Automatización de cefalometrías utilizando métodos de aprendizaje automático

Abstract

La cefalometría es un estudio médico que logra diagnosticar problemas dentarios, esqueléticos ó problemas estéticos. Se realiza sobre un trazado obtenido del calco de líneas de las estructuras blandas y duras (piel y hueso respectivamente) a partir de una radiografía lateral de la cara, obtenida del paciente. Una vez obtenido el calco se procede a marcar ciertos puntos cefalométricos, además de líneas y ángulos característicos para poder realizar el estudio en sí. En este trabajo especial de la Licenciatura en Ciencias de la Computación se propone utilizar modelos de aprendizaje automático para la generación de cefalometrías. Dichos modelos detectan los puntos cefalométricos en imágenes de rayos x, acelerando el proceso de cómputo del estudio. Se presentaron arquitecturas novedosas, las mismas combinan una arquitectura de un Autoencoder y el uso de redes neuronales convolucionales con capas Inception para asociar a una imagen de entrada un mapa de probabilidades sobre la misma. Se compararon diferentes modelos, llegando a mostrar que estos tienen un excelente desempeño para esta tarea.

Cephalometry is a medical study that is used to diagnose dental, skeletal or aesthetic problems. This study involves tracing the structures of the skin and bone from a lateral x-ray image of the face which is obtained from the patient. Once this is done, cephalometric points need to be marked on top of this tracing besides specific lines and angles. This work proposes to use machine learning models to generate the aforementioned studies. These models can detect cephalometric points in X-ray images, thus reducing the time it takes to conduct this study. These novel architectures presented hereby combine both an autoencoder and the use of convolutional neural networks with inception layers, which is used to associate an input map with a probability map. Different models were compared, showing their excellent performance of this task.