KR102179090B1 - 신경망을 이용한 의료 진단 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시의 일 실시예에 따라, 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 개시된다. 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우 신경망을 이용하여 의료 진단을 수행하기 위한 이하의 동작을 수행하도록 하며, 상기 동작은, 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하기 위한 학습 데이터 생성 모델에 의료 영상 생성 변수를 입력시켜 의료 영상을 획득하는 동작; 생성된 의료 영상 또는 실제 의료 영상 중 적어도 하나를 판별 모델에 입력시켜 골절 유사도를 획득하는 동작; 골절 유사도에 기초하여 학습 데이터 생성 모델을 업데이트하는 동작; 및 업데이트된 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하는 동작을 포함할 수 있다.

Description

신경망을 이용한 의료 진단 방법 {METHOD FOR MEDICAL DIAGNOSIS BY USING NEURAL NETWORK}

본 개시는 컴퓨터를 활용한 정보 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 신경망을 이용한 의료 진단 방법에 관한 것이다.

영상 데이터를 컴퓨팅 장치를 통해 처리함으로써 영상 데이터로부터 의미 있는 정보를 획득하는 기술이 발전하고 있다. 컴퓨팅 장치는 딥러닝 모델을 이용하여 영상 데이터를 분석하고 의미 있는 정보를 추출해낼 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치는 딥러닝 모델을 이용하여, 객체 감지(Object Detection), 이미지 세그먼테이션(Image Segmentation), 어노말리 디텍션(Anomaly Detection) 등을 수행할 수 있다.

영상 데이터에 대한 딥러닝 기술이 발전하고 딥러닝 모델의 정확도가 증가함에 따라, 의료 분야에서도 딥러닝 기술이 적용되는 추세이다. 최근에는 딥러닝 모델을 이용하여, 기존에 의사가 수행하였던 의료 영상 판독을 수행하고 있다.

따라서 의료 영상을 해석하기 위한 딥러닝 기술에 대한 수요가 증가하고 있는 추세이다.

대한민국 등록 특허 제 10-2013806 호에서는 인공데이터 생성 방법 및 장치를 개시하고 있다.

본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 신경망을 이용한 의료 진단 방법을 제공하기 위함이다.

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라, 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장되어 컴퓨터로 하여금 이하의 동작들을 수행하도록 하는 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 개시된다. 상기 동작들은, 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하기 위한 학습 데이터 생성 모델에 의료 영상 생성 변수를 입력시켜 의료 영상을 획득하는 동작; 생성된 의료 영상 또는 실제 의료 영상 중 적어도 하나를 판별 모델에 입력시켜 골절 유사도를 획득하는 동작; 골절 유사도에 기초하여 학습 데이터 생성 모델을 업데이트하는 동작; 및 업데이트된 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하는 동작을 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 학습 데이터 세트는, 골절 또는 임박 골절 중 적어도 하나가 포함된 의료 영상 세트로서 영상 획득 장치를 통해 획득한 실제 의료 영상 세트 또는 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 획득한 생성된 의료 영상 세트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 의료 영상 생성 변수는, 정상 뼈 의료 영상에 대한 정보를 포함하는 의료 영상 잠재 변수 또는 정상 뼈 의료 영상에서 골절 또는 임박 골절 중 적어도 하나를 생성하고자 하는 부위에 대한 정보를 포함하는 골절 생성 부위 변수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 실제 의료 영상은, 영상 획득 장치로부터 획득된 의료 영상으로서, 실제 골절을 포함하는 의료 영상 데이터 또는 실제 임박 골절을 포함하는 의료 영상 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 골절 유사도는, 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 획득한 생성된 의료 영상과 실제 의료 영상의 비교에 기초하여 획득된 값을 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 골절 유사도에 기초하여 학습 데이터 생성 모델을 업데이트하는 동작은, 판별 모델의 출력인 골절 유사도가 사전 결정된 제 1 기준 이상이 되도록 학습 데이터 생성 모델에 포함된 가중치를 업데이트하는 동작을 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 판별 모델의 출력인 골절 유사도가 사전 결정된 제 2 기준 이하가 되도록 판별 모델에 포함된 가중치를 업데이트하는 동작을 더 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 생성된 학습 데이터 세트를 이용하여 골절 진단 모델을 학습시키는 동작; 및 학습된 골절 진단 모델을 이용하여 학습된 골절 진단 모델에 입력되는 입력 데이터에 포함된 골절 진단 관련 정보 또는 골절 임박 진단 관련 정보를 생성하는 동작을 더 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 입력 데이터는, 의료 영상 획득 장치로부터 획득한 의료 영상으로서, 사용자 입력 신호 또는 골절 의심 부위 인식 모델의 출력 중 적어도 하나에 기초하여 결정된 의료 영상의 적어도 일부에 대한 마킹을 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 사용자 입력 신호는, 의료 관계자 입력 정보 또는 환자 정보에 기초하여 결정된 신호를 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 입력 데이터는 의료 영상의 적어도 일부를 고해상도 생성 모델에 입력시켜 획득한 고해상도 의료 영상 데이터를 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 고해상도 생성 모델은, 고해상도 생성 모델로부터 획득한 고해상도 의료 영상과 실제 고해상도 의료 영상 사이의 손실값을 감소시키는 방향으로 학습된 모델을 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 입력 데이터는, 의료 영상의 적어도 일부를 뼈 부분과 배경 부분을 구분하기 위한 전처리된 의료 영상 데이터 또는 의료 영상의 적어도 일부에서 뼈를 적어도 2 이상의 계층으로 구분하기 위한 전처리된 의료 영상 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 개시의 다른 일 실시예에 따라, 신경망을 이용한 의료 진단 방법이 개시된다. 상기 방법은 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하기 위한 학습 데이터 생성 모델에 의료 영상 생성 변수를 입력시켜 의료 영상을 획득하는 단계; 생성된 의료 영상 또는 실제 의료 영상 중 적어도 하나를 판별 모델에 입력시켜 골절 유사도를 획득하는 단계; 골절 유사도에 기초하여 학습 데이터 생성 모델을 업데이트하는 단계; 및 업데이트된 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 다른 일 실시예에 따라 신경망을 이용하여 의료 진단을 하기 위한 컴퓨팅 장치가 개시된다. 하나 이상의 프로세서; 및 상기 하나 이상의 프로세서에서 실행 가능한 명령들을 저장하는 메모리; 를 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는, 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하기 위한 학습 데이터 생성 모델에 의료 영상 생성 변수를 입력시켜 의료 영상을 획득하고, 생성된 의료 영상 또는 실제 의료 영상 중 적어도 하나를 판별 모델에 입력시켜 골절 유사도를 획득하고, 골절 유사도에 기초하여 학습 데이터 생성 모델을 업데이트하고, 그리고 업데이트된 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성할 수 있다.

본 개시의 다른 일 실시예에 따라, 학습 데이터 세트에 대응하는 데이터 구조가 저장된 컴퓨터 판독가능한 기록 매체가 개시된다. 상기 학습 데이터 세트는 학습된 학습 데이터 생성 모델의 출력에 기초하고, 상기 학습 데이터 세트 생성 동작은, 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하기 위한 학습 데이터 생성 모델에 의료 영상 생성 변수를 입력시켜 의료 영상을 획득하는 동작; 생성된 의료 영상 또는 실제 의료 영상 중 적어도 하나를 판별 모델에 입력시켜 골절 유사도를 획득하는 동작; 골절 유사도에 기초하여 학습 데이터 생성 모델을 업데이트하는 동작; 및 업데이트된 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하는 동작을 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 신경망을 이용하여 의료 진단을 수행하기 위한 컴퓨팅 장치를 제공할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 신경망을 이용한 의료 진단을 상기 언급된 본 개시내용의 피처들이 상세하게, 보다 구체화된 설명으로, 이하의 실시예들을 참조하여 이해될 수 있도록, 실시예들 중 일부는 첨부되는 도면에서 도시된다. 또한, 도면과의 유사한 참조번호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하는 것으로 의도된다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 개시내용의 특정한 전형적인 실시예들만을 도시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 고려되지는 않으며, 동일한 효과를 갖는 다른 실시예들이 충분히 인식될 수 있다는 점을 유의하도록 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 신경망을 이용하여 의료 진단을 수행하기 위한 컴퓨팅 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라, 신경망을 이용한 의료 진단에서의 신경망을 예시적으로 나타낸 개략도이다.
도 3은 학습 데이터 생성 모델 및 판별 모델을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 골절 진단 정보를 생성하는 과정을 예시적으로 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 의료 영상의 적어도 일부만을 골절 진단 모델에 입력시켜 골절 진단 정보를 생성하는 과정을 예시적으로 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 의료 영상 전처리 과정에서 적용된 필터 적용 효과를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 의료 영상 전처리 과정에서 사용되는 필터를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 신경망을 이용하여 의료 진단을 수행하기 위한 순서도이다.
도 9는 신경망을 이용하여 의료 진단을 수행하기 위한 모듈을 도시한 블록 구성도이다.
도 10은 본 개시의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경에 대한 간략하고 일반적인 개략도이다.

다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 개시의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나, 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정(procedure), 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있다. 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 내에 로컬화 될 수 있다. 일 컴포넌트는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독 가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통해 전송되는 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.

더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.

그리고, “A 또는 B 중 적어도 하나”이라는 용어는, “A만을 포함하는 경우”, “B 만을 포함하는 경우”, “A와 B의 구성으로 조합된 경우”를 의미하는 것으로 해석되어야 한다.

당업자들은 추가적으로 여기서 개시된 실시예들과 관련되어 설명된 다양한 예시적 논리적 블록들, 구성들, 모듈들, 회로들, 수단들, 로직들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양쪽 모두의 조합들로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 구성들, 수단들, 로직들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 측면에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전반적인 시스템에 부과된 특정 어플리케이션(application) 및 설계 제한들에 달려 있다. 숙련된 기술자들은 각각의 특정 어플리케이션들을 위해 다양한 방법들로 설명된 기능성을 구현할 수 있다. 다만, 그러한 구현의 결정들이 본 개시내용의 영역을 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안된다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예 들로 한정되는 것이 아니다. 본 발명은 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 신경망을 이용하여 의료 진단을 수행하기 위한 컴퓨팅 장치의 블록 구성도이다.

도 1에 도시된 컴퓨팅 장치(100)의 구성은 간략화 하여 나타낸 예시일 뿐이다. 본 개시의 일 실시예에서 컴퓨팅 장치(100)는 컴퓨팅 장치(100)의 컴퓨팅 환경을 수행하기 위한 다른 구성들이 포함될 수 있고, 개시된 구성들 중 일부만이 컴퓨팅 장치(100)를 구성할 수도 있다.

컴퓨팅 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(130), 네트워크부(150)를 포함할 수 있다.

프로세서(110)는 하나 이상의 코어로 구성될 수 있으며, 컴퓨팅 장치의 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 범용 그래픽 처리 장치 (GPGPU: general purpose graphics processing unit), 텐서 처리 장치(TPU: tensor processing unit) 등의 데이터 분석, 딥러닝을 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(130)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하여 본 개시의 일 실시예에 따른 기계 학습을 위한 데이터 처리를 수행할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라 프로세서(110)는 신경망의 학습을 위한 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 딥러닝(DL: deep learning)에서 학습을 위한 입력 데이터의 처리, 입력 데이터에서의 피처 추출, 오차 계산, 역전파(backpropagation)를 이용한 신경망의 가중치 업데이트 등의 신경망의 학습을 위한 계산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)의 CPU, GPGPU, 및 TPU 중 적어도 하나가 네트워크 함수의 학습을 처리할 수 있다. 예를 들어, CPU 와 GPGPU가 함께 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에서 복수의 컴퓨팅 장치의 프로세서를 함께 사용하여 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에서 수행되는 컴퓨터 프로그램은 CPU, GPGPU 또는 TPU 실행가능 프로그램일 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 프로세서(110)는 신경망을 이용하여 의료 진단을 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 골절 진단 모델을 이용하여 골절 진단을 수행하거나 골절 진단 관련 정보를 생성할 수도 있다. 골절 진단 모델을 학습시키기 위하여 프로세서(110)는 다양한 부위에 발생한 골절이 존재하는 의료 영상을 포함하는 학습 데이터 세트가 필요할 수 있다. 따라서 프로세서(110) 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 학습 데이터 세트를 생성할 수 있다. 프로세서(110)는 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 다양한 부위에 골절이 존재하는 의료 영상을 포함하는 학습 데이터 세트를 생성할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 프로세서(110)는 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하기 위한 학습 데이터 생성 모델에 의료 영상 생성 변수를 입력시켜 의료 영상을 획득할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 골절 진단 모델은 골절을 진단하기 위한 딥러닝 모델일 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 골절 진단 모델을 이용하여 골절 진단, 골절 진단 관련 정보 생성 등을 수행할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 학습 데이터 생성 모델은 학습 데이터를 생성하기 위한 딥러닝 모델을 포함할 수 있다. 학습 데이터 생성 모델은 GAN(Generative Adversarial Network)의 일부인 Generator로서 동작할 수 있으며, AE(AutoEncoder) 등 데이터를 생성하기 위한 임의의 신경망 구조를 포함할 수 있다. 본 개시에서 학습 데이터 생성 모델은 cGAN(conditional Generative Adversarial Network)의 일부인 Generator로 동작할 수도 있다. 프로세서(110)는 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 학습 데이터 세트를 획득할 수 있다. 프로세서(110)는 획득한 학습 데이터 세트를 이용하여 골절 진단 모델을 학습시킬 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 의료 영상 생성 변수는 학습 데이터 생성 모델에 입력되는 변수를 포함할 수 있다. 의료 영상 생성 변수는 의도하는 의료 영상을 생성하기 위한 정보를 포함하는 변수를 포함할 있다. 의료 영상 생성 변수는 다양한 신체 부위에 골절을 생성하기 위한 정보를 포함하는 변수를 의미할 수 있다. 의료 영상 생성 변수는 예를 들어, n차원 벡터로 표현될 수도 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 영상은 2차원 평면 위에 그려진 시각적 표현물을 포함할 수 있다. 의료 영상은 2차원 평면 위에 그려진 의료 관련 시각적 표현물을 포함할 수 있다. 의료 영상은 의료 영상 획득 장치로부터 획득한 영상을 포함할 수 있다. 의료 영상은 예를 들어, CT 영상, X-ray 영상, MRI 영상, PET 영상, fMRI 영상 등을 포함할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 학습 데이터 세트는 모델을 학습시키기 위하여 필요한 데이터를 포함할 수 있다. 학습 데이터 세트는 적어도 하나의 학습 데이터를 포함할 수도 있다. 프로세서(110)는 학습 데이터 세트를 모델에 입력시켜 학습 데이터 세트에 포함된 지식(예를 들어, 패턴, 규칙성 등)을 학습시킬 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 학습 데이터 세트는, 골절 또는 임박 골절 중 적어도 하나가 포함된 의료 영상 세트로서 영상 획득 장치를 통해 획득한 실제 의료 영상 세트 또는 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 획득한 생성된 의료 영상 세트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 골절은 외력에 의해 뼈가 부러지는 것을 의미할 수 있다. 골절은 뼈의 연속성이 완전 혹은 불완전하게 끊어지는 상태, 임의의 손상이 발생한 상태를 의미할 수도 있다. 임박 골절은 골절이 임박한 상태를 의미할 수 있다. 임박 골절은 사전 예방 조치가 취해지지 않으면 골절이 발생하는 뼈의 상태를 의미할 수 있다. 실제 의료 영상은 영상 획득 장치를 이용하여 획득한 의료 영상을 포함할 수 있다. 실제 의료 영상은 실제 골절을 포함하는 의료 영상 데이터 또는 실제 임박 골절을 포함하는 의료 영상 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실제 의료 영상은 딥러닝 모델의 학습 목표를 설정하는데 사용될 수 있다. 즉, 프로세서(110)는 딥러닝 모델을 이용하여 실제 의료 영상에 포함된 골절의 형태와 유사한 골절의 형태가 포함된 의료 영상을 획득하도록 딥러닝 모델을 학습시킬 수 있다. 생성된 의료 영상은 프로세서(110)가 딥러닝 모델을 이용하여 획득한 영상을 포함할 수 있다. 따라서 생성된 의료 영상은 실제 의료 영상과 차이가 존재할 수 있다. 생성된 의료 영상은 의료 영상 획득 장치를 이용하여 획득한 영상이 아닐 수도 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 골절 형태는 뼈가 부러지거나 깨진 형태를 포함할 수 있다. 골절 형태는 예를 들어, 뼈에 금이 간 골절선이 존재하는 선상 골절, 1개의 골절선에 의해 2개의 골절편이 생긴 단순 골절, 골편수가 3편 이상인 분쇄 골절, 별도의 2개의 완전한 골절이 한 뼈에 존재하는 분절성 골절 등을 포함할 수 있다. 또한 골절 형태는 예를 들어, 횡상 골절, 횡골절, 사상골절, 사선 골절, 사골절, 나선상 골절, 나선 골절, 종상 골절, 종적 골절, 종골절 등을 포함할 수 있다. 골절 형태는 골피질의 연속성이 완전히 소실된 완전 골절 또는 골절이 한쪽 피질속의 연속성만 소실된 불완전 골절 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 완전 골절은 단순 골절, 매몰 골절, 분쇄 골절, 개방 골절, 합병 골절, 압박골절 등을 포함할 수 있다. 불완전 골절은 그린스틱 골절, 균열 골절, 관통 골절, 함몰 골절을 포함할 수 있다. 전술한 골절 형태는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 프로세서(110)는 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하기 위한 학습 데이터 생성 모델에 의료 영상 생성 변수를 입력시켜 의료 영상을 획득할 수 있다. 의료 영상 생성 변수는 의도하는 의료 영상을 생성하기 위한 정보를 포함하는 변수를 포함할 있다. 의료 영상 생성 변수는 다양한 신체 부위에 대한 골절 데이터를 생성하기 위한 정보를 포함하는 변수를 의미할 수 있다. 의료 영상 생성 변수는 예를 들어, n차원 벡터로 표현될 수도 있다. 예를 들어, 의료 영상 생성 변수는 특정 부위에 병변 또는 골절을 위치시키기 위한 정보를 포함할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 의료 영상 생성 변수는, 정상 뼈 의료 영상에 대한 정보를 포함하는 의료 영상 잠재 변수 또는 정상 뼈 의료 영상에서 골절 또는 임박 골절 중 적어도 하나를 생성하고자 하는 부위에 대한 정보를 포함하는 골절 생성 부위 변수를 포함할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에서, 의료 영상 잠재 변수는 학습 데이터 생성 모델이 학습 데이터를 생성하기 위하여 시드가 될 수 있는 데이터를 포함할 수 있다. 의료 영상 잠재 변수는 학습 데이터 생성 모델이 학습 데이터를 생성하기 위하여 필요한 데이터로 구성될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 의료 영상 잠재 변수는 정상 뼈 의료 영상을 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 정상 뼈 의료 영상을 학습 데이터 생성 모델에 입력시켜 의료 영상을 생성할 수 있다. 프로세서(110)는 정상 뼈 의료 영상 및 골절 생성 부위 변수를 학습 데이터 생성 모델에 입력시켜 의료 영상을 생성할 수도 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 다른 일 실시예에 따라, 의료 영상 잠재 변수는 정상 뼈 의료 영상에 대한 정보를 포함할 수 있다. 의료 영상 잠재 변수는 예를 들어, 해당 영상에 포함된 뼈가 손상이 없는 정상 상태임을 나타내는 정보, 해당 뼈의 부위에 관련한 정보, 해당 뼈에 대한 개인 특성 식별 정보 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 뼈의 경우 나이, 인종, 성별 등에 따라 같은 부위의 뼈도 상이할 수 있으므로 개인 특성 식별 정보에 따라서, 프로세서(110)가 어떤 특성을 가진 사람의 뼈인지를 식별하도록 할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 정상 뼈 의료 영상은 신체에 손상이 발생하지 않은 영상 데이터를 포함할 수 있다. 정상 뼈 의료 영상은 골절 또는 임박 골절이 포함되지 않은 의료 영상을 포함할 수 있다. 정상 뼈 의료 영상은 병변이 존재하지 않는 뼈의 의료 영상을 포함할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 다른 일 실시예에 따라, 의료 영상 잠재 변수는 영상 획득 장치로부터 획득한 의료 영상으로부터 추론된 변수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 의료 영상 잠재 변수는 프로세서(110)가 신경망에 의료 영상을 입력시켜 획득한 변수를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 오토 인코더의 인코더 부분에 의료 영상을 입력시켜 획득한 잠재 변수를 의료 영상 잠재 변수로 결정할 수 있다. 의료 영상 잠재 변수는 정상 뼈 의료 영상에 대한 정보를 포함할 수 있다. 의료 영상 잠재 변수는 예를 들어, 1000차원 벡터로 표현될 수도 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 골절 생성 부위 변수는 정상 뼈 의료 영상에서 골절 또는 임박 골절 중 적어도 하나를 생성하고자 하는 부위에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 골절 생성 부위 변수는 인체에 포함된 뼈 중 골절을 발생시킬 뼈에 대한 정보, 골절을 발생시킬 뼈에서 골절 위치에 대한 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 골절 생성 부위 변수는 골절을 생성하기 위한 인체에 관련한 정보(예를 들어, 인종, 나이, 성별 등)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 골절 생성 부위 변수는 주상골에 골절을 생성하기 위한 위치 정보를 포함할 수 있다. 이 경우, 골절 생성 부위 변수는 (10,12,5,3,2,7,9,32) 와 같은 8차원 벡터로 표현될 수도 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 학습 데이터 세트는 영상 획득 장치를 통해 획득한 실제 의료 영상 세트를 포함할 수 있다. 실제 의료 영상은, 영상 획득 장치로부터 획득된 의료 영상으로서, 실제 골절을 포함하는 의료 영상 데이터 또는 실제 임박 골절을 포함하는 의료 영상 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 영상 획득 장치는 영상을 획득하기 위한 장치로서 본 개시에서는 의료 영상을 획득하기 위한 장치일 수 있다. 예를 들어, 영상 획득 장치는 MRI, X-RAY, CT, fMRI, PET 등을 포함할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

이하에서는 학습 데이터 생성 모델 및 판별 모델에 대하여 도 3을 참조하여 구체적으로 설명된다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 학습 데이터 생성 모델은 GAN에서 Generator 부분에 해당할 수도 있다. 프로세서(110)는 학습 데이터 생성 모델에 의료 영상 생성 변수를 입력시켜 의료 영상을 획득할 수 있다. 더 구체적으로 프로세서(110)는 의료 영상 잠재 변수(310) 및/또는 골절 생성 부위 변수(320)를 학습 데이터 생성 모델에 입력시켜 생성된 의료 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 손목 부분 x-ray 의료 영상 잠재 변수 및/또는 손목의 주상골에 골절을 생성하기 위한 골절 생성 부위 변수를 학습 데이터 생성 모델에 입력시켜 손목의 주상골에 골절이 생성된 의료 영상을 획득할 수 있다. 전술한 학습 데이터 생성 모델은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 프로세서(110)는 생성된 의료 영상(340) 또는 실제 의료 영상(350) 중 적어도 하나를 판별 모델에 입력시켜 골절 유사도를 획득할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 판별 모델(360)은 입력된 복수개의 영상 간의 유사도를 연산하기 위한 모델을 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 판별 모델을 이용하여 학습 데이터 생성 모델이 생성한 데이터와 실제 데이터의 차이를 비교하여 유사도를 산출할 수 있다. 판별 모델(360)의 역할은 학습 데이터 생성 모델이 생성한 데이터가 실제 데이터와 유사한지 판단하는 역할일 수 있다. 판별 모델(360)은 예를 들어, GAN에서 Discriminator, 또는 cGAN에서의 Discriminator로서 동작할 수 있다. 구체적으로 프로세서(110)는 판별 모델(360)을 이용하여 수근골에 골절이 존재하는 실제 의료 영상 및 주상골에 골절이 존재하는 생성된 의료 영상 각각에 포함된 골절을 비교하여 골절 유사도를 획득할 수도 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 골절 유사도(370)는 의료 영상에 포함된 골절을 비교하여 유사한지 여부에 기초하여 결정된 값일 수 있다. 골절 유사도(370)는 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 획득한 생성된 의료 영상(340)과 실제 의료 영상(350)의 비교에 기초하여 획득된 값을 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 의료 영상에 포함된 골절 각각에 대한 피처를 추출할 수 있다. 프로세서(110)는 의료 영상에 포함된 골절 각각에 대한 피처를 딥러닝 모델(예를 들어, 컨볼루션 신경망)을 이용하여 추출할 수도 있다. 다른 일 실시예에 따라, 프로세서(110)는 의료 영상의 배치별 피처를 비교하여 골절 유사도를 산출할 수 있다. 프로세서(110)는 배치별 생성된 의료 영상의 피처값과 배치별 실제 의료 영상의 피처값의 차이들의 평균값을 기초로 골절 유사도를 산출할 수도 있다. 프로세서(110)는 의료 영상에 포함된 골절 각각에 대한 피처를 비교하여 유사도를 획득할 수 있다. 프로세서(110)는 의료 영상에 포함된 골절 각각에 대한 피처간 유클리디안 거리, 코사인 유사도 각각을 골절 유사도로 결정할 수도 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 다른 일 실시예에 따라, 프로세서(110)는 판별 모델(360)에 실제 의료 영상(350) 및 실제 의료 영상의 골절 부위 변수(351)와 생성된 의료 영상(340) 및 생성된 의료 영상의 골절 부위 변수(341)를 입력시켜 골절 유사도(370)를 획득할 수도 있다. 실제 의료 영상의 골절 부위 변수(351) 및/또는 생성된 의료 영상의 골절 부위 변수(341)는 골절이 존재하는 부위에 대한 정보를 포함할 수 있다. 생성된 의료 영상의 골절 부위 변수(341)는 골절 생성 부위 변수(320)와 동일한 값을 가질 수도 있고 다른 값을 가질 수도 있다. 프로세서(110)는 실제 의료 영상의 골절 부위 변수(351) 및/또는 생성된 의료 영상의 골절 부위 변수(341)를 함께 판별 모델(360)에 입력시킴으로써 특정 부위에 존재하는 골절 형태만 비교하여 골절 유사도를 더 높은 정확도로 산출할 수 있다. 즉, 의료 영상에 골절이 발생한 부분이 아닌 다른 부분까지 포함시켜 골절 유사도를 판단하는 것이 아닌, 골절이 존재하는 부분의 골절의 형태만 비교함으로써, 생성된 골절의 형태가 실제 골절 형태와 동일 또는 유사한지 정확하게 판단할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

이하에서는 학습 데이터 생성 모델 및 판별 모델을 학습시키는 동작에 대하여 도 3을 참조하여 구체적으로 서술된다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 프로세서(110)는 골절 유사도(370)에 기초하여 학습 데이터 생성 모델(330)을 업데이트할 수 있다. 프로세서(110)는 판별 모델의 출력인 골절 유사도(370)가 사전 결정된 제 1 기준 이상이 되도록 학습 데이터 생성 모델(330)에 포함된 가중치를 업데이트할 수 있다. 골절 유사도(370)가 클수록 생성된 의료 영상은 실제 의료 영상에 포함된 골절과 유사한 형태를 가질 수 있다. 즉, 프로세서(110)는 판별 모델(360)을 이용하여 생성된 의료 영상과 실제 의료 영상에 포함된 골절을 구분하지 못하도록 학습 데이터 생성 모델(330)에 포함된 가중치를 업데이트할 수 있다. 프로세서(110)는 학습 데이터 생성 모델(330)에 포함된 가중치를 업데이트함으로써 실제 의료 영상에 포함된 골절과 동일하거나 유사한 골절이 포함된 생성된 의료 영상을 업데이트된 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 획득할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 사전 결정된 제 1 기준은 생성된 의료 영상이 실제 의료 영상과 동일하거나 유사하다고 판단할 수 있는지 여부에 기초하여 결정된 기준일 수 있다. 사전 결정된 제 1 기준은 예를 들어, 오퍼레이터를 통해 결정될 수도 있다. 또한 프로세서(110)는 사전 결정된 제 1 기준을 골절 유사도의 통계적 분포를 기초로 결정할 수도 있다. 사전 결정된 제 1 기준은 예를 들어, 골절 유사도가 0-1사이 값인 경우 0.9일 수 있다. 골절 유사도가 1에 가까워질수록 두 영상에 포함된 골절 형태는 유사할 수 있다. 따라서 프로세서(110)는 골절 유사도가 0.9 이상이 되도록 학습 데이터 생성 모델을 학습시킬 수 있다. 제 1 기준은 예를 들어, 판별 모델과 학습 데이터 생성 모델의 학습 진행 상황에 기초하여 변경될 수도 있다. 예를 들어, 학습 초기에는 제 1 기준을 낮게 설정하여 학습 데이터 생성 모델 및 판별 모델이 일반적인 특징을 학습하도록 할 수 있고, 학습이 일정이상 진행된 후에는 정확도를 높이기 위하여 제 1 기준을 높일 수도 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 프로세서(110)는 판별 모델(360)을 학습시킬 수 있다. 프로세서(110)는 판별 모델(360)에 포함된 가중치를 업데이트할 수 있다. 판별 모델(360)은 입력된 복수개의 영상 간의 유사도를 연산하기 위한 모델을 포함할 수 있다. 판별 모델(360)은 예를 들어, GAN에셔 Discriminator, 또는 cGAN에서의 Discriminator를 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 판별 모델의 출력인 골절 유사도가 사전 결정된 제 2 기준 이하가 되도록 판별 모델에 포함된 가중치를 업데이트할 수 있다. 프로세서(110)는 판별 모델을 이용하여 생성된 의료 영상과 실제 의료 영상을 구분할 수 있도록 판별 모델에 포함된 가중치를 업데이트할 수 있다. 프로세서(110)는 판별 모델에 포함된 가중치를 업데이트하는 경우, 학습 데이터 생성 모델에 포함된 가중치를 고정시키고 업데이트할 수 있다. 반대로 프로세서(110)는 학습 데이터 생성 모델에 포함된 가중치를 업데이트하는 경우, 판별 모델에 포함된 가중치를 고정시키고 업데이트할 수도 있다. 이를 통해, 프로세서(110)는 실제 의료 영상과 생성된 의료 영상(페이크 이미지)를 더 잘 구분할 수 있는 판별 모델을 획득할 수 있다. 또한 정확도 높은 판별 모델을 획득함으로써, 프로세서(110)더 실제 의료 영상에 포함된 골절과 동일 또는 유사한 골절이 포함된 의료 영상을 학습 데이터 생성 모델을 통해 획득할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 사전 결정된 제 2 기준은 생성된 의료 영상이 실제 의료 영상과 다르다고 판단할 수 있는지 여부에 기초하여 결정된 기준일 수 있다. 사전 결정된 제 2 기준은 오퍼레이터를 통해 결정될 수도 있다. 또한 프로세서(110)는 사전 결정된 제 2 기준을 골절 유사도의 통계적 분포를 기초로 결정할 수도 있다. 사전 결정된 제 2 기준은 예를 들어, 골절 유사도가 0-1사이 값인 경우 0.1일 수 있다. 골절 유사도가 0에 가까워질수록 두 영상에 포함된 골절의 형태는 다를 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

학습 데이터 생성 모델 및 판별 모델에 대한 설명은 본 출원에서 전체가 참조로서 통합되는 논문 Image-to-Image Translation with Conditional Adversarial Networks (공개일: 2018년 11월 26일, 작성자 Phillip Isola, Jun-Yan Zhu, Tinghui Zhou, Alexei A. Efros)에서 구체적으로 논의된다.

이하에서는 골절 진단 모델이 구체적으로 설명된다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 프로세서(110)는 생성된 학습 데이터 세트를 이용하여 골절 진단 모델을 학습시킬 수 있다. 골절 진단 모델은 골절을 진단하기 위한 딥러닝 모델일 포함할 수 있다. 본 개시의 다른 일 실시예에 따라, 프로세서(110)는 생성된 학습 데이터 세트 뿐만 아니라, 실제 의료 영상 데이터를 포함하는 학습 데이터 세트를 골절 진단 모델에 입력시켜 골절 진단 모델을 학습시킬 수도 있다. 따라서 프로세서(110)는 골절 진단 모델에 실제 의료 영상 및/또는 생성된 의료 영상을 입력시켜 골절 진단 모델을 학습시킬 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 프로세서(110)는 학습된 골절 진단 모델을 이용하여 학습된 골절 진단 모델에 입력되는 입력 데이터에 포함된 골절 진단 관련 정보 또는 골절 임박 진단 관련 정보를 생성할 수 있다. 입력 데이터는 딥러닝 모델에 입력되는 데이터를 포함할 수 있다. 골절 진단 관련 정보는 골절 진단과 관련하여 일반인 및/또는 의료 관계자의 골절 진단 결정에 필요한 정보를 포함할 수 있다. 골절 진단 관련 정보는 골절인지 여부, 골절일 확률, 골밀도 정보, 골연령 등을 포함할 수 있다. 임박 골절 진단 관련 정보는 임박 골절 진단과 관련하여 일반인 및/또는 의료 관계자의 임박 골절 진단 결정에 필요한 정보를 포함할 수 있다. 임박 골절 진단 관련 정보는 임박 골절인지 여부, 임박 골절일 확률, 골밀도 정보, 골연령 등을 포함할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

이하에서는 골절 진단 정보를 생성하는 과정을 도 4를 참조하여 구체적으로 설명된다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 입력 데이터는 딥러닝 모델에 입력되는 데이터를 포함할 수 있다. 입력 데이터는 의료 영상 획득 장치로부터 획득한 의료 영상으로서 골절 진단 모델에 입력되는 데이터를 포함할 수 있다. 입력 데이터는 사용자 입력 신호 또는 골절 의심 부위 인식 모델의 출력 중 적어도 하나에 기초하여 결정된 의료 영상의 적어도 일부에 대한 마킹을 포함할 수 있다. 사용자 입력 신호는 사용자가 사용자 단말에 입력한 정보를 포함하는 신호를 포함할 수 있다. 사용자 입력 신호는 사용자가 의료 영상에서 캡쳐한 부분에 대한 정보를 포함할 수 있다. 사용자 입력 신호는 의사가 처방한 약에 대한 정보, 의사의 영상 판독 결과 정보 등을 포함할 수 있다. 골절 의심 부위 인식 모델은 골절 의심 부위를 인식하기 위한 딥러닝 모델을 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 골절 의심 부위 인식 모델을 이용하여 신체의 특정 부위에 대한 의료 영상에서 골절로 의심되는 부위를 획득할 수 있다. 따라서 프로세서(110)가 사용자 입력 신호 또는 골절 의심 부위 인식 모델의 출력 중 적어도 하나에 기초하여 마킹(410)된 부분만 수신하는 경우, 의료 영상의 적어도 일부만 골절 진단 모델에 입력시킬 수 있다. 이 경우, 프로세서(110)는 수신하는 데이터 양이 적어 CPU 연산 속도 증가 및 메모리 사용량 감소 효과를 기대할 수 있다. 또한 의료 영상의 적어도 일부만 수신하는 경우, 딥러닝 모델을 학습시키기 위한 학습 데이터 세트의 크기가 감소될 수도 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 사용자 입력 신호는, 의료 관계자 입력 정보 또는 환자 정보에 기초하여 결정된 신호를 포함할 수 있다. 의료 관계자 입력 정보는 의료 관계자가 의료 영상에 캡쳐한 부분에 대한 정보를 포함할 수 있다. 의료 관계자 입력 정보는 의료 관계자가 골절이 의심되는 부위를 캡쳐한 부분에 대한 정보를 포함할 수도 있다. 프로세서(110)는 의료 관계자 입력 정보(예를 들어, 캡쳐)에 기초하여 결정된 마킹(410)된 부분을 획득할 수 있다. 프로세서(110)는 마킹(410)된 부분에 대해서만 의료 영상의 적어도 일부를 획득할 수 있다. 환자 정보는 진단을 위해 필요한 환자에 대한 정보를 포함할 수 있다. 환자 정보는 환자 개인 정보, 환자 병 이력, 환자가 통증을 호소하는 부위, 환자의 유전자 정보 등을 포함할 수 있다. 프로세서(110)가 환자가 통증을 호소하는 부위에 대한 정보에 기초하여 결정된 마킹(410)된 부분을 수신할 수 있다. 이 경우, 프로세서(110)는 환자가 통증을 호소하는 부위에 대해서만 의료 영상을 획득하여 골절 진단 모델에 입력시킬 수 있다. 따라서 프로세서(110)는 상대적으로 적은 크기의 의료 영상을 골절 진단 모델에 입력시켜 골절 진단 관련 정보(430)를 빠른 시간 내에 획득할 수 있다. 골절 진단 관련 정보는 골절일 확률, 골절 판단 근거 등을 포함할 수 있다. 프로세서(110)를 골절 진단 관련 정보를 사용자 단말로 하여금 디스플레이 화면에 출력하도록 야기할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

이하에서는 의료 영상의 적어도 일부만 골절 진단 모델에 입력시키는 과정을 도 5를 참조하여 구체적으로 설명된다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 프로세서(110)는 환자 정보에 기초하여 결정된 사용자 입력 신호를 수신할 수 있다. 프로세서(110)는 의료 영상(510)에서 환자가 통증을 호소한 부위(511)에 대한 사용자 입력 신호를 수신할 수 있다. 프로세서(110)는 환자가 통증을 호소한 부위(511)를 마킹된 부분으로서 획득할 수 있다. 마킹된 부분은 의료 영상의 적어도 일부(530)일 수 있다. 프로세서(110)는 의료 영상의 적어도 일부(530)를 골절 진단 모델에 입력시켜 골절(531)을 진단할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 입력 데이터는, 의료 영상의 적어도 일부를 고해상도 생성 모델에 입력시켜 획득한 고해상도 의료 영상 데이터를 포함할 수 있다. 고해상도 생성 모델은 저해상도 영상을 입력 받아 고해상도 영상으로 변환하기 위한 딥러닝 모델을 포함할 수 있다. 고해상도 생성 모델은 GAN을 포함할 수 있다. 고해상도 생성 모델은 srGAN(Super resolution GAN)을 포함할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 고해상도 생성 모델은 고해상도 생성 모델로부터 획득한 고해상도 의료 영상과 실제 고해상도 의료 영상 사이의 손실값을 감소시키는 방향으로 학습된 모델을 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 손실값을 감소시키는 방향으로 역전파 방식을 통해 고해상도 생성 모델에 포함된 가중치를 업데이트할 수 있다. 손실값은 고해상도 생성 모델로부터 획득한 고해상도 의료 영상과 실제 고해상도 의료 영상 사이의 차이를 포함할 수 있다. 손실값은 고해상도 생성 모델로부터 획득한 고해상도 의료 영상과 실제 고해상도 의료 영상의 픽셀별 RMSE(Root-Mean-Sqaure-Error)를 포함할 수 있다. 프로세서(110)가 획득한 고해상도 의료 영상은 RMSE가 낮은 경우, 높은 PSNR(Peak Signal to noise ratio)을 가질 수 있다. PSNR은 영상 또는 동영상 손실 압축에서 화질 손실 정보를 포함할 수 있다. PSNR과 RMSE는 반비례 관계에 존재할 수 있다. 따라서 RMSE가 작아질수록 PSNR는 커질 것이며, 이 경우, 이미지가 과도하게 스무딩(Smoothing)되어 오히려 해상도가 떨어질 수도 있다. 따라서 손실값을 픽셀별 RMSE를 손실값으로 정의할 경우, 프로세서(110)가 고해상도 모델을 통해 획득한 고해상도 의료 영상의 해상도는 낮을 수도 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 손실값은 또한 사전 학습된 신경망에 의료 영상을 입력시켜 획득한 피처맵 사이의 유클리디안 거리를 포함할 수 있다. (이는 Perceptual Loss라고 표현될 수 있다.) 즉 Perceptual Loss는 고해상도 생성 모델로부터 획득한 고해상도 의료 영상 및 실제 고해상도 의료 영상 각각을 사전 학습된 신경망에 입력시켜 획득한 각각의 피처맵 사이의 유클리디안 거리를 포함할 수 있다. 사전 학습된 신경망은 사전 학습된 VGG net을 포함할 수 있다. 손실값을 Perceptual Loss로 정의하는 경우, 이미지가 과도하게 스무딩되지 않으므로 프로세서(110)는 결과적으로 고해상도 의료 영상을 획득할 수도 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

고해상도 생성 모델에 대한 설명은 본 출원에서 전체가 참조로서 통합되는 논문 Photo-Realistic Single Image Super-Resolution Using a Generative Adversarial Network (공개일: 2017년 5월 25일, 작성자: Christian Ledig, Lucas Theis, Ferenc Huszar, Jose Caballero, Andrew Cunningham, Alejandro Acosta, Andrew Aitken, Alykhan Tejani, Johannes Totz, Zehan Wang, Wenzhe Shi Twitter)에서 구체적으로 논의된다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 프로세서(110)는 입력 데이터를 학습된 골절 진단 모델에 입력시켜 입력 데이터에 포함된 골절 진단 관련 정보 또는 골절 임박 진단 관련 정보를 생성할 수 있다. 입력 데이터는 의료 영상의 적어도 일부를 뼈 부분과 배경 부분을 구분하기 위한 전처리된 의료 영상 데이터를 포함할 수 있다. 또한 입력 데이터는 뼈 부분을 수질골과 피질골로 선명하게 구분하기 위한 전처리된 의료 영상 데이터를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 뼈 부분과 배경 부분을 선명하게 구분하기 위하여 입력 데이터에 대하여 전처리를 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 입력 데이터에 필터를 적용함으로써 뼈 부분과 배경 부분을 선명하게 구분할 수 있다. 프로세서(110)는 예를 들어, 필터를 입력 데이터에 적용하여 뼈 부분과 배경 부분이 선명하게 구분되는 의료 영상 데이터를 획득할 수 있다. 필터는 예를 들어, Sharpen 필터, Sobel 필터, Bottom sobel필터를 포함할 수 있다. Sharpen 필터는 선명효과 필터로서 인접 픽셀 간의 대비를 증가시켜 흐린 이미지를 선명하게 하기 위한 필터를 포함할 수 있다. Sharpen 필터는 예를 들어, Sharpen Edge, Smart Sharpen, More Sharpen, Unsharpen Mask 등을 포함할 수 있다. 본 개시에서의 Sharpen 필터는 Contrast를 증가시켜 골절선을 선명하게 하기 위한 필터를 포함할 수도 있다. Sobel 필터는 이미지에서 객체의 가장자리(엣지)를 강조하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 본 개시에서의 Sobel 필터는 수질골의 픽셀 정보를 소실시켜 골절 진단의 중요한 기준이 되는 피질골 연속성 소실을 강조하기 위한 필터를 포함할 수 있다. Sobel 필터는 수직 엣지를 검출하기 위한 필터, 수평 엣지를 검출하기 위한 필터, 대각 엣지를 검출하기 위한 필터 등을 포함할 수 있다. 그 중에서 Bottom sobel필터는 수평 엣지를 검출하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 입력 데이터는 의료 영상의 적어도 일부에서 뼈를 적어도 2 이상의 계층으로 구분하기 위한 전처리된 의료 영상 데이터를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 의료 영상의 적어도 일부에서 뼈를 적어도 2 이상의 계층으로 구분하기 위하여 입력 데이터에 대하여 전처리를 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 입력 데이터에 필터를 적용함으로써 뼈를 적어도 2 이상의 계층으로 선명하게 구분할 수 있다. 프로세서(110)는 예를 들어, 필터를 입력 데이터에 적용함으로써 수질골과 피질골이 선명하게 구분되는 의료 영상 데이터를 획득할 수 있다. 필터는 예를 들어, Sharpen 필터, Bottom sobel필터를 포함할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시에 따라, 프로세서(110)가 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 학습 데이터 세트를 생성할 수 있다. 이를 통해, 골절 진단 모델을 학습시키기 위하여 필요한 학습 데이터 세트를 충분히 확보할 수 있다. 의료 영상의 경우, 학습 데이터로 사용할 영상이 매우 적을 수 있다. 의료 영상은 개인의 의료 정보 보호 문제로 인하여 학습 데이터로 사용하기 위하여 수집하는 것 자체가 어려울 수 있다. 또한 희귀 질병에 대한 의료 영상을 획득하기 어려울 수도 있다. 구체적으로 골절이 드물게 발생하는 부위에 골절이 발생한 의료 영상을 획득하기 어려울 수도 있다. 따라서 다양한 신체 부위에 발생하는 병변 및/또는 골절 등을 딥러닝 모델을 이용하여 검출하기 위해서는 다양한 케이스가 포함된 학습 데이터 세트가 필요할 수 있다. 따라서 프로세서(110)는 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 임의의 부위에 골절이 포함된 복수개의 학습 데이터 세트를 생성할 수 있다. 이를 통해 프로세서(110)는 다양한 케이스에 대하여 골절 진단 모델을 학습시킬 수 있다. 그러므로 프로세서(110)는 골절이 드물게 발생하는 부위에 골절이 발생한 의료 영상을 입력 받더라도, 골절 진단 모델을 이용하여 골절 진단 관련 정보를 생성할 수 있다.

본 개시에 따라, 프로세서(110)는 고해상도 모델을 이용함으로써, 입력 데이터의 해상도를 높일 수 있다. 입력 데이터를 사용자 입력 신호에 기초하여 의료 영상의 적어도 일부(예를 들어, 의료 영상에서 캡쳐한 부분)만 수신하는 경우, 의료 영상의 적어도 일부는 전체 의료 영상에 비해 해상도가 떨어질 수 있다. 의료 영상은 고화질 대용량의 DICOM 파일일 수 있다. 의료 영상의 적어도 일부는 저화질 저용량의 JPG 파일일 수 있다. 의료 영상에서 의료 영상의 적어도 일부를 캡쳐하는 경우 파일 형태가 저화질 저용량의 JPG 파일로 변환될 수 있다. 따라서 의료 영상의 적어도 일부를 골절 진단 모델에 입력시키는 경우, 골절 진단 모델의 골절 진단 정확도는 낮아질 수 있다. 그러므로 프로세서(110)는 의료 영상의 적어도 일부를 고해상도 모델에 입력시켜 고해상도인 의료 영상의 적어도 일부를 획득할 수 있다. 이를 통해, 프로세서(110)는 고해상도인 의료 영상의 적어도 일부를 골절 진단 모델에 입력시켜 정확한 골절 진단 관련 정보를 획득할 수 있다.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라, 신경망을 이용한 의료 진단에서의 신경망을 예시적으로 나타낸 개략도이다.

본 명세서에 걸쳐, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 신경망은 일반적으로 노드라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다. 신경망들을 구성하는 노드(또는 뉴런)들은 하나 이상의 링크에 의해 상호 연결될 수 있다.

신경망 내에서, 링크를 통해 연결된 하나 이상의 노드들은 상대적으로 입력 노드 및 출력 노드의 관계를 형성할 수 있다. 입력 노드 및 출력 노드의 개념은 상대적인 것으로서, 하나의 노드에 대하여 출력 노드 관계에 있는 임의의 노드는 다른 노드와의 관계에서 입력 노드 관계에 있을 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. 상술한 바와 같이, 입력 노드 대 출력 노드 관계는 링크를 중심으로 생성될 수 있다. 하나의 입력 노드에 하나 이상의 출력 노드가 링크를 통해 연결될 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다.

하나의 링크를 통해 연결된 입력 노드 및 출력 노드 관계에서, 출력 노드는 입력 노드에 입력된 데이터에 기초하여 그 값이 결정될 수 있다. 여기서 입력 노드와 출력 노드를 상호 연결하는 노드는 가중치(weight)를 가질 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드 값을 결정할 수 있다.

상술한 바와 같이, 신경망은 하나 이상의 노드들이 하나 이상의 링크를 통해 상호 연결되어 신경망 내에서 입력 노드 및 출력 노드 관계를 형성한다. 신경망 내에서 노드들과 링크들의 개수 및 노드들과 링크들 사이의 연관관계, 링크들 각각에 부여된 가중치의 값에 따라, 신경망의 특성이 결정될 수 있다. 예를 들어, 동일한 개수의 노드 및 링크들이 존재하고, 링크들 사이의 가중치 값이 상이한 두 신경망이 존재하는 경우, 두 개의 신경망들은 서로 상이한 것으로 인식될 수 있다.

신경망은 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성될 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들 중 일부는, 최초 입력 노드로부터의 거리들에 기초하여, 하나의 레이어(layer)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 최초 입력 노드로부터 거리가 n인 노드들의 집합은, n 레이어를 구성할 수 있다. 최초 입력 노드로부터 거리는, 최초 입력 노드로부터 해당 노드까지 도달하기 위해 거쳐야 하는 링크들의 최소 개수에 의해 정의될 수 있다. 그러나, 이러한 레이어의 정의는 설명을 위한 임의적인 것으로서, 신경망 내에서 레이어의 차수는 상술한 것과 상이한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 노드들의 레이어는 최종 출력 노드로부터 거리에 의해 정의될 수도 있다.

최초 입력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서 링크를 거치지 않고 데이터가 직접 입력되는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또는, 신경망 네트워크 내에서, 링크를 기준으로 한 노드 간의 관계에 있어서, 링크로 연결된 다른 입력 노드들이 가지지 않는 노드들을 의미할 수 있다. 이와 유사하게, 최종 출력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서, 출력 노드를 가지지 않는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또한, 히든 노드는 최초 입력 노드 및 최후 출력 노드가 아닌 신경망을 구성하는 노드들을 의미할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수와 동일할 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하다가 다시 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수 보다 적을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수보다 많을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 상술한 신경망들의 조합된 형태의 신경망일 수 있다.

딥 뉴럴 네트워크(DNN: deep neural network, 심층신경망)는 입력 레이어와 출력 레이어 외에 복수의 히든 레이어를 포함하는 신경망을 의미할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크를 이용하면 데이터의 잠재적인 구조(latent structures)를 파악할 수 있다. 즉, 사진, 글, 비디오, 음성, 음악의 잠재적인 구조(예를 들어, 어떤 물체가 사진에 있는지, 글의 내용과 감정이 무엇인지, 음성의 내용과 감정이 무엇인지 등)를 파악할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크는 컨벌루셔널 뉴럴 네트워크(CNN: convolutional neural network), 리커런트 뉴럴 네트워크(RNN: recurrent neural network), 오토 인코더(auto encoder), GAN(Generative Adversarial Networks), 제한 볼츠만 머신(RBM: restricted boltzmann machine), 심층 신뢰 네트워크(DBN: deep belief network), Q 네트워크, U 네트워크, 샴 네트워크 등을 포함할 수 있다. 전술한 딥 뉴럴 네트워크의 기재는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에서 네트워크 함수는 오토 인코더를 포함할 수도 있다. 오토 인코더는 입력 데이터와 유사한 출력 데이터를 출력하기 위한 인공 신경망의 일종일 수 있다. 오토 인코더는 적어도 하나의 히든 레이어를 포함할 수 있으며, 홀수 개의 히든 레이어가 입출력 레이어 사이에 배치될 수 있다. 각각의 레이어의 노드의 수는 입력 레이어의 노드의 수에서 병목 레이어(인코딩)라는 중간 레이어로 축소되었다가, 병목 레이어에서 출력 레이어(입력 레이어와 대칭)로 축소와 대칭되어 확장될 수도 있다. 이 경우, 도 2의 예시에서는 차원 감소 레이어와 차원 복원 레이어가 대칭되는 것으로 도시되어 있으나, 본 개시는 이에 제한되지 않으며, 차원 감소 레이어와 차원 복원 레이어의 노드는 대칭일 수도 있고 아닐 수도 있다. 오토 인코더는 비선형 차원 감소를 수행할 수 있다. 입력 레이어 및 출력 레이어의 수는 입력 데이터의 전처리 이후에 남은 센서들의 수와 대응될 수 있다. 오토 인코더 구조에서 인코더에 포함된 히든 레이어의 노드의 수는 입력 레이어에서 멀어질수록 감소하는 구조를 가질 수 있다. 병목 레이어(인코더와 디코더 사이에 위치하는 가장 적은 노드를 가진 레이어)의 노드의 수는 너무 작은 경우 충분한 양의 정보가 전달되지 않을 수 있으므로, 특정 수 이상(예를 들어, 입력 레이어의 절반 이상 등)으로 유지될 수도 있다.

뉴럴 네트워크는 교사 학습(supervised learning), 비교사 학습(unsupervised learning), 및 반교사학습(semi supervised learning) 중 적어도 하나의 방식으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습은 출력의 오류를 최소화하기 위한 것이다. 뉴럴 네트워크의 학습에서 반복적으로 학습 데이터를 뉴럴 네트워크에 입력시키고 학습 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 출력과 타겟의 에러를 계산하고, 에러를 줄이기 위한 방향으로 뉴럴 네트워크의 에러를 뉴럴 네트워크의 출력 레이어에서부터 입력 레이어 방향으로 역전파(backpropagation)하여 뉴럴 네트워크의 각 노드의 가중치를 업데이트 하는 과정이다. 교사 학습의 경우 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링되어있는 학습 데이터를 사용하며(즉, 라벨링된 학습 데이터), 비교사 학습의 경우는 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링되어 있지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 데이터 분류에 관한 교사 학습의 경우의 학습 데이터는 학습 데이터 각각에 카테고리가 라벨링 된 데이터 일 수 있다. 라벨링된 학습 데이터가 뉴럴 네트워크에 입력되고, 뉴럴 네트워크의 출력(카테고리)과 학습 데이터의 라벨을 비교함으로써 오류(error)가 계산될 수 있다. 다른 예로, 데이터 분류에 관한 비교사 학습의 경우 입력인 학습 데이터가 뉴럴 네트워크 출력과 비교됨으로써 오류가 계산될 수 있다. 계산된 오류는 뉴럴 네트워크에서 역방향(즉, 출력 레이어에서 입력 레이어 방향)으로 역전파 되며, 역전파에 따라 뉴럴 네트워크의 각 레이어의 각 노드들의 연결 가중치가 업데이트 될 수 있다. 업데이트 되는 각 노드의 연결 가중치는 학습률(learning rate)에 따라 변화량이 결정될 수 있다. 입력 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 계산과 에러의 역전파는 학습 사이클(epoch)을 구성할 수 있다. 학습률은 뉴럴 네트워크의 학습 사이클의 반복 횟수에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 뉴럴 네트워크의 학습 초기에는 높은 학습률을 사용하여 뉴럴 네트워크가 빠르게 일정 수준의 성능을 확보하도록 하여 효율성을 높이고, 학습 후기에는 낮은 학습률을 사용하여 정확도를 높일 수 있다.

뉴럴 네트워크의 학습에서 일반적으로 학습 데이터는 실제 데이터(즉, 학습된 뉴럴 네트워크를 이용하여 처리하고자 하는 데이터)의 부분집합일 수 있으며, 따라서, 학습 데이터에 대한 오류는 감소하나 실제 데이터에 대해서는 오류가 증가하는 학습 사이클이 존재할 수 있다. 과적합(overfitting)은 이와 같이 학습 데이터에 과하게 학습하여 실제 데이터에 대한 오류가 증가하는 현상이다. 예를 들어, 노란색 고양이를 보여 고양이를 학습한 뉴럴 네트워크가 노란색 이외의 고양이를 보고는 고양이임을 인식하지 못하는 현상이 과적합의 일종일 수 있다. 과적합은 머신러닝 알고리즘의 오류를 증가시키는 원인으로 작용할 수 있다. 이러한 과적합을 막기 위하여 다양한 최적화 방법이 사용될 수 있다. 과적합을 막기 위해서는 학습 데이터를 증가시키거나, 레귤라이제이션(regularization), 학습의 과정에서 네트워크의 노드 일부를 생략하는 드롭아웃(dropout) 등의 방법이 적용될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라 데이터 구조를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체가 개시된다.

데이터 구조는 데이터에 효율적인 접근 및 수정을 가능하게 하는 데이터의 조직, 관리, 저장을 의미할 수 있다. 데이터 구조는 특정 문제(예를 들어, 최단 시간으로 데이터 검색, 데이터 저장, 데이터 수정) 해결을 위한 데이터의 조직을 의미할 수 있다. 데이터 구조는 특정한 데이터 처리 기능을 지원하도록 설계된, 데이터 요소들 간의 물리적이거나 논리적인 관계로 정의될 수도 있다. 데이터 요소들 간의 논리적인 관계는 사용자가 생각하는 데이터 요소들 간의 연결관계를 포함할 수 있다. 데이터 요소들 간의 물리적인 관계는 컴퓨터 판독가능 저장매체(예를 들어, 하드 디스크)에 물리적으로 저장되어 있는 데이터 요소들 간의 실제 관계를 포함할 수 있다. 데이터 구조는 구체적으로 데이터의 집합, 데이터 간의 관계, 데이터에 적용할 수 있는 함수 또는 명령어를 포함할 수 있다. 효과적으로 설계된 데이터 구조를 통해 컴퓨팅 장치는 컴퓨팅 장치의 자원을 최소한으로 사용하면서 연산을 수행할 수 있다. 구체적으로 컴퓨팅 장치는 효과적으로 설계된 데이터 구조를 통해 연산, 읽기, 삽입, 삭제, 비교, 교환, 검색의 효율성을 높일 수 있다.

데이터 구조는 데이터 구조의 형태에 따라 선형 데이터 구조와 비선형 데이터 구조로 구분될 수 있다. 선형 데이터 구조는 하나의 데이터 뒤에 하나의 데이터만이 연결되는 구조일 수 있다. 선형 데이터 구조는 리스트(List), 스택(Stack), 큐(Queue), 데크(Deque)를 포함할 수 있다. 리스트는 내부적으로 순서가 존재하는 일련의 데이터 집합을 의미할 수 있다. 리스트는 연결 리스트(Linked List)를 포함할 수 있다. 연결 리스트는 각각의 데이터가 포인터를 가지고 한 줄로 연결되어 있는 방식으로 데이터가 연결된 데이터 구조일 수 있다. 연결 리스트에서 포인터는 다음이나 이전 데이터와의 연결 정보를 포함할 수 있다. 연결 리스트는 형태에 따라 단일 연결 리스트, 이중 연결 리스트, 원형 연결 리스트로 표현될 수 있다. 스택은 제한적으로 데이터에 접근할 수 있는 데이터 나열 구조일 수 있다. 스택은 데이터 구조의 한 쪽 끝에서만 데이터를 처리(예를 들어, 삽입 또는 삭제)할 수 있는 선형 데이터 구조일 수 있다. 스택에 저장된 데이터는 늦게 들어갈수록 빨리 나오는 데이터 구조(LIFO-Last in First Out)일 수 있다. 큐는 제한적으로 데이터에 접근할 수 있는 데이터 나열 구조로서, 스택과 달리 늦게 저장된 데이터일수록 늦게 나오는 데이터 구조(FIFO-First in First Out)일 수 있다. 데크는 데이터 구조의 양 쪽 끝에서 데이터를 처리할 수 있는 데이터 구조일 수 있다.

비선형 데이터 구조는 하나의 데이터 뒤에 복수개의 데이터가 연결되는 구조일 수 있다. 비선형 데이터 구조는 그래프(Graph) 데이터 구조를 포함할 수 있다. 그래프 데이터 구조는 정점(Vertex)과 간선(Edge)으로 정의될 수 있으며 간선은 서로 다른 두개의 정점을 연결하는 선을 포함할 수 있다. 그래프 데이터 구조 트리(Tree) 데이터 구조를 포함할 수 있다. 트리 데이터 구조는 트리에 포함된 복수개의 정점 중에서 서로 다른 두개의 정점을 연결시키는 경로가 하나인 데이터 구조일 수 있다. 즉 그래프 데이터 구조에서 루프(loop)를 형성하지 않는 데이터 구조일 수 있다.

본 명세서에 걸쳐, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. (이하에서는 신경망으로 통일하여 기술한다.) 데이터 구조는 신경망을 포함할 수 있다. 그리고 신경망을 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 또한 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 레이어와 연관된 활성 함수, 신경망의 학습을 위한 손실 함수를 포함할 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 상기 개시된 구성들 중 임의의 구성 요소들을 포함할 수 있다. 즉 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 레이어와 연관된 활성 함수, 신경망의 트레이닝을 위한 손실 함수 등 전부 또는 이들의 임의의 조합을 포함하여 구성될 수 있다. 전술한 구성들 이외에도, 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망의 특성을 결정하는 임의의 다른 정보를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 구조는 신경망의 연산 과정에 사용되거나 발생되는 모든 형태의 데이터를 포함할 수 있으며 전술한 사항에 제한되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 기록 매체 및/또는 컴퓨터 판독가능 전송 매체를 포함할 수 있다. 신경망은 일반적으로 노드라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다.

데이터 구조는 신경망에 입력되는 데이터를 포함할 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터를 포함하는 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터는 신경망 학습 과정에서 입력되는 학습 데이터 및/또는 학습이 완료된 신경망에 입력되는 입력 데이터를 포함할 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터는 전처리(pre-processing)를 거친 데이터 및/또는 전처리 대상이 되는 데이터를 포함할 수 있다. 전처리는 데이터를 신경망에 입력시키기 위한 데이터 처리 과정을 포함할 수 있다. 따라서 데이터 구조는 전처리 대상이 되는 데이터 및 전처리로 발생되는 데이터를 포함할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

데이터 구조는 신경망에 입력되거나, 신경망에서 출력되는 데이터를 포함할 수 있다. 신경망에 입력되거나, 출력되는 데이터를 포함하는 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 데이터 구조는 신경망의 추론 과정에서 입력되는 데이터, 또는 신경망의 추론 결과 출력되는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 구조는 특정한 데이터 가공 방법에 의하여 가공되는 데이터를 포함할 수 있으므로, 가공 전 후의 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 데이터 구조는 가공의 대상이 되는 데이터 및 데이터 가공 방법을 통해 가공된 데이터를 포함할 수 있다.

데이터 구조는 신경망의 가중치를 포함할 수 있다. (본 명세서에서 가중치, 파라미터는 동일한 의미로 사용될 수 있다.) 그리고 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망은 복수개의 가중치를 포함할 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 파라미터에 기초하여 출력 노드 값을 결정할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

제한이 아닌 예로서, 가중치는 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치 및/또는 신경망 학습이 완료된 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치는 학습 사이클이 시작되는 시점의 가중치 및/또는 학습 사이클 동안 가변되는 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습이 완료된 가중치는 학습 사이클이 완료된 가중치를 포함할 수 있다. 따라서 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치 및/또는 신경망 학습이 완료된 가중치를 포함한 데이터 구조를 포함할 수 있다. 그러므로 상술한 가중치 및/또는 각 가중치의 조합은 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조에 포함되는 것으로 한다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 직렬화(serialization) 과정을 거친 후 컴퓨터 판독가능 저장 매체(예를 들어, 메모리, 하드 디스크)에 저장될 수 있다. 직렬화는 데이터 구조를 동일하거나 다른 컴퓨팅 장치에 저장하고 나중에 다시 재구성하여 사용할 수 있는 형태로 변환하는 과정일 수 있다. 컴퓨팅 장치는 데이터 구조를 직렬화하여 네트워크를 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 직렬화된 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 역직렬화(deserialization)를 통해 동일한 컴퓨팅 장치 또는 다른 컴퓨팅 장치에서 재구성될 수 있다. 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 직렬화에 한정되는 것은 아니다. 나아가 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 컴퓨팅 장치의 자원을 최소한으로 사용하면서 연산의 효율을 높이기 위한 데이터 구조(예를 들어, 비선형 데이터 구조에서 B-Tree, Trie, m-way search tree, AVL tree, Red-Black Tree)를 포함할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

데이터 구조는 신경망의 하이퍼 파라미터(Hyper-parameter)를 포함할 수 있다. 그리고 신경망의 하이퍼 파라미터를 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 하이퍼 파라미터는 사용자에 의해 가변되는 변수일 수 있다. 하이퍼 파라미터는 예를 들어, 학습률(learning rate), 비용 함수(cost function), 학습 사이클 반복 횟수, 가중치 초기화(Weight initialization)(예를 들어, 가중치 초기화 대상이 되는 가중치 값의 범위 설정), Hidden Unit 개수(예를 들어, 히든 레이어의 개수, 히든 레이어의 노드 수)를 포함할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

도 3은 학습 데이터 생성 모델 및 판별 모델을 설명하기 위한 예시도이다.

도 3에서는 의료 영상 잠재 변수(310), 골절 생성 부위 변수(320), 학습 데이터 생성 모델(330), 생성된 의료 영상(340), 골절 부위 변수(341), 실제 의료 영상(350), 골절 부위 변수(351), 판별 모델(360), 골절 유사도(370)가 도시되어 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 학습 데이터 생성 모델은 GAN에서 Generator 부분에 해당할 수도 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 학습 데이터 생성 모델에 의료 영상 생성 변수를 입력시켜 의료 영상을 획득할 수 있다. 더 구체적으로 컴퓨팅 장치(100)는 의료 영상 잠재 변수(310) 및/또는 골절 생성 부위 변수(320)를 학습 데이터 생성 모델에 입력시켜 생성된 의료 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 손목 부분 x-ray 의료 영상 잠재 변수 및/또는 손목의 주상골에 골절을 생성하기 위한 골절 생성 부위 변수를 학습 데이터 생성 모델에 입력시켜 손목의 주상골에 골절이 생성된 의료 영상을 획득할 수 있다. 전술한 학습 데이터 생성 모델은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 컴퓨팅 장치(100)는 생성된 의료 영상(340) 또는 실제 의료 영상(350) 중 적어도 하나를 판별 모델에 입력시켜 골절 유사도를 획득할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 판별 모델(360)은 입력된 복수개의 영상 간의 유사도를 연산하기 위한 모델을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 판별 모델을 이용하여 학습 데이터 생성 모델이 생성한 데이터와 실제 데이터의 차이를 비교하여 유사도를 산출할 수 있다. 판별 모델(360)의 역할은 학습 데이터 생성 모델이 생성한 데이터가 실제 데이터와 유사한지 판단하는 역할일 수 있다. 판별 모델(360)은 예를 들어, GAN에셔 Discriminator, 또는 cGAN에서의 Discriminator를 포함할 수 있다. 구체적으로 컴퓨팅 장치(100)는 판별 모델(360)을 이용하여 수근골에 골절이 존재하는 실제 의료 영상 및 주상골에 골절이 존재하는 생성된 의료 영상 각각에 포함된 골절을 비교하여 골절 유사도를 획득할 수도 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 골절 유사도(370)는 의료 영상에 포함된 골절을 비교하여 유사한지 여부에 기초하여 결정된 값일 수 있다. 골절 유사도(370)는 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 획득한 생성된 의료 영상(340)과 실제 의료 영상(350)의 비교에 기초하여 획득된 값을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 의료 영상에 포함된 골절 각각에 대한 피처를 추출할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 의료 영상에 포함된 골절 각각에 대한 피처를 딥러닝 모델을 이용하여 추출할 수도 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 의료 영상에 포함된 골절 각각에 대한 피처를 비교하여 유사도를 획득할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 의료 영상에 포함된 골절 각각에 대한 피처간 유클리디안 거리, 코사인 유사도 각각을 골절 유사도로 결정할 수도 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 다른 일 실시예에 따라, 컴퓨팅 장치(100)는 판별 모델(360)에 실제 의료 영상(350) 및 실제 의료 영상의 골절 부위 변수(351)와 생성된 의료 영상(340) 및 생성된 의료 영상의 골절 부위 변수(341)를 입력시켜 골절 유사도(370)를 획득할 수도 있다. 실제 의료 영상의 골절 부위 변수(351) 및/또는 생성된 의료 영상의 골절 부위 변수(341)는 골절이 존재하는 부위에 대한 정보를 포함할 수 있다. 생성된 의료 영상의 골절 부위 변수(341)는 골절 생성 부위 변수(320)와 동일한 값을 가질 수도 있고 다른 값을 가질 수도 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 실제 의료 영상의 골절 부위 변수(351) 및/또는 생성된 의료 영상의 골절 부위 변수(341)를 함께 판별 모델(360)에 입력시킴으로써 특정 부위에 존재하는 골절 형태만 비교하여 골절 유사도를 더 높은 정확도로 산출할 수 있다. 즉, 의료 영상에 골절이 발생한 부분이 아닌 다른 부분까지 포함시켜 골절 유사도를 판단하는 것이 아닌, 골절이 존재하는 부분의 골절의 형태만 비교함으로써, 생성된 골절의 형태가 실제 골절 형태와 동일 또는 유사한지 정확하게 판단할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

도 4는 골절 진단 정보를 생성하는 과정을 예시적으로 설명하기 위한 예시도이다.

도 4에서는 왼쪽 발의 x-ray 의료 영상 사진, 의료 영상 사진의 적어도 일부인 마킹(410), 골절 진단 관련 정보(430)가 도시되어 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 입력 데이터는 딥러닝 모델에 입력되는 데이터를 포함할 수 있다. 입력 데이터는 의료 영상 획득 장치로부터 획득한 의료 영상으로서 골절 진단 모델에 입력되는 데이터를 포함할 수 있다. 입력 데이터는 사용자 입력 신호 또는 골절 의심 부위 인식 모델의 출력 중 적어도 하나에 기초하여 결정된 의료 영상의 적어도 일부에 대한 마킹을 포함할 수 있다. 사용자 입력 신호는 사용자가 사용자 단말에 입력한 정보를 포함하는 신호를 포함할 수 있다. 사용자 입력 신호는 사용자가 의료 영상에서 캡쳐한 부분에 대한 정보를 포함할 수 있다. 사용자 입력 신호는 의사가 처방한 약에 대한 정보, 의사의 영상 판독 결과 정보 등을 포함할 수 있다. 골절 의심 부위 인식 모델은 골절 의심 부위를 인식하기 위한 딥러닝 모델을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 골절 의심 부위 인식 모델을 이용하여 신체의 특정 부위에 대한 의료 영상에서 골절로 의심되는 부위를 획득할 수 있다. 따라서 컴퓨팅 장치(100)가 사용자 입력 신호 또는 골절 의심 부위 인식 모델의 출력 중 적어도 하나에 기초하여 마킹(410)된 부분만 수신하는 경우, 의료 영상의 적어도 일부만 골절 진단 모델에 입력시킬 수 있다. 이 경우, 컴퓨팅 장치(100)는 수신하는 데이터 양이 적어 CPU 연산 속도 증가 및 메모리 사용량 감소 효과를 기대할 수 있다. 또한 의료 영상의 적어도 일부만 수신하는 경우, 딥러닝 모델을 학습시키기 위한 학습 데이터 세트의 크기가 감소될 수도 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 사용자 입력 신호는, 의료 관계자 입력 정보 또는 환자 정보에 기초하여 결정된 신호를 포함할 수 있다. 의료 관계자 입력 정보는 의료 관계자가 의료 영상에 캡쳐한 부분에 대한 정보를 포함할 수 있다. 의료 관계자가 골절이 의심되는 부위를 캡쳐한 부분에 대한 정보를 포함할 수도 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 의료 관계자 입력 정보(예를 들어, 캡쳐)에 기초하여 결정된 마킹(410)된 부분을 획득할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 마킹(410)된 부분에 대해서만 의료 영상의 적어도 일부를 획득할 수 있다. 환자 정보는 진단을 위해 필요한 환자에 대한 정보를 포함할 수 있다. 환자 정보는 환자 개인 정보, 환자 병 이력, 환자가 통증을 호소하는 부위, 환자의 유전자 정보 등을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)가 환자가 통증을 호소하는 부위에 대한 정보에 기초하여 결정된 마킹(410)된 부분을 수신할 수 있다. 이 경우, 컴퓨팅 장치(100)는 환자가 통증을 호소하는 부위에 대해서만 의료 영상을 획득하여 골절 진단 모델에 입력시킬 수 있다. 따라서 컴퓨팅 장치(100)는 상대적으로 적은 크기의 의료 영상을 골절 진단 모델에 입력시켜 골절 진단 관련 정보(430)를 빠른 시간 내에 획득할 수 있다. 골절 진단 관련 정보는 골절일 확률, 골절 판단 근거 등을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)를 골절 진단 관련 정보를 사용자 단말로 하여금 디스플레이 화면에 출력하도록 야기할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 컴퓨팅 장치(100)는 환자 정보에 기초하여 결정된 사용자 입력 신호를 수신할 수 있다. 환자 정보는 환자를 식별하기 위한 정보인 환자 개인 정보를 포함할 수 있다. 특정 환자는 과거에 통증을 호소했던 부위 또는 골절이 발생했던 부위가 있을 수 있다. 또한 특정 환자는 골절이 낮은 확률로 나타나는 부위에 골절이 발생한 환자일 수도 있다. 따라서 특정 환자 개인 정보를 통해, 특정 환자의 골절 의심 부위를 자동으로 캡쳐할 수도 있다. 따라서 사용자 입력 신호는 자동으로 캡쳐된 의료 영상에 대한 정보를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 자동으로 캡쳐된 의료 영상을 수신하여 골절 진단 모델에 입력시켜 골절 여부를 판단할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

도 5는 의료 영상의 적어도 일부만을 골절 진단 모델에 입력시켜 골절 진단 정보를 생성하는 과정을 예시적으로 설명하기 위한 예시도이다.

도 5에서는 의료 영상(510), 통증 호소 부위(511), 의료 영상의 적어도 일부(530), 골절(531)이 도시되어 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 컴퓨팅 장치(100)는 환자 정보에 기초하여 결정된 사용자 입력 신호를 수신할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 의료 영상(510)에서 환자가 통증을 호소한 부위(511)에 대한 사용자 입력 신호를 수신할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 환자가 통증을 호소한 부위(511)를 마킹된 부분으로서 획득할 수 있다. 마킹된 부분은 의료 영상의 적어도 일부(530)일 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 의료 영상의 적어도 일부(530)를 골절 진단 모델에 입력시켜 골절(531)을 진단할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

도 6은 의료 영상 전처리 과정에서 적용된 필터 적용 효과를 설명하기 위한 예시도이다.

도 6에서는 원본 의료 영상(810), Sharpen 필터가 적용된 의료 영상(830), Bottom Sobel 필터가 적용된 의료 영상(850)이 도시되어 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, Sharpen 필터는 선명효과 필터로서 인접 픽셀 간의 대비를 증가시켜 흐린 이미지를 선명하게 하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 본 개시에서의 Sharpen 필터는 Contrast를 증가시켜 골절선을 선명하게 하기 위한 필터를 포함할 수도 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 컴퓨팅 장치(100)가 원본 의료 영상(810)에 Sharpen 필터를 적용하여 Sharpen 필터가 적용된 의료 영상(830)을 획득할 수 있다. Sharpen 필터를 의료 영상에 적용함으로써 흐린 골절선이 선명하게 나타난 의료 영상을 획득할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, Sobel 필터는 이미지에서 객체의 가장자리(엣지)를 강조하기 위한 필터를 포함할 수 있다. Sobel 필터는 예를 들어, 수직 엣지를 검출하기 위한 필터, 수평 엣지를 검출하기 위한 필터, 대각 엣지를 검출하기 위한 필터 등을 포함할 수 있다. 본 개시에서의 Sobel 필터는 수질골의 픽셀 정보를 소실시켜 골절 진단의 중요한 기준이 되는 피질골 연속성 소실을 강조하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 컴퓨팅 장치(100)가 원본 의료 영상(810)에 Bottom Sobel 필터를 적용하여 Bottom Sobel 필터가 적용된 의료 영상(850)을 획득할 수 있다. Bottom sobel필터는 수평 엣지를 검출하기 위한 필터를 포함할 수 있다. Bottom Sobel 필터를 의료 영상에 적용함으로써 수질골이 아닌 피질골을 강조하여 피질골 연속성 소실 판단의 정확성을 높일 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

도 7은 의료 영상 전처리 과정에서 사용되는 필터를 설명하기 위한 예시도이다.

도 7에서는 필터 적용시 의료 영상의 픽셀에 적용되는 Sharpen 필터의 3*3행렬(831), Bottom Sobel 필터의 3*3행렬(851)이 도시되어 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 의료 영상에 필터를 적용하는 과정은 컨볼루션 연산을 수행하는 과정을 포함할 수 있다. 즉 본 개시의 필터는 컨볼루션 연산에서의 커널을 의미할 수도 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 필터를 이용하여 컨볼루션 연산을 수행함으로써 흐린 영상을 더 선명하게 하거나 영상에 포함된 객체의 가장자리(엣지)를 더 선명하게 할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, Sharpen 필터의 3*3행렬(831)은 엣지인 부분에 배치된 픽셀들을 찾아내어 인접하는 픽셀간의 밝기 차이(명도 대비)를 강조하는 행렬을 포함할 수 있다. Sharpen 필터의 3*3행렬(831)에서 (2,2)값을 5로, 주변값인 (1,2), (2,1), (2,3), (3,2)를 각각 -1 값으로 설정함으로써 특정 픽셀과 인접 픽셀의 차이를 강화할 수도 있다. 여기서 엣지는 픽셀의 밝기 차이가 급격하게 바뀌는 부분을 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 컴퓨팅 장치(100)가 원본 의료 영상(810)에 포함된 픽셀들에 대하여 Sharpen 필터의 3*3행렬을 커널로서 컨볼루션 연산을 수행하는 경우, Sharpen 필터가 적용된 의료 영상(830)을 획득할 수 있다. Sharpen 필터를 의료 영상에 적용함으로써 흐린 골절선이 선명하게 나타난 의료 영상을 획득할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라, Bottom Sobel 필터의 3*3행렬(851) 이미지에서 객체의 수평 가장자리(엣지)를 강조하기 위한 행렬을 포함할 수 있다. Bottom Sobel 필터의 3*3행렬(851)에서 2행 값을 0, 0, 0으로, 상부(1행) 값을 -1, -2, -1 및 하부(3행) 값을 1, 2, 3 로 설정함으로써 상부와 하부의 픽셀의 차이를 강조할 수도 있다. 이를 통해 컴퓨팅 장치(100)는 수평 엣지를 강조된 의료 영상을 획득할 수 있다. 본 개시에 적용될 수 있는 Sobel 필터는 수평 엣지를 강조하기 위한 Bottom Sobel 필터에 한정되는 것은 아니다. 본 개시에서의 Sobel 필터는 수평 엣지, 수직 엣지 및/또는 대각선 엣지를 강조하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 컴퓨팅 장치(100)가 원본 의료 영상(810)에 포함된 픽셀들에 대하여 Bottom Sobel 필터의 3*3행렬을 커널로서 컨볼루션 연산을 수행하는 경우, Bottom Sobel 필터가 적용된 의료 영상(850)을 획득할 수 있다. Bottom Sobel 필터를 의료 영상에 적용함으로써 골절 진단의 중요한 기준이 되는 피질골 연속성 소실이 강조된 의료 영상을 획득할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

도 8은 신경망을 이용하여 의료 진단을 수행하기 위한 순서도이다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 컴퓨팅 장치(100)는 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하기 위한 학습 데이터 생성 모델에 의료 영상 생성 변수를 입력시켜 의료 영상을 획득(610)할 수 있다.

학습 데이터 세트는, 골절 또는 임박 골절 중 적어도 하나가 포함된 의료 영상 세트로서 영상 획득 장치를 통해 획득한 실제 의료 영상 세트 또는 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 획득한 생성된 의료 영상 세트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

의료 영상 생성 변수는, 정상 뼈 의료 영상에 대한 정보를 포함하는 의료 영상 잠재 변수 또는 정상 뼈 의료 영상에서 골절 또는 임박 골절 중 적어도 하나를 생성하고자 하는 부위에 대한 정보를 포함하는 골절 생성 부위 변수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

실제 의료 영상은, 영상 획득 장치로부터 획득된 의료 영상으로서, 실제 골절을 포함하는 의료 영상 데이터 또는 실제 임박 골절을 포함하는 의료 영상 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 컴퓨팅 장치(100)는 생성된 의료 영상 또는 실제 의료 영상 중 적어도 하나를 판별 모델에 입력시켜 골절 유사도를 획득(620)할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 골절 유사도는, 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 획득한 생성된 의료 영상과 실제 의료 영상의 비교에 기초하여 획득된 값을 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 컴퓨팅 장치(100)는 골절 유사도에 기초하여 학습 데이터 생성 모델을 업데이트(630)할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 컴퓨팅 장치(100)는 업데이트된 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성(640)할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 입력 데이터는, 의료 영상 획득 장치로부터 획득한 의료 영상으로서, 사용자 입력 신호 또는 골절 의심 부위 인식 모델의 출력 중 적어도 하나에 기초하여 결정된 의료 영상의 적어도 일부에 대한 마킹을 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 사용자 입력 신호는, 의료 관계자 입력 정보 또는 환자 정보에 기초하여 결정된 신호를 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 입력 데이터는 의료 영상의 적어도 일부를 고해상도 생성 모델에 입력시켜 획득한 고해상도 의료 영상 데이터를 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 고해상도 생성 모델은, 고해상도 생성 모델로부터 획득한 고해상도 의료 영상과 실제 고해상도 의료 영상 사이의 손실값을 감소시키는 방향으로 학습된 모델을 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라, 입력 데이터는, 의료 영상의 적어도 일부를 뼈 부분과 배경 부분을 구분하기 위한 전처리된 의료 영상 데이터 또는 의료 영상의 적어도 일부에서 뼈를 적어도 2 이상의 계층으로 구분하기 위한 전처리된 의료 영상 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 9는 신경망을 이용하여 의료 진단을 수행하기 위한 모듈을 도시한 블록 구성도이다.

본 개시의 일 실시예에 따라 신경망을 이용하여 의료 진단을 수행하기 위한 방법은 다음과 같은 모듈에 의해 구현될 수 있다. 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하기 위한 학습 데이터 생성 모델에 의료 영상 생성 변수를 입력시켜 의료 영상을 획득하기 위한 모듈(710); 생성된 의료 영상 또는 실제 의료 영상 중 적어도 하나를 판별 모델에 입력시켜 골절 유사도를 획득하기 위한 모듈(720); 골절 유사도에 기초하여 학습 데이터 생성 모델을 업데이트하기 위한 모듈(730); 및 업데이트된 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하기 위한 모듈(740)을 포함할 수 있다.

신경망을 이용하여 의료 진단을 수행하기 위한 대안적인 실시예에서, 골절 유사도에 기초하여 학습 데이터 생성 모델을 업데이트하기 위한 모듈(730)은 판별 모델의 출력인 골절 유사도가 사전 결정된 제 1 기준 이상이 되도록 학습 데이터 생성 모델에 포함된 가중치를 업데이트하기 위한 모듈을 포함할 수 있다.

신경망을 이용하여 의료 진단을 수행하기 위한 대안적인 실시예에서, 판별 모델의 출력인 골절 유사도가 사전 결정된 제 2 기준 이하가 되도록 판별 모델에 포함된 가중치를 업데이트하기 위한 모듈을 더 포함할 수 있다.

신경망을 이용하여 의료 진단을 수행하기 위한 대안적인 실시예에서, 생성된 학습 데이터 세트를 이용하여 골절 진단 모델을 학습시키기 위한 모듈; 및 학습된 골절 진단 모델을 이용하여 학습된 골절 진단 모델에 입력되는 입력 데이터에 포함된 골절 진단 관련 정보 또는 골절 임박 진단 관련 정보를 생성하기 위한 모듈을 더 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면 신경망을 이용하여 의료 진단을 수행하기 위한 모듈은, 컴퓨팅 장치를 구현하기 위한 수단, 회로 또는 로직에 의하여 구현될 수도 있다. 당업자들은 추가적으로 여기서 개시된 실시예들과 관련되어 설명된 다양한 예시적 논리적 블록들, 구성들, 모듈들, 회로들, 수단들, 로직들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양쪽 모두의 조합들로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 구성들, 수단들, 로직들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 측면에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전반적인 시스템에 부과된 특정 어플리케이션(application) 및 설계 제한들에 달려 있다. 숙련된 기술자들은 각각의 특정 어플리케이션들을 위해 다양한 방법들로 설명된 기능성을 구현할 수 있으나, 그러한 구현의 결정들이 본 개시내용의 영역을 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안된다.

도 10은 본 개시의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경에 대한 간략하고 일반적인 개략도이다.

본 개시가 일반적으로 컴퓨팅 장치에 의해 구현될 수 있는 것으로 전술되었지만, 당업자라면 본 개시가 하나 이상의 컴퓨터 상에서 실행될 수 있는 컴퓨터 실행가능 명령어 및/또는 기타 프로그램 모듈들과 결합되어 및/또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로써 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

일반적으로, 프로그램 모듈은 특정의 태스크를 수행하거나 특정의 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 컴포넌트, 데이터 구조, 기타 등등을 포함한다. 또한, 당업자라면 본 개시의 방법이 단일-프로세서 또는 멀티프로세서 컴퓨터 시스템, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터는 물론 퍼스널 컴퓨터, 핸드헬드 컴퓨팅 장치, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램가능 가전 제품, 기타 등등(이들 각각은 하나 이상의 연관된 장치와 연결되어 동작할 수 있음)을 비롯한 다른 컴퓨터 시스템 구성으로 실시될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

본 개시의 설명된 실시예들은 또한 어떤 태스크들이 통신 네트워크를 통해 연결되어 있는 원격 처리 장치들에 의해 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 장치 둘 다에 위치할 수 있다.

컴퓨터는 통상적으로 다양한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 매체는 그 어떤 것이든지 컴퓨터 판독가능 매체가 될 수 있고, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 휘발성 및 비휘발성 매체, 일시적(transitory) 및 비일시적(non-transitory) 매체, 이동식 및 비-이동식 매체를 포함한다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 저장 매체 및 컴퓨터 판독가능 전송 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보를 저장하는 임의의 방법 또는 기술로 구현되는 휘발성 및 비휘발성 매체, 일시적 및 비-일시적 매체, 이동식 및 비이동식 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 기타 메모리 기술, CD-ROM, DVD(digital video disk) 또는 기타 광 디스크 저장 장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장 장치 또는 기타 자기 저장 장치, 또는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있고 원하는 정보를 저장하는 데 사용될 수 있는 임의의 기타 매체를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

컴퓨터 판독가능 전송 매체는 통상적으로 반송파(carrier wave) 또는 기타 전송 메커니즘(transport mechanism)과 같은 피변조 데이터 신호(modulated data signal)에 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터 등을 구현하고 모든 정보 전달 매체를 포함한다. 피변조 데이터 신호라는 용어는 신호 내에 정보를 인코딩하도록 그 신호의 특성들 중 하나 이상을 설정 또는 변경시킨 신호를 의미한다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독가능 전송 매체는 유선 네트워크 또는 직접 배선 접속(direct-wired connection)과 같은 유선 매체, 그리고 음향, RF, 적외선, 기타 무선 매체와 같은 무선 매체를 포함한다. 상술된 매체들 중 임의의 것의 조합도 역시 컴퓨터 판독가능 전송 매체의 범위 안에 포함되는 것으로 한다.

컴퓨터(1102)를 포함하는 본 개시의 여러가지 측면들을 구현하는 예시적인 환경(1100)이 나타내어져 있으며, 컴퓨터(1102)는 처리 장치(1104), 시스템 메모리(1106) 및 시스템 버스(1108)를 포함한다. 시스템 버스(1108)는 시스템 메모리(1106)(이에 한정되지 않음)를 비롯한 시스템 컴포넌트들을 처리 장치(1104)에 연결시킨다. 처리 장치(1104)는 다양한 상용 프로세서들 중 임의의 프로세서일 수 있다. 듀얼 프로세서 및 기타 멀티프로세서 아키텍처도 역시 처리 장치(1104)로서 이용될 수 있다.

시스템 버스(1108)는 메모리 버스, 주변장치 버스, 및 다양한 상용 버스 아키텍처 중 임의의 것을 사용하는 로컬 버스에 추가적으로 상호 연결될 수 있는 몇 가지 유형의 버스 구조 중 임의의 것일 수 있다. 시스템 메모리(1106)는 판독 전용 메모리(ROM)(1110) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(1112)를 포함한다. 기본 입/출력 시스템(BIOS)은 ROM, EPROM, EEPROM 등의 비휘발성 메모리(1110)에 저장되며, 이 BIOS는 시동 중과 같은 때에 컴퓨터(1102) 내의 구성요소들 간에 정보를 전송하는 일을 돕는 기본적인 루틴을 포함한다. RAM(1112)은 또한 데이터를 캐싱하기 위한 정적 RAM 등의 고속 RAM을 포함할 수 있다.

컴퓨터(1102)는 또한 내장형 하드 디스크 드라이브(HDD)(1114)(예를 들어, EIDE, SATA)－이 내장형 하드 디스크 드라이브(1114)는 또한 적당한 섀시(도시 생략) 내에서 외장형 용도로 구성될 수 있음－, 자기 플로피 디스크 드라이브(FDD)(1116)(예를 들어, 이동식 디스켓(1118)으로부터 판독을 하거나 그에 기록을 하기 위한 것임), 및 광 디스크 드라이브(1120)(예를 들어, CD-ROM 디스크(1122)를 판독하거나 DVD 등의 기타 고용량 광 매체로부터 판독을 하거나 그에 기록을 하기 위한 것임)를 포함한다. 하드 디스크 드라이브(1114), 자기 디스크 드라이브(1116) 및 광 디스크 드라이브(1120)는 각각 하드 디스크 드라이브 인터페이스(1124), 자기 디스크 드라이브 인터페이스(1126) 및 광 드라이브 인터페이스(1128)에 의해 시스템 버스(1108)에 연결될 수 있다. 외장형 드라이브 구현을 위한 인터페이스(1124)는 USB(Universal Serial Bus) 및 IEEE 1394 인터페이스 기술 중 적어도 하나 또는 그 둘 다를 포함한다.

이들 드라이브 및 그와 연관된 컴퓨터 판독가능 매체는 데이터, 데이터 구조, 컴퓨터 실행가능 명령어, 기타 등등의 비휘발성 저장을 제공한다. 컴퓨터(1102)의 경우, 드라이브 및 매체는 임의의 데이터를 적당한 디지털 형식으로 저장하는 것에 대응한다. 상기에서의 컴퓨터 판독가능 매체에 대한 설명이 HDD, 이동식 자기 디스크, 및 CD 또는 DVD 등의 이동식 광 매체를 언급하고 있지만, 당업자라면 집 드라이브(zip drive), 자기 카세트, 플래쉬 메모리 카드, 카트리지, 기타 등등의 컴퓨터에 의해 판독가능한 다른 유형의 매체도 역시 예시적인 운영 환경에서 사용될 수 있으며 또 임의의 이러한 매체가 본 개시의 방법들을 수행하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령어를 포함할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

운영 체제(1130), 하나 이상의 애플리케이션 프로그램(1132), 기타 프로그램 모듈(1134) 및 프로그램 데이터(1136)를 비롯한 다수의 프로그램 모듈이 드라이브 및 RAM(1112)에 저장될 수 있다. 운영 체제, 애플리케이션, 모듈 및/또는 데이터의 전부 또는 그 일부분이 또한 RAM(1112)에 캐싱될 수 있다. 본 개시가 여러가지 상업적으로 이용가능한 운영 체제 또는 운영 체제들의 조합에서 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

사용자는 하나 이상의 유선/무선 입력 장치, 예를 들어, 키보드(1138) 및 마우스(1140) 등의 포인팅 장치를 통해 컴퓨터(1102)에 명령 및 정보를 입력할 수 있다. 기타 입력 장치(도시 생략)로는 마이크, IR 리모콘, 조이스틱, 게임 패드, 스타일러스 펜, 터치 스크린, 기타 등등이 있을 수 있다. 이들 및 기타 입력 장치가 종종 시스템 버스(1108)에 연결되어 있는 입력 장치 인터페이스(1142)를 통해 처리 장치(1104)에 연결되지만, 병렬 포트, IEEE 1394 직렬 포트, 게임 포트, USB 포트, IR 인터페이스, 기타 등등의 기타 인터페이스에 의해 연결될 수 있다.

모니터(1144) 또는 다른 유형의 디스플레이 장치도 역시 비디오 어댑터(1146) 등의 인터페이스를 통해 시스템 버스(1108)에 연결된다. 모니터(1144)에 부가하여, 컴퓨터는 일반적으로 스피커, 프린터, 기타 등등의 기타 주변 출력 장치(도시 생략)를 포함한다.

컴퓨터(1102)는 유선 및/또는 무선 통신을 통한 원격 컴퓨터(들)(1148) 등의 하나 이상의 원격 컴퓨터로의 논리적 연결을 사용하여 네트워크화된 환경에서 동작할 수 있다. 원격 컴퓨터(들)(1148)는 워크스테이션, 컴퓨팅 디바이스 컴퓨터, 라우터, 퍼스널 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 마이크로프로세서-기반 오락 기기, 피어 장치 또는 기타 통상의 네트워크 노드일 수 있으며, 일반적으로 컴퓨터(1102)에 대해 기술된 구성요소들 중 다수 또는 그 전부를 포함하지만, 간략함을 위해, 메모리 저장 장치(1150)만이 도시되어 있다. 도시되어 있는 논리적 연결은 근거리 통신망(LAN)(1152) 및/또는 더 큰 네트워크, 예를 들어, 원거리 통신망(WAN)(1154)에의 유선/무선 연결을 포함한다. 이러한 LAN 및 WAN 네트워킹 환경은 사무실 및 회사에서 일반적인 것이며, 인트라넷 등의 전사적 컴퓨터 네트워크(enterprise-wide computer network)를 용이하게 해주며, 이들 모두는 전세계 컴퓨터 네트워크, 예를 들어, 인터넷에 연결될 수 있다.

LAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(1102)는 유선 및/또는 무선 통신 네트워크 인터페이스 또는 어댑터(1156)를 통해 로컬 네트워크(1152)에 연결된다. 어댑터(1156)는 LAN(1152)에의 유선 또는 무선 통신을 용이하게 해줄 수 있으며, 이 LAN(1152)은 또한 무선 어댑터(1156)와 통신하기 위해 그에 설치되어 있는 무선 액세스 포인트를 포함하고 있다. WAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(1102)는 모뎀(1158)을 포함할 수 있거나, WAN(1154) 상의 통신 컴퓨팅 디바이스에 연결되거나, 또는 인터넷을 통하는 등, WAN(1154)을 통해 통신을 설정하는 기타 수단을 갖는다. 내장형 또는 외장형 및 유선 또는 무선 장치일 수 있는 모뎀(1158)은 직렬 포트 인터페이스(1142)를 통해 시스템 버스(1108)에 연결된다. 네트워크화된 환경에서, 컴퓨터(1102)에 대해 설명된 프로그램 모듈들 또는 그의 일부분이 원격 메모리/저장 장치(1150)에 저장될 수 있다. 도시된 네트워크 연결이 예시적인 것이며 컴퓨터들 사이에 통신 링크를 설정하는 기타 수단이 사용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

컴퓨터(1102)는 무선 통신으로 배치되어 동작하는 임의의 무선 장치 또는 개체, 예를 들어, 프린터, 스캐너, 데스크톱 및/또는 휴대용 컴퓨터, PDA(portable data assistant), 통신 위성, 무선 검출가능 태그와 연관된 임의의 장비 또는 장소, 및 전화와 통신을 하는 동작을 한다. 이것은 적어도 Wi-Fi 및 블루투스 무선 기술을 포함한다. 따라서, 통신은 종래의 네트워크에서와 같이 미리 정의된 구조이거나 단순하게 적어도 2개의 장치 사이의 애드혹 통신(ad hoc communication)일 수 있다.

Wi-Fi(Wireless Fidelity)는 유선 없이도 인터넷 등으로의 연결을 가능하게 해준다. Wi-Fi는 이러한 장치, 예를 들어, 컴퓨터가 실내에서 및 실외에서, 즉 기지국의 통화권 내의 아무 곳에서나 데이터를 전송 및 수신할 수 있게 해주는 셀 전화와 같은 무선 기술이다. Wi-Fi 네트워크는 안전하고 신뢰성 있으며 고속인 무선 연결을 제공하기 위해 IEEE 802.11(a, b, g, 기타)이라고 하는 무선 기술을 사용한다. 컴퓨터를 서로에, 인터넷에 및 유선 네트워크(IEEE 802.3 또는 이더넷을 사용함)에 연결시키기 위해 Wi-Fi가 사용될 수 있다. Wi-Fi 네트워크는 비인가 2.4 및 5GHz 무선 대역에서, 예를 들어, 11Mbps(802.11a) 또는 54 Mbps(802.11b) 데이터 레이트로 동작하거나, 양 대역(듀얼 대역)을 포함하는 제품에서 동작할 수 있다.

본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 정보 및 신호들이 임의의 다양한 상이한 기술들 및 기법들을 이용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 위의 설명에서 참조될 수 있는 데이터, 지시들, 명령들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광학장들 또는 입자들, 또는 이들의 임의의 결합에 의해 표현될 수 있다.

본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 프로세서들, 수단들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, (편의를 위해, 여기에서 소프트웨어로 지칭되는) 다양한 형태들의 프로그램 또는 설계 코드 또는 이들 모두의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능과 관련하여 위에서 일반적으로 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 대하여 부과되는 설계 제약들에 따라 좌우된다. 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있으나, 이러한 구현 결정들은 본 개시의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.

여기서 제시된 다양한 실시예들은 방법, 장치, 또는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용한 제조 물품(article)으로 구현될 수 있다. 용어 제조 물품은 임의의 컴퓨터-판독가능 저장장치로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램, 캐리어, 또는 매체(media)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 저장매체는 자기 저장 장치(예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립, 등), 광학 디스크(예를 들면, CD, DVD, 등), 스마트 카드, 및 플래쉬 메모리 장치(예를 들면, EEPROM, 카드, 스틱, 키 드라이브, 등)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기서 제시되는 다양한 저장 매체는 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 장치 및/또는 다른 기계-판독가능한 매체를 포함한다.

제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 개시의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

1. 컴퓨터 판독가능 저장 매체 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 신경망을 이용하여 의료 진단을 수행하기 위한 이하의 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은:
   골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하기 위한 학습 데이터 생성 모델에 의료 영상 생성 변수를 입력시켜 의료 영상을 획득하는 동작;
   상기 생성된 의료 영상 또는 실제(Ground-Truth) 의료 영상 중 적어도 하나를 판별 모델에 입력시켜 골절 유사도를 획득하는 동작;
   상기 골절 유사도에 기초하여 학습 데이터 생성 모델을 업데이트하는 동작; 및
   상기 업데이트된 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하는 동작;
   을 포함하고, 그리고
   상기 의료 영상 생성 변수는,
   정상 뼈(bone) 의료 영상에 대한 정보를 포함하는 의료 영상 잠재 변수 또는
   정상 뼈 의료 영상에서 골절 또는 임박 골절 중 적어도 하나를 생성하고자 하는 부위에 대한 정보를 포함하는 골절 생성 부위 변수
   중 적어도 하나를 포함하는,
   컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 학습 데이터 세트는,
   골절(Fracture) 또는 임박 골절(Impending Fracture) 중 적어도 하나가 포함된 의료 영상 세트로서
   영상 획득 장치를 통해 획득한 실제 의료 영상 세트 또는
   상기 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 획득한 생성된 의료 영상 세트
   중 적어도 하나를 포함하는,
   컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 실제 의료 영상은,
   영상 획득 장치로부터 획득된 의료 영상으로서,
   실제 골절을 포함하는 의료 영상 데이터 또는
   실제 임박 골절을 포함하는 의료 영상 데이터
   중 적어도 하나를 포함하는,
   컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 골절 유사도는,
   상기 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 획득한 생성된 의료 영상과 실제 의료 영상의 비교에 기초하여 획득된 값인,
   컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 골절 유사도에 기초하여 학습 데이터 생성 모델을 업데이트하는 동작은,
   상기 판별 모델의 출력인 골절 유사도가 사전 결정된 제 1 기준 이상이 되도록 상기 학습 데이터 생성 모델에 포함된 가중치를 업데이트하는 동작;
   을 포함하는,
   컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 판별 모델의 출력인 골절 유사도가 사전 결정된 제 2 기준 이하가 되도록 상기 판별 모델에 포함된 가중치를 업데이트하는 동작;
   을 더 포함하는,
   컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 생성된 학습 데이터 세트를 이용하여 골절 진단 모델을 학습시키는 동작; 및
   상기 학습된 골절 진단 모델을 이용하여 상기 학습된 골절 진단 모델에 입력되는 입력 데이터에 포함된 골절 진단 관련 정보 또는 골절 임박 진단 관련 정보를 생성하는 동작;
   을 더 포함하는,
   컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 입력 데이터는,
   의료 영상 획득 장치로부터 획득한 의료 영상으로서,
   사용자 입력 신호 또는 골절 의심 부위 인식 모델의 출력 중 적어도 하나에 기초하여 결정된 상기 의료 영상의 적어도 일부에 대한 마킹을 포함하는,
   컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 사용자 입력 신호는,
    의료 관계자 입력 정보 또는 환자 정보에 기초하여 결정된 신호
    를 포함하는,
    컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
    
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 입력 데이터는,
    의료 영상의 적어도 일부를 고해상도 생성 모델에 입력시켜 획득한 고해상도 의료 영상 데이터인,
    컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 고해상도 생성 모델은,
    상기 고해상도 생성 모델로부터 획득한 고해상도 의료 영상과 실제 고해상도 의료 영상 사이의 손실값을 감소시키는 방향으로 학습된 모델인,
    컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
    
13. 제 8 항에 있어서,
    상기 입력 데이터는,
    의료 영상의 적어도 일부를 뼈 부분과 배경 부분을 구분하기 위한 전처리된 의료 영상 데이터
    또는
    의료 영상의 적어도 일부에서 뼈를 적어도 2 이상의 계층으로 구분하기 위한 전처리된 의료 영상 데이터
    중 적어도 하나를 포함하는,
    컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
    
14. 컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 신경망을 이용하여 의료 결정을 수행하기 위한 방법에 있어서,
    상기 프로세서에서 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하기 위한 학습 데이터 생성 모델에 의료 영상 생성 변수를 입력시켜 의료 영상을 획득하는 단계;
    상기 프로세서에서 상기 생성된 의료 영상 또는 실제 의료 영상 중 적어도 하나를 판별 모델에 입력시켜 골절 유사도를 획득하는 단계;
    상기 프로세서에서 상기 골절 유사도에 기초하여 학습 데이터 생성 모델을 업데이트하는 단계; 및
    상기 프로세서에서 상기 업데이트된 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하는 단계;
    를 포함하고, 그리고
    상기 의료 영상 생성 변수는,
    정상 뼈 의료 영상에 대한 정보를 포함하는 의료 영상 잠재 변수 또는
    정상 뼈 의료 영상에서 골절 또는 임박 골절 중 적어도 하나를 생성하고자 하는 부위에 대한 정보를 포함하는 골절 생성 부위 변수
    중 적어도 하나를 포함하는,
    컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 신경망을 이용하여 의료 결정을 수행하기 위한 방법.
    
15. 신경망을 이용하여 의료 진단을 수행하기 위한 컴퓨팅 장치로서,
    하나 이상의 프로세서; 및
    상기 하나 이상의 프로세서에서 실행 가능한 명령들을 저장하는 메모리;
    를 포함하고,
    상기 하나 이상의 프로세서는,
    골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하기 위한 학습 데이터 생성 모델에 의료 영상 생성 변수를 입력시켜 의료 영상을 획득하고,
    상기 생성된 의료 영상 또는 실제 의료 영상 중 적어도 하나를 판별 모델에 입력시켜 골절 유사도를 획득하고,
    상기 골절 유사도에 기초하여 학습 데이터 생성 모델을 업데이트하고,
    상기 업데이트된 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하고, 그리고
    상기 의료 영상 생성 변수는,
    정상 뼈 의료 영상에 대한 정보를 포함하는 의료 영상 잠재 변수 또는
    정상 뼈 의료 영상에서 골절 또는 임박 골절 중 적어도 하나를 생성하고자 하는 부위에 대한 정보를 포함하는 골절 생성 부위 변수
    중 적어도 하나를 포함하는,
    컴퓨팅 장치.
    
16. 학습 데이터 세트에 대응하는 데이터 구조가 저장된 컴퓨터 판독가능한 저장 매체로서, 상기 학습 데이터 세트는 학습된 학습 데이터 생성 모델의 출력에 기초하고, 상기 학습 데이터 세트를 생성하는 동작은,
    골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하기 위한 학습 데이터 생성 모델에 의료 영상 생성 변수를 입력시켜 의료 영상을 획득하는 동작;
    상기 생성된 의료 영상 또는 실제 의료 영상 중 적어도 하나를 판별 모델에 입력시켜 골절 유사도를 획득하는 동작;
    상기 골절 유사도에 기초하여 학습 데이터 생성 모델을 업데이트하는 동작; 및
    상기 업데이트된 학습 데이터 생성 모델을 이용하여 골절 진단 모델의 학습에 사용되는 학습 데이터 세트를 생성하는 동작;
    을 포함하고, 그리고
    상기 의료 영상 생성 변수는,
    정상 뼈 의료 영상에 대한 정보를 포함하는 의료 영상 잠재 변수 또는
    정상 뼈 의료 영상에서 골절 또는 임박 골절 중 적어도 하나를 생성하고자 하는 부위에 대한 정보를 포함하는 골절 생성 부위 변수
    중 적어도 하나를 포함하는,
    데이터 구조가 저장된 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
    

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