Predição de casos de comprometimento cognitivo leve estável e progressivo usando atributos de imagens de ressonância magnética para auxílio no diagnóstico da doença de Alzheimer

dc.contributor.advisor1Ferrari, Ricardo José
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8460861175344306
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-1197-2553
dc.contributor.authorMargarido, Vivian Ferreira
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/1608470916223597
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0009-0002-0509-6075
dc.date.accessioned2025-08-06T18:02:11Z
dc.date.issued2025-07-24
dc.description.abstractAlzheimer’s Disease (AD) is a progressive and irreversible brain disorder that affects cognitive functions, accounting for 60 to 80% of dementia cases worldwide. With approximately 50 million people affected, AD is considered a major public health issue. Although there is no cure, treatments can slow its progression, especially when applied in the early stages. In this context, the prediction of Mild Cognitive Impairment (MCI) cases in its stable and progressive forms is crucial for more effective interventions. This study aims to develop a predictive model based on the Random Forest algorithm using features extracted from magnetic resonance imaging (MRI), such as cortical thickness, volume, and texture from different brain regions, to aid in the early diagnosis of AD. The ComBat harmonization method was applied to ensure model reproducibility. Model performance was assessed using metrics such as accuracy, balanced accuracy, sensitivity, specificity, Area Under the Curve (AUC) and F1-score, allowing for a detailed analysis of their effectiveness in predicting AD progression based on MRI scans. The best F1-score performance was achieved using feature selection based on Random Forest importance, with the 75th percentile as the cutoff. A total of 312 features across 66 Regions of Interest (ROIs) were selected. The results were: F1-score 84.31±8.73%, accuracy 84.31±8.70%, balanced accuracy 84.31±8.64%, sensitivity 84.00±9.67%, specificity 84.62±13.01%, and AUC 0.85±0.07. The results demonstrate that the proposed approach combines competitive performance and interpretability, offering a promising and clinically relevant tool for predicting the conversion from MCI to AD based on MRI.eng
dc.description.resumoA Doença de Alzheimer (DA) é uma enfermidade cerebral progressiva e irreversível que afeta as funções cognitivas, sendo responsável por 60 a 80% dos casos de demência em todo o mundo. Com cerca de 50 milhões de pessoas acometidas, a DA é considerada um grave problema de saúde pública. Embora não haja cura, tratamentos podem retardar sua progressão, especialmente quando aplicados em fases precoces. Neste contexto, a predição de casos de Comprometimento Cognitivo Leve (CCL) em suas formas estável e progressiva é fundamental para intervenções mais eficazes. Este estudo tem como objetivo desenvolver um modelo preditivo baseado em Floresta Aleatória utilizando características extraídas de imagens de Ressonância Magnética (RM), como espessura cortical, volume e textura de diferentes regiões cerebrais, para auxiliar no diagnóstico precoce da DA. O método de harmonização ComBat foi aplicado para garantir a reprodutibilidade do modelo. O desempenho do modelo foi avaliado utilizando métricas como acurácia, acurácia balanceada, sensibilidade, especificidade, Área Sob a Curva (AUC) ROC e F1-score, permitindo uma análise detalhada da eficácia na previsão da progressão da DA com base em exames de RM. O melhor desempenho de F1-score foi alcançado utilizando seleção de características com base na importância da Floresta Aleatória, com o percentil 75 como ponto de corte. Um total de 312 atributos, distribuídos em 66 regiões de interesse, foi selecionado. Os resultados foram: F1-score de 84,31±8,73%, acurácia de 84,3±8,70%, acurácia balanceada de 84,31±8,64%, sensibilidade de 84,00±9,67%, especificidade de 84,62±13,01% e AUC de 0,85±0,07. Os resultados demonstram que a abordagem proposta combina desempenho competitivo e interpretabilidade, oferecendo uma ferramenta promissora e clinicamente relevante para a predição da conversão de CCL para DA a partir de imagens de RM.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipIdProcesso ṇº 8887.854269/2023-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.identifier.citationMARGARIDO, Vivian Ferreira. Predição de casos de comprometimento cognitivo leve estável e progressivo usando atributos de imagens de ressonância magnética para auxílio no diagnóstico da doença de Alzheimer. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22540.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/22540
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCC
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectDoença de Alzheimerpor
dc.subjectCCL progressivopor
dc.subjectCCL estávelpor
dc.subjectImagens de RMpor
dc.subjectAssinatura radiômicapor
dc.subjectModelos preditivospor
dc.subjectAlzheimer’s diseaseeng
dc.subjectProgressive MCIeng
dc.subjectStable MCIeng
dc.subjectMRIeng
dc.subjectRadiomic signatureeng
dc.subjectPredictive modelseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO
dc.titlePredição de casos de comprometimento cognitivo leve estável e progressivo usando atributos de imagens de ressonância magnética para auxílio no diagnóstico da doença de Alzheimerpor
dc.title.alternativePrediction of stable and progressive mild cognitive impairment using mri image attributes to support Alzheimer’s disease diagnosiseng
dc.typeDissertação

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