Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/13321
Tipo de Documento: Monografia
Título: Classificação de linfócitos utilizando imagens microscópicas de células de pacientes com Leucemia Linfoide Aguda
Autor(es): Oliveira, José Elwyslan Maurício de
Data do documento: 29-Nov-2019
Orientador: Dantas, Daniel Oliveira
Resumo: A contagem e classificação de células permite o diagnóstico de inúmeras doenças do tecido sanguíneo, dentre elas a Leucemia Linfoide Aguda (LLA), um câncer que afeta os linfócitos do sistema imunológico e que pode ser fatal se não tratada corretamente nas suas fases iniciais. A classificação dos linfócitos em saudáveis ou malignos geralmente é feita por patologistas treinados que, observando imagens microscópicas dos linfócitos do paciente, buscam por características citológicas e morfológicas que permitam classificá-los. Embora existam métodos avançados que podem realizar este diagnóstico, como a citometria de fluxo, eles ainda são caros e não estão disponíveis em todos os hospitais e clínicas de tratamento. Essa realidade faz com que a análise microscópica das células ainda seja um dos métodos utilizados. No entanto essa análise é demorada, tediosa e repetitiva para o profissional, além produzir resultados não uniformes e com baixa reprodutibilidade. Neste sentido, o emprego de técnicas de processamento de imagens em conjunto com algoritmos de classificação podem auxiliar os profissionais da área médica fornecendo informações sobre a morfologia celular dos linfócitos de forma mais padronizada e com resultados mais precisos, além de possibilitar a criação de sistemas de classificação automatizada capazes de diferenciar os linfócitos saudáveis dos malignos. Este trabalho tem como objetivo aplicar técnicas de processamento de imagens e métodos de classificação em imagens de linfócitos extraídos de pacientes com LLA com a finalidade de classificá-los em saudáveis ou malignos. Para tal foram extraídos os seguintes descritores das imagens: estatísticas de 1ª ordem, características de textura, características morfológicas, função distância do centroide e coeficientes da Transformada Discreta do Cosseno. Cada conjunto de descritores foi utilizado com os algoritmos de classificação: Máquina de Vetores de Suporte, K-Vizinhos mais próximos, Floresta Aleatória e Redes Neurais. Também foram treinadas as redes neurais convolucionais InceptionV3, Xception, VGGNet e ResNet50 com as imagens brutas. Outro objetivo deste trabalho foi estudar o efeito que as variações celulares particulares dos linfócitos de cada paciente têm no desempenho dos classificadores. O conjunto de imagens utilizado é composto por 10661 imagens, das quais 7272 são linfócitos malignos e 3389 saudáveis, que foram extraídos de 47 com LLA e 26 pacientes saudáveis respectivamente. Foram avaliados os efeitos da técnica de data augmentation quando aplicada nas imagens. Como resultado foi alcançada uma acurácia de 92,48% obtida pela rede convolucional VGG16. Entretanto, quando consideradas as variações celulares particulares de cada paciente, o maior resultado foi uma acurácia de 81,04%, obtida por uma rede neural treinada com as estatísticas de 1ª ordem. Ambos os classificadores foram treinados com imagens que passaram pelo procedimento de data augmentation que utilizou as técnicas de espelhamento, rotação, cisalhamento, ruído sal e pimenta e desfoque gaussiano.
Abstract: Counting and classifying cells allows the diagnosis of countless diseases of the blood tissue, among of them Acute Lymphoid Leukemia (ALL), a cancer that affects lymphocytes and can be fatal if not correctly treated in early stages. The classification of lymphocytes into healthy or malignant is usually performed by trained pathologists from observation of microscopic images of patient’s lymphocytes. They look for for cytological and morphological features that allow a correct classification. Although there are advanced diagnostic methods, such as Flow Cytometry, they are still expensive and are not available in all hospitals and treatment clinics, this fact makes the microscopic analysis still one of most commonly used methods. However this analysis is time consuming, tedious and repetitive for the professional who perform it, besides producing non-uniform results and with low reproducibility. In this sense, the use of image processing techniques in combination with classification algorithms can help medical professionals by providing information on the cellular morphology of lymphocytes in a more standardized way and with more accurate results, besides allowing the creation of automated classification systems capable of differentiating between healthy and malignants lymphocytes. This work aims to apply image processing techniques and classification methods to lymphocyte images extracted from ALL patients in order to classify them as healthy or malignant. For this purpose the following image descriptors were extracted: First Order Statistics, Texture Features, Morphological Featues, Centroid Distance Function and Discrete Transform of Cosine coefficients. Each set of descriptors was used with each of the following classification algorithm: Support Vector Machine, K-Nearest Neighbors, Random Forest and Neural Networks. Also was trained the convolutional neural networks: InceptionV3, Xception, VGGNet and ResNet50 using raw images. Another goal of this work was to study how patient’s lymphocyte particularity affect the performance of classifiers. The dataset consists in 10,661 images, 7272 of which are healthy and 3389 malignant lymphocytes, which were extracted from 47 with ALL and 26 patients, respectively. The effects of the data augmentation technique when applied to the images were evaluated.
Palavras-chave: Engenharia de computação
Ensino de engenharia de computação
Características de textura
Características morfológicas
Data augmentation
Estatísticas
Floresta aleatória
Leucemia Linfoide Aguda
Máquina de Vetores de Suporte
Redes neurais convolucionais
Redes neurais
Acute Lymphoblastic Leukemia
Centroid Distance Function
Convolutional Neural Networks
Data Augmentation
Discrete Cosine Transform
First Order Statistics
K-Nearest Neighbors
Morphological Features
Neural Networks
Random Forest
Support Vector Machine
Texture Features
área CNPQ: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO::ENGENHARIA DE SOFTWARE
Idioma: por
Sigla da Instituição: Universidade Federal de Sergipe
Departamento: DCOMP - Departamento de Computação – Engenharia de Computação – São Cristóvão - Presencial
Citação: Oliveira, José Elwyslan Maurício de. Classificação de linfócitos utilizando imagens microscópicas de células de pacientes com Leucemia Linfoide Aguda. São Cristóvão, SE, 2019. Monografia(graduação em Engenharia de Computação) - Departamento de Computação, Centro de Ciências Exatas e Tecnologia, Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2019
URI: http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/13321
Aparece nas coleções:Computação

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
Jose_Elwyslan_Mauricio_Oliveira.pdf8,1 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.