<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">pribor</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия высших учебных заведений. Приборостроение</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Journal of Instrument Engineering</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">0021-3454</issn><issn pub-type="epub">2500-0381</issn><publisher><publisher-name>Национальный исследовательский университет ИТМО</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17586/0021-3454-2024-67-4-315-320</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">pribor-129</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>SYSTEM ANALYSIS, MANAGEMENT AND INFORMATION PROCESSING</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Использование глубокого обучения при диагностировании пневмонии по рентгеновским снимкам</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Using Deep Learning in Pneumonia Diagnosis from X-rays Patterns</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Раскопина</surname><given-names>А. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Raskopina</surname><given-names>А. S.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Анастасия Сергеевна Раскопина — студентка, кафедра прикладной информатики</p><p>Санкт-Петербург</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Anastasia S. Raskopina — Student, Department of Applied Informatics</p><p>St. Petersburg</p></bio><email xlink:type="simple">raskopina.anastasia@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Боженко</surname><given-names>В. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Bozhenko</surname><given-names>V. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Виктория Вячеславовна Боженко — старший преподаватель, кафедра прикладной информатики</p><p>Санкт-Петербург</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Viktoriya V. Bozhenko — Senior Lecturer, Department of Applied Informatics</p><p>St. Petersburg</p></bio><email xlink:type="simple">vibozhenko@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Татарникова</surname><given-names>Т. М.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Tatarnikova</surname><given-names>T. M.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Татьяна Михайловна Татарникова — д-р техн. наук, профессор, кафедра прикладной информатики</p><p>Санкт-Петербург</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Tatiana M. Tatarnikova — Dr. Sci., Professor, Department of Applied Informatics</p><p>St. Petersburg</p></bio><email xlink:type="simple">tm-tatarn@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation</institution></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2024</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>26</day><month>11</month><year>2024</year></pub-date><volume>67</volume><issue>4</issue><fpage>315</fpage><lpage>320</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Национальный исследовательский университет ИТМО, 2024</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Национальный исследовательский университет ИТМО</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Национальный исследовательский университет ИТМО</copyright-holder><license xlink:href="https://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/129">https://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/129</self-uri><abstract><p>С развитием методов машинного обучения для распознавания образов открываются новые возможности в области медицинской диагностики. Уровень точности и надежности, достигнутый нейронными сетями, позволяет снизить риск ложных срабатываний и ошибок. Для задачи диагностирования пневмонии по рентгеновским изображениям проведено сравнение различных алгоритмов машинного обучения, таких как метод опорных векторов, k-ближайших соседей, сверточные нейронные сети. Обсуждаются преимущества использования данных методов в медицинской диагностике. Алгоритмы машинного обучения доведены до программной реализации, для каждого из них экспериментальным путем выбраны параметры обучения. Для сравнения методов использовалась стандартная метрика — точность (accuracy), также методы сравнивались по времени обучения. Эксперименты проведены на реальных рентгеновских снимках больных пневмонией пациентов. Результаты экспериментов показали, что глубокие нейронные сети демонстрируют лучшую точность, по сравнению с традиционными методами машинного обучения, что подтверждает эффективность их потенциального использования для диагностики и лечения данного заболевания.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>With the development of neural networks, new effective solutions in the field of medical diagnosis are opening up. The level of accuracy and reliability achieved by neural networks reduces the risk of false positives and diagnostic errors. In the task of diagnosing pneumonia from X-ray images, various machine learning algorithms such as the support vector machine (SVM), K-nearest neighbors (KNN), convolutional neural networks (CNN) are compared. The advantages of these methods in the task of medical diagnostics are discussed. Machine learning algorithms are brought to software implementation, and for each of them training parameters are selected experimentally. To compare the methods, a standard metric, accuracy, was used, and the methods are also compared by training time. The corresponding experiments are conducted on real data from X-ray images of patients with pneumonia. The experimental results demonstrate better accuracy of deep neural networks compared to traditional machine learning methods, which confirms the effectiveness of their potential use for the diagnosis and treatment of this disease.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>рентгеновское изображение</kwd><kwd>нейронные сети</kwd><kwd>машинное обучение</kwd><kwd>диагностика</kwd><kwd>метод опорных векторов</kwd><kwd>k-ближайших соседей</kwd><kwd>сверточные нейронные сети</kwd><kwd>глубокое обучение</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>neural networks</kwd><kwd>machine learning</kwd><kwd>diagnostics</kwd><kwd>support vector method</kwd><kwd>k-nearest neighbors</kwd><kwd>convolutional neural networks</kwd><kwd>deep learning</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zhang Zh. Introduction to machine learning: K-nearest neighbors // Annals of Translational Medicine. 2016. Vol. 4, N 11. P. 218—225. DOI: 10.21037/atm.2016.03.37.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zhang Zh. Annals of Translational Medicine, 2016, no. 11(4), pp. 218–225, DOI: 10.21037/atm.2016.03.37.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Bozhenko V. V. and Tatarnikova T. M. Application of Data Preprocessing in Medical Research // 2023 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). St. Petersburg, 2023. P. 1—4. DOI: 10.1109/WECONF57201.2023.10148004.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bozhenko V.V. and Tatarnikova T.M. Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF), St. Petersburg, 2023, рр. 1–4, DOI: 10.1109/WECONF57201.2023.10148004.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Razzak M. I., Imran M., Xu G. Big data analytics for preventive medicine // Neural Computing &amp; Applications. 2020. Vol. 32. P. 4417—4451.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Razzak M.I., Imran M., Xu G. Neural Computing &amp; Applications, 2020, vol. 32, рр. 4417–4451.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Васильченко В. А., Бурковский В. Л., Данилов А. Д. Алгоритмизация процесса распознавания состояний физиологических объектов на основе специальных рентгеновских изображений // Компьютерная оптика. 2019. Т. 43, № 2. С. 296—303.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vasilchenko V.A., Burkovsky V.L., Danilov A.D. Computer optics, 2019, no. 2(43), pp. 296–303. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Максимова Е. И., Хаустов П. А. Алгоритм обнаружения образований в легких человека на снимках компьютерного томографа с использованием искусственной нейронной сети // Фундаментальные исследования. 2016. № 4–2. С. 290—294.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Maksimova E.I., Khaustov P.A. Fundamental research, 2016, no. 4–2, pp. 290–294. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Комков А. А., Мазаев В. П., Рязанова С. В., Самочатов Д. Н., Базаева Е. В. Основные направления развития искусственного интеллекта в медицине // Научное обозрение. Медицинские науки. 2020. № 5. С. 33—40.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Komkov A.A., Mazaev V.P., Ryazanova S.V., Samochatov D.N., Bazaeva E.V. Science review. Medical Sciences, 2020, no. 5, pp. 33–40, URL: https://science-medicine.ru/ru/article/view?id=1141. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Jaapar R. M. Q. R., Mansor M. A. Convolutional Neural Network Model in Machine Learning Methods and Computer Vision for Image Recognition: A Review // J. of Applied Sciences Research. 2018. Vol. 14, N 6. P. 23—27. DOI: 10.22587/jasr.2018.14.6.5.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Jaapar R.M.Q.R., Mansor M.A. Journal of Applied Sciences Research, 2018, no. 6(14), pp. 23–27, DOI: 10.22587/jasr.2018.14.6.5.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Awad M., Khanna R. Support Vector Machines for Classification // Efficient Learning Machines. 2015. P. 39—66. DOI:10.1007/978-1-4302-5990-9_3.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Awad M., Khanna R. Efficient Learning Machines, 2015, рр. 39–66, DOI:10.1007/978-1-4302-5990-9_3.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Tatarnikova T. M. and Mokretsov N. S. Wireless Sensor Network Clustering Model // XXVI Intern. Conf. on Soft Computing and Measurements (SCM). St. Petersburg, 2023. P. 240—243. DOI: 10.1109/SCM58628.2023.10159119.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tatarnikova T.M. and Mokretsov N.S. XXVI International Conference on Soft Computing and Measurements (SCM), St. Petersburg, 2023, рр. 240–243, DOI: 10.1109/SCM58628.2023.10159119.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Paramasivam K., Sindha M. M. R., Balakrishnan S. B. KNN-Based Machine Learning Classifier Used on Deep Learned Spatial Motion Features for Human Action Recognition // Entropy. 2023. Vol. 25, N 844. P. 1—15. DOI: 10.3390/e25060844.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Paramasivam K., Sindha M.M.R., Balakrishnan S.B. Entropy, 2023, no. 844(25), pp. 1–15, DOI: 10.3390/e25060844.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Alzubaidi L., Zhang J., Humaidi A. J., Al-Dujaili A., Duan Y., Al-Shamma O., Santamaría J., Fadhel M. A., Al-Amidie M., and Farhan L. Review of deep learning: concepts, CNN architectures, challenges, applications, future directions // J. of Big Data. 2021. Vol. 8, N 53. P. 1—74. DOI: 10.1186/s40537-021-00444-8.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Alzubaidi L., Zhang J., Humaidi A.J., Al-Dujaili A., Duan Y., Al-Shamma O., Santamaría J., Fadhel M.A., Al-Amidie M., and Farhan L. Journal of Big Data, 2021, no. 53(8), pp. 1–74, DOI:10.1186/s40537-021-00444-8.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Le Cun Y., Bengio Y., Hinton G. Deep learning // Nature. 2015. Vol. 521, N 7553. P. 436—444. DOI:10.1038/nature14539</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">LeCun Y., Bengio Y., Hinton G. Nature, 2015, no. 7553(521), pp. 436–444, DOI:10.1038/nature14539.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Akcay S., Kundegorski M. E., Willcocks C. G. and Breckon T. P. Using Deep Convolutional Neural Network Architectures for Object Classification and Detection within X-Ray Baggage Security Imagery // IEEE Transact. on Information Forensics and Security. 2018. Vol. 13, N 9. P. 2203—2215.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Akcay S., Kundegorski M.E., Willcocks C.G., and Breckon T.P. IEEE Transactions on Information Forensics and Security, 2018, no. 9(13), pp. 2203–2215.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
