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DeepCare开发者笔记

儿童口腔评估功能篇

我们相信好的科技产品应该是有温度的,它在帮助用户获取信息、扩展能力、提升效率的同时,让用户如沐春风,在潜移默化间建立情感连接,而不是以高高在上的姿态拒人千里之外。这一点在我们所处的医疗服务领域尤为重要。 在DeepCare,我们持续设计和开发创新性的口腔智能产品,帮助口腔诊所提升医学数据分析和沟通效率,降低运营和管理成本,同时为患者提供优质的诊疗服务体验。我们的产品既面向专业口腔医务人员和管理者,也面向患者和普通消费者。怎么能从纷繁多样的数据流中梳理出关键诊疗线索,怎么能使艰深生涩的医疗术语和过程更容易让人理解,是我们每一天都在思索和处理的问题。

最近我们对DeepCare AI牙医系统功能进行拓展,新增了对于儿童口腔全景片的支持。这是一个既有挑战性又有趣的开发任务,我们需要从小朋友的口腔影像中自动识别出形态各异的牙齿,发现可能存在的口腔问题,预测评估牙齿未来的生长发育情况,更重要的是,我们希望把复杂的算法分析结果以一种友好的形式呈现,面向小朋友,让小朋友喜欢看而且能看得懂。 首先我们需要训练算法“看懂”儿童口腔全景片。DeepCare AI牙医此前已经在成年人全景片上达到很好的分析效果,自动描绘牙齿和其他关键结构,标识牙号,提示常见口腔问题风险,自动生成个性化健康评估报告,但是儿童口腔影像的图像特征比成年人复杂得多,算法不能直接套用。

很多人在第一次看儿童口腔影像的时候会感到一丝惊悚,密集恐惧症都要犯了。简单来讲,人类一般会有两套牙齿,20颗乳牙和28到32颗恒牙。乳牙在婴儿时期萌出,然后从大约5岁开始,乳牙逐渐被恒牙替换,直到约12岁到13岁时换牙结束。在这个活跃的动态过程中,每一颗牙都会经历不同的生长发育阶段,在不同阶段又具有不同的形态和位置。因此儿童口腔影像中存在着数量众多、类型不同、形态各异、空间关系复杂的牙齿。这种影像有时候医生都会看花眼,对于算法来说就更难了。

怎么解决问题呢?我们还是采用了以数据为驱动的人工智能方法,在此前已经经过我们充分训练和优化的成年人全景片分析算法的基础上,采集和标注了大量儿童全景片,输入算法进行新的训练和优化,在这个过程中对深度学习网络模型结构进行针对性调整,再融入牙齿及牙列生长发育各阶段状态的先验知识,最终实现了对儿童全景片的准确高效自动分析。 我们的算法现在不仅可以从儿童全景片中找到每颗牙齿,准确识别它是哪一颗牙齿,提示影像中存在的口腔问题风险,而且还能根据口腔状态判断当前年龄,基于牙齿形态、排列和空间关系预测每一颗牙齿的萌出时间和未来发育过程。在进行了综合深入的测试之后,医生们对算法的性能和效果都表示非常认可

下一个问题是怎么把这些复杂丰富的算法分析结果展现给家长和小朋友们呢?如果我是一个小朋友,我会想看到什么样的口腔健康评估报告呢?答案是,我不想看什么口腔健康评估报告, 我想看的是漂亮的图画和有趣的故事。没错,这就是我们的设想:把分析结果变成一个绘本故事,就叫《牙齿王国漫游指南》,拒绝刻板,拒绝枯燥,拒绝说教,这是属于小朋友的故事。他/她的牙齿们在这里快乐地生活着,有的在睡觉,有的喜欢冒险,有的生病了需要照顾,每一个牙齿都有鲜活的形象和独特的性格,而这位小朋友就是王国的守护者。

最有趣的部分是,这是一个定制的专属于当前小朋友的故事:每一个牙齿的形象和状态都对应着这位小朋友每一颗真实牙齿的类型、形态、发育阶段和状态,而故事的内容和走向也受到小朋友口腔健康状态的影响

有了这样的概念和设想,该怎么实现呢?我们为每一颗牙齿的不同阶段和状态设计了卡通形象。我们的算法输出了当前小朋友有哪些牙齿,每颗牙齿的类型、形态、发育阶段和状态。把算法输出和卡通素材做自动对应匹配,就可以得到小朋友个性化的“牙齿王国居民们”的形象了。儿童口腔全景片又该怎么展示呢,这样的影像样式并不美观,甚至可能会使第一次看的大人产生不适感,对儿童就更不友好了,而且影像中往往还重叠着颅颌面的各种解剖结构,曝光和清晰度不均匀,更存在一定程度的变形扭曲,正确的读片需要像医生或算法一样经过大量专业训练,所以影像在展示给小朋友和家长之前应该做一些处理。

我们对影像中的信息做了取舍,根据应用场景,把大部分不相关的次要信息隐去,然后根据实际牙齿的位置和空间关系,以萌出基准线为参考,换算坐标,用卡通形象在影像中作替代和重建。另外我们还分析甄别了影像中牙齿表现出的拥挤和倾斜是由影像拍摄产生的、图形性的,还是实际存在的、病理性的,处理之后仅保留了病理性的异常。这样一来,我们就把一张儿童全景片抽象化处理成了一张“牙齿王国合影”,既保留了影像的核心信息,又使非专业观众可以清晰理解。在这种抽象化卡通化的基础上,我们设计算法,预测推演了未来几年牙齿的发育状态,做成了一个小的定制动画片,模拟当前小朋友未来的口腔变化

最后,我们在文本方面也做了特别的设计,从“牙齿王国漫游指南”的概念出发,用故事性的口吻,以简单的短句表述口腔状态、事件和预防治疗方法,这样医生或者家长就可以一边讲故事,一边跟小朋友沟通口腔相关信息了,毕竟小朋友是他/她自己口腔健康防护最重要的参与者,是“牙齿王国的守护者”。我们把关于小朋友口腔状态更专业更全面的说明内容以注释的形式放在了报告相关页面的角落,供家长们进一步了解。

这就是我们在开发DeepCare AI牙医儿童口腔全景片分析功能背后的故事,我们把艰深复杂的医学信息和人工智能技术藏在了一个清新、温暖的故事中。我们努力推进技术的突破和创新,我们也关注用户体验和产品的温度。这样的开发理念让我们每一天的工作都充满挑战和趣味,我们乐在其中。

我们还在不断完善儿童口腔影像的分析功能,还在设计有趣的素材丰富它的内容。希望专业用户和家长小朋友们能喜欢我们的产品,也衷心欢迎大家在使用和体验之后跟我们交流感受和想法,期待收到您的反馈。

Peace.

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