СУЧАСНА КОНЦЕПЦІЯ ВІЗУАЛІЗАЦІЇ ДИСФУНКЦІЙ СКРОНЕВО-НИЖНЬОЩЕЛЕПОВОГО СУГЛОБУ З ЕЛЕМЕНТАМИ ІНТЕГРАЦІЇ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.32782/3041-1394.2025-2.10

Ключові слова:

магнітно-резонансна томографія (МРТ), скронево – нижньощелепний суглоб (СНЩС), штучний інтелект (ШІ), патологія, візуалізація, стоматологія, щелепно-лицева ділянка (ЩЛД).

Анотація

Вступ. Шлях до інтеграції МРТ у повсякденну стоматологічну практику пов’язаний із подоланням викликів, пов’язаних із вартістю, доступністю та стандартизацією протоколів візуалізації. Науковці та клініцисти активно досліджують способи оптимізації МРТ для діагностики у дентомаксилофаціальній ділянці, маючи на меті підвищення якості обслуговування пацієнтів і раннє виявлення патологій. Мета дослідження . Провести огляд та аналіз наукових даних про можливість і ефективність застосування сучасних методів візуалізації розладів скронево-нижньощелепного суглобу із застосуванням елементів штучного інтелекту. Матеріали та методи дослідження. Відбір публікацій, пов’язаних із темою дослідження, здійснювали в наукових базах даних Scopus, PubMed, BVS та SciELO з використанням таких ключових слів: магнітно-резонансна томографія (МРТ), скронево – нижньощелепний суглоб (СНЩС), штучний інтелект (ШІ), патологія, візуалізація, стоматологія, щелепно-лицева ділянка (ЩЛД). До огляду включали оригінальні наукові статті, результати досліджень та офіційні рекомендації медичних асоціацій. Критерієм включення були публікації з позитивними результатами у досліджуваних групах. Зібрані матеріали аналізували відповідно до принципів контент-аналізу з подальшою систематизацією та класифікацією даних із використанням програмного забезпечення CADIMA. Результати. Новітні підходи ШІ в медицині поки не застосовувалися для оцінки СНЩС. Наприклад, візуальні трансформери – інноваційна архітектура, здатна виявляти глобальні залежності у зображеннях – можуть подолати обмеження згорткових нейронних мереж Convolutional Neural Networks (CNN) щодо локальності аналізу пікселів. Гібридизація CNN із трансформерами пропонується як спосіб покращення моделей. Лише одне дослідження згадувало трансформер, однак не наводило результатів, що варто розглянути в майбутніх роботах. У цьому систематичному огляді оцінено ефективність моделей штучного інтелекту у виявленні дисків СНЩС та діагностиці внутрішніх порушень диска на МРТ-знімках. Алгоритми ШІ продемонстрували обнадійливі результати при виявленні диска СНЩС, виросткового відростка та суглобового горбика, а також при класифікації положення диска, з точністю від 0,70 до 0,99 у порівнянні з експертами-радіологами. Проведення метааналізу було неможливим через велику гетерогенність застосованих моделей ШІ та характеристик наборів даних. Висновки. Інтеграція ШІ, зокрема глибинного навчання, у МРТ-дослідження СНЩС демонструє стабільно високі результати як інструмент допомоги в діагностиці: для сегментації структур СНЩС та класифікації положення диска. Подальші багатоцентрові дослідження з використанням різнорідних даних необхідні для підвищення валідності та можливості узагальнення результатів перед впровадженням моделей у клінічну практику.

Посилання

Lau Rui Han S., Xiang J., Zeng X. X., Fan P. D., Cheng Q. Y., Zhou X. M., et al. Relationship between temporomandibular joint effusion, pain, and jaw function limitation: a 2D and 3D comparative study. J Pain Res. 2024. Vol. 17. P. 2051–2062.

Schiffman E., Ohrbach R., Truelove E., Look J., Anderson G., Goulet J. P., et al. Diagnostic criteria for temporomandibular disorders (DC/TMD) for clinical and research applications. J Oral Facial Pain Headache. 2014. Vol. 28, No. 1. P. 6–27. DOI: 10.11607/jop.1151

Riley J. L., Rindal D. B., Velly A. M., Anderson G. C., Johnson K. S., Gilbert G. H., et al. Practitioner-, practice-, and patient-based factors contributing to treatment recommendations for pain-related TMDs. J Oral Facial Pain Headache. 2023. Vol. 37. P. 195–206.

Velly A. M., Anderson G. C., Look J. O., Riley J. L., Rindal D. B., Johnson K., et al. Management of painful temporomandibular disorders. J Am Dent Assoc. 2022. Vol. 153. P. 144–157.

Monje Gil F., Martínez Artal P., Cuevas Queipo De Llano A., Muñoz Guerra M., González Ballester D., López Arcas J. M., et al. Consensus report and recommendations on the management of late-stage internal derangement of the temporomandibular joint. J Clin Med. 2024. Vol. 13. P. 3319.

Yap A. U., Lai Y. C., Ho H. C. W. Prevalence of temporomandibular disorders and their associated factors in Confucian heritage cultures: a systematic review and meta-analysis. J Oral Rehabil. 2024. DOI: 10.1111/joor.13569

Shao B., Teng H., Dong S., Liu Z. Finite element contact stress analysis of the temporomandibular joints of patients with temporomandibular disorders under mastication. Comput Methods Programs Biomed. 2022. Vol. 213. P. 106526. DOI: 10.1016/j. cmpb.2021.106526

Cadar M., Almășan O. Dental occlusion characteristics in subjects with bruxism. Med Pharm Rep. 2023. Vol. 97. P. 70–75. DOI: 10.15386/ mpr-2523

Almășan O., Leucuța D. C., Dinu C., Buduru S., Băciuț M., Hedeșiu M. Petrotympanic fissure architecture and malleus location in temporomandibular joint disorders. Tomography. 2022. Vol. 8. P. 2460–2470. DOI: 10.3390/tomography8050205

Jha N., Lee K., Kim Y. J. Diagnosis of temporomandibular disorders using artificial intelligence technologies: a systematic review and meta-analysis. PLoS One. 2022. Vol. 17. P. e0272715. DOI: 10.1371/ journal.pone.0272715

Ozsari S., Güzel M. S., Yılmaz D., Kamburoğlu K. A comprehensive review of artificial intelligence-based algorithms regarding temporomandibular joint-related diseases. Diagnostics (Basel). 2023. Vol. 13. P. 2700. DOI: 10.3390/ diagnostics13162700

Li M., Punithakumar K., Major P. W., Le L. H., Nguyen K. C. T., Pacheco-Pereira C., et al. Temporomandibular joint segmentation in MRI images using deep learning. J Dent. 2022. Vol. 127. P. 104345. DOI: 10.1016/j.jdent.2022.104345

Yoshimi Y., Mine Y., Ito S., Takeda S., Okazaki S., Nakamoto T., et al. Image preprocessing with contrast-limited adaptive histogram equalization improves the segmentation performance of deep learning for the articular disk of the temporomandibular joint on magnetic resonance images. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol. 2024. Vol. 138. P. 128–141. DOI: 10.1016/ j.oooo.2024.04.012

Nozawa M., Ito H., Ariji Y., Fukuda M., Igarashi C., Nishiyama M., et al. Automatic segmentation of the temporomandibular joint disc on magnetic resonance images using a deep learning technique. Dentomaxillofac Radiol. 2022. Vol. 51. P. 20210185. DOI: 10.1259/dmfr.20210185

Ito S., Mine Y., Yoshimi Y., Takeda S., Tanaka A., Onishi A., et al. Automated segmentation of articular disc of the temporomandibular joint on magnetic resonance images using deep learning. Sci Rep. 2022. Vol. 12. P. 221. DOI: 10.1038/ s41598-021-04308-3

Taborri J., Molinaro L., Russo L., Palmerini V., Larion A., Rossi S. Comparison of machine learning algorithms fed with mobility-related and baropodometric measurements to identify temporomandibular disorders. Sensors (Basel). 2024. Vol. 24. P. 3646. DOI: 10.3390/s24113646

Rokhshad R., Mohammad-Rahimi H., Sohrabniya F., Jafari B., Shobeiri P., Tsolakis I. A., et al. Deep learning for temporomandibular joint arthropathies: a systematic review and meta-analysis. J Oral Rehabil. 2024. Vol. 51. P. 1632–1644. DOI: 10.1111/ joor.13639

Zhang Y., Zhu T., Zheng Y., Xiong Y., Liu W., Zeng W., et al. Machine learning-based medical imaging diagnosis in patients with temporomandibular disorders: a diagnostic test accuracy systematic review and meta-analysis. Clin Oral Investig. 2024. Vol. 28. P. 186. DOI: 10.1007/ s00784-023-05366-5

Mureșanu S., Almășan O., Hedeșiu M., Dioșan L., Dinu C., Jacobs R. Artificial intelligence models for clinical usage in dentistry with a focus on dentomaxillofacial CBCT: a systematic review. Oral Radiol. 2023. Vol. 39. P. 18–40. DOI: 10.1007/ s11282-022-00623-4

Thanathornwong B., Treebupachatsakul T., Teechot T., Poomrittigul S., Warin K., Suebnukarn S. Temporomandibular joint disorders multiclass classification using deep learning. Stud Health Technol Inform. 2024. Vol. 310. P. 1495–1496. DOI: 10.3233/ SHTI240456

Dong K., Zhou C., Ruan Y., Li Y. MobileNetV2 model for image classification. In: Proceedings of the 2020 2nd International Conference on Information Technology and Computer Application (ITCA); 2020 Dec 18–20; Guangzhou, China. Guangzhou: IEEE; 2020. P. 476–480. DOI: 10.1109/ ITCA52113.2020.00098

Salehi A. W., Khan S., Gupta G., Alabduallah B. I., Almjally A., Alsolai H., et al. A study of CNN and transfer learning in medical imaging: advantages, challenges, future scope. Sustainability. 2023. Vol. 15. P. 5930. DOI: 10.3390/su15075930

Shrivastava M., Ye L. Neuroimaging and artificial intelligence for assessment of chronic painful temporomandibular disorders: a comprehensive review. Int J Oral Sci. 2023. Vol. 15. P. 58. DOI: 10.1038/ s41368-023-00249-5

Yoon K., Kim J. Y., Kim S. J., Huh J. K., Kim J. W., Choi J. Explainable deep learning-based clinical decision support engine for MRI-based automated diagnosis of temporomandibular joint anterior disk displacement. Comput Methods Programs Biomed. 2023. Vol. 233. P. 107465. DOI: 10.1016/ j.cmpb.2023.107465

Talaat W. M., Shetty S., Al Bayatti S., Talaat S., Mourad L., Shetty S., et al. An artificial intelligence model for the radiographic diagnosis of osteoarthritis of the temporomandibular joint. Sci Rep. 2023. Vol. 13. P. 15972. DOI: 10.1038/ s41598-023-43041-7

Sandler M., Howard A., Zhu M., Zhmoginov A., Chen L. C. MobileNetV2: inverted residuals and linear bottlenecks [preprint]. arXiv. 2019. P. 1801.04381. DOI: 10.48550/arXiv.1801.04381

Reda B., Contardo L., Prenassi M., Guerra E., Derchi G., Marceglia S. Artificial intelligence to support early diagnosis of temporomandibular disorders: a preliminary case study. J Oral Rehabil. 2023. Vol. 50. P. 31–38. DOI: 10.1111/joor.13456

Kao Z. K., Chiu N. T., Wu H. T. H., Chang W. C., Wang D. H., Kung Y. Y., et al. Classifying temporomandibular disorder with artificial intelligent architecture using magnetic resonance imaging. Ann Biomed Eng. 2023. Vol. 51. P. 517–526. DOI: 10.1007/s10439-022-03120-1

Kim J. Y., Kim D., Jeon K. J., Kim H., Huh J. K. Using deep learning to predict temporomandibular joint disc perforation based on magnetic resonance imaging. Sci Rep. 2021. Vol. 11. P. 6680. DOI: 10.1038/ s41598-021-86127-7

Lee Y. H., Won J. H., Kim S., Auh Q. S., Noh Y. K. Advantages of deep learning with convolutional neural network in detecting disc displacement of the temporomandibular joint in magnetic resonance imaging. Sci Rep. 2022. Vol. 12. P. 11352. DOI: 10.1038/s41598-022-15259-5

Sano T., Widmalm S. E., Yamamoto M., Sakuma K., Araki K., Matsuda Y., et al. Usefulness of proton density and T2-weighted vs. T1-weighted MRI in diagnoses of TMJ disk status. Cranio. 2003. Vol. 21. P. 253–258. DOI: 10.1080/08869634.2003.11746252

Lee C., Ha E. G., Choi Y. J., Jeon K. J., Han S. S. Synthesis of T2-weighted images from proton density images using a generative adversarial network in a temporomandibular joint magnetic resonance imaging protocol. Imaging Sci Dent. 2022. Vol. 52. P. 393. DOI: 10.5624/isd.2022.52.4.393

Lin B., Cheng M., Wang S., Li F., Zhou Q. Automatic detection of anteriorly displaced temporomandibular joint discs on magnetic resonance images using a deep learning algorithm. Dentomaxillofac Radiol. 2022. Vol. 51. P. 20210341. DOI: 10.1259/ dmfr.20210341

Vinayahalingam S., Berends B., Baan F., Moin D. A., van Luijn R., Bergé S., et al. Deep learning for automated segmentation of the temporomandibular joint. J Dent. 2023. Vol. 132. P. 104475. DOI: 10.1016/ j.jdent.2023.104475

Kreiner M., Viloria J. A novel artificial neural network for the diagnosis of orofacial pain and temporomandibular disorders. J Oral Rehabil. 2022. Vol. 49. P. 884–889. DOI: 10.1111/joor.13358

Quinn T. P., Jacobs S., Senadeera M., Le V., Coghlan S. The three ghosts of medical AI: can the black-box present deliver? Artif Intell Med. 2022. Vol. 124. P. 102158. DOI: 10.1016/ j.artmed.2022.102158

Xiao M., Zhang L., Shi W., Liu J., He W., Jiang Z. A visualization method based on the Grad-CAM for medical image segmentation model. In: Proceedings of the 2021 International Conference on Electronic Information Engineering and Computer Science (EIECS); 2021 Sep 23–26; Changchun, China. Changchun: IEEE; 2021. P. 242–247. DOI: 10.1109/ EIECS53707.2021.9587804

Schiffman E., Ohrbach R., Truelove E., et al. Diagnostic criteria for temporomandibular disorders (DC/ TMD) for clinical and research applications. J Oral Facial Pain Headache. 2014. Vol. 28, No. 1. P. 6–27. DOI: 10.11607/jop.1151

Valesan L. F., Da-Cas C. D., Réus J. C., et al. Prevalence of temporomandibular joint disorders: a systematic review and meta-analysis. Clin Oral Investig. 2021. Vol. 25, No. 2. P. 441–453. DOI: 10.1007/ s00784-020-03710-w

Tanimoto K., Awada T., Onishi A., Kubo N., Asakawa Y., Kunimatsu R., et al. Characteristics of the maxillofacial morphology in patients with idiopathic mandibular condylar resorption. J Clin Med. 2022. Vol. 11. P. 952. DOI: 10.3390/jcm11040952

Dujic H., Meyer O., Hoss P., et al. Automatized detection of periodontal bone loss on periapical radiographs by vision transformer networks. Diagnostics (Basel). 2023. Vol. 13, No. 23. P. 3562. DOI: 10.3390/diagnostics13233562

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-01

Як цитувати

Потапчук, А., Алмаші, В., & Брецко, Ю. (2025). СУЧАСНА КОНЦЕПЦІЯ ВІЗУАЛІЗАЦІЇ ДИСФУНКЦІЙ СКРОНЕВО-НИЖНЬОЩЕЛЕПОВОГО СУГЛОБУ З ЕЛЕМЕНТАМИ ІНТЕГРАЦІЇ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ. Via Stomatologiae, 2(2), 93–120. https://doi.org/10.32782/3041-1394.2025-2.10

Номер

Розділ

ЦИФРОВІ ТЕХНОЛОГІЇ СТОМАТОЛОГІЇ