Uutiset

Tekoälystä apua hammasimplanttien asennukseen – Suomessa kehitetty malli paikantaa tarkasti alaleuan hermokanavan

Syväoppimismenetelmään perustuva malli paikantaa mandibulaarikanavan ihmistä nopeammin ja muita automatisoituja menetelmiä tarkemmin.
CBCT scan showing the location of the mandibular canals in the lower jaw
Lähde: Nature Scientific Reports

Suomessa kehitetty uusi syväoppimismenetelmä voi tuoda merkittävää helpotusta hammaslääkäreiden ja radiologien työhön. Menetelmä auttaa nimittäin paikantamaan tarkasti alaleuan hermokanavan eli mandibulaarikanavan, mikä puolestaan helpottaa esimerkiksi hammasimplanttien asennusta.

Hammasimplanttia asentavan hammaslääkärin täytyy tietää mandibulaarikanavan sijainti tarkkaan, jotta hän voi suunnitella implantin koon ja asennon sekä itse toimenpiteen. Alaleuka on anatomisesti monimutkainen rakenne, jonka diagnosointiin käytetään röntgenkuvausta tai tietokonetomografiaa (TT). Tavallisesti hammaslääkäri tai radiologi etsii mandibulaarikanavan sijainnin kuvasta käsin, mikä on työlästä ja aikaa vievää. Siksi luotettava ja automatisoitu tapa helpottaisi heidän työtään merkittävästi.

Suomen tekoälykeskus FCAI:n, Tampereen yliopistollisen sairaalan, hammashoidossa käytettäviä laitteita valmistavan Planmecan ja lontoolaisen Alan Turing -instituutin tutkijat kehittivät ratkaisuksi mandibulaarikanavan paikantavan menetelmän, joka perustuu syvien neuroverkkojen koulutukseen ja käyttöön. Tutkijat kouluttivat neuroverkkomallia datajoukolla, joka koostui kolmiulotteisista kartiokeilatietokonetomografialla (KKTT) otetuista kuvista.

Malli on rakenteeltaan täysin konvolutiivinen neuroverkko (fully convolutional neural network), joka kykenee tunnistamaan kuvista haluttuja rakenteita, kuten mandibulaarikanavan, hyvin tehokkaasti. Tutkimustulosten perusteella menetelmä paikansi mandibulaarikanavat erittäin tarkasti ja päihitti tehtävässä tilastolliseen muotoanalyysiin perustuvat mallit (statistical shape models), jotka on aikaisemmin todettu parhaaksi automatisoiduksi tavaksi paikantaa mandibulaarikanavat.

Valtaosa hammaslääkärin vastaanotolle tulevista tapauksista on niin sanotusti hyvälaatuisia ja helppoja: potilaalla ei ole esimerkiksi osteoporoosia. Silloin malli on tehtävässä käytännössä yhtä tarkka kuin ihminen, vapauttaen ihmisen muihin työtehtäviin. ”Vaikeiden tapausten osalta ennustetta joutuu mahdollisesti muokkaamaan, joten kone ei vielä pysty toimimaan täysin itsenäisesti”, tohtorikoulutettava Joel Jaskari kertoo.

Tekoälyn hyödyntämisen etuna on, ettei inhimillisiä vaihteluita tule: kone tekee arvion aina yhtä tarkasti ja nopeasti. ”Tutkimustyön tavoitteena ei kuitenkaan ole korvata radiologeja vaan luoda avustava työkalu, joka nopeuttaa ja tehostaa heidän työtään, jotta heille vapautuisi aikaa keskittyä haastavimpiin tapauksiin”, professori Kimmo Kaski muistuttaa.

Tutkimuksessa mukana ollut Planmeca kehittää paraikaa malliin perustuvaa ohjelmistoa asennettavaksi KKTT-kuvantamislaitteisiinsa. Tutkimustulokset julkaistiin hiljattain arvostetussa Nature Scientific Reports -julkaisussa. Linkki tutkimusartikkeliin: https://www.nature.com/articles/s41598-020-62321-3

Lisätiedot

Joel Jaskari
Tohtorikoulutettava
Aalto-yliopisto, FCAI
Puh. +358 50 4954 885
[email protected]

Jaakko Sahlsten
Tohtorikoulutettava
Aalto-yliopisto, FCAI
[email protected]

Kimmo Kaski
Professori
Aalto-yliopisto, FCAI
Puh. +358 50 5604 825
[email protected]

Suomen tekoälykeskus FCAI on valtakunnallinen tekoälyn osaamiskeskus, jonka ovat perustaneet Aalto-yliopisto, Helsingin yliopisto ja VTT. FCAI:n tavoitteena on kehittää uudenlaista tekoälyä, joka pystyy toimimaan ihmisen kanssa monimutkaisessa ympäristössä ja auttamaan suomalaista teollisuutta uudistumaan. Tekoälykeskus on yksi Suomen kuudesta tutkimuksen lippulaivasta. Suomen Akatemian lippulaivaohjelma tukee korkeatasoista tutkimusta.

FCAI:n verkkosivut

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:

Lue lisää uutisia

Vihreän siirtymän rakentajat
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Uusi podcast: Vihreän siirtymän rakentajat

Vihreän siirtymän toteuttamisessa kiinteistöala on avainasemassa. Talotekniikka on sen vaikuttavin keino torjua ilmastonmuutosta ja vastata EU:n kiristyviin energiavaatimuksiin. Uusi Vihreän siirtymän rakentajat - podcast tuo esiin talotekniikan tutkijoita, kehittäjiä ja toteuttajia, jotka jakavat näkemyksiään ja ideoitaan matkalla kohti kestävämpää kiinteistö- ja rakennusalaa.
Tekstiilikemia-tutkimusryhmä
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Vihreämpiä, turvallisempia ja innovatiivisempia tekstiilejä

Professori Ali Tehrani ja hänen tutkimusryhmänsä keskittyvät johonkin meille kaikille hyvin tuttuun - tekstiileihin.
Näytös-tunnuskuva. Kahdet jalat ja jalkineet keltaiseksi sävytetyssä kuvassa
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Aalto-yliopiston muotinäytös laajenee myös näyttelyksi

Aalto-yliopiston vuotuinen muotitapahtuma laajenee tänä vuonna kaksiosaiseksi. Perinteeksi muodostunut muotinäytös Näytös saa rinnalleen uuden tapahtuman Näyttelyn.
Nesteen polttoainejalostamon tankit Porvoossa
Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Yhteistyö Aallon kanssa tuo Nesteelle merkittävää taloudellista hyötyä

Yhteistyön tuloksena Nesteen polttoainetutkimukseen tuotiin digitaalisia työkaluja perinteisen testaamisen rinnalle.