KOOATM软件在X线头影测量软组织分析中的临床应用

马琪华，杨礼嘉，黄凤琼，周志迎

1.暨南大学口腔医学院，广东 广州 510000；

2.暨南大学附属第一医院口腔科，广东 广州 510000

大多数错颌畸形患者在寻求正畸治疗时，除牙列排齐和口颌系统功能外，对面型的改善有一定要求。和谐的软组织轮廓是正畸治疗的重要目标之一，一直以来受到业界关注。迄今为止已经有许多学者提出各自的软组织评判方法：如Holdaway[1]的H角、Tweed Merrified[2]提出的侧貌线和Z角、Ricketts[3-4]的审美平面E线、Burstone[5]的面凸角。

X线头影测量常用于病例诊断、治疗计划制定、治疗结果评估和生长发育预测等[6]。自1931 年Broadbent[6]首次提出以来，其大致经历了人工测量、计算机辅助头影测量分析和计算机自动识别分析的3个发展阶段[7]。这一技术的发展有效节省临床医生时间及提高测量的精确度。因此本研究对KOOATM全自动测量软件与半自动辅助测量软件在正畸患者软组织分析中的准确性进行比较。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2018年3月至2019年10月于暨南大学附属第一医院口腔科就诊的正畸患者50例，每人拍摄一张侧位片。纳入标准：(1)恒牙列、第二恒磨牙完全萌出，根尖闭合；(2)口内无修复体、正畸托槽和种植体；(3)颞下颌关节无病理性改变；(4)无全身系统性疾病。排除标准：(1)存在严重骨性畸形、颌面部大面积缺损、唇腭裂；(2)既往面部软组织整形手术等。每位患者均由同一放射科医师使用同一台机器拍摄侧位片，患者处于自然头位。

1.2 方法 对已拍摄的头颅侧位片进行处理，在KODAK Dental Imaging Software 的控制面板里选择软硬组织边缘轮廓增强模式，然后将其分别导入两种测量软件中,见图1。X 线头影测量分析方法选用Holdaway、Ricketts、Tweed Merrifield、Burstone 分析法中的12 个测量项目(表1)。由2 名具有5 年以上工作经验的正畸医生分别在Winceph8.0 半自动辅助测量软件中进行定点测量，重复测量3 次并取其平均值作为最终结果，每人每天测量的侧位片少于10 张。另外使用KOOATM 全自动测量软件(version1.0，Modontics Inc)，在不经任何人工介入修正的情况下进行测量。

表1 本研究设定的头影测量项目Table 1 Cephalometric items set in this study

图1 头颅侧位片的处理Figure 1 Treatment of lateral cranial radiography

1.3 统计学方法 应用SPSS26.0 软件进行数据统计分析。采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient，ICC)评价2 名医生测量结果之间的一致性，采用配对t 检验比较测量结果之间的差异性。以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

本研究中2 名正畸医生之间的ICC 均大于0.75，其中83.3%(10/12)的项目大于0.9，结果显示测量的精密度较高，可认为2 名正畸医生测量结果基本一致。KOOATM 全自动测量软件的测量结果与2 名正畸医生测量结果的平均值采用配对t 检验进行统计学分析，结果显示：除H角、Z角、鼻唇角、上唇凸度、下唇凸度及颏唇沟深外，其余测量项目的检验结果比较差异均无统计学意义(P＞0.05)，见表2。

表2 KOOATM全自动人工智能测量软件和Winceph8.0半自动辅助测量软件测量结果比较(n=50)Table 2 Comparison of measurement results of KOOATM software and Winceph 8.0 software(n=50)

3 讨论

头影测量是正畸诊断的一个重要组成部分。目前临床上广泛应用计算机软件对数字化侧位片进行头影测量。KOOATM 全自动测量软件具有全智能辨识、瞬时完成自动定点、自动分析及自动报告的特点，节约了临床医生的时间和精力。

由于拍摄时患者的头位、操作者的定点水平、定点的随机误差和图像分辨率会影响本研究结果，因此，本研究中患者采用自然头位以尽量减小对研究结果造成偏差[8-9]。同时，本研究采用组内相关系数对2 名正畸医生的测量结果进行一致性检验，结果表明一致性较好(ICC＞0.75)，从而减小了因操作者的定点水平、定点的随机误差造成的结果偏差。

本研究对12 项测量结果进行配对t 检验，发现H角、Z角、鼻唇角、上唇凸度、下唇凸度、颏唇沟深这几个测量项目的检验结果差异均有统计学意义(P＜0.05)。分析原因可能是：(1) Z 角的值与眶耳平面(Frankfurt horizontal plane，FH)的定位有关。眶耳平面的定义是骨性外耳道外上点(解剖耳点)与左侧眼眶最下点(眶点)的连线[10]。由于X 射线技术是一种二维对三维颅面结构的投影,会造成双侧结构重叠及图像扭曲[11]，而且外耳道的走形类似“S”形，使得人们对解剖耳点的定位较困惑。本研究采用解剖耳点来定位眶耳平面，可能造成Z 角值有统计学差异。(2)数字化头影测量通常采用医生在屏幕上定点，或是计算机利用深度学习算法(eg：模糊逻辑)自动检测和识别标志点来实现计算机的自我定位[12]。因此，图像质量对测量结果准确性的影响较大。本研究为了将影响图像质量的因素降到最低，选取了300 dpi的高质量像素[13]。(3)当图像轮廓曲度不大、边缘模糊、最突点不鲜明时，人类视觉的局限性会使标志点定位产生误差[14]。本实验中H角、上唇凸度、下唇凸度、颏唇沟深测量结果具有统计学意义，可能是由于颏部轮廓曲度不大，导致人工定点有所偏差。(4)有研究发现头颅右侧软硬组织结构与球管、胶片间距离大于左侧，导致左右两侧结构的放大误差不一致，从而形成双重影像[15]。因此患者面部不对称也可能是本研究测量结果出现差异的原因，这需要后期增加样本量进一步分组研究。

本研究通过对比KOOATM 全自动测量软件与Winceph8.0半自动辅助测量软件在X线头影测量软组织分析中的差异性，显示了全自动测量软件与Winceph8.0半自动测量软件测量结果基本一致，且全自动测量软件能更高效地用于临床上正畸患者的诊断与治疗。然而，本研究发现KOOATM 全自动测量软件在特定区块的识别上仍然会出现误差，比如结构复杂和重叠严重的区域(如：上下颌后牙区段、颅面结构深处以及颞颌关节区域)，这也是目前头影测量分析存在误差的常见原因[16]。因此人工智能的运算方法需要通过进一步自主学习提高定点的精确度，以更好地应用于临床工作。