Ta strona została przetłumaczona automatycznie i dokładność tłumaczenia nie jest gwarantowana. Proszę odnieść się do angielska wersja za tekst źródłowy.

Deep Learning for Automatic Segmentation of Bone Sequestra on Orthopantomographs: A UNet-Based Approach (Deep Learning)

8 września 2026 zaktualizowane przez: Onur ŞAHİN, Izmir Katip Celebi University
This study developed and evaluated a UNet-based deep learning model for automatic segmentation of bone sequestra on orthopantomographs (OPGs), with the goal of improving diagnostic efficiency and reducing inter-observer variability in osteomyelitis, osteoradionecrosis, and medication-related osteonecrosis of the jaw. A total of 120 anonymized OPGs with 134 annotated sequestra were used for training. Images were preprocessed with min-max normalization and augmented to enhance robustness. Manual expert annotations served as ground truth. A UNet architecture, optimized with Dice loss and the AdamW optimizer, was trained for 300 epochs. Performance was assessed using Dice coefficient, Intersection over Union (IoU), precision, recall, F1-score, and accuracy. ROC analysis and confusion matrix evaluations were performed. Agreement with clinicians was quantified using the Intraclass Correlation Coefficient (ICC). The model achieved a best-checkpoint validation Dice of 0.79 and IoU of 0.93. On the test set, performance included a Dice of 0.79, IoU of 0.74, recall of 0.81, precision of 0.81, and F1-score of 0.81. ROC analysis showed balanced discriminative performance with an AUC of 0.76. The confusion matrix indicated strong lesion/background classification, with minor under-segmentation. ICC analysis showed excellent agreement with an experienced surgeon (ICC = 0.85), though lower with a less experienced dentist (ICC = 0.57). The proposed UNet-based model enables efficient segmentation of sequestra, reducing annotation time by >90% while maintaining diagnostic accuracy. The model highlights the clinical utility of AI-assisted decision support in maxillofacial radiology.

Przegląd badań

Status

Zakończony

Warunki

Interwencja / Leczenie

Szczegółowy opis

Bone sequestration is the formation of a dead bone fragment demarcated from normal bone tissue, usually following dental extractions, delayed healing, chronic infection, or compromised blood supply. It is most frequently associated with osteomyelitis, an infectious process leading to bone inflammation. Osteomyelitis is mostly diagnosed based on clinical presentation with imaging and laboratory evidence but is established through bone biopsy and microbial culture.

Infection of the alveolar bone may be due to various reasons like dental caries, trauma, surgery, and local infection. The dental infections in the majority of instances have localized abscesses, but occasionally, the infection is disseminated, and osteomyelitis follows. Radiation therapy (RT), a standard head and neck cancer therapy, also can lead to osteoradionecrosis (ORN), a disease process in which irradiated bone becomes devitalized, open, and nonhealing. Another mechanism of bone sequestration is medication-related osteonecrosis of the jaw (MRONJ), a complication of antiresorptive and antiangiogenic therapy. First described in 2003 as bisphosphonate-related osteonecrosis of the jaw (BRONJ), the disease was later reclassified by the American Association of Oral and Maxillofacial Surgeons (AAOMS) in 2014 to include cases with non-bisphosphonate therapy, denosumab, and antiangiogenic agents. The medications, given chronically to treat osteoporosis and cancer-related bone disease, lead to interference of vascular supply and thus result in ischemia, hypoperfusion, and eventually bone death.

Although MRONJ is a rare complication, it significantly affects the quality of life of the patient by causing chronic bone exposure, pain, and functional disability. Bone sequestration is a significant problem in the context of all categories of bone disease, including osteomyelitis, ORN, and MRONJ. Pathogenesis, risk factors, and diagnostic criteria should be familiarized with to improve patient outcomes and minimize complications of bone necrosis.

Precise definition of bone sequestrum is essential for diagnosis, treatment planning, and surgical decision-making. Orthopantomography (OPG) or panoramic radiography is widely used in oral and maxillofacial radiology to assess bone disease, such as sequestrum formation. Manual segmentation of sequestrum in OPG is challenging because of anatomical structure superimposition, varying radiopacity, and subjective.

Artificial intelligence (AI) has rapidly expanded in the medical imaging field by providing automated and objective solutions to segmentation challenges. Solutions based on deep learning in the form of CNNs and U-Net-type architectures have been found to be high in accuracy to segment pathological structures from radiographic images. The techniques utilize large data sets to train to identify complex patterns and to differentiate between pathologic areas of bone and normal tissue, potentially improving the capacity to identify sequestrum on OPGs.

Although AI-based segmentation has been comprehensively explored in CT and MRI in most medical centers, it is comparatively less developed in the context of OPG imaging. Since OPG is more accessible and cheaper than cross-sectional imaging modalities, AI-based segmentation of OPGs has the potential to make diagnostic procedures and decision-making in dental and maxillofacial practice more efficient.Variable image quality, annotation challenges, and model generalizability across populations remain barriers that must be addressed before clinical deployment. This study presents an AI-based approach for automated sequestrum segmentation from OPG radiographs, describes the deep learning methodology employed, evaluates model performance, and discusses future clinical applications in dental radiology.

Typ studiów

Obserwacyjny

Zapisy (Rzeczywisty)

120

Kontakty i lokalizacje

Ta sekcja zawiera dane kontaktowe osób prowadzących badanie oraz informacje o tym, gdzie badanie jest przeprowadzane.

Lokalizacje studiów

    • Çiğli
      • Izmir, Çiğli, Turcja (Türkiye), 35640
        • Izmir Katip Celebi University

Kryteria uczestnictwa

Badacze szukają osób, które pasują do określonego opisu, zwanego kryteriami kwalifikacyjnymi. Niektóre przykłady tych kryteriów to ogólny stan zdrowia danej osoby lub wcześniejsze leczenie.

Kryteria kwalifikacji

Wiek uprawniający do nauki

  • Dorosły
  • Starszy dorosły

Akceptuje zdrowych ochotników

Nie

Metoda próbkowania

Próbka bez prawdopodobieństwa

Badana populacja

Patients will be selected among the patients with osteomyelitis with sequestrum

Opis

Inclusion Criteria:

  • Patient with exposed bone over 8 weeks with a history of bisphosphonates or antiangiogenic drugs,
  • Patient with a history of previous radiotherapy,
  • Patients with necrotic exposed bone with or without a history of trauma
  • Patients with osteomyelitis.

Exclusion Criteria:

  • Patients with no clear vision of the borders of the sequestra,
  • Panoramic images with artifacts in and around the lesion.

Plan studiów

Ta sekcja zawiera szczegółowe informacje na temat planu badania, w tym sposób zaprojektowania badania i jego pomiary.

Jak projektuje się badanie?

Szczegóły projektu

Co mierzy badanie?

Podstawowe miary wyniku

Miara wyniku
Opis środka
Ramy czasowe
Deep Learning Segmentation
Ramy czasowe: Up to 10 weeks
evaluated how artificial intelligence can identify the lesions on panoramic images
Up to 10 weeks

Współpracownicy i badacze

Tutaj znajdziesz osoby i organizacje zaangażowane w to badanie.

Sponsor

Daty zapisu na studia

Daty te śledzą postęp w przesyłaniu rekordów badań i podsumowań wyników do ClinicalTrials.gov. Zapisy badań i zgłoszone wyniki są przeglądane przez National Library of Medicine (NLM), aby upewnić się, że spełniają określone standardy kontroli jakości, zanim zostaną opublikowane na publicznej stronie internetowej.

Główne daty studiów

Rozpoczęcie studiów (Rzeczywisty)

1 marca 2024

Zakończenie podstawowe (Rzeczywisty)

1 stycznia 2025

Ukończenie studiów (Rzeczywisty)

1 marca 2025

Daty rejestracji na studia

Pierwszy przesłany

4 maja 2026

Pierwszy przesłany, który spełnia kryteria kontroli jakości

8 września 2026

Pierwszy wysłany (Rzeczywisty)

9 września 2026

Aktualizacje rekordów badań

Ostatnia wysłana aktualizacja (Rzeczywisty)

9 września 2026

Ostatnia przesłana aktualizacja, która spełniała kryteria kontroli jakości

8 września 2026

Ostatnia weryfikacja

1 maja 2025

Więcej informacji

Terminy związane z tym badaniem

Inne numery identyfikacyjne badania

  • IRB No: 0206

Plan dla danych uczestnika indywidualnego (IPD)

Planujesz udostępniać dane poszczególnych uczestników (IPD)?

NIE

Opis planu IPD

Study data is limited for this project

Informacje o lekach i urządzeniach, dokumenty badawcze

Bada produkt leczniczy regulowany przez amerykańską FDA

Nie

Bada produkt urządzenia regulowany przez amerykańską FDA

Nie

Te informacje zostały pobrane bezpośrednio ze strony internetowej clinicaltrials.gov bez żadnych zmian. Jeśli chcesz zmienić, usunąć lub zaktualizować dane swojego badania, skontaktuj się z register@clinicaltrials.gov. Gdy tylko zmiana zostanie wprowadzona na stronie clinicaltrials.gov, zostanie ona automatycznie zaktualizowana również na naszej stronie internetowej .