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Screening for active pulmonary tuberculosis: Development and applicability of artificial neural network models - 19/07/18

Doi : 10.1016/j.tube.2018.05.012 
João Baptista de Oliveira e Souza Filho a, , Mauro Sanchez b, c , José Manoel de Seixas a, d , Carmen Maidantchik d , Rafael Galliez e , Adriana da Silva Rezende Moreira e , Paulo Albuquerque da Costa e , Martha Maria Oliveira e , Anthony David Harries c , Afrânio Lineu Kritski e
a Electrical Engineering Program, Department of Electronics and Computer Engineering, COPPE/POLI, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil 
b Department of Public Health, School of Health Sciences, University of Brasilia, Brazil 
c Centre for Operational Research, The International Union Against Tuberculosis and Lung Disease, Paris, France 
d Signal Processing Lab, Electrical Engineering Program, Alberto Coimbra Institute, Polytechnic School, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil 
e Tuberculosis Academic Program, Medical School, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil 

Corresponding author. Electrical Engineering Program (PEE/COPPE), Department of Electronics and Computer Engineering (DEL/POLI), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Avenida Athos da Silveira Ramos, 149, Building H, Room H219(20), Cidade Universitária, Rio de Janeiro, RJ, CEP 21941-909, Brazil.Electrical Engineering Program (PEE/COPPE)Department of Electronics and Computer Engineering (DEL/POLI)Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ)Avenida Athos da Silveira RamosCidade Universitária149, Building H, Room H219(20)Rio de Janeiro, RJCEP 21941-909Brazil

Abstract

Tuberculosis (TB) remains a significant public health challenge, motivated by the diversity of healthcare epidemiological settings, as other factors. Cost-effective screening has substantial importance for TB control, demanding new diagnostic tools. This paper proposes a decision support tool (DST) for screening pulmonary TB (PTB) patients at a secondary clinic. The DST is composed of an adaptive resonance model (iART) for risk group identification (low, medium and high) and a multilayer perceptron (MLP) neural network for classifying patients as active or inactive PTB. Our tool attains an overall sensitivity (SE) and specificity (SP) of 92% (95% CI; 79–97) and 58% (95% CI; 47–68), respectively. SE values for smear-positive and smear-negative patients are 96% (95% CI; 80–99) and 82% (95% CI; 52–95), as well as higher than 83% (95% CI; 43–97) in low and high-risk cases. Even in scenarios with prevalence up to 20%, negative predictive values superior to 95% are obtained. The proposed DST provides a quick and low-cost pretest for presumptive PTB patients, which is useful to guide confirmatory testing and patient management, especially in settings with limited resources in low and middle-incoming countries.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Tuberculosis, Decision support systems, Diagnosis, Neural network models


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Vol 111

P. 94-101 - juillet 2018 Retour au numéro
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