DÉTECTION DE LA MALADIE DE PARKINSON VIA UN RÉSEAU NEURONAL RÉCURRENT BASÉ SUR LE GRADIENT DE CLIFFORD UTILISANT DES DONNÉES MULTIDIMENSIONNELLES

Auteurs

  • ARUN RAMAIAH P.S.R Engineering College, Sivakasi, India Author
  • PARVATHI DEVI BALASUBRAMANIAN Sri Sarada College for Women (Autonomous) Tirunelveli, India Author
  • AHILAN APPATHURAI PSN College of Engineering and Technology, Tirunelveli, India Author
  • NARAYAN APERUMAL MUTHUKUMARAN Sri Eshwar College of Engineering, Coimbatore, India Author

DOI :

https://doi.org/10.59277/RRST-EE.2024.1.18

Mots-clés :

La maladie de Parkinson, Imagerie par magnétorésonance (IRM) et signal électroencéphalographique (EEG), Réseaux de neurones récurrents à gradient de Clifford (RNN), L'apprentissage en profondeur, Transformée en ondelettes stationnaire (SWT), Retinex multi-échelle

Résumé

La prédiction des maladies constitue une étape essentielle dans le diagnostic précoce de nombreuses maladies dans un monde moderne surpeuplé. La prédiction est devenue plus simple grâce aux progrès de diverses techniques d’apprentissage automatique (ML). Cependant, la complexité du modèle et le choix de la meilleure méthode d’apprentissage automatique pour l’ensemble de données donné ont un impact significatif sur sa précision. À l’échelle mondiale, il existe de nombreux ensembles de données, mais leur nature non structurée empêche leur utilisation utile. Pour extraire tout ce qui a de la valeur à utiliser dans le monde réel, diverses stratégies sont donc accessibles. Pour évaluer le modèle, la précision sert désormais de mesure clé. Cette recherche propose un nouveau Cliff-PD pour détecter la maladie de Parkinson à l'aide d'un classificateur RNN à gradient de Clifford avec des signaux IRM et EEG. Initialement, les images IRM sont débruitées à l'aide de Retinex multi-échelles (MSR) et le signal EEG est débruité à l'aide de filtres de transformation d'ondelettes stationnaires pour réduire les artefacts de bruit. Ensuite, le Clifford Gradient RNN est utilisé pour classer l’hyperintensité normale et non spécifique de la substance blanche et l’atrophie cérébrale globale à l’aide d’images IRM. De plus, le Clifford Gradient RNN est utilisé pour classer le ralentissement de fond normal et généralisé à l’aide d’un signal EEG. Les performances du modèle Cliff-PD proposé ont atteint une précision de 99,18 %. Par rapport aux auto-encodeurs SVM, AlexNet et CROWD, la plage de précision est globalement améliorée de 5,38 %, 10,36 % et 3,2 %, respectivement.

Références

(1) R. Sharma, A. Kumar, R. Ray, Latest progresses and methods used to treat Parkinson's disease, International Journal of Innovative Science and Research Technology, 7, 9, pp. 574-582 (2022).

(2) A. Becerra-Calixto, A. Mukherjee, S. Ramirez, S. Sepulveda, T. Sinha, R. Al-Lahham, N. De Gregorio, C. Gherardelli, C. Soto, Lewy body-like pathology and loss of dopaminergic neurons in midbrain organoids derived from familial Parkinson’s disease patients, Cells, 12,4, pp. 625 (2023).

(3) E. Tolosa, A. Garrido, S.W. Scholz, W. Poewe, Challenges in the diagnosis of Parkinson's disease, The Lancet Neurology, 20, 5, pp. 385-397 (2021).

(4) A. Lakshmi, A disease prediction model using spotted hyena search optimization and Bi-LSTM, Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. Et Énerg., 68, 1, 113-118 (2023).

(5) T. Foltynie, S. Gandhi, C. Gonzalez-Robles, M.L. Zeissler, G. Mills, R. Barker, J. Carpenter, A. Schrag, A. Schapira, O. Bandmann, S. Mullin, Towards a multi-arm multi-stage platform trial of disease modifying approaches in Parkinson’s disease, Brain, 146, 7, 2717-2722 (2023).

(6) P. Mahlknecht, K. Marini, M. Werkmann, W. Poewe, K. Seppi, prodromal Parkinson's disease: hype or hope for disease-modification trials? Translational Neurodegeneration, 11, 1, pp. 1-13 (2022).

(7) A. Topor, D. Ulieru, C. Ravariu, F. Babarada, Development of a New One-Eye Implant By 3d Bioprinting Technique, Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. Et Énerg., 68, 2, pp. 247-250 (2023).

(8) G.G. Tolun, Y.A. Kaplan, Development of Backpropagation Algorithm for Estimating Solar Radiation: A Case Study in Turkey. Revue Roumaine Des Sciences Techniques—Série Électrotechnique Et Énergétique, 68, 3, pp. 313-316 (2023).

(9) Y. Li, Z. Zhu, J. Chen, M. Zhang, Y. Yang, P Huang, Dilated perivascular space in the midbrain may reflect dopamine neuronal degeneration in Parkinson’s disease. Frontiers in Aging Neuroscience, 12, 161 (2020).

(10) K.L. Chou, P. Dayalu, R.A. Koeppe, S. Gilman, C.C. Spears, R.L. Albin, V. Kotagal, Serotonin transporter imaging in multiple system atrophy and Parkinson's disease, Movement Disorders, 37,11, pp. 2301-2307 (2022).

(11) A.K. Schalkamp, K.J. Peall, N.A. Harrison, C. Sandor, Wearable movement-tracking data identify Parkinson’s disease years before clinical diagnosis, Nature Medicine, 29 pp. 2048–2056 (2023).

(12) Z.K. Senturk, Early diagnosis of Parkinson’s disease using machine learning algorithms. Medical hypotheses, 138, 109603 (2020).

(13) H. Gunduz, Deep learning-based Parkinson’s disease classification using vocal feature sets, IEEE Access, 7, pp. 115540-115551 (2019).

(14) S. Sivaranjini, C.M. Sujatha, Deep learning-based diagnosis of Parkinson’s disease using convolutional neural network. Multimedia tools and applications, 79, pp. 15467-15479 (2020).

(15) M. Masud, P. Singh, G.S. Gaba, A. Kaur, R. Alroobaea, M. Alrashoud, S.A. Alqahtani, CROWD: crow search and deep learning-based feature extractor for classification of Parkinson’s disease. ACM Transactions on Internet Technology (TOIT), 21,3, pp. 1-18 (2021).

(16) M. Wodzinski, A. Skalski, D. Hemmerling, J.R. Orozco-Arroyave, E. Nöth, Deep learning approach to Parkinson’s disease detection using voice recordings and convolutional neural network dedicated to image classification, 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), pp. 717-720 (2019).

(17) A.M. Elshewey, M.Y. Shams, N. El-Rashidy, A.M. Elhady, S.M. Shohieb, Z. Tarek, Bayesian optimization with support vector machine model for Parkinson disease classification, Sensors, 23, 4, 2085 (2023).

(18) X. Yang, Q. Ye, G. Cai, Y. Wang, G. Cai, PD-ResNet for classification of Parkinson’s disease from gait, IEEE Journal of Translational Engineering in Health and Medicine, 10, pp. 1-11 (2022).

(19) I. Gupta, V. Sharma, S. Kaur, A.K. Singh, PCA-RF: an efficient Parkinson's disease prediction model based on random forest classification, arXiv preprint arXiv:2203.11287 (2022).

(20) H.A. Carvajal-Castaño, P.A. Pérez-Toro, J.R. Orozco-Arroyave, Classification of Parkinson’s disease patients—a deep learning strategy, Electronics, 11, 17, pp. 2684 (2022).

(21) A. Govindu, S. Palwe, Early detection of Parkinson's disease using machine learning, Procedia Computer Science, 218, pp. 249-261 (2023).

(22) K.B. Shah, S. Visalakshi, R. Panigrahi, Seven class solid waste management-hybrid features based deep neural network, International Journal of System Design and Computing, 01, 01, 1-10 (2023).

(23) B. Saravanan, M. Duraipandian, V. Pandiaraj, An effective possibilistic fuzzy clustering method for tumor segmentation in MRI brain image, Sixth International Conference on I-SMAC (IoT in Social, Mobile, Analytics, and Cloud) (I-SMAC, IEEE), pp. 823-827 (November 2022)

(24) R.R. Sathiya, S. Rajakumar, J. Sathiamoorthy, Secure blockchain-based deep learning approach for data transmission in IOT-enabled healthcare system, International Journal of Computer and Engineering Optimization, 01, 01, pp. 15-23 (2023).

(25) P. Naveen, P. Sivakumar, A deep convolution neural network for facial expression recognition, Journal of Current Science and Technology, 11, 3, pp. 402-410 (2021).

(26) S. Zafar, N. Iftekhar, A. Yadav, A. Ahilan, S. N. Kumar, A. Jeyam, An IoT method for telemedicine: lossless medical image compression using local adaptive blocks, IEEE Sensors Journal, 22, 15, pp. 15345-15352 (2022).

(27) J. Angel Sajani, A. Ahilan, Classification of brain disease using deep learning with multi-modality images. Journal of Intelligent & Fuzzy Systems, (Preprint), 45, 2, pp. 3201-3211 (2023).

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Publiée

2024-04-04

Numéro

Rubrique

Génie biomédicale

Comment citer

DÉTECTION DE LA MALADIE DE PARKINSON VIA UN RÉSEAU NEURONAL RÉCURRENT BASÉ SUR LE GRADIENT DE CLIFFORD UTILISANT DES DONNÉES MULTIDIMENSIONNELLES. (2024). REVUE ROUMAINE DES SCIENCES TECHNIQUES — SÉRIE ÉLECTROTECHNIQUE ET ÉNERGÉTIQUE, 69(1), 103-108. https://doi.org/10.59277/RRST-EE.2024.1.18