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http://hdl.handle.net/1843/82966
Type: | Tese |
Title: | Inteligência artificial aplicada ao monitoramento de fluido na degeneração macular relacionada à idade forma neovascular |
Authors: | Virginia de Souza Leolino Mares |
First Advisor: | Marcio Bittar Nehemy |
metadata.dc.contributor.advisor2: | Ursula Margarethe Schmidt-Erfurth |
Abstract: | Introdução: A degeneração macular relacionada à idade (DMRI) é uma das principais causas de cegueira em todo o mundo. A Tomografia de Coerência Óptica (OCT) emergiu como uma ferramenta central no manejo da DMRI, permitindo a visualização de biomarcadores fundamentais, como fluidos retinianos, integridade da zona elipsoide e do epitélio pigmentar da retina. Recentemente, a inteligência artificial (IA) trouxe avanços significativos na precisão do diagnóstico, previsão da progressão da doença e na personalização de tratamentos. Objetivos: O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de algoritmos de IA para quantificar biomarcadores retinianos em pacientes com DMRI neovascular e analisar a correlação entre os volumes de fluido em cada compartimento e os desfechos visuais e anatômicos em uma coorte europeia e em uma coorte brasileira. Métodos: No primeiro trabalho foi realizada a análise automatizada de imagens de OCT utilizando o algoritmo de IA (Fluid monitor, RetInsight, Vienna) para quantificação dos fluidos intrarretinianos (FIR), sub-retinianos (FSR) e descolamento do epitélio pigmentar da retina (DEP), e desenvolvido um modelo baseado em machine learning para predizer a necessidade de tratamento, acuidade visual (AV) e desfechos anatômicos. No segundo trabalho, foi realizada a quantificação automatizada baseada em IA dos fluidos retinianos e foi realizada a segmentação automatizada da zona elipsoide (ZE) utilizando um conjunto de redes neurais na arquitetura U-net, com o propósito de correlacionar o impacto do volume basal dos fluidos retinianos e do DEP com a perda da integridade dos fotorreceptores. No terceiro trabalho, foi utilizado o mesmo algoritmo de quantificação dos fluidos retinianos em uma coorte brasileira, tendo sido correlacionado os volumes basais com desfechos visuais e anatômicos ao final de 2 anos. As análises estatísticas utilizaram modelos preditivos, modelos de regressão linear e regressão longitudinal para avaliar a correlação entre os fluidos em cada compartimento com a AV, a integridade da ZE e progressão de atrofia macular (AM) e fibrose sub-retiniana (FS). Resultados: Os resultados dos três estudos mostraram que as ferramentas de monitoramento de biomarcadores da OCT baseada em IA foram eficazes para o acompanhamento de pacientes com DMRI tanto na coorte europeia quanto na brasileira. Com os algoritmos empregados, foi possível observar a correlação entre volumes elevados de FIR e DEP com afinamento e perda da integridade da ZE e desfechos visuais piores, além de maior progressão para AM e FS. Observou-se também correlação entre FSR com melhores desfechos visuais, e menor progressão de atrofia. FSR, entretanto, apresentou correlação com maior necessidade de injeções intravítreas de anti-angiogênicos. Conclusões: Algoritmos baseados em IA mostraram-se promissores na monitorização da DMRI neovascular, com potencial de predizer desfechos, refinar o diagnóstico e auxiliar abordagens personalizadas destes pacientes. |
Abstract: | Introduction: Age-related macular degeneration (AMD) is one of the leading causes of blindness worldwide. Optical Coherence Tomography (OCT) has emerged as a central tool in AMD management, allowing visualization of key biomarkers such as retinal fluids, ellipsoid zone integrity, and retinal pigment epithelium. Recently, artificial intelligence (AI) has brought significant advancements in diagnostic accuracy, disease progression prediction, and personalized treatment approaches. Objectives: This study aimed to evaluate the use of AI algorithms to quantify retinal biomarkers in patients with neovascular AMD and analyze the correlation between fluid volumes in each compartment and visual and anatomical outcomes in a European cohort and a Brazilian cohort. Methods: In the first study, automated OCT image analysis was performed using an AI algorithm (Fluid monitor, RetInsight, Vienna) to quantify intraretinal (IRF), subretinal (SRF) fluids, and retinal pigment epithelium detachment (PED), and a machine learning-based model was developed to predict the need for treatment, visual acuity (VA), and anatomical outcomes. In the second study, automated AI-based quantification of retinal fluids was conducted, and automated segmentation of the ellipsoid zone (EZ) was performed using an ensemble U-net convolutional network, with the purpose of correlating the impact of baseline volumes of retinal fluids and PED with the loss of photoreceptor integrity. In the third study, the same algorithm for retinal fluid quantification was used in a Brazilian cohort, and baseline volumes were correlated with visual and anatomical outcomes after 2 years. Statistical analyses used predictive models, linear regression models, and longitudinal regression to evaluate the correlation between fluids in each compartment with VA, EZ integrity, and progression to macular atrophy (MA) and subretinal fibrosis (SF). Results: The results of the three studies showed that AI-based OCT biomarker monitoring tools were effective in monitoring AMD patients in both the European and Brazilian cohorts. With the used algorithms, it was possible to observe a correlation between elevated IRF and PED volumes with thinning and loss of EZ and poorer visual outcomes, as well as greater progression to MA and SF. A correlation was also observed between SRF and better visual outcomes, and lower MA progression. However, SRF showed a correlation with an increased need for intravitreal anti-angiogenic injections. Conclusions: AI-based algorithms proved promising in the monitoring of neovascular AMD, with potential to predict outcomes, refine diagnosis, and support personalized approaches for these patients. |
Subject: | Inteligência Artificial Retina Degeneração Macular Tomografia de Coerência Óptica Aprendizado Profundo Dissertação Acadêmica |
language: | por |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Publisher Initials: | UFMG |
metadata.dc.publisher.department: | MED - DEPARTAMENTO DE OFTALMOLOGIA E OTORRINOLARINGOLOGIA |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Ciências Aplicadas à Cirurgia e à Oftalmologia |
Rights: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/82966 |
Issue Date: | 19-Dec-2024 |
Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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