KR102229939B1 - Apparatus for classifying pacemaker using artificial neural network, method thereof and computer recordable medium storing program to perform the method - Google Patents

Apparatus for classifying pacemaker using artificial neural network, method thereof and computer recordable medium storing program to perform the method Download PDF

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Abstract

본 발명은 인공신경망을 이용한 심박동기 구분을 위한 장치, 이를 위한 방법 및 이 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 어느 하나의 계층의 출력이 계층 간 연결의 강도를 결정하는 가중치가 적용되는 복수의 연산을 통해 다음 계층을 구성하는 복수의 계층을 포함하며, 심박동기가 포함된 방사선 영상이 입력되면, 상기 복수의 연산을 수행하여 상기 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지에 대한 확률을 상기 연산에 따른 출력값으로 출력하는 인공신경망과, 상기 인공신경망의 학습이 완료된 후, 검사 대상자의 방사선 영상을 상기 인공신경망에 입력하여 상기 출력값을 도출하고, 도출된 출력값에 따라 상기 검사 대상자가 착용한 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부를 판단하는 구분모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 장치와, 이를 위한 방법 및 이 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공한다. The present invention relates to an apparatus for classifying a pacemaker using an artificial neural network, a method therefor, and a computer-readable recording medium in which a program performing the method is recorded. Includes a plurality of layers constituting the next layer through a plurality of operations to which a weight determining intensity is applied, and when a radiographic image including a pacemaker is input, whether the pacemaker is a pacemaker capable of MRI imaging by performing the plurality of operations After learning of the artificial neural network is completed, the artificial neural network that outputs the probability of the probabilities as an output value according to the calculation, and after the learning of the artificial neural network is completed, the radiographic image of the subject to be examined is input to the artificial neural network to derive the output value, and the examination A device for classifying a pacemaker, characterized in that it includes a classification module that determines whether the pacemaker worn by the subject is a pacemaker capable of MRI imaging, a method for the same, and a computer-readable recording medium in which a program for performing the method is recorded. to provide.

Description

인공신경망을 이용한 심박동기 구분을 위한 장치, 이를 위한 방법 및 이 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체{Apparatus for classifying pacemaker using artificial neural network, method thereof and computer recordable medium storing program to perform the method} Apparatus for classifying pacemaker using artificial neural network, method thereof and computer recordable medium storing program to perform the method }

본 발명은 심박동기 구분 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인공신경망을 이용하여 방사선(X-RAY) 영상에서 MRI 촬영이 가능한 심박동기를 구분하기 위한 장치, 이를 위한 방법 및 이 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 관한 것이다. The present invention relates to a pacemaker classification technology, and more particularly, an apparatus for classifying a pacemaker capable of MRI imaging from an X-RAY image using an artificial neural network, a method for the same, and a program for performing the method are recorded. It relates to a computer-readable recording medium.

인공신경망(artificial neural network)은 기계학습과 인지과학에서 생물학의 신경망(동물의 중추신경계중 특히 뇌)에서 영감을 얻은 통계학적 학습 알고리즘이다. 인공신경망은 시냅스의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(노드)이 학습을 통해 시냅스의 결합 세기를 변화시켜, 문제 해결 능력을 가지는 모델 전반을 가리킨다. 좁은 의미에서는 오차역전파법을 이용한 다층 퍼셉트론을 가리키는 경우도 있지만, 이것은 잘못된 용법으로, 인공신경망은 이에 국한되지 않는다. 인공신경망에는 교사 신호의 입력에 의해서 문제에 최적화되어 가는 교사 학습과 교사 신호를 필요로 하지 않는 비교사 학습이 있다. 명확한 해답이 있는 경우에는 교사 학습이, 데이터 클러스터링에는 비교사 학습이 이용된다. 인공신경망은 많은 입력들에 의존하면서 일반적으로 베일에 싸인 함수를 추측하고 근사치를 낼 경우 사용한다. 일반적으로 입력으로부터 값을 계산하는 뉴런 시스템의 상호연결로 표현되고 적응성이 있어 패턴인식과 같은 기계학습을 수행할 수 있다. 예를 들면, 필기체 인식을 위한 신경망은 입력 뉴런의 집합으로 정의되며 이들은 입력 이미지의 픽셀에 의해 활성화된다. 함수의 변형과 가중치가 적용된 후 해당 뉴런의 활성화는 다른 뉴런으로 전달된다. 이러한 처리는 마지막 출력 뉴런이 활성화될 때까지 반복되며 이것은 어떤 문자를 읽었는지에 따라 결정된다. 다른 기계학습과 같이-데이터로부터 학습하는- 신경망은 일반적으로 규칙기반 프로그래밍으로 풀기 어려운 컴퓨터 비전 또는 음성 인식과 같은 다양한 범위의 문제를 푸는데 이용된다. Artificial neural networks are statistical learning algorithms inspired by biological neural networks (especially the brain in the central nervous system of animals) in machine learning and cognitive science. The artificial neural network refers to the overall model with problem-solving ability by changing the strength of synaptic bonding through learning by artificial neurons (nodes) that form a network through synaptic bonding. In a narrow sense, it may refer to a multilayer perceptron using the error backpropagation method, but this is an incorrect usage, and artificial neural networks are not limited thereto. Artificial neural networks include teacher learning, which is optimized for problems by input of teacher signals, and non-history learning, which does not require teacher signals. Teacher learning is used when there is a clear answer, and comparative history learning is used for data clustering. Artificial neural networks rely on many inputs and are generally used to guess and approximate a function wrapped in a veil. In general, it is expressed as an interconnection of neuronal systems that calculate values from inputs and has adaptability, allowing machine learning such as pattern recognition to be performed. For example, a neural network for handwriting recognition is defined as a set of input neurons, which are activated by pixels in the input image. After the transformation and weighting of the function is applied, the activation of that neuron is transmitted to other neurons. This process repeats until the last output neuron is activated, which is determined by which character has been read. Like other machine learning-learning from data-neural networks are commonly used to solve a wide range of problems such as computer vision or speech recognition that are difficult to solve with rule-based programming.

한국공개특허 제2018-0040287호 2018년 04월 20일 공개 (명칭: 기계학습을 통한 의료영상 판독 및 진단 통합 시스템)Korean Patent Publication No. 2018-0040287 published on April 20, 2018 (Name: Medical image reading and diagnosis integrated system through machine learning)

환자가 착용한 심박동기는 고자장을 이용하는 영상장치인 MRI 촬영 중에 고자장으로 인해 심박동기가 멈출 가능성이 있다. 따라서 심박동기를 착용한 환자는 MRI 촬영을 할 수 없었다. 하지만, 최근 고자장에서도 작동할 수 있는 심박동기인 MR conditional pacemaker가 개발되고, MR conditional pacemaker를 시술 받은 환자들이 늘고 있다. 따라서 환자가 어떤 종류의 심박동기를 착용하고 있는지 확인이 요구된다. 따라서 본 발명의 목적은 환자가 착용한 심박동기가 MRI 촬영이 가능한 심박동기인지 여부를 구분할 수 있는 장치, 이를 위한 방법 및 이 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공함에 있다. The pacemaker worn by the patient is likely to stop due to the high magnetic field during MRI, which is an imaging device that uses a high magnetic field. Therefore, patients wearing a pacemaker could not perform MRI scans. However, recently, an MR conditional pacemaker, a pacemaker that can operate in high magnetic fields, has been developed, and more and more patients have undergone MR conditional pacemaker. Therefore, it is required to confirm what kind of pacemaker the patient is wearing. Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus capable of discriminating whether a pacemaker worn by a patient is a pacemaker capable of MRI imaging, a method therefor, and a computer-readable recording medium in which a program for performing the method is recorded.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심박동기 구분을 위한 장치는 어느 하나의 계층의 출력이 계층 간 연결의 강도를 결정하는 가중치가 적용되는 복수의 연산을 통해 다음 계층을 구성하는 복수의 계층을 포함하며, 심박동기가 포함된 방사선 영상이 입력되면, 상기 복수의 연산을 수행하여 상기 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지에 대한 확률을 상기 연산에 따른 출력값으로 출력하는 인공신경망과, 상기 인공신경망의 학습이 완료된 후, 검사 대상자의 방사선 영상을 상기 인공신경망에 입력하여 상기 출력값을 도출하고, 도출된 출력값에 따라 상기 검사 대상자가 착용한 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부를 판단하는 구분모듈을 포함한다. In order to achieve the above-described object, the apparatus for classifying a pacemaker according to a preferred embodiment of the present invention selects the next layer through a plurality of operations in which a weight for determining the strength of the connection between the layers is applied to the output of any one layer. An artificial neural network that includes a plurality of layers constituting, and when a radiographic image including a pacemaker is input, performs the plurality of calculations and outputs a probability of whether the pacemaker is a pacemaker capable of MRI imaging as an output value according to the calculation, After the learning of the artificial neural network is completed, a radiographic image of the subject to be examined is input to the artificial neural network to derive the output value, and according to the derived output value, a division to determine whether the pacemaker worn by the subject to be examined is a pacemaker capable of MRI imaging Includes modules.

상기 인공신경망의 학습 완료 전, 학습 데이터인 심박동기가 포함된 방사선 영상을 상기 인공신경망에 입력하여 상기 학습 데이터에 상응하는 목표값과 상기 학습 데이터에 따른 상기 인공신경망의 출력값의 차이가 최소가 되도록 역확산 알고리즘을 통해 상기 인공신경망의 가중치를 수정하는 학습모듈을 더 포함한다. Before completing the learning of the artificial neural network, a radiographic image including a pacemaker, which is learning data, is input to the artificial neural network so that the difference between the target value corresponding to the learning data and the output value of the artificial neural network according to the learning data is minimized. It further comprises a learning module for modifying the weight of the artificial neural network through a diffusion algorithm.

상기 인공신경망은 복수의 커널을 포함하는 적어도 하나의 컨볼루션 계층을 포함하며, 상기 커널은 상기 방사선 영상에서 심박동기의 외형의 특징을 추출하는 것을 특징으로 한다. The artificial neural network includes at least one convolutional layer including a plurality of kernels, wherein the kernel extracts features of an external shape of a pacemaker from the radiographic image.

상기 인공신경망은 복수의 커널을 포함하는 적어도 하나의 컨볼루션 계층을 포함하며, 상기 커널은 상기 방사선 영상에서 심박동기의 질감, 기울기, 간격, 두께 및 음영 중 적어도 하나의 특징을 추출하는 것을 특징으로 한다. The artificial neural network includes at least one convolutional layer including a plurality of kernels, wherein the kernel extracts at least one feature of a pacemaker texture, a slope, an interval, a thickness, and a shadow from the radiographic image. .

상기 방사선 영상이 상기 인공신경망에 입력되기 전, 상기 방사선 영상에서 심박동기 이외의 뼈를 나타내는 부분을 제거하는 전처리모듈을 더 포함한다. Before the radiographic image is input to the artificial neural network, a preprocessing module further includes a preprocessing module for removing a portion representing bones other than a pacemaker from the radiographic image.

상기 방사선 영상이 상기 인공신경망에 입력되기 전 히스토그램의 수치를 조절하여 상기 심박동기를 강조하는 전처리모듈을 더 포함한다. And a pre-processing module for emphasizing the pacemaker by adjusting a value of the histogram before the radiographic image is input to the artificial neural network.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심박동기 구분을 위한 장치는 검사 대상자의 방사선 영상을 입력받아 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용하였는지 여부를 판별하는 영상구분부와, 검사 대상자의 의료 정보를 입력받아 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용하였는지 여부를 판별하는 정보검증부와, 상기 영상구분부 및 상기 정보검증부 양자 모두 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용한 것으로 판단하면, 최종적으로 상기 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 것으로 판단하는 촬영결정부를 포함한다. An apparatus for discriminating a pacemaker according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above-described object includes an image classifying unit that receives a radiographic image of a subject to be examined and determines whether the subject is wearing a pacemaker capable of MRI imaging; It is determined that the test subject is wearing a pacemaker capable of MRI imaging in both the image classification unit and the information verification unit, and an information verification unit that receives medical information of the subject to be examined and determines whether the subject is wearing a pacemaker capable of MRI imaging. Then, it includes an imaging determination unit that finally determines that the subject is capable of MRI imaging.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심박동기 구분을 위한 방법은 인공신경망이 검사 대상자의 방사선 영상을 입력받는 단계와, 상기 방사선 영상에 대해 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 상기 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지에 대한 확률을 상기 연산에 따른 출력값으로 출력하는 단계와, 구분모듈이 상기 도출된 출력값에 따라 상기 검사 대상자가 착용한 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부를 판단하는 단계를 포함한다. The method for discriminating a pacemaker according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above-described object includes the steps of receiving a radiographic image of a subject to be examined by an artificial neural network, and a plurality of operations in which weights are applied to the radiographic image. Outputting the probability of whether the pacemaker is a pacemaker capable of MRI imaging as an output value according to the calculation, and the classification module determines whether the pacemaker worn by the subject to be examined is a pacemaker capable of MRI imaging according to the derived output value It includes the step of.

상기 출력하는 단계 전, 학습모듈이 학습 데이터인 심박동기가 포함된 방사선 영상을 상기 인공신경망에 입력하는 단계와, 상기 인공신경망이 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 상기 학습 데이터에 대응하는 출력값을 출력하는 단계와, 상기 학습모듈이 상기 학습 데이터에 상응하는 목표값과 상기 학습 데이터에 따른 상기 인공신경망의 출력값의 차이가 최소가 되도록 역확산 알고리즘을 통해 상기 인공신경망의 가중치를 수정하는 단계를 더 포함한다. Before the outputting, the learning module inputs a radiographic image including a pacemaker, which is training data, to the artificial neural network, and the artificial neural network performs a plurality of operations to which weights are applied to obtain an output value corresponding to the training data. Outputting, and modifying, by the learning module, the weight of the artificial neural network through a despreading algorithm so that a difference between a target value corresponding to the training data and an output value of the artificial neural network according to the training data is minimized. Includes.

상기 연산에 따른 출력값으로 출력하는 단계는 상기 인공신경망이 복수의 커널을 포함하는 적어도 하나의 컨볼루션 계층을 통해 상기 방사선 영상에서 심박동기의 외형의 특징을 추출하는 단계를 포함한다. The outputting of the output value according to the calculation includes the step of extracting, by the artificial neural network, an external shape of the pacemaker from the radiographic image through at least one convolutional layer including a plurality of kernels.

상기 연산에 따른 출력값으로 출력하는 단계는 상기 인공신경망이 복수의 커널을 포함하는 적어도 하나의 컨볼루션 계층을 통해 상기 방사선 영상에서 심박동기의 질감, 기울기, 간격, 두께 및 음영 중 적어도 하나의 특징을 추출하는 단계를 포함한다. In the outputting of the output value according to the calculation, the artificial neural network extracts at least one feature of the texture, slope, interval, thickness, and shadow of the pacemaker from the radiographic image through at least one convolution layer including a plurality of kernels. It includes the step of.

상기 입력받는 단계 전, 상기 방사선 영상에서 심박동기 이외의 뼈를 나타내는 부분을 제거하는 단계를 더 포함한다. Before the step of receiving the input, the step of removing a portion representing a bone other than a pacemaker from the radiographic image is further included.

상기 입력받는 단계 전, 상기 방사선 영상에서 히스토그램의 수치를 조절하여 상기 심박동기를 강조하는 단계를 더 포함한다. Before the step of receiving the input, the step of emphasizing the pacemaker by adjusting the value of the histogram in the radiographic image is further included.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심박동기 구분을 위한 방법은 영상구분부가 검사 대상자의 방사선 영상을 입력받아 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용하였는지 여부를 판별하는 단계와, 정보검증부가 상기 검사 대상자의 의료 정보를 입력받아 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용하였는지 여부를 판별하는 단계와, 촬영결정부가 상기 영상구분부 및 상기 정보검증부 양자 모두 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용한 것으로 판단하면, 최종적으로 상기 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 것으로 판단하는 단계를 포함한다. A method for discriminating a pacemaker according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above-described object includes the steps of determining whether the subject is wearing a pacemaker capable of MRI by receiving a radiographic image of a subject to be examined by an image classifier; , The information verification unit receives the medical information of the subject to be examined and determines whether the subject is wearing a pacemaker capable of MRI imaging, and the imaging determination unit allows both the image classifier and the information verification unit to perform MRI imaging. If it is determined that the pacemaker is worn, finally determining that the subject to be examined is capable of MRI imaging.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심박동기 구분을 위한 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 학습모듈이 어느 하나의 계층의 출력이 계층 간 연결의 강도를 결정하는 가중치가 적용되는 복수의 연산을 통해 다음 계층을 구성하는 복수의 계층을 포함하며, 상기 복수의 연산을 수행하여 상기 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지에 대한 확률을 상기 연산에 따른 출력값으로 출력하는 인공신경망을 학습시키는 단계와, 구분모듈이 검사 대상자의 방사선 영상을 상기 인공신경망에 입력하여 상기 출력값을 도출하는 단계와, 상기 구분모듈이 상기 도출된 출력값에 따라 상기 검사 대상자가 착용한 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공한다. In a computer-readable recording medium on which a program for performing a method for distinguishing a pacemaker according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object is recorded, the output of any one layer is the strength of the connection between the layers. It includes a plurality of layers constituting the next layer through a plurality of operations to which a weight for determining the value is applied, and outputs a probability of whether the pacemaker is a pacemaker capable of MRI imaging as an output value according to the calculation by performing the plurality of operations. The step of learning an artificial neural network, the step of deriving the output value by inputting the radiographic image of the subject to be examined by the classification module to the artificial neural network, and the pacemaker worn by the test subject according to the derived output value by the classification module. It provides a computer-readable recording medium in which a program for performing a method for discriminating a pacemaker, comprising the step of determining whether or not a pacemaker capable of MRI imaging is recorded.

상기 인공신경망을 학습시키는 단계는 상기 학습모듈이 학습 데이터인 심박동기가 포함된 방사선 영상을 상기 인공신경망에 입력하는 단계와, 상기 인공신경망이 상기 학습 데이터에 대응하여 복수의 연산을 통해 출력값을 출력하면, 상기 학습 데이터에 상응하는 목표값과 상기 출력값의 차이가 최소가 되도록 역확산 알고리즘을 통해 상기 인공신경망의 가중치를 수정하는 단계를 포함한다. The training of the artificial neural network includes inputting, by the learning module, a radiographic image including a pacemaker, which is training data, to the artificial neural network, and when the artificial neural network outputs an output value through a plurality of calculations corresponding to the training data. And modifying the weight of the artificial neural network through a despreading algorithm so that a difference between the target value corresponding to the training data and the output value is minimized.

상기 출력값을 도출하는 단계는 상기 인공신경망이 복수의 커널을 포함하는 적어도 하나의 컨볼루션 계층을 통해 상기 방사선 영상에서 심박동기의 외형의 특징을 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 방법. The deriving of the output value includes, by the artificial neural network, extracting features of the external shape of the pacemaker from the radiographic image through at least one convolutional layer including a plurality of kernels; Way.

상기 출력값을 도출하는 단계는 상기 인공신경망이 복수의 커널을 포함하는 적어도 하나의 컨볼루션 계층을 통해 상기 방사선 영상에서 심박동기의 질감, 기울기, 간격, 두께 및 음영 중 적어도 하나의 특징을 추출하는 단계를 포함한다. The step of deriving the output value includes the step of extracting at least one feature of the texture, slope, interval, thickness, and shadow of the pacemaker from the radiographic image through at least one convolutional layer including a plurality of kernels by the artificial neural network. Includes.

상기 출력값을 도출하는 단계 전, 상기 방사선 영상에서 심박동기 이외의 뼈를 나타내는 부분을 제거하는 단계를 더 포함한다. Before the step of deriving the output value, the step of removing a portion representing bones other than the pacemaker from the radiographic image is further included.

상기 출력값을 도출하는 단계 전, 상기 방사선 영상에서 히스토그램의 수치를 조절하여 상기 심박동기를 강조하는 단계를 더 포함한다. Before the step of deriving the output value, the step of emphasizing the pacemaker by adjusting the value of the histogram in the radiographic image is further included.

인공신경망을 이용하여 검사 대상자가 착용한 심박동기가 MRI 촬영이 가능한지 여부를 알 수 있다. 따라서 심박동기의 종류에 따라 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용한 환자의 경우, MRI를 통해 보다 면밀한 진단이 가능하다. Using an artificial neural network, it is possible to know whether the pacemaker worn by the test subject is capable of MRI. Therefore, in the case of a patient wearing a pacemaker capable of MRI according to the type of pacemaker, a more detailed diagnosis is possible through MRI.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인공신경망을 이용한 심박동기 구분을 위한 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상구분부의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상구분부의 인공신경망의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인공신경망을 이용한 심박동기 구분을 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인공신경망을 학습시키는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인공신경망을 학습시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인공신경망을 이용한 심박동기 구분을 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a block diagram illustrating an apparatus for classifying a pacemaker using an artificial neural network according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a configuration of an image classifying unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining the configuration of an artificial neural network of an image segment according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method for classifying a pacemaker using an artificial neural network according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of learning an artificial neural network according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a method of learning an artificial neural network according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method for classifying a pacemaker using an artificial neural network according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Prior to the detailed description of the present invention, terms or words used in the present specification and claims to be described below should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors will use their own invention in the best way. In order to explain, based on the principle that it can be appropriately defined as a concept of a term, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical ideas of the present invention, and thus various equivalents that can replace them at the time of application It should be understood that there may be water and variations.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this case, it should be noted that the same components in the accompanying drawings are indicated by the same reference numerals as possible. In addition, detailed descriptions of known functions and configurations that may obscure the subject matter of the present invention will be omitted. For the same reason, some components in the accompanying drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not entirely reflect the actual size.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 인공신경망을 이용한 심박동기 구분을 위한 장치의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인공신경망을 이용한 심박동기 구분을 위한 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 심박동기구분장치(10)는 영상구분부(100), 정보검증부(200) 및 촬영결정부(300)를 포함한다. First, a configuration of an apparatus for classifying a pacemaker using an artificial neural network according to an embodiment of the present invention will be described. 1 is a block diagram illustrating an apparatus for classifying a pacemaker using an artificial neural network according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the heart rate device 10 includes an image classification unit 100, an information verification unit 200, and a photographing determination unit 300.

영상구분부(100)는 검사 대상자의 방사선 영상을 입력받아 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용하였는지 여부를 판별하기 위한 것이다. 이를 위하여 영상구분부(100)는 인공신경망을 포함한다. 영상구분부(100)는 인공신경망을 통해 검사 대상자의 방사선 영상의 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부를 판별할 수 있다. The image classifying unit 100 is for receiving a radiographic image of a subject to be examined and determining whether the subject is wearing a pacemaker capable of MRI imaging. To this end, the image classifying unit 100 includes an artificial neural network. The image classifier 100 may determine whether a pacemaker of a radiographic image of a subject to be examined is a pacemaker capable of MRI imaging through an artificial neural network.

정보검증부(200)는 검사 대상자의 의료 정보를 입력받아 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용하였는지 여부를 판별한다. 여기서, 의료 정보는 신상정보, 임상정보, 촬영 이유 등을 포함한다. 이에 따라, 정보검증부(200)는 신상정보, 임상정보, 촬영 이유 등을 통해 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용하였는지 여부를 판별할 수 있다. The information verification unit 200 receives medical information of a subject to be examined and determines whether the subject is wearing a pacemaker capable of MRI imaging. Here, the medical information includes personal information, clinical information, and reason for photographing. Accordingly, the information verification unit 200 may determine whether the subject to be examined is wearing a pacemaker capable of MRI imaging through personal information, clinical information, photographing reason, and the like.

촬영결정부(300)는 영상구분부(100) 및 정보검증부(200) 양자 모두 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용한 것으로 판단하면, 최종적으로 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 것으로 판단한다. 이와 같이, 영상구분부(100) 및 정보검증부(200) 양자 모두가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용한 것으로 판단한 경우에만 최종적인 판단을 함으로써, 해당 정보의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. When both the image classifying unit 100 and the information verifying unit 200 determine that the test subject is wearing a pacemaker capable of MRI imaging, the imaging determination unit 300 finally determines that the subject is capable of MRI imaging. As described above, by making a final determination only when it is determined that both the image classifying unit 100 and the information verifying unit 200 are wearing a pacemaker capable of MRI imaging, the reliability of the corresponding information can be improved.

그러면, 보다 상세히, 본 발명의 실시예에 따른 영상구분부(100)에 대해서 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상구분부의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상구분부의 인공신경망의 구성을 설명하기 위한 도면이다. Then, in more detail, the image classifying unit 100 according to an embodiment of the present invention will be described. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an image classifying unit according to an embodiment of the present invention. In addition, FIG. 3 is a view for explaining the configuration of an artificial neural network of an image segment according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 영상구분부(100)는 인공신경망(110), 전처리모듈(120), 학습모듈(130) 및 구분모듈(140)을 포함한다. Referring to FIG. 2, the image classification unit 100 includes an artificial neural network 110, a preprocessing module 120, a learning module 130, and a classification module 140.

인공신경망(110)은 복수의 계층을 포함한다. 복수의 계층은 어느 하나의 계층의 출력이 가중치가 적용되는 복수의 연산을 통해 다음 계층을 구성한다. 여기서, 가중치는 계층 간 연결의 강도를 결정한다. 인공신경망(110)은 심박동기가 포함된 방사선 영상이 입력되면, 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 그 연산의 결과를 출력한다. 이러한 연산 결과에 따른 출력값은 방사선 영상의 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부에 대한 확률을 나타낸다. The artificial neural network 110 includes a plurality of layers. The plurality of layers configures the next layer through a plurality of operations in which the output of any one layer is weighted. Here, the weight determines the strength of the inter-layer connection. When a radiographic image including a pacemaker is input, the artificial neural network 110 performs a plurality of calculations to which weights are applied, and outputs a result of the calculation. The output value according to the result of this operation represents the probability of whether the pacemaker of the radiographic image is a pacemaker capable of MRI imaging.

전처리모듈(120)은 인공신경망(110)에 데이터를 입력하기 전, 해당 데이터의 학습 혹은 판별을 용이하게 할 수 있도록 전처리를 수행하기 위한 것이다. 예를 들면, 전처리모듈(120)은 방사선 영상에서 심박동기(PM) 이외의 뼈를 나타내는 부분을 제거하는 전처리를 수행할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전처리모듈(120)은 방사선 영상의 히스토그램의 수치를 조절하여 심박동기(PM)를 강조하는 전처리를 수행할 수 있다. 이러한 전처리모듈(120)은 선택적으로 생략될 수도 있다. The preprocessing module 120 is for performing preprocessing to facilitate learning or discrimination of the data before inputting data to the artificial neural network 110. For example, the preprocessing module 120 may perform preprocessing of removing portions representing bones other than the pacemaker (PM) from the radiographic image. According to another embodiment, the pre-processing module 120 may perform pre-processing of emphasizing the pacemaker (PM) by adjusting the value of the histogram of the radiographic image. This preprocessing module 120 may be selectively omitted.

학습모듈(130)은 복수의 학습 데이터를 이용하여 인공신경망(110)이 방사선 영상의 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지에 대한 확률을 출력할 수 있도록 학습시키기 위한 것이다. 학습모듈(130)은 방사선 영상의 식박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부를 이미 알고 있는 방사선 영상을 학습데이터로 사용한다. 그리고 학습모듈(130)은 알려진 방사선 영상의 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부를 목표값으로 하여 인공신경망을 학습시킨다. 학습모듈(130)은 학습데이터인 방사선 영상을 인공신경망(110)에 입력하고, 인공신경망(110)의 출력값이 목표값과의 차이가 최소가 되도록 역확산 알고리즘(Back-propagation algorithm)을 통해 인공신경망(110)의 가중치를 보정한다. The learning module 130 is for learning so that the artificial neural network 110 can output a probability of whether the pacemaker of the radiographic image is a pacemaker capable of MRI imaging by using a plurality of learning data. The learning module 130 uses, as learning data, a radiographic image that already knows whether the pacemaker of the radiographic image is a pacemaker capable of MRI imaging. In addition, the learning module 130 learns the artificial neural network based on whether or not it is a pacemaker capable of MRI imaging of a known radiographic image as a target value. The learning module 130 inputs the radiographic image, which is the training data, into the artificial neural network 110, and artificially through a back-propagation algorithm so that the difference between the output value of the artificial neural network 110 and the target value is minimized. The weight of the neural network 110 is corrected.

구분모듈(140)은 인공신경망(110)의 학습이 완료되면, 실제데이터인 검사 대상자의 방사선 영상을 인공신경망(110)에 입력하여 출력값을 도출하고, 도출된 출력값에 따라 검사 대상자가 착용한 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부를 판단한다. When the learning of the artificial neural network 110 is completed, the classification module 140 inputs a radiographic image of the subject to be examined, which is real data, to the artificial neural network 110 to derive an output value, and a pacemaker worn by the subject to be examined according to the derived output value. It is determined whether is a pacemaker capable of MRI imaging.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인공신경망(110)은 입력계층(input layer: IL), 컨볼루션 계층(convolution layer: CL), 풀링 계층(pooling layer: PL), 완전연결계층(fully-connected layer: FL) 및 출력계층(Output layer: ML)을 포함한다. 3, the artificial neural network 110 according to an embodiment of the present invention includes an input layer (IL), a convolution layer (CL), a pooling layer (PL), and a fully connected layer. It includes a (fully-connected layer: FL) and an output layer (ML).

입력계층(IL)은 행렬로 이루어진다. 입력계층(IL) 행렬의 각 원소는 방사선 영상의 각 픽셀에 대응한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 인공신경망(110)이 제1 컨볼루션 계층(CL1), 제1 풀링 계층(PL1), 제2 컨볼루션 계층(CL2) 및 제2 풀링 계층(PL2)을 포함하여, 2 쌍으로 이루어진 것으로 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 컨볼루션 계층(CL)과 풀링 계층(PL) 각각은 하나 또는 2 이상의 쌍으로 존재할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 컨볼루션 계층(CL) 및 풀링 계층(PL)이 2 이상의 쌍으로 존재할 때, 컨볼루션 계층(CL)과 풀링 계층(PL)은 교번으로 배치되는 것으로 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. The input layer (IL) is made up of a matrix. Each element of the input layer (IL) matrix corresponds to each pixel of the radiographic image. 3, the artificial neural network 110 includes a first convolutional layer (CL1), a first pooling layer (PL1), a second convolutional layer (CL2), and a second pooling layer (PL2). Although illustrated as being composed of two pairs, the present invention is not limited thereto, and each of the convolutional layer CL and the pooling layer PL may exist as one or two or more pairs. In addition, according to an embodiment, as shown in FIG. 3, when the convolutional layer CL and the pooling layer PL exist in two or more pairs, the convolutional layer CL and the pooling layer PL are alternately Although shown to be arranged as, the present invention is not limited thereto.

컨볼루션 계층(CL: CL1, CL2)과 풀링 계층(PL: PL1, PL2) 각각은 복수의 특징 지도(Feature Map)로 이루어지며, 이러한 특징 지도 각각은 소정 크기의 행렬이다. 특징 지도를 이루는 행렬의 원소 각각의 값은 이전 계층에 대해 커널(W1, W2, W3, W4, W5)을 이용한 컨볼루션 연산(convolution) 혹은 풀링 연산(pooling 혹은 subsampling)을 적용하여 산출된다. 여기서, 여기서, 커널(W1, W2, W3, W4, W5)은 소정 크기의 행렬이며, 커널(W1, W2, W3, W4, W5)을 이루는 행렬의 각 원소의 값은 가중치(w)가 된다. Each of the convolutional layers (CL: CL1, CL2) and the pooling layers (PL: PL1, PL2) consists of a plurality of feature maps, and each of these feature maps is a matrix having a predetermined size. The value of each element of the matrix constituting the feature map is calculated by applying a convolution operation or a pooling operation (pooling or subsampling) using the kernel (W1, W2, W3, W4, W5) to the previous layer. Here, the kernel (W1, W2, W3, W4, W5) is a matrix of a predetermined size, and the value of each element of the matrix constituting the kernel (W1, W2, W3, W4, W5) becomes the weight (w). .

완전연결계층(FL)은 복수의 노드(혹은 sigmoid: f1, f2, f3, ..., fn)를 포함하며, 완전연결계층(FL)의 연산 또한 가중치(w)가 적용되어 출력계층(OL)의 출력 노드(o1, o2)에 입력된다. The fully-connected layer (FL) includes a plurality of nodes (or sigmoid: f1, f2, f3, ..., fn), and the weight (w) is applied to the operation of the fully-connected layer (FL). ) Is input to the output nodes (o1, o2).

출력계층(OL)은 2개의 출력 노드(혹은 sigmoid: o1, o2)로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 출력 노드(o1, o2) 각각은 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부에 대한 확률에 대응한다. 즉, 출력 노드(o1, o2) 각각의 출력인 출력값은 방사선 영상의 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 혹은 아닌지를 나타내는 확률값이다. 예를 들면, 제1 출력 노드(o1)는 방사선 영상의 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기일 확률에 대응하며, 제1 출력 노드(o1)의 출력인 제1 출력값은 방사선 영상의 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기일 확률을 나타낸다. 예컨대, 제1 출력 노드(o1)의 출력인 제1 출력값이 0.91이면, 방사선 영상의 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기일 확률이 91%임을 나타낸다. 다른 예로, 제2 출력 노드(o2)는 방사선 영상의 심박동기가 MRI 촬영이 불가한 심박동기일 확률에 대응하며, 제2 출력 노드(o2)의 출력인 제2 출력값은 방사선 영상의 심박동기가 MRI 촬영이 불가한 심박동기일 확률을 나타낸다. 예컨대, 제2 출력 노드(o2)의 출력인 제1 출력값이 0.09이면, 방사선 영상의 심박동기가 MRI 촬영이 불가한 심박동기일 확률이 9%임을 나타낸다. The output layer OL may be composed of two output nodes (or sigmoid: o1, o2). Each of the first and second output nodes o1 and o2 corresponds to a probability of whether or not a pacemaker capable of performing MRI imaging. That is, the output value, which is the output of each of the output nodes o1 and o2, is a probability value indicating whether the pacemaker of the radiographic image is a pacemaker capable of MRI imaging. For example, the first output node o1 corresponds to the probability that the pacemaker of the radiographic image is a pacemaker capable of MRI imaging, and the first output value, which is the output of the first output node o1, is a pacemaker in which the pacemaker of the radiographic image can perform MRI imaging. Represents the probability of being For example, if the first output value, which is the output of the first output node o1, is 0.91, it indicates that the probability that the pacemaker of the radiographic image is a pacemaker capable of MRI imaging is 91%. As another example, the second output node o2 corresponds to the probability that the pacemaker of the radiographic image is a pacemaker in which MRI is not possible, and the second output value, which is the output of the second output node o2, is the pacemaker of the radiographic image. It represents the probability of an impossible pacemaker. For example, if the first output value, which is the output of the second output node o2, is 0.09, the probability that the pacemaker of the radiographic image is a pacemaker in which MRI imaging is impossible is 9%.

복수의 계층(IL, CL, PL, FL, OL) 각각은 복수의 연산을 포함한다. 복수의 계층(IL, CL, PL, FL, OL)의 복수의 연산 각각은 가중치(w)가 적용되며, 가중치(w)가 적용된 연산 결과는 다음 계층으로 전달된다. 즉, 이전 계층의 연산 결과는 다음 계층의 입력이 된다. Each of the plurality of layers (IL, CL, PL, FL, OL) includes a plurality of operations. A weight (w) is applied to each of a plurality of operations of a plurality of layers (IL, CL, PL, FL, OL), and the calculation result to which the weight (w) is applied is transferred to the next layer. That is, the operation result of the previous layer becomes the input of the next layer.

좀 더 자세히, 도 3에 도시된 바를 예로 하여 각 계층의 연산과 그 가중치(w)에 대해 설명하기로 한다. In more detail, the operation of each layer and its weight (w) will be described with the example shown in FIG. 3.

전술한 바와 같이, 입력계층(IL)의 행렬의 원소는 픽셀 단위이다. 그 행렬의 원소 각각은 방사선 영상의 각 픽셀의 픽셀값(예컨대, RGB값)이 이진 데이터로 입력계층(IL)의 행렬의 원소에 입력된다. 그러면, 입력계층(IL) 행렬에 대해 복수의 커널(W1) 각각을 이용한 컨벌루션 연산(convolution)이 수행되며, 그 연산 결과는 제1 컨벌루션 계층(CL1)의 복수의 특징지도에 입력된다. 여기서, 복수의 커널(K1) 각각은 행렬의 원소가 가중치(w)인 소정 크기의 행렬을 이용할 수 있다. 또한, 제1 컨벌루션 계층(CL1)의 복수의 특징지도 각각은 소정 크기의 행렬이다. As described above, the elements of the matrix of the input layer IL are pixel units. For each element of the matrix, a pixel value (eg, RGB value) of each pixel of the radiographic image is input as binary data to an element of the matrix of the input layer IL. Then, a convolution operation using each of the plurality of kernels W1 is performed on the input layer IL matrix, and the result of the operation is input to a plurality of feature maps of the first convolutional layer CL1. Here, each of the plurality of kernels K1 may use a matrix having a predetermined size in which an element of the matrix is a weight w. In addition, each of the plurality of feature maps of the first convolutional layer CL1 is a matrix having a predetermined size.

다음으로, 제1 컨벌루션 계층(CL1)의 복수의 특징 지도에 대해 복수의 커널(W2)을 이용한 풀링 연산(subsampling)이 수행된다. 복수의 커널(W2) 또한 각각이 원소가 가중치(w)로 이루어진 소정 크기의 행렬이다. 이러한 풀링 연산(subsampling)의 연산 결과는 제1 풀링 계층(PL1)의 복수의 특징지도에 입력된다. 제1 풀링 계층(PL1)의 복수의 특징지도 역시 각각이 소정 크기의 행렬이다. Next, a pooling operation (subsampling) using a plurality of kernels W2 is performed on a plurality of feature maps of the first convolutional layer CL1. The plurality of kernels W2 is also a matrix of a predetermined size, each of which is composed of a weight w. The result of the subsampling operation is input to a plurality of feature maps of the first pooling layer PL1. Each of the plurality of feature maps of the first pooling layer PL1 is also a matrix having a predetermined size.

이어서, 제1 폴링 계층(PL1)의 복수의 특징 지도에 대해 행렬의 원소 각각이 가중치(w)로 이루어진 소정 크기의 행렬인 커널(W3)을 이용한 컨벌루션 연산(convolution)을 수행하여, 복수개의 특징 지도로 이루어진 제2 컨벌루션 계층(CL2)을 구성한다. 다음으로, 제2 컨벌루션 계층(CL2)의 복수의 특징 지도에 대해 복수의 가중치(w)로 이루어진 행렬인 커널(W4)을 이용한 풀링 연산(subsampling)을 수행하여 복수의 특징 지도로 이루어진 제2 풀링 계층(PL2)을 구성한다. 제2 풀링 계층(PL2) 역시 각각이 소정 크기의 행렬이다. Subsequently, a convolution operation (convolution) is performed using a kernel W3, which is a matrix of a predetermined size in which each element of the matrix is a weight w for a plurality of feature maps of the first polling layer PL1. A second convolutional layer CL2 made of a map is formed. Next, a second pooling consisting of a plurality of feature maps is performed by performing a subsampling operation using a kernel W4, which is a matrix consisting of a plurality of weights w, for a plurality of feature maps of the second convolutional layer CL2. Configure the layer (PL2). Each of the second pooling layers PL2 is also a matrix having a predetermined size.

그런 다음, 제2 폴링 계층(PL2)의 복수의 특징 지도에 대해 복수의 커널(W5)을 이용한 컨벌루션 연산(convolution)을 수행한다. 복수의 커널(W5) 또한 그 원소가 가중치(w)로 이루어진 소정 크기의 행렬이다. 복수의 커널(W5)을 이용한 컨벌루션 연산(convolution) 결과에 따라 완전연결계층(FL)이 생성된다. 다른 말로, 복수의 커널(K5)을 이용한 컨벌루션 연산(convolution) 결과는 복수의 노드(f1 내지 fn)에 입력된다. Then, a convolution operation (convolution) using a plurality of kernels W5 is performed on a plurality of feature maps of the second polling layer PL2. The plurality of kernels W5 is also a matrix of a predetermined size, whose elements are weights w. A fully connected layer FL is generated according to a result of a convolution operation using a plurality of kernels W5. In other words, a result of a convolution operation using a plurality of kernels K5 is input to a plurality of nodes f1 to fn.

완전연결계층(FL)의 복수의 노드(f1 내지 fn) 각각은 제2 폴링 계층(PL2)으로부터 입력에 대해 전달함수 등을 이용한 소정의 연산을 수행하고, 그 연산에 가중치(w)를 적용하여 출력계층(OL)의 각 노드에 입력한다. 이에 따라, 출력계층(OL)의 노드(o1, o2)는 완전연결계층(FL)으로부터 입력된 값에 대해 소정의 연산을 수행하고, 그 결과인 출력값을 출력한다. 전술한 바와 같이, 출력 노드(o1, o2) 각각은 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부에 대응하며, 이러한 출력 노드(o1, o2) 각각의 출력값은 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부에 대응하는 확률값이다. Each of the plurality of nodes (f1 to fn) of the fully connected layer (FL) performs a predetermined operation using a transfer function, etc. for an input from the second polling layer (PL2), and applies a weight (w) to the operation. Input to each node of the output layer (OL). Accordingly, the nodes o1 and o2 of the output layer OL perform a predetermined operation on a value input from the fully connected layer FL, and output an output value as a result. As described above, each of the output nodes o1 and o2 corresponds to whether the pacemaker is a pacemaker capable of MRI imaging, and the output value of each of these output nodes o1 and o2 is a probability value corresponding to whether the pacemaker is a pacemaker capable of MRI imaging. to be.

전술한 바와 같이, 인공신경망(110)의 복수의 계층 각각은 복수의 연산으로 이루어지며, 어느 하나의 계층의 어느 하나의 연산 결과는 가중치(w)가 적용되어 후속 계층에 입력된다. 예를 들면, 입력계층(IL)의 행렬에 대해 각 원소가 가중치(w)인 행렬인 복수의 커널(W1)을 이용하여 컨벌루션 연산을 수행하여, 복수의 특징 지도로 이루어진 제1 컨벌루션 계층(CL1)을 구성한다. 여기서, 커널(K1)의 수가 4개이고, 4개의 커널(K1)의 크기가 256 × 256이라고 가정한다. 그러면, 256 × 256 × 4개의 가중치(w)가 존재하며, 입력 행렬의 수가 1개이기 때문에 1 × 256 × 256 × 4의 연산이 이루어진다. 다른 예로, 완전연결계층(FL)의 복수의 노드(f1 내지 fn) 각각은 제2 폴링 계층(PL2)으로부터 입력에 대해 전달함수 등을 이용한 소정의 연산을 수행하고, 그 연산 결과는 가중치(w)가 적용되어 출력계층(OL)의 복수의 노드(o1 내지 om) 각각에 입력된다. 여기서, 완전연결계층(FL)이 256개의 노드(f1~f256)로 이루어지며(n=256), 출력계층(OL)이 2개의 노드(o1, o2)로 이루어진 것으로 가정하면, 노드(f1~f256) 및 노드(o1~o2)를 연결하는 가중치(w)는 256 × 2 개가 되며, 256 × 2 번의 연산이 이루어진다. As described above, each of the plurality of layers of the artificial neural network 110 consists of a plurality of operations, and a weight w is applied to a result of any one operation of any one layer and input to a subsequent layer. For example, a first convolutional layer consisting of a plurality of feature maps (CL1) is performed by performing a convolution operation on a matrix of the input layer IL using a plurality of kernels W1, which is a matrix in which each element is a weight (w). ). Here, it is assumed that the number of kernels K1 is 4 and the size of the 4 kernels K1 is 256 × 256. Then, there are 256 × 256 × 4 weights (w), and since the number of input matrices is one, the calculation of 1 × 256 × 256 × 4 is performed. As another example, each of the plurality of nodes f1 to fn of the fully connected layer FL performs a predetermined operation using a transfer function or the like for an input from the second polling layer PL2, and the operation result is a weight (w ) Is applied and input to each of the plurality of nodes o1 to om of the output layer OL. Here, assuming that the fully connected layer (FL) consists of 256 nodes (f1 to f256) (n=256), and the output layer (OL) consists of two nodes (o1, o2), nodes (f1 to f256) and the weights (w) connecting the nodes (o1 to o2) are 256 × 2, and 256 × 2 operations are performed.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 컨볼루션 계층 중 적어도 하나의 컨볼루션 계층의 복수의 커널 중 일부는 인공신경망(110)에 입력되는 방사선 영상에 대해 컨벌루션 연산을 수행하여 심박동기의 외형의 특징을 추출한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 컨볼루션 계층 중 적어도 하나의 컨볼루션 계층의 복수의 커널 중 일부는 인공신경망(110)에 입력되는 방사선 영상에 대해 컨벌루션 연산을 수행하여 심박동기의 질감, 기울기, 간격, 두께 및 음영 중 적어도 하나의 특징을 추출할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 전술한 심박동기의 외형의 특징, 혹은, 심박동기의 질감, 기울기, 간격, 두께 및 음영 중 적어도 하나의 특징을 추출하기 위하여 인공신경망(100)의 가중치(w)를 수정하는 학습을 수행한다. Meanwhile, some of the plurality of kernels of at least one convolutional layer among the plurality of convolutional layers according to an embodiment of the present invention perform a convolution operation on a radiographic image input to the artificial neural network 110 to obtain an external appearance of a pacemaker. Extract. In addition, some of the plurality of kernels of at least one convolutional layer among the plurality of convolutional layers according to an embodiment of the present invention perform a convolution operation on the radiographic image input to the artificial neural network 110 to determine the texture and slope of the pacemaker. , At least one feature of spacing, thickness, and shading may be extracted. According to an embodiment of the present invention, the weight (w) of the artificial neural network 100 is modified to extract at least one of the above-described features of the external shape of the pacemaker, or at least one of the texture, slope, interval, thickness, and shadow of the pacemaker. To carry out learning to do.

학습데이터인 복수의 영상이 인공신경망(110)에 입력되면, 인공신경망(110)은 전술한 바와 같은 가중치(w)가 적용되는 복수의 연산을 통해 연산 결과를 출력할 것이다. When a plurality of images, which are training data, are input to the artificial neural network 110, the artificial neural network 110 will output the calculation result through a plurality of operations to which the weight w as described above is applied.

또한, 출력계층(OL)의 출력노드(o1, o2) 각각의 출력값은 입력된 학습데이터가 해당 노드에 대응하는 확률값을 나타낸다. 학습데이터는 목표값, 즉, 해당 방사선 영상의 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 아니면, MRI 촬영이 불가능한 심박동기인지가 이미 알려진 데이터이다. 따라서 학습모듈(130)은 학습데이터인 방사선 영상을 인공신경망(110)에 입력했을 때, 인공신경망(110)의 출력값과 목표값의 차이가 최소가 되도록 인공신경망(110)의 가중치(w)를 보정해야 한다. In addition, the output values of each of the output nodes o1 and o2 of the output layer OL represent a probability value corresponding to the corresponding node of the input learning data. The learning data is data that has already been known whether the target value, that is, the pacemaker of the radiographic image is a pacemaker capable of MRI imaging or a pacemaker that cannot be MRI imaging. Therefore, when the learning module 130 inputs the radiographic image, which is the training data, to the artificial neural network 110, the weight w of the artificial neural network 110 is adjusted so that the difference between the output value of the artificial neural network 110 and the target value is minimized. It needs to be calibrated.

학습모듈(130)은 출력값은 확률값이기 때문에 출력노드(o1, o2)의 출력값 중 목표값에 대응하는 출력값이 가장 높은 확률값을 가지도록 인공신경망(110)의 가중치(w)를 보정해야 한다. 하지만, 충분히 학습되지 않은 인공신경망(110)은 출력값과 목표값의 차이가 있다. 따라서 학습모듈(130)은 학습데이터인 복수의 영상을 입력할 때마다, 목표값과 출력값의 차이가 최소가 되도록 역전파(Back-propagation) 알고리즘을 통해 인공신경망(110)의 가중치(w)를 수정하는 학습을 수행한다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 학습(deep learning)은 입력되는 학습데이터에 상응하는 목표값을 정해 놓고, 출력값과 목표값의 차이가 최소가 되도록 인공신경망(110)의 연산에 적용되는 가중치(w)를 수정한다. Since the output value is a probability value, the learning module 130 needs to correct the weight w of the artificial neural network 110 so that the output value corresponding to the target value among the output values of the output nodes o1 and o2 has the highest probability value. However, the artificial neural network 110 that has not been sufficiently learned has a difference between the output value and the target value. Therefore, the learning module 130 calculates the weight (w) of the artificial neural network 110 through a back-propagation algorithm so that the difference between the target value and the output value is minimized whenever a plurality of images, which are training data, are input. Perform learning to modify. In this way, in the deep learning according to an embodiment of the present invention, a target value corresponding to the input learning data is determined, and the weight applied to the calculation of the artificial neural network 110 so that the difference between the output value and the target value is minimized. Correct (w).

학습모듈(130)은 인공신경망(110)이 충분히 학습된 것으로 판단될 때까지, 전술한 바와 같은 학습(deep learning) 절차를 복수의 서로 다른 학습 데이터를 이용하여 반복하여 수행한다. 여기서, 학습모듈(130)은 목표값과 출력값의 차이가 소정 수치 이하이면서 어떤 학습 데이터(복수의 영상)를 입력한 경우에도 출력값이 변동이 없으면, 인공신경망(110)이 충분히 학습된 것으로 판단할 수 있다. The learning module 130 repeatedly performs the above-described deep learning procedure using a plurality of different learning data until it is determined that the artificial neural network 110 is sufficiently learned. Here, the learning module 130 determines that the artificial neural network 110 has sufficiently learned if the output value does not change even when some learning data (multiple images) is input while the difference between the target value and the output value is less than a predetermined value. I can.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 인공신경망을 이용한 심박동기 구분을 위한 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인공신경망을 이용한 심박동기 구분을 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. Next, a method for classifying a pacemaker using an artificial neural network according to an embodiment of the present invention will be described. 4 is a flowchart illustrating a method for classifying a pacemaker using an artificial neural network according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 영상구분부(100)는 S110 단계에서 인공신경망(110)을 이용하여 방사선 영상을 입력받아 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용하였는지 여부를 판별한다. Referring to FIG. 4, the image classifying unit 100 receives a radiographic image using the artificial neural network 110 in step S110 and determines whether a subject to be examined wears a pacemaker capable of MRI imaging.

그리고 정보검증부(200)는 S120 단계에서 검사 대상자의 의료 정보를 입력받고, 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용하였는지 여부를 판별한다. 정보검증부(200)는 텍스트 입력을 분류하기 위한 인공신경망을 포함할 수 있다. In addition, the information verification unit 200 receives medical information of the subject to be examined in step S120, and determines whether the subject is wearing a pacemaker capable of MRI imaging. The information verification unit 200 may include an artificial neural network for classifying text input.

촬영결정부(300)는 S130 단계에서 영상구분부(100) 및 정보검증부(200) 양자 모두 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용한 것으로 판단하면, 최종적으로 상기 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 것으로 결정한다. When the imaging determination unit 300 determines that both the image classifying unit 100 and the information verification unit 200 have worn a pacemaker capable of MRI imaging in step S130, the subject is finally determined that the subject is capable of MRI imaging. do.

전술한 S110 단계를 수행하기 전, 인공신경망(110)을 학습시켜야 한다. 이러한 학습 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인공신경망을 학습시키는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인공신경망을 학습시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다. Before performing the above-described step S110, the artificial neural network 110 must be trained. This learning method will be described. 5 is a flowchart illustrating a method of learning an artificial neural network according to an embodiment of the present invention. 6 is a view for explaining a method of learning an artificial neural network according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 학습모듈(130)은 S210 단계에서 학습데이터를 입력받는다. 학습데이터는 MRI 촬영이 가능한지 여부가 알려진 심박동기가 포함된 방사선 영상이다. 이에 따라, 방사선 영상이 입력되며, MRI 촬영이 가능한지 여부가 목표값으로 설정된다. 5, the learning module 130 receives learning data in step S210. The learning data is a radiographic image including a pacemaker that is known whether MRI is possible. Accordingly, a radiographic image is input, and whether MRI imaging is possible is set as a target value.

다음으로, 전처리모듈(120)은 S220 단계에서 학습데이터인 방사선 영상에 대해 전처리를 수행한다. 일 실시예에 따르면, 전처리모듈(120)은 도 6의 방사선 영상에서 심박동기(PM) 이외의 뼈를 나타내는 부분을 제거하는 전처리를 수행할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전처리모듈(120)은 도 6의 방사선 영상의 히스토그램의 수치를 조절하여 심박동기(PM)를 강조하는 전처리를 수행할 수 있다. Next, the preprocessing module 120 performs preprocessing on the radiographic image, which is the training data, in step S220. According to an embodiment, the pre-processing module 120 may perform pre-processing of removing portions representing bones other than the pacemaker (PM) in the radiographic image of FIG. 6. According to another embodiment, the preprocessing module 120 may perform preprocessing of emphasizing the pacemaker PM by adjusting the value of the histogram of the radiographic image of FIG. 6.

다음으로, 인공신경망(110)은 S230 단계에서 전처리된 학습데이터인 방사선 영상에 대해 가중치(w)가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 출력값을 산출하고, 산출된 출력값을 출력한다. Next, the artificial neural network 110 calculates an output value by performing a plurality of calculations to which a weight w is applied to the radiographic image, which is the training data pre-processed in step S230, and outputs the calculated output value.

학습모듈(130)은 S240 단계에서 인공신경망(110)의 출력값과 목표값의 차이가 최소가 되도록 역확산 알고리즘(Back-propagation algorithm)을 통해 인공신경망(110)의 가중치(w)를 수정한다. The learning module 130 modifies the weight w of the artificial neural network 110 through a back-propagation algorithm so that the difference between the output value of the artificial neural network 110 and the target value is minimized in step S240.

다음으로, 학습모듈(130)은 S250 단계에서 인공신경망(110)의 학습이 완료되었는지 여부를 판단한다. 학습모듈(130)은 목표값과 출력값의 차이가 소정 수치 이하이면서 서로 다른 학습데이터를 입력한 경우에도 출력값의 변동이 없으면, 인공신경망(110)의 학습이 완료된 것으로 판단한다. S250 단계의 판단 결과, 학습이 완료되지 않은 것으로 판단되면, S210 단계 내지 S250 단계를 반복하고, 학습이 완료된 것으로 판단되면, S260 단계에서 학습 절차를 종료한다. Next, the learning module 130 determines whether or not learning of the artificial neural network 110 is completed in step S250. The learning module 130 determines that the learning of the artificial neural network 110 is completed if the difference between the target value and the output value is less than a predetermined value and there is no change in the output value even when different learning data is input. As a result of the determination in step S250, if it is determined that the learning has not been completed, steps S210 to S250 are repeated, and if it is determined that the learning has been completed, the learning process is terminated in step S260.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 인공신경망을 이용한 심박동기 구분을 위한 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인공신경망을 이용한 심박동기 구분을 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 강조하면, 도 7은 앞서 설명된 도 4의 S110 단계를 보다 상세하게 설명하기 위한 흐름도이다. Next, a method for classifying a pacemaker using an artificial neural network according to an embodiment of the present invention will be described. 7 is a flowchart illustrating a method for classifying a pacemaker using an artificial neural network according to an embodiment of the present invention. To emphasize, FIG. 7 is a flow chart for explaining in more detail step S110 of FIG. 4 described above.

도 7을 참조하면, 구분모듈(140)은 S310 단계에서 실제데이터를 입력받는다. 실제데이터는 심박동기를 착용한 검사 대상자가 촬영한 방사선 영상이며, 이러한 방사선 영상에 포함된 심박동기는 MRI 촬영이 가능한지 여부가 알려지지 않은 것이다. Referring to FIG. 7, the classification module 140 receives actual data in step S310. The actual data is a radiographic image taken by a subject to be examined wearing a pacemaker, and it is not known whether the pacemaker included in the radiographic image can be MRI.

다음으로, 전처리모듈(120)은 S320 단계에서 실제데이터인 방사선 영상에 대해 전처리를 수행한다. 전술한 바와 같이, 전처리모듈(120)은 방사선 영상에서 심박동기(PM) 이외의 뼈를 나타내는 부분을 제거하는 전처리를 수행할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전처리모듈(120)은 방사선 영상히스토그램의 수치를 조절하여 심박동기(PM)를 강조하는 전처리를 수행할 수 있다. Next, the preprocessing module 120 performs preprocessing on the radiographic image, which is actual data, in step S320. As described above, the preprocessing module 120 may perform preprocessing of removing portions representing bones other than the pacemaker (PM) from the radiographic image. According to another embodiment, the pre-processing module 120 may perform pre-processing of emphasizing the pacemaker (PM) by adjusting the value of the radiographic image histogram.

이어서, 인공신경망(110)은 S330 단계에서 전처리된 학습데이터인 방사선 영상에 대해 가중치(w)가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 출력값을 산출하여 산출된 출력값을 출력한다. Subsequently, the artificial neural network 110 calculates an output value by calculating an output value by performing a plurality of calculations to which a weight w is applied to the radiographic image, which is the training data preprocessed in step S330, and outputs the calculated output value.

구분모듈(140)은 S340 단계에서 인공신경망(110)의 출력값에 따라 상기 검사 대상자가 착용한 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부를 판단한다. 일례로, 도 3을 참조하면, 인공신경망(110)의 출력은 MRI 촬영이 가능한 심박동기에 대응하는 제1 출력값이 0.21이고, MRI 촬영이 불가능한 심박동기에 대응하는 제2 출력값이 0.79라고 가정한다. 이러한 경우, 방사선 영상의 심박동기는 MRI 촬영이 가능한 심박동기일 확률이 21%이고, MRI 촬영이 불가능한 심박동기일 확률이 79%이다. 이에 따라, 구분모듈(140)은 해당 검사 대상자가 MRI 촬영이 불가능한 심박동기를 착용하고 있는 것으로 판단한다. In step S340, the classification module 140 determines whether the pacemaker worn by the test subject is a pacemaker capable of MRI imaging according to the output value of the artificial neural network 110. As an example, referring to FIG. 3, it is assumed that the output of the artificial neural network 110 has a first output value corresponding to a pacemaker capable of MRI imaging is 0.21, and a second output value corresponding to a pacemaker incapable of MRI imaging is 0.79. In this case, the probability that the pacemaker of the radiographic image is a pacemaker capable of MRI imaging is 21%, and the probability that the pacemaker of the radiographic image is not capable of MRI is 79%. Accordingly, the classification module 140 determines that the subject to be examined is wearing a pacemaker in which MRI imaging is impossible.

다른 예로, 도 3을 참조하면, 인공신경망(110)의 출력은 MRI 촬영이 가능한 심박동기에 대응하는 제1 출력값이 0.88이고, MRI 촬영이 불가능한 심박동기에 대응하는 제2 출력값이 0.12라고 가정한다. 이러한 경우, 방사선 영상의 심박동기는 MRI 촬영이 가능한 심박동기일 확률이 88%이고, MRI 촬영이 불가능한 심박동기일 확률이 12%이다. 이에 따라, 구분모듈(140)은 해당 검사 대상자가 MRI 촬영이 가능한 심박동기를 착용하고 있는 것으로 판단한다. As another example, referring to FIG. 3, it is assumed that the output of the artificial neural network 110 has a first output value corresponding to a pacemaker capable of MRI imaging is 0.88, and a second output value corresponding to a pacemaker incapable of MRI imaging is 0.12. In this case, the probability that the pacemaker of the radiographic image is a pacemaker capable of MRI imaging is 88%, and the probability that the pacemaker of the radiographic image is not capable of MRI is 12%. Accordingly, the classification module 140 determines that the subject to be examined is wearing a pacemaker capable of MRI imaging.

한편, 앞서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. Meanwhile, the method according to the embodiment of the present invention described above may be implemented in the form of a program readable through various computer means and recorded on a computer-readable recording medium. Here, the recording medium may include a program command, a data file, a data structure, or the like alone or in combination. The program instructions recorded on the recording medium may be specially designed and constructed for the present invention, or may be known and usable to those skilled in computer software. For example, the recording medium includes magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic-optical media such as floptical disks ( magneto-optical media), and a hardware device specially configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions may include not only a machine language such as produced by a compiler, but also a high-level language that can be executed by a computer using an interpreter or the like. Such a hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the present invention, and vice versa.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다. Although the present invention has been described using several preferred embodiments, these embodiments are illustrative and not limiting. As such, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that various changes and modifications can be made according to the equivalence theory without departing from the spirit of the present invention and the scope of the rights presented in the appended claims.

100: 영상구분부
110: 인공신경망
120: 전처리모듈
130: 학습모듈
140: 구분모듈
200: 정보검증부
300: 촬영결정부
100: image division
110: artificial neural network
120: preprocessing module
130: learning module
140: classification module
200: Information Verification Department
300: shooting decision unit

Claims (16)

심박동기 구분을 위한 장치에 있어서,
어느 하나의 계층의 출력이 계층 간 연결의 강도를 결정하는 가중치가 적용되는 복수의 연산을 통해 다음 계층을 구성하는 복수의 계층을 포함하며, 심박동기가 포함된 방사선 영상이 입력되면, 상기 복수의 연산을 수행하여 상기 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지에 대한 확률을 상기 연산에 따른 출력값으로 출력하는 인공신경망 모듈; 및
상기 인공신경망 모듈의 학습이 완료된 후, 검사 대상자의 방사선 영상을 상기 인공신경망 모듈에 입력하여 상기 출력값을 도출하고, 도출된 출력값에 따라 상기 검사 대상자가 착용한 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부를 판단하는 구분모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 장치.
In the device for classifying a pacemaker,
The output of any one layer includes a plurality of layers constituting the next layer through a plurality of operations to which a weight determining the strength of the connection between layers is applied, and when a radiographic image including a pacemaker is input, the plurality of operations An artificial neural network module configured to output a probability of whether the pacemaker is a pacemaker capable of MRI imaging as an output value according to the calculation; And
After learning of the artificial neural network module is completed, a radiographic image of the subject to be examined is input to the artificial neural network module to derive the output value, and according to the derived output value, it is determined whether the pacemaker worn by the subject to be examined is a pacemaker capable of MRI imaging. A device for distinguishing a pacemaker, comprising: a classification module.
제1항에 있어서,
상기 인공신경망 모듈의 학습 완료 전, 학습 데이터인 심박동기가 포함된 방사선 영상을 상기 인공신경망 모듈에 입력하여 상기 학습 데이터에 상응하는 목표값과 상기 학습 데이터에 따른 상기 인공신경망 모듈의 출력값의 차이가 최소가 되도록 역확산 알고리즘을 통해 상기 인공신경망 모듈의 가중치를 수정하는 학습모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 장치.
The method of claim 1,
Before the learning of the artificial neural network module is completed, the difference between the target value corresponding to the learning data and the output value of the artificial neural network module according to the learning data by inputting a radiographic image including a pacemaker as learning data into the artificial neural network module is minimal. And a learning module for correcting the weight of the artificial neural network module through a despreading algorithm to be.
제1항에 있어서,
상기 인공신경망 모듈은
복수의 커널을 포함하는 적어도 하나의 컨볼루션 계층을 포함하며,
상기 커널은 상기 방사선 영상에서 심박동기의 외형의 특징을 추출하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 장치.
The method of claim 1,
The artificial neural network module
It includes at least one convolutional layer including a plurality of kernels,
Wherein the kernel extracts features of an external shape of a pacemaker from the radiographic image.
제1항에 있어서,
상기 인공신경망 모듈은
복수의 커널을 포함하는 적어도 하나의 컨볼루션 계층을 포함하며,
상기 커널은 상기 방사선 영상에서 심박동기의 질감, 기울기, 간격, 두께 및 음영 중 적어도 하나의 특징을 추출하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 장치.
The method of claim 1,
The artificial neural network module
It includes at least one convolutional layer including a plurality of kernels,
The kernel extracts at least one of a texture, a slope, a gap, a thickness, and a shadow of the pacemaker from the radiographic image.
제1항에 있어서,
상기 방사선 영상이 상기 인공신경망 모듈에 입력되기 전, 상기 방사선 영상에서 심박동기 이외의 뼈를 나타내는 부분을 제거하는 전처리모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 장치.
The method of claim 1,
And a pre-processing module for removing a portion representing bones other than a pacemaker from the radiographic image before the radiographic image is input to the artificial neural network module.
제1항에 있어서,
상기 방사선 영상이 상기 인공신경망 모듈에 입력되기 전 히스토그램의 수치를 조절하여 상기 심박동기를 강조하는 전처리모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 장치.
The method of claim 1,
And a pre-processing module for emphasizing the pacemaker by adjusting a value of the histogram before the radiographic image is input to the artificial neural network module.
심박동기 구분을 위한 장치에 있어서,
검사 대상자의 심박동기가 포함된 방사선 영상을 입력받아 인공신경망을 통해 상기 방사선 영상에 대해 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 상기 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지에 대한 확률을 산출하고, 산출된 확률에 따라 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용하였는지 여부를 판별하는 영상구분부;
검사 대상자의 의료 정보를 입력받아 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용하였는지 여부를 판별하는 정보검증부; 및
상기 영상구분부 및 상기 정보검증부 양자 모두 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용한 것으로 판단하면, 최종적으로 상기 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 것으로 판단하는 촬영결정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 장치.
In the device for classifying a pacemaker,
Calculate the probability of whether the pacemaker is a pacemaker capable of MRI imaging by receiving a radiographic image including a pacemaker of the test subject and performing a plurality of calculations in which weights are applied to the radiographic image through an artificial neural network, Accordingly, an image classifying unit for determining whether the subject to be examined is wearing a pacemaker capable of MRI imaging;
An information verification unit that receives medical information of a subject to be examined and determines whether the subject is wearing a pacemaker capable of MRI imaging; And
And an imaging decision unit configured to determine that the subject is capable of MRI imaging when it is determined that both the image classifying unit and the information verifying unit wear a pacemaker capable of MRI imaging, and finally determining that the subject is capable of MRI imaging. Device for.
심박동기 구분을 위한 방법에 있어서,
인공신경망이 검사 대상자의 방사선 영상을 입력받는 단계;
상기 방사선 영상에 대해 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 상기 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지에 대한 확률을 상기 연산에 따른 출력값으로 출력하는 단계; 및
구분모듈이 상기 도출된 출력값에 따라 상기 검사 대상자가 착용한 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 방법.
In the method for classifying a pacemaker,
Receiving, by the artificial neural network, a radiographic image of a subject to be examined;
Performing a plurality of calculations to which weights are applied to the radiographic image and outputting a probability of whether the pacemaker is a pacemaker capable of MRI imaging as an output value according to the calculation; And
And determining, by the classification module, whether the pacemaker worn by the subject to be examined is a pacemaker capable of MRI imaging according to the derived output value.
제8항에 있어서,
상기 출력하는 단계 전,
학습모듈이 학습 데이터인 심박동기가 포함된 방사선 영상을 상기 인공신경망에 입력하는 단계;
상기 인공신경망이 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 상기 학습 데이터에 대응하는 출력값을 출력하는 단계;
상기 학습모듈이 상기 학습 데이터에 상응하는 목표값과 상기 학습 데이터에 따른 상기 인공신경망의 출력값의 차이가 최소가 되도록 역확산 알고리즘을 통해 상기 인공신경망의 가중치를 수정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 방법.
The method of claim 8,
Before the outputting step,
Inputting, by a learning module, a radiographic image including a pacemaker, which is training data, into the artificial neural network;
Outputting, by the artificial neural network, an output value corresponding to the training data by performing a plurality of calculations to which weights are applied;
And modifying, by the learning module, a weight of the artificial neural network through a despreading algorithm so that a difference between a target value corresponding to the training data and an output value of the artificial neural network according to the training data is minimized. How to distinguish between heart rate and pacemakers.
제8항에 있어서,
상기 연산에 따른 출력값으로 출력하는 단계는
상기 인공신경망이
복수의 커널을 포함하는 적어도 하나의 컨볼루션 계층을 통해 상기 방사선 영상에서 심박동기의 외형의 특징을 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 방법.
The method of claim 8,
The step of outputting as an output value according to the operation is
The artificial neural network
And extracting features of the external shape of the pacemaker from the radiographic image through at least one convolution layer including a plurality of kernels.
제8항에 있어서,
상기 연산에 따른 출력값으로 출력하는 단계는
상기 인공신경망이 복수의 커널을 포함하는 적어도 하나의 컨볼루션 계층을 통해 상기 방사선 영상에서 심박동기의 질감, 기울기, 간격, 두께 및 음영 중 적어도 하나의 특징을 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 방법.
The method of claim 8,
The step of outputting as an output value according to the operation is
And extracting, by the artificial neural network, at least one of the texture, slope, interval, thickness, and shadow of the pacemaker from the radiographic image through at least one convolution layer including a plurality of kernels. How to identify pacemakers.
제8항에 있어서,
상기 입력받는 단계 전,
상기 방사선 영상에서 심박동기 이외의 뼈를 나타내는 부분을 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 방법.
The method of claim 8,
Before the step of receiving the input,
And removing a portion representing bones other than the pacemaker from the radiographic image.
제8항에 있어서,
상기 입력받는 단계 전,
상기 방사선 영상에서 히스토그램의 수치를 조절하여 상기 심박동기를 강조하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 방법.
The method of claim 8,
Before the step of receiving the input,
And enhancing the pacemaker by adjusting the value of the histogram in the radiographic image.
심박동기 구분을 위한 방법에 있어서,
영상구분부가 검사 대상자의 방사선 영상을 입력받아 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용하였는지 여부를 판별하는 단계;
정보검증부가 상기 검사 대상자의 의료 정보를 입력받아 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용하였는지 여부를 판별하는 단계; 및
촬영결정부가 상기 영상구분부 및 상기 정보검증부 양자 모두 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 심박동기를 착용한 것으로 판단하면, 최종적으로 상기 검사 대상자가 MRI 촬영 가능한 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 방법.
In the method for classifying a pacemaker,
Determining whether the subject is wearing a pacemaker capable of MRI imaging by receiving a radiographic image of the subject to be examined by the image classifying unit;
An information verification unit receiving medical information of the subject to be examined and determining whether the subject is wearing a pacemaker capable of MRI imaging; And
And finally determining that the subject is capable of MRI imaging when the imaging determination unit determines that both the image classifying unit and the information verification unit have worn a pacemaker capable of MRI imaging, and finally determining that the subject is capable of MRI imaging. The way to differentiate.
심박동기 구분을 위한 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 있어서,
학습모듈이 어느 하나의 계층의 출력이 계층 간 연결의 강도를 결정하는 가중치가 적용되는 복수의 연산을 통해 다음 계층을 구성하는 복수의 계층을 포함하며, 상기 복수의 연산을 수행하여 상기 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지에 대한 확률을 상기 연산에 따른 출력값으로 출력하는 인공신경망을 학습시키는 단계;
구분모듈이 검사 대상자의 방사선 영상을 상기 인공신경망에 입력하여 상기 출력값을 도출하는 단계; 및
상기 구분모듈이 상기 도출된 출력값에 따라 상기 검사 대상자가 착용한 심박동기가 MRI 촬영 가능한 심박동기인지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
In a computer-readable recording medium in which a program for performing a method for distinguishing a pacemaker is recorded,
The learning module includes a plurality of layers constituting the next layer through a plurality of operations in which the output of any one layer is applied with a weight that determines the strength of the connection between the layers, and the pacemaker performs the MRI by performing the plurality of operations. Learning an artificial neural network that outputs a probability of whether a cardiac pacemaker can be photographed as an output value according to the calculation;
Deriving the output value by inputting, by a classification module, a radiographic image of a subject to be examined into the artificial neural network; And
The identification module, the step of determining whether the pacemaker worn by the subject to be examined is a pacemaker capable of MRI imaging according to the derived output value; a computer-reading program in which a program for performing a method for distinguishing a pacemaker comprising: Recordable media available.
제15항에 있어서,
상기 인공신경망을 학습시키는 단계는
상기 학습모듈이
학습 데이터인 심박동기가 포함된 방사선 영상을 상기 인공신경망에 입력하는 단계; 및
상기 인공신경망이 상기 학습 데이터에 대응하여 복수의 연산을 통해 출력값을 출력하면, 상기 학습 데이터에 상응하는 목표값과 상기 출력값의 차이가 최소가 되도록 역확산 알고리즘을 통해 상기 인공신경망의 가중치를 수정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 심박동기 구분을 위한 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
The method of claim 15,
Learning the artificial neural network
The learning module
Inputting a radiographic image including a pacemaker, which is training data, into the artificial neural network; And
When the artificial neural network outputs an output value through a plurality of operations corresponding to the training data, the weight of the artificial neural network is modified through an inverse diffusion algorithm so that the difference between the target value corresponding to the training data and the output value is minimized. A computer-readable recording medium on which a program for performing a method for discriminating a pacemaker, comprising a step; is recorded thereon.
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