İletişimISSN:e-ISSN: 2578-8965
Yazar GirişiHakem GirişiYeni Üyelik
TürkçeEnglish
AnasayfaAmaç ve KapsamDergi KuruluYazarlar için RehberMakale GönderSon SayıArşivİletişim

CNN Tabanlı Yaklaşım ve Riskli Bölgelerin Morfolojik Analizi için Kullanıcı Arayüzü ile Diyabetik Retinopati ve Glokom Tanısı

Saim Ervural,Emre Ergüler,Mehmet Akif Tokel

  •  Yıl : 2025
  •  Cilt : 5
  •  Sayı : 1
  •  Sayfa : 22-44
Diyabetik retinopati ve glokomun erken teşhisi ve etkili bir şekilde izlenmesi, görme kaybını önlemek ve hasta sonuçlarını iyileştirmek için kritik öneme sahiptir. Bu hastalıklar, erken teşhis edildiklerinde etkili bir şekilde yönetilebilir ve böylece sağlık sistemleri üzerindeki yük azaltılarak hastaların yaşam kalitesi artırılabilir. Bu çalışma, sağlık profesyonellerine bu durumları daha verimli bir şekilde teşhis etmelerinde yardımcı olmak için tasarlanmış kullanıcı dostu bir yazılım arayüzünün geliştirilmesini sunmaktadır. Bu arayüz, özel olarak geliştirilmiş 11 katmanlı bir Konvolüsyonel Sinir Ağı (CNN) mimarisine dayanmaktadır. Mimari, bir yeniden ölçeklendirme katmanıyla başlayıp veri artırma tekniklerini içermektedir. Temel mimari, sırasıyla 16, 32 ve 64 filtre içeren üç konvolüsyonel katman ve bu katmanların ardından gelen maksimum havuzlama katmanlarından oluşmaktadır. Aşırı öğrenmeyi önlemek için %70 oranında bırakma (dropout) içeren bir katman eklenmiştir. Ağ ayrıca bir düzleştirme katmanı, 128 nöronlu bir yoğun katman ve sınıf sayısına göre özelleştirilmiş bir çıktı katmanı içermektedir. Glokom tespiti için, optik diske odaklanan özel bir ön işleme adımı, doğrulama kaybını yaklaşık %20 oranında azaltmıştır. Ek olarak, karmaşık glokom vakalarında tanısal doğruluğu artırmak amacıyla manuel yakınlaştırma (zoom) özelliği geliştirilmiştir. Diyabetik retinopati için algoritmalar, ödem ve kanama gibi patolojik bölgeleri belirlemek ve vurgulamak için titizlikle tasarlanmıştır. Bu yaklaşım, vasküler yapıların hassas bir şekilde görselleştirilmesini sağlar ve modelin doğru ve zamanında teşhisler sunma yeteneğini önemli ölçüde artırır. Çalışma sonucunda ortaya çıkan mimari, diyabetik retinopati tespiti için %98, glokom tespiti için ise %85 doğruluk oranı göstermiştir. Bu çalışma, ileri derin öğrenme tekniklerini pratik araçlarla birleştirmenin, tanı süreçlerini iyileştirme ve hasta sonuçlarını geliştirme konusundaki potansiyelini vurgulamaktadır. Sağlık profesyonellerine güvenilir bir sistem sunarak tanısal doğruluğu artırma yönünde önemli bir katkı sağlamaktadır.
Atıf yapmak için : Ervural, S., Ergüler, E., & Tokel, M. A. (2025). Diabetic Retinopathy and glaucoma diagnosis with CNN-based approach and user ınterface for morphological analysis of risky regions in fundus images. Fivezero, 5(1), 22-44. https://doi.org/10.54486/fivezero.2024.43

Çıkar İlişkisi : Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan etmiştir.

Bu makale CC BY-NC 4.0 lisansı ile yayımlanmıştır.
Fivezero Dergisi
2025, Cilt5, Sayı1
E-ISSN: 2578-8965
Geliş Tarihi : , Kabul Tarihi : , Yayın Tarihi :

Kaynakça

  1. [1] American Diabetes Association. (2020). Diagnosis and classification of diabetes mellitus. Diabetes Care, 43(Suppl. 1), S14-S31.
  2. [2] American Diabetes Association. (2020). Standards of Medical Care in Diabetes. Diabetes Care, 43(Suppl. 1), S1-S204.
  3. [3] International Diabetes Federation. (2019). IDF Diabetes Atlas (9th ed.). Brussels, Belgium: Author.
  4. [4] Centers for Disease Control and Prevention. (2021). National Diabetes Statistics Report, 2020. Atlanta, GA: Author.
  5. [5] Hu, F.B. (2011). "Globalization of Diabetes: The Role of Diet, Lifestyle, and Genes". Diabetes Care, 34(6), 1249-1257.
  6. [6] McCarthy, M.I. (2004). "Genetic Contribution to Type 2 Diabetes: Genomic and Epidemiologic Perspectives". American Journal of Epidemiology, 159(12), 1077- 1089.
  7. [7] Huang, E.S. (2011). "The Natural History of Type 2 Diabetes: Validating a Prognostic Model for Diabetes Progression". Diabetes Care, 34(9), 1915-1916.
  8. [8] World Health Organization. (2016). Global report on diabetes. Geneva, Switzerland: Author.
  9. [9] Cheung, N., & Wong, T. Y. (2016). Diabetic retinopathy and systemic vascular complications. Progress in Retinal and Eye Research, 48, 8-39.
  10. [10] Antonetti, D. A., Barber, A. J., Bronson, S. K., Freeman, W. M., Gardner, T. W., Jefferson, L. S., ... & Bronson, S. K. (2006). Diabetic retinopathy: seeing beyond glucose-induced microvascular disease. Diabetes, 55(9), 2401-2411.
  11. [11] Yoon, S., Kim, J., & Park, S. (2016). Pathophysiology and Therapeutic Mechanisms in Diabetic Retinopathy: Current Understanding and Future Prospects. Journal of Diabetes Research, 3789217.
  12. [12] Wong, T. Y., Cheung, C. M., Larsen, M., Sharma, S., Simó, R., & Diabetic Retinopathy Barometer Study Group. (2016). Diabetic retinopathy. Nature Reviews Disease Primers, 2(1), 1-17.
  13. [13] Zhang, X., Saaddine, J. B., Chou, C. F., & Cotch, M. F. (2010). Prevalence of diabetic retinopathy in the United States, 2005-2008. JAMA, 304(6), 649-656.
  14. [14] Cheung, N., Mitchell, P., & Wong, T. Y. (2010). Diabetic retinopathy. The Lancet, 376(9735), 124-136.
  15. [15] Yau, J. W., Rogers, S. L., Kawasaki, R., Lamoureux, E. L., Kowalski, J. W., Bek, T., & Wang, J. J. (2012). Global prevalence and major risk factors of diabetic retinopathy. Diabetes Care, 35(3), 556-564.
  16. [16] Bressler, N. M., Edwards, A. R., Antoszyk, A. N., Beck, R. W., Browning, D. J., Ciardella, A. P., & Ip, M. S. (2003). Retinal thickness on stratus optical coherence tomography in people with diabetes and minimal or no diabetic retinopathy. American Journal of Ophthalmology, 135(5), 704-712.
  17. [17] Wilkinson, C. P., Ferris, F. L. 3rd, Klein, R. E., et al. (2003). Proposed international clinical diabetic retinopathy and diabetic macular edema disease severity scales. Ophthalmology, 110(9), 1677-1682. doi:10.1016/s0161-6420(03)00475-5
  18. [18] Early Treatment Diabetic Retinopathy Study Research Group. (1991). Grading diabetic retinopathy from stereoscopic color fundus photographs—an extension of the modified Airlie House classification. ETDRS report number 10. Ophthalmology, 98(5 Suppl), 786-806.
  19. [19] Klein, R., Klein, B. E., Moss, S. E., Davis, M. D., & DeMets, D. L. (1984). The Wisconsin epidemiologic study of diabetic retinopathy. III. Prevalence and risk of diabetic retinopathy when age at diagnosis is 30 or more years. Archives of Ophthalmology, 102(4), 527-532.
  20. [20] Bresnick, G. H., Condit, R., Syrjala, S., Palta, M., Groo, A., & Korth, K. (1984). Abnormalities of the foveal avascular zone in diabetic retinopathy. Archives of Ophthalmology, 102(9), 1286-1293.
  21. [21] Aiello, L. P. (2003). Angiogenesis and diabetic retinopathy. The American Journal of Ophthalmology, 136(1), 122-135.
  22. [22] Klein, R., & Klein, B. E. (1980). Diabetic retinopathy. Annual Review of Medicine, 31(1), 219-236.
  23. [23] Photocoagulation treatment of proliferative diabetic retinopathy. (1981). Clinical trials. Archives of Ophthalmology, 99(9), 1607-1615.
  24. [24] Hee, M. R., Puliafito, C. A., Wong, C., Duker, J. S., Reichel, E., Schuman, J. S., & Fujimoto, J. G. (1995). Quantitative assessment of macular edema with optical coherence tomography. Archives of Ophthalmology, 113(8), 1019-1029.
  25. [25] Tham, Y. C., Li, X., Wong, T. Y., Quigley, H. A., Aung, T., & Cheng, C. Y. (2014). Global prevalence of glaucoma and projections of glaucoma burden through 2040: a systematic review and meta-analysis. Ophthalmology, 121(11), 2081-2090.
  26. [26] Quigley, H. A., & Broman, A. T. (2006). The number of people with glaucoma worldwide in 2010 and 2020. British Journal of Ophthalmology, 90(3), 262-267.
  27. [27] Weinreb, R. N., Aung, T., & Medeiros, F. A. (2014). The pathophysiology and treatment of glaucoma: a review. JAMA, 311(18), 1901-1911.
  28. [28] Heijl, A., Leske, M. C., Bengtsson, B., Hyman, L., Bengtsson, B., & Hussein, M. (2002). Reduction of intraocular pressure and glaucoma progression: results from the Early Manifest Glaucoma Trial. Archives of Ophthalmology, 120(10), 1268-1279.
  29. [29] Foster, P. J., & Buhrmann, R. (2002). The definition and classification of glaucoma in prevalence surveys. British Journal of Ophthalmology, 86(2), 238-242.
  30. [30] Leske, M. C., Connell, A. M., Wu, S. Y., Hyman, L. G., & Schachat, A. P. (1995). Risk factors for open-angle glaucoma. The Barbados Eye Study. Archives of Ophthalmology, 113(7), 918-924.
  31. [31] Tielsch, J. M., Katz, J., Singh, K., Quigley, H. A., Gottsch, J. D., Javitt, J., & Sommer, A. (1991). A population-based evaluation of glaucoma screening: the Baltimore Eye Survey. American Journal of Epidemiology, 134(10), 1102-1110.
  32. [32] Racette, L., Wilson, M. R., Zangwill, L. M., Weinreb, R. N., & Sample, P. A. (2003). Primary open-angle glaucoma in blacks: a review. Survey of Ophthalmology, 48(3), 295-313.
  33. [33] Varma, R., Ying-Lai, M., Francis, B. A., Nguyen, B. B., Deneen, J., Wilson, M. R., & Azen, S. P. (2004). Prevalence of open-angle glaucoma and ocular hypertension in Latinos: the Los Angeles Latino Eye Study. Ophthalmology, 111(8), 1439-1448.
  34. [34] Kass, M. A., Heuer, D. K., Higginbotham, E. J., Johnson, C. A., Keltner, J. L., Miller, J. P., ... & Gordon, M. O. (2002). The Ocular Hypertension Treatment Study: a randomized trial determines that topical ocular hypotensive medication delays or prevents the onset of primary open-angle glaucoma. Archives of Ophthalmology, 120(6), 701-713.
  35. [35] Schuman, J. S., Hee, M. R., Puliafito, C. A., Wong, C., Pedut-Kloizman, T., Lin, C. P., ... & Fujimoto, J. G. (1995). Quantification of nerve fiber layer thickness in normal and glaucomatous eyes using optical coherence tomography: a pilot study. Archives of Ophthalmology, 113(5), 586-596.
  36. [36] European Glaucoma Society. (2017). Terminology and guidelines for glaucoma (4th edition). Savona, Italy: PubliComm.
  37. [37] Heijl, A., Leske, M. C., Bengtsson, B., Hyman, L., Bengtsson, B., & Hussein, M. (2002). Reduction of intraocular pressure and glaucoma progression: results from the Early Manifest Glaucoma Trial. Archives of Ophthalmology, 120(10), 1268-1279.
  38. [38] Jay, J. L., & Murray, S. B. (1988). Early trabeculectomy versus conventional management in primary open angle glaucoma. British Journal of Ophthalmology, 72(12), 881-889.
  39. [39] Gedde, S. J., Schiffman, J. C., Feuer, W. J., Herndon, L. W., Brandt, J. D., Budenz, D. L., ... & Tube Versus Trabeculectomy Study Group. (2012). Treatment outcomes
  40. [40] Caprioli, J., & Varma, R. (2011). Intraocular pressure: modulation as treatment for glaucoma. American Journal of Ophthalmology, 152(3), 340-344.
  41. [41] Jonas, J. B., Budde, W. M., & Panda-Jonas, S. (1999). Ophthalmoscopic evaluation of the optic nerve head. Survey of Ophthalmology, 43(4), 293-320.
  42. [42] Leung, C. K., Cheung, C. Y., Weinreb, R. N., Qiu, Q., Liu, S., Li, H., ... & Lam, D. S. (2010). Retinal nerve fiber layer imaging with spectral-domain optical coherence tomography: a prospective analysis of age- related loss. Ophthalmology, 117(4), 732-738.
  43. [43] Jonas, J. B., & Dichtl, A. (1996). Evaluation of the retinal nerve fiber layer. Survey of Ophthalmology, 40(5), 369-378.
  44. [44] Hood, D. C., & Kardon, R. H. (2007). A framework for comparing structural and functional measures of glaucomatous damage. Progress in Retinal and Eye Research, 26(6), 688-710.
  45. [45] Michaelides, M. B., et al. (2007). Diabetic retinopathy: Pathogenesis, clinical grading, management and future developments. Diabetic Medicine, 24(2), 141-150.
  46. [46] Bandello, M., et al. (2016). Diabetic retinopathy. The Lancet, 388(10050), 1455-1466.
  47. [47] Yau, L., et al. (2012). Global prevalence and major risk factors of diabetic retinopathy. Diabetes Care, 35(3), 556-564.
  48. [48] Heijl, T. K., et al. (2002). Reduction of intraocular pressure and glaucoma progression: Results from the Early Manifest Glaucoma Trial. Archives of Ophthalmology, 120(10), 1268-1279.
  49. [49] Johnson, C. A., Sample, P. A., Zangwill, L. M., Vasile, C., Cioffi, G. A., Liebmann, J. R., ... & Weinreb, R. N. (2006). The Early Manifest Glaucoma Trial: Overview and baseline characteristics of enrolled patients. Ophthalmology, 113(7), 1147-1153.
  50. [50] Werner, G. K., Sample, P. A., Zangwill, L. M., Vasile, C., Cioffi, G. A., Liebmann, J. R., ... & Weinreb, R. N. (2007). Frequency doubling technology perimetry for detection of visual field progression in glaucoma: A meta-analysis. Journal of Glaucoma, 16(2), 117-124.
  51. [51] Cen, L. P., Ji, J., Lin, J. W., et al. (2021). Automatic detection of 39 fundus diseases and conditions in retinal photographs using deep neural networks. Nature Communications, 12, 4828.
  52. [52] https://www.kaggle.com/datasets/gunavenkatdoddi/
  53. eye-diseases-classification