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Tipo do documento: Tese
Título: Segmentação de Rins, Cistos e Tumores Renais em Imagens de Tomografia Computadorizadas baseada em Módulos de Pirâmide de Pooling e Redes Convolucionais
Título(s) alternativo(s): Segmentation of Kidneys, Cysts, and Renal Tumors in Computerized Tomography Images Based on Pyramid Pooling Modules and Convolutional Networks
Autor: MATOS, Caio Eduardo Falcão 
Primeiro orientador: BRAZ JUNIOR, Geraldo
Primeiro coorientador: PAIVA, Anselmo Cardoso de
Primeiro membro da banca: BRAZ JUNIOR, Geraldo
Segundo membro da banca: PAIVA, Anselmo Cardoso de
Terceiro membro da banca: GOMES, Herman Martins
Quarto membro da banca: FERNANDES, Leandro Augusto Frata
Quinto membro da banca: CARVALHO FILHO, Antonio Oseas de
Resumo: A detecção e o diagnóstico precoce do câncer renal desempenham um papel fundamental no prognóstico e tratamento, elevando significativamente as chances de cura e sobrevivência dos pacientes. Nesse contexto, os avanços nos exames radiológicos permitem ao médico especialista realizar, por meio de imagens, a análise e identificação de lesões suspeitas. A Tomografia Computadorizada (TC) torna-se uma ferramenta amplamente utilizada como auxílio no diagnóstico do câncer renal devido à sua capacidade de gerar um grande volume de imagens detalhadas das estruturas internas do corpo, incluindo cistos e tumores renais. Em contrapartida, a análise desses exames de imagem é realizada manualmente pelo médico, observando cada exame, o que torna esse processo suscetível à fadiga e distração. Surge, portanto, a necessidade de aplicar técnicas computacionais para automatizar e melhorar a precisão da segmentação das lesões suspeitas, contribuindo para o diagnóstico precoce do câncer renal. Nos últimos anos, as Redes Neurais Convolucionais (CNNs) ganharam significativa atenção na tarefa de segmentação automática, oferecendo suporte valioso aos especialistas na detecção e diagnóstico em imagens médicas. Nesta pesquisa, desenvolvemos um modelo convolucional que explora os conceitos de multirresolução das pirâmides de pooling (Pyramid Pooling Module - PPM e Atrous Spatial Pyramid Pooling - ASPP) combinadas à rede UNet para segmentação de rins, cistos e tumores em imagens de tomografia. A metodologia produziu resultados promissores nos conjuntos de dados do desafio de segmentação de tumores renais e renais KiTS21 e KiTS23, exibindo coeficiente de similaridade Dice de 92,32% e 93,78% para rins e massas, 91,38% e 93,06% para massas renais e 87,84% e 91,44% para Tumores, respectivamente.
Abstract: The early detection and diagnosis of renal cancer play a crucial role in patient prognosis and treatment, significantly increasing the chances of cure and survival. In this context, advances in radiological imaging enable medical specialists to analyze and identify suspicious lesions through imaging techniques. Computed Tomography (CT) has become a widely used tool in aiding the diagnosis of renal cancer due to its ability to generate a large volume of detailed images of the body’s internal structures, including renal cysts and tumors. However, the analysis of these images is manually performed by physicians, who must, review each scan individually, making the process susceptible to fatigue and distraction. This highlights the need for computational techniques to automate and enhance the accuracy of suspicious lesion segmentation, contributing to the early diagnosis of renal cancer. In recent years, Convolutional Neural Networks (CNNs) have gained significant attention for automatic segmentation tasks, providing valuable support to specialists in the detection and diagnosis of medical images. In this research, we developed a convolutional model that leverages the multi-resolution concepts of pooling pyramids (Pyramid Pooling Module - PPM and Atrous Spatial Pyramid Pooling - ASPP) combined with the UNet architecture for the segmentation of kidneys, cysts, and tumors in CT images. The proposed methodology produced promising results on the datasets from the Kidney and Kidney Tumor Segmentation Challenge KiTS21 and KiTS23, achieving Dice scores of 92,32% and 93,78% for kidneys and masses, 91,38% and 93,06% for renal masses, and 87,84% and 91,44% for tumors, respectively.
Palavras-chave: Câncer de rim;
Segmentação de rim;
Segmentação de cistos e tumores renais;
Redes neurais convolucionais;
Aprendizado profundo;
Módulos de pirâmide de pooling;
Tomografia computadorizada;
Imagens médicas
Kidney cancer;
Kidney segmentation;
Kidney cyst and tumor segmentation;
Convolutional neural networks;
Deep learning;
Pyramid Pooling Module;
Computed tomography;
Medical Images
Área(s) do CNPq: Processamento de Sinais Biológicos
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: COORDENAÇÃO DO CURSO DE CIÊNCIAS DA COMPUTAÇÃO/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO DOUTORADO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
Citação: MATOS, Caio Eduardo Falcão. Segmentação de Rins, Cistos e Tumores Renais em Imagens de Tomografia Computadorizadas baseada em Módulos de Pirâmide de Pooling e Redes Convolucionais. 2025. 104 f. Tese( Programa de Pós-graduação Doutorado em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2025.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6542
Data de defesa: 20-Mar-2025
Aparece nas coleções:TESES DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO (ASSOCIAÇÃO UFMA/UFPI)

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