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Tipo do documento: Tese
Título: Detecção de Degeneração Macular Relacionada à Idade e Edema Macular Diabético em Imagens de Tomografia de Coerência Optica Utilizando Redes Neurais Convolucionais e Capsule Network.
Título(s) alternativo(s): Detection of Age-Related Macular Degeneration and Diabetic Macular Edema in Tomography Images of Optical Coherence Using Neural Networks Convolutionals and Capsule Network.
Autor: SOUSA, Jefferson Alves de
Primeiro orientador: PAIVA, Anselmo Cardoso de
Primeiro coorientador: SILVA, Aristófanes Corrêa
Primeiro membro da banca: PAIVA, Anselmo Cardoso de
Segundo membro da banca: SILVA, Aristófanes Corrêa
Terceiro membro da banca: BRAZ JÚNIOR, . Geraldo
Quarto membro da banca: ALMEIDA, João Dallyson Sousa de
Quinto membro da banca: AIRES, Kelson Rômulo Teixeira
Resumo: Esta tese apresenta dois métodos completamente automáticos para diagnóstico de degeneração macular relacionada à idade (DMRI) e edema macular diabético (EMD), por meio da utilização de técnicas de processamento de imagens e reconhecimento de padrões aplicadas a exames de tomografia de coerência óptica (OCT). A degeneração macular relacionada a idade e o edema macular diabético são doenças oculares que podem causar deficiência visual. A degeneração macular acomete principalmente idosos com mais de 50 anos, já o edema macular é uma consequência da retinopatia diabética que por sua vez acomete pessoas portadoras do diabetes. A tomografia de coerência óptica é um dos principais exames para a detecção e acompanhamento de doenças oculares. A avaliação das alterações causadas por DMRI e EMD a partir de imagens de OCT se dá através da avaliação dos sucessivos cortes seccionais na busca por alterações morfológicas. A utilização de sistemas CAD (Computer-Aided Detection) e CADx (Computer-Aided Diagnosis) tem contribuído para aumentar as chances de detecção e diagnósticos corretos, auxiliando os especialistas na tomada de decisões sobre o tratamento dessas doenças. Assim, desenvolveu-se um método que utiliza a segmentação das bordas das camadas da retina em imagens de OCT feita com duas redes neurais profundas, U-Net e DexiNed, para delimitar as bordas, e a classificação utiliza uma rede neural profunda residual. O segundo método desenvolvido para a detecção automática da DMRI e do EMD utiliza uma arquitetura Capsule Network com camadas baseadas no Local Binary Pattern. O método proposto de segmentação mostrou-se promissor, alcançando um erro médio absoluto geral de 0, 49 pixels para a membrana limitante interna (MLI), 0, 57 para o epitélio pigmentar retiniano (EPR) e 0, 66 para a membrana de Bruch (MB). Os métodos de classificação atingiram respectivamente uma acurácia de 99% e 98% entre múltiplas classes (Drusas, Neovascularização Coroidal, EMD e Normal).
Abstract: This thesis presents two fully automatic methods for diagnosing age-related macular degeneration (AMD) and diabetic macular edema (DME) through the use of image processing and pattern recognition techniques applied to optical coherence tomography (OCT) examinations. Age-related macular degeneration and diabetic macular edema are eye diseases that can cause visual impairment. Macular degeneration mainly affects older adults over 50 years of age, whereas macular edema is a consequence of diabetic retinopathy, affecting people with diabetes. Optical coherence tomography is one of the main tests for detecting and monitoring eye diseases. The evaluation of alterations caused by AMD and DME from OCT images is done by evaluating successive sectional cuts in search of morphological alterations. The use of CAD (Computer-Aided Detection) and CADx (Computer-Aided Diagnosis) systems has contributed to increasing the chances of correct detection and diagnosis, helping specialists make decisions about the treatment of these illnesses. Thus, a method was developed that uses segmentation of the edges of the retinal layers in OCT images made with two deep neural networks, U-Net and DexiNed, to delimit the edges. The classification uses a deep residual neural network. The second method for the automatic detection of AMD and DME uses a Capsule Network architecture with layers based on the Local Binary Pattern. The proposed segmentation method proved to be promising, reaching an overall mean absolute error of 0.49 pixels for the inner limiting membrane (ILM), 0.57 for the retinal pigment epithelium (RPE), and 0.66 for Bruch’s membrane (BM). The classification methods reached, respectively, an accuracy of 99% and 98% among multiple classes (Drusen, Choroidal Neovascularization, DME, and Normal).
Palavras-chave: Computer-Aided Diagnosis;
Redes Neurais Convolucionais;
Degeneração Macular;
Edema Macular Diabético;
Imagens médicas
Computer-Aided Diagnosis;
Convolutional Neural Networks;
Macular Degeneration;
Diabetic Macular Edema;
Medical images
Área(s) do CNPq: Modelagem de Sistemas Biológicos
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DA ELETRICIDADE/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCET
Citação: SOUSA, Jefferson Alves de. Detecção de Degeneração Macular Relacionada à Idade e Edema Macular Diabético em Imagens de Tomografia de Coerência Optica Utilizando Redes Neurais Convolucionais e Capsule Network.. 2021. 83 f. Tese( Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Eletricidade/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luis, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/3411
Data de defesa: 20-Ago-2021
Aparece nas coleções:TESE DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE

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