KR102219202B1 - How to Provide Artificial Intelligence-Based Stroke Diagnostic Information - Google Patents

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송수화
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이진수
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Abstract

According to one aspect of the present invention, a method for providing stroke diagnosis information based on artificial intelligence may comprise: a first step of obtaining, by an image obtaining unit, a non-contrast CT image related to the brain of at least one patient; a second step of pre-processing, by a pre-processing unit, the non-contrast CT image and determining whether the at least one patient is in a non-hemorrhage state or in a hemorrhage state based on the pre-processed image; a third step of normalizing, by an image processing unit, the pre-processed image and dividing and extracting a region of interest (ROI) by using a preset standard mask template; a fourth step of determining, by a determination unit, whether the cerebral large vessel of the at least one patient is abnormal by using the divided and extracted ROI; a fifth step of estimating, by the determination unit, an Alberta stroke program early CT score (ASPECTS) of the at least one patient by using the divided and extracted ROI when the brain large vessel of the at least one patient is abnormal; and a sixth step of determining, by the determination unit, that the at least one patient is a patient to whom mechanical thrombectomy can be applied only when the estimated ASPECTS is greater than or equal to a preset value. According to the present invention, it is possible to dramatically reduce costs required for an analysis process.

Description

인공지능 기반 뇌졸중 진단 정보를 제공하는 방법 {How to Provide Artificial Intelligence-Based Stroke Diagnostic Information}How to Provide Artificial Intelligence-Based Stroke Diagnostic Information

본 발명은 인공지능 기반 뇌졸중 진단 정보를 제공하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 비조영 CT 영상을 기반으로 뇌졸중 환자를 분류하고, 응급 대혈관폐색 환자를 선별할 수 있는 인공지능 알고리즘을 이용한 뇌졸중 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of providing stroke diagnosis information based on artificial intelligence. More specifically, it relates to a stroke diagnosis apparatus and method using an artificial intelligence algorithm capable of classifying a stroke patient based on a non-contrast CT image and selecting an emergency macrovascular obstruction patient.

뇌 질환, 즉 뇌혈관 질환은 뇌혈관이 터지는 뇌출혈, 뇌혈관이 혈전 등에 의해 막히는 뇌경색, 뇌혈관이 비정상적으로 부풀어 오르는 뇌동맥류 등이 있고, 뇌출혈과 뇌경색을 아울러서 '뇌졸중'이라 한다. Brain disease, that is, cerebrovascular disease, includes cerebral hemorrhage in which cerebrovascular blood vessels burst, cerebral infarction in which cerebrovascular blood vessels are blocked by blood clots, and cerebral aneurysms in which cerebrovascular blood vessels are abnormally swollen, and is called'stroke' in combination with cerebral hemorrhage and cerebral infarction.

이와 같은 뇌 질환을 진단하기 위해, 초음파진단, 뇌 CT, 뇌 MRI (Magnetic Resonance Imaging)와 같은 비침습적 기법들이 이용되고 있다. In order to diagnose such brain diseases, non-invasive techniques such as ultrasound diagnosis, brain CT, and brain MRI (Magnetic Resonance Imaging) are used.

상기 초음파진단 방법은 경동맥 초음파진단으로 경동맥의 죽상 동맥경화증성 병변을 비침습적으로 쉽게 진단 가능하다. 또한, 경두개 도플러 검사 (transcranial Doppler)로 두개강 내의 뇌혈류를 측정하여 임상에 응용한다.The ultrasound diagnosis method can easily diagnose atherosclerotic lesions of the carotid artery, non-invasively, through carotid ultrasound diagnosis. In addition, the transcranial Doppler test is used to measure cerebral blood flow in the cranial cavity and is applied to clinical applications.

상기 뇌 CT를 이용하는 진단 방법은 출혈성 질환 진단에 좋으며 최근에 발달된 기술로 뇌 혈류상태, 뇌혈관 촬영을 하여 뇌졸중 환자 치료에 큰 도움이 된다.The diagnostic method using brain CT is good for diagnosing hemorrhagic diseases, and is a recently developed technology that is very helpful in treating stroke patients by performing cerebral blood flow and cerebrovascular imaging.

상기 뇌 MRI를 이용하는 진단 방법은 뇌 CT에 비하여 두개골에 의한 인공음영 영향이 없어서 뇌간, 소뇌, 측두엽 부위의 병소를 소상히 진단할 수 있고, 뇌경색의 조기 발견, 뇌관류 상태의 미세진단이 가능하며 아울러 뇌혈관 상태를 면밀하게 진단 가능함에 따라, 뇌조직의 상태를 진단하는 데 가장 좋은 방법이라고 할 수 있다.The diagnostic method using brain MRI does not have the effect of artificial shading by the skull compared to brain CT, so that lesions in the brainstem, cerebellum, and temporal lobe can be diagnosed in small detail, early detection of cerebral infarction, and micro-diagnosis of cerebral perfusion status. It can be said that it is the best method for diagnosing the condition of the brain tissue as it can be diagnosed closely with the cerebrovascular condition.

특히, 뇌졸중(Stroke)은 뇌에 혈액을 공급하는 혈관이 막히거나 파열되어 뇌 손상이 오고, 이에 따른 신체장애를 발생시키는 질환으로서, 전세계적으로 가장 중요한 사망 원인이며, 사망에 이르지 않더라도 영구적 장애를 일으키는 고위험성 질환으로 분류된다. In particular, stroke is a disease that causes brain damage due to blockage or rupture of blood vessels supplying the brain, resulting in physical disability, and is the most important cause of death worldwide, and permanent disability even if it does not lead to death. It is classified as a high-risk disease causing.

종래에 뇌졸중은 주로 노인 질환으로 인식되었으나, 최근에는 30, 40대에서도 뇌졸중이 흔히 발병함에 따라, 노년뿐만 아니라, 청장년에게도 광범위하게 발생하는 매우 위험한 질환으로 인식되고 있다.Conventionally, stroke has been mainly recognized as a disease for the elderly, but recently, as strokes are common even in their 30s and 40s, it is recognized as a very dangerous disease that occurs not only in old age but also in young adults.

이러한 뇌졸중은 뇌에 혈액을 공급하는 혈관이 막혀서 발생하는 '허혈성 뇌졸중 (ischemic stroke)'과 뇌로 가는 혈관이 터지면서 출혈이 발생하는 '출혈성 뇌졸중 (cerebral hemorrhage)'의 2가지 형태로 구분될 수 있다. These strokes can be divided into two types:'ischemic stroke', which occurs when blood vessels supplying blood to the brain are blocked, and'cerebral hemorrhage,' where blood vessels to the brain burst and bleed. .

상기 허혈성 뇌졸중은 전체 뇌졸중의 약 80%를 차지하고, 허혈성 뇌졸중의 대부분은 응고된 혈액 덩어리인 혈전 (thrombosis)이 뇌에 산소와 영양분을 공급하는 혈관을 막아서 발생한다.The ischemic stroke accounts for about 80% of all strokes, and most of the ischemic strokes are caused by clotting blood clots, thrombosis, blocking blood vessels that supply oxygen and nutrients to the brain.

뇌졸중을 진단하기 위해 다양한 검사들이 개발되었고, 그 중에서 CT (computed tomography)를 활용한 방법은 비교적 빠른 시간에 검사를 진행할 수 있다. Various tests have been developed to diagnose stroke, and among them, the method using computed tomography (CT) can be performed in a relatively short time.

이에 따라, 상기 CT를 활용한 검사 방법은 빠르게 검사가 가능하다는 장점을 가짐에 따라, 신속한 대처가 필수적인 뇌졸중 질환의 특성에 알맞은 검사 방법으로 여겨진다. Accordingly, the examination method using the CT has the advantage of being able to perform a quick examination, and thus it is considered to be an examination method suitable for the characteristics of a stroke disease in which rapid response is essential.

또한, 출혈성 뇌졸중의 경우, 출혈이 발생하고 나서 곧바로 CT에 관찰되기 때문에, 상기 CT는 허혈성 뇌졸중을 치료하기 위해, 혈전을 녹여 막힌 혈관을 뚫어주는 혈전용해제 사용에 앞서 반드시 뇌출혈을 감별하는 도구로서 유용하게 사용된다.In addition, in the case of hemorrhagic stroke, since the bleeding is immediately observed on CT after the occurrence of bleeding, the CT is useful as a tool for discriminating cerebral hemorrhage before using a thrombolytic agent that dissolves blood clots and opens up clogged blood vessels in order to treat ischemic stroke. Is used.

또한, 상기 CT는 혈전용해제 사용 이후에 뇌출혈의 경과 관찰에서도 중요하게 사용된다In addition, the CT is also important to observe the progress of cerebral hemorrhage after the use of thrombolytic agents.

한편, 뇌졸중을 감별할 수 있는 대표적인 지표로서 ASPECTS (Alberta Stroke Program Early CT Score)가 사용되고 있다.On the other hand, ASPECTS (Alberta Stroke Program Early CT Score) is used as a representative index that can differentiate stroke.

상기 ASPECTS는 Middle cerebral artery (MCA, 중대뇌동맥) 영역을 사전 정의된 10개의 해부학적 영역으로 나누고 비조영 CT에 대해 조기 경색 표지의 존재를 평가한다 (하기 비특허문헌 1 참조).The ASPECTS divides the middle cerebral artery (MCA, middle cerebral artery) region into 10 predefined anatomical regions and evaluates the presence of an early infarct marker for non-contrast CT (see Non-Patent Document 1 below).

이러한 상기 ASPECTS는 뇌졸중 환자의 상태를 진단할 수 있는 강력한 예측 인자로 입증되었다.These ASPECTS proved to be a powerful predictor for diagnosing the condition of stroke patients.

한편, 뇌 비조영 CT 영상을 기반으로 뇌경색의 중증 정도를 ASPECTS 등을 통해 점수화할 경우, 임상 의사의 영역 판단 및 해석에 따라 진단 결과의 차이가 발생함에 따라, 진단 결과의 일관성을 유지하기 어려운 문제점이 있었다. On the other hand, when scoring the severity of cerebral infarction based on non-contrast CT images through ASPECTS, etc., it is difficult to maintain the consistency of the diagnosis results as differences in diagnosis results occur according to the clinical doctor's area determination and interpretation. There was this.

그리고 종래기술에 따른 뇌질환 분석장치는 진단대상자로부터 획득한 CT나 MRI 등의 의료 영상에서 뇌 병변만을 검출한 후 정규화하는 방식을 적용함에 따라, 각 환자의 의료 영상에서 추출되는 영역이 일관적이지 않고 서로 달라 중증 정도를 점수화할 때 오차 발생 확률이 높다는 문제점이 있었다.In addition, since the brain disease analysis apparatus according to the prior art applies a method of normalizing after detecting only brain lesions in medical images such as CT or MRI obtained from the subject of diagnosis, the area extracted from the medical images of each patient is not consistent. There is a problem that the probability of error occurrence is high when the severity is scored because they are different from each other.

따라서, 진단대상자로부터 획득된 뇌 영상에서 대뇌동맥 손상에 취약한 뇌 영역들을 특정하고, 해당 뇌 영역에서 뇌 병변이 차지하는 비율에 근거하여 중증 정도를 결정하고, 그에 따라 뇌 손상의 예후를 예측할 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, in the brain images obtained from the subject of diagnosis, brain regions susceptible to cerebral artery damage are specified, the severity is determined based on the proportion of brain lesions in the brain region, and the prognosis of brain damage is predicted accordingly. Technology development is required.

1. 대한민국 특허 등록번호 10-1992057호(2019년 6월 24일 공고)1.Korean Patent Registration No. 10-1992057 (announced on June 24, 2019) 2. 대한민국 특허 등록번호 10-1754291호(2017년 7월 6일 공고)2. Korean Patent Registration No. 10-1754291 (announced on July 6, 2017)

1. Barber PA, Demchuk AM, Zhang J, et al. 'Validity and reliability of a quantitative computed tomography score in predicting outcome of hyperacute stroke before thrombolytic therapy: ASPECTS Study Group―Alberta Stroke Programme Early CT Score.' Lancet 2000; 355:1670-74 CrossRef Medline1. Barber PA, Demchuk AM, Zhang J, et al. 'Validity and reliability of a quantitative computed tomography score in predicting outcome of hyperacute stroke before thrombolytic therapy: ASPECTS Study Group―Alberta Stroke Program Early CT Score.' Lancet 2000; 355:1670-74 CrossRef Medline

한편, 허혈성 뇌졸중의 초기 징후 결정 및 ASPECTS로의 변환은 상당한 요인 간 변동성 (interrater variability)을 가지며, 이는 다른 요인들 중에서도 후경험에 의해 영향을 받는다.On the other hand, determination of early signs of ischemic stroke and conversion to ASPECTS have significant interrater variability, which is influenced by post-experience, among other factors.

즉, 상기 ASPECTS는 사용자의 뇌졸중 진행 정도를 0 내지 10의 점수로 산정하여 질환을 평가하고, 이를 통해 의료진은 사용자의 치료 방법 결정 및 예후 예측에 활용하는 주요 지표로 사용한다. That is, the ASPECTS evaluates the disease by calculating the degree of stroke progression of the user with a score of 0 to 10, and through this, the medical staff uses it as a key index used in determining the user's treatment method and predicting the prognosis.

그러나 임상 전문의가 ASPECTS를 추정하는 과정에서, 사용자의 초기 징후, 영상의 복잡성으로 인해, 임상 전문의별 경력 및 경험에 의해 추정값이 달라질 수 있다. However, in the process of estimating ASPECTS by a clinical specialist, the estimate may vary depending on the experience and experience of each clinical specialist due to the user's initial signs and image complexity.

이와 같은 점수 변동성 (scoring variability)은 환자 임상 결과에 대한 의사 결정 프로세스에 부정적인 영향을 미치게 되는 문제점이 있었다. Such scoring variability has a problem that negatively affects the decision-making process for patient clinical outcomes.

따라서 영상 처리 및 딥 러닝 기술을 기반으로 ASPECTS를 객관화 및 자동화하여 추정할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다. Therefore, there is a need to develop a technology that can objectify and automate ASPECTS based on image processing and deep learning technology to estimate.

즉, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 뇌 비조영 CT 영상에서 뇌졸중 질병을 감별하는 인자인 ASPECTS를 추정하는 ASPECTS 추정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. That is, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide an ASPECTS estimation system and method for estimating ASPECTS, a factor that discriminates stroke disease in a non-contrast CT image of the brain.

본 발명의 다른 목적은 영상 처리 및 딥 러닝 기술을 기반으로 ASPECTS 추정시 점수 변동성을 줄일 수 있는 ASPECTS 추정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an ASPECTS estimation system and method capable of reducing score variability when estimating ASPECTS based on image processing and deep learning techniques.

본 발명의 또 다른 목적은 추정된 ASPECTS에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 ASPECTS 추정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an ASPECTS estimation system and method capable of improving the reliability of the estimated ASPECTS.

더 나아가 본 발명의 목적은 모든 피험자의 의료 영상에서 대뇌동맥 손상에 취약한 뇌 영역들의 일관된 분할을 위해 템플릿을 이용하여 정규화 과정을 수행할 수 있는 템플릿을 이용한 의료 영상 처리장치 및 방법을 제공하는 것이다. Further, an object of the present invention is to provide a medical image processing apparatus and method using a template capable of performing a normalization process using a template for consistent segmentation of brain regions susceptible to cerebral artery damage in medical images of all subjects.

또 다른 본 발명의 다른 목적은 정규화된 의료 영상에서 대뇌동맥 손상에 취약한 뇌 영역들을 일관되게 분할 및 추출할 수 있는 템플릿을 이용한 의료 영상 처리장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a medical image processing apparatus and method using a template capable of consistently segmenting and extracting brain regions susceptible to cerebral artery damage in a normalized medical image.

결국, 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 환자의 뇌와 관련된 비-조영 (Non-contrast) CT 영상을 획득하고, 상기 비-조영 CT 영상을 전-처리 (Pre-processing)하고, 상기 전-처리된 영상을 기초로, 상기 적어도 하나의 환자가 비 출혈 (No hemorrhage) 상태인지 또는 출혈 (Hemorrhage) 상태인지 여부를 판단하며, 상기 전-처리된 영상을 정규화하고, 미리 세팅된 표준 마스크 템플릿을 이용해서 관심 영역 (Region Of Interest, ROI)을 분할 및 추출하고, 상기 분할 및 추출된 관심 영역을 이용하여, 상기 적어도 하나의 환자의 뇌에 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion)의 가능성이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.In conclusion, according to the present invention, a non-contrast CT image related to the brain of at least one patient is obtained, the non-contrast CT image is pre-processed, and the pre-processing Based on the image, it is determined whether the at least one patient is in a no hemorrhage state or a hemorrhage state, the pre-processed image is normalized, and a preset standard mask template is used. The region of interest (ROI) is divided and extracted, and, using the divided and extracted regions of interest, whether there is a possibility of large vessel occlusion in the brain of the at least one patient I can judge.

특히, 적어도 하나의 환자의 뇌에 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion)의 가능성이 존재하는 경우, 판단부는, 분할 및 추출된 관심 영역을 이용하여, 상기 적어도 하나의 환자의 ASPECTS를 추정하고, 상기 추정된 ASPECTS가 미리 지정된 수치 이상인 경우에만, 상기 적어도 하나의 환자가 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인 것으로 판별하는 것을 목적으로 한다.In particular, if there is a possibility of large vessel occlusion in the brain of at least one patient, the determination unit estimates the ASPECTS of the at least one patient using the segmented and extracted regions of interest, and the estimation The object of the present invention is to determine that the at least one patient is a patient who can apply Mechanical Thrombectomy only when the ASPECTS is greater than or equal to a predetermined value.

또한, 본 발명의 목적은, 인공지능을 이용한 뇌졸중 진단 방법을 통해 환자군 및 정상군 선별에 활용하여 임상시험 성공 확률을 높이는 장치, 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, it is an object of the present invention to provide an apparatus, system, and method for increasing the probability of success in a clinical trial by utilizing it for screening a patient group and a normal group through a stroke diagnosis method using artificial intelligence.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following It will be understandable.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상인 인공지능 기반 뇌졸중 진단 정보를 제공하는 방법은, 영상획득부가 적어도 하나의 환자의 뇌와 관련된 비-조영 (Non-contrast) CT 영상을 획득하는 제 1 단계; 전처리부가 상기 비-조영 CT 영상을 전-처리 (Pre-processing)하고, 상기 전-처리된 영상을 기초로, 상기 적어도 하나의 환자가 비 출혈 (No hemorrhage) 상태인지 또는 출혈 (Hemorrhage) 상태인지 여부를 판단하는 제 2 단계; 영상처리부가 상기 전-처리된 영상을 정규화하고, 미리 세팅된 표준 마스크 템플릿을 이용해서 관심 영역 (ROI)을 분할 및 추출하는 제 3 단계; 판단부가 상기 분할 및 추출된 관심 영역을 이용하여, 상기 적어도 하나의 환자의 뇌 대혈관 (Cerebral Large Vessel)의 이상 여부를 판단하는 제 4 단계; 상기 적어도 하나의 환자의 뇌 대혈관 (Cerebral Large Vessel)에 이상이 존재하는 경우, 상기 판단부가 상기 분할 및 추출된 관심 영역을 이용하여, 상기 적어도 하나의 환자의 ASPECTS를 추정하는 제 5 단계; 및 상기 판단부가 상기 추정된 ASPECTS가 미리 지정된 수치 이상인 경우에만, 상기 적어도 하나의 환자가 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인 것으로 판별하는 제 6 단계; 를 포함할 수 있다.A method of providing stroke diagnosis information based on artificial intelligence, which is an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, is in which an image acquisition unit acquires a non-contrast CT image related to the brain of at least one patient. The first step; The pre-processing unit pre-processes the non-contrast CT image and, based on the pre-processed image, whether the at least one patient is in a No hemorrhage state or a Hemorrhage state A second step of determining whether or not; A third step of normalizing the pre-processed image by an image processing unit, and dividing and extracting a region of interest (ROI) using a preset standard mask template; A fourth step of determining, by a determination unit, whether a cerebral large vessel of the at least one patient is abnormal using the divided and extracted regions of interest; A fifth step of estimating ASPECTS of the at least one patient by using the divided and extracted regions of interest by the determination unit when there is an abnormality in the cerebral large vessel of the at least one patient; And a sixth step of determining that the at least one patient is a patient to which Mechanical Thrombectomy can be applied only when the estimated ASPECTS is greater than or equal to a predetermined value. It may include.

또한, 상기 제 2 단계는, 상기 전처리부의 노이즈 필터부가 상기 비-조영 CT 영상에서 노이즈를 제거하는 단계; 상기 전처리부의 등록부가 상기 노이즈가 제거된 비-조영 CT 영상 내에 존재하는 객체 내 또는 복수의 객체 간의 이미지들을 공간적으로 정렬하는 코-레지스트레이션(Co-registration)을 수행하는 단계; 상기 전처리부의 스컬 스트리핑부가 상기 코-레지스트레이션이 수행된 CT 영상에서 상기 적어도 하나의 환자의 뇌 구조물이 아닌 부분을 제거하는 스컬-스트리핑(Skull-stripping)을 수행하는 단계; 및 상기 전처리부의 출혈분류부가 상기 스컬-스트리핑이 수행된 CT 영상을 이용하여 상기 적어도 하나의 환자가 비 출혈 (No hemorrhage) 상태인지 또는 출혈 (Hemorrhage) 상태인지 여부를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the second step may include removing noise from the non-contrast CT image by a noise filter of the preprocessor; Performing a co-registration of spatially aligning images within an object or between a plurality of objects existing in the non-contrast CT image from which the noise is removed, by the registration unit of the preprocessor; Performing a skull-stripping in which the skull stripping unit of the preprocessor removes a portion of the CT image on which the co-registration is performed, which is not the brain structure of the at least one patient; And determining whether the at least one patient is in a no hemorrhage state or a hemorrhage state by using the scull-striping CT image by the bleeding classification unit of the preprocessor. have.

또한, 상기 출혈분류부는, 출혈 (Hemorrhage) 관련 케이스들을 학습한 인공지능 모델을 기초로, 상기 스컬-스트리핑이 수행된 CT 영상을 이용하여 상기 적어도 하나의 환자가 비 출혈 (No hemorrhage) 상태인지 또는 출혈 (Hemorrhage) 상태인지 여부를 판단하고, 상기 출혈분류부의 인공지능 모델은, 상기 적어도 하나의 환자의 비-조영 CT 데이터를 사용하여 학습될 수 있다.In addition, the bleeding classification unit, based on the artificial intelligence model learning hemorrhage-related cases, using the skull-striping CT image, whether the at least one patient is in a non-bleeding (No hemorrhage) state or It is determined whether there is a hemorrhage state, and the artificial intelligence model of the bleeding classification unit may be learned using non-contrast CT data of the at least one patient.

또한, 상기 제 3 단계는, 상기 영상처리부의 템플릿 세팅부가 상기 표준 마스크 템플릿을 미리 세팅하는 단계; 상기 영상처리부의 영상 정규화부가 상기 전-처리된 영상을 정규화하는 단계; 및 상기 영상처리부의 처리부가 상기 정규화된 영상에 상기 미리 세팅된 표준 마스크 템플릿을 적용하여, 관심 영역 (ROI)을 분할 및 추출하는 단계;를 포함하고, 상기 적어도 하나의 환자가 비 출혈 (No hemorrhage) 상태인 것으로 판단된 경우에만 동작할 수 있다.In addition, the third step may include pre-setting the standard mask template by a template setting unit of the image processing unit; Normalizing the pre-processed image by an image normalization unit of the image processing unit; And dividing and extracting a region of interest (ROI) by applying the preset standard mask template to the normalized image by a processing unit of the image processing unit, wherein the at least one patient has no hemorrhage. ), it can only be operated.

또한, 상기 제 4 단계는, 상기 판단부의 Ischemia 분류부가 상기 분할 및 추출된 관심 영역을 이용하여, 상기 적어도 하나의 환자의 뇌에 허혈 (Ischemia)이 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단부의 Large Vessel Occlusion 판단부가 상기 허혈 (Ischemia)이 존재하는 경우, 상기 적어도 하나의 환자의 뇌 대혈관 (Cerebral Large Vessel)의 이상 여부를 판단하는 단계; 를 포함하고, 상기 제 5 단계에서, 상기 판단부의 ASPECTS 판단부는, 상기 뇌 대혈관 (Cerebral Large Vessel)에 이상이 존재하는 경우, 상기 분할 및 추출된 관심 영역을 이용하여, 상기 적어도 하나의 환자의 ASPECTS를 추정하며, 상기 제 6 단계에서, 상기 판단부의 Thrombectomy 판단부는, 상기 추정된 ASPECTS가 미리 지정된 수치 이상인 경우에만, 상기 적어도 하나의 환자가 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인 것으로 판별할 수 있다.In addition, the fourth step may include determining whether ischemia exists in the brain of the at least one patient by using the segmented and extracted region of interest by the Ischemia classification unit of the determination unit; And determining whether a Cerebral Large Vessel of the at least one patient is abnormal when the Large Vessel Occlusion determination unit of the determination unit has the ischemia. Including, in the fifth step, the ASPECTS determination unit of the determination unit, if there is an abnormality in the cerebral large vessel (Cerebral Large Vessel), using the segmented and extracted region of interest, of the at least one patient ASPECTS is estimated, and in the sixth step, the thrombectomy determination unit of the determination unit, the at least one patient is a patient to which mechanical thrombectomy can be applied only when the estimated ASPECTS is greater than or equal to a predetermined value. Can be determined as.

또한, 상기 ASPECTS 판단부는, 상기 분할 및 추출된 관심 영역의 병변 여부 및 형태 분류를 학습한 인공지능 모델을 기초로, 상기 ASPECTS를 추정하고, 상기 관심 영역의 병변 여부 및 형태 분류는, Old infarct (OI), Recent infarct (RI), Frank hypodensity (FH) 및 Early ischemic sign (EIS)을 이용하여 수행될 수 있다.In addition, the ASPECTS determination unit estimates the ASPECTS based on an artificial intelligence model that has learned whether the segmented and extracted region of interest is lesioned and classified, and whether the region of interest is lesioned and classified is, Old infarct ( OI), Recent infarct (RI), Frank hypodensity (FH) and Early ischemic sign (EIS).

또한, 상기 추정된 ASPECTS가 미리 지정된 수치 이상인 경우. 상기 Thrombectomy 판단부는, 상기 Ischemia 분류부에서 획득한 정보 및 상기 Large Vessel Occlusion 판단부에서 획득한 정보를 통해 판단된 기준이 미리 지정된 기준 이상인 경우에만 상기 적어도 하나의 환자가 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인 것으로 판별할 수 있다.In addition, when the estimated ASPECTS is equal to or greater than a predetermined value. The thrombectomy determination unit performs mechanical thrombectomy only when the criteria determined through the information obtained from the Ischemia classification unit and the information obtained from the Large Vessel Occlusion determination unit are equal to or greater than a predetermined standard. It can be determined that the patient is applicable.

또한, 상기 제 6 단계에서, 상기 적어도 하나의 환자가 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인 것으로 판별된 경우, 상기 제 6 단계 이후에는, 통신부가 상기 적어도 하나의 환자에 대한 정보를 미리 지정된 외부로 전송하는 제 7 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, in the sixth step, when it is determined that the at least one patient is a patient to which Mechanical Thrombectomy can be applied, after the sixth step, the communication unit provides information on the at least one patient. It may further include a seventh step of transmitting to the outside designated in advance.

본 발명에 따른 ASPECTS 추정 시스템 및 방법에 의하면, 환자의 뇌 CT 영상을 이용해서 뇌졸중 환자의 상태를 진단하기 위한 객관적 지표인 ASPECTS를 추정할 수 있다는 효과가 얻어진다. According to the ASPECTS estimation system and method according to the present invention, it is possible to estimate ASPECTS, which is an objective index for diagnosing a stroke patient's condition, using a patient's brain CT image.

또한, 본 발명에 의하면, 신속한 처방을 필요로 하는 뇌졸중 질환의 특성 상, 전문가 간의 점수 변동성으로 인한 문제를 방지하고, 의료 현장에서 환자의 치료 결정을 용이하게 할 수 있는 신뢰할 수 있는 지표로서 사용할 수 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, due to the nature of stroke disease that requires rapid prescription, it can be used as a reliable index that can prevent problems due to score fluctuations among experts and facilitate patient treatment decisions in the medical field. The effect is obtained.

또한, 본 발명에 의하면, 뇌 CT 영상 분석을 통한 뇌졸중 ASPECTS 추정 방식의 복잡도 및 전문성 요구로 인해 발생하는 전문의의 경력에 따른 스코어 값의 부정확성을 극복할 수 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, it is possible to overcome the inaccuracy of the score value according to the career of a specialist caused by the complexity of the stroke ASPECTS estimation method through brain CT image analysis and the demand for expertise.

또한, 본 발명에 의하면, CT 영상 기반 뇌졸중 분석의 전 과정을 자동화하여 분석과정에 필요한 인력, 시간적 및 경제적 비용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.In addition, according to the present invention, it is possible to significantly reduce manpower, time, and economic costs required for the analysis process by automating the entire process of stroke analysis based on CT images.

또한, 본 발명에 따르면, CT, MRI와 같이 뇌를 촬영한 의료 영상을 정규화하고, 정규화된 의료 영상에 미리 세팅된 표준 마스크 템플릿을 적용해서 대뇌동맥 손상에 취약한 뇌 영역을 일관되게 분할 및 추출할 수 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, it is possible to consistently segment and extract brain regions susceptible to cerebral artery damage by normalizing medical images taken of the brain such as CT and MRI, and applying a preset standard mask template to the normalized medical images. The effect of being able to be obtained is obtained.

또한, 본 발명에 의하면, 진단 대상의 의료 영상을 템플릿을 통해 정규화한 후, 정규화된 이미지 기반으로 모든 피험자의 의료 영상에서 일관되게 관심 영역을 분할 및 추출할 수 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, after normalizing a medical image to be diagnosed through a template, it is possible to consistently divide and extract a region of interest from medical images of all subjects based on the normalized image.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 표준 마스크 템플릿을 기반으로 분할 및 추출된 관심 영역을 통해 뇌 질환 (뇌졸중)을 분석 및 진단함에 따라, 진단 결과에 대한 정밀도 및 정확도를 극대화할 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the present invention, by analyzing and diagnosing a brain disease (stroke) through the region of interest divided and extracted based on the standard mask template, an effect of maximizing the precision and accuracy of the diagnosis result is obtained. .

결국, 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 환자의 뇌와 관련된 비-조영 (Non-contrast) CT 영상을 획득하고, 상기 비-조영 CT 영상을 전-처리 (Pre-processing)하고, 상기 전-처리된 영상을 기초로, 상기 적어도 하나의 환자가 비 출혈 (No hemorrhage) 상태인지 또는 출혈 (Hemorrhage) 상태인지 여부를 판단하며, 상기 전-처리된 영상을 정규화하고, 미리 세팅된 표준 마스크 템플릿을 이용해서 관심 영역 (ROI)을 분할 및 추출하고, 상기 분할 및 추출된 관심 영역을 이용하여, 상기 적어도 하나의 환자의 뇌에 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion)의 가능성이 존재하는지 여부를 판단할 수 있는 효과가 제공된다.In conclusion, according to the present invention, a non-contrast CT image related to the brain of at least one patient is obtained, the non-contrast CT image is pre-processed, and the pre-processing Based on the image, it is determined whether the at least one patient is in a no hemorrhage state or a hemorrhage state, the pre-processed image is normalized, and a preset standard mask template is used. Thus, it is possible to divide and extract a region of interest (ROI), and determine whether there is a possibility of large vessel occlusion in the brain of the at least one patient using the segmented and extracted region of interest. The effect is provided.

특히, 본 발명은 적어도 하나의 환자의 뇌에 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion)의 가능성이 존재하는 경우, 판단부는, 분할 및 추출된 관심 영역을 이용하여, 상기 적어도 하나의 환자의 ASPECTS를 추정하고, 상기 추정된 ASPECTS가 미리 지정된 수치 이상인 경우에만, 상기 적어도 하나의 환자가 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인 것으로 판별할 수 있다.In particular, in the present invention, when there is a possibility of large vessel occlusion in the brain of at least one patient, the determination unit estimates the ASPECTS of the at least one patient using the divided and extracted regions of interest. , Only when the estimated ASPECTS is greater than or equal to a predetermined value, it can be determined that the at least one patient is a patient to which mechanical thrombectomy can be applied.

또한, 약 효능 입증을 위한 임상시험은 미리 예측한 기대 효과를 임상시험 참여자들에 대해 달성하는지 통계적 유의성을 보임으로서 결과가 판정되는데, 본 발명에 따른 뇌졸중 진단 방법 및 장치를 적용하는 경우, 정확히 신약이 목표로 하는 뇌졸중 환자만을 임상시험 대상자로 포함시킴으로써, 최대한 임상시험 성공 확률을 높일 수 있다.In addition, in clinical trials for demonstrating drug efficacy, results are determined by showing statistical significance whether the predicted expected effect is achieved for clinical trial participants. When the stroke diagnosis method and apparatus according to the present invention are applied, the new drug is accurately By including only stroke patients targeted for this target as clinical trial subjects, the probability of success in clinical trials can be increased as much as possible.

즉, 본 발명에 따른 인공지능을 이용한 뇌졸중 진단 방법을 통해, 환자군 및 정상군 선별에 활용하여 임상시험 성공 확률을 높이는데 활용할 수 있다.That is, through the method for diagnosing stroke using artificial intelligence according to the present invention, it can be utilized to increase the probability of success in clinical trials by using it for selecting patient groups and normal groups.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. I will be able to.

도 1은 본 발명과 관련하여, 인공지능 기반 뇌졸중 진단 장치의 블록구성도의 일례를 도시한 것이다.
도 2는 도 1에서 설명한 전처리부의 블록구성도의 일례를 도시한 것이다.
도 3은 도 1에서 설명한 영상처리부의 블록구성도의 일례를 도시한 것이다.
도 4는 도 1에서 설명한 판단부의 블록구성도의 일례를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명이 제안하는 인공지능 기반 뇌졸중 진단 방법의 전체 과정을 설명하는 순서도의 일례를 도시한 것이다.
도 6은 도 5에서 설명한 과정 중 비-조영 CT 영상을 기반으로 전-처리 및 출혈 분류하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 7은 도 5에서 설명한 과정 중 공간 정규화 및 세그멘테이션 과정을 설명하는 순서도이다.
도 8은 도 7에서의 표준 마스크 템플릿을 생성해서 정규화된 영상을 분할하는 과정을 예시한 도면이다.
도 9는 도 7에서의 템플릿을 이용해서 정규화된 의료 영상을 예시한 도면이다.
도 10은 도 5에서 설명한 과정 중 Ischemia를 분류하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 11은 도 5에서 설명한 과정 중 Large Vessel Occlusion을 판단하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 12는 도 5에서 설명한 과정 중 ASPECTS 추정 방법을 단계별로 설명하는 순서도이다.
도 13은 도 5에서 설명한 과정 중 인공지능 알고리즘을 기초로 응급 대혈관폐색 환자를 선별할 수 있는 일 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 14는 도 5에서 설명한 과정 중 인공지능 알고리즘을 기초로 응급 대혈관폐색 환자를 선별할 수 있는 다른 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 15는 도 5에서 설명한 과정 중 인공지능 알고리즘을 기초로 응급 대혈관폐색 환자를 선별할 수 있는 또 다른 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 16은 인공지능을 이용한 뇌졸중 진단 방법을 통해 환자군 및 정상군 선별에 활용하여 임상시험 성공 확률을 높이는 방법을 설명하는 도면이다.
1 shows an example of a block diagram of an artificial intelligence based stroke diagnosis apparatus in relation to the present invention.
FIG. 2 shows an example of a block diagram of a preprocessor described in FIG. 1.
3 shows an example of a block diagram of an image processing unit described in FIG. 1.
4 illustrates an example of a block diagram of a determination unit described in FIG. 1.
5 shows an example of a flow chart for explaining the entire process of a stroke diagnosis method based on artificial intelligence proposed by the present invention.
6 is a flowchart illustrating a process of pre-processing and bleeding classification based on a non-contrast CT image among the processes described in FIG. 5.
7 is a flowchart illustrating a spatial normalization and segmentation process among the processes described in FIG. 5.
FIG. 8 is a diagram illustrating a process of segmenting a normalized image by generating the standard mask template in FIG. 7.
9 is a diagram illustrating a normalized medical image using the template in FIG. 7.
10 is a flowchart illustrating a process of classifying Ischemia among the processes described in FIG. 5.
11 is a flowchart illustrating a process of determining Large Vessel Occlusion among the processes described in FIG. 5.
12 is a flow chart illustrating step-by-step an ASPECTS estimation method in the process described in FIG. 5.
FIG. 13 is a flowchart illustrating an exemplary embodiment capable of selecting a patient with emergency great vessel obstruction based on an artificial intelligence algorithm during the process described in FIG. 5.
FIG. 14 is a flow chart illustrating another embodiment in which emergency large vessel occlusion patients can be selected based on an artificial intelligence algorithm during the process described in FIG. 5.
FIG. 15 is a flowchart illustrating another embodiment of selecting a patient with emergency great vessel obstruction based on an artificial intelligence algorithm during the process described in FIG. 5.
FIG. 16 is a diagram illustrating a method of increasing the probability of success in a clinical trial by using it for screening a patient group and a normal group through a stroke diagnosis method using artificial intelligence.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시례에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the examples described below do not unreasonably limit the content of the present invention described in the claims, and the entire configuration described in the present embodiment cannot be said to be essential as a solution to the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인공지능 기반 뇌졸중 진단 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, an artificial intelligence based stroke diagnosis apparatus and method according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

인공지능 기반 뇌졸중 진단 장치AI-based stroke diagnosis device

도 1은 본 발명과 관련하여, 인공지능 기반 뇌졸중 진단 장치의 블록구성도의 일례를 도시한 것이다.1 shows an example of a block diagram of a stroke diagnosis apparatus based on artificial intelligence in relation to the present invention.

본 발명에 따른 인공지능 기반 뇌졸중 진단 장치 (1)는 영상획득부 (10), 전처리부 (20), 영상처리부 (30) 및 판단부 (40)를 포함할 수 있다.The apparatus for diagnosing stroke based on artificial intelligence according to the present invention (1) may include an image acquisition unit (10), a preprocessor (20), an image processing unit (30), and a determination unit (40).

먼저, 영상획득부(10)는 진단하고자 하는 대상의 뇌를 촬영해서 의료 영상을 획득하는 장치이다.First, the image acquisition unit 10 is a device that acquires a medical image by photographing the brain of an object to be diagnosed.

여기서 영상획득부 (10)는 뇌 CT, MRI 등 다양한 의료 영상을 촬영하는 촬영장비로부터 영상을 획득할 수 있다.Here, the image acquisition unit 10 may acquire images from imaging equipment that photographs various medical images such as brain CT and MRI.

대표적으로, 본 발명의 영상획득부 (10)는 뇌 CT 영상을 획득할 수 있다.Typically, the image acquisition unit 10 of the present invention may acquire a brain CT image.

다음으로, 전처리부 (20)는 비조영 CT 영상을 기반으로, 인공지능 알고리즘에 따라 비 출혈 (No hemorrhage)과 출혈 (Hemorrhage)을 구분하는 기능을 제공한다.Next, the preprocessor 20 provides a function of distinguishing between no hemorrhage and hemorrhage based on the non-contrast CT image according to an artificial intelligence algorithm.

또한, 영상처리부 (30)는 전처리부 (20)로부터 획득된 의료 영상을 정규화하고 미리 세팅된 표준 마스크 템플릿을 이용해서 관심 영역을 분할 및 추출하는 기능을 제공한다.In addition, the image processing unit 30 normalizes the medical image obtained from the preprocessor 20 and provides a function of dividing and extracting a region of interest using a preset standard mask template.

또한, 판단부 (40)는, 분할 및 추출된 관심 영역을 분석해서 대뇌동맥 손상에 따른 뇌 질환을 진단할 수 있다.In addition, the determination unit 40 may diagnose a brain disease due to a cerebral artery injury by analyzing the divided and extracted regions of interest.

본 발명에 따른 판단부 (40)는 분할 및 추출된 관심 영역의 의료 영상을 기반으로 대뇌동맥 손상에 따른 뇌 질환의 중증 정도를 의료진이 직접 점수화하기 용이하도록 하여 의료진이 뇌 질환의 진단 및 예후 예측에 도움을 줄 수 있다.The determination unit 40 according to the present invention makes it easy for the medical staff to directly score the severity of the brain disease due to the cerebral artery injury based on the divided and extracted medical images of the region of interest, so that the medical staff can diagnose and predict the prognosis of the brain disease Can help.

이하에서는, 도면을 참조하여, 뇌졸중 진단 장치 (1)의 구성요소인 전처리부 (20), 영상처리부 (30) 및 판단부 (40)의 구체적인 기술적 특징에 대해 설명한다.Hereinafter, specific technical features of the pre-processing unit 20, the image processing unit 30, and the determination unit 40, which are components of the stroke diagnosis apparatus 1, will be described with reference to the drawings.

전처리부Pretreatment

본 발명에 따른 전처리부 (20)는 비조영 CT 영상을 기반으로, 인공지능 알고리즘에 따라 비 출혈 (No hemorrhage)과 출혈 (Hemorrhage)을 구분하는 기능을 제공한다.The preprocessor 20 according to the present invention provides a function of distinguishing between no hemorrhage and hemorrhage according to an artificial intelligence algorithm based on a non-contrast CT image.

도 2는 도 1에서 설명한 전처리부의 블록구성도의 일례를 도시한 것이다.FIG. 2 shows an example of a block diagram of a preprocessor described in FIG. 1.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전처리부 (20)는, 노이즈 필터부 (21), 등록부 (22), 스컬 스트리핑부 (23) 및 출혈분류부 (24)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the preprocessing unit 20 according to the present invention may include a noise filter unit 21, a registration unit 22, a skull stripping unit 23, and a bleeding classification unit 24.

먼저, 노이즈 필터부 (21)는 영상획득부(10)로부터 수집된 영상에서의 노이즈를 제거하는 동작을 수행한다.First, the noise filter unit 21 performs an operation of removing noise from an image collected from the image acquisition unit 10.

대표적으로, 노이즈 필터부 (21)는 CT 촬영기기의 일 요소인 갠트리 (Gantry) 관련 Tilt correction 기능을 수행한다.Typically, the noise filter unit 21 performs a tilt correction function related to a gantry, which is an element of a CT imaging device.

일부 Head CT 스캔에서는 갠트리 (Gantry)가 기울어져 이미지 슬라이스가 비스듬하게 촬영되는 경우가 빈번하게 발생하고, 갠트리가 기울어져 촬영될 경우, 이미지 슬라이스 간 복셀의 거리가 정확하지 않고 특히 3차원 시각화에 문제가 발생될 수 있다.In some Head CT scans, the gantry is tilted and the image slice is frequently taken at an angle. When the gantry is tilted, the voxel distance between the image slices is not accurate, especially for 3D visualization. May occur.

따라서 본 발명에 따른 노이즈 필터부 (21)에서는, 갠트리 (Gantry)가 기울어져 촬영된 영상의 경우, DICOM 원본 영상에 함께 저장되는 정보 중 'Gantry/Detector Tilt header' 정보를 이용하여 기울어짐에 따른 오류를 리샘플링을 통해 복원할 수 있다.Therefore, in the noise filter unit 21 according to the present invention, in the case of an image photographed with an inclined gantry, by using'Gantry/Detector Tilt header' information among information stored together with the original DICOM image, Errors can be recovered through resampling.

이러한 초기 단계에서의 Gantry tilt correction을 실행함으로써, 분석의 성능 향상을 기대할 수 있다.By performing the Gantry tilt correction at this initial stage, it is expected to improve the performance of the analysis.

다음으로, 등록부 (22)는 Co-registration 기능을 제공한다.Next, the registration unit 22 provides a co-registration function.

본 발명의 Co-registration 기능은 해부학적인 구조물 정렬을 위해 이미지를 정렬하는 것으로, CT 촬영시 피험자의 움직임에 의한 기울어짐이나 뇌 모양의 차이 등에 따른 개체 내 또는 개체 간의 이미지들을 공간적으로 정렬하는 것이다.The co-registration function of the present invention is to align images for alignment of anatomical structures, and spatially align images within or between objects according to inclination due to movement of a subject or differences in brain shape during CT scan.

또한, 스컬 스트리핑부 (23)는 CT 영상에서 뇌 구조물이 아닌 부분을 제거하기 위한 기능을 제공하는 스컬-스티리핑 (Skull-stripping) 기능을 제공한다.In addition, the skull stripping unit 23 provides a skull-stripping function that provides a function for removing non-brain structures from a CT image.

CT 영상에서 스컬 (Skull)은 뇌 조직에 비해 Hounsfield unit (HU) 값이 상대적으로 높기 때문에 본 발명에서는 스컬 스트리핑부 (23)를 통해, 뇌 구조물이 아는 부분을 제거한 후 분석을 진행함으로써, 뇌 조직 병병 분석의 용이함을 높이게 된다.Since the skull has a relatively high Hounsfield unit (HU) value compared to the brain tissue in the CT image, in the present invention, the brain tissue is analyzed after removing the known part of the brain structure through the skull stripping unit 23. It increases the ease of disease analysis.

또한, 출혈분류부 (24)는 인공지능 (AI)을 기반으로 출혈 (Hemorrhage) 형태를 학습하고, 분류하는 기능을 제공한다.In addition, the bleeding classification unit 24 provides a function of learning and classifying hemorrhage types based on artificial intelligence (AI).

출혈분류부 (24)의 출혈 (Hemorrhage) 형태 학습은, 환자 비-조영 CT 데이터의 복셀(voxel) 정보를 사용할 수 있다.To learn the form of hemorrhage of the bleeding classification unit 24, voxel information of the patient non-contrast CT data can be used.

즉, 출혈분류부 (24)는 NCCT 개별 Slice에 대해 Feature extraction을 위한 Convolutional neural network (CNN) 신경망을 구성하고, 환자 전체 Serial slice를 고려하기 위한 Long Short-term Memory (LSTM) 신경망을 합성하는 형태의 AI 모델 아키텍쳐를 구축하여 이용할 수 있다.In other words, the bleeding classification unit 24 constructs a convolutional neural network (CNN) neural network for feature extraction for individual NCCT slices, and synthesizes a long short-term memory (LSTM) neural network to consider the entire patient serial slice. The AI model architecture of can be built and used.

이를 기초로, 출혈분류부 (24)는 각 환자에 대한 Hemorrhage 여부 및 양성 환자의 Hemorrhage 형태 분류에 대해 Output을 산출하게 된다.Based on this, the bleeding classification unit 24 calculates an output for the hemorrhage status of each patient and the hemorrhage type classification of the positive patient.

다른 방법으로, 본 발명에 따른 출혈분류부 (24)는 출혈(Hemorrhage) 형태와 관계없이, 영상 내 일정 영역 이상 Hemorrhage이 판독되면 이를 기초로 Hemorrhage 환자로 분류하는 방법을 이용할 수도 있다.Alternatively, the bleeding classification unit 24 according to the present invention may use a method of classifying a hemorrhage patient based on the hemorrhage reading over a certain area of the image regardless of the type of hemorrhage.

또 다른 방법으로, 본 발명에 따른 출혈분류부(24)는 CT 영상 내 Hemorrhage 추정 병변을 검출하고 형태를 분류하기 위해, Intraparenchymal, Intraventricular, Subarachnoid, Subdural, Epidural 등을 이용할 수 있다.As another method, the bleeding classification unit 24 according to the present invention may use Intraparenchymal, Intraventricular, Subarachnoid, Subdural, Epidural, etc. to detect the hemorrhage estimated lesion in the CT image and classify the shape.

또한, 본 발명에서는, Hemorrhage 음성 환자의 ID 정보 리스트를 판단부 (40)의 Ischemia 분류 AI 모델에 전달하여, Hemorrhage와 Ischemia 분류 단계의 Pre-processing 및 Data input을 독립적으로 수행할 수도 있다.In addition, in the present invention, by transferring the ID information list of the Hemorrhage negative patient to the Ischemia classification AI model of the determination unit 40, pre-processing and data input of the Hemorrhage and Ischemia classification steps may be independently performed.

이후, 출혈분류부 (24)의 인공지능 알고리즘에 따라 비 출혈 (No hemorrhage) 상태와 출혈 (Hemorrhage) 상태가 구분될 수 있다.Thereafter, a no hemorrhage state and a hemorrhage state can be classified according to the artificial intelligence algorithm of the bleeding classification unit 24.

영상처리부Image processing unit

본 발명에 따른 영상처리부 (30)는 전처리부 (20)로부터 획득된 의료 영상을 정규화하고 미리 세팅된 표준 마스크 템플릿을 이용해서 관심 영역을 분할 및 추출하는 의료 영상 처리장치를 말한다.The image processing unit 30 according to the present invention refers to a medical image processing apparatus that normalizes the medical image obtained from the preprocessor 20 and divides and extracts an ROI using a preset standard mask template.

도 3은 도 1에서 설명한 영상처리부의 블록구성도의 일례를 도시한 것이다.3 shows an example of a block diagram of an image processing unit described in FIG. 1.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 영상처리부 (30)는 템플릿 세팅부 (31), 영상 정규화부 (32) 및 관심 영역 추출부 (33)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the image processing unit 30 according to the present invention may include a template setting unit 31, an image normalizing unit 32, and an ROI extracting unit 33.

먼저, 템플릿 세팅부 (31)는 의료 영상에서 관심 영역을 분할 및 추출하기 위한 표준 마스크 템플릿 (Mask Template)을 세팅한다.First, the template setting unit 31 sets a standard mask template for segmenting and extracting an ROI from a medical image.

템플릿 세팅부 (31)는 전처리부 (20)로부터 복수의 정상인과 뇌질환 환자로부터 획득된 복수의 의료영상을 수집하고, 2차원과 3차원의 정규화 영상을 생성하며, 3차원 정규화 영상 기반으로 복셀 (Voxel) 설정에 따라 특정 축을 기준으로 Slicing하여 2차원 정규화 영상을 생성한다.The template setting unit 31 collects a plurality of medical images obtained from a plurality of normal persons and patients with brain diseases from the preprocessor 20, generates 2D and 3D normalized images, and generates voxels based on the 3D normalized image. According to the (Voxel) setting, a 2D normalized image is generated by slicing based on a specific axis.

본 발명은 진단 대상의 의료 영상에서 관심 영역을 분할 및 추출하기에 앞서, 복수의 정상인과 뇌질환 환자로부터 획득된 복수의 의료영상에서 관심 영역을 추출하고, 진단 대상의 뇌 질환을 진단하기 위한 관심 영역의 표준 마스크 템플릿을 생성한다. The present invention extracts a region of interest from a plurality of medical images obtained from a plurality of normal persons and patients with brain disease prior to dividing and extracting the region of interest from the medical image of the diagnosis target, and interest for diagnosing the brain disease of the diagnosis target Create a standard mask template for the area.

여기서, 템플릿 세팅부 (31)는 3차원 정규화 영상의 X축, Y축, Z축을 기준으로 미리 설정된 단위, 예컨대 mm 단위로 복셀을 설정하여 2차원 정규화 영상을 생성할 수 있다.Here, the template setting unit 31 may generate a 2D normalized image by setting voxels in units set in advance based on the X-axis, Y-axis, and Z-axis of the 3D normalized image, for example, in mm.

그리고 템플릿 세팅부 (31)는 생성된 2차원 정규화 영상에서 관심 영역을 분할하고, 복수의 정규화 영상에서 분할된 관심 영역들을 기반으로 표준 마스크 템플릿을 생성한다.In addition, the template setting unit 31 divides the ROI from the generated 2D normalized image, and generates a standard mask template based on the ROI divided from the plurality of normalized images.

다음으로, 영상 정규화부 (32)는 진단 대상의 의료 영상을 정규화하는 기능을 제공한다.Next, the image normalization unit 32 provides a function of normalizing a medical image to be diagnosed.

예를 들어, 영상 정규화부 (32)는 진단 대상의 원본 의료 영상에 비정규 바이어스를 정정하고 (Non-uniform bias correction), 공간적 정렬 (Spatial align)을 통해 등록 (Co-registration)하며, 표준 정위 공간 (Standard stereotaxic space)을 적용하여 공간적 정규화 (Spatial normalization)를 수행하는 과정을 통해 영상을 정규화할 수 있다. For example, the image normalization unit 32 corrects an irregular bias in the original medical image to be diagnosed (Non-uniform bias correction), registers it through spatial alignment (Co-registration), and performs standard stereotactic space. An image can be normalized through the process of performing spatial normalization by applying (Standard stereotaxic space).

물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 의료 영상을 다양한 방식으로 정규화할 수 있다.Of course, the present invention is not necessarily limited thereto, and medical images may be normalized in various ways.

또한, 관심 영역 추출부 (33)는 정규화된 의료 영상에 표준 마스크 템플릿을 적용하여 관심 영역을 분할 및 추출하는 기능을 제공한다.In addition, the ROI extractor 33 provides a function of segmenting and extracting the ROI by applying a standard mask template to the normalized medical image.

관심 영역 추출부 (33)는 Anterior/Middle/Posterior cerebral artery (ACA, MCA, PCA) 관련 territory 영상을 선별하고, 좌우 각 반구에서 ACA, MCA, PCA territory 관련 뇌 구조물을 분할함으로써, 관심 영역을 분할 및 추출하게 된다.The region of interest extraction unit 33 selects an anterior/middle/posterior cerebral artery (ACA, MCA, PCA) related territory image, and divides the region of interest by dividing the brain structures related to ACA, MCA, and PCA territory in each hemisphere. And extract.

이와 같이 분할 및 추출된 관심 영역을 포함한 의료 영상은 판단부 (40)로 전달된다.The medical image including the region of interest divided and extracted as described above is transmitted to the determination unit 40.

판단부Judgment

판단부 (40)는, 분할 및 추출된 관심 영역을 분석해서 대뇌동맥 손상에 따른 뇌 질환을 진단할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 판단부 (40)는 분할 및 추출된 관심 영역의 의료 영상을 기반으로 대뇌동맥 손상에 따른 뇌 질환의 중증 정도를 의료진이 직접 점수화하기 용이하도록 하여 의료진이 뇌 질환의 진단 및 예후 예측에 도움을 줄 수 있다.The determination unit 40 may diagnose a brain disease due to a cerebral artery injury by analyzing the divided and extracted regions of interest. That is, the determination unit 40 according to the present invention makes it easy for the medical staff to directly score the severity of the brain disease due to the cerebral artery injury based on the divided and extracted medical images of the region of interest, so that the medical staff can diagnose and It can help predict prognosis.

도 4는 도 1에서 설명한 판단부의 블록구성도의 일례를 도시한 것이다.4 illustrates an example of a block diagram of a determination unit described in FIG. 1.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 판단부 (40)는 Ischemia 분류부 (41), Large Vessel Occlusion 판단부 (43), ASPECTS 판단부 (44) 및 Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the determination unit 40 according to the present invention may include an Ischemia classification unit 41, a large vessel occlusion determination unit 43, an ASPECTS determination unit 44, and a mechanical thrombectomy determination unit 45. have.

먼저, Ischemia 분류부 (41)는, 관심 영역 추출부 (33)에 의해, 정규화된 의료 영상에 표준 마스크 템플릿을 적용하여 분할 및 추출된 관심 영역을 전달받아 비 출혈 (No hemorrhage)인 환자가 허혈 (Ischemia)이 존재하는지 여부를 판단하게 된다.First, the Ischemia classification unit 41 receives the segmented and extracted region of interest by applying a standard mask template to the normalized medical image by the region of interest extracting unit 33, and the patient with no hemorrhage is ischemia. It determines whether (Ischemia) exists.

본 발명에 따른 Ischemia 분류부 (41)는, 인공지능을 이용하여 분할된 영역의 병변 여부를 판별하고 형태를 분류하는 방법을 사용할 수 있다.The Ischemia classification unit 41 according to the present invention may use a method of determining whether or not a lesion in a segmented region is lesioned using artificial intelligence and classifying a shape.

즉, 본 발명에 따른 Ischemia 분류부 (41)는, Old infarct (OI) / Recent infarct (RI) / Frank hypodensity (FH) / Early ischemic sign (EIS)과 관련하여, 각 분할 영역의 병변 여부 및 형태 분류를 독립적으로 수행할 수 있다.That is, the Ischemia classification unit 41 according to the present invention, in relation to the Old infarct (OI) / Recent infarct (RI) / Frank hypodensity (FH) / Early ischemic sign (EIS), the presence and type of lesions in each divided area. Classification can be performed independently.

이후, Ischemia 분류부 (41)는, 뇌 좌우 각 반구 분할된 영역에서 FH/EIS만을 Acute 병변으로 판별하고, 한 영역이라도 Acute 병변이 존재하면 비 출혈 (No hemorrhage)인 환자가 허혈 (Ischemia)이 존재하는 것으로 판정하게 된다.Thereafter, the Ischemia classification unit 41 identifies only FH/EIS as Acute lesions in the divided regions of the left and right hemispheres of the brain, and if there is an Acute lesion in even one area, the patient with no hemorrhage will develop ischemia. It is determined to exist.

비 출혈 (No hemorrhage)인 환자가 허혈 (Ischemia)이 존재하는 경우, Large Vessel Occlusion 판단부 (43)는, 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion) 환자인지 여부를 판별하게 된다.When a patient with no hemorrhage has ischemia, the Large Vessel Occlusion determination unit 43 determines whether or not a patient with Large Vessel Occlusion.

대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion)의 가능성이 존재하는지 여부는, Infra-ganglionic level에서 Dense MCA sign이 검출되었는지 여부로 판별이 가능하다.Whether or not there is a possibility of large vessel occlusion can be determined by whether a Dense MCA sign is detected at the infra-ganglionic level.

한편, 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion)이 발생되었음에도 불구하고, 간헐적으로 Dense MCA sign이 검출되지 않는 케이스가 발생될 수 있다.On the other hand, despite the occurrence of large vessel occlusion, a case in which the Dense MCA sign is not detected intermittently may occur.

따라서 본 발명에서는 Dense MCA sign이 검출되지 않는 경우에도, Large Vessel Occlusion 판단부 (43)가, Infra-ganglionic level의 sequential slice 영상들에서 좌우 반구 Hounsfield unit (HU) 값의 빈도수 (frequency) 차이를 도출함으로써, 상기 문제점을 보완할 수 있다.Therefore, in the present invention, even when the Dense MCA sign is not detected, the Large Vessel Occlusion determination unit 43 derives the frequency difference between the left and right hemisphere Hounsfield unit (HU) values in sequential slice images of the Infra-ganglionic level. By doing so, the above problems can be compensated.

즉, 본 발명에 따른 Large Vessel Occlusion 판단부 (43)는, 상기 검출된 양쪽 반구 중 적어도 하나의 HU 값의 빈도수가 미리 지정된 기준값 이상이거나 상기 검출된 양쪽 반구의 HU 값의 빈도수 차이가 미리 지정된 차이값 이상인 경우, 상기 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion)이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.That is, the Large Vessel Occlusion determination unit 43 according to the present invention includes the frequency of at least one HU value of the detected two hemispheres being equal to or greater than a predetermined reference value, or the difference in the frequency of the detected HU values of both hemispheres. If the value is higher than the value, it can be determined that the large vessel occlusion is present.

만약, 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion) 환자가 아닌 경우에는 보존적 치료 과정이 진행되나 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion) 환자인 경우에는, 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)이 적용될 수 있는 환자인지 여부의 판단이 요구된다.If the patient is not a large vessel occlusion patient, a conservative treatment process is in progress, but in the case of a large vessel occlusion patient, it is determined whether the patient is eligible for Mechanical Thrombectomy. Judgment is required.

기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)이 적용될 수 있는 환자인지 여부의 판단은, ASPECTS 판단부 (44)와 Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)를 통해 수행될 수 있다.Determination of whether a patient can be subjected to mechanical thrombectomy may be performed through the ASPECTS determination unit 44 and the Mechanical Thrombectomy determination unit 45.

우선적으로, ASPECTS 판단부 (44)는, 관심 영역 추출부 (33)에 의해, 정규화된 의료 영상에 표준 마스크 템플릿을 적용하여 분할 및 추출된 관심 영역을 전달받아 ASPECTS를 계산한다.First, the ASPECTS determination unit 44 calculates ASPECTS by applying the standard mask template to the normalized medical image by the region of interest extraction unit 33 to receive the segmented and extracted regions of interest.

ASPECTS 판단부 (44)는, 병변 검출 및 형태 분류를 통해 ASPECTS를 계산할 수 있다.The ASPECTS determination unit 44 may calculate ASPECTS through lesion detection and type classification.

대표적인 병변 검출 및 형태 분류는, Old infarct (OI)/Recent infarct (RI)/Frank hypodensity (FH)/Early ischemic sign (EIS) 등을 들 수 있다.Representative lesion detection and morphology classification include Old infarct (OI)/Recent infarct (RI)/Frank hypodensity (FH)/Early ischemic sign (EIS), and the like.

이때, 인공지능(AI) 알고리즘을 적용하여, OI/RI/FH/EIS 중 하나라도 검출되면 병변으로 인정하는 Conventional ASPECTS 산출 방법이 적용될 수 있다.At this time, by applying an artificial intelligence (AI) algorithm, if any one of OI/RI/FH/EIS is detected, a conventional ASPECTS calculation method that is recognized as a lesion may be applied.

이때, 병변으로 인정된 값을 ASPECTS의 추정에 반영하여 점수를 차감할 수 있다.At this time, the score can be subtracted by reflecting the value recognized as the lesion to the estimation of ASPECTS.

또한, 본 발명에서는 인공지능(AI) 알고리즘을 적용하여, FH/EIS 검출만 병변으로 인정하는 Modified ASPECTS 방법이 적용될 수 있다.In addition, in the present invention, by applying an artificial intelligence (AI) algorithm, a modified ASPECTS method in which only FH/EIS detection is recognized as a lesion can be applied.

이때, 병변으로 인정된 값을 ASPECTS의 추정에 반영하여 점수를 차감할 수 있다.At this time, the score can be subtracted by reflecting the value recognized as the lesion to the estimation of ASPECTS.

또한, 본 발명에서는 인공지능(AI) 알고리즘을 적용하여, ACA, PCA, ICA관련 영역을 추가하고, FH/EIS 검출만 병변으로 인정하는 Extended ASPECTS 산출 방법이 적용될 수도 있다.In addition, in the present invention, by applying an artificial intelligence (AI) algorithm, ACA, PCA, and ICA-related regions may be added, and an extended ASPECTS calculation method in which only FH/EIS detection is recognized as a lesion may be applied.

일반적으로 ASPECTS를 산출하는 영역은, MCA (Middle cerebral artery) Territory가 대상이 되는데, 본 발명에서는 이를 ACA (Anterior cerebral artery), PCA (Posterior cerebral artery) 및 ICA (Internal carotid artery) 영역까지 확장하고, ASPECTS 판단부 (44)는, 상기 MCA, ACA, PCA 및 ICA 영역 상의 상기 Old infarct (OI), Recent infarct (RI), Frank hypodensity (FH) 및 Early ischemic sign (EIS) 중 Frank hypodensity (FH) 및 Early ischemic sign (EIS)가 검출되면 이를 병변으로 인정하고, 병변으로 인정된 값을 상기 ASPECTS의 추정에 반영할 수 있다.In general, the area for calculating ASPECTS is the MCA (Middle cerebral artery) Territory, which in the present invention extends to the ACA (Anterior cerebral artery), PCA (Posterior cerebral artery), and ICA (Internal carotid artery) areas, The ASPECTS determination unit 44 includes Frank hypodensity (FH) among the Old infarct (OI), Recent infarct (RI), Frank hypodensity (FH) and Early ischemic sign (EIS) on the MCA, ACA, PCA and ICA regions. If an early ischemic sign (EIS) is detected, it is recognized as a lesion, and the value recognized as a lesion can be reflected in the estimation of ASPECTS.

또한, Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)는, 상기 ASPECTS 판단부 (44)로부터 전달된 ASPECTS를 이용하여 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인지 여부를 판단한다.In addition, the Mechanical Thrombectomy determination unit 45 determines whether or not a patient can apply mechanical thrombectomy using the ASPECTS transmitted from the ASPECTS determination unit 44.

대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion)의 가능성이 존재하는 환자인 경우, ASPECTS 판단부 (44)로부터 전달된 ASPECTS를 이용하여, 스코어가 특정 기준보다 낮으면 회복 확률이 희박하므로, Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)는, 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 없는 것으로 판단하고, 보존적 치료를 진행한다.In the case of a patient with a possibility of large vessel occlusion, the ASPECTS delivered from the ASPECTS determination unit 44 is used, and if the score is lower than a specific criterion, the recovery probability is slim, so the Mechanical Thrombectomy determination unit 45 ), it is judged that Mechanical Thrombectomy cannot be applied, and conservative treatment is proceeded.

그러나 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion) 환자인 경우라도, ASPECTS 판단부 (44)로부터 전달된 ASPECTS가 미리 지정된 수치 이상이면, 회복 가능성이 존재하는바 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자로 판단한다.However, even in the case of a large vessel occlusion patient, if the ASPECTS delivered from the ASPECTS determination unit 44 is higher than a predetermined level, there is a possibility of recovery, and thus a patient who can apply Mechanical Thrombectomy. Judged by

기계적 혈전 절제술(Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자로 판별되면, 해당 환자와 관련된 다양한 정보는 3차 병원으로 전달될 수 있다.When a patient is identified that can apply Mechanical Thrombectomy, various information related to the patient can be transferred to a tertiary hospital.

3차 병원으로의 정보 전달은 도시되지는 않았으나 통신부를 통해 수행될 수 있고, 통신부는 근거리 통신 또는 원거리 통신을 통해, 해당 정보를 미리 지정된 외부 (예를 들어, 병원 등)로 전송할 수 있다.Although not shown, information transfer to the tertiary hospital may be performed through a communication unit, and the communication unit may transmit the corresponding information to a predetermined outside (eg, a hospital, etc.) through short-distance communication or long-distance communication.

여기서 이용될 수 있는 원거리 통신 기술로는 WLAN (Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro (Wireless broadband), Wimax (World Interoperability for Microwave Access), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다.As a telecommunication technology that can be used here, WLAN (Wireless LAN) (Wi-Fi), Wibro (Wireless broadband), Wimax (World Interoperability for Microwave Access), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), etc. may be used. .

또한, 근거리 통신 (short range communication)의 기술로는 블루투스 (Bluetooth), RFID (Radio Frequency Identification), 적외선 통신 (IrDA, infrared Data Association), UWB (Ultra-Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.In addition, as a technology of short range communication, Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), infrared data association (IrDA), Ultra-Wideband (UWB), ZigBee, and the like may be used.

인공지능 기반 뇌졸중 진단 및 분류 방법Artificial intelligence-based stroke diagnosis and classification method

도 5는 본 발명이 제안하는 인공지능 기반 뇌졸중 진단 방법의 전체 과정을 설명하는 순서도의 일례를 도시한 것이다.5 shows an example of a flowchart illustrating the entire process of a stroke diagnosis method based on artificial intelligence proposed by the present invention.

도 5를 참조하면, 가장 먼저, 영상획득부 (10)가 비-조영 (Non-contrast) CT 영상을 획득하는 단계 (S10)가 수행된다.Referring to FIG. 5, first, a step (S10) of obtaining a non-contrast CT image by the image acquisition unit 10 is performed.

이후, 전처리부 (20)가 전-처리 및 출혈 분류 동작을 수행한다 (S20).Thereafter, the pre-processing unit 20 performs a pre-processing and bleeding classification operation (S20).

상기 전-처리 및 출혈 분류 단계 (S21)는, 노이즈 필터부 (21)가 노이즈를 제거하는 단계 (S21), 등록부 (22), Co-registration 기능을 수행하는 단계 (S22), 스컬 스트리핑부 (23)가 스컬-스트리핑 (Skull-stripping) 기능을 수행하는 단계 (S23) 및 출혈분류부 (24)가 인공지능 (AI)을 기반으로 출혈 (Hemorrhage) 형태를 학습하고, 학습 모델을 기초로 인공지능 알고리즘에 따라 비 출혈 (No hemorrhage) 상태 (S30)와 출혈 (Hemorrhage) 상태 (S130)를 구분하는 단계 (S24)를 포함할 수 있다.In the pre-processing and bleeding classification step (S21), the noise filter unit 21 removes the noise (S21), the registration unit 22, the step of performing the co-registration function (S22), the skull stripping unit ( Step 23) performs the skull-stripping function (S23) and the bleeding classification unit 24 learns the form of hemorrhage based on artificial intelligence (AI), and artificially based on the learning model. It may include a step (S24) of classifying a non-bleeding (No hemorrhage) state (S30) and a bleeding (Hemorrhage) state (S130) according to the intelligent algorithm.

S20 단계의 구체적인 내용은 도 6을 참조하여 후술한다.Details of step S20 will be described later with reference to FIG. 6.

S20 단계 이후, 학습 모델을 기초로 인공지능 알고리즘에 따라 비 출혈 (No hemorrhage) 상태 (S30)와 출혈 (Hemorrhage) 상태 (S130)가 구분되고, 비 출혈 (No hemorrhage) 상태 (S30)인 경우에는, 공간 정규화 (Spatial normalization) 및 세그멘테이션 (Segmentation) 단계 (S40)가 진행된다.After step S20, a no hemorrhage state (S30) and a hemorrhage state (S130) are classified according to an artificial intelligence algorithm based on the learning model, and in the case of a no hemorrhage state (S30), , Spatial normalization and segmentation (S40) are performed.

이러한 공간 정규화 및 세그멘테이션 단계 (S40)는, 3차원 정규화 영상 생성 단계 (S41), 복셀 설정, 2차원 정규화 영상 생성 단계 (S42), 관심영역 분할, 마스크 템플랫 생성 단계 (S43), 복수의 의료 영상 수집 및 정규화 단계 (S44), 마스크 템플릿 적용, 관심영역 분할 및 추출 단계 (S45)를 통해 수행될 수 있다.The spatial normalization and segmentation step (S40) includes a 3D normalized image generation step (S41), a voxel setting, a 2D normalized image generation step (S42), a region of interest segmentation, a mask template generation step (S43), and a plurality of medical treatments. It may be performed through an image collection and normalization step (S44), a mask template application, and an ROI segmentation and extraction step (S45).

S40 단계의 구체적인 내용은 도 7을 참조하여 후술한다.Details of step S40 will be described later with reference to FIG. 7.

상기 공간 정규화 및 세그멘테이션 단계 (S40) 이후, 정규화된 의료 영상에 표준 마스크 템플릿을 적용하여 분할 및 추출된 관심 영역을 기초로 Ischemia를 분류하는 과정 (S50)이 진행된다.After the spatial normalization and segmentation step (S40), a process (S50) of classifying Ischemia based on the segmented and extracted ROI by applying a standard mask template to the normalized medical image is performed.

S50 단계에서, Ischemia 분류부 (41)는, 관심 영역 추출부 (33)에 의해, 정규화된 의료 영상에 표준 마스크 템플릿을 적용하여 분할 및 추출된 관심 영역을 전달 받아 비 출혈 (No hemorrhage)인 환자가 허혈 (Ischemia)이 존재하는지 여부를 판단하게 된다.In step S50, the Ischemia classification unit 41 receives the segmented and extracted region of interest by applying a standard mask template to the normalized medical image by the region of interest extracting unit 33 to receive a patient with no hemorrhage. Will determine whether ischemia is present.

S50 단계의 구체적인 내용은 도 10을 참조하여 후술한다.Details of step S50 will be described later with reference to FIG. 10.

만약, S50 단계에서 비 출혈 (No hemorrhage)인 환자가 허혈 (Ischemia)이 존재하지 않으면 보존적 치료 단계 (S120)가 진행된다.If the patient with no hemorrhage in the S50 stage does not have ischemia, the conservative treatment stage (S120) proceeds.

그러나 S50 단계에서 비 출혈 (No hemorrhage)인 환자가 허혈 (Ischemia)이 존재하는 것으로 판단 (S70)되면, Large Vessel Occlusion 판단부 (43)는, 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion) 환자인지 여부를 판별하게 된다 (S90).However, if it is determined that ischemia is present in the patient with no hemorrhage in the S50 stage (S70), the Large Vessel Occlusion determination unit 43 determines whether the patient is a large vessel occlusion. It is done (S90).

S90 단계의 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion)이 발생되었는지 여부는, Infra-ganglionic level에서 Dense MCA sign이 검출되었는지 여부로 판별이 가능하다.Whether a large vessel occlusion in the S90 stage has occurred can be determined by whether a Dense MCA sign has been detected at the infra-ganglionic level.

한편, 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion)이 발생되었음에도 불구하고, 간헐적으로 Dense MCA sign이 검출되지 않는 케이스가 발생될 수 있다.On the other hand, despite the occurrence of large vessel occlusion, a case in which the Dense MCA sign is not detected intermittently may occur.

따라서 본 발명에서는 Dense MCA sign이 검출되지 않는 경우에도, Large Vessel Occlusion 판단부 (43)가, Infra-ganglionic level의 sequential slice 영상들에서 좌우 반구 Hounsfield unit (HU) 값의 빈도수 (frequency) 차이를 도출함으로써, 상기 문제점을 보완할 수 있다.Therefore, in the present invention, even when the Dense MCA sign is not detected, the Large Vessel Occlusion determination unit 43 derives the frequency difference between the left and right hemisphere Hounsfield unit (HU) values in sequential slice images of the Infra-ganglionic level. By doing so, the above problems can be compensated.

즉, 본 발명에 따른 Large Vessel Occlusion 판단부 (43)는, 상기 검출된 양쪽 반구 중 적어도 하나의 HU 값의 빈도수가 미리 지정된 기준값 이상이거나 상기 검출된 양쪽 반구의 HU 값의 빈도수 차이가 미리 지정된 차이값 이상인 경우, 상기 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion)이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.That is, the Large Vessel Occlusion determination unit 43 according to the present invention includes the frequency of at least one HU value of the detected two hemispheres being equal to or greater than a predetermined reference value, or the difference in the frequency of the detected HU values of both hemispheres. If the value is higher than the value, it can be determined that the large vessel occlusion is present.

S90 단계의 구체적인 내용은 도 11을 참조하여 후술한다.Details of step S90 will be described later with reference to FIG. 11.

만약, 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion) 환자가 아닌 경우에는 보존적 치료 과정이 진행 (S120)되나 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion) 환자인 경우에는, 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)이 적용될 수 있는 환자인지 여부의 판단이 요구된다.If the patient is not a patient with large vessel occlusion, the conservative treatment process proceeds (S120), but in the case of a patient with large vessel occlusion, the patient may be subjected to mechanical thrombectomy. It is required to determine whether or not.

따라서 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)이 적용될 수 있는 환자인지 여부의 판단을 위해, S90 단계 이후에는, ASPECTS를 추정하는 단계 (S100)가 수행된다.Therefore, in order to determine whether a patient can be subjected to mechanical thrombectomy, after step S90, a step of estimating ASPECTS (S100) is performed.

S100 단계와 관련하여, ASPECTS 판단부 (44)는, 관심 영역 추출부 (33)에 의해, 정규화된 의료 영상에 표준 마스크 템플릿을 적용하여 분할 및 추출된 관심 영역을 전달받아 ASPECTS를 계산한다.In connection with step S100, the ASPECTS determination unit 44 calculates ASPECTS by applying the standard mask template to the normalized medical image by the region of interest extraction unit 33 to receive the segmented and extracted regions of interest.

S100 단계의 구체적인 내용은 도 12를 참조하여 후술한다.Details of step S100 will be described later with reference to FIG. 12.

S100 단계 이후, Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)는, 상기 ASPECTS 판단부 (44)로부터 전달된 ASPECTS를 이용하여 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인지 여부를 판단한다 (S110).After step S100, the mechanical thrombectomy determination unit 45 determines whether or not a patient can apply mechanical thrombectomy using the ASPECTS delivered from the ASPECTS determination unit 44 (S110).

S110 단계에서 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion) 환자인 경우, ASPECTS 판단부 (44)로부터 전달된 ASPECTS를 이용하여, 스코어가 특정 기준보다 낮으면 회복 확률이 희박하므로, Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)는, 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 없는 것으로 판단하고, 보존적 치료를 진행한다 (S120).In the case of a patient with large vessel occlusion in step S110, using ASPECTS delivered from the ASPECTS determination unit 44, if the score is lower than a specific criterion, the recovery probability is slim, so the Mechanical Thrombectomy determination unit 45 , It is judged that Mechanical Thrombectomy cannot be applied, and conservative treatment is performed (S120).

그러나 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion) 환자인 경우라도, ASPECTS 판단부 (44)로부터 전달된 ASPECTS가 특정 기준 이상이면, 회복 가능성이 존재하는바 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자로 판단하고, 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자로 판별되면, 해당 환자와 관련된 다양한 정보는 3차 병원으로 전달될 수 있다 (S140).However, even in the case of a patient with large vessel occlusion, if the ASPECTS delivered from the ASPECTS determination unit 44 is higher than a certain standard, there is a possibility of recovery. As a patient, mechanical thrombectomy can be applied. When it is determined and determined as a patient to which mechanical thrombectomy can be applied, various information related to the patient may be transferred to a tertiary hospital (S140).

3차 병원으로 전달되는 정보는, Elapsed time, 비-조영 CT 영상, 판별 결과 및 Tissue clock 정보, Conventional ASPECTS 정보, Modified ASPECTS 정보 및 Extended ASPECTS 정보 중 적어도 하나가 될 수 있다.The information transmitted to the tertiary hospital may be at least one of Elapsed time, non-contrast CT image, determination result and Tissue clock information, Conventional ASPECTS information, Modified ASPECTS information, and Extended ASPECTS information.

이하에서는, 도 5를 통해 설명한 인공지능 기반 뇌졸중 진단 방법의 전체 과정의 각 단계를 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each step of the entire process of the artificial intelligence-based stroke diagnosis method described with reference to FIG. 5 will be described in detail with reference to the drawings.

전처리 및 출혈 분류 과정Pretreatment and bleeding classification process

도 6은 도 5에서 설명한 과정 중 비조영 CT 영상을 기반으로 전처리 및 출혈 분류하는 과정을 설명하는 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a process of preprocessing and bleeding classification based on a non-contrast CT image among the processes described in FIG. 5.

도 6을 참조하면, 먼저, 비조영 CT 영상을 획득하고 (S10), 이를 기초로, 전처리부 (20)의 노이즈 필터부 (21)가 영상획득부 (10)로부터 수집된 영상에서의 노이즈를 제거하는 동작이 수행된다 (S21).Referring to FIG. 6, first, a non-contrast CT image is acquired (S10), and based on this, the noise filter unit 21 of the preprocessor 20 reduces noise in the image collected from the image acquisition unit 10. The removing operation is performed (S21).

S21 단계에서, 노이즈 필터부 (21)는 CT 촬영기기의 일 요소인 갠트리 (Gantry) 관련 Tilt correction 기능을 수행할 수 있다.In step S21, the noise filter unit 21 may perform a Tilt correction function related to a gantry, which is an element of a CT imaging device.

Head CT 스캔에서는 갠트리 (Gantry)가 기울어져 이미지 슬라이스가 비스듬하게 촬영되는 경우가 빈번하게 발생하고, 갠트리가 기울어져 촬영될 경우, 이미지 슬라이스 간 복셀의 거리가 정확하지 않고 특히 3차원 시각화에 문제가 발생될 수 있으므로, S21 단계에서는, 갠트리 (Gantry)가 기울어져 촬영된 영상의 경우, DICOM 원본 영상에 함께 저장되는 정보 중 'Gantry/Detector Tilt header' 정보를 이용하여 기울어짐에 따른 오류를 리샘플링을 통해 복원할 수 있다.Head CT scans frequently occur when the gantry is tilted and image slices are taken at an angle, and when the gantry is tilted, the voxel distance between image slices is not accurate, and in particular, there is a problem in 3D visualization. Since it may occur, in step S21, in the case of an image photographed with a gantry tilted, the error due to tilting is resampled using the'Gantry/Detector Tilt header' information among the information stored together with the original DICOM image. Can be restored through.

CT 영상에 포함된 노이즈는 뇌의 주요 특징을 획득하기 위한 전처리 단계에 포함된 각 단계의 정확도를 떨어트리는 요인이 되므로, 제거가 필요하고, S21 단계에서는, 영상 전체에 가우시안 블러 (Gaussian Blur)를 컨볼루션 (Convolution)해서 영상에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다.Noise included in the CT image is a factor that degrades the accuracy of each step included in the preprocessing step to acquire the main features of the brain, so it needs to be removed, and in step S21, a Gaussian Blur is applied to the entire image. Noise included in the image can be removed by convolution.

이러한 S21 단계에서의 Gantry tilt correction을 실행함으로써, 분석의 성능 향상을 기대할 수 있다.By performing the Gantry tilt correction in step S21, it is expected to improve the performance of the analysis.

다음으로, 등록부 (22)는 Co-registration 기능을 수행한다 (S22).Next, the registration unit 22 performs a co-registration function (S22).

S22 단계에서 등록부 (22)는 해부학적인 구조물 정렬을 위해 이미지를 정렬하는 것으로, CT 촬영시 피험자의 움직임에 의한 기울어짐이나 뇌 모양의 차이 등에 따른 개체 내 또는 개체 간의 이미지들을 공간적으로 정렬한다.In step S22, the registration unit 22 arranges the images for alignment of the anatomical structure, and spatially arranges the images within or between the objects according to the inclination due to the movement of the subject or the difference in brain shape during CT scan.

S22 단계 이후, 스컬 스트리핑부 (23)는 CT 영상에서 뇌 구조물이 아닌 부분을 제거하기 위한 기능을 제공하는 스컬-스트리핑(Skull-stripping) 기능을 수행한다 (S23).After step S22, the skull stripping unit 23 performs a skull-stripping function that provides a function for removing portions other than brain structures from the CT image (S23).

즉, CT 영상에서 스컬 (Skull)은 뇌 조직에 비해 Hounsfield unit (HU) 값이 상대적으로 높기 때문에, S23 단계를 통해, 뇌 구조물이 아는 부분을 제거한 후 분석을 진행함으로써, 뇌 조직 병변 분석의 용이함을 높이게 된다.In other words, since the skull has a relatively higher Hounsfield unit (HU) value than the brain tissue in the CT image, it is easy to analyze the lesion of the brain tissue by removing the known part of the brain structure through step S23 and proceeding with the analysis. Will increase.

S23 단계 이후, 출혈분류부 (24)는 인공지능 (AI)을 기반으로 출혈 (Hemorrhage) 형태를 학습하고, 학습 모델을 기초로 인공지능 알고리즘에 따라 비 출혈 (No hemorrhage) 상태 (S30)와 출혈 (Hemorrhage) 상태 (S130)를 구분할 수 있다 (S24).After step S23, the bleeding classification unit 24 learns the form of hemorrhage based on artificial intelligence (AI), and based on the learning model, the no hemorrhage state (S30) and bleeding are performed according to the artificial intelligence algorithm. The (Hemorrhage) state (S130) can be identified (S24).

S24 단계에서, 출혈분류부(24)의 출혈 (Hemorrhage) 형태 학습은 비-조영 CT 개별 slice 영상에 대해 Feature extraction을 위한 Convolutional neural network (CNN) 신경망을 구성하고, 환자 전체 Serial slice를 고려하기 위한 Long Short-term Memory (LSTM) 신경망을 합성하는 형태의 AI 모델 아키텍쳐를 구축하여 이용할 수 있으며, 이를 기초로, 출혈분류부 (24)는 각 환자에 대한 Hemorrhage 여부 및 양성 환자의 Hemorrhage 형태 분류에 대해 Output을 산출하게 된다.In step S24, the hemorrhage type learning of the bleeding classification unit 24 is to construct a convolutional neural network (CNN) neural network for feature extraction for non-contrast CT individual slice images, and to consider the entire patient serial slice. An AI model architecture in the form of synthesizing Long Short-term Memory (LSTM) neural networks can be constructed and used.Based on this, the bleeding classification unit 24 provides information on whether hemorrhage for each patient and the hemorrhage type of positive patients. Output is calculated.

다른 방법으로, 본 발명에 따른 출혈분류부 (24)는 출혈 (Hemorrhage) 형태와 관계없이, 영상 내 일정 영역 이상 Hemorrhage이 판독되면 이를 기초로 Hemorrhage 환자로 분류하는 방법을 이용할 수도 있다.Alternatively, the bleeding classification unit 24 according to the present invention may use a method of classifying a hemorrhage patient based on the reading of a hemorrhage over a certain area in the image regardless of the type of hemorrhage.

또 다른 방법으로, 본 발명에 따른 출혈분류부 (24)는 CT 영상 내 Hemorrhage 추정 병변을 검출하고 형태를 분류하기 위해, Intraparenchymal, Intraventricular, Subarachnoid, Subdural, Epidural 등을 이용할 수 있다.As another method, the bleeding classification unit 24 according to the present invention may use Intraparenchymal, Intraventricular, Subarachnoid, Subdural, Epidural, etc. to detect and classify the shape of the hemorrhage estimated lesion in the CT image.

공간 정규화 및 세그멘테이션 과정Spatial normalization and segmentation process

도 7은 도 5에서 설명한 과정 중 공간 정규화 및 세그멘테이션 과정을 설명하는 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a spatial normalization and segmentation process among the processes described in FIG. 5.

도 7을 참조하면, 비 출혈 (No hemorrhage)로 판단 (S30) 된 이후에, 공간 정규화 (Spatial normalization) 및 세그멘테이션 (Segmentation) 단계 (S40)가 진행된다.Referring to FIG. 7, after it is determined as no hemorrhage (S30), spatial normalization and segmentation (S40) are performed.

도 7을 기초로, 공간 정규화 및 세그멘테이션 단계 (S40)에 대해 구체적으로 설명한다.The spatial normalization and segmentation step (S40) will be described in detail based on FIG. 7.

가장 먼저, 템플릿 세팅부 (31)는 전처리부 (20)로부터 복수의 정상인과 뇌질환 환자로부터 획득된 복수의 의료 영상을 수집하고, 3차원의 정규화 영상을 생성한다 (S41).First of all, the template setting unit 31 collects a plurality of medical images obtained from a plurality of normal persons and patients with brain diseases from the preprocessor 20, and generates a 3D normalized image (S41).

이후, 템플릿 세팅부 (31) 3차원 정규화 영상을 기반으로 복셀 (Voxel) 설정을 통해 2차원 정규화 영상을 생성한다 (S42). Thereafter, the template setting unit 31 generates a 2D normalized image by setting a voxel based on the 3D normalized image (S42).

S42 단계에서, 템플릿 세팅부 (31)는 3차원 정규화 영상의 X축, Y축, Z축을 기준으로 미리 설정된 단위, 예컨대 mm 단위로 복셀을 설정하여 2차원 정규화 영상을 생성할 수 있다.In step S42, the template setting unit 31 may generate a 2D normalized image by setting voxels in units set in advance based on the X, Y, and Z axes of the 3D normalized image, for example, in mm.

즉, 상기 3차원 정규화 영상을 미리 지정된 단위 유닛인 3차원 복셀 설정에 따라 X축, Y축 및 Z축 중 하나의 축을 기준으로 Slicing된 2차원 정규화 영상을 생성하는 것이 가능하다.That is, it is possible to generate a 2D normalized image sliced based on one of the X-axis, Y-axis, and Z-axis according to the 3D voxel setting, which is a predetermined unit unit, of the 3D normalized image.

정규화 영상은 3차원이고, 복셀도 3차원이나 X축, Y축 및 Z축 중 하나의 축을 기준 축으로 설정하여 복셀을 이용하여 정규화 영상을 표현하게 되면, 2차원으로 변환된 정규화 영상이 생성될 수 있다.The normalized image is 3D, and if the normalized image is expressed using voxels by setting the voxel to 3D or one of the X-axis, Y-axis and Z-axis as a reference axis, a normalized image converted to 2D is generated. I can.

S42 단계 이후, 템플릿 세팅부 (31)는 생성된 2차원 정규화 영상에서 관심 영역을 분할하고, 복수의 정규화 영상에서 분할된 관심 영역들을 기반으로 표준 마스크 템플릿을 생성한다 (S43).After step S42, the template setting unit 31 divides the ROI from the generated 2D normalized image, and generates a standard mask template based on the ROI divided from the plurality of normalized images (S43).

도 8은 도 7에서의 표준 마스크 템플릿을 생성해서 정규화된 영상을 분할하는 과정을 예시한 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a process of segmenting a normalized image by generating the standard mask template in FIG. 7.

도 8의 (a)에는 복수의 의료 영상이 예시되어 있고, 도 8의 (b)와 (c)에는 각각 의료 영상에서 추출된 관심 영역과, 세팅된 표준 마스크 템플릿이 예시되어 있으며, 도 8의 (d)와 (e)에는 각각 의료 영상 처리장치에 입력되는 정규화된 의료 영상과 분할 및 추출된 관심 영역이 예시되어 있다. A plurality of medical images are illustrated in (a) of FIG. 8, and an ROI extracted from the medical image and a set standard mask template are illustrated in (b) and (c) of FIG. 8, respectively. In (d) and (e), the normalized medical image input to the medical image processing apparatus and the segmented and extracted ROI are illustrated, respectively.

본 발명은 진단 대상의 의료 영상에서 관심 영역을 분할 및 추출하기에 앞서, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 복수의 정상인과 뇌질환 환자로부터 획득된 복수의 의료영상에서 관심 영역을 추출하고 (도 8의 (b)), 진단 대상의 뇌 질환을 진단하기 위한 관심 영역의 표준 마스크 템플릿을 생성한다 (도 8의 (c)).The present invention extracts the region of interest from a plurality of medical images obtained from a plurality of normal persons and patients with brain diseases, as shown in Fig. 8(a), prior to dividing and extracting the region of interest from the medical image of the diagnosis target. (Fig. 8(b)), a standard mask template of a region of interest for diagnosing a brain disease to be diagnosed is generated (Fig. 8(c)).

여기서, 템플릿 세팅부 (31)는 3차원 정규화 영상의 X축, Y축, Z축을 기준으로 미리 설정된 단위, 예컨대 mm 단위로 복셀을 설정하여 2차원 정규화 영상을 생성할 수 있다.Here, the template setting unit 31 may generate a 2D normalized image by setting voxels in units set in advance based on the X-axis, Y-axis, and Z-axis of the 3D normalized image, for example, in mm.

그리고 템플릿 세팅부 (31)는 생성된 2차원 정규화 영상에서 관심 영역을 분할하고, 복수의 정규화 영상에서 분할된 관심 영역들을 기반으로 표준 마스크 템플릿을 생성한다. In addition, the template setting unit 31 divides the ROI from the generated 2D normalized image, and generates a standard mask template based on the ROI divided from the plurality of normalized images.

다시 도 7로 복귀하여, 영상 정규화부 (32)는 전처리부 (20)로부터 획득된 진단 대상의 의료 영상을 정규화한다 (S44).Returning to FIG. 7 again, the image normalization unit 32 normalizes the medical image to be diagnosed obtained from the preprocessor 20 (S44).

S44 단계와 관련하여, 도 9의 (a)에는 의료 영상 처리장치에 입력되는 원본 의료 영상이 예시되어 있고, 도 9의 (b)에는 템플릿을 통해 정규화된 이미지가 예시되어 있다.Regarding step S44, the original medical image input to the medical image processing apparatus is illustrated in (a) of FIG. 9, and the image normalized through the template is illustrated in (b) of FIG. 9.

영상 정규화부 (30)는 도 9의 (a)에 도시된 진단 대상의 원본 의료 영상에 비정규 바이어스를 정정하고 (Non-uniform bias correction), 공간적 정렬 (Spatial align)을 통해 등록 (Co-registration)하고 표준 정위 공간(standard stereotaxic space)에 적용하여 공간적 정규화(spatial normalization)를 수행하는 과정을 통해 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 의료 영상을 정규화할 수 있다. The image normalization unit 30 corrects an irregular bias in the original medical image to be diagnosed as shown in FIG. 9A (Non-uniform bias correction) and registers it through spatial alignment (Co-registration). The medical image may be normalized as shown in (b) of FIG. 9 through a process of performing spatial normalization by applying it to a standard stereotaxic space.

S44 단계 이후, 관심 영역 추출부 (33)는 정규화된 의료 영상에 표준 마스크 템플릿을 적용해서 관심 영역만을 분할 및 추출한다 (S45).After step S44, the ROI extractor 33 divides and extracts only the ROI by applying a standard mask template to the normalized medical image (S45).

즉, 관심 영역 추출부 (33)는 도 8의 (d)에 도시된 정규화된 의료 영상에 표준 마스크 템플릿을 적용함으로써, 도 8의 (e)와 같이, 관심 영역만을 분할 및 추출한다.That is, the ROI extractor 33 applies the standard mask template to the normalized medical image shown in FIG. 8D to divide and extract only the ROI as shown in FIG. 8E.

S45 단계에서, 관심 영역 추출부 (33)는 Anterior/Middle/Posterior cerebral artery (ACA, MCA, PCA) 관련 Territory 영상을 선별하고, 좌우 각 반구에서 ACA, MCA, PCA Territory 관련 뇌 구조물을 분할함으로써, 관심 영역을 분할 및 추출할 수 있다.In step S45, the region of interest extraction unit 33 selects Territory images related to Anterior/Middle/Posterior cerebral artery (ACA, MCA, PCA), and divides ACA, MCA, PCA Territory related brain structures in each hemisphere, The region of interest can be segmented and extracted.

이와 같이 분할 및 추출된 관심 영역을 포함한 의료 영상은 뇌 질환 분석장치 (13)로 전달된다.The medical image including the region of interest divided and extracted as described above is transmitted to the brain disease analyzer 13.

이에 따라, 판단부 (40)는 분할 및 추출된 관심 영역의 의료 영상을 기반으로 대뇌동맥 손상에 취약한 뇌 영역을 정밀하게 관찰 및 점수화할 수 있으며, 이를 통해 뇌 질환의 중증 정도 및 예후를 예측할 수 있다.Accordingly, the determination unit 40 can precisely observe and score brain regions susceptible to cerebral artery damage based on the segmented and extracted medical images of the region of interest, and thereby predict the severity and prognosis of brain diseases. have.

전술한, 공간 정규화 및 세그멘테이션 단계 (S40)를 통해, 본 발명은 뇌를 촬영한 의료 영상을 정규화하고, 정규화된 의료 영상에 미리 세팅된 표준 마스크 템플릿을 적용해서 뇌 질환 진단을 위해 필요한 영역, 즉 대뇌동맥 손상과 관련된 관심 영역을 분할 및 추출함으로써, 템플릿을 통해 정규화된 이미지 기반으로 모든 피험자의 의료 영상에서 일관되게 관심 영역을 분할할 수 있고, 분할 및 추출된 관심 영역을 통해 뇌 질환을 분석 및 진단함에 따라, 정밀도 및 정확도를 극대화할 수 있다.Through the above-described spatial normalization and segmentation step (S40), the present invention normalizes a medical image photographed of the brain, and applies a preset standard mask template to the normalized medical image to a region necessary for brain disease diagnosis, that is, By segmenting and extracting the region of interest related to cerebral artery injury, it is possible to consistently segment the region of interest in the medical images of all subjects based on the image normalized through the template, and analyze the brain disease through the segmented and extracted regions of interest. According to the diagnosis, precision and accuracy can be maximized.

상기 공간 정규화 및 세그멘테이션 단계 (S40) 이후, 정규화된 의료 영상에 표준 마스크 템플릿을 적용하여 분할 및 추출된 관심 영역을 기초로 Ischemia를 분류하는 과정 (S50)이 진행된다.After the spatial normalization and segmentation step (S40), a process (S50) of classifying Ischemia based on the segmented and extracted ROI by applying a standard mask template to the normalized medical image is performed.

Ischemia를 분류하는 과정The process of classifying Ischemia

Ischemia 분류부 (41)는, 관심 영역 추출부 (33)에 의해, 정규화된 의료 영상에 표준 마스크 템플릿을 적용하여 분할 및 추출된 관심 영역을 전달받아 비 출혈 (No hemorrhage)인 환자가 허혈 (Ischemia)이 존재하는지 여부를 판단하게 된다.The Ischemia classification unit 41 receives the region of interest divided and extracted by applying a standard mask template to the normalized medical image by the region of interest extracting unit 33, and the patient with no hemorrhage receives ischemia (Ischemia). ) Is present or not.

도 10은 도 5에서 설명한 과정 중 Ischemia를 분류하는 과정 (S50)을 설명하는 순서도이다.10 is a flow chart illustrating a process (S50) of classifying Ischemia among the processes described in FIG. 5.

도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 Ischemia 분류부 (41)는, 인공지능을 이용하여 분할된 영역의 병변 여부를 판별하고 형태를 분류하는 방법을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 10, the Ischemia classification unit 41 according to the present invention may use a method of determining whether a lesion in a segmented region is a lesion and classifying a shape using artificial intelligence.

먼저, 본 발명에 따른 Ischemia 분류부 (41)는, Old infarct (OI)/Recent infarct (RI)/Frank hypodensity (FH)/Early ischemic sign (EIS)과 관련하여, 각 분할 영역의 병변 여부 및 형태 분류를 독립적으로 수행할 수 있다 (S51).First, in relation to the Ischemia classification unit 41 according to the present invention, in relation to the Old infarct (OI)/Recent infarct (RI)/Frank hypodensity (FH)/Early ischemic sign (EIS), the lesion status and shape of each divided region Classification can be performed independently (S51).

이후, Ischemia 분류부 (41)는, 뇌 좌우 각 반구 분할된 영역에서 FH/EIS만을 Acute 병변으로 판별한다 (S52).Thereafter, the Ischemia classification unit 41 determines only FH/EIS as Acute lesions in the divided regions of the left and right hemispheres of the brain (S52).

또한, Ischemia 분류부 (41)는, 한 영역이라도 Acute 병변이 존재하면 비 출혈 (No hemorrhage)인 환자가 허혈 (Ischemia)이 존재하는 것으로 판정하게 된다 (S53).In addition, the Ischemia classification unit 41 determines that a patient with no hemorrhage has ischemia if an Acute lesion exists in even one area (S53).

만약, S53 단계에서 비 출혈 (No hemorrhage)인 환자가 허혈 (Ischemia)이 존재하지 않으면 보존적 치료 단계 (S120)가 진행된다.If, in the step S53, the patient with no hemorrhage does not have ischemia, the conservative treatment step (S120) proceeds.

Large Vessel Occlusion을 판단하는 과정The process of judging Large Vessel Occlusion

도 11은 도 5에서 설명한 과정 중 Large Vessel Occlusion을 판단하는 과정을 설명하는 순서도이다.11 is a flowchart illustrating a process of determining Large Vessel Occlusion among the processes described in FIG. 5.

S90 단계에서는, 가장 먼저, Dense MCA sign이 검출되었는지 여부를 판단하는 단계(S91)가 진행된다.In step S90, first, it is determined whether or not the Dense MCA sign is detected (S91).

만약, Dense MCA sign이 검출되는 경우, 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion)이 발생된 것으로 간주한다.If the Dense MCA sign is detected, it is considered that Large Vessel Occlusion has occurred.

한편, 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion)이 발생되었음에도 불구하고, 간헐적으로 Dense MCA sign이 검출되지 않는 케이스가 발생될 수 있다.On the other hand, despite the occurrence of large vessel occlusion, a case in which the Dense MCA sign is not detected intermittently may occur.

따라서 본 발명에서는 Dense MCA sign이 검출되지 않는 경우에도, Large Vessel Occlusion 판단부 (43)가, Infra-ganglionic level의 sequential slice 영상들에서 좌우 반구 Hounsfield unit (HU) 값의 빈도수 (frequency) 차이를 도출함으로써, 상기 문제점을 보완할 수 있다.Therefore, in the present invention, even when the Dense MCA sign is not detected, the Large Vessel Occlusion determination unit 43 derives the frequency difference between the left and right hemisphere Hounsfield unit (HU) values in sequential slice images of the Infra-ganglionic level. By doing so, the above problems can be compensated.

즉, 도 11을 참조하면, 먼저, Large Vessel Occlusion 판단부 (43)는, Infra-ganglionic level의 sequential slice 영상들의 좌우 반구 중 한 쪽 반구 Hounsfield unit (HU)값 각각의 빈도수 (frequency)를 검출한다(S92).That is, referring to FIG. 11, first, the Large Vessel Occlusion determination unit 43 detects a frequency of each of the Hounsfield unit (HU) values of one hemisphere among the left and right hemispheres of sequential slice images of an infra-ganglionic level. (S92).

이후, Large Vessel Occlusion 판단부 (43)는, 상기 검출된 양쪽 반구 중 적어도 하나의 HU 값의 빈도수가 미리 지정된 기준값 이상이거나 상기 검출된 양쪽 반구의 HU 값의 빈도수 차이가 미리 지정된 차이값 이상인 경우, 상기 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion)이 존재하는 것으로 판단할 수 있다(S93).Thereafter, the Large Vessel Occlusion determination unit 43, when the frequency of at least one HU value among the detected both hemispheres is equal to or greater than a predetermined reference value or the frequency difference between the detected HU values of both hemispheres is equal to or greater than a predetermined difference value, It may be determined that the large vessel occlusion is present (S93).

만약, 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion) 환자가 아닌 경우에는 보존적 치료 과정이 진행 (S120)되나 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion) 환자인 경우에는, 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)이 적용될 수 있는 환자인지 여부의 판단이 요구된다.If the patient is not a patient with large vessel occlusion, the conservative treatment process proceeds (S120), but in the case of a patient with large vessel occlusion, the patient may be subjected to mechanical thrombectomy. It is required to determine whether or not.

기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)이 적용될 수 있는 환자인지 여부의 판단을 위해, S90 단계 이후에는, ASPECTS를 추정하는 단계 (S100)가 수행된다.In order to determine whether a patient can be subjected to mechanical thrombectomy, after step S90, a step of estimating ASPECTS (S100) is performed.

ASPECTS 추정 과정ASPECTS estimation process

ASPECTS 판단부 (44)는, 관심 영역 추출부 (33)에 의해, 정규화된 의료 영상에 표준 마스크 템플릿을 적용하여 분할 및 추출된 관심 영역을 전달받아 ASPECTS를 계산한다.The ASPECTS determination unit 44 calculates ASPECTS by receiving the segmented and extracted ROI by applying a standard mask template to the normalized medical image by the ROI extractor 33.

도 12는 도 5에서 설명한 과정 중 ASPECTS 추정 방법을 단계별로 설명하는 순서도이다.12 is a flowchart illustrating step-by-step an ASPECTS estimation method in the process described in FIG. 5.

도 12를 참조하면, ASPECTS 판단부 (44)는 가장 먼저, 정규화된 의료 영상에 표준 마스크 템플릿을 적용하여 분할 및 추출된 관심 영역의 의료 영상을 기반으로, 인공지능을 이용하여 각 분할된 영역의 병변 여부를 판별하고, 형태를 분류하는 단계 (S101)를 수행한다.Referring to FIG. 12, the ASPECTS determination unit 44 firstly applies a standard mask template to a normalized medical image, based on the medical image of the region of interest that is segmented and extracted, using artificial intelligence. A step (S101) of determining whether there is a lesion and classifying the shape is performed.

여기서, 대표적인 병변 검출 및 형태 분류는, Old infarct (OI)/Recent infarct (RI)/Frank hypodensity (FH)/Early ischemic sign (EIS) 등을 들 수 있다.Here, representative lesion detection and morphology classification include Old infarct (OI)/Recent infarct (RI)/Frank hypodensity (FH)/Early ischemic sign (EIS), and the like.

이후, ASPECTS 판단부 (44)는, 병변 여부 및 복수의 형태 중 적어도 하나를 이용하는 복수의 ASPECTS 판단 방식 중 하나를 적용하여 ASPECTS를 판단하는 단계 (S102)를 수행한다.Thereafter, the ASPECTS determination unit 44 performs a step S102 of determining ASPECTS by applying one of a plurality of ASPECTS determination methods using at least one of a lesion and a plurality of forms.

S102 단계에서, ASPECTS 판단부 (44)는, 병변 검출 및 형태 분류를 통해 ASPECTS를 계산할 수 있다.In step S102, the ASPECTS determination unit 44 may calculate ASPECTS through lesion detection and type classification.

이때, 인공지능 (AI) 알고리즘을 적용하여, OI/RI/FH/EIS 중 하나라도 검출되면 병변으로 인정하는 Conventional ASPECTS 산출 방법이 적용될 수 있다.At this time, by applying an artificial intelligence (AI) algorithm, if any one of OI/RI/FH/EIS is detected, a conventional ASPECTS calculation method that is recognized as a lesion may be applied.

또한, 본 발명에서는 인공지능 (AI) 알고리즘을 적용하여, FH/EIS 검출만 병변으로 인정하는 Modified ASPECTS 방법이 적용될 수 있다.In addition, in the present invention, the modified ASPECTS method in which only FH/EIS detection is recognized as a lesion by applying an artificial intelligence (AI) algorithm can be applied.

또한, 본 발명에서는 인공지능 (AI) 알고리즘을 적용하여, ACA, PCA, ICA 관련 영역을 추가하고, FH/EIS 검출만 병변으로 인정하는 Extended ASPECTS 산출 방법이 적용될 수도 있다.In addition, in the present invention, by applying an artificial intelligence (AI) algorithm, ACA, PCA, and ICA-related regions may be added, and an extended ASPECTS calculation method that recognizes only FH/EIS detection as a lesion may be applied.

S102 단계 이후, 판단된 ASPECTS를 기초로, 뇌 질환의 중증 정도를 판단하는 단계 (S103)가 진행된다. After step S102, based on the determined ASPECTS, a step (S103) of determining the severity of the brain disease proceeds.

S100 단계 이후, Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)는, 상기 ASPECTS 판단부 (44)로부터 전달된 ASPECTS를 이용하여 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인지 여부를 판단한다 (S110).After step S100, the mechanical thrombectomy determination unit 45 determines whether or not a patient can apply mechanical thrombectomy using the ASPECTS delivered from the ASPECTS determination unit 44 (S110).

인공지능 알고리즘을 기초로 응급 대혈관폐색 환자를 선별하는 과정Process of screening patients with emergency large vessel obstruction based on artificial intelligence algorithm

S110 단계와 관련하여, 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion) 환자인 경우, ASPECTS 판단부 (44)로부터 전달된 ASPECTS를 이용하여, 스코어가 특정 기준보다 낮으면 회복 확률이 희박하므로, Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)는, 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 없는 것으로 판단하고, 보존적 치료를 진행한다 (S120).Regarding step S110, in the case of a large vessel occlusion patient, using the ASPECTS delivered from the ASPECTS determination unit 44, if the score is lower than a specific criterion, the recovery probability is slim, so the Mechanical Thrombectomy determination unit ( 45), it is determined that mechanical thrombectomy cannot be applied, and conservative treatment is performed (S120).

그러나 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion) 환자인 경우라도, ASPECTS 판단부 (44)로부터 전달된 ASPECTS가 미리 지정된 수치 이상이면, 회복 가능성이 존재하는바 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자로 판단하고, 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자로 판별되면, 해당 환자와 관련된 다양한 정보는 3차 병원으로 전달될 수 있다 (S140).However, even in the case of a large vessel occlusion patient, if the ASPECTS delivered from the ASPECTS determination unit 44 is higher than a predetermined level, there is a possibility of recovery, and thus a patient who can apply Mechanical Thrombectomy. If it is determined as and is determined to be a patient who can apply mechanical thrombectomy, various information related to the patient may be transferred to a tertiary hospital (S140).

3차 병원으로 전달되는 정보는, Elapsed time, 비-조영 CT 영상, 판별 결과 및 Tissue clock 정보, Conventional ASPECTS 정보, Modified ASPECTS 정보 및 Extended ASPECTS 정보 중 적어도 하나가 될 수 있다.The information transmitted to the tertiary hospital may be at least one of Elapsed time, non-contrast CT image, determination result and Tissue clock information, Conventional ASPECTS information, Modified ASPECTS information, and Extended ASPECTS information.

이하에서는, Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)가 ASPECTS를 이용하여 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인지 여부를 판단하는 구체적인 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a specific method of determining whether the mechanical thrombectomy determination unit 45 is a patient to which mechanical thrombectomy can be applied using ASPECTS will be described.

제 1 실시예Embodiment 1

도 13은 도 5에서 설명한 과정 중 인공지능 알고리즘을 기초로 응급 대혈관폐색 환자를 선별할 수 있는 일 실시예를 설명하는 순서도이다.FIG. 13 is a flowchart illustrating an embodiment in which emergency large vessel occlusion patients can be selected based on an artificial intelligence algorithm during the process described in FIG.

도 13을 참조하면, Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)는, Multi numeric data 기반의 regression 구조 AI 모델을 구성하는 단계 (S111)를 수행한다.Referring to FIG. 13, the mechanical thrombectomy determination unit 45 performs a step (S111) of constructing an AI model of a regression structure based on multi numeric data.

이후, Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)는 Infra-ganglionic level에서 Dense MCA sign이 검출된 환자의 경우, AI 모델을 기초로, 선행된 ELVO (Emergent large vessel occlusion) 단계 (S90)와 Ischemia 분류 단계 (S70)의 Output과 S100 단계를 통해 판단된 ASPECTS를 기반으로 시술 여부를 판별할 수 있다 (S112).Thereafter, the mechanical thrombectomy determination unit 45, in the case of a patient whose Dense MCA sign was detected at the infra-ganglionic level, based on the AI model, the preceding ELVO (Emergent large vessel occlusion) step (S90) and the Ischemia classification step (S70). It is possible to determine whether the procedure is performed based on the output of) and ASPECTS determined through step S100 (S112).

즉, 추정된 ASPECTS가 미리 지정된 수치 이상인 경우에도, Thrombectomy 판단부 (45)는, 상기 Ischemia 분류부 (41)에서 획득한 정보 및 상기 Large Vessel Occlusion 판단부에서 획득한 정보를 통해 판단된 기준이 미리 지정된 기준 이상인 경우에만 상기 적어도 하나의 환자가 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인 것으로 판별할 수 있다.That is, even if the estimated ASPECTS is equal to or greater than a predetermined value, the Thrombectomy determination unit 45 may determine the criteria determined by the information obtained from the Ischemia classification unit 41 and the information obtained from the Large Vessel Occlusion determination unit in advance. It can be determined that the at least one patient is a patient to which mechanical thrombectomy can be applied only when it exceeds a specified criterion.

제 2 실시예Example 2

도 14는 도 5에서 설명한 과정 중 인공지능 알고리즘을 기초로 응급 대혈관폐색 환자를 선별할 수 있는 다른 실시예를 설명하는 순서도이다.FIG. 14 is a flowchart illustrating another embodiment in which emergency large vessel occlusion patients can be selected based on an artificial intelligence algorithm during the process described in FIG. 5.

도 14를 참조하면, Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)는, 인공지능 (AI)을 통해 Emergent large vessel occlusion(ELVO)에 따른 병변 (Early ischemic sign, Frank hypodensity)의 Volume을 검출하는 단계 (S113)를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 14, the mechanical thrombectomy determination unit 45 performs the step of detecting the volume of the lesion (Early ischemic sign, Frank hypodensity) according to the Emergent large vessel occlusion (ELVO) through artificial intelligence (AI) (S113). Can be done.

이후, Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)는, 검출된 병변의 Volume을 기계학습 (Machine learning - logistic regression)할 수 있다 (S114).Thereafter, the Mechanical Thrombectomy determination unit 45 may perform machine learning (logistic regression) on the volume of the detected lesion (S114).

또한, Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)는, 기계 학습된 모델 및 ASPECTS를 기반으로 Mechanical thrombectomy 시술 여부를 판별하게 된다 (S115).In addition, the mechanical thrombectomy determination unit 45 determines whether or not a mechanical thrombectomy is performed based on the machine-learned model and ASPECTS (S115).

즉, 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion)에 의해 검출되는 Volume 값을 학습한 인공지능 모델을 기초로, 상기 적어도 하나의 환자가 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인지 여부를 판단할 수 있다.In other words, based on an artificial intelligence model that has learned the volume value detected by large vessel occlusion, it is determined whether the at least one patient is a patient who can apply mechanical thrombectomy. I can.

제 3 실시예Embodiment 3

도 15는 도 5에서 설명한 과정 중 인공지능 알고리즘을 기초로 응급 대혈관폐색 환자를 선별할 수 있는 또 다른 실시예를 설명하는 순서도이다.FIG. 15 is a flow chart illustrating another embodiment in which emergency large vessel occlusion patients can be selected based on an artificial intelligence algorithm during the process described in FIG. 5.

도 15를 참조하면, Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)는, LVO (large vessel occlusion) 발생 후 비-조영 CT 촬영까지의 Absolute time과 Early ischemic sign, Frank hypodensity의 Volume을 수집하는 단계 (S116)를 수행한다.Referring to FIG. 15, the mechanical thrombectomy determination unit 45 performs a step (S116) of collecting the Absolute time, Early ischemic sign, and Frank hypodensity volume from LVO (large vessel occlusion) to non-contrast CT scan. do.

이후, Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)는, 수집된 정보를 기초로 Tissue clock을 산출한다 (S117).Thereafter, the mechanical thrombectomy determination unit 45 calculates a tissue clock based on the collected information (S117).

또한, Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)는, Tissue clock과 ASPECTS를 기반으로 Mechanical thrombectomy 시술 여부 및 가용 시간을 판별하게 된다 (S118).In addition, the mechanical thrombectomy determination unit 45 determines whether or not a mechanical thrombectomy is performed and available time based on the tissue clock and ASPECTS (S118).

전술한 것과 같이, 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자로 판별되면, 해당 환자와 관련된 다양한 정보는 3차 병원으로 전달될 수 있다 (S140).As described above, when it is determined that a patient can apply mechanical thrombectomy, various information related to the patient may be transmitted to a tertiary hospital (S140).

3차 병원으로 전달되는 정보는, Elapsed time, 비-조영 CT 영상, 판별 결과 및 Tissue clock 정보, Conventional ASPECTS 정보, Modified ASPECTS 정보 및 Extended ASPECTS 정보 중 적어도 하나가 될 수 있다.The information transmitted to the tertiary hospital may be at least one of Elapsed time, non-contrast CT image, determination result and Tissue clock information, Conventional ASPECTS information, Modified ASPECTS information, and Extended ASPECTS information.

인공지능을 이용한 뇌졸중 진단 방법을 통해 환자군 및 정상군 선별에 활용하여 임상시험 성공 확률을 높이는 방법A method to increase the probability of success in clinical trials by using artificial intelligence to select patients and normal groups through a stroke diagnosis method

전술한 본 발명에 따른 이용한 뇌졸중 진단 방법 및 장치를, 환자군 및 정상군 선별에 활용하여 임상시험 성공 확률을 높일 수 있다.The stroke diagnosis method and apparatus used according to the present invention described above can be used to select a patient group and a normal group to increase the probability of success in a clinical trial.

즉, 본 발명은, 인공지능을 이용한 뇌졸중 진단 방법을 통해 환자군 및 정상군 선별에 활용하여 임상시험 성공 확률을 높이는 장치, 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.That is, the present invention can provide an apparatus, system, and method for increasing the probability of success in a clinical trial by using for screening a patient group and a normal group through a stroke diagnosis method using artificial intelligence.

약 효능 입증을 위한 임상시험은 미리 예측한 기대 효과를 임상시험 참여자들에 대해 달성하는지 통계적 유의성을 보임으로서 결과가 판정되는데, 본 발명에 따른 뇌졸중 진단 방법 및 장치를 적용하는 경우, 정확히 신약이 목표로 하는 뇌졸중 환자만을 임상시험 대상자로 포함시킴으로써, 최대한 임상시험 성공 확률을 높일 수 있다.In clinical trials for demonstrating drug efficacy, results are determined by showing statistical significance whether or not the expected effect predicted in advance is achieved for clinical trial participants.When applying the method and apparatus for diagnosing stroke according to the present invention, a new drug is exactly the target. By including only patients with stroke as the target of the clinical trial, the probability of success in the clinical trial can be increased as much as possible.

먼저, 기존 신약 임상시험의 문제점에 대해 선결적으로 설명한다.First, the problems of the existing clinical trials for new drugs will be explained in advance.

약 효능 입증을 위한 임상시험은 미리 예측한 기대 효과를 임상시험 참여자들에 대해 달성하는지 통계적 유의성을 보임으로서 결과가 판정된다.In clinical trials for demonstrating drug efficacy, results are judged by showing statistical significance whether or not the expected effect predicted in advance is achieved for clinical trial participants.

한편, 뇌졸중의 경우, 약 효능에 의한 증상의 호전 여부 측정을 문진에 의한 방법을 통해 수행해야 하며, 이는 데이터의 척도가 세밀하지 않다는 문제점이 있다.On the other hand, in the case of a stroke, it is necessary to measure whether or not symptoms improve due to drug efficacy through a method of questionnaire, which has a problem that the scale of the data is not detailed.

따라서 통계적 유의성을 입증하려면 투약 전과 후, 또는 가짜약 군과 비교하여 평가 척도의 수치가 통계적으로 유의하게 상승되어야 하며, 예측 상승 수치가 비교적 클수록 목표 대상자수도 적어지고 통계적 유의성 달성 가능성이 상승하게 된다.Therefore, in order to prove statistical significance, the value of the evaluation scale must be increased statistically significantly before and after administration or compared to the sham drug group, and the larger the predicted increase value, the smaller the number of target subjects and the probability of achieving statistical significance increases.

이때, 예측 상승 수치가 작다면 그만큼 목표 대상자수도 늘어나며 통계 입증 난이도가 상승하게 된다.At this time, if the predicted increase value is small, the number of target targets increases and the difficulty of verifying statistics increases.

결국, 뇌졸중의 평가 척도 한단계 상승자체가 매우 어려우므로, 임상시험 통과 가능성이 매우 낮다는 문제점이 발생하게 된다.As a result, it is very difficult to increase the stroke rating scale by one level, and thus, the possibility of passing the clinical trial is very low.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해소하기 위해, 정확히 신약이 목표로 하는 뇌졸중 환자만을 임상시험 대상자로 포함시킴으로써, 최대한 임상시험 성공 확률을 높이기 위해서는 시키고자 한다.In the present invention, in order to solve this problem, it is intended to increase the probability of success in the clinical trial as much as possible by including only stroke patients targeted by the new drug as clinical trial subjects.

중추신경계 약물의 신약 개발과정에서 중요한 실패 요인 중 하나는 정확한 대상자 선별 및 약물 반응군 선별의 난점이다.One of the important factors of failure in the development of new drugs for the central nervous system is the difficulty of accurately selecting subjects and selecting drug responders.

중추신경계 약물의 경우 특히 위약에 대한 반응비율이 높아, 대상자 군의 이질성을 낮추고, 약물 반응성을 예측할 수 있는 바이오마커를 설정하는 것이 성공률을 높이는데 있어 중요한 전략이 된다.In the case of central nervous system drugs, particularly, the response rate to placebo is high, reducing the heterogeneity of the subject group, and setting up a biomarker that can predict drug responsiveness is an important strategy to increase the success rate.

또한, 뇌졸중의 경우 확진에 오랜 기간이 소요되므로(약 3개월) 선별검사가 어려워 신약이 목표로 하는 뇌졸중 환자만을 임상시험 대상자로 포함시키기 매우 어렵다는 문제점이 있다.In addition, since it takes a long period of time to confirm a stroke (about 3 months), there is a problem in that it is very difficult to include only stroke patients targeted by the new drug as clinical trial subjects because screening is difficult.

따라서 본 발명이 제안하는 인공지능을 이용한 뇌졸중 진단 방법을 통해 환자군 및 정상군 선별에 활용하여 임상시험 성공 확률을 높이는데 활용할 수 있다.Therefore, it can be utilized to increase the probability of success in clinical trials by utilizing the method for diagnosing stroke using artificial intelligence proposed by the present invention to select patient groups and normal groups.

도 16은 인공지능을 이용한 뇌졸중 진단 방법을 통해 환자군 및 정상군 선별에 활용하여 임상시험 성공 확률을 높이는 방법을 설명하는 도면이다.FIG. 16 is a diagram illustrating a method of increasing the probability of success in a clinical trial by using it for screening a patient group and a normal group through a stroke diagnosis method using artificial intelligence.

도 16을 참조하면, 가장 먼저, 약 효능 입증을 위한 임상시험 실험 후보군을 모집하는 단계(S1)가 진행된다.Referring to FIG. 16, first, a step (S1) of recruiting candidate groups for clinical trials for demonstrating drug efficacy is performed.

이후, 영상획득부 (10)가 비-조영 (Non-contrast) CT 영상을 획득하는 단계(S10), 전처리부 (20)가 전-처리 및 출혈 분류 동작을 수행하는 단계(S20), 학습 모델을 기초로 인공지능 알고리즘에 따라 비 출혈 (No hemorrhage) 상태 (S30)와 출혈 (Hemorrhage) 상태 (S130)가 구분되고, 비 출혈 (No hemorrhage) 상태 (S30)인 경우에는, 공간 정규화 (Spatial normalization) 및 세그멘테이션 (Segmentation) 단계 (S40), 정규화된 의료 영상에 표준 마스크 템플릿을 적용하여 분할 및 추출된 관심 영역을 기초로 Ischemia를 분류하는 과정 (S50), 비 출혈 (No hemorrhage)인 환자가 허혈 (Ischemia)이 존재하는 것으로 판단 (S70)되면, Large Vessel Occlusion 판단부 (43)는, 대 혈관 폐색 (Large Vessel Occlusion) 환자인지 여부를 판별하는 단계(S90), 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)이 적용될 수 있는 환자인지 여부의 판단을 위해, S90 단계 이후에는, ASPECTS를 추정하는 단계 (S100), Mechanical Thrombectomy 판단부 (45)는, 상기 ASPECTS 판단부 (44)로부터 전달된 ASPECTS를 이용하여 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인지 여부를 판단하는 단계 (S110) 등이 수행된다.Thereafter, the image acquisition unit 10 obtaining a non-contrast CT image (S10), the preprocessing unit 20 performing a pre-processing and bleeding classification operation (S20), a learning model Based on the artificial intelligence algorithm, a no hemorrhage state (S30) and a hemorrhage state (S130) are classified, and in the case of a no hemorrhage state (S30), spatial normalization is performed. ) And segmentation step (S40), the process of classifying Ischemia based on the region of interest segmented and extracted by applying a standard mask template to a normalized medical image (S50), a patient with no hemorrhage ischemia If it is determined that (Ischemia) is present (S70), the Large Vessel Occlusion determination unit 43 determines whether the patient is a large vessel occlusion (S90), and mechanical thrombectomy (Mechanical Thrombectomy) is performed. In order to determine whether the patient is applicable, after step S90, the step of estimating ASPECTS (S100), the mechanical thrombectomy determination unit 45, using the ASPECTS transmitted from the ASPECTS determination unit 44, the mechanical thrombus A step (S110) of determining whether the patient can apply mechanical thrombectomy is performed.

상기 S10 내지 S110 단계는, 도 5 내지 도 15에서 구체적으로 설명하였는바 명세서의 간명화를 위해, 반복적 설명은 생략한다.Steps S10 to S110 have been described in detail with reference to FIGS. 5 to 15, and repetitive descriptions are omitted for the sake of simplicity of the specification.

S110 단계를 통해 진단 결과가 도출된 이후, 진단 결과를 기초로, 복수의 실험 후보군을 실제 뇌졸중 환자군과 정상 환자군으로 구분하는 단계(S210)가 진행될 수 있다.After the diagnosis result is derived through step S110, a step (S210) of dividing a plurality of experimental candidate groups into an actual stroke patient group and a normal patient group may proceed based on the diagnosis result.

이때, 실제 뇌졸중 환자군으로 분류된 대상만을 기초로, 임상시험을 진행하는 단계(S220) 및 임상 시험 결과를 기초로 약 효능을 입증하는 단계(S230)를 통해, 정확히 신약이 목표로 하는 뇌졸중 환자만을 임상시험 대상자로 포함시킴으로써, 최대한 임상시험 성공 확률을 높일 수 있다.At this time, through the step of conducting a clinical trial (S220) and verifying the drug efficacy based on the clinical test result (S230) based only on the subjects classified as the actual stroke patient group, only stroke patients targeted by the new drug By including them as subjects for clinical trials, the probability of successful clinical trials can be increased as much as possible.

결국, 본 발명에 따른 인공지능을 이용한 뇌졸중 진단 방법을 통해, 환자군 및 정상군 선별에 활용하여 임상시험 성공 확률을 높이는데 활용할 수 있다.As a result, it can be utilized to increase the probability of success in clinical trials by utilizing the method for diagnosing a stroke using artificial intelligence according to the present invention for selecting patient groups and normal groups.

전술한 S1 단계 내지 S230 단계는, 뇌졸중 진단 장치(1) 독자적으로 수행될 수도 있고, 별도의 서버(미도시)를 두거나 별도의 중앙관리장치(미도시)를 두고, 뇌졸중 진단 장치(1)와 함께 전체 동작을 수행하도록 적용될 수도 있다.The above-described steps S1 to S230 may be performed independently of the stroke diagnosis device 1, or a separate server (not shown) or a separate central management device (not shown), and the stroke diagnosis device 1 It can also be applied to perform the entire operation together.

본 발명에 따른 효과Effects according to the invention

본 발명에 따른 ASPECTS 추정 시스템 및 방법에 의하면, 환자의 뇌 CT 영상을 이용해서 뇌졸중 환자의 상태를 진단하기 위한 객관적 지표인 ASPECTS를 추정할 수 있다는 효과가 얻어진다. According to the ASPECTS estimation system and method according to the present invention, it is possible to estimate ASPECTS, which is an objective index for diagnosing a stroke patient's condition, using a patient's brain CT image.

또한, 본 발명에 의하면, 신속한 처방을 필요로 하는 뇌졸중 질환의 특성 상, 전문가 간의 점수 변동성으로 인한 문제를 방지하고, 의료 현장에서 환자의 치료 결정을 용이하게 할 수 있는 신뢰할 수 있는 지표로서 사용할 수 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, due to the nature of stroke disease that requires rapid prescription, it can be used as a reliable index that can prevent problems due to score fluctuations among experts and facilitate patient treatment decisions in the medical field. The effect is obtained.

또한, 본 발명에 의하면, 뇌 CT 영상 분석을 통한 뇌졸중 ASPECTS 추정 방식의 복잡도 및 전문성 요구로 인해 발생하는 전문의의 경력에 따른 스코어 값의 부정확성을 극복할 수 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, it is possible to overcome the inaccuracy of the score value according to the career of a specialist caused by the complexity of the stroke ASPECTS estimation method through brain CT image analysis and the demand for expertise.

또한, 본 발명에 의하면, CT 영상 기반 뇌졸중 분석의 전 과정을 자동화하여 분석과정에 필요한 인력, 시간적 및 경제적 비용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.In addition, according to the present invention, it is possible to significantly reduce manpower, time, and economic costs required for the analysis process by automating the entire process of stroke analysis based on CT images.

또한, 본 발명에 따르면, CT, MRI와 같이 뇌를 촬영한 의료 영상을 정규화하고, 정규화된 의료 영상에 미리 세팅된 표준 마스크 템플릿을 적용해서 대뇌동맥 손상에 취약한 뇌 영역을 일관되게 분할 및 추출할 수 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, it is possible to consistently segment and extract brain regions susceptible to cerebral artery damage by normalizing medical images taken of the brain such as CT and MRI, and applying a preset standard mask template to the normalized medical images. The effect of being able to be obtained is obtained.

또한, 본 발명에 의하면, 진단 대상의 의료 영상을 템플릿을 통해 정규화한 후, 정규화된 이미지 기반으로 모든 피험자의 의료 영상에서 일관되게 관심 영역을 분할 및 추출할 수 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, after normalizing a medical image to be diagnosed through a template, it is possible to consistently divide and extract a region of interest from medical images of all subjects based on the normalized image.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 표준 마스크 템플릿을 기반으로 분할 및 추출된 관심 영역을 통해 뇌 질환 (뇌졸중)을 분석 및 진단함에 따라, 진단 결과에 대한 정밀도 및 정확도를 극대화할 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the present invention, by analyzing and diagnosing a brain disease (stroke) through the region of interest divided and extracted based on the standard mask template, an effect of maximizing the precision and accuracy of the diagnosis result is obtained. .

또한, 약 효능 입증을 위한 임상시험은 미리 예측한 기대 효과를 임상시험 참여자들에 대해 달성하는지 통계적 유의성을 보임으로서 결과가 판정되는데, 본 발명에 따른 뇌졸중 진단 방법 및 장치를 적용하는 경우, 정확히 신약이 목표로 하는 뇌졸중 환자만을 임상시험 대상자로 포함시킴으로써, 최대한 임상시험 성공 확률을 높일 수 있다.In addition, in clinical trials for demonstrating drug efficacy, results are determined by showing statistical significance whether the predicted expected effect is achieved for clinical trial participants. When the stroke diagnosis method and apparatus according to the present invention are applied, the new drug is accurately By including only stroke patients targeted for this target as clinical trial subjects, the probability of success in clinical trials can be increased as much as possible.

즉, 본 발명에 따른 인공지능을 이용한 뇌졸중 진단 방법을 통해, 환자군 및 정상군 선별에 활용하여 임상시험 성공 확률을 높이는데 활용할 수 있다.That is, through the method for diagnosing stroke using artificial intelligence according to the present invention, it can be utilized to increase the probability of success in clinical trials by using it for selecting patient groups and normal groups.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. I will be able to.

상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어 (firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. The embodiments of the present invention described above can be implemented through various means. For example, embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs (Application Specific Integrated Circuits), DSPs (Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs (Programmable Logic Devices), FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.In the case of implementation by hardware, the method according to embodiments of the present invention includes one or more ASICs (Application Specific Integrated Circuits), DSPs (Digital Signal Processors), DSPDs (Digital Signal Processing Devices), PLDs (Programmable Logic Devices). , FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), processors, controllers, microcontrollers, can be implemented by microprocessors.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.In the case of implementation by firmware or software, the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, or function that performs the functions or operations described above. The software code may be stored in a memory unit and driven by a processor. The memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor through various known means.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.Detailed description of the preferred embodiments of the present invention disclosed as described above has been provided to enable those skilled in the art to implement and implement the present invention. Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the scope of the present invention. For example, a person skilled in the art may use the components described in the above-described embodiments in a manner that combines with each other. Thus, the invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.The present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention. Therefore, the detailed description above should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention. The invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein. In addition, the embodiments may be configured by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims, or may be included as new claims by amendment after filing.

Claims (8)

영상획득부가 적어도 하나의 환자의 뇌와 관련된 비-조영 (Non-contrast) CT 영상을 획득하는 제 1 단계;
전처리부가 상기 비-조영 CT 영상을 전-처리 (Pre-processing)하고, 상기 전-처리된 영상을 기초로, 상기 적어도 하나의 환자가 비 출혈 (No hemorrhage) 상태인지 또는 출혈 (Hemorrhage) 상태인지 여부를 판단하는 제 2 단계;
영상처리부가 상기 전-처리된 영상을 정규화하고, 미리 세팅된 표준 마스크 템플릿을 이용해서 관심 영역 (ROI)을 분할 및 추출하는 제 3 단계;
판단부가 상기 분할 및 추출된 관심 영역을 이용하여, 상기 적어도 하나의 환자의 뇌 대혈관 (Cerebral Large Vessel)의 이상 여부를 판단하는 제 4 단계;
상기 적어도 하나의 환자의 뇌 대혈관 (Cerebral Large Vessel)에 이상이 존재하는 경우, 상기 판단부가 상기 분할 및 추출된 관심 영역을 이용하여, 상기 적어도 하나의 환자의 ASPECTS를 추정하는 제 5 단계; 및
상기 판단부가 상기 추정된 ASPECTS가 미리 지정된 수치 이상인 경우에만, 상기 적어도 하나의 환자가 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인 것으로 판별하는 제 6 단계; 를 포함하고,

상기 제 6 단계에서, 상기 판단부는,
상기 추정된 ASPECTS가 상기 미리 지정된 수치 미만인 경우, 상기 적어도 하나의 환자에 상기 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 없고, 보존적 치료(conservative care)가 필요한 환자인 것으로 판별하고,
상기 추정된 ASPECTS가 미리 지정된 수치 이상인 경우에만, 상기 적어도 하나의 환자가 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 뇌졸중 진단 정보를 제공하는 방법.
A first step of obtaining, by the image acquisition unit, a non-contrast CT image related to the brain of at least one patient;
The pre-processing unit pre-processes the non-contrast CT image and, based on the pre-processed image, whether the at least one patient is in a No hemorrhage state or a Hemorrhage state A second step of determining whether or not;
A third step of normalizing the pre-processed image by an image processing unit, and dividing and extracting a region of interest (ROI) using a preset standard mask template;
A fourth step of determining, by a determination unit, whether a cerebral large vessel of the at least one patient is abnormal using the divided and extracted regions of interest;
A fifth step of estimating ASPECTS of the at least one patient by using the divided and extracted regions of interest by the determination unit when there is an abnormality in the cerebral large vessel of the at least one patient; And
A sixth step of determining that the at least one patient is a patient to which Mechanical Thrombectomy can be applied only when the estimated ASPECTS is greater than or equal to a predetermined value; Including,

In the sixth step, the determination unit,
When the estimated ASPECTS is less than the predetermined value, it is determined that the at least one patient cannot be subjected to the mechanical thrombectomy and is a patient who needs conservative care,
Method for providing AI-based stroke diagnosis information, characterized in that it is determined that the at least one patient is a patient to which mechanical thrombectomy can be applied, only when the estimated ASPECTS is greater than or equal to a predetermined value.
제 1항에 있어서,
상기 제 2 단계는,
상기 전처리부의 노이즈 필터부가 상기 비-조영 CT 영상에서 노이즈를 제거하는 단계;
상기 전처리부의 등록부가 상기 노이즈가 제거된 비-조영 CT 영상 내에 존재하는 객체 내 또는 복수의 객체 간의 이미지들을 공간적으로 정렬하는 코-레지스트레이션(Co-registration)을 수행하는 단계;
상기 전처리부의 스컬 스트리핑부가 상기 코-레지스트레이션이 수행된 CT 영상에서 상기 적어도 하나의 환자의 뇌 구조물이 아닌 부분을 제거하는 스컬-스트리핑(Skull-stripping)을 수행하는 단계; 및
상기 전처리부의 출혈분류부가 상기 스컬-스트리핑이 수행된 CT 영상을 이용하여 상기 적어도 하나의 환자가 비 출혈 (No hemorrhage) 상태인지 또는 출혈 (Hemorrhage) 상태인지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 뇌졸중 진단 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 1,
The second step,
Removing noise from the non-contrast CT image by a noise filter of the preprocessor;
Performing a co-registration of spatially aligning images within an object or between a plurality of objects existing in the non-contrast CT image from which the noise is removed, by the registration unit of the preprocessor;
Performing a skull-stripping in which the skull stripping unit of the preprocessor removes a portion of the CT image on which the co-registration is performed, which is not the brain structure of the at least one patient; And
And determining whether the at least one patient is in a no hemorrhage state or a hemorrhage state by using the scull-striping CT image by the bleeding classification unit of the preprocessor. A method of providing stroke diagnosis information based on artificial intelligence.
제 2항에 있어서,
상기 출혈분류부는, 출혈 (Hemorrhage) 관련 케이스들을 학습한 인공지능 모델을 기초로, 상기 스컬-스트리핑이 수행된 CT 영상을 이용하여 상기 적어도 하나의 환자가 비 출혈 (No hemorrhage) 상태인지 또는 출혈 (Hemorrhage) 상태인지 여부를 판단하고,
상기 출혈분류부의 인공지능 모델은, 상기 적어도 하나의 환자의 비-조영 CT 데이터를 사용하여 학습되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 뇌졸중 진단 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 2,
The bleeding classification unit is based on an artificial intelligence model that has learned about hemorrhage-related cases, and whether the at least one patient is in a No hemorrhage state or bleeding ( Hemorrhage) state or not,
The artificial intelligence model of the bleeding classification unit is learned by using the non-contrast CT data of the at least one patient.
제 1항에 있어서,
상기 제 3 단계는,
상기 영상처리부의 템플릿 세팅부가 상기 표준 마스크 템플릿을 미리 세팅하는 단계;
상기 영상처리부의 영상 정규화부가 상기 전-처리된 영상을 정규화하는 단계; 및
상기 영상처리부의 처리부가 상기 정규화된 영상에 상기 미리 세팅된 표준 마스크 템플릿을 적용하여, 관심 영역 (ROI)을 분할 및 추출하는 단계;를 포함하고,
상기 적어도 하나의 환자가 비 출혈 (No hemorrhage) 상태인 것으로 판단된 경우에만 동작하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 뇌졸중 진단 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 1,
The third step,
Pre-setting the standard mask template by a template setting unit of the image processing unit;
Normalizing the pre-processed image by an image normalization unit of the image processing unit; And
A step of dividing and extracting a region of interest (ROI) by applying the preset standard mask template to the normalized image by a processing unit of the image processing unit; and
A method of providing stroke diagnosis information based on artificial intelligence, characterized in that it operates only when it is determined that the at least one patient is in a no hemorrhage state.
제 1항에 있어서,

상기 제 4 단계는,
상기 판단부의 Ischemia 분류부가 상기 분할 및 추출된 관심 영역을 이용하여, 상기 적어도 하나의 환자의 뇌에 허혈 (Ischemia)이 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단부의 Large Vessel Occlusion 판단부가 상기 허혈 (Ischemia)이 존재하는 경우, 상기 적어도 하나의 환자의 뇌 대혈관 (Cerebral Large Vessel)의 이상 여부를 판단하는 단계; 를 포함하고,

상기 제 5 단계에서,
상기 판단부의 ASPECTS 판단부는, 상기 뇌 대혈관 (Cerebral Large Vessel)에 이상이 존재하는 경우, 상기 분할 및 추출된 관심 영역을 이용하여, 상기 적어도 하나의 환자의 ASPECTS를 추정하며,

상기 제 6 단계에서,
상기 판단부의 Thrombectomy 판단부는, 상기 추정된 ASPECTS가 미리 지정된 수치 이상인 경우에만, 상기 적어도 하나의 환자가 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 뇌졸중 진단 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 1,

The fourth step,
Determining whether ischemia exists in the brain of the at least one patient by using the divided and extracted region of interest by the Ischemia classification unit of the determination unit; And
Determining whether a Cerebral Large Vessel of the at least one patient is abnormal when the Large Vessel Occlusion determination unit of the determination unit has the ischemia; Including,

In the fifth step,
The ASPECTS determination unit of the determination unit, when an abnormality exists in the cerebral large vessel, estimates ASPECTS of the at least one patient using the segmented and extracted region of interest,

In the sixth step,
The thrombectomy determination unit of the determination unit determines that the at least one patient is a patient to which Mechanical Thrombectomy can be applied only when the estimated ASPECTS is greater than or equal to a predetermined value. How to provide diagnostic information.
제 5항에 있어서,
상기 ASPECTS 판단부는,
상기 분할 및 추출된 관심 영역의 병변 여부 및 형태 분류를 학습한 인공지능 모델을 기초로, 상기 ASPECTS를 추정하고,
상기 관심 영역의 병변 여부 및 형태 분류는,
Old infarct (OI), Recent infarct (RI), Frank hypodensity (FH) 및 Early ischemic sign (EIS)을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 뇌졸중 진단 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 5,
The ASPECTS determination unit,
Estimating the ASPECTS based on an artificial intelligence model that has learned whether the segmented and extracted regions of interest are lesioned and classified,
Classification of the lesion and type of the region of interest,
A method of providing stroke diagnosis information based on artificial intelligence, characterized in that it is performed using Old infarct (OI), Recent infarct (RI), Frank hypodensity (FH) and Early ischemic sign (EIS).
제 5항에 있어서,
상기 추정된 ASPECTS가 미리 지정된 수치 이상인 경우,
상기 Thrombectomy 판단부는,
상기 Ischemia 분류부에서 획득한 정보 및 상기 Large Vessel Occlusion 판단부에서 획득한 정보를 통해 판단된 기준이 미리 지정된 기준 이상인 경우에만 상기 적어도 하나의 환자가 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 뇌졸중 진단 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 5,
If the estimated ASPECTS is more than a predetermined value,
The thrombectomy determination unit,
A patient to whom the at least one patient can apply Mechanical Thrombectomy only when the criteria determined through the information obtained from the Ischemia classification unit and the information obtained from the Large Vessel Occlusion determination unit are equal to or greater than a predetermined standard Method for providing diagnosis information based on artificial intelligence, characterized in that it is determined to be.
제 1항에 있어서,
상기 제 6 단계에서, 상기 적어도 하나의 환자가 기계적 혈전 절제술 (Mechanical Thrombectomy)을 적용할 수 있는 환자인 것으로 판별된 경우,
상기 제 6 단계 이후에는,
통신부가 상기 적어도 하나의 환자에 대한 정보를 미리 지정된 외부로 전송하는 제 7 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 뇌졸중 진단 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 1,
In the sixth step, when it is determined that the at least one patient is a patient to which Mechanical Thrombectomy can be applied,
After the sixth step,
7th step of transmitting, by the communication unit, information on the at least one patient to the outside designated in advance; method for providing stroke diagnosis information based on artificial intelligence, characterized in that it further comprises.
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