Predictive analytics applied to Alzheimer’s disease : a data visualisation framework for understanding current research and future challenges

Dissertation as a partial requirement for obtaining a master’s degree in information management, with a specialisation in Business Intelligence and Knowledge Management.Big Data is, nowadays, regarded as a tool for improving the healthcare sector in many areas, such as in its economic side, by trying to search for operational efficiency gaps, and in personalised treatment, by selecting the best drug for the patient, for instance. Data science can play a key role in identifying diseases in an early stage, or even when there are no signs of it, track its progress, quickly identify the efficacy of treatments and suggest alternative ones. Therefore, the prevention side of healthcare can be enhanced with the usage of state-of-the-art predictive big data analytics and machine learning methods, integrating the available, complex, heterogeneous, yet sparse, data from multiple sources, towards a better disease and pathology patterns identification. It can be applied for the diagnostic challenging neurodegenerative disorders; the identification of the patterns that trigger those disorders can make possible to identify more risk factors, biomarkers, in every human being. With that, we can improve the effectiveness of the medical interventions, helping people to stay healthy and active for a longer period. In this work, a review of the state of science about predictive big data analytics is done, concerning its application to Alzheimer’s Disease early diagnosis. It is done by searching and summarising the scientific articles published in respectable online sources, putting together all the information that is spread out in the world wide web, with the goal of enhancing knowledge management and collaboration practices about the topic. Furthermore, an interactive data visualisation tool to better manage and identify the scientific articles is develop, delivering, in this way, a holistic visual overview of the developments done in the important field of Alzheimer’s Disease diagnosis.Big Data é hoje considerada uma ferramenta para melhorar o sector da saúde em muitas áreas, tais como na sua vertente mais económica, tentando encontrar lacunas de eficiência operacional, e no tratamento personalizado, selecionando o melhor medicamento para o paciente, por exemplo. A ciência de dados pode desempenhar um papel fundamental na identificação de doenças em um estágio inicial, ou mesmo quando não há sinais dela, acompanhar o seu progresso, identificar rapidamente a eficácia dos tratamentos indicados ao paciente e sugerir alternativas. Portanto, o lado preventivo dos cuidados de saúde pode ser bastante melhorado com o uso de métodos avançados de análise preditiva com big data e de machine learning, integrando os dados disponíveis, geralmente complexos, heterogéneos e esparsos provenientes de múltiplas fontes, para uma melhor identificação de padrões patológicos e da doença. Estes métodos podem ser aplicados nas doenças neurodegenerativas que ainda são um grande desafio no seu diagnóstico; a identificação dos padrões que desencadeiam esses distúrbios pode possibilitar a identificação de mais fatores de risco, biomarcadores, em todo e qualquer ser humano. Com isso, podemos melhorar a eficácia das intervenções médicas, ajudando as pessoas a permanecerem saudáveis e ativas por um período mais longo. Neste trabalho, é feita uma revisão do estado da arte sobre a análise preditiva com big data, no que diz respeito à sua aplicação ao diagnóstico precoce da Doença de Alzheimer. Isto foi realizado através da pesquisa exaustiva e resumo de um grande número de artigos científicos publicados em fontes online de referência na área, reunindo a informação que está amplamente espalhada na world wide web, com o objetivo de aprimorar a gestão do conhecimento e as práticas de colaboração sobre o tema. Além disso, uma ferramenta interativa de visualização de dados para melhor gerir e identificar os artigos científicos foi desenvolvida, fornecendo, desta forma, uma visão holística dos avanços científico feitos no importante campo do diagnóstico da Doença de Alzheimer

Automated detection of depression from brain structural magnetic resonance imaging (sMRI) scans

 Automated sMRI-based depression detection system is developed whose components include acquisition and preprocessing, feature extraction, feature selection, and classification. The core focus of the research is on the establishment of a new feature selection algorithm that quantifies the most relevant brain volumetric feature for depression detection at an individual level