Publicação

Previsão automática da mortalidade em UCI de doentes com síndrome da dificuldade respiratória aguda associada à COVID-19 utilizando radiografias de tórax e dados clínicos

Ver documento

Detalhes bibliográficos
Resumo:A síndrome da dificuldade respiratória aguda associada à COVID-19 (ARDS-COV19), é uma síndrome pulmonar grave que resulta em insuficiência respiratória aguda. A ARDS é complexa e heterogénea, exigindo frequentemente ventilação mecânica invasiva (VMI) em unidades de cuidados intensivos (UCI). A identificação de grupos de risco é crucial para a medicina de precisão, embora a falta de métodos de diagnóstico seja limitativo. A radiografia torácica é um exame imagiológico, qualitativo e acessível, utilizado na rotina das UCIs. É essencial o desenvolvimento de um classificador multivariado e quantitativo, baseado em radiomics, para a previsão da mortalidade destes doentes sob VMI. Para este efeito foram incluídos 110 doentes ARDS-COV19 de uma UCI, com uma idade média de 63,2 ± 11,92 anos, sendo 61,2% do sexo masculino. A mortalidade foi de 47,3%. Radiografias do 1º e 3º dia de VMI foram recolhidas, pré-processadas e concatenadas. Características de deep learning foram então extraídas, utilizando uma rede neuronal convolucional pré-treinada (CheXnet). Estas características foram acopladas a variáveis clínicas (VC), para a construção de dois modelos de aprendizagem automática, um de regressão logística (LogReg) e um perceptrão multicamada (MLP). A idade, a razão PaO2/FiO2 do 3º dia de VMI e uma característica de imagem (DLF_258) foram utilizadas nos modelos finais. Os modelos que incluíram a DLF_258, apresentaram 89% (LogReg) e 82% (MLP) de probabilidade de terem melhor exatidão, do que os modelos de VC. No grupo de teste interno (23 doentes), o modelo de LogReg obteve os melhores resultados e menor overfitting, com uma área under the ROC curve (AUC) de 0,862 95%CI [0.654, 0.969], uma exatidão de 0,783 95%CI [0.563, 0.926] e um score de F1 de 0,783 95%CI [0.563, 0.926]. Apesar dos resultados promissores, o número de amostras foi reduzido, não existindo um teste externo. A recolha de dados e posterior validação são assim essenciais.
Autores principais:Galvão, Tiago Alexandre dos Santos
Assunto:ARDS UCI COVID-19 Radiografia Mortalidade ARDS ICU COVID-19 X-ray
Ano:2023
País:Portugal
Tipo de documento:dissertação de mestrado
Tipo de acesso:acesso aberto
Instituição associada:Universidade Politécnica de Lisboa
Idioma:português
Origem:Repositório Científico da Universidade Politécnica de Lisboa
_version_ 1880398431569051648
author Galvão, Tiago Alexandre dos Santos
author_facet Galvão, Tiago Alexandre dos Santos
author_role author
contributor_name_str_mv Domingues, Nuno Alexandre Soares
Jorge, Pedro Miguel Torres Mendes
Bento, Luís
RCIPL
country_str PT
creators_json_txt [{\"Person.name\":\"Galvão, Tiago Alexandre dos Santos\"}]
datacite.contributors.contributor.contributorName.fl_str_mv Domingues, Nuno Alexandre Soares
Jorge, Pedro Miguel Torres Mendes
Bento, Luís
RCIPL
datacite.creators.creator.creatorName.fl_str_mv Galvão, Tiago Alexandre dos Santos
datacite.date.Accepted.fl_str_mv 2023-01-01T00:00:00Z
datacite.date.available.fl_str_mv 2024-01-24T15:19:06Z
datacite.date.embargoed.fl_str_mv 2024-01-24T15:19:06Z
datacite.rights.fl_str_mv http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
datacite.subjects.subject.fl_str_mv ARDS
UCI
COVID-19
Radiografia
Mortalidade
ARDS
ICU
COVID-19
X-ray
datacite.titles.title.fl_str_mv Previsão automática da mortalidade em UCI de doentes com síndrome da dificuldade respiratória aguda associada à COVID-19 utilizando radiografias de tórax e dados clínicos
dc.contributor.none.fl_str_mv Domingues, Nuno Alexandre Soares
Jorge, Pedro Miguel Torres Mendes
Bento, Luís
RCIPL
dc.creator.none.fl_str_mv Galvão, Tiago Alexandre dos Santos
dc.date.Accepted.fl_str_mv 2023-01-01T00:00:00Z
dc.date.available.fl_str_mv 2024-01-24T15:19:06Z
dc.date.embargoed.fl_str_mv 2024-01-24T15:19:06Z
dc.description.none.fl_str_mv Acute respiratory distress syndrome associated with COVID-19 (ARDS-COV19) is a severe pulmonary syndrome leading to acute respiratory failure. ARDS is complex and heterogeneous, with patients frequently needing invasive mechanical ventilation (IMV) in intensive care units (ICUs). The identification of risk groups is crucial for precision medicine, although the lack of diagnostic methods can be limiting. Chest radiography is a qualitative and accessible imaging examination routinely used in ICU settings. The development of a multivariate and quantitative classifier based on radiomics is essential for predicting the mortality of patients under IMV. For this purpose, 110 ARDS-COV19 patients from an ICU, with an average age of 63.2 ± 11.92 years, of whom 61.2% were male, were included. The mortality rate was 47.3%. Chest X-rays from the 1st and 3rd days of IMV were collected, pre-processed, and concatenated. Deep learning features were then extracted using a pre-trained convolutional neural network (CheXnet). These features were combined with clinical variables (CV) to build two machine learning models: a logistic regression model (LogReg) and a multilayer perceptron (MLP). Age, the PaO2/FiO2 ratio on the 3rd day of IMV, and an image feature (DLF_258) were used in the final models. The models that included DLF_258 showed 89% (LogReg) and 82% (MLP) probability of having better accuracy than CV models. In the internal test group (23 patients), the LogReg model achieved the best results with lower overfitting, providing an area under the ROC curve (AUC) of 0.862, 95% CI [0.654, 0.969], an accuracy of 0.783, 95% CI [0.563, 0.926], and an F1 score of 0.783, 95% CI [0.563, 0.926]. Despite promising results, the sample size was limited, and external testing is lacking. Therefore, data collection and subsequent validation are essential.
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10400.21/16984
dc.language.none.fl_str_mv por
dc.rights.cclincense.fl_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.rights.none.fl_str_mv http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.subject.none.fl_str_mv ARDS
UCI
COVID-19
Radiografia
Mortalidade
ARDS
ICU
COVID-19
X-ray
dc.title.fl_str_mv Previsão automática da mortalidade em UCI de doentes com síndrome da dificuldade respiratória aguda associada à COVID-19 utilizando radiografias de tórax e dados clínicos
dc.type.none.fl_str_mv http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
description A síndrome da dificuldade respiratória aguda associada à COVID-19 (ARDS-COV19), é uma síndrome pulmonar grave que resulta em insuficiência respiratória aguda. A ARDS é complexa e heterogénea, exigindo frequentemente ventilação mecânica invasiva (VMI) em unidades de cuidados intensivos (UCI). A identificação de grupos de risco é crucial para a medicina de precisão, embora a falta de métodos de diagnóstico seja limitativo. A radiografia torácica é um exame imagiológico, qualitativo e acessível, utilizado na rotina das UCIs. É essencial o desenvolvimento de um classificador multivariado e quantitativo, baseado em radiomics, para a previsão da mortalidade destes doentes sob VMI. Para este efeito foram incluídos 110 doentes ARDS-COV19 de uma UCI, com uma idade média de 63,2 ± 11,92 anos, sendo 61,2% do sexo masculino. A mortalidade foi de 47,3%. Radiografias do 1º e 3º dia de VMI foram recolhidas, pré-processadas e concatenadas. Características de deep learning foram então extraídas, utilizando uma rede neuronal convolucional pré-treinada (CheXnet). Estas características foram acopladas a variáveis clínicas (VC), para a construção de dois modelos de aprendizagem automática, um de regressão logística (LogReg) e um perceptrão multicamada (MLP). A idade, a razão PaO2/FiO2 do 3º dia de VMI e uma característica de imagem (DLF_258) foram utilizadas nos modelos finais. Os modelos que incluíram a DLF_258, apresentaram 89% (LogReg) e 82% (MLP) de probabilidade de terem melhor exatidão, do que os modelos de VC. No grupo de teste interno (23 doentes), o modelo de LogReg obteve os melhores resultados e menor overfitting, com uma área under the ROC curve (AUC) de 0,862 95%CI [0.654, 0.969], uma exatidão de 0,783 95%CI [0.563, 0.926] e um score de F1 de 0,783 95%CI [0.563, 0.926]. Apesar dos resultados promissores, o número de amostras foi reduzido, não existindo um teste externo. A recolha de dados e posterior validação são assim essenciais.
dirty 0
eu_rights_str_mv openAccess
format masterThesis
fulltext.url.fl_str_mv https://repositorio.ipl.pt/bitstreams/aa3e2ed5-b251-4a52-8a93-c0e249897fbd/download
id ripl_a48737ffecd8a5287998475fdf90dade
identifier.url.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10400.21/16984
inst_facet_str urn:organizationAcronym:ipl{{{_:::_}}}Universidade Politécnica de Lisboa
instacron_str ipl
institution Universidade Politécnica de Lisboa
instname_str Universidade Politécnica de Lisboa
language por
network_acronym_str ripl
network_name_str Repositório Científico da Universidade Politécnica de Lisboa
oai_identifier_str oai:repositorio.ipl.pt:10400.21/16984
organization_str_mv urn:organizationAcronym:ipl
person_str_mv Galvão, Tiago Alexandre dos Santos
publishDate 2023
repo_facet_str urn:repositoryAcronym:ripl{{{_:::_}}}Repositório Científico da Universidade Politécnica de Lisboa
reponame_str Repositório Científico da Universidade Politécnica de Lisboa
repository_id_str urn:repositoryAcronym:ripl
service_str_mv urn:repositoryAcronym:ripl
spelling porpt_PTA síndrome da dificuldade respiratória aguda associada à COVID-19 (ARDS-COV19), é uma síndrome pulmonar grave que resulta em insuficiência respiratória aguda. A ARDS é complexa e heterogénea, exigindo frequentemente ventilação mecânica invasiva (VMI) em unidades de cuidados intensivos (UCI). A identificação de grupos de risco é crucial para a medicina de precisão, embora a falta de métodos de diagnóstico seja limitativo. A radiografia torácica é um exame imagiológico, qualitativo e acessível, utilizado na rotina das UCIs. É essencial o desenvolvimento de um classificador multivariado e quantitativo, baseado em radiomics, para a previsão da mortalidade destes doentes sob VMI. Para este efeito foram incluídos 110 doentes ARDS-COV19 de uma UCI, com uma idade média de 63,2 ± 11,92 anos, sendo 61,2% do sexo masculino. A mortalidade foi de 47,3%. Radiografias do 1º e 3º dia de VMI foram recolhidas, pré-processadas e concatenadas. Características de deep learning foram então extraídas, utilizando uma rede neuronal convolucional pré-treinada (CheXnet). Estas características foram acopladas a variáveis clínicas (VC), para a construção de dois modelos de aprendizagem automática, um de regressão logística (LogReg) e um perceptrão multicamada (MLP). A idade, a razão PaO2/FiO2 do 3º dia de VMI e uma característica de imagem (DLF_258) foram utilizadas nos modelos finais. Os modelos que incluíram a DLF_258, apresentaram 89% (LogReg) e 82% (MLP) de probabilidade de terem melhor exatidão, do que os modelos de VC. No grupo de teste interno (23 doentes), o modelo de LogReg obteve os melhores resultados e menor overfitting, com uma área under the ROC curve (AUC) de 0,862 95%CI [0.654, 0.969], uma exatidão de 0,783 95%CI [0.563, 0.926] e um score de F1 de 0,783 95%CI [0.563, 0.926]. Apesar dos resultados promissores, o número de amostras foi reduzido, não existindo um teste externo. A recolha de dados e posterior validação são assim essenciais.Acute respiratory distress syndrome associated with COVID-19 (ARDS-COV19) is a severe pulmonary syndrome leading to acute respiratory failure. ARDS is complex and heterogeneous, with patients frequently needing invasive mechanical ventilation (IMV) in intensive care units (ICUs). The identification of risk groups is crucial for precision medicine, although the lack of diagnostic methods can be limiting. Chest radiography is a qualitative and accessible imaging examination routinely used in ICU settings. The development of a multivariate and quantitative classifier based on radiomics is essential for predicting the mortality of patients under IMV. For this purpose, 110 ARDS-COV19 patients from an ICU, with an average age of 63.2 ± 11.92 years, of whom 61.2% were male, were included. The mortality rate was 47.3%. Chest X-rays from the 1st and 3rd days of IMV were collected, pre-processed, and concatenated. Deep learning features were then extracted using a pre-trained convolutional neural network (CheXnet). These features were combined with clinical variables (CV) to build two machine learning models: a logistic regression model (LogReg) and a multilayer perceptron (MLP). Age, the PaO2/FiO2 ratio on the 3rd day of IMV, and an image feature (DLF_258) were used in the final models. The models that included DLF_258 showed 89% (LogReg) and 82% (MLP) probability of having better accuracy than CV models. In the internal test group (23 patients), the LogReg model achieved the best results with lower overfitting, providing an area under the ROC curve (AUC) of 0.862, 95% CI [0.654, 0.969], an accuracy of 0.783, 95% CI [0.563, 0.926], and an F1 score of 0.783, 95% CI [0.563, 0.926]. Despite promising results, the sample size was limited, and external testing is lacking. Therefore, data collection and subsequent validation are essential.application/pdfpt_PTPrevisão automática da mortalidade em UCI de doentes com síndrome da dificuldade respiratória aguda associada à COVID-19 utilizando radiografias de tórax e dados clínicosGalvão, Tiago Alexandre dos SantosDomingues, Nuno Alexandre SoaresJorge, Pedro Miguel Torres MendesBento, LuísHostingInstitutionOrganizationalRCIPLe-mailmailto:rcaap@sp.ipl.ptrcaap@sp.ipl.ptURNurn:tid:2034576922024-01-24T15:19:06Z20232023-01-01T00:00:00ZHandlehttp://hdl.handle.net/10400.21/16984http://purl.org/coar/access_right/c_abf2open accessARDSUCICOVID-19RadiografiaMortalidadeARDSICUCOVID-19X-ray6026515 bytesliteraturehttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccmaster thesis2023http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2application/pdffulltexthttps://repositorio.ipl.pt/bitstreams/aa3e2ed5-b251-4a52-8a93-c0e249897fbd/downloadLisboa, Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
spellingShingle Previsão automática da mortalidade em UCI de doentes com síndrome da dificuldade respiratória aguda associada à COVID-19 utilizando radiografias de tórax e dados clínicos
Galvão, Tiago Alexandre dos Santos
ARDS
UCI
COVID-19
Radiografia
Mortalidade
ARDS
ICU
COVID-19
X-ray
status SINGLETON
subject.fl_str_mv ARDS
UCI
COVID-19
Radiografia
Mortalidade
ARDS
ICU
COVID-19
X-ray
title Previsão automática da mortalidade em UCI de doentes com síndrome da dificuldade respiratória aguda associada à COVID-19 utilizando radiografias de tórax e dados clínicos
title_full Previsão automática da mortalidade em UCI de doentes com síndrome da dificuldade respiratória aguda associada à COVID-19 utilizando radiografias de tórax e dados clínicos
title_fullStr Previsão automática da mortalidade em UCI de doentes com síndrome da dificuldade respiratória aguda associada à COVID-19 utilizando radiografias de tórax e dados clínicos
title_full_unstemmed Previsão automática da mortalidade em UCI de doentes com síndrome da dificuldade respiratória aguda associada à COVID-19 utilizando radiografias de tórax e dados clínicos
title_short Previsão automática da mortalidade em UCI de doentes com síndrome da dificuldade respiratória aguda associada à COVID-19 utilizando radiografias de tórax e dados clínicos
title_sort Previsão automática da mortalidade em UCI de doentes com síndrome da dificuldade respiratória aguda associada à COVID-19 utilizando radiografias de tórax e dados clínicos
topic ARDS
UCI
COVID-19
Radiografia
Mortalidade
ARDS
ICU
COVID-19
X-ray
topic_facet ARDS
UCI
COVID-19
Radiografia
Mortalidade
ARDS
ICU
COVID-19
X-ray
url http://hdl.handle.net/10400.21/16984
visible 1

Atividades financiadas

Não foram encontrados projetos financiados.