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: Modelo para a classificação de nódulos pulmonares pequenos usando descritores radiomics
Título(s) alternativo(s): Classification model of small pulmonary nodules using radiomics descriptors
Autor(es): Lima Filho, Ailton Felix de
Primeiro Orientador: Oliveira, Marcelo Costa
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Machado, Aydano Pamponet
metadata.dc.contributor.referee1: Vieira, Tiago Figueiredo
metadata.dc.contributor.referee2: Marques, Paulo Mazzoncini de Azevedo
Resumo: O câncer de pulmão é uma doença caracterizada como crescimento anormal de células que invadem e destroem tecidos vizinhos, sendo responsável por muitas mortes ao redor do mundo. Um diagnóstico precoce da doença, geralmente realizado com base em informações qualitativas e semi-quantitativas extraídas de imagens de Tomografia Computadorizada (TC), traz maiores chances de cura e opções de tratamento para o paciente, porém, devido aos desafios no processo de interpretação de imagens médicas, principalmente no tocante a nódulos pulmonares pequenos (<10mm), o diagnóstico se torna clinicamente difícil, tornando a decisão clínica complexa. Devido à variabilidade e complexidade do diagnóstico de nódulos pulmonares pequenos, ferramentas de Auxílio ao Diagnóstico por Computador (CAD) baseadas em atributos de imagem, providenciam ajuda ao radiologista visando alcançar uma melhor acurácia da classificação de nódulo (provável maligno ou benigno), por agir como uma segunda opinião ao especialista. O uso de atributos radiomics permite um diagnóstico quantitativo mais objetivo se comparado às abordagens qualitativas ou semi-quantitativas mais comumente utilizadas na avaliação do câncer, diminuindo significativamente o problema da variabilidade no diagnóstico. Porém, ainda existe uma necessidade de descobrir conteúdos/atributos relevantes a fim de melhorar o desempenho de sistemas CAD. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo para classificação de nódulos pulmonares pequenos usando atributos radiomics extraídos da região de microambiente do nódulo. Foi avaliado também o teste de hipótese de que considerar a região de parênquima no entorno do nódulo, permite uma melhora de desempenho na classificação de nódulos pulmonares pequenos. O modelo para classificação desenvolvido obteve como melhor resultado uma área sob a curva ROC (AUC) média de 0.875 ± 0.048 com o algoritmo Perceptron de Múltiplas Camadas (MLP) com uma validação cruzada 10-fold na classificação de 214 nódulos pulmonares com diâmetros entre 5 e 10mm. Os resultados mostraram a relevância da utilização de atributos radiomics para classificação de nódulos pulmonares pequenos. A utilização da região do parênquima pulmonar melhorou o desempenho do modelo, comprovando o teste de hipótese. A classificação de nódulos pulmonares é uma área desafiadora mesmo para os médicos especialistas, devido à natureza complexa desse tipo de achado radiológico, porém, crítica para sobrevida dos pacientes diagnosticados com câncer. Logo, avanços nessa área são de extrema importância.
Abstract: Lung cancer is a disease characterized as abnormal cells growth that invade and destroy neighboring tissues, accounting for many deaths around the world. An early diagnosis, usually performed based on qualitative information extracted from CT images, brings greater chances of cure and treatment options for the patient, however, due to the challenges in the medical image interpretation process, mainly for small pulmonary nodules (<10mm), the diagnosis becomes clinically difficult, making the clinical decision complex. Due to the variability and complexity of the diagnosis of small pulmonary nodules, Computer-Aided Diagnosis (CAD) tools based on image features, provides assistance to the radiologist in order to achieve a better accuracy of nodule classification (probable malignant or benign), by acting as a second opinion to the specialist. The use of radiomics features allows a quantitative diagnosis when compared to the recent qualitative strategies of cancer evaluation, significantly reducing the problem of variability in diagnosis. However, discovering the relevant content/features is still a necessity in order to improve the CAD systems performances. The aim of this study was to develop a classification model for small pulmonary nodules using radiomics features extracted from the nodule microenvironment. It was also evaluated the hypotheses test that considering the parenchyma region around the nodule allows an improvement in the small pulmonary nodules classification. The developed classification model obtained the best Area Under the ROC curve (AUC) of 0.875 ± 0.048 with the Multilayer Perceptron (MLP) algorithm with a 10-fold cross-validation in the classification of 214 pulmonary nodules with diameters between 5 and 10mm. The results showed the relevance of radiomics features for the classification of small pulmonary nodules. The use of the pulmonary parenchyma region improved the model performance, proving the hypothesis test. The nodules classification is a challenging area for specialists due to the natural complexity of diagnosis lesions, however, critical for patient survival diagnosed with cancer. Therefore, advances in this area are extremely important.
Palavras-chave: Tecnologia da informação
Informática médica
Diagnóstico auxiliado por computador
Nódulo pulmonar
Câncer de pulmão
Diagnóstico por imagem
Radiomics
Information technology
Medical informatics
Diagnostics aided computer
Lung node
Lung cancer
Diagnosis by image
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Informática
Citação: LIMA FILHO, Ailton Felix de. Modelo para a classificação de nódulos pulmonares pequenos usando descritores radiomics. 2017. 84 f. Dissertação (Mestrado em Informática) - Instituto de Informática, Programa de Pós-Graduação em Informática, Universidade Federal de Alagoas, 2017.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/2000
Data do documento: 31-jul-2017
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