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Tipo do documento: Dissertação
Título: Segmentação e classificação automática de calcificação da artéria coronária em imagem de tomografia computadorizada utilizando aprendizado profundo
Título(s) alternativo(s): Automatic segmentation and classification of coronary artery calcification in computed tomography images using deep learning
Autor: ARAÚJO, Alan de Carvalho 
Primeiro orientador: SILVA, Aristófanes Corrêa
Primeiro coorientador: PEDROSA, João Manuel
Primeiro membro da banca: SILVA, Aristófanes Correa
Segundo membro da banca: PEDROSA, João Manuel
Terceiro membro da banca: FONSECA NETO, João Viana da
Quarto membro da banca: DINIZ, João Otávio Bandeira
Resumo: Um dos indicadores de possíveis ocorrências de doenças cardiovasculares é a quantidade de cálcio nas artérias coronárias. Recentemente, abordagens utilizando novas tecnologias, como o aprendizado profundo, auxiliaram na identificação desses indicadores. Este trabalho propõe um método de segmentação e classificação de calcificação das artérias coronárias. A tarefa de segmentação possui 4 etapas que são extração da região de interesse utilizando U-Net com batch normalization após camadas de convolução, segmentação das calcificações, remoção de falsos positivos utilizando U-Net com EfficientNetB0, e a etapa de classificação que foi realizada com base na região onde foi segmentada a calcificação. O método utiliza a técnica de histogram matching como pré-processamento, a fim de aumentar o contraste entre tecido e calcificação e normalizar os diferentes tipos de exames. Foram realizados testes entre diversas arquiteturas onde a melhor abordagem na tarefa de segmentação alcançou uma pontuação F1-Score de 96,9%, precisão de 98,5% e sensibilidade de 97,2% na base de imagens de calcificação OrCaScore. Já na tarefa de classificação, o método alcançou uma métrica de coeficiente de correlação intraclasse de 99,0% para todas as classes, e de 95,9%, 95,8% e 97,3% para as classes LAD, LCX e RCA, respectivamente, além de uma Kappa ponderado de 1.
Abstract: One of the indicators of possible future occurrences of cardiovascular diseases is the amount of coronary arteries calcification. Recently, approaches using new technologies, such as deep learning, have helped to identify these indicators. This work proposes a method for segmenting and classifying coronary artery calcification. The segmentation task has 4 steps that are: extraction of the region of interest using U-Net with batch normalization after convolution layers, segmentation of calcifications, removal of false positives using U-Net with EfficientNetB0, and the classification step which was carried out based on the region where the calcification was segmented. The method uses a histogram matching technique as preprocessing, in order to increase the contrast between tissue and calcification and normalize the different types of exams. Tests were carried out between different architectures where the best approach in the segmentation task achieved an F1-Score rating of 96.9%, accuracy of 98.5% and sensitivity of 97.2% on the OrcaScore calcification dataset. In the classification task, the method achieved an Intraclass Correlation of 99.0% for all classes, and of 95.9%, 95.8% and 97.3% for the LAD, LCX and RCA classes, respectively, in addition to a weighted Kappa of 1.
Palavras-chave: Segmentação;
Classificação;
Calcificação;
U-Net;
EfficientNetB0
Segmentation;
Classification;
Calcification;
U-Net;
EfficientNetB0
Área(s) do CNPq: Processamento de Sinais 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: ARAÚJO, Alan de Carvalho. Segmentação e classificação automática de calcificação da artéria coronária em imagem de tomografia computadorizada utilizando aprendizado profundo. 2024. 64 f. Dissertação( Programa de Pós-graduação em Engenharia de Eletricidade/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6271
Data de defesa: 23-Fev-2024
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE

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