KR102010000B1 - Method and system for shooting control of capsule endoscope - Google Patents
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Abstract
캡슐내시경의 촬영을 제어하는 시스템이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경의 촬영 제어 시스템은 지능형 단말로부터 제어 신호를 수신하고, 상기 제어 신호에 따라 복수 개의 촬영 모드 중에서 어느 하나의 촬영 모드를 선택하여 촬영을 수행하고, 촬영한 영상을 상기 지능형 단말로 송신하는 캡슐내시경; 및 상기 영상이 촬영된 부위의 위치를 추정하고, 상기 영상이 촬영된 부위의 병변 의심 여부를 판단하고, 상기 위치 추정 결과 및 상기 병변 의심 여부 판단 결과 중 적어도 하나에 기초하여 상기 캡슐내시경의 촬영 모드를 제어하는 제어 신호를 상기 캡슐내시경으로 전송하는 지능형 단말을 포함할 수 있다.A system for controlling imaging of a capsule endoscope is disclosed.
The capturing control system of the capsule endoscope according to an embodiment of the present invention receives a control signal from an intelligent terminal, selects one of the plurality of photographing modes according to the control signal, performs a photographing, and photographs an image. Capsule endoscope for transmitting to the intelligent terminal; And estimating the location of the site where the image is captured, and determining whether or not the lesion is suspected in the location where the image is captured, and based on at least one of the location estimation result and the result of determining whether the lesion is suspected. It may include an intelligent terminal for transmitting a control signal for controlling the capsule endoscope.
Description
본 발명은 캡슐내시경의 촬영을 제어하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다. 보다 자세하게는 캡슐내시경의 위치를 분석하고, 병변이 의심되는 부위는 보다 정밀하게 촬영을 수행하여, 클리어 뷰(CV; Clear View)를 촬영하도록 제어하는 방법 및 그 방법을 수행하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and a system for controlling imaging of a capsule endoscope. More particularly, the present invention relates to a method for analyzing the position of a capsule endoscope and a site where a lesion is suspected, to perform a more precise imaging, and to control a clear view (CV), and a system for performing the method.
캡슐내시경(Capsule Endoscope)은 두께 11mm, 길이 26mm, 무게 4g으로 우리가 흔히 보는 비타민 정제 정도의 크기로 주로 소장 검사용으로 개발되었다. 허리에 수신기를 착용하고 공복 상태에서 캡슐을 먹으면 수신기는 캡슐로부터 영상 정보를 수신하여 저장한다.The capsule endoscope is 11mm thick, 26mm long, and 4g in weight, about the size of a vitamin tablet that we commonly see. When the receiver is worn on the waist and the capsule is eaten on an empty stomach, the receiver receives and stores image information from the capsule.
수신기는 캡슐이 1초당 2~3장씩 촬영한 영상 정보(2~3 fps)를 받아서 저장해 둔다. 8~12시간 동안 검사가 진행되는데, 검사 받는 사람은 그 동안 자연스럽게 일상생활이 가능하다. 캡슐을 삼킨 후 2시간부터 물을 마실 수 있고, 4시간 후부터 식사도 가능하다. 검사가 끝나면 의사는 수신기를 컴퓨터에 연결해 기록된 정보를 확인한다.The receiver receives and stores video information (2-3 fps) taken by the capsule 2-3 times per second. The test is conducted for 8 to 12 hours, during which the person who is being tested can naturally have daily life. You can drink water from 2 hours after swallowing capsules, and you can eat from 4 hours later. After the test, the doctor connects the receiver to the computer and checks the recorded information.
이처럼 캡슐내시경은 피검자가 구강을 통해 삼킨 후 자연배출 되는 시간 동안 소화기관에 걸쳐 소장까지 6-12만 장의 방대한 영상을 촬영한다. 무선 RF 통신 또는 인체 통신 방식으로 수신기에 전송 및 저장되는 방대한 영상들은 컴퓨터에 내려 받은 후 검사자(의사, 영상의학 의료진 등)에 의해 판독이 이루어진다.As such, the capsule endoscope takes 6-120,000 images of the large intestine through the digestive tract to the small intestine during the time when the subject swallows through the mouth. The vast images transmitted and stored in the receiver by wireless RF communication or human body communication are downloaded to the computer and read by the examiner (doctor, radiologist, etc.).
이러한 종래의 캡슐내시경 시스템은 실시간으로 영상을 확인하고, 캡슐을 직접 제어할 수 없기 때문에 중요도가 높은 병변 의심 부위의 충분한 클리어 뷰(CV; Clear View)를 얻는데 어려움이 있다. 또한, 방대한 양의 영상을 의료진이 진단하려면 상당한 시간이 소모된다.Such a conventional capsule endoscopy system has difficulty in obtaining a clear view (CV) of a high suspicion of a lesion of high importance because it is not possible to directly check an image and control the capsule in real time. In addition, it takes considerable time for medical staff to diagnose a large amount of images.
이를 해결하기 위해 종래의 캡슐내시경 판독 프로그램은 촬영된 전체 캡슐내시경 영상을 한 번에 조망할 수 있는 맵 뷰(map view), 전체 내시경 영상의 특정 범위를 자세히 관찰할 수 있는 레인지 뷰(range view)와 같은 기술을 제공한다. 하지만 이러한 기술들을 활용해 정확한 진단을 수행하기 위해서는 병변 의심 부위에 대한 충분한 클리어 뷰 확보가 선행되어 한다.In order to solve this problem, the conventional capsule endoscope reading program includes a map view for viewing the entire captured capsule endoscope image at a time, a range view for observing a specific range of the entire endoscope image in detail, and Provide the same technology. However, in order to perform accurate diagnosis using these techniques, it is necessary to secure sufficient clear view of the suspected lesion site.
이에 병변 의심 부위는 보다 고화질의 선명한 영상을 얻을 수 있는 캡슐내시경 촬영 제어 방법 및 그 방법을 수행하는 시스템에 대한 필요성이 점차 커지고 있다.Accordingly, the necessity for a capsule endoscopy control method and a system for performing the method is increasingly increased in the area of suspected lesions.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 캡슐내시경의 촬영을 제어하는 방법 및 그 방법을 수행하는 시스템을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for controlling the imaging of the capsule endoscope and a system for performing the method.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경의 촬영 제어 시스템은 지능형 단말로부터 제어 신호를 수신하고, 상기 제어 신호에 따라 복수 개의 촬영 모드 중에서 어느 하나의 촬영 모드를 선택하여 촬영을 수행하고, 촬영한 영상을 상기 지능형 단말로 송신하는 캡슐내시경; 및 상기 영상이 촬영된 부위의 위치를 추정하고, 상기 영상이 촬영된 부위의 병변 의심 여부를 판단하고, 상기 위치 추정 결과 및 상기 병변 의심 여부 판단 결과 중 적어도 하나에 기초하여 상기 캡슐내시경의 촬영 모드를 제어하는 제어 신호를 상기 캡슐내시경으로 전송하는 지능형 단말을 포함할 수 있다.According to an aspect of the present disclosure, a capsule control endoscope imaging control system according to an embodiment of the present invention receives a control signal from an intelligent terminal, and photographs by selecting any one of a plurality of photographing modes according to the control signal. Performing capsules and transmitting the captured images to the intelligent terminal; And estimating the location of the site where the image is captured, and determining whether or not the lesion is suspected in the location where the image is captured, and based on at least one of the location estimation result and the result of determining whether the lesion is suspected. It may include an intelligent terminal for transmitting a control signal for controlling the capsule endoscope.
바람직하게는, 상기 지능형 단말은, 상기 위치 추정 결과가 기 설정된 소화기관이거나 상기 병변 의심 여부 판단 결과가 병변 의심으로 판단된 경우에는, 상기 캡슐내시경이 정밀 촬영 모드로 촬영을 수행하도록 제어 신호를 송신하는 것이다.Preferably, the intelligent terminal, when the position estimation result is a predetermined digestive organ or the determination result of the suspected lesion is determined to suspect the lesion, the capsule endoscope transmits a control signal to perform the shooting in the fine photographing mode It is.
바람직하게는, 상기 지능형 단말은, 상기 캡슐내시경이 프레임, 해상도 및 광원의 세기 중에서 적어도 하나를 증가시켜 정밀 촬영 모드로 촬영을 수행하도록 제어 신호를 송신하는 것이다.Preferably, the intelligent terminal is to transmit a control signal to the capsule endoscope to shoot in the fine photographing mode by increasing at least one of the frame, the resolution and the intensity of the light source.
바람직하게는, 상기 지능형 단말은, 피검사자에게 상기 캡슐내시경이 투입된 후 경과한 시간에 따른 캡슐내시경의 위치에 대한 학습 모델에 기초하여 상기 영상이 촬영된 부위의 위치를 추정하는 것이다.Preferably, the intelligent terminal is to estimate the position of the region where the image is photographed based on a learning model for the position of the capsule endoscope according to the time elapsed after the capsule endoscope is injected into the examinee.
바람직하게는, 상기 지능형 단말은, 상기 캡슐내시경에 내장된 가속 센서의 제1 측정값을 더 수신하고, 상기 제1 측정값에 기초하여 상기 영상이 촬영된 부위의 위치를 추정하는 것이다.Preferably, the intelligent terminal further receives a first measurement value of the acceleration sensor embedded in the capsule endoscope, and estimates the position of the portion where the image is photographed based on the first measurement value.
바람직하게는, 상기 지능형 단말은, 상기 지능형 단말에 내장된 가속 센서의 제2 측정값을 이용하여 상기 제1 측정값을 보정하고, 상기 보정된 제1 측정값에 기초하여 상기 영상이 촬영된 부위의 위치를 추정하는 것이다.Preferably, the intelligent terminal corrects the first measured value by using the second measured value of the acceleration sensor embedded in the intelligent terminal, and a part of the image captured based on the corrected first measured value. To estimate the position of.
바람직하게는, 상기 지능형 단말은, 상기 캡슐내시경에 내장된 속도 센서의 측정값을 더 수신하고, 상기 측정값과 각 소화기관별로 기 측정된 속도의 범위를 비교하여, 상기 영상이 촬영된 부위의 위치를 추정하는 것이다.Preferably, the intelligent terminal further receives a measurement value of the speed sensor embedded in the capsule endoscope, and compares the measured value with a range of speeds previously measured for each digestive organ, whereby the image is captured. To estimate the location.
바람직하게는, 상기 지능형 단말은, 캡슐내시경이 촬영한 영상이 어느 소화기관을 촬영한 영상인지 분류하는 학습 모델에 기초하여 상기 영상이 촬영된 부위의 위치를 추정하는 것이다.Preferably, the intelligent terminal is to estimate the position of the site where the image is captured based on a learning model for classifying which digestive organ image is captured by the capsule endoscope.
바람직하게는, 상기 지능형 단말은, 상기 캡슐내시경이 촬영한 영상에 제1 색상이 기 설정된 값 이상으로 분포하는 경우에는 병변 의심으로 판단하는 것이다.Preferably, the intelligent terminal determines that the lesion is suspected when the first color is distributed over the preset value in the captured image of the capsule endoscope.
바람직하게는, 상기 지능형 단말은, 캡슐내시경이 촬영한 영상이 정상 부위를 촬영한 영상인지 병변 부위를 촬영한 영상인지 분류하는 학습 모델에 기초하여 상기 영상이 촬영된 부위의 병변 의심 여부를 판단하는 것이다.Preferably, the intelligent terminal, based on a learning model for classifying whether the image captured by the capsule endoscope is the image of the normal region or the image of the lesion region to determine whether the lesion suspected in the region where the image was taken will be.
바람직하게는, 상기 지능형 단말은, 상기 수신한 영상에 상기 위치 추정 결과, 상기 병변 의심 여부 판단 결과 및 상기 영상이 촬영된 모드 중 적어도 하나를 메타 정보로 추가하여 저장하는 것이다.Preferably, the intelligent terminal adds and stores at least one of the location estimation result, the suspicion of whether the lesion is suspected, and the mode in which the image is captured as meta information to the received image.
바람직하게는, 복수 개의 지능형 단말로부터 영상을 수신하여 저장하고, 복수 개의 영상을 기계 학습하여 캡슐내시경이 촬영한 영상이 정상 부위를 촬영한 영상인지 병변 부위를 촬영한 영상인지 분류하는 학습 모델을 생성하는 서버를 더 포함할 수 있다.Preferably, the learning model receives and stores images from a plurality of intelligent terminals, and machine-learns the plurality of images to classify whether the captured images of the capsule endoscope are images of a normal region or images of a lesion region. The server may further include.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 캡슐내시경의 촬영 제어 방법은 지능형 단말이, 캡슐내시경으로부터 상기 캡슐내시경이 촬영한 영상을 수신하는 단계; 상기 지능형 단말이, 상기 영상이 촬영된 부위의 위치를 추정하는 단계; 상기 지능형 단말이, 상기 영상이 촬영된 부위의 병변 의심 여부를 판단하는 단계; 및 상기 지능형 단말이, 상기 위치 추정 결과 및 상기 병변 의심 여부 판단 결과 중 적어도 하나에 기초하여 상기 캡슐내시경의 촬영 모드를 제어하는 제어 신호를 상기 캡슐내시경으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling capturing an capsule endoscope, wherein an intelligent terminal receives an image captured by the capsule endoscope from a capsule endoscope; Estimating, by the intelligent terminal, the position of the portion where the image is captured; Determining, by the intelligent terminal, whether a lesion is suspected in a region where the image is captured; And transmitting, by the intelligent terminal, to the capsule endoscope a control signal for controlling a capturing mode of the capsule endoscope based on at least one of the position estimation result and the lesion suspicion determination result.
바람직하게는, 상기 제어 신호를 상기 캡슐내시경으로 전송하는 단계는, 상기 위치 추정 결과가 기 설정된 소화기관이거나 상기 병변 의심 여부 판단 결과가 병변 의심으로 판단된 경우에는, 상기 캡슐내시경이 정밀 촬영 모드로 촬영을 수행하도록 제어 신호를 송신하는 단계를 포함하되, 상기 정밀 촬영 모드는, 상기 캡슐내시경이 프레임, 해상도 및 광원의 세기 중에서 적어도 하나를 증가시켜 촬영을 수행하는 모드이다.Preferably, the step of transmitting the control signal to the capsule endoscope, when the position estimation result is a predetermined digestive organ or the result of the suspicion of the suspected lesion is determined to be the suspected lesion, the capsule endoscope in the fine imaging mode And transmitting a control signal to perform imaging, wherein the precision imaging mode is a mode in which the capsule endoscope performs imaging by increasing at least one of a frame, a resolution, and an intensity of a light source.
바람직하게는, 상기 영상이 촬영된 부위의 위치를 추정하는 단계는, 피검사자에게 상기 캡슐내시경이 투입된 후 경과한 시간 또는 상기 캡슐내시경에 내장된 가속 센서의 측정값 또는 상기 영상 중에서 하나 이상을 이용하여 상기 영상이 촬영된 부위의 위치를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step of estimating the position of the region where the image is taken, using at least one of the time elapsed after the capsule endoscope is injected into the subject or the measured value of the acceleration sensor built in the capsule endoscope or the image The method may include estimating the position of the portion where the image is captured.
본 발명에 따른 효과는 다음과 같다.Effects according to the present invention are as follows.
본 발명에서 제안하는 캡슐내시경의 촬영을 제어하는 방법을 이용하면, 자연 배출되기까지 촬영만 수행할 뿐 체내에서 제어할 수 없어 병변으로 의심되는 부위의 영상을 충분히 확보할 수 없는 기존 캡슐내시경의 문제점을 해결할 수 있다. 즉 본 발명을 이용하면 캡슐내시경이 병변 의심 부위에서 충분한 영상을 촬영하여, 병변 의심 부위의 클리어 뷰를 얻을 수 있다.Using the method of controlling the capturing of the capsule endoscope proposed in the present invention, the conventional capsule endoscope cannot secure enough images of the suspected lesion because only the imaging is performed until it is naturally discharged and cannot be controlled in the body. Can be solved. That is, by using the present invention, the capsule endoscope photographs sufficient images at the suspected lesion, thereby obtaining a clear view of the suspected lesion.
또한 본 발명에서 제안하는 캡슐내시경의 촬영을 제어하는 방법을 이용하면, 캡슐내시경의 방대한 영상데이터 분석을 위해 소요되는 시간과 많은 전문 인력투입으로 발생하는 비용을 줄일 수 있다. 이를 통해 최종적으로는, 비용적인 부담으로 의료 혜택을 받지 못하는 환자들에게 양질의 의료 서비스를 제공할 수 있다.In addition, by using the method of controlling the capturing the capsule endoscope proposed in the present invention, it is possible to reduce the time required to analyze the vast image data of the capsule endoscope and the cost incurred by the input of a large number of experts. This will ultimately provide quality care to patients who do not receive health care at a cost.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 캡슐내시경을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경의 촬영을 제어하는 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경의 촬영을 제어하는 방법을 캡슐내시경 측면에서 살펴본 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경의 촬영을 제어하는 방법을 지능형 단말 측면에서 살펴본 순서도이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 캡슐내시경의 위치를 추정하는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 캡슐내시경이 촬영한 영상을 분석하여 병변 의심 여부를 판단하는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경의 촬영을 제어하는 시스템을 설명하기 위한 신호 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경의 촬영을 제어하는 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the capsule endoscope that can be used in one embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a system for controlling the capturing the capsule endoscope according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart illustrating a method of controlling the capturing the capsule endoscope according to an embodiment of the present invention in terms of the endoscope capsule.
4 is a flowchart illustrating a method of controlling capturing the capsule endoscope according to an embodiment of the present invention from an intelligent terminal side.
5A to 5B are diagrams for explaining an algorithm for estimating the position of the capsule endoscope that can be used in one embodiment of the present invention.
6A to 6C are diagrams for describing an algorithm for determining whether a lesion is suspected by analyzing an image captured by a capsule endoscope which may be used in an embodiment of the present invention.
7 is a signal flow diagram illustrating a system for controlling imaging of the capsule endoscope according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining a system for controlling the capturing the capsule endoscope according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term and / or includes a combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 캡슐내시경을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the capsule endoscope that can be used in one embodiment of the present invention.
캡슐내시경(200)은 우리가 일상적으로 먹는 비타민 알약 크기의 전자장치이다. 피검사자가 캡슐내시경(200)을 삼키면 캡슐내시경(200)은 소화기관의 연동운동과 중력에 의해 이동하여 인체 소화기관 내부를 촬영하고 촬영된 정보를 통신을 통해 외부로 전달한다.
이처럼 캡슐내시경(200)은 사람이 삼켜도 될 만큼의 안정성을 가지는 바이오 기술(BT; Bio Technology)과 작은 캡슐에 다양한 소형 전자 부품이 결합된 나노 기술(NT; Nano Technology) 및 촬영한 영상을 전송하는 정보 통신 기술(IT; Information Technology)이 접목된 전자장치이다.As such, the
도 1을 참고하면 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 캡슐내시경(200)은 광학 돔, LED를 포함한 광학계, 초소형 렌즈, 배터리, 텔레메트리(Telemetry), 안테나 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
초소형 렌즈는 광학 돔을 통해 LED가 비춘 조명에 반사되는 신체 내부의 장기를 촬영한다. 이때 촬영된 영상 정보는 JPEG(Joint Photographic Coding Experts Group) 또는 이에 준하는 압축규격으로 압축된다. 이때 캡슐내시경(200)의 렌즈는 보다 넓은 영역을 촬영할 수 있도록 넓은 광각(FOV; Field of View)을 가지는 것이 바람직하며 일반적으로 최소 140도 이상으로 구현되고 있다.The tiny lens captures organs inside the body that are reflected by the LED's illuminated light through an optical dome. At this time, the photographed image information is compressed to JPEG (Joint Photographic Coding Experts Group) or a similar compression standard. In this case, the lens of the
그 이후 캡슐내시경 영상의 획득시간, 인체내 위치 정보, 캡슐 고유번호, 캡슐 내시경 수신부 번호, 검사고유번호, 환자번호, 환자명, 성별, 검사장소 등의 정보를 포함하는 헤더를 추가하여 국제 의료영상 표준인 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) 또는 이에 준하는 표준형식으로 변환시킨 후 수신기로 전송된다.After that, add a header including information such as the acquisition time of the capsule endoscope image, location information in the human body, capsule unique number, capsule endoscope receiver number, test unique number, patient number, patient name, sex, test location, etc. The standard is converted to DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) or a standard format and transmitted to the receiver.
이러한 캡슐내시경(200)은 두께 11mm, 길이 26mm, 무게 4g 정도로 초소형이기 때문에 제한적인 배터리를 효율적으로 사용하는 것이 매우 중요하다. 하지만, 종래에는 캡슐내시경(200)이 배출되기까지 평균 12시간 정도의 시간동안 3fps 정도로 일정하게 신체 내부 장기를 촬영하였다.Since the
1초당 3장 정도의 사진을 촬영하므로 12시간 동안에는 12 * 60 * 60 * 3 = 129,600의 수식에서 볼 수 있는 것처럼 대략 13만장의 사진을 촬영한다. 이처럼 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상 정보의 수가 너무 많기 때문에 이를 모두 사람이 하나하나 검사하기란 불가능에 가깝다.It takes about 3 pictures per second, so for 12 hours, it takes about 130,000 pictures, as shown by the formula 12 * 60 * 60 * 3 = 129,600. As such, since the
그렇기 때문에 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상정보를 의료진에 제공하는 프로그램은 반복되는 영상 정보는 제거를 한다거나, 영상 정보를 한번에 조망할 수 있는 맵 뷰(map view)나 전체 내시경 영상의 특정 범위를 자세히 관찰할 수 있는 레인지 뷰(range view)와 같은 모드를 제공한다.Therefore, the program that provides the medical staff with the image information captured by the
그러나 이러한 기술들을 활용해 정확한 진단을 수행하기 위해서는 병변 의심 부위에 대한 충분한 클리어 뷰 확보가 선행되어 한다. 이에 배터리를 효율적으로 사용하는 한편, 병변 의심 부위는 보다 선명한 영상을 확보할 수 있는 캡슐내시경(200)의 촬영을 제어하는 방법 및 그 시스템이 필요하다.However, in order to perform accurate diagnosis using these techniques, it is necessary to secure sufficient clear view of the suspected lesion. Therefore, while using the battery efficiently, the lesion suspected areas need a method and system for controlling the capture of the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경의 촬영을 제어하는 시스템을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a system for controlling the capturing the capsule endoscope according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경(200)의 촬영을 제어하는 시스템은 캡슐내시경(200)과 지능형 단말(300)을 포함할 수 있다. 또한 선택적으로 병원 서버(400)를 더 포함할 수 있다.The system for controlling the capturing of the
캡슐내시경(200)은 크기의 제약상 저장장치까지 내장하기는 어렵다. 캡슐내시경(200)이 촬영하는 영상은 촬영속도와 화질에 따라 달라질 수 있지만 최소 수 기가 바이트에서 최대 수십 기가 바이트에 이르기까지 큰 용량을 필요로 한다. 이에 대부분의 캡슐내시경(200)은 다양한 통신 방법을 통해 촬영한 영상을 수신기(Receiver)로 전송한다.
캡슐내시경(200)과 수신기는 RF 방식(Radio Frequency) 또는 HBC 방식(Human Body Communication) 등으로 통신을 수행할 수 있다. RF 방식의 주파수 대역은 402~405 MHz와 ISM(Industrial Scientific and Medical) 대역인 433.92 MHz가 대표적이다. 즉, RF 방식은 이미지 센서로부터 촬영된 정지 영상 데이터를 RF 모듈 및 송신 안테나를 거쳐 인체 밖으로 무선 송신하고 수신기는 이를 수신 안테나로 RF 수신하고 복조하여 데이터를 저장한다.The
HBC 방식 또는 인체 통신 방식이라고 불리는 무선 통신 방식은 인체도 하나의 도전체임을 이용하여 캡슐내시경(200)에서 획득한 영상 디지털 정보를 미세 전압/전류 신호로 변환한 뒤 인체를 채널로 전송하면 몸에 부착한 패치가 전계 신호를 감지하여 검출한 뒤 복조하는 기술을 말한다. 이 기술은 IEEE 802.15.6 WPAN 산하 TG BAN(Body Area Network)에서 논의되고 있으며, 인체 채널 모델 중 인체 내부에서 인체 외부로의 통신 모델인 CM(Channel Model) 2에 해당하는 기술이다.The wireless communication method called the HBC method or the human body communication method converts the image digital information obtained from the
본 발명에서는 이러한 수신기의 역할을 지능형 단말(300)이 대신한다. 다만, 종래의 수신기가 단순히 캡슐내시경(200)과 무선 통신을 통해 촬영한 영상 정보를 수신하고 저장하는 것에 그쳤다면, 본 발명의 지능형 단말(300)은 수신한 영상을 분석하고 이를 피드백으로 캡슐내시경(200)에 제어 신호를 전송할 수 있다.In the present invention, the
그리고 지능형 단말(300)은 유/무선 통신을 통해서 캡슐내시경(200)이 전송한 영상 정보를 병원 서버(400)에 전송할 수 있다. 병원 내의 의료진은 병원 서버(400)에 접속하여 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상을 통해 병변이 있는지를 판독한다.The
이때 비디오 동영상과 같은 편의 기능도 제공되며, 전방향 및 역방향 탐색도 가능하다. 판독시간 단축을 위해 병변이 의심되는 지점을 자동으로 알리는 기술이 개발되고 있으며, 아울러 병변이 어느 지점에서 발생했는지 보다 정밀하게 알 수 있는 기술도 개발되고 있다.At this time, convenience functions such as video and video are provided, and forward and backward navigation is also possible. In order to shorten the reading time, a technology for automatically notifying a point where a lesion is suspected is being developed, and a technology for more precisely knowing at which point a lesion occurs is being developed.
본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경의 촬영을 제어하는 시스템에서 종래의 수신기와 지능형 단말(300)이 가지는 가장 큰 차이점은 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상을 단순히 저장하기만 하는지 아니면 수신한 영상을 분석하여 캡슐내시경(200)에 제어 신호를 전송할 수 있는지에 있다. 본 발명의 지능형 단말(300)은 스마트폰과 같이 피검사자(100)가 휴대 가능한 소형 기기임에도 복잡한 연산의 처리가 가능한 기기이다.In the system for controlling the capturing the capsule endoscope according to an embodiment of the present invention, the biggest difference between the conventional receiver and the
물론 지능형 단말(300)은 병원 서버(400)에 비해서는 연산 능력이 떨어질 수 밖에 없다. 그러나 병원 서버(400)는 10만장에 달하는 영상 정보를 분석하기 위한 높은 연산 능력이 필요한 기기이고, 지능형 단말(300)은 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상을 간소화된 알고리즘으로 분석하고 병변 의심 부위인지 판단하는 정도의 낮은 연산 능력으로 충분한 기기이다.Of course, the
본 발명의 지능형 단말(300)은 캡슐내시경(200)에서 촬영한 영상을 이용해 병변 의심 부위를 실시간으로 판별하는 CAD(Computer-Aided Diagnosis)로서의 기능을 수행하고, 분석 결과 병변이 검출된 때에는, 캡슐내시경(200)에 고화질/고프레임 촬영을 지시한다. 또한, 캡슐의 영상 촬영 위치를 추정하여 위, 십이지장, 대장 등 기관별로 영상을 분류한다.The
캡슐내시경 검사를 마친 후, 병원 서버(400)에 분류되어 전송되는 병변 의심 부위에 집중된 고프레임의 클리어 뷰와 촬영 위치 정보는 정밀한 진단의 보조도구로 사용되어 종래의 캡슐내시경 시스템 대비 진단율을 더욱 높이는 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 방대한 영상의 분석과 분류에 소요되는 시간을 줄임으로써 전문 인력투입 측면의 부담을 줄여 비용 부담으로 의료 혜택을 받기 힘든 사람들에게 수준 높은 의료 서비스를 제공할 수 있다.After completing the capsule endoscopy, the clear view and the photographing position information of the high frame focused on the suspected lesion site that is classified and transmitted to the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경의 촬영을 제어하는 방법을 캡슐내시경 측면에서 살펴본 순서도이다.3 is a flow chart illustrating a method of controlling the capturing the capsule endoscope according to an embodiment of the present invention in terms of the endoscope capsule.
도 3을 참고하면 캡슐내시경(200) 측면에서 살펴본 촬영 제어 방법을 볼 수 있다. 본 발명의 캡슐내시경(200)은 지능형 단말(300)과 주기적으로 통신을 하면서 제어 신호를 수신하고 확인한다(S1100). 해당 제어 신호는 캡슐내시경(200)의 촬영과 관련된 제어 신호이다.Referring to FIG. 3, a photographing control method viewed from the side of the
예를 들면 캡슐내시경(200)의 LED의 세기나 카메라의 촬영 프레임 또는 해상도와 관련된 제어 신호이다. 캡슐내시경(200)은 제어 신호를 수신한 후 고화질 또는 고프레임으로 촬영하라는 제어 신호인 경우(S1200), 캡슐내시경(200)의 카메라 설정을 변경하여 고화질 또는 고프레임으로 촬영을 수행한다(S1300).For example, the control signal is related to the intensity of the LED of the
반면에 고화질 또는 고프레임으로 촬영하라는 제어 신호가 아닌 경우에는 일반 촬영 모드로 촬영을 수행한다(S1350). 고화질 또는 고프레임보다는 낮은 저화질 및 저프레임으로 촬영을 수행한다. 즉 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경(200)은 최소 2가지 이상의 촬영 모드를 가지고 있다.On the other hand, if it is not a control signal to shoot in high quality or high frame, shooting in the normal shooting mode (S1350). Shoots with lower quality and lower frame quality than high quality or high frame rate. That is, the
하나는 일반 촬영 모드라고 불리는 촬영 모드로써, 배터리의 소모를 최소화할 수 있으나 상대적으로 선명하지 못한 영상을 확보하는 촬영 모드이다. 그리고 다른 하나는 고화질 촬영 모드로 일반 촬영 모드보다 배터리는 더 소모하나 선명한 클리어 뷰의 확보가 가능한 촬영 모드이다.One is a shooting mode called a normal shooting mode, which minimizes battery consumption but provides a relatively unclear image. The other is a high-definition shooting mode, which consumes more battery than normal shooting mode but allows clear clear view.
본 발명은 최소 2가지 이상의 촬영 모드를 통해 때로는 일반 촬영 모드로 때로는 고화질 촬영 모드로 상황에 따라 다르게 촬영을 수행할 수 있다. 특히 병변 의심 부위는 고화질 촬영 모드로 촬영을 수행하고, 클리어 뷰를 확보하여 캡슐내시경(200)의 영상을 피검진자(100)의 진단에 보다 효율적으로 활용할 수 있다.According to the present invention, at least two or more shooting modes may be used, depending on the situation, sometimes in a general shooting mode and sometimes in a high quality shooting mode. In particular, the suspected lesion may be photographed in a high-definition photographing mode, and a clear view may be secured to more effectively utilize the image of the
즉 종래의 캡슐내시경(200)은 동일한 설정으로 일정하게 배터리를 소모한 반면, 본 발명의 캡슐내시경(200)은 일반 촬영 모드와 고화질 촬영 모드를 적절히 배분하여 촬영함으로써 종래의 캡슐내시경(200)과 동일하거나 그보다 적은 베터리 소모량을 보이면서도 병변 의심 부위는 선명한 클리어 뷰의 확보가 가능하다는 장점이 있다.That is, while the
이를 표로 정리하면 다음의 표 1과 같다.This is summarized in Table 1 below.
즉 종래의 방법은 정상 부위나 병변 의심 부위나 동일하게 촬영을 수행하였지만, 본 발명의 캡슐내시경(200)의 촬영 제어 방법을 이용하면 정상 부위는 보다 낮은 화질이나 프레임으로 촬영하고, 병변 의심 부위는 보다 높은 화질이나 프레임으로 촬영할 수 있다.That is, in the conventional method, the imaging was performed in the same manner as the normal region or the suspected lesion, but when the capturing control method of the
이를 통해 캡슐내시경(200)이 전체 촬영하는 영상 데이터의 양을 줄일 수 있으며, 이는 병원 서버(400)가 분석해야 하는 영상 정보의 절대적인 양이 줄어드는 것을 의미한다. 영상 정보의 절대적인 양이 감소하면 병원 서버(400)를 통해서 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상을 보고 검진을 수행하는 의료진이 보다 효율적으로 진료를 할 수 있다.Through this, the
다만 표 1에 예시한 정상 부위를 촬영하는 일반 촬영 모드의 설정과 병변 의심 부위를 촬영하는 고화질 촬영 모드의 설정은 발명의 이해를 돕기 위한 일종의 예시이며 반드시 해당 설정으로 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서는 프레임만 조절을 하거나 해상도만 조절하거나 또는 LED의 광량만 조절할 수도 있으며 해상도와 프레임 및 광원의 세기 중에서 하나 이상을 선택해서 조절할 수 있다.However, the setting of the general photographing mode for photographing the normal region and the setting of the high-quality photographing mode for photographing the suspected lesion, as shown in Table 1, is an example to help the understanding of the invention and is not necessarily limited to the corresponding setting. In some cases, only the frame can be adjusted, only the resolution can be adjusted, or only the light quantity of the LED can be adjusted.
다시 도 3으로 돌아와서 캡슐내시경(200)은 일반 촬영 모드로 촬영된 영상 또는 고화질 촬영 모드로 촬영된 영상을 지능형 단말(300)로 송신한다(S1400). 이처럼 캡슐내시경(200)이 지능형 단말(300)의 제어 신호에 따라 다양한 모드로 촬영을 수행하는 단계는 캡슐내시경(200)이 체외로 배출되기 전까지 반복된다(S1500).3 again, the
이처럼 본 발명의 캡슐내시경(200)은 자연배출 되는 기간 동안 지속적으로 체내 기관을 촬영하며 지능형 단말(300)과 통신하기 때문에 저전력화가 반드시 필요하다. 따라서 저전력 동작을 위한 Power Management Unit 및 초저전력 Digital/Baseband 모뎀기술이 필요하다.As described above, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경의 촬영을 제어하는 방법을 지능형 단말 측면에서 살펴본 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of controlling capturing the capsule endoscope according to an embodiment of the present invention from an intelligent terminal side.
도 4를 참고하면 지능형 단말(300) 측면에서 살펴본 촬영 제어 방법을 볼 수 있다. 지능형 단말(300)은 캡슐내시경(200)과 주기적으로 통신을 수행하면서 영상을 수신한다(S2100). 그리고 캡슐내시경(200)의 위치를 분석한다(S2200). 또한 수신한 영상 정보에 기초하여 병변 의심 부위인지 판단한다(S2300).Referring to FIG. 4, a photographing control method viewed from the side of the
만약 현재 캡슐내시경(200)의 영상에서 병변이 검출된 경우(S2400), 캡슐내시경(200)에 고화질/고프레임으로 촬영을 수행하도록 제어 신호를 송신한다(S2500). 반대로 현재 촬영중인 영상이 정상 부위의 영상인 경우에는 일반 촬영 모드로 촬영을 수행하도록 제어 신호를 송신한다(S2550).If the lesion is detected in the image of the current capsule endoscope 200 (S2400), the control signal is transmitted to the
캡슐내시경(200)은 지능형 단말(300)로부터 촬영 모드에 관한 제어 신호를 수신하면 도 3에서 볼 수 있듯이, 제어 신호에 따라 촬영을 수행하고 촬영한 영상을 다시 지능형 단말(300)로 송신한다. 영상을 수신한 지능형 단말(300)은 영상이 촬영된 모드에 따라 병변 영상으로 구분해서 저장하거나(S2600) 또는 일반 영상으로 구분해서 저장한다(S2650).When the
캡슐내시경(200)이 체외로 배출되거나 신체 내부의 대부분의 장기를 촬영하였거나 또는 배터리가 모두 방전되면 촬영 종료 신호를 지능형 단말(300)로 송신한다. 지능형 단말(300)은 촬영 종료 신호를 수신하기 전까지는 계속해서 캡슐내시경(200)과 통신을 수행하면서 영상을 분석하고, 정상 부위인지 병변 의심 부위인지 판단하고, 판단 결과에 따라 촬영 모드를 제어하는 신호를 송신한다.When the
지능형 단말(300)로부터 영상 정보를 유/무선 통신을 통해서 수신한 병원 서버(400)는 병변 영상으로 구분된 영상만 우선하여 분석을 수행할 수 있다. 즉 지능형 단말(300)이 1차적으로 병변 여부를 판단하고, 병원 서버(400)가 2차적으로 병변 여부를 판단하여, 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상을 보다 효율적으로 분석할 수 있다.The
정리하면 지능형 단말(300)은 실시간으로 영상 데이터를 분석하여 위치 추정 및 병변 유무를 검출하고, 병변 검출 시 캡슐내시경(200)에 고화질/고프레임 촬영을 지시한다. 이를 위해서는, 의료 빅데이터를 활용한 경량화된 영상 기반 캡슐내시경(200)의 위치 추정 알고리즘과 딥 러닝(Deep Learning)을 이용한 병변 검출 및 영상 처리 알고리즘이 요구된다.In summary, the
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 캡슐내시경의 위치를 추정하는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.5A to 5B are diagrams for explaining an algorithm for estimating the position of the capsule endoscope that can be used in one embodiment of the present invention.
도 5a를 참고하면 식도부터 직장까지의 소화기관이 도시되어 있다. 캡슐내시경(200)을 피검사자(100)가 삼키면 식도를 거처 위, 십이지장, 소장, 대장, 직장을 거쳐서 체외로 배출된다. 종래의 입으로 삽입되는 위 내시경이나 항문으로 삽입되는 대장 내시경을 통해서 식도에서 위까지 또한 대장까지는 자유로운 촬영이 가능하다.Referring to Figure 5a is shown the digestive system from the esophagus to the rectum. When the
하지만 소장은 다른 소화기관에 비해서 직경이 매우 작고 길이가 길다는 특성으로 인해 기존의 내시경으로는 촬영이 어려운 소화기관이다. 이에 캡슐내시경(200)을 이용하여 소장의 병변 부위를 효율적으로 촬영할 수 있다. 즉 지금까지의 대부분의 캡슐내시경(200)은 소장을 촬영하는 것을 주된 목적으로 개발이 되어 왔다.However, the small intestine is a digestive organ that is difficult to shoot with an endoscope because of its small diameter and long length compared to other digestive organs. The
이에 본 발명에서 제안하는 캡슐내시경(200)은 병변 부위인 경우에 고화질로 촬영하는 것뿐만 아니라 캡슐내시경(200)의 위치에 따라 고화질로 촬영을 수행할 수 있다. 예를 들면 식도에서 위까지는 일반 촬영 모드로 촬영을 진행하고, 소장은 고화질 촬영 모드로 촬영을 진행하고, 대장은 다시 일반 촬영 모드로 촬영을 진행할 수 있다.In this regard, the
또한 캡슐내시경(200)의 위치와 병변 여부에 따라 촬영 모드를 달리할 수도 있다. 예를 들면 위의 정상 부위를 촬영하는 제1 촬영 모드, 위의 병변 의심 부위를 촬영하는 제2 촬영 모드, 소장의 정상 부위를 촬영하는 제3 촬영 모드, 소장의 병변 의심 부위를 제4 촬영 모드가 있다고 가정할 때, 제1 촬영 모드 < 제3 촬영 모드 < 제2 촬영 모드 < 제4 촬영 모드와 같은 순서대로 화질의 우선 순위를 정할 수 있다.In addition, depending on the location and lesion of the
화질의 우선 순위라 함은 곧 배터리의 소모 전력과 즉결되므로 캡슐내시경(200)을 통해서 어느 위치의 어떠한 부위를 더 우선해서 촬영하고 싶은지를 사전에 촬영 모드 등으로 설정할 수 있다. 이는 제한된 배터리를 더욱 효율적으로 사용하고자 함이다.Since the priority of the image quality is immediately related to the power consumption of the battery, the
다시 도 5a로 돌아가서 캡슐내시경(200)이 피검사자(100)에 의해 삽입되어서 식도를 거쳐 대장으로 배출되기까지 소요되는 시간은 일정하지가 않다. 이는 캡슐내시경(200)이 중력과 소화기관의 연동 운동에 의해서만 이동하기 때문이다. 물론 피검사자(100)의 신체에 복수 개의 패드를 부착하고 전기적 신호의 크기를 이용하여 캡슐내시경(200)의 위치를 추정할 수도 있지만 이는 간편함을 특징으로 하는 캡슐내시경(200)의 활용과 어울리지 않는다.5A again, the time required for the
이에 본 발명에서는 캡슐내시경(200)의 위치를 추정할 수 있는 간편한 방법을 제안하고자 한다. 도 5b를 참고하면 복수의 사용자가 캡슐내시경(200)을 삼킨 후 배출되기까지의 시간을 그래프로 도시한 것을 볼 수 있다. 사용자마다 차이는 있지만 대략 10시간을 전후로 해서 촬영 시간이 표시되어 있다.Accordingly, the present invention is to propose a simple method for estimating the position of the
도 5b를 참고하면 사용자 1은 캡슐내시경(200)이 식도를 통과하는데 대략 2시간 내외, 위와 십이지장을 통과하는데 대략 3시간 내외, 소장을 통과하는데 대략 4시간 내외, 대장을 통과하는데 대략 3시간 내외 합계 총 12시간 정도를 걸쳐서 캡슐내시경(200)이 소화기관을 촬영한 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 5B, the user 1 may have a
마찬가지로 사용자 2부터 사용자 n까지 다양한 피검사자(100)를 촬영한 캡슐내시경(200)의 영상을 분석하면 일종의 통계를 확보할 수 있다. 즉 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상을 딥 러닝에 의한 기계 학습을 통해 분석하고, 성별, 나이, 키, 몸무게 등의 신체 정보와 캡슐내시경(200)의 위치의 상관 관계를 분석할 수 있다.Likewise, analyzing the image of the
이처럼 빅데이터 분석을 통해 피검사자(100)의 신체 정보를 바탕으로 학습 모델을 생성하면, 다른 별도의 장치 없이도 시간에 따른 캡슐내시경(200)의 위치를 추정할 수 있다. 이러한 빅데이터 분석은 병원 서버(400)나 별도의 고성능 컴퓨팅 장치에서 수행되고 그 결과인 학습 모델은 지능형 단말(300)에 탑재되어 캡슐내시경(200)의 위치를 추정하는데 활용될 수 있다.As such, when a learning model is generated based on the physical information of the
또한 이러한 시간을 기반으로 한 캡슐내시경(200)의 위치 추정 외에도, 캡슐내시경(200)에 3축 가속도 센서를 내장하여 캡슐내시경(200)이 이동한 거리를 추정할 수도 있다. 다만 이 경우에는 피검사자(200)가 캡슐내시경(200)을 삼킨 후에 이동하는 경우도 있으므로 이를 보정할 필요가 있다.In addition to estimating the position of the
즉 캡슐내시경(200)의 3축 가속도 센서를 이용하여 측정한 값과 사용자가 부착하고 이동을 자유롭게 할 수 있는 지능형 단말(300)의 3축 가속도 센서를 이용하여 측정한 값을 비교하여, 캡슐내시경(200)이 이동한 결과만을 추출하여 캡슐내시경(200)의 정확한 위치를 추정할 수 있다.That is, the capsule endoscope is compared with the value measured using the 3-axis acceleration sensor of the
또한 속도 센서를 이용하여 캡슐내시경(200)의 이동 속도를 측정하여 캡슐내시경(200)의 위치를 추정할 수 있다. 각 소화기관은 소화기관마다 소화의 속도 차이가 있다. 즉 캡슐내시경이 식도를 통과하는 속도, 위를 통과하는 속도, 소장을 통과하는 속도, 대장을 통과하는 속도는 각 소화기관의 특성에 따른 차이가 있다. 이를 이용하는 방법으로 각 소화기관마다 캡슐내시경(200)이 통과하는 속도의 분포를 구하고 이를 범위로 표현하면 캡슐내시경(200)의 속도에 따라 어느 소화기관을 지나고 있는지 판단할 수 있다.In addition, the position of the
또한 가속도 센서나 속도 센서를 이용하는 방법 외에도 캡슐내시경(200)이 촬영하여 지능형 단말(300)에 전송한 영상 정보를 분석하여 캡슐내시경(200)의 위치를 추정할 수도 있다. 도 5b에서 복수의 사용자를 대상으로 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상을 분석하는 과정을 볼 수 있다.In addition, the position of the
캡슐내시경(200)이 촬영한 영상을 분석하여 캡슐내시경(200)의 위치를 추정할 수 있는 학습 모델을 생성하고, 생성한 학습 모델을 이용하면, 현재 피검사자(100)의 신체 내부에서 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상이 어느 부위의 영상인지 분류할 수 있다. 즉 영상 정보의 색상, 채도, 명도(HSV; Hue, Saturation, Value)를 바탕으로 분류 모델을 설정하고 기계 학습을 수행하면, 현재 피검사자(100)의 영상이 어느 신체 부위인지 해당 학습 모델을 통해서 분류가 가능하다.By generating a training model for estimating the position of the
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 캡슐내시경이 촬영한 영상을 분석하여 병변 의심 여부를 판단하는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.6A to 6C are diagrams for describing an algorithm for determining whether a lesion is suspected by analyzing an image captured by a capsule endoscope which may be used in an embodiment of the present invention.
도 6a는 캡슐내시경(200)이 촬영한 소장의 영상 데이터이며, 도 6b는 캡슐내시경(200)이 촬영한 대장의 영상 데이터이다. 도 6a와 도 6b에서 볼 수 있듯이 캡슐내시경(200)이 촬영한 소장과 대장의 영상은 해당 촬영 부위가 정상 부위인 경우 비슷한 색상과 명도 및 채도를 보이게 된다.6A is image data of the small intestine taken by the
그러나 소장의 특정 부위에 출혈이 발생한다거나 종양이 발견되는 경우에는 색상이나 명도 및 채도가 달라질 수 있다. 그러므로 피검사자(100)의 신체 내부에서 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상끼리 유사도를 구하고, 기존에 촬영한 영상과 기설정된 값 이상의 유사도 차이를 보이는 부위는 병변 의심 부위로 판단하고 촬영 모드를 변경할 수 있다.However, if bleeding occurs in certain areas of the small intestine or tumors are found, the color, lightness, and saturation may vary. Therefore, the similarity between the images taken by the
즉 피검사자가 캡슐내시경(200)을 삼킨 후 촬영한 제1 영상과, 제1 영상이 촬영된 시점으로부터 일정한 시간이 경과한 후 촬영한 제2 영상의 유사도를 구하고 두 영상의 유사도가 임계치를 초과하는지를 기준으로 병변이 의심되는지 여부를 간단하게 판단할 수 있다. 병변으로 의심되는 경우에는 카메라의 촬영 모드를 변경하여 클리어 뷰를 확보할 수 있다.That is, the examinee obtains the similarity between the first image photographed after swallowing the
또는 피검사자(100)의 신체 내부에서 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상과 기존에 다른 사용자의 신체 내부에서 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상에 기초하여 만든 분류 모델과 비교하여 현재 피검사자(100)의 신체 내부의 촬영된 부위가 병변 의심 부위인지 판단할 수 있다.Alternatively, the
도 6c를 참고하면 캡슐내시경(200)이 병변 의심 부위를 발견하기 전까지는 3 fps로 촬영을 수행하다가 종양으로 의심되는 부위(110)를 발견한 경우에는 10 fps로 촬영을 수행하고, 다시 병변 의심 부위를 벗어난 이후에는 3 fps로 촬영을 수행하는 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 6C, the
그러다가 다시 출혈이 발생하여 병변으로 의심되는 부위(120)를 발견한 경우에 10 fps로 촬영을 수행한다. 이처럼 본 발명에서 제안하는 캡슐내시경(200)의 촬영을 제어하는 방법을 이용하면 정상 부위인지 병변 의심 부위인지 여부에 따라 캡슐내시경(200)의 촬영 모드를 다양하게 가져갈 수 있다.Then, when bleeding occurs again and finds a suspected site (120), the imaging is performed at 10 fps. As such, using the method of controlling the capturing of the
이처럼 소장 내부에서 출혈이 발생하는 경우에는 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상에서 빨간색의 비중이 급격히 증가하게 된다. 또는 소장 내부에서 종양이 발견되는 경우에는 어두운 색의 비율이 급격히 증가하게 된다. 그러므로 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상에서 특정 색상의 비율이 급격하게 증가하면 병변 의심 부위로 판단하고 카메라의 모드를 변경할 수 있다.As such, when bleeding occurs inside the small intestine, the specific gravity of the red in the image taken by the
이를 통해 배터리 소모도 줄이는 한편 전체 촬영되는 영상 데이터의 절대적인 양도 줄이고, 병변 의심 부위는 보다 선명한 화질의 클리어 뷰를 확보하여 진단에 활용할 수 있다. 이를 통해 보다 효율적으로 피검사자(100)를 검진할 수 있다.This reduces battery consumption, reduces the absolute amount of image data captured, and allows the suspected lesions to be used for diagnosis by securing a clear view with clearer image quality. Through this, the
본 발명에서는 캡슐내시경(200)이 촬영한 영상을 분석하여 캡슐내시경(200)이 촬영한 부위의 위치를 추정하는 단계나, 촬영된 부위의 병변 의심 여부를 판단하는 단계에서 기계 학습을 사용할 수 있다. 예를 들면, 영상의 색상, 명도, 채도를 기준으로 3차원상에 영상의 분포를 K-Means 클러스터링하여 소화기관을 분류할 수 있다.In the present invention, the machine learning may be used in the step of estimating the location of the location photographed by the
또는 서포트 벡터 머신(SVM; Support Vector Machine)을 적용하여 분류기를 생성할 수 있다. 이를 통해 캡슐내시경(200)이 촬영한 부위의 위치나 병변 의심 여부를 분류할 수 있다. 다만 이는 발명의 이해를 돕기 위한 것이므로 기계학습의 다양한 알고리즘을 적용하여 영상을 기반으로 한 위치 추정이나 병변 여부를 판단할 수 있다.Alternatively, the classifier may be generated by applying a support vector machine (SVM). Through this, the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경의 촬영을 제어하는 시스템을 설명하기 위한 신호 흐름도이다.7 is a signal flow diagram illustrating a system for controlling imaging of the capsule endoscope according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참고하면 캡슐내시경(200)은 지능형 단말(300)에 영상 데이터를 송신하고 제어 신호를 수신한다. 제어 신호에 따라 일반 촬영 모드로 촬영을 하거나 고화질 촬영 모드 내지 정밀 촬영 모드로 촬영을 수행할 수 있다. 정밀 촬영 모드에서는 프레임을 증가시키거나 해상도를 증가시키거나 LED 광원의 세기를 증가시킬 수 있다.Referring to FIG. 7, the
지능형 단말(300)은 캡슐내시경(200)으로부터 영상 데이터를 수신하고 형상 데이터를 분석하여 캡슐내시경(200)의 위치와 병변 의심 부위 여부를 판단한다. 만약 캡슐내시경(200)의 위치가 소장과 같이 보다 정밀한 촬영을 필요로 하는 곳이거나 또는 병변 의심 부위가 발견되는 경우에는 캡슐내시경(200)으로 정밀 촬영을 위한 제어 신호를 송신한다.The
병원 서버(400)는 지능형 단말(300)과 유/무선 통신을 통해 영상 데이터를 수신하고 분석 데이터를 제공한다. 복수의 피검사자의 영상 데이터를 수신하고 영상 처리 및 기계 학습을 적용하여 캡슐 내시경(200)의 위치를 추정할 수 있는 학습 모델과 병변 의심 여부를 판단할 수 있는 학습 모델을 생성하여 지능형 단말(300)로 제공한다.The
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경의 촬영을 제어하는 시스템을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a system for controlling the capturing the capsule endoscope according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참고하면 캡슐내시경(200)은 지능형 단말(300)과 영상 데이터 및 제어 신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(210), 지능형 단말(300)로부터 수신한 제어 신호에 따라 촬영 모듈(230)을 제어하고, 촬영 모듈(230)에서 촬영한 영상을 지능형 단말(300)로 전송하기 위한 제어 모듈(220) 및 캡슐내시경(200)에 전원을 공급하기 위한 전력 모듈(240)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the
지능형 단말(300)은 캡슐내시경(200)과 영상 데이터 및 제어 신호를 송수신하고, 병원 서버(400)와 영상 데이터 및 분석 데이터를 송수신하기 위한 통신 모듈(310), 캡슐내시경(200)으로부터 수신한 영상을 분석하여 캡슐내시경의 위치를 추정하는 위치 추정 모듈(330), 병변 의심 부위인지 여부를 판단하는 병변 분석 모듈(340) 및 이를 제어하는 제어 모듈(320)을 포함할 수 있다.The
병원 서버(400)는 지능형 단말(300)과 통신하기 위한 통신 모듈(410), 빅데이터 분석을 통해 캡슐내시경(200)의 위치를 추적하기 위한 기계 학습을 수행하는 빅데이터 분석 모듈(440), 영상 처리에 기반하여 병변 의심 부위인지 판단할 수 있는 모델을 제공하는 영상 분석 모듈(430) 및 이를 제어하는 제어 모듈(420)을 포함할 수 있다.The
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
Claims (15)
상기 영상이 촬영된 부위의 위치를 추정하고, CAD(Computer-Aided Detectionf)를 이용하여 상기 영상이 촬영된 부위의 병변 의심 여부를 실시간으로 판단하고, 상기 위치 추정 결과 및 상기 병변 의심 여부 판단 결과 중 적어도 하나에 기초하여 상기 캡슐내시경의 촬영 모드를 제어하는 제어 신호를 자동으로 생성하여 상기 캡슐내시경으로 전송하는 지능형 단말을 포함하고,
상기 지능형 단말은,
피검사자에게 상기 캡슐내시경이 투입된 후 경과한 시간에 따른 캡슐내시경의 위치에 대한 학습 모델에 기초하여 상기 영상이 촬영된 부위의 위치를 추정하고,
상기 지능형 단말은,
상기 피검사자가 상기 캡슐내시경을 삼킨 후 촬영한 제1 영상과, 상기 제1 영상이 촬영된 시점으로부터 일정한 시간이 경과한 후 촬영한 제2 영상의 유사도를 구하고, 상기 제1 영상 및 제2 영상의 유사도가 임계치를 초과하는지를 기준으로 병변이 의심되는지 여부를 판단하는 캡슐내시경의 촬영 제어 시스템.A capsule endoscope configured to receive a control signal from an intelligent terminal, perform photographing by selecting any one of a plurality of photographing modes according to the control signal, and transmit a photographed image to the intelligent terminal; And
Estimating the location of the site where the image was taken, determining in real time whether a lesion was suspected in the site where the image was captured, using the computer-aided detectionf (CAD); An intelligent terminal for automatically generating a control signal for controlling a capturing mode of the capsule endoscope based on at least one and transmitting the control signal to the capsule endoscope;
The intelligent terminal,
Estimating the position of the image-captured part based on a learning model of the position of the capsule endoscope according to the time elapsed after the capsule endoscope was injected into the examinee,
The intelligent terminal,
Obtaining a similarity between the first image taken by the subject after swallowing the capsule endoscope and the second image taken after a predetermined time elapses from the time point at which the first image was taken, and the first image and the second image An imaging control system for a capsule endoscope that determines whether a lesion is suspected based on whether the similarity exceeds a threshold.
상기 지능형 단말은,
상기 위치 추정 결과가 기 설정된 소화기관이거나 상기 병변 의심 여부 판단 결과가 병변 의심으로 판단된 경우에는, 상기 캡슐내시경이 정밀 촬영 모드로 촬영을 수행하도록 제어 신호를 송신하는 것인,
캡슐내시경의 촬영 제어 시스템.The method of claim 1,
The intelligent terminal,
When the location estimation result is a predetermined digestive organ or the result of determining whether the lesion is suspected to be a lesion, the capsule endoscope transmits a control signal to perform shooting in the fine photographing mode.
Capture control system of capsule endoscope.
상기 지능형 단말은,
상기 캡슐내시경이 프레임, 해상도 및 광원의 세기 중에서 적어도 하나를 증가시켜 정밀 촬영 모드로 촬영을 수행하도록 제어 신호를 송신하는 것인,
캡슐내시경의 촬영 제어 시스템.The method of claim 2,
The intelligent terminal,
The capsule endoscope transmits a control signal to perform shooting in the fine shooting mode by increasing at least one of the frame, the resolution and the intensity of the light source,
Capture control system of capsule endoscope.
상기 지능형 단말은,
상기 수신한 영상에 상기 위치 추정 결과, 상기 병변 의심 여부 판단 결과 및 상기 영상이 촬영된 모드 중 적어도 하나를 메타 정보로 추가하여 저장하는 것인,
캡슐내시경의 촬영 제어 시스템.The method of claim 1,
The intelligent terminal,
And adding at least one of the location estimation result, the lesion susceptibility determination result, and the mode in which the image is photographed to the received image as meta information.
Capture control system of capsule endoscope.
복수 개의 지능형 단말로부터 영상을 수신하여 저장하고, 복수 개의 영상을 기계 학습하여 캡슐내시경이 촬영한 영상이 정상 부위를 촬영한 영상인지 병변 부위를 촬영한 영상인지 분류하는 학습 모델을 생성하는 서버를 더 포함하는,
캡슐내시경의 촬영 제어 시스템.The method of claim 1,
Receiving and storing images from a plurality of intelligent terminals, and machine learning a plurality of images to generate a learning model for classifying whether the image taken by the capsule endoscope is a normal image or a lesion image Included,
Capture control system of capsule endoscope.
상기 지능형 단말이, 상기 영상이 촬영된 부위의 위치를 추정하는 단계;
상기 지능형 단말이, CAD(Computer-Aided Detectionf)를 이용하여 상기 영상이 촬영된 부위의 병변 의심 여부를 실시간으로 판단하는 단계; 및
상기 지능형 단말이, 상기 위치 추정 결과 및 상기 병변 의심 여부 판단 결과 중 적어도 하나에 기초하여 상기 캡슐내시경의 촬영 모드를 제어하는 제어 신호를 자동으로 생성하여 상기 캡슐내시경으로 전송하는 단계를 포함하고,
상기 지능형 단말이, 피검사자에게 상기 캡슐내시경이 투입된 후 경과한 시간에 따른 캡슐내시경의 위치에 대한 학습 모델에 기초하여 상기 영상이 촬영된 부위의 위치를 추정하고,
상기 지능형 단말이, 상기 피검사자가 상기 캡슐내시경을 삼킨 후 촬영한 제1 영상과, 상기 제1 영상이 촬영된 시점으로부터 일정한 시간이 경과한 후 촬영한 제2 영상의 유사도를 구하고, 상기 제1 영상 및 제2 영상의 유사도가 임계치를 초과하는지를 기준으로 병변이 의심되는지 여부를 판단하는 캡슐내시경의 촬영 제어 방법.Receiving, by the intelligent terminal, an image captured by the capsule endoscope from the capsule endoscope;
Estimating, by the intelligent terminal, the position of the portion where the image is captured;
Determining, by the intelligent terminal, whether a lesion is suspected in a region where the image is captured by using a computer-aided detectionf (CAD) in real time; And
And automatically generating, by the intelligent terminal, a control signal for controlling a capturing mode of the capsule endoscope based on at least one of the position estimation result and the result of determining whether the lesion is suspected, and transmitting the control signal to the capsule endoscope.
The intelligent terminal estimates the position of the part where the image is photographed based on a learning model of the position of the capsule endoscope according to the time elapsed after the capsule endoscope is input to the examinee,
The intelligent terminal obtains a similarity between the first image photographed by the examinee after swallowing the capsule endoscope and the second image photographed after a predetermined time elapses from the time point at which the first image was photographed. And a capsule endoscope photographing control method for determining whether a lesion is suspected based on whether the similarity of the second image exceeds a threshold.
상기 제어 신호를 상기 캡슐내시경으로 전송하는 단계는,
상기 위치 추정 결과가 기 설정된 소화기관이거나 상기 병변 의심 여부 판단 결과가 병변 의심으로 판단된 경우에는, 상기 캡슐내시경이 정밀 촬영 모드로 촬영을 수행하도록 제어 신호를 송신하는 단계를 포함하되,
상기 정밀 촬영 모드는,
상기 캡슐내시경이 프레임, 해상도 및 광원의 세기 중에서 적어도 하나를 증가시켜 촬영을 수행하는 모드인,
캡슐내시경의 촬영 제어 방법.The method of claim 13,
Transmitting the control signal to the capsule endoscope,
If the position estimation result is a predetermined digestive organ or the result of the suspicion of the lesion is determined to be suspected, the capsule endoscope includes the step of transmitting a control signal to perform the shooting in the fine photographing mode,
The precision shooting mode,
The capsule endoscope is a mode in which photographing is performed by increasing at least one of a frame, a resolution, and an intensity of a light source.
Image capturing method of capsule endoscope.
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Malagelada | Vilarino et a |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |