论文部分内容阅读
目的:（1）利用离体牙X线根尖片图像建立数据集,构建基于深度学习模型的计算机辅助龋病诊断系统。（2）通过增量样本训练,优化计算机辅助龋病诊断系统,并通过分析临床X线根尖片图像中的邻面龋,评估其临床应用的可行性。方法:（1）收集2017～2018年就诊于福建医科大学附属口腔医院患者自愿提供的因治疗需要而拔除的人恒前磨牙及磨牙160颗。利用其中80颗离体牙（160个邻面）的X线根尖片图像构建数据集,采用Matlab（Matlab2016b,Math Works,USA）建立基于深度学习模型的计算机辅助龋病诊断系统。由两名观察者和计算机辅助龋病诊断系统分别对其余80颗离体牙（160个邻面）的X线根尖片图像的邻面龋损进行评估,以组织学检测结果作为金标准,通过受试者工作特征（receiver operating characteristic,ROC）曲线综合评估肉眼影像诊断和计算机辅助龋病诊断系统的灵敏度和特异度,利用ROC曲线下面积（areas under the ROC curves,AUC）值比较两种诊断方法的总体诊断准确性。通过灵敏度、特异度、阳性预测值（positive predictive value,PPV）和阴性预测值（negative predictive value,NPV）及其95%置信区间（confidence interval,CI）进一步比较两种诊断方法的准确性。使用SPSSAU（SPSSAU 20.0,北京青丝科技有限公司,中国）比较两个AUC值,利用卡方检验比较两种诊断方法的灵敏度、特异度、PPV、NPV以及对离体牙不同等级龋坏的诊断结果（α=0.05）,对计算机辅助龋病诊断系统诊断邻面龋的性能进行初步验证。（2）收集2018～2019年就诊于福建医科大学附属口腔医院的60名患者的60张X线根尖片,共182颗牙。利用其中91颗牙（182个邻面）的X线根尖片图像作为训练数据集,对计算机辅助龋病诊断系统进行增量样本训练及改进。由两名观察者和计算机辅助龋病诊断系统分别对其余91颗牙（182个邻面）的X线根尖片图像的邻面龋损进行评估,以3名牙体牙髓科专科医生的评估结果作为金标准进行ROC曲线分析。通过比较肉眼影像诊断和计算机辅助龋病诊断系统的AUC值、灵敏度、特异度、PPV和NPV（α=0.05）,评价该系统的临床应用价值。结果:（1）以80颗离体牙的X线根尖片图像（160个邻面）作为训练数据集,采用Matlab实现龋齿的X线根尖片图像处理与识别算法,并初步建立了基于深度学习模型的计算机辅助龋病诊断系统。当分析对象为离体牙X线根尖片时,肉眼影像诊断与计算机辅助龋病诊断系统的AUC值分别为0.729（95%CI:0.650～0.808）和0.762（95%CI:0.685～0.839）,差异无统计学意义（P=0.555）。计算机辅助龋病诊断系统与肉眼影像诊断的特异度、PPV、NPV相似（P均>0.05）。计算机辅助龋病诊断系统的灵敏度显著高于肉眼影像诊断（P=0.014）。肉眼影像诊断和计算机辅助龋病诊断系统对离体牙X线根尖片中1级龋坏（龋坏到达釉质外1/2）的检测灵敏度分别为27.3%和77.3%,二者差异有统计学意义（P=0.001）。（2）以30张临床X线根尖片图像（91颗牙,182个邻面）作为增量数据集,对计算机辅助龋病诊断系统进行了增量样本训练,并对该系统进行了改进及优化。当分析对象为临床X线根尖片时,对于前磨牙、磨牙、前磨牙和磨牙,肉眼影像诊断与计算机辅助龋病诊断系统的AUC值分别为0.697（95%CI:0.572～0.822）和0.846（95%CI:0.755～0.937）、0.835（95%CI:0.741～0.929）和0.782（95%CI:0.688～0.875）、0.765（95%CI:0.686～0.844）和0.810（95%CI:0.744～0.875）,差异均无统计学意义（P均>0.05）。肉眼影像诊断对磨牙、前磨牙和磨牙的PPV显著高于计算机辅助龋病诊断系统（P均<0.05）,计算机辅助龋病诊断系统对前磨牙、前磨牙和磨牙的NPV显著高于肉眼影像诊断（P均0.05）。计算机辅助龋病诊断系统相比肉影像眼诊断灵敏度高而特异度低（P均<0.001）。肉眼影像诊断和计算机辅助龋病诊断系统对临床X线根尖片中1级龋坏（龋坏到达釉质外1/2）的检测灵敏度分别为25.0%和100.0%,二者差异有统计学意义（P=0.007）。肉眼影像诊断和计算机辅助龋病诊断系统对临床X线根尖片中4级龋坏（龋坏到达牙本质外1/2）的检测灵敏度差异亦具有统计学意义（P=0.032）。结论:利用离体牙的X线根尖片图像作为基础数据集、临床X线根尖片图像作为增量数据集,建立的计算机辅助龋病诊断系统具有优秀的诊断性能。与肉眼诊断相比,该系统的灵敏度高而特异度低、对釉质龋尤其是浅龋更为灵敏,且具有和肉眼诊断相似的诊断准确性。