基于Atlas的放射影像学分类方法用于下颌磨牙根形态的法医牙科鉴定

《Forensic Science International》：Atlas-based radiographic classification of mandibular molar root morphology for forensic dental identification

　　

摘要

背景

法医牙科鉴定依赖于生前（AM）和死后（PM）记录的比较。在没有修复特征的情况下，鉴定依赖于固有的解剖结构，例如牙根形态，但目前尚没有标准的描述框架。

目的

提出一种基于图谱的标准化放射学分类方法，专门用于下颌磨牙根部的形态鉴定，并评估不同经验水平的观察者之间的再现性。

方法

对22张全景X光片中的512颗磨牙应用了包含六个形态参数的放射学分类标准。十六位观察者（三名法医牙科医生、十三名修复牙科实习生）独立地对所有病例进行了分类。此外，四位法医牙科医生还评估了包括56颗下颌磨牙在内的实际法医案例。通过平均成对一致性、Fleiss' Kappa系数和Gwet's AC1系数来评估观察者之间的共识。

结果

专家之间的观察者一致性在75%到91%之间，实习生之间的一致性在77%到89%之间。Gwet's AC1系数显示出了较高的一致性（0.62–0.88）。对于形态不典型的第三磨牙，一致性较低。在实际法医案例中，评分者间一致性为89.1%（Gwet's AC1 = 0.878），评分者内一致性为95.7%（Gwet's AC1 = 0.952）。成对生前-死后鉴定分析在71.4%的案例中正确地将真实匹配项排在首位，在100%的案例中将真实匹配项排在前两名内。

结论

所提出的分类方法为描述法医环境下的下颌磨牙根部形态提供了一个可复制和标准化的框架。不同经验水平的观察者之间有显著的一致性，支持其在生前-死后放射学比较以及未来自动化法医放射学比较中的潜在应用。

引言

法医牙科鉴定依赖于生前（AM）和死后（PM）记录的比较，以及识别两者之间一致的牙科修复和解剖特征[1]。牙齿在法医环境中特别有价值，因为它们具有耐久性，其形态特征在放射记录中能够持续保持。当没有牙科修复特征和牙冠时，鉴定主要依赖于固有的解剖结构[2][3]。其中，牙根形态及其空间配置是稳定的放射学特征，可以在生前-死后分析中提供重要的比较标志[4]。

然而，尽管牙根形态被认为是法医鉴定中的重要比较特征，但大多数关于牙根解剖的研究是在牙髓学或外科手术背景下进行的[5][6][7]，法医文献中缺乏专门针对鉴定的牙根形态描述框架。

虽然人眼在并排比较图像时能够有效检测细微差异，但将形态特征的感知观察——包括它们的存在、缺失、程度和形式——编码到一个可复制和标准化的描述框架中仍然具有挑战性，尤其是在描述牙根形态时[8]。尽管有大量关于计算机辅助比较系统的研究，但生成的算法和图像分割过程仍受到多种因素的制约，包括对训练数据集的质量和代表性的依赖、解释复杂或非典型牙科状况的能力有限、对放射获取和图像质量的敏感性，以及持续需要专家验证[9]。

先前的解剖学、牙髓学和基于人群的研究记录了牙根形态的显著差异，经常研究不同人群中的牙根数量、根管配置和根尖形态[5][6][7][10][11][12]。相比之下，法医比较主要依赖于放射学上可见的根轮廓和根间配置，从而造成了概念上的差距。

da Silva Machado等人[13]提出了临床上的形态分类尝试，根据根配置（单根或融合根、平行根、汇聚根、分散根和撕裂根）对阻生下颌第三磨牙进行了分类；最近，Milenkovi?等人[14]提出了上颌磨牙分叉形态的分类，用于解剖学和牙周病学评估，将根间配置描述为船形、滴形和箭头形，根据根的分叉模式。虽然这些系统为外科和正畸学应用提供了有用的分类框架，但它们不适合用于法医放射学比较。值得注意的是，这些系统将磨牙根视为一个整体解剖实体，而不是分别描述每个根和根间配置作为独立的法医放射学比较特征。

本研究通过提出一种专门用于下颌磨牙根部形态法医比较的放射学分类系统，填补了这一方法学空白。通过结合之前描述的第三磨牙复合体的形态概念和分叉模式分类，所提出的框架为所有适用于法医放射学比较的下颌磨牙提供了一个结构化的系统。

章节摘录

材料与方法

采用基于图谱的方法开发了一种下颌磨牙根部形态的放射学分类系统。该分类旨在描述牙科X光片中磨牙根部的可观察形态特征及其根间关系。

所提出的基于图谱的分类使用以下放射学参数定义下颌磨牙根部形态：（1）根间空间形状，分为三角形、船形或箭头形。

结果

对三位专家观察者和十三位实习生在22张X光片中的512颗磨牙上分配的根形态分类进行了统计分析，分别评估每个形态参数。

在专家评分者中，六个评估参数的平均成对一致性值在79%到90%之间。其中近中根和远中根撕裂（90%）的一致性最高。短根（88%）和根间空间形状也表现出较高的一致性。

讨论

法医牙科鉴定基于生前和死后记录的比较，以及识别它们之间一致的标志。当修复特征缺失或受损时（这种情况主要发生在西方国家，这些国家的牙科治疗较少），鉴定必须依赖于固有的解剖结构[2]。其中，牙根形态是放射学上可见的最稳定和最具诊断意义的特征之一[4]。

CRediT作者贡献声明

Nurit Beyth：撰写——审稿与编辑，正式分析。Tzipi Kahana：撰写——初稿，方法论，正式分析，数据管理。Ilana Engel：撰写——初稿，数据管理。Esi Sharon：撰写——初稿，监督，项目管理，调查，正式分析，数据管理，概念化。

资助

本研究得到了以色列科学基金会（资助编号：2263/26）的支持。

本研究得到了以色列创新、科学和技术部的资助（资助编号：0008593/25）。

利益冲突声明

我没有需要声明的利益冲突。

致谢

我们感谢所有参与这项研究的参与者，他们的贡献非常宝贵。

我们感谢以色列警方牙科部门的专家以及耶路撒冷哈达萨医学中心修复牙科系的研究生们。

Esi Sharon|Ilana Engel|Tzipi Kahana|Nurit Beyth

耶路撒冷希伯来大学牙医学院修复牙科系，91120，以色列