Avaliando a generalização de modelos de aprendizado de máquina para prever a mortalidade em 14 dias em pacientes com traumatismo cranioencefálico

dc.contributor.advisor-co1Costa, Marly Guimarães Fernandes
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7169358412541736eng
dc.contributor.advisor1Costa Filho, Cícero Ferreira Fernandes
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3029011770761387eng
dc.contributor.referee1Amorim, Robson Luís Oliveira de
dc.contributor.referee2Pinagé, Frederico da Silva
dc.creatorAraujo, Fábio Arthur Soares
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9147893071037197eng
dc.date.issued2025-08-28
dc.description.abstractTraumatic Brain Injury (TBI) remains a leading cause of morbidity and mortality worldwide, with significant disparities in outcomes influenced by regional healthcare access and infrastructure. This study evaluates the performance and generalizability of machine learning models for predicting 14- day mortality in TBI patients using datasets from two distinct Brazilian regions: São Paulo, an urban center, and Manaus, an isolated urban center with unique logistical challenges. To our knowledge, this research represents the first cross-validation of predictive models across two datasets within the same country, underscoring the critical need for localized approaches in TBI research. Our findings indicate that while convolutional neural network (CNN)-based models achieved high performance, with an area under the curve (AUC) of 0.90 in São Paulo and 0.93 in Manaus, the best model from São Paulo exhibited a strikingly low AUC when applied to the Manaus dataset. The incorporation of context specific features, such as pandemic-related variables and time from trauma to admission, significantly enhanced model accuracy, with the Manaus model reaching an impressive AUC of 0.98. Notably, the study highlights key regional differences in predictors of mortality, with hypoxia and hypotension being more critical in Manaus, emphasizing the importance of tailoring predictive models to local contexts. Our results indicate that CNN-based models have the potential to enhance mortality predictions for patients with traumatic brain injury (TBI). Additionally, we highlighted the necessity of conducting cross-regional validation and integrating local variables to improve patient outcomes across different healthcare environments.eng
dc.description.resumoO Traumatismo Cranioencefálico (TCE) continua sendo uma das principais causas de morbidade e mortalidade em todo o mundo, com disparidades significativas nos desfechos influenciadas pelo acesso e infraestrutura regionais de saúde. Este estudo avalia o desempenho e a generalização de modelos de aprendizado de máquina para prever a mortalidade em 14 dias em pacientes com TCE usando conjuntos de dados de duas regiões brasileiras distintas: São Paulo, um centro urbano, e Manaus, um centro urbano isolado com desafios logísticos únicos. Até onde sabemos, esta pesquisa representa a primeira validação cruzada de modelos preditivos em dois conjuntos de dados dentro do mesmo país, ressaltando a necessidade crítica de abordagens localizadas na pesquisa sobre TCE. Nossos resultados indicam que, embora os modelos baseados em redes neurais convolucionais (CNN) tenham alcançado alto desempenho, com uma área sob a curva (AUC) de 0,90 em São Paulo e 0,93 em Manaus, o melhor modelo de São Paulo exibiu uma AUC notavelmente baixa quando aplicado ao conjunto de dados de Manaus. A incorporação de características específicas do contexto, como variáveis ​​relacionadas à pandemia e o tempo entre o trauma e a admissão, aumentou significativamente a precisão do modelo, com o modelo de Manaus atingindo uma impressionante AUC de 0,98. Notavelmente, o estudo destaca as principais diferenças regionais nos preditores de mortalidade, com hipóxia e hipotensão sendo mais críticas em Manaus, enfatizando a importância de adaptar os modelos preditivos aos contextos locais. Nossos resultados indicam que os modelos baseados em CNN têm o potencial de aprimorar as previsões de mortalidade para pacientes com traumatismo cranioencefálico (TCE). Além disso, destacamos a necessidade de conduzir a validação transregional e integrar variáveis ​​locais para melhorar os desfechos dos pacientes em diferentes ambientes de saúde.eng
dc.description.sponsorshipProjeto SUPER (Samsung-UFAM Projeto de Educação e Pesquisa)eng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationARAUJO, Fábio Arthur Soares. Avaliando a generalização de modelos de aprendizado de máquina para prever a mortalidade em 14 dias em pacientes com traumatismo cranioencefálico. 2025. 103 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2025.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11408
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentFaculdade de Tecnologiaeng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétricaeng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectTrauma cranioencefálicopor
dc.subjectAprendizado de máquinapor
dc.subjectContextos locaispor
dc.subjectRede neural convolucionalpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS: ENGENHARIA BIOMEDICAeng
dc.subject.otherRedes neurais convolucionaispor
dc.subject.otherTraumatismos craniocerebraispor
dc.subject.otherAprendizado do computadorpor
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/90875/DISS_F%c3%a1bioAraujo_PPGEE.pdf.jpg*
dc.titleAvaliando a generalização de modelos de aprendizado de máquina para prever a mortalidade em 14 dias em pacientes com traumatismo cranioencefálicoeng
dc.typeDissertaçãoeng

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