Luận án Tiến sĩ Răng hàm mặt: Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:201

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy" là xác định độ nhạy, độ đặc hiệu của một số phương pháp chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp meta analysis; Xây dựng hệ dữ liệu chuẩn hỗ trợ máy học để chẩn đoán sàng lọc sâu răng giai đoạn sớm; Đánh giá độ nhạy, độ đặc hiệu của chẩn đoán sàng lọc sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Răng hàm mặt: Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI MAI THỊ GIANG THANH HIỆU QUẢ CỦA CHẨN ĐOÁN SÂU RĂNG GIAI ĐOẠN SỚM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỌC MÁY LUẬN ÁN TIẾN SĨ RĂNG HÀM MẶT HÀ NỘI - 2023
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI MAI THỊ GIANG THANH HIỆU QUẢ CỦA CHẨN ĐOÁN SÂU RĂNG GIAI ĐOẠN SỚM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỌC MÁY Chuyên ngành : Răng Hàm Mặt Mã số : 9720501 LUẬN ÁN TIẾN SĨ RĂNG HÀM MẶT Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TS. Võ Trương Như Ngọc 2. PGS.TS. Ngô Văn Toàn HÀ NỘI - 2023
LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới Ban giám hiệu, Phòng QLĐT Sau đại học, Trường Đại học Y Hà Nội; Ban lãnh đạo, Phòng Đào tạo – Nghiên cứu khoa học – Hợp tác quốc tế, Bộ môn Răng trẻ em, Viện Đào tạo Răng Hàm Mặt đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Lãnh đạo Khoa Răng Miệng, Bệnh viện Hữu Nghị Việt Nam - CuBa; Viện Đào tạo Răng Hàm Mặt, Trường Đại học Y Hà Nội; Trung tâm thực hành khám chữa bệnh - Trường Cao đẳng Y tế Hà Đông đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới GS.TS. Võ Trương Như Ngọc, PGS.TS. Ngô Văn Toàn những người Thầy đáng kính luôn động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô làm việc trong Lab nghiên cứu tại Phòng Công nghệ đa phương tiện và thực tại ảo, Viện Công Nghệ Thông Tin- Đại học Quốc gia Hà Nội đã luôn quan tâm, giúp đỡ trong suốt quá trình tôi thực hiện luận án. Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Cao đẳng Y tế Hà Đông, tập thể giảng viên nơi tôi công tác đã luôn động viên, khuyến khích và tạo điều kiện thuận lợi nhất trong suốt quá trình tôi thực hiện luận án. Xin bày tỏ lòng biết ơn vô hạn đến cha mẹ kính yêu, chồng con và những người thân trong gia đình đã kiên trì chia sẻ, động viên, ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Cuối cùng, xin kính chúc các Thầy, Cô, các bạn đồng nghiệp, anh chị em, bạn bè luôn mạnh khỏe, đạt được nhiều thành tựu trong công tác, học tập và nghiên cứu khoa học! Nghiên cứu sinh Mai Thị Giang Thanh
LỜI CAM ĐOAN Tôi là Mai Thị Giang Thanh, nghiên cứu sinh khóa 37 Trường Đại học Y Hà Nội, chuyên ngành Răng Hàm Mặt, xin cam đoan: 1. Đây là luận án do bản thân tôi trực tiếp thực hiện dưới sự hướng dẫn của GS.TS. Võ Trương Như Ngọc và PGS.TS. Ngô Văn Toàn. 2. Công trình này không trùng lặp với bất kỳ nghiên cứu nào khác đã được công bố tại Việt Nam. 3. Các số liệu và thông tin trong nghiên cứu là hoàn toàn chính xác, trung thực và khách quan, đã dược xác nhận và chấp thuận của cơ sở nơi nghiên cứu. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật về những cam kết này Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Người viết cam đoan Mai Thị Giang Thanh
DANH MỤC CÁC CHỮ, KÝ HIỆU VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Việt Tiếng Anh AI Trí tuệ nhân tạo Artificial intelligence AUC Diện tích dưới đường cong Area under the curve CAD Chẩn đoán có sự hỗ trợ của máy Computer-aided diagnosis tính CNN Mạng nơ ron tích chập Convolutional Neural Network DD Máy laser huỳnh quang Diagnodent Diagnodent ECC Sâu răng ở trẻ em Early Childhood Caries ECM Phát hiện sâu răng dựa trên phép đo Electric Caries Monitor dòng điện Faster R-CNN Mô hình Faster R-CNN Faster Region- based convolutional neural network FC Chụp ảnh huỳnh quang Fluorescence camera FCNN Mô hình FCNN Fourier Convolution Neural Network FOTI Phương pháp soi qua sợi quang học Fiber Optic Transillummination ICCMS Hệ thống phân loại và quản lý sâu International Caries răng quốc tế Classification and Management System ICDAS Hệ thống đánh giá và phát hiện sâu International Caries răng quốc tế Detection and Assessment System
LF pen Laser huỳnh quang Pen-type laser fluorescence MDP Chụp ảnh nha khoa bằng di động Mobile dental photography QLF Định lượng ánh sáng huỳnh quang Quantitative Light Fluorescence sROC Tóm lược đặc tính đường cong Summary receiver operating characteristic curves SSD Mô hình SSD Single shot detector WHO Tổ chức Y tế thế giới World Health Organization YOLO Mô hình YOLO You only look once
MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1 Chương 1. TỔNG QUAN ............................................................................... 3 1.1. Tổn thương sâu răng giai đoạn sớm ........................................................ 3 1.1.1. Khái niệm tổn thương sâu răng giai đoạn sớm ................................. 3 1.1.2. Mô bệnh học tổn thương sâu răng giai đoạn sớm............................. 4 1.1.3. Cơ chế bệnh sinh ............................................................................... 5 1.1.4. Phân loại sâu răng ............................................................................. 6 1.1.5. Chẩn đoán sâu răng ......................................................................... 11 1.1.6. Dịch tễ học sâu răng giai đoạn sớm ................................................ 22 1.2. Phân tích gộp (Meta- analysis) cho các nghiên cứu cắt ngang đánh giá hiệu quả chẩn đoán................................................................................ 23 1.2.1. Định nghĩa Meta - analysis ............................................................. 23 1.2.2. Định nghĩa độ nhạy, độ đặc hiệu và ROC ...................................... 26 1.3. Mô hình học máy trong hỗ trợ chẩn đoán nha khoa ............................. 28 1.3.1. Một số mô hình học máy hỗ trợ trong chẩn đoán nha khoa ........... 30 1.3.2. Các nghiên cứu về sử dụng mô hình học máy trong hỗ trợ chẩn đoán ............................................................................................... 35 1.3.3. Một số hệ dữ liệu được xây dựng để chẩn đoán sâu răng tự động có sự hỗ trợ của máy tính................................................................... 38 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 41 2.1. Nghiên cứu tổng quan hệ thống và phân tích gộp meta- analysis (mục tiêu 1) .................................................................................................... 41 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................... 41 2.1.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................ 41 2.2. Nghiên cứu cắt ngang đánh giá hiệu quả chẩn đoán (mục tiêu 2 và 3) 46 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................... 46
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................ 49 2.2.3. Quy trình tiến hành nghiên cứu ...................................................... 51 2.2.4. Một số tiêu chuẩn đánh giá trong khám lâm sàng và cận lâm sàng 61 2.2.5. Các biến số nghiên cứu ................................................................... 65 2.3. Xử lý số liệu .......................................................................................... 66 2.4. Sai số và hạn chế sai số trong nghiên cứu ............................................ 67 2.4.1. Sai số ............................................................................................... 67 2.4.2. Biện pháp hạn chế sai số ................................................................. 67 2.5. Đạo đức nghiên cứu .............................................................................. 67 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................... 69 3.1. Độ nhạy, độ đặc hiệu của một số phương pháp chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp meta- analysis ........................................ 69 3.1.1. Tổng hợp tài liệu chọn lọc .............................................................. 69 3.1.2. Tóm tắt đặc điểm các nghiên cứu ................................................... 70 3.1.3. Đánh giá chất lượng bài báo ........................................................... 74 3.1.4. Độ nhạy và độ đặc hiệu................................................................... 74 3.1.5. Đường cong sROC .......................................................................... 76 3.2. Xây dựng hệ dữ liệu chuẩn hỗ trợ máy học để chẩn đoán sàng lọc sâu răng giai đoạn sớm ................................................................................ 79 3.2.1. Xây dựng hệ dữ liệu giai đoạn 1 ..................................................... 79 3.2.2. Xây dựng hệ dữ liệu giai đoạn 2 ..................................................... 81 3.3. Độ nhạy, độ đặc hiệu của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy ........................................................................... 84 3.3.1. Thực trạng sâu răng ........................................................................ 84 3.3.2. Độ nhạy và độ đặc hiệu của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt ngoài bằng phương pháp học máy ......................................... 87 3.3.3. Độ nhạy và độ đặc hiệu của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt nhai bằng phương pháp học máy ........................................... 97
Chương 4. BÀN LUẬN ............................................................................... 108 4.1. Độ nhạy, độ đặc hiệu của một số phương pháp chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp meta- analysis ...................................... 108 4.2. Xây dựng hệ dữ liệu chuẩn hỗ trợ máy học để chẩn đoán sàng lọc sâu răng giai đoạn sớm .............................................................................. 113 4.2.1. Xây dựng hệ dữ liệu hỗ trợ máy học giai đoạn 1 ......................... 113 4.2.2. Xây dựng hệ dữ liệu hỗ trợ máy học giai đoạn 2 ......................... 116 4.3. Độ nhạy, độ đặc hiệu của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy ......................................................................... 118 4.3.1. Bàn luận thực trạng sâu răng ........................................................ 118 4.3.2. Bàn luận độ nhạy và độ đặc hiệu của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt ngoài răng bằng phương pháp học máy ................ 122 4.3.3. Bàn luận độ nhạy và độ đặc hiệu của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt nhai bằng phương pháp học máy .......................... 129 4.4. Hạn chế nghiên cứu............................................................................. 136 4.4.1. Hạn chế nghiên cứu trong xác định độ nhạy, độ đặc hiệu của một số phương pháp chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp meta analysis ............................................................................... 136 4.4.2. Hạn chế trong xây dựng hệ dữ liệu chuẩn hỗ trợ máy học để chẩn đoán sàng lọc sâu răng giai đoạn sớm ........................................ 137 4.4.3. Hạn chế trong đánh giá độ nhạy, độ đặc hiệu của chẩn đoán sàng lọc sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy ............ 141 4.5. Điểm mới, tính giá trị và khả năng áp dụng của luận án ................... 143 KẾT LUẬN .................................................................................................. 144 KHUYẾN NGHỊ.......................................................................................... 146 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Phân loại theo vị trí và kích thước ................................................ 7 Bảng 1.2: Tiêu chuẩn phát hiện sâu thân răng nguyên phát theo ICDAS..... 9 Bảng 1.3: Tiêu chuẩn phát hiện sâu thân răng nguyên phát theo ICCMS .. 10 Bảng 2.1: Các bước thực hiện nghiên cứu tổng quan hệ thống áp dụng phân tích gộp (meta-analysis). ............................................................. 42 Bảng 2.2: Minh họa quá trình tìm kiếm nâng cao trên Pubmed ................. 43 Bảng 2.3: Minh họa quá trình tìm kiếm nâng cao trên Cochrane ............... 44 Bảng 2.4: Các tiêu chuẩn lựa chọn và tiêu chuẩn loại trừ ........................... 44 Bảng 2.5: Thang phân loại sâu răng của thiết bị Diagnodent ..................... 62 Bảng 2.6: Các biến số nghiên cứu ............................................................... 65 Bảng 3.1: Tóm tắt đặc điểm các nghiên cứu ............................................... 71 Bảng 3.2: Đánh giá chất lượng bài báo ....................................................... 74 Bảng 3.3: Tỷ lệ ảnh có tổn thương sâu răng ............................................... 80 Bảng 3.4: Tỷ lệ mức độ tổn thương sâu răng theo các mặt răng ................ 80 Bảng 3.5: Tỷ lệ ảnh có tổn thương sâu răng giai đoạn sớm ........................ 82 Bảng 3.6: Tỷ lệ răng có tổn thương sâu răng giai đoạn sớm ...................... 82 Bảng 3.7: Tỷ lệ mặt răng tổn thương trên ảnh chụp mặt ngoài cung răng .. 83 Bảng 3.8: Tỷ lệ mặt răng tổn thương trên ảnh chụp mặt nhai ..................... 83 Bảng 3.9: Đặc điểm chung của đối tượng nghiên cứu ................................ 84 Bảng 3.10: Tỷ lệ sâu răng trên mặt ngoài khi chẩn đoán bằng phương pháp khám trực tiếp, laser huỳnh quang, khám qua ảnh ..................... 84 Bảng 3.11: Tỷ lệ sâu răng trên mặt ngoài khi chẩn đoán bằng các phương pháp học máy .............................................................................. 85 Bảng 3.12: Tỷ lệ sâu răng trên mặt nhai khi chẩn đoán bằng phương pháp khám trực tiếp, laser huỳnh quang, khám qua ảnh ..................... 86
Bảng 3.13: Tỷ lệ sâu răng trên mặt nhai khi chẩn đoán bằng các phương pháp học máy ....................................................................................... 86 Bảng 3.14: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp YOLOv3 khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ................................................... 87 Bảng 3.15: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp Faster R-CNN khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ......................................... 88 Bảng 3.16: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp RetinaNet khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt ngoài răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ................................ 88 Bảng 3.17: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp SSD khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ................................................... 89 Bảng 3.18: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp YOLOv3 khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ................................................... 89 Bảng 3.19: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp Faster R-CNN khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ......................................... 90 Bảng 3.20: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp RetinaNet khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt ngoài răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ................................ 90 Bảng 3.21: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp SSD khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ......................................... 91 Bảng 3.22: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp laser huỳnh quang khi
chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ................................ 91 Bảng 3.23: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp laser huỳnh quang khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ................................ 92 Bảng 3.24: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp khám qua ảnh khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ......................................... 92 Bảng 3.25: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp khám qua ảnh khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ......................................... 93 Bảng 3.26: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp YOLOv3 khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh .................................................... 93 Bảng 3.27: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp Faster R-CNN khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh .......................................... 94 Bảng 3.28: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp RetinaNet khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh .......................................... 94 Bảng 3.29: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp SSD khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh ........................................................ 95 Bảng 3.30: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp YOLOv3 khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh .................................................... 95 Bảng 3.31: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp Faster R-CNN khi chẩn
đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh .......................................... 96 Bảng 3.32: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp RetinaNet khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh .......................................... 96 Bảng 3.33: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp SSD khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh ........................................................ 97 Bảng 3.34: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp YOLOv3 khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ......................................... 97 Bảng 3.35: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp Faster R-CNN khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ................................ 98 Bảng 3.36: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp RetinaNet khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ................................ 98 Bảng 3.37: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp SSD khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp (n=4046) ......................... 99 Bảng 3.38: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp YOLOv3 khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ......................................... 99 Bảng 3.39: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp Faster R-CNN khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp .............................. 100 Bảng 3.40: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp RetinaNet khi chẩn
đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp .............................. 100 Bảng 3.41: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp SSD khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ....................................... 101 Bảng 3.42: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp laser huỳnh quang khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt nhai với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp .............................. 101 Bảng 3.43: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp laser huỳnh quang khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt nhai với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp .............................. 102 Bảng 3.44: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp khám qua ảnh khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt nhai với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ....................................... 102 Bảng 3.45: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp khám qua ảnh khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt nhai với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp ....................................... 103 Bảng 3.46: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp YOLOv3 khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh ........................................ 103 Bảng 3.47: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp Faster R-CNN khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh ............................... 104 Bảng 3.48: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp RetinaNet khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh ............................... 104 Bảng 3.49: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp SSD khi chẩn đoán sâu
răng giai đoạn sớm trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh .................................................. 105 Bảng 3.50: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp YOLOv3 khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh ........................................ 105 Bảng 3.51: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp Faster R-CNN khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh ............................... 106 Bảng 3.52: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp RetinaNet khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh ............................... 106 Bảng 3.53: Độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp SSD khi chẩn đoán sâu răng giai đoạn có lỗ trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh .................................................. 107
DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1: Tỷ lệ đối tượng nam và nữ trong nghiên cứu ......................... 79 Biểu đồ 3.2: Phân bố đối tượng nam và nữ trong nghiên cứu .................... 81
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Tiến trình hủy khoáng tương quan với thời gian .......................... 3 Hình 1.2: Mô học tổn thương sâu răng sớm ................................................. 4 Hình 1.3: Tổn thương sâu răng sớm trên kính hiển vi điện tử ...................... 4 Hình 1.4: Sơ đồ phân loại của Pitts............................................................... 8 Hình 1.5: Hình ảnh sâu răng trên phim cận chóp và phim cánh cắn .......... 13 Hình 1.6: Thiết bị QLF ............................................................................... 15 Hình 1.7: Thiết bị Diagnodent .................................................................... 17 Hình 1.8: So sánh hình ảnh bề mặt răng không tổn thương trên khám trực tiếp, VistaProof và mô học ......................................................... 18 Hình 1.9: So sánh hình ảnh bề mặt răng có tổn thương trên khám trực tiếp, VistaProof và mô học ................................................................. 18 Hình 1.10: Bên trái: Phim X quang. Bên phải: Hộp viền màu đỏ thể hiện sâu răng được dự đoán bởi hệ thống FCNN của tác giả Srivastava . 22 Hình 1.11: Tháp phân tầng nghiên cứu ......................................................... 23 Hình 1.12. Sự biến thiên số lượng bài dạng Meta- analysis theo năm ......... 25 Hình 1.13: Diện tích dưới đường cong ROC ................................................ 28 Hình 1.14: AI > Machine learning > Deep Learning.................................... 29 Hình 1.15: Quy trình làm việc của nhà khoa học dữ liệu ............................. 29 Hình 1.16: Kiến trúc mạng Faster R-CNN ................................................... 31 Hình 1.17: Kiến trúc mô hình SSD ............................................................... 32 Hình 1.18: Kiến trúc mạng RetinaNet .......................................................... 33 Hình 1.19: Cách thức hoạt động của YOLO................................................. 34 Hình 1.20: Kiến trúc mạng YOLOv3 ........................................................... 35 Hình 1.21: Ứng dụng AI trong nghiên cứu Y học ........................................ 36 Hình 1.22: Số lượng nghiên cứu sử dụng AI trong nha khoa từ năm 2016 đến năm 2018 .............................................................................. 36
Hình 2.1: Ảnh chụp trong miệng ................................................................ 48 Hình 2.2: Quy trình thu thập dữ liệu ........................................................... 53 Hình 2.3: Phần mềm gán nhãn tổn thương trên ảnh ................................... 55 Hình 2.4: Bộ khay khám ............................................................................. 57 Hình 2.5: Hình ảnh thiết bị DIAGNOdent pen 2190 và FF- Photo ............ 57 Hình 2.6: Các tư thế chụp ảnh vị trí trung tâm, bên phải, bên trái ............. 60 Hình 2.7: Hình ảnh răng lành mạnh ............................................................ 62 Hình 2.8: Hình ảnh thay đổi hình dạng và đổi màu men răng .................... 63 Hình 2.9: Hình ảnh tổn thương phá hủy men răng ..................................... 63 Hình 2.10: Hình ảnh lỗ sâu rõ rệt .................................................................. 64 Hình 3.1: Sơ đồ PRISMA sử dụng trong tìm kiếm tài liệu ........................ 69 Hình 3.2: Độ nhạy và độ đặc hiệu của từng nghiên cứu của phương pháp khám trực tiếp ............................................................................. 74 Hình 3.3: Độ nhạy và độ đặc hiệu của từng nghiên cứu của phương pháp khám qua ảnh .............................................................................. 75 Hình 3.4: Độ nhạy và độ đặc hiệu của từng nghiên cứu của phương pháp huỳnh quang ................................................................................ 75 Hình 3.5: Đường cong sROC của phương pháp khám lâm sàng trực tiếp . 76 Hình 3.6: Đường cong sROC của phương pháp huỳnh quang ................... 76 Hình 3.7: Đường cong sROC của phương pháp khám qua ảnh ................. 76 Hình 3.8: Đường cong sROCcủa phương pháp khám lâm sàng trực tiếp trên mặt nhai của răng ........................................................................ 76 Hình 3.9: Đường cong sROC của phương pháp huỳnh quang trên mặt nhai của răng ....................................................................................... 76 Hình 3.10: Đường cong sROC của phương pháp khám qua ảnh trên mặt nhai của răng ....................................................................................... 76 Hình 3.11: So sánh giữa trong phòng thí nghiệm và trên lâm sàng của phương pháp huỳnh quang.......................................................... 77
Hình 3.12: So sánh giữa trong phòng thí nghiệm và trên lâm sàng của phương pháp chụp ảnh ................................................................ 77 Hình 3.13: So sánh trong phòng thí nghiệm của phương pháp huỳnh quang và khám trực tiếp ........................................................................ 78 Hình 3.14: So sánh trong phòng thí nghiệm của phương pháp khám qua ảnh và huỳnh quang ........................................................................... 78 Hình 3.15: So sánh trong phòng thí nghiệm của phương pháp khám trực tiếp và khám qua ảnh ......................................................................... 78 Hình 3.16: So sánh trên lâm sàng của phương pháp huỳnh quang và khám qua ảnh ........................................................................................ 79
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Sâu răng là bệnh mạn tính phổ biến nhất trên toàn thế giới.1 Tại Việt Nam, một nghiên cứu trên trẻ mẫu giáo 4 tuổi ở Thái Nguyên chỉ ra rằng tỷ lệ sâu răng ở trẻ em (ECC) là 91,1%.2 Theo kết quả nghiên cứu thực trạng bệnh sâu răng tại trường mẫu giáo Việt Triều thành phố Hà Nội năm 2018 có 51,8% trẻ 2-5 tuổi bị sâu răng sữa.3 Năm 2010, Viện đào tạo Răng Hàm Mặt - Trường đại học Y Hà Nội điều tra tại năm tỉnh thành trong cả nước cho thấy tỷ lệ sâu răng vĩnh viễn của học sinh 4-8 tuổi là 16,3%.4 Do đó, ngoài việc đẩy mạnh công tác phòng bệnh thì việc phát hiện sớm và điều trị các tổn thương sâu răng ở giai đoạn đầu giúp phục hồi nguyên vẹn cấu trúc ban đầu của răng, làm giảm tỷ lệ sâu răng vĩnh viễn ở trẻ em. Hiện nay có bốn phương pháp chính để chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm: khám trực tiếp bằng mắt thường, chẩn đoán bằng huỳnh quang, chụp Xquang, chẩn đoán qua ảnh. Ngoài ra, đo điện trở men và kỹ thuật QLF cũng được dùng để chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm. Năm 2018, theo nghiên cứu của Vaswani S và cộng sự về tổn thương nghiêm trọng trên bề mặt nhẵn (ECL) cho thấy khám trực tiếp là một phương pháp trực quan hiệu quả để phát hiện sâu răng sớm.5 Năm 2012, theo nghiên cứu của C Kouchaji khi so sánh giữa khám trực tiếp và huỳnh quang laser để phát hiện tổn thương sâu răng giai đoạn sớm cho thấy độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp huỳnh quang laser lần lượt là 97% và 52%, do đó đây là công cụ chẩn đoán chính xác phát hiện tổn thương sâu răng.6 Năm 2018, J Kim cho rằng hình ảnh của siêu âm tần số cao có khả năng phát hiện sâu răng sớm.7 Năm 2012, Boye đã chứng minh hiệu quả chẩn đoán sâu răng qua ảnh chụp có độ nhạy hơn là thăm khám bằng mắt thường trên những răng vĩnh viễn đã nhổ.8 Dù có những sự khác biệt giữa các nghiên cứu cá nhân, nhưng chưa có nghiên cứu nào phân tích tổng hợp kết quả của các nghiên cứu độc lập để ước lượng chính xác phương pháp chẩn đoán nào có hiệu quả hơn. Phương pháp phân tích tổng