CC BY
6
УДК 340.6:616.31-07
РАСЧЕТ И ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ПАРАМЕТРОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЛИЧНОСТИ МЕТОДОМ КОНТРАСТНОГО КОНТУРИРОВАНИЯ ЯТРОГЕННЫХ ВМЕШАТЕЛЬСТВ НА ЦИФРОВЫХ ОРТОПАНТОМОГРАММАХ
к.м.н., проф. Е.Я. Костенко1, к.м.н. Р.В. Клевно2, М.Ю. Гончарук-Хомин1
1 Кафедра ортопедической стоматологи, научно-исследовательский центр судебной стоматологии (зав. — проф. Е.Я. Костенко) Ужгородского национального университета, Украина
2 Отделение современных технологий протезирования (зав. — проф. А.Н. Ряховский) ФГБУ «ЦНИИС и ЧЛХ» Минздрава России, Москва
Аннотация: В статье представлены результаты экспериментальных расчетов погрешностей соотношения векторных моделей цифровых ортопантомограмм при идентификации лиц методом контрастного конкурирования стоматологических вмешательств. Расчеты были проведены на 112 цифровых ортопантомограммах пациентов в масштабных соотношениях 1:1, 1:1,25, 1:1,32 с определением уровней относительных и абсолютных погрешностей. Теоретически обоснована эффективность использования метода контрастного контурирования в трех экспериментальных группах путем математического расчета отклонений среднеквадратических значений координат каждого исследуемого контура.
Ключевые слова: идентификация, метод контрастного контурирования, абсолютные и относительные погрешности
CALCULATION AND EVALUATION OF ERRORS FOR IDENTIFICATION PARAMETERS USING METHOD OF CONTRAST COUNTORING OF IATROGENIC INTERVENTIONS ON DIGITAL PANORAMIC X-RAYS
Ye.Ya. Kostenko, R.V. Klevno, M.Yu. Goncharuk-Khomyn
Abstract: The article represents the results of experimental calculations of error ratio of vector models of digital panoramic X-rays photos using method of contrast trace contour for dental interventions during person identification. The calculations were performed on 112 patients' panoramic X-ray photos in digital scale ratios of 1:1, 1:1,25, 1:1,32 with calculation levels of relative and absolute errors. Theoretically proved the effectiveness of the method of contrast trace contour in the three experimental groups by mathematically calculating the deviation of mean quadratic values of the coordinates of each test contour.
Keywords: Identification, method of contrast trace contour, the absolute and relative errors
ΠS
J ВВЕДЕНИЕ
Метод контрастного контурирования стоматологи-^ ческих вмешательств относится к системе сканирующих ¡г методик дентальной идентификации, разработанной ^ Костенко Е.Я., Мишаловым В.Д., Бедой В.И. в 2012 г. на . базе научно-исследовательского центра судебной сто-^ матологии Ужгородского национального университета , [3]. Он основан на определении яркости исследуемых « объектов зубочелюстного аппарата, расчете значений lia оптического контраста и построении неориентиро-^ ванных графов стоматологических конструкций, пред-^ ставленных в форме матриц смежности и двумерных о массивов [6]. Сопоставление и сравнение цифровых и ортопантомограмм происходит по всем вышеперечис-н ленным характеристикам с целью поиска идентичных или приближенных значений, которые обеспечат по-^ ложительный результат проведенной идентификации
w личности по стоматологическому статусу.
©
Эффективность метода подтверждена в возрастной группе 18-45 лет, что обусловлено удовлетворительным состоянием твердых тканей зубов, сохраненными качествами основных пломбировочных материалов, ортопедических и ортодонтических конструкций, результатов проведенных хирургических манипуляций [1, 2]. Однако, учитывая то, что рентгенографические исследования проводятся в различных стандартизированных масштабных соотношениях [4, 5], возник вопрос проверки эффективности метода контрастного контурирования при различных графических увеличениях цифровых ортопантомограмм [7].
Цель исследования: разработать алгоритм проверки эффективности метода контрастного контуриро-вания стоматологических вмешательств в различных стандартизированных масштабных соотношениях цифровых ортопантомограмм путем проектирования контуров рентгенографических изображений на пря-
моугольную систему координат в автоматическом режиме. Определить уровни абсолютных и относительных погрешностей среднеквадратических значений координат каждого исследуемого контура. Обосновать целесообразность использования метода контрастного контурирования в условиях масштабного увеличения цифровых ортопантомограмм на основе полученных математических результатов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для проверки эффективности использования метода контрастного контурирования стоматологических вмешательств в условиях изменившихся масштабных соотношений было исследовано 112 цифровых ортопантомограмм 56 пациентов Университетской стоматологической поликлиники Ужгородского национального университета в возрасте от 18 до 45 лет. Половое соотношение организованной выборки составляет 25 мужчин и 31 женщину. Из архива научно-исследовательского центра судебной стоматологии были получены базовые цифровые ортопантомограммы данных пациентов с интервалом повторных снимков от одного до пяти лет. Данная выборка была разделена на три экспериментальные группы: I группа — 32 снимка в масштабе 1:1 (16 пациентов — 7 мужчин и 9 женщин), II группа — 42 снимка в масштабе 1:1,25 (21 пациент — 9 мужчин и 12 женщин), III группа — 38 снимков в масштабе 1:1,32 (19 пациентов — 9 мужчин и 10 женщин). Для анализа эффективности методики был предложен алгоритм проектирования контуров рентгенографических изображений на прямоугольную систему координат в автоматическом режиме с учетом изменений масштабных соотношений базового и повторного рентгенологического снимков. С помощью графических редакторов цифровую ортопантомограмму конвертируют в абсолютно контрастное изображение, на котором результаты стоматологических вмешательств представлены белыми контурами, а окружающая костная ткань — черным фоном. После этого рентгенологический снимок переносили на прямоугольную систему координат. Для каждого контрастного объекта происходил расчет площади и поиск значений координат х и у для центра массы объекта и восьми его проекционных точек на базовой ортопантомограмме.
Аналогичный алгоритм использовался и для анализа увеличенного в масштабе повторного рентгенологического снимка. Учитывая значения координат восьми проекционных точек объекта, происходит поиск средних квадратичных значений координат х и у исследуемого контура на базовой ортопантомо-грамме по формулам:
Т! 1 ( х 2 , ,2 ,2)
1 кх = л -\Х 1 + X 2 + ...X N
I' ку = „I-
£ (у' 2
2 ''2 ¿2 1 + у' 2 + ...у'м
где
1 'кх — среднее квадратичное значение координат х исследуемого контура на базовой ортопантомо-грамме;
I'ку — среднее квадратичное значение координат у исследуемого контура на базовой ортопантомо-грамме;
N — количество проекционных точек исследуемого контура (Ы = 8) на базовой ортопантомограмме;
х'1 х'2 х'3... х'Ы — координаты проекционных точек исследуемого контура по оси абсцисс (х) на базовой ортопантомограмме; у'1 у'2 у'у у'ы — координаты проекционных точек
исследуемого контура по оси ординат (у) на базовой ортопантомограмме.
Аналогичные формулы используются и для поиска средних квадратичных значений координат х и у соответственного контура на повторной ортопантомограм-ме:
I
¡+1
кх —
-(х" 11 + х' +12 + ..X
'+12) V
^+1
ку — .
У N (+12
i+1
+ у 2 + ...у
i+12) V
где
I' кх — среднее квадратичное значение координат х соответственного контура на повторной ортопантомограмме; 11+1 ку — среднее квадратичное значение координат у соответственного контура на повторной ортопантомограмме; N — количество проекционных точек соответственного контура (Ы = 8) на повторной ортопантомо-грамме;
х'+11 х'+12 х'+13... х'+1Ы — координаты проекционных точек соответственного контура по оси абсцисс (х) на повторной ортопантомограмме; у'+11 /+12 У+13.~ у'+1ы — координаты проекционных точек соответственного контура по оси ординат (у) на повторной ортопантомограмме. Уровни абсолютных и относительных погрешностей определяются по формулам:
Т' _т '+1
1кх 1 кх
= Д1
кх
I+1
ку ку
11. -I
= А!
^ = *Ю0% 51 ^ = М»
А I
кх
I
I+1
кх
ку
х 100%
где
I'кх — среднее квадратичное значение координат х исследуемого контура на базовой ортопантомо-грамме;
I'ку — среднее квадратичное значение координат у исследуемого контура на базовой ортопантомо-
. ^рамме;
11 кх — среднее квадратичное значение координат х исследуемого контура на повторной ортопантомо-грамме;
11+1ку — среднее квадратичное значение координат у исследуемого контура на повторной ортопантомограмме;
— результат абсолютной погрешности среднеквадратичного значения координат х; Д1 — результат абсолютной погрешности среднеквадратичного значения координат у; §1 кх — результат относительной погрешности среднеквадратичного значения координат х; 51 ку — результат относительной погрешности среднеквадратичного значения координат у.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Проверка метода идентификация лиц путем контрастного контурирования ятрогенных вмешательств на основе анализа цифровых ортопантомограмм с раз-
Информация о контурах № 2 и № 2' в масштабе 1:1,25 £ £ я о ^ 2641 134,27 57,00 ЦТ! ЦТ! ^Л, ^Л, иЛ ЦТ! иЛ, иЛ ^ т-" 0~ ^ ^ 010 Г^ -^-^Г^Г^иЛиЛГ^Г^ + + и +-в 120,309886 6 ,8 5, 0 40 2 К 1 со я § 3 ,0 8 2, 20 ,0 5 гч о ^ ил 5 1 с^ 88 82 4 ,0 8 2, ,5 0 2, 5 7 ^г 1 00 1 00 7 £ нн Ю 6 ,9 7, 0 8 10 ил -Л о" ^ 6 1 00 оо 69 8 09 8 30 9, 00 ,30 12 0, 1 7 38 13 98 80 23 ,7 0, 0 12 1 со ^ 00 нн г^ 0 £ нн со
00 гч С5 ил ЦТ! ^^ ^^ ^Л, ^ ил" чО со со с-С с-^ с-^ илилчОчОсО-^илил + + N + ^ 5 5 3 8 о 2, 0 5
£ £ н я о о о СО 2 О 6 6 О чО ил, о" 12 о ■К ил ^ ^Л ^ ^Л, ^Л, ^ ^ ГЧ Г^ С^ 010 00 ил" оо оо^-^-сосо^-о + + N нч 13 81 0,
X 41 00 о, о X ЦТ, ЦТ, ^Л, Г"^ ^ ^ ил 0~ 0~ илГ^илилг^-^-илил ^^илилилил^^ + + N 8 8 4 8 ил 2, 7 4
я о д ч й э о < с Координаты центра массы р т е й и а н о а ы н а н и д р о о Ко Средние квадратические значения координат Я « ^ « §1 1 ^ 1 « 2 ^ 5 £ х 1 7 §!< ~ 1 - -а о 11 ^ я ^ Л св « а -г хо м Н ¡з < а ^ Я и ° О <2 1 5 - 11 и " о я И Ё5 ю О
ными уровнями масштабирования показала следующие результаты.
В первой группе исследования уровень абсолютных ошибок составлял — 9,31±0,85, что соответствует значению относительных ошибок — 4±1,49%.
Во второй группе исследования уровень абсолютных ошибок составлял — 18,46±1,32, что соответственно равно значению относительных ошибок — 7,31±2,51%.
В третьей группе исследования уровень абсолютных ошибок составлял — 23,18±2,86, что соответствует значению относительных ошибок — 11±3,43%.
Анализ причин снижения эффективности идентификации объясняется изменением значений координат восьми проекционных точек и центра массы контура при максимальном соотношении масштабов в 1:1,32. Однако, даже при таком масштабировании эффективность методики составляет 85,57-92,43%, а ее использование в комплексе с другими сканирующими методами идентификации по стоматологическому статусу обеспечит позитивные конечные результаты дентальной идентификации.
Пример расчета абсолютной и относительной ошибок среднеквадратических значений координат контуров №2 и №2' базовой и повторной ортопантомограммы в масштабном соотношении 1:1,25
Координаты у1-у8
Контур 2
ч
Контур 1
Координаты х1-х8
Координаты у1'-у8'
Контур 2\
Контур 1'
Координаты х1'-х8'
ВЫВОДЫ
1. Проверка метода дентальной идентификации путем контрастного контурирования ятрогенных вмешательств обнаружила позитивные результаты в трех экспериментальных группах пациентов, которые имели базовую и повторную ортопантомограмму с временным интервалом от одного до пяти лет в масштабных соотношениях 1:1, 1:1,25, 1:1,32.
2. Величины абсолютных и относительных отклонений возрастают при увеличении масштабных соотношений, однако эффективность методики продолжает находиться в границах позитивного результата проведенной дентальной идентификации. Использование системы сканирующих методик, среди которых методы сопоставления интенсивности изображения, релевантного сопоставления кластерных объектов цифровых ортопантомограмм, константных антропометрических индексов нижней челюсти, позволит устранить недостатки использования контрастного контурирова-ния в условиях изменения масштаба рентгенологических исследований, и обеспечит комплексный подход к идентификации стоматологического статуса.
ЛИТЕРАТУРА
1. Kostenko Ye. Forensic determination to identification/
Для корреспонденции:
dentistry: from age
Ye. Kostenko, N. Bobrov // Folia Societatis Medicinae Legalis Slovacae. — 2012. — V. 2. — N.1. — Р. 41-46.
2. Summers R. Forensic dental photography/ R. Summers, D. Lewin //Practical Forensic Odontology, Edited by Clarck DH Wright. — 1992. — Р. 188-205.
3. Мшалов В.Д. Компютерна щентифжащя oci6 за стоматолопчним статусом: методичш рекомендацп/ В.Д. Мшалов, В.1. Бща, 6.Я. Костенко, Ю.Ю. Переста Ю.Ю. — К.: 2012. — 28 с.
4. Рабухина Н.А. Рентгендиагностика в стоматологи/ Н.А. Рабухина, А.П. Аржанцев. — М.: ООО «Медицинское информационное агенство», 1999. — 452 с.
5. Паслер Ф.А., Всиссер Х. Рентгендиагностика в практике стоматолога. Пер. с. нем./ Под. общ. ред. Н.А. Рабухиной. — М.: МЕД-пресс-информ, 2007. — 352 с.
6. Костенко 6.Я. Сканукга методики комп'ютерно!' щентифжацп особи за цифровими ортопантомограма-ми: методичш рекомендацп/ 6.Я. Костенко, В.1. Бща, В.Д. Мшалов,. — К. 2012. — 17 с.
7. Костенко Е.Я., Клевно Р.В., Гончарук-Хомин М.Ю., Цигика О.И. Расчет и оценка погрешностей параметров идентификации лиц методом контрастного контуриро-вания ятрогенных вмешательств на цифровых ортопан-тограммах. // Журнал Медицинская экспертиза и право. — 2013. — № 1. — С. 31-34.
КОСТЕНКО Евгений Яковлевич — кандидат медицинских наук, доцент, зав. кафедрой ортопедической стоматологии Ужгородского национального университета, декан стоматологического факультета, директор Научно-исследовательского центра судебной стоматологии, Украина. Адрес: 88000, г. Ужгород, ул. Подгорная, 46. +38 03122 64-03-61, 3-33-41 • E-mail: [email protected]
КЛЕВНО Роман Владимирович — кандидат медицинских наук, научный сотрудник отделения современных технологий протезирования ФГБУ «ЦНИИС и ЧЛХ» Минздрава России. Адрес: 125326, г. Москва, ул. Тимура Фрунзе, д. 16. +7 903 247-64-48 • E-mail: [email protected]
ГОНЧАРУК-ХОМИН Мирослав Юрьевич — научный сотрудник Научно-исследовательского центра судебной стоматологии, Украина. Адрес: 88000, г. Ужгород, ул. Университетская, 16а. +38 099 12-12-813 • E-mail: [email protected]
