Investigadores de la Universidad de Santiago de Compostela presentan un sistema capaz de calcular edad y sexo a partir de radiografías dentales

Determinar el sexo y estimar la edad cronológica de una persona (o lo que es incluso, calcular en años, meses y días el tiempo transcurrido desde su nacimiento hasta el momento actual de su vida) son tareas fundamentales en una amplia gama de disciplinas científicas; la más conocida de ellas es la identificación de restos humanos, pero su uso juega también un papel crucial en otros muchos ámbitos, como la validación de partidas de nacimiento en casos de adopción, o la determinación de la mayoría de edad de personas indocumentadas inmersas en procesos legales.

Una de las regiones anatómicas más relevantes usadas en este proceso es la cavidad oral, ya que contiene ciertas estructuras muy útiles, como los dientes y la mandíbula. Tradicionalmente, la medición de estos elementos se hacía directamente sobre el hueso; el uso de radiografías mejoró el proceso con la ayuda de herramientas informáticas de anotación, más la labor de anotación seguía a ser semi-supervisada, lo que requería de una persona experta para su validación. Se trataba, así, de una operación lenta, costosa y condicionada por la subjetividad de la intervención humana, lo que en algunos casos llegaba a hacer el proceso inabordable.

La nueva tecnología, basada en técnicas de Inteligencia Artificial como el aprendizaje profundo (Deep Learning) es fruto de una tesis de doctorado desarrollada en el CiTIUS (Centro Singular de Investigación en Tecnologías Inteligentes de la Universidad de Santiago de Compostela)

Ahora, los resultados de una tesis de doctorado defendida recientemente por el investigador Nicolás Vila en el Centro Singular de Investigación en Tecnologías Inteligentes de la Universidad de Santiago de Compostela (CiTIUS), vienen a demostrar la eficacia de una serie de sistemas de Inteligencia Artificial basados en técnicas de aprendizaje profundo (Deep Learning) para predecir la edad y el sexo a partir de una radiografía dental panorámica de manera automática, rápida, fiable y explicable.

El trabajo, dirigido por las científicas del CiTIUS María José Carreira -investigadora vinculada- e Inmaculada Tomás -investigadora colaboradora del centro y coordinadora del grupo Oral Sciences Research Group (OSRG)-, contó también con la colaboración de las odontólogas Paulina Varas y Ángela Aneiros.

La experimentación no solo validó el uso de radiografías dentales panorámicas para la estimación de la edad y el sexo, sino también la idoneidad de estas estructuras esqueléticas individuales (mandíbula y dentición) en el proceso de cálculo.

Los investigadores explican las tres partes que sustentan su trabajo. "El primero fue desarrollar una metodología para estimar la edad y el sexo a partir de la radiografía completa, un paso preliminar que nos permitió conseguir una precisión superior a la de los métodos existentes", explica Nicolás Vila. El autor de la tesis añade que "empleamos métodos basados en mapas de calor para determinar las regiones de la radiografía más relevantes cuando tratamos de estimar la edad. De este modo, confirmamos el conocimiento adquirido en los estudios clínicos previos, que afirmaban que la región dental es la que más influye en la predicción final.

La segunda fase consistió en el diseño de un sistema completamente automático para detectar en las radiografías el contorno mandibular, y caracterizarlo posteriormente en forma y tamaño. Los resultados de este nuevo método demostraron que los cambios a lo largo de la vida en la forma de la mandíbula son útiles para establecer la edad cronológica de un sujeto, mientras que el tamaño resulta indispensable para diferenciar entre hombres y mujeres. La profesora Inmaculada Tomás resalta que «el nuevo sistema es compatible con cualquiera otra práctica odontológica que requiera caracterizar la mandíbula, como la cuantificación de la asimetría mandibular o la planificación de cirugías ortognáticas, entre otras».

Por último, el equipo de trabajo desarrolló una nueva metodología para detectar las piezas dentales presentes en la radiografía, con el objetivo de usarlas en el proceso de estimación. La investigadora María José Carreira explica el enfoque: «tras estimar la edad y el sexo de cada diente por separado, las predicciones individuales resultantes se combinan, para obtener una única estimación global». «Gracias a esta integración tenemos un sistema altamente explicable, ya que en todo momento es posible saber en qué diente confiar más, y en cuál menos», destaca la investigadora del CiTIUS. Además, y para reforzar esta capacidad de interpretación, el sistema proporciona mapas de calor adicionales, destinados a evaluar las zonas de cada diente que más influyen en la predicción final.

Los resultados conseguidos a lo largo de esta tesis superaron a los trabajos previos por una gran margen, datos que acreditan la utilidad de la metodología desarrollada. Los investigadores destacan tres beneficios fundamentales de las nuevas tecnologías: "Son altamente precisas a la hora de determinar la edad y el sexo, reducen dramáticamente los tiempos y la subjetividad de las estimaciones manuales, y son altamente explicables, lo que facilita su implementación en escenarios reales", concluyen.