自動登録とAIによるセグメンテーションを用いた歯槽骨移植の新しい評価法

New Assessment Method of Alveolar Bone Grafting Using Automatic Registration and AI-based Segmentation.

抄録

目的:

本テクニカルノートの目的は、自動レジストレーションと人工知能（AI）ベースのセグメンテーションを使用した、二次歯槽骨移植後の歯槽骨移植の新しい評価方法を提示することである。

OBJECTIVE: The aim of this Technical note is to present a new assessment method of alveolar bone grafts after secondary alveolar bone grafting using automatic registration and artificial intelligence (AI)-based segmentation.

方法:

2021年3月から2022年8月までに二次歯槽骨移植を受けた片側唇裂、歯槽骨、口蓋裂の日本人患者7名（男性4名、女性3名）を対象とした。コンピュータ断層撮影（CT）解析は、手術の約1ヵ月前、手術の1日後と6ヵ月後に行った。CT画像はすべて3次元解析ワークステーションに取り込んだ。手術後のCT画像は、手術前のCT画像に自動剛体画像レジストレーションにより重ね合わされた。骨組織のセグメンテーションはAIベースの機能により自動的に行われた。移植骨は、手術前の骨組織から手術後の骨組織を差し引くことで抽出した。移植骨の体積とハウンスフィールド単位（HU）を算出した。評価者間の信頼性を評価するために、クラス内相関係数（ICC）を検討した。

METHODS: A total of 7 Japanese patients (4 men and 3 women) with a unilateral cleft lip, alveolus, and/or palate, who underwent secondary alveolar bone grafting between March 2021 and August 2022 were evaluated. Computed tomography (CT) analyses were performed about 1 month before the surgery, and 1 day and 6 months after the surgery. All CT images were imported into a 3-dimensional analysis workstation. CT images from after the surgery were superimposed onto CT images from before the surgery, by automatic rigid image registration. The segmentation of bone tissues was automatically performed by the AI-based function. Grafted bone was extracted by subtraction of the bone tissue after the surgery from the bone tissue before the surgery. The volumes and Hounsfield units (HUs) of the grafted bones were calculated. The intraclass correlation coefficient (ICC) was reviewed to assess inter-rater reliability.

結果:

手術直後に観察者が測定した体積とHUのICC（2,1）は、それぞれ0.95と0.99であった。一方、術後6ヵ月後に観察者が測定した体積とHUのICC（2,1）は、それぞれ0.81と0.57であった。

RESULTS: The ICCs (2,1) of the volumes and HUs measured by the observers immediately after the surgery were 0.95 and 0.99, respectively. On the other hand, the ICCs (2,1) of the volumes and HUs measured by the observers 6 months after the surgery were 0.81 and 0.57, respectively.

結論:

我々の新しい評価法は、二次歯槽骨移植後の残存移植骨を簡便かつ迅速に評価することが可能であり、比較的高い評価者間信頼性を示した。

CONCLUSIONS: Our new assessment method enables simple and quick evaluation of residual grafted bone after secondary alveolar bone grafting and demonstrated relatively high inter-rater reliability.