KR20200054366A - 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템 - Google Patents
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Abstract
어린이의 실제 치아 영상을 촬영하여 업-로드하고, 문진표를 작성하면 딥러닝을 통해 치아 상태를 분석하여 구강상태 보고서를 제공하여, 어린이 구강관리 및 충치예방을 도모하고, 구강관리 교육 애니메이션을 제공하여 치과 방문 교육이나 충치 예방 양치 습관을 확립할 수 있도록 한 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템에 관한 것으로서, 어린이의 치아 전치부를 촬영하여 치아 영상을 획득하는 치아 영상 획득수단, 치아 영상 획득수단과 통신을 통해 치아 영상을 획득하고, 획득한 치아 영상 정보와 어린이의 개인 정보 및 문진 데이터를 제공하고, 구강건강상태 보고서를 요청하는 사용자 단말 및 사용자 단말로부터 제공되는 치아 이미지를 딥러닝으로 분석하여 구강건강상태 보고서를 생성하여 사용자 단말로 전송해주며, 양치교육을 위한 애니메이션을 제공하여 양치 교육과 치과방문 교육을 유도하는 구강 건강 관리서버를 포함하여, 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 어린이의 실제 치아 영상을 촬영하여 업-로드하고, 문진표를 작성하면 딥러닝을 통해 치아 상태를 분석하여 구강상태 보고서를 제공하여, 어린이 구강관리 및 충치예방을 도모하고, 구강관리 교육 애니메이션을 제공하여 치과 방문 교육이나 충치 예방 양치 습관을 확립할 수 있도록 한 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템에 관한 것이다.
구강 질환은 적절한 예방 치료 및 꾸준한 관리를 통해서 높은 예방 효과를 얻을 수 있지만, 많은 구강 질환 환자들은 구강 건강에 문제가 발생하지 않으면 의사에게 진단을 받거나 치료를 의뢰하지 않는 등 아직까지는 구강 예방에 대한 인식이 부족한 실정이다.
또한, 환자의 현재 구강 상태를 측정함에 있어 치과 의사나 치위생사의 주관적 견해가 아닌, 정확한 검사 및 진단 결과와 그에 따른 객관적 수치 정보가 필요하지만 구강의 건강 상태를 객관적으로 산출하는 시스템이 부재한 상황이다.
구강의 2대 질환은 충치, 치주질환을 의미한다. 특히, 어린이 치아우식(충치) 환자 비율은 보건복지부와 건강보험심사평가원(2017년)에 따르면 36%로 5명 중 2명이 치아우식증을 앓고 있으며, 국내 어린이 충치 평균 개수는 OECD 국가 중 2위로 조사될 정도로 치아 관리가 열악한 실정이다.
따라서 이러한 어린이 구강 질환의 상태를 사전에 진단하고, 이를 기반으로 구강건강 증진 및 구강질환 예방을 위한 다양한 방법들이 연구 및 제안되고 있다.
예컨대, 치아관리 서비스로 제안된 앱피플(치아카운슬러)는 치과방문 주기를 기반으로 구강관리스케줄을 제공하는 장애인 전용 모바일 애플리케이션으로 정기적인 치과 방문과 치과 검진 기록을 제공한다.
아울러 대한보건협회에서 제작한 맘스투스 모바일 게임은 구강건강에 대해 다양한 정보를 기능성 게임의 형식으로 제공하며, 미니게임들을 제공함으로써 게임을 통해 구강건강 지식에 대해 자연스러운 습득을 유도한다. 영유아 및 어린이들을 위한 증강현실을 활용한 게임과 애니메이션을 제공한다.
다른 방법으로서, 인천대학교에서 제안한 딥러닝을 이용한 치아 분류 시스템(김도건 교수)은 카메라로 입력받은 영상에 딥러닝 기술을 적용하여 충치/골드크라운/아말감 3가지를 인식하는 연구를 진행하였다. GoogLeNet 기반의 모델을 사용하여 치아상태 인식과 치아 위치를 동시에 고려한 판단을 구현하기 위해 YOLO 알고리즘을 적용하였다. 검증 결과 충치 81%, 아말감 76%, 골드크라운 71%의 인식률을 보여 추가적인 데이터 학습을 통한 인식률 향상의 가능성을 제시하였다.
또한, 상기와 같은 연구를 토대로 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 3> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 사용자 단말기로부터 사용자의 성별, 나이, 치주질환 및 목표 설정 정보 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 사용자 조건 정보를 입력받아 저장하는 단계, 의료기록 정보 제공 서버로부터 사용자의 가맹 의료기관에서의 치료 정보를 입력받아 저장하는 단계, 구강 관리 용품 가맹점으로부터 판매할 구강 관리 용품의 종류, 가격, 용도 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 카테고리별로 구분된 구강 관리 용품에 대한 정보를 입력받아 저장하는 단계 및 복수의 구강 관리 용품 정보 중 사용자 조건 정보 및 치료 정보에 대응하는 특정 카테고리에 포함되는 특정 구강 관리 용품의 정보를 주기적 또는 비주기적으로 사용자 단말기에 제공하는 단계를 포함한다. 이러한 구성을 통해, 사용자 맞춤형 구간 관리 서비스를 제공한다.
또한, <특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 환자의 구강 상태를 검진하고, 환자의 구강 검진 자료를 포함하는 구강 검진 지수 산정 기준 데이터, 거주 지역 및 연령을 제공하는 구강 검진소, 구강 검진소로부터 받은 구강 검진 지수 산정 기준 데이터로 이루어진 빅데이터를 분석하여 현재 시점에서 환자의 거주 지역 및 연령에 따라 구강 검진 지수 산정 기준 데이터가 구강 건강에 미치는 영향력을 판단하고, 판단 결과에 따라 구강 검진 지수 산정 기준 데이터에 가중치를 부여하여 구강 검진 지수 산정 기준 데이터를 현실화하는 클라우드 서버 및 클라우드 서버로부터 현실화된 구강 검진 지수 산정 기준 데이터를 받는 구강 검진 관련 기관을 포함한다. 이러한 구성을 통해, 빅데이터 분석을 통한 구강 건강 지수 산정 기준을 현실화하는 딥러닝 알고리즘을 이용하여 구강 건강을 관리한다.
또한, <특허문헌 3> 에 개시된 종래기술은 사용자의 개인정보, 사용자의 구강 위생 행동 데이터 및 구강 문진 데이터, 및 사용자가 전문 의료기관을 방문하여 생성된 구강검진 데이터를 수집 및 저장하는 구강 의료 DB, 구강질환 위험도 평가 기준을 포함하는 전문 구강 의료 정보를 저장하는 전문 구강 DB, 상기 구강 의료 DB의 데이터와 상기 전문 구강 DB의 데이터를 통합하여 분석하는 알고리즘을 이용하여 사용자의 구강질환 위험도를 평가하여 구강질환 위험도 평가 값에 따른 개인별 맞춤 서비스를 제공한다.
그러나 상기와 같은 종래의 구강 질환 관리 시스템들은 사용자의 개인 정보나 구강 데이터 및 문진 데이터, 전문 의료기관을 통해 생성된 구강검진 데이터를 분석하여 구강 질환 관리정보를 생성하는 방식으로서, 실시간성이 떨어지고 현재 어린이의 구강 이미지를 분석하는 방식이 아니므로 구강 질환의 분석에 정확성이 결여되는 단점이 있다.
또한, 종래의 기술들은 치과 방문을 두려워하는 어린이에게 치과 방문을 하지 않으면 발생할 수 있는 위험한 상황을 교육하거나, 치과방문 및 치료를 유도해주는 교육은 불가능한 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 어린이의 실제 치아 영상을 촬영하여 업-로드하고, 문진표를 작성하면 딥러닝을 통해 치아 상태를 분석하여 구강상태 보고서를 제공하여 어린이 구강관리 및 충치예방을 도모하고, 구강관리 교육 애니메이션을 제공하여 치과 방문 교육이나 충치 예방 양치 습관을 확립할 수 있도록 한 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 의료서비스 플랫폼을 통해 치아우식 상태를 실시간 및 주기적으로 관리할 수 있도록 하고, 사용자의 요청에 따라 자동으로 병원을 예약하여 편리성 향상을 도모하도록 한 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템은, 어린이의 치아 전치부를 촬영하여 치아 영상을 획득하는 치아 영상 획득수단; 상기 치아 영상 획득수단과 통신을 통해 치아 영상을 획득하고, 획득한 치아 영상 정보와 어린이의 개인 정보 및 문진 데이터를 제공하고, 구강건강상태 보고서를 요청하는 사용자 단말; 상기 사용자 단말로부터 제공되는 치아 이미지를 딥러닝으로 분석하여 구강건강상태 보고서를 생성하여 상기 사용자 단말로 전송해주며, 양치교육을 위한 애니메이션을 제공하여 양치 교육과 치과방문 교육을 유도하는 구강 건강 관리서버를 포함한다.
상기에서 치아 영상 획득수단은 몸체, 몸체의 일단에 형성된 하프 미러; 상기 하프 미러의 내측에 내장되어 치아 전치부를 촬영하는 카메라; 상기 카메라의 촬영을 위한 촬영 버튼; 상기 몸체에 내장되며 상기 카메라에 의해 촬영된 치아 이미지를 통신을 통해 상기 사용자 단말로 전송하는 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 구강 건강 관리서버는 사용자의 차아 이미지를 딥러닝으로 학습하여 분석 데이터를 추출하는 정보 분석 수단; 상기 정보 분석 수단에서 추출한 분석 데이터와 문진 정보를 빅데이터를 기반으로 분석하여 구강건강상태 보고서를 생성하고, 생성한 구강건강상태 보고서를 상기 사용자 단말에 전송하는 보고서 생성수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구강 건강 관리서버는 상기 사용자 단말에 양치 습관 및 치과 방문을 위한 애니메이션을 제공하여 양치 교육을 하는 양치 교육수단; 상기 사용자 단말을 통해 병원 예약이 요청되면, 상기 구강건강상태 보고서의 증상에 대응하는 병원을 탐색하여 자동으로 예약을 수행하고, 병원 예약 정보를 상기 사용자 단말에 전송하는 병원 예약 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 정보 분석 수단은 치아 이미지를 학습하는 이미지 학습부; 상기 이미지 학습부에서 학습한 결과를 분석하는 이미지 분석부; 상기 이미지 분석 결과를 기초로 딥러닝을 통해 상기 치아 이미지를 분석하여 치아 이미지 분석데이터를 추출하는 이미지 진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 보고서 생성수단은 상기 정보 분석 수단에서 제공하는 치아 이미지 분석 데이터를 빅 데이터 기반으로 분석하는 빅데이터 분석부; 상기 사용자 단말에 문진 데이터를 제공하며, 사용자 단말로부터 제공되는 문진 정보를 분류하는 문진 분류 및 제공부; 상기 빅데이터 분석부의 분석 결과와 상기 문진 분류 및 제공부의 문진 정보 분류 정보를 기초로 구강건강상태 보고서를 산출하고, 산출한 구강건강상태 보고서를 제공하는 보고서 산출 및 제공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 양치 교육수단은 양치 교육을 위한 애니메이션을 제공하는 애니메이션 제공부; 물 양치 교육을 위한 음원을 제공하는 물 양치 음원 제공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 병원 예약 수단은 사용자가 입력한 병원 명칭 또는 자체 추천 병원과 사용자 주변 병원 위치정보를 기초로 사용자 위치로부터 최단거리 병원을 탐색하여 추천하고, 사용자의 병원 선택에 따라 병원 서버와 연동하여 병원을 자동으로 예약하거나, 소비자의 평가 및 자체 병원 평가 알고리즘을 이용하여 병원을 평가하여 랭킹을 정하고, 상기 랭킹 기반으로 예약 병원을 탐색하며, 사용자의 병원 선택에 따라 병원 서버와 연동하여 병원을 예약하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 어린이의 실제 치아 영상을 촬영하여 업-로드하고, 문진표를 작성하면 딥러닝을 통해 치아 상태를 분석하여 구강건강상태 보고서를 제공하여, 어린이 구강관리 및 충치예방을 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 구강관리 교육 애니메이션을 제공하여 치과 방문 교육이나 충치 예방 양치 습관을 확립할 수 있도록 도모해주는 장점도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템의 전체 구성도,
도 2는 도 1의 정보분석수단의 실시 예 구성도,
도 3은 도 1의 보고서 생성수단의 실시 예 구성도,
도 4는 도 1의 양치 교육수단의 실시 예 구성도,
도 5는 본 발명에 적용되는 의료서비스 플랫폼의 예시도,
도 6은 본 발명에서 구강 내의 치아 분류 구성 예시도,
도 7은 본 발명에서 딥러닝을 이용하여 치아 이미지를 진단하는 예시도,
도 8a 및 도 8b는 본 발명에서 차이 이미지를 진단한 구강건강상태 결과 예시도,
도 9는 본 발명에서 설문 진단 예시도,
도 10은 본 발명에 적용된 이미지 진단 시스템인 CNN 모델의 예시 도이다.
도 2는 도 1의 정보분석수단의 실시 예 구성도,
도 3은 도 1의 보고서 생성수단의 실시 예 구성도,
도 4는 도 1의 양치 교육수단의 실시 예 구성도,
도 5는 본 발명에 적용되는 의료서비스 플랫폼의 예시도,
도 6은 본 발명에서 구강 내의 치아 분류 구성 예시도,
도 7은 본 발명에서 딥러닝을 이용하여 치아 이미지를 진단하는 예시도,
도 8a 및 도 8b는 본 발명에서 차이 이미지를 진단한 구강건강상태 결과 예시도,
도 9는 본 발명에서 설문 진단 예시도,
도 10은 본 발명에 적용된 이미지 진단 시스템인 CNN 모델의 예시 도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 과학기술정보통신부 및 정보통신기술진흥센터의 방송통신 연구개발사업(ICT융합서비스 경쟁력강화)의 일환으로 수행하였다(2018-0-01592, 의료서비스플랫폼기반 구강건강관리 교육 융합서비스). This work was supported by the ICT R&D program of MSIT/IITP[2018-0-01592, 의료서비스플랫폼기반 구강건강관리 교육 융합서비스].
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템의 개략 구성도이다.
본 발명에 따른 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템은 어린이의 치아 전치부를 촬영하여 치아 영상을 획득하는 치아 영상 획득수단(10), 상기 치아 영상 획득수단(10)과 통신을 통해 치아 영상을 획득하고, 획득한 치아 영상 정보와 어린이의 개인 정보 및 문진 데이터를 제공하고, 구강건강상태 보고서를 요청하는 사용자 단말(100), 상기 사용자 단말(100)로부터 제공되는 치아 이미지를 딥러닝으로 분석하여 구강건강상태 보고서를 생성하여 상기 사용자 단말(100)로 전송해주며, 양치교육을 위한 애니메이션을 제공하여 양치 교육과 치과방문 교육을 유도하는 구강 건강 관리서버(200)를 포함한다.
상기 치아 영상 획득수단(10)은 몸체(1), 몸체(1)의 일단에 형성된 하프 미러(2); 상기 하프 미러(2)의 내측에 내장되어 치아 전치부를 촬영하는 카메라(5), 상기 카메라(6)의 촬영을 위한 촬영 버튼(3), 상기 몸체(1)에 내장되며 상기 카메라(5)에 의해 촬영된 치아 이미지를 통신을 통해 상기 사용자 단말(100)로 전송하는 통신모듈(4)을 포함한다.
상기 사용자 단말(100)은 사용자가 사용하는 단말기로서, 스마트폰 및 스마트 패드와 같은 모바일 기기, 인터넷이 가능한 퍼스널컴퓨터 및 노트북 컴퓨터 등으로 구현할 수 있으며, 본 발명에서는 실시 예로 스마트폰을 이용하는 것으로 가정한다.
또한, 상기 구강 건강 관리서버(200)는 사용자의 치아 이미지를 딥러닝으로 학습하여 분석 데이터를 추출하는 정보 분석 수단(210), 상기 정보 분석 수단(210)에서 추출한 분석 데이터와 문진 정보를 빅데이터를 기반으로 분석하여 구강건강상태 보고서를 생성하고, 생성한 구강건강상태 보고서를 상기 사용자 단말(100)에 전송하는 보고서 생성수단(220), 상기 사용자 단말(100)에 양치 습관 및 치과 방문을 위한 애니메이션을 제공하여 양치 교육을 하는 양치 교육수단(230) 및 상기 사용자 단말(100)을 통해 병원 예약이 요청되면, 상기 구강건강상태 보고서의 증상에 대응하는 병원을 탐색하여 자동으로 예약을 수행하고, 병원 예약 정보를 상기 사용자 단말(100)에 전송하는 병원 예약 수단(240)을 포함한다.
아울러, 상기 정보 분석 수단(210)은 도 2에 도시한 바와 같이, 치아 이미지를 학습하는 이미지 학습부(211), 상기 이미지 학습부(211)에서 학습한 결과를 분석하는 이미지 분석부(212), 상기 이미지 분석 결과를 기초로 딥러닝을 통해 상기 치아 이미지를 분석하여 치아 이미지 분석데이터를 추출하는 이미지 진단부(213)를 포함한다.
또한, 상기 보고서 생성수단(22)은 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 정보 분석 수단(210)에서 제공하는 치아 이미지 분석 데이터를 빅 데이터 기반으로 분석하는 빅데이터 분석부(221), 상기 사용자 단말(100)에 문진 데이터를 제공하며, 사용자 단말(100)로부터 제공되는 문진 정보를 분류하는 문진 분류 및 제공부(222), 상기 빅데이터 분석부(221)의 분석 결과와 상기 문진 분류 및 제공부(222)의 문진 정보 분류 정보를 기초로 구강건강상태 보고서를 산출하고, 산출한 구강건강상태 보고서를 제공하는 보고서 산출 및 제공부(223)를 포함한다.
아울러 상기 양치 교육수단(230)은 도 4에 도시한 바와 같이, 양치 교육을 위한 애니메이션을 제공하는 애니메이션 제공부(231), 물 양치 교육을 위한 음원을 제공하는 물양치 음원 제공부(232)를 포함한다.
상기 병원 예약 수단(240)은 사용자가 입력한 병원 명칭 또는 자체 추천 병원과 사용자 주변 병원 위치정보를 기초로 사용자 위치로부터 최단거리 병원을 탐색하여 추천하고, 사용자의 병원 선택에 따라 병원 서버와 연동하여 병원을 자동으로 예약하거나, 소비자의 평가 및 자체 병원 평가 알고리즘을 이용하여 병원을 평가하여 랭킹을 정하고, 상기 랭킹 기반으로 예약 병원을 탐색하며, 사용자의 병원 선택에 따라 병원 서버와 연동하여 병원을 예약한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사용자는 자녀(소아, 어린이)의 치아 건강 상태를 확인하고 관리하기 위한 구강건강 애플리케이션을 상기 구강 건강 관리서버(200)로부터 다운-로드 받아 사용자 단말(100)에 저장한다.
이어, 자녀의 구강건강상태를 상태를 확인하기 위해서, 상기 구강건강 애플리케이션을 실행하고, 구강건강 애플리케이션에 포함된 문진 데이터를 기초로 증상을 선택하면서 자가 진단을 한다. 여기서 문진 데이터는 일반적인 치과 문진과는 다르게, 치과 종합병원에서 의료진들이 장기간 축적해 놓은 진료 및 치료데이터와 노하우를 기반으로 디지털 프로세스 형태로 개발된 것이다.
다음으로, 자녀의 구강건강 상태를 실시간으로 확인하고자 하면, 사용자는 치아 영상 획득수단(10)을 이용하여 자녀의 치아 전치부를 촬영하여, 치아 영상을 획득하고, 이를 통신을 통해 상기 사용자 단말(100)로 전송한다.
예컨대, 치아 영상 획득수단(10)은 몸체(1)의 일단에 반사판 모양의 하프 미러(2)가 형성되어 있으며, 하프 미러(2)를 통해 촬영하고자 하는 치아 부분을 보면서, 촬영을 위해 촬영 버튼(3)을 누른다. 여기서 하프 미러(2)의 내측에는 발광다이오드(LED)가 내장되어 필요 시 동작 버튼(7)이 조작되면 발광을 하여 광을 제공한다. 아울러 상기 촬영 버튼(3)이 눌러지면 상기 하프 미러(2)의 내측에 내장된 카메라(5)가 동작을 하여 치아 부분을 촬영한다. 촬영된 치아 영상은 몸체(1)의 내측에 내장된 통신 모듈(4)에서 설정된 통신 데이터 포맷으로 변환되어 사용자 단말(100)로 전송된다. 여기서 치아 영상 획득수단(10)과 사용자 단말(100)은 다양한 통신 방식으로 데이터를 송수신할 수 있으며, 본 발명에서는 편의상 근거리 무선통신 방식인 블루투스를 이용하여 상호 데이터를 송수신하는 것으로 가정한다.
상기 사용자 단말(100)은 상기 치아 영상 획득수단(10)으로부터 전송된 자녀의 치아 영상을 수신하여 내부 메모리에 임시 저장하고, 획득한 치아 영상 이미지와 문진 데이터 정보 및 자녀의 개인정보를 상기 구강건강 애플리케이션을 이용하여 상기 구강 건강 관리서버(200)로 전송하고, 구강건강상태 보고서를 요청한다.
상기 구강 건강 관리서버(200)는 사용자 단말(100)을 통해 전송된 치아 이미지와 개인 정보 및 문진 데이터가 수신되면, 도 5와 같은 의료서비스 플랫폼 기반으로 정보 분석 수단(210)에서는 인공 지능(딥러닝)을 통해 치아 이미지를 분석하여 치아 분석데이터를 추출하고, 보고서 생성수단(220)에서는 상기 치아 분석데이터와 문진 정보를 기초로 빅 데이터 분석을 통해 최종적으로 구강건강상태 보고서를 생성한다.
예컨대, 상기 정보 분석 수단(210)의 이미지 학습부(211)는 전송된 치아 이미지의 색상 보정을 한다. 치아 이미지는 개인이 직접 촬영하여 전송하므로, 촬영 환경이 각각 달라 실제 촬영된 치아 이미지의 색상기준이 없다. 따라서 기준점을 잡아서 모든 사진들이 기준점과 동일하도록 색상 보정을 자동으로 진행한 후 저장한다. 이어, 색상 보정한 치아 이미지를 학습하고, 이미지 분석부(212)는 상기 이미지 학습부(211)에서 학습한 결과를 분석한다. 다음으로, 이미지 진단부(213)는 상기 이미지 분석 결과를 기초로 딥러닝을 통해 치아 이미지를 분석하여 치아 분석데이터를 추출한다. 여기서 치아 분석 데이터는 치아 관련 빅 데이터를 이용하여 치아 상태를 분석하기 위한 사전 데이터를 의미한다.
즉, 이미지 학습은 사용자가 제시한 치아 이미지가 어느 부위인지를 확인하고, 치아 이미지의 위치를 확인한 후 이미지 학습을 수행한다. 여기서 구강은 도 6에 도시한 바와 같이 협면, 설면 기준으로 12 부위로 분할하여 분류한다. 이어 학습 결과를 기초로 치아 이미지 분석을 한다.
이미지 분석이 완료되면, 딥러닝을 통해 이미지를 진단하고, 그 진단 결과를 치아 이미지 분석을 위한 치아 분석 데이터를 추출한다.
딥러닝은 도 7에 도시한 바와 같이, 기존에 진행하던 데이터기반의 학습이 아닌, 임상시험을 통해 전문 의료인들에게 도출된 데이터를 통해서 학습을 진행시킨다. 환자가 12 부위로 촬영한 치아 이미지는 다시 8 부위로 나눠지게 되며, 이를 CNN을 통한 신경회로망분석을 통해 더욱 정확한 분석을 수행한다.
도 10에 도시한 바와 같이, CNN(Convolutional Neural Network) 알고리즘은 치아 사진을 입력하면, Convolution Layer, Pooling Layer, Convolution Layer, Pooling Layer를 다수 거친 후, Fully-Connected Layer 층을 통해 최종적으로 진단 결과(치아 분석 데이터)를 도출하는 알고리즘이다. Tensorflow, Keras 등의 Pathon 라이브러리를 사용하며, 치아 부위 및 크기에 적합한 Convolution/Pooling 필터의 사이즈, 개수 및 이동 간격(Strides)을 설정하는 것이 바람직하다.
도 7에서 좌측은 치아 이미지 전체를 CNN 알고리즘으로 학습하여 진단 결과(치아 분석 데이터로서 위험 여부 및 지수)를 도출하는 것이고, 우측은 치아 이미지를 다시 8 부위로 분할하여 개별적으로 CNN 알고리즘으로 학습하여 진단 결과(치아 분석 데이터로서 위험 여부 및 지수)를 도출하는 예시이다.
도 8a 및 도 8b는 상기 CNN 알고리즘을 이용하여 치아 이미지를 분석하여 획득한 진단 결과 데이터이다(각 라벨별 확률 데이터).
CNN 알고리즘을 통해 치아 이미지로부터 치아 분석 데이터가 도출되면, 보고서 생성수단(220)은 구강건강상태 보고서를 생성하고, 이를 사용자 단말(100)로 전송한다(S50).
예컨대, 보고서 생성수단(220)의 빅 데이터 분석부(221)는 상기 치아 분석 데이터를 기존 치과 종합병원에서 의료진으로부터 받은 진단 및 치료 데이터인 빅데이터를 이용하여, 치아 상태 정보를 추출한다.
아울러 문진 분류 및 제공부(222)는 사용자가 제공한 문진 정보를 FFNN(Feed Forward Neural Network) 알고리즘을 분류한다. 여기서 FFNN 알고리즘은 도 9에 도시한 바와 같이, 설문 응답(사용자 정보)이 입력되면 진단 결과가 출력이 된다. Tensorflow, Keras 등의 Python 기반 라이브러리를 사용하여 입출력 구조에 적합한 FFNN를 설계하였다. 활성화 함수, 손실 함수, 최적화 방법, 병렬 컴퓨팅 구조, 과적합 문제 등에 대해서는 최근 연구 및 분석된 FFNN 알고리즘을 이용한다. 입력 데이터(설문 응답)를 전처리하고, 전처리 데이터를 학습 데이터와 검증 데이터로 분할한다. 이어, 학습 데이터는 신경 회로망 학습을 통해 학습이 이루어지고, 검증 데이터와 학습 결과 데이터를 검증 및 보완 절차를 통해 새롭게 설계된 신경 회로망으로 학습 된다. 그리고 검증 및 보완이 완료되면 최종 모델이 설문 진단 결과로 출력된다.
이어, 보고서 산출 및 제공부(223)는 상기 빅 데이터 분석부(221)에서 분석한 치아 상태 정보와 상기 문진 분류 및 제공부(222)에서 획득한 설문 진단 결과를 조합하여 구강건강상태 보고서를 생성한다. 이렇게 생성한 구강건강상태 보고서는 사용자 단말(100)로 전송된다.
여기서 구강건강상태 보고서에는 평상시 치아 관리를 위한 전문 모니터링 서비스가 함께 이루어진다. 구강건강상태 보고서는 원격 혹은 디지털로 행해지는 의료행위가 아닌 예방을 목적으로 하는 보고서이다. 즉, 단순히 사용자의 치아 건강 상태만을 보고서 형식으로 제공해주는 것이다. 사용자는 제공되는 구강건강상태 보고서를 보고, 병원 방문이 필요하다고 판단이 되면 사용자 단말(100)을 통해 구강 건강 관리서버(200)로 병원 예약을 요청한다. 사용자는 구강건강상태 데이터가 누적됨에 따라 치아관련 이력이 생성되며, 생성된 보고서를 기반으로 자녀의 구강 상태(예를 들어, 충치 상태)를 트래킹할 수 있다. 필요에 따라 병원 예약이 요청하면, 구강 건강 관리서버(200)의 병원 예약 수단(240)은 자동으로 병원을 예약하고, 병원 예약 정보를 사용자 단말(100)로 전송해준다.
여기서 병원 탐색 및 예약은 빠른 예약 가능한 병원 찾기 및 예약, 사용자 위치기준 가까운 거리의 병원 찾기 및 예약, 자체 랭킹 시스템에 의한 병원 찾기 및 예약, 명칭 검색으로 병원 찾기 및 예약 등의 과정 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 최적의 병원을 탐색하고 예약을 수행한다.
즉, 위치 정보, 사용자와 병원 간의 거리 정보, 진료 가능 시간 정보를 기초로 예약 병원을 탐색하고, 사용자의 병원 선택에 따라 병원 서버와 연동하여 병원을 예약한다.
예컨대, 사용자가 입력한 병원 명칭 또는 자체 추천 병원과 사용자 주변 병원 위치정보를 기초로 사용자 위치로부터 최단거리 병원을 탐색하여 추천하고, 사용자의 병원 선택에 따라 병원 서버와 연동하여 병원을 자동으로 예약한다.
다른 방법으로는, 소비자의 평가 및 자체 병원 평가 알고리즘을 이용하여 병원을 평가하여 랭킹을 정하고, 상기 랭킹 기반으로 예약 병원을 탐색하며, 사용자의 병원 선택에 따라 병원 서버와 연동하여 병원을 예약할 수 있다.
랭킹 시스템을 이용하는 병원 예약 방법은, 소비자의 평가 및 자체 병원 평가 알고리즘을 이용하여 평가된 후, 평가 결과를 기반으로 랭킹이 정해진 병원 정보를 의료정보 데이터베이스로부터 추출한다. 여기서 랭킹 시스템의 특성상 보다 높은 의료서비스를 받기 위한 소비자(사용자)의 욕구가 반영되는 것이기에, "지금 진료 가능한 병원"을 포함시켜 사용자에게 더욱 많은 옵션을 부여해주는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 특징으로서 자녀의 올바른 양치 습관을 확립하고, 자녀가 치과를 방문하지 않으면 발생할 수 있는 위험한 상황을 자연스럽게 교육하여 어린 자녀가 치과방문 및 치료를 할 수 있도록 교육하는 것이 가능하다.
예컨대, 상기 구강건강 애플리케이션을 통해 양치 교육을 선택하면, 구강 건강 관리서버(200)의 양치 교육 수단(230)에서 올바른 양치 습관 확립을 위한 애니메이션을 제공하고, 물 양치에 대한 음원도 제공하며, 아울러 게임을 통해 치과를 방문하도록 유도해준다.
상기 양치 교육 수단(230)의 애니메이션 제공부(231)는 올바른 양치 습관 확립을 위한 미리 제작된 치카송(약 2분)을 애니메이션 형태로 사용자 단말(100)로 전송한다. 애니메이션에는 음원도 함께 제공하여, 어린 자녀가 이를 따라하면서 양치를 하도록 유도하는 것이 바람직하다. 자녀가 양치를 완료하면, 물 양치 음원 제공부(232)는 물 양치를 위한 음원(일명, 오그리송)을 제공하여, 자녀가 물 양치를 하도록 유도해준다. 이러한 애니메이션 및 물 양치 음원이라는 교육 방식을 통해 올바른 양치 습관을 확립할 수 있게 된다.
아울러 자녀가 치과를 방문하여 치료를 할 수 있도록 교육하는 것도 가능하다. 예컨대, 자신의 실제 치아 이미지를 애니메이션에 삽입하고, 상기 진단한 구강건강 상태에 따라 분위기를 표현하여, 자녀가 자신의 구강 상태를 인지하도록 한다. 자녀의 실제 치아 이미지의 사용으로 현실성을 부각할 수도 있다. 여기서 분위기는 구강건강 상태가 좋으면 화사하고 밝은 화면의 애니메이션을 제공하고, 구강건강 상태가 치과 방문을 해야하는 상태이면 칙칙하고 어두운 화면의 애니메이션을 제공한다. 칙칙하고 어두운 화면 상태에서 치과를 방문하는 애니메이션과 치료를 하는 애니메이션을 제공한다. 애니메이션상에서 치과를 방문하여 치료를 하면 다시 화사하고 밝은 화면의 애니메이션으로 전환하여, 자녀가 치과를 방문하도록 유도한다. 이러한 애니메이션 교육을 통해 자녀가 치과를 방문하도록 유도할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징으로서 자녀의 구강건강상태 보고서를 보험회사에 전송하여, 관련 보험에 바로 활용할 수 있도록 하는 것도 가능하다. 보험회사는 구강건강상태 보고서를 이용하여 보험상품을 개발할 수 있다.
이러한 본 발명에 따르면 자녀의 치아 이미지를 촬영하여 업-로드하고, 문진표를 작성하여 전송만 하면, 딥러닝을 통해 치아 상태를 분석하여 구강건강상태 보고서를 실시간으로 사용자에게 제공함으로써, 사용자가 자녀(소아, 어린이)의 구강을 용이하게 관리하고, 충치 발생이나 충치 악화를 사전에 예방할 수 있게 되는 것이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
10: 치아 영상 획득수단
100: 사용자 단말
200: 구강 건강 관리서버
210: 정보 분석 수단
211: 이미지 학습부
212: 이미지 분석부
213: 이미지 진단부
220: 보고서 생성수단
221: 빅 데이터 분석부
222: 문진 분류 및 제공부
223: 보고서 산출 및 제공부
230: 양치 교육 수단
231: 애니메이션 제공부
232; 물 양치 음원 제공부
240: 병원 예약수단
100: 사용자 단말
200: 구강 건강 관리서버
210: 정보 분석 수단
211: 이미지 학습부
212: 이미지 분석부
213: 이미지 진단부
220: 보고서 생성수단
221: 빅 데이터 분석부
222: 문진 분류 및 제공부
223: 보고서 산출 및 제공부
230: 양치 교육 수단
231: 애니메이션 제공부
232; 물 양치 음원 제공부
240: 병원 예약수단
Claims (8)
- 어린이(소아 포함)의 구강건강을 관리하고, 구간건강관리를 위해 교육하는 시스템으로서,
어린이의 치아 전치부를 촬영하여 치아 영상을 획득하는 치아 영상 획득수단;
상기 치아 영상 획득수단과 통신을 통해 치아 영상을 획득하고, 획득한 치아 영상 정보와 어린이의 개인 정보 및 문진 데이터를 제공하고, 구강건강상태 보고서를 요청하는 사용자 단말; 및
상기 사용자 단말로부터 제공되는 치아 이미지를 딥러닝으로 분석하여 구강건강상태 보고서를 생성하여 상기 사용자 단말로 전송해주며, 양치교육을 위한 애니메이션을 제공하여 양치 교육과 치과방문 교육을 유도하는 구강 건강 관리서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템.
- 청구항 1에서, 상기 치아 영상 획득수단은 몸체, 몸체의 일단에 형성된 하프 미러; 상기 하프 미러의 내측에 내장되어 치아 전치부를 촬영하는 카메라; 상기 카메라의 촬영을 위한 촬영 버튼; 상기 몸체에 내장되며 상기 카메라에 의해 촬영된 치아 이미지를 통신을 통해 상기 사용자 단말로 전송하는 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템.
- 청구항 1에서, 상기 구강 건강 관리서버는 사용자의 차아 이미지를 딥러닝으로 학습하여 분석 데이터를 추출하는 정보 분석 수단; 상기 정보 분석 수단에서 추출한 분석 데이터와 문진 정보를 빅데이터를 기반으로 분석하여 구강건강상태 보고서를 생성하고, 생성한 구강건강상태 보고서를 상기 사용자 단말에 전송하는 보고서 생성수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템.
- 청구항 3에서, 상기 구강 건강 관리서버는 상기 사용자 단말에 양치 습관 및 치과 방문을 위한 애니메이션을 제공하여 양치 교육을 하는 양치 교육수단; 상기 사용자 단말을 통해 병원 예약이 요청되면, 상기 구강건강상태 보고서의 증상에 대응하는 병원을 탐색하여 자동으로 예약을 수행하고, 병원 예약 정보를 상기 사용자 단말에 전송하는 병원 예약 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템.
- 청구항 3에서, 상기 정보 분석 수단은 치아 이미지를 학습하는 이미지 학습부; 상기 이미지 학습부에서 학습한 결과를 분석하는 이미지 분석부; 상기 이미지 분석 결과를 기초로 딥러닝을 통해 상기 치아 이미지를 분석하여 치아 이미지 분석데이터를 추출하는 이미지 진단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템.
- 청구항 3에서, 상기 보고서 생성수단은 상기 정보 분석 수단에서 제공하는 치아 이미지 분석 데이터를 빅 데이터 기반으로 분석하는 빅데이터 분석부; 상기 사용자 단말에 문진 데이터를 제공하며, 사용자 단말로부터 제공되는 문진 정보를 분류하는 문진 분류 및 제공부; 상기 빅데이터 분석부의 분석 결과와 상기 문진 분류 및 제공부의 문진 정보 분류 정보를 기초로 구강건강상태 보고서를 산출하고, 산출한 구강건강상태 보고서를 제공하는 보고서 산출 및 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템.
- 청구항 4에서, 상기 양치 교육수단은 양치 교육을 위한 애니메이션을 제공하는 애니메이션 제공부; 물 양치 교육을 위한 음원을 제공하는 물 양치 음원 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템.
- 청구항 4에서, 상기 병원 예약 수단은 사용자가 입력한 병원 명칭 또는 자체 추천 병원과 사용자 주변 병원 위치정보를 기초로 사용자 위치로부터 최단거리 병원을 탐색하여 추천하고, 사용자의 병원 선택에 따라 병원 서버와 연동하여 병원을 자동으로 예약하거나, 소비자의 평가 및 자체 병원 평가 알고리즘을 이용하여 병원을 평가하여 랭킹을 정하고, 상기 랭킹 기반으로 예약 병원을 탐색하며, 사용자의 병원 선택에 따라 병원 서버와 연동하여 병원을 예약하는 것을 특징으로 하는 어린이 구강건강 관리 및 교육시스템.
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