Цель. Оценить перспективность применения нейронных сетей для цефалометрического анализа при помощи анализа точности ручной иидентификации анатомических ориентиров на цифровых латеральных телерентгенограммах.
Материалы и методы. Выполнена разметка 100 обезличенных телерентгенограмм в боковой проекции одиннадцатью врачами- ортодонтами по 21 параметру, получено 23100 цифровых рентгеновских изображения с нанесенной на них опорной точкой. Проведено сравнение координат опорной точки с «базовой точкой», то есть усредненной координатой для каждой опорной точки среди всех ее локализаций.
Результаты. По критерию среднего отклонения от «базовой точки» наилучшая точность достигнута для вершин режущих краев центральных резцов верхней (is) (0,589, ДИ = 95%) и нижней челюстей (ii) (0,835, ДИ = 95%), а также для середины входа в турецкое седло (S) (0,662, ДИ = 95%).
Для группы ориентиров с наименьшей согласованностью, куда вошли такие точки как Po (4,330, ДИ = 95%), Pt (2,999, ДИ = 95%) и Ba (2,887, ДИ = 95%), для автоматизации идентификаций и повышения качества цефалометрического анализа, вероятно, будет недостаточным применение только искусственных нейронных сетей и потребуется внедрение других элементов машинного обучения.
Заключение. Учитывая результаты нашего исследования, можно сделать вывод, что предложенный метод демонстрирует высокую точность для большинства точек и может быть использован для автоматизации цефалометрического анализа с дальнейшим развитием технологий машинного обучения.
Идентификаторы и классификаторы
Телерадиография, или телерентгенография (ТРГ) – метод исследования лицевого скелета в боковой, фронтальной и аксиальной проекциях, выполняемый с увеличенным фокусным расстоянием. Полученные при этом снимки делаются с целью проведения цефалометрического анализа. Отличие длиннофокусной съемки от близкофокусной заключается в том, что в первом случае отсутствует проекционное увеличение объекта за счет дивергенции проходящего сквозь него луча, что обеспечивает соответствие величины визуализируемых структур истинным анатомическим размерам. В связи с этим специалист получает возможность проводить измерения непосредственно по снимку и производить расчет степени отклонения величин от среднестатистической нормы, соответствующей тому или иному типу строения лицевого скелета [1]. В настоящее время существует множество методов цефалометрического анализа в ортодонтии. Общепринятым является тот факт, что для эффективной диагностики требуется комплексный подход, включающий использование комбинации из нескольких способов. Это существенно усложняет задачу и делает процесс трудоемким. Цефалометрия может сопровождаться как случайными, так и системными ошибками, связанными с определением опорных координат [2]. Это может привести к неточным измерениям соотношений между ними [3].
Список литературы
1. Рогацкий Д.В. Лучевая диагностика в стоматологии: 2D/3D/. - М.: ТАРКОММ, 2021. - 403 с.
2. Kamoen A, Dermaut L, Verbeeck R. The clinical significance of error measurement in the interpretation of treatment results. Eur J Orthod. 2011; 14: 569-78.
3. Tng TT, Chan T, Hägg U, Cooke M. Validity of cephalometric landmarks. An experimental study. Eur J Orthod. 1994; 14: 110-20. DOI: 10.1093/ejo/16.2.110
4. Bichu YM, Hansa I, Bichu AY, Premjani P, Flores-Mir C, Vaid NR. Applications of artificial intelligence and machine learning in orthodontics: a scoping review. Prog Orthod. 2021; 22(1): 18. DOI: 10.1186/s40510-021-00361-9
5. Muraev AA, Tsai P, Kibardin I, Oborotistov N, et al. Frontal cephalometric landmarking: humans vs artificial neural networks. Int J Comput Dent. 2020; 23(2): 139-148.
6. Kök H, Izgi MS, Acilar AM. Determination of growth and development periods in orthodontics with artificial neural network. Orthod Craniofac Res. 2021; 24(S2): 76-83. DOI: 10.1111/ocr.12443
7. Yao J, Zeng W, He T, Zhou S, et al. Automatic localization of cephalometric landmarks based on convolutional neural network. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2022; 161(3): e250-e259. DOI: 10.1016/j.ajodo.2021.09.012
8. Londono J, Ghasemi S, Hussain SA, et al. Evaluation of deep learning and convolutional neural network algorithms accuracy for detecting and predicting anatomical landmarks on 2D lateral cephalometric images: A systematic review and meta-analysis. Saudi Dent J. 2023; 35(5): 487-497. DOI: 10.1016/j.sdentj.2023.05.014
9. Hwang HW, Park J, Moon JH, et al. Automated Identification of Cephalometric Landmarks: Part 2. Might It Be Better Than human? Angle Orthod. 2020; 90(1): 69-76. DOI: 10.2319/022019-129.1
10. Bajjad AA, Gupta S, Agarwal S, et al. Use of artificial intelligence in determination of bone age of the healthy individuals: A scoping review. J World Fed Orthod. 2024; 13(2): 95-102. DOI: 10.1016/j.ejwf.2023.10.001
11. Czako L, Sufliarsky B, Simko K, Sovis M, et al. Exploring the Practical Applications of Artificial Intelligence, Deep Learning, and Machine Learning in Maxillofacial Surgery: A Comprehensive Analysis of Published Works. Bioengineering (Basel). 2024; 11(7): 679. DOI: 10.3390/bioengineering11070679
12. Оборотистов Н.Ю., Мураев А.А., Мокренко М.Е. и др. Сравнение традиционной - ручной и автоматической систем расстановки цефалометрических точек на телерентгенограмме головы в боковой проекции в специализированных программах // Ортодонтия. - 2022. - №4(100). - С.22-29.
13. Колсанов А.В., Попов Н.В., Аюпова И.О., Ивлева А.И. Согласованность мнений экспертов при изучении позиции опорных точек для изучения мягкотканного профиля лица на цифровых телерентгенологических снимках боковой проекции черепа // Стоматология. - 2021. - №100(4). - С.49-54.
14. Subramanian AK, Chen Y, Almalki A, Sivamurthy G, Kafle D. Cephalometric Analysis in Orthodontics Using Artificial Intelligence-A Comprehensive Review. Biomed Res Int. 2022; 2022: 1880113. DOI: 10.1155/2022/1880113
15. Kunz F, Stellzig-Eisenhauer A, Zeman F, Boldt J. Artificial intelligence in orthodontics. Journal of Orofacial Orthopedics/Fortschritte der Kieferorthopädie. 2020; 81(1): 52-68. DOI: 10.1007/s00056-019-00203-8
16. Persin LS. Orthodontics. National Manual in 2 vol. T.1. Diagnosis of dentoalveolar anomalies. M.: GEOTAR-Media, 2020. Р.304. doi: 10,33029/9704-5408-4-1-ONRD-2020-1-304.
17. Meric P, Naoumova J. Web-based Fully Automated Cephalometric Analysis: Comparisons between App-aided, Computerized, and Manual Tracings. Turkish Journal of Orthodontics. 2020; 33(3): 142-149. DOI: 10.5152/turkjorthod.2020.20062
18. Schwendicke F, Chaurasia A, Arsiwala L, et al. Deep learning for cephalometric landmark detection: systematic review and meta-analysis. Clin Oral Investig. 2021; 25(7): 4299-4309. DOI: 10.1007/s00784-021-03990-w
19. Gong BW, Chang S, Zuo FF, et al. Automated cephalometric landmark identification and location based on convolutional neural network. Zhonghua Kou Qiang Yi Xue Za Zhi. 2023; 58(12): 1249-1256. DOI: 10.3760/cma.j.cn112144-20230829-00118
20. Butul B, Sharab L. Obstacles behind the innovation-a peek into Artificial intelligence in the field of orthodontics. A Literature review. The Saudi Dental Journal. 2024. DOI: 10.1016/j.sdentj.2024.03.008
21. Ahn HJ, Soo-Hwan BSH, Baek SH, et al. A Comparative Analysis of Artificial Intelligence and Manual Methods for Three-Dimensional Anatomical Landmark Identification in Dentofacial Treatment Planning. Bioengineering. 2024; 11(4): 318. DOI: 10.3390/bioengineering11040318
22. Silva TP, Pinheiro MCR, Freitas DQ, et al. Assessment of accuracy and reproducibility of cephalometric identification performed by 2 artificial intelligence-driven tracing applications and human examiners. Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology and Oral Radiology. 2024. 137(4): 431-440. DOI: 10.1016/j.oooo.2024.01.011
23. Durão AR, Pittayapat P, Rockenbach MI, Olszewski R, et al. Validity of 2D lateral cephalometry in orthodontics: a systematic review. Prog Orthod. 2013; 14(1): 31. DOI: 10.1186/2196-1042-14-31
24. Kotuła J, Kuc AE, Lis J, Kawala B, Sarul M. New Sagittal and Vertical Cephalometric Analysis Methods: A Systematic Review. Diagnostics. 2022; 12(7): 1723. DOI: 10.3390/diagnostics12071723
25. Kattan EE, Kattan MH, Elhiny OA. A New Horizontal Plane of the Head, ID Design Press, Skopje. Repub. Maced. Open Access Maced. J. Med. Sci. 2018; 6: 767-771. DOI: 10.3889/oamjms.2018.172
26. Kumar V, Sundareswaran S. Cephalometric Assessment of Sagittal Dysplasia: A Review of Twenty-One Methods. Journal of Indian Orthodontic Society. 2014; 48(1): 33-41. DOI: 10.5005/jp-journals-10021-1215
27. Houston WJB, Maher RE, McElroy D, Sherriff M. Sources of error in measurements from cephalometric radiographs. Eur J Orthod. 1986; 14: 149-51. DOI: 10.1093/ejo/8.3.149
28. Baumrind S, Frantz RC. The reliability of head film measurements. 1. Landmark identification. Am J Orthod. 1971; 14: 111-27. DOI: 10.1016/0002-9416(71)90028-5
29. Park JA, Lee JS, Koh KS, Song WC. The use of a zygomatic arc as a reference line for clinical applications and anthropological research. Surg. Radiol. Anat. 2019; 41: 501-505.
30. Uğurlu M. Performance of a Convolutional Neural Network-Based Artificial Intelligence Algorithm for Automatic Cephalometric Landmark Detection. Turk J Orthod. 2022; 35(2): 94-100. DOI: 10.5152/TurkJOr-thod.2022.22026
31. Lindner C, Wang CW, Huang CT, Li CH, et al. Fully Automatic System for Accurate Localisation and Analysis of Cephalometric Landmarks in Lateral Cephalograms. Sci Rep. 2016; 6: 33581. DOI: 10.1038/srep33581
32. Kim YH, Lee C, Ha EG, Choi YJ, Han SS. A fully deep learning model for the automatic identification of cephalometric landmarks. Imaging Sci Dent. 2021; 51(3): 299-306. DOI: 10.5624/isd.20210077
33. Durão AP, Morosolli A, Pittayapat P, et al. Cephalometric landmark variability among orthodontists and dentomaxillofacial radiologists: a comparative study. Imaging Sci Dent. 2015; 45: 213-220.
34. Lau PY, Cooke MS, Hägg U. Effect of training and experience on cephalometric measurement errors on surgical patients. Int J Adult Orthodon Orthognath Surg. 1997; 12: 204-213.
35. Аюпова И.О., Морина А.В., Колсанов А.В. и др. Сравнительная оценка методов цефалометрического анализа телерентгенограмм боковой проекции черепа // Институт стоматологии. - 2023. - №1(98). - С.76-78.
36. Gravely JF, Benzies PM. The clinical significance of tracing error in cephalometry. Br J Orthod. 1974; 1: 95-101.
37. Колсанов А.В., Попов Н.В., Аюпова И. О. и др. Определение релевантности телерентгенографических исследований в практике врачей-ортодонтов // Медицинская техника. - 2023. - №3(339). - С.29-32.
38. Kolsanov AV, Popov NV, Ayupova IO, et al. Determination of the Usability of Teleroentgenographic Studies in Orthodontic Practice. Biomedical Engineering. 2023; 57(3): 195-199. DOI: 10.1007/s10527-023-10296-6
39. Tanikawa C, Yamamoto T, Yagi M, Takada K. Automatic recognition of anatomic features on cephalograms of preadolescent children. Angle Orthod. 2010; 80(5): 812-20.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Актуальность. Современные алгоритмы искусственного интеллекта позволяют получать новые знания о потенциальных факторах риска и моделировать инструменты, прогнозирующие хроническое течение заболеваний почек у детей. Управление течением хронической болезни почек (ХБП) основано на использовании инструментов, помогающих врачу своевременно прогнозировать переход от острого заболевания почек к хроническому и своевременно направить ребенка к нефрологу.
Цель исследования: разработать графический инструмент, позволяющий прогнозировать хроническую болезнь почек у детей.
Материалы и методы. Исходными данными для разработки графического инструмента (номограммы) послужили собственные результаты, опубликованные ранее. Из полученных предикторов ХБП у детей (протеинурия, гематурия, полиморфный маркер С598Т гена IL4) построена прогностическая модель высокого качества (ROC-AUC>90%).
Результаты. Построенная номограмма обладает высокой прогностической ценностью – с точностью 98,9% прогнозировать ХБП у детей.
Заключение: Разработанную номограмму, можно использовать в качестве графического помощника врача для прогнозирования хронического течения заболевания у пациентов с острым заболеванием почек.
Цель: настоящее исследование направлено на разработку клинической классификации программного обеспечения (ПО) на основе искусственного интеллекта (ИИ) в области лучевой диагностики.
Материалы и методы: для проведения исследования был проведён всесторонний анализ доступной информации о ПО на основе ИИ в сфере лучевой диагностики с использованием отечественных и зарубежных баз данных. В процессе анализа были выявлены ключевые аспекты, включая клиническую применимость ПО на основе ИИ, диагностическую точность медицинских изделий с использованием ИИ в лучевой диагностике.
Результаты: была разработана клиническая классификация ПО на основе ИИ в области лучевой диагностики. Кроме того, было выявлено важное замечание относительно представления метрик диагностической точности ПО на основе ИИ. В результате этого предложенная классификация была расширена и дополнена определением уровня представления метрик диагностической точности в зависимости от клинической классификации.
Заключение: на основе проведенного исследования разработана клиническая классификация ПО на основе ИИ, что обеспечивает единый подход к представлению данных о диагностической точности со стороны разработчиков. Данный подход позволяет повысить прозрачность и сравнимость информации о различных ПО на основе ИИ в медицинской практике, что способствует повышению эффективности и безопасности использования ПО на основе ИИ в медицинской практике. Результаты настоящего исследования имеют потенциал для масштабирования на другие области применения ИИ и могут быть использованы для совершенствования системы регулирования качества медицинских изделий с применением ИИ.
В настоящее время искусственный интеллект является одной из наиболее быстро развивающихся областей человеческого знания. Данная тематика имеет большое значение для науки и практики, в целом, и для медицины, в частности. Применение технологий искусственного интеллекта к сегментации зон головного мозга и выявлению аномальных участков особенно востребовано и перспективно в области нейрофизиологии, нейрохирургии, психиатрии, клинической психологии и других медицинских дисциплин. В данной работе проведено исследование существующих методов автоматизированной сегментации и анализа данных о структуре и функциональном состоянии головного мозга, а также метрик, применяемых для оценки эффективности данного подхода.
Цель: выявление нерешённых проблем и поиск тенденций в разработке методов сегментации и выявления аномальных участков головного мозга, а также определение наиболее эффективных методов и способов их улучшения.
Материалы и методы. Работа выполнена с использованием методологии Systematic Mapping Study (SMS). Данное исследование ограничивается предметной областью, связанной с сегментацией зон головного мозга и определением в нём аномальных участков.
Результаты. Основные результаты исследования представлены в виде классификационных таблиц и ментальной карты. Показано, что целью рассмотренных исследований является повышение точности при сегментировании зон головного мозга и нахождении аномальных участков. Такая метрика, как время обработки данных, применяется для оценки эффективности метода при малом количестве исследований, а в большинстве случаев вообще не рассматривается. При этом скорость обработки изображений в зависимости от применяемого метода измеряется минутами, что существенно ограничивает возможность использования данного подхода в экстренных ситуациях, в том числе при угрозе жизни человека.
Заключение. Для анализа данных о структуре и функциональном состоянии головного мозга в режиме реального времени требуется модификация уже разработанных методов энцефальной сегментации, а также разработка новых, более эффективных подходов. При этом скорость обработки данных должна быть соизмерима со временем вынесения срочного заключения о состоянии головного мозга человека.
Актуальность. Необходимость эффективного управления здравоохранением требует совершенствования медицинской статистики. Текущие методы сбора данных ограничены и неточны. Стратегия цифровой трансформации до 2030 года нацелена на создание безопасной и надежной информационной инфраструктуры здравоохранения с использованием отечественных технологий.
Цель исследования: провести анализ существующих методов сбора и анализа медицинской статистики в различных странах.
Материалы и методы. Для получения информации выполнен поиск релевантных исследований, опубликованных в электронных базах eLibrary, Refseek, Virtual Learning Resources Center, Yandex и Googlе. Стратегию поиска составляли такие ключевые слова и словосочетания на русском и английском языках, как «статистика», «сбор», «анализ».
Результаты. Исследование выявило ключевые методы развития сбора медицинской статистики в России и мире, фокусируясь на точности и полноте данных. Анализировались принципы конфиденциальности, охвата, качества, вычислимости, регулярности и репрезентативности, а также методы сбора: опросы, непрерывный сбор данных и автоматизированная передача информации.
Выводы. Уникальность российской системы статистического учета в здравоохранении заключается в сплошной регистрации каждого случая заболевания в медицинских организациях. Внедрение современных цифровых решений, основанных на первичных данных, соответствует основным принципам статистики. Это позволит упростить работу с информацией, повысить ее точность и доступность для оперативного реагирования на изменения в сфере здравоохранения.
Анализу подвергнуты данные литературы, представленные в открытых медицинских источниках, об использовании возможностей телемедицины в гематологии. Телемедицинская поддержка представляет собой эффективный способ ведения и мониторинга пациентов с целью минимизации визитов в лечебные учреждения в тех случаях, когда этого можно избежать. Изучены опыт и перспективы данного вида взаимодействия с точки зрения удовлетворенности пациентов и эффективности мониторинга различных гематологических заболеваний. Несмотря на малое количество результатов с высокой доказательностью, проведенные исследования демонстрируют оптимистичную картину использования телемедицины в реальной клинической практике, что ведет к необходимости более масштабных и качественных исследований для внедрения различных форм телемониторинга в рутинное наблюдение за гематологическими пациентами.
Использование квантовых технологий открывает новые возможности для разработки лекарственных средств, улучшения качества диагностики, защиты медицинской информации и персональных данных, повышения эффективности принятия врачебных решений. Целью исследования являлось изучение перспектив развития и применения квантовых технологий в сфере здравоохранения. Для достижения цели выполнен анализ отдельных кластеров квантовых технологий, имеющих максимальные перспективы коммерческого применения в здравоохранении; построен патентный ландшафт рассматриваемой технологической области; подготовлен обзор созданных на основе квантовых технологий рыночных продуктов для здравоохранения. Показано, что максимальное развитие в сфере здравоохранения получили квантовые сенсоры, квантовые вычисления и квантово-устойчивые решения кибербезопасности. Количество созданных технических решений в рассматриваемой технологической области, получивших патентную охрану, составляет более 6,5 тысяч, из которых 3,5 тысячи поддерживаются.
В качестве ключевых бенефициаров использования квантовых технологий в здравоохранении предлагается рассматривать, прежде всего, фармацевтические компании и биотехнологические стартапы, которые могут сократить время моделирования и тестирования лекарств, повысить точность прогнозирования побочных эффектов лекарственных средств и взаимодействия лекарственных препаратов за счет использования квантовых вычислений, ускорить анализ больших данных и оптимизировать протоколы клинических исследований.
Издательство
- Издательство
- НМХЦ ИМ. Н.И. ПИРОГОВА МИНЗДРАВА РОССИИ
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 105203, г Москва, р-н Восточное Измайлово, ул Нижняя Первомайская, д 70
- Юр. адрес
- 105203, г Москва, р-н Восточное Измайлово, ул Нижняя Первомайская, д 70
- ФИО
- Карпов Олег Эдуардович (Генеральный директор)
- Контактный телефон
- +7 (499) 4640303