KR20200012707A - Method for predicting anatomical landmarks and device for predicting anatomical landmarks using the same - Google Patents

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KR20200012707A KR1020190019788A KR20190019788A KR20200012707A KR 20200012707 A KR20200012707 A KR 20200012707A KR 1020190019788 A KR1020190019788 A KR 1020190019788A KR 20190019788 A KR20190019788 A KR 20190019788A KR 20200012707 A KR20200012707 A KR 20200012707A
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Abstract

Provided are an anatomical landmark prediction method and a device using the same. The anatomical landmark prediction method comprises the steps of: receiving a facial head medical image of a subject; predicting a landmark in the facial head medical image by using a landmark prediction model configured to predict an anatomical landmark in the facial head medical image; and providing an image on which the predicted landmark is displayed.

Description

해부학적 랜드마크의 예측 방법 및 이를 이용한 디바이스{METHOD FOR PREDICTING ANATOMICAL LANDMARKS AND DEVICE FOR PREDICTING ANATOMICAL LANDMARKS USING THE SAME}METHOD FOR PREDICTING ANATOMICAL LANDMARKS AND DEVICE FOR PREDICTING ANATOMICAL LANDMARKS USING THE SAME}

본 발명은 해부학적 랜드마크의 예측 방법 및 이를 이용한 디바이스에 관한 것으로, 보다 구체적으로 치아 교정 분석에 이용되는 해부학적 계측점들을 예측하도록 구성된, 해부학적 랜드마크의 예측 방법 및 이를 이용한 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting anatomical landmarks and a device using the same, and more particularly, to a method for predicting anatomical landmarks and a device using the same, configured to predict anatomical measurement points used for orthodontic analysis.

일반적으로, 치열이 바르지 않고 상하의 치아 교합이 비정상적인 상태를 부정교합이라고 한다. 이와 같은 부정교합은 저작, 발음상의 문제와 같은 기능적인 문제점과 얼굴에 대한 미적인 문제점을 발생시킬 뿐만 아니라 충치와 잇몸질환과 같은 건강상의 문제점도 발생시킬 수 있다.In general, the state in which the teeth are not correct and the upper and lower teeth occlusion is called malocclusion. Such malocclusion not only causes functional problems such as chewing and pronunciation problems and aesthetic problems on the face but also health problems such as tooth decay and gum disease.

이러한 부정교합을 정상교합으로 만들기 위한 방법으로 치아 교정 치료가 수행될 수 있다. Orthodontic treatment can be performed as a method for making such malocclusion normal.

한편, 치아 교정 치료에 있어서, 치료 계획 단계에서 수행되는 피검자에 대한 악안면 골격의 크기의 계측, 악안면 골격의 성장 방향의 측정, 치열의 돌출 정도의 측정과 같은 치아 교정 분석은 교정 치료의 예후와 밀접하게 연관될 수 있다. 특히, 치아 교정 치료에 대한 정확한 치료 계획 수립에 있어서, 계측을 위해 해부학적으로 미리 결정된 해부학적 랜드마크 (anatomical landmark) 를 찾는 것은 매우 중요할 수 있다. 이를 위해, 의료인들은 피검자로부터 획득한 측모 두부 의료 영상에 대하여 해부학적 랜드마크들을 육안으로 확인하고, 전술한 교정 치료 전 분석들을 수행해 왔다. 그러나, 이러한 방법은 의료인의 숙련도에 따라 해부학적 랜드마크의 위치가 달라질 수 있어 치료 계획 수립의 정확도가 떨어지는 문제를 수반할 수 있다. On the other hand, in orthodontic treatment, orthodontic analysis such as measuring the size of maxillofacial skeleton, measuring the growth direction of maxillofacial skeleton, and measuring the degree of protruding teeth for the subject performed in the treatment planning stage is closely related to the prognosis of orthodontic treatment. Can be associated with the In particular, in establishing an accurate treatment plan for orthodontic treatment, finding anatomically predetermined anatomical landmarks for metrology may be very important. To this end, medical practitioners have visually confirmed anatomical landmarks on the side head medical images obtained from the subject, and have performed the above-described orthodontic treatments. However, such a method may involve a problem that the location of anatomical landmarks may vary according to the skill of the medical practitioner, thereby reducing the accuracy of treatment planning.

의료 서비스 질의 향상 등을 위하여 교정 치료 전 치료 계획 수립에 대한 정확성이 더욱 요구되고 있음에 따라, 정확하게 해부학적 랜드마크를 탐지하는 방법의 개발이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다. As the accuracy of the treatment planning before orthodontic treatment is more demanded to improve the quality of medical services, the development of a method for accurately detecting anatomical landmarks is continuously required.

발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.The background art of the invention has been written in order to facilitate understanding of the present invention. It should not be understood that the matters described in the background of the invention are present as prior art.

한편, 전술한 문제점을 해결하기 위해, 프로그램적으로 교정 치료 전 분석을 수행하도록 구성된 치아 교정용 분석 프로그램들이 등장하였다. 그러나 이러한 치아 교정용 분석 프로그램은, 해부학적 랜드마크들을 일일이 입력해야 함에 따라 의료인으로 하여금 번거로움이 수반될 수 있다. 나아가, 이러한 종래의 기술은, 의료인이 여전히 측모 두부 의료 영상을 기초로 해부학적 랜드마크를 직접 찾아야 한다는 점에 있어서, 의료인에 숙련도에 따라 분석의 정확도가 달라질 수 있다. On the other hand, in order to solve the above-mentioned problems, dental orthodontic analysis programs have been introduced, which are configured to programmatically perform pre-orthodontic analysis. However, such an orthodontic analysis program may be cumbersome for the medical person as the anatomical landmarks must be input manually. Furthermore, such a prior art, in that the medical personnel still need to directly find anatomical landmarks based on the side head medical image, the accuracy of the analysis may vary depending on the skill of the medical personnel.

본 발명의 발명자는, 종래의 치아 교정용 분석 프로그램이 갖는 문제점을 해결하고 치아 교정 전 분석의 정확도를 높이기 위한 방안으로, 측모 두부 의료 영상의 데이터에 의해 교정을 위한 랜드마크를 예측하도록 학습된 예측 모델을 이용할 수 있음을 인지할 수 있었다. The inventors of the present invention, in order to solve the problems of the conventional orthodontic analysis program and to improve the accuracy of the pre-orthodontic analysis, the prediction learned to predict the landmark for correction by the data of the head head medical image It was recognized that the model could be used.

그 결과, 본 발명의 발명자는, 예측 모델을 이용하여 피검자에 대한 측모 두부 의료 영상 내에서 교정을 위한 해부학적 랜드마크의 위치를 예측하여, 치아 교정 분석을 위한 정보를 제공할 수 있는, 새로운 치아 교정 분석 시스템을 개발하기에 이르렀다. As a result, the inventor of the present invention, by using a predictive model to predict the position of the anatomical landmark for correction in the side head medical image for the subject, can provide information for orthodontic analysis A calibration analysis system has been developed.

보다 구체적으로, 본 발명의 발명자는, 측모 두부 의료 영상 내에서 측모 안면 영역을 예측하고, 예측된 측모 안면 영역 내에서 계측을 위한 해부학적 랜드마크를 예측하도록 학습된 두 개의 예측 모델을 이용했을 때 예측의 정확도가 높아질 수 있음에 주목하였다.More specifically, the inventors of the present invention, when using the two predictive models trained to predict the lateral facial region in the lateral head medical image, and predict anatomical landmarks for measurement within the predicted lateral facial region It is noted that the accuracy of the prediction can be increased.

그 결과, 측모 두부 의료 영상 내에서 예측된 측모 안면 영역을 예측하도록 구성된 예측 모델과 측모 안면 영역 내에서 해부학적 랜드마크를 예측하도록 구성된 예측 모델을 이용한 치아 교정 분석 시스템을 개발할 수 있었다. As a result, a dental orthodontic analysis system using a predictive model configured to predict the predicted lateral facial region in the lateral head medical image and a predictive model configured to predict anatomical landmarks in the lateral facial region could be developed.

이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수신된 측모 두부 의료 영상을 기초로 계측을 위한 해부학적 랜드마크를 예측하도록 구성된 랜드마크 예측 모델을 이용하여, 의료 영상 내에서 랜드마크를 예측하고, 예측 결과를 제공하도록 구성된, 해부학적 랜드마크의 예측 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to predict a landmark in a medical image by using a landmark prediction model configured to predict an anatomical landmark for measurement based on the received side head medical image. To provide a method of predicting anatomical landmarks, configured to provide.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 측모 두부 의료 영상 내에서 측모 안면 영역을 예측하도록 구성된 측모 안면 영역 예측 모델을 이용하여, 측모 안면 영역에 대한 좌표를 예측하고, 랜드마크 예측 모델을 이용하여 측모 안면 영역 내에서 랜드마크를 예측하도록 구성된, 해부학적 랜드마크의 예측 방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to predict the coordinates for the lateral facial region using a lateral facial region prediction model configured to predict the lateral facial region in the lateral head medical image, and use the landmark prediction model It provides a method for predicting anatomical landmarks, configured to predict landmarks within the facial area.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 예측된 랜드마크를 기초로, 피검자에 대한 악안면 골격의 크기, 악안면 골격의 성장 방향 및 치열의 돌출 정도 중 선택된 적어도 하나를 측정하도록 구성된, 해부학적 랜드마크의 예측 방법을 제공하는 것이다. Another problem to be solved by the present invention is an anatomical landmark, configured to measure at least one selected from the size of the maxillofacial skeleton, the direction of growth of the maxillofacial skeleton and the degree of protruding teeth, based on the predicted landmark. To provide a prediction method.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 피검자에 대한 측모 두부 의료 영상을 수신하도록 구성된 수신부 및 수신부와 동작 가능하게 연결되고 다양한 예측 모델을 이용하도록 구성된 프로세서를 포함하는, 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스를 제공하는 것이다. Another problem to be solved by the present invention is a prediction unit for predicting anatomical landmarks, including a receiver configured to receive a side head medical image for a subject and a processor operatively connected to the receiver and configured to use various prediction models To provide a device.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 방법이 제공된다. 본 방법은, 피검자에 대하여 측모 두부 의료 영상을 수신하는 단계, 측모 두부 의료 영상 내의 해부학적 랜드마크 (anatomical landmark) 를 예측하도록 구성된 랜드마크 예측 모델을 이용하여, 의료 영상 내에서 랜드마크를 예측하는 단계, 및 예측된 랜드마크가 표시된 영상을 제공하는 단계를 포함한다.In order to solve the above problems, there is provided a method for predicting anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention. The method includes receiving a side head medical image for a subject and predicting a landmark in the medical image using a landmark prediction model configured to predict an anatomical landmark in the side head medical image. And providing an image on which the predicted landmark is displayed.

본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 예측 방법은, 랜드마크를 예측하는 단계 이전에 수행되는, 의료 영상 내에서 측모 안면 영역을 예측하도록 구성된 측모 안면 영역 예측 모델을 이용하여 의료 영상 내에서 측모 안면 영역에 대한 좌표를 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다. 나아가, 랜드마크를 예측하는 단계는 랜드마크 예측 모델을 이용하여 측모 안면 영역 내에서 랜드마크를 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to a feature of the present invention, the prediction method of the present invention comprises a lateral face in the medical image using a lateral face region prediction model configured to predict the side face region in the medical image, which is performed before the step of predicting the landmark. The method may further include predicting coordinates for the region. Furthermore, the step of predicting the landmark may further include predicting the landmark in the side face region using the landmark prediction model.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 랜드마크를 예측하는 단계는, 랜드마크 예측 모델을 이용하여 예측된 측모 안면 영역에 대한 좌표 및 의료 영상을 기초로 측모 안면 영역 내에서 랜드마크에 대한 x 축 및 y 축 좌표를 예측하는 단계, 및 예측된 랜드마크, x 축 및 y 축 좌표를 포함하는 xml, json 또는 csv 파일을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 나아가, 제공하는 단계는 측모 두부 의료 영상 및 xml, json 또는 csv 파일을 기초로 측모 두부 의료 영상 내에서 랜드마크의 위치가 표시된 영상을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to another aspect of the invention, the step of predicting the landmark, the x-axis and y for the landmark in the side of the facial region based on the medical image and the coordinates for the side-facial region predicted using the landmark prediction model Predicting the axis coordinates, and generating an xml, json, or csv file that includes the predicted landmark, the x and y axis coordinates. In addition, the providing may further include providing an image in which a landmark position is indicated in the lateral head medical image based on the lateral head medical image and the xml, json, or csv file.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 랜드마크 예측 모델은, 그래디언트 부스팅 알고리즘 (gradient boosting algorithm) 에 기초하여 측모 두부 의료 영상 내에서 랜드마크를 예측하도록 학습된 모델이고, 측모 안면 영역 예측 모델은, 서포트 벡터 머신 알고리즘 (support Vector Machine algorithm, SVM) 에 기초하여 측모 두부 의료 영상 내에서 측모 안면 영역 예측하도록 학습된 모델일 수 있다.According to another feature of the present invention, the landmark prediction model is a model trained to predict a landmark in a side head medical image based on a gradient boosting algorithm, and the side face region prediction model is a support. It may be a model trained to predict the side face region in the side head medical image based on a support vector machine algorithm (SVM).

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 측모 안면 영역 예측 모델은, 측모 안면 영역의 좌표가 미리 결정된 학습용 측모 두부 의료 영상을 수신하는 단계, 및 측모 안면 영역의 좌표 및 학습용 측모 두부 의료 영상이 갖는 패턴을 기초로 학습용 측모 두부 의료 영상 내에서 측모 안면 영역을 예측하는 단계를 통해 학습된 모델일 수 있다.According to another feature of the present invention, the side face region prediction model may include receiving a training side head medical image in which coordinates of the side face region are predetermined, and a pattern of the side face region and the side head medical image for learning. It may be a model learned through the step of predicting the side of the facial region in the training side-head medical image based on.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 학습용 측모 두부 의료 영상은, 표본 피검자에 대한 표본 측모 두부 의료 영상을 HOG (Histogram of Oriented Gradient) 변환하는 단계, 및 표본 측모 두부 의료 영상 내의 측모 안면 영역의 좌표 및 표본 측모 두부 의료 영상의 경로를 기초로, HOG 변환된 표본 측모 두부 의료 영상에 측모 안면 영역을 표시하는 단계를 통해 획득된 영상일 수 있다.According to still another aspect of the present invention, the learning side head medical image comprises the steps of transforming a sample side head medical image for a sample subject to a histogram of oriented gradient (HOG), and coordinates of the side face region in the sample side head medical image. Based on the path of the sample side head medical image, it may be an image obtained by displaying a side face region on the HOG transformed sample side head medical image.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 예측 방법은, 예측된 랜드마크를 기초로, 피검자에 대한 악안면 골격의 크기, 악안면 골격의 성장 방향 및 치열의 돌출 정도 중 선택된 적어도 하나를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the invention, the prediction method of the present invention, based on the predicted landmarks, measuring at least one selected from the size of the maxillofacial skeleton, the growth direction of the maxillofacial skeleton and the degree of protruding teeth to the subject It may further include.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 수신된 의료 영상이 RGB 컬러 영상일 경우, 의료 영상을 흑백 영상으로 전환하는 단계, 및 흑백 영상을 벡터화하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, when the received medical image is an RGB color image, the method may further include converting the medical image into a black and white image, and vectorizing the black and white image.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 벡터화하는 단계는, 흑백 영상이 갖는 복수의 픽셀 중 선택된 하나의 임의의 픽셀과 임의의 픽셀과 인접한 복수의 픽셀에 대한 명도 차이 값을 각각 산출하는 단계, 및 인접한 복수의 픽셀 중, 임의의 픽셀과의 명도 차이 값이 가장 큰 픽셀의 방향으로 흑백 영상을 벡터화하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the invention, the vectorizing step is to calculate the brightness difference value for each of a plurality of pixels adjacent to a certain pixel and any one selected from a plurality of pixels of the black and white image, and adjacent The method may include vectorizing the black-and-white image in the direction of the pixel having the greatest brightness difference value among the plurality of pixels.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 랜드마크는, 교정을 위한 측모 두부 계측 방사선 랜드마크 (Cephalometric Landmark) 로 미리 결정된 A 지점 (A-point), B 지점 (B-point), ANS (Anterior nasal spine), AN (Antegonial notch), 아르티큐라레 (Articulare), 배이지온 (Basion), C (Cervical point), 콘딜리온 (Condylion), 콜루멜라 (Columella), CL (Corpus Left), 코배 (Dorsum of Nose), 글라벨라 (Glabella), 그나티온 (Gnathion), 고니온 (Gonion), 인프라덴탈레 (Infradentale), LICT (Lower incisor crown tip), LIRT (Lower incisor root tip), LMDP (Lower molar distal point), LMMP (Lower molar mesial point), Li (Labrale inferius), Ls (Labrale superius), LE (Lower embrasure), 하순점 (Lower lip), 멘톤 (Menton), 내이지온 (Nasion), 콧등 (Nasal bridge), 오비딸레 (Orbitale), PM 지점, PNS (Posterior nasal spine), 포리온 (Porion), 포고니온 (Pogonion), Pn (Pronasale), Pt (Pterygoid point), R1 지점, R3 지점, RD (Ramus down), 셀라 (Sella), Sd (Supradentale), Soft tissue A point, Soft tissue B point, Gn' (Soft tissue Gnathion), Me' (Soft tissue Menton), N' (Soft tissue Nasion), Pg' (Soft tissue Pogonion), Stmi (Stomion inferius), Stms (Stomion superius), SM 지점 (Submandibular point), Sn (Subnasale), UICT (Upper incisor crown tip), UIRT (Upper incisor root tip), UMDP (Upper molar distal point), UMMP (Upper molar mesial point), UE (Upper embrasure), 상순점 (Upper lip), 멘디뷸러 아웃라인 (Mandibular outline) 1, 멘디뷸러 아웃라인 2, 멘디뷸러 아웃라인 3, 멘디뷸러 아웃라인 4, 멘디뷸러 아웃라인 5, 멘디뷸러 아웃라인 6, 맥실러리 아웃라인 (Maxilla outline) 1, 맥실러리 아웃라인 2, 맥실러리 아웃라인 3, 맥실러리 아웃라인 4, 맥실러리 아웃라인 5, 맥실러리 아웃라인 6, 맥실러리 아웃라인 7, 맥실러리 아웃라인 8, 맥실러리 아웃라인 9, 맥실러리 아웃라인 10, 맥실러리 아웃라인 11, 심피시스 아웃라인 (Symphysis outline) 1, 심피시스 아웃라인 2, 심피시스 아웃라인 3 및 심피시스 아웃라인 4로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나일 수 있다.According to another feature of the invention, the landmark is an A-point, a B-point, an anterior nasal spine that is predetermined as a cephalometric landmark for calibration. ), AN (Antegonial notch), Articulare, Artione, Basion, C (Cervical point), Condylion, Columella, Columella, CL (Corpus Left), Cosum (Dorsum) of Nose, Glabella, Gnathion, Gionion, Infradentale, Lower incisor crown tip, LIRT (Lower incisor root tip), LMDP (Lower molar distal) point), LMMP (Lower molar mesial point), Li (Labrale inferius), Ls (Labrale superius), LE (Lower embrasure), Lower lip, Menton, Nasion, Nasal, Nasal bridge), Orbitale, PM point, PNS (Posterior nasal spine), Poion, Pogonion, Pn (Pronasale), Pt (Pterygoid point), R1 point, R3 point, RD ( Ramus down), Sella, Sd (Supradentale), Soft tissue A point, Soft tissue B point, Gn '(Soft tissue Gnathion), Me' (Soft tissue Menton), N '(Soft tissue Nasion), Pg' ( Soft tissue Pogonion, Stmi (Stomion inferius), Stms (Stomion superius), SM point (Submandibular point), Sn (Subnasale), UICT (Upper incisor crown tip), UIRT (Upper incisor root tip), UMDP (Upper molar distal) point, UMMP (Upper molar mesial point), UE (Upper embrasure), Upper lip, Mendibular outline 1, Mendibular outline 2, Mendibular outline 3, Mendibular outline 4, mendibular outline 5, mendibular outline 6, maxilla outline 1, maxillary outline 2, maxillary outline 3, maxillary outline 4, maxillary outline 5, maxillary outline Outline 6, maxillary outline 7, maxillary outline 8, maxillary outline 9, maxillary outline 10, maxillary outline 11, Pisiseu it may be the outline (outline Symphysis) 1, the center pisiseu outline 2, 3 and the center core pisiseu outline pisiseu outline 4 selected from the group consisting of at least one.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 랜드마크 예측 모델은, 측모 안면 영역에 대하여 복수의 랜드마크의 좌표가 미리 결정된 학습용 측모 두부 의료 영상을 수신하는 단계, 및 학습용 측모 두부 의료 영상 내에서 복수의 랜드마크의 좌표에 의해 형성된 형태 (shape) 를 기초로 학습용 측모 두부 의료 영상 내에서 복수의 랜드마크의 좌표를 예측하는 단계를 통해 학습된 모델일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the landmark prediction model, receiving a training side head medical image predetermined coordinates of a plurality of landmarks with respect to the side face region, and a plurality of lands in the training side head medical image The model may be trained by predicting coordinates of a plurality of landmarks in the training-side head medical image based on a shape formed by the coordinates of the mark.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스가 제공된다. 본 디바이스는, 피검자에 대한 측모 두부 의료 영상을 수신하도록 구성된 수신부, 및 수신부와 동작 가능하게 연결된 프로세서를 포함한다. 이때, 프로세서는 측모 두부 의료 영상 내의 해부학적 랜드마크를 예측하도록 구성된 랜드마크 예측 모델을 이용하여 의료 영상 내에서 랜드마크를 예측하도록 구성된다. In order to solve the above problems, there is provided a device for predicting anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention. The device includes a receiver configured to receive side head medical images of a subject, and a processor operatively coupled to the receiver. In this case, the processor is configured to predict the landmark in the medical image using a landmark prediction model configured to predict the anatomical landmark in the side head medical image.

본 발명의 특징에 따르면, 프로세서는, 의료 영상 내에서 측모 안면 영역을 예측하도록 구성된 측모 안면 영역 예측 모델을 이용하여, 의료 영상 내에서 측모 안면 영역에 대한 좌표를 예측하고, 랜드마크 예측 모델을 이용하여 측모 안면 영역 내에서 랜드마크를 예측하도록 더 구성될 수 있다.According to a feature of the present invention, the processor predicts coordinates for the lateral face region in the medical image using a lateral face region prediction model configured to predict the side face region in the medical image, and uses the landmark prediction model. To predict landmarks within the side face area.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 프로세서는 랜드마크 예측 모델을 이용하여, 예측된 측모 안면 영역에 대한 좌표 및 의료 영상을 기초로 측모 안면 영역 내에서 랜드마크에 대한 x 축 및 y 축 좌표를 예측하고, 예측된 상기 랜드마크, 상기 x 축 및 y 축 좌표를 포함하는 xml, json 또는 csv 파일을 생성하고, 측모 두부 의료 영상 및 xml, json 또는 csv 파일을 기초로 측모 두부 의료 영상 내에서 상기 랜드마크의 위치가 표시된, 영상을 제공하도록 더 구성될 수 있다. According to another feature of the invention, the processor predicts the x-axis and y-axis coordinates for the landmark in the side-face region based on the predicted side-face region and the medical image using the landmark prediction model. Generating an xml, json or csv file including the predicted landmark, the x-axis and y-axis coordinates, the landmark in the lateral head medical image based on the lateral head medical image and the xml, json or csv file The location of may be further configured to provide an image, indicated.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 예측용 디바이스는, 예측된 랜드마크를 기초로, 피검자에 대한 악안면 골격의 크기, 악안면 골격의 성장 방향 및 치열의 돌출 정도 중 선택된 적어도 하나를 측정하도록 구성된 계측부를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the invention, the predictive device of the present invention is configured to measure at least one selected from the size of the maxillofacial skeleton, the growth direction of the maxillofacial skeleton and the degree of protruding teeth on the subject, based on the predicted landmark. The measurement unit may further include.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 예측용 디바이스는, 수신된 의료 영상이 RGB 컬러 영상일 경우, 의료 영상을 흑백 영상으로 전환하고, 흑백 영상을 벡터화하도록 구성된, 데이터 전처리부를 더 포함할 수 있다. According to another feature of the invention, the prediction device of the present invention, if the received medical image is an RGB color image, further comprises a data preprocessor, configured to convert the medical image to a black and white image, and to vectorize the black and white image Can be.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 데이터 전처리부는, 흑백 영상이 갖는 복수의 픽셀 중 선택된 하나의 임의의 픽셀과 임의의 픽셀과 인접한 복수의 픽셀에 대한 명도 차이 값을 각각 산출하고, 인접한 복수의 픽셀 중, 임의의 픽셀과의 명도 차이 값이 가장 큰 픽셀의 방향으로 흑백 영상을 벡터화하도록 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the data preprocessor calculates brightness difference values of a selected pixel of a plurality of pixels included in a black and white image and a plurality of pixels adjacent to the predetermined pixel, respectively, and the plurality of adjacent pixels Among them, it may be configured to vectorize the black-and-white image in the direction of the pixel having the greatest brightness difference value with any pixel.

본 발명은, 측모 두부 의료 영상에 대하여 측모 안면 영역을 예측하도록 구성된 측모 안면 영역 예측 모델 및 측모 안면 영역 내에서 해부학적 랜드마크를 예측하도록 구성된 랜드마크 예측 모델을 이용한 해부학적 랜드마크의 예측 방법 및 이를 이용한 디바이스를 제공함으로써, 피검자에 대한 치아 교정 분석을 위한 정보를 제공할 수 있는 효과가 있다. The present invention provides a method for predicting anatomical landmarks using a lateral facial region prediction model configured to predict lateral facial regions with respect to lateral head medical images and a landmark prediction model configured to predict anatomical landmarks within the lateral facial region; By providing a device using the same, there is an effect that can provide information for orthodontic analysis for the subject.

보다 구체적으로, 본 발명은 치아 교정 분석을 위한 계측 지점인, 해부학적 랜드마크를 예측하여 제공함으로써 피검자에 대한 정확한 교정 치료 전 치료 계획 수립이 가능할 수 있다. 이에, 본 발명은 개인의 상태에 맞춘 정확하고 효과적인 교정 방법을 제공하는 것에 기여할 수 있다. More specifically, the present invention may predict and provide anatomical landmarks, which are measurement points for orthodontic analysis, to enable accurate treatment planning before orthodontic treatment for a subject. Accordingly, the present invention can contribute to providing an accurate and effective calibration method tailored to the condition of the individual.

예를 들어, 해부학적 랜드마크를 제공에 따라 의료인은 보다 정확하고 용이하게 악안면 골격의 크기를 계측하고, 악안면 골격의 성장 방향을 측정하며 치열의 돌출 정도를 분석할 수 있다. For example, by providing anatomical landmarks, the medical practitioner can more accurately and easily measure the size of the maxillofacial skeleton, measure the growth direction of the maxillofacial skeleton, and analyze the extent of dentition.

또한, 본 발명은, 의료인의 숙련도에 관계없이 수신된 측모 두부 의료 영상 내에서 해부학적 랜드마크의 계측 지점을 높은 정확도로 예측하여 제공할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of predicting and providing a highly accurate measurement point of the anatomical landmarks in the received side head medical image regardless of the skill of the medical personnel.

본 발명은, 측모 두부 의료 영상에 대하여 측모 안면 영역을 보다 정확하게 예측하도록 학습용 측모 두부 의료 영상을 가공하여 예측 모델의 학습에 이용함에 따라, 정확도 높은 예측 정보를 제공할 수 있는 효과가 있다. The present invention has the effect of providing highly accurate prediction information by processing the training head-side head medical image to more accurately predict the head-side facial region with respect to the head-side head medical image and learning the prediction model.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스를 이용한 치아 교정 분석 시스템을 도시한 것이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스의 구성을 예시적으로 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 방법의 절차를 도시한 것이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 방법에 의한 측모 두부 의료 영상에 대한 랜드마크 예측의 절차를 예시적으로 도시한 것이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 방법 및 이를 이용한 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스에서 이용되는, 측모 안면 영역 예측 모델의 학습용 측모 두부 의료 영상 데이터의 생성 절차를 도시한 것이다.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 방법 및 이를 이용한 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스에서 이용되는, 랜드마크 예측 모델의 학습용 측모 두부 의료 영상 데이터의 생성 절차를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크 예측 방법 및 이를 이용한 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스에 의해 예측된 랜드마크를 도시한 것이다.
1A illustrates a dental orthodontic analysis system using a device for predicting anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention. It is shown.
1B exemplarily illustrates a configuration of a device for predicting anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention.
2A illustrates a procedure of a method for predicting anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention.
2B exemplarily illustrates a procedure of landmark prediction for a side head medical image by a method of predicting anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention.
3A to 3C are diagrams illustrating methods of generating anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention, and for generating training head-to-head medical image data of a side-facial region prediction model used in a device for predicting anatomical landmarks using the same. It is shown.
4A to 4D illustrate a method of generating anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention and a procedure for generating side head medical image data for learning a landmark prediction model, which is used in a device for predicting anatomical landmarks using the same. It is shown.
FIG. 5 illustrates a landmark predicted by an anatomical landmark prediction method and a device for predicting anatomical landmark using the same, according to an embodiment of the present invention.

발명의 이점, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages of the invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우, '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다. Shapes, sizes, ratios, angles, numbers, and the like disclosed in the drawings for describing the embodiments of the present invention are exemplary, and thus, the present invention is not limited thereto. In addition, in describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. When 'comprises', 'haves', 'consists of' and the like mentioned in the present specification are used, other parts may be added unless 'only' is used. In the singular form, the plural includes the plural unless specifically stated otherwise.

구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다. In interpreting a component, it is interpreted to include an error range even if there is no separate description.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다. Each of the features of the various embodiments of the present invention may be combined or combined with each other, partly or wholly, and various technically interlocking and driving are possible as one skilled in the art can fully understand, and each of the embodiments may be independently implemented with respect to each other. It may be possible to carry out together in an association.

본 명세서의 해석의 명확함을 위해, 이하에서는 본 명세서에서 사용되는 용어들을 정의하기로 한다. For clarity of interpretation of the present specification, the terms used herein will be defined below.

본 명세서에서 사용되는 용어, "측모 두부 의료 영상"은 의료 영상 진단 장치로부터 수신한 피검자의 옆모습을 포함하는 모든 영상을 의미할 수 있다. 바람직하게, 본 원에 개시된 측모 두부 의료 영상은, 측모 두부 규격 방사선 영상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 측모 두부 의료 영상은, 2차원 영상, 3차원 영상, 한 컷의 스틸 영상, 또는 복수개의 컷으로 구성된 동영상일 수 있다. 예를 들어, 측모 두부 의료 영상이 복수개의 컷으로 구성된 동영상일 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 방법에 따라 복수개의 측모 두부 의료 영상 각각에 대한 랜드마크들이 예측될 수 있다. 그 결과, 본 발명은 영상 진단 장치로부터의 측모 두부 의료 영상의 수신과 동시에 해부학적 랜드마크의 예측을 수행함으로써, 실시간으로 예측된 정보를 제공할 수도 있다. As used herein, the term "lateral head medical image" may refer to any image including a profile of a subject received from a medical image diagnosis apparatus. Preferably, the side head medical image disclosed herein may be, but is not limited to, a side head standard radiographic image. Meanwhile, the lateral head medical image may be a 2D image, a 3D image, a still image of one cut, or a video composed of a plurality of cuts. For example, when the lateral head medical image is a video composed of a plurality of cuts, landmarks for each of the lateral head medical images may be predicted according to an anatomical landmark prediction method according to an embodiment of the present invention. have. As a result, the present invention may provide information predicted in real time by performing prediction of anatomical landmarks simultaneously with the reception of the side head medical image from the imaging apparatus.

한편, 본 명세서에서 사용되는 용어, "해부학적 랜드마크"는 치아 교정을 위한 계측 지점으로 해부학적으로 미리 결정된 랜드마크를 의미할 수 있다. 이때, 해부학적 랜드마크는, 측모 두부 계측 방사선 랜드마크 (Cephalometric Landmark) 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Meanwhile, the term "anatomical landmark" as used herein may mean an anatomically predetermined landmark as a measurement point for orthodontics. In this case, the anatomical landmark may be, but is not limited to, a cephalometric landmark.

한편, 치아 교정 치료에 대한 정확한 치료 계획 수립에 있어서, 해부학적 랜드마크를 찾는 것은 매우 중요할 수 있다. 이때, 의료인의 숙련도에 따라 결정되는 해부학적 랜드마크의 위치가 달라질 수 있어 치료 계획 수립의 정확도가 떨어지는 문제를 수반할 수 있다. On the other hand, in establishing an accurate treatment plan for orthodontic treatment, finding anatomical landmarks can be very important. At this time, the position of the anatomical landmarks determined according to the proficiency of the medical practitioner may vary, which may involve a problem of inaccurate treatment planning.

이러한 문제를 해결하기 위해, 측모 두부 의료 영상 내에서 해부학적 랜드마크를 예측하도록 학습된 예측 모델이 이용될 수 있다.To solve this problem, a predictive model trained to predict anatomical landmarks within the lateral head medical image may be used.

본 명세서에서 사용되는 용어, "랜드마크 예측 모델"은 측모 두부 의료 영상에 대하여 계측을 위한 랜드마크 지점을 예측하도록 구성된 모델일 수 있다. 예를 들어, 랜드마크 예측 모델은, 그래디언트 부스팅 알고리즘에 기초하여 수신한 측모 두부 의료 영상에 내에서 랜드마크를 예측하도록 학습된 모델일 수 있다. 보다 구체적으로, 랜드마크 예측 모델은 학습용 측모 두부 의료 영상 내에서 복수의 랜드마크의 좌표에 의해 형성된 형태를 기초로 학습용 측모 두부 의료 영상 내에서 복수의 랜드마크의 좌표를 예측하는 단계를 통해 학습된 모델일 수 있다.  As used herein, the term "landmark prediction model" may be a model configured to predict a landmark point for measurement with respect to a side head medical image. For example, the landmark prediction model may be a model trained to predict a landmark in the received head-to-head medical image based on a gradient boosting algorithm. More specifically, the landmark prediction model is trained by predicting coordinates of a plurality of landmarks in the training head to head medical image based on the shape formed by the coordinates of the plurality of landmarks in the training head to head medical image. It may be a model.

이때, 교정을 위한 측모 두부 계측 방사선 랜드마크 (Cephalometric Landmark) 로 미리 결정된 A 지점 (A-point), B 지점 (B-point), ANS (Anterior nasal spine), AN (Antegonial notch), 아르티큐라레 (Articulare), 배이지온 (Basion), C (Cervical point), 콘딜리온 (Condylion), 콜루멜라 (Columella), CL (Corpus Left), 코배 (Dorsum of Nose), 글라벨라 (Glabella), 그나티온 (Gnathion), 고니온 (Gonion), 인프라덴탈레 (Infradentale), LICT (Lower incisor crown tip), LIRT (Lower incisor root tip), LMDP (Lower molar distal point), LMMP (Lower molar mesial point), Li (Labrale inferius), Ls (Labrale superius), LE (Lower embrasure), 하순점 (Lower lip), 멘톤 (Menton), 내이지온 (Nasion), 콧등 (Nasal bridge), 오비딸레 (Orbitale), PM 지점, PNS (Posterior nasal spine), 포리온 (Porion), 포고니온 (Pogonion), Pn (Pronasale), Pt (Pterygoid point), R1 지점, R3 지점, RD (Ramus down), 셀라 (Sella), Sd (Supradentale), Soft tissue A point, Soft tissue B point, Gn' (Soft tissue Gnathion), Me' (Soft tissue Menton), N' (Soft tissue Nasion), Pg' (Soft tissue Pogonion), Stmi (Stomion inferius), Stms (Stomion superius), SM 지점 (Submandibular point), Sn (Subnasale), UICT (Upper incisor crown tip), UIRT (Upper incisor root tip), UMDP (Upper molar distal point), UMMP (Upper molar mesial point), UE (Upper embrasure), 상순점 (Upper lip), 멘디뷸러 아웃라인 (Mandibular outline) 1, 멘디뷸러 아웃라인 2, 멘디뷸러 아웃라인 3, 멘디뷸러 아웃라인 4, 멘디뷸러 아웃라인 5, 멘디뷸러 아웃라인 6, 맥실러리 아웃라인 (Maxilla outline) 1, 맥실러리 아웃라인 2, 맥실러리 아웃라인 3, 맥실러리 아웃라인 4, 맥실러리 아웃라인 5, 맥실러리 아웃라인 6, 맥실러리 아웃라인 7, 맥실러리 아웃라인 8, 맥실러리 아웃라인 9, 맥실러리 아웃라인 10, 맥실러리 아웃라인 11, 심피시스 아웃라인 (Symphysis outline) 1, 심피시스 아웃라인 2, 심피시스 아웃라인 3 및 심피시스 아웃라인 4 로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. At this time, A-point, B-point, ANS (Anterior nasal spine), AN (Antegonial notch), Articura, which are previously determined as a cephalometric landmark for correction Articulare, Basion, C (Cervical point), Condylion, Columella, Columella, CL (Corpus Left), Dorsum of Nose, Glabella, Gna Gnathion, Gion, Infradentale, LICT (Lower incisor crown tip), LIRT (Lower incisor root tip), LMDP (Lower molar distal point), LMMP (Lower molar mesial point), Li (Labrale inferius), Ls (Labrale superius), LE (Lower embrasure), Lower lip, Menton, Nasion, Nasal bridge, Orbitale, PM branch , PNS (Posterior nasal spine), Poion, Pogonion, Pn (Pronasale), Pt (Pterygoid point), R1 point, R3 point, RD (Ramus down), Sella, Sd ( Supradentale), Soft tissue A point, Soft tissue B point, Gn '(Soft tissue Gnathion), Me' (Soft tissue Menton), N '(Soft tissue Nasion), Pg' (Soft tissue Pogonion), Stmi (Stomion inferius), Stms (Stomion superius ), SM points (Submandibular point), Sn (Subnasale), UICT (Upper incisor crown tip), UIRT (Upper incisor root tip), UMDP (Upper molar distal point), UMMP (Upper molar mesial point), UE (Upper embrasure) ), Upper lip, Mendibular outline 1, Mendibular outline 2, Mendibular outline 3, Mendibular outline 4, Mendibular outline 5, Mendibular outline 6, Maxil Maxilla outline 1, maxillary outline 2, maxillary outline 3, maxillary outline 4, maxillary outline 5, maxillary outline 6, maxillary outline 7, maxillary outline 8 , Maxillary outline 9, maxillary outline 10, maxillary outline 11, simphysis outline 1, simpy Scan-out line 2, line 3 and the center core pisiseu out pisiseu may be an outline 4 selected from the group consisting of at least one, without being limited thereto.

한편, 랜드마크 예측 모델은, 측모 두부 의료 영상 내에서 계측의 대상이 되는 측모 안면 영역만을 포함하도록 크로핑 (cropping) 한 의료 영상을 기초로, 랜드마크의 위치를 예측하도록 학습된 모델일 수 있다. 예를 들어, 랜드마크 예측 모델은, 측모 안면 영역에 대한 좌표 및 측모 두부 의료 영상을 기초로 측모 안면 영역 내에서 랜드마크에 대한 x 축 및 y 축 좌표를 예측하도록 학습된 모델일 수 있다. 이러한 학습 방법에 의해, 랜드마크 예측 모델은, 전체 측모 두부 의료 영상 내에서 랜드마크를 예측하도록 구성되었을 때 보다, 높은 정확도로 랜드마크를 예측할 수 있다. Meanwhile, the landmark prediction model may be a model trained to predict a location of a landmark based on a medical image cropped to include only a side-facial face region to be measured in the side-head medical image. . For example, the landmark prediction model may be a model trained to predict the x-axis and y-axis coordinates for the landmark in the parietal face area based on the coordinates for the parietal face area and the side head medical image. By this learning method, the landmark prediction model can predict the landmark with higher accuracy than when the landmark prediction model is configured to predict the landmark in the whole side head medical image.

본 명세서에서 사용되는 용어, "측모 안면 영역 예측 모델"은 측모 두부 의료 영상에 대하여 치아 교정을 위해 계측하고자 하는 대상 영역인, 측모 안면 부위를 포함하는 측모 안면 영역을 예측하도록 구성된 모델일 수 있다. 예를 들어, 측모 안면 영역 예측 모델은, 서포트 벡터 머신 알고리즘에 기초하여 상기 측모 두부 의료 영상 내에서 상기 측모 안면 영역 예측하도록 학습된 모델일 수 있다. 보다 구체적으로, 측모 안면 영역 예측 모델은, 측모 안면 영역의 좌표가 미리 결정된 학습용 측모 두부 의료 영상을 수신하고, 측모 안면 영역의 좌표 및 학습용 측모 두부 의료 영상이 갖는 패턴을 기초로 학습용 측모 두부 의료 영상 내에서 측모 안면 영역을 예측하도록 학습된 모델일 수 있다.As used herein, the term "lateral face region prediction model" may be a model configured to predict a side face region including a side face region, which is a target region to be measured for orthodontic treatment on the side head medical image. For example, the side face facial region prediction model may be a model trained to predict the side face facial region in the side head medical image based on a support vector machine algorithm. More specifically, the side face region prediction model receives a training side head medical image whose coordinates of the side face region are predetermined, and based on the pattern of the side face region and the training side head medical image, the training side head medical image is obtained. It may be a model trained to predict the lateral facial region within.

이때, "측모 안면 영역"은 다른 영역, 예를 들어 배경 영역과 상이한 픽셀 값, 질감 (texture) 을 가질 수 있다. 이에, 측모 안면 영역 예측 모델은, 픽셀 값 또는 질감을 기초로 측모 안면 영역을 예측할 수도 있다. At this time, the "flag facial area" may have a different pixel value, texture than another area, for example, a background area. Thus, the side face facial region prediction model may predict the side face facial region based on the pixel value or texture.

한편, 측모 두부 의료 영상은, 표본 피검자에 대한 표본 측모 두부 의료 영상을 HOG (Histogram of Oriented Gradient) 변환하고, 표본 측모 두부 의료 영상 내의 측모 안면 영역의 좌표 및 표본 측모 두부 의료 영상의 경로를 기초로 HOG 변환된 표본 측모 두부 의료 영상에 측모 안면 영역을 표시하는 단계를 통해 획득된 영상일 수 있다. 그러나, 학습용 측모 두부 의료 영상은 이에 제한되는 것이 아니다. Meanwhile, the lateral head medical image converts a sample lateral head medical image of a sample subject to a histogram of oriented gradient (HOG), and based on the coordinates of the lateral face region in the sample side head medical image and the path of the sample side head medical image. It may be an image obtained by displaying a side face region on a HOG transformed sample side head head medical image. However, the learning side head medical image is not limited thereto.

전술한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시예에서 이용되는 예측 모델들은, 해부학적 랜드마크의 예측에 있어서 단일로 또는 조합으로 이용될 수 있다. As described above, the predictive models used in various embodiments of the present invention may be used singly or in combination in the prediction of anatomical landmarks.

이하에서는 도 1a 및 1b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스를 이용한 치아 교정 분석 시스템 및 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스를 설명한다. Hereinafter, a dental orthodontic analysis system using a device for predicting anatomical landmarks and a device for predicting anatomical landmarks will be described with reference to FIGS. 1A and 1B.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스를 이용한 치아 교정 분석 시스템을 도시한 것이다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스의 구성을 예시적으로 도시한 것이다.1A illustrates a dental orthodontic analysis system using a device for predicting anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention. 1B exemplarily illustrates a configuration of a device for predicting anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 1a를 참조하면, 측모 두부 계측 방사선 촬영 장치 (300) 에 의해 피검자에 대한 측모 두부 의료 영상이 획득될 수 있다. 이때, 획득된 측모 두부 의료 영상은, 측모 두부 규격 방사선 영상일 수 있다. 피검자에 대한 옆모습이 촬상된 측모 두부 의료 영상은, 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크 예측용 디바이스 (100) 에 수신된다. First, referring to FIG. 1A, a side head medical image of a subject may be obtained by the side head measurement radiographic imaging apparatus 300. In this case, the acquired side head medical image may be a side head standard radiographic image. The side head medical image obtained by photographing the profile of the subject is received by the anatomical landmark predicting device 100 according to an embodiment of the present invention.

해부학적 랜드마크 예측용 디바이스 (100) 는, 수신된 측모 두부 의료 영상을 기초로 측모 안면 영역을 예측하고, 예측된 측모 안면 영역 내에서 랜드마크를 예측한다. The anatomical landmark prediction device 100 predicts the lateral facial region based on the received lateral head medical image and predicts a landmark within the predicted lateral facial region.

보다 구체적으로, 도 1b를 참조하면, 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스 (100) 는 수신부 (110), 입력부 (120), 출력부 (130), 저장부 (140) 및 프로세서 (150) 를 포함한다. More specifically, referring to FIG. 1B, the device 100 for predicting anatomical landmarks includes a receiver 110, an input 120, an output 130, a storage 140, and a processor 150. do.

구체적으로 수신부 (110) 는 측모 두부 계측 방사선 촬영 장치 (300) 로부터 피검자에 대한 측모 두부 의료 영상을 수신하도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 수신부 (110) 에 의해 획득된 측모 두부 의료 영상은 측모 두부 규격 방사선 영상 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 수신부 (110) 는 획득된 측모 두부 의료 영상을 후술할 프로세서 (150) 에 송신하도록 더 구성될 수 있다. 나아가, 수신부 (110) 는 외부로부터 측모 두부 의료 영상을 수신할 수도 있다. 이때, 수신부 (110) 를 통해 획득된 측모 두부 의료 영상은 측모 안면 영역을 포함할 수 있다. In detail, the receiver 110 may be configured to receive a side head medical image of a subject from the side head measurement radiographic apparatus 300. As described above, the side head medical image obtained by the receiver 110 may be a side head standard radiographic image, but is not limited thereto. Meanwhile, the receiver 110 may be further configured to transmit the acquired side head medical image to the processor 150 to be described later. Furthermore, the receiver 110 may receive a side head medical image from the outside. In this case, the side head medical image obtained through the receiver 110 may include a side face region.

입력부 (120) 는 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스 (100) 를 설정하고, 전술한 수신부 (110) 의 동작을 지시할 수 있다. 한편, 입력부 (120) 는 키보드, 마우스, 터치 스크린 패널일 수 있으나, 이이 제한되는 것은 아니다. The input unit 120 may set the device 100 for predicting anatomical landmarks, and may direct the operation of the receiver 110 described above. The input unit 120 may be a keyboard, a mouse, or a touch screen panel, but is not limited thereto.

한편, 출력부 (130) 는 수신부 (110) 로부터 획득된 측모 두부 의료 영상을 시각적으로 표시할 수 있다. 나아가, 출력부 (130) 는 프로세서 (150) 에 의해 측모 두부 의료 영상 내에서 결정된 측모 안면 영역, 또는 랜드마크의 위치 정보를 표시하도록 구성될 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고 출력부 (130) 는 해부학적 랜드마크의 예측을 위해 프로세서 (150) 에 의해 결정된 보다 다양한 정보들을 표시하도록 구성될 수 있다.On the other hand, the output unit 130 may visually display the side head medical image obtained from the receiver 110. In addition, the output unit 130 may be configured to display the location information of the side face region or the landmark determined in the side head medical image by the processor 150. However, the present invention is not limited thereto, and the output unit 130 may be configured to display more various information determined by the processor 150 for prediction of anatomical landmarks.

저장부 (140) 는 수신부 (110) 를 통해 획득한 피검자에 대한 측모 두부 의료 영상을 저장하고, 입력부 (120) 를 통해 설정된 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스 (100) 의 지시를 저장하도록 구성될 수 있다. 나아가, 저장부 (140) 는 후술할 프로세서 (150) 에 의해 예측된 결과들을 저장하도록 구성된다. 그러나, 전술한 것에 제한되지 않고 저장부 (140) 는, 해부학적 랜드마크의 예측을 위해 프로세서 (150) 에 의해 결정된 보다 다양한 정보들을 저장할 수 있다.The storage unit 140 may be configured to store side head medical images of a subject acquired through the receiver 110, and store instructions of the device 100 for predicting anatomical landmarks set through the input unit 120. Can be. Further, the storage 140 is configured to store the results predicted by the processor 150 to be described later. However, without being limited to the foregoing, the storage 140 may store more various information determined by the processor 150 for prediction of anatomical landmarks.

한편, 프로세서 (150) 는 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스 (100) 에 대하여 정확한 예측 결과를 제공하기 위한 구성 요소일 수 있다. 이때, 해부학적 랜드마크의 예측을 위해 프로세서 (150) 는 측모 두부 의료 영상에 대하여 측모 안면 영역을 예측하고, 예측된 안면 영역 내에서 해부학적 랜드마크를 예측하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서 (150) 는 수신부 (110) 로부터 획득한 피검자에 대한 측모 두부 의료 영상 내에서 측모 안면 영역을 예측하도록 학습된 예측 모델과, 측모 안면 영역 내에서 해부학적 랜드마크를 예측하도록 학습된 예측 모델을 이용하도록 구성될 수 있다. 이때, 측모 안면 영역을 예측하도록 학습된 모델은 서포트 벡터 머신 알고리즘에 기초할 수 있고, 랜드마크를 예측하도록 학습된 모델은 그래디언트 부스팅 알고리즘에 기초할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시예에서 이용되는 예측 모델들은 DNN (Deep Neural Network), CNN (Convolutional Neural Network), DCNN (Deep Convolution Neural Network), RNN (Recurrent Neural Network), RBM (Restricted Boltzmann Machine), DBN (Deep Belief Network), SSD (Single Shot Detector), YOLO (You Only Look Once) 모델 또는 U-net을 기반으로 하여 의료 영상 내에서 측모 안면 영역과 랜드마크를 예측하도록 학습된 모델일 수도 있다. Meanwhile, the processor 150 may be a component for providing accurate prediction results for the device 100 for predicting anatomical landmarks. At this time, in order to predict the anatomical landmark, the processor 150 may be configured to predict the lateral facial region with respect to the lateral head medical image, and predict the anatomical landmark within the predicted facial region. For example, the processor 150 is trained to predict the lateral facial region within the lateral head medical image for the subject obtained from the receiver 110, and learn to predict anatomical landmarks within the lateral facial region. Can be configured to use the predictive model. In this case, the model trained to predict the side face region may be based on a support vector machine algorithm, and the model trained to predict a landmark may be based on a gradient boosting algorithm, but is not limited thereto. For example, in various examples of the present invention, prediction models used in various embodiments of the present invention may include a deep neural network (DNN), a convolutional neural network (CNN), a deep convolution neural network (DCNN), and a recurrent neural (RNN). Networked facial regions and landmarks within medical images based on Network (RBM), Restricted Boltzmann Machine (RBM), Deep Belief Network (DBN), Single Shot Detector (SSD), You Only Look Once (YOLO) models, or U-net It may be a model trained to predict.

한편, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스는 프로세서 (150) 에 의해 예측된 랜드마크를 기초로 피검자에 대한 악안면 골격의 크기, 악안면 골격의 성장방향 및 치열의 도출 정도 중 선택된 적어도 하나를 측정하도록 구성된, 계측부를 더 포함할 수 있다.On the other hand, according to various embodiments of the present invention, the device for predicting anatomical landmarks is derived from the size of the maxillofacial skeleton, the growth direction of the maxillofacial skeleton and dentition for the subject based on the landmark predicted by the processor 150 The measurement unit may further include a measurement unit configured to measure at least one selected from the degree.

나아가, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스는, 수신부 (110) 에 의해 수신한 측모 두부 의료 영상이 RGB 컬러 영상일 경우, 측모 두부 의료 영상을 흑백 영상으로 전환하고, 흑백 영상을 벡터화하도록 구성된, 데이터 전처리부를 더 포함할 수 있다. Furthermore, according to various embodiments of the present disclosure, when the side head medical image received by the receiver 110 is an RGB color image, the device for predicting anatomical landmarks may convert the side head medical image into a black and white image. The apparatus may further include a data preprocessor configured to vectorize the black and white image.

이하에서는, 도 2a 내지 도 2b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 방법을 구체적으로 설명한다. 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 방법의 절차를 도시한 것이다. 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 방법에 의한 측모 두부 의료 영상에 대한 해부학적 랜드마크 예측의 절차를 예시적으로 도시한 것이다. Hereinafter, a method of predicting anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 2B. 2A illustrates a procedure of a method for predicting anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention. FIG. 2B exemplarily illustrates a procedure of predicting anatomical landmarks on a side head medical image by a method of predicting anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 절차는 다음과 같다. 먼저, 피검자에 대한 측모 두부 의료 영상을 수신한다 (S210). 그 다음, 측모 두부 의료 영상에 대하여 측모 안면 영역을 예측하도록 구성된 측모 안면 영역 예측 모델을 이용하여, 측모 안면 영역을 예측한다 (S220). 그 다음, 랜드마크를 예측하도록 구성된 랜드마크 예측 모델을 이용하여, 해부학적 계측지점인 랜드마크를 예측한다 (S230). 마지막으로, 예측된 결과를 제공한다 (S240). Referring to FIG. 2A, a procedure for predicting anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention is as follows. First, a side head medical image of a subject is received (S210). Next, the lateral facial region is predicted using a lateral facial region prediction model configured to predict the lateral facial region with respect to the lateral head medical image (S220). Next, the landmark, which is an anatomical measurement point, is predicted using the landmark prediction model configured to predict the landmark (S230). Finally, it provides a predicted result (S240).

예를 들어, 도 2b를 참조하면, 측모 두부 의료 영상을 수신하는 단계 (S210) 피검자에 대한 측모 두부 의료 영상 (212) 를 수신할 수 있다. 이때, 측모 두부 의료 영상 (212) 은 측모 두부 규격 방사선 영상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. For example, referring to FIG. 2B, step S210 of receiving a side head medical image 2 may receive a side head medical image 212 of a subject. In this case, the side head medical image 212 may be a side head standard radiographic image, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 측모 두부 의료 영상을 수신하는 단계 (S210) 에서는 측모 두부 의료 영상 (212) 에 대한 빠른 분석이 가능하도록 일정한 픽셀을 갖도록 전처리가 수행된 측모 두부 의료 영상 (212) 를 더 수신할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 측모 두부 의료 영상을 수신하는 단계 (S210) 이후에, 수신된 측모 두부 의료 영상 (212) 에 대하여 일정한 픽셀 단위를 갖도록 크기를 조절하거나 대비, 해상도, 명암, 또는 좌우 대칭을 조절하는, 측모 두부 의료 영상 (212) 에 대한 전처리 단계가 더 수행될 수 있다. 예를 들어, 측모 두부 의료 영상 (212) 이 RGB 컬러 영상일 경우, 전처리 단계에서 측모 두부 의료 영상 (212) 은 흑백 영상으로 전환되고, 벡터화가 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 흑백 영상으로 전환된 측모 두부 의료 영상 (212) 은 복수의 픽셀에 대하여 명도 차이 값이 가장 큰 픽셀의 방향으로 벡터화될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in step S210 of receiving the side head medical image 2, the pre-processed side head medical image 212 has a predetermined pixel to enable fast analysis of the side head medical image 212. Can be further received. If not, after the step S210 of receiving the side head medical image (S210), to adjust the size or to adjust the contrast, resolution, contrast, or left-right symmetry with respect to the received side head medical image 212 The preprocessing step for the side head medical image 212 may be further performed. For example, if the side head medical image 212 is an RGB color image, in the preprocessing step the side head medical image 212 is converted to a black and white image, and vectorization may be performed. More specifically, the side head medical image 212 converted to the black and white image may be vectorized in the direction of the pixel having the largest brightness difference value for the plurality of pixels.

전처리 단계의 결과로, 측모 두부 의료 영상 (212) 은 후술할 예측 모델에서 요구되는 해상도 또는 크기를 갖게 되고, 원본 측모 두부 의료 영상보다 해상도 또는 크기가 작아질 수 있어, 예측 모델에서의 처리 속도가 향상될 수 있다.As a result of the preprocessing step, the parenchymal head medical image 212 has the resolution or size required by the predictive model, which will be described later, and may be smaller in resolution or size than the original parenchymal head medical image, so that the processing speed in the predictive model Can be improved.

다음으로, 도 2b를 참조하면, 측모 안면 영역을 예측하는 단계 (S220) 에서는, 측모 안면 영역 예측 모델 (222) 에, 측모 두부 의료 영상을 수신하는 단계 (S210) 에서 획득된 측모 두부 의료 영상 (212) 이 입력된다. 이때, 측모 안면 영역 예측 모델 (222) 은 측모 두부 의료 영상 (212) 내의 측모 안면 영역에 대한 좌표와 측모 두부 의료 영상 (212) 이 갖는 패턴을 기초로 측모 안면 영역을 예측할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Next, referring to FIG. 2B, in step S220 of predicting the side face region, the side head medical image obtained in step S210 of receiving the side head medical image to the side face region prediction model 222. 212) is input. At this time, the side face facial prediction model 222 may predict the side face region based on the coordinates of the side face region in the side head medical image 212 and the pattern of the side head medical image 212, but is not limited thereto. It is not.

한편, 측모 안면 영역을 예측하는 단계 (S220) 의 결과로 측모 안면 영역이 예측된 측모 두부 의료 영상 (224) 이 획득되는데, 측모 안면 영역이 예측된 측모 두부 의료 영상 (224) 은 측모 안면 영역을 포함하도록 크로핑될 수 있다. On the other hand, as a result of the step of predicting the side facial region (S220), a side head medical image 224 in which the side head region is predicted is obtained, and the side head medical image 224 in which the side head region is predicted is obtained from the side head facial region. It can be cropped to include.

다음으로, 도 2b를 참조하면, 크로핑된 측모 안면 영역 (226) 은 랜드마크를 예측하는 단계 (S230) 에서 랜드마크 예측 모델 (232) 에 입력된다. 이때, 랜드마크 예측 모델 (232) 은 크로핑된 측모 안면 영역 (226) 을 기초로 랜드마크의 위치, 보다 구체적으로 x 축, y 축 좌표를 예측할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Next, referring to FIG. 2B, the cropped side face region 226 is input to the landmark prediction model 232 in step S230 of predicting the landmark. In this case, the landmark prediction model 232 may predict the location of the landmark, more specifically, the x-axis and y-axis coordinates based on the cropped side face region 226, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 랜드마크를 예측하는 단계 (S230) 에서는, 랜드마크 예측 모델 (232) 에 의해 예측된 랜드마크, x 축 및 y 축 좌표를 포함하는 xml, json 또는 csv 파일이 생성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the step of predicting the landmark (S230), the xml, json or csv file including the landmark predicted by the landmark prediction model 232, the x-axis and the y-axis coordinate is stored. Can be generated.

랜드마크를 예측하는 단계 (S230) 의 결과로, 랜드마크가 예측된 측모 두부 의료 영상 (234) 이 획득될 수 있다. 이때, 랜드마크가 예측된 측모 두부 의료 영상 (234) 은 측모 두부 의료 영상 (212) 및 전술한 랜드마크를 예측하는 단계 (S230) 에서 생성된 xml, json 또는 csv 파일을 기초로 측모 두부 의료 영상 (212) 내에 랜드마크의 위치가 표시됨으로써 생성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As a result of the step of predicting the landmark (S230), the side head medical image 234 with the landmark predicted may be obtained. At this time, the landmark head predicted side head medical image 234 is the head head medical image 212 and the lateral head medical image based on the xml, json or csv file generated in the step (S230) of predicting the landmark described above The location of the landmark may be displayed in 212, but is not limited thereto.

다시 도 2b를 참조하면, 예측 결과를 제공하는 단계 (S240) 에서는, 랜드마크를 예측하는 단계 (S230) 에서 획득된 랜드마크가 예측된 측모 두부 의료 영상 (234) 이 제공될 수 있다. Referring back to FIG. 2B, in step S240 of providing a prediction result, a side head medical image 234 in which the landmark acquired in step S230 is predicted may be provided.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 방법에서는, 예측된 랜드마크의 계측 지점을 기초로, 피검자에 대한 악안면 골격의 크기, 악안면 골격의 성장 방향 및 치열의 돌출 정도 중 선택된 적어도 하나를 측정하는 단계가 더 수행될 수 있다. Meanwhile, in the method for predicting anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention, the size of the maxillofacial skeleton, the growth direction of the maxillofacial skeleton, and the degree of protruding teeth in the subject are selected based on the measured points of the predicted landmark. Measuring at least one may be further performed.

이상의 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 방법에 의해, 피검자로부터 획득된 측모 두부 의료 영상 내에서 해부학적 랜드마크가 높은 정확도로 예측될 수 있고, 치아 교정을 위한 정확한 계측이 가능할 수 있다. 이에, 본 발명은 측모 두부 의료 영상에 기초한 치아 교정 분석 시스템에 적용될 수 있다. By the method of predicting anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention, the anatomical landmarks can be predicted with high accuracy in the lateral head medical images obtained from the subject, and accurate measurement for orthodontic treatment is possible. Can be. Thus, the present invention can be applied to the orthodontic analysis system based on the side head medical image.

이하에서는, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에서 이용되는 측모 안면 영역 예측 모델의 학습 방법을 설명한다. 도 3a 내지 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 방법 및 이를 이용한 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스에서 이용되는, 측모 안면 영역 예측 모델의 학습용 측모 두부 의료 영상 데이터의 생성 절차를 도시한 것이다.Hereinafter, a method of learning a side face facial region prediction model used in various embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A to 3C. 3A to 3C are diagrams illustrating methods of generating anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention, and for generating training head-to-head medical image data of a side-facial region prediction model used in a device for predicting anatomical landmarks using the same. It is shown.

도 3a를 참조하면, 먼저, 측모 안면 영역 예측 모델의 학습을 위해, 복수개의 측모 두부 규격 방사선 영상이 준비된다. 그 다음, 복수개의 측모 두부 규격 방사선 영상 내에서, 계측 지점의 랜드마크를 포함하는 측모 안면 부위는 사각형의 영역으로 좌표가 지정된다. 그 다음, 복수개의 측모 두부 규격 방사선 영상 각각이 저장된 위치 (영상 경로) 와 각각의 영상 내에 형성된 측모 안면 영역 (박스) 에 대한 좌표를 포함하는 xml 파일이 준비된다. 보다 구체적으로, xml 파일은 복수개의 측모 두부 규격 방사선 영상 파일 각각에 대한 이름, 복수개의 측모 두부 규격 방사선 영상 내에서 측모 안면 영역에 대하여 형성된 박스의 위치값 (top, left, width 및 height) 을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3A, first, a plurality of side head standard radiographic images are prepared for learning a side face region prediction model. Then, in the plural lateral head standard radiographic images, the lateral face region including the landmark of the measurement point is coordinated with a rectangular area. Next, an xml file is prepared that includes a location (image path) in which each of the plurality of side head standard radiographic images is stored and coordinates for the side face region (box) formed in each image. More specifically, the xml file includes names for each of the plurality of side head standard radiographic images, and position values (top, left, width, and height) of boxes formed with respect to the side face region in the plurality of side head standard radiographic images. can do.

한편, 도 3b의 (a) 및 (b) 를 참조하면, 준비된 복수개의 측모 두부 규격 방사선 영상들은, HOG (Histogram of Oriented Gradient) 변환과 같은 전처리가 수행될 수 있다. 전처리 단계에서 측모 두부 규격 방사선 영상들은, 영상이 갖는 복수개의 픽셀에서 인접한 픽셀들의 명암 차이값이 산출되어 변환됨에 따라 측모 안면 부위의 대상의 경계가 명확해 질 수 있다. 보다 구체적으로, 전처리 단계에서는, 측모 두부 규격 방사선 영상들은 흑백 영상으로 전환되고, 각 영상들이 구성하는 픽셀 중 특정 픽셀에 대하여, 인접한 8개의 픽셀과의 명도값의 차이가 산출되고, 명도값 차이가 가장 큰 방향 (예를 들어, 도 3b의 (a) 에서 2번에서 8번 방향) 으로 각 영상들이 벡터화될 수 있다. 그 결과, 경계가 뚜렷해진 측모 두부 규격 방사선 영상을 획득할 수 있다.Meanwhile, referring to (a) and (b) of FIG. 3B, pre-processing, such as a histogram of oriented gradient (HOG) transformation, may be performed on the prepared plurality of head-to-head radiographic images. In the pre-processing step, the side head standard radiographic images may have a boundary of an object of the side face region as the contrast difference value between adjacent pixels in the plurality of pixels of the image is calculated and converted. More specifically, in the preprocessing step, the side head standard radiographic images are converted into black and white images, and for a specific pixel among the pixels constituting each image, a difference in brightness value with eight adjacent pixels is calculated, and the brightness value difference is Each image may be vectorized in the largest direction (for example, directions 2 to 8 in (a) of FIG. 3B). As a result, it is possible to obtain a radiographic image of the side head to the head with a clear boundary.

도 3c를 참조하면, 도 3b에서 전술한 HOG 변환된 측모 두부 규격 방사선 영상에, 도 3a에서 전술한, 영상 경로 및 측모 안면 영역에 대한 좌표를 포함하는 xml 파일에 기초하여 측모 안면 영역에 대한 위치가 표시된다. 그 결과, 측모 안면 영역에 대한 위치 정보가 담긴, 측모 안면 영역 예측 모델에 대한 학습용 측모 두부 의료 영상이 생성될 수 있다. Referring to FIG. 3C, the position of the side face region is based on the HOG transformed side head specification radiographic image described above with reference to FIG. 3B based on an xml file including coordinates for the image path and the side face region described above with reference to FIG. 3A. Is displayed. As a result, the training-side side head medical image for the side-face region prediction model, which contains the position information on the side-face region, may be generated.

한편, 측모 안면 영역 예측 모델은, 학습용 측모 두부 의료 영상에 대하여 패턴을 인식하여 범주, 즉 측모 안면 영역을 분류하도록 구성된 SVM 알고리즘에 기초할 수 있다. Meanwhile, the lateral face region prediction model may be based on an SVM algorithm configured to classify a category, ie, lateral face region, by recognizing a pattern with respect to the training side head medical image.

예를 들어, 측모 안면 영역 예측 모델에 의한 측모 안면 영역의 예측은 하기 [수학식 1]의 SVM 기계 학습 알고리즘에 기초하여 수행될 수 있다.For example, the prediction of the side face region by the side face region prediction model may be performed based on the SVM machine learning algorithm of Equation 1 below.

[수학식1][Equation 1]

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

이러한 알고리즘은, [수학식 1]에서

Figure pat00002
가 최소값을 갖게 하도록 구성될 수 있다. This algorithm is expressed in Equation 1
Figure pat00002
Can be configured to have a minimum value.

이때, 기계 학습 중에 잘못 분류하는 것을 허용하는 정도의 'Cost'를 결정하는 파라미터인 'C-vlaue' () 는 1일 수 있다. 즉, [수학식 1] 에서 코스트 함수를 의미하는

Figure pat00003
에서 'C-value'는 1로 설정될 수 있다. 나아가, [수학식 1]에서
Figure pat00004
의 코스트 함수에서, 'Cost'를 부과하지 않는 폭을 의미하는 파라미터인 'epsion' (ξ) 값은 0.01일 수 있다. In this case, the parameter 'C-vlaue' ( C ), which determines the 'Cost' of the degree that allows the misclassification during machine learning, may be 1. That is, the cost function in [Equation 1]
Figure pat00003
'C-value' can be set to '1'. Furthermore, in [Equation 1]
Figure pat00004
In the cost function of, 'epsion' (ξ), a parameter representing a width that does not impose 'Cost', may be 0.01.

그러나 학습을 위해 입력되는 상기 파라미터들의 학습 인자 값은 이에 제한되는 것은 아니다.However, the learning factor values of the parameters input for learning are not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 방법 및 이를 이용한 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스에서 이용되는, 측모 안면 영역 예측 모델은, 이상의 알고리즘을 채택함에 따라 측모 두부 의료 영상 내에서 측모 안면 영역을 높은 정확도로 예측할 수 있다. 그러나, 측모 안면 영역 예측 모델은, 전술한 것에 제한되지 않고 보다 다양한 방법으로 학습될 수 있다. In the method of predicting anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention and a device for predicting anatomical landmarks using the same, the side-facial region prediction model, which adopts the above algorithm, has a side-head in the side-head medical image. Facial area can be predicted with high accuracy. However, the lateral face region prediction model is not limited to the above and can be learned in more various ways.

이하에서는, 도 4a 내지 도 4d를 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에서 이용되는 랜드마크 예측 모델의 학습 방법을 설명한다. 도 4a 내지 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 방법 및 이를 이용한 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스에서 이용되는, 랜드마크 예측 모델의 학습용 측모 두부 의료 영상 데이터의 생성 절차를 도시한 것이다.Hereinafter, a learning method of a landmark prediction model used in various embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A to 4D. 4A to 4D illustrate a method of generating anatomical landmarks according to an embodiment of the present invention and a procedure for generating side head medical image data for learning a landmark prediction model, which is used in a device for predicting anatomical landmarks using the same. It is shown.

도 4a를 참조하면, 랜드마크 예측 모델의 학습을 위해 미리 설정된 랜드마크는, 치아 교정을 위한 계측 지점으로 해부학적으로 미리 결정된, A 지점 (A-point), B 지점 (B-point), ANS (Anterior nasal spine), AN (Antegonial notch), 아르티큐라레 (Articulare), 배이지온 (Basion), C (Cervical point), 콘딜리온 (Condylion), 콜루멜라 (Columella), CL (Corpus Left), 코배 (Dorsum of Nose), 글라벨라 (Glabella), 그나티온 (Gnathion), 고니온 (Gonion), 인프라덴탈레 (Infradentale), LICT (Lower incisor crown tip), LIRT (Lower incisor root tip), LMDP (Lower molar distal point), LMMP (Lower molar mesial point), Li (Labrale inferius), Ls (Labrale superius), LE (Lower embrasure), 하순점 (Lower lip), 멘톤 (Menton), 내이지온 (Nasion), 콧등 (Nasal bridge), 오비딸레 (Orbitale), PM 지점, PNS (Posterior nasal spine), 포리온 (Porion), 포고니온 (Pogonion), Pn (Pronasale), Pt (Pterygoid point), R1 지점, R3 지점, RD (Ramus down), 셀라 (Sella), Sd (Supradentale), Soft tissue A point, Soft tissue B point, Gn' (Soft tissue Gnathion), Me' (Soft tissue Menton), N' (Soft tissue Nasion), Pg' (Soft tissue Pogonion), Stmi (Stomion inferius), Stms (Stomion superius), SM 지점 (Submandibular point), Sn (Subnasale), UICT (Upper incisor crown tip), UIRT (Upper incisor root tip), UMDP (Upper molar distal point), UMMP (Upper molar mesial point), UE (Upper embrasure), 상순점 (Upper lip), 멘디뷸러 아웃라인 (Mandibular outline) 1, 멘디뷸러 아웃라인 2, 멘디뷸러 아웃라인 3, 멘디뷸러 아웃라인 4, 멘디뷸러 아웃라인 5, 멘디뷸러 아웃라인 6, 맥실러리 아웃라인 (Maxilla outline) 1, 맥실러리 아웃라인 2, 맥실러리 아웃라인 3, 맥실러리 아웃라인 4, 맥실러리 아웃라인 5, 맥실러리 아웃라인 6, 맥실러리 아웃라인 7, 맥실러리 아웃라인 8, 맥실러리 아웃라인 9, 맥실러리 아웃라인 10, 맥실러리 아웃라인 11, 심피시스 아웃라인 (Symphysis outline) 1, 심피시스 아웃라인 2, 심피시스 아웃라인 3 및 심피시스 아웃라인 4의 75 개의 측두부 계측 방사선 랜드마크를 포함할 수 있다. 그러나, 해부학적 랜드마크는 이에 제한되는 것이 아니며, 피검자의 안면 해부학적 구조, 획득되는 측모 두부 의료 영상의 종류 등에 따라 용이하게 변경될 수 있다. Referring to FIG. 4A, landmarks preset for learning a landmark prediction model are A-point, B-point, ANS anatomically predetermined as measurement points for orthodontic treatment. (Anterior nasal spine), AN (Antegonial notch), Articuree, Basion, C (Cervical point), Condylion, Columella, CL (Corpus Left) , Dorsum of Nose, Glabella, Gnathion, Gionion, Infradentale, Lower incisor crown tip, LIRT (Lower incisor root tip), LMDP (Lower molar distal point), LMMP (Lower molar mesial point), Li (Labrale inferius), Ls (Labrale superius), LE (Lower embrasure), Lower lip, Menton, Nasion , Nasal bridge, Orbitale, PM branch, PNS (Posterior nasal spine), Poion, Pogonion, Pn (Pronasale), Pt (Pterygoid point), R1 branch, R3Point, RD (Ramus down), Sella, Sd (Supradentale), Soft tissue A point, Soft tissue B point, Gn '(Soft tissue Gnathion), Me' (Soft tissue Menton), N '(Soft tissue Nasion) ), Pg '(Soft tissue Pogonion), Stmi (Stomion inferius), Stms (Stomion superius), SM point (Submandibular point), Sn (Subnasale), UICT (Upper incisor crown tip), UIRT (Upper incisor root tip), Upper molar distal point (UMDP), upper molar mesial point (UMMP), upper embrasure (UE), upper lip, mandibular outline 1, mendibular outline 2, mendibular outline 3 , Mendibular Outline 4, Mendibulous Outline 5, Mendibulous Outline 6, Maxillary Outline 1, Maxillary Outline 2, Maxillary Outline 3, Maxillary Outline 4, Maxillary Outline Line 5, maxillary outline 6, maxillary outline 7, maxillary outline 8, maxillary outline 9, maxillary outline 10, maxillary Smiling line 11, the center pisiseu outline (outline Symphysis) 1, the center pisiseu outline 2, the center pisiseu may include the outline 3 and the center line 75 pisiseu out temporal measurement radiation landmarks 4. However, the anatomical landmarks are not limited thereto, and may be easily changed according to the facial anatomical structure of the examinee, the type of the cephalal head medical image obtained, and the like.

도 4b를 참조하면, 먼저, 랜드마크 예측 모델의 학습을 위해, 복수개의 측모 두부 규격 방사선 영상에 대하여 측모 안면 영역이 크로핑된 영상이 준비된다. 그 다음, 크로핑된 복수개의 측모 안면 영상 내에서, 복수개의 랜드마크 각각에 대한 좌표가 지정된다. 그 다음, 복수개의 측모 안면 영상 각각이 저장된 위치 (영상 경로) 와 각각의 영상 내에 존재하는 복수개의 랜드마크에 대한 좌표를 포함하는 xml 파일이 준비된다. 보다 구체적으로, 형성된 xml 파일은 복수개의 측모 안면 영상 파일 각각에 대한 이름, 복수개의 측모 안면 영상 즉 측모 안면 영역에 대하여 형성된 박스의 위치값 (top, left, width 및 height) 을 포함하고, 복수개의 랜드마크 각각에 대한 이름 및 x 축 및 y 축 좌표를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4B, first, an image in which a side face region is cropped is prepared for a plurality of side head standard radiographic images for learning a landmark prediction model. Then, in the cropped plurality of side face images, coordinates for each of the plurality of landmarks are specified. Next, an xml file is prepared that includes a location (image path) in which each of the plurality of side face images are stored and coordinates for a plurality of landmarks existing in each image. More specifically, the formed xml file includes a name for each of a plurality of side face image files, a plurality of side face images, that is, position values (top, left, width and height) of a box formed with respect to the side face region, It may include a name for each of the landmarks and the x and y axis coordinates.

도 4c를 참조하면, 도 4b에서 전술한 복수개의 측모 안면 영상에, 영상 경로 및 복수개의 랜드마크 각각에 대한 x 축 및 y 축 좌표를 포함하는 xml 파일을 기초로, 복수개의 랜드마크 각각에 대한 위치가 표시된다. 그 결과, 복수개의 랜드마크에 대한 위치 정보가 담긴, 랜드마크 예측 모델에 대한 학습용 측모 두부 의료 영상이 생성될 수 있다.Referring to FIG. 4C, the plurality of landmarks for each of the plurality of landmarks are based on an xml file including x-axis and y-axis coordinates of the image path and each of the plurality of landmarks in the plurality of side-facial facial images described above in FIG. 4B. The location is displayed. As a result, a training-side head medical image for a landmark prediction model including location information of a plurality of landmarks may be generated.

한편, 랜드마크 예측 모델의 학습에 이용되는 학습용 측모 두부 의료 영상은, 이에 제한되는 것이 아니다. On the other hand, the learning side head medical image used for learning the landmark prediction model is not limited thereto.

예를 들어, 도 4d의 (a)를 참조하면, 학습용 측모 두부 의료 영상은 랜드마크를 포함하는 측모 안면 영역을 포함하는 영상의 크기가 임의화 된 영상일 수 있다. 보다 구체적으로, 최좌측점, 최우측점, 최상방점, 최하방점에 의해 만들어지는 영역 (노란색 박스) 과 원본 영상의 최외곽 영역 (빨간색 박스) 사이에 랜덤한 박스 영역 (연두색 박스) 를 랜덤 함수로 설정하여 학습용 영상으로 이용할 수 있다. For example, referring to (a) of FIG. 4D, the learning side head medical image may be an image having a randomized size of an image including a side face region including a landmark. More specifically, the random box area (yellow box) between the area created by the leftmost point, the rightmost point, the highest point, and the lowest point (yellow box) and the outermost area (red box) of the original image is a random function. It can be set and used as a learning video.

도 4d의 (b)를 참조하면, 랜드마크 예측 모델에 대한 학습용 측모 두부 의료 영상은 동일한 측모 두부 의료 영상에 대하여 임의의 각도, 예를 들어 10 도 이내로 회전될 수 있다. 그 결과, 각도 다양화에 따라 다수의 학습용 측모 두부 의료 영상이 획득될 수 있다. 보다 구체적으로, 각도 다양화에 따라 xml 파일의 좌표값 또한 회전되어 랜드마크에 대하여 다양한 위치 정보를 포함하는 다수의 학습용 측모 두부 의료 영상이 획득될 수 있다. 이에, 랜드마크 예측 모델은 학습량 증가에 따라 예측 수준이 향상될 수 있다.Referring to (b) of FIG. 4D, the training head-side head medical image for the landmark prediction model may be rotated within an angle, for example, within 10 degrees with respect to the same head-side head medical image. As a result, a plurality of learning side head medical images may be acquired according to angle diversification. More specifically, the coordinate values of the xml file may also be rotated according to the angle diversification, so that a plurality of learning side head medical images including various location information with respect to the landmark may be obtained. Thus, the landmark prediction model may improve the prediction level as the learning amount increases.

도 4d의 (c)를 참조하면, 랜드마크 예측 모델에 대한 학습용 측모 두부 의료 영상은, 동일한 측모 두부 의료 영상에 대하여 명도, 대조도 랜덤화될 수 있다. 이에, 명도, 대조도 랜덤화에 따라 다수의 학습용 측모 두부 의료 영상이 획득될 수 있다. 보다 구체적으로, 학습용 측모 두부 의료 영상에 대하여 각 랜드마크에 대한 좌표값이 고정한 상태에서, 이미지의 명도값, 대조도, 감마값 임의값 (랜덤 함수 이용) 이 조절된다. 이에, 랜드마크 예측 모델은 임의 가로세로 비율에서 랜드마크를 예측하도록 훈련될 수 있다. 그 결과, 랜드마크 예측 모델은 성능이 향상되어 다양한 측모 두부 의료 영상에 대하여 높은 정확도로 랜드마크를 예측할 수 있다. Referring to (c) of FIG. 4D, brightness and contrast may be randomized for the training-side head medical images for the landmark prediction model. Accordingly, a plurality of learning side head medical images may be obtained according to the brightness and contrast randomization. More specifically, the brightness, contrast, and gamma random values (using a random function) of the image are adjusted while the coordinate values for each landmark are fixed with respect to the learning side head medical image. Thus, the landmark prediction model can be trained to predict landmarks at any aspect ratio. As a result, the landmark prediction model is improved in performance to predict landmarks with high accuracy for various side head medical images.

한편, 랜드마크 예측 모델은, 복수의 랜드마크 들이 형성하는 형태를 기초로 랜드마크의 위치를 예측하도록 구성된 그래디언트 부스팅 알고리즘에 기초할 수 있다. Meanwhile, the landmark prediction model may be based on a gradient boosting algorithm configured to predict the position of the landmark based on a form formed by the plurality of landmarks.

예를 들어, 랜드마크 예측 모델에 랜드마크의 위치 예측은 하기 [수학식 2]의 그래디언트 부스팅의 기계 학습 알고리즘에 기초하여 수행될 수 있다.For example, the position prediction of the landmark in the landmark prediction model may be performed based on a machine learning algorithm of gradient boosting of Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, S는 복수개의 랜드마크 각각이 갖는 위치값에 의해 형성된 형태 (Shape) 를 의미하고, I는 학습용 측모 두부 의료 영상 (Image) 을 의미하며,

Figure pat00006
는 복수회의 예측 단계 중 특정한 예측 단계에서 예측된 형태를 의미한다. 이러한 알고리즘을 통해 특정한 예측 단계 이전에 형성된 예측 형태에서 업데이트된 벡터를 더함으로써 다음 단계의 예측 형태를 얻게 되면서, 최종적으로 복수개의 랜드마크들이 이루는 형상이 예측될 수 있다.Here, S means a shape formed by a position value of each of the plurality of landmarks, I means a training side head medical image (Image),
Figure pat00006
Denotes a shape predicted in a specific prediction step among a plurality of prediction steps. Through this algorithm, the shape of the plurality of landmarks can be predicted while finally obtaining the prediction form of the next step by adding the updated vector from the prediction form formed before the specific prediction step.

이때, 기계 학습 중에 연속적인 예측을 하는 과정을 의미하는 'Cascade'의 횟수를 의미하는 'Cascade depth'는 10일 수 있다. 즉, [수학식 2]에서 t는 10일 수 있다. 나아가, 오버샘플링 양 (oversampling amount) 은 500으로 설정될 수 있다. At this time, the 'Cascade depth' which means the number of 'Cascade' which means the process of continuous prediction during machine learning may be 10. That is, t may be 10 in [Equation 2]. Furthermore, the oversampling amount can be set to 500.

한편, 그래디언트 부스팅 알고리즘은 연쇄적으로 연결된 k 개의 약한 학습기 (Weak learner) 로 구성된 알고리즘으로서, 하기 [수학식 3]으로 표현될 수 있다. Meanwhile, the gradient boosting algorithm is composed of k weak learners connected in series and may be represented by Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서,

Figure pat00008
는 각각의 약한 학습기를 의미할 수 있다. 이때, 약한 학습기에서 학습률을 의미하는 'v-value' (v) 은 0.1일 수 있고, 약한 학습기의 개수를 의미하는 'Number of trees per casade level' (k) 은 500일 수 있다. here,
Figure pat00008
May mean each weak learner. In this case, the 'v-value' ( v ), which means the learning rate in the weak learner, may be 0.1, and the 'Number of trees per casade level' ( k ), which means the number of the weak learners, may be 500.

한편,

Figure pat00009
의 약한 학습기는, 중요도에 따라 비교 특성의 우선 순위를 정하고, 기준에 따라 분기해 나가는 과정을 반복하여 낮은 특징까지 내려가는 결정 트리의 회귀 트리 (regression tree) 일 수 있다. Meanwhile,
Figure pat00009
The weak learner may be a regression tree of a decision tree that prioritizes comparative features according to their importance and branches to the criteria and then descends to lower features.

이때, 랜드마크의 위치 예측에 있어서, 회귀트리의 각 노드에서 분기의 기준이 되는 비교 특성은 인접한 투 픽셀 사이의 명도 차이인데, 회귀트리의 최상부 노드에서 최하위 노드까지의 가장 긴 노드의 개수를 의미하는 'Tree depth'는 5로 설정될 수 있다.At this time, in the prediction of the position of the landmark, the comparison characteristic of the branch at each node of the regression tree is the difference in brightness between two adjacent pixels, which means the number of longest nodes from the top node to the lowest node of the regression tree. 'Tree depth' can be set to 5.

그러나 학습을 위해 입력되는 상기 파라미터들의 학습 인자 값은 이에 제한되는 것은 아니다.However, the learning factor values of the parameters input for learning are not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크의 예측 방법 및 이를 이용한 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스에서 이용되는, 랜드마크 예측 모델은, 이상의 알고리즘을 채택함에 따라 측모 두부 의료 영상 내에서 랜드마크들을 높은 정확도로 예측할 수 있다. 그러나, 랜드마크 예측 모델은, 전술한 것에 제한되지 않고 보다 다양한 방법으로 학습될 수 있다. The landmark prediction model, which is used in the method for predicting anatomical landmarks and the device for predicting anatomical landmarks using the same, according to an embodiment of the present invention, is a landmark in the side head medical image according to the above algorithm. Can be predicted with high accuracy. However, the landmark prediction model is not limited to the above, but can be learned in more various ways.

실시예 1: 측모 안면 영역 예측 모델 및 랜드마크 예측 모델을 이용한 랜드마크 위치의 예측Example 1 Prediction of Landmark Position Using Side-face Facial Region Prediction Model and Landmark Prediction Model

이하에서는, 도 5를 참조하여 측모 안면 영역 예측 모델 및 랜드마크 예측 모델을 이용한 랜드마크 위치의 예측결과를 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해부학적 랜드마크 예측 방법 및 이를 이용한 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스에 의해 예측된 랜드마크를 도시한 것이다. Hereinafter, with reference to FIG. 5, the prediction result of the landmark position using the side-face facial region prediction model and the landmark prediction model will be described. FIG. 5 illustrates a landmark predicted by an anatomical landmark prediction method and a device for predicting anatomical landmark using the same, according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 수신한 피검자에 대한 측모 두부 의료 영상에 대하여 측모 안면 영역 예측 모델이 측모 안면 영역을 예측하고, 랜드마크 예측 모델이 예측된 측모 안면 영역 내에서 복수개의 랜드마크를 예측한다. 결과적으로 해부학적 랜드마크가 예측된 의료 영상이 제공됨에 따라, 의료인은 피검자에 대한 치아 교정 분석을 위한 정보를 획득할 수 있다. 그러나, 본 발명의 효과는 이에 제한되지 않는다. Referring to FIG. 5, a lateral face region prediction model predicts a lateral face region and a plurality of landmarks within the lateral face region where the landmark prediction model is predicted with respect to the received side head medical image. As a result, as the medical image predicting the anatomical landmark is provided, the medical person may acquire information for orthodontic analysis of the subject. However, the effects of the present invention are not limited thereto.

예를 들어, 본 발명은 치아 교정 분석을 위한 계측 지점인, 해부학적 랜드마크를 예측하여 제공함으로써 피검자에 대한 정확한 교정 치료 전 치료 계획 수립이 가능할 수 있다. 이에, 본 발명은 개인의 상태에 맞춘 정확하고 효과적인 교정 방법을 제공하는 것에 기여할 수 있다. 예를 들어, 해부학적 랜드마크를 제공에 따라 의료인은, 보다 정확하고 용이하게 악안면 골격의 크기를 계측하고, 악안면 골격의 성장 방향을 측정하며 치열의 돌출 정도를 분석할 수 있다. For example, the present invention may enable accurate treatment planning before orthodontic treatment for a subject by providing a predictive anatomical landmark, which is a measurement point for orthodontic analysis. Accordingly, the present invention can contribute to providing an accurate and effective calibration method tailored to the condition of the individual. For example, by providing anatomical landmarks, the medical practitioner can more accurately and easily measure the size of the maxillofacial skeleton, measure the growth direction of the maxillofacial skeleton and analyze the extent of dentition.

또한, 본 발명은, 의료인의 숙련도에 관계없이 수신된 측모 두부 의료 영상 내에서 해부학적 랜드마크의 계측 지점을 높은 정확도로 예측하여 제공할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of predicting and providing a highly accurate measurement point of the anatomical landmarks in the received side head medical image regardless of the skill of the medical personnel.

이에, 본 발명은 측모 두부 의료 영상에 기초한 치아 교정 분석 시스템에 적용될 수 있다.Thus, the present invention can be applied to the orthodontic analysis system based on the side head medical image.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스
110: 수신부
120: 입력부
130: 출력부
140: 저장부
150: 프로세서
212: 측모 두부 의료 영상
222: 측모 안면 영역 예측 모델
224: 측모 안면 영역이 예측된 측모 두부 의료 영상
226: 크로핑된 측모 안면 영역
232: 랜드마크 예측 모델
234: 랜드마크가 예측된 측모 두부 의료 영상
300: 측모 두부 계측 방사선 촬영 장치
100: device for predicting anatomical landmarks
110: receiver
120: input unit
130: output unit
140: storage unit
150: processor
212: lateral tofu medical image
222: side face prediction model
224: Lateral head medical image with predicted side facial area
226: cropped side hair facial area
232: landmark prediction model
234: landmark head tofu medical image predicted
300: side head measurement radiographic apparatus

Claims (18)

프로세서를 포함하는 해부학적 랜드마크 (anatomical landmark) 의 예측용 디바이스에 의해 수행되는 해부학적 랜드마크의 예측 방법에 관한 것으로,
피검자에 대한 측모 두부 의료 영상을 수신하는 단계;
상기 측모 두부 의료 영상 내의 해부학적 랜드마크 (anatomical landmark)
를 예측하도록 구성된 랜드마크 예측 모델을 이용하여, 상기 측모 두부 의료 영상 내에서 상기 랜드마크를 예측하는 단계, 및
예측된 상기 랜드마크가 표시된 영상을 제공하는 단계를 포함하는, 해부학적 랜드마크의 예측 방법.
The present invention relates to a method for predicting anatomical landmarks performed by a device for predicting anatomical landmarks including a processor.
Receiving a side head medical image for the subject;
Anatomical landmarks in the lateral head medical image
Predicting the landmark in the side head medical image using a landmark prediction model configured to predict
And providing an image displaying the predicted landmark.
제1항에 있어서,
상기 방법은,
상기 랜드마크를 예측하는 단계 이전에 수행되는,
상기 측모 두부 의료 영상 내에서 측모 안면 부위를 포함하는 측모 안면 영역을 예측하도록 구성된 측모 안면 영역 예측 모델을 이용하여, 상기 측모 두부 의료 영상 내에서 상기 측모 안면 영역에 대한 좌표를 예측하는 단계를 더 포함하고,
상기 랜드마크를 예측하는 단계는,
상기 랜드마크 예측 모델을 이용하여 측모 안면 영역 내에서 상기 랜드마크를 예측하는 단계를 더 포함하는 해부학적 랜드마크의 예측 방법.
The method of claim 1,
The method,
Performed before the step of predicting the landmark,
Predicting coordinates for the side face region in the side head medical image using a side face region prediction model configured to predict a side face region including the side face region in the side head medical image; and,
Predicting the landmark,
Predicting the landmark in the side face region using the landmark prediction model.
제2항에 있어서,
상기 랜드마크를 예측하는 단계는,
상기 랜드마크 예측 모델을 이용하여, 예측된 상기 측모 안면 영역에 대한 좌표 및 상기 측모 두부 의료 영상을 기초로 상기 측모 안면 영역 내에서 상기 랜드마크에 대한 x 축 및 y 축 좌표를 예측하는 단계, 및
예측된 상기 랜드마크, 상기 x 축 및 y 축 좌표를 포함하는 xml, json 및 csv 중 적어도 하나의 파일을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 제공하는 단계는,
상기 측모 두부 의료 영상 및 상기 xml, json 및 csv 중 적어도 하나의 파일을 기초로 상기 측모 두부 의료 영상 내에서 상기 랜드마크의 위치가 표시된, 영상을 제공하는 단계를 더 포함하는, 해부학적 랜드마크의 예측 방법.
The method of claim 2,
Predicting the landmark,
Predicting x-axis and y-axis coordinates for the landmark in the parietal face region based on the predicted coordinates for the parietal face region and the parietal head medical image using the landmark prediction model, and
Generating at least one file of xml, json and csv including the predicted landmark, the x and y axis coordinates,
The providing step,
And providing an image in which the location of the landmark is displayed within the lateral head medical image based on the lateral head medical image and at least one file of the xml, json, and csv. Forecast method.
제2항에 있어서,
상기 랜드마크 예측 모델은,
그래디언트 부스팅 알고리즘 (gradient boosting algorithm) 에 기초하여 상기 측모 두부 의료 영상 내에서 상기 랜드마크를 예측하도록 학습된 모델이고,
상기 측모 안면 영역 예측 모델은,
서포트 벡터 머신 알고리즘 (Support Vector Machine algorithm) 에 기초하
여 상기 측모 두부 의료 영상 내에서 상기 측모 안면 영역 예측하도록 학습된 모델인, 해부학적 랜드마크의 예측 방법.
The method of claim 2,
The landmark prediction model,
A model trained to predict the landmark within the lateral head medical image based on a gradient boosting algorithm,
The side face facial region prediction model,
Based on the Support Vector Machine algorithm
And a model trained to predict the parietal facial region within the parietal head medical image.
제2항에 있어서,
상기 측모 안면 영역 예측 모델은,
측모 안면 영역의 좌표가 미리 결정된 학습용 측모 두부 의료 영상을 수신하는 단계, 및
상기 측모 안면 영역의 좌표 및 상기 학습용 측모 두부 의료 영상이 갖는 패턴을 기초로 상기 학습용 측모 두부 의료 영상 내에서 상기 측모 안면 영역을 예측하는 단계를 통해 학습된 모델인, 해부학적 랜드마크의 예측 방법.
The method of claim 2,
The side face facial region prediction model,
Receiving a training side head medical image whose coordinates of the side face region are predetermined; and
And a model trained through the step of predicting the lateral face region in the training lateral head medical image based on the coordinates of the lateral face region and the pattern of the training side head medical image.
제5항에 있어서,
상기 학습용 측모 두부 의료 영상은,
표본 피검자에 대한 표본 측모 두부 의료 영상을 HOG (Histogram of
Oriented Gradient) 변환하는 단계, 및
상기 표본 측모 두부 의료 영상 내의 측모 안면 영역의 좌표 및 상기 표본 측모 두부 의료 영상의 경로를 기초로, 상기 HOG 변환된 표본 측모 두부 의료 영상에 상기 측모 안면 영역을 표시하는 단계를 통해 획득된 영상인, 해부학적 랜드마크의 예측 방법.
The method of claim 5,
The learning side head tofu medical image,
Specimen side head tofu medical image of HOG (Histogram of
Converting Oriented Gradient, and
An image obtained by displaying the side face region on the HOG-converted sample side head medical image based on the coordinates of the side face region in the sample side head medical image and the path of the sample side head medical image; Method of predicting anatomical landmarks.
제1항에 있어서,
상기 방법은,
예측된 상기 랜드마크를 기초로, 상기 피검자에 대한 악안면 골격의 크기,
상기 악안면 골격의 성장 방향 및 치열의 돌출 정도 중 선택된 적어도 하나를 측정하는 단계를 더 포함하는, 해부학적 랜드마크의 예측 방법.
The method of claim 1,
The method,
The size of the maxillofacial skeleton for the subject, based on the predicted landmarks,
And measuring at least one selected from a growth direction of the maxillofacial skeleton and a degree of protrusion of the dental fissure.
제1항에 있어서,
상기 방법은,
수신된 상기 측모 두부 의료 영상이 RGB 컬러 영상일 경우,
상기 측모 두부 의료 영상을 흑백 영상으로 전환하는 단계, 및
상기 흑백 영상을 벡터화하는 단계를 더 포함하는, 해부학적 랜드마크의 예측 방법.
The method of claim 1,
The method,
If the received side head medical image is an RGB color image,
Converting the side head medical image into a black and white image, and
Vectorizing the black and white image, the method of predicting anatomical landmarks.
제8항에 있어서,
상기 벡터화하는 단계는,
상기 흑백 영상이 갖는 복수의 픽셀 중 선택된 하나의 임의의 픽셀과 상기 임의의 픽셀과 인접한 복수의 픽셀에 대한 명도 차이 값을 각각 산출하는 단계, 및
상기 인접한 복수의 픽셀 중, 상기 임의의 픽셀과의 명도 차이 값이 가장 큰 픽셀의 방향으로 상기 흑백 영상을 벡터화하는 단계를 포함하는, 해부학적 랜드마크의 예측 방법.
The method of claim 8,
The vectorizing step,
Calculating brightness difference values of a selected one of a plurality of pixels of the black and white image and a plurality of pixels adjacent to the arbitrary pixel, and
Vectorizing the black-and-white image in a direction of a pixel having the greatest brightness difference value with the arbitrary pixel among the plurality of adjacent pixels.
제1항에 있어서,
상기 랜드마크는, 교정을 위한 측모 두부 계측 방사선 랜드마크
(Cephalometric Landmark) 로 미리 결정된 A 지점 (A-point), B 지점 (B-point), ANS (Anterior nasal spine), AN (Antegonial notch), 아르티큐라레 (Articulare), 배이지온 (Basion), C (Cervical point), 콘딜리온 (Condylion), 콜루멜라 (Columella), CL (Corpus Left), 코배 (Dorsum of Nose), 글라벨라 (Glabella), 그나티온 (Gnathion), 고니온 (Gonion), 인프라덴탈레 (Infradentale), LICT (Lower incisor crown tip), LIRT (Lower incisor root tip), LMDP (Lower molar distal point), LMMP (Lower molar mesial point), Li (Labrale inferius), Ls (Labrale superius), LE (Lower embrasure), 하순점 (Lower lip), 멘톤 (Menton), 내이지온 (Nasion), 콧등 (Nasal bridge), 오비딸레 (Orbitale), PM 지점, PNS (Posterior nasal spine), 포리온 (Porion), 포고니온 (Pogonion), Pn (Pronasale), Pt (Pterygoid point), R1 지점, R3 지점, RD (Ramus down), 셀라 (Sella), Sd (Supradentale), Soft tissue A point, Soft tissue B point, Gn' (Soft tissue Gnathion), Me' (Soft tissue Menton), N' (Soft tissue Nasion), Pg' (Soft tissue Pogonion), Stmi (Stomion inferius), Stms (Stomion superius), SM 지점 (Submandibular point), Sn (Subnasale), UICT (Upper incisor crown tip), UIRT (Upper incisor root tip), UMDP (Upper molar distal point), UMMP (Upper molar mesial point), UE (Upper embrasure), 상순점 (Upper lip), 멘디뷸러 아웃라인 (Mandibular outline) 1, 멘디뷸러 아웃라인 2, 멘디뷸러 아웃라인 3, 멘디뷸러 아웃라인 4, 멘디뷸러 아웃라인 5, 멘디뷸러 아웃라인 6, 맥실러리 아웃라인 (Maxilla outline) 1, 맥실러리 아웃라인 2, 맥실러리 아웃라인 3, 맥실러리 아웃라인 4, 맥실러리 아웃라인 5, 맥실러리 아웃라인 6, 맥실러리 아웃라인 7, 맥실러리 아웃라인 8, 맥실러리 아웃라인 9, 맥실러리 아웃라인 10, 맥실러리 아웃라인 11, 심피시스 아웃라인 (Symphysis outline) 1, 심피시스 아웃라인 2, 심피시스 아웃라인 3 및 심피시스 아웃라인 4로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나인, 해부학적 랜드마크의 예측 방법.
The method of claim 1,
The landmark is a side head measurement radiographic landmark for correction
A-point, B-point, ANS (Anterior nasal spine), AN (Antegonial notch), Articulare, Basion, C (Cervical point), Condylion, Columella, Colpus Left, CL (Dorsum of Nose), Glabella, Gnathion, Gionion, Infradentale (Lower incisor crown tip), LICT (Lower incisor root tip), LIRT (Lower molar distal point), LMMP (Lower molar mesial point), LMMP (Labrale inferius), Ls (Labrale superius) , LE (Lower embrasure), Lower lip, Menton, Nasion, Nasal bridge, Orbitale, PM branch, PNS (Posterior nasal spine), Porion ( Porion, Pogonion, Pn (Pronasale), Pt (Pterygoid point), R1 point, R3 point, RD (Ramus down), Sella, Sd (Supradentale), Soft tissue A point, Soft tissue B point, Gn '(Soft tissue Gnathion), Me' (Soft ti ssue Menton), N '(Soft tissue Nasion), Pg' (Soft tissue Pogonion), Stmi (Stomion inferius), Stms (Stomion superius), SM point (Submandibular point), Sn (Subnasale), UICT (Upper incisor crown tip UIRT (Upper incisor root tip), UMDP (Upper molar distal point), UMMP (Upper molar mesial point), UE (Upper embrasure), Upper lip, Mendibular outline 1, Mehndi Bullor Outline 2, Mendibuler Outline 3, Mendibuler Outline 4, Mendibuler Outline 5, Mendibuler Outline 6, Maxillary Outline 1, Maxillary Outline 2, Maxillary Outline 3 , Maxilary Outline 4, Maxilary Outline 5, Maxilary Outline 6, Maxilary Outline 7, Maxilary Outline 8, Maxilary Outline 9, Maxilary Outline 10, Maxilary Outline 11, Sim Symphysis outline 1, simphysis outline 2, simphysis outline 3 and simphysis eye A method of predicting anatomical landmarks, wherein the method is at least one selected from the group consisting of upper lines 4.
제1항에 있어서,
상기 랜드마크 예측 모델은,
측모 안면 영역에 대하여 복수의 랜드마크의 좌표가 미리 결정된 학습용 측모 두부 의료 영상을 수신하는 단계, 및
상기 학습용 측모 두부 의료 영상 내에서 상기 복수의 랜드마크의 좌표에 의해 형성된 형태 (shape) 를 기초로 상기 학습용 측모 두부 의료 영상 내에서 상기 복수의 랜드마크의 좌표를 예측하는 단계를 통해 학습된 모델인, 해부학적 랜드마크의 예측 방법.
The method of claim 1,
The landmark prediction model,
Receiving a learning side head medical image for which the coordinates of a plurality of landmarks with respect to the side face region is predetermined;
A model trained by predicting coordinates of the plurality of landmarks in the training side head medical image based on a shape formed by the coordinates of the plurality of landmarks in the training side head medical image. , Method of prediction of anatomical landmarks.
피검자에 대한 측모 두부 의료 영상을 수신하도록 구성된 수신부, 및
상기 수신부와 통신하도록 연결된 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 측모 두부 의료 영상 내의 랜드마크를 예측하도록 구성된 랜드마크 예측 모델을 이용하여 상기 측모 두부 의료 영상 내에서 상기 랜드마크를 예측하도록 구성된, 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스.
A receiver configured to receive side head medical images of the subject, and
A processor coupled to communicate with the receiver;
The processor,
And predict the landmark in the lateral head medical image using a landmark prediction model configured to predict the landmark in the lateral head medical image.
제12항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 측모 두부 의료 영상 내에서 측모 안면 영역을 예측하도록 구성된 측모 안면 영역 예측 모델을 이용하여, 상기 측모 두부 의료 영상 내에서 상기 측모 안면 영역에 대한 좌표를 예측하고, 상기 랜드마크 예측 모델을 이용하여 측모 안면 영역 내에서 상기 랜드마크를 예측하도록 더 구성된, 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스.
The method of claim 12,
The processor,
Predict coordinates for the parietal face region in the parietal head medical image by using a parietal face region prediction model configured to predict the parietal face region in the parietal head medical image, and use the landmark prediction model to predict Device for predicting anatomical landmarks, further configured to predict the landmarks within the facial area.
제13항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 랜드마크 예측 모델을 이용하여, 예측된 상기 측모 안면 영역에 대한 좌표 및 상기 측모 두부 의료 영상을 기초로 상기 측모 안면 영역 내에서 상기 랜드마크에 대한 x 축 및 y 축 좌표를 예측하고, 예측된 상기 랜드마크, 상기 x 축 및 y 축 좌표를 포함하는 xml, json 및 csv 중 적어도 하나의 파일을 생성하고, 상기 측모 두부 의료 영상 및 상기 xml, json 및 csv 중 적어도 하나의 파일을 기초로 상기 측모 두부 의료 영상 내에서 상기 랜드마크의 위치가 표시된 영상을 제공하도록 더 구성된, 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스.
The method of claim 13,
The processor,
The landmark prediction model is used to predict the x-axis and y-axis coordinates for the landmark in the parietal face region based on the predicted coordinates for the parietal face region and the parietal head medical image. Generating at least one file of xml, json, and csv including the landmark, the x-axis and y-axis coordinates, and generating the at least one file based on the lateral head medical image and at least one file of the xml, json, and csv. A device for predicting anatomical landmarks, further configured to provide an image in which the location of the landmark is indicated within a head medical image.
예측된 상기 랜드마크를 기초로, 상기 피검자에 대한 악안면 골격의 크기, 상기 악안면 골격의 성장 방향 및 치열의 돌출 정도 중 선택된 적어도 하나를 측정하도록 구성된, 계측부를 더 포함하는, 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스.Further comprising a measurement unit configured to measure at least one selected from the size of the maxillofacial skeleton, the growth direction of the maxillofacial skeleton and the degree of protrusion of the dentition for the subject, based on the predicted landmark. Device. 제12항에 있어서,
상기 디바이스는,
수신된 상기 측모 두부 의료 영상이 RGB 컬러 영상일 경우,
상기 측모 두부 의료 영상을 흑백 영상으로 전환하고, 상기 흑백 영상을 벡터화하도록 구성된, 데이터 전처리부를 더 포함하는, 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스.
The method of claim 12,
The device,
If the received side head medical image is an RGB color image,
And a data preprocessor configured to convert the side head medical image into a black and white image and vectorize the black and white image.
제16항에 있어서,
상기 데이터 전처리부는,
상기 흑백 영상이 갖는 복수의 픽셀 중 선택된 하나의 임의의 픽셀과 상기 임의의 픽셀과 인접한 복수의 픽셀에 대한 명도 차이 값을 각각 산출하고,
상기 인접한 복수의 픽셀 중, 상기 임의의 픽셀과의 명도 차이 값이 가장 큰 픽셀의 방향으로 상기 흑백 영상을 벡터화하도록 구성된, 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스.
The method of claim 16,
The data preprocessing unit,
Calculating brightness difference values of a selected one of a plurality of pixels of the black and white image and a plurality of pixels adjacent to the predetermined pixel, respectively,
Device for predicting anatomical landmarks, configured to vectorize the black and white image in a direction of a pixel having the greatest brightness difference value with the arbitrary pixel among the plurality of adjacent pixels.
제12항에 있어서,
상기 랜드마크 예측 모델은,
그래디언트 부스팅 알고리즘 (gradient boosting algorithm) 에 기초하여 상기 측모 두부 의료 영상 내에서 상기 랜드마크를 예측하도록 학습된 모델이고,
상기 측모 안면 영역 예측 모델은,
서포트 벡터 머신 알고리즘 (Support Vector Machine algorithm) 에 기초하여 상기 측모 두부 의료 영상 내에서 상기 측모 안면 영역 예측하도록 학습된 모델인, 해부학적 랜드마크의 예측용 디바이스.
The method of claim 12,
The landmark prediction model,
A model trained to predict the landmark within the lateral head medical image based on a gradient boosting algorithm,
The side face facial region prediction model,
A device for predicting anatomical landmarks, the model being trained to predict the lateral face region within the lateral head medical image based on a Support Vector Machine algorithm.
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