Volume 26, Issue 1 (April 2019)
J Birjand Univ Med Sci. 2019, 26(1): 54-63 |
Back to browse issues page
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Mirhoseini F, Tabrizizadeh M, Falah-yakhdani A, Ansarinia A, Sadoughi M. Comparison of the diagnostic accuracy of different image processing algorithms in the diagnosis of jawbone defects. J Birjand Univ Med Sci. 2019; 26 (1) :54-63
URL: http://journal.bums.ac.ir/article-1-2535-en.html
URL: http://journal.bums.ac.ir/article-1-2535-en.html
Farzaneh Mirhoseini1 
, Mahdi Tabrizizadeh2 , Azadeh Falah-yakhdani3 , Amin Ansarinia4 , Monireh Sadoughi * 5
, Mahdi Tabrizizadeh2 , Azadeh Falah-yakhdani3 , Amin Ansarinia4 , Monireh Sadoughi * 5
1- Department of Oral and Maxillofacial Radiology, School of Dentistry, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Yazd, Iran
2- Department of Endodontics, School of Dentistry, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Yazd, Iran Private Practice, Yazd, Iran
3- General Dentist, Yazd, Iran.
4- School of Dentistry, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Yazd, Iran
5- Department of Operative Dentistry, School of Dentistry, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Private Practice, Yazd, Iran , sadoughi_monireh@yahoo.com
2- Department of Endodontics, School of Dentistry, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Yazd, Iran Private Practice, Yazd, Iran
3- General Dentist, Yazd, Iran.
4- School of Dentistry, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Yazd, Iran
5- Department of Operative Dentistry, School of Dentistry, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Private Practice, Yazd, Iran , sadoughi_monireh@yahoo.com
Full-Text [PDF 507 kb]
(1382 Downloads)
| Abstract (HTML) (7004 Views)
شکل 2- تصویر رادیوگرافی ضایعات ایجادشده در استخوان با اعمال الگوریتم‌های: A) Invert B) Edge C) Sharp و D) بدون تغییر
نمودار 1- درصد توافق بین پاسخ مشاهده‌کنندگان به متغیرها
جدول 1- مقایسه درصد حساسیت تشخیصی الگوریتم‌های مختلف پردازش تصویر در اندازههای مختلف فرز
به طور کلی حساسیت تشخیصی در وضعیت Original (8/71%) و در الگوریتم Sharp (4/71%) بالاترین مقدار بود و کمترین حساسیت مربوط به الگوریتم Edge (53%) بود. همچنین در تمامی الگوریتم‌ها حساسیت تشخیصی ضایعات ایجادشده با فرز اندازه 2 بیشترین میزان و در رتبه دوم و با فاصله اندک فرز اندازه 4 بالاترین مقادیر را داشت؛ فرز اندازه 2/1 نیز کمترین میزان حساسیت را داشت. تمامی موارد تفاوت الگوریتم‌های مختلف و اندازههای متفاوت فرز در حساسیت تشخیصی از لحاظ آماری معنی‌دار بود (001/0P<).
بحث
تشخیص زودرس یک ضایعه می‌تواند باعث تسریع شروع درمان و جلوگیری از گسترش بیماری گردد. رادیوگرافی، یک ابزار تشخیصی مفید برای ارزیابی ضایعات استخوانی‌ای است که به آسانی در شرایط بالینی قابل مشاهده نیستند. رادیوگرافی دیجیتال، یک روش تشخیصی به‌نسبت جدید است که در حوزه دندانپزشکی استفاده گسترده یافته است. بر طبق نظر بسیاری از محققان، رادیوگرافی دیجیتال در مقایسه با رادیوگرافی معمولی خصوصیات مطلوب زیادی در روند تشخیص دارد. یکی از این خصوصیات مطلوب، قابلیت استفاده از فیلترهای بهبود تصویر متفاوت[11] است که به تشخیص دقیق‌تر در دندانپزشکی کمک می‌کند (13، 12).
قابل اعتمادترین روش برای ارزیابی یک سیستم تصویربرداری، مقایسه توانایی آن در تشخیص ضایعات پاتولوژیک با شرایط واقعی است. در شرایط کلینیکی، این امر به دلایل اخلاقی امکان‌پذیر نیست (14).
در مطالعه حاضر توافق بین مشاهده‌گرها که توسط ضریب ICC سنجیده شد، در مورد الگوریتم‌های مختلف پردازش تصویر خوب گزارش گردید (بین 49% تا 40%). این نتیجه با نتایج حاصل از مطالعه Pati و همکاران (11) که توافق بین مشاهده‌گرها را در مورد روش‌های مختلف تصویربرداری دیجیتال معمولی و سیستم Colour coding خوب گزارش کردند، همسو می‌باشد.
در این مطالعه، حساسیت تشخیصی در وضعیت تصویر بدون تغییر (Original) و در الگوریتم Sharp، با نتایج حاصل از مطالعه Scaf و همکاران (2007) که به مطالعه تصاویر دیجیتال در وضعیت بدون تغییر و الگوریتمInvert در تشخیص بیماری پریودنتال پرداختند (15)، همسو می‌باشد؛ چرا که در مطالعه آنها تفاوت معنی‌داری بین دو حالت ذکرشده تصاویر دیجیتال در تشخیص بیماری پریودنتال گزارش نشد. البته در مطالعه حاضر حساسیت تشخیصی در وضعیت تصویر بدون تغییر بالاتر از الگوریتم Invert گزارش شد که شاید بتوان دلیل بالابودن حساسیت تشخیصی در تصویر Original را به غیرآشنابودن چشم مشاهده‌گر با تصاویر پردازش‌شده نسبت داد.
در مطالعه حاضر، حساسیت تشخیصی با فرزهای گرد با اندازههای بزرگتر (1 و 2 و 4)، در تمامی الگوریتم‌ها بیشتر از حساسیت در مورد فرزهای گرد اندازههای کوچکتر (4/1 و 2/1) بود. این مسئله می‌تواند به‌دلیل همپوشانی[12] ترابکول‌های استخوانی و مشابهت اندازه ضایعات کوچکتر با فضای مغز استخوانی باشد که می‌تواند باعث مخفی‌شدن ضایعات شود. نتایج بیان‌شده، با نتایج حاصل از مطالعه فرهادی و همکاران که دقت تشخیصی رادیوگرافی دیجیتال پری‌اپیکال را در مورد فایل‌های کوچکتر اندودنتیک در نواحی نزدیک‌تر به نوک ریشه کمتر از فایل‌های بزرگتر گزارش کردند (16)، مشابه می‌باشد. Pati و همکاران نیز در مطالعه خود حساسیت تشخیصی بالاتری را در مورد فرزهای اندازه بزرگتر در مقایسه با فرزهای با اندازههای کوچکتر گزارش کردند (11) که نتایج این مطالعه نیز با نتایج مطالعه حاضر همسو می‌باشد.
در مطالعه‌ای که در سال 2010 توسط Kamburoglu و همکاران بر روی 63 دندان پرمولر کشیده‌شده مندیبل انجام شد، حضور یا عدم حضور شکستگی عمودی ریشه، توسط روش‌های مختلف بهبود تصویر به‌‌کارگرفته‌شده در تصویربرداری دیجیتال تهیه‌شده با سنسور CCD
(Charge coupled device) که شامل الگوریتم‌های Sharpening، Zoom-in، Reverse contrast و Pseudo-3D و همچنین تصویر بدون تغییر بود، توسط سه مشاهده‌گر مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه حاصل از این مطالعه حاکی از آن بود که تفاوت قابل ملاحظه‌ای بین الگوریتم‌های مختلف بهبود تصویر و نیز تصویر بدون تغییر در تشخیص شکستگی عمودی ریشه وجود ندارد. در این مطالعه توافق بین مشاهده‌گرها طبق ضریب کاپا، 399/0-109/0 گزارش شد (17). در مطالعه حاضر، طبق ضریب ICC توافق بین مشاهده‌گرها در مورد الگوریتم‌های مختلف بین 49/0-4/0 گزارش شد که نسبت به مطالعه Kamburoglu و همکاران توافق بالاتری بین مشاهده‌گرها وجود داشت. همچنین بر خلاف مطالعه Kamburoglu و همکاران، در مطالعه حاضر تفاوت بین الگوریتم‌های مختلف پردازش تصویر در حساسیت تشخیصی از لحاظ آماری معنی‌دار بود (001/0P<) که این تفاوت را می‌توان به تفاوت در روش کار دو مطالعه نسبت داد.
در مطالعه‌ای که محققی و همکاران در سال 2016 بر روی 8 عدد نیم فک پایین گوسفند انجام دادند، ضایعاتی با فرز گرد با عمق‌های 5/0، 1، 5/1، 2، 5/2، 3، 4، و 5 میلی‌متر ایجاد شدند. تصاویر دیجیتال به‌دست‌آمده از 8 نیم فک با روش‌های پردازشSharpen ،Negative و
3D Embossed و به شکل پردازش‌نشده توسط دو رادیولوژیست بررسی شدند. طبق نتایج به‌دست آمده، شانس تشخیص درست‌تر در تصاویر بدون پردازش و تصاویر پردازش‌شده با فیلترهای Sharpen وNegative به‌طور معنی‌داری بیشتر از تصاویر پردازش‌شده با فیلتر
3D Embossedبود؛ امّا دقت تشخیصی در تصاویر پردازش‌نشده و تصاویر پردازش‌شده با فیلترهای Sharpen وNegative تفاوتی با هم نداشت. همچنین هرچه عمق ضایعات استخوانی بیشتر می‌شد، احتمال تشخیص ضایعه افزایش پیدا می‌کرد (18). تمامی نتایج به‌دست‌آمده در این مطالعه با نتایج مطالعه حاضر همسو می‌باشد.
در مطالعات زیادی روش‌های بهبود تصویر (Image enhancement techniques) برای بهبود دقت تشخیصی تصاویر مورد استفاده قرار گرفته است؛ هر چند نتایج این مطالعات یکسان نیستند. متغیرهای زیادی در ارتباط با خواندن و تفسیر تصاویر رادیوگرافی وجود دارد که بر روی دقت تشخیصی ضایعات استخوانی اثر دارند. Vander stelt محدودیت‌های متعددی را که بر روی تفسیر تصاویر اثر می‌گذارند، برشمرد. از جمله آنها می‌توان به محدودیت‌های مربوط به چشم انسان، توهّم‌های بینایی[13] و خطاهایی که می‌تواند به‌دلیل انتظارات بر طبق دانش قبلی رخ دهد، نام برد. این فاکتورها می‌توانند منجر به تشخیص نادرست تصاویر، حتی با وجود تلاش برای تصادفی‌کردن تصاویر ارئه‌شده شوند (19).
نتیجه‌گیری
بر اساس نتایج مطالعه می‌توان گفت که پردازش در تصاویر پری‌اپیکال دیجیتال تأثیر زیادی بر حساسیت تشخیصی در ضایعات استخوانی ندارد؛ چرا که بالاترین حساسیت تشخیصی در وضعیت تصویر بدون تغییر و با مقداری مساوی در وضعیت پردازش شده Sharpening (8/71) گزارش شد و کمترین حساسیت تشخیصی در وضعیت پردازش‌شده Edge (53%) مشاهده شد. حساسیت تشخیصی در تمامی الگوریتم‌ها در مورد فرزهای با اندازههای بزرگتر (2 و 4) بیشتر از فرزهای با اندازههای کوچکتر (4/1، 2/1 و 1) بود.
پیشنهاد می‌شود که مطالعات دیگری برای مقایسه الگوریتم‌های مختلف پردازش تصویر در مورد ضایعات ایجادشده به روش شیمیایی و مقایسه آن با مطالعه حاضر انجام شود؛ زیرا احتمالاً در ضایعات ایجادشده به روش شیمیایی به‌دلیل واضح‌نبودن حدود تراش، نتایج متفاوت خواهد بود
تقدیر و تشکر
ﻧﻮﻳﺴﻨﺪﮔﺎن اﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺑﺮ ﺧﻮد ﻻزم ﻣﻲداﻧﻨﺪ از پرسنل بخش رادیولوژی برای همکاری در انجام این پژوهش، قددرانی نمایند.
تضاد منافع:
نویسندگان مقاله اعلام می‌دارند که هیچ‌گونه تضاد منافعی در پژوهش حاضر وجود ندارد.
منابع:
1- Soğur E, Baksı BG, Gröndahl HG, Sen BH. Pixel intensity and fractal dimension of periapical lesions visually indiscernible in radiographs. J Endod. 2013; 39(1): 16-9.
2- Tabrizizadeh M, Abrisham SM, Yazdani E. The accuracy comparison of direct digital radiography (DDR) and conventional radiography in detecting chemically created lesions. J Dent Sch Shahid Beheshti Univ Med Sci. 2011; 29(1): 55-61.[Persian]
3- Davies A, Mannocci F, Mitchell P, Andiappan M, Patel S. The detection of periapical pathoses in root filled teeth using single and parallax periapical radiographs versus cone beam computed tomography - a clinical study. Int Endod J. 2015; 48(6): 582-92.
4- Shahbazian M, Vandewoude C, Wyatt J, Jacobs R. Comparative assessment of periapical radiography and CBCT imaging for radiodiagnostics in the posterior maxilla. Odontology. 2015; 103(1): 97-104.
5- Tarcin B, Gumru B, Iriboz E, Turkaydin DE, Ovecoglu HS. Radiologic Assessment of Periapical Health: Comparison of 3 Different Index Systems. J Endod. 2015; 41(11): 1834-8.
6- Aoki EM, Abdala-Junior R, de Oliveira JX, Arita ES, Cortes AR. Reliability and Reproducibility of Manual and Automated Volumetric Measurements of Periapical Lesions. J Endod. 2015; 41(9): 1555-9.
7- ShamlouMahmoudi N, Safi Y, Ansari H, Afshari S. Comparison of Digital and Conventional Radiography In Evaluating Horizontal Alveolar Bone Loss. Zahedan J Res Med Sci. 2009; 11(2): 49-56.[Persian]
8- Jorge EG, Tanomaru-Filho M, Guerreiro-Tanomaru JM, Reis JM, Spin-Neto R, Goncalves M. Periapical repair following endodontic surgery: two- and three-dimensional imaging evaluation methods. Braz Dent J. 2015; 26(1): 69-74.
9- Miguens SA Jr, Veeck EB, Fontanella VR, da Costa NP. A comparison between panoramic digital and digitized images to detect simulated periapical lesions using radiographic subtraction. J Endod. 2008; 34(12): 1500-3.
10- Malleshi SN, Mahima VG, Raina A, Patil K. A Subjective Assessment of Perceived Clarity of Indirect Digital Images and Processed Digital Images with Conventional Intra-oral Periapical Radiographs. J Clin Diagn Res. 2013; 7(8): 1793-6.
11- Pati AR, Mubeen VK, Bhuyan SK, PAniGRAhi RG, PRiyADARShini SR, MiSRA S, et al. A comparative study on diagnostic accuracy of colour coded digital images, direct digital images and conventional radiographs for periapical lesions - an in vitro study. J Clin Diagn Res. 2014; 8(11): ZC55-9.
12- Li G, Engström PE, Nasström K, Lü ZY, Sanderink G, Welander U. Marginal bone levels measured in film and digital radiographs corrected for attenuation and visual response: an in vivo study. Dentomaxillofac Radiol. 2007; 36(1): 7-11.
13- Kaeppler G, Vogel A, Axmann-Krcmar D. Intra-oral storage phosphor and conventional radiography in the assessment of alveolar bone structures. Dentomaxillofac Radiol. 2000; 29(6): 362-7.
14- Kullendorff B, Petersson K, Rohlin M. Direct digital radiography for the detection of periapical bone lesions: a clinical study. Endod Dent Traumatol. 1997; 13(4): 183-9.
15- Scaf G, Morihisa O, Loffredo Lde C. Comparison between inverted and unprocessed digitized radiographic imaging in periodontal bone loss measurements. J Appl Oral Sci. 2007; 15(6): 492-4.
16- Farhadi N, Shokraneh A, Mehdizadeh M. Effect of contrast inversion enhancement on the accuracy of endodontic file length determination in digital radiography. J Clin Diagn Res. 2015; 9(5): ZC102-5.
17- Kamburoğlu K, Murat S, Pehlivan SY. The effects of digital image enhancement on the detection of vertical root fracture. Dent Traumatol. 2010; 26(1): 47-51.
18- Akbari H. Comparison of the diagnostic accuracy of different image processing techniques for detection of bony lesions in indirect digital radiography [dissertation]. Ahvaz: Jundishapur University of Medical Sciences; 2016. [Persian]
19- Paurazas SB, Geist JR, Pink FE, Hoen MM, Steiman HR. Comparison of diagnostic accuracy of digital imaging by using CCD and CMOS-APS sensors with E-speed film in the detection of periapical bony lesions. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2000; 89(3): 356-62.
Full-Text: (1411 Views)
Abstract Original Article
Amin Ansarinia[4], Monireh Sadoughi[5]
Background and Aim: Intra-bone lesions are common in lesions, among them periapical lesions have a higher incidence. Todays, all direct digital imaging systems provide various types of image processing techniques. The purpose of this study is to investigate the effects of different digital image processing techniques on the diagnosis of bony defects.
Materials and Methods: In this experimental study, 50 sheep inferior half-jawbones were used. Lesions were created by round bars with numbers 1/4, 1/2, 1, 2 and 4. Digital images were obtained by edge enhance, sharpening, invert gray scale processing method and unprocessed investigated by two radiologists and in case of disagreement them observers by third observer. The method of recording the results was definitive diagnosis of lesion number 1, misdiagnosis number 2 and possible diagnosis number 3 .The results were analyzed by chi-square and Fisher's exact tests.
Results: Percent of diagnostic sensitivity in unprocessed Images (71.8%) and images processed with Sharpen filter (71.4%) were significantly higher than images processed with invert grayscale (68.5%) and edge Enhancer (53%).(p<0.001)
Conclusion: To detect bone lesions, unprocessed and processed digital images with Sharpen filters have higher diagnostic accuracy.
Key Words: Digital Radiography; Image Processing; Bony Defect
Received: July 11, 2018 Accepted: December 11, 2018
Citation Mirhoseini F, Tabrizizadeh M, Falah-Yakhdani A, Ansarinia A, Sadoughi M. [Comparison of the diagnostic accuracy of different image processing algorithms in the diagnosis of jawbone defects]. J Birjand Univ Med Sci. 2019; 26(1):54-63. [Persian]
مقایسه دقت تشخیصی الگوریتم‌های مختلف پردازش تصویر
فرزانه میرحسینی[6]، مهدی تبریزی‌زاده[7]، آزاده فلاح یخدانی[8]،
امین انصاری‌نیا[9]، منیره صدوقی[10]
چکیده
زمینه و هدف: ضایعات داخل استخوانی، از ضایعات شایع هستند که در بین آنها ضایعات پری‌اپیکال شیوع بالاتری دارند. امروزه تمام سیستم‌های تصویربرداری مستقیم دیجیتال، انواع مختلفی از تکنیک‌های پردازش تصویر را در دسترس قرار می‌دهند. هدف از این مطالعه، بررسی تأثیر روش‌های مختلف پردازش تصاویر دیجیتال در تشخیص ضایعات استخوانی بود.
روش تحقیق: در این مطالعه تجربی، از 50 عدد نیم فک پایین گوسفند استفاده شد. ضایعات با فرزهای گرد با شماره‌های 4/1، 2/1، 1، 2 و 4 ایجاد شدند. تصاویر دیجیتال به‌دست آمده با روش‌های پردازش Edge enhance، Sharpening و Invert gray scale و به شکل پردازش‌نشده، توسط دو نفر رادیولوژیست و در صورت عدم توافق دو مشاهده‌گر، توسط مشاهده‌گر سوم بررسی شدند. نحوه ثبت نتایج بدین صورت بود که برای تشخیص قطعی ضایعه «نمره 1»، تشخیص اشتباه «نمره 2» و تشخیص احتمالی «نمره 3» در نظر گرفته شد. نتایج توسط آزمون‌های آماری chi-square وFisher`s Exact تجزیه و تحلیل شدند.
یافته‌ها: درصد حساسیت تشخیصی در تصاویر بدون پردازش (8/71%) و تصاویر پردازش‌شده با فیلتر Sharpen (4/71%) به‌طور معنی‌داری بیشتر از تصاویر پردازش‌شده با فیلترهای Invert gray scale (5/68%) و Edge enhance (53%) بود (001P<).
نتیجه‌گیری: در تشخیص ضایعات استخوانی، تصاویر دیجیتال فاقد پردازش و یا پردازش شده با فیلتر Sharpen از دقت تشخیصی بالاتری برخوردارند.
واژه‌های کلیدی: رادیوگرافی دیجیتال؛ پردازش تصویر؛ ضایعه استخوانی
مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی بیرجند. 1398؛ 26 (1): 54-63.
دریافت: 20/04/1397 پذیرش: 20/09/1397
Comparison of the diagnostic accuracy of different image processing algorithms in the diagnosis of jawbone defects
Farzaneh Mirhoseini[1], Mehdi Tabrizizadeh[2], Azadeh Falah-Yakhdani[3],Amin Ansarinia[4], Monireh Sadoughi[5]
Background and Aim: Intra-bone lesions are common in lesions, among them periapical lesions have a higher incidence. Todays, all direct digital imaging systems provide various types of image processing techniques. The purpose of this study is to investigate the effects of different digital image processing techniques on the diagnosis of bony defects.
Materials and Methods: In this experimental study, 50 sheep inferior half-jawbones were used. Lesions were created by round bars with numbers 1/4, 1/2, 1, 2 and 4. Digital images were obtained by edge enhance, sharpening, invert gray scale processing method and unprocessed investigated by two radiologists and in case of disagreement them observers by third observer. The method of recording the results was definitive diagnosis of lesion number 1, misdiagnosis number 2 and possible diagnosis number 3 .The results were analyzed by chi-square and Fisher's exact tests.
Results: Percent of diagnostic sensitivity in unprocessed Images (71.8%) and images processed with Sharpen filter (71.4%) were significantly higher than images processed with invert grayscale (68.5%) and edge Enhancer (53%).(p<0.001)
Conclusion: To detect bone lesions, unprocessed and processed digital images with Sharpen filters have higher diagnostic accuracy.
Key Words: Digital Radiography; Image Processing; Bony Defect
Received: July 11, 2018 Accepted: December 11, 2018
Citation Mirhoseini F, Tabrizizadeh M, Falah-Yakhdani A, Ansarinia A, Sadoughi M. [Comparison of the diagnostic accuracy of different image processing algorithms in the diagnosis of jawbone defects]. J Birjand Univ Med Sci. 2019; 26(1):54-63. [Persian]
مقاله اصیل پژوهشی
مقایسه دقت تشخیصی الگوریتم‌های مختلف پردازش تصویر
در تشخیص ضایعات استخوانی فک
فرزانه میرحسینی[6]، مهدی تبریزی‌زاده[7]، آزاده فلاح یخدانی[8]،امین انصاری‌نیا[9]، منیره صدوقی[10]
چکیده
زمینه و هدف: ضایعات داخل استخوانی، از ضایعات شایع هستند که در بین آنها ضایعات پری‌اپیکال شیوع بالاتری دارند. امروزه تمام سیستم‌های تصویربرداری مستقیم دیجیتال، انواع مختلفی از تکنیک‌های پردازش تصویر را در دسترس قرار می‌دهند. هدف از این مطالعه، بررسی تأثیر روش‌های مختلف پردازش تصاویر دیجیتال در تشخیص ضایعات استخوانی بود.
روش تحقیق: در این مطالعه تجربی، از 50 عدد نیم فک پایین گوسفند استفاده شد. ضایعات با فرزهای گرد با شماره‌های 4/1، 2/1، 1، 2 و 4 ایجاد شدند. تصاویر دیجیتال به‌دست آمده با روش‌های پردازش Edge enhance، Sharpening و Invert gray scale و به شکل پردازش‌نشده، توسط دو نفر رادیولوژیست و در صورت عدم توافق دو مشاهده‌گر، توسط مشاهده‌گر سوم بررسی شدند. نحوه ثبت نتایج بدین صورت بود که برای تشخیص قطعی ضایعه «نمره 1»، تشخیص اشتباه «نمره 2» و تشخیص احتمالی «نمره 3» در نظر گرفته شد. نتایج توسط آزمون‌های آماری chi-square وFisher`s Exact تجزیه و تحلیل شدند.
یافته‌ها: درصد حساسیت تشخیصی در تصاویر بدون پردازش (8/71%) و تصاویر پردازش‌شده با فیلتر Sharpen (4/71%) به‌طور معنی‌داری بیشتر از تصاویر پردازش‌شده با فیلترهای Invert gray scale (5/68%) و Edge enhance (53%) بود (001P<).
نتیجه‌گیری: در تشخیص ضایعات استخوانی، تصاویر دیجیتال فاقد پردازش و یا پردازش شده با فیلتر Sharpen از دقت تشخیصی بالاتری برخوردارند.
واژه‌های کلیدی: رادیوگرافی دیجیتال؛ پردازش تصویر؛ ضایعه استخوانی
مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی بیرجند. 1398؛ 26 (1): 54-63.
دریافت: 20/04/1397 پذیرش: 20/09/1397
مقدمه
تغییر تراکم استخوان، بارزترین ویژگی پیشرفت یا ازبین‌‌رفتن التهاب پری‌اپیکال است (1). تشخیص زودهنگام ضایعه می‌تواند باعث تسریع شروع درمان و جلوگیری از گسترش بیماری گردد؛ از طرف دیگر عدم تشخیص ضایعه موجود و یا تشخیص مثبت کاذب در مورد نیز می‌تواند سبب بروز مشکلاتی شود (2). هر چند ارزیابی‌های هیستوپاتولوژی می‌تواند به‌عنوان مرجع استاندارد در مورد تشخیص حضور یا عدم حضور ضایعه پری‌اپیکال باشد، ولی این مسئله از نظر عملی امکان‌پذیر نیست (3)؛ بنابراین معاینه بالینی و رادیوگرافی پری‌اپیکال، ابزارهای تشخیصی استاندارد برای ارزیابی ضایعات پری‌اپیکال هستند (4). در ارزیابی بالینی نواحی پری‌اپیکال، عدم وجود علائم بالینی ممکن است گمراه‌کننده باشد و منجر به نتایج منفی کاذب شود. پس شرایط پری‌اپیکال به‌طور عمده توسط رادیوگرافی ارزیابی می‌شوند (5). همچنین برای تشخیص بیماری‌های پریودنتال، طرح درمان، درمان‌های نگهدارنده، پیش‌آگهی و موفقیت و شکست درمان بیماری‌های پریودنتال و بررسی ناحیه توسط رادیوگرافی پری‌اپیکال ضروری است (7، 6، 1).
توانایی شناسایی یک ضایعه پری‌اپیکال در رادیوگرافی نه‌تنها به اندازه ضایعه بستگی دارد، بلکه به درگیری استخوان کورتیکال، زاویه اشعه، محل ضایعه، پردازش‌های مختلف رادیوگرافی و ترکیب بافت‌های مینرالیزه نیز بستگی دارد (8، 4). البته رادیوگرافی‌ها یکسری محدودیت‌هایی دارند که محدودیت آنها به‌دلیل شرایط آناتومیک، اشکالات هندسی و دوبعدی‌بودن تصاویر است (9). محدودیت دیگری که در ارتباط با تصاویر رادیوگرافی وجود دارد، این است که ضایعات استخوانی زمانی در تصاویر رادیوگرافی قابل مشاهده هستند که تحلیل در استخوان کورتیکال اتفاق بیفتد (8) و یا در رادیوگرافی معمولی، حدود 30درصد تغییر در مواد معدنی برای تشخیص ضایعه توسط چشم انسان ضروری است (1). با همه محدودیت‌ها، باز هم تصاویر رادیوگرافی داخل دهانی متداول‌ترین روش برای بررسی استخوان پری‌اپیکال است (8).
افزایش دقت سیستم‌های رادیوگرافی برای تشخیص سریع‌تر ضایعات موجود در فک نیاز است. بدین‌منظور همکاری بین دندانپزشکان، محققین و شرکت‌های سازنده وسایل پزشکی منجر به ساخت سیستم‌های جدید رادیوگرافی شده است که رادیوگرافی دیجیتال یکی از آنهاست (2). ظهور تصویربرداری دیجیتال، تحوّلی در رادیوگرافی ایجاد کرد (7). رادیوگرافی دیجیتال در اواسط سال 1980، زمانی که اولین گیرنده دیجیتال اشعه ایکس دندانپزشکی توسط
Francis Mine معرفی شد، به وجود آمد (10). در دو دهه گذشته، گرافی دیجیتال به‌عنوان جایگزین گرافی معمولی مورد قبول واقع شده است. این جایگزینی سبب تغییراتی در تفسیر تصاویر رادیوگرافی شده است (11). این پذیرش رادیوگرافی دیجیتال، دلایل گوناگونی از جمله: کاهش تابش اشعه به بیمار، آماده‌سازی سریع تصویر (به‌دلیل عدم نیاز به ظهور و ثبوت)، توانایی آرشیوکردن تصاویر و به اشتراک‌گذاشتن آنها و توانایی دستکاری تصاویر (5) دارد. رادیوگرافی دیجیتال و آنالیزهای کامپیوتری مرتبط با آن، امکان اندازه‌گیری ضایعات پری‌اپیکال را فراهم می‌کنند و همبستگی بین تصاویر مختلف در دوره‌های پیگیری درمان را فراهم می‌آورند (9).
تصویربرداری دیجیتال قابلیت پردازش تصویر با امکان پردازش کمی و کیفی تراکم استخوان، بهبود دانسیته، کنتراست، وارونگی درجه خاکستری، رنگ کاذب و سه‌بعدی کاذب را فراهم می‌کند (10، 1). پردازش تصویر یعنی هر روشی که در جهت بهبود، بازسازی و تجزیه و تحلیل تصاویر به کار رود و یا هر روشی که سبب تغییر در تصاویر دیجیتال شود. هدف از پردازش تصویر، ایجاد تصاویری است که درک بصری اطلاعات موجود را مشهودتر می‌کنند. در پردازش تصویر برای اهداف مختلف، تنظیمات متفاوتی روی ویژگی‌های تصویر اعمال می‌شود. با وجود گزارش‌های متفاوتی که در مورد وضوح تصاویر دیجیتالی وجود دارد، دیجیتالی‌شدن، فرصتی برای پردازش تصویر ایجاد می‌کند که می‌تواند کیفیت تصویر را بهبود بخشد (10).
بهترین روش برای ارزیابی یک روش رادیوگرافی جدید، مقایسه توانایی آن روش در نشان‌دادن تغییرات پاتولوژیک نسبت به روش‌های معمولی است که در کلینیک، این روش به علل اخلاقی امکان‌پذیر نمی‌باشد (11). بنابراین هدف از مطالعه حاضر، مقایسه دقت تشخیصی الگوریتم‌های مختلف پردازش تصویر در تشخیص ضایعات استخوانی ایجادشده بر روی استخوان نیم فک پایین گوسفند در شرایط آزمایشگاهی بود.
روش تحقیق
این مطالعه تجربی به‌صورت in vitro بر روی 50 عدد استخوان نیم فک پایین گوسفند انجام شد. نمونه‌ها برای تمیزکردن بافت‌های نرم، با الواتور پریوست دبریدمان شدند و به‌منظور کنترل عفونت در هیپوکلرید سدیم 5درصد قرار گرفتند.
برای ایجاد ضایعات استخوانی، در قسمت خلفی استخوان نیم فک پایین گوسفند توسط فرز گرد توربین با شماره‌های 4/1، 2/1، 1، 2 و4 و به‌ترتیب با قطرهای 5/0، 6/0، 7/0، 1 و 4/1 میلی‌متر در ناحیه باکال استخوان به عمقی معادل محل اتصال استخوان کورتیکال و اسفنجی (با توجه به ضخامت استخوان کورتیکال که از محل مقطع استخوان مشخص و قابل اندازه‌گیری بود و احساس تغییر تراکم استخوان در حین تراش توسط فرز)، حفراتی به قطرهای معادل قطر فرزهای بیان‌شده و در راستای یک خط مستقیم ایجاد شدند (شکل 1). قبل از تهیه تصویر رادیوگرافی، در محل شروع ایجاد حفرات، یک میله فلزی قرار داده شد تا راهنمایی برای مشاهده حفرات باشد. برای مشاهده تصاویر، به‌صورت تصادفی نمونه‌ها به 5 گروه 10تایی تقسیم شدند. در هر گروه ترتیب و فاصله ایجاد ضایعات با گروه دیگر متفاوت بود که تنها فرد عمل‌کننده از ترتیب و فاصله آنها مطلع بود.
استخوان‌های فک پایین برای بازسازی بافت نرم، توسط یک خمیر سیلیکونی پوشانده شد و برای انجام تصویربرداری بر روی یک پایه به ضخامت cm2 قرار گرفت. فاصله بین فک پایین و منبع تولید اشعه cm 5/4 و فاصله بین فک پایین و فیلم cm 5/2 بود (شکل 1).
شکل 1- A) ضایعات ایجادشده در نیم فک پایین، B) نحوه گرفتن تصاویر دیجیتال از نیم فک پایین
تصاویر رادیوگرافی دیجیتال به‌روش موازی توسط دستگاه داخل دهانی Kavo
(Kavodental, Bibrach, Germany) با شرایط
KVP 70، MA 7، زمان 15/0 ثانیه و با گیرنده
EZ SENSOR 1/5 (Watech, Korea) گرفته شدند و بلافاصله بر روی مانیتور کامپیوتر مشاهده و با فرمت JPG ذخیره شدند. سپس این تصاویر توسط حافظه جانبی به کامپیوتر دیگری منتقل شد و با استفاده از نرم‌افزار
IMAGE J پردازش‌های Edge enhance، Sharpening و Invert gray scale بر روی رادیوگرافی‌ها انجام شد (شکل 2).
تغییر تراکم استخوان، بارزترین ویژگی پیشرفت یا ازبین‌‌رفتن التهاب پری‌اپیکال است (1). تشخیص زودهنگام ضایعه می‌تواند باعث تسریع شروع درمان و جلوگیری از گسترش بیماری گردد؛ از طرف دیگر عدم تشخیص ضایعه موجود و یا تشخیص مثبت کاذب در مورد نیز می‌تواند سبب بروز مشکلاتی شود (2). هر چند ارزیابی‌های هیستوپاتولوژی می‌تواند به‌عنوان مرجع استاندارد در مورد تشخیص حضور یا عدم حضور ضایعه پری‌اپیکال باشد، ولی این مسئله از نظر عملی امکان‌پذیر نیست (3)؛ بنابراین معاینه بالینی و رادیوگرافی پری‌اپیکال، ابزارهای تشخیصی استاندارد برای ارزیابی ضایعات پری‌اپیکال هستند (4). در ارزیابی بالینی نواحی پری‌اپیکال، عدم وجود علائم بالینی ممکن است گمراه‌کننده باشد و منجر به نتایج منفی کاذب شود. پس شرایط پری‌اپیکال به‌طور عمده توسط رادیوگرافی ارزیابی می‌شوند (5). همچنین برای تشخیص بیماری‌های پریودنتال، طرح درمان، درمان‌های نگهدارنده، پیش‌آگهی و موفقیت و شکست درمان بیماری‌های پریودنتال و بررسی ناحیه توسط رادیوگرافی پری‌اپیکال ضروری است (7، 6، 1).
توانایی شناسایی یک ضایعه پری‌اپیکال در رادیوگرافی نه‌تنها به اندازه ضایعه بستگی دارد، بلکه به درگیری استخوان کورتیکال، زاویه اشعه، محل ضایعه، پردازش‌های مختلف رادیوگرافی و ترکیب بافت‌های مینرالیزه نیز بستگی دارد (8، 4). البته رادیوگرافی‌ها یکسری محدودیت‌هایی دارند که محدودیت آنها به‌دلیل شرایط آناتومیک، اشکالات هندسی و دوبعدی‌بودن تصاویر است (9). محدودیت دیگری که در ارتباط با تصاویر رادیوگرافی وجود دارد، این است که ضایعات استخوانی زمانی در تصاویر رادیوگرافی قابل مشاهده هستند که تحلیل در استخوان کورتیکال اتفاق بیفتد (8) و یا در رادیوگرافی معمولی، حدود 30درصد تغییر در مواد معدنی برای تشخیص ضایعه توسط چشم انسان ضروری است (1). با همه محدودیت‌ها، باز هم تصاویر رادیوگرافی داخل دهانی متداول‌ترین روش برای بررسی استخوان پری‌اپیکال است (8).
افزایش دقت سیستم‌های رادیوگرافی برای تشخیص سریع‌تر ضایعات موجود در فک نیاز است. بدین‌منظور همکاری بین دندانپزشکان، محققین و شرکت‌های سازنده وسایل پزشکی منجر به ساخت سیستم‌های جدید رادیوگرافی شده است که رادیوگرافی دیجیتال یکی از آنهاست (2). ظهور تصویربرداری دیجیتال، تحوّلی در رادیوگرافی ایجاد کرد (7). رادیوگرافی دیجیتال در اواسط سال 1980، زمانی که اولین گیرنده دیجیتال اشعه ایکس دندانپزشکی توسط
Francis Mine معرفی شد، به وجود آمد (10). در دو دهه گذشته، گرافی دیجیتال به‌عنوان جایگزین گرافی معمولی مورد قبول واقع شده است. این جایگزینی سبب تغییراتی در تفسیر تصاویر رادیوگرافی شده است (11). این پذیرش رادیوگرافی دیجیتال، دلایل گوناگونی از جمله: کاهش تابش اشعه به بیمار، آماده‌سازی سریع تصویر (به‌دلیل عدم نیاز به ظهور و ثبوت)، توانایی آرشیوکردن تصاویر و به اشتراک‌گذاشتن آنها و توانایی دستکاری تصاویر (5) دارد. رادیوگرافی دیجیتال و آنالیزهای کامپیوتری مرتبط با آن، امکان اندازه‌گیری ضایعات پری‌اپیکال را فراهم می‌کنند و همبستگی بین تصاویر مختلف در دوره‌های پیگیری درمان را فراهم می‌آورند (9).
تصویربرداری دیجیتال قابلیت پردازش تصویر با امکان پردازش کمی و کیفی تراکم استخوان، بهبود دانسیته، کنتراست، وارونگی درجه خاکستری، رنگ کاذب و سه‌بعدی کاذب را فراهم می‌کند (10، 1). پردازش تصویر یعنی هر روشی که در جهت بهبود، بازسازی و تجزیه و تحلیل تصاویر به کار رود و یا هر روشی که سبب تغییر در تصاویر دیجیتال شود. هدف از پردازش تصویر، ایجاد تصاویری است که درک بصری اطلاعات موجود را مشهودتر می‌کنند. در پردازش تصویر برای اهداف مختلف، تنظیمات متفاوتی روی ویژگی‌های تصویر اعمال می‌شود. با وجود گزارش‌های متفاوتی که در مورد وضوح تصاویر دیجیتالی وجود دارد، دیجیتالی‌شدن، فرصتی برای پردازش تصویر ایجاد می‌کند که می‌تواند کیفیت تصویر را بهبود بخشد (10).
بهترین روش برای ارزیابی یک روش رادیوگرافی جدید، مقایسه توانایی آن روش در نشان‌دادن تغییرات پاتولوژیک نسبت به روش‌های معمولی است که در کلینیک، این روش به علل اخلاقی امکان‌پذیر نمی‌باشد (11). بنابراین هدف از مطالعه حاضر، مقایسه دقت تشخیصی الگوریتم‌های مختلف پردازش تصویر در تشخیص ضایعات استخوانی ایجادشده بر روی استخوان نیم فک پایین گوسفند در شرایط آزمایشگاهی بود.
روش تحقیق
این مطالعه تجربی به‌صورت in vitro بر روی 50 عدد استخوان نیم فک پایین گوسفند انجام شد. نمونه‌ها برای تمیزکردن بافت‌های نرم، با الواتور پریوست دبریدمان شدند و به‌منظور کنترل عفونت در هیپوکلرید سدیم 5درصد قرار گرفتند.
برای ایجاد ضایعات استخوانی، در قسمت خلفی استخوان نیم فک پایین گوسفند توسط فرز گرد توربین با شماره‌های 4/1، 2/1، 1، 2 و4 و به‌ترتیب با قطرهای 5/0، 6/0، 7/0، 1 و 4/1 میلی‌متر در ناحیه باکال استخوان به عمقی معادل محل اتصال استخوان کورتیکال و اسفنجی (با توجه به ضخامت استخوان کورتیکال که از محل مقطع استخوان مشخص و قابل اندازه‌گیری بود و احساس تغییر تراکم استخوان در حین تراش توسط فرز)، حفراتی به قطرهای معادل قطر فرزهای بیان‌شده و در راستای یک خط مستقیم ایجاد شدند (شکل 1). قبل از تهیه تصویر رادیوگرافی، در محل شروع ایجاد حفرات، یک میله فلزی قرار داده شد تا راهنمایی برای مشاهده حفرات باشد. برای مشاهده تصاویر، به‌صورت تصادفی نمونه‌ها به 5 گروه 10تایی تقسیم شدند. در هر گروه ترتیب و فاصله ایجاد ضایعات با گروه دیگر متفاوت بود که تنها فرد عمل‌کننده از ترتیب و فاصله آنها مطلع بود.
استخوان‌های فک پایین برای بازسازی بافت نرم، توسط یک خمیر سیلیکونی پوشانده شد و برای انجام تصویربرداری بر روی یک پایه به ضخامت cm2 قرار گرفت. فاصله بین فک پایین و منبع تولید اشعه cm 5/4 و فاصله بین فک پایین و فیلم cm 5/2 بود (شکل 1).
شکل 1- A) ضایعات ایجادشده در نیم فک پایین، B) نحوه گرفتن تصاویر دیجیتال از نیم فک پایین
تصاویر رادیوگرافی دیجیتال به‌روش موازی توسط دستگاه داخل دهانی Kavo
(Kavodental, Bibrach, Germany) با شرایط
KVP 70، MA 7، زمان 15/0 ثانیه و با گیرنده
EZ SENSOR 1/5 (Watech, Korea) گرفته شدند و بلافاصله بر روی مانیتور کامپیوتر مشاهده و با فرمت JPG ذخیره شدند. سپس این تصاویر توسط حافظه جانبی به کامپیوتر دیگری منتقل شد و با استفاده از نرم‌افزار
IMAGE J پردازش‌های Edge enhance، Sharpening و Invert gray scale بر روی رادیوگرافی‌ها انجام شد (شکل 2).
 |
شکل 2- تصویر رادیوگرافی ضایعات ایجادشده در استخوان با اعمال الگوریتم‌های: A) Invert B) Edge C) Sharp و D) بدون تغییر
با احتساب رادیوگرافی اولیه، در مجموع 4 رادیوگرافی (در کل 200 رادیوگرافی) از هر ناحیه اپیکال وجود داشت. ارزیابی بر روی مانیتور 19 اینچ Sumsung
(Sumsung company, Korea) با رزولوشن 768×1024 پیکسل، تحت شرایط استاندارد و بدون دستکاری کنتراست و روشنایی، توسط دو نفر مشاهده‌کننده و در مواردی که بین دو مشاهده‌گر توافق وجود نداشت، توسط مشاهده‌گر سوم مورد بررسی قرار گرفتند. لازم به ذکر است که تصاویر به‌صورت تصادفی و بدون آگاهی مشاهده‌کنندگان از ترتیب و فاصله ضایعات نمایش داده شدند. نظر مشاهده‌کننده‌گان در مورد وجود یا عدم وجود ضایعه استخوانی با مقیاس‌های 1) ضایعه قطعاً وجود دارد، 2) ضایعه قطعاً وجود ندارد و 3) در مورد وجود یا عدم وجود ضایعه اطمینان نیست، در چک‌لیست ثبت شدند و در صورت عدم تطابق پاسخ دو مشاهده‌گر، از پاسخ مشاهده‌گر سوم به‌عنوان تشخیص نهایی استفاده شد.
در این مطالعه برای بررسی توافق مشاهده‌کنندگان، از ضریبICC (Inter Class Correlation) استفاده شد. مقدار این ضریب اگر در محدوده (-) قرار گیرد، یعنی پاسخ مشاهده‌کنندگان بر خلاف یکدیگر است؛ اگر در محدوده (0) قرار گیرد، یعنی پاسخ‌ها هیچ ربطی با یکدیگر ندارند و اگر در محدوده (+) قرار گیرد، یعنی پاسخ‌ها با یکدیگر توافق دارند. هر چه این عدد بیشتر باشد، نشان‌دهنده توافق بهتر مشاهده‌کنندگان است
داده‌های به دست آمده، پس از ورود به نرم‌افزار SPSS (ویرایش 17) توسط آزمون‌های آماری chi-square و Fisher's exact (برای بررسی توافق) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. این مقاله برگرفته از پایان‌نامه دانشجویی به شماره 825 مصوب شورای پژوهشی دانشکده دندانپزشکی شهید صدوقی یزد می‌باشد. همچنین تأییدیه کمیته اخلاق در پژوهش، در دانشگاه مذکور با شماره IR.SSU.REC.1396.45 برای این مطالعه اخذ گردید.
(Sumsung company, Korea) با رزولوشن 768×1024 پیکسل، تحت شرایط استاندارد و بدون دستکاری کنتراست و روشنایی، توسط دو نفر مشاهده‌کننده و در مواردی که بین دو مشاهده‌گر توافق وجود نداشت، توسط مشاهده‌گر سوم مورد بررسی قرار گرفتند. لازم به ذکر است که تصاویر به‌صورت تصادفی و بدون آگاهی مشاهده‌کنندگان از ترتیب و فاصله ضایعات نمایش داده شدند. نظر مشاهده‌کننده‌گان در مورد وجود یا عدم وجود ضایعه استخوانی با مقیاس‌های 1) ضایعه قطعاً وجود دارد، 2) ضایعه قطعاً وجود ندارد و 3) در مورد وجود یا عدم وجود ضایعه اطمینان نیست، در چک‌لیست ثبت شدند و در صورت عدم تطابق پاسخ دو مشاهده‌گر، از پاسخ مشاهده‌گر سوم به‌عنوان تشخیص نهایی استفاده شد.
در این مطالعه برای بررسی توافق مشاهده‌کنندگان، از ضریبICC (Inter Class Correlation) استفاده شد. مقدار این ضریب اگر در محدوده (-) قرار گیرد، یعنی پاسخ مشاهده‌کنندگان بر خلاف یکدیگر است؛ اگر در محدوده (0) قرار گیرد، یعنی پاسخ‌ها هیچ ربطی با یکدیگر ندارند و اگر در محدوده (+) قرار گیرد، یعنی پاسخ‌ها با یکدیگر توافق دارند. هر چه این عدد بیشتر باشد، نشان‌دهنده توافق بهتر مشاهده‌کنندگان است
داده‌های به دست آمده، پس از ورود به نرم‌افزار SPSS (ویرایش 17) توسط آزمون‌های آماری chi-square و Fisher's exact (برای بررسی توافق) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. این مقاله برگرفته از پایان‌نامه دانشجویی به شماره 825 مصوب شورای پژوهشی دانشکده دندانپزشکی شهید صدوقی یزد می‌باشد. همچنین تأییدیه کمیته اخلاق در پژوهش، در دانشگاه مذکور با شماره IR.SSU.REC.1396.45 برای این مطالعه اخذ گردید.
یافته‌ها
نتایج نشان داد که میزان توافق بین مشاهده‌کنندگان در تشخیص ضایعات استخوانی توسط الگوریتم‌های مختلف پردازش تصویر خوب بود. بالاترین درصد توافق بین مشاهده‌کنندگان مربوط به الگوریتم Invert (49%) و پایین‌ترین میزان مربوط به الگوریتم Sharp (40%) بود (نمودار 1). در مجموع در الگوریتمInvert 3 مورد (8/0%)، در الگوریتم Edge یک مورد (4/0%)، در الگوریتم Sharp 5 مورد (2%) و در وضعیت تصویر بدون تغییر 5 مورد (2%) نتیجه مشخص نبود.
حساسیت تشخیصی مشاهده‌گرها در مورد الگوریتم‌ها و اندازههای مختلف فرز بدین شرح بود: در مورد فرز اندازه 4/1 بالاترین میزان حساسیت مربوط به الگوریتمSharp (8/47%) و پایین‌ترین حساسیت مربوط به الگوریتم Edge (7/34%) بود. در مورد فرز اندازه 2/1، بالاترین میزان حساسیت مربوط به الگوریتم Sharp و Original (9/42%) و پایین‌ترین حساسیت مربوط به الگوریتم Edge (34%) بود. در مورد فرز اندازه یک، بالاترین میزان حساسیت مربوط به الگوریتم Original (8/87%) و پایین‌ترین میزان حساسیت مربوط به الگوریتم Edge ( 68%) بود. در مورد فرز اندازه 2، بالاترین میزان حساسیت مربوط به الگوریتم Original (9/93%) و پایین‌ترین حساسیت مربوط به الگوریتم Edge (62%) بود. در مورد فرز اندازه 4، بالاترین میزان حساسیت مربوط به الگوریتم Sharp (90%) و Original (6/89%) و پایین‌ترین حساسیت مربوط به الگوریتم Edge (62%) بود (جدول 1).
نتایج نشان داد که میزان توافق بین مشاهده‌کنندگان در تشخیص ضایعات استخوانی توسط الگوریتم‌های مختلف پردازش تصویر خوب بود. بالاترین درصد توافق بین مشاهده‌کنندگان مربوط به الگوریتم Invert (49%) و پایین‌ترین میزان مربوط به الگوریتم Sharp (40%) بود (نمودار 1). در مجموع در الگوریتمInvert 3 مورد (8/0%)، در الگوریتم Edge یک مورد (4/0%)، در الگوریتم Sharp 5 مورد (2%) و در وضعیت تصویر بدون تغییر 5 مورد (2%) نتیجه مشخص نبود.
حساسیت تشخیصی مشاهده‌گرها در مورد الگوریتم‌ها و اندازههای مختلف فرز بدین شرح بود: در مورد فرز اندازه 4/1 بالاترین میزان حساسیت مربوط به الگوریتمSharp (8/47%) و پایین‌ترین حساسیت مربوط به الگوریتم Edge (7/34%) بود. در مورد فرز اندازه 2/1، بالاترین میزان حساسیت مربوط به الگوریتم Sharp و Original (9/42%) و پایین‌ترین حساسیت مربوط به الگوریتم Edge (34%) بود. در مورد فرز اندازه یک، بالاترین میزان حساسیت مربوط به الگوریتم Original (8/87%) و پایین‌ترین میزان حساسیت مربوط به الگوریتم Edge ( 68%) بود. در مورد فرز اندازه 2، بالاترین میزان حساسیت مربوط به الگوریتم Original (9/93%) و پایین‌ترین حساسیت مربوط به الگوریتم Edge (62%) بود. در مورد فرز اندازه 4، بالاترین میزان حساسیت مربوط به الگوریتم Sharp (90%) و Original (6/89%) و پایین‌ترین حساسیت مربوط به الگوریتم Edge (62%) بود (جدول 1).
 |
نمودار 1- درصد توافق بین پاسخ مشاهده‌کنندگان به متغیرها
جدول 1- مقایسه درصد حساسیت تشخیصی الگوریتم‌های مختلف پردازش تصویر در اندازههای مختلف فرز
| اندازه فرز | الگوریتم | |||
| Invert | Edge | Sharp | Origin | |
 |
46% | 7/34% | 9/47% | 46% |
 |
8/40% | 34% | 9/42% | 9/42% |
| 1 | 82% | 66% | 84% | 8/87% |
| 2 | 8/87% | 68% | 7/91% | 9/93% |
| 4 | 86% | 62% | 90% | 6/89% |
| میانگین درصد | 5/68% | 53% | 4/71% | 8/71% |
به طور کلی حساسیت تشخیصی در وضعیت Original (8/71%) و در الگوریتم Sharp (4/71%) بالاترین مقدار بود و کمترین حساسیت مربوط به الگوریتم Edge (53%) بود. همچنین در تمامی الگوریتم‌ها حساسیت تشخیصی ضایعات ایجادشده با فرز اندازه 2 بیشترین میزان و در رتبه دوم و با فاصله اندک فرز اندازه 4 بالاترین مقادیر را داشت؛ فرز اندازه 2/1 نیز کمترین میزان حساسیت را داشت. تمامی موارد تفاوت الگوریتم‌های مختلف و اندازههای متفاوت فرز در حساسیت تشخیصی از لحاظ آماری معنی‌دار بود (001/0P<).
بحث
تشخیص زودرس یک ضایعه می‌تواند باعث تسریع شروع درمان و جلوگیری از گسترش بیماری گردد. رادیوگرافی، یک ابزار تشخیصی مفید برای ارزیابی ضایعات استخوانی‌ای است که به آسانی در شرایط بالینی قابل مشاهده نیستند. رادیوگرافی دیجیتال، یک روش تشخیصی به‌نسبت جدید است که در حوزه دندانپزشکی استفاده گسترده یافته است. بر طبق نظر بسیاری از محققان، رادیوگرافی دیجیتال در مقایسه با رادیوگرافی معمولی خصوصیات مطلوب زیادی در روند تشخیص دارد. یکی از این خصوصیات مطلوب، قابلیت استفاده از فیلترهای بهبود تصویر متفاوت[11] است که به تشخیص دقیق‌تر در دندانپزشکی کمک می‌کند (13، 12).
قابل اعتمادترین روش برای ارزیابی یک سیستم تصویربرداری، مقایسه توانایی آن در تشخیص ضایعات پاتولوژیک با شرایط واقعی است. در شرایط کلینیکی، این امر به دلایل اخلاقی امکان‌پذیر نیست (14).
در مطالعه حاضر توافق بین مشاهده‌گرها که توسط ضریب ICC سنجیده شد، در مورد الگوریتم‌های مختلف پردازش تصویر خوب گزارش گردید (بین 49% تا 40%). این نتیجه با نتایج حاصل از مطالعه Pati و همکاران (11) که توافق بین مشاهده‌گرها را در مورد روش‌های مختلف تصویربرداری دیجیتال معمولی و سیستم Colour coding خوب گزارش کردند، همسو می‌باشد.
در این مطالعه، حساسیت تشخیصی در وضعیت تصویر بدون تغییر (Original) و در الگوریتم Sharp، با نتایج حاصل از مطالعه Scaf و همکاران (2007) که به مطالعه تصاویر دیجیتال در وضعیت بدون تغییر و الگوریتمInvert در تشخیص بیماری پریودنتال پرداختند (15)، همسو می‌باشد؛ چرا که در مطالعه آنها تفاوت معنی‌داری بین دو حالت ذکرشده تصاویر دیجیتال در تشخیص بیماری پریودنتال گزارش نشد. البته در مطالعه حاضر حساسیت تشخیصی در وضعیت تصویر بدون تغییر بالاتر از الگوریتم Invert گزارش شد که شاید بتوان دلیل بالابودن حساسیت تشخیصی در تصویر Original را به غیرآشنابودن چشم مشاهده‌گر با تصاویر پردازش‌شده نسبت داد.
در مطالعه حاضر، حساسیت تشخیصی با فرزهای گرد با اندازههای بزرگتر (1 و 2 و 4)، در تمامی الگوریتم‌ها بیشتر از حساسیت در مورد فرزهای گرد اندازههای کوچکتر (4/1 و 2/1) بود. این مسئله می‌تواند به‌دلیل همپوشانی[12] ترابکول‌های استخوانی و مشابهت اندازه ضایعات کوچکتر با فضای مغز استخوانی باشد که می‌تواند باعث مخفی‌شدن ضایعات شود. نتایج بیان‌شده، با نتایج حاصل از مطالعه فرهادی و همکاران که دقت تشخیصی رادیوگرافی دیجیتال پری‌اپیکال را در مورد فایل‌های کوچکتر اندودنتیک در نواحی نزدیک‌تر به نوک ریشه کمتر از فایل‌های بزرگتر گزارش کردند (16)، مشابه می‌باشد. Pati و همکاران نیز در مطالعه خود حساسیت تشخیصی بالاتری را در مورد فرزهای اندازه بزرگتر در مقایسه با فرزهای با اندازههای کوچکتر گزارش کردند (11) که نتایج این مطالعه نیز با نتایج مطالعه حاضر همسو می‌باشد.
در مطالعه‌ای که در سال 2010 توسط Kamburoglu و همکاران بر روی 63 دندان پرمولر کشیده‌شده مندیبل انجام شد، حضور یا عدم حضور شکستگی عمودی ریشه، توسط روش‌های مختلف بهبود تصویر به‌‌کارگرفته‌شده در تصویربرداری دیجیتال تهیه‌شده با سنسور CCD
(Charge coupled device) که شامل الگوریتم‌های Sharpening، Zoom-in، Reverse contrast و Pseudo-3D و همچنین تصویر بدون تغییر بود، توسط سه مشاهده‌گر مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه حاصل از این مطالعه حاکی از آن بود که تفاوت قابل ملاحظه‌ای بین الگوریتم‌های مختلف بهبود تصویر و نیز تصویر بدون تغییر در تشخیص شکستگی عمودی ریشه وجود ندارد. در این مطالعه توافق بین مشاهده‌گرها طبق ضریب کاپا، 399/0-109/0 گزارش شد (17). در مطالعه حاضر، طبق ضریب ICC توافق بین مشاهده‌گرها در مورد الگوریتم‌های مختلف بین 49/0-4/0 گزارش شد که نسبت به مطالعه Kamburoglu و همکاران توافق بالاتری بین مشاهده‌گرها وجود داشت. همچنین بر خلاف مطالعه Kamburoglu و همکاران، در مطالعه حاضر تفاوت بین الگوریتم‌های مختلف پردازش تصویر در حساسیت تشخیصی از لحاظ آماری معنی‌دار بود (001/0P<) که این تفاوت را می‌توان به تفاوت در روش کار دو مطالعه نسبت داد.
در مطالعه‌ای که محققی و همکاران در سال 2016 بر روی 8 عدد نیم فک پایین گوسفند انجام دادند، ضایعاتی با فرز گرد با عمق‌های 5/0، 1، 5/1، 2، 5/2، 3، 4، و 5 میلی‌متر ایجاد شدند. تصاویر دیجیتال به‌دست‌آمده از 8 نیم فک با روش‌های پردازشSharpen ،Negative و
3D Embossed و به شکل پردازش‌نشده توسط دو رادیولوژیست بررسی شدند. طبق نتایج به‌دست آمده، شانس تشخیص درست‌تر در تصاویر بدون پردازش و تصاویر پردازش‌شده با فیلترهای Sharpen وNegative به‌طور معنی‌داری بیشتر از تصاویر پردازش‌شده با فیلتر
3D Embossedبود؛ امّا دقت تشخیصی در تصاویر پردازش‌نشده و تصاویر پردازش‌شده با فیلترهای Sharpen وNegative تفاوتی با هم نداشت. همچنین هرچه عمق ضایعات استخوانی بیشتر می‌شد، احتمال تشخیص ضایعه افزایش پیدا می‌کرد (18). تمامی نتایج به‌دست‌آمده در این مطالعه با نتایج مطالعه حاضر همسو می‌باشد.
در مطالعات زیادی روش‌های بهبود تصویر (Image enhancement techniques) برای بهبود دقت تشخیصی تصاویر مورد استفاده قرار گرفته است؛ هر چند نتایج این مطالعات یکسان نیستند. متغیرهای زیادی در ارتباط با خواندن و تفسیر تصاویر رادیوگرافی وجود دارد که بر روی دقت تشخیصی ضایعات استخوانی اثر دارند. Vander stelt محدودیت‌های متعددی را که بر روی تفسیر تصاویر اثر می‌گذارند، برشمرد. از جمله آنها می‌توان به محدودیت‌های مربوط به چشم انسان، توهّم‌های بینایی[13] و خطاهایی که می‌تواند به‌دلیل انتظارات بر طبق دانش قبلی رخ دهد، نام برد. این فاکتورها می‌توانند منجر به تشخیص نادرست تصاویر، حتی با وجود تلاش برای تصادفی‌کردن تصاویر ارئه‌شده شوند (19).
نتیجه‌گیری
بر اساس نتایج مطالعه می‌توان گفت که پردازش در تصاویر پری‌اپیکال دیجیتال تأثیر زیادی بر حساسیت تشخیصی در ضایعات استخوانی ندارد؛ چرا که بالاترین حساسیت تشخیصی در وضعیت تصویر بدون تغییر و با مقداری مساوی در وضعیت پردازش شده Sharpening (8/71) گزارش شد و کمترین حساسیت تشخیصی در وضعیت پردازش‌شده Edge (53%) مشاهده شد. حساسیت تشخیصی در تمامی الگوریتم‌ها در مورد فرزهای با اندازههای بزرگتر (2 و 4) بیشتر از فرزهای با اندازههای کوچکتر (4/1، 2/1 و 1) بود.
پیشنهاد می‌شود که مطالعات دیگری برای مقایسه الگوریتم‌های مختلف پردازش تصویر در مورد ضایعات ایجادشده به روش شیمیایی و مقایسه آن با مطالعه حاضر انجام شود؛ زیرا احتمالاً در ضایعات ایجادشده به روش شیمیایی به‌دلیل واضح‌نبودن حدود تراش، نتایج متفاوت خواهد بود
تقدیر و تشکر
ﻧﻮﻳﺴﻨﺪﮔﺎن اﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺑﺮ ﺧﻮد ﻻزم ﻣﻲداﻧﻨﺪ از پرسنل بخش رادیولوژی برای همکاری در انجام این پژوهش، قددرانی نمایند.
تضاد منافع:
نویسندگان مقاله اعلام می‌دارند که هیچ‌گونه تضاد منافعی در پژوهش حاضر وجود ندارد.
منابع:
1- Soğur E, Baksı BG, Gröndahl HG, Sen BH. Pixel intensity and fractal dimension of periapical lesions visually indiscernible in radiographs. J Endod. 2013; 39(1): 16-9.
2- Tabrizizadeh M, Abrisham SM, Yazdani E. The accuracy comparison of direct digital radiography (DDR) and conventional radiography in detecting chemically created lesions. J Dent Sch Shahid Beheshti Univ Med Sci. 2011; 29(1): 55-61.[Persian]
3- Davies A, Mannocci F, Mitchell P, Andiappan M, Patel S. The detection of periapical pathoses in root filled teeth using single and parallax periapical radiographs versus cone beam computed tomography - a clinical study. Int Endod J. 2015; 48(6): 582-92.
4- Shahbazian M, Vandewoude C, Wyatt J, Jacobs R. Comparative assessment of periapical radiography and CBCT imaging for radiodiagnostics in the posterior maxilla. Odontology. 2015; 103(1): 97-104.
5- Tarcin B, Gumru B, Iriboz E, Turkaydin DE, Ovecoglu HS. Radiologic Assessment of Periapical Health: Comparison of 3 Different Index Systems. J Endod. 2015; 41(11): 1834-8.
6- Aoki EM, Abdala-Junior R, de Oliveira JX, Arita ES, Cortes AR. Reliability and Reproducibility of Manual and Automated Volumetric Measurements of Periapical Lesions. J Endod. 2015; 41(9): 1555-9.
7- ShamlouMahmoudi N, Safi Y, Ansari H, Afshari S. Comparison of Digital and Conventional Radiography In Evaluating Horizontal Alveolar Bone Loss. Zahedan J Res Med Sci. 2009; 11(2): 49-56.[Persian]
8- Jorge EG, Tanomaru-Filho M, Guerreiro-Tanomaru JM, Reis JM, Spin-Neto R, Goncalves M. Periapical repair following endodontic surgery: two- and three-dimensional imaging evaluation methods. Braz Dent J. 2015; 26(1): 69-74.
9- Miguens SA Jr, Veeck EB, Fontanella VR, da Costa NP. A comparison between panoramic digital and digitized images to detect simulated periapical lesions using radiographic subtraction. J Endod. 2008; 34(12): 1500-3.
10- Malleshi SN, Mahima VG, Raina A, Patil K. A Subjective Assessment of Perceived Clarity of Indirect Digital Images and Processed Digital Images with Conventional Intra-oral Periapical Radiographs. J Clin Diagn Res. 2013; 7(8): 1793-6.
11- Pati AR, Mubeen VK, Bhuyan SK, PAniGRAhi RG, PRiyADARShini SR, MiSRA S, et al. A comparative study on diagnostic accuracy of colour coded digital images, direct digital images and conventional radiographs for periapical lesions - an in vitro study. J Clin Diagn Res. 2014; 8(11): ZC55-9.
12- Li G, Engström PE, Nasström K, Lü ZY, Sanderink G, Welander U. Marginal bone levels measured in film and digital radiographs corrected for attenuation and visual response: an in vivo study. Dentomaxillofac Radiol. 2007; 36(1): 7-11.
13- Kaeppler G, Vogel A, Axmann-Krcmar D. Intra-oral storage phosphor and conventional radiography in the assessment of alveolar bone structures. Dentomaxillofac Radiol. 2000; 29(6): 362-7.
14- Kullendorff B, Petersson K, Rohlin M. Direct digital radiography for the detection of periapical bone lesions: a clinical study. Endod Dent Traumatol. 1997; 13(4): 183-9.
15- Scaf G, Morihisa O, Loffredo Lde C. Comparison between inverted and unprocessed digitized radiographic imaging in periodontal bone loss measurements. J Appl Oral Sci. 2007; 15(6): 492-4.
16- Farhadi N, Shokraneh A, Mehdizadeh M. Effect of contrast inversion enhancement on the accuracy of endodontic file length determination in digital radiography. J Clin Diagn Res. 2015; 9(5): ZC102-5.
17- Kamburoğlu K, Murat S, Pehlivan SY. The effects of digital image enhancement on the detection of vertical root fracture. Dent Traumatol. 2010; 26(1): 47-51.
18- Akbari H. Comparison of the diagnostic accuracy of different image processing techniques for detection of bony lesions in indirect digital radiography [dissertation]. Ahvaz: Jundishapur University of Medical Sciences; 2016. [Persian]
19- Paurazas SB, Geist JR, Pink FE, Hoen MM, Steiman HR. Comparison of diagnostic accuracy of digital imaging by using CCD and CMOS-APS sensors with E-speed film in the detection of periapical bony lesions. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2000; 89(3): 356-62.
[1] Department of Oral and Maxillofacial Radiology, School of Dentistry, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Yazd, Iran
[2] Department of Endodontics, School of Dentistry, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Yazd, Iran
[3] Private Practice, Yazd, Iran
[4] School of Dentistry, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Yazd, Iran
[5] Corresponding author; Department of Operative Dentistry, School of Dentistry, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Private Practice, Yazd, Iran
Tel: 03536255881 E-mail:sadoughi_monireh@yahoo.com
Tel: 03536255881 E-mail:sadoughi_monireh@yahoo.com
[6] گروه آموزشی رادیولوژی دهان و فک و صورت، دانشکده دندانپزشکی، دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی و درمانی شهید صدوقی یزد، یزد، ایران
[7] گروه آموزشی اندودانتیکس، دانشکده دندانپزشکی، دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی و شهید صدوقی یزد، یزد، ایران
[8] دندانپزشک
[9] دانشکده دندانپزشکی، دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی و درمانی شهید صدوقی یزد، یزد، ایران
[10] نویسنده مسؤول؛ دستیار تخصصی گروه دندانپزشکی ترمیمی و زیبایی، دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی و درمانی شهید صدوقی یزد، یزد، ایران
آدرس:یزد- میدان امام رضا(ع)- ابتدای بلوار دهه فجر- دانشکده دندانپزشکی- بخش ترمیمی و زیبایی
تلفن: 03536255881 نمابر: 03536250344 پست الکترونیکی: sadoughi_monireh@yahoo.com
آدرس:یزد- میدان امام رضا(ع)- ابتدای بلوار دهه فجر- دانشکده دندانپزشکی- بخش ترمیمی و زیبایی
تلفن: 03536255881 نمابر: 03536250344 پست الکترونیکی: sadoughi_monireh@yahoo.com
[11] Enhancement filters
[12] Superimpose
[13] Optical illusions
Type of Study: Original Article |
Subject:
Dentistry
Received: 2018/07/11 | Accepted: 2018/12/11 | ePublished: 2019/03/17
Received: 2018/07/11 | Accepted: 2018/12/11 | ePublished: 2019/03/17
Send email to the article author
| Rights and permissions | |
 |
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License. |
Attribution-NoneCommercial CC BY-NC