自己組織化マップによる顎矯正手術計画の解析と計画支援システムの開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13672181
• Research Institution: Fukuoka College of Health Sciences
• Principal Investigator: 升井 一朗 福岡医療短期大学, 歯科衛生学科, 教授 (50131884)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 神酒 勤 九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 助教授 (20231607) ; 山川 烈 九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 教授 (00005547)
• Keywords: 顎変形症 / 軟組織側貌による分類 / 自己組織化マップ / 遺伝的アルゴリズム / 頭部X線規格写真 / ネオファジィニューロン / 側貌予測

Research Abstract

本研究では、顎変形症患者の外科的矯正治療における顎矯正手術計画を支援する人工知能システムを開発した。
平成13年度は、頭部X線規格写真(以下セファロ)分析(軟組織側貌分析)に基づいた症型分類を目的に、自己組織化マップと遺伝的アルゴリズムを融合した分類手法を考案し、バイオメディカル・ファジィ・システム学会第14回年次大会で発表した。さらに、重み付きユークリッド距離に基づく自己組織化マップを多段配置した分類方法を考案した。これにより臨床医の症型診断と90%以上一致することがわかった。以上の成果は1st.Int.Conf.on Soft Computing and Intelligent Systems、バイオメディカル・ファジィ・システム学会九州山口支部会、第3回自己組織化マップ研究会およびバイオメディカル・ファジィ・システム学会第15回年次大会にて発表した。
平成14年度は、セファロ分析(軟組織側貌分析)データをもとに類似症例を自動検索する画像データベースの構築を目的に、顎変形症患者の側貌写真および側方セファロ写裏を収集し、パソコンに取り込み、パソコン上で硬・軟組織側貌分析を行うプログラムを作成した。また、手術による軟組織側貌計測点の移動量を予測するため、術前の硬・軟組織側貌と顎骨の移動位置から術後側貌を予測する方法を、ネオファジィニューロンおよび分類手法(前年度開発)を組み合わせた手法で提案した。
以上の成果を基に、平成15年度は、(1)類似症例を自動検索する画像データベース(プロトタイプ)を作成した。また、(2)術前の側貌形態(硬・軟組織側貌)および顎骨の移動位置から術後側貌を予測するシステムを搭載し、顎矯正手術計画支援システムをパソコン上に構築した。さらに、新規症例に応用して臨床応用の可能性を探ることを目的に、ソフトウェアの開発と改良を行った。これらの成果を、第16回国際口腔顎顔面外科学会および第16回バイオメディカル・ファジイ・システム学会年次大会において発表した。

Research Products

• [Publications] K.Horio, I.Masui, M.Kumamoto, T.Yamakawa: "Hierarchical Classification Method Based on Self-Organizing Maps and Genetic Algorithm"Proc.of the 1st Int.Conf.on Soft Computing and Inteligent Systems(SCIS2002). in CD-ROM. (2002)
• [Publications] 堀尾恵一, 升井一朗, 山川 烈: "症型分類に基づいた顎変形症術後側貌の予測"バイオメディカル・ファジィ・システム学会第15回年次大会講演予稿集. 1・1. 21-24 (2002)
• [Publications] 山川 烈.升井一朗, 堀尾恵一, 熊本将志: "重み付き距離測度を用いた階層型自己組織化マップよる分類手法"第3回自己組織化マップ研究会予稿集. 1・1. 39-42 (2001)
• [Publications] 堀尾恵一, 升井一朗, 山川烈: "SOMを応用した軟組織側貌分類に基づく顎変形症診断"バイオメディカル・ファジィ・システム学会第14回年次大会講演予稿集. 1・1. 38-41 (2001)