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???metadata.dc.type???: Tese
Title: Diagnóstico da tuberculose em microscopia de campo claro usando redes profundas
???metadata.dc.creator???: Serrão, Mikaela Kalline Maciel 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Costa Filho, Cícero Ferreira Fernandes
First advisor-co: Costa, Marly Guimarães Fernandes
???metadata.dc.contributor.referee1???: Sales, Fernando José Ribeiro
???metadata.dc.contributor.referee2???: Pereira, José Raimundo Gomes
???metadata.dc.contributor.referee3???: Fujimoto, Luciana Botinelly Mendonça
???metadata.dc.contributor.referee4???: Ogusku, Mauricio Morishi
???metadata.dc.description.resumo???: A baciloscopia automatizada para o diagnóstico da tuberculose pulmonar tem sido tema de muitos estudos publicados nas últimas décadas. A maioria deles trata de uma etapa preliminar do diagnóstico, a detecção de bacilos, enquanto, conforme determinado pela Organização Mundial da Saúde (OMS), a baciloscopia compreende a detecção e relato do número de bacilos encontrados em até 100 campos microscópicos para a identificação do diagnóstico que pode ser Negativo, Esparso, 1+, 2+ ou 3+. O diagnóstico da tuberculose pulmonar na baciloscopia de campo claro depende da atenção de um técnico treinado que, com uma alta demanda laboratorial, pode ser sobrecarregado, enquanto o diagnóstico automatizado requer pouca ou, em alguns casos, nenhuma interpretação por parte de um técnico. Até onde sabemos, este trabalho propõe o primeiro método automático para diagnóstico da tuberculose pulmonar em baciloscopia de campo claro, de acordo com as determinações da OMS. O método proposto compreende uma etapa de segmentação semântica, utilizando uma rede neural profunda, seguida de uma etapa de filtragem visando reduzir o número de objetos detectados que não são bacilos (falso positivos): filtragem baseada nas características de cor e forma do objeto. Na etapa de segmentação semântica, diferentes configurações de codificadores foram avaliadas, usando camadas de convolução separada por canal e mecanismo de atenção de canal. Na etapa de filtragem, dois modelos foram avaliados, o primeiro com um filtro de cor e um filtro de forma, e o segundo com dois filtros de cor e um filtro de forma. O segundo modelo de filtragem apresentou melhor desempenho. O método proposto foi avaliado com um conjunto de dados grande, robusto e anotado projetado para esse fim, composto por 250 conjuntos de teste, em que cada classe diagnóstica tem 50 conjuntos. As seguintes métricas de desempenho foram obtidas com o método proposto para a classificação das 5 classes diagnósticas: precisão média de 0,894, sensibilidade média de 0,896 e f1-score médio de 0,895. Além disso, o método apresentou um tempo de diagnóstico de aproximadamente 7 minutos no caso em que são necessários mais campos digitais para a análise. Portanto, os resultados alcançados mostraram a possibilidade de realizar o diagnóstico automático da tuberculose por meio da baciloscopia de campo claro.
Abstract: The use of automatic smear microscopy for the diagnosis of pulmonary tuberculosis has been the subject of many studies published in recent decades. Most of them deal with a preliminary stage of diagnosis, the bacilli detection, while, as determined by World Health Organization (WHO), smear microscopy comprises the detection and reporting of the number of bacilli found in up to 100 microscopic fields for the prescription of the diagnosis that can be Negative, Scanty, 1+, 2+ or 3+. The diagnosis of pulmonary tuberculosis using bright-field smear microscopy depends on the attention of a trained technician who, with high laboratory demands, can be overloaded. While automated diagnosis requires little or no interpretation by a technician. As far as we know, this work proposes the first automatic method for diagnosing pulmonary tuberculosis using bright-field smear microscopy, according to the WHO guidelines. The proposed method comprises a semantic segmentation step, using a deep neural network, followed by a filtering step aiming to reduce the number of objects detected that are not bacilli (false positives): filtering based on color and shape features of the object. In semantic segmentation step, different encoder configurations were evaluated, using depth-wise separable convolution layers and channel attention mechanism. In the filtering step, two models were evaluated, the first with a color filter and a shape filter, and the second with two color filters and a shape filter. The second filtering model showed better performance. The proposed method was evaluated with a large, robust, and annotated dataset designed for this purpose, consisting of 250 test sets, where each diagnostic class has 50 sets. The following performance metrics were obtained with the proposed method for classifying the 5 diagnostic classes: average precision of 0.894, average recall of 0.896 and average f1-score of 0.895. Furthermore, the method presented a diagnostic time of approximately 7 minutes in the case where more digital fields are needed for the analysis. Therefore, the results achieved showed the possibility of automatically diagnosing tuberculosis using bright-field smear microscopy.
???metadata.dc.subject.cnpq???: ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICA
???metadata.dc.subject.user???: Diagnóstico da tuberculose pulmonar
Segmentação semântica
Microscopia de campo claro
Convolução separada por canal
Mecanismo de atenção de canal
Detecção de bacilos
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Amazonas
???metadata.dc.publisher.initials???: UFAM
???metadata.dc.publisher.department???: Faculdade de Tecnologia
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Citation: SERRÃO, Mikaela Kalline Maciel. Diagnóstico da tuberculose em microscopia de campo claro usando redes profundas. 2024. 118 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2024.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
???metadata.dc.rights.uri???: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10147
Issue Date: 1-Apr-2024
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Elétrica

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