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Tipo do documento: Dissertação
Título: Uma abordagem para diagnóstico automático de estrabismo baseado em vídeos do exame Cover test alternado utilizando Deep Learning
Título(s) alternativo(s): An approach for automatic strabismus diagnosis based on alternate Cover test videos using Deep Learning
Autor: SANTOS, Robert Douglas de Araujo 
Primeiro orientador: ALMEIDA, João Dallyson Sousa de
Primeiro membro da banca: ALMEIDA, João Dallyson Sousa de
Segundo membro da banca: BRAZ JÚNIOR, Geraldo
Terceiro membro da banca: ARAÚJO, Sidnei Alves de
Quarto membro da banca: MEIRELES-TEIXEIRA, Jorge Antônio
Resumo: O estrabismo é um distúrbio em que a linha de visão de um dos olhos não consegue fixar no objeto alvo que os dois olhos estão visualizando, ou seja, enquanto um dos olhos fixa o olhar no objeto, a linha de visão do outro está para uma direção diferente. O estrabismo afeta uma parcela crescente da população adulta e grande parte das crianças. Pode causar problemas estéticos e perda de visão, que em muitos casos pode ser prevenida. Considerando as características do distúrbio, o número de médicos especializados disponíveis para a população e o avanço computacional nos últimos anos, este trabalho apresenta um método computacional para diagnosticar estrabismo usando uma rede neural convolucional. Para isso utiliza a YOLOv5 para detecção dos olhos e oclusor em vídeos digitais do exame Cover Test alternado. O método foi avaliado em duas bases de vídeos, a primeira intitulada de Dataset CV-I que possui 13 vídeos de voluntários adquiridos em consultório médico no hospital da Universidade Federal do Maranhão. A segunda base chamada de Dataset CV-II, composta por vídeos de 57 voluntários e que foram adquiridos em escolas públicas na cidade de São Luís, Maranhão. Os resultados obtidos pelo método proposto são comparados com medições de um médico especialista. De acordo com os resultados, o método proposto detecta corretamente os olhos 100% das vezes e o oclusor 97% das vezes no conjunto de dados de treinamento e teste. A assertividade da rede neural na detecção dos olhos também foi validada utilizando uma base de vídeos de paralisia do sexto nervo abreviada como PSN, essa base conta com 35 vídeos adquiridos em ambientes variados. Nessa base totaliza-se 19.966 olhos, dos quais a rede identificou corretamente 19.488, errando apenas 478 e com uma assertividade toral de 97,61%. O método também obteve um erro máximo de 7,28 dioptrias prismáticas(∆) na aferição de desvios horizontais, ficando abaixo do limiar de erro definido na literatura como 8∆. Além disso, ao se avaliar o resultado no Dataset CV-I o método alcança uma acurácia igual a 100% e (95%IC = [0,77; 1]), 100% de especificidade com (95%CI = [0,66; 1]) e 100% de sensibilidade com (95%IC = [0,48; 1]) para o estrabismo horizontal. Para o Dataset CV-II o método obteve uma sensibilidade de 66,67% com (IC 95% [0,64; 0,99]), especificidade de 100% com (IC 95% [0,93; 1]) e acurácia de 99,33% com (IC 95% [0,92; 1]) quando considerada apenas a medição horizontal. Por fim,ainda para o Dataset CV-II, ao avaliar as medições horizontais e verticais em conjunto, o método obteve uma sensibilidade de 66,67% com (IC 95% [0,63; 0,99]), especificidade de 94,44% com (IC 95% [0,84; 0,98]) e acurácia de 93,89% com (IC 95% [0,84; 0,98]).
Abstract: A condition known as strabismus occurs when one eye’s line of sight is unable to fix on the target item that both eyes are picturing; rather, when one eye fixes its gaze on the object, the other eye’s line of sight is in a different direction. Strabismus affects a growing portion of the adult population and a large proportion of children. It can cause aesthetic issues and vision loss, which can be avoided in many cases. Taking into account the characteristics of the disturb, the number of specialized doctors available to the public, and computer advancements in recent years, this study presents a computational method for detecting and diagnosing strabismus using a neural convolutional network YOLOv5 for ocular detection and occluder in digital exam videos of Cover Test. The method was carried out on two video databases, the first of which is called Dataset CV-I and contains 13 volunteer videos obtained in the hospital the Universidade Federal do Maranhão. The second basis, known as Dataset CV-II, is made up of 57 volunteer videos that were acquired in public schools in the city of São Luís, Maranhão. The results obtained by the proposed method are purchased with studies by a specialist doctor. According to the results, the proposed method correctly detects the eyes 100% of the time and correctly occluder 97% of the time in the training and testing dataset. Using the video base of sixth nerve palsy, also known as PSN, which comprises 35 movies collected in various contexts, the assertiveness of the neural network in identifying the eyes was also evaluated. accordingly, there are 19,966 eyes in total, of which the network correctly detected 19,488, with just 478 errors, and a total assertiveness of 97.61%. In the measurement of horizontal deviations, the method yielded a maximum error of 7.28∆, falling short of the literature-defined error limit of 8∆. In addition, when evaluating the result in the CV-I Dataset, the method achieves an accuracy equal to 100% e (95%CI = [0.77; 1]), 100% de specificity with (95%CI = [0.66; 1]) and 100% of sensitivity with (95%CI = [0.48; 1]) for horizontal strabismus. For the CV-II Dataset, the method obtained a sensitivity of 66.67% with (CI 95% [0.64; 0.99]), specificity of 100% with (CI 95% [0.93; 1]) and accuracy of 99.33% with (CI 95% [0,92; 1]) when considering only the horizontal measurement. Finally, when considering the horizontal and vertical measurements together, the method obtained a sensitivity of 66.67% with (CI 95% [0.63; 0.99]), specificity of 94.44% with (CI 95% [0.84; 0.98]) and accuracy of 93.89% with (CI 95% [0.84; 0.98]).
Palavras-chave: estrabismo;
diagnóstico automático;
covert test alternado
YOLOv5.
strabismus;
automatic diagnosis;
alternate covert test;
YOLOv5.
Área(s) do CNPq: Oftalmologia
Ciência da Computação
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO/CCET
Citação: SANTOS, Robert Douglas de Araujo. Uma abordagem para diagnóstico automático de estrabismo baseado em vídeos do exame Cover test alternado utilizando Deep Learning. 2022. 75 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/3844
Data de defesa: 23-Jun-2022
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

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