Panoramik X-ray diş görüntülerinde diş bölgesinin ve dişlerin makine öğrenimi ve derin öğrenme ile bölütlenmesi

Panoramik X-Ray diş görüntülerinden dişlerin olduğu bölgenin ve dişleri bölütlenmesi, çeşitli hastalıkların belirlenmesi için önemli hale gelmiş bulunmaktadır. Özellikle son dönemde gelişen teknoloji ile birlikte çalışmalara dahil olmaya başlayan Yapay Zeka (AI) temelli yapılar, hem dişlerin tespiti ve bölütlenmesi sürecini kısaltmayı hem de diş hekimlerine karar destek yapıları oluşturarak yanlış teşhisi ortadan kaldırmayı amaçlamaktadır. Ham görüntülerdeki diş olmayan piksellerin diş olan piksellere göre fazla olması ve görüntülerdeki kontrast ve renk seviyesinin bölgesel olarak farklılık göstermemesi görüntü işlemeyi zorlaştırmaktadır. Bu tezin amacı, panoramik x-ray görüntülerindeki dişlerin olduğu bölgeyi ve dişleri otomatik olarak bölütleyebilmektir. İlk olarak, görüntülerin boyutlarını hem her görüntü için sabit olması hem de işlemsel olarak hızlı sonuçlar almak için düşürerek alt-örnekleme yapılmıştır. Sonraki aşamada, görüntülerdeki diş alanının merkez noktası otomatik olarak belirlenmiştir. Daha sonra piksellerin yeğinlik değerleri, bulunan merkez noktasına göre x koordinatı, bulunan merkez noktasına göre y koordinatı ve 3x3 penceresinde maksimum ve minimum değerlerin çıkarılmasıyla elde edilen öznitelikler kullanılarak diş bölgesinin bölütlenmesi gerçekleştirilmiştir. Bunun için bir Makine Öğrenme (ML) algoritması olan CatBoost algoritması kullanılmıştır. Makine Öğrenme (ML) modeli oluşturulurken, veri setinin ezberlenmesini önlemek için eğitim veri setinin k-kat çapraz doğrulaması ve hiper parametrelerin ızgara arama optimizasyonu yöntemleri uygulanmıştır. Diş bölgesini tam olarak bölütleyebilmek için makine öğrenmesi modelinden elde edilen her sonucun üzerinde ağız bölgesinin deforme olabilen şekiller uydurulmuştur. Bu sayede diş bölgesi içinde bulunmayan piksellerden kurtulunmuş ve diş bölgesi bölütlemesi yapılmıştır. Diş bölgesini bölütledikten sonra Derin Öğrenme (DL) modeli oluşturulup bu modele sadece bölütlenen diş bölgeleri giriş olarak verilmiştir. Model içinde karalılığı sağlamak ve işlem hızını arttırmak amacıyla elde edilen bölütlenmiş diş bölgeleri görüntülerinin boyutları düşürülerek alt-örnekleme yapılmıştır. Derin Öğrenme (DL) sonucunda her görüntü üzerinde dişlere ait olan bir pencere elde edilmiştir. Her pencere içindeki dişlerin tam bölütlenmesi için Tony F. Chan ve Luminita Vese (Chan-Vese) algoritması uygulanmıştır. Bu sayede pencereler dişlerin şeklinde küçültülmüş ve bölütmele işlemi yapılmıştır. Sonuçlar, Makine Öğrenmesi (ML) ve Derin Öğrenme (DL) için öğrenme eğrisi; dişlere ait olan piksellerin doğruluğunu ölçmek için F1, doğruluk, hatırlama ve kesinlik skorları kullanılarak analiz edilmiştir.