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Tipo do documento: Dissertação
Título: Atenção Multiescala em Redes U-Net: Uma Abordagem para Segmentação de Rins, Tumores e Cistos em Tomografia Computadorizada
Título(s) alternativo(s): Multiscale Attention in U-Net Networks: An Approach for Segmentation of Kidneys, Tumors, and Cysts in Computed Tomography
Autor: OLIVEIRA, Marcus Vinicius Silva Lima de 
Primeiro orientador: BRAZ JUNIOR, Geraldo
Primeiro membro da banca: BRAZ JUNIOR, Geraldo
Segundo membro da banca: ALMEIDA, João Dallyson Sousa de
Terceiro membro da banca: CONCI, Aura
Resumo: A detecção e o diagnóstico precoce do câncer renal desempenham um papel fundamental no prognóstico e no tratamento, elevando significativamente as chances de cura e de sobrevivência dos pacientes. Nesse contexto, os avanços nos exames radiológicos permitem ao médico especialista realizar, por meio de imagens, a análise e identificação de lesões suspeitas. A Tomografia Computadorizada (TC) destaca-se como uma ferramenta amplamente utilizada no diagnóstico do câncer renal, devido à sua capacidade de gerar um grande volume de imagens detalhadas das estruturas internas do corpo, incluindo os rins, os cistos e os tumores. Entretanto, a análise manual desses exames é um processo trabalhoso e suscetível a erros decorrentes de fadiga e distração, o que evidencia a necessidade de métodos computacionais que auxiliem na segmentação automática dessas estruturas. Nos últimos anos, as Redes Neurais Convolucionais (CNNs) têm se destacado nessa tarefa, fornecendo suporte relevante aos especialistas em imagens médicas. Nesta pesquisa, desenvolvemos um modelo convolucional denominado Dual-Scale SE U-Net, que explora a extração de características em múltiplas escalas por meio de convoluções paralelas (3 × 3 e 7 × 7), combinadas com mecanismos de atenção por canal baseados no módulo Squeeze-and-Excitation (SE), integrados à arquitetura U-Net para segmentação de rins, cistos e tumores em imagens de tomografia computadorizada. Como etapa de pré-processamento, as imagens foram redimensionadas de 512×512 para 256×256 pixels, visando maior eficiência computacional. A metodologia produziu resultados promissores no conjunto de dados do desafio KiTS23, avaliado por meio de validação cruzada com cinco iterações, apresentando coeficiente de similaridade Dice de 90,94% para Rins e Massas, 89,52% para Massas Renais e 86,27% para Tumores Renais. Na análise por estruturas individuais, foram obtidos valores de 93,80% para rins, 92,76% para cistos e 86,27% para tumores, evidenciando a eficácia da abordagem proposta como ferramenta de apoio ao diagnóstico médico.
Abstract: Early detection and diagnosis of renal cancer play a crucial role in patient prognosis and treatment, significantly increasing the chances of survival and cure. In this context, advances in radiological imaging have enabled medical specialists to analyze and identify suspicious lesions more effectively. Computed Tomography (CT) stands out as a widely used tool for renal cancer diagnosis due to its ability to generate high-resolution images of internal body structures, including the kidneys, cysts, and tumors. However, manual analysis of these exams is time-consuming and error-prone, often affected by fatigue and distraction, highlighting the need for computational methods to support the automatic segmentation of these structures. In recent years, Convolutional Neural Networks (CNNs) have shown significant potential in this task, providing valuable support to medical imaging specialists. In this study, we propose a convolutional model named Dual-Scale SE U-Net, which leverages multi-scale feature extraction through parallel convolutions (3×3 and 7×7), combined with channel attention mechanisms based on the Squeeze-and-Excitation (SE) module, integrated into the U-Net architecture for the segmentation of kidneys, cysts, and tumors in CT images. As a preprocessing step, the images were resized from 512×512 to 256×256 pixels to improve computational efficiency. The proposed methodology achieved promising results on the KiTS23 dataset, evaluated using five-fold cross-validation, yielding Dice similarity coefficients of 90.94% for Kidneys and Masses, 89.52% for Renal Masses, and 86.27% for Renal Tumors. In the analysis of individual structures, the model achieved 93.80% for kidneys, 92.76% for cysts, and 86.27% for tumors, demonstrating the effectiveness of the proposed approach as a supportive tool for medical diagnosis.
Palavras-chave: Câncer Renal;
Tomografia Computadorizada;
Redes Neurais Convolucionais;
Segmentação Semântica;
U-Net;
Atenção Multiescala;
Squeeze-and-Excitation;
KiTS23
Renal Cancer;
Computed Tomography;
Convolutional Neural Networks;
Semantic Segmentation;
U-Net; Multi-scale Attention;
Squeeze-and-Excitation;
KiTS23
Área(s) do CNPq: Cancerologia
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO/CCET
Citação: OLIVEIRA, Marcus Vinicius Silva Lima de. Atenção Multiescala em Redes U-Net: Uma Abordagem para Segmentação de Rins, Tumores e Cistos em Tomografia Computadorizada. 2026. 90 f. Dissertação( Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2026.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/7027
Data de defesa: 23-Abr-2026
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

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