Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.

Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.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 V.

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 Mã số : Răng Hàm Mặt 9720501 LUẬN ÁN TIẾN SĨ RĂNG HÀM MẶT Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Võ Trương Như Ngọc PGS.TS Ngô Văn Tồn HÀ NỘI - 2023 LỜI CẢM ƠN Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành 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 tạo điều kiện giúp đỡ thời gian học tập 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 tạo điều kiện cho trình thực luận án Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới GS.TS Võ Trương Như Ngọc, PGS.TS Ngơ Văn Tồn người Thầy đáng kính ln động viên, giúp đỡ tơi q trình thực luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô làm việc Lab nghiên cứu Phịng Cơng nghệ đa phương tiện thực ảo, Viện Công Nghệ Thông Tin- Đại học Quốc gia Hà Nội quan tâm, giúp đỡ suốt q trình tơi thực luận án Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Cao đẳng Y tế Hà Đông, tập thể giảng viên nơi tơi cơng tác ln động viên, khuyến khích tạo điều kiện thuận lợi suốt trình tơi thực luận án Xin bày tỏ lịng biết ơn vơ hạn đến cha mẹ kính u, chồng người thân gia đình kiên trì chia sẻ, động viên, ủng hộ tơi suốt trình học tập nghiên cứu Cuối cùng, xin kính chúc Thầy, Cơ, bạn đồng nghiệp, anh chị em, bạn bè mạnh khỏe, đạt nhiều thành tựu công tác, học tập nghiên cứu khoa học! Nghiên cứu sinh Mai Thị Giang Thanh LỜI CAM ĐOAN Tôi Mai Thị Giang Thanh, nghiên cứu sinh khóa 37 Trường Đại học Y Hà Nội, chuyên ngành Răng Hàm Mặt, xin cam đoan: Đây luận án thân trực tiếp thực hướng dẫn GS.TS Võ Trương Như Ngọc PGS.TS Ngơ Văn Tồn Cơng trình khơng trùng lặp với nghiên cứu khác công bố Việt Nam Các số liệu thơng tin nghiên cứu hồn tồn xác, trung thực khách quan, dược xác nhận chấp thuận sở nơi nghiên cứu Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật cam kết 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 đường cong Area under the curve CAD Chẩn đốn có hỗ trợ máy tính Computer-aided diagnosis CNN Mạng nơ ron tích chập Convolutional Neural Network DD Máy laser huỳnh quang Diagnodent Diagnodent ECC Sâu trẻ em Early Childhood Caries ECM Phát sâu dựa phép đo dòng điện Electric Caries Monitor Faster R-CNN Mơ hình Faster R-CNN Faster Region- based convolutional neural network FC Chụp ảnh huỳnh quang Fluorescence camera FCNN Mơ hình FCNN Fourier Convolution Neural Network FOTI Phương pháp soi qua sợi quang học Fiber Optic Transillummination ICCMS Hệ thống phân loại quản lý sâu quốc tế International Caries Classification and Management System ICDAS Hệ thống đánh giá phát sâu quốc tế International Caries Detection and Assessment System LF pen Laser huỳnh quang Pen-type laser fluorescence MDP Chụp ảnh nha khoa 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 Mơ hình SSD Single shot detector WHO Tổ chức Y tế giới World Health Organization YOLO Mơ hình YOLO You only look once MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổn thương sâu giai đoạn sớm 1.1.1 Khái niệm tổn thương sâu giai đoạn sớm 1.1.2 Mô bệnh học tổn thương sâu giai đoạn sớm 1.1.3 Cơ chế bệnh sinh .5 1.1.4 Phân loại sâu 1.1.5 Chẩn đoán sâu .11 1.1.6 Dịch tễ học sâu giai đoạn sớm 22 1.2 Phân tích gộp (Meta- analysis) cho nghiên cứu cắt ngang đánh giá hiệu chẩn đoán 23 1.2.1 Định nghĩa Meta - analysis 23 1.2.2 Định nghĩa độ nhạy, độ đặc hiệu ROC .26 1.3 Mơ hình học máy hỗ trợ chẩn đoán nha khoa 28 1.3.1 Một số mơ hình học máy hỗ trợ chẩn đoán nha khoa 30 1.3.2 Các nghiên cứu sử dụng mơ hình học máy hỗ trợ chẩn đoán .35 1.3.3 Một số hệ liệu xây dựng để chẩn đoán sâu tự động có hỗ trợ máy tính 38 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.1 Nghiên cứu tổng quan hệ thống 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 Nghiên cứu cắt ngang đánh giá hiệu chẩn đoán (mục tiêu 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 khám lâm sàng cận lâm sàng 61 2.2.5 Các biến số nghiên cứu 65 2.3 Xử lý số liệu 66 2.4 Sai số hạn chế sai số 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 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 69 3.1 Độ nhạy, độ đặc hiệu số phương pháp chẩn đoán sâu giai đoạn sớm phương pháp meta- analysis 69 3.1.1 Tổng hợp tài liệu chọn lọc 69 3.1.2 Tóm tắt đặc điểm nghiên cứu 70 3.1.3 Đánh giá chất lượng báo 74 3.1.4 Độ nhạy độ đặc hiệu 74 3.1.5 Đường cong sROC 76 3.2 Xây dựng hệ liệu chuẩn hỗ trợ máy học để chẩn đoán sàng lọc sâu giai đoạn sớm 79 3.2.1 Xây dựng hệ liệu giai đoạn 79 3.2.2 Xây dựng hệ liệu giai đoạn 81 3.3 Độ nhạy, độ đặc hiệu chẩn đoán sâu giai đoạn sớm phương pháp học máy 84 3.3.1 Thực trạng sâu .84 3.3.2 Độ nhạy độ đặc hiệu chẩn đoán sâu giai đoạn sớm mặt phương pháp học máy 87 3.3.3 Độ nhạy độ đặc hiệu chẩn đoán sâu giai đoạn sớm mặt nhai phương pháp học máy 97 Chương BÀN LUẬN 108 4.1 Độ nhạy, độ đặc hiệu số phương pháp chẩn đoán sâu giai đoạn sớm phương pháp meta- analysis 108 4.2 Xây dựng hệ liệu chuẩn hỗ trợ máy học để chẩn đoán sàng lọc sâu giai đoạn sớm 113 4.2.1 Xây dựng hệ liệu hỗ trợ máy học giai đoạn 113 4.2.2 Xây dựng hệ liệu hỗ trợ máy học giai đoạn 116 4.3 Độ nhạy, độ đặc hiệu chẩn đoán sâu giai đoạn sớm phương pháp học máy .118 4.3.1 Bàn luận thực trạng sâu .118 4.3.2 Bàn luận độ nhạy độ đặc hiệu chẩn đoán sâu giai đoạn sớm mặt phương pháp học máy 122 4.3.3 Bàn luận độ nhạy độ đặc hiệu chẩn đoán sâu giai đoạn sớm mặt nhai phương pháp học máy 129 4.4 Hạn chế nghiên cứu 136 4.4.1 Hạn chế nghiên cứu xác định độ nhạy, độ đặc hiệu số phương pháp chẩn đoán sâu giai đoạn sớm phương pháp meta analysis .136 4.4.2 Hạn chế xây dựng hệ liệu chuẩn hỗ trợ máy học để chẩn đoán sàng lọc sâu giai đoạn sớm .137 4.4.3 Hạn chế đánh giá độ nhạy, độ đặc hiệu chẩn đoán sàng lọc sâu giai đoạn sớm phương pháp học máy 141 4.5 Điểm mới, tính giá trị khả áp dụng luận án 143 KẾT LUẬN 144 KHUYẾN NGHỊ 146 MỘT SỐ CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Phân loại theo vị trí kích thước Bảng 1.2: Tiêu chuẩn phát sâu thân nguyên phát theo ICDAS Bảng 1.3: Tiêu chuẩn phát sâu thân nguyên phát theo ICCMS 10 Bảng 2.1: Các bước thực nghiên cứu tổng quan hệ thống áp dụng phân tích gộp (meta-analysis) 42 Bảng 2.2: Minh họa trình tìm kiếm nâng cao Pubmed 43 Bảng 2.3: Minh họa trình tìm kiếm nâng cao Cochrane 44 Bảng 2.4: Các tiêu chuẩn lựa chọn tiêu chuẩn loại trừ 44 Bảng 2.5: Thang phân loại sâu thiết bị Diagnodent 62 Bảng 2.6: Các biến số nghiên cứu 65 Bảng 3.1: Tóm tắt đặc điểm nghiên cứu 71 Bảng 3.2: Đánh giá chất lượng báo 74 Bảng 3.3: Tỷ lệ ảnh có tổn thương sâu 80 Bảng 3.4: Tỷ lệ mức độ tổn thương sâu theo mặt .80 Bảng 3.5: Tỷ lệ ảnh có tổn thương sâu giai đoạn sớm 82 Bảng 3.6: Tỷ lệ có tổn thương sâu giai đoạn sớm .82 Bảng 3.7: Tỷ lệ mặt tổn thương ảnh chụp mặt cung .83 Bảng 3.8: Tỷ lệ mặt tổn thương ảnh chụp mặt nhai 83 Bảng 3.9: Đặc điểm chung đối tượng nghiên cứu .84 Bảng 3.10: Tỷ lệ sâu mặt chẩn đoán phương pháp khám trực tiếp, laser huỳnh quang, khám qua ảnh 84 Bảng 3.11: Tỷ lệ sâu mặt ngồi chẩn đốn phương pháp học máy 85 Bảng 3.12: Tỷ lệ sâu mặt nhai chẩn đoán phương pháp khám trực tiếp, laser huỳnh quang, khám qua ảnh 86 PHỤ LỤC BỆNH ÁN NGHIÊN CỨU Mã số BA: …………… Mã số Ảnh:………… I HÀNH CHÍNH: Tuổi: Họ tên (In hoa): .Sinh ngày: Giới: Nam Nữ Nghề nghiệp: Dân tộc: Địa chỉ: Nơi làm việc: Họ tên, địa người nhà cần báo tin: Điện thoại 10 Ngày khám: Bác sĩ khám: Lý vào viện: II TIỀN SỬ: + Bản thân: (phát triển thể lực từ nhỏ đến lớn, bệnh mắc, phương pháp điều trị, tiêm phòng, ăn uống, sinh hoạt vv ) + Gia đình: (Những người gia đình: bệnh mắc, đời sống, tinh thần, vật chất v.v ) + Tiền sử nha khoa: Đã điều trị chưa □ Có Điều trị cụ thể Ngày chải lần Có sử dụng □ Chỉ tơ □ Khơng □ Nước súc miệng III- Hỏi bệnh: Triệu chứng sâu Có ê buốt uống nước nóng lạnh khơng? Vị trí ê buốt: □ Có □ Hàm □ Hàm □ Bên trái □ Bên phải Có đau khơng? □ Có □ Hàm Vị trí đau □ Hàm □ Bên trái □ Không □ Bên phải □ Không IV Khám bệnh: KHÁM RĂNG KHÁM LASER DIAGNODENT CHỤP ẢNH TRONG MIỆNG Máy chụp: V Chẩn đoán phân biệt: - Nhiễm Flour □ Có □ Khơng - Thiểu sản men □ Có □ Khơng - Nhiễm Tetracyclin □ Có □ Khơng Bệnh nhân/Người nhà bệnh nhân (Ký ghi rõ họ tên) Bác sỹ (Ký ghi rõ họ tên) BẢNG MÃ NGHIÊN CỨU TT Bệnh lý Sâu (Phân loại theo ICCMS) Mức độ/ mô tả tổn thương Không sâu răng: Bề mặt Mã code laser D0 D1 D2 D3 nguyên vẹn Điều kiện quan sát: làm sau thổi khô bề mặt (5 giây) Điểm trắng bề mặt và/hoặc đổi sang màu nâu, đồng thời chưa có lỗ thủng bề mặt hay biến đổi làm tối màu ngà bên Điểm trắng đục hay nâu, có phá hủy men Lỗ sâu diện rõ ràng: Men bị đục đổi màu với lộ ngà bên PHỤ LỤC DANH SÁCH CHUYÊN GIA VÀ CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI STT Họ tên Chuyên ngành Trách nhiệm tham gia đề tài PGS TS Ngơ Văn Tồn YTCC Chun gia GS TS Võ Trương Như Ngọc RHM Chuyên gia PGS TS Đỗ Thị Thanh Toàn YTCC Chuyên gia Ths Nguyễn Thu Trà RHM Thành viên Ths Lương Minh Hằng RHM Thành viên Ths Cù Nguyên Giáp CNTT Thành viên MỘT SỐ HÌNH ẢNH ĐỒN KHÁM TRONG NGHIÊN CỨU Hình 1: Hình ảnh khám lâm sàng Hình 2: Hình ảnh trình chụp ảnh miệng Hình 3: Hình ảnh chụp ảnh miệng đo laser huỳnh quang Hình 4: Hình ảnh nghiên cứu Bệnh viện hữu nghị Việt Nam Cu Ba Hình 5: Hình ảnh nghiên cứu Viện đào tạo Răng Hàm Mặt Hình 6: Hình ảnh nghiên cứu Trường Cao đẳng Y tế Hà Đông PHỤ LỤC CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA FILE XML GÁN NHÃN JPEGImages A70005 (1).jpg D:\data_training_saurang_5_5_2020crop\data\JPEGImages\A70005 (1).jpg Unknown 2311 1544 3 0 sr_3 Unspecified 0 0 692 663 870 849 sr_3 Unspecified 0 0 915 635 1132 882 sr_3 Unspecified 0 0 1188 639 1407 863 sr_3 Unspecified 0 0 1473 630 1662 819 sr_3 Unspecified 0 0 1716 623 1891 781 sr_3 Unspecified 0 0 675 915 748 993 sr_1 Unspecified 0 0 372 920 462 979 sr_1 Unspecified 0 0 791 936 867 1014 sr_1 Unspecified 0 0 1921 623 2024 773 sr_1 Unspecified 0 0 588 917 665 1028 sr_3 Unspecified 0 0 1235 939 1303 996 sr_1 Unspecified 0 0 1902 854 1964 919 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH TỔN THƯƠNG SÂU RĂNG ĐƯỢC CHẨN ĐỐN BẰNG PHƯƠNG PHÁP LASER HUỲNH QUANG Hình 1: Ảnh chụp sử dụng laser huỳnh quang tổn thương sâu giai đoạn sớm Hình 2: Ảnh chụp sử dụng laser huỳnh quang tổn thương sâu giai đoạn có lỗ sâu MỘT SỐ HÌNH ẢNH TỔN THƯƠNG SÂU RĂNG GIAI ĐOẠN SỚM Hình 1: Sâu giai đoạn sớm R 52,53,63,74,75,83,84,85 (HD 102) Hình 2: Sâu giai đốn sớm R52,53,62,63,73,83,84 (HD120) Hình 3: Sâu giai đốn sớm R 52,53,62,63, 74 (HD 58) MỘT SỐ HÌNH ẢNH TỔN THƯƠNG SÂU RĂNG ĐƯỢC CHẨN ĐOÁN TỰ ĐỘNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỌC MÁY Mơ hình YOYOv3 Hình 1: Ảnh tồn cảnh (HD024) Hình 2: Ảnh bên phải (HD024) Hình 3: Ảnh bên trái (HD024) Hình 4: Ảnh hàm (HD024) Hình 5: Ảnh hàm (HD024)