Orientador: Julio Cezar de Melo Castilho / Banca: Edmundo Medici Filho / Banca: Kurt Faltin Junior / Banca: Cristina Lúcia Feijó Ortolani / Banca: Mônica Fernandes Gomes / Resumo: O presente trabalho visa identificar e evidenciar a curva de crescimento em animais utilizados em pesquisa laboratorial. Em muitos casos a idade biológica se torna fundamental para resultados precisos e confiáveis, em especial na ortodontia, pois a maturação óssea é avaliada por meio de radiografias, e as mudanças observadas indicam em qual estágio se encontra o indivíduo. A idade cronológica sem dúvida é a mais utilizada, sendo observada mesmo antes do nascimento, durante a gestação e até os últimos dias de vida deste indivíduo. Contudo a idade cronológica em alguns casos não evidencia a exatidão da fase de maturação; um dos métodos utilizados é a avaliação da maturação das vértebras cervicais. A método que foi utilizada na avaliação das alterações das vértebras em animais foi a mesma que os autores utilizam em humanos. Sendo assim, esse trabalho tem como objetivo principal a identificação da idade óssea em animais para limitar a distribuição dos mesmos, contribuindo com a eficiência nos experimentos quando a idade e fase do desenvolvimento pode influenciar nos resultados das pesquisas. Os 35 ratos Wistar foram observados por um período de 160 dias, iniciando pelo 22º dia (desmame), com cortes transversais periódicos para pesagem, medição do comprimento e radiografias digitais obtidas com os animais imobilizados por anestésicos. As imagens radiográficas das vértebras cervicais (C2 e C3) foram sumetidas a densitometria ótica e mensuradas por meio de um programa de computador. As variáveis foram submetidas à análise estatística individual e relacionadas entre si obtendo resultados significantes para o crescimento (p<0,001). O grupo masculino apresenta médias significantes maiores que as do grupo feminino em todas as avaliações realizadas (p<0,001). Para a densidade houve aumento conforme... (REsumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The aim of this study was to identify and evidence the growth curve of animals used for laboratorial research purposes. The biological age is important for precise and reliable results, especially in orthodontics, since radiographs are used to evaluate the bone maturation and the stage in which is the patient according to the changes that are observed. The chronological age is certainly the most utilized, been observed even before birth, during pregnancy until the person's last days of life. However, the chronological age, in some cases, does not evidence exactly the maturation phase. Thus, the evaluation of bone age or maturation of cervical vertebras is a commonly used method.The methodology used for the evaluation of the vertebral alterations in animals was the same that used in humans. Therefore, the main objective of this study was the identification of the bone age in animals to limit indiscriminate use, contributing with the experiences efficiency when the age and development phase can influence the research results. The 35 Wistar rats were observed for a period of 260 days, beginning in the 22nd day (weaning). Periodical transversal cuts for weight analysis, length measurement and digital radiographs were taken with the animals immobilized by anesthetics. The radiographic images of cervical vertebras (C2 and C3) were submitted to optical densitometry and measured by computer software. The variables were submitted to individual and each other related statistical analysis. The results were significant for growth (p< 0.001). The male group showed significantly higher mediums, than that showed by the female group in all evaluations. Conclusion: There exist a growth outbreak and the growth curves of weight and length, and the alterations... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-09-22Bitstream added on 2014-06-13T19:24:30Z : No. of bitstreams: 1 matsui_rh_dr_sjc.pdf: 1190234 bytes, checksum: a233dece1e7c318b5a61db2b0af9469f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho visa identificar e evidenciar a curva de crescimento em animais utilizados em pesquisa laboratorial. Em muitos casos a idade biológica se torna fundamental para resultados precisos e confiáveis, em especial na ortodontia, pois a maturação óssea é avaliada por meio de radiografias, e as mudanças observadas indicam em qual estágio se encontra o indivíduo. A idade cronológica sem dúvida é a mais utilizada, sendo observada mesmo antes do nascimento, durante a gestação e até os últimos dias de vida deste indivíduo. Contudo a idade cronológica em alguns casos não evidencia a exatidão da fase de maturação; um dos métodos utilizados é a avaliação da maturação das vértebras cervicais. A método que foi utilizada na avaliação das alterações das vértebras em animais foi a mesma que os autores utilizam em humanos. Sendo assim, esse trabalho tem como objetivo principal a identificação da idade óssea em animais para limitar a distribuição dos mesmos, contribuindo com a eficiência nos experimentos quando a idade e fase do desenvolvimento pode influenciar nos resultados das pesquisas. Os 35 ratos Wistar foram observados por um período de 160 dias, iniciando pelo 22º dia (desmame), com cortes transversais periódicos para pesagem, medição do comprimento e radiografias digitais obtidas com os animais imobilizados por anestésicos. As imagens radiográficas das vértebras cervicais (C2 e C3) foram sumetidas a densitometria ótica e mensuradas por meio de um programa de computador. As variáveis foram submetidas à análise estatística individual e relacionadas entre si obtendo resultados significantes para o crescimento (p<0,001). O grupo masculino apresenta médias significantes maiores que as do grupo feminino em todas as avaliações realizadas (p<0,001). Para a densidade houve aumento conforme... / The aim of this study was to identify and evidence the growth curve of animals used for laboratorial research purposes. The biological age is important for precise and reliable results, especially in orthodontics, since radiographs are used to evaluate the bone maturation and the stage in which is the patient according to the changes that are observed. The chronological age is certainly the most utilized, been observed even before birth, during pregnancy until the person's last days of life. However, the chronological age, in some cases, does not evidence exactly the maturation phase. Thus, the evaluation of bone age or maturation of cervical vertebras is a commonly used method.The methodology used for the evaluation of the vertebral alterations in animals was the same that used in humans. Therefore, the main objective of this study was the identification of the bone age in animals to limit indiscriminate use, contributing with the experiences efficiency when the age and development phase can influence the research results. The 35 Wistar rats were observed for a period of 260 days, beginning in the 22nd day (weaning). Periodical transversal cuts for weight analysis, length measurement and digital radiographs were taken with the animals immobilized by anesthetics. The radiographic images of cervical vertebras (C2 and C3) were submitted to optical densitometry and measured by computer software. The variables were submitted to individual and each other related statistical analysis. The results were significant for growth (p< 0.001). The male group showed significantly higher mediums, than that showed by the female group in all evaluations. Conclusion: There exist a growth outbreak and the growth curves of weight and length, and the alterations... (Complete abstract click electronic access below)

Os resultados do desempenho motor (DM) na adolescência podem ser imprecisos quando os fatores de crescimento, idade biológica e idade cronológica (IC) não são considerados. A idade óssea (IO) é reconhecida como um eficiente indicador biológico, assim, a identificação da IO em função do crescimento e o DM resultante foi o objeto de estudo em 233 escolares de 9 a 16 anos de ambos os sexos (fem=109; masc=114). A IO foi determinada por radiografia do punho e mãos e o DM medido em testes de aptidão física. A IO foi maior (0,7 anos) e mais abrangente que a IC, com maiores efeitos no sexo feminino. As moças estavam mais maduras que os rapazes em todas as idades, todavia eles apresentaram maiores médias de DM, estatura, peso corporal e menor valor de gordura. O crescimento foi mais concordante com IO enquanto o DM com IC, sem significância estatística para ambos os sexos. Concluiu-se que ao classificar adolescentes segundo o crescimento, a maturação é indispensável, porém quando o DM está envolvido, as informações de IC e sexo são suficientes. / The results of the motor performance (MP) in adolescence can be inaccurate if the growth factors, biological age and chronological age (CA) are not considered. The bony age (BA) is recognized as an efficient biological indicator, like this, the identification of BA in function of the growth and results upon MP was here the object of study in 233 from 9 to 16 years of both sexes students (femme=109; male=114). BA was determined by x-ray of the wrist and hands, and the MP was measure in physical fitness tests. BA was larger (0.7 years) and including than CA, with larger effects in the female sex. The girls were more mature than boys in all the ages, though they presented larger averages of MP, height, weight and smaller fat value. The growth was more concordant with BA while MP with CA, without statistical significance for both sexes. In conclusion, when classifying adolescents according to the growth, the maturation is indispensable, however when the MP is involved, the information of IC and sex are enough.

Os resultados do desempenho motor (DM) na adolescência podem ser imprecisos quando os fatores de crescimento, idade biológica e idade cronológica (IC) não são considerados. A idade óssea (IO) é reconhecida como um eficiente indicador biológico, assim, a identificação da IO em função do crescimento e o DM resultante foi o objeto de estudo em 233 escolares de 9 a 16 anos de ambos os sexos (fem=109; masc=114). A IO foi determinada por radiografia do punho e mãos e o DM medido em testes de aptidão física. A IO foi maior (0,7 anos) e mais abrangente que a IC, com maiores efeitos no sexo feminino. As moças estavam mais maduras que os rapazes em todas as idades, todavia eles apresentaram maiores médias de DM, estatura, peso corporal e menor valor de gordura. O crescimento foi mais concordante com IO enquanto o DM com IC, sem significância estatística para ambos os sexos. Concluiu-se que ao classificar adolescentes segundo o crescimento, a maturação é indispensável, porém quando o DM está envolvido, as informações de IC e sexo são suficientes. / The results of the motor performance (MP) in adolescence can be inaccurate if the growth factors, biological age and chronological age (CA) are not considered. The bony age (BA) is recognized as an efficient biological indicator, like this, the identification of BA in function of the growth and results upon MP was here the object of study in 233 from 9 to 16 years of both sexes students (femme=109; male=114). BA was determined by x-ray of the wrist and hands, and the MP was measure in physical fitness tests. BA was larger (0.7 years) and including than CA, with larger effects in the female sex. The girls were more mature than boys in all the ages, though they presented larger averages of MP, height, weight and smaller fat value. The growth was more concordant with BA while MP with CA, without statistical significance for both sexes. In conclusion, when classifying adolescents according to the growth, the maturation is indispensable, however when the MP is involved, the information of IC and sex are enough.

Bone age assessment can be useful in a variety of ways. It can help pediatricians predict growth, puberty entrance, identify diseases, and assess if a person lacking proper identification is a minor or not. It is a time-consuming process that is also prone to intra-observer variation, which can cause problems in many ways. This thesis attempts to improve and speed up bone age assessments by using different object detection methods to detect and segment bones anatomically important for the assessment and using these segmented bones to train deep learning models to predict bone age. A dataset consisting of 12811 X-ray hand images of persons ranging from infant age to 19 years of age was used. In the first research question, we compared the performance of three state-of-the-art object detection models: Mask R-CNN, Yolo, and RetinaNet. We chose the best performing model, Yolo, to segment all the growth plates in the phalanges of the dataset. We proceeded to train four different pre-trained models: Xception, InceptionV3, VGG19, and ResNet152, using both the segmented and unsegmented dataset and compared the performance. We achieved good results using both the unsegmented and segmented dataset, although the performance was slightly better using the unsegmented dataset. The analysis suggests that we might be able to achieve a higher accuracy using the segmented dataset by adding the detection of growth plates from the carpal bones, epiphysis, and the diaphysis. The best performing model was Xception, which achieved a mean average error of 1.007 years using the unsegmented dataset and 1.193 years using the segmented dataset. / <p>Presentationen gjordes online via Zoom. </p>

Bone age assessment is a method of assigning a level of biological maturity to a child. It is usually performed either by comparing an x-ray of a child's left hand and wrist with an atlas of known bones, or by analysing specific features of bones such as ratios of width to height, or the degree of overlap with other bones. Both methods of assessment are labour intensive and prone to both inter- and intra-observer variability. This is motivation for developing a computerised method of bone age assessment. The majority of research and development on computerised bone age assessment has focussed on analysing the bones of the hand. The wrist bones, especially the carpal bones, have received far less attention and have only been analysed in young children in which there is clear separation of the bones. An argument is presented that the evidence for excluding the carpal bones from computerised bone age assessment is weak and that research is required to identify the role of carpal bones in the computerised assessment of bone age for children over eight years of age. Computerised analysis of the carpal bones in older children is a difficult computer vision problem plagued by radiographic noise, poor image contrast, and especially poor definition of bone contours. Traditional image processing methods such as region growing fail and even the very successful Canny linear edge detector can only find the simplest of bone edges in these images. The field of partial differential equation-based image processing provides some possible solutions to this problem, such as the use of active contour models to impose constraints upon the contour continuity. However, many of these methods require regularisation to achieve unique and stable solutions. An important part of this regularisation is image denoising. Image denoising was approached through development of a noise model for the Kodak computed radiography system, estimation of noise parameters using a robust estimator of noise per pixel intensity bin, and incorporation of the noise model into a denoising method based on oriented Laplacians. The results for this approach only showed a marginal improvement when using the signal-dependent noise model, although this likely reflects how the noise characteristics were incorporated into the anisotropic diffusion method, rather than the principle of this approach. Even without the signal-dependent noise term the oriented Laplacians denoising of the hand-wrist radiographs was very effective at removing noise and preserving edges.

A idade óssea é uma informação importante para o diagnóstico de anomalias ósseas e identificação dos estágios de desenvolvimento na pediatria, endocrinologia e ortodontia, assim como na estimação de idade na área forense. A idade óssea é obtida pela análise de qualquer osso ou conjunto de ossos por meio de radiografias da região de interesse. Este trabalho apresenta uma metodologia composta por duas fases. A primeira fase trata do processamento de imagem, responsável pela segmentação e extração de características de telerradiografias em norma lateral. A segunda fase é responsável pela estimação da idade óssea, que propõe um estudo para correlacionar o polinômio extraído da concavidade inferior da terceira vértebra com a idade óssea por meio de redes neurais artificiais. Para a média dos resultados da primeira fase, os valores encontrados foram 82,39% de precisão, 91,70% de exatidão e 8,30% de erro. Baseado nestes resultados concluiu-se que a metodologia é eficaz para a segmentação dos ossos das cervicais, entretanto como algumas estruturas não devem ser consideradas, a segmentação foi influenciada pela contribuição dos falsos positivos, que nas imagens analisadas são segmentos de ossos da parte posterior das cervicais. Em contrapartida, para a segunda fase os resultados validaram o uso do polinômio em métodos de estimação, que pode ser utilizado de forma direta (coeficientes do polinômio) ou indireta (área e máxima altura da concavidade), comprovando que ele contribui no aumento da correlação quando utilizado em conjunto com outras características. Para ambos os gêneros a correlação atingiu valores em torno de 0,97, com erro médio absoluto de 0,4 anos e sem diferenças estatisticamente significativas pelo T-Student com nível de significância de 5%. Portanto concluiu-se que a metodologia apresenta resultados expressivos, respeitando a tolerância dos métodos clássicos. / Bone age is important information for the diagnosis of bone anomalies and identification of developmental stages in pediatrics, endocrinology and orthodontics as well in the age estimation in the forensic field. Bone age is obtained by analysis of any bone or group of bones through of radiographs the region of interest. This paper presents a methodology that consists of two phases. The first phase deals with image processing, responsible for segmentation and feature extraction of lateral cephalograms. The second phase is responsible for bone age estimation, which proposes a study to correlate the polynomial extracted from bottom concavity of the third vertebra with bone age using artificial neural networks. The average of first phase results was 82.39% of precision, 91.70% of accuracy and 8.30% of error. Based on these results it was concluded that the method is effective for the segmentation of the cervical bone, however, since some structures should not be considered, the segmentation was influenced by the contribution of false positives, that in the images analyzed are bones segments from the back of the cervical. In contrast, for the second phase the results validated the use of polynomial in estimation methods that can be used directly (polynomial coefficients) or indirect (area and maximum height of concavity), proving that it contributes in increasing the correlation when used together with other features. For both genders the correlation reached values around 0.97, with a mean absolute error of 0.4 years and no statistically significant differences by T-Student with a significance level of 5%. Therefore it was concluded that the methodology shows significant results, respecting the tolerance of the classical methods.

O trabalho propõe uma metodologia para estimação da idade óssea baseada em um sistema totalmente automático utilizando a análise de formas de estruturas ósseas. O sistema tem como finalidade auxiliar o diagnóstico do profissional da área médica servindo de apoio a sua decisão. A metodologia é dividida em dois blocos principais. No primeiro o dedo médio é segmentado a partir da radiografia de toda a mão. No segundo, são extraídas dimensões utilizando técnicas de processamento de imagem. Finalmente a estimação da idade é realizada por meio da correlação com padrões formais de seis centos de ossificação. Os resultados mostram que a análise de forma é mais precisa em pacientes do sexo feminino, mas pode ser utilizada como estimador para ambos os sexos. / The objective of this project is to propose a methodology for estimating the bone age based on a fully automatic system using shape analysis of bone structures. The system aims to assist the diagnosis, supporting the decision of the physicians involved in the process. The methodology is divided into two main blocks. In the first, the middle finger is segmented from the radiograph of the whole hand. In the second, measurements are extracted using image processing techniques. Finally, the results are classified using correlation between the shape pattern of six different bone structures. The results show that the shape analysis is a better method for female diagnosis but it can be used as a good estimator for both genders.

A estimação da idade óssea (ou maturidade óssea) através da análise de radiografias da mão esquerda é um procedimento muito utilizado na área da radiologia pediátrica. Os métodos de estimativa da idade óssea utilizados atualmente apresentam alto grau de complexidade para a estimação, normalmente realizados por um radiologista, acarretando em um grande consumo de tempo e obtendo resultados com elevada carga de interpretação pessoal. O objetivo deste estudo é propor novas metodologias que operem de forma simplificada e automática, e que ofereçam informações isentas da subjetividade da análise humana para o acompanhamento do crescimento ósseo. São apresentadas novos métodos para estimar a idade óssea. Um deles baseia-se em medidas de áreas dos centros de ossificação. Outros analisam o crescimento e estimam a idade através da presença do número de ouro entre dimensões do metacarpo e falanges. Algumas estimam a idade óssea a partir de medidas de relação dimensional. Por fim, é apresentada uma metodologia que analisa o crescimento ósseo a partir das definições de relações propostas por \"Le Corbusier\". A amostra constitui-se de 631 imagens radiográficas da mão de pacientes com idade entre 6 e 16 anos. Os resultados foram analisados utilizando o teste T de Student. Para ambos os sexos foram encontradas altas correlações com os valores do laudo obtido com os três métodos clássicos. Os resultados mostram que as metodologias podem ser usadas como auxílio do diagnóstico médico. / Bone age (or skeletal maturity) assessment using a radiograph of the left hand is a common procedure in pediatric radiology. The methods most widely used for bone age determination presents high complexity degree for estimation, usually performed by radiologist and this task is extremely complex and time-consuming producing results with high charge of personal interpretation. The aim of the present study is to suggest news methods that work in an automatic and simplified mode, producing results exempt of the subjective human analyze for the bone growth accompaniment. We propose news manners of the bone age estimation. The first one is based on the area measure of interest ossification centers. Others checks the growth through the golden proportion among some ossification centers measurements of the phalanges and metacarpals bones. Some bone ages estimated from measurements of aspect ratio. Finally, we present a methodology that analyzes bone growth from the definitions of relationships proposed by \"Le Corbusier\". There were used 631 hand X-rays from children\'s among six and sixteen years old. The results were analyzed using the Student\'s t-test (5%). For both sexes, a high relationship between the average of the reports and the estimated ages with methodologies, was found. There was no significant statistical difference between the average of the reports and skeletal ages estimated by methodologies. These results showed that the methodologies can be used as an aid to medical diagnosis.

A idade óssea é uma informação importante para o diagnóstico de anomalias ósseas e identificação dos estágios de desenvolvimento na pediatria, endocrinologia e ortodontia, assim como na estimação de idade na área forense. A idade óssea é obtida pela análise de qualquer osso ou conjunto de ossos por meio de radiografias da região de interesse. Este trabalho apresenta uma metodologia composta por duas fases. A primeira fase trata do processamento de imagem, responsável pela segmentação e extração de características de telerradiografias em norma lateral. A segunda fase é responsável pela estimação da idade óssea, que propõe um estudo para correlacionar o polinômio extraído da concavidade inferior da terceira vértebra com a idade óssea por meio de redes neurais artificiais. Para a média dos resultados da primeira fase, os valores encontrados foram 82,39% de precisão, 91,70% de exatidão e 8,30% de erro. Baseado nestes resultados concluiu-se que a metodologia é eficaz para a segmentação dos ossos das cervicais, entretanto como algumas estruturas não devem ser consideradas, a segmentação foi influenciada pela contribuição dos falsos positivos, que nas imagens analisadas são segmentos de ossos da parte posterior das cervicais. Em contrapartida, para a segunda fase os resultados validaram o uso do polinômio em métodos de estimação, que pode ser utilizado de forma direta (coeficientes do polinômio) ou indireta (área e máxima altura da concavidade), comprovando que ele contribui no aumento da correlação quando utilizado em conjunto com outras características. Para ambos os gêneros a correlação atingiu valores em torno de 0,97, com erro médio absoluto de 0,4 anos e sem diferenças estatisticamente significativas pelo T-Student com nível de significância de 5%. Portanto concluiu-se que a metodologia apresenta resultados expressivos, respeitando a tolerância dos métodos clássicos. / Bone age is important information for the diagnosis of bone anomalies and identification of developmental stages in pediatrics, endocrinology and orthodontics as well in the age estimation in the forensic field. Bone age is obtained by analysis of any bone or group of bones through of radiographs the region of interest. This paper presents a methodology that consists of two phases. The first phase deals with image processing, responsible for segmentation and feature extraction of lateral cephalograms. The second phase is responsible for bone age estimation, which proposes a study to correlate the polynomial extracted from bottom concavity of the third vertebra with bone age using artificial neural networks. The average of first phase results was 82.39% of precision, 91.70% of accuracy and 8.30% of error. Based on these results it was concluded that the method is effective for the segmentation of the cervical bone, however, since some structures should not be considered, the segmentation was influenced by the contribution of false positives, that in the images analyzed are bones segments from the back of the cervical. In contrast, for the second phase the results validated the use of polynomial in estimation methods that can be used directly (polynomial coefficients) or indirect (area and maximum height of concavity), proving that it contributes in increasing the correlation when used together with other features. For both genders the correlation reached values around 0.97, with a mean absolute error of 0.4 years and no statistically significant differences by T-Student with a significance level of 5%. Therefore it was concluded that the methodology shows significant results, respecting the tolerance of the classical methods.