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Tipo: Dissertação
Data do documento: Mar-2022
Autor(es): FARIAS, Flavia Monteiro
Primeiro(a) Orientador(a): SOUZA, Givago da Silva
Primeiro(a) coorientador(a): SALOMÃO, Railson Cruz
Título: Dimorfismo sexual da espessura da retina: uma análise de aprendizagem de máquina
Agência de fomento: 
Citar como: FARIAS, Flávia Monteiro. Dimorfismo sexual da espessura da retina: uma análise de aprendizagem de máquina. Orientador: Givago da Silva Souza. 2022. 79 f. Dissertação (Mestrado em Neurociências e Biologia Celular) - Universidade Federal do Pará, Instituto de Ciências Biológicas, Belém, 2022. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/15085. Acesso em:.
Resumo: A presente pesquisa comparou a acurácia dos algoritmos de aprendizado de máquina em classificar as medidas de espessura e volume das camadas retinianas como obtidas de sujeitos do sexo masculino e do sexo feminino. O estudo avaliou a retina de 64 participantes saudáveis (38 mulheres e 26 homens), de visão normal e sem doenças oculares ou sistêmicas, pertencentes a faixa etária de 20 a 40 anos. Os dados foram obtidos com o tomógrafo Spectralis HRA+OCT na região macular da retina e de suas camadas: camada de fibras nervosas retinianas (CFNR), camada de células ganglionares (CCG), camada plexiforme interna (CPI), camada nuclear interna (CNI), camada plexiforme externa (CPE), camada nuclear externa (CNE), epitélio pigmentar retiniano (EPR), retina interna (RI) e retina externa (RE). A acurácia de classificação foi obtida com os algoritmos: support vector classifier (SVC), logistic regression (LR), linear discrimant analyses (LDA), k- nearest neighbors (kNN), decision tree (DT), gaussian naive bayes (GNB) e random forest (RF). As características atribuídas as amostras de cada participante foram os valores de espessura nas nove regiões da mácula mais o volume macular total de cada camada retiniana. O ANOVA dois critérios e Tukey HSD post-hoc foram utilizados nas comparações estatísticas entre as acurácias para as variáveis classificador e camada retiniana, considerando o nível de significância de < 0,05. Todos os fatores (classificador, camada retiniana e suas interações) tiveram influências significativas nas acurácias (p < 0,05). O efeito principal do fator tipo de algoritmo resultou em uma razão F de F (6, 630) = 4,527, p = 0,0002. O principal efeito para a camada retiniana produziu uma razão F de F (9, 630) = 51,64 e p <0,0001. O efeito de interação também foi significativo, F (54, 630) = 1,741, p = 0,0012. Todos os algoritmos classificaram alta acurácia (> 0,70) as camadas mais internas da retina (retina total, retina interna, CFNR, CCG, CNI) quanto ao sexo dos participantes, onde foram observadas diferenças significativas entre os sexos nas medidas de espessura e volume. Os algoritmos SVC, LDA e LR produziram alta acurácia (> 0,70) quando os dados de espessura e volume vieram da CFNR em comparação as camadas mais externas da retina. Já os algoritmos KNN, RF e DT tiveram melhor desempenho em classificar corretamente os dados da retina total em relação as camadas mais externas. A espessura e o volume da retina e das camadas mais internas da retina permitem que algoritmos de aprendizado de máquina tenham maior acurácia para separar dados dos diferentes sexos.
Abstract: The present research compared the accuracy of machine learning algorithms in classifying the thickness and volume measurements of retinal layers as obtained from male and female subjects. The study evaluated the retina of sixty-four healthy participants (38 women and 26 men), with normal vision and without eye or systemic diseases, aged between 20 and 40 years. The data acquisition was obtained with a Spectralis HRA+OCT tomograph in the macular region of the retina and its layers: retinal nerve fiber layer (RNFL), ganglion cell layer (GCL), inner plexiform layer (IPL), inner nuclear layer (INL), outer plexiform layer (OPL), outer nuclear layer (ONL), retinal pigment epithelium (RPE), inner retina (IRL) and outer retina (ORL). The classification accuracy was obtained with the following algorithms: support vector classifier (SVC), logistic regression (LR), linear discriminant analyses (LDA), k-nearest neighbors (kNN), decision tree (DT), gaussian naive bayes (GNB) and random forest (RF). The characteristics attributed to each participant's samples were the thickness values in the nine regions of the macula plus the total macular volume of each retinal layer. The statistical tests Two-way ANOVA and Tukey HSD post-hoc were used in the statistical comparisons between the accuracies for the classifier and retinal layer variables, considering a significance level of < 0.05. All factors (classifier, retinal layer, and their interactions) had significant influences on accuracy (p < 0.05). The main effect of the algorithm type factor resulted in an F ratio of F (6, 630) = 4.527, p = 0.0002. The main effect for the retinal layer produced an F ratio of F (9, 630) = 51.64 and p < 0.0001. The interaction effect was also significant, F(54, 630) = 1.741, p = 0.0012. All algorithms classified with high accuracy (> 0.70) the innermost layers of the retina (total retina, inner retina, RNFL, GCL, INL) according to the gender of the participants, where we observed significant differences between genders in thickness and measurements volume. The SVC, LDA, and LR algorithms produced high accuracy (>0.70) when thickness and volume data came from the RNFL compared to the outermost layers of the retina. The KNN, RF and DT algorithms performed better in correctly classifying the total retina data in relation to the outermost layers. The thickness and volume of the retina and the innermost layers of the retina allow machine learning algorithms to be more accurate in separating data from different sexes.
Palavras-chave: Retina
Morfologia
Caracteres sexuais
Aprendizado de máquina
Área de Concentração: NEUROCIÊNCIAS
BIOLOGIA CELULAR
Linha de Pesquisa: FISIOLOGIA DE CÉLULAS E MOLÉCULAS
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::MORFOLOGIA
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
Instituto: Instituto de Ciências Biológicas
Programa: Programa de Pós-Graduação em Neurociências e Biologia Celular
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Fonte: Disponível na internet via correio eletrônico: biblicb.420@gmail.com
Aparece nas coleções:Dissertações em Neurociências e Biologia Celular (Mestrado) - PPGNBC/ICB

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