A metodologia ROC na avaliação de um modelo fuzzy de predição do estádio patológico do tumor de próstata
The ROC methodology in the evaluation of a fuzzy model to prediction of the prostate tumor’s pathological stage
Silveira, Graciele Paraguaia; Carvalho, Laécio Carvalho; Vendite, Laércio Luis; Ferreira, Ubirajara; Billis, Athanase
http://dx.doi.org/10.4322/rbeb.2012.076
Rev. Bras. Eng. Bioméd., vol.26, n1, p.3-9, 2010
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Resumo
Nos últimos anos o aumento da incidência de casos de câncer
de próstata configura-se como um importante problema de
saúde pública e um desafio para a ciência médica. O objetivo
deste trabalho é a avaliação do desempenho de um modelo
matemático, desenvolvido por Silveira (2007) para predizer
o estadiamento patológico do câncer de próstata, por meio
da metodologia ROC (Receiver Operating Characteristic). O
modelo consiste num sistema baseado em regras fuzzy (SBRF),
que combina os dados pré-cirúrgicos – estado clínico, nível
de PSA e grau de Gleason – acionando um conjunto de regras
linguísticas, elaboradas com base nas informações presentes
nos nomogramas já existentes. A saída do sistema fornece
as possibilidades do indivíduo, com determinado quadro
clínico, se enquadrar em cada um dos estádios de extensão
do tumor: localizado, localmente avançado e metastático. Para a
análise do poder discriminatório do modelo fuzzy como um
teste de diagnóstico, foi construída, a partir das medidas de
sensibilidade e especificidade, a curva ROC e calculada a
área total sob a curva, como medida de desempenho. Além
disso, foram obtidos (de duas maneiras distintas) os pontos
de corte mais “adequados”, isto é, um limiar de decisão entre
a doença estar totalmente localizada no interior da glândula
prostática ou não. Dados reais de pacientes do Hospital de
Clínicas da UNICAMP foram usados nos cálculos e a cirurgia
– prostatectomia radical – foi adotada como padrão-ouro. Os
resultados alcançados mostraram que o modelo fuzzy em
questão pode vir a ser utilizado para discriminar câncer de
próstata localizado.
Palavras-chave
Câncer de próstata, Diagnóstico, Conjuntos
fuzzy, Curva ROC.
Abstract
In recent years, the increase in the incidence of prostate cancer has
become a major public health problem and a challenge for medical
science. The goal of this work is assessing the performance of a
mathematical model, developed by Silveira (2007) to predict the
pathological stage of the prostate cancer, through ROC methodology
(Receiver Operating Characteristic). The model is a fuzzy rule-
based system, that combines pre-surgical data – clinical stage,
PSA level and Gleason score – availing of a set of linguistic rules
made with base on information of the existents nomograms. The
output of the system provides the possibilities of the individual,
with certain clinical features, be in each stage of the tumor
extension: localized, advanced locally and metastatic. To analyze
the discriminatory power of the fuzzy model as a diagnosis test,
was constructed from the measures of sensitivity and specificity,
the ROC curve and calculated the total area under the curve, as
measure of performance. Moreover, were obtained (in two different
ways) the cutoff points most “appropriate”, that is a threshold for
deciding between the disease is fully localized within the prostate
gland or not. Real data of patients from the Clinics Hospital of
UNICAMP were used in the calculations and the surgery – radical
prostatectomy – was used as gold standard. The results showed that
the fuzzy model in question can be used to discriminate localized
prostate cancer.
Keywords
Prostate cancer, Diagnosis, Fuzzy sets, ROC curve.