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Segmentation of temporomandibular joint structures on mri images using neural networks for diagnosis of pathologies

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  • Haebom

저자

Maksim I. Ivanov, Olga E. Mendybaeva, Yuri E. Karyakin, Igor N. Glukhikh, Aleksey V. Lebedev

개요

본 논문은 인공지능을 활용하여 자기공명영상(MRI)에서 턱관절(TMJ)의 병리, 특히 관절원판 분절을 진단하는 방법을 탐구한다. TMJ 병리의 높은 유병률과 의료기관에서 진단의 정확성 및 속도 향상의 필요성으로 인해 연구의 중요성이 높다. 기존 솔루션(Diagnocat, MandSeg)은 뼈 구조에 초점을 맞추어 관절원판 연구에는 적합하지 않다는 분석 결과를 바탕으로 94개의 이미지("턱관절"과 "턱" 클래스)로 구성된 독창적인 데이터셋을 수집하고 데이터 증강 기법을 사용했다. U-Net, YOLOv8n, YOLOv11n, Roboflow 신경망 모델을 훈련하고 비교하여 Dice Score, Precision, Sensitivity, Specificity, Mean Average Precision 지표로 평가했다. 결과적으로 Roboflow 모델이 턱관절 분절에 잠재력이 있음을 확인했으며, 향후 턱 사이의 거리 측정 및 관절원판 위치 결정 알고리즘 개발을 통해 TMJ 병리 진단을 개선할 계획이다.

시사점, 한계점

시사점: Roboflow 모델을 이용한 TMJ 관절원판 분절의 가능성을 제시하였다. 향후 알고리즘 개발을 통해 TMJ 병리 진단의 정확도와 속도를 향상시킬 수 있다. 데이터 증강 기법을 활용하여 소규모 데이터셋의 한계를 어느 정도 극복하였다.
한계점: 데이터셋의 크기가 제한적이다 (94개 이미지). 현재는 관절원판 분절에만 집중하였으며, 턱 사이의 거리 측정 및 관절원판 위치 결정 알고리즘은 아직 개발 단계이다. 다양한 TMJ 병리 유형에 대한 일반화 성능 검증이 추가적으로 필요하다. 다른 모델들과의 비교 분석이 더욱 심도있게 이루어질 필요가 있다.
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