BANCA EXAMINADORA:

Prof. Edgar Augusto Lanzer, Ph.D.

Orientador

Prof. Hugh F. VanLandingham, Ph.D.

Co-Orientador

Hugo José Braga, Dr.

Examinador Externo

Prof. Ricardo Mirando Barcia, Ph.D.

Prof. Fernando Álvaro Ostuni Gauthier, Dr.

Prof. Rogério Cid. Bastos, Dr.

Moderador

Gostaria de agradecer a todas as pessoas que contribuiram com amor, dedicação, companheirismo e amizade para a realização deste trabalho. Em especial quero agradecer:

• Ao professor Edgar A. Lanzer, por me orientar e incentivar a fazer o doutorado.

• Ao professor Hugh F. VanLandingham, pela orientação e paciência com meu pobre inglês.

• Ao professor Ricardo Miranda Barcia, pelo incentivo e ajuda ao longo do curso.

• Ao Dr. Jim Piper, pesquisador da Unidade Citogenética do MRC de Edinburgh, Escócia, por ter cedido as bases de dados dos cromossomos utilizadas neste estudo.

• À Dra. Eliana Ternes Pereira, chefe do Laboratório de Citogenética do Hospital Universitário por sua ajuda e incentivo.

• Ao engenheiro Carlos Alberto Pittaluga Niederauer, coordenador das Engenharias do Conselho Nacional de Pesquisa, pela ajuda e presteza.

• Ao CNPq pelo apoio financeiro.

• Ao Roberto, Andrea, Celina, Florindo, Jairo, Mara, Fernando, Paulo, Alejandro, Janae, Oscar, Vini, André, Kao, Karluiz e a todos os amigos pela amizade.

• Aos professores, colegas e funcionários do departamento de Engenharia de Produção, pela amizade e estímulo.

• Aos meus pais, Luiz e Lindaura pelo apoio, a confiança, a renúncia e a compreensão.

• Aos meus irmãos, Calinho, Lucinha, Cida, Vera, Matilde, Rita e Patrícia, e aos cunhados, Cláudio, Silvana, Fábio, Ivan, Clóvis e Tito, e todos os sobrinhos obrigado pela atenção e união.

Finalmente, um especial reconhecimento a minha esposa Rosana pelo amor, a confiança, a abnegação, a compreensão, o apoio, e aos meus filhos Bernardo e Stephanie, por entender, suportar e perdoar as minhas ausências.

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE TABELAS

RESUMO

ABSTRACT

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

1.1 - Definição e Justificativas do Problema de Pesquisa

1.2 - Objetivos do Trabalho

1.3 - Organização do Trabalho

CAPÍTULO 2

CLASSIFICAÇÃO DE CROMOSSOMOS

2.1 - Conceitos Básicos

2.1.1 - Alguns Aspectos Biológicos

2.1.2 - Preparação da Amostra

2.1.3 - Metáfase e Cariotipo

2.2 - Automação Citogenética

2.2.1 - Aquisição da Imagem

2.2.2 - Segmentação da Imagem

2.2.3 - Escolha das Características

2.2.4 - Classificadores

CAPÍTULO 3

CLASSIFICAÇÃO DE PADRÕES E REDES NEURONAIS ARTIFICIAIS

3.1 - Raciocínio Artificial

3.2 - Breve Histórico de Redes Neuronais Artificiais

3.3 - Treinamento e Teste

3.4 - A Taxonomia das Redes Neuronais Classificadoras

3.4.1 - Classificadores Probabilísticos

3.4.2 - Classificadores de Hiperplano

3.4.3 - Classificadores de Kernel

3.4.4 - Classificador de Exemplar

3.5 - O Modelo do Neurônio

3.6 - O Perceptron

3.7 - O Perceptron Multi-Camadas

3.8 - Rede Neuronal Artificial com Função de Base Radial

3.9 - Porque Usar Redes Neuronais Artificiais

CAPÍTULO 4

MATERIAIS, MÉTODOS E RESULTADOS

4.1 - Base de Dados Utilizada

4.2 - Características Usadas para Classificação

4.3 - Resultados

CAPÍTULO 5

CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

5.1 - Conclusões

5.2 - Recomendações

ANEXO I

ANEXO II

ANEXO III

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

FIGURA 2.1 - DIAGRAMA DO CÍCLO MITÓTICO DA CÉLULA (VOSSOPOEL, 1987)

FIGURA 2.2 -  OS DISTINTOS ESTÁGIOS DA MITÓSE (VOSSOPOEL, 1987)

FIGURA 2.3 - METÁFASE DE UMA CÉLULA E SEU RESPECTIVO CARIOGRAMA (SUMNER, 1990)

FIGURA 2.4 - DIGITALIZANDO UMA IMAGEM (CASTLEMAN, 1979)

FIGURA 2.5 - ESTÁGIOS DO CÁLCULO DO EIXO E DETERMINAÇÃO DO PERFÍL DE NÍVEL DE CINZA (PIPER, 1989)

FIGURA 3.1 - A FORMA DA CÉLULA PIRAMIDAL (HAYKIN, 1994)

FIGURA 3.2 - OS 4 GRUPOS DOS CLASSIFICADORES BÁSICOS (LIPPMANN, 1989)

FIGURA 3.3 - O NEURÔNIO DE MCCULLOCH-PITTS

FIGURA 3.4 - PERCEPTRON DE UMA CAMADA SIMPLES

FIGURA 3.5 - PERCEPTRON COM TRÊS CAMADAS

FIGURA 3.6 - ESTRUTURA BÁSICA DA RADIAL BASIS FUNCTION

FIGURA 4.1 - A VARIAÇÃO DA PERFORMANCE DE CLASSIFICAÇÃO USANDO DIFERENTE NÚMERO DE CENTROS (3 - X - 7)

FIGURA 4.2 - EXTRAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DO PERFIL DE BANDAS DO CROMOSSOMO

FIGURA 4.3 - APRESENTAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS PARA A RBF

FIGURA 4.4 - A VARIAÇÃO DA PERFORMANCE DE CLASSIFICAÇÃO USANDO DIFERENTE NÚMERO DE CENTROS (27 - X - 24)

FIGURA 5.1 - SISTEMA PARA O DIAGNÓSTICO CITOGENÉTICO AUTOMÁTICO

FIGURA A - PERFIL DE BANDAS ORIGINAL E COM 20 AMOSTRAS

TABELA 2.1 - APRESENTAÇÃO DE ALGUMAS ABORDAGENS RELACIONANDO AUTOR, CLASSIFICADORES E CARACTERÍSTICAS UTILIZADOS E ORIGEM DOS DADOS

TABELA 3.1 - ALGORITMO BACKPROPAGATION

TABELA 3.2 - ALGORITMO DE CLUSTER K-MEANS

TABELA 4.1 - DETALHES DAS TRÊS BASES DE DADOS DE CROMOSSOMOS USADAS EM ESTUDOS (PIPER, 1989)

TABELA 4.2 - RESPECTIVO GRUPO DE DENVER PARA CADA CROMOSSOMO

TABELA 4.3 - COMPARAÇÃO ENTRE A MLP E A RBF NA CLASSIFICAÇÃO DO GRUPO DE DENVER

TABELA 4.4 - COMPARAÇÃO DE TAXA DE ERRO DE CLASSIFICAÇÃO ENTRE A RBF E OUTRAS ABORDAGENS