KR102227605B1 - Apparatus and method for learning peripheral artery diagnosis image, diagnosis apparatus and method for peripheral lesion artery having significant diffrences using the learning model costructed by the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 딥러닝 모델 학습 기술에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 의료영상을 기반으로 말초동맥 진단영상에 대한 학습을 수행하는 방법과 장치, 및 의료영상을 기반으로 구축된 학습모델을 사용하여 유의한 말초동맥 질환을 진단하는 방법과 장치에 대한 것이다.The present disclosure relates to a deep learning model learning technology, and more specifically, a method and apparatus for learning a peripheral artery diagnostic image based on a medical image, and a learning model built based on a medical image. A method and apparatus for diagnosing peripheral arterial disease are described.
딥러닝(deep learning)은 매우 방대한 양의 데이터를 학습하여, 새로운 데이터가 입력될 경우 학습 결과를 바탕으로 확률적으로 가장 높은 답을 선택하는 것이다. 이러한, 딥러닝은 영상에 따라 적응적으로 동작할 수 있으며, 데이터에 기초하여 모델을 학습하는 과정에서 특성인자를 자동으로 찾아내기 때문에 최근 인공 지능 분야에서 이를 활용하려는 시도가 늘어나고 있는 추세이다.Deep learning is to learn a very large amount of data, and when new data is input, the highest probability is selected based on the learning result. Such deep learning can operate adaptively according to an image, and since it automatically finds a characteristic factor in the process of learning a model based on data, there are increasing attempts to utilize this in the field of artificial intelligence in recent years.
말초동맥 질환을 분석하는 방법으로서 혈관 조영술이 사용되고 있으나, 조영술만으로 병변을 평가할 경우 조영술이 가지는 근본적인 제한점으로 인하여 실제 환자에 대한 말초동맥 질환을 정확하게 진단하지 못하는 문제가 있다. 특히, 말초동맥 질환을 정확하게 분석하기 위해서는 고속의 x-ray angiography가 요구되나, x-ray angiography의 촬영시 발생되는 방사선 노출문제로 이를 적용하기 어려운 문제가 있다.Angiography is used as a method of analyzing peripheral arterial disease, but there is a problem in that the peripheral arterial disease in an actual patient cannot be accurately diagnosed due to the fundamental limitations of angiography when the lesion is evaluated only by angiography. In particular, high-speed x-ray angiography is required in order to accurately analyze peripheral arterial disease, but there is a problem in that it is difficult to apply it due to a radiation exposure problem that occurs during imaging of x-ray angiography.
본 개시의 기술적 과제는 학습모델을 사용하여 말초동맥 진단영상을 구성하고, 이를 기반으로 말초동맥 질환을 판별하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.An object of the present disclosure is to provide a method and apparatus for constructing a peripheral arterial diagnosis image using a learning model, and determining peripheral arterial disease based on this.
본 개시의 다른 기술적 과제는 신뢰도 높은 말초동맥 진단영상을 구성할 수 있는 학습 모델을 구축하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.Another technical problem of the present disclosure is to provide a method and apparatus for constructing a learning model capable of constructing a highly reliable peripheral artery diagnostic image.
본 개시의 또 다른 기술적 과제는 말초동맥 진단영상에서 조영제가 채워지는 속도 또는 씻겨지는 속도를 보다 정확하게 측정하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.Another technical problem of the present disclosure is to provide a method and apparatus for more accurately measuring the rate of filling or washing of a contrast agent in a diagnostic image of a peripheral artery.
본 개시의 또 다른 기술적 과제는 말초동맥 진단영상에서 조영제가 채워지는 속도 또는 씻겨지는 속도를 기반으로, 시술 후 재관류의 상태를 확인하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.Another technical problem of the present disclosure is to provide a method and apparatus for confirming a state of reperfusion after a procedure based on a rate at which a contrast agent is filled or washed out in a peripheral artery diagnostic image.
본 개시의 또 다른 기술적 과제는 말초동맥 진단영상에서 조영제가 채워지는 속도 또는 씻겨지는 속도를 기반으로, 예후예측력을 검증하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.Another technical problem of the present disclosure is to provide a method and apparatus for verifying prognosis predictive power based on a rate at which a contrast agent is filled or washed out in a peripheral artery diagnostic image.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present disclosure are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present disclosure belongs from the following description. I will be able to.
본 개시의 일 양상에 따르면, 인공지능 기반의 말초동맥 협착 진단 장치가 제공될 수 있다. 상기 장치는, 말초동맥이 포함된 진단영역의 혈관조영 영상을 기반으로 하는 말초동맥 영상을 입력하는 데이터 입력부와, 미리 정해진 시간 단위를 기준으로 획득된 상기 말초동맥 영상의 모션 변화에 기초하여 학습기반 서브 말초동맥 영상을 구성하는 보간영상 학습모델을 구비하며, 상기 보간영상 학습모델을 사용하여 상기 말초동맥 영상에 대응되는 서브 말초동맥 영상을 생성하는 말초동맥 영상 보간부와, 상기 데이터 입력부 및 말초동맥 영상 보간부에서 제공되는 정보를 확인하여 유의한 말초동맥 질환을 분석하는 말초동맥 영상 분석부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present disclosure, an apparatus for diagnosing peripheral arterial stenosis based on artificial intelligence may be provided. The apparatus includes a data input unit for inputting a peripheral artery image based on an angiographic image of a diagnostic area including the peripheral artery, and a learning-based learning based on a motion change of the peripheral artery image acquired based on a predetermined time unit. A peripheral artery image interpolation unit having an interpolation image learning model constituting a sub peripheral artery image, and generating a sub peripheral artery image corresponding to the peripheral artery image using the interpolation image learning model, the data input unit and the peripheral artery It may include a peripheral artery image analysis unit for analyzing significant peripheral artery disease by checking information provided from the image interpolation unit.
본 개시의 다른 양상에 따르면, 인공지능 기반으로 말초동맥 질환을 진단하는 방법이 제공될 수 있다. 상기 방법은, 미리 정해진 시간 단위를 기준으로 획득된 말초동맥 영상의 모션 변화에 기초하여 학습기반 서브 말초동맥 영상을 구성하는 보간영상 학습모델을 학습하는 과정과, 상기 보간영상 학습모델을 사용하여 상기 말초동맥 영상에 대응되는 학습기반 서브 말초동맥 영상을 생성하는 과정과, 상기 말초동맥 영상 및 상기 학습기반 서브 말초동맥 영상을 확인하여 유의한 말초동맥 질환을 분석하는 과정을 포함할 수 있다. According to another aspect of the present disclosure, a method of diagnosing peripheral arterial disease based on artificial intelligence may be provided. The method includes a process of learning an interpolated image learning model constituting a learning-based sub-peripheral artery image based on a change in motion of a peripheral artery image acquired based on a predetermined time unit, and the interpolation image learning model using the interpolated image learning model. A process of generating a learning-based sub-peripheral artery image corresponding to a peripheral artery image, and a process of analyzing a significant peripheral artery disease by checking the peripheral artery image and the learning-based sub-peripheral artery image.
본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.Features briefly summarized above with respect to the present disclosure are only exemplary aspects of the detailed description of the present disclosure described below, and do not limit the scope of the present disclosure.
본 개시에 따르면, 학습모델을 사용하여 말초동맥 진단영상을 구성하고, 이를 기반으로 말초동맥 질환을 진단하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다. According to the present disclosure, a method and apparatus for constructing a peripheral arterial diagnosis image using a learning model and diagnosing peripheral arterial disease based on this may be provided.
또한, 본 개시에 따르면, 학습모델을 기반으로 구성된 말초동맥 진단영상을 사용하여 말초동맥 질환을 정확하게 결정하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.In addition, according to the present disclosure, a method and an apparatus for accurately determining peripheral arterial disease using a peripheral arterial diagnosis image configured based on a learning model may be provided.
또한, 본 개시에 따르면, 신뢰도 높은 말초동맥 진단영상을 구성할 수 있는 학습 모델을 구축하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다. In addition, according to the present disclosure, a method and apparatus for constructing a learning model capable of constructing a highly reliable diagnostic image of a peripheral artery may be provided.
또한, 본 개시에 따르면, 말초동맥 진단영상에서 조영제가 채워지는 속도 또는 씻겨지는 속도를 보다 정확하게 측정하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.In addition, according to the present disclosure, a method and apparatus for more accurately measuring the rate at which a contrast agent is filled or washed out in a peripheral artery diagnostic image may be provided.
또한, 본 개시에 따르면, 말초동맥 진단영상에서 조영제가 채워지는 속도 또는 씻겨지는 속도를 기반으로, 시술 후 재관류의 상태를 확인하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.In addition, according to the present disclosure, a method and apparatus for checking a state of reperfusion after a procedure may be provided based on a rate at which a contrast agent is filled or washed out in a peripheral artery diagnostic image.
또한, 본 개시에 따르면, 말초동맥 진단영상에서 조영제가 채워지는 속도 또는 씻겨지는 속도를 기반으로, 예후예측력을 검증하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.In addition, according to the present disclosure, a method and apparatus for verifying prognosis predictive power may be provided based on a rate at which a contrast agent is filled or washed out in a peripheral artery diagnostic image.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present disclosure are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. will be.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 말초동맥 진단영상 학습장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따른 말초동맥 진단영상 학습장치에 사용되는 학습 데이터 셋을 예시하는 도면이다.
도 2b는 본 개시의 일 실시예에 따른 말초동맥 진단영상 학습장치에 사용되는 말초동맥 영상과 서브 말초동맥 영상 사이의 관계를 예시하는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 말초동맥 진단영상 학습장치에 구비된 보간영상 학습모델의 구조를 예시하는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 말초동맥 질환 진단 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 말초동맥 진단영상 학습방법의 순서를 도시하는 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 말초동맥 질환 진단 방법의 순서를 도시하는 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 말초동맥 진단영상 학습장치 및 방법과, 말초동맥 질환 진단 장치 및 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 예시하는 블록도이다. 1 is a block diagram showing the configuration of a peripheral artery diagnostic image learning apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
2A is a diagram illustrating a learning data set used in a peripheral artery diagnostic image learning apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
2B is a diagram illustrating a relationship between a peripheral artery image and a sub-peripheral artery image used in a peripheral artery diagnostic image learning apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a diagram illustrating a structure of an interpolation image learning model provided in the peripheral artery diagnostic image learning apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a block diagram illustrating a configuration of an apparatus for diagnosing peripheral arterial disease according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a flowchart illustrating a procedure of a method for learning a diagnostic image of a peripheral artery according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
6 is a flowchart illustrating a procedure of a method for diagnosing peripheral arterial disease according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a block diagram illustrating an apparatus and method for learning peripheral artery diagnostic images and a computing system that executes the apparatus and method for diagnosing peripheral artery diseases according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the embodiments. However, the present disclosure may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 개시의 실시예를 설명함에 있어서 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면에서 본 개시에 대한 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.In describing an embodiment of the present disclosure, when it is determined that a detailed description of a known configuration or function may obscure the subject matter of the present disclosure, a detailed description thereof will be omitted. In addition, parts not related to the description of the present disclosure in the drawings are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts.
본 개시에 있어서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결", "결합" 또는 "접속"되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결관계뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 존재하는 간접적인 연결관계도 포함할 수 있다. 또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소를 "포함한다" 또는 "가진다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present disclosure, when a component is said to be "connected", "coupled" or "connected" with another component, it is not only a direct connection relationship, but also an indirect connection relationship in which another component exists in the middle. It may also include. In addition, when a certain component "includes" or "have" another component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. .
본 개시에 있어서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 특별히 언급되지 않는 한 구성요소들간의 순서 또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 따라서, 본 개시의 범위 내에서 일 실시예에서의 제1 구성요소는 다른 실시예에서 제2 구성요소라고 칭할 수도 있고, 마찬가지로 일 실시예에서의 제2 구성요소를 다른 실시예에서 제1 구성요소라고 칭할 수도 있다. In the present disclosure, terms such as first and second are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, and do not limit the order or importance of the components unless otherwise noted. Accordingly, within the scope of the present disclosure, a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment, and similarly, a second component in one embodiment is referred to as a first component in another embodiment. It can also be called.
본 개시에 있어서, 서로 구별되는 구성요소들은 각각의 특징을 명확하게 설명하기 위함이며, 구성요소들이 반드시 분리되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 복수의 구성요소가 통합되어 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있고, 하나의 구성요소가 분산되어 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있다. 따라서, 별도로 언급하지 않더라도 이와 같이 통합된 또는 분산된 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다. In the present disclosure, components that are distinguished from each other are intended to clearly describe each feature, and do not necessarily mean that the components are separated. That is, a plurality of components may be integrated into one hardware or software unit, or one component may be distributed to form a plurality of hardware or software units. Therefore, even if not stated otherwise, such integrated or distributed embodiments are also included in the scope of the present disclosure.
본 개시에 있어서, 다양한 실시예에서 설명하는 구성요소들이 반드시 필수적인 구성요소들은 의미하는 것은 아니며, 일부는 선택적인 구성요소일 수 있다. 따라서, 일 실시예에서 설명하는 구성요소들의 부분집합으로 구성되는 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다. 또한, 다양한 실시예에서 설명하는 구성요소들에 추가적으로 다른 구성요소를 포함하는 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다. In the present disclosure, components described in various embodiments do not necessarily mean essential components, and some may be optional components. Accordingly, an embodiment consisting of a subset of components described in an embodiment is also included in the scope of the present disclosure. In addition, embodiments including other elements in addition to the elements described in the various embodiments are included in the scope of the present disclosure.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들에 대해서 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 말초동맥 진단영상 학습장치의 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a peripheral artery diagnostic image learning apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
도 1을 참조하면, 말초동맥 진단영상 학습장치(100)는 말초동맥(peripheral arterial)이 존재하는 영역(예, 팔, 다리 등)(이하, 'PAR(peripheral vascular region)' 이라 함)을 대상으로 촬영한 혈관조영 영상을 입력받고, 말초동맥 영역의 영상(이하, '말초동맥 영상'이라 함)을 학습하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 말초동맥 진단영상 학습장치(100)는 말초동맥 영상 학습부(110) 및 보간영상 학습부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the peripheral artery diagnostic image learning apparatus 100 targets a region (eg, arms, legs, etc.) in which a peripheral arterial exists (hereinafter referred to as a'peripheral vascular region (PAR)'). It may be configured to receive an angiographic image captured by the user and learn an image of a peripheral artery region (hereinafter, referred to as a “peripheral artery image”). Specifically, the peripheral artery diagnostic image learning apparatus 100 may include a peripheral artery
본 개시의 일 실시예에서, PAR 혈관조영 영상은 PAR을 혈관 조영술로 촬영한 영상으로서, 2차원 X-ray angiography 영상일 수 있다. 그리고, 말초동?? 영상은 PRA의 혈관조영 영상으로부터, 말초동맥이 위치한 영역이 분할(segmentation)된 영상일 수 있다.In an embodiment of the present disclosure, the PAR angiography image is an image obtained by angiography of PAR, and may be a 2D X-ray angiography image. And, the peripheral dong?? The image may be an image in which a region in which a peripheral artery is located is segmented from an angiographic image of a PRA.
말초동맥 영상 학습부(110)는 말초동맥(Peripheral Artery) 검출 학습모델(이하, 'PA 검출 학습모델'이라 함)(111)에 대한 학습을 수행하는 구성부로서, PAR의 혈관조영 영상의 입력에 대응되는 말초동맥 영상을 출력하는 PA 검출 학습모델(111)의 학습을 수행할 수 있다. 이를 위해, 말초동맥 영상 학습부(110)는 PA 검출 학습모델의 학습을 제어하는 PA 검출 학습 제어부(113)를 구비할 수 있다.The peripheral artery
말초동맥 진단영상 학습장치(100)는 말초동맥 영상 학습부(110) 및 보간영상 학습부(130)의 학습에 필요한 학습 데이터 셋(200, 도 2a 참조)을 준비할 수 있다. 학습 데이터 셋(200)은 PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)과, PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)에서 말초동맥 영역을 추출 및 분할(segmentation)한 말초동맥 영상(211, 212, 213)을 포함할 수 있다. The peripheral artery diagnostic image learning apparatus 100 may prepare a learning data set 200 (refer to FIG. 2A) required for learning by the peripheral artery
추가적으로, PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)은 2차원 X-ray 기반의 영상일 수 있는데, X-ray 기반의 영상은 방사선을 사용하여 획득되는 영상이므로 환자의 방사선 노출 문제로 인해 초당 프레임 수를 늘리는데 한계가 있다. 따라서, PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)을 사용하여 말초동맥 질환을 진단하는데 한계가 있으며, PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)을 기반으로 질환을 진단하는 것에 대한 신뢰성 문제가 제기되기도 한다. PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)은 통상적으로 사용되는 초당 프레임 수에 기반하여 구성된 영상일 수 있으며, 보간영상 학습부(130)는 통상적으로 사용되는 초당 프레임 수의 말초동맥 영상(211, 212, 213)을 사용하여, 상대적으로 더 많은 수의 프레임을 보간하도록 보간영상 학습모델의 학습을 수행한다. 이를 위해, 학습 데이터 셋(200)은 PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)에 기초한 말초동맥 영상(211, 212, 213)보다 상대적으로 더 큰 프레임 레이트로 획득된 서브 말초동맥 영상(221, 222, 223)을 포함할 수 있다. 예컨대, 혈관조영 영상(201, 202, 203)에 기초한 말초동맥 영상(211, 212, 213)은 7.5fps, 10fps, 15fps 등을 기준으로 구성된 영상일 수 있으며, 서브 말초동맥 영상(221, 222, 223)은 30fps, 60fps. 120fps 등을 기준으로 구성되며, 시간적으로 말초동맥 영상(211, 212, 213)의 사이에 존재하는 영상일 수 있다(도 2b 참조). Additionally, PAR angiographic images (201, 202, 203) may be 2D X-ray-based images.Since X-ray-based images are images acquired using radiation, There is a limit to increasing the number of frames. Therefore, there is a limitation in diagnosing peripheral arterial disease using PAR angiographic images (201, 202, 203), and reliability problems in diagnosing diseases based on PAR angiographic images (201, 202, 203) May be raised. The
PA 검출 학습 제어부(113)는 PA 검출 학습모델(111)에 PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)이 입력되고, PA 검출 학습모델(111)의 목적 변수(groundtruth)로서 말초동맥 영상(211, 212, 213)이 제공되도록 제어할 수 있다(도 3a 참조). 이에 따라, PA 검출 학습모델(111)은 CNN 기반의 학습모델로 구성될 수 있으며, PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)에 대응되는 말초동맥 영상(211, 212, 213)을 출력하도록 학습될 수 있다.The PA detection
또한, PA 검출 학습 제어부(113)는 PA 검출 학습모델(111)의 학습을 수행한 후, PA 검출 학습모델(111)에 PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)을 입력하여, 그에 대응되는 출력값을 확인할 수 있으며, 확인된 출력값을 학습 데이터 셋(200)의 말초동맥 영상(211, 212, 213)의 값과 비교하여, PA 검출 학습모델(111)의 성능을 평가할 수 있다. 그리고, PA 검출 학습 제어부(113)는 PA 검출 학습모델(111)에 포함된 변수를 튜닝하여 PA 검출 학습모델(111)의 성능을 제어할 수 있다.In addition, the PA detection
나아가, 말초동맥 영상 학습부(110)는 PA 검출 학습모델(111)에 입력되는 PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)의 전처리를 수행하는 전처리부(112)를 더 포함할 수 있다. 전처리부(112)는 PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)에 대한 혈관 강화(BVE; Blood Vessel Enhancement)를 처리하는 BVE 처리부(112a)와, 혈관 강화 처리된 상기 혈관조영 영상을 미리 정해진 임계값을 기준으로 이진화하여 이진화 영상을 구성하는 이진화 처리부(112b)를 포함할 수 있다. 나아가, 이진화 처리부(112b)는, 혈관 강화 처리된 혈관조영 영상의 상태 및 환경을 고려하여 이진화의 기준이되는 임계값을 능동적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 이진화 처리부(112b)는 BVE 처리부(112a)를 통해 혈관 강화 처리된 조영 영상을 임계값을 기준으로 이진화하여 이진화 영상을 구성할 수 있다. 이진화 기준이 되는 임계값은 이미지를 전처리부(112)에서 추출되는 PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)을 통계학적인 측면과 필터 등을 결합하여 결정될 수 있다. 예컨대, 이진화 처리부(112b)는 PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)의 초기 이미지(예, 조영제가 투입되지 전에 촬영된 이미지)에 대한 픽셀 값의 통계값을 기준으로 임계값을 설정할 수 있다. 그리고, 이진화 처리부(112b)는 노이즈 제거에 강한 칼만 필터(Kalman Filter)와 같은 필터와 히스토그램 평활화(Histogram Equalization) 필터 등을 적용하여 임계값을 재설정하고, 각 이미지(또는 프레임)마다 능동적으로 임계값을 설정할 수 있다. 이진화 처리부(112b)는 PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)의 픽셀 값을 반영하여 임계값을 설정할 수 있으며, 이렇게 설정된 임계값을 기분으로 이진화를 유동적으로 조절할 수 있다. 결국, 이진화 처리부(112b)는 밝기 또는 농도가 다른 환경의 PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)이 입력되더라도, 능동적으로 이진화를 제어할 수 있다.Further, the peripheral artery
나아가, 전처리부(112)는 PAR의 혈관조영 영상(201, 202, 203)의 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부(112c)와, 노이즈가 제거된 상기 PAR의 혈관조영 영상을 정규화하는 데이터 정규화부(112d)를 더 포함할 수 있다. 노이즈 제거부(112c)와 데이터 정규화부(112d)는 BVE 처리부(112a)의 전단에 구비되는 것이 바람직하다.Further, the
추가적으로, PA 검출 학습모델(111)을 통해 검출되는 말초동맥 영상(211, 212, 213)은 동일한 혈관이 서로 다른 개체로 인식되어 분리되거나, 말초동맥 협착을 진단하기에는 상대적으로 너무 작은 크기로 분리될 수 있다. 이를 고려하여, 말초동맥 영상 학습부(110)는 PA 검출 학습모델(111)을 통해 검출되는 말초동맥 영상(211, 212, 213)을 후처리하는 후처리부(114)를 더 포함할 수 있다. In addition, the
후처리부(114)는 PA 검출 학습모델(111)을 통해 검출되는 말초동맥 영상이 동일한 혈관 개체일 경우, 해당 영상을 연결하도록 구성될 수 있다. 또한, PA 검출 학습모델(111)을 통해 검출되는 말초동맥 영상이 미리 정해진 크기보다 상대적으로 작은 크기로 구성될 경우, 후처리부(114)는 해당 말초동맥 영상을 삭제 처리할 수 있다. 구체적으로, 후처리부(114)는 PA 검출 학습모델(111)에서 검출되는 말초동맥 영상의 노이즈 제거, 끊어지게 검출된 동일 혈관끼리의 매핑 및 정해진 크기보다 상대적으로 작은 크기로 검출 시에는 말초동맥 영상에서의 삭제 처리를 수행할 수 있다. 후처리부(114)는 PA 검출 학습모델(111)로부터 검출되는 인공지능 데이터의 값을 조절하여 노이즈를 제거할 수 있다. 즉, 후처리부(114)는 PA 검출 학습모델(111)을 통해 구성되는 영상 데이터에 소정의 필터를 적용하여 노이즈를 제거할 수 있다. 이때, 노이즈 제거에 사용되는 필터는 평균값 필터, 가우시안 필터, 중간값 필터 중, 선택된 하나 또는 둘 이상을 조합된 필터 일 수 있다. 바람직하게, 후처리부(114)는 평균값 필터 및 가우시안 필터를 사용하여 픽셀끼리의 영상을 부드럽게(smoothing) 처리한 후, 처리된 결과에 중간값 필터를 추가 적용하여 노이즈를 제거할 수 있다. When the peripheral arterial image detected through the PA
후처리부(114)는 모폴로지(morphology) 연산과 연결요소 레이블링을 사용하여 동일 혈관끼리의 매핑, 말초동맥 영상의 삭제 처리 등을 수행할 수 있다. 이때, 사용되는 영상은 바이너리 이미지를 사용하므로 이진화 처리를 필요로 한다. 예를 들어, 후처리부(114)는 동일 혈관끼리 매핑하기 위해 “닫힘” 연산인 “팽창 이후 침식” 연산을 먼저 수행한 후, 연결 요소 레이블링 등을 처리할 수 있다. 이와 같이, 후처리부(114)는 “닫힘” 연산을 통해 어둡게 표현된 영역(즉, 0에 가깝게 표현되는 영역)을 노이즈로 설정하여 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 후처리부(114)는 연결 요소 레이블링을 사용하여 “닫힘” 연산으로 연결되지 않은 넓은 범위를 연결할 수 있다. 즉, 후처리부(114)는 픽셀 값이 0으로 끊어지지 않는 영역에 대해 동일한 값을 부여하여 분리할 수 있으며, 나아가, 동일혈관이지만 끊어지게 표현된 영역에 대해 동일한 값을 부여하여 동일 혈관의 연결 등을 처리할 수 있다. The
나아가, 후처리부(114)는 매핑 후 생성되는 영상의 노이즈를 최소화하고, 말초동맥 영상에서의 삭제를 위해 “열림” 연산을 수행할 수 있으며, 이를 통해, 노이즈를 제거하고, 불필요한 영역(예컨대, 돌출된 영역, 미리 정해진 크기보다 상대적으로 작은 크기의 혈관 영역 등)을 제거할 수 있다.Furthermore, the
한편, 보간영상 학습부(130)는, 보간영상 학습모델(131)을 구축하는 구성부로서, 말초동맥 영상 학습부(110)가 제공하는 말초동맥 영상에 대응되는 보간영상의 학습을 수행할 수 있다. 이를 위해, 보간영상 학습부(130)는 보간영상 학습모델(131)의 학습을 제어하는 보간영상 학습 제어부(133)를 구비할 수 있다. Meanwhile, the interpolation
보간영상 학습부(130)는, 말초동맥 영상 학습부(110)로부터 데이터 셋(200)에 포함된 말초동맥 영상(211, 212, 213)을 제공받을 수 있으며, 말초동맥 영상(211, 212, 213)을 보간영상 학습모델(131)의 입력으로 사용하고, 전술한 서브 말초동맥 영상(221, 222, 223)을 보간영상 학습모델(131)의 목적변수로 사용하도록 제어할 수 있다(도 3b 참조). The interpolation
특히, 보간영상 학습모델(131)은 CNN 기반의 학습모델로 구성될 수 있으며, 말초동맥 영상(211, 212, 213)의 모션 필드를 검출하는 신경망을 이용하여 모션 필드를 검출하고, 검출된 모션 필드에 기초하여 서브 말초동맥 영상(221, 222, 223)을 구성하도록 학습될 수 있다. In particular, the interpolation
보간영상 학습 제어부(133)는 보간영상 학습모델(131)의 학습을 수행한 후, 보간영상 학습모델(131)에 말초동맥 영상(211, 212, 213)을 입력하여, 그에 대응되는 출력값을 확인할 수 있으며, 확인된 출력값을 학습 데이터 셋(200)의 서브 말초동맥 영상(221, 222, 223)의 값과 비교하여, 보간영상 학습모델(131)의 성능을 평가할 수 있다. 그리고, 보간영상 학습 제어부(133)는 보간영상 학습모델(131)의 재학습을 제어하거나, 보간영상 학습모델(131)에 포함된 변수를 튜닝하여 보간영상 학습모델(131)의 성능을 제어할 수 있다.The interpolated image
또한, 보간영상 학습부(130)는 혈관조영 영상(또는 말초동맥 영상)과 보간영상에 포함된 모션 필드를 검출하고, 검출된 모션 필드에 기초하여 혈류량 및 혈류 속도를 검출하는 혈류정보 분석부(135)를 포함할 수 있다. 보간영상 학습 제어부(133)는 혈류정보 분석부(135)의 동작을 제어할 수 있으며, 혈류정보 분석부(135)에서 출력되는 혈류량 및 혈류 속도를 기반으로 보간영상 학습모델(131)의 학습을 제어하거나, 보간영상 학습모델(131)의 성능을 제어할 수 있다.In addition, the interpolation
또한, 보간영상 학습부(130)는 미리 정해진 시간 단위를 기준으로 획득된 혈관조영 영상(또는 말초동맥 영상) 사이의 관계 및 모션 변화를 고려하여, 산술기반 보간영상을 구성하는 산술 보간 처리부(137)를 더 포함할 수 있다. 산술 보간 처리부(135)는 산술기반 보간영상을 구성하고, 이(산술기반 보간영상)를 혈류정보 분석부(135)에 제공할 수 있다. 이에 기초하여, 혈류정보 분석부(135)는 산술기반 보간영상을 기반으로 산출된 혈류량, 혈류 속도 등을 출력할 수 있다. 전술한 바에 기초하여, 보간영상 학습 제어부(133)는 산술기반 보간영상을 기반으로 산출된 혈류량, 혈류 속도 등을, 보간영상 학습모델(131)의 목적변수로 사용된 서브 말초동맥 영상(221, 222, 223), 혈류량, 혈류 속도 등과 비교하여 산술 보간 처리부(135)의 성능을 평가할 수 있다. 나아가, 보간영상 학습 제어부(133)는 보간영상 학습모델(131)의 성능과 산술 보간 처리부(137)의 성능을 기반으로 보간영상 학습모델(131)에 포함된 변수를 튜닝하여 보간영상 학습모델(131)의 성능을 제어할 수 있다. 예컨대, 보간영상 학습모델(131)의 성능이 산술 보간 처리부(137)의 성능보다 상대적으로 낮게 나타날 경우, 보간영상 학습 제어부(133)는 보간영상 학습모델(131)의 재학습을 제어하거나, 보간영상 학습모델(131)에 포함된 변수를 튜닝하여 보간영상 학습모델(131)의 성능을 제어할 수 있다. 이때, 보간영상 학습모델(131)의 성능과 산술 보간 처리부(137)의 성능은 서브 말초동맥 영상과 산술기반 보간영상의 영상 특성을 분석하여 결정하거나, 또는 서브 말초동맥 영상과 산술기반 보간영상에 기초하여 산출된 혈류량, 혈류속도 등을 분석하여 결정할 수 있다.In addition, the interpolation
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 말초동맥 질환 진단 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a configuration of an apparatus for diagnosing peripheral arterial disease according to an embodiment of the present disclosure.
도 4를 참조하면, 말초동맥 질환 진단 장치(400)는 PAR의 혈관조영 영상을 입력받고, 이에 대응되는 말초동맥 질환의 상태를 검출하도록 구성될 수 있으며, 말초동맥 영상 검출부(410), 말초동맥 영상 보간부(430) 및 말초동맥 영상 분석부(450)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the peripheral arterial
말초동맥 영상 검출부(410)는 PA 검출 학습모델(411)을 구비할 수 있으며 이(411)는 전술한 말초동맥 진단영상 학습장치(100)에 의해 구축된 학습 모델일 수 있다. PA 검출 학습모델(411)은 CNN 기반의 학습모델로 구성될 수 있으며, PAR의 혈관조영 영상에 대응되는 말초동맥 영상을 출력하도록 학습된 모델일 수 있다. The peripheral artery
말초동맥 영상 검출부(410)는 입력되는 혈관조영 영상의 전처리를 수행하는 전처리부(412)를 포함할 수 있다. 전처리부(412)는 혈관조영 영상에 대한 혈관 강화(BVE; Blood Vessel Enhancement)를 처리하는 BVE 처리부(412a)를 포함할 수 있다. The peripheral artery
나아가, 전처리부(412)는 혈관조영 영상의 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부(412b)와, 노이즈가 제거된 상기 혈관조영 영상을 정규화하는 데이터 정규화부(412c)를 더 포함할 수 있다. 노이즈 제거부(412b)와 데이터 정규화부(412c)는 BVE 처리부(412a)의 전단에 구비되는 것이 바람직하다.Furthermore, the
또한, 말초동맥 영상 검출부(410)는 후처리부(414)를 더 포함할 수 있다. 후처리부(414)는 PA 검출 학습모델(411)에서 출력되는 말초동맥 영상으로부터 혈관 영역의 중앙선을 검출하고, 검출된 중앙선을 말초동맥 영상에 적용한 영상을 출력할 수 있다. 이때, 후처리부(414)는 최소 경로 접근법(minimal path approach)에 기초하여 중앙선 검출을 수행할 수 있다.In addition, the peripheral artery
후처리부(414)가 중앙선을 말초동맥 영상에 적용한 영상을 제공하는 것을 예시하였으나, 본 개시가 이를 한정하는 것은 아니며, 본 개시의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 후처리부(414)는 혈관영역과 배경영역을 구분하여 이진화한 영상에 혈관 영역의 중앙선을 적용한 영상을 출력할 수도 있다. It is illustrated that the
추가적으로, PA 검출 학습모델(411)을 통해 검출되는 말초동맥 영상은 동일한 혈관이 서로 다른 개체로 인식되어 분리되거나, 말초동맥 질환을 진단하기에는 상대적으로 너무 작은 크기로 분리될 수 있다. 이를 고려하여, 후처리부(414)는 PA 검출 학습모델(411)을 통해 검출되는 말초동맥 영상이 동일한 혈관 개체일 경우, 해당 영상을 연결하도록 구성될 수 있다. 또한, PA 검출 학습모델(411)을 통해 검출되는 말초동맥 영상이 미리 정해진 크기보다 상대적으로 작은 크기로 구성될 경우, 후처리부(414)는 해당 말초동맥 영상을 삭제 처리할 수 있다.Additionally, the peripheral arterial image detected through the PA
말초동맥 영상의 병합 또는 삭제 처리는 PA 검출 학습모델(411)에서 출력되는 말초동맥 영상을 대상으로 이루어질 수 있으며, 말초동맥 영상의 병합 또는 삭제 처리가 완료된 영상을 대상으로 혈관 영역의 중앙선을 검출하고, 검출된 중앙선을 말초동맥 영상에 적용할 수 있다.The process of merging or deleting the peripheral artery image may be performed on the peripheral artery image output from the PA
추가적으로, 말초동맥 영상 검출부(410)는 후처리부(414)를 통해 출력되는 적어도 하나의 말초동맥 영상을 조합하여 3차원의 말초동맥 영상을 구성하는 3차원 영상 재구성부(417)를 더 포함할 수 있다. 이때, 3차원 영상 재구성부(417)는 말초동맥 영상의 중심선을 기준으로 적어도 하나의 말초동맥 영상을 조합하여 3차원의 영상을 구성할 수 있다. 더불어 2차원 보간 영상을 기반으로 3차원 보간 영상을 구성하여 출력 또한 가능하다.Additionally, the peripheral artery
한편, 말초동맥 영상 보간부(430)는, 보간영상 학습모델(431)을 구비할 수 있으며, 이(431)는 전술한 말초동맥 진단영상 학습장치(100)에 의해 구축된 학습 모델일 수 있다. 보간영상 학습모델(431)은 CNN 기반의 학습모델로 구성될 수 있으며, 말초동맥 영상에 대응되는 서브 말초동맥 영상을 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 보간영상 학습모델(431)에 입력되는 말초동맥 영상은 제1프레임 레이트를 기준으로 생성된 프레임 영상일 수 있으며, 서브 말초동맥 영상은 제2프레임 레이트를 기준으로 생성되는 영상으로로서 제2프레임 레이트는 제1프레임 레이트보다 상대적으로 더 큰값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 말초동맥 영상이 7.5fps, 10fps, 15fps 등을 기준으로 생성된 프레임 영상일 경우, 서브 말초동맥 영상은 30fps, 60fps. 120fps 등을 기준으로 생성되며, 시간적으로 말초동맥 영상 사이에 존재하는 프레임 영상일 수 있다. 비록, 본 개시의 실시예에서, 말초동맥 영상 및 서브 말초동맥 영상의 프레임 구성을 예시하였으나, 본 개시가 이를 한정하는 것은 아니며, 말초동맥 영상 및 서브 말초동맥 영상의 프레임 취득 속도는 다양하게 변경될 수 있다.Meanwhile, the peripheral artery
특히, 보간영상 학습모델(431)은 CNN 기반의 학습모델로 구성될 수 있으며, 말초동맥 영상의 모션 필드를 검출하고, 검출된 모션 필드에 기초하여 서브 말초동맥 영상을 구성할 수 있다. In particular, the interpolation
이 때, 모션 트랙킹부(435)는 영상에 포함된 객체의 움직임을 추적하는 모션 트래킹 기법을 기반으로 혈관 영역 시작점과 끝점(또는 이에 대응되는 픽셀)을 추적할 수 있다.In this case, the
추가적으로, 말초동맥 영상 보간부(430)는 적어도 하나의 서브 말초동맥 영상을 분석하여, 조영제의 채워짐 여부에 기초하여, 서브 말초동맥 영상의 보간을 제어하는 보간 제어부(437)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 보간 제어부(437)는 상기 말초동맥 영역 또는 서브 말초동맥 영역에 조영제가 충분하게 채워졌는지를 확인하고, 해당 영역의 픽셀에 조영제가 충분하게 채워지지 않았을 경우, 보간영상 학습모델(431)에서 1차적으로 출력된 서브 말초동맥 영상을 다시 보간영상 학습모델(431)의 입력으로 제공하도록 제어할 수 있다. Additionally, the peripheral artery
이에 따라, 보간영상 학습모델(431)은 1차적으로 출력된 서브 말초동맥 영상(예, 1차 서브 말초동맥 영상(예, 30fps 기준으로 보간된 영상))을 재보간하여 구성된 2차 서브 말초동맥 영상(예, 60fps 기분으로 보간된 영상)을 구성하여 출력할 수 있으며, 2차 서브 말초동맥 영상을 대상으로 후처리 및 모션 트랙킹이 수행될 수 있다. Accordingly, the interpolation
나아가, 보간 제어부(437)는, 목적 영역의 픽셀에 조영제가 충분하게 채워질 때까지 전술한 재보간, 후처리, 및 모션 트랙킹이 수행되도록 보간영상 학습모델(431), 및 모션 트랙킹부(435)의 동작을 제어할 수 있다.Furthermore, the
한편, 말초동맥 영상 분석부(450)는 말초동맥 영상 보간부(430)에서 제공되는 정보를 확인하고, 이를 기반으로 말초동맥 질환을 분석할 수 있다. Meanwhile, the peripheral artery
예를 들어, 말초동맥 영상 분석부(450)는 PFC 분석부(451) 및 PCFC 분석부(452)를 포함할 수 있다. For example, the peripheral artery
PFC 분석부(451)는 말초동맥 영상 및 서브 말초동맥 영상을 사용하여 혈류량 또는 혈류 속도 등을 확인하고, PFC(peripheral artery frame count) 분석을 사용하여 원하는 지점에서의 유속을 산출할 수 있다. 또한, PFC 분석부(451)는 말초동맥 영상 및 서브 말초동맥 영상을 분석하여 조영제가 말초동맥으로 유입된 시점부터 동일 말초동맥 원위부의 특정 경계 영역까지 도달하는데 소요되는 시간을 분석할 수 있다. 예를 들어, 조영제가 혈관에 주입될 경우 혈관 조영영상에서 혈관 내의 밝기 변화가 발생될 수 있는데, PFC 분석부(451)는 이를 고려하여 조영제가 채워지는 시간을 확인할 수 있다. 즉, PFC 분석부(451)는 혈관 중앙선 위의 기준점들을 기준으로 해당 기준점들의 밝기 변화를 확인하고, 이(기준점들의 밝기 변화)에 기초하여 기준점들 사이에 조영제가 채워지는 시간을 확인할 수 있다. 이때, PFC 분석부(451)는 기준점들의 밝기 변화가 발생되는 프레임, 즉, 말초동맥 영상의 프레임 및 서브 말초동맥 영상의 프레임을 카운팅하여 조영제가 채워지는 시간을 산출할 수 있다.The
나아가, 혈액을 투석하는 당뇨환자의 경우 미세혈관의 저항에 차이가 생기므로, 일반 환자군과는 다른 PFC 특성을 나타낸다. 이를 고려하여, 일반 환자군과 특정 질병을 갖는 환자군에 상관없이 말초동맥 질환을 분설할 필요가 있다. PCFC 분석부(452)는 PCFC(peripheral artery clearance frame count) 처리하여, 말초동맥 영역에서 조영제가 씻겨나가는 시간을 분석할 수 있다.Furthermore, in the case of diabetic patients dialysis with blood, there is a difference in the resistance of microvessels, thus exhibiting a PFC characteristic different from that of the general patient group. In consideration of this, it is necessary to divide peripheral arterial disease irrespective of the general patient group and the patient group having a specific disease. The
나아가, PFC 분석부(451) 또는 PCFC 분석부(452)는 ABI(Ankle-Brachial Index), TBI(Toe Brachial Index) 등과 같이 혈관 상태를 확인하는 지표를 고려하여, 말초동맥 질환을 분석할 수 있다. 예를들어, PFC 분석부(451) 또는 PCFC 분석부(452)는 말초동맥 질환에 대한 치료전 및 치료후의 PFC, PCFC, ABI, TBI 등을 확인하고, 이를 기반으로 시술후의 재관류 상태나 예후예측력을 확인할 수 있다.Further, the
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 말초동맥 진단영상 학습방법의 순서를 도시하는 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a procedure of a method for learning a diagnostic image of a peripheral artery according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따른 말초동맥 진단영상 학습방법은 전술한 말초동맥 진단영상 학습장치에 의해 수행될 수 있다.The peripheral artery diagnostic image learning method according to an embodiment of the present disclosure may be performed by the peripheral artery diagnostic image learning apparatus described above.
도 5를 참조하면, 우선, S500 단계에서, 말초동맥 진단영상 학습장치는, 보간영상 학습모델(131)의 학습에 필요한 학습 데이터 셋(200, 도 2a 참조)을 준비할 수 있다. 말초동맥 영상(201, 202, 203)은 2차원 X-ray 기반의 영상일 수 있는데, X-ray 기반의 영상은 방사선을 사용하여 획득되는 영상이므로 환자의 방사선 노출 문제로 인해 초당 프레임 수를 늘리는데 한계가 있다. 따라서, 말초동맥 영상(201, 202, 203)을 사용하여 말초동맥 질환을 진단하는데 한계가 있으며, 혈관 말초동맥 조영 영상(201, 202, 203)을 기반으로 질환을 진단하는 것에 대한 신뢰성 문제가 제기되기도 한다. 말초동맥 영상(201, 202, 203)은 통상적으로 사용되는 초당 프레임 수에 기반하여 구성된 영상일 수 있으며, 말초동맥 진단영상 학습장치는 통상적으로 사용되는 초당 프레임 수의 말초동맥 영상(201, 202, 203)을 사용하여, 상대적으로 더 많은 수의 프레임을 보간하도록 보간영상 학습모델의 학습을 수행한다. 이를 위해, 학습 데이터 셋(200)은 말초동맥 영상(201, 202, 203) 보다 상대적으로 더 큰 프레임 레이트로 획득된 서브 말초동맥 영상(221, 222, 223)을 포함할 수 있다. 예컨대, 말초동맥 영상(201, 202, 203)은 7.5fps, 10fps, 15fps 등을 기준으로 구성된 영상일 수 있으며, 서브 말초동맥 영상(221, 222, 223)은 30fps, 60fps. 120fps 등을 기준으로 구성되며, 시간적으로 말초동맥 영상(201, 202, 203)의 사이에 존재하는 영상일 수 있다.Referring to FIG. 5, first, in step S500, the peripheral arterial diagnostic image learning apparatus may prepare a training data set 200 (refer to FIG. 2A) required for learning the interpolated
S510 단계에서, 말초동맥 진단영상 학습장치는 말초동맥 영상(201, 202, 203, 도 2 참조)의 전처리를 수행할 수 있다. 구체적으로, 말초동맥 진단영상 학습장치는 말초동맥 영상(201, 202, 203)에 대한 혈관 강화(BVE; Blood Vessel Enhancement)를 처리할 수 있다(S511c). 그리고, 말초동맥 진단영상 학습장치는 혈관 강화 처리된 상기 말초동맥 영상을 미리 정해진 임계값을 기준으로 이진화하여 이진화 영상을 구성할 수 있다(S511d). 이때, 말초동맥 진단영상 학습장치는, 혈관 강화 처리된 혈관조영 영상의 상태 및 환경을 고려하여 이진화의 기준이되는 임계값을 능동적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 말초동맥 진단영상 학습장치는, 혈관 강화 처리된 조영 영상을 임계값을 기준으로 이진화하여 이진화 영상을 구성할 수 있다. 이진화 기준이 되는 임계값은 말초동맥 영상(201, 202, 203)에 대한 통계학적인 측면과 필터 등을 결합하여 결정될 수 있다. 예컨대, 말초동맥 진단영상 학습장치는 말초동맥 영상(201, 202, 203)의 초기 이미지(예, 조영제가 투입되지 전에 촬영된 이미지)에 대한 픽셀 값의 통계값을 기준으로 임계값을 설정할 수 있다. 그리고, 말초동맥 진단영상 학습장치는 노이즈 제거에 강한 칼만 필터(Kalman Filter)와 같은 필터와 히스토그램 평활화(Histogram Equalization) 필터 등을 적용하여 임계값을 재설정하고, 각 이미지(또는 프레임)마다 능동적으로 임계값을 설정할 수 있다. 말초동맥 진단영상 학습장치는 말초동맥 영상(201, 202, 203)의 픽셀 값을 반영하여 임계값을 설정할 수 있으며, 이렇게 설정된 임계값을 기분으로 이진화를 유동적으로 조절할 수 있다. 결국, 말초동맥 진단영상 학습장치는 밝기 또는 농도가 다른 환경의 말초동맥 영상(201, 202, 203)이 입력되더라도, 능동적으로 이진화를 제어할 수 있다.In step S510, the peripheral artery diagnostic image learning apparatus may perform pre-processing of the
나아가, 말초동맥 진단영상 학습장치는 전처리의 수행시, 혈관 강화(BVE)(S510c) 및 이진화(S510d)의 수행에 앞서, 전술한 혈관조영 영상(201, 202, 203)의 노이즈를 제거하는 단계(S510a), 노이즈가 제거된 상기 혈관조영 영상을 정규화하는 단계(S510b)를 더 처리할 수 있다.Further, the peripheral artery diagnostic image learning apparatus is a step of removing noise from the
한편, 말초동맥 진단영상 학습장치는, 말초동맥 영상에 대응되는 보간영상의 학습을 수행할 수 있다(S520). 이를 위해, 말초동맥 진단영상 학습장치는 데이터 셋(200)에 포함된 말초동맥 영상(201, 202, 203)을 제공받을 수 있으며, 말초동맥 영상(201, 202, 203)을 보간영상 학습모델(131)의 입력으로 사용하고, 전술한 서브 말초동맥 영상(221, 222, 223)을 보간영상 학습모델(131)의 목적변수로 사용하도록 제어할 수 있다(도 3b 참조). Meanwhile, the peripheral artery diagnostic image learning apparatus may learn an interpolated image corresponding to the peripheral artery image (S520). To this end, the peripheral artery diagnostic image learning apparatus may receive
특히, 보간영상 학습모델(131)은 CNN 기반의 학습모델로 구성될 수 있으며, 말초동맥 영상(201, 202, 203)의 모션 필드를 검출하는 신경망을 이용하여 모션 필드를 검출하고, 검출된 모션 필드에 기초하여 서브 말초동맥 영상(221, 222, 223)을 구성하도록 학습될 수 있다. In particular, the interpolation
말초동맥 진단영상 학습장치는 보간영상 학습모델(131)의 학습을 수행한 후, 보간영상 학습모델(131)에 말초동맥 영상을 입력하여, 그에 대응되는 출력값을 확인할 수 있으며, 확인된 출력값을 학습 데이터 셋(200)의 서브 말초동맥 영상(221, 222, 223)의 값과 비교하여, 보간영상 학습모델(131)의 성능을 평가할 수 있다(S530). 그리고, 말초동맥 진단영상 학습장치는 보간영상 학습모델(131)의 재학습을 제어하거나, 보간영상 학습모델(131)에 포함된 변수를 튜닝하여 보간영상 학습모델(131)의 성능을 제어할 수 있다(S540).The peripheral artery diagnostic image learning apparatus performs learning of the interpolated
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 말초동맥 질환 진단 방법의 순서를 도시하는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a procedure of a method for diagnosing peripheral arterial disease according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따른 말초동맥 질환 진단 방법은 전술한 말초동맥 질환 진단 장치에 의해 수행될 수 있다.A method for diagnosing peripheral arterial disease according to an exemplary embodiment of the present disclosure may be performed by the aforementioned apparatus for diagnosing peripheral arterial disease.
우선, 말초동맥 질환 진단 장치는 보간영상 학습모델을 구축하여 준비할 수 있다(S600).First, the peripheral arterial disease diagnosis apparatus may be prepared by constructing an interpolated image learning model (S600).
다음으로, 말초동맥 질환 진단 장치는 입력되는 PAR의 혈관조영 영상의 전처리를 수행할 수 있다(S610). 예컨대, 말초동맥 질환 진단 장치는 PAR의 혈관조영 영상에 대한 혈관 강화(BVE; Blood Vessel Enhancement)를 처리하는 단계(S613) 를 포함할 수 있다. Next, the peripheral arterial disease diagnosis apparatus may perform pre-processing of the angiographic image of the input PAR (S610). For example, the apparatus for diagnosing peripheral arterial disease may include processing a blood vessel enhancement (BVE) for an angiographic image of a PAR (S613).
나아가, 말초동맥 질환 진단 장치는 PAR의 혈관조영 영상의 노이즈를 제거하는 단계(S611)와, 노이즈가 제거된 상기 혈관조영 영상을 정규화하는 단계(612)를 더 포함할 수 있다. Furthermore, the apparatus for diagnosing peripheral arterial disease may further include removing noise from an angiographic image of the PAR (S611) and normalizing the angiographic image from which the noise has been removed (612).
한편, 말초동맥 질환 진단 장치는, 보간영상 학습모델을 구비할 수 있으며, 이는 전술한 말초동맥 진단영상 학습장치(100)에 의해 구축된 학습 모델일 수 있다. 보간영상 학습모델은 CNN 기반의 학습모델로 구성될 수 있으며, 말초동맥 영상에 대응되는 서브 말초동맥 영상을 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 보간영상 학습모델에 입력되는 말초동맥 영상은 제1프레임 레이트를 기준으로 생성된 프레임 영상일 수 있으며, 서브 말초동맥 영상은 제2프레임 레이트를 기준으로 생성되는 영상으로로서 제2프레임 레이트는 제1프레임 레이트보다 상대적으로 더 큰값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 말초동맥 영상이 7.5fps, 10fps, 15fps 등을 기준으로 생성된 프레임 영상일 경우, 서브 말초동맥 영상은 30fps, 60fps. 120fps 등을 기준으로 생성되며, 시간적으로 말초동맥 영상 사이에 존재하는 프레임 영상일 수 있다. 비록, 본 개시의 실시예에서, 말초동맥 영상 및 서브 말초동맥 영상의 프레임 구성을 예시하였으나, 본 개시가 이를 한정하는 것은 아니며, 말초동맥 영상 및 서브 말초동맥 영상의 프레임 취득 속도는 다양하게 변경될 수 있다.Meanwhile, the peripheral artery disease diagnosis apparatus may include an interpolation image learning model, which may be a learning model constructed by the aforementioned peripheral artery diagnosis image learning apparatus 100. The interpolated image learning model may be composed of a CNN-based learning model, and a sub-peripheral artery image corresponding to the peripheral artery image may be generated. As described above, the peripheral artery image input to the interpolation image learning model may be a frame image generated based on the first frame rate, and the sub-peripheral artery image is an image generated based on the second frame rate. The frame rate may be set to a relatively larger value than the first frame rate. For example, if the peripheral artery image is a frame image generated based on 7.5fps, 10fps, 15fps, etc., the sub peripheral artery image is 30fps, 60fps. It is generated based on 120 fps or the like, and may be a frame image that exists between peripheral artery images in time. Although, in the embodiment of the present disclosure, the frame configuration of the peripheral artery image and the sub-peripheral artery image is illustrated, the present disclosure is not limited thereto, and the frame acquisition speed of the peripheral artery image and the sub-peripheral artery image may be variously changed. I can.
S620 단계에서, 말초동맥 질환 진단 장치는 말초동맥 영상을 전술한 보간영상 학습모델에 입력하고, 이(말초동맥 영상)에 대응되는 서브 말초동맥 영상을 구성할 수 있다. In step S620, the apparatus for diagnosing peripheral arterial disease may input the peripheral artery image to the above-described interpolation image learning model, and configure a sub-peripheral artery image corresponding to this (peripheral artery image).
이 때, 말초동맥 질환 진단 장치는 영상에 포함된 객체의 움직임을 추적하는 모션 트래킹 기법을 기반으로 혈관 영역 시작점과 끝점(또는 이에 대응되는 픽셀)을 추적할 수 있다(S630). In this case, the apparatus for diagnosing peripheral arterial disease may track a start point and an end point of a blood vessel region (or a pixel corresponding thereto) based on a motion tracking technique for tracking the movement of an object included in the image (S630).
추가적으로, 말초동맥 질환 진단 장치는 후처리된 적어도 하나의 말초동맥 영상을 조합하여 3차원의 말초동맥 영상을 구성할 수 있다(S640). 이때, 말초동맥 질환 진단 장치는 말초동맥 영상의 중심선을 기준으로 적어도 하나의 말초동맥 영상을 조합하여 3차원의 영상을 구성할 수 있다. 더불어 2차원 보간 영상을 바탕으로 3차원 보간 영상 또한 재구성이 가능하다.Additionally, the peripheral arterial disease diagnosis apparatus may configure a 3D peripheral artery image by combining at least one post-processed peripheral artery image (S640). In this case, the apparatus for diagnosing peripheral arterial disease may construct a 3D image by combining at least one peripheral artery image based on a center line of the peripheral artery image. In addition, it is possible to reconstruct a 3D interpolated image based on a 2D interpolated image.
한편, S650 단계에서, 말초동맥 질환 진단 장치는 보간영상 학습모델을 사용하여 말초동맥 영상에 대응되는 서브 말초동맥 영상을 생성할 수 있다. 보간영상 학습모델에 입력되는 말초동맥 영상은 제1프레임 레이트를 기준으로 생성된 프레임 영상일 수 있으며, 서브 말초동맥 영상은 제2프레임 레이트를 기준으로 생성되는 영상으로로서 제2프레임 레이트는 제1프레임 레이트보다 상대적으로 더 큰값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 말초동맥 영상이 7.5fps, 10fps, 15fps 등을 기준으로 생성된 프레임 영상일 경우, 서브 말초동맥 영상은 30fps, 60fps. 120fps 등을 기준으로 생성되며, 시간적으로 말초동맥 영상(211, 212, 213)의 사이에 존재하는 프레임 영상일 수 있다. Meanwhile, in step S650, the apparatus for diagnosing peripheral arterial disease may generate a sub-peripheral artery image corresponding to the peripheral arterial image using an interpolated image learning model. The peripheral artery image input to the interpolation image learning model may be a frame image generated based on the first frame rate, and the sub peripheral artery image is an image generated based on the second frame rate, and the second frame rate is the first. It may be set to a relatively larger value than the frame rate. For example, if the peripheral artery image is a frame image generated based on 7.5fps, 10fps, 15fps, etc., the sub peripheral artery image is 30fps, 60fps. It is generated based on 120 fps or the like, and may be a frame image that exists between the
추가적으로, 말초동맥 질환 진단 장치는 적어도 하나의 서브 말초동맥 영상을 분석하여, 조영제의 채워짐 여부에 기초하여, 서브 말초동맥 영상의 보간을 제어할 수 있다. 예컨대, 말초동맥 질환 진단 장치는 상기 말초동맥 영역 또는 서브 말초동맥 영역에 조영제가 충분하게 채워졌는지를 확인하고(S670), 해당 영역의 픽셀에 조영제가 충분하게 채워지지 않았을 경우(S670-아니오), 보간영상 학습모델에서 1차적으로 출력된 서브 말초동맥 영상을 다시 보간영상 학습모델의 입력으로 제공하도록 제어할 수 있다(S680). Additionally, the apparatus for diagnosing peripheral arterial disease may analyze at least one sub-peripheral artery image and control interpolation of the sub-peripheral artery image based on whether the contrast medium is filled. For example, the peripheral arterial disease diagnosis apparatus checks whether the peripheral artery area or the sub-peripheral artery area is sufficiently filled with a contrast agent (S670), and when the pixel of the corresponding area is not sufficiently filled with the contrast agent (S670-No), The sub-peripheral artery image primarily output from the interpolated image learning model may be controlled to be provided again as an input of the interpolated image learning model (S680).
이에 따라, 보간영상 학습모델은 1차적으로 출력된 서브 말초동맥 영상(예, 1차 서브 말초동맥 영상(예, 30fps 기준으로 보간된 영상))을 재보간하여 구성된 2차 서브 말초동맥 영상(예, 60fps 기분으로 보간된 영상)을 구성하여 출력할 수 있으며, 2차 서브 말초동맥 영상을 대상으로 후처리 및 모션 트랙킹이 수행될 수 있다. Accordingly, the interpolation image learning model is a secondary sub-peripheral artery image (e.g., a secondary sub-peripheral artery image (ex. , An image interpolated at 60 fps mood) may be configured and output, and post-processing and motion tracking may be performed on the secondary sub-peripheral artery image.
나아가, 말초동맥 질환 진단 장치는, 목적 영역의 픽셀에 조영제가 충분하게 채워질 때까지 전술한 재보간, 후처리, 및 모션 트랙킹이 수행되도록 동작을 제어할 수 있다.Further, the peripheral arterial disease diagnosis apparatus may control an operation such that the above-described re-interpolation, post-processing, and motion tracking are performed until the pixels of the target region are sufficiently filled with a contrast agent.
한편, 말초동맥 질환 진단 장치는 말초동맥 영상 및 서브 말초동맥 영상을 기반으로 말초동맥 질환을 분석할 수 있다(S690). Meanwhile, the apparatus for diagnosing peripheral arterial disease may analyze the peripheral arterial disease based on the peripheral arterial image and the sub-peripheral artery image (S690).
예를 들어, 말초동맥 질환 진단 장치는 말초동맥 영상 및 서브 말초동맥 영상을 사용하여 혈류량 또는 혈류 속도 등을 확인하고, PFC(peripheral artery frame count) 분석을 사용하여 원하는 지점에서의 유속을 산출할 수 있다. 또한, 말초동맥 질환 진단 장치는 말초동맥 영상 및 서브 말초동맥 영상을 분석하여 조영제가 말초동맥으로 유입된 시점부터 동일 말초동맥 원위부의 특정 경계 영역까지 도달하는데 소요되는 시간을 분석할 수 있다. 예를 들어, 조영제가 혈관에 주입될 경우 혈관 조영영상에서 혈관 내의 밝기 변화가 발생될 수 있는데, 말초동맥 질환 진단 장치는 이를 고려하여 조영제가 채워지는 시간을 확인할 수 있다. 즉, 말초동맥 질환 진단 장치는 혈관 중앙선 위의 기준점들을 기준으로 해당 기준점들의 밝기 변화를 확인하고, 이(기준점들의 밝기 변화)에 기초하여 기준점들 사이에 조영제가 채워지는 시간을 확인할 수 있다. 이때, 말초동맥 질환 진단 장치는 기준점들의 밝기 변화가 발생되는 프레임, 즉, 말초동맥 영상의 프레임 및 서브 말초동맥 영상의 프레임을 카운팅하여 조영제가 채워지는 시간을 산출할 수 있다.For example, the peripheral artery disease diagnosis apparatus can check the blood flow volume or blood flow rate using peripheral artery images and sub-peripheral artery images, and calculate the flow rate at a desired point using PFC (peripheral artery frame count) analysis. have. In addition, the peripheral arterial disease diagnosis apparatus may analyze a peripheral artery image and a sub-peripheral artery image to analyze a time required to reach a specific boundary region of a distal portion of the same peripheral artery from a time point when a contrast agent is introduced into the peripheral artery. For example, when a contrast agent is injected into a blood vessel, a change in brightness in the blood vessel may occur in an angiographic image, and the peripheral arterial disease diagnosis apparatus may check the time to fill the contrast agent in consideration of this. That is, the apparatus for diagnosing peripheral arterial disease may check the change in brightness of the reference points based on the reference points on the center line of the blood vessel, and check the time when the contrast medium is filled between the reference points based on this (change in brightness of the reference points). In this case, the apparatus for diagnosing peripheral arterial disease may calculate a time for filling the contrast medium by counting frames in which brightness changes of reference points occur, that is, a frame of a peripheral artery image and a frame of a sub peripheral artery image.
나아가, 혈액을 투석하는 당뇨환자의 경우 미세혈관의 저항에 차이가 생기므로, 일반 환자군과는 다른 PFC 특성을 나타낸다. 이를 고려하여, 일반 환자군과 특정 질병을 갖는 환자군에 상관없이 말초동맥 질환을 분설할 필요가 있다. 말초동맥 질환 진단 장치는 PCFC(peripheral artery clearance frame count) 처리하여, 말초동맥 영역에서 조영제가 씻겨나가는 시간을 분석할 수 있다.Furthermore, in the case of diabetic patients dialysis with blood, there is a difference in the resistance of microvessels, thus exhibiting a PFC characteristic different from that of the general patient group. In consideration of this, it is necessary to divide peripheral arterial disease irrespective of the general patient group and the patient group having a specific disease. The apparatus for diagnosing peripheral arterial disease may analyze the time that the contrast agent is washed out from the peripheral artery area by processing PCFC (peripheral artery clearance frame count).
나아가, 말초동맥 질환 진단 장치는 ABI(Ankle-Brachial Index), TBI(Toe Brachial Index) 등과 같이 혈관 상태를 확인하는 지표를 고려하여, 말초동맥 질환을 분석할 수 있다. 예를들어, 말초동맥 질환 진단 장치는 말초동맥 질환에 대한 치료전 및 치료후의 PFC, PCFC, ABI, TBI 등을 확인하고, 이를 기반으로 시술후의 재관류 상태나 예후예측력을 확인할 수 있다.Furthermore, the apparatus for diagnosing peripheral arterial disease may analyze peripheral arterial disease in consideration of an index for confirming a blood vessel state such as an Ankle-Brachial Index (ABI) or Toe Brachial Index (TBI). For example, the apparatus for diagnosing peripheral arterial disease may check PFC, PCFC, ABI, TBI, etc. before and after treatment for peripheral arterial disease, and based on this, it is possible to check the reperfusion state or prognosis after the procedure.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 말초동맥 진단영상 학습장치 및 방법과, 말초동맥 협착 진단 장치 및 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 예시하는 블록도이다. 7 is a block diagram illustrating an apparatus and method for learning peripheral artery diagnostic images and a computing system that executes the apparatus and method for diagnosing peripheral artery stenosis according to an embodiment of the present disclosure.
도 7을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다. The
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.Accordingly, the steps of the method or algorithm described in connection with the embodiments disclosed herein may be directly implemented in hardware executed by the
본 개시의 예시적인 방법들은 설명의 명확성을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 본 개시에 따른 방법을 구현하기 위해서, 예시하는 단계에 추가적으로 다른 단계를 포함하거나, 일부의 단계를 제외하고 나머지 단계를 포함하거나, 또는 일부의 단계를 제외하고 추가적인 다른 단계를 포함할 수도 있다.Although the exemplary methods of the present disclosure are expressed as a series of operations for clarity of description, this is not intended to limit the order in which steps are performed, and each step may be performed simultaneously or in a different order if necessary. In order to implement the method according to the present disclosure, the exemplary steps may include additional steps, other steps may be included excluding some steps, or may include additional other steps excluding some steps.
본 개시의 다양한 실시예는 모든 가능한 조합을 나열한 것이 아니고 본 개시의 대표적인 양상을 설명하기 위한 것이며, 다양한 실시예에서 설명하는 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 적용될 수도 있다.Various embodiments of the present disclosure are not intended to list all possible combinations, but to describe representative aspects of the present disclosure, and matters described in the various embodiments may be applied independently or may be applied in combination of two or more.
또한, 본 개시의 다양한 실시예는 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 그들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 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), 범용 프로세서(general processor), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다. In addition, various embodiments of the present disclosure may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof. For implementation by hardware, 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), general purpose It may be implemented by a processor (general processor), a controller, a microcontroller, a microprocessor, or the like.
본 개시의 범위는 다양한 실시예의 방법에 따른 동작이 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행되도록 하는 소프트웨어 또는 머신-실행가능한 명령들(예를 들어, 운영체제, 애플리케이션, 펌웨어(firmware), 프로그램 등), 및 이러한 소프트웨어 또는 명령 등이 저장되어 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행 가능한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체(non-transitory computer-readable medium)를 포함한다. The scope of the present disclosure is software or machine-executable instructions (e.g., operating systems, applications, firmware, programs, etc.) that cause operations according to the methods of various embodiments to be executed on a device or computer, and such software It includes a non-transitory computer-readable medium (non-transitory computer-readable medium) which stores instructions and the like and is executable on a device or a computer.
Claims (12)
말초동맥이 포함된 진단영역의 혈관조영 영상을 기반으로 하는 말초동맥 영상을 입력하는 데이터 입력부와,
미리 정해진 시간 단위를 기준으로 획득된 상기 말초동맥 영상의 모션 변화에 기초하여 학습기반 서브 말초동맥 영상을 구성하는 보간영상 학습모델을 구비하며, 상기 보간영상 학습모델을 사용하여 상기 말초동맥 영상에 대응되는 서브 말초동맥 영상을 생성하는 말초동맥 영상 보간부와,
상기 데이터 입력부 및 말초동맥 영상 보간부에서 제공되는 정보를 확인하여 유의한 말초동맥 질환을 분석하는 말초동맥 영상 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 말초동맥 질환 진단 장치. In the device for diagnosing peripheral arterial disease,
A data input unit for inputting a peripheral artery image based on an angiographic image of a diagnosis area including the peripheral artery;
It has an interpolation image learning model for constructing a learning-based sub-peripheral artery image based on the motion change of the peripheral artery image acquired based on a predetermined time unit, and corresponds to the peripheral artery image using the interpolated image learning model. A peripheral artery image interpolation unit that generates a sub-peripheral artery image
A peripheral arterial disease diagnosis apparatus based on artificial intelligence, comprising: a peripheral artery image analysis unit for analyzing significant peripheral artery disease by checking information provided from the data input unit and the peripheral artery image interpolation unit.
상기 데이터 입력부는,
상기 혈관조영 영상에 대한 혈관 강화(BVE; Blood Vessel Enhancement)를 처리하는 BVE 처리부와,
혈관 강화 처리된 상기 혈관조영 영상을 미리 정해진 임계값을 기준으로 이진화하여 이진화 영상을 구성하는 이진화 처리부를 구비하고,
상기 이진화 영상을 PA(Peripheral Artery) 검출 학습모델에 제공하는 전처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 말초동맥 질환 진단 장치. The method of claim 1,
The data input unit,
A BVE processing unit that processes blood vessel enhancement (BVE) for the angiographic image,
A binarization processing unit configured to construct a binarized image by binarizing the angiographic image subjected to a blood vessel enhancement process based on a predetermined threshold value,
A peripheral artery disease diagnosis apparatus based on artificial intelligence, comprising a preprocessing unit that provides the binarized image to a learning model for detecting a Peripheral Artery (PA).
상기 전처리부는,
상기 혈관조영 영상의 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부와,
노이즈가 제거된 상기 혈관조영 영상을 정규화하는 데이터 정규화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 말초동맥 질환 진단 장치. The method of claim 2,
The pretreatment unit,
A noise removing unit that removes noise from the angiographic image,
A device for diagnosing peripheral arterial disease based on artificial intelligence, comprising: a data normalization unit for normalizing the angiographic image from which noise has been removed.
상기 데이터 입력부는,
서로 다른 상기 말초동맥 영상에 포함된 적어도 하나의 기준점에 기초하여, 상기 서로 다른 말초동맥 영상에서 말초동맥의 움직임을 추적하는 모션 트랙킹부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 말초동맥 질환 진단 장치. The method of claim 1,
The data input unit,
The apparatus for diagnosing peripheral arterial diseases based on artificial intelligence, comprising a motion tracking unit configured to track a movement of a peripheral artery in the different peripheral artery images based on at least one reference point included in the different peripheral artery images.
상기 말초동맥 영상 보간부는,
상기 말초동맥 영상에 대응되는 상기 서브 말초동맥 영상의 모션 변화에 기초하여, 혈류량 및 혈류 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 말초동맥 질환 진단 장치. The method of claim 1
The peripheral artery image interpolation unit,
The apparatus for diagnosing peripheral arterial disease based on artificial intelligence, comprising estimating a blood flow rate and a blood flow rate based on a change in motion of the sub peripheral artery image corresponding to the peripheral artery image.
상기 보간영상 학습모델은,
상기 말초동맥 영상의 모션 필드를 검출하고, 상기 검출된 모션 필드에 기초하여 서브 말초동맥 영상을 구성하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 말초동맥 질환 진단 장치. The method of claim 1,
The interpolated image learning model,
The apparatus for diagnosing peripheral arterial diseases based on artificial intelligence, comprising detecting a motion field of the peripheral artery image and configuring a sub peripheral artery image based on the detected motion field.
상기 말초동맥 영상 보간부는,
상기 서브 말초동맥 영상에서 상기 말초동맥 영역에 조영제의 채워짐 여부를 확인하고,
상기 조영제의 채워짐 여부를 고려하여, 상기 보간영상 학습모델로 상기 서브 말초동맥 영상의 생성을 요청하는 보간 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 말초동맥 질환 진단 장치. The method of claim 1,
The peripheral artery image interpolation unit,
In the sub peripheral artery image, it is checked whether or not a contrast agent is filled in the peripheral artery region,
And an interpolation control unit for requesting generation of the sub-peripheral artery image using the interpolated image learning model in consideration of whether the contrast medium is filled.
상기 말초동맥 영상 분석부는,
상기 말초동맥 영상 및 서브 말초동맥 영상을 분석하여 조영제가 상기 말초동맥으로 유입된 시점부터 동일 말초동맥 원위부의 특정 경계 영역까지 도달하는데 소요되는 시간을 분석하는 PFC(Peripheral artery Frame Count) 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 말초동맥 질환 진단 장치. The method of claim 1,
The peripheral artery image analysis unit,
Comprising a PFC (Peripheral Artery Frame Count) analyzer for analyzing the peripheral artery image and the sub-peripheral artery image to analyze the time taken for the contrast agent to reach a specific boundary area of the distal peripheral artery Artificial intelligence-based peripheral artery disease diagnosis apparatus, characterized in that.
상기 말초동맥 영상 분석부는,
상기 말초동맥 영역에서 조영제가 씻겨나가는 시간을 분석하는 PCFC(Peripheral artery Clearance Frame Count) 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 말초동맥 질환 진단 장치. The method of claim 8,
The peripheral artery image analysis unit,
A peripheral artery disease diagnosis apparatus based on artificial intelligence, further comprising a PCFC (Peripheral Artery Clearance Frame Count) analysis unit that analyzes a time when the contrast agent is washed out from the peripheral artery region.
상기 말초동맥 영상 분석부는,
상기 말초동맥 영역에서 조영제가 씻겨나가는 상태와 상기 말초동맥에 조영제가 차는 상태에 기초하여, 말초동맥 질환의 상태를 분석하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 말초동맥 질환 진단 장치. The method of claim 9,
The peripheral artery image analysis unit,
An apparatus for diagnosing peripheral arterial disease based on artificial intelligence, comprising analyzing a state of peripheral arterial disease based on a state in which the contrast agent is washed out from the peripheral artery region and a state in which the contrast agent is filled in the peripheral artery.
상기 전자장치가, 미리 정해진 시간 단위를 기준으로 획득된 말초동맥 영상의 모션 변화에 기초하여 학습기반 서브 말초동맥 영상을 구성하는 보간영상 학습모델을 학습하는 과정과,
상기 전자장치가, 상기 보간영상 학습모델을 사용하여 상기 말초동맥 영상에 대응되는 학습기반 서브 말초동맥 영상을 생성하는 과정과,
상기 전자장치가, 상기 말초동맥 영상 및 상기 학습기반 서브 말초동맥 영상을 확인하여 유의한 말초동맥 질환을 분석하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 말초동맥 질환 정보 분석 방법. In a method for analyzing peripheral arterial disease information by an electronic device including at least one processor and a storage medium,
A process in which the electronic device learns an interpolation image learning model constituting a learning-based sub-peripheral artery image based on a motion change of a peripheral artery image acquired based on a predetermined time unit;
The electronic device generates a learning-based sub-peripheral artery image corresponding to the peripheral artery image by using the interpolated image learning model, and
And analyzing, by the electronic device, a significant peripheral artery disease by checking the peripheral artery image and the learning-based sub-peripheral artery image.
상기 말초동맥 질환을 분석하는 과정은,
상기 말초동맥 영상 및 서브 말초동맥 영상을 대상으로 PCFC(Peripheral artery Clearance Frame Count)를 처리하여, 상기 말초동맥 영역에서 조영제가 씻겨나가는 시간을 분석하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 말초동맥 질환 정보 분석 방법. The method of claim 11,
The process of analyzing the peripheral arterial disease,
Peripheral artery disease information analysis, characterized in that it comprises a process of processing a PCFC (Peripheral Artery Clearance Frame Count) on the peripheral artery image and the sub-peripheral artery image, and analyzing the time at which the contrast agent is washed out from the peripheral artery area. Way.
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