KR101111610B1 - 의료 진단 검사 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

의료 진단 검사 장치는 인터넷을 통해 수신한 환부 영상 이미지에 대한 히스토그램을 생성하고 생성한 히스토그램을 정규화하는 히스토그램 정규화부와, 정규화된 히스토그램을 기초로 환부 영상 이미지에 대한 역투영한 결과 이미지를 생성하고, 생성한 역투영한 결과 이미지를 기초로 환부 영상 이미지에서 아토피 피부염이 침범한 아토피 침범 영역을 계산하는 아토피 침범 영역 계산부와, 신체 부위별로 환부에 소정의 증상이 진행한 강도를 경증, 중등증, 중증의 상태값으로 스코어링되어 증상 강도 정보를 계산하는 증상 강도 선택부 및 아토피 침범 영역과 증상 강도 정보를 이용하여 최종 스코어링된 점수를 계산하고 최종 스코어링된 점수를 기초로 환부 영상 이미지에 대한 아토피 피부염 상태를 진단하여 사용자에게 알려주는 최종 점수 처리부를 제공한다.

Description

의료 진단 검사 장치 및 방법{Apparatus and Method for Inspecting Medical Diagnostic}
본 발명은 의료 진단 검사 장치에 관한 것으로서, 특히 통신망을 통해 환부 영상을 수신하여 환부 영상에 대한 분석을 통해 질병의 발명 여부와 진행 정도를 판단하는 의료 진단 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
환경 오염에 따라 급증하고 있는 대표적인 현대 질병으로 아토피 피부염이 있다.
아토피 피부염은 심한 피부 건조증, 가려움 및 염증을 동반하고 반복적으로 재발하는 만성적인 피부 질환의 일종으로 신생아부터 어른에 이르기까지 아토피 질환의 발생률이 증가하고 있다.
현재 국내에는 인터넷을 통해 피부 질환의 자가 진단 시스템이 서비스 되고 있는 곳이 있으나 대부분 단순한 설문 조사 형태의 원시적인 시스템이다.
이러한 종래의 자가 진단 시스템은 개인별로 설문에 대한 정확한 답변이 어려워 진단에 대한 신뢰도가 낮고 이에 따라 이용률이 저조하며 다양한 부가 정보가 제공되지 않고 있다.
기존의 아토피 진단은 의료 현장에서 의사기 직접 환자의 환부를 보고 임상 경험에 의해서 이루어진다.
이러한 아토피 진단을 위해 의료 현장에서는 스코어 인덱스 평가지를 이용하여 병변의 범위, 병변의 정도, 주관적 증상 등을 평가하게 된다. 그러나 실제로 이러한 평가 항목들에 대한 객관적인 판단이 어렵기 때문에 병변의 경증을 판단하는데 많은 시간이 요구되며 개인별로 다르게 판단할 위험성을 안고 있다.
결론적으로 국내에서는 유무선 네트워크상에서 멀티미디어 정보 기반의 피부 질환 진단 서비스가 전무하다고 할 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 의료 진단 검사 장치를 이용하여 원격으로 환부 영상의 아토피 발병 여부와 진행 정도를 판단하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 통신망을 통한 원격으로 아토피 피부염을 진단하여 환자의 원격 자가 진단, 의사 또는 의료 기관도 아토피 진단 서비스를 이용하는데 그 목적이 있다.
그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 의료 진단 검사 장치는 인터넷을 통해 수신한 환부 영상 이미지에 대한 히스토그램을 생성하고 상기 생성한 히스토그램을 정규화하는 히스토그램 정규화부; 상기 정규화된 히스토그램을 기초로 상기 환부 영상 이미지에 대한 역투영한 결과 이미지를 생성하고, 상기 생성한 역투영한 결과 이미지를 기초로 상기 환부 영상 이미지에서 아토피 피부염이 침범한 아토피 침범 영역을 계산하는 아토피 침범 영역 계산부; 신체 부위별로 환부에 소정의 증상이 진행한 강도를 경증, 중등증, 중증의 상태값으로 스코어링되어 증상 강도 정보를 계산하는 증상 강도 선택부; 및 상기 아토피 침범 영역과 상기 증상 강도 정보를 이용하여 최종 스코어링된 점수를 계산하고 상기 최종 스코어링된 점수를 기초로 상기 환부 영상 이미지에 대한 아토피 피부염 상태를 진단하여 사용자에게 알려주는 최종 점수 처리부를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 의료 진단 검사 방법은 인터넷을 통해 수신한 환부 영상 이미지에 대한 히스토그램을 생성하고 상기 생성한 히스토그램을 기초로 상기 환부 영상 이미지의 각 화소 밝기의 빈도수에 대한 확률을 계산하는 단계; 상기 빈도수에 대한 확률을 기초로 상기 환부 영상 이미지에 대한 역투영한 결과 이미지를 생성하는 단계; 상기 생성한 역투영한 결과 이미지를 기초로 상기 환부 영상 이미지에서 아토피 피부염이 침범한 아토피 침범 영역을 계산하고, 신체 부위별로 환부에 소정의 증상이 진행한 강도를 경증, 중등증, 중증의 상태값으로 스코어링되어 증상 강도 정보를 계산하는 단계; 및 상기 아토피 침범 영역과 상기 증상 강도 정보를 이용하여 최종 스코어링된 점수를 계산하고 상기 최종 스코어링된 점수를 기초로 상기 환부 영상 이미지에 대한 아토피 피부염 상태를 진단하여 사용자에게 알려주는 단계를 포함한다.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 컴퓨터 비전 인식 기술을 통한 의료 진단 검사 장치를 이용하여 원격으로 아토피 환자들을 진료하는 효과가 있다.
본 발명은 휴대형 임베디드 시스템 기반의 아토피 진단 의료 기기 제작이 가능하며 개발된 아토피 진단 키트를 소규모 병원에 판매하여 수익 창출이 가능한 효과가 있다.
본 발명은 상담용 아토피 진단 키트를 소규모 피부 클리닉에 판매하여 서비스 만족도와 진단 결과의 객관성을 확보하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 의료 진단 검사 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 의료 진단 검사 장치의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히스토그램의 정규화 과정을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정규화한 히스토그램을 역투영한 결과 이미지로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 6가지 증상의 증상 진행 강도를 선택하는 사용자 인터페이스를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 아토피 원격 진료를 위한 의료 진단 검사 장치를 이용한 의료 진단 검사 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 환부 영상 이미지를 업로드하는 사용자 화면의 일예를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 의료 진단 검사 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
본 발명의 실시예에 따른 의료 진단 검사 시스템은 클라이언트(100) 및 의료 진단 검사 장치(200)를 포함한다.
클라이언트(100)는 통신망에 연결되어 사용자의 요청에 따라 아토피 진단 결과를 출력한다. 여기서, 사용자는 환자, 의사 뿐만 아니라 진료 기관도 될 수 있다.
클라인언트는 인터넷 등 각종 통신망에 연결되어 개인용 컴퓨터, 휴대폰, 인터넷 TV 등 의료 진단 검사 장치(200)와 통신 가능한 장비이면 어떠한 장치도 가능하다.
클라이언트(100)는 아토피 피부병 증상이 의심되거나 피부병이 발병된 환부 영상 이미지를 의료 진단 검사 장치(200)에서 제공하는 웹 페이지에 맞추어 업로드한다.
의료 진단 검사 장치(200)는 클라이언트(100)로부터 수신한 환부 영상 이미지를 의료 진단 검사 장치(200)에서 활용 가능한 데이터로 변환하고 변환한 데이터를 분석하여 아토피 피부염의 상태를 진단하여 진단 결과를 클라이언트(100)로 제공한다.
다음, 도 2를 참조하여 의료 진단 검사 장치(200)를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 의료 진단 검사 장치(200)의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 의료 진단 검사 장치(200)는 환부 영상 수신부(210), 히스토그램 정규화부(220), 아토피 침범 영역 계산부(230), 증상 강도 선택부(240), 자각 증상 선택부(250) 및 최종 점수 처리부(260)를 포함한다.
환부 영상 수신부(210)는 인터넷 등 유무선 네트워크를 통해 환부 영상 이미지를 수신한다.
히스토그램 정규화부(220)는 수신한 환부 영상 이미지에 대한 히스토그램을 생성하고 생성한 히스토그램을 정규화한다(300).
도 3에 도시된 바와 같이, 히스토그램은 동일한 화소 밝기의 막대 그래프이다. x축은 화소의 밝기를 나타내고, y축은 각 화소 밝기가 영상 내에서 나타나는 빈도수를 나타낸다.
전술한 히스토그램을 정규화하는 것(300)은 각 화소의 빈도수를 전체 화소수로 나눈 것이다. 즉 어떤 밝기가 나타날 수 있는 확률에 대한 예측을 의미한다.
아토피 침범 영역 계산부(230)는 정규화한 히스토그램(원본 이미지의 각 화소 밝기의 빈도수에 대한 확률)(300)을 역투영하여 결과 이미지를 생성한다(400).
여기서, 역투영한 결과 이미지(400)는 도 4에 도시된 바와 같이, 분포가 가장 많은 밝기값일수록 하얀색으로 표시하는 것이다.
결과적으로 역투영한 결과 이미지(400)는 어떤 영상 안에서 특징 지어지는 객체를 나타낼 수 있게 되는 것이다.
환부 영상 이미지를 역투영하게 되면, 피부색일수록 하얗게 나오고 나머지 영역을 약간 밝게, 배경 부분을 검은색으로 나오게 된다.
아토피 침범 영역 계산부(230)는 역투영한 결과 이미지(400)를 기초로 밝기가 0인 배경을 제외하고 조금 밝은 부분을 전체 피부로 판단하고 밝기값이 100이하인 경우 아토피 침범 영역(A)으로 판단한다. 100이라는 기준값은 역투영한 결과 이미지(400)에서 아토피 피부로 간주될 수 있는 밝기 수치를 의미한다.
역투영한 결과 이미지(400)에서 1000개의 픽셀 중 밝기가 100이하인 픽셀이 300개가 있는 경우, 300/1000=0.3을 아토피 침범 영역으로 판단한다.
아토피 침범 영역 계산부(230)는 역투영한 결과 이미지(400)를 기초로 아토피 침범 영역(A)을 계산한다.
증상 강도 선택부(240)는 아토피 피부염이 침범하는 대표 부위인 머리/목, 몸통, 팔, 손, 다리 및 발에서 6가지 증상의 증상 진행 강도가 선택된다(도 5에 도시되어 있음). 여기서, 6가지 증상은 홍반(Erythema), 부종/구진(Edema/Papules), 진무름/가피(Oozing/Crusts), 찰상(Excoriations), 태선화(Lichenification), 건조증(Dryness)를 의미한다.
증상 강도 선택부(240)는 각각의 대표 부위에서 6가지 증상의 심한 정도를 0 내지 3점으로 판단하여 증세 없으면 0, 경증이면 1, 중등증이면 2, 중증이면 3으로 스코어링된다.
증상 강도 선택부(240)는 대표 부위에서 가장 심한 부위(가장 높은 점수)와 가장 약한 부위(가장 낮은 점수)를 뺀 나머지 부위를 최종 부위로 선택하여 최종 부위에 스코어링된 점수를 합하면 증상의 강도(B)가 된다.
자각 증상 선택부(250)는 문진 데이터의 각 항목이 선택되면, 자각 증상 정보가 스코어링되어 계산된다. 다시 말해, 자각 증상 선택부(250)는 가려움증(소양증)이나 불면증의 정도를 0에서 10점 사이의 점수로 스코어링되어 합산하면 자각 증상 정보(C)가 계산된다.
문진 데이터를 예로 들면, 1. 뉘어 놓으면 이불에 얼굴을 대고 자꾸 문지른다. 2. 피부가 매우 건조하고 푸석푸석하다. 3. 얼굴 바깥쪽 경계선 부분이 발긋하고 자주 터서 갈라진다 등이다.
전술한 문진 데이터는 총 25문제로 전체 만점이 10점으로 계산되어진다.
최종 점수 처리부(260)는 아토피 침범 영역 계산부(230)의 아토피 침범 영역(A), 증상 강도 선택부(240)의 증상의 강도(B)와 자각 증상 선택부(250)의 자각 증상 정보(C)를 A + 7B/2 + C에 대입하여 최종 스코어링된 점수를 계산한다.
최종 점수 처리부(260)는 최종 스코어링된 점수가 0점에서 103점 사이의 값을 가지고, 25점 미만인 경우 경증, 25점 이상 55점 미만인 경우 중등증, 55점 이상인 경우 중증으로 분류하며 아토피 피부염이 침범한 영역과 최종 스코어링된 점수를 사용자에게 전송한다.
다음, 도 6을 참조하여 아토피 원격 진료를 위한 의료 진단 검사 장치(200)를 이용한 의료 진단 방법을 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 아토피 원격 진료를 위한 의료 진단 검사 장치(200)를 이용한 의료 진단 검사 방법을 나타낸 도면이다.
의료 진단 검사 장치(200)는 도 7에 도시된 바와 같이, 환부 영상 이미지를 업로드하는 사용자 화면을 제공하고 클라이언트(100)로부터 환부 영상 이미지에서 환부의 영역 설정을 입력받는다.
환부 영상 수신부(210)는 인터넷 등 유무선 네트워크를 통해 업로드된 환부 영상 이미지를 수신한다.
히스토그램 정규화부(220)는 수신한 환부 영상 이미지에 대한 히스토그램을 생성하고 생성한 히스토그램을 기초로 환부 영상 이미지의 각 화소 밝기의 빈도수에 대한 확률을 계산하여 정규화한다(S100).
아토피 침범 영역 계산부(230)는 정규화한 히스토그램(300)을 기초로 환부 영상 이미지에 대한 역투영한 결과 이미지(400)를 생성한다(S102).
아토피 침범 영역 계산부(230)는 역투영한 결과 이미지(400)에서 밝기값이 100 이상인 영역을 피부색 영역으로 판단하고 환부 영상 이미지에서 피부색 영역의 위치에 해당하는 색상값을 추출하여 데이터베이스에 저장한다.
따라서, 데이터베이스는 개인별로 피부색으로 판단된 피부 색상값들이 저장되어 있으며, 복수개의 피부 색상값이 있는 경우, 평균 색상값이 개인의 고유한 피부색이 되는 것이다.
아토피 침범 영역 계산부(230)는 환부 영상 이미지에서 추출한 개인별 피부색 영역의 색상값과 데이터베이스에 기저장된 평균 피부 색상값을 비교하여 일치하지 않는 경우, 평균 피부 색상값을 기초로 환부 영상 이미지의 색상값(명도 및 채도)을 조정한다(S104, S106). 이는 조명 등 여러 원인에 의해 환부 영상 이미지의 색상값이 달라지는 경우 환부 영상 이미지의 색상값을 보정하는 효과가 있다.
색상값이 조정된 환부 영상 이미지는 히스토그램 정규화부(220)와 아토피 침범 영역 계산부(230)를 통해 히스토그램을 정규화하고 정규화된 히스토그램을 이용하여 역투영한 결과 이미지(400)를 다시 생성한다.
아토피 침범 영역 계산부(230)는 생성된 역투영한 결과 이미지(400)를 기초로 환부 영상 이미지에서 아토피 피부염이 침범한 아토피 침범 영역을 계산한다(S108).
증상 강도 선택부(240)는 신체 부위별로 환부에 소정의 증상이 진행한 강도를 경증, 중등증, 중증의 상태값으로 스코어링되어 증상 강도 정보를 계산한다(S110).
자각 증상 선택부(250)는 문진 데이터의 각 항목이 선택되면, 자각 증상 정보가 스코어링되어 계산된다(S112).
최종 점수 처리부(260)는 아토피 침범 영역(A)과 증상 강도 정보(B), 자각 증상 정보(C)를 A + 7B/2 + C에 대입하여 최종 스코어링된 점수를 계산한다(S114).
최종 점수 처리부(260)는 최종 스코어링된 점수에서 25점 미만인 경우 경증, 25점 이상 55점 미만인 경우 중등증, 55점 이상인 경우 중증으로 분류하며 아토피 피부염이 침범한 영역과 최종 스코어링된 점수를 클라이언트(100)에게 웹 페이지 형태로 전송한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다

Claims (5)

  1. 인터넷을 통한 아토피 원격 진료를 위한 의료 진단 검사 장치에 있어서,
    상기 인터넷을 통해 수신한 환부 영상 이미지의 화소 밝기에 대한 히스토그램을 생성하고 상기 생성한 히스토그램을 정규화하는 히스토그램 정규화부;
    상기 정규화된 히스토그램을 기초로 상기 환부 영상 이미지에 대한 역투영한 결과 이미지를 생성하고, 상기 생성한 역투영한 결과 이미지를 기초로 상기 환부 영상 이미지에서 아토피 피부염이 침범한 아토피 침범 영역을 계산하는 아토피 침범 영역 계산부;
    신체 부위별로 환부에 소정의 증상이 진행한 강도를 경증, 중등증, 중증의 상태값으로 스코어링되어 증상 강도 정보를 계산하는 증상 강도 선택부; 및
    상기 아토피 침범 영역과 상기 증상 강도 정보를 이용하여 최종 스코어링된 점수를 계산하고 상기 최종 스코어링된 점수를 기초로 상기 환부 영상 이미지에 대한 아토피 피부염 상태를 진단하여 사용자에게 알려주는 최종 점수 처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 진단 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    가려움증이나 불면증의 정도를 나타내는 문진 데이터의 각 항목의 상태값이 스코링되어 자각 증상 정보를 계산하는 자각 증상 선택부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 진단 검사 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 역투영한 결과 이미지에서 밝기값이 기준값 이상인 영역을 피부색 영역으로 판단하고 상기 환부 영상 이미지에서 상기 피부색 영역의 위치에 해당하는 색상값과 기설정된 개인별 평균 피부 색상값을 비교하여 일치하지 않는 경우 상기 평균 피부 색상값을 기초로 상기 환부 영상 이미지의 색상값을 조정한 후 역투영한 결과 이미지를 다시 생성하는 제어부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 진단 검사 장치.
  4. 인터넷을 통한 아토피 원격 진료를 위한 의료 진단 검사 장치에서의 의료 진단 검사 방법에 있어서,
    상기 인터넷을 통해 수신한 환부 영상 이미지의 화소 밝기에 대한 히스토그램을 생성하고 상기 생성한 히스토그램을 기초로 상기 환부 영상 이미지의 각 화소 밝기의 빈도수에 대한 확률을 계산하는 단계;
    상기 빈도수에 대한 확률을 기초로 상기 환부 영상 이미지에 대한 역투영한 결과 이미지를 생성하는 단계;
    상기 생성한 역투영한 결과 이미지를 기초로 상기 환부 영상 이미지에서 아토피 피부염이 침범한 아토피 침범 영역을 계산하고, 신체 부위별로 환부에 소정의 증상이 진행한 강도를 경증, 중등증, 중증의 상태값으로 스코어링되어 증상 강도 정보를 계산하는 단계; 및
    상기 아토피 침범 영역과 상기 증상 강도 정보를 이용하여 최종 스코어링된 점수를 계산하고 상기 최종 스코어링된 점수를 기초로 상기 환부 영상 이미지에 대한 아토피 피부염 상태를 사용자에게 알려주는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 진단 검사 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 역투영한 결과 이미지를 생성하는 단계는,
    상기 역투영한 결과 이미지에서 밝기값이 기준값 이상인 영역을 피부색 영역으로 판단하는 단계;
    상기 환부 영상 이미지에서 상기 피부색 영역의 위치에 해당하는 색상값을 추출하는 단계;
    상기 추출한 색상값과 기저장된 개인별 평균 피부 색상값을 비교하여 일치하지 않는 경우, 상기 평균 피부 색상값을 기초로 상기 환부 영상 이미지의 색상값을 조정하는 단계; 및
    상기 조정한 환부 영상 이미지를 기초로 제2 역투영한 결과 이미지를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 진단 검사 방법.
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