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.

Objetivos: Avaliar a densidade radiográfica de três ossos do carpo - capitato, escafóide e hamato, em pacientes do sexo masculino e do sexo feminino, com idades entre 7 e 18 anos, por meio de um programa gerenciador de imagens - Adobe Photoshop - 6.0®. Métodos: Leituras das intensidades de cinza de cada imagem selecionada em cada osso e obtenção de um histograma referente aos valores de número de pixels da imagem analisada, valor médio dos tons de cinza, mediana e o desvio padrão da área selecionada na digitalização e tratamento estatístico destes dados. Resultados: As comparações entre médias de densidades dos ossos analisados para o sexo masculino, não apresentou médias estatisticamente diferentes somente para a comparação capitato x hamato, enquanto no sexo feminino as comparações entre ossos se mostraram estatisticamente desiguais; a comparação entre média de densidade de cada osso e idade cronológica apresentou dependência significativa somente para o osso hamato no sexo masculino; a comparação entre as médias de densidade dos ossos para os sexos masculino e feminino, mostrou não existir diferenças estatisticamente significativas entre ambos considerando-se os três ossos analisados. Conclusões: Para o sexo masculino na amostra analisada, houve dependência somente entre a média de densidade dos ossos capitato e hamato, enquanto para o sexo feminino não houve correlação de dependência entre os três ossos analisados; a comparação entre as densidades ósseas e a idade cronológica, indicou que somente o osso hamato apresenta grau de dependência significativo com a faixa etária no sexo masculino, enquanto no sexo feminino nenhum dos ossos apresentou grau de dependência significativo em relação à idade cronológica na amostra analisada; a densidade dos três ossos: hamato, capitato e escafóide, não apresentam diferenças significativas quando comparadas entre sexo masculino e feminino na mesma faixa etária. / Objectives: To evaluate the radiographic density of three carpal bones (hamate, capitate and scaphoid bones) in male and female patients aged 7 to 18 years by means of an image-editing software (Adobe Photoshop - 6.0®). Methods: Readings of gray intensities of each image selected in each bone and drawing of a histogram referring to the values of number of pixels of the analyzed image, mean value of the gray tons, median and standard deviation of the area demarcated in the digitized image and statistical analysis of data. Results: For the male patients, comparisons of the means of densities of the analyzed bones did not show statistically significant difference only for the hamate X capitate pair. For the female patients, comparisons among the bones appeared statistically different; comparison between the density means of each bone and the chronological age showed significant dependence only for the hamate bone in the male patients; comparison among the bone density means for the male and female patients showed no statistically significant difference between genders for the tree types of bone. Conclusions: In the evaluated population, for the male gender, there was dependence only between the density means of the capitate and hamate bones, while for the female gender there was no dependence correlation among the three bone types; comparison between the bone densities and the chronological age showed that only the hamate bone presented a significant degree of dependence with the age group in the male patients, while in the female patients none of the bone presented a significant degree of dependence in relation to the chronological age in the analyzed sample; the densities of the three bones (hamate, capitate and scaphoid bones) did no show statistically significant difference when compared between males and females belonging to the same age group.

O presente trabalho tem como objetivo principal à otimização do processo de leitura de idade óssea. Os diversos métodos existentes consistem na análise da maturidade esquelética, baseada nos detalhes dos ossos da mão e do punho. O método mais eficaz é o proposto por Tanner&Whitehouse TW, o qual, gera resultados cerca de cinco vezes mais precisos que o método utilizado freqüentemente, devido à simplicidade dos processos de leitura, proposto por Grelish&Pyle GP. Entretanto, o método TW não é utilizado atualmente no Hospital das Clinicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto HCFMRP, pois apresenta alto grau de complexidade. Assim, um programa computacional foi desenvolvido para auxiliar nos processos exigidos, com o intuito de viabilizar a implementação do referido método para promover as leituras de idade óssea do HCFMRP. Com esse objetivo, foi desenvolvido um sistema óptico-digitalizador de imagens radiográficas. Assim sendo, utilizando o sistema as imagens são capturadas pelo computador diretamente do negatoscópio, o qual permite realizar ajustes nas imagens adquiridas. A qualidade das imagens radiográficas de extremidades é de fundamental importância. Associada à redução da dose de radiação exposta, principalmente, por se tratar de pacientes jovens, os quais, são mais vulneráveis aos efeitos nocivos causados pela radiação ionizante. Entretanto, há necessidade de se garantir a qualidade na produção de imagens em equipamentos de raios-X, assim como, otimizar a técnica radiográfica visando evitar erros nos diagnósticos devido à formação de imagens de má qualidade. Contudo, a determinação da idade óssea de um paciente é de grande importância para alguns diagnósticos, principalmente em pediatria. As imagens produzidas têm mostrado uma melhoria sensível em sua qualidade, permitindo a visibilização de maiores detalhes, incorporadas a uma diminuição significativa na dose de exposição, ao redor de 20%. O custo sistema de digitalização de imagens utilizado neste trabalho é aproximadamente cinco vezes menor que existente no HCFMRP, mantendo a qualidade das imagens. A automatização dos processos, pelo programa computacional, dinamiza o método TW, bem como, não interfere no valor da idade óssea lida. Conseqüentemente, produz maior rapidez e segurança em diagnósticos com base na leitura de idade óssea, pois 19% das leituras comparadas apresentam erros que comprometem este tipo de informação para o diagnóstico. / The present work has as main objective to the otimization of the process of reading of bony age. The several existent methods consist of the analysis of the skeletal maturity, based on the details of the bones of the hand and of the fist. The most effective method is it proposed by Tanner&Whitehouse TW, which, it generates results about more precise five times than the method frequently used, due to the simplicity of the reading processes, proposed by Grelish&Pyle GP. However, the method TW is not used now in the Hospital of the Clinics of Ribeirão Preto HCRP, because it presents high complexity degree. Thus, a software was developed to aid in the demanded processes, seeking to implement of the referred method to promote the readings of bony age of HCRP. With that I objectify, a system was developed optical-digitizer of X-ray film images. Like this being, using the system the images is captured directly by the computer of the negatoscopy, which allows accomplishing fittings in the acquired images. The quality of the X-ray film images of extremities is of fundamental importance. Associated to the reduction of the exposed dose radiation, mainly, for being of young patients, the ones that, they are more vulnerable to the sick caused by the radiation. However, there is need to guarantee the quality in the production of images in equipments of ray-X, following the approaches demanded by the competent organs, as well as, to standardize the image technical seeking to avoid possible mistakes in the diagnoses due to images of bad quality. Thus, the determination of the bony age of a patient one is of great importance for some diagnoses, mainly in pediatrics. The produced images have been showing a sensitive improvement in its quality, allowing see more details, incorporated to a significant decrease in the exhibition dose, around 20%. The cost of digitizer equipment is five times cheaper than the utilized in HCRP, keeping the same quality of images. The automation of the processes, of way software, becomes the method TW most dynamic, interfere less in the results of reading of bone age. Consequently, it produces larger fast and safety in diagnoses with base in the reading of bony age, because 19% of the reads shows errors.

Este trabalho tem como objetivo principal apresentar uma metodologia para estimação da idade óssea baseada no método de Eklof & Ringertz utilizando redes neurais artificiais como classificador, com a finalidade de auxiliar o diagnóstico do radiologista e diminuir a dimensionalidade dos dados analisados pela rede neural, diminuindo a quantidade de centros de ossificação do método utilizado. A metodologia contém um processo automático de extração de características de imagens radiográficas da mão. Na etapa de classificação é utilizada a rede neural perceptron multicamadas, com o algoritmo de treinamento de Levenberg-Marquardt. As características extraídas da imagem são utilizadas como entrada para a rede neural, e os dados do Atlas de Eklof & Ringertz são utilizados como matriz de treinamento. Os resultados da etapa de classificação chegaram a uma taxa de 95% de acerto ao utilizar um centro de ossificação a menos que o método de Eklof & Ringertz simplificado / Grounded an Eklof & Ringertz’s method and using artificial neural networks as classifier, the main purpoise of this work is to present a methodology to reckon the bone age to the effect to help the radiologist’s diagnosis and to reduce the dimensionality of the data analyzed by neural network, reducing the quantity of the ossification’s centers of the used method. The methodology holds an automatic process to the hands radiographies image’s features. The multilayer perceptron neural network is used in the classification stage, with the Levemberg-Marquardt’s training algorithm. The taken image’s features are used as an input to the neural network, and Eklof & Ringertz’s Atlas data are used as training source. The results of the classification stage reached a rate of 95% of accuracy when applying the Eklof & Ringertz’s simplified method, excluding one of the ossification center

O presente trabalho tem como objetivo principal à otimização do processo de leitura de idade óssea. Os diversos métodos existentes consistem na análise da maturidade esquelética, baseada nos detalhes dos ossos da mão e do punho. O método mais eficaz é o proposto por Tanner&Whitehouse TW, o qual, gera resultados cerca de cinco vezes mais precisos que o método utilizado freqüentemente, devido à simplicidade dos processos de leitura, proposto por Grelish&Pyle GP. Entretanto, o método TW não é utilizado atualmente no Hospital das Clinicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto HCFMRP, pois apresenta alto grau de complexidade. Assim, um programa computacional foi desenvolvido para auxiliar nos processos exigidos, com o intuito de viabilizar a implementação do referido método para promover as leituras de idade óssea do HCFMRP. Com esse objetivo, foi desenvolvido um sistema óptico-digitalizador de imagens radiográficas. Assim sendo, utilizando o sistema as imagens são capturadas pelo computador diretamente do negatoscópio, o qual permite realizar ajustes nas imagens adquiridas. A qualidade das imagens radiográficas de extremidades é de fundamental importância. Associada à redução da dose de radiação exposta, principalmente, por se tratar de pacientes jovens, os quais, são mais vulneráveis aos efeitos nocivos causados pela radiação ionizante. Entretanto, há necessidade de se garantir a qualidade na produção de imagens em equipamentos de raios-X, assim como, otimizar a técnica radiográfica visando evitar erros nos diagnósticos devido à formação de imagens de má qualidade. Contudo, a determinação da idade óssea de um paciente é de grande importância para alguns diagnósticos, principalmente em pediatria. As imagens produzidas têm mostrado uma melhoria sensível em sua qualidade, permitindo a visibilização de maiores detalhes, incorporadas a uma diminuição significativa na dose de exposição, ao redor de 20%. O custo sistema de digitalização de imagens utilizado neste trabalho é aproximadamente cinco vezes menor que existente no HCFMRP, mantendo a qualidade das imagens. A automatização dos processos, pelo programa computacional, dinamiza o método TW, bem como, não interfere no valor da idade óssea lida. Conseqüentemente, produz maior rapidez e segurança em diagnósticos com base na leitura de idade óssea, pois 19% das leituras comparadas apresentam erros que comprometem este tipo de informação para o diagnóstico. / The present work has as main objective to the otimization of the process of reading of bony age. The several existent methods consist of the analysis of the skeletal maturity, based on the details of the bones of the hand and of the fist. The most effective method is it proposed by Tanner&Whitehouse TW, which, it generates results about more precise five times than the method frequently used, due to the simplicity of the reading processes, proposed by Grelish&Pyle GP. However, the method TW is not used now in the Hospital of the Clinics of Ribeirão Preto HCRP, because it presents high complexity degree. Thus, a software was developed to aid in the demanded processes, seeking to implement of the referred method to promote the readings of bony age of HCRP. With that I objectify, a system was developed optical-digitizer of X-ray film images. Like this being, using the system the images is captured directly by the computer of the negatoscopy, which allows accomplishing fittings in the acquired images. The quality of the X-ray film images of extremities is of fundamental importance. Associated to the reduction of the exposed dose radiation, mainly, for being of young patients, the ones that, they are more vulnerable to the sick caused by the radiation. However, there is need to guarantee the quality in the production of images in equipments of ray-X, following the approaches demanded by the competent organs, as well as, to standardize the image technical seeking to avoid possible mistakes in the diagnoses due to images of bad quality. Thus, the determination of the bony age of a patient one is of great importance for some diagnoses, mainly in pediatrics. The produced images have been showing a sensitive improvement in its quality, allowing see more details, incorporated to a significant decrease in the exhibition dose, around 20%. The cost of digitizer equipment is five times cheaper than the utilized in HCRP, keeping the same quality of images. The automation of the processes, of way software, becomes the method TW most dynamic, interfere less in the results of reading of bone age. Consequently, it produces larger fast and safety in diagnoses with base in the reading of bony age, because 19% of the reads shows errors.

Este trabalho tem como objetivo principal apresentar uma metodologia para estimação da idade óssea baseada no método de Eklof & Ringertz utilizando redes neurais artificiais como classificador, com a finalidade de auxiliar o diagnóstico do radiologista e diminuir a dimensionalidade dos dados analisados pela rede neural, diminuindo a quantidade de centros de ossificação do método utilizado. A metodologia contém um processo automático de extração de características de imagens radiográficas da mão. Na etapa de classificação é utilizada a rede neural perceptron multicamadas, com o algoritmo de treinamento de Levenberg-Marquardt. As características extraídas da imagem são utilizadas como entrada para a rede neural, e os dados do Atlas de Eklof & Ringertz são utilizados como matriz de treinamento. Os resultados da etapa de classificação chegaram a uma taxa de 95% de acerto ao utilizar um centro de ossificação a menos que o método de Eklof & Ringertz simplificado / Grounded an Eklof & Ringertz’s method and using artificial neural networks as classifier, the main purpoise of this work is to present a methodology to reckon the bone age to the effect to help the radiologist’s diagnosis and to reduce the dimensionality of the data analyzed by neural network, reducing the quantity of the ossification’s centers of the used method. The methodology holds an automatic process to the hands radiographies image’s features. The multilayer perceptron neural network is used in the classification stage, with the Levemberg-Marquardt’s training algorithm. The taken image’s features are used as an input to the neural network, and Eklof & Ringertz’s Atlas data are used as training source. The results of the classification stage reached a rate of 95% of accuracy when applying the Eklof & Ringertz’s simplified method, excluding one of the ossification center

Objetivos: Avaliar a densidade radiográfica de três ossos do carpo - capitato, escafóide e hamato, em pacientes do sexo masculino e do sexo feminino, com idades entre 7 e 18 anos, por meio de um programa gerenciador de imagens - Adobe Photoshop - 6.0®. Métodos: Leituras das intensidades de cinza de cada imagem selecionada em cada osso e obtenção de um histograma referente aos valores de número de pixels da imagem analisada, valor médio dos tons de cinza, mediana e o desvio padrão da área selecionada na digitalização e tratamento estatístico destes dados. Resultados: As comparações entre médias de densidades dos ossos analisados para o sexo masculino, não apresentou médias estatisticamente diferentes somente para a comparação capitato x hamato, enquanto no sexo feminino as comparações entre ossos se mostraram estatisticamente desiguais; a comparação entre média de densidade de cada osso e idade cronológica apresentou dependência significativa somente para o osso hamato no sexo masculino; a comparação entre as médias de densidade dos ossos para os sexos masculino e feminino, mostrou não existir diferenças estatisticamente significativas entre ambos considerando-se os três ossos analisados. Conclusões: Para o sexo masculino na amostra analisada, houve dependência somente entre a média de densidade dos ossos capitato e hamato, enquanto para o sexo feminino não houve correlação de dependência entre os três ossos analisados; a comparação entre as densidades ósseas e a idade cronológica, indicou que somente o osso hamato apresenta grau de dependência significativo com a faixa etária no sexo masculino, enquanto no sexo feminino nenhum dos ossos apresentou grau de dependência significativo em relação à idade cronológica na amostra analisada; a densidade dos três ossos: hamato, capitato e escafóide, não apresentam diferenças significativas quando comparadas entre sexo masculino e feminino na mesma faixa etária. / Objectives: To evaluate the radiographic density of three carpal bones (hamate, capitate and scaphoid bones) in male and female patients aged 7 to 18 years by means of an image-editing software (Adobe Photoshop - 6.0®). Methods: Readings of gray intensities of each image selected in each bone and drawing of a histogram referring to the values of number of pixels of the analyzed image, mean value of the gray tons, median and standard deviation of the area demarcated in the digitized image and statistical analysis of data. Results: For the male patients, comparisons of the means of densities of the analyzed bones did not show statistically significant difference only for the hamate X capitate pair. For the female patients, comparisons among the bones appeared statistically different; comparison between the density means of each bone and the chronological age showed significant dependence only for the hamate bone in the male patients; comparison among the bone density means for the male and female patients showed no statistically significant difference between genders for the tree types of bone. Conclusions: In the evaluated population, for the male gender, there was dependence only between the density means of the capitate and hamate bones, while for the female gender there was no dependence correlation among the three bone types; comparison between the bone densities and the chronological age showed that only the hamate bone presented a significant degree of dependence with the age group in the male patients, while in the female patients none of the bone presented a significant degree of dependence in relation to the chronological age in the analyzed sample; the densities of the three bones (hamate, capitate and scaphoid bones) did no show statistically significant difference when compared between males and females belonging to the same age group.

Este trabalho apresenta uma proposta de metodologia de estimação de idade óssea baseada em características métricas, utilizando o banco de imagens carpais da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). As imagens foram devidamente segmentadas para obtenção da área, perímetro e comprimento de cada osso, gerando, assim, um banco de dados métricos o CarpEven. As informações da base métrica CarpEven foram submetidas a dois mineradores de dados: ao StARMiner, (Statistical Association Rules) uma metodologia de mineração de dados criada por um grupo de pesquisadores do ICMC-USP, e ao Weka (Waikato Environment for Knowledge Analysis), desenvolvido pela Universidade Waikato da Nova Zelândia. As informações foram submetidas a classificadores neurais, contribuindo, assim, para a criação de uma nova metodologia de estimação de idade óssea. Finalmente, é feita uma comparação entre os resultados obtidos e os resultados já alcançados por outras pesquisas. / This work presents a methodology for bone age estimation based on metric characteristics using the carpal images database from Engineering School of São Carlos (EESC-USP). The images were properly segmented to obtain the area, perimeter and length of each bone, thus generating a metric database named CarpEven. The database information were submitted to two data miners: the StarMiner (Statistical Association Rules Miner) a methodology for data mining created by a group of researchers from ICMC-USP, and the Weka (Waikato Environment for Knowledge Analysis), developed by the University of Waikato in New Zealand. The information was submitted to the neural classifiers contributing to the creation of a new methodology for bone age estimation. The results are compared with those obtained by others research.

Este trabalho apresenta uma metodologia semi-automática e simplificada para estimação da idade óssea baseada no método de Eklof & Ringertz. Fundamenta-se no processamento e extração de informações de imagens radiográficas da mão, mostrando a real influência do efeito Heel nesse tipo de imagem. Apresenta resultados obtidos com a aplicação de algoritmos de thresholding, com e sem a correção do efeito Heel,e propõe uma metodologia para isolar os ossos do tecido da mão para obtenção de dimensões dos mesmos. Essas dimensões foram usadas como informações para a estimação da idade óssea de seres humanos em fase de crescimento, buscando uma simplificação do método de Eklof & Ringertz. / This research presents a semi-automatic and simplified methodology to estimate skeletal age by using the Eklof & Ringertz method. The method is based on processing and extraction of hand radiographic images information, showing the Heel effect real influence in this type of image. The results obtained with application of thresholding algorithms, with and without Heel effect correction are presented and a methodology to isolate bone from hands tissue for dimension measurements is proposed. These dimensions were used as the information for skeletal age estimation of humans in the growth phase, on order to simplify the Eklof & Ringertz method.

Este trabalho apresenta uma metodologia semi-automática e simplificada para estimação da idade óssea baseada no método de Eklof & Ringertz. Fundamenta-se no processamento e extração de informações de imagens radiográficas da mão, mostrando a real influência do efeito Heel nesse tipo de imagem. Apresenta resultados obtidos com a aplicação de algoritmos de thresholding, com e sem a correção do efeito Heel,e propõe uma metodologia para isolar os ossos do tecido da mão para obtenção de dimensões dos mesmos. Essas dimensões foram usadas como informações para a estimação da idade óssea de seres humanos em fase de crescimento, buscando uma simplificação do método de Eklof & Ringertz. / This research presents a semi-automatic and simplified methodology to estimate skeletal age by using the Eklof & Ringertz method. The method is based on processing and extraction of hand radiographic images information, showing the Heel effect real influence in this type of image. The results obtained with application of thresholding algorithms, with and without Heel effect correction are presented and a methodology to isolate bone from hands tissue for dimension measurements is proposed. These dimensions were used as the information for skeletal age estimation of humans in the growth phase, on order to simplify the Eklof & Ringertz method.