UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAFACULTAD DE CIENCIAS

ESCUELA DE COMPUTACION

Automatizacion de TrazadoCefalometrico Lateral para el

Diagnostico en Ortodoncia

Trabajo Especial de Grado presentado ante la ilustre UniversidadCentral de Venezuela por el Br. Jhonattan David Pina para optar al

tıtulo de Licenciado en Computacion

Tutor: Dra. Zenaida CastilloCaracas, Venezuela

Mayo 2011

Indice general

1. Introduccion 5

2. Cefalometrıa 72.1. Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.2. El trazado cefalometrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.3. Tecnicas cefalometricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.3.1. Cefalometrıa lateral de Ricketts . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.3.2. Cefalometrıa lateral de McNamara . . . . . . . . . . . . . . . . 112.3.3. Cefalometrıa lateral de Steiner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3. Automatizacion del Trazado Cefalometrico 133.1. Proceso de Trazado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133.2. Automatizacion del trazado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.2.1. Solucion propuesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4. Desarrollo del Software 194.1. Consideraciones de Implementacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.1.1. Calculo de elementos del trazado . . . . . . . . . . . . . . . . . 244.2. Casos de uso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

4.2.1. Ejemplo de aplicacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

5. Conclusiones 335.1. Trabajo futuro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

A. Lista de tablas 35

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Indice de figuras

3.1. Materiales para el trazado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.2. Tejidos blandos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.3. Tejidos duros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.4. Trazado Cefalometrico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4.1. Modelo espiral iterativo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194.2. Panel izquerdo: Resultados del trazado. Panel derecho: Guia para el usuario 214.3. Panel Central. Muestra la imagen con lıneas y puntos . . . . . . . . . . 214.4. Panel inferior. Muestra el menu de actividades a realizar . . . . . . . . 224.5. Calculo de angulo de la profundidad facial . . . . . . . . . . . . . . . . 264.6. Trazado manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304.7. Resultado del analisis: Plantilla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

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Indice de cuadros

2.1. Puntos Referenciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.2. Planos Referenciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

4.1. Puntos Referenciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

A.1. Referencias Craneales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35A.2. Referencias Mandibulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36A.3. Referencias Maxilares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37A.4. Referencias en la Denticion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37A.5. Planos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38A.6. Planos de la Cara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

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Capıtulo 1Introduccion

En las ultimas decadas ha tomado gran importancia y se han masificado los tratamien-tos de Ortodoncia. La practica del oficio se ha especializado, generando resultados alen-tadores en comunidades de ninos, adolescentes y adultos. Es determinante el diagnosticopara poder establecer un correcto plan de tratamiento.

El elemento de mayor relevancia en la evaluacion diagnostica es el trazado ce-falometrico, proceso mediante el cual se toma una rafiografıa (lateral o frontal) delpaciente, y sobre ella se dibujan (o trazan) puntos y lıneas de interes, que permitencalcular medidas y angulos para determinar las caracterısticas oseas del paciente alcomparar con normas establecidas. Esta comparacion permite hacer un diagnostico yproponer un tratamiento.

Uno de los metodos mas utilizados por los ortodoncistas en la actualidad, consiste enhacer un trazado de lıneas y puntos especıficos sobre una radiografıa lateral de acuerdoa una tecnica previamente establecida, tal como la tecnica de Ricketts, que es una delas mas populares.

La tecnica de trazado, que en sus inicios fue completamente manual, ha ido evolu-cionando y en la actualidad se conocen algunas soluciones comerciales que automatizaneste proceso. Sin embargo, estas soluciones aun no abarcan todas las actividades cono-cidas del proceso y algunas de ellas son difıciles de obtener y/o de utilizar.

En este trabajo se propone automatizar el trazado cefalometrico de radiografıa late-ral, usando una radiografıa digitalizada e informacion sumisnistrada por el usuario enun proceso interactivo a traves de una interfaz grafica.

Se desarrollara un software de aplicacion, con una interfaz grafica basada en el mode-lo MVC (modelo, vista, controlador) mediante la cual el usuario (tecnico u ortodoncista)introduce toda la informacion necesaria para el trazado que desea hacer sobre una ra-

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diografıa lateral del paciente ya digitalizada en un formato computacional apropiado.La aplicacion generara todos los calculos pertinentes al tipo de trazado para produciruna imagen que contiene las lıneas y toda la informacion requerida para hacer el di-agnostico. La herramienta debe brindar la oportunidad al ortodoncista de aplicar variastecnicas y generar informacion de interes para el futuro tratamiento.

Despues de un analisis de factibilidad, y considerando los requerimientos de usuario,se adopto a Java como lenguaje para el desarrollo de una aplicacion multiplataforma.La interfaz de usuario fue pensada para satisfacer criterios minimalistas y permitir alusuario hacer todo lo que se desee dentro del menor conjunto de posibilidades. Por otraparte, la aplicacion fue disenada para un conjunto reducido de usuarios: los ortodoncis-tas, tecnicos de la ortodoncia o especialistas del area; y en lo posible ofrecer al usuariola mayor cantidad de usos junto con sus instrucciones. De esta manera, se establece uncompromiso entre estos dos objetivos.

Inicialmente la aplicacion ofrece al usuario tres tipos de analisis cefalometrico, asaber: Ricketts, McNamara y Steiner, asi como tambien la posibilidad de generar infor-macion importante como: el calculo de la norma-edad segun la raza y sexo del paciente,la comparacion de la medida del paciente trazado con su respectiva norma-edad y suinterpretacion. Se presentan en este documento varios casos de uso, entre ellos:

1. Cargar radiografıa

2. Generar trazado

3. Generar plantillas

Estos ejemplos de uso, nos ayudaran a describir el alcance de la aplicacion.

Evaluando las soluciones existentes y la propuesta de este trabajo podemos decirque se ha disenado una aplicacion pionera que automatiza el proceso de trazado ce-falometrico lateral, con la intervencion controlada del usuario. Se plantea a futuro laextension de esta aplicacion hacia el estudio cefalometrico frontal; asi como tambien elincremento de funcionabilidades, como por ejemplo: la prediccion de crecimiento segunla estructura osea.

El resto del documento esta dividido de la siguiente manera: en el capıtulo 2 se es-tablecen los conceptos fundamentales de la cefalometrıa, su importancia y aplicabilidaden la ortodoncia. En el capıtulo 3 se describe el proceso de automatizacion del analisiscefalometrico, asi como tambien las soluciones existentes en esa direccion. Tambien seintroduce las caracterısticas de la aplicacion propuesta. El capıtulo 4 esta destinado auna explicacion amplia y detallada del desarrollo del software propuesto. Se describenlas caracterısticas de la interfaz y los casos de uso. Finalmente, el capıtulo 5 presentalas conclusiones de este trabajo y las recomendaciones.

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Capıtulo 2Cefalometrıa

Se conoce como cefalometrıa al proceso de obtencion, analisis y procesamiento, demedidas del craneo humano. Los estudios cefalometricos tienen aplicacion practica enla evaluacion de las vıas aereas superiores[5], ası como tambien para hacer seguimien-to de la maduracion fetal por obstetricia. La cefalometrıa tambien tiene utilidad enla elaboracion de diagnosticos y en las evaluaciones de control y post-tratamiento enodontologıa[15].Este tipo de estudio es de particular importancia en el area de ortodoncia, donde esusado para obtener un conocimiento profundo de las estructuras oseas. Esto se logradespues de medir estas estructuras, describirlas y analizar sus interrelaciones.

2.1. Antecedentes

La cefalometrıa tiene su origen a comienzos del siglo 20, un poco despues de laaparicion de los rayos X como tecnica que permite observar las estructuras oseas atraves de los tejidos blandos que las recubren. No paso mucho tiempo de la invenciondel craneostato por Broadbent, en los anos 1920-1930, cuando medicos e investigadoresde la odontologıa comienzan a definir estudios para determinar medidas cefalometricas.

El proposito original en la construccion del craneostato fue investigar patrones decrecimiento del complejo craneofacial a fin de poder comparar un individuo con su grupopoblacional y establecer promedios con relacion a genero, raza y edad. Sin embargo, enla practica, el instrumento tuvo otras aplicaciones, como el establecimiento de puntosy planos que sirven para establecer una base referencial de descripcion morfologica,ası como tambien para establecer una comparacion longitudinal.

Es ası como surge el primer analisis cefalometrico en los anos 1953-54 disenado porTweed [20], segun mediciones hechas a pacientes tratados sin extracciones. Se publicana mediados de los anos 50 diferentes artıculos comparando la morfologıa de un pacienteen varias etapas del tratamiento.

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Despues de una gran cantidad de mediciones en toda clase de pacientes durante unostreinta anos, acompanados de numerosos analisis, se plantea la posibilidad de predecir elcrecimiento y definir planes de tratamiento ortodoncico. Ricketts y McNamara proponenlos primeros analisis cefalometricos efectivos y de amplia utilizacion en la actualidad.

2.2. El trazado cefalometrico

La gran dificultad de la cefalometrıa como tecnica es el hecho de que esta solo pro-porciona informacion en dos planos del espacio, es por eso que el objetivo principalde un analisis cefalometrico es efectuar mediciones y obtener puntos referenciales quepermitan predecir informacion necesaria a nivel volumetrico.

La cefalometrıa se realiza sobre un trazado de lıneas y angulos fundamentales enuna radiografıa lateral o frontal, obtenida de la cara del paciente. Estas medidas sonevaluadas segun unas normas determinadas que permiten estandarizar los resultados ycompararlos con patrones normales.

Tal como su nombre lo sugiere, la cefalometrıa frontal se realiza sobre una radiografıafrontal del paciente; mientras que la lateral, sobre una radiografıa lateral.La cefalometrıa frontal se utiliza para el estudio de la simetrıa de los componentes delcomplejo dentomaxilofacial. A continuacion una lista de sus aplicaciones, las cuales sondetalladas en [4, 16]:

Para el diagnostico diferencial de los casos de latero-desviaciones mandibulares ydesviaciones de lıneas medias dentarias .

Para la indicacion y posterior evalucion de trataminetos de expansion o disyunciondel maxilar superior.

Para el diagnostico de malformaciones que puedan afectar distintas estructuras.

Para la determinacion del espesor de las ramas ascendentes mandibulares.

Para el diagnostico de estrechamiento de las vias aereas superiores.

Por otra parte, la cefalometrıa lateral, que es la mas usada en la actualidad, tienediversas aplicaciones, algunas de las cuales se mencionan a continuacion.

Estudio del crecimiento craneofacial: repeticion y reproduccion de las estructurasdel paciente. Superposicion de trazados para estudiar su crecimiento, ver porejemplo [8, 10].

Diagnostico de posibles patologıas especiales, tales como dilaceraciones, trauma-tismos hipertrofias adenoideas[9].

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Evaluacion del espacio nasofarıngeo [5].

Diagnostico de anomalıas craneo-faciales (dolicofacial y braquifacial) [6]

Seguimiento y evaluacion de los resultados obtenidos en tratamientos de ortodon-cia [7].

La herramienta fundamental de un analisis en ortodoncia es el trazado cefalometrico,que no es mas que una serie de lıneas y angulos sobre una radiografıa frontal o lateral delpaciente. Este trazado se analiza usando normas aceptadas que nos permiten compararlos resultados con patrones normales. Existen diferentes metodologıas o tecnicas parahacer y analizar un trazado cefalometrico, cada una de las cuales requiere identificarciertas lıneas o planos de referencia y puntos de interes sobre la radiografıa. A conti-nuacion se mencionan, de acuerdo su ubicacion, las referencias utilizadas para realizarun trazado cefalometrico:

1. Referencias craneales.

2. Referencias mandibulares.

3. Referencias maxilares.

4. Referencias en la denticion.

5. Tejidos blandos.

Cada una de esta referencias tiene asociado un conjunto de puntos. La tabla 2.1 contienela especificacion de estos puntos en cada referencia

Cuadro 2.1: Puntos Referenciales

Craneales Mandibulares Maxilares Dentales Tejidos BlandosBasion (Ba) Pogonio (Po) Espina nasal Incisivo Inf corona columnelaNacion (N) Suprapogonio (Pm) anterior (ENA) Incisivo Inf raız subnasalPorion (P) Gnation (Gn) Espina nasal Incisivo Sup corona pronasalOrbital (O) Menton (M) posterior (ENP) Incisivo Sup raız propogonio

Pterigoidea (Pr) Centroide (Xi) Punto A Molar Inf distal comisuraPterigoideo (Pt) Subgonion (Sgo) Molar Inf mesial labio inferiorSilla turca (S) Condilar (Dc) Molar Sup mesial labio superior

Centro Craneal(CC) Punto B OclusalCentro Facial (CF) Articular (Ar)

Condilion (Co)R1, R2, R3, R4

Gnation anatomicoSupragonion

Una descripcion detallada de la ubicacion e importancia de estos puntos puede ha-llarse el apendice A.

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Adicionalmente, los analisis cefalometricos hacen uso de la informacion provenientede algunos planos y su interseccion con partes del craneo. La tabla 2.2 senala algunosplanos que han probado ser de mayor utilidad y valor substancial en los analisis ce-falometricos.

Cuadro 2.2: Planos Referenciales

Base Craneal Planos de la cara

BC anterior Plano NasalBC posterior Plano Frankfort

Condilo Posterior Ref DenticionPlano SN Plano Oclusal

Plano MandibularLinea EsteticaPlano Nasal

2.3. Tecnicas cefalometricas

La cefalometrıa no es exacta, debido a la dificultad para localizar los puntos y laimprecision de los exploradores a la hora de encontrarlos, y esto constituye uno de losretos de este tipo de trabajo. Existen diversos esquemas o tecnicas que permiten definire interpretar el trazado, y entre los mas populares sen encuentran: la cefalometrıa deRicketts, la cefalometrıa de McNamara y la cefalometrıa de Steiner. Una descripcion deestas y algunas otras tecnicas se encuentra en el artıculo de Barahora y Benavides [2].En la practica la mayorıa de los analisis se hacen sobre la radiografıa lateral y muypocos autores y/o profesionales de la ortodoncia han desarrollado tecnicas para analisisfrontal. Por esta razon, en este trabajo de tesis, se automatiza el trazado cefalometricolateral, tomando en cuenta que la aplicacion sera directamente extendible a otro tipode analisis. A continuacion se describen las tecnicas de cefalometrıa lateral mas usadasen la actualidad.

2.3.1. Cefalometrıa lateral de Ricketts

El analisis cefalometrico de Ricketts se inicio en 1957, y desde esa fecha hasta nues-tros dıas ha experimentado un gran desarrollo, convirtiendose en un metodo complejoque utiliza varias incidencias y decenas de puntos cefalometricos. Este analisis constade factores descriptivos agrupados en cuatro areas:

1. Posicion del menton en el espacio.

2. Posicion del maxilar superior.

3. Posicion de los dientes.

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4. Analisis del perfil blando.

Este analisis ofrece una informacion general de las anomalıas esqueleticas, dentales yesteticas mas importantes, desde el punto de vista diagnostico, pronostico y terapeutico.Algunas de las ventajas y cualidades del analisis cefalometrico lateral de Ricketts son:

i) Aplicable a cualquier caso aportando datos explıcitos de la naturaleza del proble-ma.

ii) Posibilidad de realizar pronostico del tratamiento (OVT).

iii) Posibilidad de realizar visualizacion del crecimiento.

iv) Posibilidad de realizar objetivos del futuro tratamiento quirurgico (STO).

v) Analizado en una amplia muestra de casos clınicos, asegurando la confiabilidadde la norma clınica.

vi) Se complementa con un analisis de la radiografıa frontal.

vii) Permita la diferenciacion del biotipo facial.

viii) Las normas son aplicables de acuerdo a la edad y sexo del paciente.

ix) Las normas se aplican de acuerdo al grupo etnico del paciente.

Para una descripcion detallada de esta tecnica se sugiere la lectura de [11].

2.3.2. Cefalometrıa lateral de McNamara

James McNamara utilizo medidas obtenidas de otros analisis cefalometricos, prin-cipalmente de Ricketts y Harvold [17]. Su analisis mejora los metodos de cirugıa or-tognatica y terapia funcional, en el que no solamente son posibles los cambios a niveldentario, sino tambien a nivel oseo. Para algunos ortodoncistas, este analisis es massencillo de elaborar.

Se baso en cefalogramas obtenidos de tres grupos dintintos de pacientes con unabuena armonia entre dientes, hueso y perfil blando. Los grupos estudiados fueron: ninoscomprendidos dentro del patron de Bolton; ninos del centro ortodoncico de Burlingtony un grupo de 111 adultos jovenes tratados en la universidad de Michigan. El anali-sis de McNamara se realiza en una radiografıa lateral, donde se busca diferenciar loscomponentes esqueleticos y dentoalveolares.

Algunas de las caracterısticas de la cefalometrıa lateral de McNamara son:

Depende mas de medidas lineales que angulares, lo cual facilita el estudio or-topedico, ademas que mejora la comunicacion con pacientes y/o padres.

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Analiza la relacion intermaxilar no solo en sentido sagital sino que le agrega elestudio de los cambios o alteraciones en sentido vertical. Cuantifica la incidenciade los cambios verticales en relacion sagital.

Es util para estudiar superficialmente las vıas aereas.

2.3.3. Cefalometrıa lateral de Steiner

En el 1953 Cecil Steiner presento su analisis cefalometrico [4], el cual mejoro poste-riormente siguiendo lineamientos de diversos autores, entre ellos Wylie, Downs, Riedel,Brodie y Holdaway [19, 1, 18, 13]

Este analisis se divide en cuatro factores:

Analisis del esqueleto facial en realcion a la base del craneo.

Relacion entre el esqueleto facial y la base del craneo.

Posicion de los dientes con respecto a los huesos basales.

Analisis de los tejidos blandos.

El analisis de Steiner usa como referencia la base craneana, representada por la lineaSN (Silla-Nasion)[17]. El autor justifica su uso por el hecho de que ambos puntos selocalizan en regiones oseas de facil visualizacion, ademas de encontrarse en el planosagital medio, siendo por tanto, puntos unicos. Ademas de eso Steiner pondera que porencontrarse en la base del craneo, no sufriran influencia de las alteraciones faciales.

Los analisis cefalometricos, hasta la decada de los 70, no admitian grandes cam-bios craneofaciales a traves del tratamiento ortodoncico. Ahora bien, con el desarrollode la ortodoncia, los nuevos conceptos respecto a la planificacion y tratamiento or-todoncico, las nuevas tecnicas de cirugıa ortognatica y los modernos conceptos sobrelas alteraciones craneofaciales, se generaron nuevos formatos de las radiografıas ce-falometricas, lo cual indujo a que fueran estudiadas de manera diferente.

De todas las tecnicas mencionadas, la cefalometrıa lateral de Ricketts es la masusada, una vez que expresa los resultados haciendo mayor enfasis en las estructurascraneales del paciente.

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Capıtulo 3Automatizacion del Trazado Cefalometrico

Como hemos visto en el capıtulo anterior, la cefalometrıa lateral es de especialutilidad en el campo de los tratamientos de ortodoncia, y existen pocas soluciones au-tomatizadas de este proceso, que sean amplias, flexibles y completas. Este hecho inducey motiva la idea de de crear un sistema o aplicacion de software que cubra estos requeri-mientos.

En este trabajo se analiza, desarrolla e implementa un software para la automati-zacion del trazado cefalometrico, que permita al usuario (ortodoncista o tecnico) utilizarel computador para dibujar las lıneas y puntos de referencia a fın de que se realicenlos calculos necesarios para producir un trazado digital y toda la informacion relevanteque conduce al diagnostico y posterior tratamiento. Este capıtulo describe las diversasactividades de planificacion y desarrollo de este software.

3.1. Proceso de Trazado

Debido a la particular importancia del trazado cefalometrico en el diagnostico or-todoncico, el procedimiento automatizado debe contemplar todos los detalles del pro-ceso manual. En esta seccion se describen los pasos que se siguen en la actualidad paraproducir el trazado.Para comenzar a trazar (o calcar), el ortodoncista (o tecnico ortodoncista) dispone delos siguientes elementos:

Radiografia (lateral o frontal).

Negatoscopio de luz frıa.

Lamina de Acetato o papel vegetal.

Lapices de Dibujo.

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Protractor: Regla especial para medir trazados cefalometricos, que puede susti-tuirse por una regla milimetrada y un transportador.

Cinta Adhesiva.

Tijeras.

Cartulina Negra.

Figura 3.1: Materiales para el trazado.

Con estos instrumentos, el ortodoncista ejecuta un procedimiento manual, que es enescencia difıcil y que debe respetar cierta metodologıa. El proceso de trazado o calcoradiografico requiere de cierta destreza para evitar que el trabajo se pierda.

1. Montaje del papel (o lamina de acetato) sobre la radiografıa.Colocar la radiografıa sobre el negatoscopio con el perfil orientado hacia la derecha,y colocar el papel dos o tres centımetros por encima del punto nasion (entre losojos) y dos o tres centımetros por delante del punto pronasal(en la punta de lanariz). El papel se fija sobre la radiografıa usando cinta adhesiva transparente, demanera que el plano de Frankfort quede paralelo a uno de los bordes del papel yperpendicular al otro. La incorrecta orientacion de la radiografıa puede dificultarla evaluacion.

2. Visualizacion de las diferentes areas.Con el objeto de distinguir claramente ciertas estructuras, se ajusta el reostatodel negatoscopio para controlar el flujo lumınico a traves de la pelıcula; tambiense puede usar una cartulina negra para cubrir areas muy luminosas que provocandeslumbramiento, impidiendo ver con claridad.

3. Trazado cefalometrico lateral.

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Figura 3.2: Tejidos blandos.

Primero se realiza el trazado de los tejidos blandos (ver figura 3.2), y estosignifica, delinear, o trazar una lınea desde la frente hasta el menton. Estopuede hacerse en dos pasos, trazar una lınea desde la frente hasta el labiosuperior y luego otra desde el labio inferior hasta el menton.

Luego, se trazan los tejidos duros, es decir los huesos. Es necesario dibujarlıneas que pasen por la fosa pterigomaxilar, maxilar superior, mandıbula ysilla turca; y tambien lıneas que pasen por los puntos nasion y orbital. Aldibujar el contorno maxilar debe determinarse con exactitud la espina nasalanterior y el borde de la pared alveolar donde se ubica el punto A. Se requierede mucha precision para calcar esta zona.

Figura 3.3: Tejidos duros.

Dependiendo del tipo de analisis que se desee realizar se requieren lıneasadicionales; por ejemplo, si se trata de un analisis lateral de Ricketts se debe

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dibujar el eje condilar y la proyeccin del plano que pasa por los puntos basiony nasion.

4. Analisis CefalometricoUna vez que se tienen identificadas las estructuras externas e internas y que sehan dibujado todas las lıneas necesarias, se procede a la parte final del trazado,que conlleva la obtencion de medidas y angulos que se compararan posteriormentecon normas preestablecidas que dependen de la edad de la edad, la raza, o el sexodel paciente y tambien del tipo de analisis seleccionado.

Figura 3.4: Trazado Cefalometrico.

La figura 3.4 muestra una imagen del proceso.

Poco se ha hecho por la automatizacion de este procedimiento; sin embargo, hahabido avances significativos en esta direccion, algunos de los cuales se describen en laproxima seccion.

3.2. Automatizacion del trazado

La motivacion fundamental para automatizar este proceso es el tiempo que tomarealizar el trazado. En particular, el trazado manual de Ricketts pudiera tardar entre15 y 45 minutos dependiendo de la experticia del ortodoncista. Adicionalmente, con-siderando que actualmente existen maquinas de rayos X digitales y tambien scannersespecializados en radiografias, una propuesta de automatizacion de este proceso es bienrecibida por la comunidad de ortodoncistas.Cabe hacer notar que actualmente existen muy pocas soluciones automatizadas de esteproceso y en general no logran satisfacer todas las necesidades que cubre la propuesta

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en este trabajo. En particular, mencionamos algunas de las mas usadas, una de ellasdesarrollada como un sistema web, utilizando applets; y otra definida como una apli-cacion standalone.

CephX

El sistema CephX 1 permite el almacenaje y retiro de todas las historias relacionadas contratamientos ortodonticos, que pueden ser accedidos en cualquier momento, en cualquierlugar donde se disponga de conexion a Internet. Entre las principales caracterısticas deeste sistema tenemos las siguientes:

Los analisis cefalometricos, fotos, radiografıas, planes de tratamiento y hojas detrabajo se hacen accesibles a traves computadora conectada a internet, utilizandoun nombre de usuario y contrasena.

El sistema permite organizar los archivos del paciente buscar y acceder a todoslos registros relacionados al tratamiento.

No es necesario instalar hardware o software constosos para usar cephX. Toda ladata se respalda de manera segura y automatizada.

Quick Ceph Studio

Quick Ceph Systems fue fundada por el ortodoncista y especialista en software GuntherBlaseio D.M.D., M.S. en 1986. Desde su concepcion, la companıa ha producido softwarede diagnostico y tratamiento de pacientes para ortodoncistas y cirujanos maxilo-faciales.

Desde la aparicion del primer release hace dos decadas han aparecido cuatro nuevasversiones y actualmente su version Quick Ceph 2000 contiene avances significativos queincluyen: tratamiento computarizado, simulaciones, compresion de imagenes en jpeg ytrazado de lıneas mejorado usando curvas de Bezier, obteniendo ası una alta resolucionen las imagenes.

Este software, actualmente el mas respetado en la planificacion y tratamiento enortodoncia, es ampliamente usado por ortodoncistas en todo el mundo, previa adquisi-cion de una licencia comercial cuyo costo es elevado, sin contar, que la plataforma deejecucion esta limitada a Mac OS X.

Quick Ceph Studio ofrece configuraciones diferentes ajustes de la relacion de los teji-dos blandos dependiendo del tipo facial de sus pacientes, para que pueda predecir con

1http://www.cephx.com

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precision como el contorno del tejido blando del paciente cambiara por el tratamientoproyectado. Estas relaciones de tejidos blandos son tambien definibles por el usuario,dandole total control sobre los parametros del tratamiento. El resultado es una simu-lacion precisa de como se verıa el paciente despues del tratamiento.

Existen otras soluciones comerciales que aun no abarcan todas las actividades cono-cidas del proceso, y la mayorıa proveen una interfaz difıcil de utilizar. En este trabajo sepropone una herramienta completa de trazado y analisis cefalometrico, que interactuecon el usuario a traves de una interfaz minimalista.

3.2.1. Solucion propuesta

En este trabajo de tesis se desarrolla un analisis que nos permite identificar requeri-mientos, e implementar una herramienta de software para automatizar el procedimientode trazado y posterior analisis cefalometrico, tomando en cuenta las debilidades de lassoluciones planteadas anteriormente y que brinde la oportunidad al usuario de realizarsu propio trazado, seleccionando la tecnica de su preferencia.Tambien se pretende desarrollar un software de uso flexible, que permita facilmente ex-tensiones a futuro y sobre todo que funcione independiente de plataformas de hardwarey/o software.La aplicacion que se implementa en este trabajo satisface los siguientes requerimientos:

1. Permitir al usuario cargar una radiografıa lateral previamente digitalizada.

2. Mostrar por pantalla la radiografıa para que el usuario pueda introducir todos lospuntos y lıneas referenciales para el trazado.

3. Permitir que el usuario edite y modifique las referencias.

4. Brindar al usuario la posibilidad de escoger el tipo de trazado que desea hacer.

5. Generar informacion de utilidad al ortodoncista, como un reporte con los resulta-dos de los calculos obtenidos en el trazado, ası como tambien una interpretacionde los mismo.

6. Emitir recomendaciones para el tratamiento del paciente.

7. Generar una imagen con las lıneas, puntos y angulos a escala real de la radiografıaoriginal.

En el proximo capıtulo se describe la metodologıa y los pasos en el desarrollo delsoftware propuesto para automatizar el proceso de analisis cefalometrico.

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Capıtulo 4Desarrollo del Software

El proceso de desarrollo de un software contempla las actividades de analisis, diseno,codificacion, pruebas e instalacion de producto o aplicacion; y cada una de estas etapasdebe llevarse a cabo respetando ciertos estandares para que se garanticen una solucioneficaz y practica que satisfaga los requerimientos del los usuarios.Para desarrollar el software de esta investigacion se adopto uno de los modelos de pro-cesos mas utilizados, el modelo de proceso espiral, propuesto inicialmente por Boehm[3],el cual se caracteriza por ser un modelo evolutivo que permite el desarrollo rapido enversiones incrementales.

Las actividades observadas en la figura 4.1 se consideran las mınimas necesarias paraelaborar un software segun Pressman[12], estableciendo un marco de trabajo genericoque puede ser aplicado en cualquier otro modelo del proceso.

Figura 4.1: Modelo espiral iterativo.

Dentro de las actividades ejecutadas en el proceso de desarrollo del software seencuentran las siguientes:

1. Captura de requerimientos: En esta actividad se obtienen los requisitos funda-

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mentales que debe satisfacer el software. En el software propuesto tales requisitosfueron definidos para garantizar que el usuario pudiera:

Cargar una radiografıa.

Introducir los puntos y lıneas necesarios para la realizacion del trazado.

Seleccionar entre los trazados de Ricketts, McNamara y Steiner, la tecnicade su agrado.

Obtener una imagen con el trazado.

Obtener resultados de las medidas realizadas.

2. Planeacion: Evaluacion de las actividades, riesgos y recursos. En esta etapa seevaluaron varias opciones de lenguajes de programacion y finalmente se encon-tro que el lenguaje y ambiente de programacion que ofrece Java provee los ele-mentos necesarios para el desarrollo que se desea en este trabajo. Un estudio delas soluciones existentes (QuickCeph, CephX), presentadas en el capıtulo anterior,nos permitio evaluar los riesgos, factibilidad, recursos, la plataforma de trabajo yejecucion, y otros elementos. Como resultado de esta evaluacion se establecio uncronograma de trabajo.

3. Modelado: Se define formalmente la arquitectura del software. El patron MVC(Modelo Vista Controlador) creado por Reenskaug[14] consiste en desarrollar unacapa de abstraccion sobre los datos para facilitar su manipulacion. Para lograrlo,se definen tres capas: la vista; encargada de presentar los datos de forma amigable,el controlador; que captura las acciones que ocurren en la vista y notifica al modeloy el modelo; que representa los datos con los que funciona el sistema.

En este trabajo, la capa de la vista se corresponde con la interfaz grafica de usuario,la capa controlador corresponde a los manejadores de los eventos de introduccion dedatos, y la capa de modelo se corresponde a los calculos necesarios para generar lostrazados y los analisis.

La interfaz grafica esta dividida en cuatro paneles principales. El panel izquierdo,mostrado en la figura 4.2 (izq.), es donde se refleja de manera inmediata los resultadosde los calculos del trazado realizado. El panel derecho, que se muestra en la figura 4.2(der.), contiene informacion de ayuda y guıa para el usuario, en el se encuentra unaetiqueta con el nombre del punto a introducir, una imagen miniatura donde se ilustrala ubicacion de dicho punto sobre la radiografıa, un area de texto donde se provee in-formacion necesaria para la correcta interaccion con el programa ası como una brevedescripcion del punto o lınea a trazar, y finalmente un campo de texto donde el usuariopuede introducir manualmente la resolucion de la imagen de entrada.

En el panel central, senalado en la figura (4.3), se desplega la imagen cargada y semuestran los puntos y lıneas introducidas por el usuario, ası como tambien los puntosy lıneas calculadas por el modelo.

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Figura 4.2: Panel izquerdo: Resultados del trazado. Panel derecho: Guia para el usuario

Figura 4.3: Panel Central. Muestra la imagen con lıneas y puntos

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Tambien se dispone de un panel inferior, (ver figura 4.4), que contiene los botonespara seleccionar la actividad a realizar, dentro de las cuales se ofrecen:

Cargar la imagen: Permite al usuario buscar, cargar y desplegar en pantalla, unaimagen de radiografıa en formato jpeg.

Digitalizar los puntos: Opcion que inicia la interaccion con el usuario, para queeste introduzca o senale los puntos de interes dentro de la radiografıa.

Generar un trazado: Opcion que permite al usuario ordenar el trazado una vezque ha introducido todos los puntos y lıneas requeridos.

Obtener una imagen de salida que contenga el resumen de los calculos: El usuariopuede guardar o imprimir los resultados del trazado (imagenes e informacion delos calculos).

Ocultar las lıneas del trazado para solo ver los puntos: Opcion que facilita lainteraccion entre el usuario y el software.

Editar los puntos: El usuario puede correguir la posicion de los puntos o la ubi-cacion y/o forma de las lıneas.

Figura 4.4: Panel inferior. Muestra el menu de actividades a realizar

Dentro de las actividades previas al desarrollo del software, se estudiaron y analizaronlos eventos que debe manejar el controlador. Estos eventos ası como tambien unadescripcion de las acciones a seguir se describen a continuacion:

1. Cargar imagen: Cuando el usuario presiona o hace clic en este boton, el controladordebe llamar al dialogo de abrir archivo y enviarle, tanto a la vista como al modelo,la ruta de la imagen sobre la cual se trabajara.

2. Digitalizar puntos: Al hacer clic en el boton de digitalizar puntos, el controladoractiva los componentes del panel derecho para que se despliegue la informacion deayuda correspondiente al primer punto a digitalizar. Ademas debe esperar por lossiguientes cliks que se haran sobre la imagen para ir capturando las coordenadasde los siguientes puntos y lıneas. Finalmente, debe enviar esta informacion almodelo.

3. Trazar: Al presionar el boton trazar, el controlador ordena a la vista el desplieguede un sub menu para que el usuario seleccione la tecnica de trazado de su prefe-rencia. Una vez hecha esta seleccion, el controlador notifica al modelo para querealice los calculos pertinentes. Cuando el modelo termina con los calculos, estos

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son tomados por el controlador y enviados a la vista, la cual desplega los resultadosen el panel izquierdo.

4. Plantillas: Si se apunta y presiona el boton plantillas, el controlador ordena ala vista el despliege de un sub menu para que el usuario seleccione una de lasplantillas disponibles. Una vez seleccionada la plantilla, el controlador solicita almodelo que genere los calculos necesarios para producir la plantilla y una vez querecibe los resultados del modelo se los envıa a la vista para ser desplegados enuna nueva ventana.

5. Ocultar lıneas: Al presionar el boton Esconder Lıneas el controlador ordena a lavista que detenga el despliegue de las lıneas por pantalla. Si se pulsa el botonnuevamente, el controlador ordena a la vista la reactivacion del despliegue.

6. Editar puntos: Al presionar el boton Editar Puntos el controlador activa el modode edicion, en el cual captura cada movimiento que hace el puntero del ratonsobre el panel central, para comprobar si el cursor se encuentra ubicado a lo sumoa tres pıxeles alrededor de alguno de los puntos editables. En caso afirmativo,el controlador envıa un mensaje a la vista indicando que cambie la imagen delcursor senalando al usuario que esta ubicado sobre un punto editable. En esteestado, el usuario puede arrastrar el punto, y a medida que lo hace el controladorle indica al modelo que actualice la posicion, y envıa un mensaje a la vista paraque despliegue la nueva posicion del punto.

7. Calibrar: Al hacer clic sobre el boton calibrar el controlador le envıa un mensajea la vista para que despliegue en el panel derecho la informacion de ayuda corres-pondiente al proceso de calibracion. Al mismo tiempo espera hasta que el usuariohaga dos clics sobre la imagen, y cuando esto pasa, ordena a la vista a desplegarun dialogo donde inquiere al usuario sobre la distancia en milımetros que hayentre los puntos introducidos, y una vez que el usuario introduce esos datos, elcontrolador pasa al modelo la informacion sobre la resolucion de la imagen.

8. Magnificar: Al pulsar el boton magnificar, el controlador indica a la vista que entreen modo “magnificador”, de esta manera cuando el usuario mueva el puntero sobrela imagen, la vista debe magnificar esa porcion de la imagen cuyo, centro es laposicion del puntero.

9. Editar Imagen: Al hacer clic en el boton editar imagen el controlador ordena ala vista a desplegar un diaglogo con seis botones. De acuerdo a la escogencia delusuario, el controlador envıa parametros de modificacion de la imagen a la vistapara que se despliegue la imagen modificada.

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4.1. Consideraciones de Implementacion

Para la generacion del codigo fuente se utilizo el entorno de desarrollo integradoEclipse, en su version para desarrolladores Java. La razon para escoger el lenguaje deprogramacion orientado a objetos Java es su soporte multiplataformas que permiterealizar pruebas con testers de toda clase sin restricciones de plataforma; ademas dela gran facilidad para conseguir ejemplos codificados y documentados, que permiten larapida implementacion ded de las funcionalidades que se requieren en la aplicacion pro-puesta.

Una vez que se culmino el desarrollo del software propuesto, se procedio a compararlos resultados del mismo con los resultados obtenidos de trazar la misma radiografıade manera manual. Este proceso permitio una clara evaluacion y entonacion de la pro-puesta.

Es importante senalar que el software captura los puntos necesarios para realizarel trazado en el espacio de coordenadas correspondiente al panel central. Este espa-cio generalmente es distinto al tamano real de la imagen, razon por la cual se hizonecesaria la implementacion de una transformacion lineal antes de realizar los calculoscorrespondientes, utilizando la siguiente formula

xr =xp ∗ wr

wp

yr =yp ∗ hrhp

donde (xp, yp) son las coordenadas del punto capturado en el panel central, wp, hp sonlas dimensiones del panel central, wr, hr son las dimensiones de la imagen original y(xr, yr) son las coordenadas del punto en el espacio de coordenadas original.

Conjuntamente con el trazado sobre la imagen, el software contempla como salidaunas plantillas (o “templates”) con informacion relevante sobre las medidas tomadas.Estas plantillas complementan el contexto bajo el cual el profesional ortodoncista generaun diagnostico del paciente y sugiere el tratamiento adecuado.

4.1.1. Calculo de elementos del trazado

Los datos recogidos en las plantillas y que se generan despues del trazado son devital importancia en el diagnostico y posterior tratamiento. Sus valores son producto dealgunos calculos que contemplan: distancia entre dos puntos, distancia entre un puntoy una lınea (proteccion ortogonal u oblicua), angulos e interseccion de planos (o lıneas).La generalidad de estos calculos se resume a continuacion.

Calculo de distanciasLas distancias entre dos puntos, o entre un punto y una recta fueron calculadas uti-

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lizando la formula de Pitagoras

d =√

(x1 − x2)2 + (y1 − y2)2 (4.1)

En cuanto a la distancia entre puntos y planos (o lıneas), sean (x, y) las coordenadasde un punto cualquiera, y seas m y b la pendiente y el punto de corte con el eje y dela recta sobre la cual se desea proyectar el punto (x, y), cuando la distancia entre unpunto y una lınea se realiza utilizando proyeccion perpendicular, el software calcula elpunto proyectado siguiendo los siguientes pasos:

1. Calcular mp = −1/m, pendiente de la recta perpendicular a la lınea sobre laque se quiere proyectar el punto. Aunque se valida el valor de m contra un ceronumerico, en la aplicacion actual este caso no sucede.

2. Calcular bp = y −mpx, punto de corte con el eje y de la recta perpendicular.

3. Obtener (xp, yp) intersectando las rectas con la perpendicular que pasa por elpunto (x, y) y utilizando el procedimiento antes descrito.

4. Calcular la distancia entre los puntos (xp, yp) y (x, y) aplicando (4.1).

Las proyecciones oblicuas necesarias para los trazados implementados en este tra-bajo se reducen a proyecciones paralelas al eje de las abcisas o al eje de las ordenadas,las cuales son directamente implementables.

Calculo de angulosCon respecto a los angulos, estos son determinados utilizando la formula

α = arctan

∣∣∣∣ m1 −m2

1 +m1m2

∣∣∣∣ (4.2)

donde m1 y m2 son las pendientes de las rectas que definen angulo a calcular. En casode que una de las rectas sea vertical, la formula se simplifica a

α = arctan

∣∣∣∣ 1

m

∣∣∣∣ (4.3)

donde m es la pendiente de la recta que no es vertical. Es importante senalar queα siempre sera el menor de los dos angulos que forman la interseccion de las rectas,esto es α ≤ 90◦. Sin embargo, en los trazados cefalometricos pueden haber angulosde interes mayores a 90◦ o numericamente muy cercanos a 90◦, por lo que han deser considerados de manera especial. Particularmente, cuando se calcula una medidaangular de la profundidad facial1, en el analisis lateral de Ricketts, el software sigue elsiguiente procedimiento:

1La profundidad facial es el angulo entre el plano facial y el plano de Frankfort

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1. Calcular m1 como la pendiente del plano facial (Nasion-Pogonio).

2. Calcular m2 como la pendiente del plano de Frankfort (Porion-Orbital).

3. Dadas las pendientes de las rectas involucradas, y α, el angulo resultante de aplicarla formula (4.2), β el angulo restulante de la formula (4.3) con la pendiente quese especifique, y sea θ el angulo de la profundidad facial que se desea calcular,puede suceder uno de los siguientes casos, comprobados en este orden:

En caso de que los puntos Nasion y Pogonio esten alineados verticalmente,el calculo del angulo se reduce a obtener β con m = m2 y m2 6= 0. Si m2 < 0entonces el angulo de la profundidad facial es θ = 180◦−β, en caso contrarioes θ = β. Si m2 = 0, se obtiene que θ = 90◦.

En caso de que los puntos Porion y Orbital esten alineados horizontalmentey Nasion y Pogonio no lo esten verticalmente, el calculo del angulo se realizaaplicando la formula para α. Luego si m1 < 0 entonces el angulo de laprofundidad facial es θ = 180◦ − α, en caso contrario es θ = α.

En caso de que m1 > 0 y m2 > 0, tenemos que θ = α.

En caso de que m1 < 0 y m2 < 0, tenemos que θ = 180◦ − α.

En caso de que m1 y m2 sean de signos opuestos, calculamos mp = −1/m2 lapendiente de cualquier recta perpendicular al plano de Frankfort. Si mp > m1

entonces θ = α, y en caso contrario θ = 180◦ − α.

En la figura (4.5) se visualiza en angulo θ. Es importante destacar que existen puntos

Figura 4.5: Calculo de angulo de la profundidad facial

importantes dentro del trazado, que no son suministrados por el usuario y que soncalculados de manera automatica por el software, mediante la interseccion de dos lıneas opuntos que cumplan condiciones especiales. Un ejemplo de ello lo constituye la obtenciondel punto mas anterior del perfil superior (Pronasal) o la interseccion entre el planoBasion-Nasion y el Eje facial que define el punto Centro craneal (CC). Para obtener elpunto Centro craneal el software debe ejecutar los siguientes pasos:

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1. Utilizando los puntos Basion y Nasion, obtener la pendiente m1 y el punto decorte con el eje y (b1) sobre el plano Basion-Nasion, utilizando la formula de larecta que pasa por dos puntos.

2. Calcular el punto Gnation interceptando el plano mandibular con el plano facial.

3. Obtener la pendiente (m2) y el punto de corte con el eje y (b2) del eje facial,utilizando la formula de la recta que pasa por dos puntos, en este caso los puntosGnation (previamente calculado) y Pterigoideo.

4. Igualar las dos rectas obtenidas para hallar su punto de insterseccion.

m1x+ b1 = m2x+ b2

m1x−m2x = b2 − b1(m1 −m2)x = b2 − b1

x =b2 − b1m1 −m2

5. Con el procedimiento usual de obtener el valor de x de una de las ecuaciones ysustituirlo en cualquiera de las otras para hallar el valor de y, obtenemos el puntode interseccion buscado.

Calculo de lıneas curvasOtro calculo de importancia dentro del trazado, que amerito probar algunos modelosnumericos fue la obtencion de lıneas curvas, como la del perfil. Despues de probar conmodelos lineales y cuadraticos, se constato que la herramienta mas eficiente para dibujarestas lıneas eran las curvas de Bezier de tercer orden

B(t) = P0(1− t)3 + P1t(1− t)2 + P2t2(1− t) + P3t

3, t ∈ [0, 1].

evaluadas utilizando el algoritmo de Horner para cada binomio.Para generar los puntos de control primero se obtienen una selecciona una serie de

puntos pertenecientes a la trayectoria que define el usuario al mover el raton, en elmomento que se le solicita que dibuje las lınea. De estos puntos se selecciona un sub-conjunto de cardinalidad definida, igualmente espaciados; de esta manera los segmentosde curva tienen una continuidad de clase C0. Esto significa que pudieran generarse pi-cos indeseables al dibujar la lınea. Sin embargo, las pruebas han demostrado que en lamayorıa de los casos las curvas generadas por el usuario son suficientemente suaves ypermiten obtener un trazado con la precision visual deseada.

El software desarrollado fue distribuido entre un grupo seleccionado de usuarios parasu evaluacion. De esta manera una muestra de los usuarios finales pudieron hacer susrespectivas observaciones y recomendaciones, las cuales contribuyeron a la mejora delsoftware.

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4.2. Casos de uso

Un caso de uso representa las funciones que un sistema puede ejecutar, a peticiondel usuario. Describe los usos del sistema y su interaccion con el usuario. A continuacionse detallan algunos casos de uso del software desarrollado

1. Caso de uso: Cargar Radiografıa.Descripcion: El usuario selecciona una radiografıa en formato jpg sobre la cual sedibujara el trazado posteriormente.Actores: Tecnico, Estudiante u Ortodoncista.Precondiciones: Ninguna.Flujo Normal:

El usuario hace clic en cargar imagen para abrir el dialogo de seleccion deimagen.

Selecciona una imagen que tenga disponible en algun dispositivo de almace-namiento.

Confirma la seleccion haciendo doble clic sobre la imagen o haciendo clicsobre el boton “abrir”

Poscondiciones: La radiografıa ha sido desplegada en el panel central.

2. Caso de uso: Digitalizar Puntos.Descripcion: El usuario le indica al software en que coordenadas se encuentranlos diferentes puntos y lıneas de interes.Actores: Tecnico, Estudiante u Ortodoncista.Precondiciones: La imagen de la radiografıa debe estar cargada.Flujo Normal:

El usuario hace clic en digitalizar puntos, y se repite el siguiente procedi-miento hasta que todos los puntos y lıneas necesarios esten digitalizados.

• El software le indica al usuario cual es el punto o lınea que espera quedigitalice.

• El usuario hace clic sobre el punto que le fue solicitado, en caso de seruna lınea hace un clic para indicar el comienzo de la digitalizacion de lamisma, mueve el raton por toda la lınea y para indicar la finalizacion dela lınea hace de nuevo clic al final de la lınea.

Poscondiciones: El software ha almacenado la informacion necesaria para generarlos trazados.

3. Caso de uso: Escoger AnalisisDescripcion: El usuario selecciona uno de los analisis disponibles para realizar eltrazado cefalometrico, entre: Ricketts, Macnamara y Steiner.

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Actores: Tecnico, Estudiante u Ortodoncista.Precondiciones: Los puntos y lıneas de referencia deben estar digitalizados.Flujo Normal:

El usuario hace clic en el boton “Analisis” y el software despliega un menu.

El usuario escoge el analisis deseado haciendo clic sobre el item correspon-diente.

Poscondiciones: El trazado ha sido generado y dibujado en el panel central, losvalores de las medidas se han desplegado en el panel izquierdo.

4. Caso de uso: Obtener ReporteDescripcion: El usuario selecciona una de las plantillas para obtener la imagen desalida, que contiene el trazado y los valores de interes.Actores: Tecnico, Estudiante u Ortodoncista.Precondiciones: Un analisis ha sido escogido.Flujo Normal:

El usuario hace clic en el boton “Plantillas” y el software despliega un menu.

El usuario escoge una plantilla de su preferencia presionando el item corres-pondiente.

El software despliega una nueva ventana con la imagen de la plantilla desea-da.

Poscondiciones: La imagen de salida ha sido generada.

5. Caso de uso: Editar PuntosDescripcion: El usuario modifica uno de los puntos que ha digitalizado previa-mente y modifica su ubicacion.Actores: Tecnico, Estudiante u Ortodoncista.Precondiciones: Un analisis ha sido escogido.Flujo Normal:

El usuario hace clic en el boton “Editar Puntos”.

El usuario lleva el puntero hacia el punto que desea modificar. El softwarele indica que puede modificar ese punto a traves de cambiar la forma delpuntero de la estandar a una en forma de mano.

El usuario hace clic y arrastra el punto a la posicion deseada.

El usuario suelta el clic para definir la nueva posicion.

El usuario hace clic de nuevo en el boton “Editar Puntos” para salir delmodo de edicion.

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Poscondiciones: El (los) punto(s) ha(n) sido relocalizado(s). El analisis ha sidorecalculado.

6. Caso de uso: Esconder/Mostrar LıneasDescripcion: El usuario le indica al software que desea ver o no las lıneas deltrazado.Actores: Tecnico, Estudiante u Ortodoncista.Precondiciones: Un analisis ha sido escogido.Flujo Normal:

El usuario hace clic en el boton “Ocultar lıneas”.

Poscondiciones: Las lıneas del trazado han sido Mostradas u Ocultadas segun elestado inicial.

4.2.1. Ejemplo de aplicacion

A fin de evaluar comparativamente la precision de los resultados obtenidos con laaplicacion desarrollada a continuacion presentamos un ejemplo real y reciente sobrela radiografıa de un paciente cuyo tratamiento se lleva a cabo en la actualidad en unreconocido centro odontologico del paıs.

En la figura 4.6 se presenta un trazado realizado manualmente sobre la radiografıadel paciente. Una vez realizado este procedimiento que tardo alrededor de 20 minutos, elordoncista procedio a calcular las medidas necesarias para el analisis lateral de Ricketts.

Figura 4.6: Trazado manual

La radiografıa digital del mismo paciente, en formato jpg, fue cargada usando laopcion Cargar una imagen del menu; luego se introdujeron los puntos de interes

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seleccionando la opcion con Digitalizar puntos, con el proposito de solicitar un analisisde Ricketts pulsando el boton Trazar. Una vez obtenido el trazado y usando la opcionpara general la plantilla se obtuvo la imagen que se presenta en la figura (4.7).

Figura 4.7: Resultado del analisis: Plantilla

Podemos notar en la tabla (4.1) como los calculos hechos por el ortodoncista unavez realizado el trazado coinciden en gran medida con los calculos realizados por laaplicacion. Adicionalmente tambien se puede inferir que los calculos de la aplicacionson mas confiables (o precisos) ya que fueron generados por el computador y no conherranientas como el transportados o la regla, los cuales estan sujetos a la apreciaciondel ortodoncista o el profesional que realice el trazado.

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Cuadro 4.1: Puntos Referenciales

Medidad Unidades Calculo manual Software propuesto DiferenciaAnt Cranial Base (mm) 56,0 56,0 0,0

Post Facial Ht (mm) 60,0 59,3 0,7Cranial Deflect (deg) 26,5 26,1 0,4Porion Location (mm) -44,5 -44,4 -0,1Maxillary Depth (deg) 86,5 87,0 -0,5Maxillary Height (deg) 52,0 51,6 0,4Palatal Plane/Fh (deg) 6,0 6,5 -0,5

Facial Depth (deg) 85,0 84,6 0,4Facial Axis (deg) 91,0 90,9 0,1

Mandibular Plane (deg) 21,0 21,6 -0,6Total Facial Ht (deg) 54,0 53,6 0,4

Facial Taper (deg) 73,0 73,8 -0,8Convexity (mm) 2,0 2,0 0,0

Corpus Length (mm) 67,0 67,1 -0,1Mandibular Arc (deg) 32,0 32,4 -0,4

Lower Facial Height (deg) 41,0 40,9 0,1Mx 1, to APo (mm) 6,5 6,9 -0,4Mx 1, to APo (deg) 40,0 39,3 0,7Mx 1, to FH (deg) 121,0 121,6 -0,6

Mx 6, to PTV (mm) 10,5 10,6 -0,1Md 1, to APo Md 1, Inclination (deg) 22,0 22,4 -0,4

Md 1, Extrusion (mm) 4,0 3,8 0,2Oc. Plane Height (mm) 1,0 0,6 0,4

Oc.Plane Inclination (deg) 18,0 18,8 -0,8Molar Relation (mm) 3,5 3,8 -0,3Incisor Overjet (mm) 7,0 6,9 0,1Incisor Overbite (mm) 4,0 4,4 -0,4

Interincisor Angle (deg) 118,0 118,3 -0,3Lower Lip E-Plane (mm) -1,5 -1,6 0,1Upper Lip Length (mm) 27,0 26,7 0,3

Dist. Emb/Oc.Plane (mm) 0,5 0,6 -0,1

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Capıtulo 5Conclusiones

En este trabajo se analizo y desarrollo un software para automatizar el proceso detrazado en analisis cefalometrico. El diseno del software respeta las bases del modeloMVC y por lo tanto esta conformado por tres partes fundamentales que se identifican enel modelo, la vista (o interfaz) y el controlador. El desarrollo siguio un proceso espiral,el cual aseguro la obtencion de un software que satisface plenamente los requerimientosde usuario.

El software propuesto tiene las siguentes ventajas practicas sobre las aplicacionesexistentes:

Bajo costo computacional

Independencia de la plataforma

Adaptable a futuras incorporaciones de otros analisis y medidas

Se dispone de una interfaz de usuario que aspira satisfacer un compromiso entre mi-nimalista y humanizada. En el diseno se contemplo minimizar los errores del usuario;en ese sentido, la aplicacion desabilita las funciones que pudieran generar un estadoinconsistente.Las pruebas realizadas con varios usuarios, especialistas en el area de ortodoncia, re-sultaron satisfactorias, y confirman que los trazados no incrementan el margen de errorde las imagenes digitalizadas. Se propone a futuro, formalizar estas pruebas con unaherramienta formal de medicion de estos conceptos.

5.1. Trabajo futuro

Este trabajo marca el comienzo de una lınea de investigacion a que contempla laextension de este mismo programa a trazados cefalometricos frontales, y su utilizacion

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en otros campos de la odontologıa como lo es la cirugıa bucal o implantes de protesis.En particular pudieran considerarse:

Agregar nuevos analisis cefalometricos.

Implementar estudios de prediccion de crecimiento.

Con respecto la estructura del software, estudiar su aplicabilidad en otros contex-tos y disenar instrumentos para su evaluacion.

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Apendice ALista de tablas

Cuadro A.1: Referencias Craneales

Nombre del Punto Localizacion

Basion (Ba) Es el centro del hueso occipital, localizado en el bordeanterior del forumen magnum, entre los condilos deloccipital.

Nasion (N) Es el punto mas anterior de la sutura frontonasal.Porion (P) El punto Porion esta ubicado en la parte mas superior

del meato auditivo externo. Representa el centro delhueso temporal.

Orbital (O) Al ser la orbita una estructura bilateral se recomiendapromediar y seleccionar un punto unico orbital, en elinferior del margen de la misma.

ReferenciaPterigoidea (Pr)

Este punto es referencial y se selecciona en el lugarmas posterior de la curvatura de la fisura pterigomaxilar. Al observarse las imagenes de las dos fisuraspterigomaxilares, se promedian y se dibuja solo una.

Pterigoideo (Pt) not definedSilla Turca (S) Este punto se ubica en el punto medio de la fosa pi-

tuitaria

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Cuadro A.2: Referencias Mandibulares

Nombre del Punto Localizacion

Pogonio (Po o Pog) Esta localizado en el punto mas anterior del menton.Sin embargo, esa superficie en circunstancias puedeser relativamenteplana y poco especıfica vertical-mente.

ProtuberanciaMenti (Pm)

Esta localizado en el tope del “trigonum mentali”.Pm se situa donde la cortical vestibular termina ydonde el contorno supramental se convierte en proce-so alveolar.

Gnation (Gn) Tecnicamente, Gnation era el punto mas inferior yanterior del menton. En la practica, se construye yselecciona a traves de la interseccion de dos planos:el Plano Facial con el Plano Mandibular.

Menton (M) Es el punto mas bajo del borde o contorno inferior dela sınfisis.

Punto Xi El punto Xi o Centroide geometrico de la ramamandibular se obtiene bisectando la altura y el an-cho de la rama.

Subgonion (Sgo) Gonion por definicion es el punto mas inferior y pos-terior del angulo de la mandubula. El borde inferiordel angulo de la mandubula se utiliza para construirel Plano mandibular y es denominado Subgonion.

Punto Dc Tambien abreviado D, es el punto medio del cuello delcondilo, sobre el plano formado por los puntos Basiony Nasion.

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Cuadro A.3: Referencias Maxilares

Nombre del Punto Localizacion

Espina Nasal Ante-rior (Ena)

Es la punta de la espina nasal, corresponde al Acan-tion antropologico

Espina Nasal Pos-terior (Enp)

Es la interseccion del piso nasal con la pared anteriorde la fosa pterigopalatina

Punto A Se selecciona usualmente el punto de mayor profun-didad en la curvatura del borde anterior de los maxi-lares. En el adulto normal, el punto A esta practica-mente paralelo al apice de los incisivos centrales.

Cuadro A.4: Referencias en la Denticion

Nombre del Punto Localizacion

Incisivo Inferior(B1)

Seleccionamos la posicion comun mas representativade los centrales inferiores. Si un incisivo esta desplaza-do vestibularmente, este no representa la posicion detoda la seccion anterior. En general el promedio delos dos incisivos centrales es una buena alternativade trabajo.

Incisivo Superior(A1)

Ası como en el inferior, la posicion comun o prome-dio de los dos centrales superiores es una relacion detrabajo adecuada.

Primer Molar Infe-rior (B6)

El primer molar inferior es un elemento basico parael diagnostico, planificacion, y para consideracionesde anclaje. La posicion de ellos es promediada paratener una referencia comun.

Primer Molar Su-perior (A6)

Tambien los primeros molares superiores son prome-diados. Un problema usual son las subdivisiones, sinembargo, aun en estos casos es preferible promediarsus posiciones para el analisis cefalometrico.

Caninos Los cuatro caninos son de suma importancia clınicay sus puntas o cuspides sirven de referencia para elanalisis.

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Cuadro A.5: Planos

Nombre del Plano Descripcion

Plano Basion-Nasion

Cuando se hace un corte a traves del plano Basion-Nasion, Este plano corta la base de las apofisispterigoideas, atraviesa el cuello del condilo y es pa-ralelo a la sutura cigomatico-temporal. Este planopracticamente separa la cara del craneo.

Plano Frankfort Desde Porion, como centro del temporal, orienta elcentro de la audicion y el equilibrio con el sentido dela vista a traves de Orbital. Este plano en general esperpendicular a la sutura coronal.

Plano VerticalPterigoideo

Se traza una perpendicular a Frankfort a traves delpunto Pr (Referencia Pterigoidea). Actua como lıneaseparatoria de la cara de la base de las apofisispterigoideas. Se orienta con la sutura coronal. Confrecuencia denominamos a este plano (PTV) comoabreviatura de Vertical de la raız Pterigoidea.

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Cuadro A.6: Planos de la Cara

Nombre del Plano Descripcion

Plano Facial Este tradicional Plano se construye al conectar lospuntos Nasion y Pogonio. El angulo formado entreeste plano y Frankfort (angulo Facial) es quizas lamejor expresion horizontal del menton.

Plano Mandibular Han sido empleados muchos Planos Mandibulares,pero el mas simple y util es a traves del punto masinferior del angulo de la rama mandibular (Pto. Sub-gonion (Sgo)) hasta el punto Menton el cual es elborde inferior de la sınfisis.

Eje Facial El eje mas central descubierto en la cara es la lıneadesde el punto Pterigoideo (Pt) hasta Gnation (Gn).

Plano Nasal Se construye conectando Nasion y el punto A (N-A). Este plano en el crecimiento normal se desplazaanteriormente casi sin inclinacion. (Fig.30).

Eje Condilar Una lınea desde Xi a traves del punto “D” (mitaddel cuello del condilo medido sobre el plano Basion-Nasion) hasta Condilion forma el Eje Condilar.

Eje del Cuerpo Este plano se forma desde Protuberancia Menti (Pm),tambien conocido como Suprapogonio pasando por Xiy extendiendolo hasta que cruce con el Plano Basion-Nasion para formar en la interseccion el punto Ver-tigon (Ve).

Plano Palatino Una lınea trazada desde la Espina Nasal Anterior has-ta la Espina Nasal Posterior representa el plano delpaladar duro, el cual es el piso de la nariz y el techode la boca.

Plano A-Pogonio(A-Po)

La lınea desde el Punto A al Punto Pogonio es unPlano de referencia para la retrusion o protrusion delos dientes anteriores. Es la mejor referencia en el ra-zonamiento del diagnostico y en la planificacion.

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