Non-Invasive Breast Cancer Detection Using Physics Informed Neural Networks with Thermal Imaging and 3D Patient-Specific Breast Models

Engineered Science, 2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.30919/es1861
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

This study presents a novel non-invasive approach for breast cancer detection and tumor localization by developing an optimized Physics-Informed Neural Network (PINN) model integrated with infrared (IR) thermal imaging and 3D physical breast modeling.The proposed method leverages thermal data from an IR camera and anatomical information from a 3D scanner to train a PINN, incorporating the bioheat equation to perform both forward and inverse predictions.The PINN is uniquely optimized to estimate bio-physical parameters, such as tumor radius and depth, enabling accurate tumor diagnosis.Validation against Finite Element Method (FEM) simulations from ANSYS demonstrates that the PINN model achieves high accuracy, with error margins as low as 0.70% for radius and 1.38% for depth after training optimizations.Compared to traditional FEM solvers, the PINN model offers 10 times faster simulation post training, highlighting its computational efficiency.This work underscores the potential of PINNs as a promising tool for non-invasive breast cancer diagnostics, combining physical constraints, anatomical accuracy, and machine learning for enhanced tumor detection and localization.