Fausto Medeiros Mendes.

Contemplado no Programa Acordos de Cooperação FAPs - FAPERGSEste projeto tem por objetivo desenvolver algoritmos de inteligência artificial para diagnóstico e avaliação da cárie dentária em crianças nos contextos epidemiológico e clínico. O projeto é composto por duas grandes vertentes: 1) um estudo em contexto epidemiológico, de base populacional e; 2) um estudo em contexto clínico, com cinco objetivos específicos: (i) desenvolver algoritmos de deep learning para detecção de lesões de cárie em escaneamentos intraorais de crianças em um contexto de estudos epidemiológicos; (ii) desenvolver modelos de predição de Machine learning para a cárie dentária em crianças; (iii) desenvolver algoritmos de deep learning para detecção de cárie em crianças num contexto clínico usando escaneamentos intraorais, e (iv) radiografias interproximais; e (v) validar os algoritmos desenvolvidos em um estudo prospectivo em ambiente clínico e simulando o cenário de estudos epidemiológicos. Os estudos ocorrerão simultaneamente, coordenados pela equipe de pesquisadores das Faculdades de Odontologia da Universidade Federal de Pelotas (UFPel) e da Universidade de São Paulo (FOUSP). O estudo epidemiológico será desenvolvido na coorte de nascimentos de Pelotas/RS de 2015. As 4275 crianças incluídas no estudo serão contactadas a fim de participarem de um novo levantamento, aos 11 anos de idade, em fase de dentição mista, que incluirá exame bucal completo. Para cárie dentária, serão examinadas todas as superfícies dentárias de dentes decíduos e permanentes presentes, seguindo os critérios combinados do ICDAS (superfície hígida, com lesão inicial, lesão moderada ou lesão severa). A seguir, todos os participantes terão obtidas a imagem de suas arcadas dentárias por meio de escâner intraoral. As imagens 3D obtidas pelo escâner em diferentes formatos serão utilizadas para desenvolvimento de algoritmos para detecção de cárie em estudos epidemiológicos, utilizando abordagens de deep learning a fim de otimizar a validade dos modelos (objetivo i). Modelos de machine learning usando os algoritmos com diferentes abordagens serão criados para identificar preditores da ocorrência da cárie dentária nas crianças nesse mesmo contexto (objetivo ii). A detecção de cárie dentária no contexto da prática clínica envolve não só a avaliação da presença das lesões de cárie, mas também o estadiamento e a classificação da atividade dessas lesões. Assim, o estudo clínico será realizado com crianças que vão em busca de atendimento odontológico na FOUSP e que estejam em fase de dentição decídua ou mista. As crianças serão avaliadas quanto à presença de cárie seguindo os mesmos critérios simplificados do ICDAS e serão obtidas escaneamentos intraorais. Modelos de deep learning visando a detecção de cárie em todos os estágios de severidade serão desenvolvidos (objetivo iii). Paralelamente, imagens radiográficas interproximais de crianças na fase de dentição mista serão classificadas e anotadas em relação à cárie dentária, e outro modelo baseado em deep learning será desenvolvido (objetivo iv). A acurácia desses modelos será primeiramente testada no próprio banco de dados, em amostras randomicamente separadas como amostra teste, que não fizeram parte do desenvolvimento dos modelos. Após o desenvolvimento dos modelos, todos os algoritmos serão avaliados em relação à sua validade em um estudo prospectivo com inclusão consecutiva de crianças em busca de tratamento odontológico (objetivo v).

Atualmente, o campo da Inteligência Artificial (IA) vem apresentado um intenso desenvolvimento em várias áreas. A criação de algoritmos baseado em IA para diversas áreas na Odontologia, bem como na Odontopediatria, está em crescente desenvolvimento. No entanto, a acurácia e aplicabilidade dessas ferramentas não tem sido avaliada em estudos robustos. Portanto, o objetivo geral desse estudo será desenvolver algoritmos de IA focadas no diagnóstico, decisão de tratamento e predição de desfechos desfavoráveis relacionados à cárie dentária em crianças, e avaliar a aplicabilidade desses algoritmos na prática clínica odontopediátrica. Com isso, os objetivos específicos serão: (i) desenvolver e validar algoritmos baseados em deep convolutional neural network (DCNN) para diagnóstico e decisão de tratamento relacionado à cárie primária em molares decíduos; e (ii) para o diagnóstico e decisão de tratamento relacionado à lesões de cárie ao redor de restaurações em dentes decíduos; (iii) desenvolver e validar algoritmos baseados em Machine Learning (ML) e em DCNN para predição de progressão de lesões de cárie e necessidade de troca de restauração em molares decíduos; (iv) desenvolver e validar algoritmos baseado em ML para predição do risco de cárie em dentes decíduos e permanentes na transição da infância para o início da adolescência; (v) testar a aplicação dos algoritmos criados no contexto da prática clínica odontopediátrica por meio de um estudo clínico randomizado. O presente estudo faz parte da iniciativa CARDEC (CARies Detection and management in Children), e será denominado de CARDEC-AI. Para os objetivos (i), (ii) e (iii) serão utilizados dados coletados em estudos clínicos randomizados prévios (CARDEC-1 e CARDEC-3). Algoritmos para o diagnóstico em imagens radiográficas de cárie primária (objetivo i) e ao redor de restaurações (objetivo ii) serão criados. Para o objetivo (iii), os dados referentes aos pacientes, aos dentes e às superfícies dentárias, bem como as imagens radiográficas serão utilizadas para o desenvolvimento de algoritmos para a predição de desfechos desfavoráveis nos dentes decíduos. Esses desfechos serão a formação de uma cavidade de cárie até dois anos após a consulta inicial ou a necessidade de troca de restaurações nos dentes decíduos. Estratégias de ML e DCNN serão utilizadas para o desenvolvimento dos algoritmos de predição. Já para o objetivo (iv), o desenvolvimento será baseado em um estudo de coorte com 10 anos de acompanhamento realizado em Santa Maria, no sul do Brasil. Serão criados algoritmos de ML baseado em dados estruturados para a predição do desenvolvimento de novas lesões de cárie em dentes decíduos após 2 anos da avaliação inicial, bem como no desenvolvimento de lesões de cárie em dentes permanentes após 10 anos de acompanhamento. Também serão criados modelos de ML para predição do risco de cárie em primeiros molares permanentes, visando especificamente a decisão de indicação de selantes nesses dentes. Por fim, para o objetivo (v), um estudo clínico randomizado será delineado. Crianças que buscarem tratamento na Faculdade e concordarem em participar da pesquisa serão aleatoriamente alocadas para dois grupos: diagnóstico e decisões de tratamento baseado na avaliação clínica e radiográfica (Grupo controle) e diagnóstico e decisões de tratamento assistida pelos algoritmos de IA (Grupo experimental). O tempo de acompanhamento será de dois anos, e serão avaliadas novas necessidades de intervenção operatória (desfecho primário), acurácia de diagnóstico, aceitação do paciente e seus responsáveis, impacto na qualidade de vida, custo e custo benefício.

O presente estudo tem como objetivo geral a compreensão da influência de fatores genéticos e ambientais em agravos de saúde bucal e comportamento de crianças durante o tratamento odontológico, bem como em alguns aspectos específicos relacionados à prática clínica da Odontopediatria. Os objetivos específicos são:
(i) Avaliar a associação de variáveis relacionadas à gemelaridade, ao pré-natal e perinatal, bem como outras variáveis coletadas na ocorrência de desfechos relacionados à saúde bucal: cárie dentária, traumatismos dentários, maloclusão, bruxismo, e defeitos de desenvolvimento de esmalte de um modo geral, e especificamente, fluorose e hipomineralização Molar-Incisivo. Também será avaliada de forma longitudinal as alterações em relação à maloclusão e morfologia dos dentes e arcos dentários através de escaneamento digital das arcadas no início do estudo e após 1 ano.
(ii) Avaliar se fatores relacionados à gemelaridade e outras condições influenciam o comportamento das crianças durante o tratamento odontológico.
(iii) Investigar diferenças nos pares de gêmeos quanto à prática de hábitos saudáveis relacionados à saúde bucal e ao efeito da orientação baseado na terapia cognitiva comportamental em relação a mudanças direcionadas aos hábitos de higiene bucal e dieta, por meio de um estudo de antes e depois.
(iv) Avaliar em uma amostra de gêmeos monozigóticos se a técnica de Hall utilizada para tratamento das lesões de cárie em molares decíduos provoca redução no tempo de exfoliação em comparação ao Tratamento Restaurador Atraumático.

Há uma enorme escassez de evidências científicas robustas em relação à detecção de lesões de cárie ao redor de restaurações dentárias. Isso reflete numa falta de padrão entre os cirurgiões dentistas, levando a excesso de trocas de restaurações sem necessidade. Portanto, o objetivo da proposta será: (i) avaliar a acurácia de dois critérios de inspeção visual para detecção de lesões de cárie ao redor de restaurações em dentes decíduos, bem como o impacto desses critérios nas decisões de tratamento; (ii) avaliar a influência da utilização desses dois critérios em desfechos clinicamente importantes para os pacientes; (iii) avaliar o impacto econômico dessas duas estratégias de diagnóstico. Todos os objetivos serão contemplados com a realização de um estudo clínico randomizado de braços paralelos com 2 anos de acompanhamento. Uma amostra mínima de 626 restaurações em dentes decíduos de aproximadamente 204 crianças de 3 a 10 anos que foram em busca de tratamento odontológico serão incluídas em um dos grupos do estudo, de acordo com as estratégicas de diagnóstico. Num grupo, as crianças terão suas restaurações avaliadas utilizando o critério da Federação Dentária Internacional (Grupo FDI), e no outro, a avaliação será realizada pelo critério proposto no International Caries Classification e Management System (Grupo ICCMS). As crianças incluídas serão randomizadas para um dos grupos, e um examinador realizará a avaliação e consequente decisão de tratamento dos dentes decíduos restaurados de acordo com o grupo alocado. Após a elaboração das decisões de tratamento, o mesmo examinador realizará a avaliação com o outro critério, a fim de contemplar o objetivo (i). A criança será tratada por um operador, cego em relação ao grupo, seguindo o que foi proposto no plano de tratamento. A criança retornará para avaliações periódicas em 6, 12, 18 e 24 meses após o fim do tratamento. O impacto dos métodos na decisão de tratamento e a acurácia será comparado entre eles no objetivo (i). Já para o objetivo (ii) e (iii), as restaurações serão reavaliadas por avaliadores cegos ao grupo alocado ao tratamento realizado no início do estudo. Nessas reavaliações, os avaliadores indicarão a necessidade ou não de alguma intervenção naquela restauração, e isso será considerado o desfecho para o objetivo (ii). A taxa de ocorrência dos desfechos entre os dois grupos relacionados às estratégias de diagnóstico será comparada utilizando análise de regressão de Cox com fragilidade compartilhada. Finalmente, para o objetivo (iii), dados relacionados ao custo direto e indireto dos tratamentos decorrentes das estratégias de diagnóstico testadas serão coletados, e análises econômicas serão feitas para comparação das estratégias. Para esse propósito, serão realizadas análises de custo-eficácia e custo-utilidade utilizando os dados coletados e a ocorrência dos desfechos relatadas acima. Também, modelagens de Markov serão realizados com o intuito de simular diferentes contextos e cenários, visando aumentar a capacidade de extrapolação dos nossos achados. A meta final da proposta é fortalecer de forma significativa a evidência sobre as estratégias de diagnóstico utilizadas para avaliação de restaurações em dentes decíduos, visando buscar uma maior padronização dos métodos, o que trará benefícios inegáveis para diminuir o sobretratamento, e consequentemente, beneficiar a saúde bucal das crianças.

Apesar da maioria dos guias de protocolo clínico indicar a realização de duas tomadas radiográficas interproximais para detecção de cárie nos molares decíduos de crianças assintomáticas, a evidência é apenas baseada na sua maioria em estudos transversais in vitro ou realizados em populações de conveniência. Os benefícios e o impacto da realização da radiografia no diagnóstico e na decisão de tratamento de lesões de cárie em dentes decíduos não têm sido avaliados, no entanto, considerando desfechos ligados ao paciente, tais como, necessidade futura de tratamentos operatórios, custo e qualidade de vida dos pacientes. Assim, o objetivo do presente estudo será avaliar o impacto do exame radiográfico para detecção de lesões de cárie em dentes decíduos comparando com a realização do exame visual isoladamente, considerando diferentes desfechos de validade e desfechos ligados à saúde e bem estar das crianças. Para isso, serão desenvolvidos três diferentes estudos com diferentes desenhos experimentais, que terão os seguintes objetivos específicos: (1) avaliar a validade do exame radiográfico complementar ao exame visual na detecção de lesões de cárie proximais em molares decíduos em crianças com baixa e alta experiência de cárie num estudo transversal; (2) avaliar o impacto do exame radiográfico complementar ao exame visual no diagnóstico e decisão de tratamento de lesões de cárie em dentes decíduos através de um estudo de antes e depois; (3) avaliar o impacto do exame radiográfico complementar ao exame visual para detecção de lesões de cárie em dentes decíduos sobre necessidades futuras de tratamentos operatórios e qualidade de vida relacionada à saúde bucal da criança, utilizando um estudo clínico randomizado. Para isso, 250 crianças de 3 a 6 anos de idade que buscarem tratamento odontológico na nossa escola serão aleatoriamente alocadas em dois grupos de acordo com a estratégia diagnóstica utilizada para detecção de cárie: exame visual isolado para elaboração do plano de tratamento (grupo controle) ou exame visual associado ao radiográfico (grupo teste). Após elaboração do plano de tratamento por dois examinadores, as crianças serão tratadas e acompanhadas por 2 anos, realizando-se avaliações após 12 e 24 meses da entrada da criança no estudo. O desfecho primário será o número de superfícies com necessidade de tratamento operatório nas consultas de acompanhamento. Isso contemplará a proposição contida no objetivo (3). Após a elaboração do plano de tratamento, as crianças alocadas no grupo controle serão avaliadas com relação ao desempenho na detecção de lesões proximais usando o método visual isolado e associado à radiografia, e um novo plano de tratamento será realizado após a consulta às radiografias. A performance das duas estratégias para detecção de lesões proximais será validada por separação temporária com elástico ortodôntico, e os planos de tratamento com e sem a radiografia serão confrontados e comparados. Isso contemplará os objetivos (1) e (2), respectivamente.

A falta de coerência entre os sistemas de detecção de lesões de cárie limita a comparação dos resultados obtidos em estudos epidemiológicos e clínicos. Portanto, o ICDAS foi desenvolvido com a finalidade de integrar diversos critérios em um único sistema padrão de detecção e avaliação de lesões de cárie. Sabe-se que fatores socioeconômicos e biológicos estão associados com a presença de lesões de cárie, porém nenhum estudo avaliou até o momento os fatores associados com a atividade das lesões. Portanto, este estudo transversal avaliará a associação de preditores biológicos e socioeconômicos na atividade de lesões de cárie e nos escores do ICDAS. Quinze examinadores serão treinados para utilizar o ICDAS e o sistema de avaliação da atividade de cárie. O treinamento será realizado em 60 dentes extraídos, que serão doados pelo Banco de Dentes Humanos da FOUSP, montados em manequins odontológicos simulando três cavidades bucais em fase de dentição decídua (20 dentes por boca). Posteriormente, os dentes serão seccionados para avaliação da condição real com relação à cárie dentária. Após o treinamento, um levantamento epidemiológico será conduzido em uma amostra representativa de crianças com idade entre 3 e 5 anos de Santa Maria ? RS. Os participantes serão selecionados aleatoriamente durante o dia da Campanha Nacional de Multivacinação Infantil. Os dados serão coletados através de exames clínicos e entrevistas estruturadas. Análise multinível será realizada para verificar a associação entre as variáveis preditoras com os diferentes desfechos. Após a coleta inicial, os participantes estão sendo contatados periodicamente para a realização de estudos de coorte. Dessa forma, após 2 anos da coleta, em 2012 e 2013, mais de 70 da amostra foi reexaminada na primeira onda do coorte. No ano de 2017, 7 anos após a coleta, a segunda onda da coorte foi concluída com recuperação de mais de 70 da amostra. A terceira onda será planejada para 2020, 10 anos após a coleta inicial, de forma que serão investigados os fatores de risco para o desenvolvimento de cárie no início da dentição permanente. O presente projeto é realizado em parceria com a disciplina de Odontopediatria da Universidade federal de Santa Maria.

Os objetivos deste projeto são estudar os métodos de fluorescência induzida pela luz para avaliação da atividade de cárie, bem como a associação de alguns parâmetros clínicos para auxílio no diagnóstico da atividade das lesões. Para isso, quatro projetos são propostos: (1) avaliar in vivo a reprodutibilidade e a validade da fluorescência induzida pela luz (QLF e DIAGNOdent pen) associada a atividade de cárie oclusal em dentes decíduos, bem como a associação entre a presença de placa fluorescente no vermelho e a atividade das lesões de cárie, usando o sistema ICDAS II para validação; (2) avaliar in vivo a validade da fluorescência induzida pela luz (QLF e DIAGNOdent pen) associada a atividade de lesões de cárie oclusal em dentes decíduos que serão extraídos e validados histologicamente; (3) avaliar a influência da presença de biofilme dentário fluorescente no vermelho na predição do desenvolvimento de lesões de cárie em primeiros molares permanentes em erupção em um estudo de coorte; (4) avaliar a influência da presença de biofilme dentário fluorescente no vermelho na indução de lesões cariosas utilizando um modelo in situ. 
Projeto contemplado com o Edital Jovem Pesquisador - CNPq
Nº Processo: 565061/2008-9
Valor: R$ 363.800,00

Os objetivos do presente trabalho serão: avaliar o desempenho do DIAGNOdent pen em detectar e quantificar a perda mineral lesões interproximais de dentes decíduos e compara-lo com outros métodos, bem como avaliar o desempenho na detecção de lesões oclusais de dentes decíduos, e avaliar a influência do tempo de secagem, presença de placa e de procedimentos de biossegurança nas leituras e desempenho do DIAGNOdent pen em superfícies interproximais e oclusais. Os dentes serão montados em manequim odontológico para simular a posição em cavidade bucal, e serão congelados a ? 20 °C até o momento da leitura. Para as lesões interproximais, as leituras serão feitas com o DIAGNOdent pen, e os dentes serão avaliados por dois examinadores com a inspeção visual e o exame radiográfico convencional e digital, sendo que os desempenhos dos métodos serão comparados entre si. Para as lesões oclusais, dois examinadores farão os exames usando o DIAGNOdent pen, o DIAGNOdent convencional e o método visual. Para obtenção do padrão ouro, os dentes serão cortados e a extensão das lesões será avaliada em lupa estereoscópica. Nas superfícies interproximais, também serão avaliadas com microscopia de luz polarizada e microdureza de seção transversal. As medidas com o DIAGNOdent pen serão realizadas também em diferentes condições: (1) com os sítios úmidos, secos por 3 s, secos por 15 s e desidratados; (2) com os dentes limpos, cobertos de placa e após limpeza; (3) com uma ponta nova, com a ponta coberta por uma película de PVC, e após a ponta ter sido submetida a 5, 10, 15, 20, 30, 40 e 50 ciclos de autoclavagem. Com tudo isso, o desempenho dos métodos e a influência dessas variáveis serão avaliadas nesse estudo.

Os objetivos do estudo são: (1) avaliar a confiabilidade de dois sistemas de escores de inspeção visual na detecção da atividade de lesões de cárie em superfícies oclusais de molares decíduos; (2) avaliar a habilidade do DIAGNOdent e DIAGNOdent pen em diferenciar atividade das lesões oclusais; (3) avaliar o desempenho do DIAGNOdent pen em detectar lesões proximais de cárie em molares decíduos; e (4) avaliar a associação de parâmetros biológicos com a presença de atividade de cárie em dentes decíduos. Para os objetivos (1) e (2), dois examinadores irão avaliar 300 crianças usando inspeção visual, e depois, um examinador realizará a avaliação com o DIAGNOdent e com o DIAGNOdent pen. Será calculada a reprodutibilidade interexaminador com a inspeção visual. A validação para os métodos de fluorescência será feita através da coincidência obtida nos exames visuais pelos dois examinadores, e análises de parâmetros relacionados com a validade dos métodos serão calculados. Para o objetivo (3), 50 crianças serão selecionadas, e os sítios proximais entre caninos e molares decíduos serão examinadas com o DIAGNOdent pen por dois examinadores. A validação será realizada com separação temporária durante 7 dias, considerando: (i) presença de lesões, e (ii) presença de cavidades. Para o último objetivo (4), 60 crianças serão alocadas em três grupos (n=20): G1: com lesões ativas de cárie em molares decíduos; G2: com lesões inativas; e G3: sem lesões de cárie. Os valores obtidos com diferentes parâmetros clínicos, relacionados com a dieta, presença de placa, contagem de microrganismos cariogênicos e fatores salivares serão comparados entre os diferentes grupos.
Auxílios: Edital Universal 2006 - CNPq - Valor R$ 29.029,70
Pró-Reitoria de Pesquisa da USP - Projeto 1 - Valor R$ 2.900,00

Apesar de o DIAGNOdent ter apresentado bons resultados na detecção de lesões oclusais, o aparelho tem demonstrado um desempenho insatisfatório para medição de pequenas alterações minerais. Por esse motivo, recentemente foi proposta a associação do aparelho com dois corantes fluorescentes para melhorar a detecção de pequenas perdas minerais provocadas por cárie. Portanto, os objetivos do presente estudo serão avaliar a utilização do aparelho associado a corantes fluorescentes para: (1) detectar perdas minerais em lesões de cárie naturais em superfícies lisas, e (2) detectar lesões cariosas artificiais ao redor de braquetes cimentados com diferentes cimentos ortodônticos. Para o objetivo (1), 60 dentes decíduos serão selecionados. Serão utilizados como corantes uma solução de TMPyP a 0,2 mM e uma solução de PPIX a 4 mM. Lesões naturais de cárie serão analisadas com o DIAGNOdent, com e sem os corantes. Os dentes serão então cortados e avaliados com microdureza de seção transversal e microscopia de luz polarizada. Para o objetivo (2), serão selecionados 60 pré-molares. Braquetes serão cimentados com 4 diferentes cimentos. Os dentes serão submetidos a um desafio cariogênico com uma solução desmineralizadora (pH 4,5) durante 16 dias. Ao final do ciclo, o DIAGNOdent e o DIAGNOdent associado a TMPyP será empregado para avaliação das lesões formadas. A perda de cálcio será avaliada por espectrometria de emissão atômica e a profundidade das lesões por microscopia de luz polarizada. Métodos estatísticos para avaliar o desempenho dos métodos na detecção de lesões naturais de cárie e lesões ao redor de braquetes serão utilizados.
Auxílio Regular à Pesquisa - FAPESP. Valor R$ 17.755,90
Auxílio à Pesquisa - PROIP - Pró-reitoria de Pesquisa da USP. Valor R$ 17.726,00