KR101611489B1 - Method for estimating onset time of infarct region based on brain image - Google Patents

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Abstract

본 개시는 뇌(brain) 영상들이 획득되는 단계; 뇌 영상들에 포함된 경색 영역(infarct region)으로부터 경색 영역의 발생 시점(onset time)에 따라 변하는 정량적 값 집합이 추출되는 단계; 그리고 정량적 값 집합을 경색 영역의 발생 시점에 대응시키도록 마련된(prepared) 대응 관계(corresponding relation)를 사용하여, 정량적 값 집합이 경색 영역의 발생 시점에 대응되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method and apparatus for obtaining brain images; Extracting a quantitative value set that varies according to an onset time of an infarct region from an infarct region included in brain images; And a quantitative value set corresponding to a time point of occurrence of the infarct region using a corresponding relation prepared to correspond a quantitative value set to the occurrence time of the infarct region. The present invention relates to an estimation method of an occurrence time point of an infarction area based on an image.

Description

뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법{METHOD FOR ESTIMATING ONSET TIME OF INFARCT REGION BASED ON BRAIN IMAGE}[0001] METHOD FOR ESTIMATING ONSET TIME OF INFARCT REGION BASED ON BRAIN IMAGE [0002]

본 개시(Disclosure)는 전체적으로 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법에 관한 것으로, 특히 경색 영역의 발생 시점이 알려지지 않은 뇌 영상들로부터 추출된 정량적 값 집합을 사용하여 경색 영역의 발생 시점을 추정하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method of estimating the time of occurrence of an infarct area based on brain images as a whole, and more particularly, to a method of estimating an occurrence time of an infarct area using a quantitative value set extracted from brain images, And a method for estimating the time of occurrence of an infarct area based on the estimated brain image.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).Herein, the background art relating to the present disclosure is provided, and these are not necessarily meant to be known arts.

의료 영상을 사용하여 병변의 상태를 평가하는 방법이 널리 사용되고 있다. 예를 들어, 뇌경색(cerebral infarct) 또는 뇌출혈(cerebral hemorrhage) 등 급성 뇌졸중(acute stroke) 환자의 경우 MRI로 뇌 영상을 찍어 경색 영역을 평가한다.Methods for evaluating the status of lesions using medical images are widely used. For example, in patients with acute stroke, such as cerebral infarct or cerebral hemorrhage, the infarct area is assessed by imaging the brain with MRI.

논문 Cho AH, Sohn SI, Han MK, et al. Safety and efficacy of MRI-based thrombolysis in unclear-onset stroke. A preliminary report. Cerebrovasc Dis 2008;25:572-579.에는 뇌경색의 발생 시점이 불확실한 환자에 대해 MRI의 FLAIR(fluid-attenuated inversion recovery) 영상으로 경색 영역의 발생 시점을 추정하는 방법이 개시되어 있다. 상기 논문에서 발생 시점 추정의 근거로 사용된 MRI 기반 조건은 positive perfusion-diffusion mismatch(PWI-DWI mismatch) 조건과 absence of well-developed fluid-attenuated inversion recovery changes of acute diffusion lesions(FLAIR CHANGE) 조건을 포함한다.Cho AH, Sohn SI, Han MK, et al. Safety and efficacy of MRI-based thrombolysis in unclear-onset stroke. A preliminary report. Cerebrovasc Dis 2008; 25: 572-579, discloses a method for estimating the time of occurrence of an infarct region with FLAIR (fluid-attenuated inversion recovery) images of an MRI for a patient whose time of onset of cerebral infarction is unclear. In this paper, MRI-based conditions used as the basis for the time of occurrence include positive perfusion-diffusion mismatch (PWI-DWI mismatch) conditions and absence of well-developed fluid-attenuated inversion recovery changes of acute diffusion lesions (FLAIR CHANGE) do.

그러나 상기 논문에서 PWI-DWI mismatch 및 FLAIR CHANGE와 같은 조건은 의사의 시각적 판단(visual inspection)에 의한 지표들(indices)이어서 정량적이고 객관적인 판단 기준을 제공하지 못한다.However, in this paper, conditions such as PWI-DWI mismatch and FLAIR CHANGE are indices by the physician's visual inspection and do not provide a quantitative and objective criterion.

한편, 논문 Shlee S. Song, Lawrence L. Latour, Carsten H. Ritter, et al. A Pragmatic Approach Using Magnetic Resonance Imaging to Treat Ischemic Strokes of Unknown Onset Time in a Thrombolytic Trial. the American Heart Association online June 12, 2012.에는 diffusion-positive regions에 대응하는 FLAIR영상에서 밝기(예: intensity) 정도를 평가하여 뇌경색 발생 시점을 평가하는 방법(SIR; Reader-measured signal intensity ratio)이 개시되어 있다.On the other hand, the paper by Shlee S. Song, Lawrence L. Latour, Carsten H. Ritter, et al. A Pragmatic Approach Using Magnetic Resonance Imaging to Treat Ischemic Strokes of Unknown Onset Time in a Thrombolytic Trial. the American Heart Association's online June 12, 2012. The reader-measured signal intensity ratio (SIR), which measures the intensity (eg intensity) of FLAIR images corresponding to diffusion-positive regions, .

그러나 SIR 방법에서는 다수의 영상 판독자(reader)들이 점수를 매기는 방식으로 SIR 값이 정해지기 때문에 여전히 객관적인 지표가 되기에는 한계가 있다. 또한, 뇌경색 발생 시점을 FLAIR 영상의 밝기만으로 판단하는 싱글 파라미터(single parameter) 방식이어서 신뢰성에 한계가 있다. 왜냐하면, 시간에 따라 경색 영역이 FLAIR 영상에서 밝은 영역으로 나타나는 정도는 경색 영역의 위치, 부피, 환자의 나이, 성별 등의 요소에 의존하므로 개체마다 편차가 크기 때문이다. 또한, 시간에 따라 변하는 FLAIR 영상에서 밝기는 스펙트럼 분포를 보임에도 특정 SIR 값을 경계로 발생 시점을 정하는 것은 객관성과 신뢰성이 낮다.However, in the SIR method, since the SIR value is determined by a method in which a plurality of image readers score, there is still a limit to be an objective index. In addition, since it is a single parameter method in which the time of occurrence of cerebral infarction is judged only by the brightness of the FLAIR image, reliability is limited. This is because the extent of the infarct area in the FLAIR image from the time point to the bright area depends on the location of the infarct area, the volume, the patient's age, sex, and so on. Also, in FLAIR images that change with time, although the brightness has a spectrum distribution, it is objectivity and reliability to determine the occurrence time point with a specific SIR value as a boundary.

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.This will be described later in the Specification for Implementation of the Invention.

여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).SUMMARY OF THE INVENTION Herein, a general summary of the present disclosure is provided, which should not be construed as limiting the scope of the present disclosure. of its features).

본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 뇌(brain) 영상들이 획득되는 단계; 뇌 영상들에 포함된 경색 영역(infarct region)으로부터 경색 영역의 발생 시점(onset time)에 따라 변하는 정량적 값 집합이 추출되는 단계; 그리고 정량적 값 집합을 경색 영역의 발생 시점에 대응시키도록 마련된(prepared) 대응 관계(corresponding relation)를 사용하여, 정량적 값 집합이 경색 영역의 발생 시점에 대응되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법이 제공된다.According to one aspect of the present disclosure, brain images are acquired; Extracting a quantitative value set that varies according to an onset time of an infarct region from an infarct region included in brain images; And a quantitative value set corresponding to a time point of occurrence of the infarct region using a corresponding relation prepared to correspond a quantitative value set to the occurrence time of the infarct region. A method of estimating the occurrence time of an infarction area based on an image is provided.

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.This will be described later in the Specification for Implementation of the Invention.

도 1은 본 개시에 따른 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법의 일 예를 설명하는 도면,
도 2는 경색 영역 발생 시점이 분명한 경우와 불분명한 경우를 구분하는 방법의 일 예를 설명하는 도면,
도 3은 MRI에 의해 생성된 뇌 영상들을 나타내는 도면,
도 4는 경색 영역의 발생 시점에 따라 DWI 영상에서 경색 영역의 밝기 변화의 일 예를 설명하는 도면,
도 5는 뇌 영상들로부터 추출된 정량적 값들이 시간에 따라 변하는 패턴을 설명하는 도면,
도 6은 대응 관계 생성 방법의 일 예를 설명하는 도면,
도 7은 정량적 값 집합과 경색 영역의 발생 시점의 관계의 일 예를 설명하는 도면,
도 8은 회귀분석에 의해 생성된 대응 관계의 일 예를 설명하는 도면.
FIG. 1 is a view for explaining an example of a method of estimating the time of occurrence of an infarction area based on a brain image according to the present disclosure;
FIG. 2 is a view for explaining an example of a method of distinguishing a case where a time point of occurrence of an infarction area is clear and an unclear case;
3 is a diagram showing brain images generated by MRI,
4 is a view for explaining an example of a change in brightness of an infarction area in a DWI image according to a time point of occurrence of an infarction area,
5 is a view for explaining a pattern in which quantitative values extracted from brain images vary with time;
6 is a view for explaining an example of a correspondence relationship generation method,
7 is a view for explaining an example of the relationship between the quantitative value set and the occurrence time of the infarction area,
8 is a view for explaining an example of a corresponding relationship generated by a regression analysis;

이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)). The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 개시에 따른 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법의 일 예를 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining an example of a method of estimating the time of occurrence of an infarction area based on a brain image according to the present disclosure.

뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법에서, 뇌 영상들이 획득된다(10). 획득된 뇌 영상들(DWI, ADC, PWI, FLAIR, T1, T2 등)에 포함된 경색 영역(infarct region)으로부터 경색 영역의 발생 시점(onset time)에 따라 변하는 정량적 값(quantitative value) 집합이 추출된다(30). 이후, 정량적 값 집합을 경색 영역의 발생 시점에 대응시키도록 마련된(prepared) 대응 관계(corresponding relation)를 사용하여, 정량적 값 집합이 경색 영역의 발생 시점에 대응된다(40).In the method of estimating the time of occurrence of the infarct area based on the brain image, brain images are obtained (10). A set of quantitative values that varies with the onset time of the infarct region from the infarct region included in the acquired brain images (DWI, ADC, PWI, FLAIR, T1, T2, (30). Thereafter, the quantitative value set corresponds to the occurrence time of the infarct region using the corresponding relation prepared to correspond the quantitative value set to the occurrence time of the infarct region (40).

뇌 영상들이 획득된 이후, 정량적 값 집합이 추출되기 전에, 획득된 뇌 영상들 중 적어도 어느 하나를 사용하여 경색 영역이 분할(segmentation)될 수 있다(13). 획득된 뇌 영상들 중 적어도 어느 하나를 사용하여 경색 영역의 주변 영역이 분할될 수 있다(15). 또한, 경색 영역 또는 주변 영역이 분할된 적어도 하나의 뇌 영상을 포함하는 뇌 영상들이 정합(registration)될 수 있다(20).After the brain images are acquired, the infarct region can be segmented using at least one of the obtained brain images before the quantitative value set is extracted (13). The peripheral region of the infarct region can be divided using at least one of the obtained brain images (15). In addition, brain images including at least one brain image in which the infarct region or the surrounding region is divided may be registered (20).

정량적 값 집합은 정합된 뇌 영상들로부터 경색 영역 또는 주변 영역의 사이즈 정보, 위치 정보 및 밝기 정보로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.The quantitative value set may include at least one information selected from the group consisting of size information of the infarct region or the surrounding region, position information, and brightness information from the matched brain images.

도 2는 경색 영역의 발생 시점이 분명한 경우와 분명하지 않은 경우를 구분하는 방법의 일 예를 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining an example of a method of distinguishing a case where the occurrence time of the infarction area is clear and a case where it is not clear.

본 예에 따른 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법은 경색 영역의 발생 시점이 알려진 경우 및 알려지지 않은 경우 모두에 적용되는 뇌 영상을 기반으로 경색 영역의 발생 시점을 추정하는 방법을 개시한다. 발생 시점의 추정은 미리 마련된 대응 관계를 사용하여 이루어진다. 대응 관계는 분류자(classifier)를 사용하여 정량적 값 집합을 경색 영역의 발생 시점별로 분류함으로써 마련될 수 있다.The method of estimating the time of occurrence of the infarct region based on the brain image according to the present example discloses a method of estimating the time of occurrence of the infarct region based on the brain image applied to both the known case and the unknown case of the occurrence time of the infarct region . Estimation of the time of occurrence is made using a previously established correspondence. The correspondence relation can be prepared by classifying the quantitative value set by the occurrence time of the infarct region using a classifier.

예를 들어, 대응 관계는 경색 영역의 발생 시점이 알려진 뇌 영상들로부터 축적된 정량적 값 집합을 다중회귀분석(multiple regression) 방법, Support Vector Regression 방법 및 커브피팅(curve fitting) 방법 중 적어도 하나를 포함하는 분류자를 사용하여 경색 영역의 발생 시점에 대응시킴으로써 마련될 수 있다.For example, the correspondence relation includes at least one of a multiple regression method, a support vector regression method, and a curve fitting method, which is a set of quantitative values accumulated from brain images in which the occurrence time of the infarct region is known To correspond to the occurrence time point of the infarction area.

도 2에는 경색 영역의 발생 시점이 알려진 경우(클리어 온셋; Clear Onset Time), 알려지지 않은 경우(언클리어 온셋; Unclear Onset Time)를 판정하는 방법의 일 예가 개시되어 있다.2 shows an example of a method for determining the occurrence time of an infarction area (clear onset time) and determining an unclear onset time (Unclear Onset Time).

예를 들어, 뇌에 급성 뇌졸중(acute stroke)이 발생한 경우, Last-Known normal time(정상 상태로 알려진 마지막 시간)과 First-found abnormal time(비정상 상태가 발견된 시간)이 일치하는지 확인한다(101). 일치하면 클리어 온셋(clear onset)으로 분류된다(103). Last-Known normal time과 First-found abnormal time이 일치하지 않으면 Last-Known normal time으로부터 4.5시간 이내에 응급실(ER)에 도착하였는지 확인한다(105). 4.5시간 이내이면 언클리어 온셋의 경우이지만 혈전용해술의 고려대상이 될 수 있다(107). 4.5시간 이후이면 혈전용해술의 고려대상이 아닌 언클리어 온셋에 해당한다(109).For example, if an acute stroke occurs in the brain, check that the Last-Known normal time matches the first-found abnormal time (101) ). If they match, they are classified as clear onset (103). If the Last-Known normal time does not match the First-found abnormal time, it is checked whether the emergency room ER arrived within 4.5 hours from the Last-Known normal time (105). Within 4.5 hours, it is the case of unclear onset, but may be considered for thrombolysis (107). After 4.5 hours, it corresponds to an unclean onset that is not considered for thrombolysis (109).

본 개시에 따른 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법은 혈전용해술의 시행여부 등 치료 또는 진단의 방법을 정해주는 것이 아니며, 단지 경색 영역의 발생 시점을 추정하는 방법을 개시한다.The method of estimating the time of occurrence of the infarction area based on the brain image according to the present disclosure does not specify a method of treatment or diagnosis, such as whether thrombolysis is performed or not, and discloses a method of estimating the time of occurrence of the infarction area only.

본 개시에 따른 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법에 의하면, 뇌 영상들로부터 추출된 정량적 값 집합을 기초로 경색 영역의 발생 시점이 추정된다. 따라서 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법은 Last-Known normal time으로부터 경과 시간과 같은 불확실한 요소에 의존하지 않는 방법이다.According to the method for estimating the time of occurrence of the infarct area based on the brain image according to the present disclosure, the time of occurrence of the infarct area is estimated based on the quantitative value set extracted from the brain images. Thus, the method of estimating the time of onset of an infarct area based on brain imaging is a method that does not rely on uncertain factors such as elapsed time from Last-Known normal time.

예를 들어, 대응 관계는 정량적 값 집합을 경색 영역의 시간에 대응시키도록 훈련된(trained) 또는 학습된 분류자(classifier)에 의해 마련된다.For example, a mapping relationship is provided by a classifier that is trained or learned to map the quantitative value set to the time of the infarct region.

이하, 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법의 각 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, each step of the method of estimating the occurrence time of the infarct area based on the brain image will be described in detail.

도 3은 MRI에 의해 생성된 뇌 영상들을 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing brain images generated by MRI.

먼저, 뇌 영상들이 획득된다(도 1의 10).First, brain images are acquired (10 in FIG. 1).

예를 들어, MRI에 의해 뇌(brain) 영상들이 생성된다. 뇌 영상들은 DWI 영상, ADC 영상, PWI 영상, FLAIR 영상, T1 영상, T2 영상 등을 포함한다. 본 예에서 뇌 영상은 MRI에 한정되지 않고, CT 영상이나 다른 의료영상도 포함할 수 있다.For example, brain images are generated by MRI. Brain images include DWI, ADC, PWI, FLAIR, T1, and T2 images. In this example, the brain image is not limited to MRI but may also include a CT image or other medical images.

상기 뇌 영상들은 각 영상의 필요에 따라 조합된 펄스시퀀스를 사용하여 생성된다. 따라서 상기 뇌 영상들은 서로 다른 모달리티(modality)를 가질 수 있다. 다만, ADC는 DWI을 기초로 계산에 의해 생성된 영상이다. The brain images are generated using a combined pulse sequence according to the needs of each image. Thus, the brain images may have different modalities. However, ADC is an image generated by calculation based on DWI.

MRI로 영상을 얻기 위해서는 많은 수의 RF 펄스를 인가해야 한다. TR(repetition time)은 같은 크기의 RF 펄스를 인가하는 시간 간격으로서, 반복시간이다. TE(time to echo)는 지연시간 또는 에코시간이다. RF 펄스 직후에는 신호를 측정할 수 없기에 짧은 시간을 기다리게 되고, 일정 시간이 경과한 후 신호를 측정하게 된다. 이 짧은 시간을 TE라고 한다.In order to acquire images by MRI, a large number of RF pulses must be applied. TR (repetition time) is a time interval for applying RF pulses of the same size, and is a repetition time. TE (time to echo) is the delay time or echo time. Since the signal can not be measured immediately after the RF pulse, it waits for a short time and measures the signal after a certain time. This short time is called TE.

TR 및 TE는 검사자에 의해 조절될 수 있다. TR 및 TE를 적절하게 조절함으로써 임상에 응용할 수 있는 T1 영상 또는 T2 영상을 얻을 수 있다. The TR and TE can be adjusted by the inspector. By appropriately adjusting TR and TE, T1 or T2 images that can be applied to clinical applications can be obtained.

이하, 정량적 값 집합이 추출될 수 있는 뇌 영상들을 간략히 살펴본다.Hereinafter, brain images in which a quantitative value set can be extracted are briefly described.

DWI(diffusion weighted imaging)는 생체 조직에서 분자, 특히 물 분자의 확산 운동을 매핑(mapping)하는 영상이다(도 3 참조). 조직 내에서 물 분자의 확산은 자유롭지 못하다. DWI는 물 분자가 섬유 조직 또는 세포막(membranes)에 충돌하는 것을 반영한다. 따라서 물 분자의 확산 패턴은 조직의 정상 또는 비정상 상태를 나타내어 준다. 특히 DWI는 뇌의 백질(white matter)의 섬유 구조 또는 회백질(gray matter)의 정상 및 비정상 상태를 잘 나타낼 수 있다.DWI (diffusion weighted imaging) is an image that maps the diffusion motion of molecules, especially water molecules, in living tissue (see FIG. 3). The diffusion of water molecules in tissues is not free. DWI reflects the collision of water molecules with fibrous tissue or membranes. Thus, the diffusion pattern of water molecules indicates the normal or abnormal state of the tissue. In particular, DWI can well represent the normal or abnormal state of the fiber structure or gray matter of the white matter of the brain.

ADC(apparent diffusion coefficient)는 확산 계수로서 온도의 함수이다. 신체 내에서는 세포벽이 존재하고 온도가 불균일하기 때문에 DWI 이용하여 ADC를 계산할 수 있다. DWI와 ADC는 역상이다. 경색 영역은 세포의 팽창으로 인해 세포 바깥의 물의 확산이 감소된다. 확산이 감소된 영역은 B1000에서 DWI를 찍으면 신호 저하(decrease)가 작은 영역이 되며, DWI 영상에는 밝게 나온다. 반면, 확산이 감소된 영역은 ADC에서는 정상보다 어둡게 나온다. 뇌척수액(cerebrospinal fluid; CSF)과 같은 물은 자유 확산(free diffusion) 영역으로서 ADC가 밝게 나오고 DWI가 어둡게 나온다.The apparent diffusion coefficient (ADC) is a function of temperature as a diffusion coefficient. Because the cell walls are present and the temperature is uneven in the body, the ADC can be calculated using DWI. DWI and ADC are reversed. In the infarcted area, the expansion of the cells reduces the diffusion of water outside the cells. Diffused areas show a decrease in signal intensity when the DWI is taken at B1000 and bright areas at the DWI image. On the other hand, regions with reduced diffusion are darker than normal in ADCs. Water, such as cerebrospinal fluid (CSF), is a free diffusion region with a bright ADC and dark DWI.

PWI(perfusion weighted imaging)은 혈류를 보여주는 관류 영상이다(도 3참조). 예를 들어, 가돌리늄(Gadolinium)을 조영제로 주입하고, MRI 영상을 찍으면, 혈류량, 혈류속도, MTT(mean transit time) 및 TTP(time to peak) 등의 파라미터들을 획득할 수 있다.PWI (perfusion weighted imaging) is a perfusion image showing blood flow (see FIG. 3). For example, when Gadolinium is injected as a contrast agent and an MRI image is taken, parameters such as blood flow rate, blood flow velocity, MTT (mean transit time), and TTP (time to peak) can be obtained.

FLAIR 영상은 유체로부터 나오는 신호를 무효화(nulls)한 영상이다(도 3참조). 예를 들어, FLAIR 영상은 MRI로 뇌 영상을 획득할 때, 영상에서 뇌척수액으로 인한 효과를 억제하기 위해 사용된다. FLAIR 영상은 뇌의 해부학적 구조(anatomy)를 잘 보여준다. 조직에 따라 반전 시간(inversion time)을 잘 선택함으로써 특정한 조직으로부터 신호를 억제할 수 있다. The FLAIR image is an image that nulls the signal from the fluid (see FIG. 3). For example, FLAIR images are used to inhibit the effects of cerebrospinal fluid on images when acquiring brain images with MRI. The FLAIR image shows the anatomy of the brain well. Depending on the organization, signals can be suppressed from specific tissues by well choosing the inversion time.

T1 및 T2 영상은 TR 및 TE를 조절하여 특정 조직의 T1 또는 T2 효과가 강조된 영상이다. MRI의 과정에서, 인가하였던 RF(radio frequency) 펄스를 차단하면 조직의 양성자는 흡수하였던 에너지를 주변 조직에 방출하면서 외부 자기장(B0) 방향(Z축 방향)으로 재정렬하게 된다. T1은 종축인 Z축을 따라 양성자의 스핀들이 재정렬하는 시간, 즉 Z축 방향 자화가 회복되는 곡선의 시간상수이다. T1은 자화 회복의 시간상수로서 종축 이완시간 또는, 스핀-격자 이완시간(spin-lattice relaxation time)이라고 부른다. 한편, RF 펄스가 차단되면, 자화의 XY 성분은 붕괴한다. T2는 자화의 XY 성분 붕괴 곡선의 시간 상수로서 횡 이완시간 또는, 스핀-스핀 이완시간(spin-spin relaxation time)으로 부른다. T1 및 T2는 조직의 고유값이며, 물, 고체, 지방, 단백질마다 다른 값을 가진다. 여기서, TR을 길게 하면 T1효과를 감소시킨다. 반대로, TR을 짧게 하면 T1 효과(대조도)를 증대, 즉 T1 강조 영상이 획득된다. TE를 짧게 하면 T2 효과를 감소시키고, 길게 하면 T2 효과를 증대, 즉 T2 강조 영상이 획득된다.T1 and T2 images are images emphasizing T1 or T2 effects of specific tissues by regulating TR and TE. In the course of MRI, blocking the applied radio frequency (RF) pulses causes the protons of the tissue to re-orient themselves in the direction of the external magnetic field (B 0) (Z-axis direction) while releasing the absorbed energy to surrounding tissues. T1 is the time constant of the time during which the spindles of the proton are rearranged along the Z axis, which is the ordinate axis, i.e., the curve in which the magnetization in the Z axis is restored. T1 is the time constant of magnetization recovery and is called the longitudinal relaxation time or the spin-lattice relaxation time. On the other hand, when the RF pulse is interrupted, the XY component of the magnetization collapses. T2 is a time constant of the XY component decay curve of the magnetization, referred to as transverse relaxation time or spin-spin relaxation time. T1 and T2 are tissue specific values and have different values for water, solid, fat, and protein. Here, increasing the TR reduces the T1 effect. Conversely, if the TR is shortened, the T1 effect (contrast degree) is increased, that is, the T1 weighted image is obtained. If the TE is shortened, the T2 effect is reduced. If the TE is made long, the T2 effect is increased, that is, the T2 weighted image is obtained.

MRA 영상은 조영제를 사용하여 MRI로 혈류를 찍은 영상이다.MRA images are images taken by MRI using contrast media.

전술된 뇌 영상들을 정성적으로 분석할 수 있다.The above-described brain images can be analyzed qualitatively.

예를 들어, DWI-PWI의 미스매치를 시각으로 판단하여 경색 영역과 경색 영역으로부터 영향을 받은 주변 영역의 정도를 평가할 수 있다. 또는, DWI 영상에 화이트 영역이 나타나고, FLAIR 영상에 아직 화이트 영역이 나타나지 않은 상태(FLAIR negative)를 발생 시점이 얼마되지 않은 뇌경색 초기 상태로 판단할 수 있다.For example, it is possible to judge the mismatch of DWI-PWI at the time and evaluate the degree of the peripheral region affected by the infarct region and the infarct region. Alternatively, a white area may appear in the DWI image, and a state in which the white area is not yet displayed in the FLAIR image (FLAIR negative) may be determined as an initial state of the infarcted cerebral infarction.

그러나 이와 같은 정성적 판단은 정확성과 신뢰성이 낮다. 이와 같은 정성적 판단 방법과 다르게, 본 개시에 따른 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법은 뇌 영상들로부터 정량적 값 집합을 추출하고 발생 시점을 정량적 값 집합에 근거하여 추정하는 것을 특징으로 한다.However, such qualitative judgment is less accurate and reliable. Unlike this qualitative determination method, the method of estimating the occurrence time of the infarct region according to the present disclosure is characterized by extracting a quantitative value set from brain images and estimating the time of occurrence based on a quantitative value set.

다시, 도 1을 참조하면, 뇌 영상들을 획득한 후, 획득된 뇌 영상들 중 적어도 하나의 뇌 영상에서 경색 영역이 분할(segmentation)될 수 있다(13). 또한, 뇌 영상들 중 적어도 하나의 뇌 영상에서 경색 영역의 주변 영역(penumbra)이 분할될 수 있다(15). 주변 영역은 경색 영역 주변에 위치하거나 경색 영역을 둘러싸는 영역으로서, 경색으로 인해 영향을 받아서 혈류 공급에 문제가 생긴 영역이다.Referring to FIG. 1 again, after acquiring brain images, an infarct region may be segmented in at least one brain image of acquired brain images (13). In addition, the penumbra of the infarct region can be divided in at least one of the brain images (15). The peripheral region is an area surrounding the infarction area or surrounding the infarction area, which is affected by the infarction and has a problem in the supply of blood flow.

예를 들어, 초기 단계에서는 경색은 DWI 영상에서 잘 보인다. 따라서 DWI 또는 ADC 영상을 사용하여 경색 영역이 분할될 수 있다(13). 또한 주변 영역은 PWI 영상으로 잘 파악되므로 PWI 영상을 사용하여 주변 영역이 분할될 수 있다(15).For example, in the early stages, infarcts are well visible in DWI images. Therefore, infarct regions can be segmented using DWI or ADC images (13). In addition, since the surrounding region is well recognized by the PWI image, the surrounding region can be divided using the PWI image (15).

다음으로, 경색 영역 또는 주변 영역이 분할된 적어도 하나의 뇌 영상을 포함하는 뇌 영상들이 정합(registration)된다(20).Next, brain images including at least one brain image in which the infarct region or the peripheral region is divided are registered (20).

예를 들어, 해부학적인 영상인 FLAIR나 T1, T2영상, 경색 영역이 분할된 DWI 영상 또는 ADC 영상, PWI 영상 및 나머지 뇌 영상들이 정합된다. 또한, CT에 의한 뇌 영상이 함께 정합될 수도 있다. 본 예에서는 다수의 뇌 영상들이 정합되는 것이 설명되지만, 반드시 전술된 뇌 영상들이 모두 정합될 필요는 없다. 뇌 영상을 보는 목적에 따라 2개 이상의, 바람직하게는 모달리티가 서로 다른 2개 이상의 뇌 영상이 정합된다.For example, anatomical images such as FLAIR, T1, T2 images, DWI images with split infarct regions, ADC images, PWI images, and remaining brain images are matched. Also, brain images by CT may be matched together. In this example, it is explained that a plurality of brain images are matched, but it is not necessarily required that all of the brain images described above are matched. Two or more brain images, preferably having different modalities, are matched according to the purpose of viewing the brain image.

본 예에서는 경색 영역이 분할된 DWI 영상을 기준으로 나머지 뇌 영상들이 정합된다. 정합을 위해 강체 정합(rigid registration) 방법이 사용될 수 있다. 뇌는 심장이나 폐와 다르게 움직임이 거의 없지만 경우에 따라서는 비강체 정합(non-rigid registration) 방법이 사용될 수도 있다.In this example, the remaining brain images are matched based on the DWI image in which the infarct region is divided. For matching, a rigid registration method can be used. The brain has little motion other than the heart or lung, but in some cases a non-rigid registration method may be used.

정합의 기반으로 뇌 영상의 탬플릿(template) 정보를 가지는 아틀라스(Atlas)가 사용될 수 있다. 아틀라스는 다수 개체의 뇌 영상들로부터 뇌 영상의 전형을 형성한 것이다.As the basis of the matching, an atlas having template information of a brain image can be used. The Atlas is a model of brain imaging from the brain images of many individuals.

계속해서, 정합된 뇌 영상들의 경색 영역으로부터 정량적 값 집합이 추출된다(30). 예를 들어, 정량적 값 집합은 경색 영역의 시간과 상관이 있는 경색 영역의 정보를 의미한다. 바람직하게는 정합된 뇌 영상들로부터 경색 영역의 발생 시점에 따라 변하는 정량적 값 집합이 추출된다. 정량적 값 집합은 경색 영역의 밝기 정보, 사이즈 정보 및 위치 정보로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.Subsequently, a quantitative value set is extracted from the infarct region of the matched brain images (30). For example, the quantitative value set refers to the information of the infarct region correlated with the time of the infarct region. Preferably, a quantitative value set that varies depending on the time of occurrence of the infarct region is extracted from the matched brain images. The quantitative value set may include at least one selected from the group consisting of brightness information, size information, and position information of the infarct region.

예를 들어, 정합된 뇌 영상들로부터 경색 영역의 볼륨(infarct volume; VI), 경색 영역의 위치(infarct location; VIL), 경색 영역을 둘러싼 주변 영역의 볼륨(penumbra volume; VP), 주변 영역의 위치(penumbra position; VPL), 경색 영역과 주변 영역 간의 미스매치(M), 각 뇌 영상에서 경색 영역의 평균 밝기(DIDWI,DIADC,DIFLAIR,DIT1,DIT2) 및 각 뇌 영상에서 주변 영역의 평균 밝기(DPDWI,DPADC,DPFLAIR,DPT1,DPT2)로 이루어진 정량적 값 군 중 2개 이상 정량적 값을 획득할 수 있다. 각 뇌 영상에서 경색 영역의 평균 밝기(DIDWI,DIADC,DIFLAIR,DIT1,DIT2)는 경색 영역의 발생 시점과 밀접한 관련이 있다고 보기 때문에 밝기 정보를 포함하여 추출하는 것이 바람직하다.For example, the volume of the infarct volume (V I ), the infarct location (V IL ), the volume of the penumbra volume (V P ) surrounding the infarct area, The average brightness (DI DWI , DI ADC , DI FLAIR , DI T1 , and DI T2 ) of the infarct region in each brain image and the average brightness of the penumbra position (V PL ) For each brain image, two or more quantitative values of the average brightness (DP DWI , DP ADC , DP FLAIR , DP T1 , and DP T2 ) in the surrounding region can be obtained. The average brightness of the infarct area (DI DWI , DI ADC , DI FLAIR , DI T1 , and DI T2 ) in each brain image is closely related to the time of infarct region, so it is preferable to include brightness information.

도 4는 경색 영역의 발생 시점에 따라 DWI 영상에서 경색 영역의 밝기 변화의 일 예를 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining an example of a change in brightness of the infarct region in the DWI image according to the occurrence time of the infarct region.

ADC의 밝기는 DWI의 밝기의 역상으로 나타나 있다. 따라서 도 4에 도시된 방법은 싱글 파라미터로 뇌졸중의 발생 시점을 대략적으로 추측하는 방법이 될 수 있다. 그러나 전술한 것과 같이, 싱글 파라미터 방식으로 발생 시점을 추정하는 것은 정확성과 신뢰성이 낮다. 시간에 따라 DWI 영상에서 경색 영역의 밝기 변화의 정도는 경색 영역의 위치, 부피, 환자의 나이, 성별, 등의 요소에 의존하므로 개체마다 편차가 크기 때문이다. 또한, 시간에 따라 변하는 DWI 영상에서 밝기 변화는 스펙트럼 분포를 보이므로 특정한 DWI 밝기 값으로부터 발생 시점을 정하는 것은 부적절하다.The brightness of the ADC is shown as the inverse of the DWI brightness. Therefore, the method shown in FIG. 4 can be a method of roughly guessing the time of occurrence of a stroke with a single parameter. However, as described above, estimating the time of occurrence in a single parameter manner is poor in accuracy and reliability. The extent of the change in the infarct area in the DWI image over time depends on the location of the infarct area, the volume, the age of the patient, the sex, In addition, it is inappropriate to determine the point of occurrence from a specific DWI brightness value because the brightness change in the DWI image varies with time.

도 5는 뇌 영상들로부터 추출된 정량적 값들이 시간에 따라 변하는 패턴을 설명하는 도면이다.5 is a view for explaining a pattern in which quantitative values extracted from brain images change with time.

본 예에서는 뇌 영상들을 사용하여 경색 영역의 발생 시점을 더 정확히 및 더 합리적으로 추정하기 위해, 멀티 파라미터를 사용한다. MRI는 전술한 것과 같이 펄스시퀀스의 다양한 조합 및 TR, TE의 적절한 조합으로 임상적 목적에 맞는 다양한 영상을 생성할 수 있다.In this example, a multi-parameter is used to more accurately and more reasonably estimate the time of occurrence of the infarct region using brain images. MRI can generate various images for clinical purposes with various combinations of pulse sequences and appropriate combination of TR and TE as described above.

도 5는 이러한 다양한 뇌 영상들로부터 다양한 정량적 파라미터들(QV1, QV2, QV3, QV4)이 시간에 따라 변화하는 것을 설명한다. 도 5에서 정량적 파라미터들(QV1, QV2, QV3, QV4)의 변화 패턴은 설명의 편의상 개연성 있는 패턴으로 도시한 것이며, 실재 측정된 것을 의미하는 것은 아니다. 도 5에서 QV1은 대략 DWI의 패턴과 비슷하고, QV3은 ACD의 패턴과 비슷하다. 전술된 정량적값들(VI ,VILVP,VPL,M,DIDWI,DIADC,DIFLAIR,DIT1,DIT2 ,DPDWI,DPADC,DPFLAIR,DPT1,DPT2) 에 대해 데이터를 축적하면, 도 5에 도시된 것과 유사하거나 또 다른 패턴들을 얻을 수 있다. 즉 경색 영역의 발생 시점에 따라 변하는 정량적 값들을 얻을 수 있다.FIG. 5 illustrates that various quantitative parameters (QV1, QV2, QV3, QV4) vary with time from these various brain images. The change pattern of the quantitative parameters (QV1, QV2, QV3, QV4) in FIG. 5 is shown in a plausible pattern for the sake of convenience of explanation, and does not mean actually measured. In Fig. 5, QV1 is approximately similar to the pattern of DWI, and QV3 is similar to the pattern of ACD. The quantitative values (V I , V IL V P , V PL , M, DI DWI , DI ADC , DI FLAIR , DI T1 , DI T2 , DP DWI , DP ADC , DP FLAIR , DP T1 , DP T2 ) , It is possible to obtain patterns similar to or different from those shown in Fig. That is, the quantitative values varying depending on the occurrence time of the infarct region can be obtained.

예를 들어, 경색 영역의 발생 시점이 알려진(클리어 온셋) 환자들로부터 멀티 모달리티 뇌 영상들이 획득될 수 있다. 이러한 멀티 모달리티 뇌 영상들로부터 정량적 값 집합들이 축적될 수 있다. 또한, 동물 실험을 통해 동일한 개체에 대해 경색 영역의 발생 시점으로부터 시간에 따라 변화하는 정량적 값 집합을 축적할 수 있다.For example, multi-modality brain images can be obtained from patients (clear-onset) in which the time of onset of the infarct zone is known. Quantitative value sets can be accumulated from these multimodal brain images. Animal experiments can also be used to accumulate a quantitative set of values for the same individual that varies over time from the occurrence of the infarct zone.

이렇게 축적된 발생 시점-정량적 값 집합 데이터로부터 도 5에 도시된 것과 같은 그래프를 작성하면 어느 하나의 정량적 값으로부터 발생 시점이 결정되지 못하는 경우, 다른 정량적 값과 조합(combination)하여 발생 시점을 대략 특정할 수 있다.If a graph such as that shown in FIG. 5 is generated from the accumulated point-of-quantitative value set data, if the point of occurrence can not be determined from any one of the quantitative values, the point of occurrence is roughly specified with other quantitative values can do.

예를 들어, 정량적 값(QV1)에 의해 경색 영역의 발생 시점이 대략 제1 발생 시점과 제2 발생 시점의 사이 구간으로 추정될 수 있다. 또한, 정량적 값(QV4)에 의해 경색 영역의 발생 시점이 대략 제3 발생 시점과 제4 발생 시점의 사이 구간으로 추정될 수 있다. 이와 같이, 다수의 정량적 값(멀티파라미터)을 사용하여 경색 영역의 발생 시점의 구간을 추정하고, 추정된 발생 시점의 구간의 교집합을 구하면 발생 시점이 더 정확히 추정될 수 있다.For example, the occurrence time point of the infarction area can be estimated to be approximately the interval between the first occurrence point and the second occurrence point by the quantitative value QV1. Further, the occurrence time point of the infarction area can be estimated to be approximately the interval between the third occurrence point and the fourth occurrence point by the quantitative value QV4. As described above, the occurrence time point can be more accurately estimated by estimating the occurrence time point of the infarction area using a plurality of quantitative values (multi-parameters) and obtaining the intersection of the estimated occurrence time points.

도 6은 대응 관계 생성 방법의 일 예를 설명하는 도면이다. 도 7은 정량적 값 집합과 경색 영역의 발생 시점의 관계의 일 예를 설명하는 도면이다. 6 is a diagram for explaining an example of a correspondence relationship generation method. 7 is a diagram for explaining an example of the relationship between the quantitative value set and the occurrence time point of the infarction area.

본 예에서는 도 5에서 설명된 멀티 파라미터에 의한 발생 시점을 특정하는 방법을 더 일반화하여, 정량적 값 집합을 경색 영역의 시간에 대응시키는 대응 관계를 사용한다.In this example, a method of specifying the generation time point by the multi-parameter described in FIG. 5 is further generalized, and a corresponding relationship is used in which a quantitative value set is associated with the time of the infarct region.

대응 관계는, 예를 들어, 정량적 값 집합을 경색 영역의 시간에 대응시키도록 훈련된(trained) 또는 학습된 분류자(classifier; 300)에 의해 마련된다. 도 6에 도시된 것과 같이, 추출된 정량적 값 집합이 대응 관계(corresponding relation)에 의해 발생 시점에 대응된다.Correspondence is provided, for example, by a classifier 300 trained or learned to map the quantitative value set to the time of the infarct region. As shown in FIG. 6, the extracted quantitative value set corresponds to the point in time of occurrence by the corresponding relation.

분류자의 예로서, 다중회귀분석(multiple regression)과 같은 통계적 방법이나, Support Vector Regression 방법을 사용하여 대응 관계가 만들어질 수 있다. 다른 예로, 대응 관계는 정량적 값 집합과 발생 시점의 관계를 커브피팅(curve fitting)하여 마련될 수도 있다.As an example of a classifier, a correspondence can be created using a statistical method such as multiple regression or a Support Vector Regression method. As another example, the correspondence relationship may be provided by curve fitting the relationship between the quantitative value set and the time of occurrence.

축적된 발생 시점-정량적 값 집합 데이터를 사용하여, 정량적 값 집합을 경색 영역의 발생 시점에 대응시키는 훈련과 학습을 통해 대응 관계의 정확성과 신뢰성이 향상될 수 있다.Accuracy and reliability of the correspondence relationship can be improved by training and learning by using the accumulated time point-quantitative value set data to associate the quantitative value set with the occurrence time of the infarct region.

여기서 훈련과 학습이란 발생 시점-정량적 값 집합 데이터가 계속 축적되면서 대응 관계가 수정 및 보완 또는 보정되는 것을 의미할 수 있다. Here, training and learning can mean that the corresponding relationship is corrected, supplemented or corrected as the point in time at which the quantitative value set data accumulates.

예를 들어, 경색 영역의 발생 시간이 알려지지 않은 뇌 영상들로부터 추출된 정량적 값 집합을 발생 시간에 대응시키는 과정을 반복 시행한 결과, 대응 관계가 실제 발생 시점을 얼마나 정확히 추정해 주는지 평가할 수 있다.For example, it is possible to evaluate how accurately the correspondence relationship can be estimated by repeating the process of associating a set of quantitative values extracted from brain images with unknown occurrence time of the infarct region with the generation time.

또한, 경색 영역의 발생 시간이 알려진 정량적 값 집합을 대응 관계에 의해 발생 시간에 대응시켜 봄으로써 대응 관계의 유효성을 평가할 수 있다.In addition, the validity of the corresponding relationship can be evaluated by associating a quantitative value set with a known occurrence time of the infarction region with the generation time by the corresponding relationship.

이와 같은 대응 관계는 도 7에 도시된 것과 같이, 정량적 값 집합(P11, P12, P13, P14, P15, P16; 예 DIDWI , VI , DIFLAIR , DIT1 , M, VP)을 발생 시간(onset1)에 대응시키는 다차원 공간에서 점(P1)으로 이해할 수 있다. 이러한 대응 관계가 발생 시간(onset2)등 다수의 시간에 대해 만들어질 수 있다.Such a mapping is the ones described above, a quantitative value set shown in Figure 7; generate (P11, P12, P13, P14, P15, P16 Yes DI DWI, V I, DI FLAIR, DI T1, M, V P) time (P1) in the multidimensional space corresponding to the point (onset1). This correspondence can be made for a plurality of times such as the occurrence time onset2.

도 8은 회귀분석에 의해 생성된 대응 관계의 일 예를 설명하는 도면이다.Fig. 8 is a diagram for explaining an example of the correspondence relationship generated by the regression analysis.

분류자를 사용한 예로서, 다중회귀분석에 의해 중회귀식이 만들어질 수 있다. 전술된 것과 같이 축적된 발생 시점-정량적 값 집합 데이터를 사용하여 정량적 값 집합과 발생 시점의 관계를 다중회귀분석할 수 있다. 그 결과 정량적 값 집합을 발생 시점에 대응시키는 중회귀식(도 8에서 400으로 시각화됨)이 마련될 수 있다. As an example using a classifier, a multiple regression equation can be made by multiple regression analysis. As described above, it is possible to perform multiple regression analysis on the relationship between the quantitative value set and the time of occurrence by using the accumulated occurrence point-quantitative value set data. As a result, a regression equation (visualized as 400 in FIG. 8) may be provided that maps the quantitative value set to the time of occurrence.

예를 들어, 중회귀식은,For example, the multiple regression equation,

Onset time = f(VI,VIL,VP,VPL,M,DIDWI,DIADC,DIFLAIR,DIT1,DIT2,...)와 같이 정의될 수 있다.And can be defined as: Onset time = f (V I , V IL , V P , V PL , M, DI DWI , DI ADC , DI FLAIR , DI T1 , DI T2 ,

도 1 내지 도 8에서 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법은 각 과정에 맞게 만들어진 애플리케이션에 의해 자동으로 수행되거나, 사용자 인터페이스와 함께 수행될 수 있다.In FIGS. 1 to 8, the method of estimating the occurrence time of the infarction area based on the brain image may be performed automatically by an application tailored to each process or may be performed together with a user interface.

이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.Various embodiments of the present disclosure will be described below.

(1) 대응 관계는 분류자(classifier)를 사용하여 정량적 값 집합을 경색 영역의 발생 시점별로 분류함으로써 마련되는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.(1) The correspondence relationship is provided by classifying the quantitative value set by the occurrence time of the infarct region using a classifier, and estimating the time point of occurrence of the infarct region based on the brain image.

뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법은 경색(infarct)과 같은 병변이나 조직(tissue)에 관련된 시간을 추정하는 데에 사용될 수 있다. 병변이나 조직에 관련된 시간은 병변이나 조직의 상태 변화 시간, 병변을 유발한 원인의 발생 시점(onset time) 등을 포함할 수 있다.The method of estimating the time of onset of an infarct area based on brain imaging can be used to estimate the time associated with a lesion or tissue such as infarct. The time associated with the lesion or tissue may include the time of the lesion or tissue state change, the onset time of the cause of the lesion, and the like.

뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법은 사람과 동물 모두에 적용될 수 있다.The method of estimating the time of occurrence of the infarct area based on the brain image can be applied to both humans and animals.

(2) 뇌 영상들이 획득되는 단계 이후, 정량적 값 집합이 추출되는 단계 이전에, 획득된 뇌 영상들 중 적어도 어느 하나를 사용하여 경색 영역이 분할(segmentation)되는 단계; 획득된 뇌 영상들 중 적어도 어느 하나를 사용하여 경색 영역의 주변 영역이 분할되는 단계; 그리고 경색 영역 또는 주변 영역이 분할된 적어도 하나의 뇌 영상을 포함하는 뇌 영상들이 정합(registration)되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.(2) segmenting the infarcted region using at least one of acquired brain images before the step of extracting the quantitative value set after the step of acquiring brain images; Dividing a peripheral region of the infarcted region using at least one of acquired brain images; And registering brain images including at least one brain image in which an infarction region or a peripheral region is divided.

(3) 대응 관계는 경색 영역의 발생 시점이 알려진 뇌 영상들로부터 축적된 정량적 값 집합을 다중회귀분석(multiple regression) 방법, Support Vector Regression 방법 및 커브피팅(curve fitting) 방법으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나를 포함하는 분류자를 사용하여 경색 영역의 발생 시점에 대응시킴으로써 마련된 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.(3) The correspondence relationship is defined as at least one of the group consisting of multiple regression method, support vector regression method, and curve fitting method, the quantitative value set accumulated from brain images of which the time of occurrence of the infarct region is known Wherein the classifier is configured to correspond to a time point of occurrence of the infarct region using the classifier.

(4) 정량적 값 집합이 추출되는 단계는: 정합된 뇌 영상들로부터 경색 영역 또는 주변 영역의 사이즈 정보, 위치 정보 및 밝기 정보로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 정보가 추출되는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.(4) The step of extracting the quantitative value set includes: extracting at least one piece of information selected from the group consisting of the size information of the infarct region or the surrounding region, the position information, and the brightness information from the matched brain images A method for estimating the time of occurrence of an infarct region based on a brain image.

정량적 값 집합에는 비정량적 값이 일부 포함될 수도 있다. 정량적 값은 사이즈 정보, 위치 정보 및 밝기 정보 이외에도 경색 영역의 다른 특징(예; 형상)을 정량화한 값일 수 있다.The quantitative value set may include some non-quantitative values. The quantitative value may be a value obtained by quantifying other characteristics (e.g., shape) of the infarct region in addition to size information, position information, and brightness information.

(5) 정량적 값 집합이 경색 영역의 발생 시점에 대응되는 단계에서, 경색 영역의 발생 시점이 알려지지 않은 뇌 영상들로부터 추출된 정량적 값 집합이 대응 관계에 의해 경색 영역의 발생 시점에 대응되며, 경색 영역의 발생 시점이 알려지지 않은 정량적 값 집합과 경색 영역의 발생 시점을 대응시켜 축적된 정보를 사용하여 대응 관계가 보정되는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.(5) At the stage where the quantitative value set corresponds to the occurrence time of the infarct area, the quantitative value set extracted from the brain images of which the infarct area is not known at the time corresponds to the occurrence time of the infarct area by the corresponding relationship, Wherein the correspondence relationship is corrected using the accumulated information by associating a quantitative value set in which the occurrence time point of the region is not known with the occurrence time point of the infarction region.

(6) 뇌 영상들이 획득되는 단계는: MRI에 의한 DWI 영상, ADC 영상, PWI 영상, FLAIR 영상, T1 영상 및 T2 영상으로 이루어진 군 중에서 선택된 2개 이상이 생성되는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.(6) The step of acquiring brain images includes: a process in which two or more selected from the group consisting of DWI image by MRI, ADC image, PWI image, FLAIR image, T1 image and T2 image are generated A method for estimating the time of occurrence of an infarct region based on a brain image.

뇌 영상들이 획득되는 단계는 MRI에 의해 모달리티(modality)가 서로 다른 뇌 영상들이 생성되는 과정; 그리고 CT에 의해 적어도 하나의 뇌 영상이 생성되는 과정;을 포함할 수 있다.The acquisition of brain images is a process in which brain images with different modalities are generated by MRI; And a process in which at least one brain image is generated by the CT.

(7) 뇌 영상들이 획득되는 단계 이후, 정량적 값 집합이 추출되는 단계 이전에, DWI 영상 또는 ADC 영상을 사용하여 경색 영역이 분할되는 단계; PWI 영상을 사용하여 주변 영역(penumbra)이 분할되는 단계; 그리고 경색 영역이 분할된 DWI 영상, ADC 영상, 또는 주변 영역이 분할된 PWI 영상을 포함하는 뇌 영상들이 정합되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.(7) dividing the infarction region using the DWI image or the ADC image before the step of extracting the quantitative value set after the step of acquiring the brain images; Dividing a penumbra using a PWI image; And matching the brain images including the DWI image, the ADC image, or the PWI image divided into the peripheral region, with the infarct region being divided into the brain images.

(8) 정량적 값 집합이 추출되는 단계는: 정합된 뇌 영상들로부터 경색 영역의 볼륨(infarct volume; VI), 경색 영역의 위치(infarct location; VIL), 주변 영역의 볼륨(penumbra volume; VP), 주변 영역의 위치(penumbra position; VPL), 경색 영역과 주변 영역 간의 미스매치(M), 각 뇌 영상에서 경색 영역의 평균 밝기(DIDWI,DIADC,DIFLAIR,DIT1,DIT2) 및 각 뇌 영상에서 주변 영역의 평균 밝기(DPDWI,DPADC,DPFLAIR,DPT1,DPT2)로 이루어진 정량적 값 군 중에서 선택된 2개 이상의 정량적 값을 획득하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.(8) The step of extracting the quantitative value set consists of: the infarct volume (V I ), the infarct location (V IL ), and the volume of the surrounding area from the matched brain images. V P), the location of the peripheral area (penumbra position; V PL), the average brightness of the infarct area and the mismatch between the peripheral regions (M), infarct area in each brain imaging (DI DWI, DI ADC, DI FLAIR, DI T1, in that it comprises; DI T2), and an average brightness of the peripheral area in each brain image (DP DWI, DP ADC, acquiring two or more quantitative values selected from a quantitative value the group consisting of DP FLAIR, DP T1, DP T2 ) A method for estimating the time of occurrence of an infarct region based on a brain image.

(9) 정량적 값 집합이 경색 영역의 발생 시점에 대응되는 단계는: 정량적 값 집합에 포함된 어느 하나의 정량적 값에 대해 경색 영역의 발생 시점이 제1 구간으로 대응되는 과정; 정량적 값 집합에 포함된 다른 하나의 정량적 값에 대해 경색 영역의 발생 시점이 제2 구간으로 대응되는 과정; 그리고 제1 구간 및 제2 구간의 교집합 구간이 구해져 경색 영역의 발생 시점의 대응 구간이 좁혀지는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.(9) The step of the quantitative value set corresponding to the occurrence time of the infarct region corresponds to the following: the occurrence time point of the infarct region corresponds to the first section for any one of the quantitative values included in the quantitative value set; Wherein the occurrence time point of the infarct region corresponds to the second interval for another quantitative value included in the quantitative value set; And calculating the intersection interval of the first section and the second section to narrow the corresponding section of the infarct area at the time of occurrence of the infarct area.

본 개시에 따른 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법에 의하면, 뇌 영상들에 기반한 정량적인 멀티 파라미터를 사용하여 병변의 발생 시점(onset time)을 더 정확히 및 더 합리적으로 추정할 수 있다.According to the method of estimating the time of occurrence of the infarct region based on the brain image according to the present disclosure, it is possible to estimate the onset time of the lesion more accurately and more rationally using quantitative multi-parameters based on brain images .

Claims (10)

뇌(brain) 영상들이 획득되는 단계;
뇌 영상들에 포함된 경색 영역(infarct region)으로부터 경색 영역의 발생 시점(onset time)에 따라 변하는 정량적 값 집합이 추출되는 단계; 그리고
정량적 값 집합을 경색 영역의 발생 시점에 대응시키도록 마련된(prepared) 대응 관계(corresponding relation)를 사용하여, 정량적 값 집합이 경색 영역의 발생 시점에 대응되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.
Obtaining brain images;
Extracting a quantitative value set that varies according to an onset time of an infarct region from an infarct region included in brain images; And
Wherein the quantitative value set corresponds to the occurrence time of the infarct region using a corresponding relation prepared so as to correspond to the occurrence time of the infarct region. Based on the estimated time of occurrence of the infarct region.
청구항 1에 있어서,
대응 관계는 분류자(classifier)를 사용하여 정량적 값 집합을 경색 영역의 발생 시점별로 분류함으로써 마련되는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the correspondence relationship is provided by classifying the quantitative value set by the occurrence time of the infarct region using a classifier.
청구항 1에 있어서,
뇌 영상들이 획득되는 단계 이후, 정량적 값 집합이 추출되는 단계 이전에,
획득된 뇌 영상들 중 적어도 어느 하나를 사용하여 경색 영역이 분할(segmentation)되는 단계;
획득된 뇌 영상들 중 적어도 어느 하나를 사용하여 경색 영역의 주변 영역이 분할되는 단계; 그리고
경색 영역 또는 주변 영역이 분할된 적어도 하나의 뇌 영상을 포함하는 뇌 영상들이 정합(registration)되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.
The method according to claim 1,
After the step of acquiring the brain images, before the step of extracting the quantitative value set,
Segmenting the infarcted region using at least one of acquired brain images;
Dividing a peripheral region of the infarcted region using at least one of acquired brain images; And
And a step of registering brain images including at least one brain image in which the infarct region or the peripheral region is divided.
청구항 1에 있어서,
대응 관계는 경색 영역의 발생 시점이 알려진 뇌 영상들로부터 축적된 정량적 값 집합을 다중회귀분석(multiple regression) 방법, Support Vector Regression 방법 및 커브피팅(curve fitting) 방법으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나를 포함하는 분류자를 사용하여 경색 영역의 발생 시점에 대응시킴으로써 마련된 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.
The method according to claim 1,
The correspondence relationship includes at least one of a group consisting of a multiple regression method, a support vector regression method, and a curve fitting method, which is a set of quantitative values accumulated from brain images in which the occurrence time of an infarction area is known Wherein the classifier is used to correspond to a time point of occurrence of the infarction area.
청구항 3에 있어서,
정량적 값 집합이 추출되는 단계는:
정합된 뇌 영상들로부터 경색 영역 또는 주변 영역의 사이즈 정보, 위치 정보 및 밝기 정보로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 정보가 추출되는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.
The method of claim 3,
The step of extracting a quantitative value set includes:
And extracting at least one piece of information selected from the group consisting of size information of the infarct region or the surrounding region, position information, and brightness information from the matched brain images. .
청구항 4에 있어서,
정량적 값 집합이 경색 영역의 발생 시점에 대응되는 단계에서, 경색 영역의 발생 시점이 알려지지 않은 뇌 영상들로부터 추출된 정량적 값 집합이 대응 관계에 의해 경색 영역의 발생 시점에 대응되며,
경색 영역의 발생 시점이 알려지지 않은 정량적 값 집합과 경색 영역의 발생 시점을 대응시켜 축적된 정보를 사용하여 대응 관계가 보정되는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.
The method of claim 4,
The quantitative value set extracted from the brain images in which the occurrence time point of the infarct region is not known corresponds to the occurrence time point of the infarct region by the corresponding relationship at the stage where the quantitative value set corresponds to the occurrence time point of the infarct region,
Wherein the corresponding relationship is corrected using information accumulated by associating a quantitative value set in which the occurrence time point of the infarction area is unknown with the occurrence time point of the infarction area, and the corresponding relationship is corrected.
청구항 1에 있어서,
뇌 영상들이 획득되는 단계는:
MRI에 의한 DWI 영상, ADC 영상, PWI 영상, FLAIR 영상, T1 영상 및 T2 영상으로 이루어진 군 중에서 선택된 2개 이상이 생성되는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.
The method according to claim 1,
The steps in which brain images are acquired include:
And a process in which at least two selected from the group consisting of DWI image, ADC image, PWI image, FLAIR image, T1 image, and T2 image by MRI are generated are included. Estimation method.
청구항 7에 있어서,
뇌 영상들이 획득되는 단계 이후, 정량적 값 집합이 추출되는 단계 이전에,
DWI 영상 또는 ADC 영상을 사용하여 경색 영역이 분할되는 단계;
PWI 영상을 사용하여 주변 영역(penumbra)이 분할되는 단계; 그리고
경색 영역이 분할된 DWI 영상, ADC 영상, 또는 주변 영역이 분할된 PWI 영상을 포함하는 뇌 영상들이 정합되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.
The method of claim 7,
After the step of acquiring the brain images, before the step of extracting the quantitative value set,
Dividing an infarction area using a DWI image or an ADC image;
Dividing a penumbra using a PWI image; And
A step of matching brain images including a DWI image, an ADC image, or a PWI image in which a peripheral region is divided, the infarcted region being divided; and a method of estimating a time point of occurrence of an infarction region based on a brain image.
청구항 8에 있어서,
정량적 값 집합이 추출되는 단계는:
정합된 뇌 영상들로부터 경색 영역의 볼륨(infarct volume; VI), 경색 영역의 위치(infarct location; VIL), 주변 영역의 볼륨(penumbra volume; VP), 주변 영역의 위치(penumbra position; VPL), 경색 영역과 주변 영역 간의 미스매치(M), 각 뇌 영상에서 경색 영역의 평균 밝기(DIDWI,DIADC,DIFLAIR,DIT1,DIT2) 및 각 뇌 영상에서 주변 영역의 평균 밝기(DPDWI,DPADC,DPFLAIR,DPT1,DPT2)로 이루어진 정량적 값 군 중에서 선택된 2개 이상의 정량적 값을 획득하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.
The method of claim 8,
The step of extracting a quantitative value set includes:
The infarct volume (V I ), the infarct location (V IL ), the penumbra volume (V P ), and the penumbra position of the infarct volume from the matched brain images. V PL), the average of the infarct region and a mismatch between the peripheral regions (M), the average brightness of the infarct area in each brain imaging (DI DWI, DI ADC, DI FLAIR, DI T1, DI T2) and a peripheral region on each neuroimaging Obtaining quantitative values of two or more quantitative values selected from a group of quantitative values consisting of brightness (DP DWI , DP ADC , DP FLAIR , DP T1 , and DP T2 ) .
청구항 1에 있어서,
정량적 값 집합이 경색 영역의 발생 시점에 대응되는 단계는:
정량적 값 집합에 포함된 어느 하나의 정량적 값에 대해 경색 영역의 발생 시점이 제1 구간으로 대응되는 과정;
정량적 값 집합에 포함된 다른 하나의 정량적 값에 대해 경색 영역의 발생 시점이 제2 구간으로 대응되는 과정; 그리고
제1 구간 및 제2 구간의 교집합 구간이 구해져 경색 영역의 발생 시점의 대응 구간이 좁혀지는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 영상에 기반한 경색 영역의 발생 시점의 추정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the quantitative value set corresponds to the time of occurrence of the infarction zone:
Wherein the occurrence time point of the infarct region corresponds to a first interval with respect to any one of the quantitative values included in the quantitative value set;
Wherein the occurrence time point of the infarct region corresponds to the second interval for another quantitative value included in the quantitative value set; And
And calculating the intersection interval of the first interval and the second interval to narrow the corresponding interval of the occurrence time of the infarction zone.
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