Desenvolvimento de um software para avaliação de densidade óssea de pacientes através da análise de radiografias digitais periapicais



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Desenvolvimento de um software para avaliação de densidade óssea de pacientes através da análise de radiografias digitais periapicais
Alexandre Henrique Unfried (PIBITI/CNPq/Unioeste), Adair Santa Catarina (Orientador), e-mail: prof.stacatarina@gmail.com
Universidade Estadual do Oeste do Paraná/Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas/Cascavel, PR
Grande área e área: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação
Palavras-chave: Processamento de imagens digitais, Osteoporose, Implantodontia
Resumo
Osteoporose é uma doença com graves consequências para o ser humano, principalmente em idosos, apresentando custos elevados para os sistemas de saúde pública. Há somente um exame seguro para diagnosticar a doença, conhecido como DXA; este exame é moderadamente caro e ainda expõe o paciente à radiação.

Neste trabalho propôs-se a adaptação de uma metodologia já existente, usada na avaliação da densidade óssea em radiografias dentárias panorâmicas, visando aplicá-la em radiografias dentárias periapicais digitais, que são mais comuns e baratas que as panorâmicas. A metodologia utiliza processamento de imagens e contagem de pixels trabeculares ósseos, finalizando com um indicativo de normalidade na avaliação da densidade óssea do paciente.


Introdução
Uma doença com graves consequências para o ser humano, principalmente os idosos, é a osteoporose (Oliveira & Miranda, 2013). A doença caracteriza-se pela diminuição da massa óssea do corpo, aumentando o risco de fraturas. A osteopenia é um alerta indicando a diminuição desta massa óssea. Diagnosticada pela densitometria óssea, a osteopenia, se não tratada, pode levar ao desenvolvimento de osteoporose (Vitorino et al., s.d.).

O Ministério da Saúde, de 2008 a 2010, através do SUS (Sistema Único de Saúde), realizou 3.252.756 processos relacionados ao tratamento de osteoporose em idosos do Brasil, com um custo total de R$ 288.986.335,15 (Moraes et al.,2014).

Os problemas mais frequentes da osteoporose são as fraturas de coluna lombar, do colo do fêmur e do terço distal do rádio (ANS, 2009). Outro problema decorrente da osteoporose ocorre na osseointegração de implantes dentais; os implantes apresentam maior risco de falha em pacientes com osteoporose, porque o metabolismo ósseo prejudicado pode afetar os ossos da mandíbula e maxila (Dias, 2011).

Batistussi (2011) propôs uma metodologia de análise de imagens digitais de radiografias dentárias panorâmicas, cujo objetivo era identificar casos de anormalidade na densidade óssea de pacientes. Neste trabalho avaliou-se e ajustou-se a metodologia proposta para aplicá-la em radiografias digitais periapicais. Radiografias periapicais (Figura 1.a) apresentam menor custo e são mais comuns em consultórios odontológicos do que as radiografias panorâmicas (Figura 1.b).






Figura 1 – a) Radiografia Periapical e b) Radiografia Panorâmica

Pacientes que apresentam densidade óssea anormal deverão ser encaminhados para realizar o exame de densitometria óssea (DXA - DualEnergy X-ray Absorptiometry), considerado o único método seguro para a avaliação da massa óssea e predição de fratura óssea (abc.med.br, 2012). Dessa maneira, pacientes acometidos por osteopenia ou osteoporose podem realizar tratamentos preventivos visando reestabelecer sua saúde óssea, reduzindo despesas com tratamentos mais complexos decorrentes de fraturas ocasionadas pela doença.


Materiais e Métodos
Analisando a metodologia proposta por Batistussi (2011) percebeu-se que se o usuário selecionar uma imagem amostra em área de tecido mole (regiões escuras nas radiografias), a transformação de autoescala amplia seu contraste gerando artefatos que o sistema passa a interpretar como trabeculado ósseo. Por esse motivo adaptou-se a metodologia retirando a transformação de autoescala aplicada às imagens amostra.

Os parâmetros para um sistema automático de avaliação da densidade óssea de pacientes, utilizando imagens de radiografias dentárias periapicais, foram determinados após análise de 72 radiografias de 25 pacientes. Todos apresentavam faixa etária entre 20 e 34 anos de idade, considerados saudáveis, em relação à sua densidade óssea.



A figura 2 sumariza o processamento sofrido pelas amostras, desde a entrada da radiografia até o resultado final, onde os pixels trabeculares são contabilizados. O sistema desenvolvido analisa imagens de radiografias dentárias periapicais e panorâmicas, separados em regiões: periapicais para maxila, periapicais para mandíbula, panorâmicas para corpo mandibular e panorâmicas para ramo mandibular. Os parâmetros necessários ao processo são: média da imagem de referência (r), variância da imagem de referência (r2), média de todas as amostras da região (v), variância de todas as amostras da região (v2), média da intensidade dos pacientes saudáveis da região (ve), média (a) e desvio padrão (a) da contagem dos pixels trabeculares para pacientes saudáveis. Com base nesses dois últimos é calculado o valor crítico da região (Crítico = a – 2 * a). Se a contagem dos pixels trabeculares para a amostra de um paciente é menor que o valor crítico, então a contagem é considerada anormal, e este paciente deve ser encaminhado para a realização de exame DXA.


Figura 2 – Processos aplicados às amostras coletadas nas radiografias
Resultados e Discussão
A tabela 1 apresenta os parâmetros obtidos para aplicação da metodologia adaptada para radiografias periapicais.
Tabela 1 – Parâmetros da metodologia proposta para radiografias periapicais

Região

r

r2

v

v2

ve

a

a

Crítico

Mandíbula

119,4

3918,88

82,0654

437,631

82

804,914

104,941

595

Maxila

88,1594

543,096

88

761,432

94,041

573

A nova medologia reduziu processamentos e evitou o problema de contar tecidos moles como trabeculados ósseos, tornando-se mais robusta.


Conclusões
Para o caso da clínica odontológica da UNIOESTE, pacientes com uma contagem abaixo de 595 pixels trabeculares, em uma amostra na região mandibular, ou abaixo de 573 pixels trabeculares, em uma amostra na região maxilar, são considerados suspeitos, e devem ser encaminhados pra realizar o exame DXA.

Através da nova metodologia, apenas trabeculado ósseo é considerado na avaliação, tornando a metodologia mais robusta e coerente com a realidade.


Agradecimentos
Agradecemos ao CNPq pela bolsa fornecida e a clínica odontológica da UNIOESTE pelas radiografias cedidas.
Referências

abc.med.br. (2012). Densitometria óssea: quem deve fazer este exame? Para que serve? http://www.abc.med.br/p/exames-e-procedimentos/328000/densitometria-ossea-quem-deve-fazer-este-exame-para-que-serve.htm. Acesso em 07 de abril de 2015.

Agência Nacional de Saúde Suplementar (ANS) (2009), Manual técnico de promoção da saúde e prevenção de riscos e doenças na saúde suplementar. 3. ed. revisada e atualizada, Rio de Janeiro, 144.

Batistussi, L. R. P. (2011). Avaliação de Densidade Óssea por Meio da Análise de Imagens de Raios-X Odontológicos. Monografia (Graduação), Universidade Estadual do Oeste do Paraná.

Dias, R. (2011) Influência da Osteoporose no processo de osseointegração de implantes dentais em mandíbulas. Monografia, (Especialização em Implantodontia), Instituto de Ciências da Saúde (ICS).

Moraes, L. F. S.; Silva, E. N.; Silva, D. A. S.; Paula, A. P. (2014). Gastos com o tratamento da osteoporose em idosos do Brasil (2008 – 2010): análise dos fatores associados. Revista Brasileira de Epidemiologia 17, 719-734.

Oliveira, B; Montenegro, F; Miranda, A. (2013). Osteoporose e a sua relação com a prática odontológica geriátrica em implantodontia: breves considerações. Revista Portal de Divulgação 32, 5-17.

Vitorino, K. C.; Rossetti, M. S.; Bellini, N.; Costa, P. F.; Garcia, R. R.; Boaretto, J. A.; Caxambu No, M. (s.d.). Osteoporose e Osteopenia. http://www.uscs.edu.br/cipa/dicas.php?idt=51. Acesso em 07 de abril de 2015.





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