Diagnóstico temprano de enfermedades de la mama mediante imágenes térmicas y aprendizaje automático
DOI:
https://doi.org/10.5965/2316419001012012055Palabras clave:
termografía, cáncer, cáncer de mama, ayuda de diagnósticoResumen
El cáncer es una enfermedad que se origina a partir de células mutantes, sin causas aún bien conocidas, que se reproducen sin control, aumentando la perfusión sanguínea y, en consecuencia, provocando un aumento de la temperatura de la región tumoral. Esta temperatura se irradia a la piel y se puede medir con varios dispositivos, como termómetros y cámaras térmicas. En termografía médica (mediante cámaras infrarrojas), tras obtener la imagen térmica, se realiza el análisis y la identificación de patrones térmicos. Teniendo en cuenta que el cuerpo humano es un sistema prácticamente simétrico con relación al plano sagital (es decir, el plano que divide el cuerpo en partes derecha e izquierda), la presencia de una gran alteración en el patrón térmico entre las mamas izquierda y derecha es una indicación importante de la presencia de patologías. Este trabajo tiene como objetivo comprobar la viabilidad del uso de técnicas de reconocimiento de patrones en la clasificación de las imágenes disponibles en el proyecto ProENG con pacientes sanas o con pacientes con alguna patología mamaria. Para ello, de estas imágenes se extraen características que permitirán su clasificación mediante técnicas de Inteligencia Artificial. Se utilizaron características de tres grupos distintos: estadísticas simples, basadas en geometría fractal y características basadas en geoestadísticas. Se probaron tres clasificadores, SVM, KNN y Naïve Bayes, y dos técnicas de reducción de características: PCA y Ganancia de Información. Los resultados se mostraron muy prometedores con una precisión cercana al 90% y un área bajo la curva ROC cercana al 0,9%.
Descargas
Citas
ACHARYA, U.R.; NG, E. Y. K.; TAN, J. H. e SREE, S. V. Thermography based breast cancer detection using texture features and support vector machine. Journal of Medical Systems, pp. 01-08, 2010.
ARABI, P. M.; MUTTAN, S. e SUJI, R. J. Image enhancement for detection of early breast carcinoma by external irradiation. International Conference on Computing Communication and Networking Technologies (ICCCNT), pp. 01-09, 2010.
ARORA, N., MARTINS, D., RUGGERIO, D., TOUSIMIS, E., SWISTEL, A., OSBORNE, M. P. Effectiveness of a noninvasive digital infrared thermal imaging system in the detection of breast cancer.The Amerian Journal of Surgery Vol. 196, pp. 523-526, 2008.
BEZERRA, L. Uso de imagens termográficas em tumores mamários para validação de simulação computacional. Dissertação de Mestrado. Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Pernambuco, 2007.
FLIR SYSTEMS ThermaCAM TM S45: Manual do operador. 2004.
HALL, M.; FRANK, E.; HOLMES, G.; PFAHRINGER, B.; REUTEMANN, P. E WITTEN, I. H. The WEKA Data Mining Software: An Update. SIGKDD Explorations, vol. 11, 2009.
HSU, C. N., HUANG, H. J. e WONG, T. T. (2000) apudYANG, Y. Encyclopedia of Machine Learning. Springer, editores: SAMMUT, C. e WEBB, G. I., p. 288, 2011.
INCA. Câncer de mama. Disponível em: http://www2.inca.gov.br/wps/wcm/connect/tiposdecancer/site/home/mama. Acesso em: 5 jul. 2012.
INCA2. Estimativa. Disponível em: http://www.inca.gov.br/estimativa/2012/inde x.asp?ID=5. Acesso em: 3 maio 2012.
INCA3. Câncer de mama: detecção precoce. Disponível em: http://www2.inca.gov.br/wps/wcm/connect/tiposdecancer/site/home/mama/deteccao_pre coce. Acesso em: 5 jul. 2012.
INFRAREDMED. Diagnóstico por infravermelho: Como é realizado. Disponível em: http://www.infraredmed.org/exame_como.php. Acesso em: 1 dez. 2011.
KEOGH, E. Encyclopedia of Machine Learning.Springer, editors: SAMMUT, C. e WEBB, G. I., p. 714, 2011.
KOAY, J.; HERRY, C. e FRIZE, M. Analysis of Breast Thermography with an Artificial Neural Network. Proceedings of the 26th Annual International Conference of the IEEE (EMBS), San Francisco, CA, USA, pp. 1159-1162, 2004.
KURUGANTI, P. T. e QI, H. Asymmetry analysis in breast cancer detection using thermal infrared images. Proceedings of Second Joint EMBS/BMES Conference, Houston, TX, USA, Vol. 2, No. 1, pp. 1129-1130, 2002.
LEI 11664. Dispõe sobre a efetivação de ações de saúde que assegurem a prevenção, a detecção, o tratamento e o seguimento dos cânceres do colo uterino e de mama, no âmbito do Sistema Único de Saúde – SUS. Disponível em: http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-2010/2008/lei/l11664.htm. Acesso: 6 jul. 2012.
MOGHBEL, M. e MASHOHOR, S. A review of computer assisted detection/diagnosis (CAD) in breast thermography for breast cancer detection.Artificial Intelligence Review, Springer Netherlands, pp. 1-9. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1007/s10462-011-9274-2. Acesso: 20 nov. 2011.
NG, E. A review of thermography as promising non-invasive detection modality for breast tumor. International Journal of Thermal Sciences, vol. 48, pp. 849-859, 2008.
NG, E. e SUDARSHAN, N. Numerical computation as a tool to aid thermographic. Journal of Medical Engineering and Technology, vol. 25, ed. 2, pp. 53-60, 2001.
OLIVEIRA, M. M. Desenvolvimento de um protocolo e construção de um aparato mecânico para padronizar a aquisição de imagens termográficas da mama. Dissertação de Mestrado, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Pernambuco, 2012.
OMS. Organização Mundial de Saúde. Disponível em: http://www.who.int/cancer/publications/worl d_cancer_report2008/en/index.html. Acesso em: 06 jul. 2012.
PARAMANATHAN, P. e UTHAYAKUMAR, R. An algorithm for comuting the fractal dimension of waveforms. Applied Mathematics and Computation vol. 195, ed. 2, pp. 598-603, 2008.
PEREIRA, R. P.; PLASTINO, A.; ZADROZNY, B.; MERSCHMANN, L. H. C. e FREITAS, A. A. Lazy attribute selection: Choosing attributes at classification time.Intelligent Data Analysis Journal, IOS Press, vol. 15, ed. 5, pp. 715- 732, 2011.
PROENG. Processamento e Análise de Imagens Aplicada à Mastologia. Disponível em: http://visual.ic.uff.br/proeng. Acesso em: 10 dez. 2011.
RESMINI, R. Análise de Imagens Térmicas da Mama Usando Descritores de Textura. Dissertação de Mestrado. Instituto de Computação, Universidade Federal Fluminense, 2011.
RUSSEL, S. e NORVIG, P. Inteligência Artificial. Elsevier, tradução da 2ª ed., pp. 630 e 640, 2004.
SCHAEFER, G.; ZAVISEK, M. e NAKASHIMA, T. Thermography based breast cancer analysis using statistical features and fuzzy classification. Pattern Recognition, vol. 42, ed. 6, pp. 1133–1137, 2009.
SHEKAR, S. e XIONG, H., Eds. Encyclopedia of GIS. Springer, 2008. ISBN 978-0-387-35973-1.
SOBRATERM. Sociedade Brasileira de Termologia. Disponível: http://www.termologia.org. Acesso em: 10 dez. 2011.
UMADEVI, V.; RAGHAVAN, S. V. e JAIPURKAR, S. Framework for estimating tumour parameters using thermal imaging. Indian Journal of Medical Research, Vol. 134, pp. 725-731, 2011.
WEBB, G. I. Encyclopedia of Machine Learning. Springer, editors: SAMMUT, C. e WEBB, G. I., p. 713, 2011.
WIECEK, B., STRZELECKI, M., JAKUBOWSKA, T., WYSOCKI, M., PESZYNSKI, C. D. Medical Infrared Imaging. CRC Press, editors: DIAKIDES, N. A., BRONZINO, J. D.,Cap. 12, pp. 12.1- 12.13, 2008.
ZOU, K. H., O’MALLEY, A. J, e MAURI, L.Statistical Primer for Cardiovascular Research: Receiver-Operating Characteristic Analysis for Evaluating Diagnostic Tests and Predictive Models.Circulation, Vol. 115, pp. 654-657, 2007.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2012 Roger Resmini, Aura Conci, Tiago Bonini Borchartt, Rita de Cássia Fernandes de Lima, Anselmo Antunes Montenegro, Cristina Asvolinsque Pantaleão

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.