В России разработали систему для оценки лечения зубов с использованием робота-тренажера
В прошлом году ученые Пермского Политеха разработали антропоморфный робот-симулятор — тренажер для студентов-стоматологов с технологиями ИИ. Нейросети позволяют вести диалог с роботом и распознают объекты на изображении, чтобы оценивать результаты лечения зубов студентами. При этом система должна надежно локализовать и детально оценить свойства зуба во рту тренажера и то, как они меняются в ходе операции. Для этого ученые ПНИПУ разработали двухступенную схему распознавания и усовершенствовали методы обработки, что до 92 процентов повысило точность в нестабильных условиях съемки. Теперь нейросеть оценивает не только количественные показатели (размеры, глубину отверстия для пломбы, толщину снятого слоя эмали), но и качественные, например, правильно ли выполнена фрезеровка, нет ли скосов, равномерны ли дно и стенки зуба.
Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления». Исследование проводилось при финансовой поддержке Пермского НОЦ «Рациональное недропользование».
Проект «антропоморфного стоматологического симулятора» – это тренажер для студентов-стоматологов, на котором учащиеся могут безопасно отрабатывать свои навыки в проведении основных процедур – лечение кариеса, обработка зуба под коронку, удаление и лечение канала. Встроенная нейросеть с помощью видеокамер позволяет оценить результаты работы, обрабатывая полученные изображения.
Современные нейросети способны определять множество объектов разных классов без применения каких-либо дополнительных схем. Обычно для поиска и классификации объектов на фотографиях используют простую одноступенную нейросеть. Она, например, может с высокой точностью находить зубы в челюсти тренажера, несмотря на постоянное изменение освещенности и самой формы объекта в ходе лечения. Но если необходимо проанализировать не сам объект, а только его часть, допустим, небольшую пломбу, задача усложняется, повышается количество ложных срабатываний. Нейросеть может ошибочно принимать блики и неровности внутри полости рта за искомые отверстия в зубе или совсем пропускать их.
Ученые Пермского Политеха разработали двухступенную схему распознавания, которая анализирует фото в поисках составных объектов (отдельных зубов), вырезает, нормализует их по размерам и анализирует каждый фрагмент по отдельности для определения искомых мелких объектов (пломб, отверстий).
«На первой ступени производится поиск области интереса, то есть первая нейросеть определяет только объекты «зуб» и «зуб с дыркой». Они вырезаются и передаются на вторую ступень, где распознаются уже отверстия в зубах и их свойства», — объясняет Андрей Кокоулин, доцент кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ, кандидат технических наук.
Предварительная обработка фото особенно актуальна для определения свойств малых объектов, так как их изменения сложнее обнаружить. Она позволяет устранить шум, повысить контрастность и яркость, а также улучшить четкость, что делает изображение более информативным. Из-за того, что зубы имеют цвет близкий к белому, на них плохо видны контуры вырезанных отверстий. Также мешает отсвечивание подсветки, необходимой для работы камер. Политехники дополнительно встроили в систему программу для улучшения контраста, которая сохраняет локальные детали и структуры изображения, что важно для точного определения границ мелких объектов на изображении.
Форма зуба представляет собой кривую, и в ходе процедуры важно вычислять размеры его границ, глубину отверстий и количество снятой эмали. Для этого ученые разработали метод измерения объекта сложной формы, позволяющий проводить расчеты в трех измерениях.
«Применение нашей двухступенной системы до 92 процентов увеличило точность и до пяти процентов уменьшило количество ложноположительных срабатываний. Для каждого варианта лечения нейросеть может определить свои количественные параметры. Для «кариеса» и «канала» — размеры полости под пломбу, для «коронки» — толщину и равномерность снятого слоя с боков и сверху зуба. А также качественные показатели — правильно ли выполнено лечение, не сломался ли зуб при удалении и насколько ровные стенки», — поделился Андрей Кокоулин.
Политехники отмечают, что в перспективе возможно создание мобильного приложения, с помощью которого можно сфотографировать вылеченный зуб (еще без пломбы или коронки) и оценить качество лечения. Также предложенный метод анализа можно использовать везде, где нужна съемка различных составных конструкций и механизмов со множеством деталей.
Разработанная учеными ПНИПУ система на основе нейросети существенно улучшает обучение студентов на стоматологическом тренажере, а также вносит большой вклад в развитие современной технологичной медицины в России.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Ученые обнаружили, что дубы выработали эффективную стратегию, позволяющую им защищаться от пожирающих молодую листву гусениц — если предыдущий весной деревья сильно пострадали от их нашествия, то на следующий год почки распустятся на три дня позже. Трехдневной задержки достаточно, чтобы резко снизить выживаемость гусениц.
Поставщик элементов окололунной станции попытался сдать клиентам изделия, подвергшиеся коррозии еще до начала его монтажа. Об этом заявил новый глава NASA Джаред Айзекман. Защищая свою позицию, поставщик сообщил, что ранее он поставлял модули с коррозией для МКС, но они все равно до сих пор работают. NASA использует скандал для отказа от алогичного проекта Lunar Gateway, обитаемой космической станции на окололунной орбите.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
Вода из другой звездной системы оказалась не похожа на земную: в составе третьего межзвездного объекта нашли рекордное содержание дейтерия — тяжелого изотопа водорода. Этот химический след указывает на необычные условия формирования системы, где возникла комета, и меняет представления о сценариях рождения далеких планетных систем.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно