Análise computadorizada dos discos intervertebrais lombares em imagens de ressonância magnética [thesis]

Marcelo da Silva Barreiro
AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus por sempre guiar meus passos e iluminar meus caminhos. À minha amada esposa, pelo apoio e paciência, sendo uma fonte de inspiração e companheirismo. À minha filha, que com seus abraços amorosos, renovavam meus ânimos. Aos meus pais pelo apoio e ajuda nas horas difíceis mesmo que à distância. Rangayyan, por toda a orientação, dedicação e incentivo na realização deste trabalho. Ao Rafael Menezes Reis, por todo seu empenho e total disponibilidade no
more » ... ponibilidade no auxílio e desenvolvimento deste projeto. Sem dúvidas, foi um pilar para a realização desta pesquisa e sem sua ajuda esta não seria possível. Aos amigos José Ricardo Gonçalves Manzan, Marcelo Ponciano Silva, Luis Fernando Cozin e Henrique Tomaz do Amaral Silva que direta ou indiretamente tiveram participação na realização e conclusão deste trabalho. Aos amigos e equipe do CCIFM, Juliana, Lucas Friguetto, Lucas Calabrez, Eloisa, Guilherme, Júlio, Gustavo, Rodrigo, Janaína e Jaqueline pelo pronto auxílio quando necessário e pelos momentos de descontração. A CAPES, CNPq, FAPESP, FAEPA, IFTM e pelo Conselho de Pesquisa em Engenharia e Ciências Naturais do Canadá, pelos auxílios cedidos para a realização desta pesquisa. E por fim, a todos os voluntários que participaram desta pesquisa, pois foi graças a sua participação que este projeto foi desenvolvido. Palavras-Chave: Degeneração do Disco Intervertebral, Imagens de Ressonância Magnética Ponderadas em T2, Processamento de Imagens, Redes Neurais Artificiais, Análise de Textura, Classificação de Pfirrmann. iv ABSTRACT Computer analysis of lumbar intervertebral disks in magnetic resonance imaging The intervertebral disc is a structure whose function is to receive, absorb and transmit the impact loads imposed on the spine. Increasing age and the posture adopted by the individual can lead to degeneration of the intervertebral disc. Currently, Magnetic Resonance Imaging (MRI) is considered the best and most sensitive noninvasive method to imaging evaluation of the intervertebral disc. In this work were developed methods for quantitative computer-aided diagnosis of the intervertebral disc degeneration in MRI T2 weighted images of the lumbar column according to Pfirrmann scale, a semi-quantitative scale with five degrees of degeneration. The algorithms were tested on a dataset of 300 images obtained from 102 subjects with varying degrees of degeneration. Binary masks manually segmented of the discs were used to calculate their centroids, to create a reference point to enable extraction of attributes. A texture analysis was performed using the approach proposed by Haralick. For the shape characterization, invariant moments defined by Hu and central moments were also calculated for each disc. The rating of the degree of degeneration was performed using an artificial neural network and the set of extracted attributes of each disk. An average rate of correct classification of 87%, with standard error 6.59% and an average area under the ROC curve (Receiver Operating Characteristic) of 0.92 indicates the potential application of the algorithms developed as a diagnostic support tool to the degeneration of the intervertebral disc.
doi:10.11606/t.17.2017.tde-30032017-091542 fatcat:ii4bdcqtnndphm2k52hiardceq