Classificação de imagens de ressonância magnética nas classes Normal, Comprometimento Cognitivo Leve e Alzheimer usando projeções PCA e Kernel PCA, e máquinas de vetores suporte

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Araújo, Marcelo Ruan Moura
Orientador(a): Ferrari, Ricardo José lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCC
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/13064
Resumo: Given the aging of the population in Brazil and the world, with a possible inversion of the age pyramid, moving towards an increasing number of older adults (≥ 60 years), projected 1.4 billion, 16.4% of the world population, and 42.5 million, 18.63% of the population in Brazil, by 2030. This transition and an estimated world population with dementia syndromes of 150 million – Alzheimer’s Disease (AD) corresponding from 60 to 80% of these cases – and as a result of these numbers, an estimated cost of 1 trillion U.S dollars with a projection to double by 2030. There is also the problem of time spent and the accuracy of specialists for the diagnosis, due to the way of differentiating before the affected people and the gradual symptomatic process. These symptoms include difficulty remembering new information, difficulty in solving problems, and completing familiar tasks at home, confusion about time or place, and problems in interpreting visual stimuli. Symptoms are reflections of a characteristic pathology that consists of progressive atrophy of the brain, mainly in the cortical and subcortical structures, including its biomarker and the hippocampal region. An imaging method that presents high quality in the visualization of brain structures is magnetic resonance imaging, which can be used in the diagnosis of AD. In this context, the objective of this work is to apply a set of algorithmic techniques that can identify, from the magnetic resonance images of brains, if a patient is healthy, has AD or has a mild cognitive impairment (MCI). In order to reduce the computation and the volume of data of the magnetic resonance images, techniques of extraction of characteristics were used. Projecting a set of magnetic resonance images on the bases, whether linear related to the Principal Component Analysis (PCA) or non-linear related to the Kernel PCA and applying to the models trained with better performance in face of the collected statistical metrics (precision, balanced accuracy, sensitivity, specificity and Area Under the Curve (AUC)), thus creating a computer-aided diagnostic system to assist the specialist in identifying this neurocognitive disorder (AD), enabling an early diagnosis to take action against the disease’s progress.
id SCAR_ce86d732d40af0e86b118f42e26c5c4e
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/13064
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str
spelling Araújo, Marcelo Ruan MouraFerrari, Ricardo Joséhttp://lattes.cnpq.br/8460861175344306http://lattes.cnpq.br/6332423561460898ddf658a0-3010-442d-b8cc-094014afcad12020-07-21T22:55:20Z2020-07-21T22:55:20Z2020-06-24ARAÚJO, Marcelo Ruan Moura. Classificação de imagens de ressonância magnética nas classes Normal, Comprometimento Cognitivo Leve e Alzheimer usando projeções PCA e Kernel PCA, e máquinas de vetores suporte. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/13064.https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/13064Given the aging of the population in Brazil and the world, with a possible inversion of the age pyramid, moving towards an increasing number of older adults (≥ 60 years), projected 1.4 billion, 16.4% of the world population, and 42.5 million, 18.63% of the population in Brazil, by 2030. This transition and an estimated world population with dementia syndromes of 150 million – Alzheimer’s Disease (AD) corresponding from 60 to 80% of these cases – and as a result of these numbers, an estimated cost of 1 trillion U.S dollars with a projection to double by 2030. There is also the problem of time spent and the accuracy of specialists for the diagnosis, due to the way of differentiating before the affected people and the gradual symptomatic process. These symptoms include difficulty remembering new information, difficulty in solving problems, and completing familiar tasks at home, confusion about time or place, and problems in interpreting visual stimuli. Symptoms are reflections of a characteristic pathology that consists of progressive atrophy of the brain, mainly in the cortical and subcortical structures, including its biomarker and the hippocampal region. An imaging method that presents high quality in the visualization of brain structures is magnetic resonance imaging, which can be used in the diagnosis of AD. In this context, the objective of this work is to apply a set of algorithmic techniques that can identify, from the magnetic resonance images of brains, if a patient is healthy, has AD or has a mild cognitive impairment (MCI). In order to reduce the computation and the volume of data of the magnetic resonance images, techniques of extraction of characteristics were used. Projecting a set of magnetic resonance images on the bases, whether linear related to the Principal Component Analysis (PCA) or non-linear related to the Kernel PCA and applying to the models trained with better performance in face of the collected statistical metrics (precision, balanced accuracy, sensitivity, specificity and Area Under the Curve (AUC)), thus creating a computer-aided diagnostic system to assist the specialist in identifying this neurocognitive disorder (AD), enabling an early diagnosis to take action against the disease’s progress.Diante do envelhecimento da população no Brasil e no mundo, com uma possível inversão da pirâmide etária, caminhando para um contingente cada vez maior de pessoas idosas (≥ 60 anos), projetado-se 1,4 bilhões, 16,4% da população mundial, e 42,5 milhões, 18,63% da população no Brasil, até 2030. Em frente a essa alteração, junto há uma estimativa de população mundial com síndromes demências (como a Doença de Alzheimer (DA)) de 150 milhões, com a DA correspondendo de 60 a 80% desses casos, e em consequência desses números, um custo estimado de 1 trilhão de dólares com projeção de duplicar até 2030. Adiciona-se ainda a problemática do tempo gasto e acuracidade dos especialistas para o diagnóstico, devido à forma de atuação diferenciar diante das pessoas afetadas e ao processo sintomático gradual. Esses sintomas incluem: dificuldade de se lembrar novas informações, complicação em resolver problemas e completar tarefas familiares em casa, confusão sobre o tempo ou lugar e problemas para interpretar os estímulos visuais. Sintomas que são reflexos de uma patologia característica que consiste na atrofia progressiva do cérebro, principalmente, nas estruturas corticais e subcorticais, incluindo seu biomarcador a região hipocampal. Uma forma de imageamento que apresenta alta qualidade na visualização das estruturas do cérebro é o imageamento por Ressonância Magnética (RM), podendo ser utilizada no diagnóstico da DA. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é aplicar um conjunto de técnicas algorítmicas que possam identificar, a partir das imagens de RM de cérebros, se um paciente é saudável, possuí DA ou apresenta Comprometimento Cognitivo Leve (CCL). Com intuito de reduzir a computação e o volume de dados das imagens de RM, técnicas de extração de características foram empregadas. Projetando um conjunto de imagens de RM sobre as bases de projeções, sejam lineares relacionadas ao Principal Component Analysis (PCA) ou não lineares referentes ao Kernel Principal Component Analysis, e aplicando as informações extraídas sobre os modelos treinados com melhor desempenho diante das métricas estatísticas coletadas (precisão, acurácia balanceada, sensibilidade, especificidade e Area Under the Curve (AUC)). Criando assim, um sistema de diagnóstico assistido por computador para auxiliar o especialista na identificação desse transtorno neurocognitivo (DA), possibilitando um diagnóstico precoce para tomada de ações contra o avanço da doença.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: Código de Financiamento 001porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCCUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessDoença de AlzheimerImagem de ressonância magnéticaMáquinas de vetores de suportePrincipal component analysisKernel principal component analysisCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAOClassificação de imagens de ressonância magnética nas classes Normal, Comprometimento Cognitivo Leve e Alzheimer usando projeções PCA e Kernel PCA, e máquinas de vetores suporteClassification of magnetic resonance images in the Normal, Mild Cognitive Impairment and Alzheimer classes using PCA and Kernel PCA projections, and support vector machinesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis6006008f7fc1dc-47c2-49ef-ac95-2844e18660a3reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/bcaf5721-74d4-47e2-bf91-eda1b280c991/downloade39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53falseAnonymousREADORIGINALDissertacao_Marcelo_R_M_Araujo_versao_final.pdfDissertacao_Marcelo_R_M_Araujo_versao_final.pdfapplication/pdf19454006https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/0f0ad8cc-f40f-43ed-bb53-f6bc56723e73/downloadcbf9b36885b1bde7c45c115a57871139MD54trueAnonymousREADTEXTDissertacao_Marcelo_R_M_Araujo_versao_final.pdf.txtDissertacao_Marcelo_R_M_Araujo_versao_final.pdf.txtExtracted texttext/plain205762https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/f4bdebf7-0636-4dc0-848a-0be19f00e021/download73a407e99b8a0ad1ea2ad36ed9dd199fMD57falseAnonymousREADTHUMBNAILDissertacao_Marcelo_R_M_Araujo_versao_final.pdf.jpgDissertacao_Marcelo_R_M_Araujo_versao_final.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg10398https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/1d6d4d9b-e6ef-48f5-a5b1-cf4a1545d549/download66e01079df3b7c9e79928b09164d00ecMD58falseAnonymousREAD20.500.14289/130642025-02-05 18:31:01.462http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/13064https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-05T21:31:01Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv Classificação de imagens de ressonância magnética nas classes Normal, Comprometimento Cognitivo Leve e Alzheimer usando projeções PCA e Kernel PCA, e máquinas de vetores suporte
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Classification of magnetic resonance images in the Normal, Mild Cognitive Impairment and Alzheimer classes using PCA and Kernel PCA projections, and support vector machines
title Classificação de imagens de ressonância magnética nas classes Normal, Comprometimento Cognitivo Leve e Alzheimer usando projeções PCA e Kernel PCA, e máquinas de vetores suporte
spellingShingle Classificação de imagens de ressonância magnética nas classes Normal, Comprometimento Cognitivo Leve e Alzheimer usando projeções PCA e Kernel PCA, e máquinas de vetores suporte
Araújo, Marcelo Ruan Moura
Doença de Alzheimer
Imagem de ressonância magnética
Máquinas de vetores de suporte
Principal component analysis
Kernel principal component analysis
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO
title_short Classificação de imagens de ressonância magnética nas classes Normal, Comprometimento Cognitivo Leve e Alzheimer usando projeções PCA e Kernel PCA, e máquinas de vetores suporte
title_full Classificação de imagens de ressonância magnética nas classes Normal, Comprometimento Cognitivo Leve e Alzheimer usando projeções PCA e Kernel PCA, e máquinas de vetores suporte
title_fullStr Classificação de imagens de ressonância magnética nas classes Normal, Comprometimento Cognitivo Leve e Alzheimer usando projeções PCA e Kernel PCA, e máquinas de vetores suporte
title_full_unstemmed Classificação de imagens de ressonância magnética nas classes Normal, Comprometimento Cognitivo Leve e Alzheimer usando projeções PCA e Kernel PCA, e máquinas de vetores suporte
title_sort Classificação de imagens de ressonância magnética nas classes Normal, Comprometimento Cognitivo Leve e Alzheimer usando projeções PCA e Kernel PCA, e máquinas de vetores suporte
author Araújo, Marcelo Ruan Moura
author_facet Araújo, Marcelo Ruan Moura
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/6332423561460898
dc.contributor.author.fl_str_mv Araújo, Marcelo Ruan Moura
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Ferrari, Ricardo José
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8460861175344306
dc.contributor.authorID.fl_str_mv ddf658a0-3010-442d-b8cc-094014afcad1
contributor_str_mv Ferrari, Ricardo José
dc.subject.por.fl_str_mv Doença de Alzheimer
Imagem de ressonância magnética
Máquinas de vetores de suporte
topic Doença de Alzheimer
Imagem de ressonância magnética
Máquinas de vetores de suporte
Principal component analysis
Kernel principal component analysis
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO
dc.subject.eng.fl_str_mv Principal component analysis
Kernel principal component analysis
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO
description Given the aging of the population in Brazil and the world, with a possible inversion of the age pyramid, moving towards an increasing number of older adults (≥ 60 years), projected 1.4 billion, 16.4% of the world population, and 42.5 million, 18.63% of the population in Brazil, by 2030. This transition and an estimated world population with dementia syndromes of 150 million – Alzheimer’s Disease (AD) corresponding from 60 to 80% of these cases – and as a result of these numbers, an estimated cost of 1 trillion U.S dollars with a projection to double by 2030. There is also the problem of time spent and the accuracy of specialists for the diagnosis, due to the way of differentiating before the affected people and the gradual symptomatic process. These symptoms include difficulty remembering new information, difficulty in solving problems, and completing familiar tasks at home, confusion about time or place, and problems in interpreting visual stimuli. Symptoms are reflections of a characteristic pathology that consists of progressive atrophy of the brain, mainly in the cortical and subcortical structures, including its biomarker and the hippocampal region. An imaging method that presents high quality in the visualization of brain structures is magnetic resonance imaging, which can be used in the diagnosis of AD. In this context, the objective of this work is to apply a set of algorithmic techniques that can identify, from the magnetic resonance images of brains, if a patient is healthy, has AD or has a mild cognitive impairment (MCI). In order to reduce the computation and the volume of data of the magnetic resonance images, techniques of extraction of characteristics were used. Projecting a set of magnetic resonance images on the bases, whether linear related to the Principal Component Analysis (PCA) or non-linear related to the Kernel PCA and applying to the models trained with better performance in face of the collected statistical metrics (precision, balanced accuracy, sensitivity, specificity and Area Under the Curve (AUC)), thus creating a computer-aided diagnostic system to assist the specialist in identifying this neurocognitive disorder (AD), enabling an early diagnosis to take action against the disease’s progress.
publishDate 2020
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2020-07-21T22:55:20Z
dc.date.available.fl_str_mv 2020-07-21T22:55:20Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2020-06-24
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv ARAÚJO, Marcelo Ruan Moura. Classificação de imagens de ressonância magnética nas classes Normal, Comprometimento Cognitivo Leve e Alzheimer usando projeções PCA e Kernel PCA, e máquinas de vetores suporte. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/13064.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/13064
identifier_str_mv ARAÚJO, Marcelo Ruan Moura. Classificação de imagens de ressonância magnética nas classes Normal, Comprometimento Cognitivo Leve e Alzheimer usando projeções PCA e Kernel PCA, e máquinas de vetores suporte. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/13064.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/13064
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.confidence.fl_str_mv 600
600
dc.relation.authority.fl_str_mv 8f7fc1dc-47c2-49ef-ac95-2844e18660a3
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCC
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/bcaf5721-74d4-47e2-bf91-eda1b280c991/download
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/0f0ad8cc-f40f-43ed-bb53-f6bc56723e73/download
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/f4bdebf7-0636-4dc0-848a-0be19f00e021/download
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/1d6d4d9b-e6ef-48f5-a5b1-cf4a1545d549/download
bitstream.checksum.fl_str_mv e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34
cbf9b36885b1bde7c45c115a57871139
73a407e99b8a0ad1ea2ad36ed9dd199f
66e01079df3b7c9e79928b09164d00ec
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv repositorio.sibi@ufscar.br
_version_ 1851688903283572736