BIA - IFPI Campus Piripiri Tecnologia Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas - Piripiri
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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Comparação de Arquiteturas de Redes Neurais Convolucionais para Classificação de Cáries em Radiografias Panorâmicas
Título(s) alternativo(s): Comparison of Convolutional Neural Network Architectures for Caries Classification in Panoramic Radiographs
Autor: Lima, José Nilton Silva
Orientador(a): Santos, Iallen Gábio de Sousa
metadata.dc.contributor.referee1: Silva, Romuere Rodrigues Veloso e
metadata.dc.contributor.referee2: Soares, Jeferson do Nascimento
metadata.dc.contributor.referee3: Santos, Iallen Gábio de Sousa
Resumo: A cárie dentária afeta 2,5 bilhões de pessoas com lesões não tratadas em dentes permanentes, segundo relatório mais recente da OMS publicado em 2022. Nos serviços odontológicos, seu diagnóstico em radiografias panorâmicas depende da leitura visual do profissional, uma etapa sujeita a variação entre examinadores e sensível à carga de trabalho. Modelos baseados em redes neurais convolucionais têm mostrado desempenho relevante nessa tarefa, mas a literatura carece de comparações controladas entre famílias arquiteturais distintas sobre o mesmo conjunto de dados. Este trabalho compara quatro arquiteturas, Inception-v3, InceptionResNet-v2, Xception e EfficientNetV2-S, na classificação binária de recortes individuais de dentes extraídos de radiografias panorâmicas. O conjunto de dados reúne 7.304 imagens balanceadas dos repositórios públicos InReDD e DENTEX. Um terço foi destinado ao treinamento com validação cruzada estratificada de cinco folds e todas as arquiteturas passaram por fine-tuning sobre pesos pré-treinados no ImageNet, enquanto os dois terços restantes (4.870 imagens), mantidos fora do ciclo de treinamento e validação, foram reservados para avaliação por ensemble dos cinco modelos de cada arquitetura. O Xception registrou o maior F1-score médio na validação cruzada (0,9458) e a maior precisão (0,9818). O Inception-v3 foi o mais estável entre folds. O InceptionResNet-v2 obteve o maior recall médio (0,9268), perdendo menos lesões por fold. O EfficientNetV2-S ficou abaixo dos demais em todas as métricas, com acurácia média de 91,37% e desvio padrão do recall de 4,14 pontos percentuais. No conjunto de inferência, o padrão observado na validação cruzada se confirmou, o Xception manteve o melhor equilíbrio entre precisão e recall, com acurácia de ensemble de 94,52% e F1-score de 0,9433, enquanto o Inception-v3 registrou a menor taxa de falsos positivos, apenas 46 sobre as 4.870 imagens avaliadas. As três arquiteturas da família Inception foram mais robustas nesse regime de dados, e o Xception apresentou o perfil de erro mais adequado para uso em triagem odontológica.
Abstract: Dental caries affects 2.5 billion people with untreated lesions in permanent teeth, according to the most recent WHO report published in 2022. In dental care services, its diagnosis on panoramic radiographs relies on the practitioner's visual reading, a step subject to inter-examiner variation and sensitive to workload. Convolutional neural network-based models have shown relevant performance on this task, but the literature lacks controlled comparisons between distinct architectural families on the same dataset. This work compares four architectures, Inception-v3, InceptionResNet-v2, Xception, and EfficientNetV2-S, in the binary classification of individual tooth crops extracted from panoramic radiographs. The dataset comprises 7,304 balanced images from the public InReDD and DENTEX repositories. One third was allocated to training with five-fold stratified cross-validation, and all architectures underwent fine-tuning on ImageNet-pretrained weights, while the remaining two thirds (4,870 images), kept outside the training and validation cycle, were reserved for evaluation via ensembling of the five models from each architecture. Xception achieved the highest mean F1-score in cross-validation (0.9458) and the highest precision (0.9818). Inception-v3 was the most stable across folds. InceptionResNet-v2 obtained the highest mean recall (0.9268), missing fewer lesions per fold. EfficientNetV2-S underperformed relative to the others across all metrics, with a mean accuracy of 91.37% and a recall standard deviation of 4.14 percentage points. In the inference set, the pattern observed in cross-validation was confirmed: Xception maintained the best balance between precision and recall, with an ensemble accuracy of 94.52% and an F1-score of 0.9433, while Inception-v3 recorded the lowest false positive rate, only 46 out of the 4,870 images evaluated. The three architectures from the Inception family were more robust under this data regime, and Xception showed the most suitable error profile for use in dental screening.
Palavras-chave: Cárie Dentária
Radiografia Panorâmica
Transfer Learning
Redes Reurais Convolucionais
Aprendizado Profundo
Cnpq: Grande Área: Ciências Exatas e da Terra Área: Ciência da Computação Subárea: Metodologia e Técnicas da Computação Especialidade: Inteligência Artificial
Grande Área: Ciências da Saúde Área: Odontologia Subárea: Diagnóstico Bucal
metadata.dc.language: por
País: Brasil
Editor: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí
Sigla: IFPI
Unidade: Campus Piripiri
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://bia.ifpi.edu.br/jspui/handle/123456789/5772
Data do documento: 2026
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