Diagnóstico do TDAH: método baseado em aprendizado de máquina e neuroimagens

dc.contributor.advisorCanuto, Anne Magaly de Paula
dc.contributor.advisor-co1Carvalho, Bruno Motta de
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0330924133337698
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1357887401899097
dc.contributor.authorMeira, Marcilio de Oliveira
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-8547-1607
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0086082214536797
dc.contributor.referees1Travençolo, Bruno Augusto Nassifpt_BR
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2590427557264952
dc.contributor.referees2Bedregal, Benjamin Rene Callejaspt_BR
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4601263005352005
dc.contributor.referees3Melo, Marcelo Damasceno de
dc.contributor.referees3Latteshttp://lattes.cnpq.br/7926838249921187
dc.contributor.referees4Jales, Roberto Levi Cavalcantipt_BR
dc.contributor.referees4Latteshttp://lattes.cnpq.br/0906410727345356
dc.date.accessioned2025-07-21T22:09:03Z
dc.date.available2025-07-21T22:09:03Z
dc.date.issued2025-03-10
dc.description.abstractAttention deficit hyperactivity disorder (ADHD) is one of the most common and complex neurobiological disorders. Patients suffer from a persistent pattern of inattention and/or hyperactivity-impulsivity that causes harm in various environments, including academic, personal and professional life. It is also considered one of the most heterogeneous disorders and can co-occur with other disorders. There are three presentations: predominantly inattentive, predominantly hyperactive-impulsive and the combined subtype. The traditional method of diagnosis is based on the criteria of the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (DSM). As these are subjective measurements that are subject to inconsistencies, they raise suspicion about the credibility of the diagnosis. In addition, patients suffer from delays in the examination process. This problem has encouraged the search for faster diagnostic options with fewer measurement errors. Evidence of brain alterations has already been implicated in rs-fMRI (resting-state functional magnetic resonance imaging) and SPECT (single-photon emission computed tomography) images of individuals with the condition. The use of machine learning algorithms in conjunction with neuroimaging has proven to be a promising combination in classifying the disorder. However, there is no consensus on the best approaches to identify the features of the disorder and how all this could become a useful tool for specialists. Therefore, the main objective of this work is to propose an objective and efficient diagnostic method for ADHD. One of the distinguishing features is the unprecedented combination of brain SPECT and rs-fMRI modalities. To this end, machine learning methods, regions of interest (ROIs), brain networks and functional connectivity were analyzed in this work. It was found that the ROIs/networks of executive control, the limbic system and the cerebellar system were the most discriminable. The Support Vector Machine (SVM) and the classifier committee favored the classification of the disorder. The performance of the model created with rsfMRI (64.89%) outperformed the best result of the global ADHD-200 competition (61.54%). This is a diagnostic method that can be implemented in software and is expected to provide more reliable diagnoses by providing objective evidence together with the patient's clinical history.
dc.description.resumoO transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) é um distúrbio neurobiológico, dos mais comuns e complexos. O paciente sofre de um padrão persistente de desatenção e/ou hiperatividade-impulsividade, que lhe traz prejuízos em vários ambientes, na vida acadêmica, pessoal e profissional. Considera-se também um dos transtornos mais heterogêneos, podendo ocorrer simultaneamente com outros transtornos, e ainda possui três apresentações: predominantemente desatento, predominantemente hiperativo-impulsivo, e o subtipo combinado. O método tradicional de diagnóstico é baseado nos critérios do Manual Diagnóstico e Estatístico de Doenças Mentais (DSM). Por serem medidas subjetivas, passíveis de inconsistências, despertam a desconfiança sobre a credibilidade do diagnóstico. Além disso, os pacientes sofrem com a demora do processo investigativo. Essa problemática tem incentivado a busca por opções diagnósticas mais ágeis e com menos erros de medida. Evidências de alterações cerebrais já foram implicadas em imagens rs-fMRI (ressonância magnética funcional em estado de repouso) e SPECT (tomografia computadorizada de emissão de fóton único) de indivíduos com a condição. O uso de algoritmos de aprendizado de máquina junto com neuroimagens tem se mostrado uma combinação promissora na classificação do distúrbio. Contudo, não há consenso sobre as melhores abordagens de identificação dos traços do transtorno, nem tampouco como tudo isso poderia virar uma ferramenta útil aos especialistas. Portanto, o objetivo principal deste trabalho é propor um método diagnóstico objetivo e eficiente para o TDAH. Um de seus diferenciais é a combinação inédita das modalidades SPECT cerebral e rs-fMRI. Para tanto, neste trabalho analisou-se métodos de aprendizado de máquina, regiões de interesse (ROIs), redes cerebrais e conectividade funcional. Constatou-se que as ROIs/redes mais discriminantes foram as do controle executivo, sistema límbico, e cerebelar. A máquina de vetores de suporte (SVM) e o comitê de classificadores favoreceram a classificação do distúrbio. O desempenho do modelo gerado com rs-fMRI (64,89%) superou o melhor resultado da competição global ADHD-200 (61,54%). Trata-se de um método diagnostico implementável em software que, fornecendo evidências objetivas, junto com o histórico clínico do paciente, espera-se proporcionar diagnósticos mais confiáveis.
dc.identifier.citationMEIRA, Marcilio de Oliveira. Diagnóstico do TDAH: método baseado em aprendizado de máquina e neuroimagens. Orientadora: Dra. Anne Magály de Paula Canuto. 2025. 119f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/64753
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.countryBRpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃOpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectComputação
dc.subjectTDAH
dc.subjectAprendizado de máquina
dc.subjectSPECT
dc.subjectRessonância magnética
dc.subjectRegiões de interesse
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO
dc.titleDiagnóstico do TDAH: método baseado em aprendizado de máquina e neuroimagens
dc.typedoctoralThesispt_BR

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