論文の概要: Automated 3D cephalometric landmark identification using computerized
tomography
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.05205v1
- Date: Wed, 16 Dec 2020 07:29:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-05-06 10:42:18.622915
- Title: Automated 3D cephalometric landmark identification using computerized
tomography
- Title(参考訳): コンピュータトモグラフィーによる3次元脳波ランドマークの自動識別
- Authors: Hye Sun Yun, Chang Min Hyun, Seong Hyeon Baek, Sang-Hwy Lee, Jin Keun
Seo
- Abstract要約: 頭蓋骨の形状を代用する3次元頭蓋骨計測のランドマークの同定は、頭蓋骨計測の基本的なステップである。
近年,ディープラーニング(dl)を用いた2次元頭部画像の自動ランドマーク作成が大きな成功を収めているが,80以上のランドマークに対する3次元ランドマークは,まだ満足のいくレベルには達していない。
本論文では,匿名化されたランドマークデータセットと対のCTデータを取り除いた,半教師付き3次元ランドマーク用DL法を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.4349468613117398
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Identification of 3D cephalometric landmarks that serve as proxy to the shape
of human skull is the fundamental step in cephalometric analysis. Since manual
landmarking from 3D computed tomography (CT) images is a cumbersome task even
for the trained experts, automatic 3D landmark detection system is in a great
need. Recently, automatic landmarking of 2D cephalograms using deep learning
(DL) has achieved great success, but 3D landmarking for more than 80 landmarks
has not yet reached a satisfactory level, because of the factors hindering
machine learning such as the high dimensionality of the input data and limited
amount of training data due to ethical restrictions on the use of medical data.
This paper presents a semi-supervised DL method for 3D landmarking that takes
advantage of anonymized landmark dataset with paired CT data being removed. The
proposed method first detects a small number of easy-to-find reference
landmarks, then uses them to provide a rough estimation of the entire landmarks
by utilizing the low dimensional representation learned by variational
autoencoder (VAE). Anonymized landmark dataset is used for training the VAE.
Finally, coarse-to-fine detection is applied to the small bounding box provided
by rough estimation, using separate strategies suitable for mandible and
cranium. For mandibular landmarks, patch-based 3D CNN is applied to the
segmented image of the mandible (separated from the maxilla), in order to
capture 3D morphological features of mandible associated with the landmarks. We
detect 6 landmarks around the condyle all at once, instead of one by one,
because they are closely related to each other. For cranial landmarks, we again
use VAE-based latent representation for more accurate annotation. In our
experiment, the proposed method achieved an averaged 3D point-to-point error of
2.91 mm for 90 landmarks only with 15 paired training data.
- Abstract(参考訳): 頭蓋骨の形状を代用する3次元頭蓋骨計測のランドマークの同定は、頭蓋骨計測の基本的なステップである。
3dct画像からの手動ランドマーク作成は、訓練された専門家にとっても面倒な作業なので、自動3dランドマーク検出システムは非常に必要です。
近年, 深層学習(DL)を用いた2次元脳波の自動的ランドマーク化は大きな成功を収めているが, 医療データの利用に関する倫理的制約により, 入力データの高次元性や学習量の制限といった機械学習を妨げる要因から, 80以上のランドマークを用いた3次元ランドマーク化は, まだ満足のいくレベルに達していない。
本稿では,匿名化ランドマークデータセットを利用した3次元ランドマーク作成のための半教師付きdl法を提案する。
提案手法は,まず少数の簡易参照ランドマークを検出し,それを用いて変分オートエンコーダ(vae)で学習した低次元表現を用いてランドマーク全体の大まかな推定を行う。
匿名化されたランドマークデータセットは、VAEのトレーニングに使用される。
最後に, 下顎骨と頭蓋骨に適した分離戦略を用いて, 粗さを推定した小さな境界箱に粗さ検出を適用した。
下顎のランドマークについて, パッチベースの3D CNNを下顎骨(上顎から分離した)の分割像に適用し, ランドマークに関連付けられた下顎骨の3次元形態的特徴を捉えた。
コンディル周辺の6つのランドマークは、互いに密接に関連しているため、1つずつではなく、一度に検出する。
頭蓋のランドマークについては、vaeベースの潜在表現をもっと正確なアノテーションとして使用します。
本実験では,90個のランドマークに対して平均2.91mmの3次元点間誤差を15対のトレーニングデータで達成した。
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