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Tipo: Tese
Título: Segmentação automática da placa dentária com base em aprendizado profundo
Autor(es): Andrade, Katia Montanha de
Primeiro Orientador: Cury, Patrícia Ramos
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Oliveira, Luciano Rebouças de
metadata.dc.contributor.referee1: Cury, Patricia Ramos
metadata.dc.contributor.referee2: Santos, Jean Nunes dos
metadata.dc.contributor.referee3: Oliveira, Luciano Rebouças de
metadata.dc.contributor.referee4: Calumby, Rodrigo Tripodi
metadata.dc.contributor.referee5: Lima, Kalyf Abdalla Buzar
Resumo: O biofilme da placa dentária é o principal fator etiológico para cárie dentária e doenças periodontais. No entanto, sua visualização é difícil e o uso de agentes evidenciadores é um processo trabalhoso e desagradável. Por isso, a identificação de placa através de um processo automático é importante. Esta pesquisa teve como objetivo aplicar um modelo de Convolution Neural Network (CNN) para segmentar a placa dentária em fotografias digitais intraorais sem o uso de evidenciadores. O conjunto de dados usado para avaliação do sistema proposto incluiu 480 fotos nas vistas laterais e frontal de dentições permanente e decídua, contemplando a presença e ausência de aparelhos ortodônticos. As fotografias foram divididas em três subconjuntos: 360 imagens foram usadas para treinamento; 60 fotos foram usadas para validação; e 60 fotos foram usadas para teste. Todas as imagens foram rotuladas por um dentista especialista com mais de 30 anos de experiência. A arquitetura U-Net foi utilizada para segmentação nas imagens. As métricas de acurácia, sensibilidade, especificidade e F1 score foram usadas para avaliar o desempenho do modelo em cada unidade dentária. O modelo treinado obteve 91.8% de acurácia, 67.2% de sensibilidade, 94.4% de especificidade e 60.6% de F1 score. Essas métricas foram escolhidas pela sua fácil interpretabilidade (acurácia), uso em áreas da saúde (sensibilidade e especificidade) e por ponderar classes desbalanceadas (F1 score). Maior fração de placa foi observada nas imagens em vista lateral, bem como nas imagens com aparelhos ortodônticos. Essas imagens também exibiram maiores F1 score (61,7% e 61,5%, respectivamente) e especificidade (94,5% e 95,6%, respectivamente). Em conclusão, um método de aprendizado profundo para segmentação do biofilme dentário nas dentições permanente e decídua é viável e pode ser utilizado por e pacientes, melhorando a higiene e a saúde bucal.
Abstract: Dental plaque biofilm is the main etiologic factor for dental caries and periodontal diseases. However, its visualization is difficult, and the use of disclosing agents is a laborious and unpleasant process. Therefore, plaque identification through an automatic process is important. The present research aimed to apply a Convolution Neural Network (CNN) model to segment dental plaque in intraoral digital photographs without the use of disclosing agents. The dataset used to evaluate the proposed system included 480 intraoral photos including lateral and frontal views of permanent and deciduous dentition, contemplating the presence and absence of orthodontic appliances. The photographs were divided into three subsets: 360 images were used for training; 60 photos were used for validation; and 60 photos were used for testing. All images have been labeled by a specialist dentist with over 30 years of experience. The U-Net architecture was used for image segmentation. Metrics of accuracy, sensitivity, specificity and F1 score were used to evaluate the performance of the model in each dental unit. The trained model obtained 91.8% accuracy, 67.2% sensitivity, 94.4% specificity and 60.6% F1 score. These metrics were chosen for their easy interpretability (accuracy), their use in health areas (sensitivity and specificity) and for weighting unbalanced classes (F1 score). A higher plaque fraction was observed in the lateral view images, as well as in the images with orthodontic appliances. These images also exhibited higher F1 scores (61.7% and 61.5%, respectively) and specificity (94.5% and 95.6%, respectively). In conclusion, a deep learning method for segmenting dental biofilm in permanent and deciduous dentitions is feasible and could be a visual aid tool to improve oral hygiene and patient control of dental plaque.
Palavras-chave: Biofilme dental
Aprendizado profundo
Redes neurais convolucionais
Inteligência artificial
CNPq: CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::ODONTOLOGIA
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Faculdade de Odontologia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Odontologia e Saúde 
Tipo de Acesso: CC0 1.0 Universal
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/36801
Data do documento: 4-Mai-2022
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