Panoramik Radyograflar Üzerinden Yapay Zekâ Destekli Periapikal Lezyon Teşhisi
Öz
Amaç: Bu çalışmada, dental panoramik radyografilerde periapikal lezyonların yapay zekâ destekli otomatik tespiti amacıyla iki farklı derin öğrenme modeli olan YOLOv8 ve Cascade Mask R-CNN’nin performansları karşılaştırılmıştır.
Yöntem: Toplamda 1861 panoramik radyografi incelenmiş ve periapikal lezyon barındıran 602 görüntü çalışma kapsamına alınmıştır. Bu radyograflarda toplamda 1059 lezyonun bulunduğu belirlenmiştir. Lezyon tespiti için gözlemciler arası uyum Kappa analizi ile değerlendirilmiştir. Çalışmaya dahil edilen radyograflar, eğitim (%70), doğrulama (%20) ve test (%10) olmak üzere üç veri setine ayrılmıştır. YOLOv8 ve Cascade Mask R-CNN yapay zeka modelleri PyTorch kütüphanesi kullanılarak eğitilmiştir. Eğitilen modeller test veri setine uygulanmış ve periapikal lezyonlar için gerçek pozitif, yanlış pozitif, gerçek negatif ve yanlış negatif durumları tespit edilmiştir. Bu bulgular üzerinden ise modellere ait doğruluk, duyarlılık, özgüllük, kesinlik ve F1 skoru hesaplanmıştır.
Bulgular: Test veri setinde YOLOv8 modeli %96,9 doğruluk, %53,5 duyarlılık, %90 kesinlik ve 0,671 F1 skoru sunarken; Cascade Mask R-CNN modeli %97,6 doğruluk, %76,2 duyarlılık, %81,9 kesinlik ve 0,790 F1 skoruna ulaşmıştır. YOLOv8 daha az yanlış pozitif üretse de yüksek sayıda lezyonu gözden kaçırmıştır. Cascade Mask R-CNN ise daha fazla lezyonu tespit edebilmiş, ancak nispeten daha fazla yanlış pozitif üretmiştir.
Sonuç: Yapay zeka modelleri, doğruluk oranları dikkate alındığında klinik karar destek sistemlerinde yardımcı araçlar olarak potansiyel taşımaktadır. Ancak mevcut duyarlılık oranlarının tanı sürecini güvenle üstlenebilecek düzeyde olmadığı, bu nedenle bu modellerin tek başlarına klinik karar aracı olarak kullanılmaması gerektiği sonucuna varılmıştır.
Anahtar Kelimeler
Detection of Periapical Lesions on Panoramic Radiographs Using Artificial Intelligence
Abstract
Objective: This study aimed to compare the performance of two deep learning models, YOLOv8 and Cascade Mask R-CNN, for the artificial intelligence-assisted automatic detection of periapical lesions in dental panoramic radiographs.
Material and Methods: A total of 1861 panoramic radiographs were reviewed, and 602 images containing periapical lesions were included in the study. In these radiographs, a total of 1059 lesions were identified. Observer agreement for lesion detection was evaluated using Kappa analysis. The included radiographs were divided into three datasets: training (70%), validation (20%), and testing (10%). The YOLOv8 and Cascade Mask R-CNN models were trained using the PyTorch library. The trained models were then applied to the test dataset, and true positive, false positive, true negative, and false negative outcomes were recorded for periapical lesion detection. Based on these outcomes, accuracy, sensitivity, specificity, precision, and F1 score were calculated for each model.
Results: On the test dataset, the YOLOv8 model achieved 96.9% accuracy, 53.5% sensitivity, 90% precision, and an F1 score of 0.671, whereas the Cascade Mask R-CNN model achieved 97.6% accuracy, 76.2% sensitivity, 81.9% precision, and an F1 score of 0.790. Although YOLOv8 produced fewer false positives, it failed to detect a considerable number of lesions. In contrast, Cascade Mask R-CNN was able to detect more lesions but generated relatively more false positives.
Conclusion: Artificial intelligence models demonstrated potential as supportive tools in clinical decision support systems based on their accuracy rates. However, the current sensitivity levels were insufficient to reliably undertake diagnostic responsibilities alone, suggesting that these models should not yet be used independently for clinical decision-making.
Keywords
This study was supported by the KOSGEB (Approval no: 7AHNN).
This study was conducted with the approval of the Ethics Committee of Karamanoğlu Mehmetbey University Faculty of Medicine (Approval No: 09-2024/01)