Messung der bukkalen Knochen- und Mukosadicke mittels Ultraschall und künstlicher Intelligenz in der dentalen Implantologie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozentin Dr. Juliana Marotti Großhausen; Professor Dr.-Ing. Klaus Radermacher
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie ; Biomedizinische Systemtechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505784181

Ziel dieses Projekts ist es, die Umsetzbarkeit eines auf künstlicher Intelligenz (KI) basierenden digitalen B-Mode-Ultraschall-Monitorings zur Beurteilung bukkaler periimplantärer Gewebe in einem Ex-vivo-Schweinemodell zu bewerten und dabei Parameter zu verwenden, die eine zukünftige klinische Studie ermöglichen. Die klinische Relevanz dieser Studie besteht darin, die Voraussetzungen dafür zu schaffen, dass künftig jeder Zahnarzt periimplantäre Gewebe mit Ultraschall genau messen kann, auch wenn er keine Erfahrung mit dieser Technologie hat. Die Schwierigkeit liegt in der Auswertung des Ultraschallbildes. Ziel dieses Projekts ist es daher, ein auf KI basierendes Tool zu entwickeln, das die Messungen erleichtert. Die KI-gestützte Methode soll eine robuste Segmentierung der anatomischen Strukturen nach dem US-Scannen, die Koregistrierung mit A-priori-Informationen und die Auswertung im Vergleich zu früheren klinischen Daten ermöglichen, Zeit sparen und die Ultraschalltechnologie benutzerfreundlicher und in der klinischen Praxis umsetzbar machen. Die Hypothese ist, dass B-Mode-Ultraschallmessungen mit der Cone-Beam-Computertomographie und direkten Messungen übereinstimmen, so dass sie als zusätzliches Tool zur Überwachung der periimplantären Gewebedimensionen in der täglichen klinischen Routine eingesetzt werden können. Für die klinische Beurteilung der bukkalen Knochen- und Mukosadicke müssen lediglich 2D-Abstände an definierten Positionen gemessen werden. 3D-Ultraschall-basierte Rekonstruktionen bringen nur einen geringen Mehrwert, erfordern aber einen hohen apparativen Aufwand. Im Gegensatz dazu ist der B-Mode-Ultraschall weit verbreitet, einfacher anzuwenden, und in den letzten Jahren hat sich das Signal-Rausch-Verhältnis stark verbessert. B-Mode-Ultraschallsonden bieten den Vorteil, dass sie viel kleiner sind als 3D-Sonden und somit die intraorale bukkale Messung erheblich vereinfachen. Im Gegensatz zum 3D-Ultraschall liefert der B-Mode-Ultraschall jedoch nur ein einziges (2D-)Bild. Während dies für die 2D-Überwachung der periimplantären Mukosadicke ausreichend sein kann, müssen Lösungen für die 3D-Registrierung mit dem Kronen-Implantat-Konstrukt und eine reproduzierbare und intuitive Ausrichtung der Ultraschallsonde entwickelt und bewertet werden. Daher müssen zwei weitere Hypothesen untersucht werden: (1) Ein genaues und robustes Registrierungsverfahren kann mit B-Mode-US erreicht werden; und (2) eine vollautomatische robuste Verarbeitung und Messung kann mit Hilfe von KI erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Mitverantwortliche: Dr.-Ing. Matìas de la Fuente Klein; Professor Dr. Stefan Wolfart