Desarrollo de un software de reconocimiento de cáncer de colon en imágenes de histopatología digital mediante Deep Learning

dc.contributor.advisorFranco Arias, Manuel Hernando
dc.contributor.advisorArizmendi Pereira, Carlos Julio
dc.contributor.apolounabFranco Arias, Manuel Hernando [manuel-hernando-franco-arias]spa
dc.contributor.apolounabArizmendi Pereira, Carlos Julio [carlos-julio-arizmendi-pereira]spa
dc.contributor.authorEstupiñán Bautista, Martin Leonardo
dc.contributor.authorVera Bermúdez, Paula Andrea
dc.contributor.cvlacFranco Arias, Manuel Hernando [0001427755]spa
dc.contributor.cvlacArizmendi Pereira, Carlos Julio [1381550]spa
dc.contributor.googlescholarArizmendi Pereira, Carlos Julio [JgT_je0AAAAJ]spa
dc.contributor.researchgateArizmendi Pereira, Carlos Julio [Carlos_Arizmendi2]spa
dc.contributor.scopusArizmendi Pereira, Carlos Julio [16174088500]spa
dc.coverage.campusUNAB Campus Bucaramangaspa
dc.coverage.spatialColombiaspa
dc.date.accessioned2024-02-23T13:05:42Z
dc.date.available2024-02-23T13:05:42Z
dc.date.issued2024-01-17
dc.degree.nameIngeniero Biomédicospa
dc.description.abstractEn este proyecto, se desarrolló una aplicación de alta complejidad basada en Deep Learning, específicamente en redes neuronales convolucionales (CNN), con el propósito de llevar a cabo la clasificación de imágenes de histopatología digital de colon en dos categorías: tejido colon con cáncer y tejido colon benigno. La histopatología digital es una técnica que permite la observación detallada de muestras de tejido a nivel microscópico, y en el contexto del cáncer de colon, se convierte en una herramienta fundamental para la detección temprana y el diagnóstico preciso de esta enfermedad. La implementación se realizó utilizando el lenguaje de programación Python y requirió la construcción de un conjunto de datos robusto que comprendía muestras representativas de ambos tipos de tejido. Durante el proceso de entrenamiento del modelo, se logró un nivel de precisión excepcional, alcanzando un Accuracy del 99.72 %, lo que demuestra la eficacia del sistema en la tarea de clasificación. Además del componente de inteligencia artificial, se diseñó y probó una interfaz de usuario que permitió a los usuarios cargar imágenes para su clasificación. Esta interfaz fue sometida a rigurosas pruebas de funcionamiento y usabilidad para garantizar que fuera accesible y confiable. Como conclusiones se puede decir que el proyecto tiene un potencial prometedor para aplicaciones clínicas, ya que ofrece una herramienta precisa y eficiente para el diagnóstico de cáncer de colon basado en imágenes.spa
dc.description.abstractenglishIn this project, a high-complexity application was developed based on Deep Learning, specifically convolutional neural networks (CNN), with the purpose of classifying digital colon histopathology images into two categories: colon tissue with cancer and benign colon tissue. Digital histopathology is a technique that enables detailed microscopic-level tissue sample observation, and in the context of colon cancer, it becomes a fundamental tool for early detection and precise diagnosis of this disease. The implementation was carried out using the Python programming language and required the construction of a robust dataset that included representative samples of both tissue types. During the model training process, an exceptional level of accuracy was achieved, reaching an accuracy of 99.72 %, demonstrating the system's effectiveness in the classification task. In addition to the artificial intelligence component, a user interface was designed and rigorously tested, allowing users to upload images for classification. This interface underwent comprehensive functionality and usability testing to ensure accessibility and reliability. In conclusion, the project holds promising potential for clinical applications, as it provides a precise and efficient tool for colon cancer diagnosis based on image analysis.spa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.learningmodalityModalidad Presencialspa
dc.description.tableofcontentsCapítulo I.................................................................................................................14 Aspectos generales ................................................................................................14 1.1 Problema u Oportunidad..................................................................................14 1.2 Justificación.....................................................................................................15 1.3 Pregunta problema...........................................................................................16 1.4 Objetivo General .............................................................................................16 1.5 Objetivos Específicos......................................................................................16 1.6 Limitaciones y Delimitaciones........................................................................16 Capitulo II................................................................................................................18 Marco teórico y estado del arte .............................................................................18 2.1 Marco Teórico.............................................................................................18 2.1.1 Patología ..................................................................................................18 2.1.2 Cáncer de colon .......................................................................................19 2.1.3 Sigmoidoscopia .......................................................................................19 2.1.4 Histología.................................................................................................20 2.1.5 Tejidos.....................................................................................................21 8 2.1.6 Proceso histológico..................................................................................22 2.1.7 Inteligencia Artificial...............................................................................23 2.1.8 Redes neuronales.....................................................................................24 2.1.9 Redes neuronales convolucionales..........................................................24 2.1.10 Machine Learning....................................................................................25 2.1.11 Deep Learning .........................................................................................25 2.2 Estado del Arte ............................................................................................25 2.3 Marco Legal ................................................................................................29 Capitulo III..............................................................................................................31 Metodología...........................................................................................................31 3.1 Adquisición de base de datos......................................................................31 3.2 Selección del lenguaje de programación.....................................................32 3.3 Aplicación de técnicas empleadas en inteligencia artificial........................33 3.4 Entrenamiento del modelo ..........................................................................33 3.5 Planteamiento de la interfaz de usuario y funcionamiento del software.....34 3.6 Empalme modelo e interfaz.........................................................................35 3.7 Realización de pruebas unitarias.................................................................36 3.8 Evaluación del sistema mediante una prueba test .......................................36 3.9 Registrar datos precisión/exactitud .............................................................36 Capitulo IV ..............................................................................................................38 Resultados y análisis de resultados .......................................................................38 4.1 Base de datos...............................................................................................38 4.2 Selección del lenguaje de programación.....................................................38 4.3 Aplicación de técnicas empleadas en inteligencia artificial........................40 4.4 Entrenamiento del modelo ..........................................................................43 4.5 Planteamiento de la interfaz de usuario y funcionamiento del software.....55 4.6 Empalme modelo e interfaz.........................................................................57 4.7 Pruebas unitarias .........................................................................................58 4.8 Evaluación del sistema ................................................................................59 4.9 Registro de datos precisión/exactitud..........................................................68 Capítulo V.....................................................................................72 Conclusiones y recomendaciones .............................................................................72 5.1 Conclusiones ...............................................................................................72 5.2 Recomendaciones........................................................................................72 Capítulo VI....................................................................................73 Referencias bibliográficas.....................................................................................73 6.1 Bibliografía..................................................................................................73spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABspa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional UNABspa
dc.identifier.repourlrepourl:https://repository.unab.edu.cospa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.12749/23604
dc.language.isospaspa
dc.publisher.facultyFacultad Ingenieríaspa
dc.publisher.grantorUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
dc.publisher.programPregrado Ingeniería Biomédicaspa
dc.publisher.programidIBM-1788
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dc.relation.uriapolohttps://apolo.unab.edu.co/en/persons/manuel-hernando-franco-ariasspa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia*
dc.rights.localAbierto (Texto Completo)spa
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/*
dc.subject.keywordsDeep Learningspa
dc.subject.keywordsImage classificationspa
dc.subject.keywordsColon cancerspa
dc.subject.keywordsConvolutional neural networksspa
dc.subject.keywordsBioengineeringspa
dc.subject.keywordsBiomedical engineeringspa
dc.subject.keywordsPathological histologyspa
dc.subject.keywordsAnatomyspa
dc.subject.keywordsAlgorithmsspa
dc.subject.lembIngeniería biomédicaspa
dc.subject.lembIngenieríaspa
dc.subject.lembBiofísicaspa
dc.subject.lembBioingenieríaspa
dc.subject.lembMedicinaspa
dc.subject.lembBiomédicaspa
dc.subject.lembHistología patológicaspa
dc.subject.lembAnatomíaspa
dc.subject.lembAlgoritmosspa
dc.subject.proposalAprendizaje profundospa
dc.subject.proposalClasificación de imágenesspa
dc.subject.proposalCáncer de colonspa
dc.subject.proposalRedes neuronales convolucionalesspa
dc.titleDesarrollo de un software de reconocimiento de cáncer de colon en imágenes de histopatología digital mediante Deep Learningspa
dc.title.translatedDevelopment of a colon cancer recognition software for digital histopathology images using Deep Learningspa
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