DALI
Visual técnico do DALI com microscopia e inteligência artificial
Pesquisa aplicada · Deep learning · XAI

DALI

Diagnóstico Assistido de Leucemia por Imagem

Junta de modelos explicáveis para apoio à decisão médica. O sistema analisa imagens de células sanguíneas, combina cinco arquiteturas, gera evidências XAI e aplica uma regra conservadora contra falso negativo de ALL.

ResNet

DenseNet

ViT

MobileNet

EffNetV2

Fluxo de Funcionamento

Imagem
Junta
XAI
Consenso
Pré-laudo
Junta de modelos

5

CNNs, ViT e âncora histórica ResNet50

Classe positiva crítica

ALL

Falso negativo é tratado como erro prioritário

XAI disponível

4 técnicas

Grad-CAM, Guided Backprop, Guided Grad-CAM e Attention Rollout

API de inferência

FastAPI

Contrato auditável para consenso e pré-laudo

Problematização

O problema não é prever por prever. É reduzir o risco de perder um caso de ALL.

A tarefa computacional do DALI classifica imagens celulares em HEM ou ALL. A restrição clínica central é clara: falso negativo de ALL deve ser tratado como erro crítico.

HEM

Célula hematopoética normal

Classe negativa no protocolo binário. Um resultado HEM ainda deve ser interpretado como apoio técnico, não como liberação clínica.

ALL

Leucemia Linfoblástica Aguda

Classe positiva de maior risco. Qualquer indício relevante deve elevar alerta e exigir revisão humana.

Objetivo geral

Desenvolver um sistema de apoio à decisão médica que classifique imagens celulares, apresente explicações visuais auditáveis e utilize consenso entre modelos para reduzir dependência de uma decisão isolada.

Comparar arquiteturas profundas
Priorizar métricas da classe ALL
Gerar mapas explicáveis
Organizar evidências para pré-laudo
Metodologia e junta

Cinco arquiteturas observam a mesma imagem por vieses diferentes.

O DALI evita confiar em uma única rede neural. A junta combina CNNs consolidadas, modelo leve, EfficientNetV2 e Transformer visual, com pesos e thresholds calibrados no mecanismo de consenso.

w 1.00

ResNet50

CNN residual

Âncora histórica e baseline validado nas fases anteriores.

XAI: Grad-CAM, Guided Backpropagation e Guided Grad-CAM

Limiar: 0.50

w 1.05

DenseNet121

CNN densamente conectada

Referência acadêmica eficiente para imagens médicas.

XAI: Grad-CAM, Guided Backpropagation e Guided Grad-CAM

Limiar: 0.94

w 1.20

ViT-B/16

Transformer visual

Perspectiva global por self-attention entre patches da imagem.

XAI: Attention Rollout e mapas por patch

Limiar: 0.34

w 0.60

MobileNetV3-Large

CNN leve

Baixo recurso, triagem rápida e caminho futuro para edge deployment.

XAI: Grad-CAM, Guided Backpropagation e Guided Grad-CAM

Limiar: 0.56

w 1.18

EfficientNetV2-S

CNN escalável

CNN moderna de alto desempenho com custo controlado.

XAI: Grad-CAM, Guided Backpropagation e Guided Grad-CAM

Limiar: 0.35

Consenso conservador

O dashboard expõe concordância, divergência e incerteza.

O consenso combina voto discreto, probabilidade ponderada, desempenho histórico, qualidade XAI e uma regra clínica conservadora. Desacordo não é ruído visual: é evidência que precisa aparecer.

Cena de consenso

Cinco pessoas analisam a mesma célula antes do acordo final.

A visualização separa análise individual, confiança, divergência e decisão consolidada.

junta ativa
sample_cell.png

Pessoa 1

R50 · ResNet50

ALL

núcleo com ativação forte

confiança88%

Pessoa 2

D121 · DenseNet121

ALL

textura celular suspeita

confiança92%

Pessoa 3

ViT · ViT-B/16

ALL

patches centrais dominantes

confiança96%

Pessoa 4

MNet · MobileNetV3-L

HEM

voto divergente, baixa confiança

confiança54%

Pessoa 5

EffV2 · EfficientNetV2-S

ALL

XAI coerente na célula

confiança91%

5 vozes independentes

Voto individual

Cada modelo retorna HEM ou ALL, probabilidades, confiança e tempo de inferência.

média calibrada

Probabilidade ponderada

Pesos atuais variam de 0.60 a 1.20 conforme desempenho e papel na junta.

auditoria visual

Qualidade XAI

Mapas coerentes elevam confiança; ativação em fundo, borda ou artefato reduz confiança.

bloqueio de falso negativo

Regra conservadora

Qualquer indício relevante de ALL deve ser destacado para revisão humana.

Status finais previstos

Modelos robustos atuais: ResNet50, DenseNet121, ViT-B/16, EfficientNetV2-S.

alta_confianca_allalta_confianca_hemdesacordosinal_criticobaixa_confiancafalha_xai
XAI e interpretação

Leitura segura dos mapas

Um heatmap coerente tende a concentrar sinal na célula. Ativação dominante em fundo, borda, artefato ou marcação deve aparecer como alerta e reduzir confiança.

XAI interativo

Aplique uma camada visual sobre a célula de microscopia.

xai-cell-sample.png
Célula sanguínea ampliada em microscopia

Heatmap

Grad-CAM

camada_ativaGrad-CAM

Áreas quentes indicam influência do modelo.

Mapas diferentes entre modelos podem revelar desacordo visual.

XAI não substitui especialista nem valida diagnóstico.

Teste de API

A simulação operacional do fluxo consolidado pela API real.

A arquitetura integra upload seguro, validação de imagem, execução simultânea em cinco modelos e consolidação do consenso clínico com visualização XAI e geração do pré-laudo.

Entrada de Dados

amostra-celular.png

224x224 pxDataset C-NMC

Análise Simultânea

Vazio

Área de upload sem resultado sintético exibido.

ResNet

CNN

aguardando

DenseNet

CNN

aguardando

ViT

Transformer

aguardando

MobileNet

CNN

aguardando

EffNetV2

CNN

aguardando

Protocolo de Segurança Crítica

"Qualquer sinalização de ALL suspende processos automáticos e impõe revisão humana mandatória."

Rastreabilidade Auditável

Geração de pacotes de dados contendo assinaturas de modelos, pesos do consenso e evidências XAI.

Dashboard de métricas

O dashboard começa pelo risco, não pela acurácia.

Métricas prioritárias: recall de ALL, falsos negativos, F1 de ALL, specificity, ROC-AUC, PR-AUC, tempo de inferência, custo computacional e origem do experimento.

Painel de decisão

Primeiro o risco, depois a métrica geral.

O painel destaca recall de ALL e falso negativo antes de accuracy. Essa ordem evita que uma média boa esconda perda de casos positivos.

Maior recall ALL

98.66%

ViT-B/16

Menor falso negativo

1.34%

ViT-B/16

Melhor F1 ALL

88.11%

ResNet50

Maior specificity

58.39%

DenseNet121

Ranking de risco

Falso negativo por modelo

1

ViT-B/16

threshold 0.34

1.34%

2

ResNet50

threshold 0.82

3.83%

3

EfficientNetV2-S

threshold 0.35

4.27%

4

DenseNet121

threshold 0.94

8.67%

5

MobileNetV3-L

threshold 0.56

20.02%

Comparativo final

Métricas por modelo

Alterne a métrica sem mudar o eixo visual. Falso negativo usa escala própria para não ficar ilegível.

Carregando gráfico...

Treinamento

Evolução por época

Curvas nativas a partir dos CSVs de treinamento. Métricas percentuais permanecem na escala 0-1.

Carregando gráfico...

Detalhe por arquitetura

Treino vs validação

Threshold

0.82

FN

94

FP

544

Carregando gráfico...

Erros por modelo

FN e FP no limiar otimizado

O gráfico separa o que impacta triagem de ALL e o que aumenta revisão desnecessária.

Carregando gráfico...

Métricas completas de validação

Tabela nativa com todos os campos principais dos CSVs `validation_metrics`.

ModeloThresholdAccuracyPrecisionRecallSpecificityF1Balanced Acc.MCCROC-AUCPR-AUCFNRFPRTNFPFNTP
ResNet500.8282.0%81.3%96.2%50.4%88.1%73.3%0.55784.3%90.5%3.8%49.6%552544942363
DenseNet1210.9478.7%82.2%87.4%60.5%84.7%74.0%0.49982.9%89.6%12.6%39.5%7044593042114
ViT-B/160.3486.0%83.8%98.3%60.4%90.4%79.3%0.67793.0%95.6%1.7%39.6%702461422376
MobileNetV3-L0.5672.8%80.4%78.9%60.1%79.6%69.5%0.38675.7%84.6%21.1%39.9%6994645111907
EfficientNetV2-S0.3586.1%84.7%96.9%63.6%90.4%80.3%0.67790.3%93.2%3.1%36.4%740423742344
Equipe

A Equipe DALI

Os membros responsáveis pela engenharia, pesquisa e desenvolvimento do Diagnóstico Assistido de Leucemia por Imagem.