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Viabilidade de um Sistema para Auxílio no Diagnóstico de Cáries através de Imagens de Fluorescência e Processamento Digital de Imagens

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  1. 1. Viabilidade de um Sistema para Auxílio no Diagnóstico de Cáries através de Imagens de Fluorescência e Processamento Digital de Imagens Trabalho de Conclusão de Curso Engenharia Elétrica - Ênfase em Eletrônica Michel Bessani Departamento de Engenharia Elétrica e Computação Orientador: Prof. Dr. Carlos Dias Maciel
  2. 2. Estrutura da Apresentação • Introdução • Objetivos • Fundamentos • Materiais e Métodos • Resultados • Conclusão • Referências Bibliográficas 2 26/11/2012 SEL/EESC/USP
  3. 3. Introdução 3 Ingestão de alimentos Microorganismos Meio bucal ácido Trocas iônicas Meio bucal equilibrado Retorno de minerais 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Cárie Dental Desmineralização do Esmalte Dentário
  4. 4. • Evidências ▫ Diferentes níveis de alterações no Esmalte  Orifícios na superfície  Manchas Brancas ou Escuras  Alterações nas características intrínsecas do dente  Destruição total do Dente Introdução 4 26/11/2012 SEL/EESC/USP Imagem adaptada de http://pt.wikipedia.org Imagens adaptadas de http://moodle.stoa.usp.br
  5. 5. Introdução 5 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Diagnóstico ▫ Métodos Clássicos  Inspeção Clínica Visual  Sonda Exploratória  Radiografia ▫ Métodos Modernos  ECM  FOTI  Laser Fluorescente  Câmera Intraoral Imagem adaptada de http://www.dentalline.com.br Imagem adaptada de http://www.japantrendshop.com
  6. 6. Introdução 6 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Motivação ▫ Alteração do perfil atual da Cárie ▫ Baixa sensibilidade dos métodos usuais ▫ Complexidade dos métodos modernos ▫ Subjetividade dos especialistas ▫ Tratamentos invasivos
  7. 7. Objetivos 7 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Imagens de Fluorescência ▫ Alterações Ópticas ▫ Microorganismos Patogênicos • Processamento Digital das Imagens ▫ Melhoramento das Imagens ▫ Segmentação das Regiões de Interesse
  8. 8. Fundamentos 8 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Fluorescência ▫ Absorção de energia e posterior emissão em forma de luz ▫ Intimamente ligada a organização molecular da substância  Assinatura biológica dos tecidos • Processamento Digital de Imagens ▫ Acentuação de características de interesse ▫ Extração de informações  Interpretação Humana ou por Máquina
  9. 9. Materiais e Métodos 9 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Amostras in vitro ▫ Três Dentes Humanos com diferentes níveis de lesões cariosas
  10. 10. Materiais e Métodos 10 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Sistema de Aquisição de Imagens de Fluorescência ▫ Excitação das amostras ▫ Aquisição do sinal emitido separadamente do sinal de excitação
  11. 11. Materiais e Métodos 11 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Sistema de Aquisição de Imagens de Fluorescência ▫ Aquisição digital das Imagens de Fluorescência  Câmera USB UCMOS OS03100KPA Imagem adaptada de http://www.touptek.com Imagem adaptada de http://computarganz.com  Lente de foco ajustável manualmente MLH-10X
  12. 12. Materiais e Métodos 12 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Sistema de Aquisição de Imagens de Fluorescência ▫ Fonte de excitação  LED UV EDEV-SLC1-R + Lente convergente Imagem adaptada de http://www.edison-opto.com/
  13. 13. Materiais e Métodos 13 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Sistema de Aquisição de Imagens de Fluorescência ▫ Sistema Óptico  Espelho Dicroico  Filtro passa-alta (LP)
  14. 14. Led UV Amostras in vitro Lente convergente Espelho Dicroico Filtro Passa-Alta Sistema de Aquisição Materiais e Métodos 14 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Sistema de Aquisição de Imagens de Fluorescência ▫ Funcionamento do Sistema UV Fluorescência
  15. 15. Materiais e Métodos 15 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Processamento Digital das Imagens ▫ Pré-Processamento  Ajuste de Contraste
  16. 16. Materiais e Métodos 16 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Processamento Digital das Imagens ▫ Pré-Processamento  Detecção da borda do Dente
  17. 17. Materiais e Métodos 17 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Processamento Digital das Imagens ▫ Algoritmos de Segmentação  I Resultado Final Conversão para Escala de Cinza Imagem de Fluorescência Ajuste de Intensidade Binarização utilizando o limiar de Otsu Equalização do Histograma Filtro Passa- Baixa Regiões de Interesse Segmentadas Soma da Borda Detectada
  18. 18. Materiais e Métodos 18 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Processamento Digital das Imagens ▫ Algoritmos de Segmentação  II
  19. 19. Materiais e Métodos 19 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Processamento Digital das Imagens ▫ Algoritmos de Segmentação  III Binarização utilizando o limiar de Otsu Conversão da Imagem de Fluorescência para Escala de Cinza Ajusta de intensidade Entropia da vizinhança 9x9 de cada pixel Imagem de Textura Filtro Passa-Baixa Binárização (R2) Intersecção de R1&R2 Soma da Borda Detectada Resultado Final Imagem de Fluorescência Conversão para Escala de Cinza do Componente G da Imagem Complemento da Imagem Binária (R1)
  20. 20. Resultados 20 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Sistema de Aquisição de Imagens de Fluorescência ▫ Amostras 1 e 2 Luz Branca Luz BrancaFluorescência Fluorescência
  21. 21. Resultados 21 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Sistema de Aquisição de Imagens de Fluorescência ▫ Amostra 3 – duas faces Luz Branca Luz BrancaFluorescência Fluorescência
  22. 22. Resultados 22 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Processamento Digital das Imagens ▫ Detecção da borda do Dente Original Borda Detectada
  23. 23. OriginalContraste Resultados 23 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Processamento Digital das Imagens ▫ Amostra 1 Algoritmo I Algoritmo II Algoritmo III
  24. 24. OriginalContraste Resultados 24 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Processamento Digital das Imagens ▫ Amostra 2 Algoritmo I Algoritmo II Algoritmo III
  25. 25. OriginalContraste Resultados 25 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Processamento Digital das Imagens ▫ Amostra 3 – face 1 Algoritmo I Algoritmo II Algoritmo III
  26. 26. OriginalContraste Resultados 26 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Processamento Digital das Imagens ▫ Amostra 3 – face 2 Algoritmo I Algoritmo II Algoritmo III
  27. 27. Conclusão 27 26/11/2012 SEL/EESC/USP • Sinais de cárie • Microorganismos patogênicos • Resultado em “tempo real” • Não transmissor de microorganismos • Evidências acentuadas • Segmentação coerente
  28. 28. • Extração de informações e Sistema de Classificação ▫ Quantitativas e Qualitativas 28 26/11/2012 SEL/EESC/USP Luz Branca Processada  Área afetada  Profundidade  Nível da Lesão Próximos passos Fluorescência
  29. 29. Referências Bibliográficas  ANALOUI, M.; BANSAL, A.; EL-SHARKAWY, M.;GUNDRUM, H. (1996). FAST PRUNED DENTAL CARIES CLASSIFIERS. Indiana University, Purdue University, Indianapolis. IEEE.  SANTOS, N.B. dos; FORTE, F.D.S.; MOIMAZ, S.A.S.; SALIBA, N.A. (2003). Diagnóstico de cárie hoje: novas tendências e métodos. J Bras Odontopediatr Odontol Bebê, Curitiba, v.6, n.31, p.255-262.  VO-DINH, T. (2003). Biomedical Photonics Handbook. Boca Raton: CRC Press.  GEDDES, C.D. (2009). Reviews in Fluorescence. Volume 6. New York: Springer.  REICHMAN, J. (2007). Handbook of optical filters for fluorescence microscopy. USA: Chroma Technology.  GONZALES, R.C.; WOODS, R.E. (2010). Processamento Digital de Imagens. 3rd ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall. 26/11/2012 SEL/EESC/USP 29

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