A nova tecnoloxía, baseada en técnicas de Intelixencia Artificial como a aprendizaxe profunda (Deep Learning) é froito dunha tese de doutoramento desenvolvida no CiTIUS (Centro Singular de Investigación en Tecnoloxías Intelixentes da Universidade de Santiago de Compostela - USC).

Determinar o sexo e estimar a idade cronolóxica dunha persoa (ou o que é o mesmo, calcular en anos, meses e días o tempo transcorrido desde o seu nacemento ata o momento actual da súa vida) son tarefas fundamentais nunha ampla gama de disciplinas científicas; a máis coñecida delas é a identificación de restos humanos, pero o seu uso xoga tamén un papel crucial noutros moitos ámbitos, como a validación de partidas de nacemento en casos de adopción, ou a determinación da maioría de idade de persoas indocumentadas inmersas en procesos legais.

Unha das rexións anatómicas máis relevantes usadas neste proceso é a cavidade oral, xa que contén certas estruturas moi útiles, como os dentes e a mandíbula. Tradicionalmente, a medición destes elementos facíase directamente sobre o óso; o uso de radiografías mellorou o proceso coa axuda de ferramentas informáticas de anotación, mais o labor de anotación seguía a ser semi-supervisado, o que requiría dunha persoa experta para a súa validación. Tratábase, así, dunha operación lenta, custosa e condicionada pola subxectividade da intervención humana, o que nalgúns casos chegaba a facer o proceso inabordable.

Agora, os resultados dunha tese de doutoramento defendida recentemente polo investigador Nicolás Vila no Centro Singular de Investigación en Tecnoloxías Intelixentes da Universidade de Santiago de Compostela (CiTIUS), veñen de demostrar a eficacia dunha serie de sistemas de Intelixencia Artificial baseados en técnicas de aprendizaxe profunda (Deep Learning) para predicir a idade e o sexo a partir dunha radiografía dental panorámica de xeito automático, rápido, fiable e explicable.

O traballo, dirixido polas científicas do CiTIUS María José Carreira -investigadora vinculada-, e Inmaculada Tomás, -investigadora colaboradora do centro e coordinadora do grupo Oral Sciences Research Group (OSRG)-, contou tamén coa colaboración das odontólogas Paulina Varas e Ángela Aneiros.

A experimentación non só validou o uso de radiografías dentais panorámicas para a estimación da idade e o sexo, senón tamén a idoneidade destas estruturas esqueléticas individuais (mandíbula e dentición) no proceso de cálculo. Os investigadores explican as tres partes que sustentan o seu traballo: «o primeiro foi desenvolver unha metodoloxía para estimar a idade e o sexo a partir da radiografía completa, un paso preliminar que nos permitiu acadar unha precisión superior á dos métodos existentes», explica Nicolás Vila. «Empregamos métodos baseados en mapas de calor para determinar as rexións da radiografía máis relevantes cando tratamos de estimar a idade», prosigue o autor da tese. «Deste xeito, confirmamos o coñecemento adquirido nos estudos clínicos previos, que afirmaban que a rexión dental é a que máis inflúe na predición final», afirma o investigador posdoutoral.

A segunda fase consistiu no deseño dun sistema completamente automático para detectar nas radiografías o contorno mandibular, e caracterizalo posteriormente en forma e tamaño. Os resultados deste novo método demostraron que os cambios ao longo da vida na forma da mandíbula son útiles para establecer a idade cronolóxica dun suxeito, mentres que o tamaño resulta indispensable para diferenciar entre homes e mulleres. A profesora Inmaculada Tomás resalta que «o novo sistema é compatible con calquera outra práctica odontolóxica que requira caracterizar a mandíbula, como a cuantificación da asimetría mandibular ou a planificación de cirurxías ortognáticas, entre outras». 

Por último, o equipo de traballo desenvolveu unha nova metodoloxía para detectar as pezas dentais presentes na radiografía, co obxectivo de usalas no proceso de estimación. A investigadora María José Carreira explica o enfoque: «tras estimar a idade e o sexo de cada dente por separado, as predicións individuais resultantes combínanse, para obter unha única estimación global». «Gracias a esta integración temos un sistema altamente explicable, xa que en todo momento é posible saber en que dente confiar máis, e en cal menos», destaca a investigadora do CiTIUS. Ademais, e para reforzar esta capacidade de interpretación, o sistema proporciona mapas de calor adicionais, destinados a avaliar as zonas de cada dente que máis inflúen na predición final. 

Os resultados acadados ao longo desta tese superaron aos traballos previos por unha gran marxe, datos que acreditan a utilidade da metodoloxía desenvolvida. Os investigadores destacan tres beneficios fundamentais das novas tecnoloxías: «son altamente precisas á hora de determinar a idade e o sexo, reducen dramaticamente os tempos e a  subxectividade das estimacións manuais, e son altamente explicables, o que facilita a súa implantación en escenarios reais», conclúen.