Export iten: EndNote BibTex

Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/6081
Tipo do documento: Dissertação
Title: Avaliação da relação entre a idade do paciente e a estrutura óssea trabecular da mandíbula através da análise de imagens tomográficas dentárias cone beam por meio de uma rede neural convolucional
Other Titles: Evaluation of the relationship between the age of the patient and the mandibular trabecular bone structure through dental cone beam tomographic images by means of a convolutional neural network
Autor: Simon , Matheus Raffael 
Primeiro orientador: Catarina, Adair Santa
Primeiro membro da banca: Miazaki , Mauro
Segundo membro da banca: Villwock , Rosangela
Terceiro membro da banca: Brun , André Luiz
Resumo: A osteoporose é uma condição que afeta a densidade mineral óssea, dificultando a inserção de implantes dentários no osso da mandíbula dos pacientes. Ela atinge principalmente as mulheres e é diagnosticada pelo exame DXA (Raio-X de Dupla Energia), considerado o padrão ouro no diagnóstico de osteoporose. Entretanto, o exame de DXA não é de fácil acesso por grande parte da população brasileira. O software Jaw System Age Group X, criado nessa pesquisa, visa facilitar o acesso dos pacientes a avaliação da estrutura óssea trabecular de suas mandíbulas. O software em si não diagnosticará a osteoporose, mas subsidiará o dentista com informações para encaminhar o paciente para um médico que, eventualmente, solicitará o exame de DXA, otimizando o uso de equipamentos do SUS. O software utiliza tomografias cone beam na sua análise, realiza processos de segmentação de imagem e emprega uma rede neural para classificar a trabécula do osso da mandíbula, no plano anatômico coronal, em classes etárias, respeitando o sexo do paciente. A pesquisa utilizou 137 tomografias cone beam, sendo 52 de pacientes do sexo masculino e 85 do sexo feminino, providos pela Clínica de Odontologia da UNIOESTE. A base de dados para treinar a rede neural convolucional é composta por 1389 imagens da mandíbula de pacientes do sexo feminino e 633 do sexo masculino, extraídas de 60% das imagens tomográficas disponíveis. A base de testes é composta por 560 imagens da mandíbula de pacientes do sexo feminino e 334 do sexo masculino, extraídas dos 40% das tomografias restantes. A rede neural é formada por 3 camadas densas com 100 neurônios cada e função de ativação Relu, com atualização de pesos por meio do algoritmo Adam, utilizando MaxPooling em cada convolução; para classificação das imagens utiliza uma camada densa com 100 neurônios, com a função de ativação softmax. A acurácia de treinamento da rede neural foi igual a 99% para o sexo masculino e 96% para o feminino, com área sob a curva ROC (AUC) igual a 0.81 e 0.97 para os respectivos sexos. A acurácia obtida exclusivamente com o base de testes foi igual a 70,66% para o sexo masculino e 90,89% para o sexo feminino. Por fim, realizou-se um teste supervisionado, utilizando 5 cortes oriundos de 10 exames do conjunto de teste de cada sexo; considerando o resultado médio obteve-se aproximadamente 100% de acurácia para ambos os sexos. Assim, conclui-se que o modelo proposto é capaz de classificar as amostras nas classe etárias propostas e se mostrou robusto e sólido nos testes. Portanto o software desenvolvido pode auxiliar os profissionais que a utilizam sendo uma ferramenta alternativa, com custos baixos, para análise da densidade óssea, podendo servir de filtro para exames de diagnóstico, como o DX
Abstract: Osteoporosis is a condition that affects bone mineral density in individuals, making it difficult to insert dental implants into the jaw bone of patients. It mainly affects women and is diagnosed by DXA (Dual Energy X-Ray), considered the gold standard in the diagnosis of osteoporosis. However, the DXA test is not easily accessible by a large part of the Brazilian population. The Jaw System Age Group X software, created in this research, aims to bring patients closer to the assessment of the trabecular bone structure of their mandibles; the software itself will not diagnose osteoporosis but will provide the dentist with information to refer the patient to a doctor who will eventually request the DXA exam, optimizing the use of SUS equipment. The software uses cone beam tomography in its analysis, performs image segmentation processes and a neural network to classify the trabecula of the mandible bone, in the coronal anatomical plane, into age classes, respecting the patient's sex. The software user manipulates the tomographic images, choosing the slices that will be segmented and analyzed by the neural network. The research used 137 cone beam CT scans, 52 of male patients and 85 of female patients, provided by the UNIOESTE Dental Clinic. The database to train the convolutional neural network consisted of 1389 samples from the mandible from female patients and 633 from male patients. The neural network is composed of 3 dense layers with 100 neurons each and Relu activation function, with weights updated through the Adam algorithm, using MaxPooling in each convolution; for image classification, it uses a dense layer with 100 neurons, with the softmax activation function to classify the samples into possible classes. The neural network training accuracy was 99% for males and 96% for females, with the area under the ROC curve (AUC) equal to 0.81 and 0.97 for the respective sexes. The accuracy obtained in the CNN validation was 70,66% for males and 90,89% for females. Finally, a supervised test was performed, using 5 cuts from 10 exams of the test set for each sex; considering the average result, approximately 100% accuracy was obtained for both sexes. Thus, it is concluded that the proposed model can classify the samples in the proposed age groups and proved to be robust and solid in the tests. Therefore, this tool can help professionals who use it, being an alternative tool, with low costs, for bone density analysis, and can serve as a filter for diagnostic tests, such as DXA
Keywords: Processamento de imagens
Deep learning
Osteoporose
Odontologia
Software
Image processing
Deep learning
Osteoporosis
Dentistry
Software
CNPq areas: CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
Program: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Campun: Cascavel
Citation: Simon , Matheus Raffael. Avaliação da relação entre a idade do paciente e a estrutura óssea trabecular da mandíbula através da análise de imagens tomográficas dentárias cone beam por meio de uma rede neural convolucional. 2022. 88 f. Dissertação(Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/6081
Issue Date: 8-Apr-2022
Appears in Collections:Mestrado em Ciência da Computação (CVL)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Matheus_Simon2022.pdfArquivo completo2.96 MBAdobe PDFView/Open Preview


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons