上颌窦底提升术CBCT衍生移植物体积测量中AI辅助与手动方法的比较评价

《Diagnostics》：Comparative Evaluation of AI-Assisted and Manual CBCT-Derived Graft Volume Measurements for Maxillary Sinus Floor Augmentation

　　

背景/目的：准确估算提升体积是上颌窦提升术规划成功的关键。手动CBCT衍生体积计算仍耗时且依赖操作者。人工智能（AI）辅助体积估算可提供标准化且可重复替代方案。本研究评估了AI辅助体积估算工具与CBCT衍生的手动计算上颌窦提升体积在规划中的一致性与可靠性。方法：对接受种植治疗规划的60例患者的CBCT扫描进行回顾性比较研究。放射学测量包括骨宽度（A）、剩余牙槽骨高度（B）、上颌窦提升高度（C）、上颌窦提升宽度（D）和上颌窦提升深度（E）。手动提升体积使用源自标准化线性测量的几何椭球近似公式计算。AI辅助体积估算使用集成于Planmeca Romexis 6.3软件内的体积分析工具进行。两名校准的牙周医师在两周间隔内重复进行手动和AI辅助测量各两次。使用组内相关系数（ICC）评估可靠性，使用ICC和Bland–Altman分析评估方法间一致性。结果：每种植位点的平均手动计算计划提升体积为0.47 ± 0.11 cm3，而平均AI辅助计划提升体积为0.52 ± 0.10 cm3。AI辅助测量显著大于手动测量（p < 0.001）。手动测量显示中等的检查者内和检查者间可靠性（ICC = 0.722、0.701和0.649），而AI辅助测量显示优异的可靠性（ICC = 0.917、0.924和0.903）。AI辅助与手动体积估算间的一致性良好（ICC = 0.847）。Bland–Altman分析显示平均偏差为0.061 cm3，一致性界限范围为0.028至0.094 cm3。按每种植位点标准化后，提升体积与年龄、性别或缺失牙数量无显著关联（p > 0.05）。结论：AI辅助体积估算显示出优异的可重复性以及与手动计算提升体积的良好一致性，同时产生稍高的体积估计。AI辅助体积估算可通过提高标准化和减少操作者依赖性变异，作为上颌窦提升规划中可靠的辅助工具。

该研究发表于《Diagnostics》。目前在上颌窦底提升（sinus floor augmentation）规划中，准确估算移植骨体积至关重要，但传统的基于锥形束计算机断层扫描（CBCT）的手动体积计算依赖操作者经验，耗时且变异性大。为探究人工智能（AI）辅助体积估算工具是否能提供标准化、可重复的替代方案，研究人员开展了一项回顾性比较研究，评估半自动化AI辅助体积估算工具与CBCT衍生手动计算体积在上颌窦提升规划中的一致性与可靠性。研究得出AI辅助测量具有优异重现性且与手动计算一致性良好但存在系统性高估的结论，表明其可作为减少操作者依赖变异的可靠辅助工具，对提升数字化种植治疗规划的标准化具有重要意义。

研究人员使用的主要关键技术方法如下：研究采用回顾性比较设计，样本为2026年1月至4月沙特阿拉伯Tam牙科诊所接受种植或上颌窦评估的60例患者CBCT扫描（Planmeca ProMax 3D Mid设备，体素0.2–0.3 mm）。手动测量由两名校准牙周医师在矢状位与全景位使用标尺工具按标准参考点测量骨宽度（A）、剩余牙槽骨高度（B）、提升高度（C）、提升宽度（D）及平均窦深度（E），并以椭球公式0.523×宽×高×深计算体积；AI辅助测量使用Planmeca Romexis 6.3内置体积分析工具，由操作者手动调整感兴趣区（ROI）边界后自动计算体积。两名医师在两周间隔重复测量以评估可靠性，采用组内相关系数（ICC）与Bland–Altman分析进行统计比较。

研究结果如下：

3.1 人口统计学特征：共纳入60例患者，男女各30例（各50%）；单颗缺牙21例（35%），两颗缺牙19例（32%），三颗缺牙20例（33%）。

3.2 放射学测量：平均骨宽度6.05 ± 0.41 mm，剩余牙槽骨高度4.12 ± 0.69 mm；提升高度5.92 ± 0.72 mm，提升宽度15.39 ± 1.77 mm，平均窦深度9.77 ± 0.70 mm。

3.3 手动与AI体积测量比较：手动平均体积0.47 ± 0.11 cm³，AI辅助平均0.52 ± 0.10 cm³；AI辅助显著大于手动（p < 0.001）。

3.4 可靠性与一致性分析：手动测量检查者内ICC为0.722与0.701，检查者间ICC为0.649（中等）；AI辅助检查者内ICC为0.917与0.924，检查者间ICC为0.903（优异）；两者间一致性ICC为0.847（良好）。

3.5 Bland–Altman分析：平均偏差0.061 cm³，上限0.094 cm³，下限0.028 cm³；所有差异为正值，显示AI辅助系统性高估但一致性可接受。

3.6 年龄相关性分析：年龄与任何放射学或体积测量无显著相关（r = -0.164至0.213，p > 0.05），最强正相关为年龄与窦提升深度（r = 0.213，p = 0.10），均未达显著。

3.7 基于性别的比较：男女间任何放射学尺寸或体积测量无显著差异（p > 0.05）；女性手动体积0.44 ± 0.11 cm³，男性0.48 ± 0.10 cm³（p = 0.645）；AI辅助女性0.49 ± 0.12 cm³，男性0.54 ± 0.09 cm³（p = 0.687）。

3.8 按缺失牙数量分析：按种植位点标准化后，缺牙一至三颗组间手动体积0.45–0.48 cm³，AI辅助0.51–0.56 cm³，无显著差异（p > 0.05）。

3.9 手术方法与引导骨再生（GBR）分析：内提升同期种植25例（42%），外提升延期种植35例（58%）；内提升手动体积0.43 cm³，AI辅助0.50 cm³；外提升手动0.49 cm³，AI辅助0.56 cm³；需GBR者25例（42%），不需35例（58%）。

讨论部分总结：研究人员指出AI辅助体积估算显著高于手动但一致性良好（ICC = 0.847），差异源于手动为几何近似而AI为体素化ROI量化。AI辅助具优异重现性（ICC > 0.90），可减少操作者变异。Bland–Altman显示平均偏差0.061 cm³，临床影响小且可能提供安全余量。年龄、性别、缺牙数经标准化后对体积无显著影响。外提升较内提升体积需求更大。局限性包括样本量60例、手动依赖椭球近似而非全3D分割、单一CBCT与软件平台、未分层窦隔等解剖变量。未来需多中心多平台大数据及对比全自动分割，并开展纵向临床验证。

结论部分翻译：在本研究局限性内，AI辅助体积估算产生的计划提升体积略大于手动计算的CBCT衍生测量，但两种方法间的一致性仍良好。手动测量显示中等的检查者内和检查者间可靠性，而AI辅助测量显示优异的可重现性和检查者间一致性。按每种植位点标准化后，提升体积与年龄、性别或缺失牙数量无显著关联。结果表明，AI辅助体积估算可通过提高可重复性和减少操作者依赖性变异，作为上颌窦提升规划中可靠的辅助工具。临床医生监督仍然必要，建议在更大异质数据集和全自动分割方法上进一步验证，方可将AI辅助体积估算视为可与专家评估互换的工具。