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Findings Step 07 / 08 Alveolar crest

定位齒槽嵴 ALC

齒槽嵴以下有骨頭而較亮、以上骨頭被吸收而較暗。這是唯一往遮罩外面看的步驟:沿牙根外側取一條窄帶,記錄每個高度的平均亮度,再把亮度落差當成一個躍階去擬合,兩側各得一點 E、F。

54.7F 側的亮度落差 μ₁ − μ₂(本例)
12.2×階梯模型比單一定值模型的誤差改善(F 側)
30 / 3.4×判定真落差的門檻:落差/改善倍數
3 – 15%掃描帶的內外界(以 CEJ 寬度為單位)
定位齒槽嵴 ALC:主圖
圖 1a 兩條掃描帶:紅為 E 側、橘為 F 側,都落在牙根外側;圓點為求得的齒槽嵴 E、F。b、c 兩側的亮度剖面 b(y′)(灰線)與擬合的階梯(彩色)。E 側落差 49.9、F 側 54.7,階梯模型的誤差分別只有單一定值模型的 1/10.2 與 1/12.2。

07.1往遮罩外面看

A、B、C、D、G 都在牙齒內部或表面上,遮罩本身就帶著答案;E、F 的資訊卻完全在遮罩之外,遮罩只用來決定該去哪裡取樣。

牙周病把骨頭吃掉之後,沿著牙根往下走,牙根外側的東西會改變:齒槽嵴以上是軟組織或空隙而暗,以下骨頭還在而亮。所以在牙根外側的一條窄帶裡,每個高度記錄一個平均亮度,得到一串「上暗下亮」的數字,齒槽嵴就是它跳躍的位置。

07.2搜尋範圍與掃描帶

縱向限制在根尖 K 到該側的 CEJ 高度之間(E 側用 C、F 側用 D)。這是解剖上的硬約束:齒槽骨不可能高過 CEJ,也不可能低於根尖。兩側不共用 CEJ 連線與長軸的交點,因為 CD 常是斜的,共用會讓其中一側範圍不足。

橫向每個高度(以 2 px 分箱)先找出該側牙根表面(|x′| 最大的遮罩像素),再從表面往外 3% 到 15% CEJ 寬度取樣(圖 1a)。起點稍微離開表面,避開遮罩最外圈的部分體積效應;終點不能太遠,否則會吃到亮的鄰牙而誤判成骨頭。

07.3躍階模型

各高度窄帶內的平均亮度記為 b(y′)。假設交界在高度 c:交界以下(靠根尖)取定值 μ₁、以上取 μ₂,算總誤差;每個高度都試一遍,誤差最小者即為交界:

(7)E(c) = Σy′<c (b − μ₁)² + Σy′≥c (b − μ₂)²
受限於 μ₁ > μ₂

這跟第 4 步是同一個套路,只是那裡每段配一條斜線(CEJ 只有斜率變化),這裡每段配一個定值(骨頭要嘛在、要嘛不在)。μ₁ > μ₂ 是解剖事實,少了它最小平方可能找到上下顛倒的解;交界兩端各保留至少 10% 的樣本(圖 1b、c)。

07.4真落差還是假落差

骨嵴緊貼 CEJ 時,上方幾乎沒有「無骨」的樣本,階梯擬合找不到真正的落差,會在範圍內另挑一個假的——通常是骨小樑或根管陰影造成的起伏。因此每次擬合都檢查兩個量:落差 μ₁ − μ₂,以及改善倍數(單一定值模型的誤差 ÷ 階梯模型的誤差)。

門檻來自測試集的實測:目視正確的 36 側中,落差最低 35、改善倍數最低 3.40;三個假落差則為 (8.1, 1.02)、(20.1, 2.65) 與 (51.7, 2.99)。因此取落差 ≥ 30 且改善 ≥ 3.4×,兩個條件同時要求——第三個假落差的落差夠大,只有改善倍數能把它擋下。

07.5兩階段判定

第一階段不合格時,把上界往牙冠延伸「該側 CEJ 到牙冠頂」的 1/3 再擬合一次。延伸只到 1/3:太長會掃到鄰牙的牙冠,把鄰牙邊緣誤認為骨嵴。

第二階段不保留上端樣本,因為延伸段本身就是上方「無骨」的參照,骨嵴緊貼延伸範圍頂端時也要選得到。本例兩側都在第一階段通過:E 側落差 49.9、改善 10.2×;F 側 54.7、12.2×。

兩階段判定的流程。
圖 2兩階段判定的流程。

07.6從高度到 R、Q、S

E、F 先以初始座標系的高度求得,換回影像座標時取該高度的牙根表面位置,再沿 CD 方向投影到第 6 步重建的主軸上,才能跟 H、I、J、K、L 放在同一套座標裡比較,得到 R、Q。兩者的中點為 S,代表平均骨水平;兩者中較低者用於計算最大骨流失比(Max BLR)。

07.7驗證範圍

沒有單獨的定位統計。論文的關鍵點驗證只涵蓋 CRR 所需的 C、D、A、B 與根尖;齒槽嵴 E、F 的準確度反映在第 8 步 B-CRR 與人工量測的比較中。

出處與說明

Cheng Y-T, et al. Automated crown-to-root ratio assessment in periapical radiographs using deep learning and image processing. Journal of Dental Sciences, 2026(accepted, JDSS-D-26-01002R1)。

門檻(30、3.4×)與目視正確 36 側的統計為程式在測試集上的實測與設定。

本頁圖表以測試片 113 第 1 顆牙(下顎小臼齒)的模型遮罩,用網站實際執行的同一套程式與參數重新計算;首頁「研究成果與方法」用的是人工標註遮罩,所以數值略有不同。