Платформа поглибленого навчання для аналізу лікувальних факторів в інтернеті медичних речей

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347023030056

Ключові слова:

інтернет медичних речей, IoMT, CNN, згорткова нейронна мережа, відкриття структури здоров’я, поглиблене навчання, охорона здоров’я

Анотація

Поява технологій інтернету речей IoT (Internet-of-Things), таких які використовуються у дистанційних застосунках для контролю здоров’я, призвели до революційних змін у традиційній медичній допомозі та лікуванні. Крім того, підхід, застосований для отримання глибинного аналізу, на основі ретельного дослідження елементів способу життя та діяльності, є критично важливим для успіху послуг спеціальної медичної допомоги та профілактики захворювань. Алгоритми відбору та класифікації розумних даних дозволяють досліджувати захворювання та прогнозувати аномальні стани здоров’я. Стратегія згорткових нейронних мереж CNN (convolutional neural network) застосовується для передбачення таких аномалій, оскільки вона дозволяє успішно визначити знання, які є важливими для прогнозування захворювання на основі нечітких записів медичної картки хворого. Навпаки, якщо використовується повністю зв’язана топологія мережі, стратегія CNN потребує величезного об’єму пам’яті. Крім того, аналіз складності моделі може виникати у зв’язку зі збільшенням кількості шарів. Таким чином, запропоновано стратегію визначення та прогнозування цілі CNN на основі коефіцієнта кореляції Пірсона PCC (Pearson correlation coefficient), і роботи стандартного шаблону для розгляду цих недоліків моделі CNN. Вона побудована в межах цієї структури і застосовується для цілей класифікації. В початковому прихованому шарі вибираються найбільш важливі фактори, пов’язані зі станом здоров’я, а в наступному шарі здійснюється аналіз коефіцієнта кореляції для розділення факторів стану здоров’я на позитивно і негативно корельовані групи. Аналіз виявлення регулярних структур серед розподілених параметрів стану здоров’я також виявляє поведінку регулярних структур. Результатом цієї моделі є розподіл на фактори надмірної ваги, підвищеного тиску та фактори, що пов’язані з діабетом, при відомих рівнях кореляції. Для зменшення впливу парадигми відкриття знань, що є типовим для CNN, використано два окремих набори даних. Експериментальні результати показали, що пропонована модель переважає три інші методи машинного навчання, потребуючи менших розрахункових витрат.

Посилання

M. A. Almaiah, A. Ali, F. Hajjej, M. F. Pasha, M. A. Alohali, “A lightweight hybrid deep learning privacy preserving model for FC-based industrial internet of medical things,” Sensors, vol. 22, no. 6, p. 2112, 2022, doi: https://doi.org/10.3390/s22062112.

M. M. Kamruzzaman, I. Alrashdi, A. Alqazzaz, “New opportunities, challenges, and applications of edge-AI for connected healthcare in Internet of Medical Things for smart cities,” J. Healthc. Eng., vol. 2022, pp. 1–14, 2022, doi: https://doi.org/10.1155/2022/2950699.

P. Manickam et al., “Artificial Intelligence (AI) and Internet of Medical Things (IoMT) assisted biomedical systems for intelligent healthcare,” Biosensors, vol. 12, no. 8, p. 562, 2022, doi: https://doi.org/10.3390/bios12080562.

M. N. Hossen, V. Panneerselvam, D. Koundal, K. Ahmed, F. M. Bui, S. M. Ibrahim, “Federated machine learning for detection of skin diseases and enhancement of Internet of Medical Things (IoMT) security,” IEEE J. Biomed. Heal. Informatics, vol. 27, no. 2, pp. 835–841, 2023, doi: https://doi.org/10.1109/JBHI.2022.3149288.

R. Rawat, “A systematic review of blockchain technology use in e-supply chain in Internet of Medical Things (IoMT),” Int. J. Comput. Inf. Manuf., vol. 2, no. 2, 2022, doi: https://doi.org/10.54489/ijcim.v2i2.119.

R. Chaganti, A. Mourade, V. Ravi, N. Vemprala, A. Dua, B. Bhushan, “A particle swarm optimization and deep learning approach for intrusion detection system in Internet of Medical Things,” Sustainability, vol. 14, no. 19, p. 12828, 2022, doi: https://doi.org/10.3390/su141912828.

A. K. Maurya, K. Lokesh, . Sandeep, R. Kumar, S. Arun, R. Krishnamoorthy, “Deep neuro-fuzzy logic technique for brain meningiomasa prediction,” in 2022 7th International Conference on Communication and Electronics Systems (ICCES), 2022, pp. 1244–1248, doi: https://doi.org/10.1109/ICCES54183.2022.9836008.

G. N. Vivekananda, A. R. H. Ali, S. Arun, P. Mishra, R. Sengar, R. Krishnamoorthy, “Cloud based effective health care management system with Artificial Intelligence,” in 2022 IEEE 7th International conference for Convergence in Technology (I2CT), 2022, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/I2CT54291.2022.9825457.

S. S. Band et al., “A survey on machine learning and internet of medical things-based approaches for handling COVID-19: Meta-analysis,” Front. Public Heal., vol. 10, 2022, doi: https://doi.org/10.3389/fpubh.2022.869238.

K. Lokesh, S. Srivastava, M. P. Kumar, S. Arun, S. Padmapriya, R. Krishnamoorthy, “Detection of stomach cancer using deep neural network in healthcare sector,” in 2021 3rd International Conference on Advances in Computing, Communication Control and Networking (ICAC3N), 2021, pp. 521–526, doi: https://doi.org/10.1109/ICAC3N53548.2021.9725656.

M. K. Kagita, N. Thilakarathne, T. R. Gadekallu, P. K. R. Maddikunta, “A review on security and privacy of internet of medical things,” in Intelligent Internet of Things for Healthcare and Industry. Internet of Things, 2022, pp. 171–187. DOI 10.1007/978-3-030-81473-1_8

S. A. Moqurrab et al., “A deep learning-based privacy-preserving model for smart healthcare in Internet of Medical Things using fog computing,” Wirel. Pers. Commun., vol. 126, no. 3, pp. 2379–2401, 2022, doi: https://doi.org/10.1007/s11277-021-09323-0.

S. Razdan, S. Sharma, “Internet of Medical Things (IoMT): Overview, emerging technologies, and case studies,” IETE Tech. Rev., vol. 39, no. 4, pp. 775–788, 2022, doi: https://doi.org/10.1080/02564602.2021.1927863.

A. I. Awad, M. M. Fouda, M. M. Khashaba, E. R. Mohamed, K. M. Hosny, “Utilization of mobile edge computing on the Internet of Medical Things: A survey,” ICT Express, vol. 9, no. 3, pp. 473–485, 2023, doi: https://doi.org/10.1016/j.icte.2022.05.006.

Z. Ashfaq et al., “A review of enabling technologies for Internet of Medical Things (IoMT) ecosystem,” Ain Shams Eng. J., vol. 13, no. 4, p. 101660, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.asej.2021.101660.

S. Alam et al., “Blockchain-based solutions supporting reliable healthcare for fog computing and Internet of Medical Things (IoMT) integration,” Sustainability, vol. 14, no. 22, p. 15312, 2022, doi: https://doi.org/10.3390/su142215312.

J. Fan, X. Wang, Y. Guo, X. Hu, B. Hu, “Federated learning driven secure Internet of Medical Things,” IEEE Wirel. Commun., vol. 29, no. 2, pp. 68–75, 2022, doi: https://doi.org/10.1109/MWC.008.00475.

M. A. Jabbar, S. K. Shandilya, A. Kumar, S. Shandilya, “Applications of cognitive internet of medical things in modern healthcare,” Comput. Electr. Eng., vol. 102, p. 108276, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2022.108276.

M. K. Hasan et al., “A review on security threats, vulnerabilities, and counter measures of 5G enabled Internet‐of‐Medical‐Things,” IET Commun., vol. 16, no. 5, pp. 421–432, 2022, doi: https://doi.org/10.1049/cmu2.12301.

A. Kumar, N. Gaur, S. Chakravarti, “Improving and analysing the spectral access performance of QAM-64 optical NOMA using a hybrid ED-CSD algorithm,” J. Opt. Commun., 2023, doi: https://doi.org/10.1515/joc-2023-0217.

A. Kumar, M. A. Albreem, M. Gupta, M. H. Alsharif, S. Kim, “Future 5G network based smart hospitals: Hybrid detection technique for latency improvement,” IEEE Access, vol. 8, pp. 153240–153249, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3017625.

Роль штучного інтелекту (ШІ) в сфері охорони здоров’я

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-31 — Оновлено 2023-03-26

Як цитувати

Аббас, С. Х., Колікіпогу, Р., Реді, В. Л., Марур, Д. П., Кумар, Д., & Сінгх, М. (2023). Платформа поглибленого навчання для аналізу лікувальних факторів в інтернеті медичних речей. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 66(3), 174–184. https://doi.org/10.20535/S0021347023030056

Номер

Том 66 № 3 (2023): Технології 5G

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.