l ,   a ch i ev i n g   a n   acc u ra cy   o 9 4 %   fo t h e   mo d el   u s i n g   m as k   fi l e s .   I n   c o m p ari s o n ,   t h e   mo d el   d ev e l o p ed   w i t h   R e s N e t - 5 0   an d   D ei T   b ec a me   t h e   b e s t   mo d e l   fo t h e   mo d el   w i t h o u t   m as k   fi l e s ,   w i t h   an   a cc u ra cy   o f   8 0 % .   T h e r e fo r e,   i t   c a n   b c o n c l u d ed   t h at   u s i n g   m as k   fi l e s   i s   c ru ci al   f o p ro d u ci n g   t h e   b e s t - p e rfo rmi n g   mo d el .   K e y w o r d s :   B r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o n   C o m pa r a t i v e   a n a ly s i s   De e l e a r ni ng  a l go r i t hm   R e s n e t - 50  m o de l   U l t r a s o un s c a n   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon din A u th or :   L a w y s e n   De pa r t m e n t   o f   C o m put e r   S c i e n c e ,   B I NU S   Gr a dua te  P r o gr a m   -   M a s t e r   o f   C o m put e r   S c i e n c e   B i n a   Nu s a n t a r a   Uni v e r s i t y   J a ka r t a ,   I n do n e s i a ,   11480   E m a i l l a w y s e n@bi nus . a c . i d       1.   I NT RODU C T I ON   B r e a s t   c a n c e r   i s   o n e   o f   t h e   m o s t   da n ge r o us   d i s e a s e s   a n i s   o ne   o f   t h e   l e a d i ng  c a u s e s   o f   c a n c e r - r e l a t e de a t h s   a m o n wo m e n   [ 1] .   Di a g n o s i n b r e a s t   c a n c e r   m a n u a l ly   c a n   b e   t i m e - c o ns u m i ng  a nd  c o s t l y .   A dd i t i o n a ll y ,   de t e c t i n a bn o r m a li t i e s   a t   a n   e a r ly   s t a ge   i s   v e r y   c h a ll e n g i ng  due   to   t h e   s u b t l e t y   o f   t h e   i n i t i a l   s y m pt o m s   [ 2] .   E a r l y   d e t e c t i o n   o f   c a n c e r   i s   c r uc i a l   b e c a us e   t h e   s oo n e r   a   c a n c e r   i s   d i a g n o s e d,   t h e   s oo n e r   a ppr o p r i a t e   t r e a t m e n t   c a n   b e   a d m i n i s t e r e d.   T h e r e f o r e ,   h a vi ng  a   s y s t e m   t h a t   c a n   de t e c b r e a s t   c a n c e r   a t   a n   e a r l y   s t a ge   a l l o ws   pa t i e n t s   to   r e c e i v e   a ppr o pr i a t e   tr e a t m e n t   a n m a n a ge m e n t   e a r l i e r ,   s i g ni f i c a n t l y   i n c r e a s i ng  t h e i r   c ha n c e s   o f   s ur vi va l .   T h e r e   a r e   t wo   m e t h o ds   f o r   d e t e c t i n b r e a s t   c a n c e r ,   n a m e ly   m a m m o gr a p hy   a n u l t r a s o un s c a nni ng.   M a ny   s t ud i e s   h a v e   b e e n   c o n duc t e d   by   pr e vi o u s   r e s e a r c h e r s   to  de t e c b r e a s c a n c e r   us i n v a r i o us   m a c hi n e   l e a r ni ng  a n de e l e a r ni ng  a l go r i t hm s .   M a mm o gr a phy   i s   o n e   o f   t h e   b e s t   m e t h o ds   f o r   di a g n o s in b r e a s c a nc e r ,   wh e r e   im a ge s   a r e   t a ke n   f r o m   m u l t i p l e   a n g les   to   pr o vi de   a   c o m pr e h e n s i ve   vi e o f   t h e   pa t i e n t s   b r e a s t   c o n d i t i o n   [ 1] .   T h e   X - r a y   r e s u l t s   a r e   t h e n   e xa m i ne d   to  de t e r m i ne   i f   t h e r e   i s   a   t um o r   i n   t h e   b r e a s t .   I f   a   tu m o r   i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8776   I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l Vo l .   1 4 ,   N o.   2 A ugus t   20 2 5 :   427 - 437   428   pr e s e n t ,   i t   i s   f ur t h e r   i nv e s t i ga t e to  a s c e r t a i n   whe th e r   i t   i s   be ni g n   o r   m a l i g na n t   ( c a n c e r )   [ 2] .   I n   t hi s   r e s e a r c h ,   v a r i o us   a l go r i t hm s   a r e   us e d,   i nc l ud i n m a c hi ne   l e a r ni ng  a l go r i t hm s   s uc h   a s   s uppo r t   v e c to r   m a c hi ne   ( S VM )   [ 3] ,   [ 4 ] ,   e x t r e m e   l e a r ni ng  m a c hi ne   [ 5] ,   [ 6 ] ,   a s   w e l l   a s   d e e l e a r ni n a l go r i t hm s   li ke   c o n v o l ut i o n a l   n e ur a n e t wo r k   ( C NN )   [ 4] ,   [ 7 ] - [ 10 ] ,   r e s i du a l   n e t wo r k   ( R e s Ne t ) - 50  [ 10] ,   [ 11 ] ,   a n y o o nl y   l o o o n c e   ( YO L O)   [ 12]   to  c l a s s i f y   w h e t h e r   t h e   m a mm o gr a m   im a ge s   c o n t a i n   b e ni g n   t um o r s ,   c a n c e r ,   o r   a r e   n o r m a l   ( n o   t um o r ) .   I n   a dd i t i o n   t u t i li z i ng  m a m m o gr a m   im a ge   da t a s e t s ,   t h e r e   a r e   a l s o   s t udi e s   t h a t   u t i li z e   u l t r a s o un d   s c a n   i m a ge   da t a s e t s .   Ul t r a s o un i s   o n e   o f   t h e   m o s t   wi d e l y   us e m e t h o ds   i n   t h e   m e d i c a l   f i e l due   to  i t s   a bil i t y   to   p r o duc e   hi g h - qua li t y   im a g e s   o f   a   pa t i e n t s   i n t e r n a l   o r ga n s   [ 13] .   I n   pr e vi o us   s t ud i e s ,   s e v e r a l   r e s e a r c h e r s   h a v e   e m p l o y e v a r i o us   m a c hi ne   l e a r ni ng  a l go r i t hm s ,   s uc h   a s   K - n e a r e s t   n e i g hb o r   ( K NN ) de c i s i o n   t r e e   ( DT ) r a n do m   f o r e s ( R F )   c l a s s if i e r ,   a n S VM   [ 14] - [ 16] ,   f o r   c l a s s if i c a t i o n .   I n   a dd i t i o n   to   m a c hi ne   l e a r ni ng   a l go r i t hm s ,   t h e r e   a r e   a l s o   r e s e a r c h e r s   w h o   h a v e   ut il i z e de e l e a r ni ng  a l go r i t hm s ,   i n c l ud i ng  R e s Ne t - 50  [ 13]   a n De n s e Ne t - 121  [ 17 ] ,   f o r   c l a s s if i c a t i o n   pur po s e s .   P r e vi o us   r e s e a r c h   ha s   pr e do m i na n t l y   ut i li z e m a mm o gr a m   d a t a   r a t h e r   t h a n   u l t r a s o un s c a n   da t a .   Ho we v e r ,   i n   r e c e n t   y e a r s ,   r e s e a r c h e r s   h a v e   b e gun   to   s hi f t   to wa r ds   us i n u l t r a s o un s c a n   d a t a   o v e r   m a mm o gr a m   da t a .   A c c o r di n to  s e v e r a l   s t ud i e s ,   u l t r a s o un s c a nni ng  o f f e r s   c e r t a i n   a d v a n t a ge s   c om pa r e to  m a mm o gr a p hy .   F o r   e x a m p l e ,   u l t r a s o un s c a n s   a r e   c o n s i d e r e s a f e r   t h a n   m a mm o gr a m s   a s   t h e y   do   n o t   i nv o l ve   a ny   r a d i a t i o n   [ 18] .   T h e   a b s e n c e   o f   r a d i a t i o n   m a ke s   pe r i o d i c   e xa m i na t i o ns   o f   pa t i e n t s   m uc h   s a f e r .   A dd i t i o n a ll y ,   u l t r a s o un s c a nni ng  ha s   a   hi g he r   s e ns i t i vi t y   f o r   de t e c t i n b r e a s t   c a n c e r   i n   y o un ge r   wom e n   [ 19] ,   a l l o w i ng  f o r   e a r l i e r   i n t e r v e n t i o n   a n a c t i o n .   T h e r e f o r e ,   t hi s   s t ud y   e m p l o y s   u l t r a s o un s c a n   da t a s e t s .   T h e   a l go r i t hm s   us e i n   t hi s   pa p e r   to  de v e l o m o de l s   f o r   de t e c t i n b r e a s t   c a n c e r   b a s e o n   u l t r a s o un d   s c a n   r e s u l t s   a r e   de e l e a r ni ng  a l go r i t hm s ,   s pe c if ica l ly   R e s Ne t - 50,   VG G16,   vi s i o n   t r a n s f o r m e r   ( V i T ) ,   a n da t a - e f f i c i e n t   i m a ge   t r a n s f o r m e r   ( De i T ) .   T h e s e   a l go r i t hm s   we r e   c h o s e n   due   t o   t h e i r   w i de s pr e a us e   i v a r i o us   i m a ge   pr o c e s s i n a pp l i c a t i o n s ,   i n c l ud i n m e d i c a l   im a ge   c l a s s i f i c a t i o n   ( X - r a y ,   U l t r a s oun d,   a n d   m a g n e t i c   r e s o n a n c e   i m a g i ng  ( M R I ) ) .   A dd i t i o n a ll y ,   t h e s e   a l go r i t hm s   h a v e   b e e n   e m p l o y e i n   nu m e r o us   pr e vi o us   s t ud i e s   a n h a v e   de m o n s t r a t e t h e   c a pa bil i t y   t o   pr o duc e   m o de l s   w i t h   c o m m e n da bl e   pe r f o r m a n c e   [ 10] ,   [ 11 ] ,   [ 13 ] ,   [ 17 ] ,   [ 20 ] .   T h e   m o de l s   ge n e r a t e by   t h e s e   f o ur   a l go r i t hm s   w il l   b e   c o m pa r e d,   a n t h e   m o de l   w i t h   t h e   hi g he s t   pe r f o r m a n c e   a m o n t h e m   w il l   b e   s e l e c t e d.   Al l   f o ur   m o de l s   w i ll   u n de r go   i de n t i c a pr e pr o c e s s i ng,   tr a i ni ng,   a n t e s t i n s t a ge s   to   e n s ur e   a   f a i r   c o m p a r i s o n   o f   t h e i r   pe r f o r m a n c e .   T h e   da t a s e t   us e f o r   de v e l o p i ng  t h e   m o de l   c on s i s t s   o f   u l t r a s o un s c a n   i m a ge s   o b t a i n e f r o m   K a gg l e .   T hi s   da t a s e i s   u ni que   b e c a u s e   i t   i n c l ude s   m a s i m a ge   f i l e s .   T h e s e   m a s i m a ge s   r e pr e s e n t   t h e   s h a pe ,   s i z e ,   a n l o c a t i o n   o f   t um o r s   f r o m   t h e   u l t r a s o un s c a ns .   T h e r e f o r e ,   t hi s   s t ud y   ut i li z e s   t h e   m a s f il e s   w i t h   t h e   a s s u m pt i o n   t h a t,   i n   pr a c t i c a l   a pp li c a t i o n s ,   s uc h   m a s f il e s   c a n   be   o b t a i n e t h r o ugh   i m a g e   s e gm e n t a t i o pr o c e s s e s .   B e f o r e   m o de l   de v e l o p m e n t ,   t h e   da t a s e t   wi ll   u n d e r go   pr e pr o c e s s i n pr o c e s s   t o   p r e pa r e   t h e   da t a   t h r o u gh   da t a   tr a n s f o r m a t i o n .   T hi s   pr o c e s s   a i m s   t o   p r e pa r e   a n a d j us t   t h e   da t a   f o r   t r a i ni ng  a n t e s t i n t h e   m o de l .   A dd i t i o n a ll y ,   v a r i o us   im a ge   a ug m e n t a t i o n   t e c hni que s   w il l   be   a pp l i e t b a l a n c e   t h e   n u m be r   o f   s a m p l e s   a c r o s s   d i f f e r e n t   c l a s s e s   a n e nh a n c e   t h e   d a t a   v a r i a bil i t y   [ 14] ,   w i t h   t h e   go a l   o f   a c hi e vi ng  go od  m o de l   pe r f o r m a n c e .   Af t e r   c o m p l e t i n t h e   pr e pr o c e s s i ng  s t e ps ,   t h e   m o de l   t r a i ni ng  a n t e s t i n ph a s e s   w i l l   b e   c o n duc t e d,   a n t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   r e s u l t i n m o de l s   we r e   c o m pa r e a ga i ns t   e a c h   ot h e r .       2.   L I T E RA T U R E   RE VI E W   F o r   t h e   l i t e r a t ur e   r e vi e w   d i s c u s s e d,   t h e r e   a r e   t w t y pe s l i t e r a t ur e   r e vi e w   f o r   v a r i o us   pa pe r s   t h a f o c us   o n   de t e c t i n b r e a s t   c a n c e r   us i n u l t r a s o un r e s ul t s   a n pa pe r s   t h a f o c us   o n   de t e c t i n b r e a s c a n c e r   us i n m a mm o gr a m   r e s u l t s .   T h e   pur po s e   o f   d i s c u s s i ng  t h e s e   t w o   t y pe s   o f   pa pe r s   i s   to  e x p l o r e   t h e   l a t e s t   tr e n ds   i n   b r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o n .   T h e   i n s i g h t s   ga i n e w i ll   h e l gu i d e   t h e   s e l e c t i o n   o f   t h e   m o s s u i t a bl e   a l go r i t hm   f o r   de v e l o p i ng  t h e   de t e c t i o n   m o de l .     2. 1.     L it e r at u r e   r e view   b as e d   on   m am m og r a m   T h e   s o l ut i o n   pr o p o s e i n   t hi s   s t ud y   ut i li z e s   c e l l u lar   n e ur a l   ne t wor ks   to  s e g m e n t   s us p i c i o us   r e g i o ns   i m a mm o gr a m   im a g e s   a n e m p l o y s   t h e   S V M   a l go r i t hm   f o r   c l a s s i f yi ng  t h e   pr e vi o us ly   pr o c e s s e d   i m a ge s .   S a m pa i o   e al.   [ 4]   s pe c i f i c a ll y   e x p l o r e s   t hi s   a p pr o a c h ,   us i n t h e   pu bl i c   DD S M   da t a s e t ,   whi c h   c o n s i s t s   o f   2620  m a mm o gr a m   s c r e e ni ng  i m a ge s .   Ho we v e r ,   only   623  i m a ge s   f r o m   t hi s   da t a s e t   we r e   us e i n   t h e   r e s e a r c h .   T h e   pe r f o r m a n c e   m e t r i c s   u s e t o   e v a l ua t e   t h e   m o de l   a r e   a c c ur a c y   ( A C )   a n a r e a   u n d e r   t h e   R OC   c ur v ( A UC ) .   T h e   m o de l s   pe r f o r m a n c e   a c hi e v e a n   a c c ur a c y   o f   84. 62%   a n a n   A UC   o f   0. 87.   A   d i f f e r e n t   a ppr o a c h   i s   e x p l o r e by   c o m bi n i ng  de e l e a r ni ng  w i t h   c a s e - b a s e r e a s o ni ng  ( C B R )   S y s t e m s   to  e nh a n c e   t h e   a c c ur a c y   o f   c l a s s if i c a t i o n   m o de l s .   T hi s   m e t h o u t i li z e s   d e e l e a r ni ng  f o r   pr e c i s e   s e g m e n t a t i o n   o f   m a mm o gr a m   im a ge s   a n i n t e gr a t e s   C B R   f o r   b ot h   a c c ur a t e   a n e x p l a i na bl e   c l a s s if i c a t i o n .   T h e   de e l e a r ni ng   a l go r i t hm s   e m p l o y e f o r   i m a g e   s e g m e n t a t i o n   i nc l ude   a   hy br i o f   de e n e ur a l   ne t w o r ks   ( DN Ns )   a n S E - R e s Ne t .   T h e   s t ud y   us e s   t h e   C B I S - DD S M   da t a s e t ,   whi c h   c o n t a i n s   m a mm o gr a m   im a ge s ,     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l     I S S N:   2252 - 8776       De e lear ning  algor it hms   f or   br e as c anc e r   de tec ti on  f r om  ult r as ound  s c ans   ( L a w y s e n )   429   to  t e s t h e   m o de l .   T h e   pe r f o r m a n c e   m e t r i c s   f o r   e v a l ua t i o n   i n c l ude   a c c ur a c y   a n r e c a l l ,   w i t h   t h e   m o de l   a c hi e vi ng  a n   a c c ur a c y   o f   86. 71%   a n a   r e c a l l   o f   9 1. 34% ,   a s   di s c us s e i n   B e nl a bi o e al .   [ 7] .   V i j a y a r a j e s wa r i   e al.   [ 3] ,   a   s o l ut i o n   i s   pr o p o s e t h a e m p l o y s   m a xim i z a t i o n   e s t i m a t i o n   dur i n t h e   pr e pr o c e s s i ng  s t a ge   a n ut i l i z e s   h o ugh   t r a n s f o r m   f o r   f e a t ur e   e x t r a c t i o n   f r o m   t h e   pr o c e s s e i m a ge s .   T h e   S VM   a l go r i t hm   i s   t h e n   a pp l i e to   c l a s s i f y   b r e a s t   c a n c e r   b a s e o n   t h e s e   pr o c e s s e i m a g e s .   T h e   da t a s e t   us e i n   t hi s   s t udy   i s   t h e   M I A S   da t a b a s e ,   whi c h   c o n t a i n s   a   t ota l   o f   417   m a mm o gr a p hi c   i m a ge s .   T h e   pe r f o r m a nc e   o f   t h e   m o de l   i s   e va l u a t e us i n a c c ur a c y   a s   t h e   m e t r i c .   T h e   a ut h o r s   c o m pa r e t h e i r   m o de l   t v a r i o us   pr e vi o us   a ppr o a c h e s   a n f o un t h a t   t h e i r   S VM - b a s e m o de l   a c hi e v e t h e   hi g h e s t   a c c ur a c y ,   r e a c hi ng  94% .   A   s o l ut i o n   i s   de v e l o pe f o r   de t e c t i n b r e a s t   c a n c e r   f r o m   s c r e e ni ng  m a mm o gr a m s   us i n de e p   l e a r ni ng  a l go r i t hm s   w i t h   e n d - to - e n t r a i ni ng.   T hi s   s t ud y   ut i li z e s   t w o   C NN   a r c hi t e c t ur e s R e s Ne t - 50  a n VG ( VG G16) .   T h e   r e s e a r c h   e m p l o y s   t wo   da tas e t s C B I S - DD S M ,   whi c h   c o n t a i ns   2, 478  m a mm o gr a m   im a ge s ,   a n I Nb r e a s t ,   wi t h   410  m a mm o gr a m   im a ge s .   T h e   m o de l s   pe r f o r m a n c e   i s   e v a l ua t e us i n t h e   a r e a   un de r   t h e   c ur v e   ( A U C )   a s   t h e   pr i m a r y   m e t r i c ,   a c hievi ng  a n   A U C   va l u e   o f   0. 95,   a s   de t a i l e i n   p a pe r   [ 11] .   A   s o l ut i o n   i s   i n t r o duc e f o r   di a g n o s i ng  b r e a s t   c a n c e r   f r o m   d i g i t a l   m a mm o gr a p hy   r e s u l t s   us i ng  t h e   YO L a l go r i t hm .   Aly   e al.   [ 12]   s pe c i f i c a ll y   c o m pa r e s   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h r e e   YO L a r c hit e c t ur e s YO L O - V1,   YO L O - V2,   a n YO L O - V3.   T h e   s t ud y   ut i l i z e s   t h e   I N b r e a s t   da t a s e t ,   whi c h   c o n t a i n s   41 d i g i t a l   m a mm o gr a p hy   im a ge s .   T h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   t h r e e   a r c hi t e c t ur e s   i s   e va l u a t e us i n a c c ur a c y   a s   t h e   m e t r i c ,   w i t h   YO L O - V3  a c hi e vi ng   t h e   hi g h e s t   a c c ur a c y   a t   95. 5% .   T h e   de ve l o p m e n t   o f   a   m o de l   us i ng  a   l i g h t we i g h t   de e C NN   n a m e D i s e p Ne t   i s   pr o p o s e d,   i nc o r por a t i n i nn o v a t i v e   f e a t ur e   e x t r a c t i o n   t e c hni que s   c a l l e D i s e bl o c a n I n c e p - L   bl o c k.   Yu  e al.   [ 8 ]   f o c us e s   o n   t hi s   a ppr o a c h ,   ut i li z i ng  t h e   M I NI - M I A S   a n I N b r e a s t   da t a s e t s .   T h e   m o de l s   pe r f o r m a n c e   i s   e v a l ua t e t h r o ugh   s pe c i f i c i t y ,   s e ns i t i v i t y ,   a n a c c u r a c y   m e t r i c s ,   w i t h   r e s u l t s   s h o w i n a   s pe c i f i c i t y   o f   0. 9744,   a   s e ns i t i vi t y   o f   0. 9371,   a n a n   a c c ur a c y   o f   0. 956.   An   a ut o m a t e s o l ut i o n   i s   p r e s e n t e f o r   c l a s s i f yin m a mm o gr a p hy   i m a ge s   w i t h o ut   t h e   n e e f o r   l a b e li ng  t h e   r e g i o n - of - i n t e r e s t   ( R OI ) ,   us i n a   m u l t i - s c a l e   DNN   m o de l .   X i e   e al.   [ 9]   e x p l o r e s   t hi s   a ppr o a c h ,   i nc o r por a t i n a   b r e a s t   r e gi o n   s e g m e n t a t i o n   ( B R S )   m o du l e   f o r   pr e p r o c e s s i ng  a n a   C N a l go r i t hm   f o r   f e a t ur e   e x t r a c t i o n   a n c l a s s if i c a t i o n .   T h e   s t udy   e m p l o y s   De ns e Ne t   a n M o bi l e Ne t   a l go r i t hm s ,   ut i l i z i ng  t h e   I Nb r e a s t   da t a s e t,   whi c h   i n c l ude s   410  di g i t a l   m a mm o gr a p hy  i m a ge s .   T h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   m o de l   i s   e v a l u a ted  b a s e d   o n   a c c ur a c y   a n A U C ,   w i t h   t h e   m o de l   b u i l t   u s i n De ns e Ne t ,   M u l t i - s c a l e ,   a n t h e   B R S   m o du l e   a c hi e vi ng  t h e   hi g h e s t   a c c ur a c y   o f   96. 34%   a n a n   A U C   o f   0. 9713.   Al -   An t a r i   e al.   [ 10]   pr o p o s e s   t h e   de v e l o p m e n t   of   a   m o de l   ut i li z i ng  t h e   YO L a l go r i t hm   t de t e c b r e a s t   l e s i o n s   i n   m a mm o gr a m   im a ge s ,   f o l l o we by   c l a s s i f i c a t i o n   us i ng  C NN ,   R e s Ne t - 5 0,   a n d   I n c e pt i o n R e s Ne t - V2  a l go r i t hm s .   T h e   s t ud y   e m p l o y s   t wo   da t a s e t s ,   DD S M   a n I Nb r e a s t ,   c o n s i s t i ng  o f   t w c l a s s e s m a li g n a n t   a n b e ni g n .   T h e   pa pe r   us e s   k - f o l c r o s s - v a li da t i o n   to  t r a i n ,   v a li da t e ,   a n d   t e s t h e   r e s u l t i n g   m o de l .   B e f o r e   tr a i ni ng,   v a li da t i o n ,   a n t e s t i ng,   t h e   da t a s e t s   un de r go  da t a   t r a n s f o r m a t i o n   a n da t a   a ug m e n t a t i o n   pr o c e s s e s   to   a ddr e s s   c l a s s   im ba l a n c e   w i t hi t h e   da t a s e t s .   T h e   pe r f o r m a n c e   m e t r i c   us e i n   t hi s   pa pe r   to  e v a l ua t e   t h e   m o de l   i s   a c c ur a c y ,   w i t h   p e r f o r m a n c e   m e a s ur e s e p a r a t e l y   f o r   e a c h   a l go r i t hm   a n d   da t a s e t.   F o r   t h e   DD S M   da t a s e t,   t h e   m o de l   b u il t   wi t h   C NN   a c hi e ve a n   a c c ur a c y   o f   94. 5% ,   R e s Ne t - 50   a c hi e ve 95. 83% ,   a n I n c e pt i o n R e s Ne t - V2  a c hi e v e 97. 5% .   F or   t h e   I Nb r e a s t   da t a s e t,   t h e   m o de l   bu i l t   w i t C NN   a c hi e ve a n   a c c ur a c y   o f   88. 74% ,   R e s Ne t - 50  a c hi e v e 92. 55% ,   a n I n c e pt i o nR e s Ne t - V2  a c hi e v e d   95. 32% .   A   m o de l   de v e l o p m e n t   s o l ut i o n   us i ng  e x t r e m e   l e a r ni ng  m a c hi ne ,   e nha n c e by   t h e   c r o w - s e a r c o p t i mi z a t i o n   a l go r i t hm ,   i s   pr o p o s e d.   C h a kr a v a r thy   a n R a j a gur u   [ 5]   di s c us s e s   t hi s   a ppr o a c h ,   w hi c h   f i r s t   e m p l o y s   t h e   R e s Ne t - 18  a l go r i t hm   f o r   f e a t ur e   e x t r a c t i o n .   T h e   s t udy   ut i li z e s   t h r e e   m a mm o gr a m   da t a s e t s - DD S M ,   M I A S ,   a n I N b r e a s t - e a c h   c o m pr i s i ng  t h r e e   c l a s s e s n o r m a l ,   m a li g n a n t ,   a n b e ni g n .   T h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   pr o p o s e m o de l   i s   e va l ua t e us i n a c c ur a c y ,   w i t h   r e s u l t s   s h o w i n 97. 193%   o n   t h e   DD S M   da t a s e t,   98. 137%   o n   t h e   M I A S   da t a s e t ,   a n 98. 266%   o n   t h e   I Nb r e a s t   da t a s e t .   A   m o de l   de ve l o p m e n t   s o l ut i o n   i s   i n t r o duc e us i n l if t i ng  wa v e l e t   t r a n s f o r m   ( L W T )   f o r   f e a t ur e   e x t r a c t i o n ,   a l o n w i t h   pr i nc i pa l   c o m po n e n t   a n a ly s is   ( P C A )   a n li ne a r   d i s c r i mi na n t   a n a ly s i s   ( L D A )   f o r   f e a t ur e   v e c t o r   r e duc t i o n .   T h e   c l a s s if i c a t i o n   pr o c e s s   c o m bi ne s   e x t r e m e   l e a r ni ng  m a c hi ne   w i t h   m o th   f l a m e   o p t i mi z a t i o n   ( M F O - E L M ) .   P r i o r   to  t h e s e   s t e ps ,   t h e   i m a g e s   un de r go   R OI   e x t r a c t i o n   us i ng  t h e   c r o ppi n g   m e t h o d.   T h e   s t udy   ut i li z e s   t h e   M I A S   da t a s e t ,   whi c h   i n c l ud e s   n o r m a l   a n a bn o r m a l   i m a ge s ,   a n t h e   DD S M   da t a s e t,   c o m pr i s i n b e ni g n   a n m a li g n a n t   i m a ge s .   T h e   m o de l   i s   e v a l ua t e us i n a c c ur a c y ,   a c hi e vi ng  99. 76%   o n   t h e   M I A S   da t a s e t   a n 98. 80%   o n   t h e   DD S M   da t a s e t,   a s   de s c r i b e i n   M a du li   e al.   [ 6] .     2. 2.     L it e r at u r e   r e view   b as e d   on   u l t r a s ou n d   L e e   e al.   [ 17] ,   a   de e p   l e a r ni ng  m o de l   de v e l o p m e n t   s o l ut i o n   i s   pr o p o s e d,   wh e r e   o bj e c t   de t e c t i o n   i s   f i r s t   a ppl i e us i ng  m a s R - C NN   t o   l o c a t e   a n i de n t i f y   t h e   t u m o r   r e gi o n   i n   u l t r a s o un i m a ge s .   F o r   c l a s s if i c a t i o n ,   t h e   pa pe r   de v e l o ps   a   m o de l   us i n t h e   De ns e Ne t - 121  a l go r i t hm   a l o n w i t h   t h e   A D AM   o p t i mi z a t i o n   a l go r i t hm .   T h e   da t a s e t   us e i n   t hi s   s t udy   wa s   c r e a t e by   t h e   a ut h o r s   us i n da t a   f r o m   153   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8776   I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l Vo l .   1 4 ,   N o.   2 A ugus t   20 2 5 :   427 - 437   430   pa t i e n t s   a t   Na t i o n a l   T a i wa n   U ni ve r s i t y   Ho s p i t a l   ( NT UH ) .   T h e   pe r f o r m a n c e   m e t r i c s   us e t o   e v a l ua t e   t h e   m o de l   i nc l ud e   a c c ur a c y ,   r e c a ll ,   s pe c i f i c i t y ,   pr e c i s i o n ,   NPV,   a n A UC .   T h e   m o de l   a c hi e ve a n   a c c ur a c y   o f   81. 05% ,   a   r e c a l l   o f   81 . 36% ,   a   s pe c i f i c i t y   o f   80. 85 % ,   a   pr e c i s i o n   o f   72. 73% ,   a n   NPV  o f   87. 36% ,   a n a n   A U C   o f   0. 8054.   T h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   m o de l   wa s   a l s o   c o m pa r e w i t h   o t h e r   m o de l s   de v e l o pe u s i n d i f f e r e n t   m a c hi ne   l e a r ni ng  a l go r i t hm s   s uc h   a s   l o g i s t i c   r e gr e s s i o n   ( L R ) ,   S VM ,   a n XG B oo s t .   A   c o m put e r - a i d e d i a g n o s i s   s o l ut i o n   i s   pr e s e n t e f o r   c l a s s i f yi ng  u l t r a s o un i m a ge s   i n t o   b e ni g n ,   m a li g n a n t ,   o r   n or m a l   c a s e s ,   us i ng  a   c o m bi na t i o n   o f   f e a t ur e   e x t r a c t i o n   a n c l a s s if i c a t i o n   m e t h o ds .     Kh a nn a   e al.   [ 21]   e x p l o r e s   t hi s   a ppr o a c h ,   ut i li z in t h e   pr e - tr a i n e C NN   a l go r i t hm   R e s Ne t - 50  f o r   f e a t ur e   e x t r a c t i o n ,   f o l l o we by   bi na r y   gr a y   wo l f   o pt i m i z a t i o n   f o r   f e a t ur e   s e l e c t i o n ,   a n f i na ll y   e m p l o yi ng  t h e   S VM   a l go r i t hm   f o r   c l a s s if i c a t i o n .   T h e   da t a s e us e i s   t h e   B US I   da t a s e t ,   c o n t a i ni ng  780  i m a ge s ,   i n c l ud i ng  437  b e ni g n ,   210  m a li g n a n t ,   a n 133   n o r m a l   c a s e s .   T h e   m o de l   i s   e v a l ua t e us i n a c c ur a c y   a n A U R OC ,   a c hi e vi ng  a n   a c c ur a c y   o f   84. 9%   a n a n   A UR OC   of   0. 97.   An o t h e r   m o de l   de ve l o p m e n t   s o l ut i o n   i s   pr o po s e d,   l e ve r a g i n a   hy br i C NN - V i T   a r c hi t e c t ur e   c o m bi ne w i t h   a n   M L P   mi xe r .   T a gn a m a s   e al.   [ 22]   d i s c u s s e s   t h e   us e   o f   t wo   e n c o de r s ,   E f f i c i e n t Ne V2  a n d   V i T ,   f o r   f e a t ur e   e x t r a c t i o n .   T h e   e x t r a c t e d   f e a t ur e s   a r e   f us e us i n c h a nn e l   a t t e n t i o n   f us i o n ,   w i t h   t h e     M L P - m i xe r   ha n d l i ng  c l a s s i f i c a t i o n .   T hi s   s t ud y   a l s o   u t i l i z e s   t h e   B USI   da t a s e t,   a n t h e   pe r f o r m a n c e   i s   m e a s ur e by   a c c ur a c y ,   w i t h   t h e   m o de l   a c hi e vi ng  a n   a c c ur a c y   o f   86% .   c o m put e r - a i de d i a g n o s i s   ( C A D)   s o l ut i o n   i s   d e v e l o pe us i ng  t h e   s pe c k l e   r e duc i n a ni s o t r o pi c   d i f f u s i o n   ( S R A D)   m e t h o f o r   pr e pr o c e s s i n g,   a l o ng  w i t h   t h e   a c t i v e   c o n t o ur   m o de l   f o r   i m a ge   s e g men t a t i o n .   F e a t ur e   e x t r a c t i o n   i s   pe r f o r m e us i ng  t h e   Gr a y   L e v e l   C o - o c c ur r e n c e   M a t r i x ,   a n v a r i o us   m a c hi ne   l e a r ni ng  a l go r i t hm s ,   i nc l ud i ng  K NN DT ,   a n RF   c l a s s i f ier ,   a r e   e m p l o y e f o r   c l a s s i f i c a t i o n .   T h e   s t udy   ut i li z e s   a   publi c ly   a v a il a bl e   u l t r a s o un i m a ge   da t a s e t   c o n t a i ni ng  780  b r e a s t   ul t r a s o un i m a ge s ,   t h o ugh   o nl y   16 i m a ge s   a r e   us e d,   100  f o r   t r a i ni ng  a n 60  f o r   t e s t i n g.   T he   m o de l   i s   e v a l ua t e us i n a c c ur a c y   a s   t h e   pe r f o r m a n c e   m e t r i c ,   w i t h   t h e   RF   a l go r i t hm   a c hi e vi ng  t h e   hi g h e s a c c ur a c y   o f   88% ,   a s   di s c us s e i n   P a vi t h r a   e al.   [ 14] .   Abhi s he ka   e al .   [ 23] ,   a   s o l ut i o n   i s   pr o p o s e d   t h a c o m bi ne s   hi s t o gr a m - o r i e n t e gr a di e n t   ( HO G)   a n l o c a l   bi na r y   p a tt e r n   ( L B P )   f o r   e x t r a c t i n l o c a l   f e a t ur e s   a n e m p l o y s   R e s Ne t - 50  f o r   e x t r a c t i n g l o b a l   f e a t ur e s .   F o r   t h e   c l a s s if i c a t i o n   m o de l ,   t h e   pa pe r   us e s   t h e   S VM   a l go r i t hm .   T h e   da t a s e us e i n   t hi s   s t ud y   i s   t h e   B USI   da t a s e t,   a n 5 - f o l c r o s s - v a li da t i o n   i s   a pp l i e to   tr a i n   t h e   m o de l .   T h e   pe r f o r m a n c e   m e t r i c   u s e i s   a c c ur a c y ,   w i t h   t h e   pr o p o s e m o de l   a c hi e vi ng  a n   a c c ur a c y   o f   88. 87% .   A   s o l ut i o n   i s   i n t r o duc e t h a l e ve r a ge s   b o t h   s upe r vi s e a n u n s upe r vi s e a l go r i t hm s   f o r   f e a t ur e   s e l e c t i o n ,   c o m bi n i ng  R e s Ne t - 34  a s   t h e   s upe r vi s e d   a l go r i t hm   a n a   c o nv o l ut i o n a l   a ut o e n c o de r   ( C A E )   a s   t h e   un s up e r vi s e o n e .   S o n a n Ki m   [ 24]   d i s c us s e s   t hi s   a ppr o a c h ,   ut i li z i ng  s e v e r a l   m a c hi ne   l e a r ni ng  a lgo r i t hm s   f o r   c l a s s i f i c a t i o n ,   i nc l ud i ng  DT K NN S VM ,   a n RF .   T h e   da t a s e us e i n   t h e   s t udy   i s   t h e   B USI   da t a s e t ,   c o m pr i s i ng  780  i m a ge s ,   w i t h   437  b e ni g n ,   210  m a li gn a n t ,   a n 133  n o r m a l   c a s e s .   T h e   m o de l   i s   e v a l ua t e us i n g   pe r f o r m a n c e   m e t r i c s   s uc h   a s   a c c ur a c y ,   s e ns i t i vi t y ,   s pe c i f i c i t y ,   A U C ,   a n AC A ,   a c hi e vi ng  a n   a c c ur a c y   o f   88. 18% ,   a   s e n s i t i v i t y   o f   85. 25% ,   a   s pe c i f i c i t y   o f   1 00% ,   a n   A UC   o f   85. 7% ,   a n a n   AC A   o f   88. 18% .   A   m o de l   c r e a t i o n   s o l ut i o n   i s   pr e s e n t e ut i li z i ng  f o ur   m a c hi ne   l e a r ni ng  a l go r i t hm s L D A ,   S VM ,   R F ,   a n DT .   Ya e al .   [ 15]   o u t l i n e s   t h e   pr o c e s s ,   s t a r t i n w i t h   R OI   s e g m e n t a t i o n   o n   u l t r a s o un i m a ge s   to  m a n ua ll y   de t e r m i ne   t h e   t um o r   p o s i t i o n   us i ng  o pe n - s o ur c e   s o f t wa r e .   F e a t ur e   e x t r a c t i o n   a n f e a t ur e   s e l e c t i o f o l l o w,   a s   t h e   m o de l   i s   b u il t   us i ng  t h e s e   m a c hi n e   l e a r ni ng  a l go r i t hm s .   T he   da t a s e t   i n c l ude s   b r e a s t   c a n c e r   pa t i e n t   da t a   wi t h   a   tot a l   o f   278  pa t i e n t s .   T h e   pe r f o r m a n c e   m e t r i c s   us e f o r   e v a l ua t i o n   a r e   A UC ,   s e n s i t i v i t y ,   s pe c i f i c i t y ,   a n a c c ur a c y ,   w i t h   t h e   S VM - b a s e m o de l   a c hi e vi ng  t h e   be s t   r e s u l t s a n   A UC   o f   0. 934,   s e n s i t i v i t o f   86. 7% ,   s pe c i f i c i t y   o f   89. 9% ,   a n a c c ur a c y   o f   91% .   D i n e al.   [ 16]   pr o p o s e s   a   m o de l   c r e a t i o n   s o l ut i o n   us i n m u l t i p l e - i ns t a nc e   l e a r ni ng   ( M I L )   to  c l a s s if y   b r e a s t   c a n c e r   f r o m   u l t r a s o un i m a ge s .   T his   pa pe r   f i r s t   pr o c e s s e s   t h e   i m a ge s ,   i n c l ud i ng  s e g men t a t i o a n t e x t ur e   c l a s s i f i c a t i o n   t o   e s t i m a t e   t h e   R OI ,   whi c h   t h e n   u n de r go e s   v a r i o us   o t h e r   pr o c e s s e s   b e f o r e   b e i ng  c l a s s if i e us i n t h e   S VM   a l go r i t hm   to   de t e r m in e   w h e t h e r   t h e   t um o r   i s   b e ni g n   o r   m a li g n a n t   ( c a n c e r ) .     T h e   da t a s e t   us e i n   t hi s   pa pe r   c o n s i s t s   o f   u l t r a s o un im a ge s ,   i nc l ud i ng  168  i m a ge s   w i t h   72  m a li g n a n t   a n 96   b e ni g n .   T h e   pe r f o r m a n c e   m e t r i c   us e t e v a l u a t e   t h e   m o de l   i s   a c c ur a c y ,   w i t h   t h e   m o de l   a c hi e vi ng  a n   a c c ur a c y   o f   91% .   A   b r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o n   n e t wor c a l l e B C DN e t   i s   i n t r o duc e d,   u t i li z i ng  de e l e a r ni ng  f o r   b o t h   f e a t ur e   e x t r a c t i o n   a n c l a s s i f i c a t i o n .   T h e   pa pe r   t e s t s   a n c o m pa r e s   s e v e r a l   d e e l e a r ni ng  a l go r i t hm s   to  i de n t i f y   t h e   o n e   w i t h   t h e   b e s t   pe r f o r m a n c e .   T h e   s t udy   us e s   t h e   b r e a s t   ul t r a s o un i m a g e s   da t a s e t,   whi c c o n s i s t s   o f   813  i m a g e s ,   i n c l ud i ng   166  n or m a l   s a m p l e s   a n 647  c a n c e r   s a m p l e s .   T h e   pe r f o r m a nc e   o f   t h e   m o de l   i s   e v a l ua t e us i n s e ns i t i vi t y ,   pr e c i s i o n ,   F 1 - s c o r e ,   a n a c c ur a c y .   R e s Ne t - 50   i s   i d e n t i f i e a s   t h e   to p - pe r f o r m i ng  a l go r i t hm ,   a c hi e vi ng  a n   a c c ur a c y   o f   93. 97% ,   a l o n w i t h   t h e   hi g h e s t   s e n s i t i v i t y   ( 95. 24% )   a n   F1 - s c o r e   ( 96. 42 % ) .   H o we v e r ,   i t s   pr e c i s i o n   i s   t h e   s e c o n hi g h e s t   a 97. 68% ,   a s   de t a i l e i n   L e al.   [ 1 3] .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l     I S S N:   2252 - 8776       De e lear ning  algor it hms   f or   br e as c anc e r   de tec ti on  f r om  ult r as ound  s c ans   ( L a w y s e n )   431   2. 3.     S u m m ar of   l it e r at u r e   r e view   T hi s   s t udy   ut i li z e s   t h e   ul t r a s o un i m a ge   da t a s e ( B USI   da t a s e t) .   T hi s   da t a s e i s   a   publi c   da t a s e a v a il a bl e   f r o m   K a gg l e   [ 25] .   Am o n t h e   v a r i o us   u l t r a s o un da t a s e t s   a v a i l a bl e ,   t hi s   o n e   wa s   c h o s e n   be c a us e   i t   h a s   a   r e l a t i v e ly   l a r ge   a m o u n t   o f   da t a   c o m p a r e to   ot h e r   ul t r a s o un da t a s e t s .   A dd i t i o na l ly ,   t hi s   da t a s e i nc l ude s   t um o r   m a s im a g e s   o n   t h e   u l t r a s o un im a ge s ,   m a k i ng  i t   qu i t e   u ni que   c o m pa r e t o   ot h e r   ul t r a s o un da t a s e t s .   T h e   pr e s e n c e   o f   m a s im a ge   f il e s   i t his   da t a s e t   a l l o w s   t hi s   s t ud y   t o   e v a l ua t e   t h e   i m pa c t   o f   us i ng   m a s i m a ge s   i n   m o de l   c r e a t i o n .   T h e   pr i m a r y   r e a s o n   f o r   us i n u l t r a s o un i m a g e s   i t hi s   pa pe r   i s   t h a t   r e s e a r c h e r s   i ni t i a ll y   pr e f e r r e to  us e   m a mm o gr a m   im a g e   da t a s e t s   f o r   t h e i r   s t udi e s .   Ho we v e r ,   i n   r e c e n t   y e a r s ,   r e s e a r c h e r s   h a ve   s t a r ted  us i n g   u l t r a s o un i m a ge   da t a s e t s   f o r   t h e i r   r e s e a r c h .   T h e r e f o r e ,   t hi s   s t ud y   us e s   u l t r a s o un i m a g e s   f o r   i t s   da t a s e t.     A   r e vi e o f   t h e   l i t e r a t ur e   s h o ws   t h a e a r l i e r   m e t h o ds   f o r   t hi s   t y pe   o f   r e s e a r c h   i nv o l v e f e a t ur e   e x t r a c t i o us i n e i t h e r   s pe c i a li z e a l go r i t hm s   o r   de e l e a r ni n a l go r i t hm s   b e f o r e   a pp l yi ng  m a c hi n e   l e a r ni ng  a lgo r i t hm s   f o r   c l a s s i f i c a t i o n ,   w i t h   S VM   b e i n a   p o pul a r   c h o i c e .   R e c e n t l y ,   r e s e a r c h e r s   h a v e   i n c r e a s i ng ly   r e l i e o n   de e p   l e a r ni ng  a l go r i t hm s ,   w i t h   po pul a r   c h o i c e s   i n c l ud i n R e s Ne t ,   VG G,   a n C NN .   C o n s i de r i n t h e s e   de v e l o p m e n t s ,   t hi s   s t udy   ut i li z e s   s e ve r a l   we ll - k n o w n   a l go r i t hm s   us e by   pr e vi o us   r e s e a r c h e r s ,   i n c l ud i ng  R e s Ne t - 50  a n VG G16,   a n d   a l s o   e x p l o r e s   t wo  r e l a t i v e ly   n e a l go r i t hm s   i c o m put e r   vi s i o n V i T   a n De i T .   T hi s   s t udy   e v a l u a t e s   t h e   m o de l s   c r e a t e d   wi t h   t h e s e   f o ur   a l go r i t hm s   to  de t e r m i n e   whi c a l go r i t hm   pr o duc e s   t h e   b e s t - pe r f o r m i ng  m o de l .   T h e   c o m pa r i s o n   o f   m o de l s   i s   c o n duc t e f a i r ly ,   w i t h   e a c im a ge   u n de r go i n t h e   s a m e   pr e pr o c e s s i n s t e ps .   I n   a dd i t i o n   t c o m pa r i ng  m o de l s ,   t hi s   s t ud y   a l s o   e v a l ua t e s   m o de l s   c r e a t e w i t h   a n w i t h o u t   t h e   us e   o f   m a s ks   to   a s s e s s   t h e   i m pa c t   o f   m a s k s   o n   m o de l   pe r f o r m a n c e .     T h e   m a s ks   a r e   i m a ge s   o b t a i n e f r o m   t h e   i m a ge   s e g m e n t a t i o n   pr o c e s s   dur i n pr e pr o c e s s i n g,   a n t his   da t a s e a l r e a d y   i nc l ude s   m a s f il e s .       3.   RE S E AR CH  M E T HO D   T h e   m e t h o ds   u t i li z e i n   t hi s   r e s e a r c h   w i ll   b e   d i s c u s s e i n   t hi s   m e t h o do l o g y   c ha pt e r .   F i gur e   1   s h o ws   a n   o v e r vi e o f   t h e   s e que n c e   o f   v a r i o us   s t e ps   i n   t h e   pr o p o s e s o l ut i o n   de s i g n .   T h e   i ni t i a l   s t a ge   o f   t hi s   pr o c e s s   i s   to   p r e pa r e   t h e   da t a s e t h a wi ll   b e   us e to  c r e a te  t h e   m o de l .   Ne x t ,   i f   t h e   de v e l o pe m o d e l   ut i li z e s   a   m a s k   f i l e ,   a   c e n t e r   c r o p   pr o c e s s   i s   pe r f o r m e o n   t h e   ul t r a s o un s c a n   i m a ge s   b a s e o n   t h e   m a s i m a ge ,   w i t h   t h e   a i m   o f   f o c us i n t h e   u l t r a s o un i m a ge   s o l e ly   o n   t h e   t u m o r .   I f   t h e   de v e l o pe m o de l   do e s   n o t   u t i l i z e   a   m a s f il e ,     t h e   pr o c e s s   c o n t i n ue s   to  t h e   n e x t   s t a ge .   T h e   f o l l o w i n s t e i s   to   s pl i t   t h e   c e n t e r - c r o ppe i m a ge s   i n t t r a i ni ng   da t a ,   v a l i da t i o n   da t a ,   a n t e s t i n da t a .   Af t e r   t h e   da t a   h a s   b e e n   s p li t ,   va r i o us   pr e pr o c e s s i n s t e ps   a r e   c a r r i e d   o u t,   whi c h   i nc l ude   i m a ge   t r a n s f o r m a t i o n   a n i m a g e   a ug m e n t a t i o n .   T h e   i ni t i a l   s t a ge   o f   t hi s   pr o c e s s   i s   t pr e pa r e   t h e   d a t a s e t h a t   wi ll   b e   us e to  c r e a t e   t h e   m o de l .   Ne x t ,   if   t h e   de v e l o pe m o de l   ut i l i z e s   a   m a s f i l e ,   a   c e n t e r   c r o pr o c e s s   i s   pe r f o r m e o n   t h e   u l t r a s o un s c a n   i m a ge s   b a s e o n   t h e   m a s i m a ge ,   w i t h   t h e   a i m   o f   f o c us i n t h e   u l t r a s o un i m a ge   s o l e ly   o n   t h e   t um o r .   I f   t h e   de v e l o pe m o de l   do e s   n o u t i l i z e   a   m a s f i l e ,   t h e   p r o c e s s   c o n t i n ue s   to  t h e   n e x t   s t a ge .   T h e   f o l l o w i ng  s t e p   i s   to  s p l i t   t h e   c e n t e r - c r o ppe i m a ge s   i n t o   t r a i ni ng  da t a ,   v a li da t i o n   da t a ,   a n t e s t i n da t a .   Af t e r   t h e   da t a   h a s   b e e s p l i t ,   va r i o us   pr e pr o c e s s i n s t e ps   a r e   c a r r i e d   o u t,   whi c h   i nc l ude   im a ge   t r a n s f o r m a t i o n   a nd  i m a ge   a ug m e n t a t i o n .   On c e   t h e   da t a   i s   r e a d y   to   b e   us e d,   t h e   pr o c e s s   o f   m o de l   c r e a t i o n   be g i ns .   T hi s   m o de l   i s   t r a i ne us i n g   t h e   t r a i ni ng  a n v a li da t i o n   da t a   t h a wa s   pr e pa r e d   i n   t h e   pr e vi o us   s t a ge s .   T h e   r e s ul t i n m o de l   u n de r g o e s   f i ne - t uni n us i ng  o p t i mi z a t i o n   a l go r i t hm s ,   l o s s   f u nc t i o n s ,   a n B a y e s i a n   o pt i mi z a t i o n ,   a i m e a t   f i nd i ng  pa r a m e t e r s   t h a c a n   pr o duc e   a   m o de l   w i t h   t h e   b e s t   pe r f o r m a nc e ,   c h a r a c t e r i z e by   a   l o l o s s   v a l ue .   Af t e r   t h e   m o de l   h a s   c o m p l e t e v a r i o us   t r a i ni ng  pr o c e s s e s ,   t h e   n e x t   s t e i s   to   t e s t   t h e   m o de l   by   pr e d i c t i n t h e   t e s t i n da t a   t h a t   wa s   pr e pa r e e a r l i e r ,   a n t h e   pr e d i c t i o n   r e s u l t s   a r e   m e a s ur e us i ng  pe r f o r m a n c e   m e t r i c s   f o r   e v a l ua t i o n .   A   m o r e   de t a i l e e x p l a n a t i o n   o f   t h e   s t e ps   de p i c t e i n   F i gur e   wi ll   b e   pr o vi de i n   t h e   f o l l o w i ng  s u b - s e c t i o n s .     3. 1.     Dat as e t   T h e   da t a s e us e f o r   m o de l   c r e a t i o n   i s   a n   u l t r a s o u n i m a ge   da t a s e t   o b t a i n e f r o m   K a gg l e   [ 25] .   T hi s   da t a s e t   c o n t a i n s   c l a s s e s n o r m a l ,   b e ni g n ,   a n d   m a li g n a n t .   I i n c l ude s   1, 578  i m a ge s ,   d i vi de in t o   421   m a li g n a n t   i m a g e s ,   891  b e ni g n   im a ge s ,   a n 266  n o r m a l   im a ge s .   E a c h   u l t r a s o un i m a g e   i n   t hi s   da t a s e t   h a s   a   c o r r e s po n d i n m a s i m a ge ,   a s   s h o wn   i n   F i gur e   ( F i gur e   2 ( a )   a n F i gur e   2( b ) ) T h e   m a s i m a ge s   a r e   u t i li z e d   to  pe r f o r m   a   c e n t e r   c r o p   o n   t h e   u l t r a s o un i m a g e s .   T h e   pur p o s e   o f   t hi s   c e n t e r   c r o p   i s   t e n s ur e   t h a t h e   u l t r a s o un i m a ge s   f o c us   s o l e ly   o n   t h e   t um o r   pr e s e n t   i n   t h e   ul t r a s o un i m a ge .   B y   pe r f o r m i ng  t h e   c e n t e r   c r o p   b a s e o n   t h e   m a s i m a ge ,   a l l   u l t r a s o un i m a ge s   i n   t h e   n o r m a l   c l a s s   a r e   n ot   s ubj e c t e to   c e n t e r   c r o ppi n g.     T hi s   i s   b e c a u s e   n o   t um o r   i s   de t e c t e d   i n   t h e   m a s im a ge s .   A n   e x a m p l e   o f   t h e   c e n t e r   c r o p r o c e s s   a pp l i e to  u l t r a s o un i m a g e s   b a s e o n   t h e   m a s k   i m a ge   c a n   b e   s e e n   i n   F i gur e   ( F i gur e   3( a )   a n F i gu r e   3( b ) )   T h e   f o l l o w i ng  a r e   t h e   da t a   c o un t s   a f t e r   t h e   c r o pp i ng  pr o c e s s t h e   m a li g n a n t   c l a s s   c o n t a i n s   210  i mage s ,   t h e   n o r m a l   c l a s s   c o n t a i n s   133  i m a g e s ,   a n t h e   be ni g n   c l a s s   c o n t a i n s   437  i m a ge s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8776   I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l Vo l .   1 4 ,   N o.   2 A ugus t   20 2 5 :   427 - 437   432       F i gur e   1.   Ov e r vi e o f   t h e   va r i o us   s t a ge s   c a r r i e out  i n   t h e   r e s e a r c h           ( a )   ( b )     F i gur e   2.   E x a m p l e s   o f   im a ge s   i n   t h e   da t a s e t   ( a )   e x a m p l e   i m a ge   o f   a n   u l t r a s o un r e s u l t   i n   m a li g n a n t   c l a s s   a n ( b )   e x a m p l e   i m a ge   f o r   m a s f il e           ( a )   ( b )     F i gur e   3.   A n   e x a m p l e   o f   t h e   r e s u l t s   f r o m   t h e   c r o pp i ng  pr o c e s s   ( a )   e x a m p l e   i m a ge   o f   t h e   o r i g i na l   im a g e   a n ( b )   t h e   c e n t e r - c r o ppe i m a ge   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l     I S S N:   2252 - 8776       De e lear ning  algor it hms   f or   br e as c anc e r   de tec ti on  f r om  ult r as ound  s c ans   ( L a w y s e n )   433   3. 2.     P r e p r oc e s s in g   I n   t h e   pr e pr o c e s s i n s t a ge ,   t h e   i m a g e s   us e f o r   t r a i ni ng  t h e   m o de l   a r e   pr o c e s s e f i r s t ,   wi t h   t h e   e x pe c t a t i o n   t h a t h e   r e s ul t i n m o de l   w i ll   h a v e   good  pe r f o r m a nc e .   T h e r e   a r e   t w p r o c e s s e s   c o n duc t e dur i n g   t h e   pr e pr o c e s s i n s t a ge i m a ge   t r a n s f o r m a t i o n   a nd  i m a g e   a ug m e n t a t i o n .   He r e   a r e   s o m e   o f   t h e   s t e ps   t a ke n   dur i n t h e   i m a ge   t r a n s f o r m a t i o n   s t a ge :     R e s i z i ng  a l l   im a ge s   i n   t h e   da t a s e to   e n s ur e   t h a e v e r y   i m a g e   h a s   a   uni f o r m   s i z e   o f   256 × 256  p i xe l s .     C o n ve r t i n t h e   i m a ge s   to   t e n s o r   f o r m a t .     No r m a li z i ng  t h e   p i x e l   v a l ue s   i t h e   i m a ge s   us in t h e   s pe c if i e m e a n   a n s t a n da r de vi a t i o n   va l ue s .     T h e   m e a n   v a l ue s   us e a r e   ( 0. 485 ,   0 . 456,   0 . 406)   a n t h e   s t a n da r de vi a t i o n   v a l ue s   us e a r e   ( 0. 299 ,   0 . 224,   0. 225) .   T h e   i m a ge   a ug m e n t a t i o n   pr o c e s s   i s   a l s o   c a r r i e o ut   wi t h   t h e   a im   o f   i nc r e a s i n t h e   va r i a t i o n   i t h e   da t a   us e d.   He r e   a r e   s o m e   s t e ps   t a ke n   dur i n t h e   i mage   a ug m e n t a t i o n   s t a ge :     F li pp i n t h e   i m a ge s   h o r i z o n t a l ly   w i t h   a   90%   pr o b a bil i t y   ( =   0. 9) .     R a n do m ly   r o t a t i n t h e   i m a ge s   by   15  de gr e e s   w i t ho u e nl a r g i ng  t h e   i m a ge   s i z e   to  e n s ur e   t h a t   t h e   i mage s   r e m a i n   t h e   s a m e   s i z e   a s   t h e   ot h e r s .     A d j us t i n t h e   c o l o r   o f   t h e   e xi s t i n im a ge s   by   s e t t i n s e ve r a l   pa r a m e t e r s   s uc h   a s   b r i g h t n e s s   w i t h   a   va l ue   o f   0. 2,   c o n tr a s wi t h   a   va l u e   o f   0. 2,   s a t ur a t i o n   w i t h   a   v a l ue   o f   0. 2,   a n h ue   w i t h   a   v a l ue   o f   0. 2.     3. 3.     M od e l   d e ve l op m e n t   an d   e val u at ion   F o r   m o de l   de ve l o p m e n t ,   f o ur   de e l e a r ni n a l go r i t hm s   we r e   ut i li z e d:  R e s n et - 50,   VG G16,   Vi T ,   a n d   De i T .   T h e s e   f o ur   a l go r i t hm s   we r e   i m p l e m e n t e a s   pr e t r a i n e m o de l s   us i ng  t h e   to r c h vi s i o l i br a r y .     T h e   c h o i c e   o f   t h e   t o r c h vi s i o n   l i br a r y   i s   due   t i t s   b e i ng  pa r t   o f   t h e   P y T o r c h   e c o s y s t e m ,   whi c h   i s   s p e c i f i c a ll y   de s i g n e to  h a n d l e   c o m pu t e r   vi s i o n   t a s ks   s uc h   a s   c l a s s if i c a t i o n .   T h e   m o de l s   we r e   tr a i n e us i n pr e pa r e t r a i ni ng  a n v a li da t i o n   da t a s e t s .   Dur i n t h e   m o de l   t r a i ni ng  pr o c e s s ,   s e v e r a l   a l go r i t hm s   we r e   e m p l o y e t o   m a xim i z e   t h e   m o de l t r a i ni ng  e f f i c i e nc y ,   i nc l ud i ng  t h e   S GD   o p t i mi z e r ,   t h e   c r o s s - e n t r o py   l o s s   f u n c t i o n   to  m e a s ur e   t h e   l o s s   va l u e   dur i n m o de l   t r a i ni ng,   a n t h e   B a y e s i a n   o p t i mi z a ti o n   a l go r i t hm   f o r   hy pe r pa r a m e t e r   t uni n g.   A dd i t i o n a ll y ,   a e a r l y   s t o p   f u n c t i o n   wa s   i m p l e m e n t e dur i n g   t r a i ni ng,   de s i g n e to  h a l t   t h e   t r a i ni ng  pr oc e s s   if     t h e r e   i s   n o   de c r e a s e   i n   v a li da t i o n   l o s s .   T h e   tr a i ni ng  pr o c e s s   w il l   s t o p   i f   t h e r e   i s   n o   c h a n ge   i n     v a li da t i o n   l o s s   f o r   10  c o n s e c ut i v e   e po c h s .   T h e   pur po s e   o f   us i n t h e   e a r l y   s t o p   f u n c t i o n   i s   to  pr e v e n t   m o de l   o v e r f i t t i n g.   Af t e r   c o m p l e t i n t h e   e n t i r e   m o de l   t r a i ni ng  pr o c e s s   a n o b t a i ni ng  t h e   b e s t - pe r f o r m i ng  m o de l ,   t h e   m o de l   w a s   t e s t e d   by   c l a s s i f yi ng  t h e   pr e pa r e tes t i n da t a .   T h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   r e s u l t i n m o de l   is   m e a s ur e by   h o we l l   i t   c l a s s if i e s   t h e   im a ge s   f r o m   t h e   t e s t i n da t a .   T h e   m o de l   s e l e c t e i s   t h e   o n e   w i t h   t h e   b e s t   pe r f o r m a n c e   a m o n t h e   f o ur   m o de l s   de v e l o p e d.   T h e   c o nf us i o n   m a t r i x   a n c l a s s i f i c a t i o n   r e po r a r e   us e d   to  m e a s ur e   t h e   pe r f o r m a nc e   o f   t h e   de v e l o pe m o de l .   T h e   c o nf us i o n   m a t r i x   pr o vi de s   a n   o v e r vi e o f   t h e   m o de l s   pr e d i c t i o n s   o n   t h e   t e s t i n g   d a t a ,   whi l e   t h e   c l a s s if i c a t i o n   r e po r t   pr e s e n t s   v a r i o us   pe r f o r m a n c e   m e t r i c s   s uc h   a s   a c c ur a c y ,   pr e c i s i o n ,   r e c a l l ,   a n F 1 - s c o r e .   Ho we v e r ,   f o r   c o m pa r i ng  t h e   pe r f o r m a n c e   b e t we e di f f e r e n t   m o de l s ,   t h e   f o c us   w i ll   pr im a r i ly   b e   o n   t h e   a c c ur a c y   v a l ue .       4.   RE S UL T   AN DI S CU S S I ON   T h e   r e s u l t s   d i s c us s e f r o m   t h e   r e s e a r c h   a r e   t h e   out c o m e s   o f   t h e   tr a i ni n a n v a li da t i o n   pr o c e s s e s   c o n duc t e d   f o r   a l l   m o de l s   dur i n t h e   t r a i ni n p h a s e ,   a s   we l l   a s   t h e   t e s t i n r e s u l t s   o f   a l l   t h e   m o de l s   th a t   h a ve   b e e n   de v e l o pe d.   T h e   l o s s   a n a c c ur a c y   va l u e s   o f   t h e   m o de l   dur i n t h e   t r a i ni ng  pr o c e s s   a r e   di s p l a ye us i n g   p l o t s   a n t a bl e s   to  di s p l a y   t h e   de t a i l e n u m be r s .   W hil e   t h e   a c c ur a c y   v a l ue s   o f   t h e   m o de l   a t h e   t e s ti ng  s t a ge   a r e   di s p l a y e us i ng  t a bl e s   o nly .     4. 1.     T r ain in an d   val id at io n   r e s u l t s   F i gu r e   4   ( F i gur e   4 ( a )   a n F i gur e   4( b )   s h o a n   e xa m p l e   o f   a   p l o t   di s p l a yi ng  t h e   l o s s   a n a c c ur a c y   v a l ue s   dur i n t h e   t r a i ni ng  pr o c e s s   o f   a   m o de l .   T hi s   p l o t   de t a i l s   t h e   l o s s   a n a c c ur a c y   va l ue s   o f   th e   m o de l   f r o m   t h e   b e g i nn i ng  t o   t h e   e n o f   t h e   t r a i ni ng  e po c h .   T h e   pur po s e   o f   d i s p l a yi ng  t h e   l o s s   a n a c c ur a c y   p l o t   dur i n t r a i ni ng  i s   t c h e c f o r   a ny   o c c ur r e n c e   o f   o v e r f i t t i n i n   t h e   m o de l   dur i ng  t h e   tr a i ni ng  pr o c e s s .   T a bl e   s h o ws   t h e   pe r f o r m a nc e   o f   t h e   m o de l   dur i n t h e   t r a i ni ng  a n v a li da t i o n   pr o c e s s   wh e n   us i ng   t h e   m a s f il e ,   whil e   T a bl e   d i s p l a y s   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   m o de l   dur i ng  t r a i ni ng  a n v a li da t i o n   w i t h o ut  us i n t h e   m a s f il e .   I n   t h e   t r a i ni n d a t a ,   t h e   m o de l   de v e l o pe w i t h   t h e   m a s f il e   s h o ws   t h a t   th e   De i T   pe r f o r m e t h e   b e s t ,   wi t h   t h e   l o we s t   l o s s   v a l ue   o f   0. 128164  a n t h e   hi g h e s t   a c c ur a c y   o f   0. 965812.   C o n v e r s e ly ,   i n   t h e   m o de l   de ve l o pe w i t h o ut  us i n t h e   m a s f i l e ,   t h e   Vi T   h a t h e   l o we s t   l o s s   v a l ue   o f   0. 222382   a n t h e   hi g h e s t   a c c ur a c y   o f   0. 929487.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8776   I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l Vo l .   1 4 ,   N o.   2 A ugus t   20 2 5 :   427 - 437   434   F o r   t h e   v a li da t i o n   pr o c e s s ,   t h e   m o de l   de v e l o pe w it h   t h e   m a s f il e   s h o ws   t h a t   t h e   R e s Ne t - 50  h a t h e   hi g h e s t   a c c ur a c y   o f   0. 903846,   a l t h o ugh   i t   di n o h a ve   t h e   l o we s t   l o s s   v a l u e .   M e a n w hil e ,   t h e   m o de l   de v e l o pe w i t h o ut  u s i n t h e   m a s f il e   s h o ws   t h a t h e   VG G16  pe r f o r m e be s t ,   wi t h   t h e   hi g h e s t   a c c ur a c y   o f   0. 903846  a n t h e   l o we s t   l o s s   v a l ue   o f   0. 275931.   T h e   im pa c t   o f   us i ng  t h e   m a s f il e   i s   e vi d e n t   i n   t he   t r a i ni ng   da t a ,   wh e r e   m o de l s   t e n to   pe r f o r m   b e t t e r   c o m pa r e to  m o de l s   d e v e l o pe w i t h o ut  t h e   m a s f il e .   How e v e r ,   in  t h e   v a li da t i o n   pr o c e s s ,   t h e   VG G16  pe r f o r m e b e t t e r   i n   t h e   m o de l   de v e l o pe w i t h o ut   t h e   m a s f il e .   Ov e r a ll ,   us i ng  t h e   m a s f il e   s i g nif i c a n t l y   im pr o v e s   m o de l   pe r f o r m a n c e   i n   t h e   t r a i ni ng  da t a .     T h e   VG G16  s h o we g oo d   a n c o n s i s t e n pe r f o r m a n c e   i n   b ot h   c o n d i t i o ns ,   e s pe c i a l ly   i n   t h e   v a li da t i o n   da t a .   T h e   V i T   a n De i T   de m o n s t r a t e e x c e l l e n t   pe r f o r m a n c e   i n   t h e   t r a i ni ng  da t a   wi t h   t h e   m a s f il e ,   b u di n o t   yi e l t h e   s a m e   r e s u l t s   i t h e   v a li da t i o n   da t a .   T h e   R e s Ne t - 50  h a m o r e   s t a bl e   pe r f o r m a nc e   i t h e   va l i da t i o da t a   wh e n   us i ng  t h e   m a s f i l e .         ( a )       ( b )     F i gur e   4.   A n   e x a m p l e   o f   a   m o de l   pe r f o r m a n c e   p l o t   s h o w i n t h e   r e s u l t s   f r o m   b o t h   t h e   tr a i ni ng  a n va l idat i o n   pr o c e s s ,   ( a )   e x a m p l e   p l o t   f o r   l o s s   v a l ue s   a n ( b )   e xa m p l e   p l o t   f o r   a c c ur a c y   v a l ue s       T a bl e   1.   T h e   r e s u l t s   o f   t h e   m o de l   t r a i ni ng  a n v a l idat i o n   ut i li z i ng  t h e   m a s f il e     U ti li z in g t h e  ma s f il e     T r a in   V a li da ti o n   M o de l   L o s s   A c c u r a c y   L o s s   A c c u r a c y   R e s N e t - 50   0.284669   0.899573   0.304066   0.903846   V G G 16   0.236413   0.910256   0.277411   0.884615   V is io t r a ns f o r m e r   0.139979   0.957265   0.305617   0.871795   D a ta - e f f i c i e nt  i ma g e  t r a ns f o r m e r   0.128164   0.965812   0.325701   0.878205       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l     I S S N:   2252 - 8776       De e lear ning  algor it hms   f or   br e as c anc e r   de tec ti on  f r om  ult r as ound  s c ans   ( L a w y s e n )   435   T a bl e   2.   T h e   r e s u l t s   o f   t h e   m o de l   t r a i ni ng  a n v a l idat i o n   w i t h o ut   u t i l i z i ng  t h e   m a s f il e     W it ho ut  ut il iz in th e  ma s f il e     T r a in   V a li da ti o n   M o de l   L o s s   A c c u r a c y   L o s s   A c c u r a c y   R e s N e t - 50   0.397846   0.837607   0.334732   0.858974   V G G 16   0.300331   0.867521   0.275931   0.903846   V is io t r a ns f o r m e r   0.222382   0.929487   0.592379   0.788462   D a ta - e f f i c i e nt  i ma g e  t r a ns f o r m e r   0.243050   0.910256   0.553510   0.775641       4. 2.     T e s t in g   r e s u l t s   T a bl e   pr e s e n t s   a   s u m m a r y   o f   t h e   t e s t i n r e s u l t s   f o r   s e v e r a l   m o de l s   t e s t e un de r   t w o   c o n d i t i o ns :   m o de l s   ut i li z i ng  t h e   m a s f il e   a n m o de l s   n o t   u ti li z i ng  t h e   m a s f il e .   T h e   t e s t e m o de l s   we r e   de v e l o pe d   us i n f o ur   a l go r i t hm s R e s Ne t - 50,   VG G16,   Vi T ,   a n De i T .   I n   t h e   f i r s t   c o n d i t i o n ,   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   a l l   t h e   t e s t e m o de l s   c a n   b e   c o n s i de r e ve r y   go o d .   T h e   m o de l   d e v e l o pe w i t h   R e s Ne t - 50  a c hi e ve a n   a c c ur a c y   o f   94%   a n a   we i g h t e a c c ur a c y   o f   93% .   S i mi l a r ly ,   th e   m o de l   de v e l o pe w i t h   VG G16  pe r f o r m e j us t   a s   we l l   a s   R e s Ne t - 50,   a l s o   a c hi e vi ng  a n   a c c ur a c y   a n we igh t e a c c ur a c y   o f   93% .   T h e   m o de l   de v e l o pe w i t h   V i T a l t h o ugh   n o pe r f o r m i ng  a s   we l l   a s   R e s N e t - 50   a n d   VG G16,   s t i l l   s h o we g oo pe r f o r m a n c e   w i t h   a n   a c c ur a c y   a n we i g h t e a c c ur a c y   o f   90% .   L a s t l y ,   t h e   m o de l   de v e l o pe w i t h   De i T   a l s o   e xhi b i t e s t r o n pe r f o r m a n c e ,   a c hi e vi ng  a c c ur a c y   a n we i g h t e a c c ur a c y   o f   92% .       T a bl e   3.   S um m a r y   o f   t h e   t e s t i n r e s u l t s   f o r   a l l   m o d e l s     U ti li z in g t h e   ma s f il e   W it ho ut   ut il iz in th e  ma s f il e   M o de l   A c c u r a c y   W e ig ht e d   A c c u r a c y   W e ig ht e d   R e s N e t - 50   94%   93%   80%   80%   V G G 16   93%   93%   76%   76%   V is io t r a ns f o r m e r   90%   90%   76%   76%   D a ta - e f f i c i e nt  i ma g e  t r a ns f o r m e r   92%   92%   80%   80%   A ve r a ge   92%   92%   78%   78%       On   t h e   ot h e r   h a n d,   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   m o de l s   t h a di n o u t i l i z e   t h e   m a s f il e   e x pe r i e n c e d   s i g nif i c a n t   de c l i ne   c o m pa r e to   t h e   m o de l s   pe r f o r m a n c e   i n   t h e   f i r s t   c o n d i t i o n .   T h e   m o de l s   de v e l o pe w i t h   R e s Ne t - 50  a n De i T   o nl y   a c hi e ve a n   a c c ur a c y   a n we i g h t e a c c ur a c y   o f   80% .   T hi s   r e pr e s e n t s   a   pe r f o r m a n c e   dr o o f   14%   f o r   t h e   R e s Ne t - 50  m o de l   a n a   12%   dr o f o r   t h e   De i T   m o de l .   F ur t h e r mo r e ,   t h e   m o de l s   d e v e l o pe w i t h   VG G16  a n V i T   o nly  a c hi e ve a n   a c c ur a c y   a n w e i g h t e a c c ur a c o f   76% .     W i t h   t h e s e   f i gur e s ,   t h e   VG G16  m o de l   e x pe r i e nc e t h e   l a r ge s t   pe r f o r m a n c e   de c l i ne ,   dr o ppi n by   17 % ,   whi l e   t h e   Vi T   m o de l   s a a   de c l i ne   o f   14% .   F r o m   t h e   a v e r a ge   pe r f o r m a n c e   o f   a l l   m o de l s   de ve l o pe w i t h   a n d   w i t h o ut   t h e   m a s f il e ,   i t   wa s   f o un t h a t ,   o v e r a l l ,   mo de l s   de v e l o pe w i t h   t h e   m a s f il e   pe r f o r m e s i g nif i c a n t ly   b e t t e r   c o m pa r e t o   m o de l s   n o t   u t i l i z i ng  t h e   m a s k   f i l e .   B a s e d   o n   t h e s e   r e s u l t s ,   i t   c a n   b e   c o n c l ude d   t h a t   t h e   ut i li z a t i o n   o f   t h e   m a s f i l e   i s   c r uc i a l   i im pr o vi n t h e   pr e d i c t i ve   c a pa bi li t y   o f   t h e   de v e l o pe m o de l s .       5.   CONC L USI ON   I n   t h i s   s t udy ,   we   de v e l o pe m o de l s   to  de t e c b r e a s c a n c e r   us i n u l t r a s o un s c a n   r e s u l t s ,   f o c us i n o n   t w o   a ppr o a c h e s w i t h   a n w i t h o ut   m a s f il e s .   B ot h   a ppr o a c h e s   ut i li z e f o ur   de e l e a r ni ng  a lgo r i t hm s :   R e s Ne t - 50,   VG G16,   Vi T ,   a n De i T .   T h e   m o de l s   un de r we n t   e x t e n s i ve   t r a i ni ng  to   o p t i m i z e   pe r f o r m a nc e ,   wi t r e s u l t s   s h o w i n t h a t   m o de l s   us i ng  m a s f i l e s   s igni f i c a n t l y   o ut pe r f o r m e t h o s e   w i t h o ut.   T h e   m o de l   t h a t   de m o ns t r a t e t h e   b e s t   pe r f o r m a n c e   a m o n a ll   t h o s e   de v e l o pe wa s   t h e   o n e   us i ng  m a s f il e s   i n   c o nj u n c t i o w i t h   t h e   R e s Ne t - 50   a l go r i t hm ,   a c hi e vi ng  a n   i mpr e s s i ve   a c c ur a c y   o f   94% . T hi s   r e s e a r c h   un de r s c o r e s   t h e   pot e n t i a l   o f   de e l e a r ni ng  i n   b r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o n ,   pa r t i c u l a r ly   w i t h   t h e   us e   o f   m a s f i l e s .   Ho we v e r ,   i t   a l s o   hi g hli g h t s   t h e   n e e f o r   f ut ur e   s t udi e s   to   e x p l o r e   n e we r   a l go r i t hm s   a n l e v e r a ge   l a r ge r   da t a s e t s   to  e nh a nc e   m o de l   g e n e r a l i z a t i o n   a n a c c ur a c y .       F UN DI NG  I N F ORM AT I ON   A ut h o r s   s t a t e   t h e r e   i s   n o   f u n d i ng  i nv o l ve d.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8776   I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l Vo l .   1 4 ,   N o.   2 A ugus t   20 2 5 :   427 - 437   436   AU T HO CONT RI B UT I ONS   S T AT E M E NT     Nam e   of   Aut h or   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   L a w y s e n                               Ge de   P utr a   K us u m a                                   C     C o n c e pt ua li z a ti o n   M     M e th o d o l o g y   So     So f twa r e   Va     Va li da ti o n   Fo     Fo r ma a na l y s is   I     I nve s ti ga ti o n   R     R e s o u r c e s   D   :   D a ta  C ur a ti o n   O   :   W r it in -   O r ig in a D r a f t   E   :   W r it in -   R e v i e w  &   E di ti ng   Vi     Vi s ua li z a ti o n   Su     Su pe r v is io n   P     P r o j e c a dmi ni s tr a ti o n   Fu     Fu ndi ng a c qui s it i o n         CONF L I CT   OF   I NT E RE S T   S T AT E M E NT   A ut h o r s   s t a t e   t h e r e   i s   n o   c o n f li c t   o f   i n t e r e s t .       DA T AV AI L AB I L I T   T h e   da t a   t h a s uppor t h e   f i nd i ng s   o f   t hi s   s t udy   a r e   o pe nl y   a v a il a bl e   i n   K a gg l e   a h t t ps :/ /www . ka ggl e . c o m /dat a s e t s /ar y a s h a h 2k/ b r e a s t - ul t r a s o un d - i m a ge s - da t a s e t .       RE F E R E NC E S   [ 1]   A S a hu,  P K D a s ,   a nd  S M e he r R e c e nt   a dv a n c e m e nt s   in   ma c hi ne   l e a r ni ng  a nd  de e le a r ni ng - ba s e br e a s c a nc e r   de te c ti o n   us in g ma mm o gr a ms ,”   P hy s ic a M e di c a , vo l.  114, p. 103138, O c t.  2023, do i:  10.1016/ j. e j mp.2023.103138.   [ 2]   A S a hu,  P K D a s a nd   S M e he r A e f f i c i e nt   de e l e a r ni ng   s c he m e   t o   de t e c br e a s c a nc e r   us in ma mm o g r a a nd  ul tr a s o und  br e a s im a ge s ,”   B io m e d ic al  Si gnal   P r oc e s s in g and C ont r ol , v o l . 87, p. 105377, J a n. 2024, do i:  10.1016/j .bs pc .2023.105377.   [ 3]   R V ij a y a r a je s w a r i,   P P a r th a s a r a th y S V i ve ka na nda n,  a nd  A A B a s ha C la s s if ic a ti o of   ma mm o gr a f o r   e a r l y   d e t e c ti on  of   br e a s c a nc e r   us in S V M   c la s s if i e r   a nd  H o ugh  tr a ns f or m,”   M e as ur e m e nt :   J ou r nal   o f   th e   I nt e r nat io nal   M e as u r e m e nt   C onf e d e r at io n , v o l.  146, pp. 800 805, N ov . 2019, d o i:  10.1016 /j .me a s ur e me nt .2019.05.083.   [ 4]   W B .   S a mpa io E M .   D in iz A C .   S il v a A C .   de   P a iv a a nd  M G a tt a s s ,   D e te c t i o of   ma s s e s   in   ma mm o gr a im a ge s   us in C N N ge o s ta ti s ti c   f un c ti o ns   a nd  S V M ,”   C om put e r s   in   B io lo gy   and  M e di c in e v o l.   41,  no 8,  pp.  653 664,  A ug.  2 011,    do i:  10.1016/j . c o mpbi ome d.2011.05.017.   [ 5]   S R S .   C ha kr a v a r th y   a nd  H R a ja gur u,  A ut o ma ti c   d e t e c t i o a nd  c la s s if i c a ti o of   ma mm o g r a ms   us in im pr ove e x tr e m e   le a r ni ng ma c hi n e  w it h de e p l e a r ni ng,”   I r bm vo l.  43, n o . 1, pp.  49 61, F e b. 2022, d o i:  10.1016/j . ir bm.2020.12.004.   [ 6]   D M udul i,   R D a s h,  a nd  B M a jh i,   A ut o ma te br e a s c a nc e r   d e t e c t i o i di gi ta ma mm o gr a ms a   mo th   f la m e   o pt im i z a ti o n     ba s e E L M   a ppr o a c h,”   B io m e di c al   Si gnal   P r oc e s s in and  C ont r ol v o l.   59,  p.  101912,  M a y   20 20,     do i:  10.1016/j .bs p c .2020.101912.   [ 7]   L B . - B e nl a bi o d,  K H a r r a r L Y a m o un,  M Y K h o dj a a nd  M A A khl o u f i,   A   nove b r e a s c a n c e r   d e te c ti o a r c hi t e c tu r e   ba s e d   o a   C N N - C B R   s y s t e f or   ma mm o g r a c la s s if i c a ti o n,”   C om put e r s   in   B io lo gy   and  M e di c in e vo l.   163,  p.  107133,   S e p.  20 23,    do i:  10.1016/j . c o mpbi ome d.2023.107133.   [ 8]   X Y u,  K X ia a nd  Y D .   Z ha ng,  D is e pN e f or   br e a s a bnor m a li t y   r e c o gni ti o n,”   C om put e r s   and  E le c t r ic al   E ngi ne e r in g v o l.   90,   p. 106961, M a r . 2021, do i:  10.1016/j . c o mp e l e c e ng.2020.10696 1.   [ 9]   L X i e L Z ha ng,  T H u,  H H ua ng,  a nd  Z Y i,   N e ur a ne tw o r ks   m o de ba s e o a a ut o ma te mu lt i - s c a l e   m e th o d   f or   ma mm o gr a c la s s if ic a ti o n,”   K now le dge - B as e d Sy s te m s , v o l.  2 08, p. 106465, Nov . 2020, d o i:  10.1016/j .kn o s y s .2020.106465.   [ 10]   M A A l - a nt a r i,   S M H a n,  a nd  T S K im E v a lu a ti o of   d e e le a r ni ng  d e t e c ti o a nd  c la s s i f ic a ti o t o w a r ds   c o mput e r - a i de di a gno s is   of   br e a s le s i o ns   in   di gi ta X - r a y   ma mm o gr a ms ,   C om put e r   M e th ods   and  P r ogr am s   in   B io m e di c in e v o l.   196,     p. 105584, Nov . 2020, d o i:  10.1016/j . c mpb.2020.105584.   [ 11]   L S h e n,  L R M a r go l ie s J H R ot hs te in E F lu d e r R M c B r i de a nd  W S ie h,  D e e p   le a r n in to   im p r ove   br e a s c a n c e r   de te c ti o n   o n s c r e e ni ng ma m m o g r a ph y ,”   Sc ie nt if ic  R e por ts , v ol . 9, n o . 1,  p. 12495, Aug. 2019 , do i:  10.1038/s 41598 - 019 - 48995 - 4.   [ 12]   G H A l y M M a r e y S A E l - S a y e d,  a nd  M F T o lb a Y O L O   ba s e br e a s ma s s e s   de te c ti o a nd  c la s s if i c a ti o in   f u ll - f i e ld   di gi ta ma mm o gr a ms ,”   C om put e r   M e th od s   and  P r ogr am s   in   B io m e di c in e ,   v o l.   200,  p.  105823,  M a r 2 021,    do i:  10.1016/j . c mpb.2020.105823.   [ 13]   S Y L u,  S H W a ng,  a nd  Y D .   Z ha ng,  B C D N e t:   a o pt im iz e de e ne tw o r f or   ul tr a s o und  br e a s c a nc e r   d e te c ti o n,”   I R B M   vo l.  44, n o . 4, p. 100774, Aug.  2023, d o i:  10.1016/j . ir bm.2023. 100774.   [ 14]   S P a v it hr a R V a ni th a ma ni ,   a nd  J J us ti n,  C o mput e r   a id e d   b r e a s c a nc e r   de te c ti o n   us in ul tr a s o und  im a g e s ,”   M at e r ia ls   T o day :   P r oc e e di ngs vo l.  33, pp. 4802 4807, 2020, d o i:  10.1016/ j. ma tp r .2020.08.381.   [ 15]   J Y a o   e al . M a c hi ne   le a r ni ng - ba s e br e a s tu mo r   ul t r a s o un r a di o mi c s   f or   pr e - o p e r a ti ve   pr e d ic t i o of   a x il la r y   s e nt in e l y mph  no d e   m e ta s ta s is   bur de in   e a r l y - s ta ge   in v a s iv e   br e a s c a nc e r ,”   U lt r as ound  in   M e di c in e   and  B io lo gy vo l.   50,  n o 2,   pp.  229 2 36,  F e b. 2024, d o i:  10.1016/j .u lt r a s me dbi o .2023.10.004.   [ 16]   J D in g,  H D C he ng,  J H ua ng,  J .   L iu a nd  Y Z ha ng,  B r e a s ul tr a s o und  im a ge   c la s s if i c a ti o ba s e o mul ti pl e - in s ta nc e   le a r ni ng,”   J our nal  of  D ig it al  I m agi ng , vo l.  25, n o . 5, pp. 620 6 27, Oc t.  2012, d o i:  10.1007/s 10278 - 012 - 9499 - x.   [ 17]   Y W L e e C S H u a ng,  C C S hi h,  a nd  R F .   C ha ng,  A x il la r y   l y m ph  n o d e   m e ta s ta s is   s ta tu s   pr e di c ti o of   e a r l y - s ta g e   br e a s c a nc e r   us in c o n vo lu ti o na ne u r a ne tw o r ks ,”   C om put e r s   in   B io lo gy   and  M e di c in e ,   v o l.   130,  p.  104206,  M a r 20 21,     do i:  10.1016/j . c o mpbi ome d.2020.104206 .   [ 18]   P C r y s ta l,   S D S tr a n o S S h c ha r y ns ki a nd  M J K o r e t z U s in s o no g r a ph y   t o   s c r e e w o m e w it ma mm o gr a phi c a ll y   d e ns e   br e a s ts ,”   A m e r ic an J our nal  o f  R oe nt ge nol ogy , v o l.  181, n o . 1, p p. 177 182, J ul . 2003, do i:  10.2214/ajr .181.1.1810177.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.