3D 成像牙齿鉴定新突破：联合平面分割法提升法医齿科学效率

为解决 3D 牙科图像比对问题，研究人员开展新型分割方法研究，结果显示该方法高效准确，意义重大。

　　在法医领域，当面对遗体身份难以确定的棘手情况时，牙齿鉴定就如同解谜的关键钥匙，发挥着举足轻重的作用。传统的二维（2D）放射照相技术，就像戴着有色眼镜看世界，无法精准地展现牙齿三维（3D）结构的全貌，在复杂的案件中常常力不从心。随着科技的飞速发展，先进的 3D 成像技术逐渐崭露头角，它能够捕捉到牙齿详细的解剖信息，为自动化牙齿鉴定工具的开发带来了曙光，有望减少人工比对的主观性和偏差。然而，在 3D 牙科图像比对过程中，一个难题却如影随形 —— 大量无关的外部信息，像牙龈和其他口腔软组织等，会干扰图像的精准比对，让鉴定工作陷入困境。

为了攻克这些难题，来自澳大利亚阿德莱德大学（University of Adelaide）等机构的研究人员勇挑重担，开展了一项极具创新性的研究。他们致力于探索一种新型的分割方法，期望能够同时去除两张图像中的无关数据，从而简化流程、缩短 3D 牙科图像比对所需的时间。这项研究成果发表在《Forensic Science, Medicine and Pathology》杂志上，为法医齿科学的发展注入了新的活力。

研究人员采用了一系列先进的技术方法。首先是图像采集，他们使用 Trios 口腔内扫描仪直接数字化采集牙齿信息，同时制作牙齿石膏模型并进行扫描，最终获得了 24 个全牙弓扫描图像，其中直接扫描的作为生前（Antemortem，AM）图像，石膏模型扫描的作为死后（Postmortem，PM）图像。接着，研究人员运用了五种分割方法对 3D 牙科图像进行处理。方法 1 是不进行分割，直接使用原始的.stl 文件，作为对比的基线；方法 2 利用专有软件进行半自动牙龈缩减；方法 3 通过手动操作去除牙龈；方法 4 运用平面切片技术隔离硬组织；方法 5 则是研究的核心 —— 新型联合平面（Joint Planar）分割法，先通过 ICP 算法对图像文件进行导入和配准，然后在叠加的图像上同时进行单一联合平面切片，最后再进行二次 ICP 配准。为了确保研究结果的可靠性，研究人员进行了大量的 ICP 配准比较，涉及 1800 次不同方法和配对的对比，并运用 R 统计编程语言进行统计分析。

研究结果令人振奋。所有的分割方法（方法 2 - 5）在比对匹配个体时，均方根（Root Mean Square，RMS）值都比不进行分割（方法 1）时更低，这表明分割确实能够优化图像匹配效果。不过，在非匹配比较中，这些差异并不显著。进一步的逻辑回归分析发现，除了不分割的方法 1 外，对于其他所有方法，RMS 截止值约为 0.3537 时，能 100% 准确预测牙齿是否匹配，有力地证明了这些分割方法在区分匹配和非匹配牙齿对方面的有效性。在匹配案例中，手动分割（方法 3）展现出了统计学上的优势，其 RMS 值较低。而新型联合平面分割法（方法 5）虽然在定量上与其他方法存在差异，但在定性分析中，同样能够达到 100% 的预测准确率，并且该方法步骤更少、耗时更短。此外，研究还发现，尽管不同操作人员之间存在一定差异，但对 RMS 结果的影响微乎其微。

在讨论部分，研究人员指出，通过分割将口腔内的硬组织从周围软组织中分离出来，能够实现更精准的比对，减少因软组织变化等因素造成的误差。虽然软组织对图像比对的阻碍程度尚不确定，但研究结果表明，牙间牙龈乳头对结果影响较小，牙齿硬组织才是法医牙齿鉴定的核心标识。目前的分割方法大多依赖专有软件，成本较高，而本研究中的联合分割和平面对齐方法不仅高效，还具备完全自动化的潜力。新兴的机器学习和深度学习方法也为排除 3D 模型中的非牙齿结构带来了新的希望。不过，研究也存在一些局限性，例如没有纳入有牙齿修复和正畸治疗的案例，研究未涉及 DICOM 文件或 CT 图像等。

总的来说，这项研究意义非凡。它成功验证了新型联合分割方法在法医牙齿鉴定中的有效性，为法医齿科学提供了一种更快捷、更高效的技术手段。尽管还需要在更广泛的数据集上进行进一步验证，但这一成果已经为未来的研究奠定了坚实的基础，有望推动 3D 成像技术在法医鉴定领域的广泛应用，让牙齿鉴定在解决复杂案件中发挥更大的作用。