Análise de imagens de pulmão para detecção da COVID-19 e classificação da severidade da doença

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Vendramini, Giovanna, 1998-
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/11484
Resumo: Orientador: Hélio Pedrini
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Alguns métodos de diagnóstico atuais são eficazes, mas requerem tempo para fornecer resultados e podem sobrecarregar rapidamente as clínicas médicas, demandando análises laboratoriais individuais. Os métodos de detecção automática têm o potencial de reduzir significativamente o tempo de diagnóstico. Para este fim, métodos baseados em aprendizado de máquina usando imagens pulmonares têm sido explorados. Embora exijam equipamento especializado, métodos de avaliação automática podem ser executados de forma ininterrupta, tornando o diagnóstico mais rápido. Os métodos comumente adotados para detecção da pneumonia causada pela COVID-19 em imagens de pulmão são as redes neurais convolucionais e as redes baseadas em atenção. Este trabalho explora algumas abordagens de aprendizado de máquina profundo, tais como as redes neurais convolucionais, as redes de segmentação e as redes baseadas no mecanismo de atenção, além de propor a MIA-3DCNN, uma rede neural convolucional tridimensional (3D). As redes MultiResUNet, Inception-ResNet-v2 e Swin Transformer obtiveram bons resultados na detecção da COVID-19 no cenário bidimensional (2D), com acurácia acima de 99%. No cenário tridimensional, a arquitetura MIA-3DCNN alcançou uma medida F1 macro de 0,81 e 0,43, nas tarefas de detecção da COVID-19 e classificação de severidade na terceira Competição COV19D. Com esse resultado, a MIA-3DCNN se classificou em terceiro e quarto lugares nas respectivas tarefasAbstract: COVID-19 is the name given by the World Health Organization to the acute respiratory infection caused by the SARS-CoV-2 coronavirus, which is a serious, highly transmissible disease. Since the discovery of the first cases, the disease has spread worldwide, causing the death of millions of people. Early and accurate diagnosis of COVID-19 is essential to control the rapid spread of the pandemic and mitigate sequelae in the population. Some current diagnostic methods are effective but require time to provide results and can quickly overwhelm medical clinics, requiring individual laboratory analysis. Automatic detection methods have the potential to significantly reduce diagnostic time. To this end, machine learning-based methods using lung imaging have been explored. Although they require specialized hardware, automatic evaluation methods can be performed non-stop, making diagnosis faster. Commonly adopted methods for detecting COVID-19 pneumonia in chest images are convolutional neural networks and attention-based networks. This work explores some deep learning approaches, such as convolutional neural networks, segmentation networks, and attention-based networks, in addition to proposing the MIA-3DCNN, a three-dimensional (3D) convolutional neural network. The MultiResUNet, Inception-ResNet-v2, and Swin Transformer networks achieved good results in the detection of COVID-19 in the two-dimensional (2D) setting, with an accuracy above 99%. In the three-dimensional setting, the MIA-3DCNN architecture achieved a macro F1 score of 0.81 and 0.43, in the tasks of COVID-19 detection and severity classification in the third COV19D Competition. With this result, MIA-3DCNN ranked third and fourth in the respective tasksMestradoCiência da ComputaçãoMestra em Ciência da ComputaçãoFuncamp[s.n.]Pedrini, Hélio, 1963-Nascimento, Marcelo Zanchetta doSantanchè, AndréUniversidade Estadual de Campinas. Instituto de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Ciência da ComputaçãoUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASVendramini, Giovanna, 1998-20232023-06-07T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (75 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/11484VENDRAMINI, Giovanna. Análise de imagens de pulmão para detecção da COVID-19 e classificação da severidade da doença. 2023. 1 recurso online (75 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/11484. Acesso em: 15 mai. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1344257Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-08-07T11:54:27Zoai::1344257Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2023-08-07T11:54:27Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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