Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10216/103756
Author(s): Miguel José Melo Tavares
Title: Previsão da evolução de doença oncológica a partir da análise de imagens de PET scan
Issue Date: 2017-02-10
Abstract: An oncology patient response to a treatment can be assessed by the evaluation of PET/CT scans. One should notice this analysis is not valid to every oncology disease. This medical imaging technique is the combination of two other: PET (Positron Emission Tomography), that offers an image related to the metabolic activity, through the injection of radioactive isotopes; CT (Computed Tomography) provides an image related to the patient's morphology, with the help of x-rays. The goal of this work consists in the development of an approach to obtain models capable of predicting the outcome of the evolution of oncology diseases after its treatment. In this work, neuroendocrine tumors and Hodgkin lymphomas images were used, provided by the Institute of Oncology of Porto. The images were reduced to regions of interest, where the lesions were located, having been extracted features from PET/CT scans obtained before the treatment took place, creating the data set to be processed by Machine Learning techniques, alongside patients clinical data and treatment outcome. Several normalization techniques have been tested, with five supervised learning methods of different types, whose parameters were tuned. Two feature selection types were also used and techniques to deal with the class imbalance problem. The results obtained include predictions with f-scores of 0.3745, 0.7135, 0.4143 and 0.7705 for each of the treatment outcomes. The reduced number of instances combined with data distribution imbalance between the different outcome classes has maybe led to under-performance. Thus, to keep developing this work in the future, one step to take would be gathering more data from new oncology patients.
Description: A resposta de um paciente oncológico a um tratamento pode ser aferida pela avaliação de imagens de PET/CT scans. É de notar que esta análise não é válida para todas as doenças oncológicas. Esta técnica de imagiologia médica resulta da combinação de duas técnicas: PET (Positron Emission Tomography), responsável por oferecer uma imagem relativa à atividade metabólica, através da injeção de isótopos radioativos; CT (Computed Tomography) providencia uma imagem relativa à morfologia do paciente, recorrendo a raios-x. O objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de uma abordagem que permita obter modelos capazes de prever o resultado da evolução de doenças oncológicas após tratamento. Neste trabalho foram utilizadas imagens de tumores neuroendócrinos e linfomas de Hodgkin fornecidas pelo Instituto Português de Oncologia do Porto. As imagens foram reduzidas a regiões de interesse, onde as lesões estavam situadas, tendo sido depois extraídas características, das imagens PET/CT obtidas antes do tratamento, que formaram o conjunto de dados processados por técnicas de Machine Learning, juntamente com a informação clínica do paciente e o resultado após o tratamento. Foram testadas várias técnicas de normalização do conjunto de dados, juntamente com cinco métodos de aprendizagem supervisionada de diferentes tipos, cujos parâmetros foram alvo de otimização. Para além disso, foram utilizados dois tipos de métodos de seleção de atributos e técnicas capazes de lidar com a assimetria na distribuição das instâncias de cada classe de resultados. Os resultados obtidos incluem previsões com f-score de 0.3745, 0.7135, 0.4143 e 0.7705 para cada um dos resultados previstos de tratamento. O reduzido número de instâncias combinado com o desequilíbrio entra a sua distribuição pelas diferentes classes de resultados talvez tenham levado a que as performances obtidas não fossem as melhores. Assim sendo, para a continuação do trabalho no futuro, um dos passos a tomar seria a aquisição de dados de novos pacientes oncológicos.
Subject: Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
Scientific areas: Ciências da engenharia e tecnologias::Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Engineering and technology::Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
DOI: 10.34626/arfm-bz27
TID identifier: 201801558
URI: https://hdl.handle.net/10216/103756
Document Type: Dissertação
Rights: restrictedAccess
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