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Tipo: TCC
Título: Framework de aprendizagem de máquina para reconhecimento automático de cistos odontológicos em imagens de radiografia panorâmica
Autor(es): Vasconcelos, Raniery Alves
Orientador: Paula Júnior, Iális Cavalcante de
Palavras-chave em português: Cistos odontogênicos;Radiografia panorâmica;Tensorflow;MobileNetV3
Palavras-chave em inglês: Odontogenic cysts;Panoramic radiography;Tensorflow;MobileNetV3
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Data do documento: 2025
Citação: VASCONCELOS, Raniery Alves. Framework de aprendizagem de máquina para reconhecimento automático de cistos odontológicos em imagens de radiografia panorâmica. 2025. 62 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Computação) – Campus de Sobral, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2025.
Resumo: Os cistos odontogênicos são parte da patologia oral e maxilofacial, comumente vistos na prática odontológica. Eles podem causar desde expansão indolor do osso na área envolvida, até assimetria facial, dor e edema. Para seu diagnóstico, a Odontologia usa a radiografia panorâmica (PAN), que fornece uma visão global dos dentes, tecidos ósseos de suporte e anatomias adjacentes. No caso, a interpretação da PAN ajuda a reduzir os riscos cirúrgicos na região posterior da mandíbula em anestesias, implantes, extrações dentárias e outros procedimentos. Então, pode-se presumir que análises errôneas de PANs geram mais demora no diagnóstico correto de algum problema de saúde bucal presente ou em prevenir um no futuro. Isso pode ser mitigado com ferramentas analíticas mais eficazes, que aprendem com dados do passado, como exames, laudos e prescrições médicas. No caso, algoritmos de Inteligência Artificial (IA) podem auxiliar dentistas a terem uma segunda opinião em seus diagnósticos e também ajudar na formação dos futuros cirurgiões-dentistas. Assim, neste trabalho é elaborado um protocolo reprodutível de processamento de PANs com um software de IA para automatizar o reconhecimento de cistos odontológicos (comumente causados por terceiros molares, conhecidos como "dente siso") em PANs. Dessa forma, primeiro foram colhidas bases de dados de PANs de origem pública e privada. Depois, as imagens foram pré-processadas para realçar seus detalhes por meio de filtro, e aplicou-se uma máscara binária para remover informações irrelevantes para a problemática. Então, estas tiveram sua resolução reduzida para que o treinamento do modelo de Machine Learning (ML) usasse menos recursos computacionais. Consequentemente, as coordenadas das caixas delimitadoras que localizam cada cisto odontológico também precisaram ser corrigidas para serem coerentes com a nova resolução das PANs. Em seguida, aplicaram-se várias técnicas de aumento de dados para expandir o número de amostras e deixar o modelo de ML mais generalizável para casos desconhecidos. Após testes iniciais com arquiteturas de ML, viu-se que o melhor desempenho com modelo pré-treinado foi do MobileNetV3Large, que foi modificado com a inclusão de camadas extras de neurônios, funções de ativação e de refino de mapas de características. No final, além da rotulação do conjunto de dados de PANs parcialmente inédito, viu-se melhoria na métrica da função de erro Mean Squared Error (MSE) em comparação com a versão padrão da MobileNetV3Large. Tal melhora do MSE resultou nos valores observados e registrados das métricas customizadas de Bounding Box Accuracy e Intersection over Union.
Abstract: Odontogenic cysts are part of oral and maxillofacial pathology, commonly seen in dental practice. They can cause anything from painless expansion of the bone in the area involved, to facial asymmetry, pain and swelling. To diagnose them, dentists use panoramic radiography (PAN), which provides a global view of the teeth, supporting bone tissues and adjacent anatomy. In this case, the interpretation of the PAN helps to reduce surgical risks in the posterior region of the mandible in anesthesia, implants, tooth extractions and other procedures. Thus, it can be assumed that erroneous PAN analyses lead to delays in correctly diagnosing a present oral health problem or preventing one in the future. This can be mitigated with more effective analytical tools that learn from past data, such as exams, reports and prescriptions. In this case, Artificial Intelligence (AI) algorithms can help dentists get a second opinion on their diagnoses and also help train future dentists. In this work, a reproducible PAN processing protocol is developed with AI software to automate the recognition of dental cysts (commonly caused by third molars, known as “wisdom teeth”) in PANs. First, databases of public and private PANs were collected. The images were then pre-processed to highlight their details using a filter, and a binary mask was applied to remove information irrelevant to the problem. Then, they were reduced in resolution so that training the Machine Learning (ML) model would use less computational resources. Consequently, the coordinates of the bounding boxes that locate each dental cyst also had to be corrected to be consistent with the new resolution of the images. Following that, various data augmentation techniques were applied to expand the number of samples and make the ML model more generalizable to unknown cases. After initial tests with ML architectures, the best performance with a pre-trained model was seen in MobileNetV3Large, which was modified by adding extra layers of neurons, activation functions and feature map refinement. In the end, in addition to the labeling of the partially unpublished PAN dataset, there was an improvement in the Mean Squared Error (MSE) metric compared to the standard version of MobileNetV3Large. This improvement in MSE resulted in the observed and logged values of the customized Bounding Box Accuracy and Intersection over Union metrics.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80004
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0003-7699-9746
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/5005710595696747
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-2374-4817
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/5022453748409432
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO-SOBRAL - Monografias

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