KR102128990B1 - A method for transforming MRI data and device for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 MRI 데이터를 변환하는 기술에 관한 컴퓨팅 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a computing technique for a technique for converting MRI data.
제1 MRI 스캐너 및 제2 MRI 스케너가 서로 다른 MRI 시퀀스를 이용하여 스캔하는 경우, 상기 제1 MRI 스캐너 및 상기 제2 MRI 스케너가 동일한 피검부에 대하여 얻은 제1 이미지와 제2 이미지를 서로 비교하기 어렵다. 이는 상기 제1 MRI 스캐너와 상기 제2 MRI 스캐너가 서로 동일한 것인 경우에도 마찬가지이다. When the first MRI scanner and the second MRI scanner are scanned using different MRI sequences, comparing the first image and the second image obtained by the first MRI scanner and the second MRI scanner with respect to the same test portion It is difficult. This is true even when the first MRI scanner and the second MRI scanner are identical to each other.
제1시점에 임의의 피검부에 대하여 제1 MRI 시퀀스를 이용하여 MRI 스캐너가 스캔하여 얻은 제1 이미지가 주어져 있고, 제2시점에 상기 임의의 피검부에 대하여 제2 MRI 시퀀스를 이용하여 MRI 스캐너가 스캔하여 얻은 제2 이미지가 주어져 있는 상황을 가정할 수 있다. 이때, 시간에 따른 상기 임의의 피검부의 MRI 이미지의 변화를 관찰하기 위하여 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 서로 비교하고자 할 수 있지만, 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지는 서로 다른 MRI 시퀀스를 이용하여 얻은 것들이므로, 이들을 직접 비교하는 데에 어려움이 따른다.A first image obtained by scanning by an MRI scanner using a first MRI sequence with respect to an arbitrary test portion is given at a first time point, and an MRI scanner using a second MRI sequence with respect to the arbitrary test portion at a second time point. It may be assumed that the second image obtained by scanning is given. In this case, the first image and the second image may be compared with each other in order to observe a change in the MRI image of the arbitrary test portion over time, but the first image and the second image may have different MRI sequences. Since it is obtained by using, it is difficult to directly compare them.
이와 달리, 상기 제1시점에 상기 임의의 피검부에 대하여 제3 MRI 시퀀스를 이용하여 MRI 스캐너가 스캔하여 얻은 제3 이미지가 주어져 있다고 가정할 수 있고, 상기 제2시점에 상기 임의의 피검부에 대하여 상기 제3 MRI 시퀀스를 이용하여 MRI 스캐너가 스캔하여 얻은 제4 이미지가 주어져 있는 상황을 가정할 수 있다. 이때, 시간에 따른 상기 임의의 피검부의 MRI 이미지의 변화를 관찰하기 위하여 상기 제3 이미지와 상기 제4 이미지를 서로 비교하고자 할 수 있다. 이 경우 위와 달리, 상기 제3 이미지와 상기 제4 이미지는 서로 동일한 상기 제3 MRI 시퀀스를 이용하여 얻은 것들이므로, 이들을 직접 비교하기 쉽다.Alternatively, it may be assumed that a third image obtained by scanning by an MRI scanner using a third MRI sequence with respect to the arbitrary test portion is given at the first time point, and at the second time point, the arbitrary test portion It can be assumed that the fourth image obtained by the MRI scanner is scanned using the third MRI sequence. At this time, the third image and the fourth image may be compared with each other in order to observe a change in the MRI image of the arbitrary test portion over time. In this case, unlike the above, since the third image and the fourth image are obtained using the same third MRI sequence, it is easy to directly compare them.
따라서 만일 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 각각 상기 제3 이미지와 상기 제4 이미지로 변환할 수 있는 기술이 제공된다면, 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 먼저 각각 상기 제3 이미지와 상기 제4 이미지로 변환한 다음, 상기 제3 이미지와 상기 제4 이미지를 서로 비교함으로써, 결국 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 서로 비교한 효과를 얻을 수 있을 것이다.Accordingly, if a technology capable of converting the first image and the second image into the third image and the fourth image is provided, the first image and the second image are respectively respectively the third image and the first image. After converting to the fourth image, the third image and the fourth image are compared with each other, so that the effect of comparing the first image and the second image with each other may be obtained.
이러한 기술이 제공된다면, 임의의 MRI 시퀀스로 얻은 이미지들을 표준화된 포맷으로 변환할 수도 있을 것이다.If such a technique is provided, images obtained by any MRI sequence may be converted into a standardized format.
상술한 내용은 본 발명의 도출과정에서 발명자가 고려한 것으로서, 모두 반드시 선행기술로서 인정하는 것은 아니다.The above is considered by the inventor in the process of derivation of the present invention, and is not necessarily recognized as a prior art.
본 발명에서는 임의의 MRI 시퀀스로 얻은 이미지를 마치 다른 MRI 시퀀스로 얻은 이미지로 변환하는 기술을 제공하고자 한다.In the present invention, it is intended to provide a technique for converting an image obtained by an arbitrary MRI sequence into an image obtained by another MRI sequence.
본 발명의 일 관점에 따라, 피검부의 제1 MRI 이미지 및 상기 제1 MRI 이미지를 획득하는 데에 이용된 제1 MRI 시퀀스를 입력받으면, 상기 피검부의 ρ, T1, 및 T2 파라미터를 포함하는 물리적 파라미터를 출력하는 학습된 신경망 네트워크부가 이용될 수 있다. 그리고 ρ, T1, 및 T2 파라미터와 임의의 제2 MRI 시퀀스를 입력받으면 상기 피검부에 관한 제2 MRI 이미지를 출력하는 변환부를 이용할 수 있다. 상기 변환부는 종래의 기술에 따른 것일 수 있으며, 상기 신경망 네트워크부는 본 발명에 의해 제안되는 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, upon receiving a first MRI image and a first MRI sequence used to obtain the first MRI image of a subject, physical parameters including ρ, T1, and T2 parameters of the subject The learned neural network unit outputting the may be used. In addition, when the ρ, T1, and T2 parameters and an arbitrary second MRI sequence are input, a transform unit that outputs a second MRI image related to the subject may be used. The conversion unit may be according to a conventional technique, and the neural network unit may be proposed by the present invention.
본 발명의 일 관점에 따라 네트워크부(a network part)(10); 및 변환부(a transforming part)(20);를 포함하는 데이터 변환장치가 제공될 수 있다. 상기 네트워크부의 입력층(110)에는 MRI 시퀀스(an MRI sequence)를 특정하는 정보(311), 및 상기 MRI 시퀀스를 이용하여 피검부(a measuring part)에 대하여 획득한 MRI 데이터(an MRI datum)인 소스 데이터(312)를 포함하는 입력층 데이터(an input layer datum)(31)가 입력되도록 되어 있다. 그리고 상기 네트워크부의 출력층(120)은 상기 피검부의 물리적 파라미터 세트(a set of physical parameters)를 포함하는 출력층 데이터(an output layer datum)(40)를 출력하도록 되어 있다. 그리고 상기 변환부는 상기 네트워크부로부터 출력된 상기 물리적 파라미터 세트를 이용하여 상기 피검부에 대한 합성된 MRI 데이터(synthesized MRI data)(50)를 생성하도록 되어 있다. A
이때, 상기 네트워크부는 한 세트의 학습용 입력층 데이터(a set of training data for the input layer) 및 한 세트의 학습용 출력층 데이터(a set of training data for the output layer)를 이용하여 기계학습된 것일 수 있다.At this time, the network unit may be machine-learned using a set of training data for the input layer and a set of training data for the output layer. .
이때, 상기 정보는 상기 MRI 시퀀스를 특정하는 작동 파라미터 세트로서, 상기 MRI 시퀀스 및 상기 MRI 시퀀스에 이용된 스캔 파라미터들이 포함된 것일 수 있다.In this case, the information is a set of operating parameters specifying the MRI sequence, and may include the MRI sequence and scan parameters used in the MRI sequence.
이때, 상기 피검부는 MRI 피검체의 특정 측정대상 슬라이스일 수 있다.In this case, the subject may be a specific measurement target slice of the MRI subject.
이때, 상기 소스 데이터는 MRI 이미지 또는 k-스페이스 데이터일 수 있다.In this case, the source data may be MRI images or k-space data.
이때, 상기 물리적 파라미터 세트는 ρ, T1, 및 T2 중 적어도 하나 또는 전부를 포함할 수 있다.In this case, the physical parameter set may include at least one or all of ρ, T1, and T2.
이때, 상기 물리적 파라미터 세트는 ρ, T1, 및 T2를 모두 포함할 수 있다.In this case, the physical parameter set may include all of ρ, T1, and T2.
이때, 상기 네트워크부는 오토 인코더를 이용하는 콘볼루셔널 뉴럴 네트워크일 수 있다.In this case, the network unit may be a convolutional neural network using an automatic encoder.
이때, 상기 합성된 MRI 데이터는 MRI 이미지 또는 k-스페이스 데이터일 수 있다.In this case, the synthesized MRI data may be an MRI image or k-space data.
이때, 상기 기계학습은 지도학습에 의한 것이며, 상기 한 세트의 학습용 출력층 데이터 중 임의의 제1 학습용 출력층 데이터는, 임의의 제1피검부에 관한 상기 물리적 파라미터 세트이며, 상기 한 세트의 학습용 입력층 데이터 중 상기 제1 학습용 출력층 데이터에 대응하는 제1 학습용 입력층 데이터는, MRI 시퀀스를 특정하는 정보, 및 상기 MRI 시퀀스를 이용하여 상기 제1피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 소스 데이터를 포함할 수 있다.In this case, the machine learning is based on supervised learning, and any first learning output layer data among the set of learning output layer data is the set of physical parameters related to an arbitrary first test unit, and the set of learning input layers The first learning input layer data corresponding to the first learning output layer data may include information for specifying an MRI sequence, and source data that is MRI data obtained for the first test unit using the MRI sequence. Can.
이때, 상기 네트워크부의 입력층은, 제1타입의 MRI 시퀀스를 특정하는 정보(311), 및 상기 제1타입의 MRI 시퀀스를 이용하여 상기 제1피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 제1소스 데이터(312)가 입력되는 제1부분(1101), 및 제2타입의 MRI 시퀀스를 특정하는 정보(321), 및 상기 제2타입의 MRI 시퀀스를 이용하여 상기 제1피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 제2소스 데이터(322)가 입력되는 제2부분(1102)을 포함할 수 있다.At this time, the input layer of the network unit includes information for specifying a first type MRI sequence (3 11 ), and a first source that is MRI data obtained for the first inspected unit using the first type MRI sequence. Using the
이때, 학습이 완료된 상기 네트워크부의 입력층 중 상기 제1부분에는, 상기 제1타입의 MRI 시퀀스를 특정하는 정보, 및 상기 제1타입의 MRI 시퀀스를 이용하여 제2피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 제3소스 데이터가 입력되도록 되어 있고, 학습된 상기 네트워크부의 입력층 중 상기 제2부분에는, 아무 정보도 입력되지 않을 수 있다.At this time, in the first portion of the input layer of the network unit where learning has been completed, information identifying the first type MRI sequence, and MRI data obtained for the second test unit using the first type MRI sequence The third source data is input, and no information may be input to the second part of the input layer of the learned network part.
본 발명의 다른 관점에 따라, 입력층 및 출력층을 포함하는 네트워크부를 포함하는 데이터 변환장치에 있어서, 상기 네트워크부를 지도학습하는 신경망의 지도학습방법이 제공될 수 있다. 상기 입력층은 임의의 MRI 시퀀스를 특정하는 정보, 및 상기 임의의 MRI 시퀀스를 이용하여 임의의 피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 소스 데이터를 입력받도록 되어 있다. 그리고 상기 출력층은 임의의 피검부에 관한 ρ, T1, 및 T2 파라미터와 동일한 포맷을 갖는 출력층 데이터를 출력하도록 되어 있다. 상기 지도학습방법은, 제1 MRI 시퀀스를 특정하는 정보, 및 상기 제1 MRI 시퀀스를 이용하여 제1피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 제1 소스 데이터를 상기 입력층에 제공하는 단계; 및 상기 출력층으로부터 출력된 상기 출력층 데이터와, 상기 제1피검부에 관한 ρ, T1, 및 T2 파라미터들 간의 오차를 감소시키도록 상기 네트워크부 내에 할당된 가중치를 갱신하는 단계;를 포함한다. According to another aspect of the present invention, in a data conversion apparatus including a network portion including an input layer and an output layer, a method for supervising a neural network for supervising a network portion may be provided. The input layer is configured to receive information specifying an arbitrary MRI sequence and source data that is MRI data obtained for an arbitrary subject using the arbitrary MRI sequence. In addition, the output layer is configured to output output layer data having the same format as ρ, T1, and T2 parameters for an arbitrary test unit. The supervised learning method comprises: providing first input data, which is information for specifying a first MRI sequence, and first source data, which is MRI data obtained for a first subject using the first MRI sequence, to the input layer; And updating the weight assigned in the network unit to reduce an error between the output layer data output from the output layer and ρ, T1, and T2 parameters related to the first test unit.
이때, 상기 제1피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터는, 상기 제1피검부에 관한 ρ, T1, 및 T2 파라미터들 및 상기 제1 MRI 시퀀스를 함께 이용하여 합성한 상기 제1피검부에 대한 MRI 이미지 또는 k-스페이스 데이터일 수 있다.At this time, the MRI data obtained for the first test unit, MRI for the first test unit synthesized using the ρ, T1, and T2 parameters and the first MRI sequence for the first test unit together It may be image or k-space data.
본 발명의 또 다른 관점에 따라 네트워크부 및 변환부를 포함하는 데이터 변환장치를 이용하여 MRI 데이터를 변환하는 MRI 데이터 변환방법이 제공될 수 있다. 상기 네트워크부의 출력층은 임의의 피검부에 관한 ρ, T1, 및 T2 파라미터와 동일한 포맷을 갖는 출력층 데이터를 출력하도록 되어 있다. 상기 MRI 데이터 변환방법은, 상기 네트워크부가, 상기 네트워크부의 입력층에 MRI 시퀀스를 특정하는 정보, 및 상기 MRI 시퀀스를 이용하여 피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 소스 데이터를 포함하는 입력층 데이터가 입력되면, 상기 출력층 데이터를 출력하는 단계; 및 상기 변환부가, 상기 네트워크부의 출력층으로부터 출력된 출력층 데이터 및 임의의 MRI 시퀀스를 함께 이용하여 상기 피검부에 대한 합성된 MRI 데이터를 생성하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, an MRI data conversion method for converting MRI data using a data conversion device including a network unit and a conversion unit may be provided. The output layer of the network unit is configured to output output layer data having the same format as ρ, T1, and T2 parameters for an arbitrary test unit. In the MRI data conversion method, input layer data including the network unit, information specifying an MRI sequence on the input layer of the network unit, and source data that is MRI data obtained for the test unit using the MRI sequence is input. If it is, outputting the output layer data; And the conversion unit generating the synthesized MRI data for the test unit by using the output layer data output from the output layer of the network unit and an arbitrary MRI sequence together.
본 발명에 따르면 임의의 MRI 시퀀스로 얻은 이미지를 마치 다른 MRI 시퀀스로 얻은 이미지로 변환하는 기술을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a technique for converting an image obtained by an arbitrary MRI sequence into an image obtained by another MRI sequence.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 데이터 변환장치에 포함된 기능들을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 네트워크부에 관한 것으로서, 아직 기계학습이 완료되지 않은 상태를 갖는 네트워크부를 학습시키는 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 2에 나타낸 네트워크부를 학습시키는 학습시퀀스를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2에 나타낸 네트워크부의 학습을 위한 학습용 입력층 데이터 및 학습용 출력층 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 2에 나타낸 네트워크부의 학습을 위한 학습용 입력층 데이터 및 학습용 출력층 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 신경망 네트워크를 지도학습하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 MRI 데이터를 변환하는 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a block diagram showing functions included in a data conversion device provided according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is related to the network unit shown in FIG. 1, and is for explaining a method of learning a network unit having a state in which machine learning has not been completed.
3 is a diagram for explaining a learning sequence for training the network unit shown in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4A is for explaining a method of obtaining input layer data for learning and output layer data for learning for learning of a network unit shown in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
4B is for explaining a method of obtaining input layer data for learning and output layer data for learning for learning of a network unit shown in FIG. 2 according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of supervising a neural network network according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of converting MRI data according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be implemented in various other forms. The terminology used herein is for the purpose of understanding the embodiments, and is not intended to limit the scope of the present invention. In addition, the singular forms used hereinafter include plural forms unless the phrases express the opposite meaning.
데이터 변환장치Data converter
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 데이터 변환장치에 포함된 기능들을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing functions included in a data conversion device provided according to an embodiment of the present invention.
데이터 변환장치(1)는 CPU, 저장부, 사용자 인터페이스, 및 통신부를 포함하는 컴퓨팅 장치일 수 있다. The
데이터 변환장치(1)는 예컨대 서버일 수 있다. 이때, 데이터 변환장치(1)는 MRI 스캐너와 서로 통신을 수행할 수 있다.The
또는, 데이터 변환장치(1)는 MRI 스캐너에 포함된 컴퓨팅 장치일 수 있다.Alternatively, the
데이터 변환장치(1)는 네트워크부(a network part)(10) 및 변환부(a transforming part)(20)를 포함할 수 있다.The
네트워크부(10)는 기계학습 모듈로서, 입력층(110) 및 출력층(120)을 포함하는 다층 구조의 기계학습 모듈일 수 있다. 네트워크부(10)는 데이터 변환장치(1)에 포함된 전용의 하드웨어로 제공될 수 있다. 또는, 네트워크부(10)는 명령어들을 포함하는 프로그램으로서 제공되어, 필요할 때마다 데이터 변환장치(1)의 메모리에 로딩되어 처리부(CPU)에 의해 실행될 수 있다.The
네트워크부(10)는 기계학습이 완료된 것일 수 있다. 이때, 상기 입력층(110)은 복수 개의 입력노드들을 포함할 수 있다. 상기 입력층(110)은 복수 개의 서브입력세트로 구분될 수 있다. 상기 각각의 서브입력세트는 각각 한 개 이상의 상기 입력노드들을 포함할 수 있다. 각각의 상기 서브입력세트에는 미리 결정된 포맷의 입력층 데이터(an input layer datum)(31, 32, 33, ..., 3M)가 입력될 수 있다(M은 자연수). 그리고 상기 출력층(120)은 복수 개의 출력노드들을 포함할 수 있다. 각각의 출력노드로부터 미리 결정된 포맷의 출력층 데이터(an output layer datum)(40)가 출력될 수 있다.The
네크워크부의 학습Network Department Learning
도 2는 도 1에 나타낸 네트워크부에 관한 것으로서, 아직 기계학습이 완료되지 않은 상태를 갖는 네트워크부를 학습시키는 방법을 설명하기 위한 것이다.FIG. 2 is related to the network unit shown in FIG. 1, and is for explaining a method of learning a network unit having a state in which machine learning has not been completed.
학습이 완료되지 않은 네트워크부(10')는 지도학습(supervised learning) 방법에 의해 학습될 수 있다. 학습이 완료되지 않은 네트워크부(10')의 입력층에는 상기 미리 결정된 포맷을 갖는 입력층 데이터와 동일한 포맷을 갖는 학습용 입력층 데이터(training data for the input layer)(4_n = {41, 42, 43, ..., 4M})가 입력될 수 있다. 상기 학습용 입력층 데이터(4_n)마다 이에 대응하는 학습용 출력층 데이터(training data for the output layer)(5_n)가 준비될 수 있다. 여기서 상기 첨자 n은 1 내지 N의 자연수이며, N은 예컨대 네트워크부(10')의 학습 반복 회수를 나타낼 수 있다. The network unit 10' in which learning is not completed may be learned by a supervised learning method. In the input layer of the network unit 10' where learning is not completed, training data for the input layer having the same format as input layer data having the predetermined format (4_n = {4 1 , 4 2 , 4 3 , ..., 4 M }) can be input. Training data for the output layer 5_n corresponding to the learning input layer data 4_n may be prepared. Here, the subscript n is a natural number from 1 to N, and N can represent, for example, the number of repetitions of the learning of the network unit 10'.
도 2에 나타낸 참조번호 세트 {41, 42, 43, ..., 4M}에는 상기 인덱스 n을 표시하지 않았다. 즉, 도 2에 나타낸 참조번호 세트 {41, 42, 43, ..., 4M}는 임의의 n에 대하여 공통적으로 제시되는 참조번호이다.The index n is not indicated in the reference number set {4 1 , 4 2 , 4 3 , ..., 4 M } shown in FIG. 2. That is, the reference number set {4 1 , 4 2 , 4 3 , ..., 4 M } shown in FIG. 2 is a reference number commonly provided for any n.
학습이 완료되지 않은 네트워크부(10')의 상기 각각의 출력노드로부터 상기 미리 결정된 포맷의 출력층 데이터(40)가 출력될 수 있다. The
학습용 입력층 데이터(4_n) 및 이에 대응하는 학습용 출력층 데이터(5_n)의 쌍은 특정한 피검부(a measuring part), 예컨대 도 2에 나타낸 제n 피검부(50_n)으로부터 얻을 수 있는 것이다. 학습용 입력층 데이터(4_n) 및 이에 대응하는 학습용 출력층 데이터(5_n)의 쌍에 관한 정보를 얻는 구체적인 실시예는 도 4a 및 도 4b에서 후술한다.The pair of learning input layer data 4_n and the corresponding learning output layer data 5_n can be obtained from a specific measuring part, for example, the nth testing part 50_n shown in FIG. 2. A specific embodiment of obtaining information regarding a pair of input layer data for learning 4_n and corresponding output layer data for learning 5_n will be described later in FIGS. 4A and 4B.
학습용 입력층 데이터(4_n)는 MRI 시퀀스(an MRI sequence)를 특정하는 정보(4k1), 및 소스 데이터(4k2)를 포함할 수 있다. 여기서 k는 1 내지 M의 자연수이다.Input learning data layer (4_n) may include specific information (4 k1), and the data source (4 k2) of the MRI sequence (an MRI sequence). Where k is a natural number from 1 to M.
MRI 시퀀스를 특정하는 정보(4k1)는 MRI 시퀀스(#k)를 특정하는 작동 파라미터 세트로서, 상기 MRI 시퀀스(#k) 및 상기 MRI 시퀀스(#k)에 이용된 스캔 파라미터(scan parameter)(#k)들을 포함할 수 있다.The information (4 k1 ) specifying the MRI sequence is a set of operating parameters specifying the MRI sequence (#k), and scan parameters used for the MRI sequence (#k) and the MRI sequence (#k) ( #k).
MRI 시퀀스를 특정하는 서로 다른 상기 정보는 서로 다른 MRI 시퀀스 및/또는 서로 다른 스캔 파라미터를 포함할 수 있다. 즉, 예컨대 MRI 시퀀스(#1)를 특정하는 제1정보가 포함하는 MRI 시퀀스 및 스캔 파라미터는, MRI 시퀀스(#2)를 특정하는 제2정보가 포함하는 MRI 시퀀스 및 스캔 파라미터와는 다를 수 있다.The different information specifying the MRI sequence may include different MRI sequences and/or different scan parameters. That is, for example, the MRI sequence and scan parameters included in the first information specifying the
일 실시예에서, 소스 데이터(4k2)는 상기 MRI 시퀀스(#k)를 이용하여 상기 제n 피검부(50_n)에 대하여 획득할 수 있는 MRI 데이터(an MRI datum)일 수 있다. 상기 획득을 위해 사용될 수 있는 두 가지 방법은 이하 도 4a 및 도 4b를 참조하여 후술할 것이다.In one embodiment, can be a source of data (4 k2) is MRI data (an MRI datum) that can be obtained for the first n insertable portion (50_n) using said MRI sequence (#k). Two methods that can be used for the acquisition will be described below with reference to FIGS. 4A and 4B.
바람직한 일 실시예에서 상기 MRI 데이터는 MRI 이미지일 수 있다.In a preferred embodiment, the MRI data may be an MRI image.
다른 실시예에서 상기 MRI 데이터는 k-스페이스 데이터일 수 있다.In another embodiment, the MRI data may be k-space data.
제n 피검부(50_n)는 MRI 스캐너를 이용하여 스캔하는 대상체인 살아있는 또는 사멸한 조직일 수 있다. 상기 조직은 사람 또는 동물 또는 식물일 수 있다. 특히 제n 피검부(50_n)는 상기 조직의 특정 측정대상 슬라이스일 수 있다.The nth test unit 50_n may be living or killed tissue that is an object to be scanned using an MRI scanner. The tissue can be human or animal or plant. In particular, the nth test unit 50_n may be a specific measurement target slice of the tissue.
학습용 출력층 데이터(5_n)는 제n 피검부(50_n)로부터 획득할 수 있는 물리적 파라미터 세트(a set of physical parameters)를 포함할 수 있다. The learning output layer data 5_n may include a set of physical parameters obtainable from the nth test unit 50_n.
본 명세서에서 상기 물리적 파라미터 세트는 다른 말로 물리적 정보 세트로 지칭될 수도 있다.In this specification, the physical parameter set may be referred to as a physical information set in other words.
바람직한 일 실시예에서 상기 물리적 파라미터 세트는 제n 피검부(50_n)로부터 획득할 수 있는 ρ, T1, 및 T2 중 적어도 하나 또는 전부를 포함할 수 있다. In one preferred embodiment, the physical parameter set may include at least one or all of ρ, T1, and T2 that can be obtained from the nth test unit 50_n.
상기 ρ, T1, 및 T2는 MRI 분야에서 잘 알려진 파라미터 또는 잘 알려진 형식의 정보이며, 상기 피검부로부터 상기 ρ, T1, 및 T2를 획득하는 방법도 알려져 있다. 이 방법은 도 4a에서 후술하는 파라미터 획득장치(400)에 의해 수행될 수 있다.The ρ, T1, and T2 are well-known parameters or well-known information in the MRI field, and a method of obtaining the ρ, T1, and T2 from the subject is also known. This method may be performed by the
네트워크부(10')의 출력층(120)으로부터 출력되는 출력층 데이터(40)는 상기 피검부로부터 획득할 수 있는 물리적 파라미터 세트와 동일한 포맷을 갖는 데이터일 수 있다.The
네트워크 지도부(60)는, 학습용 출력층 데이터(5_n)와 출력층 데이터(40) 간의 에러값을 계산하고, 상기 에러값을 감소시킬 수 있도록, 네트워크부(10') 내부의 웨이트 값들을 갱신할 수 있다. 상기 웨이트 값들을 갱신하기 위한 신호는 경로(70)를 통해 전달될 수 있다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 2에 나타낸 네트워크부를 학습시키는 학습시퀀스를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a learning sequence for training the network unit shown in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
예컨대, 네트워크부(10')는 N회 반복되어 학습될 수 있다. 여기서 N은 자연수이다. 즉, 네트워크부(10')의 학습은 도 3에 나타낸 것과 같이, 반복#1, 반복#2, 반복#3, ..., 반복#n, ..., 반복#N의 학습과정을 거칠 수 있다. 도 3에서 가로축은 시간축이다.For example, the network unit 10' may be learned by repeating N times. Where N is a natural number. That is, the learning of the network unit 10', as shown in Fig. 3, repeats #1, repeats #2, repeats #3, ..., repeats #n, ..., repeats the learning process of #N. Can. In Figure 3, the horizontal axis is the time axis.
서로 다른 반복 구간에서, 네트워크부(10')에는 서로 다른 상기 학습용 입력층 데이터 및 학습용 출력층 데이터가 제공될 수 있다. 예컨대, 제1반복구간(반복#1)에서는 네트워크부(10')에 제1 학습용 입력층 데이터(4_1) 및 제1 학습용 출력층 데이터(5_1)가 제공될 수 있다. 그리고 제2반복구간(반복#2)에서는 네트워크부(10')에 제2 학습용 입력층 데이터(4_2) 및 제2 학습용 출력층 데이터(5_2)가 제공될 수 있다. 이때, 제1 학습용 입력층 데이터(4_1) 및 제1 학습용 출력층 데이터(5_1)는 제1 피검부(50_1)로부터 획득된 것이고, 제2 학습용 입력층 데이터(4_2) 및 제2 학습용 출력층 데이터(5_2)는 제2 피검부(50_2)로부터 획득된 것일 수 있다.In different repetition intervals, different learning input layer data and learning output layer data may be provided to the
이하, 특정 피검부로부터 특정 학습용 입력층 데이터 및 특정 학습용 출력층 데이터를 획득하는 실시예들을 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments for obtaining specific learning input layer data and specific learning output layer data from a specific test unit will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2에 나타낸 네트워크부의 학습을 위한 학습용 입력층 데이터 및 학습용 출력층 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 것이다.FIG. 4A is for explaining a method of obtaining input layer data for learning and output layer data for learning for learning of a network unit shown in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
도 4a의 (a)를 참조하여 설명하면, MRI 스캐너(300)가 제k MRI 시퀀스(#k)를 이용하여 제n 피검부(50_n)의 MRI 신호를 출력할 수 있다. 상기 출력된 MRI 신호는 MRI 이미지 획득장치(500)를 이용하여 도 2와 관련하여 설명하였던 상기 소스 데이터(4k2)로 변환될 수 있다. 그리고 상기 제k MRI 시퀀스(#k)로부터 도 2와 관련하여 설명하였던 상기 MRI 시퀀스(an MRI sequence)를 특정하는 정보(4k1)를 준비할 수 있다. 여기서 k=1 내지 M에 대하여 도 4a의 (a)에 나타낸 과정을 각각 실행하면, 도 2에 나타낸 학습용 입력층 데이터(4_n)를 획득할 수 있다.Referring to (a) of FIG. 4A, the
일 실시예에서, 상기 소스 데이터(4k2)는 MRI 이미지일 수 있다. 또는 다른 실시예에서, 상기 소스 데이터(4k2)는 k-스페이스 데이터일 수 있다. 도 4a에서는 상기 소스 데이터(4k2)는 MRI 이미지인 경우를 나타내었다. In one embodiment, the source data 4k2 may be an MRI image. Or, in another embodiment, the source data 4 k2 may be k-space data. In FIG. 4A, the source data 4k2 is an MRI image.
도 4a의 (b)를 참조하여 설명하면, MRI 스캐너(300)가 임의의 제q MRI 시퀀스(#q)를 이용하여 제n 피검부(50_n)의 MRI 신호를 출력할 수 있다. 상기 출력된 MRI 신호는 파라미터 획득장치(400)를 이용하여 도 2와 관련하여 설명하였던 상기 학습용 출력층 데이터(ρ, T1, T2)(5_n)를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 4A (b), the
파라미터 회득장치(400)는 본 명세서에서 다른 말로, '피검부 물리 정보 획득장치'로 지칭될 수도 있다.The
MRI 이미지 획득장치(500) 및 파라미터 획득장치(400)는 종래에 알려진 기술로 구현할 수 있으며, MRI 스캐너(300)에 내장되어 있거나 또는 MRI 스캐너(300)에 연결되어 있는 컴퓨팅 장치에 의해 구현될 수 있다.The MRI
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 2에 나타낸 네트워크부의 학습을 위한 학습용 입력층 데이터 및 학습용 출력층 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 것이다.FIG. 4B is for explaining a method of obtaining input layer data for learning and output layer data for learning for learning of a network unit shown in FIG. 2 according to another embodiment of the present invention.
도 4b를 참조하여 설명하면, MRI 스캐너(300)가 임의의 제q MRI 시퀀스(#q)를 이용하여 제n 피검부(50_n)의 MRI 신호를 출력할 수 있다. 상기 출력된 MRI 신호는 파라미터 획득장치(400)를 이용하여 도 2와 관련하여 설명하였던 상기 학습용 출력층 데이터(ρ, T1, T2)(5_n)를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 4B, the
그 다음, 변환부(20')가, 파라미터 획득장치(400)로부터 출력된 상기 학습용 출력층 데이터(ρ, T1, T2)(5_n)와 제k MRI 시퀀스(#k)(40k1)를 함께 이용하여 상기 제n 피검부(50_n)에 대한 소스 데이터(source data)(4k2)를 합성할 수 있다. 여기서 k=1 내지 M의 자연수일 수 있다. Then, the conversion unit 20', the learning output layer data (ρ, T1, T2) (5_n) output from the
예컨대 ρ, T1, 및 T2가 주어지고, 그리고 임의의 MRI 시퀀스가 주어진 경우, 변환부(20')가 이들로부터 하나의 MRI 이미지를 생성하는 방법은 이미 공개되어 있다. 물론 MRI 이미지로부터 이에 대한 k-스페이스 데이터를 얻을 수도 있다.For example, given ρ, T1, and T2, and given an arbitrary MRI sequence, a method by which the transform unit 20' generates one MRI image from them has already been disclosed. Of course, k-space data can be obtained from the MRI image.
예컨대, 종래의 MRI 기술을 이용하여, 제n 피검부(50_n)에 대한 제n-{ρ, T1, 및 T2} 쌍을 포함하는 상기 물리적 파라미터 세트가 준비되면, 상기 준비된 제n-{ρ, T1, 및 T2} 쌍을 이용하여, 상기 제n 피검부(50_n)에 대한 다양한 MRI 이미지를 합성할 수 있다. For example, when the physical parameter set including n-{ρ, T1, and T2} pairs for the nth test unit 50_n is prepared using a conventional MRI technique, the prepared n-{ρ, T1, and T2} pairs may be used to synthesize various MRI images for the nth test unit 50_n.
예컨대, 제1 MRI 시퀀스(4011)를 이용하여 MRI 스캐너(300)를 구동함으로써 상기 제n 피검부(50_n)에 대한 제1 MRI 이미지(412)를 직접 얻을 수 있을 것이다. 그러나 이 대신, 상기 제n 피검부(50_n)에 대한 상기 제n-{ρ, T1, 및 T2} 쌍 및 상기 제1 MRI 시퀀스(4011)를 함께 이용하여 상기 제1 MRI 이미지(412)를 합성할 수도 있다. For example, by driving the
또한, 제2 MRI 시퀀스(4021)를 이용하여 MRI 스캐너(300)를 구동함으로써 상기 제n 피검부(50_n)에 대한 제2 MRI 이미지(422)를 직접 얻을 수 있을 것이다. 그러나 이 대신, 상기 제n 피검부(50_n)에 대한 상기 제n-{ρ, T1, 및 T2} 쌍 및 상기 제2 MRI 시퀀스(4021)를 함께 이용하여 상기 제1 MRI 이미지(422)를 합성할 수도 있다. In addition, by driving the
이와 같이, 상기 제n-{ρ, T1, 및 T2} 쌍과 임의의 MRI 시퀀스를 함께 이용함으로써 상기 제n 피검부(50_n)에 대한 다양한 MRI 이미지들을 합성해 낼 수 있다. As described above, various MRI images for the nth test unit 50_n may be synthesized by using the n-{ρ, T1, and T2} pairs together with an arbitrary MRI sequence.
즉, 종래 기술을 이용하여, 특정 피검부에 대한 {ρ, T1, 및 T2} 쌍이 제공된다면, MRI 스캐너를 직접 구동하지 않고도 상기 특정 피검부에 대한 다양한 MRI 이미지를 얻을 수 있는 것이다. 이러한 합성기능은 변환부(20')에 의해 실행될 수 있다.That is, using the prior art, if {ρ, T1, and T2} pairs are provided for a specific subject, various MRI images for the specific subject can be obtained without directly driving the MRI scanner. This synthesis function can be executed by the conversion unit 20'.
일 실시예에서, 상기 합성된 소스 데이터(4k2)는 MRI 이미지일 수 있다. 또는 다른 실시예에서, 합성된 소스 데이터(4k2)는 k-스페이스 데이터일 수 있다. 도 4b에서는 상기 합성된 소스 데이터(4k2)는 MRI 이미지인 경우를 나타내었다. In one embodiment, the synthesized source data 4k2 may be an MRI image. Or In another embodiment, the synthetic data source (4 k2) may be a k- space data. In FIG. 4B, the synthesized source data 4k2 is a MRI image.
상기 제k MRI 시퀀스(40k1)로부터 MRI 시퀀스를 특정하는 정보(4k1)를 획득할 수 있다. Information (4 k1 ) specifying the MRI sequence may be obtained from the kth MRI sequence (40 k1 ).
이제, 파라미터 획득장치(400)로부터 출력된 상기 학습용 출력층 데이터(ρ, T1, T2)(5_n)에 대하여, 서로 다른 MRI 시퀀스(40k1)(k=1 내지 M의 자연수)를 이용하여 도 4b에 나타낸 변환부(20')의 동작을 반복하여 실행하면, 도 2에 나타낸 학습용 입력층 데이터(4_n)를 획득할 수 있음을 이해할 수 있다.Now, for the learning output layer data (ρ, T1, T2) (5_n) output from the
상기 변환부(20')는 데이터 변환장치(1) 또는 그 밖의 학습용 컴퓨팅장치에 포함된 전용의 하드웨어로 제공될 수 있다. 또는, 변환부(20')는 명령어들을 포함하는 프로그램으로서 제공되어, 필요할 때마다 데이터 변환장치(1) 또는 그 밖의 학습용 컴퓨팅장치의 메모리에 로딩되어 처리부(CPU)에 의해 실행될 수 있다.The conversion unit 20' may be provided with dedicated hardware included in the
도 4a에 나타낸 방법은 도 4b에 나타낸 방법에 비하여 MRI 스캐너의 이용 횟수가 더 많다. MRI 스캐너의 이용회수가 많다면 비용 및 시간의 측면에서 불리하다. 따라서 도 4b에 따른 방법이 더 선호될 수 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예가 도 4a에 따른 방법을 배제하는 것은 아니다.The method shown in FIG. 4A uses more MRI scanners than the method shown in FIG. 4B. A large number of MRI scanners are disadvantageous in terms of cost and time. Therefore, the method according to FIG. 4B may be preferred. However, one embodiment of the present invention does not exclude the method according to FIG. 4A.
상술한 바와 같이, 네트워크부(10')로부터 출력된 데이터(40)와 미리 준비된 학습용 출력층 데이터(5_n) 간의 오차를 최소화할 수 있도록 네트워크부(10') 내의 노드들 간의 링크의 가중치가 갱신될 수 있다. 네트워크부(10')를 학습시기키 위하여, 상기 학습용 입력층 데이터가 한 세트 제공되고, 상기 학습용 출력층 데이터가 한 세트 제공될 수 있다. 상기 각 세트의 학습용 데이터들을 이용하여 상기 갱신을 반복함으로써 상기 네트워크부(10')의 학습을 완료할 수 있다.As described above, the weight of the link between the nodes in the network unit 10' is updated so as to minimize the error between the
데이터 변환장치의 기능Function of data converter
이제 다시 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 데이터 변환장치에 포함된 기능들을 설명한다.Now, functions included in a data conversion device provided according to an embodiment of the present invention will be described again with reference to FIG. 1.
본 발명의 일 실시예에서, 네트워크부(10)의 입력층(110)에 입력되는 일부의 입력층 데이터(3k)는 MRI 시퀀스(an MRI sequence)를 특정하는 정보(3k1), 및 소스 데이터(3k2)를 포함할 수 있다. 이때, k는 1 내지 M의 자연수이다.In one embodiment of the invention, part of the input layer data (3 k) is MRI sequence (an MRI sequence) for identifying information (3 k1), and the source input to the
상기 MRI 시퀀스를 특정하는 정보(3k1)는 제k MRI 시퀀스(#k)를 특정하는 작동 파라미터 세트로서, 상기 제k MRI 시퀀스(#k) 및 상기 제k MRI 시퀀스(#k)에 이용된 제k 스캔 파라미터(scan parameter)들을 포함할 수 있다.The information (3 k1 ) specifying the MRI sequence is a set of operational parameters specifying the k-th MRI sequence (#k), and is used for the k-th MRI sequence (#k) and the k-th MRI sequence (#k). K-th scan parameters.
서로 다른 MRI 시퀀스를 특정하는 서로 다른 정보는, 서로 다른 MRI 시퀀스 및/또는 서로 다른 스캔 파라미터를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 MRI 시퀀스(#1)를 특정하는 제1정보(311)가 포함하는 제1 MRI 시퀀스(#1) 및 제1 스캔 파라미터는, 제2 MRI 시퀀스(#2)를 특정하는 제2정보(321)가 포함하는 제2 MRI 시퀀스(#2) 및 제2 스캔 파라미터와는 다를 수 있다.Different information specifying different MRI sequences may include different MRI sequences and/or different scan parameters. For example, the first
일 실시예에서, 상기 소스 데이터(3k2)는 제k MRI 시퀀스(#k)를 이용하여 임의의 피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터(an MRI datum)일 수 있다. In one embodiment, the
바람직한 일 실시예에서 상기 MRI 데이터는 MRI 이미지일 수 있다.In a preferred embodiment, the MRI data may be an MRI image.
다른 실시예에서 상기 MRI 데이터는 k-스페이스 데이터일 수 있다.In another embodiment, the MRI data may be k-space data.
MRI 이미지와 k-스페이스 데이터는 푸리에 변환에 의해 상호 변환될 수 있다.The MRI image and the k-space data can be mutually transformed by Fourier transform.
상기 임의의 피검부는 MRI 스캐너(300)를 이용하여 스캔하는 대상체인 살아있는 또는 사멸한 조직일 수 있다. 상기 조직은 사람 또는 동물 또는 식물일 수 있다. 특히 상기 피검부는 상기 조직의 특정 측정대상 슬라이스일 수 있다.The optional test part may be living or dead tissue that is an object to be scanned using the
네트워크부(10)의 출력층(120)으로부터 출력되는 상기 출력층 데이터(40)는 상기 피검부로부터 획득할 수 있는 물리적 파라미터 세트(a set of physical parameters)와 동일한 포맷의 데이터를 포함할 수 있다. The
바람직한 일 실시예에서 상기 물리적 파라미터 세트는 상기 임의의 피검부로부터 획득할 수 있는 ρ, T1, 및 T2 중 적어도 하나 또는 전부를 포함할 수 있다. In one preferred embodiment, the set of physical parameters may include at least one or all of ρ, T1, and T2, which can be obtained from the arbitrary subject.
도 2와 관련하여 설명한 바와 같이, 상기 ρ, T1, 및 T2는 MRI 분야에서 잘 알려진 파라미터이며, 상기 임의의 피검부로부터 상기 ρ, T1, 및 T2를 획득하는 방법도 알려져 있다.As described in connection with FIG. 2, ρ, T1, and T2 are well-known parameters in the field of MRI, and a method of obtaining the ρ, T1, and T2 from the arbitrary subject is also known.
변환부(20)는 데이터 변환장치(1)에 포함된 전용의 하드웨어로 제공될 수 있다. 또는, 변환부(20)는 명령어들을 포함하는 프로그램으로서 제공되어, 필요할 때마다 데이터 변환장치(1)의 메모리에 로딩되어 처리부(CPU)에 의해 실행될 수 있다.The
변환부(20)는 네트워크부(10)로부터 출력된 상기 물리적 파라미터 세트를 이용하여 상기 피검부에 대한 합성된 MRI 데이터(synthesized MRI data)(50)를 생성하도록 되어 있을 수 있다.The
도 1에 나타낸 변환부(20)는 도 4b와 관련하여 설명한 변환부(20')와 동일한 기능을 수행할 수 있다.The
일 실시예에서, 합성된 MRI 데이터(50)는 MRI 이미지일 수 있다. 또는 다른 실시예에서, 합성된 MRI 데이터(50)는 k-스페이스 데이터일 수 있다.In one embodiment, the synthesized
일 실시예에서, 합성된 MRI 데이터(50)는 MRI 데이터(3k2)와 동일한 형식을 갖는 데이터일 수 있다.In one embodiment, the synthesized
예컨대 ρ, T1, 및 T2가 주어진 경우, 상기 주어진 ρ, T1, 및 T2로부터 하나의 MRI 이미지를 생성하는 방법은 이미 공개되어 있다. 이에 관한 구체적인 내용은 이미 도 4b에서 설명한 바 있다.For example, given ρ, T1, and T2, a method for generating one MRI image from the given ρ, T1, and T2 is already known. The details of this have already been described in FIG. 4B.
예컨대, 종래의 MRI 기술을 이용하여, 임의의 피검부에 대한 {ρ, T1, 및 T2} 쌍을 포함하는 상기 물리적 파라미터 세트를 획득할 수 있다. 이제 상기 {ρ, T1, 및 T2} 쌍을 이용하여, 상기 임의의 피검부에 대한 다양한 MRI 이미지를 합성할 수 있다. For example, using the conventional MRI technique, it is possible to obtain the physical parameter set including {ρ, T1, and T2} pairs for an arbitrary subject. Now, the {ρ, T1, and T2} pairs can be used to synthesize various MRI images for the arbitrary subject.
예컨대, 제1 MRI 시퀀스를 이용하여 MRI 스캐너를 구동함으로써 상기 임의의 피검부에 대한 제1 MRI 이미지를 직접 얻을 수 있다. 이때, 상기 임의의 피검부에 대한 상기 {ρ, T1, 및 T2} 쌍 및 상기 제1 MRI 시퀀스를 함께 이용하여 상기 제1 MRI 이미지를 합성할 수 있다. For example, by driving the MRI scanner using the first MRI sequence, the first MRI image for the arbitrary subject may be directly obtained. In this case, the first MRI image may be synthesized by using the {ρ, T1, and T2} pair and the first MRI sequence for the arbitrary test part together.
또한 예컨대, 제2 MRI 시퀀스를 이용하여 MRI 스캐너를 구동함으로써 상기 임의의 피검부에 대한 제2 MRI 이미지를 직접 얻을 수 있다. 이때, 상기 임의의 피검부에 대한 상기 {ρ, T1, 및 T2} 쌍 및 상기 제2 MRI 시퀀스를 함께 이용하여 상기 제2 MRI 이미지를 합성할 수 있다. In addition, for example, by driving the MRI scanner using the second MRI sequence, the second MRI image for the arbitrary subject may be directly obtained. In this case, the second MRI image may be synthesized by using the {ρ, T1, and T2} pair and the second MRI sequence for the arbitrary test part together.
이와 같이, 상기 {ρ, T1, 및 T2} 쌍과 임의의 MRI 시퀀스를 함께 이용함으로써 상기 임의의 피검부에 대한 다양한 MRI 이미지를 합성해 낼 수 있다.In this way, by using the {ρ, T1, and T2} pairs together with an arbitrary MRI sequence, various MRI images for the arbitrary subject can be synthesized.
즉, 종래 기술을 이용하여 임의의 피검부에 대한 {ρ, T1, 및 T2} 쌍이 제공된다면, MRI 스캐너를 직접 구동하지 않고도 상기 임의의 피검부에 대한 다양한 MRI 이미지를 얻을 수 있는 것이다. 이러한 합성기능은 변환부(20)에 의해 실행될 수 있다.That is, if {ρ, T1, and T2} pairs are provided for an arbitrary subject using a conventional technique, various MRI images for the arbitrary subject can be obtained without directly driving the MRI scanner. The synthesis function can be executed by the
실시예 1 - 지도학습Example 1-Supervised Learning
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 신경망 네트워크를 지도학습하는 방법을 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method for supervising a neural network network according to an embodiment of the present invention.
상기 지도학습방법은, 입력층 및 출력층을 포함하는 네트워크부를 포함하는 데이터 변환장치에 있어서, 상기 네트워크부를 지도학습하는 방법이다The supervised learning method is a method for supervising and learning the network unit in a data conversion apparatus including a network unit including an input layer and an output layer.
상기 입력층은 임의의 MRI 시퀀스를 특정하는 정보, 및 상기 임의의 MRI 시퀀스를 이용하여 임의의 피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 소스 데이터를 입력받도록 되어 있으며, 상기 출력층은 임의의 피검부에 관한 ρ, T1, 및 T2 파라미터와 동일한 포맷을 갖는 출력층 데이터를 출력하도록 되어 있을 수 있다.The input layer is configured to receive information specifying an arbitrary MRI sequence, and source data, which is MRI data obtained for an arbitrary test unit using the arbitrary MRI sequence, and the output layer relates to an arbitrary test unit. It may be configured to output the output layer data having the same format as the ρ, T1, and T2 parameters.
단계(S10)에서, 제1 MRI 시퀀스를 특정하는 정보, 및 상기 제1 MRI 시퀀스를 이용하여 제1피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 제1 소스 데이터를 상기 입력층에 제공할 수 있다.In step S10, information specifying a first MRI sequence and first source data, which is MRI data obtained for a first subject using the first MRI sequence, may be provided to the input layer.
단계(S20)에서, 상기 출력층으로부터 출력된 상기 출력층 데이터와, 상기 제1피검부에 관한 ρ, T1, 및 T2 파라미터들 간의 오차를 감소시키도록 상기 네트워크부 내에 할당된 가중치를 갱신할 수 있다.In step S20, the weight assigned in the network unit may be updated to reduce an error between the output layer data output from the output layer and the ρ, T1, and T2 parameters for the first test unit.
이때, 상기 제1피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터는, 상기 제1피검부에 관한 ρ, T1, 및 T2 파라미터들 및 상기 제1 MRI 시퀀스를 함께 이용하여 합성한 상기 제1피검부에 대한 MRI 이미지 또는 k-스페이스 데이터일 수 있다At this time, the MRI data obtained for the first test unit, the MRI for the first test unit synthesized using the ρ, T1, and T2 parameters and the first MRI sequence for the first test unit together Can be image or k-space data
실시예 2 - MRI 데이터 변환Example 2-MRI data conversion
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 MRI 데이터를 변환하는 방법을 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method of converting MRI data according to an embodiment of the present invention.
상기 MRI 데이터 변환방법은, 네트워크부 및 변환부를 포함하는 데이터 변환장치를 이용하여 MRI 데이터를 변환할 수 있다. 상기 네트워크부의 출력층은 임의의 피검부에 관한 ρ, T1, 및 T2 파라미터와 동일한 포맷을 갖는 출력층 데이터를 출력하도록 되어 있을 수 있다.The MRI data conversion method may convert MRI data using a data conversion device including a network unit and a conversion unit. The output layer of the network unit may be configured to output output layer data having the same format as ρ, T1, and T2 parameters for an arbitrary test unit.
단계(S110)에서, 상기 네트워크부가, 상기 네트워크부의 입력층에 MRI 시퀀스를 특정하는 정보, 및 상기 MRI 시퀀스를 이용하여 피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 소스 데이터를 포함하는 입력층 데이터가 입력되면, 상기 출력층 데이터를 출력할 수 있다.In step S110, when the input layer data including the network unit, the information specifying the MRI sequence in the input layer of the network unit, and the source data that is the MRI data obtained for the test unit using the MRI sequence are input, , The output layer data can be output.
그리고 단계(S120)에서, 상기 변환부가, 상기 네트워크부의 출력층으로부터 출력된 출력층 데이터 및 임의의 MRI 시퀀스를 함께 이용하여 상기 피검부에 대한 합성된 MRI 데이터를 생성할 수 있다.Then, in step S120, the conversion unit may generate the combined MRI data for the test unit by using the output layer data output from the output layer of the network unit and an arbitrary MRI sequence together.
상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.By using the above-described embodiments of the present invention, those who belong to the technical field of the present invention will be able to easily implement various changes and modifications without departing from the essential characteristics of the present invention. The contents of each claim of the claims can be combined with other claims without citation within the scope understood through the present specification.
Claims (19)
변환부(20);
를 포함하며,
상기 네트워크부의 입력층(110)에는 MRI 시퀀스를 특정하는 정보(3k1), 및 상기 MRI 시퀀스를 이용하여 피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 소스 데이터(3k2)를 포함하는 입력층 데이터(3k)가 입력되도록 되어 있고,
상기 네트워크부의 출력층(120)은 상기 피검부의 물리적 파라미터 세트를 포함하는 출력층 데이터(40)를 출력하도록 되어 있으며,
상기 변환부는 상기 물리적 파라미터 세트를 이용하여 상기 피검부에 대한 합성된 MRI 데이터(50)를 생성하도록 되어 있는,
데이터 변환장치.Network unit 10; And
Converter 20;
It includes,
Input layer data (3) including information (3 k1 ) for specifying an MRI sequence, and source data (3 k2 ), which is MRI data obtained for a subject using the MRI sequence, in the input layer 110 of the network unit k ) is input,
The output layer 120 of the network unit is configured to output the output layer data 40 including the physical parameter set of the test unit,
The conversion unit is configured to generate the synthesized MRI data 50 for the subject using the physical parameter set,
Data converter.
상기 기계학습은 지도학습에 의한 것이며,
상기 한 세트의 학습용 출력층 데이터 중 임의의 제1 학습용 출력층 데이터는, 임의의 제1피검부에 관한 상기 물리적 파라미터 세트이며,
상기 한 세트의 학습용 입력층 데이터 중 상기 제1 학습용 출력층 데이터에 대응하는 제1 학습용 입력층 데이터는, MRI 시퀀스를 특정하는 정보, 및 상기 MRI 시퀀스를 이용하여 상기 제1피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 소스 데이터를 포함하는,
데이터 변환장치.According to claim 3,
The machine learning is by supervised learning,
Any first output layer data for learning among the set of output layer data for learning is the set of physical parameters related to an arbitrary first test unit,
The first learning input layer data corresponding to the first learning output layer data among the set of input layer data for learning includes MRI sequence information and MRI acquired for the first test unit using the MRI sequence. Including source data that is data,
Data converter.
상기 네트워크부의 입력층은,
제1타입의 MRI 시퀀스를 특정하는 정보(311), 및 상기 제1타입의 MRI 시퀀스를 이용하여 상기 제1피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 제1소스 데이터(312)가 입력되는 제1부분(1101), 및
제2타입의 MRI 시퀀스를 특정하는 정보(321), 및 상기 제2타입의 MRI 시퀀스를 이용하여 상기 제1피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 제2소스 데이터(322)가 입력되는 제2부분(1102)
을 포함하는,
데이터 변환장치.The method of claim 12,
The input layer of the network unit,
Information for specifying the first type of MRI sequence (3 11 ), and first source data (3 12 ), which is MRI data obtained for the first subject using the first type of MRI sequence, is input. 1 part (110 1 ), and
Information for specifying the MRI sequence of the second type (3 21 ), and the second source data (3 22 ), which is the MRI data obtained for the first subject using the MRI sequence of the second type, is input. 2 parts (110 2 )
Containing,
Data converter.
학습이 완료된 상기 네트워크부의 입력층 중 상기 제1부분에는,
상기 제1타입의 MRI 시퀀스를 특정하는 정보, 및 상기 제1타입의 MRI 시퀀스를 이용하여 임의의 피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 제3소스 데이터가 입력되도록 되어 있는,
데이터 변환장치.The method of claim 15,
In the first portion of the input layer of the network unit is completed learning,
Information for specifying the MRI sequence of the first type, and third source data that is MRI data obtained for an arbitrary subject using the first type of MRI sequence are input,
Data converter.
상기 입력층은 임의의 MRI 시퀀스를 특정하는 정보, 및 상기 임의의 MRI 시퀀스를 이용하여 임의의 피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 소스 데이터를 입력받도록 되어 있으며,
상기 출력층은 임의의 피검부에 관한 ρ, T1, 및 T2 파라미터와 동일한 포맷을 갖는 출력층 데이터를 출력하도록 되어 있으며,
제1 MRI 시퀀스를 특정하는 정보, 및 상기 제1 MRI 시퀀스를 이용하여 제1피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 제1 소스 데이터를 상기 입력층에 제공하는 단계; 및
상기 출력층으로부터 출력된 상기 출력층 데이터와, 상기 제1피검부에 관한 ρ, T1, 및 T2 파라미터들 간의 오차를 감소시키도록 상기 네트워크부 내에 할당된 가중치를 갱신하는 단계;
를 포함하는,
신경망의 지도학습방법.A data conversion apparatus comprising a network portion including an input layer and an output layer, the method comprising: a supervised learning method of a neural network for supervising and learning the network portion;
The input layer is configured to receive information specifying an arbitrary MRI sequence and source data, which is MRI data obtained for an arbitrary subject using the arbitrary MRI sequence,
The output layer is configured to output output layer data having the same format as ρ, T1, and T2 parameters for an arbitrary test unit,
Providing, to the input layer, information specifying a first MRI sequence and first source data that is MRI data obtained for a first subject using the first MRI sequence; And
Updating a weight assigned in the network unit to reduce an error between the output layer data output from the output layer and ρ, T1, and T2 parameters for the first test unit;
Containing,
Method of supervised learning of neural networks.
상기 네트워크부의 출력층은 임의의 피검부에 관한 ρ, T1, 및 T2 파라미터와 동일한 포맷을 갖는 출력층 데이터를 출력하도록 되어 있으며,
상기 네트워크부가, 상기 네트워크부의 입력층에 MRI 시퀀스를 특정하는 정보, 및 상기 MRI 시퀀스를 이용하여 피검부에 대하여 획득한 MRI 데이터인 소스 데이터를 포함하는 입력층 데이터가 입력되면, 상기 출력층 데이터를 출력하는 단계; 및
상기 변환부가, 상기 네트워크부의 출력층으로부터 출력된 출력층 데이터 및 임의의 MRI 시퀀스를 함께 이용하여 상기 피검부에 대한 합성된 MRI 데이터를 생성하는 단계;
를 포함하는,
MRI 데이터 변환방법.A MRI data conversion method for converting MRI data using a data conversion device including a network unit and a conversion unit,
The output layer of the network unit is configured to output output layer data having the same format as ρ, T1, and T2 parameters for an arbitrary test unit,
The network unit outputs the output layer data when input layer data including information specifying an MRI sequence on the input layer of the network unit and source data that is MRI data obtained for the test unit using the MRI sequence is input. To do; And
Generating, by the conversion unit, MRI data synthesized for the test unit by using the output layer data output from the output layer of the network unit and an arbitrary MRI sequence together;
Containing,
MRI data conversion method.
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