Tóm tắt 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:27

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 3
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: Tóm tắt 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 THI GIANG THANH HIỆU QUẢ CHẨN ĐOÁN SÂU RĂNG GIAI ĐOẠN SỚM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỌC MÁY Ngành : Răng - Hàm - Mặt Mã số : 9720501 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ RĂNG HÀM MẶT HÀ NỘI - 2023
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI: TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TS. Võ Trương Như Ngọc 2. PGS.TS. Ngô Văn Toàn Phản biện 1: PGS. TS. Trần Cao Bính Phản biện 2: PGS. TS. Nguyễn Long Giang Phản biện 3: TS. Nguyễn Đình Phúc Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường tại Trường Đại học Y Hà Nội. Vào hồi giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia Thư viện Trường Đại học Y Hà Nội
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Sâu răng là bệnh mạn tính phổ biến nhất trên toàn thế giới. 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%. 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. Hiện nay có bốn phương pháp chính để chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm: khám trực tiếp bằng mắt thường, chẩn đoán bằng laser huỳnh quang, chụp Xquang, chẩn đoán qua ảnh. Phương pháp phân tích tổng hợp meta analysis là một yếu tố quan trọng trong quy trình xem xét và đánh giá một chuỗi các giả thuyết đang tranh cãi bằng kỹ thuật thống kê để tìm ra phương pháp chẩn đoán có hiệu quả như thế nào và tìm ra phương pháp chẩn đoán chính xác hơn trong các nghiên cứu riêng lẻ. Hỗ trợ chẩn đoán từ xa đang trở nên cấp thiết trong cộng đồng. Phương pháp học máy có khả năng lưu trữ và cung cấp thông tin hồ sơ dữ liệu ảnh của bệnh nhân. Vì vậy, sử dụng mô hình học máy để chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm qua ảnh áp dụng được nhiều điểm thuận lợi của phương pháp chụp ảnh và đưa ra những lời tư vấn điều trị hoặc dự phòng sâu răng có ý nghĩa rất lớn đối với cộng đồng trong việc dự phòng bệnh, giảm thiểu cũng như giảm chi phí điều trị các biến chứng kèm theo, cải thiện chức năng ăn nhai và thẩm mỹ Xuất phát từ các vấn đề trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Hiệu quả của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy” với ba mục tiêu sau: 1. Xác định độ nhạy, độ đặc hiệu của một số phương pháp chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp meta analysis. 2. Xây dựng hệ dữ liệu chuẩn hỗ trợ máy học để chẩn đoán sàng lọc sâu răng giai đoạn sớm. 3. Đánh giá độ nhạy, độ đặc hiệu của chẩn đoán sàng lọc sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy.
2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổn thương sâu răng giai đoạn sớm 1.1.1. Khái niệm tổn thương sâu răng giai đoạn sớm Sâu răng giai đoạn sớm là giai đoạn tổn thương không có lỗ sâu. Các tổn thương được đặc trưng bởi sự thay đổi về màu sắc, độ bóng và cấu trúc bề mặt men răng. Tổn thương sâu răng sớm biểu hiện trên lâm sàng là các đốm trắng đục quan sát được khi thổi khô hoặc ngay cả khi bề mặt men ẩm. Tổn thương hình thành bởi sự mất khoáng bên dưới lớp men bề mặt nguyên vẹn, làm tăng độ xốp của men răng gây ra sự xuất hiện màu trắng đặc trưng của tổn thương. 1.1.2. Mô bệnh học tổn thương sâu răng giai đoạn sớm .Đại thể: tổn thương dạng hình nón, đáy quay về phía mặt răng, đỉnh về phía đường ranh giới men ngà. Vi thể: từ trong ra ngoài có 4 lớp do mức độ hủy khoáng mỗi vùng khác nhau làm cho tính chất quang học khác nhau 1.1.3. Cơ chế bệnh sinh Sự cân bằng giữa quá trình hủy khoáng và quá trình tái khoáng diễn ra tự nhiên liên tục trong khoang miệng. Sự cân bằng này được đảm bảo nhờ sự cân bằng giữa yếu tố bảo vệ và yếu tố gây mất ổn định. Khi hai quá trình này bị mất cân bằng và nghiêng về quá trình hủy khoáng, sẽ dẫn tới hình thành tổn thương sâu răng, mà đầu tiên sẽ là các tổn thương dạng đốm trắng - giai đoạn sớm của sâu răng. 1.1.4. Phân loại sâu răng Có rất nhiều cách phân loại bệnh sâu răng. - Phân loại theo vị trí và kích thước - Phân loại theo ngưỡng chẩn đoán - Phân loại theo hệ thống đánh giá ICDAS - Phân loại theo hệ thống đánh giá và phát hiện sâu răng quốc tế ICCMS 1.1.5. Chẩn đoán sâu răng Một phương tiện chẩn đoán lí tưởng nên có những tiêu chí: Phát hiện sâu răng ở giai đoạn sớm nhất có thể, xác định hiện trạng sâu răng và giám sát hành vi thương tổn theo thời gian, độ chính xác, tính đặc hiệu, dễ áp dụng, đánh giá được tất cả các bề mặt của răng, tính khách quan.
3 - Phương pháp khám lâm sàng - Phương pháp X quang - Phương pháp phát hiện dựa trên huỳnh quang (QLF, LF, LF pen, FC) - Phương pháp sử dụng ảnh chụp - Phương pháp sử dụng học máy hỗ trợ chẩn đoán sâu răng 1.1.6. Dịch tễ học sâu răng giai đoạn sớm Theo Richter AE (2011) tỷ lệ mắc sâu răng mới ở các bệnh nhân chỉnh nha lên đến 72% và 2,3% đã hình thành lỗ sâu. Theo nghiên cứu của Lưu Văn Tường (2019) tỷ lệ sâu răng giai đoạn sớm trên trẻ 3 tuổi tại Hà Nội là 64,5%. 1.2. Phân tích gộp (Meta- analysis) cho các nghiên cứu cắt ngang đánh giá hiệu quả chẩn đoán 1.2.1. Định nghĩa Meta - analysis Meta - analysis là phương pháp phân tích gộp, thống kê tích hợp kết quả của một số nghiên cứu độc lập, đóng vai trò trung tâm trong y học dựa trên bằng chứng. 1.2.2. Định nghĩa độ nhạy, độ đặc hiệu và ROC - Khái niệm độ nhạy, độ đặc hiệu Độ nhạy (sensitivity) của một xét nghiệm là tỷ lệ những trường hợp thực sự có bệnh và có kết quả xét nghiệm dương tính trong toàn bộ các trường hợp có bệnh. Độ đặc hiệu (specificity) của một xét nghiệm là tỷ lệ những trường hợp thực sự không có bệnh và có kết quả xét nghiệm âm tính trong toàn bộ các trường hợp không bị bệnh. - Khái niệm về đường cong ROC: Mỗi điểm trên đường cong ROC là tọa độ tương ứng với tần suất dương tính thật (độ nhạy) trên trục tung và tần suất dương tính giả (1-độ đặc hiệu) trên trục hoành. Đường biểu diễn càng lệch về phía bên trên và bên trái thì sự phân biệt giữa 2 trạng thái (ví dụ có bệnh hoặc không bệnh) càng rõ. 1.3. Mô hình học máy trong hỗ trợ chẩn đoán nha khoa 1.3.1. Một số mô hình học máy hỗ trợ trong chẩn đoán nha khoa - Mô hình RCNN - Mô hình Faster R-CNN - Mô hình SSD
4 - Mô hình RetinaNet - Mô hình YOYO 1.3.2. Các nghiên cứu về sử dụng mô hình học máy trong hỗ trợ chẩn đoán Một số kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học đã chỉ ra những thành tựu cơ bản trong hỗ trợ chẩn đoán loại bệnh dựa trên việc xây dựng các hệ tư vấn từ cơ sở dữ liệu người bệnh. Các ứng dụng tập trung vào phân tích phương pháp điều trị hay chẩn đoán lâm sàng. 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 Nghiên cứu tổng quan hệ thống năm 2020 của tác giả Maria Prados và cộng sự cho thấy từ năm 2008 đến năm 2020 có tất cả 12 nghiên cứu chẩn đoán tự động sâu răng có sự hỗ trợ của máy tính. Cơ sở dữ liệu ảnh của mỗi nghiên cứu dao động từ 87 ảnh đến 3000 ảnh và trung bình là 669 ảnh. Từ năm 2020 đến nay, các nhà nghiên cứu không ngừng cải tiến phương pháp xây dựng dữ liệu cũng như các mô hình chẩn đoán tự động sâu răng. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của tác giả Dương và cộng sự được tiến hành trên 620 răng hàm nhỏ và răng hàm lớn. Nghiên cứu trên lâm sàng của tác giả Zhang và cộng sự đã xây dựng một bộ dữ liệu nội bộ bao gồm 3.932 bức ảnh chụp trong miệng trên lâm sàng được thu thập từ 625 tình nguyện viên để phát triển và đánh giá mô hình học sâu. CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu * Địa điểm nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện tại: - Tại Trung tâm kỹ thuật cao khám chữa bệnh Răng Hàm Mặt, Viện Đào tạo Răng Hàm Mặt, Trường Đại học Y Hà Nội. - Tại Khoa Răng Hàm Mặt, Bệnh viện Việt Nam CuBa. - Tại Trung tâm thực hành khám chữa bệnh, Trường Cao đẳng Y tế Hà Đông. * Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 02/2019 đến tháng 7/2020. 2.2. Đối tượng nghiên cứu - Mục tiêu 1: Các tài liệu bằng tiếng Anh trong trang PubMed, Cochrane được xuất bản bằng tiếng Anh báo cáo độ nhạy và độ đặc
5 hiệu của các phương pháp chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm từ năm 1/1/2009- 30/10/2019. - Mục tiêu 2: + Xây dựng dữ liệu giai đoạn 1: Ảnh chụp trong miệng bằng iPhone 7 trên đối tượng có tổn thương sâu răng trên ảnh. + Xây dựng dữ liệu giai đoạn 2: Ảnh chụp trong miệng bằng điện thoại iPhone 7 trên trẻ 3-6 tuổi có tổn thương sâu răng giai đoạn sớm trên ảnh. - Mục tiêu 3: Ảnh chụp trong miệng bằng điện thoại iPhone 7 trên trẻ 3-6 tuổi có tổn thương sâu răng giai đoạn sớm qua khám lâm sàng. 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Thiết kế nghiên cứu: - Mục tiêu 1: Nghiên cứu phân tích gộp meta- analysis. - Mục tiêu 2,3: Nghiên cứu cắt ngang đánh giá hiệu quả chẩn đoán. 2.3.2. Cỡ mẫu *Mục tiêu 2,3: Áp dụng công thức tính ước tính cỡ mẫu cho nghiên cứu cắt ngang đánh giá hiệu quả chẩn đoán: 𝑍 2 × 𝑝 𝑠𝑒 × (1 − 𝑝 𝑠𝑒 ) 𝛼 𝑛 𝑠𝑒 = ( )/𝑝 𝑑𝑖𝑠 𝑤2 nse: cỡ mẫu nghiên cứu cho độ nhạy, 𝑍 2 là hằng số của phân phối chuẩn (chọn α = 0,05 thì 𝑍 𝛼 bằng 1,96) 𝛼 pse là xác xuất dương tính thật (độ nhạy) (ước tính là 80%), (độ nhạy trong nghiên cứu Boye 2012 là 81,3%) w là sai số của hai xác xuất dương tính thật (độ nhạy) và âm tính thật (độ đặc hiệu) pdis là tỷ lệ hiện mắc bệnh trong quần thể - Cỡ mẫu xây dựng hệ dữ liệu cho học máy (mục tiêu 2) + Xây dựng dữ liệu giai đoạn 1: Lấy cỡ mẫu nghiên cứu là 487 trường hợp. Kho dữ liệu sẽ có tối thiểu 487 ảnh có tổn thương sâu răng. Trên thực tế chúng tôi đã lấy 2590 ảnh có tổn thương sâu răng qua khám lâm sàng. + Xây dựng dữ liệu giai đoạn 2: Lấy cỡ mẫu nghiên cứu là 381 trường hợp. Kho dữ liệu sẽ có tối thiểu 381 ảnh có tổn thương sâu răng giai đoạn sớm. Thực tế trong nghiên cứu này chúng tôi đã xây dựng được kho dữ liệu với 478 ảnh có tổn thương sâu răng giai đoạn sớm..
6 -Cỡ mẫu đánh giá hiệu quả phương pháp học máy: (mục tiêu 3) Lấy Pdis = 0,518 (Tỷ lệ ước lượng sâu răng sữa theo nghiên cứu trên trẻ mẫu giáo ở thành phố Hà Nội năm 2018) 1,962 × 0,813 × (1 − 0,813) 𝒏 𝒔𝒆 = ( ) /0,518 = 230 0,072 Lấy cỡ mẫu nghiên cứu là 230 trường hợp. Thực tế trong nghiên cứu này chúng tôi chọn ngẫu nhiên 250 đối tượng từ 3-6 tuổi đến khám tại Trung tâm kỹ thuật cao khám chữa bệnh Răng Hàm Mặt, Viện đào tạo Răng Hàm Mặt, Trường Đại học Y Hà Nội; Khoa Răng Hàm Mặt, Bệnh viện Việt Nam – Cu Ba; Trung tâm thực hành khám chữa bệnh, Trường Cao đẳng Y tế Hà Đông. 2.3.3. Các bước tiến hành nghiên cứu - Mục tiêu 1: Bảng 2.1. Các bước thực hiện nghiên cứu tổng quan hệ thống áp dụng phân tích gộp meta-analysis) - Mục tiêu 2,3: Hình 2.1. Sơ đồ các bước tiến hành nghiên cứu
7 2.3.4. Quy trình tiến hành nghiên cứu đánh giá hiệu quả phương pháp học máy 2.3.4.1. Vật liệu nghiên cứu - Bệnh án nghiên cứu. - Bộ khay khám răng: khay quả đậu, gương nha khoa, gắp, cây thăm dò đầu tròn, gang tay, bông cuộn, bông vê nhỏ, chất đánh bóng, ghế răng. - Thiết bị DIAGNOdent pen 2190- Kavo (Đức) - Các dụng cụ để chụp ảnh trong nha khoa: Điện thoại iPhone 7, banh miệng Osung MND, gương chụp trong miệng DME5G và DME4G, tay cầm gương FF-Photo. Hình 2.2. Hình ảnh thiết bị FF-Photo và DIAGNOdent pen 2190 2.3.4.2. Quy trình thực hiện khám lâm sàng Bước 2 Bước 1 Khám trực tiếp Vệ sinh răng theo tiêu chí miệng cho trẻ ICCMS Bước 3 Bước 4 Khám bằng thiết Chụp ảnh trong bị Diagnodent miệng 2190-Kavo Hình 2.3. Sơ đồ quy trình khám lâm sàng 2.3.4.3. Quy trình xây dựng bộ dữ liệu test đánh giá hiệu quả học
8 máy Bước 1: Tất cả ảnh chụp tu thập từ đối tượng nghiên cứu được lưu dưới định dạng JPEG 2000. Bước 2: Mã hóa ảnh theo phiếu khám để xác định đối tượng. Mỗi đối tượng 5 ảnh: 1 ảnh vị trí trung tâm, 1 ảnh bên trái, 1 ảnh bên phải, 1 ảnh hàm trên, 1 ảnh hàm dưới. Bước 3: Hai bác sĩ độc lập chẩn đoán qua ảnh và ghi lại kết quả chẩn đoán qua ảnh vào phiếu khám. Bước 4: Hồ sơ ảnh được chuẩn hóa bởi chuyên gia công nghệ thông tin, cắt ảnh đồng nhất giữa các đối tượng. Tiến hành phương pháp phân tích ảnh bằng phần mềm. 2.4. Một số tiêu chuẩn đánh giá trong khám lâm sàng Kết quả sau khi khám lâm sàng và khám qua ảnh được nhận định: - ICCMS = 0: không sâu răng (không có lỗ sâu). - ICCMS = 1: sâu răng giai đoạn sớm (không có lỗ sâu). - ICCMS = 2: sâu răng giai đoạn trung bình (có lỗ sâu). - ICCMS = 3: sâu răng giai đoạn muộn (có lỗ sâu). Kết quả sau khi khám theo phương pháp Laser huỳnh quang được nhận định: - Giá trị d0 từ 0-13: không sâu răng (không có lỗ sâu). - Giá trị d1 từ 14-20: sâu răng giai đoạn sớm (không có lỗ sâu). - Giá trị d2 từ 21-29: sâu răng giai đoạn trung bình (có lỗ sâu). - Giá trị d3 từ 30-99: sâu răng giai đoạn muộn (có lỗ sâu). 2.5. Xử lý số liệu Số liệu được thu thập và phân tích bằng phương pháp thống kê y học, sử dụng phần mềm SPSS 20.0 và một số thuật toán thống kê. 2.6. Đạo đức trong nghiên cứu - Đề tài đã được chấp thuận bởi hội đồng đạo đức của Trường Đại học Y Hà Nội theo quyết định số NCS21/ĐHYHN- HĐĐĐ ngày 14 tháng 2 năm 2019 và đề tài tuân thủ các quy định đã được ban hành và được sự chấp thuận của các địa điểm thực hiện nghiên cứu. - Tất cả các đối tượng nghiên cứu của chúng tôi trong đề tài này đều nằm trong đối tượng nghiên cứu của đề tài cấp thành phố “Xây dựng hệ thống hỗ trợ chẩn đoán, tư vấn bệnh răng miệng trên nền tảng thiết bị di động và ứng dụng tại một số cơ sở khám chữa bệnh trên địa bàn thành phố Hà Nội” theo quyết định phê duyệt của UBND Thành phố số 5428/QĐ-UBND ngày 10/10/2018.
9 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Độ nhạy, độ đặc hiệu của một số phương pháp chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp meta- analysis 3.1.1. Độ nhạy và độ đặc hiệu Hình 3.1: Độ nhạy và độ đặc hiệu của từng nghiên cứu của phương pháp khám trực tiếp Độ nhạy và độ đặc hiệu được tính qua phân tích gộp từ các nghiên cứu của phương pháp khám trực tiếp lần lượt là 0,8 (95% CI: 0,69– 0,88) và 0,75 (95% CI: 0,58-0,86). Hình 3.2: Độ nhạy và độ đặc hiệu của từng nghiên cứu của phương pháp khám qua ảnh Độ nhạy và độ đặc hiệu được tính qua phân tích gộp từ các nghiên cứu của phương pháp khám qua ảnh lần lượt là 0,67 (95% CI: 0,45- 0,82) và 0,79 (95% CI: 0,5-0,93).
10 Hình 3.3: Độ nhạy và độ đặc hiệu của từng nghiên cứu của phương pháp huỳnh quang Phương pháp sử dụng huỳnh quang có độ nhạy và độ đặc hiệu lần lượt là 0,8 (95% CI: 0,71-0,87) và 0,8 (95% CI: 0,68-0,88). 3.1.2. Đường cong sROC Hình 3.6. So sánh trong phòng thí Hình 3.7: So sánh trong phòng thí nghiệm của phương pháp huỳnh nghiệm của phương pháp khám quang và khám trực tiếp qua ảnh và huỳnh quang
11 Hình 3.8: So sánh trong phòng thí nghiệm của phương pháp khám trực tiếp và khám qua ảnh Trong phòng thí nghiệm: Đường cong sROC của phương pháp khám trực tiếp và phương pháp huỳnh quang cho thấy sự tương đương về độ chính xác (Hình 3.7). Diện tích dưới đường cong (AUC) của phương pháp khám qua ảnh thấp hơn so với phương pháp huỳnh quang và phương pháp khám trực tiếp. (Hình 3.8 và Hình 3.9) . Hình 3.9. So sánh trên lâm sàng của phương pháp huỳnh quang và khám qua ảnh Trên lâm sàng đường cong sROC của phương pháp huỳnh quang hướng về phía góc trên bên trái so với đường cong của phương pháp khám qua ảnh 3.2. Xây dựng hệ dữ liệu chuẩn hỗ trợ máy học để chẩn đoán sàng lọc sâu răng giai đoạn sớm 3.2.1. Xây dựng hệ dữ liệu giai đoạn 1
12 Bảng 3.1. Tỷ lệ ảnh có tổn thương sâu răng Tỷ lệ Số lượng % Góc chụp Toàn cảnh 151 10,6 Bên trái 226 15,9 Bên phải 174 12,2 Hàm dưới 463 32,5 Hàm trên 410 28,8 Tổng 1424 100 Trong kho dữ liệu giai đoạn 1 có tổng 1424 ảnh có tổn thương sâu răng được chụp ở 5 vị trí trong miệng. Bảng 3.2. Tỷ lệ mức độ tổn thương sâu răng theo các mặt răng Góc chụp Mặt ngoài Mặt nhai Tổng Tỷ lệ SL % SL % SL % Sâu giai đoạn 118 2,8 414 9,7 532 12,5 sớm Sâu giai đoạn 326 7,7 1272 29,9 1598 37,5 trung bình Sâu giai đoạn 138 3,2 1989 46,7 2127 50 muộn Tổng 582 13,7 3675 86,3 4257 100 Tổng số tổn thương sâu răng trên ảnh của nhóm đối tượng nghiên cứu là 4257 tổn thương. Trong đó số lượng tổn thương sâu răng giai đoạn sớm là 532 chiếm 12,5%; tổn thương sâu răng giai đoạn trung bình là 1598 chiếm 37,5%; số lượng tổn thương sâu răng giai đoạn muộn là 2127 chiếm 50%.
13 3.2.2. Xây dựng hệ dữ liệu giai đoạn 2 Bảng 3.3. Tỷ lệ ảnh có tổn thương sâu răng giai đoạn sớm Tỷ lệ Số lượng % Góc chụp Toàn cảnh 151 31,6 Bên trái 125 26,2 Bên phải 135 28,2 Hàm dưới 26 5,4 Hàm trên 41 8,6 Tổng 478 100 Kho dữ liệu có hình ảnh tổn thương sâu răng giai đoạn sớm trên ảnh toàn cảnh là cao nhất với 151 ảnh (31,6%) và thấp nhất trên ảnh hàm dưới với 26 ảnh (5,4%). Bảng 3.4. Tỷ lệ răng có tổn thương sâu răng giai đoạn sớm Tỷ lệ Số lượng % Góc chụp Toàn cảnh 505 36,9 Bên trái 362 26,4 Bên phải 363 26,5 Hàm dưới 50 3,6 Hàm trên 90 6,6 Tổng 1370 100 Tổng số răng tổn thương sâu răng giai đoạn sớm là 1370 tổn thương. 3.3. Độ nhạy, độ đặc hiệu của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp học máy 3.3.1. Thực trạng sâu răng Bảng 3.5: Tỷ lệ sâu răng trên mặt ngoài khi chẩn đoán bằng phương pháp khám trực tiếp, laser huỳnh quang, khám qua ảnh PP khám Khám trực Laser huỳnh Khám qua tiếp quang ảnh Tình trạng SL % SL % SL % Không sâu 2789 55,9 3636 72,7 2571 51,5 Sâu giai đoạn sớm 1035 20,7 193 3,8 1157 23,2 Sâu giai đoạn muộn 1171 23,4 1176 23,5 1267 25,3 Tổng 4995 100 4995 100% 4995 100%
14 Phương pháp khám qua ảnh phát hiện sâu răng giai đoạn sớm với tỷ lệ cao nhất với 23,2%; phương pháp laser huỳnh quang với tỷ lệ thấp nhất với 3,8%. Tổn thương sâu răng giai đoạn muộn được phát hiện chênh lệch ít giữa 3 phương pháp. Bảng 3.6: Tỷ lệ sâu răng trên mặt ngoài khi chẩn đoán bằng các phương pháp học máy PP khám YOLOv3 Faster R-CNN RetinaNet SSD SL % SL % SL % SL % Tình trạng Không sâu 2579 51,6 3287 65,8 3168 63,4 4656 93,2 Sâu giai đoạn sớm 980 19,6 541 10,8 644 12,9 0 0 Sâu giai đoạn muộn 1436 28,8 1167 23,4 1183 23,7 339 6,8 Tổng 4995 100 4995 100 4995 100 4995 100 Tỷ lệ sâu răng giai đoạn sớm cao nhất ở phương pháp YOLOv3 với 19,6% và thấp nhất ở phương pháp SSD với 0%. Tỷ lệ sâu sâu giai đoạn muộn cũng cao nhất ở phương pháp YOLOv3 với 28,8% và thấp nhất ở phương pháp SSD với 6,8%. Bảng 3.7: Tỷ lệ sâu răng trên mặt nhai khi chẩn đoán bằng phương pháp khám trực tiếp, laser huỳnh quang, khám qua ảnh PP khám Khám trực tiếp Laser huỳnh quang Khám qua ảnh SL % SL % SL % Tình trạng Không sâu 3701 74,1 4055 81,2 3604 72,2 Sâu giai đoạn sớm 345 6,9 174 3,5 247 4,9 Sâu giai đoạn muộn 949 19 766 15,3 1144 22,9 Tổng 4995 100 4995 100 4995 100 Sâu răng giai đoạn sớm chiếm tỷ lệ cao nhất ở phương pháp khám trực tiếp với 6,9% và thấp nhất ở phương pháp laser huỳnh quang với 3,5%.
15 Bảng 3.8: Tỷ lệ sâu răng trên mặt nhai khi chẩn đoán bằng các phương pháp học máy PP khám YOLOv3 Faster R-CNN RetinaNet SSD SL % SL % SL % SL % Tình trạng Không sâu 3342 66,9 3571 71,5 3538 70,8 4541 90,9 Sâu giai đoạn sớm 11 0,2 17 0,3 44 0,9 0 0 Sâu giai đoạn muộn 1642 32,9 1407 28,2 1413 28,3 454 9,1 Tổng 4995 100 4995 100 4995 100 4995 100 Tỷ lệ sâu răng giai đoạn sớm ở phương pháp RetinaNet là cao nhất với 0,9%. Tổn thương sâu răng giai đoạn muộn chiếm tỷ lệ cao nhất là 32,9% ở phương pháp YOLOv3. 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 Bảng 3.9: Hiệu quả của các phương pháp chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp Sâu giai đoạn sớm Sâu giai đoạn có lỗ Độ Độ Độ Độ Phương pháp Độ Độ đặc chính đặc chính chẩn đoán nhạy nhạy hiệu xác hiệu xác (%) (%) (%) (%) (%) (%) YOLOv3 32,5 65,4 56,5 68,6 83,4 80 Học Faster R-CNN 20,1 80,8 64,4 64,6 89,3 83,5 máy RetinaNet 21,3 77,3 62,1 59 87,1 80,5 SSD 0 98,4 71,7 24,3 98,6 81,2 Laser huỳnh quang 4,3 88,4 65,6 67,5 67,5 89,9 Khám qua ảnh 47 71,9 65,1 77,4 77,4 90,6 Sâu giai đoạn sớm: Phương pháp YOLOv3 có độ nhạy cao nhất với 32,5%. Độ chính xác của các mô hình ở mức trung bình từ 56,5% đến 71,7%. Sâu giai đoạn có lỗ: Phương pháp YOLOv3 có độ nhạy cao nhất với 68,6% và phương pháp SSD là thấp nhất với 24,3%. Độ chính xác của các phương pháp học máy đều lớn hơn 80%. Phương pháp khám qua ảnh có độ nhạy, độ đặc hiệu và độ chính xác cao hơn phương pháp laser huỳnh quang.
16 Bảng 3.10: Hiệu quả của phương pháp học máy trong chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt ngoài với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh Phương pháp Sâu giai đoạn sớm Sâu giai đoạn có lỗ chẩn đoán độ độ Độ độ đặc độ Độ đặc chính nhạy hiệu chính nhạy hiệu xác (%) (%) xác (%) (%) (%) (%) YOLOv3 36,9 71,4 60,7 74 86,6 83,4 Faster R-CNN 23,4 87,7 67,8 71,2 92,9 87,4 RetinaNet 26,5 83,3 65,7 63,2 89,8 83 SSD 0 99,7 68,8 26 99,7 81 Sâu giai đoạn sớm: Mô hình YOLOv3 có độ nhạy cao nhất với 36,9%. Độ chính xác dao động ở mức trung bình từ 60,7%- 68,8%. Sâu giai đoạn có lỗ: Độ nhạy của mô hình YOLOv3 là cao nhất với 74%. Độ chính xác của mô hình trên 80%. 3.3.2. Độ nhạy và độ đặc hiệu của chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt nhai bằng phương pháp học máy Bảng 3.11: Hiệu quả của các phương pháp chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám trực tiếp Phương pháp Sâu giai đoạn sớm Sâu giai đoạn có lỗ chẩn đoán Độ độ độ Độ độ độ nhạy đặc chính nhạy đặc chính (%) hiệu xác (%) hiệu xác (%) (%) (%) (%) YOLOv3 0,9 79,2 72,6 78,3 77,8 77,9 Học Faster R-CNN 1,2 82,8 75,8 73,7 82,5 80,8 máy RetinaNet 3,5 82,6 75,9 75,8 82,8 81,5 SSD 0 94,8 86,8 27,2 95,2 82,2 Laser huỳnh quang 12,5 94,8 87,8 60,9 95,4 88,8 Khám qua ảnh 26,7 87,8 82,6 78 90 87,7 Sâu giai đoạn sớm: Độ nhạy của bốn mô hình học máy là thấp và nhỏ hơn 3,5%. Sâu giai đoạn có lỗ: Mô hình YOLOv3 có độ nhạy cao nhất với 78,3%. Độ chính xác của các mô hình từ 77,9% đến 82,2%.
17 Bảng 3.12: Hiệu quả của phương pháp học máy trong chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trên mặt nhai răng với tiêu chuẩn tham chiếu là phương pháp khám qua ảnh Sâu giai đoạn sớm Sâu giai đoạn có lỗ độ độ độ Phương pháp Độ độ đặc Độ chính đặc chính chẩn đoán nhạy hiệu nhạy xác hiệu xác (%) (%) (%) (%) (%) (%) YOLOv3 1,2 83,6 78,3 82,3 81,8 81,9 Faster R-CNN 2,8 87,2 81,8 77,4 86,5 84,4 RetinaNet 4 87 81,6 78,8 86,7 84,9 SSD 0 95,7 89,6 26 95,9 79,9 Sâu giai đoạn sớm: Độ nhạy của cả bốn mô hình học máy đều thấp từ 0% đến 4%. Độ đặc hiệu cao từ 83,6% đến 95,7%. Sâu giai đoạn có lỗ trên mặt nhai cả bốn mô hình học máy đều có độ chuẩn xác cao từ 79,9% đến 84,9%. CHƯƠNG 4 BÀN LUẬN 4.1. Độ nhạy, độ đặc hiệu của một số phương pháp chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm bằng phương pháp meta- analysis Qua nghiên cứu phân tích tổng hợp một số phương pháp chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm cho thấy độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp khám trực tiếp (80% và 75%), phương pháp huỳnh quang (80% và 80%) và phương pháp khám qua ảnh (67% và 79%). So sánh hiệu quả của các phương pháp chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm trong phòng thí nghiệm (Hình 3.13 và hình 3.14) cho thấy: đường cong sROC của phương pháp sử dụng huỳnh quang và phương pháp khám trực tiếp trùng nhau, đường cong sROC này ở góc trên bên trái hơn so với đường cong sROC của phương khám khám qua ảnh chụp. Kết quả này cho thấy trong phòng thí nghiệm thì phương pháp sử dụng huỳnh quang và phương pháp khám trực tiếp có độ chính xác tương đương trong chẩn đoán sâu răng giai đoạn sớm. Độ chính xác trong chẩn đoán của phương pháp khám qua ảnh chụp thấp hơn phương pháp sử dụng huỳnh quang và phương pháp
18 khám trực tiếp. Do vậy, trong phòng thí nghiệm có thể ứng dụng phương pháp sử dụng huỳnh quang và phương pháp khám trực tiếp để đạt được hiệu quả tốt khi chẩn đoán tổn thương sâu răng giai đoạn sớm. Phương pháp khám qua ảnh chụp cho thấy diện tích dưới đường cong khi đánh giá hiệu quả chẩn đoán trên lâm sàng thấp hơn so với trong phòng thí nghiệm (Hình 3.12). Kết quả này có thể được giải thích bởi các yếu tố về ánh sáng, hướng chụp ảnh, độ ẩm bề mặt men răng, vị trí răng và sự kiểm soát nước bọt của môi trường trong miệng không tốt bằng môi trường phòng thí nghiệm. So sánh hiệu quả chẩn đoán trong phòng thí nghiệm thì phương pháp khám qua ảnh chụp có diện tích dưới đường cong thấp hơn phương pháp sử dụng huỳnh quang và phương pháp khám trực tiếp và (Hình 3.14 và hình 3.15). Kết quả có thể được giải thích bởi chất lượng ảnh chụp có ảnh hưởng đến việc phân biệt mức độ các tổn thương sâu răng. Tất cả các nghiên cứu được lựa chọn có sử dụng phương pháp khám qua ảnh chụp đều có nguy cơ sai lệch cao, do đó kết quả về hiệu quả chẩn đoán của các nghiên cứu này nên được xem xét một cách thận trọng. 4.2. Xây dựng hệ dữ liệu chuẩn hỗ trợ máy học để chẩn đoán sàng lọc sâu răng giai đoạn sớm Trong nghiên cứu của luận án, mục tiêu xây dựng hệ dữ liệu hỗ trợ máy học để chẩn đoán sàng lọc sâu răng giai đoạn sớm là xây dựng một kho dữ liệu có tính đại diện cho người Việt và phù hợp với các mô hình học máy được sử dụng như Faster R-CNN, YOLOv3, RetinaNet, SSD. Giai đoạn 1 hệ dữ liệu được xây dựng gồm 1424 ảnh đảm bảo tiêu chí có tổn thương sâu răng để phục vụ kho dữ liệu học máy giai đoạn 1. Kho dữ liệu giai đoạn 2 kho được xây dựng với mục đích khắc phục nhược điểm của hệ dữ liệu xây dựng trong giai đoạn 1 bằng cách bổ sung thêm 478 ảnh tổn thương sâu răng giai đoạn sớm. Sau hai giai đoạn xây dựng kho dữ liệu cho học máy để phát hiện tổn thương sâu răng giai đoạn sớm, kho dữ liệu thu được có 1902 ảnh với tổng 5627 tổn thương sâu răng tương ứng với từng giai đoạn sâu răng như: 1902 tổn thương sâu răng giai đoạn sớm, 1598 tổn thương sâu răng giai đoạn giữa và 2127 tổn thương sâu răng giai đoạn muộn. Trong kho dữ liệu của luận án có ba ưu điểm đáng chú ý: thứ nhất chính là kho dữ liệu tương đối lớn so với kho dữ liệu trong nghiên cứu tổng quan chẩn đoán sâu răng bằng phương pháp học máy của tác giả Maria Prados cho thấy kho dữ liệu trung bình của các