Porovnanie objektov a talentové skúšky

Všetci chceme zdravé zuby a krásny úsmev a v BRAIN:IT nám záleží na kvalite nášho zdravotníctva. Vďaka našej aplikácií 3D Comparátor vyberáme tých najlepších zubných technikov na celom Slovensku a možno aj celom svete. V Brain: IT sme sa opäť rozhodli dopomôcť nášmu zdravotníctvu prostredníctvom 3D comparátora a talentových skúšok z databázy uchádzačov o štúdium na Jesseniovej fakulte v Martine.

Naša výzva a ciele

Prijímacia komisia musí vybrať každý rok len 11 najlepších uchádzačov s pomedzi 100 až 200 všetkých uchádzačov o štúdium na prestížnej fakulte zubného lekárstva v Martine. Vzhľadom na ľudskú nedokonalosť a subjektívne zhodnotenie sme sa v spolupráci s Jesseniovou lekárskou fakultou v Martine Univerzity Komenského rozhodli v BRAIN:IT vytvoriť objektívny systém vyhodnotenia talentových skúšok pre zubného technika.

Rýchlosť

výsledky musia byť vyhodnotené v krátkom čase
digitalizácia objektov do 3D modelu musí byť časovo nenáročná

Objektívnosť

pre všetky objekty musia platiť rovnaké podmienky
musí byť zabezpečená reprodukovateľnosť výstupu

Variabilnosť

musí byť možné prioritizovať požadované parametre modelu a vyhodnocovania pomocou váh

Generickosť

aplikácia musí byť schopná spracovávať a porovnávať akékoľvek objekty
musí pracovať so štandardnými 3D vstupmi

Naše riešenie

V BRAIN:IT sme vyvinuli generický nástroj 3D Comparator, ktorý každoročne objektívne vyhodnocuje a zoraďuje uchádzačov na základe ich výsledkov v talentových skúškach na zubého technika. Využívame pri tom znalosti z oblasti štatistiky, základné vlastnosti objektov, symetriu, alebo aj tepelné mapy a voxely.

Vďaka nášmu výskumnému tímu, zubným expertom a hodinám strávených v zubných laboratóriách sme dokázali vytvoriť však niečo viac ako len nástroj pre odbornú zubársku komisiu. 3D Comparátor je široko využiteľný na akékoľvek porovnávanie a vyhodnocovanie digitalizovaných 3D objektov s možnosťou prispôsobenia vzorového modelu.

Náročnosť projektu

Veľkosť
2/6

Finančná náročnosť
2/6

Časová náročnosť
4/6

Komplexnosť
6/6

Motivácia – Čo bol skutočný problém zákazníka?

Predstavte si, že Vám konečne zubný technik vyrobil nový zirkónový zub, presnejšie korunku. Ako sa ale budete cítiť, ak Vás po bolestivom nasadení bude nepríjemne omínať? Predstavte si, ako sa pozriete vytúžene do zrkadla a tam uvidíte nesymetricky vybrúsený zub a Váš úsmev sa tak stane Vašou nočnou morou? Toto je však dnešná realita. Máme skvelých zubných technikov, ktorí excelovali svojimi vedomosťami, avšak ich jemná motorika a talent vybrúsiť dokonalý a Vami vytúžený zub nie je dostatočná. Na Jesseniovej lekárskej fakulte v Martine Univerzity Komenského si poprední zubní experti povedali dosť. Rozhodli sa zaviesť do vstupných prijímacích konaní talentové skúšky motorických zručností. Avšak ako by mali vyzerať takéto skúšky? Zubní experti sa rozhodli podrobiť testovacej skúške všetky ročníky na fakulte v danom obore. Za úlohu dostali v obmedzenom čase vymodelovať zo sadrového bločku pomocou zubárskych nástrojov šachovú figúrku. Výsledky však boli alarmujúce. Mnohí študenti mali veľmi zlé výsledky a tie sa len veľmi pomaly zlepšovali s postupným progresom v štúdiu. A z toho dôvodu sa na fakulte rozhodli na zavedení formy talentovej skúšky obsahujúcej vyrezávanie sadrovej figúrky, avšak veľmi rýchlo narazili na problém. V niektorých rokoch sa hlásilo viac ako 200 uchádzačov, ale môžu vybrať len 11 najlepších. Ako rýchlo a objektívne zhodnotiť toľko študentov? Ako dokázať zabezpečiť nestrannosť, replikovateľnosť výsledkov a férový proces pre všetkých v danom ročníku, ale aj naprieč všetkými nasledujúcimi skúškami?

Citát z JFLM: „Na študentoch je badateľná výrazne vyššia schopnosť manuálnych zručností oproti predchádzajúcim rokom.“

Skúška

Priebeh skúšky môže znieť jednoduchšie ako sa zdá, avšak je to veľmi vyčerpávajúci proces. Okrem už doteraz známych Národných porovnávacích skúšok (NPS) je nutné podstúpiť aj Skúšku manuálnej zručnosti (SMZ), takzvané talentové prijímacie skúšky. Skúška manuálnej zručnosti preverí jemnú motoriku uchádzačov a spočíva v praktickom vyrezaní kópie zadaného modelu (predlohy), napríklad šachovej figúrky, zo sadrového bločku pomocou dodaných modelovacích nástrojov (modelovacích nožíkov, lekronov) za stanovený čas 180 minút.

Postup

Na konci skúšky sa od uchádzačov zozbierajú anonymizované figúrky a putujú do zubného laboratória. Ako prvé je figúrky potrebné naskenovať na 3D skeneri, ktorý sa používa na výrobu zubných koruniek a implantátov. Zubný technik opatrne a precízne upevní vymodelovanú figúrku do špecializovaného upínacieho držiaka a vloží do 3D skenera. Ten následne spustí proces digitalizácie do 3D modelu (STL formát). Celý proces trvá niekoľko minút a na jeho záver sa k vytvorenému 3D modelu priradí jedinečný identifikátor.

Následne prichádzame na rad my z BRAIN:IT, kedy pripravené 3D modely figúrok načítame do našej aplikácie 3D Comparátor spolu so vzorovým modelom talentovej skúšky. Ako prvé musí prebehnúť vycentrovanie vzhľadom na vzorový model a to robíme pomocou algoritmu CPD (Coherent Point Drift), ktorý je založený na štatistike, konkrétne metóde maximálnej vierohodnosti. Ak Vás tento algoritmus zaujal, pozrite si Coherent Point Drift.

A teraz nastupuje výpočet základných charakteristík ako sú:

Výška

Šírka

Hĺbka

Obvod

Povrch

Obsah

Tieto základné charakteristiky sa v závere porovnávajú s charakteristikami vzorového modelu a tak dokážeme určiť prvé odchýlky. Hneď za tým nasleduje symetria, tá je pre zubných expertov dôležitá, úzko súvisí so subjektívnym pocitom krásy a my jej taktiež potrebujem vyčleniť miesto v našom vyhodnocovaní.

Jedná sa o tepelné heat mapy. V našom prípade pre ich vytvorenie sme využili algoritmus SSCD (Spatial Structure Circular Descriptor) a tie následne porovnávame voči vzorovému modelu. Ak chcete vedieť viac, pozrite si Spatial Structure Circular Descriptor.

Heat mapy z vymodelovaných figúriek – vzorový a porovnávaný model vytvorený študentom

Vzorový model

Porovnávaný model

A na záver je potrebné všetko vyhodnotiť a to porovnaním so vzorovým modelom. Určí sa vážená chyba a z nej sa následne vypočíta výsledná percentuálna zhoda. Všetky údaje a najmä výsledky sa prehľadne zobrazia v grafickej podobe a zároveň sa vytvorí excelovský súbor potrebný na spracovanie a vyhodnotenie skúšky.

Advanced mode je určený len pre zaškoleným expertov a naším tvorcom.

Rýchle zobrazenie 2D reprezentácie
Výsledné zoradenie od najpodobnejšieho modelu k modelu s najväčšou odchýlkou
Ovládací panel pre postupnú prácu s modelmi
Spustí všetky kroky a Vy môžete ísť na kávičku, kým Vám aplikácia pripraví výsledky
V nastaveniach je možné variabilne nastavovať váhy jednotlivým parametrom objektov a ovplyvní sa tak výsledné hodnotenie

Prínos pre zákazníka

A ako sme teda prispeli k zlepšeniu manuálnej zručnosti budúcich zubných technikov a teda aj všetkým budúcim pacientom?

Približne dvojnásobné zlepšenie manuálnych zručností po skončení prvého pilotného ročníka oproti starším ročníkom.

Ako sa to dá zmerať? Jednoducho, na konci prvého ročníka sa počas cvičenia na základe predlohy vytvára malý zub, presnejšie korunka. Študenti predchádzajúcich ročníkov ledva stíhali spraviť do konca cvičenia jeden zub. Noví prváci z pilotného ročníka za rovnaký čas dokázali spraviť dva zuby podľa zadania.