Análisis comparativo de redes neuronales para la predicción de cáncer de mama en imágenes médicas mediante la evaluación estadística de rendimiento

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Título : Análisis comparativo de redes neuronales para la predicción de cáncer de mama en imágenes médicas mediante la evaluación estadística de rendimiento
Autor : Aldaz Noble, Anthony Esteban
Silva Mayancela, Diego Alfredo
Director de Tesis: Bayas Toro, Roberto Gerardo
Resumen traducido: This degree work addresses the comparative evaluation of different convolutional neural network (CNN) architectures for breast cancer prediction in mammographic images. The research focused on identifying the most efficient model by applying metrics such as accuracy, sensitivity and specificity, with the aim of contributing to the development of more accurate and reliable diagnostic tools. To carry out this analysis, data from public databases such as Kaggle and Mini-DDSM were used, which included a representative set of mammograms classified between healthy and cancerous tissue. Pre-trained models such as EfficientNetB0, ResNet50, ResNet152, EfficientNetV2 and ConvNeXt were implemented and optimized using techniques such as hyperparameter fine tuning and class balancing. These adjustments mitigated the challenges associated with data imbalance and variations in image characteristics. The results of the analysis revealed that EfficientNetB0 stood out as the most effective architecture, showing outstanding performance in sensitivity and accuracy, especially when using higher resolution images and dynamic learning rate adjustment strategies. Additionally, the use of preprocessed images and external data increased the generalizability of the models, improving their applicability in clinical scenarios. In conclusion, this study validates the efficacy of convolutional neural networks in breast cancer prediction and highlights the importance of specific optimization strategies to ensure robust performance tailored to the needs of medical practice. The recommendations proposed in this work lay a solid foundation for future projects aimed at integrating these technologies into computer-aided diagnosis systems.
Resumen : El presente trabajo de titulación aborda la evaluación comparativa de diferentes arquitecturas de redes neuronales convolucionales (CNN) para la predicción de cáncer de mama en imágenes mamográficas. La investigación se centró en identificar el modelo más eficiente mediante la aplicación de métricas como precisión, sensibilidad y especificidad, con el objetivo de contribuir al desarrollo de herramientas de diagnóstico más precisas y confiables. Para llevar a cabo este análisis, se utilizaron datos provenientes de bases públicas como Kaggle y Mini-DDSM, que incluyeron un conjunto representativo de mamografías clasificadas entre tejido sano y con cáncer. Se implementaron modelos preentrenados como EfficientNetB0, ResNet50, ResNet152, EfficientNetV2 y ConvNeXt, los cuales fueron optimizados mediante técnicas como el ajuste fino de hiperparámetros y el balanceo de clases. Estos ajustes permitieron mitigar los desafíos asociados al desbalance de datos y a las variaciones en las características de las imágenes. Los resultados del análisis revelaron que EfficientNetB0 destacó como la arquitectura más eficaz, mostrando un rendimiento sobresaliente en sensibilidad y precisión, especialmente cuando se utilizaron imágenes de mayor resolución y estrategias de ajuste dinámico de la tasa de aprendizaje. Adicionalmente, el uso de imágenes preprocesadas y datos externos incrementó la capacidad de generalización de los modelos, mejorando su aplicabilidad en escenarios clínicos. En conclusión, este estudio valida la eficacia de las redes neuronales convolucionales en la predicción de cáncer de mama y resalta la importancia de estrategias de optimización específicas para garantizar un desempeño robusto y adaptado a las necesidades de la práctica médica. Las recomendaciones propuestas en este trabajo sientan una base sólida para futuros proyectos orientados a integrar estas tecnologías en sistemas de diagnóstico asistido por computadora.
Palabras clave : REDES NEURONALES CONVOLUCIONALES
CÁNCER DE MAMA
MÉTRICAS ESTADÍSTICAS
DIAGNÓSTICO MÉDICO
APRENDIZAJE AUTOMÁTICO
Fecha de publicación : 2025
URI : http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/29913
Idioma: spa
Pertenece a las colecciones: Grado

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