[發明專利]一種基于卷積神經網絡的牙齒圖像齲壞識別方法及系統

在審

• 申請號: 202010690021.6
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111798445A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 夏斌;郝愛民;李若竹;李帥;王勇;李浩
• 申請（專利權）人: 北京大學口腔醫院;北京眾繪虛擬現實技術研究院有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06N3/08;G06N3/04;G06K9/62
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗

本發明提供一種基于卷積神經網絡的牙齒圖像齲壞識別方法及系統。本發明通過對大量的經過臨床診斷的牙的數碼照片進行深度學習，能夠準確判斷目標照片中牙齒齲壞的概率，可以幫助民眾進行齲的自我監管，必要時及時到醫院就診檢查。具有實時性好，能發現早期齲壞的特點。

技術領域

本發明涉及一種基于深度學習的牙齒健康狀態判斷系統，其判斷對象是數碼照片，主要解決的問題是非專業人士自我發現早期齲有困難，該算法可以對早期齲進行預警。

背景技術

齲病(dental caries)，是以細菌為病原體，多種因素參與，發生在牙齒硬組織的慢性、進行性、破壞性疾病。齲病是一種常見病、多發病，世界衛生組織將其列為危害人類的三大疾病之一，盡可能早地發現齲病，并對其進行早期預防和治療，可以很大程度上預防齲病的發展。

齲，尤其是兒童齲，齲蝕范圍廣，發展迅速，齲損早期表現不明顯，家長發現并就醫時通常齲損已發展成洞，甚至已出現牙髓炎或牙齦瘺管的癥狀。因此，盡可能早地發現齲病，對于兒童齲的治療至關重要，可以在最大程度上預防齲病的進展并獲得較好的療效。

齲的好發牙面依次為咬合面、鄰面、牙根面、唇頰側。根據齲發生的解剖部位不同，可以分為三類：窩溝點隙齲(合面齲)、光滑面齲(鄰面齲、唇舌側齲)、根面齲。不易發現的早期齲病常見于牙齒的窩溝點隙及鄰面。后牙咬合面的窩溝點隙是牙齒發育過程中硬組織融合不全遺留的薄弱部位，且容易積存菌斑和食物殘渣，溝裂不易清潔，加上其礦化程度低，易發生齲壞，且由于窩溝齲壞三維結構復雜，早期發現有困難；牙齒鄰面由于存在食物嵌塞及菌斑堆積，易發生齲壞，發生在鄰面的齲壞具有早期的隱蔽性，其多發生在接觸點根方，往往在齲壞擴展波及鄰面接觸點牙本質時，通過視診可見邊緣嵴下的墨浸狀改變才能被發現；鄰面齲和窩溝齲在早期，也就是形成明顯齲洞前其發現和診斷對口腔專業人士來說都有一定的困難，除臨床檢查外還需要借助X線片等檢查手段。對非專業人士而言要發現這些類型的齲壞幾乎是不可能的。等自我感知到齲壞時齲洞已經不小，治療所需要消耗的成本更高，而且效果與早治療相比不理想。兒童齲具有齲壞進展快的特點，對于大面積已有破壞的深齲齒，病變進展到牙本質深層，臨床上通?？捎^察到明顯的深齲洞，接近牙髓，可有或沒有自覺癥狀，如未經及時治療，齲壞易發展為牙髓炎或根尖周炎。本發明通過深度學習算法的開發設計能夠識別窩溝早期齲(窩溝形態相對完整，表現為溝壁溝底的齲壞)、早期鄰面齲(未破壞邊緣嵴者)和大面積已有破壞的深齲齒的自動判斷系統，以實現對牙齒齲壞的預警，更好的進行口腔健康狀況監測。

隨著計算機技術的發展，更多的新技術被應用于更準確的檢測和判斷窩溝齲及鄰面齲，如光學投照、電阻抗法、定量光導熒光技術(QLF)、近紅外透照成像技術、數字化X線攝影、LED技術等。這些技術需要較為昂貴的外部成像硬件，且對外界環境條件也有一定的要求，對于推廣應用到普通人群有較多限制。Sopro-life是采用LED技術的齲齒探測系統，其工作原理尚未明確，可能與窩溝底部的有機物有關，其有三種模式，其中日光模式可將牙面局部放大50倍，在診斷模式下發射450nm波長熒光，并在程序中觀察，正常牙體組織呈綠色，異?？梢升x組織呈紅褐色。目前已有部分研究證明以上技術具有較好的靈敏度，但特異度波動范圍較大，影響因素較多，對激光有反應的物質均可能對數值產生影響，如菌斑牙石、食物殘渣、色素、修復材料、窩溝封閉劑、拋光膏等。