I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   14 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 5 ,   p p .   4 0 3 2 ~ 4 0 4 2   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 14 .i 5 . p p 4 0 3 2 - 4 0 4 2          4032       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Residua l edge d e nse enha nced  mo dule ne twork a   d eep learning   a ppro a ch wit m ulti - cla ss  S VM  f o r lung tu mo r stag cla ss ificatio n       P ra ba k a r a n J a y a ra m a n 1 ,   P a nd ia ra j   Selv a ra j 2 ,   Ash wini E la ng o 3   1 D e p a r t me n t   o f   N e t w o r k i n g   a n d   C o m mu n i c a t i o n s,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   Te c h n o l o g y ,   S R M   I n st i t u t e   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   K a t t a n k u l a t h u r ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t i n g   T e c h n o l o g i e s,  F a c u l t y   o f   En g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   S R M   I n st i t u t e   o f   S c i e n c e   a n d   Te c h n o l o g y ,   K a t t a n k u l a t h u r ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   A n a e st h e si a ,   V e l a m m a l   M e d i c a l   C o l l e g e   H o sp i t a l   a n d   R e se a r c h   I n st i t u t e ,   M a d u r a i ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   6 2024   R ev is ed   J u n   2 5 2 0 2 5   Acc ep ted   J u l 1 3 2 0 2 5       Lu n g   c a n c e se g m e n tatio n   wi th   p o sitr o n   e m issio n   to m o g ra p h y   ( P ET a n d   c o m p u ted   to m o g ra p h y   (CT)  ima g e p lay a   c rit ica ro le  to   a c c u ra tely   d e tec lu n g   c a n c e r.   Ne v e rt h e les s,  lu n g   t u m o se g m e n tati o n   i n   P ET /CT   i m a g e we re   e x trem e ly   d iff icu lt   d u e   t o   t h e   m o v e m e n c a u se d   b y   re sp irati o n .   D e sp it e   th is   fa c t,   th e   lu n g   t u m o ima g e sh o w n   larg e   n u m b e r   o v a riati o n m o st ly   in   P ET   ima g e a n d   CT  ima g e s.  As   P ET - CT  ima g e a re   a c q u ired   c o n c u r re n tl y   t h e   sh a p e   a n d   siz e   o lu n g   t u m o v a ri e a c c o rd in g   to   m o d a li t y .   To   a d d re ss   th e se   issu e s,  we   d e v e lo p e d   a   re sid u a e d g e   d e n se   e n h a n c e d   m o d u le   n e two rk   ( REDEM - NET )   fra m e wo rk   fo r   lu n g   tu m o sta g e   c las sifica ti o n .   Th e   p ro p o se d   REDEM - NET   c a n   p r o c e ss   P ET   a n d   CT   ima g e a in p u ts.  In   a d d it i o n ,   t h e   d e n se   re sid u a c o n v o l u ti o n a n e two r k   (DRCN c o ll e c ts  b o th   in p u ts  a n d   e x trac ts  h ig h - d ime n s io n a l   fe a tu re c o n c u rre n tl y .   T h e   e x trac ted   fe a tu re fro m   b o t h   ima g i n g   m o d a li ti e we re   fe d   in t o   UN e t++ +   to   o b tain   m u lt i - lev e d e c o d e d   fe a tu re s.   Th e   e x trac ted   d e c o d e d   fe a tu re a re   c o n c u rre n tl y   s u p p li e d   to   t h e   p ix e l   lev e lea rn i n g   m o d u le  (P EL M a n d   e d g e   lev e lea rn in g   m o d u le  (E2 LM w h ich   re su l ti n g   i n   tw o   o u t p u ts   fo s u b se q u e n t   lea rn in g .   Th e   o u tp u ts  we re   m e r g e d   to   p r o v id e   a   v e ry   p re c ise   lu n g   t u m o r   se g m e n tatio n .   F u rth e rm o re ,   se g m e n ted   t u m o wa fe d   t o   m u lt i - c la ss   su p p o rt   v e c to m a c h in e   (M C - S V M fo r   l u n g   tu m o sta g e   c las sifica ti o n .   M o re o v e r,   it   wa a b le  to   id e n ti fy   th re e   sta g e s   a n d   it s u b sta g e n a m e ly   p rima ry   tu m o r,   re g io n   ly m p h   n o d e   a n d   d istan m e tas tas is.   K ey w o r d s :   C o m p u ted   to m o g r a p h y   Dee p   lear n in g   L u n g   ca n ce r   Ma ch in lear n in g   M u l t i - c l a s s   s u p p o r t   v e c t o r   m a c h i n e   Po s itro n   em is s io n   tech n o lo g y   R E DE M - NE T   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 :   Pan d iar aj  Selv ar aj   Dep ar tm en t o f   C o m p u tin g   T e ch n o lo g ies,  Facu lty   o f   E n g in e er in g   an d   T ec h n o lo g y   SR I n s titu te  o f   Scien ce   an d   T ec h n o lo g y   Kattan k u lath u r - 6 0 3 2 0 3 ,   C h en g alp attu   Dis tr ict,   T am il Na d u ,   I n d ia   E m ail:  s elv ar ap @ s r m is t.e d u . in       1.   I NT RO D UCT I O N   L u n g   ca n ce r   en d u r es  o n o f   th m o s ex ten s iv e   an d   d ea d ly   d is ea s es  th at  s p r ea d s   its   m o r tality   an n u ally .   E ar lier   d iag n o s is   o f   lu n g   ca n ce r   an d   id en tif y in g   t h r esp ec tiv s tag es  is   m o r c r u cial.   L u n g   t u m o r   s tag es  in clu s iv ely   r ef er r e d   to   as  th tu m o r ,   n o d e,   m etastas is   ( T NM )   class if icatio n   s y s tem   s u ch   as  th s ize  an d   ex ten o f   th T ,   th p r esen ce   o f   d is tan an d   th in v o lv em en o f   ly m p h   N   [ 1 ] [ 3 ] .   Ad v an ce d   m ed ical  im ag in g   tech n o lo g ies  h a v m ajo r   im p r o v ed   ab ilit y   to   id e n tify   an d   esti m ate  lu n g   tu m o r s   s u ch   as  m ag n etic   r eso n an ce   im ag in g   ( MRI) ,   c o m p u ted   t o m o g r ap h y   ( C T ) ,   an d   p o s itro n   em is s io n   to m o g r ap h y   ( PET ) .   T h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       R esid u a l e d g d en s en h a n ce d   mo d u le  n etw o r k:   A   d ee p   lea r n in g   a p p r o a c h   …  ( P r a b a ka r a n   Ja ya r a ma n )   4033   ad v an ce s   in   ar tific ial  in tellig e n ce   ( AI ) m ac h i n lear n in g   ( ML ) ,   an d   d ee p   lear n in g   ( DL )   en ab le  m o r p r ec is tu m o r   s tag in g   [ 4 ] [ 6 ] .   AI   co u ld   tack le   co m p lex   a n d   h u g d atasets   with   p r ec is class if icatio n .   T h m o s m o d er n   d ev elo p m en ts   in   im a g in g   tech n o lo g ies  ap p ly   A I   b ased   m eth o d s   f o r   class if y in g   t h tu m o r   s tag es.  T o   av o id   h u m an   er r o r   an d   m e d ical  m o d alities   m u s b eq u ip p ed   with   p r ec is AI   d r iv en   s o lu tio n s .   AI   d r iv en   lu n g   tu m o r   class if icatio n   ca n   also   b ab le   to   co n s id er   th e   in d iv i d u al  p atien t’ s   f ea tu r es  i n   ca n ce r   ce ll  s eg m e n tatio n .   T h DL   s u f f er s   with   th cu r s o f   o v er   f itti n g   an d   r ed u ce d   th g en er aliza b ilit y .   Ho wev er ,   f e atu r es f r o m   th C T   an d   PET   im ag es  h av e   v ar y in g   r eso lu tio n s   an d   p r o p er ties   m a k in g   it   d if f ic u lt  to   in co r p o r ate   an d   ar r a n g e   th e m   p r o p er l y   [ 7 ] .   E s p ec ially ,   L u n g   tu m o r   is   d if f icu lt  to   d etec an d   ca teg o r ized   as  t h tu m o r   s tag es  v ar ies  with   r esp ec to   s ize,   tex tu r an d   s h ap e.   I n   r ea wo r ld   clin ical  s it u atio n   s u p p o r tin g   th ac cu r ac y   o f   th e   m o d el  a n d   r eliab ilit y   s p ec if ies  ass u r in g   th to u g h n ess   o f   th ese  v a r ia tio n s .   T h m ajo r   co n tr i b u tio n   o f   th is   wo r k   is   m en tio n ed   as  as f o llo ws:     W ad o p p a r allel  f ea tu r e   ex t r ac to r s   n am e d   d ee p   r esid u al   co n v o l u tio n al  n etwo r k   ( R C N)   f o r   m o d ality   ( i.e .   C T   an d   PET )   s p ec if ic  f ea tu r ex tr ac tio n   with   s h ar ed   we ig h ts   f o r   ex tr ac tin g   h ig h   d im e n s io n al  s p atial  f ea tu r es.     W d esig n   UNe t ++ f o r   p er f o r m in g   s eg m en tatio n   b y   e x am in in g   h ig h   d im en s io n al   s p atial  f ea tu r es  wit h   b etter   f ea tu r p r o ce s s in g   ac c u r ac y .   T h d esig n ed   UNe t+ ++   co n tain s   co n v o lu tio n al  b lo ck   atten tio n   s eg m en ( C B AS)   to   r ed u ce   th u n wan ted   co m p u tatio n al   co m p lex ity .   T h a d o p tin g   o f   p ix el  lev el   lear n in g   m o d u le   ( P2 L M)   an d   ed g e   lev el  lear n i n g   m o d u le   ( E 2 L M)   en h a n ce   th e   tu m o r   s eg m en tatio n   ac cu r ac y   b y   ef f ec tiv ely   p r o ce s s in g   th m u lti s ca le  d ec o d e d   f ea tu r es.    T h r est  o f   th e   s tu d y   is   o r g a n ized   as  f o llo ws;   s ec tio n   2   d em o n s tr ates  th r elate d   wo r k s .   Sectio n   3   em p h ases   th m ater ial  an d   m eth o d s   n ee d ed   to   p r o p o s ed   r e s ea r ch   d esig n .   Sectio n   4   e x p l ain s   th p r o p o s ed   r esid u al  ed g d en s en h a n c ed   m o d u le  n etwo r k   ( R E DE M - NE T )   m o d el  with   ap p r o p r iate  m ath em atica eq u atio n s   an d   d iag r a m s .   Sectio n   5   im p lem en ts   th p r o p o s ed   wo r k   with   e x is tin g   wo r k s .   Sectio n   6   co n cl u d es   th p r o p o s ed   wo r k .       2.   RE L AT E WO RK S   Ham d et  a l.   [ 8 ]   h av d ev el o p ed   a   lu n g   ca n ce r   class if icatio n   m eth o d   b y   u s in g   m u lti  o u tp u t   co n v o l u tio n al  n eu r al   n etwo r k   ( C NN )   to o to   ass is lu n g   ca n ce r   p atien t’ s   s tag es.  I r ef er s   t o   th e   T NM   s tag in g   m eth o d   a n d   h is to lo g ic  s u b ty p es  class if icatio n .   Fu r th er m o r e ,   VGG - 1 6   n etwo r k   h as  b ee n   in co r p o r ated   with   PET /C T   im ag es  to   ex tr ac r elev an f ea tu r es  f r o m   im ag es .   Acc o r d in g   to   Kasin ath an   a n d   J ay ak u m ar   [ 9 ] ,     clo u d - b ased   lu n g   tu m o r   d ete cto r   an d   s tag class if ier   ( c lo u d - L T DSC )   m eth o d   wer e   p r o p o s ed   to   class if y   an d   v alid ate  lu n g   tu m o r   s tag es b y   u tili zin g   DNN  an d   clo u d - b ase d   d ata  co llectio n .   T h is   m eth o d   was v alid ated   with   th b en c h m ar k   lu n g   im a g d at ab ase  co n s o r tiu m   -   im ag e   d ata b ase  r eso u r ce   in itiativ ( L I DC - I DR I )   d ataset  an d   C T   d ig ital im ag in g   an d   co m m u n icatio n s   in   m ed icin e   ( DI C OM )   im ag es.   T h r esear ch   in   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ]   h a v p r esen ted   f r am ewo r k   th at   au to m atica lly   lo ca lizes  lu n g   c an ce r   f r o m   PET /C T   im ag es.  R o s et  a l.  [ 1 2 ]   p r o p o s ed   f r am ewo r k   f o r   th ca n ce r   d etec tio n   with   f u z zy   C - m ea n s   ( FC M) .   Xian g   et  a l.   [ 1 3 ]   p r o p o s ed   a   m o d ality - s p ec if ic   s eg m en tati o n   n etwo r k   ( Mo SNet)   tech n i q u f o r   lu n g   t u m o r   s eg m en tatio n   to   y ield   m o d al ity - s p ec if ic  m ap .   Fu   et  a l.  [ 1 4 ]   p r o p o s ed   lu n g   tu m o r   s eg m e n tatio n   m o d el  with   m u ltimo d al  s p atial  atten tio n   m o d u le  ( MSAM ) Xie  et  a l.   [ 1 5 ]   p r o p o s ed   n o v el  m et h o d   t o   id en tif y   th e   p r eo p e r ativ ly m p h   n o d s tag in g   in   n o n - s m all  ce ll  lu n g   ca n ce r .   Mo r eo v er ,   r etr o s p ec tiv ex am in atio n   o f   2 6 3   ab n o r m ally   v er if ied   ly m p h   n o d es f r o m   1 2 4   non - s m all  ce ll lu n g   ca n ce r   ( NSC L C )   p atien ts   was p er f o r m ed .   X i a   a n d   Z h a n g   [ 1 6 ]   p r o p o s ed   a   n o v e l   DL - b as e d   g r a p h   m o d e l   f o r   t u m o r   s e g m e n t at i o n   w a s .   T h ei r   m e t h o d   h a s   e x p l o i t e d   t h e   C T s   s p a ti a l   r es o l u t i o n   a n d   PE T s   h i g h e r   c o n t r a s t   f o r   m u l t i - s c a l e   f u s i o n   a n d     co - s e g m e n t a ti o n .   N a w r e e n   e t   a l .   [ 1 7 ]   p r o p o s e d   a   n o v e l   m e t h o d   f o r   p r e - p r o c e s s i n g   w it h   i m a g e   e n h a n c e m e n t   a n d   s m o o t h i n g .   R e h m a n   e t   a l .   [ 1 8 ]   d e m o n s t r a t e d   t h e   i d e a   o f   f e a t u r e   f u s i o n   w i t h   p a t c h   b a s e   lo c a l   b i n a r y   p a t t e r n   ( L B P )   a n d   d i s c r et e   c o s i n e   t r a n s f o r m .   Y a d a v   e t   a l .   [ 1 9 ]   p r o p o s e d   a   f r a m e w o r k   f o r   c h e s t   C T   a n d   X - r a y   i m a g e s   w i t h   g e n e r a ti v e   a d v e r s a r ia l   n e tw o r k   ( GAN ) .   R az et  a l.  [ 2 0 ]   p r o p o s ed   L u n g - E f f Net  f o r   lu n g   ca n ce r   b y   u tili zin g   E f f icien tNet  f r o m   C T - s ca n   im ag es.  T h is   m eth o d   h as  ad d i tio n al  to p   lay er s   f o r   th e   class if icatio n   h ea d   an d   it  was  ev alu ated   b y   u s in g   f iv e   E f f icien tNet  v ar iatio n s   ( B 0 - B 4 ) .   Mo r e o v er ,   it wa s   ex p er im e n ted   o n   t h I Q - OT H/NC C b en ch m ar k   d ataset  to   class if y   lu n g   ca n ce r   as  b en ig n   o r   m alig n an t.   Ven k ates h   et  a l.  [ 2 1 ]   p r o p o s ed   a   l u n g   ca n ce r   lesi o n s   id en tific atio n   m et h o d   with   Ot s u   th r esh o ld in g   a n d   C NN  b ased   cu c k o o   s ea r ch   alg o r ith m .   T h is   f r am ewo r k   was   v alid ated   with   th s ca lin g ,   r o t atio n   an d   co n tr ast  m o d if icatio n   o f   th im ag es  tak en   f r o m   L I DC - I DR I   d atab ase   [ 2 2 ] Far u q u et  a l.  [ 2 3 ]   p r o p o s ed   h y b r id   d eep - C NN  m o d el  n am ed   L u n g   Net  with   2 2 - lay er   h y b r id   d ee p - C NN.   T h ey   h a v tr ain e d   th e   m o d el  with   C T   s ca n s   an d   wea r ab le  s en s o r - b ased   MI o T   d at a.   Naz ir   et  a l.  [ 2 4 ]   p r o p o s ed   lu n g   s eg m e n tatio n   f r am ewo r k   with   L d ec o m p o s itio n   an d   ad ap tiv s p ar s r e p r esen tatio n   ( ASR )   an d   v alid ated   with   th im ag es  tak en   f r o m   L I DC - I DR I   d atab a s e.     Ash waty   et  a l.  [ 2 5 ]   p r o p o s ed   m o d el  to   d etec lu n g   tu m o r   u s in g   Nan o - s eg m en ted   C T   im ag e.   T h is   m eth o d   was  en h a n ce d   with   G ab o r   f ilter   a n d   c o lo r - b ased   h i s to g r am   eq u aliza tio n   tec h n iq u es.  Mo r eo v er ,   th is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 5 4 0 3 2 - 4 0 4 2   4034   lu n g   ca n ce r   im ag es  wer s eg m en ted   b y   u tili zin g   th g u a r an teed   co n v e r g en ce   p a r ticle  s war m   o p tim izatio n   ( GC PS O)   alg o r ith m .   Ad d itio n ally ,   th tu m o r   r eg i o n s   ar class if ied   u s in g   g r ap h ical  u s er   in ter f ac to o an d   b ag - of - v is u al - wo r d s   ( B o VW )   co n v o lu tio n al  r ec u r r en n eu r al  n etwo r k   ( C R NN)   was  u tili ze d   f o r   im ag e   class if icatio n   an d   f ea tu r ex t r ac tio n .   C r asta  et  a l.  [ 2 6 ]   p r o p o s ed   class if icatio n   f r am ewo r k   u s in g   c o s in s ail   f is h   o p tim izatio n - b ased   g e n er ativ ad v er s ar ial  n etwo r k .   T h is   f r am ewo r k   m er g es  th s in co s in alg o r ith m   th r o u g h   th s ailf is h   o p tim izer .   Fu r th er m o r e,   th p r o ce s s   in clu d es  p r e - p r o ce s s in g ,   f ea tu r ex tr ac tio n ,   lu n g   ca n ce r   d etec tio n ,   s ev er ity   cl ass if icatio n   an d   lu n g   n o d u l s eg m en tatio n .   Ad d itio n all y ,   C T   im ag es  ar e   s eg m en ted   to   d etec t a b n o r m al  r eg io n s .       3.   M AT E R I AL S AN M E T H O DS   Fo r   o u r   p r o p o s ed   r esear ch ,   w r etr o s p ec tiv ely   co llect  ( n = 1 2 0 )   s tag I   lu n g   tu m o r   p atien ts   h av f av o r a b le   d iag n o s is   wh en   co m p ar ed   to   th p atien ts   with   s tag I I   an d   I I I   r esp ec tiv ely .   T o   b clea r er ,   it  is   d if f icu lt  to   v ictim ize  th s tag I I   an d   I I I   p atien ts   with   g o o d   an d   wo r s p r o g n o s is .   So   th at  th is   s tu d y   f ir m ly   f o cu s ed   o n   lu n g   tu m o r   p atien t s   with   s tag I I   an d   I I I   r esp ec ti v ely .     Patien d em o g r ap h ics:   f o r   o u r   r esear ch ,   we  u tili ze   ab o u 1 4 0   lu n g   ca n ce r   p atien ts   with   s t ag I I   an d   I I I   wer ad o p ted   f r o m   th C en t r Ho s p italier   Un iv er s itair ( C HU) ,   Fra n ce   in   wh ich   th e   p atien ts   ar s u b jecte d   with   cu r ativ ch em o r ad io th e r ap y .   T h o s p atien ts   d etails  wer co llected   b etwe en   th y ea r s   2 0 1 7   to   2 0 1 9   r esp ec tiv ely .   T h in clu s io n   cr iter ia   in clu d e   p a tien ts   with   NSC L C   with   b o th   PET   an d   C T   im ag es  an d   s tag e - I I   o r   I I I   with   s u b jecte d   to   r a d io th er a p y   tr ea tm en t.  T ab le  1   s h o ws  th d em o g r ap h ics  o f   p atien t c h ar ac ter is tics .   T ab le  2   s h o ws th tu m o r   s tag in g   o f   lu n g   ca n ce r .     PET /C T   im ag ac q u is itio n a ll   th co n s id er ed   p atien ts   m u s u n d er g o   PET /C T   ac q u is itio n   b ef o r s tag in g   an d   tr ea tm en ap p r o ac h .   E n tr e n ch ed   o n   th clin ical  r o u tin p r o to co l,  b io g r ap h   with   2 2 . 7 cm   ax ial  v iew  was  tak en   o n   m C T   5 0   T o F .   Af ter   7 h   o f   f asti n g   an d   65 ± 7   m in u tes  o f   3 . 5   MBq / kg   o f   FDG    ( 4 2 3 ± 98   MBq ,   r an g 2 2 5 - 7 0 0   MBq )   PET /C T   im ag ac q u is itio n   was star ted .   T h e   C T   im a g with   n o n - co n tr ast  en h an ce d ,   n o n - r esp ir at o r y   g ates  wer e   ac q u ir e d   wi th   4   m m   th ick n ess   an d   0 . 942 × 0 . 942   mm 2   in - p lan e   th ick n ess   u s in g   1 3 0   k Vp   m o d u lati o n   s y s tem .   Fu r th er m o r e,   th e   PET   im ag es  ca n   b e   ac q u ir e d   b ased   o n   th e   b ed   p o s itio n   ar r a n g em en t   with   3 . 5   m in .   T h ac q u ir ed   PET   an d   C T   im ag es  ar r ec o n s tr u cted   u s in g   s p atial  r eso lu tio n   m o d ellin g   an d   tim o f   f lig h with   2 2   s u b s ets,  f o u r   iter atio n s ,   v o x el  s ize  o f   5 × 5 × 5   mm 2 ,   an d   6   m m   3 g au s s ian   f ilter in g   ap p r o ac h es r e s p ec tiv ely .         T ab le  1 .   Dem o g r ap h ics o f   p ati en t   C h a r a c t e r i s t i c s   #   o f   P a t i e n t s   ( %)   Te st   ( N = 5 5 )   ( %)   Tr a i n   ( N = 9 0 )   ( %)   S t a g e   I   3   3   3   II   4 5 ( 3 3 )   1 9 ( 3 2 )   2 8 ( 2 8 )   III   9 8 ( 7 1 )   3 6 ( 6 9 )   6 3 ( 7 2 )   Tr e a t me n t   C H E   7 2 ( 5 3 )   2 5 ( 4 7 )   5 9 ( 6 8 )   R A D   7 0 ( 5 1 )   3 0 ( 5 7 )   3 2 ( 3 6 )   A g e   M e a n ± SD   7 3 . 6 ± 9 . 4   7 3 . 8 ± 12   7 3 . 6 ± 9 . 4   R a n g e   48 - 96   48 - 91   48 - 96   G e n d e r   F e mal e   3 4 ( 2 5 )   9 ( 1 6 )   2 7 ( 3 1 )   M a l e   1 0 6 ( 7 9 )   4 6 ( 8 8 )   6 4 ( 7 3 )       T ab le  2 .   L u n g   t u m o r   s tag es   P r i mary   t u mo r   ( TU )   R e g i o n a l   l y m p h   n o d e s   ( LN )   D i st a n t   m e t a s t a s i s (D M )   TU 0 N o   t u mo r   TU 1 Tu mo r 3   c m   TU 1 a T u m o r 1   c m   TU 1 c T u m o r > 1   c m   t o 2   c m   TU 2 Tu mo r > 2   c t o   5   c m   TU 2 a T u m o r > 3   c m   t o   4   c m   TU 2 b T u m o r > 4   c m t o   5   c m   TU 3 Tu mo r > 5   c t o   cm   TU 4 Tu mo r > 7   c m   LN 0 N o   r e g i o n a l   n o d e   me t a s t a s i s   LN 1 I p si l a t e r a l   p e r i b r a n c h i a l / p e r i h i l a r /   i n t r a p u l mo n a r y   n o d e s   LN 2 I p si l a t e r a l   m e d i a s t i n a l   o r   su b c a r i n a l   n o d e s   LN 3 C o n t r a l a t e r a l   med i a s t i n a l / p e r i h i l a r / su p r a c l a v i c u l a r   n o d e s   D M 0 N o   d i st a n t   m e t a st a si s   D M 1 M a l i g n a n t   e f f u si o n   o r   c o n t r a l a t e r a l   n o d u l e   D M 2 D i s t a n t   me t a s t a s i d e t e c t e d       4.   RE D E M N ET M O DE L   Fig u r e   1   r ep r esen ts   th e   ar ch it ec tu r o f   th e   p r o p o s ed   R E DE M - NE T .   T h e   p r o p o s ed   R E DE M - NE T   is   co m p o s ed   o f   p ar allel  f ea tu r e   ex tr ac to r s   n am e d   d e n s r esid u al  co n v o lu tio n al  n etwo r k   ( D R C N)   f o r   ex tr ac tin g   h ig h   d im e n s io n al  f ea tu r es  f r o m   b o th   t h PET   an d   C T   m o d alities .   No te  th at  th f ea tu r e   ex tr ac to r s   s h ar ed   weig h ts   am o n g   th em s elv es to   ex am in th b is p atial  f ea tu r es.   B o th   p r o d u ce   h ig h   d im e n s io n al - s p atial  p ix elate d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       R esid u a l e d g d en s en h a n ce d   mo d u le  n etw o r k:   A   d ee p   lea r n in g   a p p r o a c h   …  ( P r a b a ka r a n   Ja ya r a ma n )   4035   f ea tu r es  an d   p r o v id t h em   as  in p u to   th UN e t + + + .   T h UN e t + + +   ex tr ac ts   m u lti - lev el  d ec o d ed   f ea t u r es  an d   r eso lv th r ed u n d an co m p u t atio n   p r o b lem s   b y   in clu d in g   C B AS.  T h o u tp u o f   UN e t + + +   is   d ep icted   in   f o r m   o f   m u lti - lev el  f ea tu r m a p s .   Fro m   th e   m u lti - lev el  f ea tu r e   m ap s ,   P2 L a n d   E 2 L o u tp u th p r ec is lu n g   tu m o r   s eg m e n tatio n   r esu lt.  Fin ally ,   th e   d etec ted   t u m o r   is   th en   f ed   to   t h m u lti  class - s u p p o r v ec to r   m ac h in e   ( MC - SVM)   f o r   m u lti cla s s   lu n g   tu m o r   s tag class if icatio n   with   p ea k   ac c u r ac y   a n d   p r ec is io n   r esp ec tiv ely .       D RCH D RCH P E T CT H D S H D S P E T CT U N e t + + + P 2L M E 2L M MC - S V M P ri m a ry T um or Re gi on L ym ph N ode D i s t a nt  M e t a s t a s i s     Fig u r e   1 .   Ov e r all  ar ch itectu r o f   th p r o p o s ed   R E DE M - NE T   m o d el       4 . 1 .     P a ra llel f ea t ure  ex t ra c t o rs   T h p r e - p r o ce s s ed   PET   an d   C T   im ag Im PET ′′′ ,   an d   Im CT ′′′   is   p r o v id ed   as  an   in p u to   th p a r allel  f ea tu r ex tr ac to r s   n am e d   DR C N   wh ich   p r o v id es  o u tp u as  as s o ciate d   p ix el - s u p er p ix els    an d   h ig h   d im en s io n al  s p atial  f ea tu r es  ds .   No te  th at,   p ix els  an d   s u p er - p ix els  in   th m ed ical  im ag es  ca n   p er f o r m   tr an s f o r m atio n   am o n g   ea c h   o t h er M × N Im M × C ,   an d   SP N × C   in   wh ich   p ix els  an d   s u p er - p ix els  ar e   r ep r esen ted   b y   a n d   N   r esp ec tiv ely .   Fu r th er m o r e,   th co l o r   s ca lin g   an d   p o s itio n al  f ac t o r s   ar d e n o ted   b y   δ p o s i , a n d   δ CSC .   T h f o r m u latio n   o f   δ p o s i   is   co m p u ted   in   ( 1 ) :     δ p o s i = ( N ω M ω , N h M h )   ( 1 )     F r o m   ( 1 ) ,   N ω N h M ω ,   an d   M h   d e n o tes  t h n u m b er   o f   p ix els  with   h eig h an d   wid t h   r esp ec tiv ely .   W ith   th e   co lo r   s ca lin g   an d   p o s itio n al  f ac to r s ,   th s p atial  co m p ac tn ess   an d   co lo r   s im ilar itie s   ca n   o v er lo o k   th tu m o r   b o u n d ar ies.   T h d esig n ed   D R C N   en h an ce s   th lear n in g   ca p ab ilit y   an d   ef f icac y   o f   th f ea tu r ex tr ac tio n   wh ich   tr an s f o r m s   th g iv en   Im PET ′′′   o r   Im CT ′′′   in to   two   lev el   u p s am p l ed   an d   d o wm s am p led   f ea tu r m ap s   r esp ec tiv ely .   T h m ath em ati ca ( 1 )   o f   th d en s co n v o l u tio n al  b lo ck s   an d   s tack ed   r esid u al  b lo ck s   ar co m p u ted   as  ( 2 )   to   ( 5 ) :     IF DC = PS + M PL R 4   ( 2 )     IF r es 1 = F e a DC   ( 3 )     IF r es 2 = F e a DC F e a r es 1   ( 4 )     IF r es 3 = ( F e a DC F e a r es 1 ) F e a r es 2   ( 5 )     Fro m   ( 2 ) - ( 5 )   IF DC   an d   F e a DC   d en o tes  th in p u an d   o u tp u f ea tu r m a p s   o f   th d en s co n v o lu tio n al   b lo ck s   r esp ec tiv ely IF r es j   an d   F e a r es j   d en o tes  th in p u a n d   o u tp u f ea tu r es  m ap s   in   th j - th   r esid u al  b lo ck s an d     4   d en o tes th up - s am p lin g   o p e r atio n   with     as a d d itio n   o p er ati o n   o f   ev er y   f ea tu r e   elem en t.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 5 4 0 3 2 - 4 0 4 2   4036   B y   en tr en ch i n g   d en s co n v o l u tio n al  lay er s ,   elem e n wis ad d itio n ,   a n d   s tack ed   r esid u al   b l o ck s   s u m s   th f ea tu r e   m ap s   o f   ev e r y   d ep th   ( i.e . 6 4   f ea tu r m a p s ) .   T h e   d ee p er   la y er   b etter   will  b s p atial  in f o r m atio n   in   th f ea tu r e   m ap s .   T o tally ,   we  h av u tili ze d   2 0 0   f ea tu r e   m ap s   in   tr ip le  le v els  an d   ar e   am al g am ated   u s in g   th e   2 × 2   co n v o lu tio n al   la y er   o p er atio n .   T o   b clea r e r ,   th e   o u tp u r esid u al  in f o r m atio n   o f   th e   f u s ed   with   th e   Up s am p le  r esid u al  f ea tu r e   m a p   to   p r o d u ce   m u lti  s ca le  a n d   m u lti  b r a n ch   f ea tu r e   m ap s   wi th   en r ich ed   s p atial  in f o r m atio n .   T h o u tp u ts   o f   th Im PET ′′′   o r   Im CT ′′′   ar h ig h   d im en s io n al  s p atial  f ea tu r es  as  HDS PET , a n d   HDS CT   r esp ec tiv ely .     4 . 2 .     M ulti - lev el  deco ded f ea t ure  ex t ra ct io n   T h o u tp u t   f r o m   th DR C HDS PET , a n d   HDS CT   ar e   p r o v id ed   as  an   in p u t   to   th UN e t + + +   f o r     m u lti - lev el  d ec o d ed   f ea t u r ex tr ac tio n .   T h o s f ea tu r es  ar p r o v id ed   to   ev e r y   en co d e r   s tag HDS En c 1 , HDS En c 2 , HDS En c 3 , a n d   HDS En c 4   an d   ar am al g am ated   a n d   p a s s ed   to   th C B AS  in   th d ec o d er   b lo ck   HDS D ec 1 , HDS D ec 2 , HDS D ec 3 , a n d   HDS D ec 4   b y   p er f o r m i n g   2 × 2   co n v o l u tio n al   an d   b atch   n o r m aliza tio n   o p e r atio n   r esp ec tiv ely .   T h m ajo r   a d v a n tag o f   u tili zin g   UN e t + + +   o v e r   co n v e n tio n al  UNe is   th at   th e   d esig n ed   m o d el   u tili ze s   o n ly   less er   p ar am eter s   f o r   m u lti s ca le  d ec o d ed   f ea tu r ex tr ac tio n   an d   f u s io n   r esp e ct iv ely .   T h s k ip   co n n ec tio n s   i n   UN e t + + +   en h a n ce   m u lti - s ca le  f ea tu r e   ex tr ac t io n   b u ca n   ca u s r ed u n d a n cy .   T o   ad d r ess   th is ,   f ea tu r es  f r o m   HDS D ec 3   ar p r o ce s s ed   th r o u g h   HDS En c 1   an d   HDS En c 2   f r o m   d if f er en m ax - p o o lin g   lay er s .   HDS En c 3 HDS D ec 4 ,   a n d   HDS D ec 5   ar r e f in ed   u s in g   2 ×2   c o n v o lu tio n s   w ith   s ig m o id   ac tiv atio n   an d   bi - lin ea r   u p s am p lin g ,   e n ab lin g   ef f icien t sem an tic  f ea tu r e   lear n in g   with   r e d u ce d   c o m p u tatio n al  co m p lex ity .   T h f o r m u latio n   o f   s k ip   c o n n ec ted   m u ltis ca le  UN e t + + +   is   p r o v id e d   as  f o llo ws;   a s s u m th at  b t h e   p r esen en c o d er   an d   d ec o d er   lay er   r esp ec tiv el y   with   M   n u m b er   if   o v e r all  lay er s .   T h e   f ea t u r m a p s   ar r a n g ed   in   s tack ed   f o r m at  ar d e n o ted   b y HDS D ec j   th at  ca n   b ca lcu lated   as   ( 6 ) :     HDS D ec j = { B ( CBN [ ( B N R ( HDS En c j ) , UP ( HDS D ec k ) k = j + 1 M 2 ] ) ) , j = 1 B ( CBN [ ( B N R ( HDS En c j ) , UP ( HDS D ec k ) k = j + 1 , DS ( HDS D ec k ) i = j 2 ] ) ) , j > 1 , > 0   ( 6 )     F r o m   ( 6 ) ,   t h C B AS  is   d en o t ed   b y   B ( . )   wh ich   is   s u cc ee d e d   b y   th R eL ac tiv atio n   f u n ctio n .   T h e   C B N   ( ) ,   an d   B NR   ( )   i s   d en o ted   b y   co n v o lu tio n   b atch   n o r m aliza tio n   s et  an d   R eL b atch   n o r m aliza tio n   s et  r esp ec tiv ely ,   UP  ( ) ,   an d   DS  ( )   d e n o tes  th u p   s am p lin g   a n d   d o wn   s am p lin g   o p er atio n   r esp ec tiv ely .   T h e   ad o p tio n   o f   C B AS  with   b o th   th s p atial  an d   ch an n el  atten tio n   en h an c es  th co n tex tu al  in f o r m atio n   in   m u lti  s ca le  f ash io n .   I n   o u r   d esig n ,   d ec o d er   lay er   attain s   f ea tu r m ap   M SF R W × H × C   in   wh ich   it  is   p r o v i d ed   as  an   in p u to   th e   C B AS.  Af ter m ath ,   th e   ch an n el  en tr e n ch ed   f ea tu r m a p   N c R C × 1 × 1   an d   s p atial  en tr en ch ed   f ea tu r m ap   N s R 1 × H × W .   T h f in al  f ea tu r e   m ap   o u tp u fe a ′′   is   co m p u ted   as   ( 7 )   an d   ( 8 ) :     fe a = N c ( fe a ) fe a   ( 7 )     fe a ′′ = N s ( fe a ) fe a   ( 8 )     T he   r ef in e d   m u ltis ca le  f ea tu r m ap   fe a ′′   h o ld s   th m u lti s ca le  s em an tic  in f o r m atio n   o f   th lu n g   tu m o r s .     4 . 3 .     P i x el - edg lev el  lea rning   T h ex tr ac te d   fe a ′′   is   th en   p ass ed   s im u ltan eo u s ly   to   th e   P2 L an d   E 2 L f o r   h ig h ly   p r éc is ed   lu n g   tu m o r   s eg m en tatio n .   T h P2 L is   co m p o s ed   o f   s er ies  o f   c o n v o lu ti o n al  lay er s   wh ich   o u tp u ts   th p ix el  wis class if icatio n   m ap .   T h fe a ′′ ( PET )   is   p ass ed   to   th e   s er ies  o f   3 × 3   co n v o lu tio n   lay e r s   in   wh ich   t h f in al  co n v o l u tio n al  lay er   c on v op   ca n   b f o r m u lated   as   ( 9 ) :     L = c on v op ( fe a ′′ ( PET ) )   ( 9 )     F r o m   ( 9 ) ,   L R H × W × C   d e n o t e s   t h e   l o g it   m ap   h e r e   C   d e n o t e s   t h e   n u m b e r   o f   c l a s s es .   W e   a p p l y   S o f t M a x   f u n c t i o n   t o   f e a t u r e   m a p   c h a n n e l   d i m e n s io n   t o   a t t a i n   t h e   p r o b a b i li t y   m a p Pr .   T h e   f o r m u l a t i o n   o f   Pr   i s   d e n o t ed   a s   ( 1 0 ) :     Pr j , i , c = e L j , i , c e L j , i , c C c = 1   ( 1 0 )   T he   lo s s   f u n ctio n   f o r   p ix el  wis lear n in g   u tili ze d   is   cr o s s   en tr o p y   lo s s   an d   ca n   b a u th o r ized   as   ( 1 1 ) :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       R esid u a l e d g d en s en h a n ce d   mo d u le  n etw o r k:   A   d ee p   lea r n in g   a p p r o a c h   …  ( P r a b a ka r a n   Ja ya r a ma n )   4037   Lo = 1 H W Gr j , i , c C c = 1 W i = 1 H j = 1 l og   ( Pr j , i , c )   ( 1 1 )     F r o m   ( 1 1 ) Gr R H × W × C   d en o tes th g r o u n d   tr u th   p ix el  lev el  p r o b a b ilit y   m ap .   T h e   ed g f ea tu r es  ca n   b e x tr ac ted   f r o m   t h fe a ′′ ( CT )   f ea tu r m a p   u s in g   th e   g en er al   ed g d etec tio n   o p er ato r   Υ   as   s h o wn   in   ( 1 2 ) :     Ed = Υ ( fe a ′′ ( CT ) )   ( 1 2 )     F r o m   ( 1 2 ) Ed R H × W   f r o m   th fe a ′′ ( CT )   in p u t.  Af ter m ath ,   f ea t u r e x tr ac tio n   ca n   b e   p er f o r m e d   b ased   o n   th co n te x tu al  in f o r m ati o n   a r o u n d   th im a g e d g es.  Ass u m e   th at  c o n v o lu tio n al   lay er s   ar ad o p ted   f o r   f ea tu r e   m ap   as   ( 1 3 ) :     F e a k = c on k ( F e a k 1 ) , k { 1 , 2 , , K }   ( 1 3 )     F r o m   ( 1 3 ) ,   F e a 0 = fe a ′′ ( CT )   as  th in p u i m ag e,   an d   F e a k R H k × W k × D k   is   th e   k - th   lay er   f ea tu r m a p .   Ad o p ted   f ea t u r m a p   is   th en   p r o v id ed   o n   c o n v o lu tio n al  lay e r   f o r   e d g lev el  class if icatio n   as   ( 1 4 ) :     = c on ed g ( fe a i )   ( 1 4 )     F r o m   ( 1 4 )   d e n o tes  lo g it  e d g e   m ap   with   c   as  th ed g e   class es .   I n   s im ilar   m an n e r   to   ( 9 ) ,   s o f t m ax   o p er atio n   also   p er f o r m e d   f o r   g e n er atin g   ed g lev el  f ea tu r m ap .   B y   co m b in in g   th P2 L an d   E 2 L M,   we  o b tain   th e   s eg m en ted   o u t p u t a n d   ca n   b f o r m u lated   a s   ( 1 5 ) :     Se g LC = L ( fe a ′′ ( PET ) ) ( fe a ′′ ( CT ) )   ( 1 5 )     4 . 4 .     M a chine le a rning   ba s ed   lun g   ca ncer   s t a g cla s s if ica t io n   Fro m   th Se g LC   we  d er iv e   w - class es  with   w - b in ar y   class if ier s   ar tr ain ed   i n   wh ich   ev er y   b i n ar y   class if ier s   ar tr ain ed   to   d etac h ed   th j - th   class   f r o m   o t h e r   class es.  Fo r   en ab lin g   MC - S VM ,   th is   r esear ch   u tili ze d   o n Vs  r est  ( OV R )   ap p r o ac h   wh ich   s p lits   th m u ltip le  b in ar y   class if ier s .   T o   b m o r d is tin ctiv e,   th tr ain in g   p r o ce s s   with   ev er y   w - th   b in ar y   class if ier   with   j - th   class   ca n   b f o r m u lated   as   ( 1 6 ) :     min i we j , bi j , μ j 1 2 we j 2 + RP μ ji n j = 1   ( 1 6 )     Su b ject  to   th co n s tr ain t in   ( 1 7 ) :     ji ( we j . ð i + bi j ) 1 μ ji , i = 1 , 2 , , n   ( 1 7 )     W h er th lab el  f u n ctio n   is   d e f in ed   in   ( 1 8 ) :     ji = { 1     if   i = j 1       if   i j   ( 1 8 )     B ased   o n   th f o r m u latio n ,   th MC - SVM   clas s if ies  th Se g LC   t u m o r   in to   th r ee   s tag es  as  p r im ar y   tu m o r ,   r eg io n al  ly m p h   n o d e,   an d   d is tan t m etastas is .       5.   E XP E R I M E N T A L   E VA L U AT I O N   5 . 1 .     I m ple m ent a t io n det a ils   W u tili ze d   th p y th o n   T e n s o r Flo an d   Ker as  p ac k ag es  to   em p lo y   o u r   a p p r o ac h .   W also   im p lem en ted   a n   NVI DI T esla  T 4   GPU  wh ich   Go o g le  C o lab   o f f e r s   f o r   tr ain in g   a n d   co n tr o llin g   th e   class if ier .   W u til ized   m in b atch es  o f   Size  1 6   to   tr ain   th e   n etwo r k   f o r   1 0 0   ep o c h s   with   th p ast  s to p p in g   co n d itio n s   s et  to   1 0   ep o c h s   to   av o id   o v e r   f itti n g .   W co m m o n ly   ad ju s th am o u n o f   th e   ex is tin g   wo r k   an d   b eg in   th t r ain in g   p r o ce s s   f r o m   s cr atch .   W also   em p lo y e d   th Ad am   o p tim izer   to   tr ain   th n etwo r k   a b o v e   to   b elo w.   E s p ec ially ,   we  p lace   th in itial  lear n in g   r ate  to   0 . 0 0 0 1   an d   th e   o p tim izer s   p ar am eter s   to   0 . 9   a n d   0 . 9 9 9 ,   if   th e r is   n o   v alid atio n   lo s s   en h an ce m e n is   n o ticed   f o r   f i v co n s ec u tiv e   ep o c h s .   W also   f in e - tu n ed   th r ec en t m o d el  f o r   f iv e p o c h s   at  lear n in g   r ate  to   ad v er s ely   d am ag t h weig h ts   o f   t h m o d el.     5 . 2 .     E v a lua t i o m et rics   T h em p l o y ed   DL   tech n i q u es  ar ev alu ated   in   t h p r o v is io n s   o f   f iv e   m etr ics   f o r   s ep ar ate   p lan s u ch   as  a cc u r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   F1 - s co r e,   i n ter s ec tio n   o v er   u n i o n   ( I o U) ,   an d   a r ea   u n d e r   cu r v ( A U C ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 5 4 0 3 2 - 4 0 4 2   4038     Acc u r ac y ac cu r ac y   is   d ef in ed   as  th r atio   o f   p r o p er ly   d etec ted   th v ar io u s   p ix els  an d   th ea s iest   m etr ic   o n   th f i v m etr ics.     Pre cisi o n p r ec is io n   is   s p ec if ie d   as  th m ea s u r o f   th e   p r o p er ly   d etec ted   m alig n an t   p ix els  t o   th d if f er e n p ix els  ca teg o r ized   as  m alig n a n in   th p lan e   an d   t h u s   it  d is p lay s   th b etter   m o d el  is   wh ile  th r esu lts   ar p o s itiv e.     R ec all:  r ec all  is   th p iece   o f   t h m alig n an t   p ix els  in   th e   b o t to m   tr u th   w h ich   wer p r o p er l y   d etec ted   a n d   class if ied   as  to   all  m alig n an p ix els  in   th d ata  s et.   le s s   r e ca ll  s ig n if ies  h u g n u m b er   o f   f ak alar m s ,   y et  less   p r ec is io n   v alu s p ec if ies a  h u g n u m b er   o f   f ak al ar m s .     F1 - s co r e:  F1 - s co r is   d ef in e d   as th co n s o n an m ea n   o f   th p r ec is io n   an d   r ec all.     I o U I o U   is   d ef i n ed   as  th e   in t er s ec tio n   m ea s u r e   o f   th e   g r o u n d   tr u th   u n io n   a n d   d etec ted   p l ac es  an d   is   th ess en tial m etr ic  o n   s ev er al  o b j ec t c lass if icatio n   an d   s eg m en t atio n   is s u es.     AUC A UC   is   s p ec if ied   as  th p lace   b elo th R OC   cu r v e .   R OC   cu r v h as  th r ec all  o f   th d esig n   o n   th y - ax is   an d   f alse  p o s itiv p er ce n tag f alse  p o s itiv ex am p les   ( FPE ) .   FP E   tr u n eg a tiv ex am p les   ( T NE )   o n   t h x - ax is .   AUC  i s   p er ce n tag e   o f   th m o d el’ s   ef f ec tiv en ess   in   an   in cr ea s e d   u n b alan ce d   o u tlin an d   will b ev alu ated   a s   th v ital b elo th R O C   cu r v e.   T h m en tio n ed   m etr ics ar e   ev alu ated   f o r   g iv en   p la n as   in   ( 1 9 )   to   ( 2 2 ) :     A c c ura c y   =   T PE + T N E T PE + T N E + F PE + F N E   ( 1 9 )     Pr e c isio n   =   T PE T PE + F PE   ( 2 0 )     R e c a l l =   T PE T PE + F N E   ( 2 1 )     F1 s c or e   =   T PE T PE + 1 2 ( F PE + F N E )   ( 2 2 )     H er e   t r u e   p o s i ti v e   e x am p l es   ( T PE ) ,   T N E ,   FP E ,   a n d   f alse   n e g a tiv e   e x a m p les   ( FN E )   s i g n i f i es th e   am o u n t   o f   t r u e   p o s iti v e ,   t r u e   n e g ati v e ,   f als e   p o s it iv e ,   an d   f a ls e   n e g a ti v e   o n   t h e   d e te cte d   b i n a r y   s e g m e n ta ti o n   m ask   o f   a   ta k e n   im a g e .   H er we   h a v e   esti m at ed   t h e   ev al u a ti o n   m et r i cs   a b o v e   f o r   e ac h   o f   t h e   in d i v i d u a p la n o f   t h e   t esti n g   d at ase an d   we   r ec o r d   t h co m m o n   v al u es   o f   t h e   m e n ti o n e d   m et r i cs t h r o u g h   all   i m a g es   o f   t h e   tes ti n g   s e t.     5 . 3 .     Co m pa ra t iv a na ly s is   PET   o r   C T   s ca n   s p ec ialis ts   d esig n ed   p ix el   lev el  s eg m e n tatio n   m ask s   f o r   i n d iv id u al  3 5   p atien ts   to   esti m ate  o u r   m o d el  wh ic h   r ep r esen th test   s et.   Gr o u n d   tr u t h   f r o m   th r ea b o u n d in g   b o x e s   was  im p lem en ted   to   tr ain   th m o d el.   Ho we v er ,   t h ev alu atio n   m etr ics  wer ev alu ated   am o n g   th m o d el  d etec tio n   an d   t h p ix e l   lev el  s eg m en tatio n   m ak es  t o   a s s u r th ev al u atio n s   im p o r ta n ef f ec tiv e n ess .   T ab le  3   s h o ws  th p er f o r m a n ce   o f   th co m b in atio n   ap p r o ac h   f o r   in d iv i d u al  p lan e   with   9 5 % c o n f id en ce   le v el.   Fro m   T ab le  3 ,   th p r o p o s ed   R E DE M - Net  m o d el  co n s is ten tl y   o u tp er f o r m s   alter n ativ m o d els  ac r o s s   f iv f o ld s   in   f u s in g   PET   o r   C T   p lan es.  I n   f o ld   1 ,   it  ac h iev e d   9 8 . 5 5 ac cu r ac y   an d   7 1 . 2 3   F1 - s co r e,   s u r p ass in g   m o d ality - s p ec if ic  s eg m en tatio n   n etwo r k   ( MSSN - Net)   s ig n if ican tly .   I n   f o ld   2 ,   it  o u tp er f o r m e d   two - s tag s eg m en tatio n   n etwo r k   ( T DN N - Net )   with   9 7 . 3 2 %   ac cu r a cy   an d   8 0 . 6 9   F1 - s co r e.   Fo l d   3   r esu lts   s h o wed   s u p er io r   p e r f o r m an ce   o v er   c o n tex t - awa r c o n v o lu tio n al  n etwo r k   ( C AC - Net ) ,   wh ile  f o ld   4   also   f av o r ed   R E DE M - Net  o v er   T DNN - Net .   I n   f o ld   5 ,   o u r   m o d el   r ea ch e d   9 6 . 6 8 ac c u r ac y   an d   8 5 . 6 9   F1 - s co r e.   Ov er all,   R E DE M - Net  im p r o v es  ac cu r ac y   b y   2 0 . 8 1 %,  p r ec is io n   b y   3 2 . 6 4 %,  F1   b y   1 5 . 3 6 %,  an d   I o b y   2 0 . 3 6 o n   av er ag e.   I n   F ig u r 2   R E DE M - Net  m o d el  o n ly   u tili ze s   o n m o d ality   PET   o r   C T ,   g en er ally   co llap s s h o r o f   ex ac tly   id en tify in g   th s ite  o f   th m alig n an tu m o r .   T h is   ca n   b clar if ied   b y   th tr u th   wh ich   n o th f u n ctio n a l   ( PET )   o r   th an at o m ical  ( C T )   d ata  th at  a r im p o r tan f o r   d iag n o s is   an d   ca r r ied   i n to   ac co u n t.  PET   a n d   C T   m o d alities   f u s io n   cr u cially   en h an ce s   th e   d iag n o s tic  ab il ities   o f   th m o d el.   Mo r e o v er ,   th e   p ix el   wis s eg m en tatio n   m ask s   ar en h a n ce d ,   an d   th ey   ca n   ex ac tly   d e f in th tu m o r   lo ca tio n   an d   s i ze   af ter   th o n lin f ew  s h o r etr ain i n g   p r o ce s s   will  b im p lem en ted .   W u tili ze d   th n o n p ar am etr ic  W ilco x o n   s ig n ed   r an k   test   th at  co n n ec ts   th two   p air e d   g r o u p s   to   ex p lo r wh et h er   th F1   an d   I o d ev elo p m en is   cr u cial  as  an   o u tco m e   o f   th PET   an d   C T   m o d ality   f u s io n   an d   t h p r esen ted   f ew  s h o ts   r etr ain in g   a p p r o ac h .   Ma jo r ly   it  will  b ap p lied   in   th lo ca tio n   o f   t h p air ed   s tu d en t’ s   test   with o u ac q u ir in g   th e   r ec o g n ized   d ata   with   n o r m al  d is tr ib u tio n .   W u tili ze d   th W ilco x o n   test   to   r elia b ly   ac ce s s   th at  o u r   ap p r o ac h   h as  ad v a n ce d   F1   an d   I o s c o r wh ile   co m p ar ed   to   o th er   ap p r o ac h es  d u e   to   th e   r esu lts   ar e   co n n ec ted   a n d   d if f er   f r o m   n o r m al   d is tr ib u t io n .   W h a v ac h ie v ed   t h v a lu less   th an   0 . 0 2   f o r   th e   F1   an d   I o s co r es  b y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       R esid u a l e d g d en s en h a n ce d   mo d u le  n etw o r k:   A   d ee p   lea r n in g   a p p r o a c h   …  ( P r a b a ka r a n   Ja ya r a ma n )   4039   u tili zin g   th W ilco x o n   test .   W will  av o id   th h y p o th esi s   with   co n f id en ce   lev el  o f   9 9 . 9 8 wh ile  we  co m p ar th e   s u g g ested   R E DM - Net  m o d el  with   d if f er en t a p p r o ac h es.   Fig u r 3   p r esen ts   th R OC   cu r v es  an d   AUC  v alu es  o f   f iv e   m o d els  ev alu ate d   f o r   s em an tic  s eg m en tatio n   p er f o r m a n ce .   An   AUC  o f   0 . 5   i n d icate s   r an d o m   class if icatio n ,   wh ile  1 . 0   d e n o tes  p er f ec t   ac cu r ac y .   Ou r   p r o p o s ed   R E DE M - Net  ac h iev ed   th h ig h est  AUC  o f   0 . 9 9 8 ,   o u tp er f o r m in g   C AC - Ne ( 0 . 8 5 6 ) ,   T DNN - Net  ( 0 . 7 5 6 ) ,   MSSN - Net  ( 0 . 6 2 5 ) ,   an d   MSAM - Net  ( 0 . 9 2 5 ) ,   d em o n s tr atin g   its   s u p er io r   d iag n o s tic  ca p ab ilit y .       T ab le  3 .   Fiv e - f o ld   co m p ar is o n   o f   p r o p o s ed   v s   ex is tin g   m o d e l   F o l d   M o d e l   A c c u r a c y   ±   9 5 %   C I   P r e c i s i o n   ±   9 5 C I   R e c a l l   ±   9 5 C I   F 1   ±   9 5 %   C I   I O U   ±   9 5 %   C I   F o l d   1   C A C - N e t   [ 8 ]   9 6 . 2 1 ± 0 . 0 4   6 5 . 3 2 ± 2 . 6 2   3 5 . 6 4 ± 2 . 1 9   4 3 . 2 1   ±   1 . 8 0   3 3 . 2 6   ±   0 . 0 6   TD N N - N e t   [ 6 ]   9 7 . 2 5 ± 0 . 0 6   6 9 . 7 5 ± 2 . 3 5   5 4 . 3 2 ± 2 . 1 5   4 9 . 3 5   ±   1 . 6 5   2 9 . 6 5   ±   0 . 3 5   M S S N - N e t   [ 1 3 ]   9 6 . 5 4 ± 0 . 0 7   7 1 . 2 5 ± 2 . 4 5   4 9 . 6 8 ± 2 . 6 9   5 6 . 3 2   ±   2 . 3 5   1 9 . 3 2   ±   1 . 2 5   M S A M - N e t   [ 1 4 ]   9 4 . 3 2 ± 0 . 0 5   7 0 . 6 5 ± 2 . 0 5   5 0 . 3 6 ± 2 . 2 5   6 0 . 6 5   ±   2 . 6 5   2 5 . 6 2   ±   2 . 3 6   R ED E M - N ET   9 8 . 5 5 ± 0 . 0 5   7 4 . 6 9 ± 2 . 9 5   6 5 . 8 7 ± 2 . 3 6   7 1 . 2 3   ±   3 . 3 0   4 0 . 6 7   ±   2 . 9 6   F o l d   2   C A C - N e t   [ 8 ]   9 5 . 3 6 ± 0 . 0 2   7 0 . 2 5 ± 2 . 6 5   4 0 . 3 2 ± 2 . 6 5   7 0 . 3 2 ± 1 . 2 5   1 5 . 3 2 ± 0 . 3 5   TD N N - N e t   [ 6 ]   9 4 . 3 2 ± 0 . 3 6   7 2 . 0 5 ± 2 . 3 6   4 5 . 0 2 ± 3 . 0 6   6 5 . 3 2 ± 2 . 3 6   1 9 . 6 5 ± 0 . 3 6   M S S N - N e t   [ 1 3 ]   9 5 . 6 8 ± 0 . 2 8   7 4 . 0 2 ± 2 . 9 6   3 9 . 6 5 ± 3 . 0 1   4 9 . 2 5 ± 3 . 6 5   2 2 . 3 5 ± 2 . 3 0   M S A M - N e t   [ 1 4 ]   9 4 . 3 5 ± 0 . 0 2   7 1 . 3 2 ± 1 . 0 2   4 2 . 3 5 ± 2 . 6 5   5 5 . 6 2 ± 3 . 8 5   3 0 . 8 9 ± 2 . 5 8   R ED E M - N ET   9 7 . 3 2 ± 0 . 0 2   7 7 . 6 5 ± 2 . 6 5   5 5 . 3 2 ± 2 . 7 8   8 0 . 6 9 ± 2 . 6 5   3 5 . 6 4 ± 3 . 3 2   F o l d   3   C A C - N e t   [ 8 ]   9 6 . 3 2 ± 0 . 2 5   6 9 . 3 5 ± 2 . 8 7   4 5 . 3 2 ± 2 . 1 5   6 9 . 3 2 ± 2 . 0 5   2 0 . 3 6 ± 0 . 7 5   TD N N - N e t   [ 6 ]   9 2 . 6 5 ± 0 . 3 9   6 0 . 5 5 ± 2 . 9 5   3 9 . 6 5 ± 2 . 0 3   7 0 . 5 2 ± 3 . 8 7   2 5 . 3 7 ± 3 . 2 5   M S S N - N e t   [ 1 3 ]   9 3 . 4 5 ± 0 . 8 7   7 1 . 2 5 ± 2 . 6 2   4 2 . 3 5 ± 2 . 6 5   7 1 . 3 5 ± 1 . 0 2   3 0 . 6 5 ± 1 . 0 2   M S A M - N e t   [ 1 4 ]   9 4 . 3 5 ± 0 . 3 6   7 2 . 3 5 ± 2 . 3 9   4 0 . 3 3 ± 2 . 9 6   7 2 . 6 5 ± 1 . 0 1   2 4 . 9 7 ± 2 . 3 6   R ED E M - N ET   9 8 . 6 5 ± 0 . 1 5   7 9 . 6 5 ± 1 . 0 3   5 0 . 6 5 ± 2 . 7 5   8 0 . 6 5 ± 2 . 3 6   3 9 . 6 5 ± 3 . 6 9   F o l d   4   C A C - N e t   [ 8 ]   9 3 . 6 5 ± 0 . 2 5   7 8 . 6 5 ± 2 . 0 3   3 8 . 3 3 ± 2 . 8 5   7 2 . 6 5 ± 3 . 9 5   1 5 . 3 6 ± 2 . 5 8   TD N N - N e t   [ 6 ]   9 0 . 7 8 ± 1 . 2 0   7 0 . 6 5 ± 2 . 0 5   3 0 . 0 1 ± 3 . 2 5   7 1 . 2 5 ± 3 . 7 5   1 9 . 3 7 ± 2 . 7 5   M S S N - N e t   [ 1 3 ]   9 2 . 6 4 ± 1 . 2 6   7 1 . 5 5 ± 2 . 8 5   3 2 . 6 5 ± 3 . 0 1   4 6 . 3 5 ± 3 . 0 5   2 5 . 6 4 ± 2 . 1 4   M S A M - N e t   [ 1 4 ]   9 0 . 6 5 ± 0 . 3 1   7 3 . 6 4 ± 2 . 9 6   4 0 . 5 6 ± 3 . 0 5   6 5 . 3 9 ± 2 . 6 5   1 5 . 3 6 ± 2 . 6 5   R ED E M - N ET   9 5 . 6 6 ± 0 . 2 0   8 0 . 6 5 ± 1 . 2 6   4 5 . 6 4 ± 2 . 6 5   7 8 . 3 6 ± 2 . 7 5   3 5 . 6 1 ± 0 . 5 8   F o l d   5   C A C - N e t   [ 8 ]   9 2 . 3 5 ± 0 . 1 2   7 9 . 3 6 ± 2 . 7 5   3 5 . 6 7 ± 2 . 6 5   8 0 . 5 6 ± 2 . 8 9   2 5 . 6 8 ± 0 . 3 1   TD N N - N e t   [ 6 ]   9 0 . 3 6 ± 1 . 3 2   7 5 . 3 6 ± 2 . 5 8   4 2 . 9 7 ± 2 . 0 5   7 2 . 5 6 ± 3 . 0 7   2 0 . 3 1 ± 2 . 3 5   M S S N - N e t   [ 1 3 ]   9 2 . 8 7 ± 2 . 3 6   7 4 . 3 7 ± 2 . 4 8   3 9 . 6 7 ± 2 . 0 9   8 0 . 2 3 ± 2 . 6 5   3 1 . 4 8 ± 3 . 2 5   M S A M - N e t   [ 1 4 ]   9 4 . 3 6 ± 1 . 3 5   7 2 . 8 9 ± 2 . 6 0   4 0 . 2 3 ± 2 . 3 3   7 5 . 6 2 ± 3 . 9 8   3 5 . 6 7 ± 3 . 6 9   R ED E M - N ET   9 6 . 6 8 ± 2 . 0 1   8 2 . 3 6 ± 2 . 7 5   5 0 . 6 7 ± 2 . 8 5   8 5 . 6 9 ± 3 . 9 9   4 0 . 6 5 ± 3 . 9 7               Fig u r 2 .   Seg m e n tatio n   r esu lt  co m p ar is o n   o f   p r o p o s ed   v s   ex is tin g   wo r k s   Fig u r 3 .   R OC - AUC illu s tr ati o n   o f   p r o p o s ed   v ex is tin g   wo r k s       5 . 4 .     M L   ba s ed  s t a g cla s s if ica t io n a na ly s is   I n   s tag in g ,   th e r wer e   2 8   p atien ts   in   th e   f ir s s tag e,   4 5   p ati en ts   in   s ec o n d   s tag e   an d   9 8   p atien ts   in   th ir d   s tag e.   W ith   a   co m m o n   d ev elo p m en t   o n   4 1 . 0 5   m o n t h s   in   th r a n g e   o f   1 . 8 - 8 5 . 1   m o n t h s ,   th m e d ian   OS  was  1 4 . 3   m o n th s   in   th r a n g o f   1 . 2 - 5 1   m o n th s .   At  last ,   7 5   p atien ts   h av d ie d   ( 5 0 %).   C lass if icatio n   o u tco m es   o f   in d iv id u al   ML   m et h o d s   a n d   th eir   u n ity   f o ll o win g   t h tw o   tech n i q u es  ar e   ex p r ess ed   in   T ab le  4 .   C o n ce r n in g   th Me d ian   OS  en d p o in t   in   t h tr ain in g   s et,   t h b etter   m o d el  co n s tr u cte d   b y   DT   with   2 0   f ea tu r es  th at  h av e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 5 4 0 3 2 - 4 0 4 2   4040   ac h iev ed   a n   ac c u r ac y   8 5 [ 8 0 C I   5 5 - 7 1 ]   i n   th e   tr ain in g   s et.   I n   th e   test in g   s et,   DT   h as  ac h iev ed   6 7   %     [ 9 5 % C I   5 2 - 6 1 ]   ac c u r ac y .       T ab le  4 .   Stag class if icatio n   c o m p ar is o n   a m o n g   ML  m o d els     A c c u r a c y   ( M e d i a n   O S   %)   B a l a n c e d   a c c u r a c y   ( O S < 6 mo n t h %)   C l a s si f i c a t i o n   Tr a i n i n g   Te st i n g   N o   o f   p a t i e n t s   p r o p e r l y   c l a ssi f i e d   Tr a i n i n g   Te st i n g   N o   o f   p a t i e n t s   p r o p e r l y   c l a ssi f i e d   D   85   [ 8 0   C I   5 5 - 71]   67   [ 9 5   C I   5 2 - 61]   30   59   [ 9 5   C I   6 5 - 78]   51   [ 9 5   C I   5 0 - 55]   26   R F     88   [ 9 5   C I   6 5 8 1 ]   66   [ 9 5   C I   6 0 7 0 ]   33   85   [ 9 5   C I   5 2 - 61]   59   [ 9 5   C I   6 0 - 70]   36   X G B o o st     90   [ 9 5   C I   9 0 9 5 ]   65   [ 9 5   C I   5 0 6 5 ]   32   72   [ 9 5   C I   6 1 - 75]   55   [ 9 5   C I   7 5 - 80]   40   LR     87   [ 9 5   C I   6 2 - 75]   62   [ 9 5   C I   5 0 7 0 ]   35   80   [ 9 5   C I   5 1 - 71]   65   [ 9 5   C I   5 6 - 71]   42   MC - S V M   95   [ 9 5   C I   9 5 - 95]   75   [ 9 5   C I   6 5 - 76]   37   92   [ 9 5   C I   7 5 - 86]   90   [ 9 5   C I   6 5 - 76]   45       I n   ad d itio n ,   th n e x m o d el  R h as  co m b in ed   with   2 5   f e atu r es  an d   ac h iev e d   an   ac c u r ac y   o f   8 8 %   [ 9 5 % C I   6 5 8 1 ]   in   tr ain in g   s et.   I n   th test in g   s et,   R F a ch iev e d   6 6 % [ 9 5 % C I   6 0 7 0 ]   ac cu r a cy .   Mo r eo v er ,   XG  B o o s co m b in ed   with   3 0   f ea t u r es  an d   attain ed   a n   ac cu r a cy   o f   9 0 [ 9 5 C I   9 0 9 5 ]   in   th tr ain in g   s et.   I n   th e   test in g   s et,   XG  b o o s ac h iev ed   6 5 [ 9 5 C I   5 0 6 5 ]   o f   ac cu r ac y .   L R   co m b in ed   wit h   3 2   f ea tu r es  an d   ac h iev ed   an   ac cu r ac y   o f   8 7 [ 9 5 % C I   6 2 - 7 5 ]   i n   tr ain in g   s et.   I n   th test in g   s et,   L R   ac h iev ed   6 2 [ 9 5 C I   5 0 7 0 ]   o f   ac cu r ac y .   At  last ,   o u r   s u g g ested   MC - SVM   h as  co m b in ed   with   4 0   f ea tu r es  an d   ac h iev ed   an   ac cu r ac y   o f   9 5 [ 9 5 C I   9 5 - 9 5 ]   in   tr ain in g   test .   I n   th e   test in g   s et,   M C - SVM  h as  a t tain ed   7 5 [ 9 5 C I   6 5 - 7 6 ]   o f   ac cu r ac y .   T h is   m ea n s   th at  th in d iv id u al   alg o r ith m s   s ep ar ately   p r o p er l y   d etec ted   th p atien t’ s   s u r v iv al  ab o v o r   b elo v alu f o r   th m en tio n e d   alg o r ith m s .   B y   co m p a r in g   th ese  ap p r o ac h es,  o u r   s u g g este d   ap p r o ac h   h as   r ea ch e d   h ig h er   ac cu r ac y   i n   th e   tr ain in g   s et  an d   th test in g   s e t.  C o n ce r n in g   th s ec o n d   en d p o in o n   OS  b elo 6   m o n th s   wh ile  co m p ar ed   to   o th er   a p p r o ac h es  o u r   s u g g est ed   m o d el  MC - SVM  h as  ac h iev ed   h ig h er   ac cu r ac y   9 2 [ 9 5 C I   7 5 - 8 6 ]   i n   tr ain in g   s et.   I n   t h test in g   s et,   MC - SVM  h as a ttain ed   9 0 % [ 9 5 % C I   6 5 - 7 6 ]   o f   ac cu r ac y .       6.   CO NCLU SI O N   W d ev elo p   R E DE M - NE T   tech n iq u f o r   ac cu r ate  s eg m en an d   class if y   lu n g   tu m o r   s tag b y   p r o ce s s in g   PET   an d   C T   im ag es.  I n itially ,   DR C to   co llect   in p u d ata  an d   ex tr ac h i g h - d im en s io n al  f ea tu r es   s im u ltan eo u s ly .   T h en   th e x tr ac ted   f ea tu r es  o f   b o th   im a g es  ar th en   p ass ed   in to   UNe t++   to   ac q u ir   m u lti - lev el  d ec o d e d   f ea tu r es.  T h d ec o d e d   f ea tu r is   f u r th er   p r o ce s s ed   th r o u g h   two   s p ec ia lized   m o d u les,  th e   P EL M   an d   E 2 L M   in   o r d er   to   cr ea te  ac cu r ate  tu m o r   s eg m e n tatio n .   Fin ally ,   th o u tp u ts   o f   th ese  m o d u les  ar m er g ed   t o   p r o d u ce   p r ec is s eg m en tatio n .   T h en   th s eg m e n ted   tu m o r   is   class if ied   in to   s tag es  b y   u tili zin g   a   MC - S VM   to   id e n tifie s   p r im ar y   tu m o r ,   r eg io n   ly m p h   n o d an d   d is tan t m etastas is   to   clas s if y   lu n g   tu m o r   s tag es.       ACK NO WL E DG M E N T S   T h au t h o r s   ac k n o wled g SR I n s titu te  o f   Scien ce   an d   T ec h n o lo g y   ( SR MI ST)   f o r   p r o v id in g   th e   n ec ess ar y   f ac ilit ies to   ca r r y   o u t th is   r esear ch   an d   th a n k   th e   r e v iewe r s   f o r   th eir   c o n s tr u ctiv s u g g esti o n s .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT )   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .       Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Pra b ak ar an   J ay a r am an                               Pan d iar aj  Selv ar aj                               Ash win i E lan g o                                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       R esid u a l e d g d en s en h a n ce d   mo d u le  n etw o r k:   A   d ee p   lea r n in g   a p p r o a c h   …  ( P r a b a ka r a n   Ja ya r a ma n )   4041   C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   T h au th o r s   d ec lar th at  th e y   h av n o   co n f lict o f   in ter est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h d ata,   wh ich   c o n tain   in f o r m atio n   th at  co u l d   co m p r o m is e   th p r iv ac y   o f   r esear c h   p ar tic ip an ts ,   ar n o t p u b licly   av ailab le  d u to   c er tain   r estrictio n s .       R E FE R E N C E S   [ 1 ]   R .   F u j i k a w a   e t   a l . ,   C l i n i c o p a t h o l o g i c   a n d   g e n o t y p i c   f e a t u r e s   o f   l u n g   a d e n o c a r c i n o m a   c h a r a c t e r i z e d   b y   t h e   i n t e r n a t i o n a l   a sso c i a t i o n   f o r   t h e   st u d y   o f   l u n g   c a n c e r   g r a d i n g   sy s t e m ,   J o u r n a l   o f   T h o r a c i c   O n c o l o g y ,   v o l .   1 7 ,   n o .   5 ,   p p .   7 0 0 7 0 7 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j t h o . 2 0 2 2 . 0 2 . 0 0 5 .   [ 2 ]   R .   R a m i - P o r t a ,   F u t u r e   p e r s p e c t i v e o n   t h e   t n s t a g i n g   f o r   l u n g   c a n c e r ,   C a n c e rs ,   v o l .   1 3 ,   n o .   8 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / c a n c e r s 1 3 0 8 1 9 4 0 .   [ 3 ]   R .   U .   O saro g i a g b o n   e t   a l . ,   T h e   i n t e r n a t i o n a l   a ss o c i a t i o n   f o r   t h e   st u d y   o f   l u n g   c a n c e r   l u n g   c a n c e r   s t a g i n g   p r o j e c t :   o v e r v i e w   o f   c h a l l e n g e a n d   o p p o r t u n i t i e s   i n   r e v i si n g   t h e   n o d a l   c l a ss i f i c a t i o n   o f   l u n g   c a n c e r ,   J o u rn a l   o f   T h o r a c i c   O n c o l o g y ,   v o l .   1 8 ,   n o .   4 ,   p p .   4 1 0 4 1 8 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j t h o . 2 0 2 2 . 1 2 . 0 0 9 .   [ 4 ]   Y .   O h n o   e t   a l . ,   S ma l l   c e l l   l u n g   c a n c e r   st a g i n g :   p r o s p e c t i v e   c o m p a r i so n   o f   c o n v e n t i o n a l   s t a g i n g   t e s t s,  F D G   P ET / C T ,   w h o l e - b o d y   M R I ,   a n d   c o r e g i s t e r e d   F D G   P E T/ M R I ,   Am e ri c a n   J o u r n a l   o f   Ro e n t g e n o l o g y ,   v o l .   2 1 8 ,   n o .   5 ,   p p .   8 9 9 9 0 8 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 2 2 1 4 / A JR . 2 1 . 2 6 8 6 8 .   [ 5 ]   N .   M .   B a t o u t y   e t   a l . ,   S t a t e   o f   t h e   a r t :   l u n g   c a n c e r   s t a g i n g   u s i n g   u p d a t e d   i ma g i n g   mo d a l i t i e s,”   Bi o e n g i n e e r i n g ,   v o l .   9 ,   n o .   1 0 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / b i o e n g i n e e r i n g 9 1 0 0 4 9 3 .   [ 6 ]   J.  P a r k   e t   a l . ,   A u t o mat i c   l u n g   c a n c e r   seg m e n t a t i o n   i n   [ 1 8 F ] F D G   P ET/ C u s i n g   a   t w o - st a g e   d e e p   l e a r n i n g   a p p r o a c h ,   N u c l e a r   Me d i c i n e   a n d   M o l e c u l a r Im a g i n g ,   v o l .   5 7 ,   n o .   2 ,   p p .   8 6 9 3 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 3 1 3 9 - 022 - 0 0 7 4 5 - 7.   [ 7 ]   H .   S h e n   e t   a l . ,   A   s u b r e g i o n - b a s e d   p o s i t r o n   e m i ssi o n   t o m o g r a p h y / c o mp u t e d   t o mo g r a p h y   ( P ET/ C T)   r a d i o m i c m o d e l   f o r   t h e   c l a ss i f i c a t i o n   o f   n o n - sma l l   c e l l   l u n g   c a n c e r   h i st o p a t h o l o g i c a l   su b t y p e s,   Q u a n t i t a t i v e   I m a g i n g   i n   M e d i c i n e   a n d   S u r g e ry ,   v o l .   1 1 ,   n o .   7 ,   p p .   2 9 1 8 2 9 3 2 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 2 1 0 3 7 / q i ms - 20 - 1 1 8 2 .   [ 8 ]   D .   El   H a m d i ,   I .   El o u e d i ,   a n d   I .   S l i m,   C o mp u t e r - a i d e d   c l a ssi f i c a t i o n   o f   c e l l   l u n g   c a n c e r   v i a   P ET / C i m a g e u si n g   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   I m a g e   a n d   G r a p h i c s ,   v o l .   2 4 ,   n o .   4 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 2 / S 0 2 1 9 4 6 7 8 2 4 5 0 0 4 0 2 .   [ 9 ]   G .   K a si n a t h a n   a n d   S .   Ja y a k u m a r ,   C l o u d - b a s e d   l u n g   t u m o r   d e t e c t i o n   a n d   st a g e   c l a ss i f i c a t i o n   u si n g   d e e p   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s,   Bi o Me d   Re se a r c h   I n t e r n a t i o n a l ,   v o l .   2 0 2 2 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 2 2 / 4 1 8 5 8 3 5 .   [ 1 0 ]   K .   B a r b o u c h i ,   D .   El   H a md i ,   I .   El o u e d i ,   T.   B e n   A ï c h a ,   A .   K .   Ec h i ,   a n d   I .   S l i m,   A   t r a n sf o r mer - b a se d   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k   f o r   d e t e c t i o n   a n d   c l a ss i f i c a t i o n   o f   l u n g   c a n c e r   v i a   P ET / C i m a g e s,   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   I m a g i n g   S y s t e m a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   3 3 ,   n o .   4 ,   p p .   1 3 8 3 1 3 9 5 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / i ma. 2 2 8 5 8 .   [ 1 1 ]   D .   Q .   W a n g   e t   a l . ,   A ss e ssi n g   d y n a mi c   me t a b o l i c   h e t e r o g e n e i t y   i n   n o n - smal l   c e l l   l u n g   c a n c e r   p a t i e n t v i a   u l t r a - h i g h   se n si t i v i t y   t o t a l - b o d y   [ 1 8 F ] F D G   P ET/ C T   i m a g i n g :   q u a n t i t a t i v e   a n a l y s i o f   [ 1 8 F ] F D G   u p t a k e   i n   p r i mar y   t u mo r s   a n d   met a s t a t i c   l y mp h   n o d e s ,   E u r o p e a n   J o u rn a l   o f   N u c l e a r   M e d i c i n e   a n d   M o l e c u l a r   I m a g i n g ,   v o l .   4 9 ,   n o .   1 3 ,   p p .   4 6 9 2 4 7 0 4 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 0 0 2 5 9 - 0 2 2 - 0 5 9 0 4 - 8.   [ 1 2 ]   J.  D .   R o se ,   K .   J a sp i n ,   a n d   K .   V i j a y a k u m a r ,   Lu n g   c a n c e r   d i a g n o si b a s e d   o n   i ma g e   f u si o n   a n d   p r e d i c t i o n   u s i n g   C a n d   P E T   i ma g e ,   i n   S i g n a l   a n d   I m a g e   Pro c e ss i n g   T e c h n i q u e f o t h e   D e v e l o p m e n t   o f   I n t e l l i g e n t   H e a l t h c a re  S y s t e m s ,   S i n g a p o r e :   S p r i n g e r ,   2 0 2 1 ,   p p .   6 7 86 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 981 - 15 - 6 1 4 1 - 2 _ 4 .   [ 1 3 ]   D .   X i a n g ,   B .   Zh a n g ,   Y .   L u ,   a n d   S .   D e n g ,   M o d a l i t y - sp e c i f i c   s e g me n t a t i o n   n e t w o r k   f o r   l u n g   t u m o r   seg me n t a t i o n   i n   P ET - C T   i ma g e s,   I EEE   J o u rn a l   o f   B i o m e d i c a l   a n d   H e a l t h   I n f o rm a t i c s ,   v o l .   2 7 ,   n o .   3 ,   p p .   1 2 3 7 1 2 4 8 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JB H I . 2 0 2 2 . 3 1 8 6 2 7 5 .   [ 1 4 ]   X .   F u ,   L.   B i ,   A .   K u mar ,   M .   F u l h a m,   a n d   J.  K i m,  M u l t i mo d a l   sp a t i a l   a t t e n t i o n   m o d u l e   f o r   t a r g e t i n g   m u l t i m o d a l   P ET - C l u n g   t u m o r   se g m e n t a t i o n ,   I E EE  J o u rn a l   o f   B i o m e d i c a l   a n d   H e a l t h   I n f o r m a t i c s ,   v o l .   2 5 ,   n o .   9 ,   p p .   3 5 0 7 3 5 1 6 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JB H I . 2 0 2 1 . 3 0 5 9 4 5 3 .   [ 1 5 ]   Y .   X i e   e t   a l . ,   A   P ET/ C T   n o m o g r a m   i n c o r p o r a t i n g   S U V ma x   a n d   C T   r a d i o mi c f o r   p r e o p e r a t i v e   n o d a l   st a g i n g   i n   n o n - sma l l   c e l l   l u n g   c a n c e r ,   E u r o p e a n   Ra d i o l o g y ,   v o l .   3 1 ,   n o .   8 ,   p p .   6 0 3 0 6 0 3 8 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 0 0 3 3 0 - 0 2 0 - 0 7 6 2 4 - 9.   [ 1 6 ]   X .   X i a   a n d   R .   Z h a n g ,   A   n o v e l   l u n g   n o d u l e   a c c u r a t e   se g m e n t a t i o n   o f   P E T - C i m a g e s b a s e d   o n   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   a n d   g r a p h   mo d e l ,   I EE A c c e s s ,   v o l .   1 1 ,   p p .   3 4 0 1 5 3 4 0 3 1 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 3 . 3 2 6 2 7 2 9 .   [ 1 7 ]   N .   N a w r e e n ,   U .   H a n y ,   a n d   T .   I sl a m,  L u n g   c a n c e r   d e t e c t i o n   a n d   c l a s si f i c a t i o n   u si n g   C sc a n   i m a g e   p r o c e ssi n g ,   i n   2 0 2 1   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   A u t o m a t i o n ,   C o n t ro l   a n d   Me c h a t ro n i c f o I n d u st r y   4 . 0   ( A C MI) ,   2 0 2 1 ,   p p .   1 6 ,   d o i 1 0 . 1 1 0 9 / A C M I 5 3 8 7 8 . 2 0 2 1 . 9 5 2 8 2 9 7 .   [ 1 8 ]   A .   R e h ma n ,   M .   K a s h i f ,   I .   A b u n a d i ,   a n d   N .   A y e s h a ,   L u n g   c a n c e r   d e t e c t i o n   a n d   c l a s si f i c a t i o n   f r o c h e s t   C s c a n s u si n g   mac h i n e   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s,   i n   2 0 2 1   1 st   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   A rt i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   D a t a   An a l y t i c s ,   C AI D A   2 0 2 1 ,   2 0 2 1 ,   p p .   1 0 1 104 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C A I D A 5 1 9 4 1 . 2 0 2 1 . 9 4 2 5 2 6 9 .   [ 1 9 ]   P .   Y a d a v ,   N .   M e n o n ,   V .   R a v i ,   a n d   S .   V i sh v a n a t h a n ,   L u n g - G A N s:   U n su p e r v i s e d   r e p r e se n t a t i o n   l e a r n i n g   f o r   l u n g   d i se a s e   c l a ss i f i c a t i o n   u si n g   c h e s t   C a n d   X - r a y   i ma g e s,   I EEE  T r a n sa c t i o n s o n   En g i n e e ri n g   M a n a g e m e n t ,   v o l .   7 0 ,   n o .   8 ,   p p .   2 7 7 4 2 7 8 6 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TE M . 2 0 2 1 . 3 1 0 3 3 3 4 .   [ 2 0 ]   R .   R a z a   e t   a l . ,   L u n g - Ef f N e t :   L u n g   c a n c e r   c l a ss i f i c a t i o n   u si n g   Ef f i c i e n t N e t   f r o C T - sca n   i ma g e s ,   E n g i n e e ri n g   Ap p l i c a t i o n o f   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   1 2 6 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e n g a p p a i . 2 0 2 3 . 1 0 6 9 0 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.