00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IC - INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IC
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Tipo: Dissertação
Título: Multimodality CT/MRI Radiomics for Lung Nodule Malignancy Suspiciousness Classification
Título(s) alternativo(s): Características Radiômicas de TC/RM para Classificação de Suspeição de Malignância de Nódulos Pulmonares
Autor(es): Jatobá, Anthony Emanoel de Albuquerque
Primeiro Orientador: Oliveira, Marcelo Costa
metadata.dc.contributor.referee1: Vieira, Thales Miranda de Almeida
metadata.dc.contributor.referee2: Marques, Paulo Mazzoncini de Azevedo
Resumo: O câncer de pulmão é o tipo mais frequente e letal de câncer e o seu diagnóstico precoce é crucial para a sobrevivência do paciente. A tomografia computadorizada (TC) é o padrão-ouro para o rastreio da doença, mas estudos recentes têm demonstrado o potencial da ressonância magnética (RM) no diagnóstico de nódulos pulmonares, bem como da combinação de imagens médicas multimodalidade. Neste estudo, foi avaliado se a combinação de características radiômicas de imagens de TC e RM de pacientes de câncer pulmonar contribui para classificações mais precisas da suspeita de malignidade de nódulos. Para atingir tal objetivo, foi realizado o registro de exames de TC e RM de 47 pacientes, segmentação dos nódulos em cada modalidade, extração de características radiômicas dos nódulos, e classificação usando XGBoost, avaliando métricas de desempenho dos modelos em 30 iterações. O mesmo experimento foi realizado para quatro conjuntos de características: 1) somente de TC; 2) somente de RM; 3) concatenação de TC e RM; 4) fusão de TC e RM. Nossos resultados indicam que a estratégia de fusão de imagens pode levar a ganhos de desempenho significativos, em um teste dos postos sinalizados de Wilcoxon, sobre os modelos de modalidades individuais, com AUC média de 0.794, mas a concatenação de características não se provou uma abordagem adequada para lidar com imagens multimodalidade, uma vez que a AUC média de 0.770 não indicou ganhos de desempenho. Além disso, foi observado que RM, com AUC média de 0.770, apresentou desempenho significativamente superior à TC, com 0.755, encorajando estudos em RM como modalidade para o acompanhamento do câncer de pulmão. Por fim, a análise das características reforçou a relevância da morfologia de um nódulo, como seu tamanho e esfericidade, além de características de textura que quantificam a complexidade e homogeneidade do ambiente intratumoral.
Abstract: Lung cancer is the most common and deadly form of cancer, and its early diagnosis is decisive to the patient’s survival. Computed Tomography (CT) is the gold-standard imaging modality for lung cancer management, but recent studies have shown the potential of Magnetic Resonance Imaging (MRI) in lung cancer diagnosis and how combining multimodality medical images can yield better outcomes. In this study, we evaluated whether the combination of CT and MRI scans from lung cancer patients can leverage a more precise malignancy suspiciousness classification. For such, we registered paired CT and MRI scans from 47 patients, segmented the nodules in each modality, extracted radiomics features, and performed an experiment with an XGBoost classifier, evaluating models’ performance metrics across 30 trials. The same experiment was performed with four sets of features: 1) CT-only; 2) MRI-only; 3) CT and MRI features; 4) CT/MRI fused images. Our results indicate that the image fusion approach can yield significant AUC performance gains over the single modalities models, with an average AUC of 0.794, but feature concatenation is not an adequate strategy for dealing with multimodality data, as its average AUC of 0.770 didn’t indicate any improvement over the single modalities. Additionally, we observed that MRI, with na average AUC of 0.770, has shown significantly better performance than CT, with 0.754, encouraging further studies in MRI as a lung cancer management image modality. Finally, the analysis on the importance of radiomics features reinforced the relevance of features that reflects on morphological characteristics of a nodule, such as its dimension and roundness, as well as texture features that relate to the intratumoral environment, measuring its complexity and homogeneity.
Palavras-chave: Processamento de imagem assistida por computador
Neoplasias
Características Radiômicas
Multimodality medical imaging
Lung câncer
Radiomics
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: eng
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Informática
Citação: JATOBÁ, Anthony Emanoel de Albuquerque. Multimodality CT/MRI Radiomics for Lung Nodule Malignancy Suspiciousness Classification. 2022. 57f. Dissertação (Mestrado em Informática) – Instituto de Computação, Programa de Pós-Graduação em Informática, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/8765
Data do documento: 29-out-2021
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