Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Prototipação de um sistema de apoio ao diagnóstico de TEA baseado em imagens de ressonância magnética e aprendizado de máquina
Autor(es): LAMOGLIA, Fellipe Martins
Primeiro Orientador: BASTOS, Guilherme Sousa
metadata.dc.contributor.referee1: BASTOS, Guilherme Sousa
metadata.dc.contributor.referee2: SOUZA, Adler Diniz de
metadata.dc.contributor.referee3: MACHADO, Jeremias Barbosa
metadata.dc.contributor.referee4: LEITE, João Paulo Reus Rodrigues
metadata.dc.contributor.referee5: PINHEIRO, Gustavo Retuci
Resumo: O Transtorno do Espectro Autista (TEA) é um transtorno do neurodesenvolvimento cujo diagnóstico permanece centrado em critérios comportamentais, o que pode introduzir atrasos e variabilidade entre avaliadores. A ressonância magnética funcional em estado de repouso (rs-fMRI) permite investigar a conectividade funcional do cérebro e, combinada a modelos de aprendizado de máquina, tem sido explorada como apoio objetivo ao diagnóstico. Contudo, as escolhas de parâmetros de configuração e de estratégias de pré-processamento exercem forte influência na qualidade das características extraídas e, consequentemente, no desempenho e na reprodutibilidade dos classificadores. Este trabalho avalia o impacto de diferentes configurações de pré-processamento de rs-fMRI no desempenho de modelos para classificação de TEA. Foi desenvolvido um software modular que automatiza o préprocessamento das imagens, a extração e seleção de características, e o treinamento e a avaliação de diversos classificadores. Foram utilizados dados dos conjuntos ABIDE I e II. Inicialmente, foi formado um conjunto balanceado por gênero com 72 participantes (metade com TEA), sobre o qual foram aplicadas 108 configurações de pré-processamento, variando parâmetros de suavização espacial, limiar de máscara, remoção de ruído e redução de dimensionalidade. Características de conectividade funcional foram derivadas por correlação completa (FC), correlação parcial (PC) e sua combinação (FC+PC), seguidas de testes estatísticos e seleção incremental das características em ordem crescente de p-value. Treze algoritmos de classificação foram avaliados com validação leave-one-out, variando incrementalmente o número de características utilizadas, o que totalizou 113.698 experimentos. Nesse conjunto inicial, a melhor acurácia atingiu 95,8% e a especificidade, 100%, com destaque para classificadores baseados em multilayer perceptron (MLP) e para o uso combinado de características FC+PC. Em seguida, para simular um cenário mais próximo da prática clínica, os pipelines de pré-processamento com melhor desempenho na etapa anterior foram aplicados a um conjunto independente de 216 participantes adicionais. Os modelos foram treinados com os participantes da primeira etapa e testados nesse novo conjunto, no qual se observou redução da acurácia para 61,4% e da especificidade para 58,4%. Esses resultados evidenciam a sensibilidade do desempenho às configurações de pré-processamento e reforçam a necessidade de estratégias que privilegiem a capacidade de generalização dos modelos.
Abstract: Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurodevelopmental condition whose diagnosis remains centered on behavioral criteria, which can introduce delays and inter-rater variability. Resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) enables investigation of brain functional connectivity and, combined with machine learning models, has been explored as an objective aid to diagnosis. However, choices of configuration parameters and preprocessing strategies strongly influence feature quality and, consequently, classifier performance and reproducibility. This work assesses the impact of different rs-fMRI preprocessing configurations on the performance of models for ASD classification. Modular software was developed to automate image preprocessing, feature extraction and selection, and the training and evaluation of multiple classifiers. Data from the ABIDE I and II datasets were used. Initially, a sex-balanced set with 72 participants (half with ASD) was assembled, to which 108 different preprocessing configurations were applied, varying spatial smoothing, mask threshold, noise removal, and dimensionality reduction parameters. Connectivity features were derived using full correlation (FC), partial correlation (PC), and their combination (FC+PC), followed by statistical tests and incremental feature selection with features added sequentially in ascending order of p-value. Thirteen classification algorithms were evaluated with leave-one-out validation, incrementally varying the number of features used, totaling 113,698 experiments. In this initial set, the best accuracy reached 95.8% and specificity 100%, with multilayer perceptron (MLP)-based classifiers and the combined use of FC+PC features standing out. Next, to simulate performance in a scenario closer to clinical practice, the preprocessing pipelines with the best initial results were applied to an independent set of 216 additional participants. Models were trained on the first-stage participants and tested on this new set, where accuracy dropped to 61.4% and specificity to 58.4%. These findings highlight the sensitivity of model performance to preprocessing choices and reinforce the need for strategies that prioritize generalization.
Palavras-chave: Transtorno do Espectro Autista
Aprendizado de máquina
rs-fMRI
Pré-processamento
Conectividade funcional
CNPq: CNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Ciência e Tecnologia da Computação
Citação: LAMOGLIA, Fellipe Martins. Prototipação de um sistema de apoio ao diagnóstico de TEA baseado em imagens de ressonância magnética e aprendizado de máquina. 2026. 49 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia da Computação) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2026.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4485
Data do documento: 12-Fev-2026
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