
摘要: 目的 构建三维卷积神经网络(3D convolutional neural network,3D CNN)结合Transformer(下文简称为“混合3D CNN-Transformer”)模型,分析其在颞下颌关节盘锚固术疗效评估中应用效果。方法 选取2024年1月至2025年5月于中国医科大学附属口腔医院口腔颌面外科就诊且需行颞下颌关节盘锚固术的双侧不可复性盘前移位患者31例(颞下颌关节62侧)行回顾性分析。收集患者术前及术后3个月的MRI数据和临床特征数据[疼痛视觉模拟评分量表(visual analog scale,VAS)评分、最大张口度(maximum interincisal opening,MIO)]行术后疗效综合评价。构建混合3D CNN-Transformer模型,包括双分支特征提取(MRI数据和临床特征数据)、多模态融合及多任务输出(优、良、差评价等级和VAS评分、MIO变化值),采用分层5折交叉验证方法和折外预测(out-of-fold predictions,OOF)技术对模型进行测试及评估。模型分类任务性能评价指标包括:准确率、F1-score、精确度、召回率、受试者工作特征曲线的曲线下面积(area under curve,AUC)。模型回归任务性能评价指标包括:平均绝对误差(mean absolute error,MAE)、均方根误差(root mean square error,RMSE)、决定系数(R2)。模型可靠性评价指标包括:预测置信度、置信度分布及样本覆盖率;并分析模型预测为“优”的概率[下文简称为“P(优)”]分别与VAS评分下降值、MIO增加值及临床综合改善指数的关系。结果 在OOF样本(31例患者)中,模型总体准确率为0.936,其95%CI(Wilson)为0.786 ~ 0.982;总体精确度为0.944,召回率为0.936;加权平均F1-score为0.937,宏平均F1-score为0.936。优、良、差等级的AUC分别为1.00、0.97、0.96。模型预测VAS评分变化值的MAE为0.803分、RMSE为0.977分、R2为0.755,预测MIO变化值的MAE为2.026 mm、RMSE为2.412 mm、R2为0.665。模型预测置信度为0.441 ~ 0.980,中位数为0.919。高置信度(> 0.9)的病例占54.8%(17/31)。随着置信度阈值增加,样本覆盖率降低,纳入病例准确率和宏平均F1-score随之增加。P(优)与VAS评分下降值(r = 0.747,P < 0.001)、MIO增加值(r = 0.813,P < 0.001)及临床综合改善指数(r = 0.773,P < 0.001)呈正相关。结论 应用混合3D CNN-Transformer模型评估颞下颌关节盘锚固术后3个月治疗效果具有高准确率和可靠性,可较准确地反映关节解剖结构变化及疼痛、张口度改善程度,具有术前辅助预测疗效的临床应用潜能,但模型性能仍需进一步提升。