基于少样本迁移学习的显微CT牙髓腔影像自动分割模型研究郭小龙 唐文辉 朱其奎 张滢 林也榆 傅玮涛 李佳兴 孟柳燕
中华口腔医学杂志2026年 61卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112144-20260226-00134
目的
构建一种基于少样本迁移学习的显微CT牙髓腔影像自动分割模型,为牙髓腔三维解剖研究及数字化根管治疗提供技术支持。
方法
收集2025年1至9月武汉大学口腔医院口腔颌面外科门诊提供的因疾病拔除的110颗离体牙,进行显微CT扫描,数据通过简单随机抽样以1∶9∶1的比例分为训练集(10颗)、测试集(90颗)和独立测试集(10颗)。由2名口腔主治医师精细标注离体牙三维牙髓腔影像,建立分割金标准。通过引入跨领域适配策略,在少量训练样本指导下将自然图像分割基础模型——分割一切模型(SAM)迁移至牙髓腔影像分割,构建显微CT牙髓腔影像自动分割模型(PulpSAM)。通过多维度定量和定性分析比较不同数目(0、1、3及10颗牙)训练样本获得的深度学习模型(SAM、PulpSAM-1、PulpSAM-3和PulpSAM-10)对牙髓腔(整个髓腔、根尖3 mm和侧副根管)分割结果的影响,并与U-Net和nnU-Net模型进行对比。比较人工标注、模型自动分割(选择以上结果最好的PulpSAM模型)及模型分割(结果最好的PulpSAM模型)结合人工精修3种方法所需时间。
结果
1、3和10颗牙训练样本下,各PulpSAM模型分割性能均较高,Dice系数、交并比、精确率、召回率和准确度中位数均≥92.3%,95%豪斯多夫距离(95%HD)中位数均≤0.04 mm,平均对称表面距离(ASSD)中位数均为0.02 mm,均显著优于SAM模型相应指标(均P<0.008 3),各PulpSAM模型分割的牙髓腔影像体积及相对体积差异(RVD)均显著小于SAM模型相应指标(均P<0.008 3)。除ASSD和精确率外,PulpSAM-3的其他7个分割准确性指标均显著优于PulpSAM-1(均P<0.008 3)。PulpSAM-3召回率、ASSD和牙髓腔影像体积均显著大于PulpSAM-10(均P<0.008 3),精确率和RVD绝对值均显著小于PulpSAM-10(均P<0.008 3);两者Dice系数、交并比、准确度和95%HD差异均无统计学意义(均P>0.008 3)。各PulpSAM模型的所有分割准确性指标均显著优于相应U-Net和nnU-Net模型(均P<0.017)。人工标注、PulpSAM-3分割、PulpSAM-3分割结合人工精修3种方法的分割时间分别为3 354.6(852.0)、190.0(27.9)和646.4(171.5)s,三者间差异有统计学意义(χ2=25.80,P<0.001)。
结论
基于少样本迁移学习构建的PulpSAM模型可实现显微CT牙髓腔影像的高效、高精度自动分割。
边缘增强三分支神经网络模型在锥形束CT髁突影像三维分割中的应用研究周娉 宋永坤 刘显 褚衍昊 肖钰欣 谢泽媛 余泽祥 梁烨 卢燕勤
中华口腔医学杂志2026年 61卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112144-20260215-00120
目的
探讨边缘增强三分支神经网络(T-Net)模型用于锥形束CT图像中下颌骨髁突自动化三维分割的性能,以提升髁突分割精度。
方法
回顾性收集2022年1月至2024年1月于湖南中南大学湘雅口腔医院正畸科就诊的354例错畸形患者(708侧髁突)锥形束CT影像资料,按6∶2∶2比例划分为训练集(424侧)、验证集(142侧)、测试集(142侧)。设计T-Net模型以单编码器-双解码器结构为基础构架,引入由边缘信息作为标签的边缘解码器,通过分割解码器与边缘解码器之间的跳跃连接和特征交互,有效提升模型对轮廓特征信息的提取能力。采用3D slicer软件对所有图像进行人工标注(金标准),通过验证集优化T-Net模型参数,测试集评估该模型性能,并与其他4种主流网络模型(3D U-Net、Attention U-Net、Swin UNETR和V-Net)进行对比,采用可视化分割结果和Dice系数、交并比、准确率、精确率、F1分数、灵敏度、平均绝对误差(MAE)等指标定性和定量评估模型性能。
结果
T-Net模型能精确且完整地分割髁突,其Dice系数(0.976±0.011)、交并比(0.953±0.021)、准确率(0.999±0.001)、精确率(0.979±0.010)、灵敏度(0.974±0.019)和F1分数(0.976±0.011)均优于其他4种模型。与金标准相比,T-Net模型的髁突形态学MAE值最小(体积550 mm3、表面积81 mm2、长0.473 mm、宽0.781 mm、高1.876 mm)。
结论
T-Net模型在髁突分割任务中表现卓越,其性能指标显著优于其余4种模型,该模型能从锥形束CT图像中准确提取髁突形态特征,以实现精确分割和三维重建。
基于八叉树扩散模型的牙冠
面形态智能生成方法研究柴笑寒 魏斯桐 陈睿佳 姜唐沐其 吴双 王鹏帅 杨静文
中华口腔医学杂志2026年 61卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112144-20260225-00133
目的
探索一种基于八叉树扩散模型的三维点云补全方法,用于个性化牙冠面形态智能生成,并评估生成的牙冠面形态与天然牙相似性及功能适配性。
方法
选取开源数据集(来自北京大学口腔医学院·口腔医院及南京市口腔医院的开源数据,患者年龄35~50岁)上下颌单侧第二前磨牙至第二磨牙口内扫描数据780例,其中720例用于模型训练,60例用于测试。构建基于八叉树结构的扩散模型,进行牙冠三维形态无条件生成及掩码条件生成。无条件生成阶段采用推土机距离(EMD)作为形态差异距离度量指标,并采用Kruskal-Wallis检验比较无条件生成牙冠(DM-U)与天然牙咬合接触面积差异。条件生成阶段收集12例2024年9月至2026年2月来自北京大学口腔医学院·口腔医院健康学生志愿者的口内扫描数据,男女各6例,年龄22~24岁,分别生成掩码条件扩散模型生成牙冠(DM组),并与天然牙(NA组)、技师设计牙冠(TE组)及软件设计牙冠(AT组)进行4组间比较。分析5个解剖标志点三维坐标偏差及欧氏距离误差,并以天然牙为金标准计算三维表面均方根误差(RMSE)。采用Friedman检验进行统计分析。
结果
无条件生成中,EMD结果显示覆盖率为50.88%,最小匹配距离(MMD)为1.74,1-最近邻准确率(1-NNA)为0.504,提示生成牙冠与天然牙在特征空间有较高的相似性。咬合接触面积比较显示DM组与NA组差异无统计学意义(χ²=0.75,P=0.387)。条件生成中,TE组、AT组、DM组RMSE值分别为0.39(0.11)、0.37(0.13)、0.31(0.10)mm,3组间总体差异无统计学意义(χ²=3.50,P=0.174)。
结论
基于八叉树扩散模型的三维点云补全方法能有效学习天然牙冠面形态,实现个性化牙冠面重建,生成的牙冠面与天然牙相似性及功能适配性与技师设计方法相当。
口内扫描与锥形束CT评价种植体植入精度的比较研究富晓娇 伍昕宇 钱姝娇 史俊宇 赖红昌 刘蓓蕾
中华口腔医学杂志2026年 61卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112144-20260206-00101
目的
比较使用锥形束CT和口内扫描评价种植体植入位置准确性的差异。
方法
前瞻性纳入上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔种植科2024年12月至2025年6月收治的拟行单枚种植体修复的缺牙患者,于术前采集患者锥形束CT和口内扫描数据,以修复为导向虚拟设计种植体位置,种植术中参考设计位置自由手植入种植体,术后采集患者带种植体位置信息的锥形束CT和口内扫描数据,分别采用锥形束CT和口内扫描方法测量种植体的三维偏差,包括根尖偏差和颈部偏差(包括总偏差、近远中向偏差、颊舌向偏差和深度偏差)以及角度偏差。采用Wilcoxon检验比较两种测量方法所得结果的差异。使用混合效应模型探讨是否存在口内修复体、是否同期植骨、锥形束CT质量优劣、前后牙区对两种方法结果的影响。采用组内相关系数和Bland-Altman分析比较两种方法的一致性。
结果
共纳入36例患者,其中男性17例,女性19例,年龄(38.2±10.6)岁,锥形束CT测量的根尖总偏差、颈部总偏差和角度偏差分别为1.4(1.0)、1.2(0.8)mm和5.2°(4.1°),口内扫描相应结果为1.3(0.7)、1.0(0.6)mm和4.6°(4.3°)。两组各指标结果差异均无统计学意义(均P>0.05)。两种方法的组内相关系数>0.90,一致性较好。Bland-Altman分析显示,两种方法测量的根尖总偏差差值(口内扫描-锥形束CT)的95%一致性界限为-0.67~0.67 mm,测量的角度偏差差值(口内扫描-锥形束CT)的95%一致性界限为-2.34°~2.64°。混合效应模型分析显示,存在口内修复体可影响两种方法测量的距离偏差差值(口内扫描-锥形束CT),包括颈部深度偏差、根尖深度偏差和根尖近远中向偏差的差值。
结论
口内扫描与锥形束CT测量种植体三维偏差的结果具有可比性,两者一致性较高,但两者测量差值的95%一致性界限较宽。
健康人下颌切点小开闭口运动轨迹与经验铰链轴运动轨迹一致性研究商相宜 单珅瑶 温奥楠 高梓翔 李文博 杨咏涛 王艺蓁 郭殊玮 田淯文 王勇 等
中华口腔医学杂志2026年 61卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112144-20260301-00141
目的
分析健康受试者下颌切点的小开闭口运动轨迹与经验铰链轴(AHA)运动轨迹的一致性,探讨起始颌位对下颌切点小开闭口运动轨迹的影响。
方法
于北京大学口腔医学院·口腔医院修复科研究生群体中招募20名健康志愿者(男性11名,女性9名)作为受试者,年龄(28.0±5.6)岁。使用下颌运动记录系统采集受试者下颌切点(下颌左右中切牙近中切点连线的中点)以正中关系位(CRP)或牙尖交错位(ICP)为起始颌位的小开闭口运动轨迹,作为实验组(分别为CRP组和ICP组)。用受试者多源数据构建静态虚拟患者,并虚拟构建下颌切点AHA运动(以AHA为轴的圆周运动)轨迹作为参考组。在数学计算软件中分别计算2个实验组与参考组轨迹之间的轨迹偏差和轨迹平面偏差,并进行统计学比较,以分析以CRP和ICP为起始颌位对受试者下颌切点小开闭口运动轨迹的影响。
结果
CRP组和ICP组轨迹偏差分别为(1.07±0.17)和(1.08±0.17)mm(t=0.30,P=0.767),CRP组和ICP组轨迹平面偏差分别为(0.54±0.15)和(0.59±0.12)mm(t=1.20,P=0.245),两组差异均无统计学意义。
结论
下颌切点以CRP和ICP为起始颌位的小开闭口运动轨迹均呈现良好的圆周运动特征,与AHA运动轨迹的一致性较好。