基于深度学习的口腔颌面部CT图像金属伪影消除与临床验证

目的通过训练生成对抗网络(generative adversarial networks,GAN)模型,构建一种用于消除CT图像金属伪影的神经网络,以期为临床提供参考。方法收集2017年1月至2022年6月四川大学华西口腔医院影像科就诊患者的CT资料,共纳入1000例无伪影CT数据和620例金属伪影CT数据,包含充填体、冠类、钛板钛钉类、托槽类、金属异物类5种。将400例金属伪影CT数据和1000例无伪影CT数据用于仿真合成,构建出1000对配对的模拟金属及伪影图像和模拟金属图像(每种200对)。在保证5种金属伪影数据相等的情况下,将整个数据集随机(计算机随机)分为训练集(800对)和测试集(200对),前者用于训练GAN模型,后者用于评估GAN模型性能。定量评价测试集均方根误差(root-mean-square error,RMSE)和结构相似性(structural similarity index measure,SSIM)。用训练好的GAN模型对剩余的220例临床病例颌面部CT图像金属伪影进行消除,并由2名高年资主治医师分别使用改良利克特量表对消除结果进行评价。结果测试集中充填体、冠类、钛板钛钉类、托槽类和金属异物类伪影消除的RMSE值分别为0.018±0.004、0.023±0.007、0.015±0.003、0.019±0.004、0.024±0.008(F=1.29,P=0.274),SSIM值分别为0.963±0.023、0.961±0.023、0.965±0.013、0.958±0.022、0.957±0.026(F=2.22,P=0.069),总体差异均无统计学意义。2名评价者评分的组内相关系数为0.972,对于220例临床病例,改良利克特量表的总体得分为(3.73±1.13)分,整体消除效果较满意。充填体、冠类、钛板钛钉类、托槽类和金属异物类的改良利克特量表得分分别为(3.68±1.13)、(3.67±1.16)、(3.97±1.03)、(3.83±1.14)、(3.33±1.12)分,总体差异无统计学意义(F=1.44,P=0.145)。结论本项研究构建的CT图像金属伪影消除GAN模型,可有效去除金属伪影的干扰,提升图像质量。

关节腔内早期注射阿仑膦酸钠对卵巢摘除大鼠髁突软骨下骨的影响

目的研究卵巢摘除的雌性大鼠,关节腔内早期注射阿仑膦酸钠对髁突软骨下骨的影响。方法将60只雌性SD大鼠随机分成5组:卵巢切除后使用空白载体治疗组、术后早期注射阿仑膦酸钠治疗组、术后4周(晚期)注射组、假手术后使用空白载体治疗组和正常对照组。利用Micro-CT、抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate resistant acid phosphatase,TRAP)染色以及实时定量聚合酶链反应(q RT-PCR)来检测髁突软骨下骨的变化。结果早期注射阿仑膦酸钠可以明显改善软骨下骨的微观结构,与晚期注射组相比,主要表现在其具有更高的骨体积比(46.4±2.5 vs 37.5±2.1;P=0.038)、骨小梁厚度(47.3±1.7 vs 34.6±1.4;P=0.029)、骨小梁数目(8.5±0.6 vs 6.2±0.3;P=0.041)及更少的骨小梁分离(30.2±1.6 vs 37.7±2.6;P=0.034)。与其他3组比较,早期注射组大鼠软骨下骨中的TRAP阳性细胞更少(4.2±0.2 vs 6.8±0.4;P=0.019)以及OPG/RANKL比例更高(0.38±0.01 vs 0.25±0.03;P=0.043)。结论关节腔内早期注射阿仑膦酸钠可以有效改变软骨下骨的微观结构,减轻髁突软骨的病变程度。

骨关节炎下颞下颌关节注射Nell-1对关节软骨保护作用的研究

目的研究关节腔注射Nell-1对于骨关节炎状态下的颞下颌关节软骨是否有保护作用。方法对24只新西兰白兔行双侧颞下颌关节盘部分切除术建立骨关节炎模型。4周后,于所有白兔右侧关节注射Nell-1作为实验组,左侧关节注射同剂量生理盐水作为对照组。分别于注射后12周和24周各随机处死12只白兔,通过组织学观察和逆转录酶-聚合酶链式反应(RT-PCR)检测评价Nell-1对关节软骨的保护作用。结果所有白兔的颞下颌关节均出现了骨关节炎样的组织学病变,但在实验选择的时间节点上,实验组关节软骨的病变程度较对照组轻微,注射后12周实验组Ⅱ型胶原与蛋白聚糖的mRNA表达明显高于对照组,但注射后24周实验组与对照组在蛋白聚糖及白介素1的mRNA表达上无明显差异。结论本研究表明关节腔注射Nell-1或可成为治疗颞下颌关节骨关节炎中软骨退变的一种新选择。

斯特奇-韦伯综合征患者的牙周症状和治疗

斯特奇-韦伯综合征(Sturge-Weber syndrome,SWS)是一种罕见的先天性神经皮肤综合征,又称脑面血管瘤病,以累及软脑膜、面部三叉神经支配区及眼脉络膜的血管瘤为特征,还可累及口腔软组织。本文报道的3例SWS患者均出现不同程度牙龈红肿、增生、出血,经过详细的病史询问,眼科和神经内科检查,根据学者Roach分类,1例诊断为Ⅰ型SWS,2例诊断为Ⅱ型SWS。根据患者牙周症状的严重程度,进行牙周基础治疗及手术治疗,患者牙龈出血症状及牙龈形态得到明显改善。提示SWS患者颌面部的微血管畸形可波及牙龈等口腔软组织,牙龈病损受激素水平变化的影响,出现一系列牙龈症状。该类患者患牙周疾病的风险可能增加,且暂无明确根治方法,需要长期进行牙周维护治疗,在治疗过程中应考虑血管畸形增加出血风险,治疗可分次进行,应尽量采用微创的治疗方法,并做好止血措施。

微RNA-146a反转牙龈卟啉单胞菌脂多糖对人牙周膜细胞成骨的抑制作用

目的探讨微RNA-146a（microRNA-146a，miR-146a）对牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis，Pg）脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）刺激下人牙周膜细胞（human periodontal ligament cells，hPDLC）成骨分化的影响及机制，为牙周组织工程学研究提供实验依据。方法体外培养hPDLC，诱导成骨分化，将细胞分为5组：含5%胎牛血清的α-微量伊格尔培养基培养的hPDLC（非成骨分化培养组）；成骨分化液培养的hPDLC（成骨分化培养组）；成骨分化液＋1 mg/L Pg LPS处理的hPDLC（LPS组）；成骨分化液＋1 mg/L Pg LPS＋miR-146a模拟物处理的hPDLC（LPS＋miR-146a模拟物组）；成骨分化液＋1 mg/L Pg LPS＋miR-146a阴性对照处理的hPDLC（LPS＋miR-146a阴性对照组），每组设5个复孔。通过实时荧光定量PCR和茜素红染色法分别检测成骨标志物和矿化，同时应用非放射性转录因子检测hPDLC的核提取物中核因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）p65的核活性。结果与成骨分化培养组相比，LPS组hPDLC中Ⅰ型胶原、碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）、Runt相关转录因子2（Runt-related transcription factor-2，RUNX2）和骨钙蛋白水平显著降低（P〈0.05）；Pg LPS可以抑制矿化能力，刺激NF-κB p65的核转录活性的表达（成骨分化培养组：1.023±0.217，LPS组：6.252±0.613，P=0.008）；与LPS＋miR-146a阴性对照组相比，LPS＋miR-146a模拟物组第3天检测到hPDLC中除ALP（P=0.167）和RUNX2（P=0.580）外，Ⅰ型胶原（P=0.007）和骨钙蛋白mRNA（P=0.049）的表达均显著增加；第7和14天时Ⅰ型胶原、ALP、RUNX2和骨钙蛋白mRNA水平均显著增加（P〈0.05），并可以增强矿化能力，同时miR-146a模拟物可显著降低Pg LPS诱导的hPDLC中NF-κB p65的核转录活性（LPS＋miR-146a模拟物组：2.427±0.354；LPS＋miR-146a阴性对照组：5.863±0.482，P=0.019）。结论miR-146a可以通过促进hPDLC中成骨标志物的表达和抑制炎症通路，逆转Pg LPS对hPDLC成骨分化的抑制作用。

山羊颞下颌关节盘生物力学的多维测量及定量分析

目的从压缩、拉伸、循环压缩、循环拉伸、蠕变、摩擦等多维度测量分析颞下颌关节盘的生物力学性能,完善颞下颌关节盘的力学检测体系。方法在市场统一购置新鲜羊头15只(2.5~3.0 kg),均为普通饲养山羊(9~12个月龄,体质量18~21 kg),雌雄不限,于处死后30 min内解剖出双侧关节盘(共计30枚)。参照黏弹性材料的力学测试国标,将山羊颞下颌关节盘按不同检测要求制样,模拟体内条件进行实验,使用万能材料试验机测试颞下颌关节盘的各项生物力学性能。结果颞下颌关节盘具备一定的抗压缩[(8.41±2.12)MPa]、抗拉伸[(9.54±3.26)MPa]性能,但在超过生理载荷后,即发生不可逆性破坏,丧失原有力学属性。颞下颌关节盘在持续应力(0.5或3.0 MPa)作用下发生明显蠕变松弛(30%);其表面摩擦系数为0.015±0.011,低于一般黏弹性材料的表面摩擦值。结论颞下颌关节盘是具有一定抗压-抗拉性能、表面在润湿状态下非常光滑的生物黏弹体。

基于深度学习的上颌骨缺损虚拟重建与临床验证

目的通过训练生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)模型,构建一种包括跨中线上颌骨缺损的虚拟重建方法,以期为临床提供参考。方法收集2015年6月至2022年6月于四川大学华西口腔医院影像科就诊的汉族成年口腔疾病患者CT资料,选择100例健康上颌骨及15例上颌骨缺损(5例单纯单侧缺损、5例单侧缺损并累及颧骨、5例跨中线缺损)CT数据。应用Mimics软件在健康上颌骨数据及其附近区域创建球型模体并模拟上颌骨缺损,分别为单纯单侧缺损、单侧缺损并累及颧骨、跨中线缺损,以原始图像为虚拟重建的正确参照;人工缺损与正确参照配对后分为训练集(70例)、验证集(20例)以及测试集(10例),前两者用于训练GAN模型,测试集用于评估GAN性能。15例上颌骨缺损CT数据导入训练完成后的GAN模型中进行虚拟重建,对单侧缺损分别采取镜像和基于GAN的方式进行虚拟重建,而对跨中线缺损仅采取基于GAN的方式进行虚拟重建,重建结果分为镜像重建组(10例)、单侧缺损GAN重建组(10例)和跨中线缺损GAN重建组(5例)。对测试集、镜像重建组、单侧缺损GAN重建组进行定量评价,定量指标为Dice相似性系数(Dice similarity coefficient,DSC)和95%豪斯道夫距离(95%Hausdorff distance,HD95),对各组结果进行单因素方差分析和Tukey检验。对测试集、镜像重建组、单侧缺损GAN重建组和跨中线缺损GAN重建组进行定性评分,对各组总分进行Kruskal-Wallis检验和事后检验(Bonferroni校正法)。结果测试集、镜像重建组、单侧缺损GAN重建组DCS(分别为0.891±0.049、0.721±0.047、0.778±0.057)和HD95[分别为(3.58±1.51)、(5.19±1.38)、(4.51±1.10)mm]的总体差异均有统计学意义(F=28.08,P<0.001;F=3.62,P=0.041);其中,测试集DSC显著大于镜像重建组(P<0.05),测试集HD95显著小于镜像重建组(P<0.05)。测试集、镜像重建组、单侧缺损GAN重建组、跨中线缺损GAN重建组定性总分[分别为8(1)、6(2)、6(2)和4(2)分]的总体差异有统计学意义(H=18.13,P<0.001);两两比较显示,测试集总分显著高于镜像重建组(P<0.05)。结论本项研究提出的基于GAN的虚拟重建方法,其单侧缺损虚拟重建效果优于镜像技术,亦可实现跨中线上颌骨缺损的虚拟重建。