KR102242114B1 - Oct medical image based artificial intelligence computer aided diagnosis system and its method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템으로서, 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영된 IVOCT 영상에서 혈관의 내강 형태를 자동으로 검출하는 혈관 내강 자동 검출부; 상기 혈관 내강 자동 검출부에서 검출된 혈관의 내강 형태로부터 혈관 내강의 형상 특징을 추출하는 형상 특징 추출부; 상기 형상 특징 추출부에서 추출되는 혈관 내강의 형상 특징에 따라 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 분류하는 혈관 내강 분류부; 및 상기 혈관 내강 분류부에 따라 분류된 정상 또는 비정상의 혈관 내강을 디스플레이를 통해 제공하는 표시 제공부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템 및 그 방법은, 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영된 IVOCT 영상에서 혈관의 내경을 자동 검출하고, 패턴 인식 기술을 통해 혈관 내강의 형상 특징을 추출한 후, 추출된 형상 특정을 SVM(Support Vector Machine)을 통해 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 분류하여 제공할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 혈관 내강의 형상 특징에 기초하여 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 자동 분류된 IVOCT 영상이 표시 제공부를 통해 제공될 때, IVOCT 영상에 정상 또는 비정상이 더 표시되어 제공됨으로써, 의사의 IVOCT 영상 판독 및 진단 과정을 보조하여 오진 확률이 감소될 수 있도록 할 수 있다.The present invention relates to an OCT medical image-based artificial intelligence computer-assisted diagnosis system and method thereof, and more specifically, as an OCT medical image-based artificial intelligence computer-assisted diagnosis system, from an IVOCT image taken by intravascular optical coherence tomography (IVOCT). A blood vessel lumen automatic detection unit that automatically detects the shape of the lumen of the blood vessel; A shape feature extraction unit for extracting a shape feature of the blood vessel lumen from the shape of the blood vessel lumen detected by the automatic blood vessel lumen detection unit; A vascular lumen classifying unit for classifying a normal vascular lumen and an abnormal vascular lumen according to the shape characteristics of the vascular lumen extracted from the shape feature extraction unit; And a display providing unit configured to provide a normal or abnormal vascular lumen classified according to the vascular lumen classification unit through a display.
The artificial intelligence computer-assisted diagnosis system and method based on OCT medical images proposed in the present invention automatically detects the inner diameter of a blood vessel from an IVOCT image taken by intravascular optical coherence tomography (IVOCT), and uses a pattern recognition technology to detect the lumen of the blood vessel. After extracting the shape features of, the extracted shape specification can be classified into normal vascular lumen and abnormal vascular lumen through SVM (Support Vector Machine) and provided.
In addition, according to the present invention, when an IVOCT image automatically classified into a normal vascular lumen and an abnormal vascular lumen based on the shape characteristics of the vascular lumen is provided through the display providing unit, normal or abnormal is further displayed on the IVOCT image and provided, By assisting the doctor's IVOCT image reading and diagnosis process, the probability of a false diagnosis can be reduced.
Description
본 발명은 OCT(Optical Coherence Tomography) 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영된 IVOCT 영상에서 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 분류하여 제공할 수 있도록 하는 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an artificial intelligence computer-assisted diagnostic system based on OCT (Optical Coherence Tomography) medical image and a method thereof, and more specifically, to a normal vascular lumen and abnormal vascular lumen in IVOCT images taken by intravascular optical coherence tomography (IVOCT). The present invention relates to an artificial intelligence computer-assisted diagnosis system based on OCT medical images and a method thereof that can be classified into and provided.
현재 의료 분야에서는 인체 내 생체 조직 등의 내부 구조를 촬영하여 관찰할 수 있는 방법이 많이 사용되고 있다. 예를 들면, X선(X-ray) 장치, CT(Computerized Tomography), MRI(Magnetic Resonance Image) 및 초음파(Ultrasound) 장치 등을 이용하여 인체 내 생체 조직에 대한 다양한 투과 영상 및 단층 영상을 촬영하게 된다. 이러한 방법은 인체를 직접 절개하지 않고도 진단이 필요한 생체 조직의 내부 구조를 파악할 수 있다. 따라서 이러한 관찰 방법은 각종 질병을 진단하고 질병의 진행 과정을 파악할 수 있으므로, 진단 의학 분야에서는 매우 중요하다. 그러나 X선 장치는 방사선을 이용하기 때문에 인체에 해로운 영향을 끼칠 수 있다. 또한, CT는 촬영 기기의 크기가 매우 거대하고 가격이 비싸 일부 대형 병원에서만 제한적으로 이용되고 있다. 또한, MRI 및 초음파 장치는 촬영된 영상의 해상도가 떨어진다는 단점이 있다.
Currently, in the medical field, a method of photographing and observing internal structures such as biological tissues in a human body is widely used. For example, various transmission and tomography images of biological tissues in the human body are taken using an X-ray device, computerized tomography (CT), magnetic resonance image (MRI), and ultrasonography (Ultrasound). do. This method can grasp the internal structure of a living body tissue requiring diagnosis without directly cutting the human body. Therefore, this observation method is very important in the field of diagnostic medicine, since it can diagnose various diseases and grasp the progression of the disease. However, since the X-ray apparatus uses radiation, it can have a detrimental effect on the human body. In addition, CT is limitedly used only in some large hospitals because the size of the imaging device is very large and the price is high. In addition, the MRI and ultrasound apparatuses have a disadvantage in that the resolution of the captured image is deteriorated.
이에 대한 대안으로 사용되고 있는 광간섭단층촬영법(Optical Coherence Tomography; OCT) 또는 혈관내광간섭단층촬영법(Intravascular Optical Coherence Tomography; IVOCT)은 광의 간섭 현상을 이용하여 인체 내의 혈관 내부를 고해상도로 촬영할 수 있다. 보다 구체적으로, 광간섭 단층 촬영법(IVOCT)은 카테터(Catheter)를 통해 파장이 짧은 간섭 광원을 조사하고, 반사되어 수집된 광을 분석함으로써, 혈관 조직의 미세한 부분의 단층을 서브-마이크론(Sub-micron) 영역까지 고해상도로 촬영할 수 있다. 이러한 광간섭단층촬영법(OCT) 또는 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)은 인체에 무해하고 고 분해능(10-20㎛)의 영상을 획득하여 인체 내의 혈관 조직을 관찰할 수 있으므로 혈관 질환 등을 진단하는데 주로 사용되고 있다.
As an alternative to this, optical coherence tomography (OCT) or intravascular optical coherence tomography (IVOCT), which is used as an alternative, can photograph the inside of blood vessels in the human body in high resolution using the phenomenon of light interference. More specifically, in optical coherence tomography (IVOCT), an interference light source with a short wavelength is irradiated through a catheter, and reflected and collected light is analyzed, thereby sub-micron (Sub-micron) tomography of a minute portion of a vascular tissue. micron) area can be photographed in high resolution. These optical coherence tomography (OCT) or intravascular optical coherence tomography (IVOCT) are harmless to the human body and can acquire high-resolution (10-20㎛) images to observe the vascular tissue in the human body, so it is useful for diagnosing vascular diseases, etc. It is mainly used.
영상의학과 의사는 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)의 고해상도 영상을 판독하여 혈관 내강의 형태와 면적, 혈관 벽의 미세 구조, 관상 동맥, 및 혈관 내에 설치된 스텐트(Stent) 등을 확인할 수 있다. 그러나 의사가 IVOCT 영상을 판독한다고 하더라도, 혈관 내강의 형태가 무척이나 불규칙하고, 스텐드 등의 그림자로 인해 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강을 명확하게 판단하기 어려우므로 IVOCT 영상 판독 및 진단 과정에서 오진을 내릴 가능성이 있었다. 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0133372호가 선행기술 문헌으로 개시되고 있다.Radiology doctors can read high-resolution images of intravascular optical coherence tomography (IVOCT) to determine the shape and area of the lumen of the vessel, the microstructure of the vessel wall, the coronary artery, and the stent installed in the vessel. However, even if a doctor reads IVOCT images, the shape of the vascular lumen is very irregular, and it is difficult to clearly determine the normal lumen and abnormal lumen due to the shadow of the stand, so it is difficult to make a misdiagnosis during the IVOCT image reading and diagnosis process. There was a possibility. Korean Patent Application Publication No. 10-2014-0133372 has been disclosed as a prior art document.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영된 IVOCT 영상에서 혈관의 내경을 자동 검출하고, 패턴 인식 기술을 통해 혈관 내강의 형상 특징을 추출한 후, 추출된 형상 특정을 SVM(Support Vector Machine)을 통해 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 분류하여 제공할 수 있도록 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the previously proposed methods, and automatically detects the inner diameter of a blood vessel from an IVOCT image taken by IVOCT, and uses a pattern recognition technology to detect the lumen of the blood vessel. After extracting the shape features of the OCT medical image-based artificial intelligence computer-assisted diagnosis system and its method, the extracted shape specification can be classified into normal and abnormal vascular lumens through SVM (Support Vector Machine). It aims to provide.
또한, 본 발명은, 혈관 내강의 형상 특징에 기초하여 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 자동 분류된 IVOCT 영상이 표시 제공부를 통해 제공될 때, IVOCT 영상에 정상 또는 비정상이 더 표시되어 제공됨으로써, 의사의 IVOCT 영상 판독 및 진단 과정을 보조하여 오진 확률이 감소될 수 있도록 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, in the present invention, when an IVOCT image automatically classified into a normal vascular lumen and an abnormal vascular lumen based on the shape characteristics of the vascular lumen is provided through the display providing unit, the normal or abnormal is further displayed on the IVOCT image. Another object of the present invention is to provide an OCT medical image-based artificial intelligence computer-assisted diagnosis system and method that assists in the process of reading and diagnosing an IVOCT image so that the probability of a false diagnosis can be reduced.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템은,An artificial intelligence computer-assisted diagnosis system based on an OCT medical image according to a feature of the present invention for achieving the above object,
OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템으로서,As an artificial intelligence computer-assisted diagnosis system based on OCT medical images,
혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영된 IVOCT 영상에서 혈관의 내강 형태를 자동으로 검출하는 혈관 내강 자동 검출부;An automatic vascular lumen detection unit for automatically detecting a lumen shape of a blood vessel from an IVOCT image taken by intravascular optical coherence tomography (IVOCT);
상기 혈관 내강 자동 검출부에서 검출된 혈관의 내강 형태로부터 혈관 내강의 형상 특징을 추출하는 형상 특징 추출부;A shape feature extraction unit for extracting a shape feature of the blood vessel lumen from the shape of the blood vessel lumen detected by the automatic blood vessel lumen detection unit;
상기 형상 특징 추출부에서 추출되는 혈관 내강의 형상 특징에 따라 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 분류하는 혈관 내강 분류부; 및A vascular lumen classification unit for classifying a normal vascular lumen and an abnormal vascular lumen according to the shape characteristics of the vascular lumen extracted from the shape feature extraction unit; And
상기 혈관 내강 분류부에 따라 분류된 정상 또는 비정상의 혈관 내강을 디스플레이를 통해 제공하는 표시 제공부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
It is characterized in that the configuration comprises a display providing unit for providing through a display the normal or abnormal vascular lumen classified according to the vascular lumen classification unit.
바람직하게는, 상기 혈관 내강 자동 검출부는,Preferably, the blood vessel lumen automatic detection unit,
혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영되어 제공되는 IVOCT 영상들을 직각좌표 영상으로 변환 처리하는 직각좌표 영상 변환부를 포함하여 구성할 수 있다.
It may include a rectangular coordinate image conversion unit for converting and processing IVOCT images captured and provided by intravascular optical coherence tomography (IVOCT) into rectangular coordinate images.
더욱 바람직하게는, 상기 혈관 내강 자동 검출부는,More preferably, the blood vessel lumen automatic detection unit,
상기 직각좌표 영상 변환부로부터 직각좌표 영상으로 변환 처리된 IVOCT 영상을 입력받아 비대칭 가우시안 필터와 콘볼루션하여 혈관 내강의 경계를 추출하는 경계 추출부를 더 포함하여 구성할 수 있다.
It may further include a boundary extracting unit configured to receive an IVOCT image converted into a rectangular coordinate image from the rectangular coordinate image conversion unit and perform convolution with an asymmetric Gaussian filter to extract a boundary of a blood vessel lumen.
더욱 더 바람직하게는, 상기 혈관 내강 자동 검출부는,Even more preferably, the blood vessel lumen automatic detection unit,
상기 경계 추출부에서 추출한 혈관 내강의 경계에서 해당하는 패턴의 가이드 와이어 그림자(Guide Wire Shadow) 영역을 검출하는 그림자 영역 검출부를 더 포함하여 구성할 수 있다.
A shadow area detection unit for detecting a guide wire shadow area of a corresponding pattern at the boundary of the blood vessel lumen extracted by the boundary extraction unit may be further included.
더더욱 바람직하게는, 상기 가이드 와이어 그림자 영역은,Even more preferably, the guide wire shadow area,
행의 길이가 220 픽셀 이상이고, 열의 너비가 105 픽셀 또는 175 픽셀 패턴일 수 있다.
The row length may be 220 pixels or more, and the column width may be 105 pixels or 175 pixels pattern.
더더욱 바람직하게는, 상기 혈관 내강 자동 검출부는,Even more preferably, the blood vessel lumen automatic detection unit,
상기 경계 추출부에서 추출한 혈관 내강의 경계에서 상기 그림자 영역 검출부에서 검출한 해당하는 패턴의 가이드 와이어 그림자 영역을 제거하는 그림자 영역 제거부를 더 포함하여 구성할 수 있다.
A shadow area removal unit for removing a shadow area of a guide wire of a corresponding pattern detected by the shadow area detection unit at a boundary of the blood vessel lumen extracted by the boundary extraction unit may be further included.
더더욱 더 바람직하게는, 상기 그림자 영역 제거부는,Even more preferably, the shadow area removal unit,
상기 그림자 영역이 제거된 영역에 대해 영상 처리에 영향이 발생되지 않도록 보간 처리를 더 수행할 수 있다.
An interpolation process may be further performed so that the image processing is not affected with respect to the area from which the shadow area has been removed.
더더욱 더 바람직하게는, 상기 혈관 내강 자동 검출부는,Even more preferably, the vascular lumen automatic detection unit,
상기 그림자 영역 제거부에서 가이드 와이어 그림자 영역을 제거하고 보간 처리한 비대칭 가우시안 필터를 통해 검출된 혈관 내강 경계에서 스텐트 스트럿의 그림자 영역을 검출하고, 미리 설정된 높은 픽셀 값으로 채우는 스텐트 스트럿 처리부를 더 포함하여 구성할 수 있다.
Further comprising a stent strut processing unit that removes the shadow area of the guide wire in the shadow area removal unit and detects the shadow area of the stent strut at the boundary of the blood vessel lumen detected through an asymmetric Gaussian filter subjected to interpolation, and fills it with a preset high pixel value. Configurable.
더더욱 더 바람직하게는, 상기 혈관 내강 자동 검출부는,Even more preferably, the vascular lumen automatic detection unit,
액티브 컨튜어 모델(Active Contour Model)을 사용하여 불규칙한 혈관 내강의 형태를 정밀하게 검출하는 혈관 내경 형태 검출부를 더 포함하여 구성할 수 있다.
It may be configured to further include a blood vessel inner diameter shape detection unit that precisely detects the irregular shape of the lumen of the blood vessel using an active contour model (Active Contour Model).
바람직하게는, 상기 형상 특징 추출부는,Preferably, the shape feature extraction unit,
상기 혈관 내강 자동 검출부에서 검출한 혈관의 내강 형태를 대상으로 형상 특징과 질감 특징을 추출할 수 있다.
Shape features and texture features may be extracted from the lumen shape of the blood vessel detected by the automatic blood vessel lumen detection unit.
더욱 바람직하게는, 상기 형상 특징 추출부는,More preferably, the shape feature extraction unit,
상기 혈관 내강 자동 검출부에서 검출한 혈관의 내강 형태를 대상으로 형상 특징과 질감 특징을 추출하되, 형상 특징은 38개, 질감 특징은 54개를 추출할 수 있다.
Shape features and texture features may be extracted for the lumen shape of the blood vessel detected by the automatic blood vessel lumen detection unit, but 38 shape features and 54 texture features may be extracted.
더욱 더 바람직하게는, 상기 혈관 내강 분류부는,Even more preferably, the vascular lumen classification unit,
상기 형상 특징 추출부에서 추출된 혈관 내강의 형상 특징과 질감 특징을 통해 특징 벡터를 정의할 수 있다.
A feature vector may be defined through shape features and texture features of the blood vessel lumen extracted from the shape feature extraction unit.
더더욱 바람직하게는, 상기 혈관 내강 분류부는,Even more preferably, the vascular lumen classification unit,
상기 정의된 특징 벡터에 대해 SVM(Support Vector Machine) 기술을 이용하여 정상 IVOCT 영상과 비정상 IVOCT 영상으로 분류할 수 있다.
The defined feature vector may be classified into a normal IVOCT image and an abnormal IVOCT image using SVM (Support Vector Machine) technology.
더더욱 더 바람직하게는, 상기 표시 제공부는,Even more preferably, the display providing unit,
의사의 IVOCT 영상 판독 및 진단 과정에 보조될 수 있도록 정상 또는 비정상으로 분류된 IVOCT 영상을 표시하되, 상기 표시되는 분류된 IVOCT 영상에 정상 또는 비정상이 더 표시되어 제공될 수 있다.
An IVOCT image classified as normal or abnormal may be displayed so as to assist a doctor's IVOCT image reading and diagnosis process, but the normal or abnormal may be further displayed and provided on the displayed classified IVOCT image.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 방법은,An artificial intelligence computer-assisted diagnosis method based on an OCT medical image according to a feature of the present invention for achieving the above object,
OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 방법으로서,As an artificial intelligence computer-assisted diagnosis method based on OCT medical image,
(1) 혈관 내강 자동 검출부가 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영된 IVOCT 영상에서 혈관의 내강 형태를 자동으로 검출하는 단계;(1) a step of automatically detecting the lumen shape of a blood vessel from an IVOCT image taken by an intravascular optical coherence tomography (IVOCT), by an automatic vascular lumen detection unit;
(2) 형상 특징 추출부가 상기 단계 (1)의 혈관 내강 자동 검출부에서 검출된 혈관의 내강 형태로부터 혈관 내강의 형상 특징을 추출하는 단계;(2) extracting, by the shape feature extraction unit, shape features of the blood vessel lumen from the lumen shape of the blood vessel detected by the automatic blood vessel lumen detection unit in step (1);
(3) 혈관 내강 분류부가 상기 단계 (2)의 형상 특징 추출부에서 추출되는 혈관 내강의 형상 특징에 따라 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 분류하는 단계; 및(3) classifying the vascular lumen classification unit into normal vascular lumen and abnormal vascular lumen according to the shape characteristics of the vascular lumen extracted from the shape feature extraction unit of step (2); And
(4) 표시 제공부가 상기 단계 (3)의 혈관 내강 분류부에 따라 분류된 정상 또는 비정상의 혈관 내강을 디스플레이를 통해 제공하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
(4) The display providing unit is characterized in that it comprises the step of providing through a display the normal or abnormal vascular lumen classified according to the vascular lumen classification unit of step (3).
바람직하게는, 상기 단계 (1)에서는,Preferably, in step (1),
(1-1) 상기 혈관 내강 자동 검출부가 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영되어 제공되는 IVOCT 영상들을 직각좌표 영상으로 변환 처리한 후, 비대칭 가우시안 필터와 콘볼루션하여 혈관 내강의 경계를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
(1-1) The vascular lumen automatic detection unit converts the IVOCT images captured and provided by intravascular optical coherence tomography (IVOCT) to rectangular coordinate images, and then convolves with an asymmetric Gaussian filter to extract the boundary of the vascular lumen. It may include steps.
더욱 바람직하게는, 상기 단계 (1)에서는,More preferably, in the step (1),
(1-2) 상기 혈관 내강 자동 검출부가 상기 단계 (1-1)에서 추출한 혈관 내강의 경계에서 해당하는 패턴의 가이드 와이어 그림자(Guide Wire Shadow) 영역을 검출하여 제거하고, 그림자 영역이 제거된 영역에 대해 영상 처리에 영향이 발생되지 않도록 보간 처리를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
(1-2) The blood vessel lumen automatic detection unit detects and removes a guide wire shadow region of a corresponding pattern at the boundary of the blood vessel lumen extracted in step (1-1), and the shadow region is removed. It may further include performing interpolation processing so that the image processing is not affected.
더욱 더 바람직하게는, 상기 가이드 와이어 그림자 영역은,Even more preferably, the guide wire shadow area,
행의 길이가 220 픽셀 이상이고, 열의 너비가 105 픽셀 또는 175 픽셀 패턴일 수 있다.
The row length may be 220 pixels or more, and the column width may be 105 pixels or 175 pixels pattern.
더욱 더 바람직하게는, 상기 단계 (1)에서는,Even more preferably, in the step (1),
(1-3) 상기 혈관 내강 자동 검출부가 상기 단계 (1-2)에서 가이드 와이어 그림자 영역을 제거하고 보간 처리한 비대칭 가우시안 필터를 통해 검출된 혈관 내강에서 스텐트 스트럿의 그림자 영역을 검출하고, 미리 설정된 높은 픽셀 값으로 채우는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
(1-3) The automatic blood vessel lumen detection unit detects the shadow region of the stent strut in the blood vessel lumen detected through the asymmetric Gaussian filter interpolated after removing the shadow region of the guide wire in step (1-2), Filling with a high pixel value may be further included.
더더욱 바람직하게는, 상기 단계 (1)에서는,Even more preferably, in the step (1),
(1-4) 상기 혈관 내강 자동 검출부가 상기 단계 (1-3)에서 처리된 혈관 내강에 대해 액티브 컨튜어 모델(Active Contour Model)을 사용하여 불규칙한 혈관 내강의 형태를 정밀하게 검출하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
(1-4) further comprising the step of accurately detecting the shape of the irregular vascular lumen using an active contour model for the vascular lumen processed in step (1-3) by the automatic vascular lumen detection unit It can be done by doing.
바람직하게는, 상기 단계 (2)에서는,Preferably, in step (2),
상기 형상 특징 추출부가 상기 혈관 내강 자동 검출부에서 검출한 혈관의 내강 형태를 대상으로 38개의 형상 특징과 54개의 질감 특징을 추출할 수 있다.
The shape feature extraction unit may extract 38 shape features and 54 texture features from the luminal shape of the blood vessel detected by the automatic blood vessel lumen detection unit.
더욱 바람직하게는, 상기 단계 (3)에서는,More preferably, in the step (3),
상기 혈관 내강 분류부가 상기 단계 (2)의 형상 특징 추출부에서 추출된 혈관 내강의 38개의 형상 특징과 54개의 질감 특징을 통해 특징 벡터를 정의하고, SVM(Support Vector Machine) 기술을 이용하여 정상 IVOCT 영상과 비정상 IVOCT 영상으로 분류할 수 있다.
The vascular lumen classification unit defines a feature vector based on 38 shape features and 54 texture features of the vascular lumen extracted from the shape feature extraction unit in step (2), and normal IVOCT using SVM (Support Vector Machine) technology. It can be classified into images and abnormal IVOCT images.
더욱 더 바람직하게는, 상기 단계 (4)에서는,Even more preferably, in the step (4),
상기 표시 제공부가 의사의 IVOCT 영상 판독 및 진단 과정에 보조될 수 있도록 정상 또는 비정상으로 분류된 IVOCT 영상을 표시하되, 상기 표시되는 분류된 IVOCT 영상에 정상 또는 비정상이 더 표시되어 제공될 수 있다.The display providing unit displays IVOCT images classified as normal or abnormal so as to assist the doctor's IVOCT image reading and diagnosis process, but the displayed classified IVOCT images may be further displayed and provided with normal or abnormal.
본 발명에서 제안하고 있는 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템 및 그 방법은, 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영된 IVOCT 영상에서 혈관의 내경을 자동 검출하고, 패턴 인식 기술을 통해 혈관 내강의 형상 특징을 추출한 후, 추출된 형상 특정을 SVM(Support Vector Machine)을 통해 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 분류하여 제공할 수 있도록 할 수 있다.
The artificial intelligence computer-assisted diagnosis system and method based on OCT medical images proposed in the present invention automatically detects the inner diameter of a blood vessel from an IVOCT image taken by intravascular optical coherence tomography (IVOCT), and uses a pattern recognition technology to detect the lumen of the blood vessel. After extracting the shape features of, the extracted shape specification can be classified into normal vascular lumen and abnormal vascular lumen through SVM (Support Vector Machine) and provided.
또한, 본 발명에 따르면, 혈관 내강의 형상 특징에 기초하여 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 자동 분류된 IVOCT 영상이 표시 제공부를 통해 제공될 때, IVOCT 영상에 정상 또는 비정상이 더 표시되어 제공됨으로써, 의사의 IVOCT 영상 판독 및 진단 과정을 보조하여 오진 확률이 감소될 수 있도록 할 수 있다.In addition, according to the present invention, when an IVOCT image automatically classified into a normal vascular lumen and an abnormal vascular lumen based on the shape characteristics of the vascular lumen is provided through the display providing unit, normal or abnormal is further displayed on the IVOCT image and provided, It is possible to reduce the probability of a false diagnosis by assisting the doctor's IVOCT image reading and diagnosis process.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템에 적용되는 혈관 내강 자동 검출부의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템의 스텐트 스트럿의 그림자 영역 검출 과정을 일례로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템의 워크플로우를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템의 루멘 분류를 위한 38개의 형상 특징과 54개의 질감 특징을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 방법에서, 단계 S110의 혈관의 내강 형태를 자동으로 검출하는 흐름을 도시한 도면.1 is a diagram showing a configuration of an artificial intelligence computer-assisted diagnosis system based on an OCT medical image according to an embodiment of the present invention as a function block.
2 is a diagram showing a configuration of an automatic vascular lumen detection unit applied to an artificial intelligence computer-assisted diagnosis system based on an OCT medical image according to an embodiment of the present invention as a functional block.
3 is a diagram illustrating a process of detecting a shadow area of a stent strut in an artificial intelligence computer-assisted diagnosis system based on an OCT medical image according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a workflow of an artificial intelligence computer-assisted diagnosis system based on an OCT medical image according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing 38 shape features and 54 texture features for lumen classification of an artificial intelligence computer-assisted diagnosis system based on an OCT medical image according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a flow of an artificial intelligence computer-assisted diagnosis method based on an OCT medical image according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a flow of automatically detecting a lumen shape of a blood vessel in step S110 in an artificial intelligence computer-assisted diagnosis method based on an OCT medical image according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, in describing a preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is said to be'connected' with another part, it is not only'directly connected', but also'indirectly connected' with another element in the middle. Includes. In addition, "including" certain components means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템에 적용되는 혈관 내강 자동 검출부의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템의 스텐트 스트럿의 그림자 영역 검출 과정을 일례로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템의 워크플로우를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템의 루멘 분류를 위한 38개의 형상 특징과 54개의 질감 특징을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템(100)은, 혈관 내강 자동 검출부(110), 형상 특징 추출부(120), 혈관 내강 분류부(130), 및 표시 제공부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
1 is a diagram showing the configuration of an OCT medical image-based artificial intelligence computer-assisted diagnosis system according to an embodiment of the present invention as a function block, and FIG. 2 is a OCT medical image-based artificial intelligence computer according to an embodiment of the present invention. A diagram showing a configuration of an automatic blood vessel lumen detection unit applied to an auxiliary diagnosis system as a functional block, and FIG. 3 is a process of detecting a shadow area of a stent strut of an artificial intelligence computer-assisted diagnosis system based on an OCT medical image according to an embodiment of the present invention FIG. 4 is a diagram illustrating a workflow of an artificial intelligence computer-assisted diagnosis system based on an OCT medical image according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an OCT according to an embodiment of the present invention. A diagram showing 38 shape features and 54 texture features for lumen classification in a medical image-based artificial intelligence computer-assisted diagnosis system. 1 to 5, the artificial intelligence computer-assisted
혈관 내강 자동 검출부(110)는 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영된 IVOCT 영상에서 혈관의 내강 형태를 자동으로 검출하는 구성이다. 이러한 혈관 내강 자동 검출부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 직각좌표 영상 변환부(111)와, 경계 추출부(112)와, 그림자 영역 검출부(113)와, 그림자 영역 제거부(114)와, 스텐트 스트럿 처리부(115), 및 혈관 내경 형태 검출부(116)를 포함하여 구성될 수 있다.
The automatic blood vessel
혈관 내강 자동 검출부(110)의 직각좌표 영상 변환부(111)는 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영되어 제공되는 IVOCT 영상들을 직각좌표 영상으로 변환 처리할 수 있다. 이러한 직각좌표 영상 변환부(111)는 IVOCT 영상을 직각 좌표 영상으로 변환 처리함으로써, IVOCT 영상을 구성하는 각각의 픽셀에 대한 좌표 정보를 얻을 수 있게 되고, 그 결과로 IVOCT 영상은 행렬로 변환될 수 있다.
The rectangular coordinate
또한, 혈관 내강 자동 검출부(110)의 경계 추출부(112)는 직각좌표 영상 변환부(111)로부터 직각좌표 영상으로 변환 처리된 IVOCT 영상을 입력받아 비대칭 가우시안 필터와 콘볼루션하여 혈관 내강의 경계를 추출할 수 있다. 여기서, 비대칭 가우시안 필터는 어떠한 특징이 데이터에 있는지 여부를 검출해주는 함수로서, 행렬로 구성될 수 있다.
In addition, the
또한, 혈관 내강 자동 검출부(110)의 그림자 영역 검출부(113)는 경계 추출부(112)에서 추출한 혈관 내강의 경계에서 해당하는 패턴의 가이드 와이어 그림자(Guide Wire Shadow) 영역을 검출할 수 있다. 여기서, 가이드 와이어 그림자 영역은 행의 길이가 220 픽셀 이상이고, 열의 너비가 105 픽셀 또는 175 픽셀 패턴일 수 있다. 이때, 가이드 와이어의 그림자 영역은 가이드 와이어(Guide Wire)가 빛을 모두 흡수하여 가이드 와이어 뒤쪽은 검정색의 그림자가 생기는 영역을 의미한다. IVOCT 영상에는 이러한 가이드 와이어의 그림자 영역이 존재한다.
In addition, the shadow
또한, 혈관 내강 자동 검출부(110)의 그림자 영역 제거부(114)는 경계 추출부(112)에서 추출한 혈관 내강의 경계에서 그림자 영역 검출부(113)에서 검출한 해당하는 패턴의 가이드 와이어 그림자 영역을 제거할 수 있다. 이때, 그림자 영역 제거부(114)는 그림자 영역이 제거된 영역에 대해 영상 처리에 영향이 발생되지 않도록 보간 처리를 더 수행할 수 있다.
In addition, the shadow
또한, 혈관 내강 자동 검출부(110)의 스텐트 스트럿 처리부(115)는 비대칭 가우시안 필터를 통해 검출된 혈관 내강 경계에서 스텐트 스트럿의 그림자 영역을 검출하고, 미리 설정된 높은 픽셀 값으로 채울 수 있다. 여기서, 스텐트 스트럿(Stent strut)은 스텐트를 지지하는 구성으로, 스텐트 스트럿의 그림자 영역은 가이드 와이어의 그림자 영역과 마찬가지로, 영상 처리 과정에서 인공물(Artifact)로 간주되기 때문에 IVOCT 영상에서 제거될 수 있다. 도 3은 스텐트 스트럿 처리부(115)에서의 tm텐트 스트럿의 그림자 영역 검출 과정을 나타내고 있다.
In addition, the stent
또한, 혈관 내강 자동 검출부(110)의 혈관 내경 형태 검출부(116)는 액티브 컨튜어 모델(Active Contour Model)을 사용하여 불규칙한 혈관 내강의 형태를 정밀하게 검출할 수 있다. 여기서, 액티브 컨튜어 모델(ACM)은 능동적으로 물체의 윤곽선을 추출하는 방법으로, Snakes로도 알려져 있으며, 전역적으로 정의된 경계를 최적화하는 방향으로 경계를 추출할 수 있다.
In addition, the vessel inner diameter
형상 특징 추출부(120)는 혈관 내강 자동 검출부(110)에서 검출된 혈관의 내강 형태로부터 혈관 내강의 형상 특징을 추출하는 구성이다. 이러한 형상 특징 추출부(120)는 혈관 내강 자동 검출부(110)에서 검출한 혈관의 내강 형태를 대상으로 형상 특징과 질감 특징을 추출할 수 있다. 즉, 형상 특징 추출부(120)는 혈관 내강 자동 검출부(110)에서 검출한 혈관의 내강 형태를 대상으로 형상 특징과 질감 특징을 추출하되, 형상 특징은 38개, 질감 특징은 54개를 추출하게 된다. 도 5는 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템의 루멘 분류를 위한 38개의 형상 특징과 54개의 질감 특징의 설명을 나타내고 있다.
The shape
혈관 내강 분류부(130)는 형상 특징 추출부(120)에서 추출되는 혈관 내강의 형상 특징에 따라 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 분류하는 구성이다. 이러한 혈관 내강 분류부(130)는 형상 특징 추출부(120)에서 추출된 혈관 내강의 형상 특징과 질감 특징을 통해 특징 벡터를 정의할 수 있다. 여기서, 혈관 내강 분류부(130)는 정의된 특징 벡터에 대해 SVM(Support Vector Machine) 기술을 이용하여 정상 IVOCT 영상과 비정상 IVOCT 영상으로 분류하게 된다.
The vascular
표시 제공부(140)는 혈관 내강 분류부(130)에 따라 분류된 정상 또는 비정상의 혈관 내강을 디스플레이를 통해 제공하는 표시 출력부의 구성이다. 이러한 표시 제공부(140)는 의사의 IVOCT 영상 판독 및 진단 과정에 보조될 수 있도록 정상 또는 비정상으로 분류된 IVOCT 영상을 표시하되, 표시되는 분류된 IVOCT 영상에 정상 또는 비정상이 더 표시되어 제공될 수 있다. 이는 의사의 IVOCT 영상 판독 및 진단 과정을 보조하고, 이를 통한 의사의 오진 가능성을 줄여줄 수 있게 된다.
The
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 방법의 흐름을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 방법에서, 단계 S110의 혈관의 내강 형태를 자동으로 검출하는 흐름을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 방법은, IVOCT 영상에서 혈관의 내강 형태를 자동으로 검출하는 단계(S110), 혈관의 내강 형태로부터 혈관 내강의 형상 특징을 추출하는 단계(S120), 혈관 내강의 형상 특징에 따라 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 분류하는 단계(S130), 및 분류된 정상 또는 비정상의 혈관 내강을 디스플레이를 통해 제공하는 단계(S140)를 포함하여 구현될 수 있다.
6 is a diagram illustrating a flow of an artificial intelligence computer-assisted diagnosis method based on an OCT medical image according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a flowchart illustrating an artificial intelligence computer-assisted diagnosis method based on an OCT medical image according to an embodiment of the present invention. In the figure, in step S110, the flow of automatically detecting the shape of the lumen of the blood vessel is shown. As shown in Figure 6, the OCT medical image-based artificial intelligence computer-assisted diagnosis method according to an embodiment of the present invention, the step of automatically detecting a lumen shape of a blood vessel in an IVOCT image (S110), from the lumen shape of the blood vessel Extracting the shape features of the vascular lumen (S120), classifying them into a normal vascular lumen and an abnormal vascular lumen according to the shape characteristics of the vascular lumen (S130), and providing the classified normal or abnormal vascular lumen through a display. It may be implemented including step S140.
단계 S110에서는, 혈관 내강 자동 검출부(110)가 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영된 IVOCT 영상에서 혈관의 내강 형태를 자동으로 검출할 수 있다. 이때, 단계 S110에서는 혈관 내강 자동 검출부(110)가 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영되어 제공되는 IVOCT 영상들을 직각좌표 영상으로 변환 처리한 후, 비대칭 가우시안 필터와 콘볼루션하여 혈관 내강의 경계를 추출하는 단계(S111)를 포함할 수 있다.
In step S110, the automatic blood vessel
또한, 단계 S110에서는 혈관 내강 자동 검출부(110)가 단계 (S111)에서 추출한 혈관 내강의 경계에서 해당하는 패턴의 가이드 와이어 그림자(Guide Wire Shadow) 영역을 검출하여 제거하고, 그림자 영역이 제거된 영역에 대해 영상 처리에 영향이 발생되지 않도록 보간 처리를 수행하는 단계(s112)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 가이드 와이어 그림자 영역은 행의 길이가 220 픽셀 이상이고, 열의 너비가 105 픽셀 또는 175 픽셀 패턴일 수 있다.
In addition, in step S110, the automatic blood vessel
또한, 단계 S110에서는 혈관 내강 자동 검출부(110)가 단계 S112)에서 가이드 와이어 그림자 영역을 제거하고 보간 처리한 비대칭 가우시안 필터를 통해 검출된 혈관 내강에서 스텐트 스트럿의 그림자 영역을 검출하고, 미리 설정된 높은 픽셀 값으로 채우는 단계(S113)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
In addition, in step S110, the automatic blood vessel
또한, 단계 S110에서는 혈관 내강 자동 검출부(110)가 단계 S113에서 처리된 혈관 내강에 대해 액티브 컨튜어 모델(Active Contour Model)을 사용하여 불규칙한 혈관 내강의 형태를 정밀하게 검출하는 단계(S114)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
In addition, in step S110, the automatic vascular
단계 S120에서는, 형상 특징 추출부(120)가 단계 S110의 혈관 내강 자동 검출부(110)에서 검출된 혈관의 내강 형태로부터 혈관 내강의 형상 특징을 추출할 수 있다. 여기서, 단계 S120에서는 형상 특징 추출부(120)가 혈관 내강 자동 검출부(110)에서 검출한 혈관의 내강 형태를 대상으로 38개의 형상 특징과 54개의 질감 특징을 추출할 수 있다.
In step S120, the shape
단계 S130에서는, 혈관 내강 분류부(130)가 단계 S120의 형상 특징 추출부(120)에서 추출되는 혈관 내강의 형상 특징에 따라 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 분류할 수 있다. 여기서, 단계 S130에서는 혈관 내강 분류부(130)가 단계 S120의 형상 특징 추출부(120)에서 추출된 혈관 내강의 38개의 형상 특징과 54개의 질감 특징을 통해 특징 벡터를 정의하고, SVM(Support Vector Machine) 기술을 이용하여 정상 IVOCT 영상과 비정상 IVOCT 영상으로 분류하게 된다.
In step S130, the vascular
단계 S140에서는, 표시 제공부(140)가 단계 S130의 혈관 내강 분류부에 따라 분류된 정상 또는 비정상의 혈관 내강을 디스플레이를 통해 제공할 수 있다. 여기서, 단계 S140에서는 표시 제공부(140)가 의사의 IVOCT 영상 판독 및 진단 과정에 보조될 수 있도록 정상 또는 비정상으로 분류된 IVOCT 영상을 표시하되, 표시되는 분류된 IVOCT 영상에 정상 또는 비정상이 더 표시되어 제공되도록 한다.
In step S140, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템 및 그 방법에 따르면, 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영된 IVOCT 영상에서 혈관의 내경을 자동 검출하고, 패턴 인식 기술을 통해 혈관 내강의 형상 특징을 추출한 후, 추출된 형상 특정을 SVM(Support Vector Machine)을 통해 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 분류하여 제공할 수 있으며, 특히, 혈관 내강의 형상 특징에 기초하여 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 자동 분류된 IVOCT 영상이 표시 제공부를 통해 제공될 때, IVOCT 영상에 정상 또는 비정상이 더 표시되어 제공됨으로써, 의사의 IVOCT 영상 판독 및 진단 과정을 보조하여 오진 확률이 감소될 수 있도록 할 수 있게 된다.
As described above, according to the OCT medical image-based artificial intelligence computer-assisted diagnosis system and method according to an embodiment of the present invention, the inner diameter of a blood vessel is automatically detected from an IVOCT image taken by intravascular optical coherence tomography (IVOCT), and , After extracting the shape features of the vascular lumen through pattern recognition technology, the extracted shape characteristics can be classified into normal vascular lumen and abnormal vascular lumen through SVM (Support Vector Machine) and provided. In particular, shape features of the vascular lumen When an IVOCT image that is automatically classified as a normal vascular lumen and an abnormal vascular lumen is provided through the display providing unit, the IVOCT image is further displayed and provided, thereby assisting the doctor's IVOCT image reading and diagnosis process. It is possible to allow the probability to be reduced.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention described above can be modified or applied in various ways by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs, and the scope of the technical idea according to the present invention should be determined by the following claims.
100: 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템
110: 혈관 내강 자동 검출부
111: 직각좌표 영상 변환부
112: 경계 추출부
113: 그림자 영역 검출부
114: 그림자 영역 제거부
115: 스텐트 스트럿 처리부
116: 혈관 내경 형태 검출부
120: 형상 특징 추출부
130: 혈관 내강 분류부
140: 표시 제공부
S110: IVOCT 영상에서 혈관의 내강 형태를 자동으로 검출하는 단계
S111: IVOCT 영상들을 직각좌표 영상으로 변환 처리한 후, 비대칭 가우시안 필터와 콘볼루션하여 혈관 내강의 경계를 추출하는 단계
S112: 혈관 내강의 경계에서 해당하는 패턴의 가이드 와이어 그림자 영역을 검출하여 제거한 후 보간 처리를 수행하는 단계
S113: 비대칭 가우시안 필터를 통해 검출된 혈관 내강에서 스텐트 스트럿의 그림자 영역을 검출하고, 미리 설정된 높은 픽셀 값으로 채우는 단계
S114: 액티브 컨튜어 모델을 사용하여 불규칙한 혈관 내강의 형태를 정밀하게 검출하는 단계
S120: 혈관의 내강 형태로부터 혈관 내강의 형상 특징을 추출하는 단계
S130: 혈관 내강의 형상 특징에 따라 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 분류하는 단계
S140: 분류된 정상 또는 비정상의 혈관 내강을 디스플레이를 통해 제공하는 단계100: artificial intelligence computer assisted diagnosis system according to an embodiment of the present invention
110: automatic blood vessel lumen detection unit
111: Cartesian coordinate image conversion unit
112: boundary extraction unit
113: shadow area detection unit
114: shadow area removal unit
115: stent strut processing unit
116: vessel inner diameter shape detection unit
120: shape feature extraction unit
130: vascular lumen classification unit
140: display providing unit
S110: Automatically detecting the shape of the lumen of the blood vessel in the IVOCT image
S111: After converting the IVOCT images into rectangular coordinate images, extracting the boundary of the lumen of the blood vessel by convolving with an asymmetric Gaussian filter
S112: Step of detecting and removing a shadow area of a guide wire of a corresponding pattern at the boundary of the blood vessel lumen, and then performing interpolation processing
S113: Detecting the shadow area of the stent strut in the lumen of the blood vessel detected through the asymmetric Gaussian filter, and filling it with a preset high pixel value
S114: Precisely detecting the irregular shape of the vascular lumen using the active contour model
S120: Extracting shape features of the lumen of the blood vessel from the shape of the lumen of the blood vessel
S130: Classifying into a normal vascular lumen and an abnormal vascular lumen according to the shape characteristics of the vascular lumen
S140: providing the classified normal or abnormal vascular lumen through the display
Claims (23)
혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영된 IVOCT 영상에서 혈관의 내강 형태를 자동으로 검출하는 혈관 내강 자동 검출부(110);
상기 혈관 내강 자동 검출부(110)에서 검출된 혈관의 내강 형태로부터 혈관 내강의 형상 특징을 추출하는 형상 특징 추출부(120);
상기 형상 특징 추출부(120)에서 추출되는 혈관 내강의 형상 특징에 따라 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 분류하는 혈관 내강 분류부(130); 및
상기 혈관 내강 분류부(130)에 따라 분류된 정상 또는 비정상의 혈관 내강을 디스플레이를 통해 제공하는 표시 제공부(140)를 포함하되,
상기 형상 특징 추출부(120)는,
상기 혈관 내강 자동 검출부(110)에서 검출한 혈관의 내강 형태를 대상으로 형상 특징과 질감 특징을 추출하고,
상기 형상 특징 추출부(120)는,
상기 혈관 내강 자동 검출부(110)에서 검출한 혈관의 내강 형태를 대상으로 형상 특징과 질감 특징을 추출하되, 형상 특징은 38개, 질감 특징은 54개를 추출하며,
상기 혈관 내강 분류부(130)는,
상기 형상 특징 추출부(120)에서 추출된 혈관 내강의 형상 특징과 질감 특징을 통해 특징 벡터를 정의하고,
상기 혈관 내강 분류부(130)는,
상기 정의된 특징 벡터에 대해 SVM(Support Vector Machine) 기술을 이용하여 정상 IVOCT 영상과 비정상 IVOCT 영상으로 분류하며,
상기 표시 제공부(140)는,
의사의 IVOCT 영상 판독 및 진단 과정에 보조될 수 있도록 정상 또는 비정상으로 분류된 IVOCT 영상을 표시하되, 상기 표시되는 분류된 IVOCT 영상에 정상 또는 비정상이 더 표시되어 제공되는 것을 특징으로 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템.
As an artificial intelligence computer-assisted diagnosis system 100 based on OCT medical image,
A blood vessel lumen automatic detection unit 110 for automatically detecting a lumen shape of a blood vessel from an IVOCT image taken by intravascular optical coherence tomography (IVOCT);
A shape feature extraction unit 120 for extracting shape features of the vascular lumen from the lumen shape of the blood vessel detected by the vascular lumen automatic detection unit 110;
A vascular lumen classification unit 130 for classifying a normal vascular lumen and an abnormal vascular lumen according to the shape characteristics of the vascular lumen extracted from the shape feature extraction unit 120; And
Including a display providing unit 140 for providing through a display the normal or abnormal vascular lumen classified according to the vascular lumen classification unit 130,
The shape feature extraction unit 120,
A shape feature and a texture feature are extracted from the luminal shape of the blood vessel detected by the automatic blood vessel lumen detection unit 110,
The shape feature extraction unit 120,
The shape features and texture features are extracted for the lumen shape of the blood vessel detected by the blood vessel lumen automatic detection unit 110, but 38 shape features and 54 texture features are extracted,
The blood vessel lumen classification unit 130,
A feature vector is defined through the shape features and texture features of the blood vessel lumen extracted by the shape feature extraction unit 120,
The blood vessel lumen classification unit 130,
Classify the defined feature vector into a normal IVOCT image and an abnormal IVOCT image using SVM (Support Vector Machine) technology,
The display providing unit 140,
OCT medical image, characterized in that an IVOCT image classified as normal or abnormal is displayed to aid in the process of reading and diagnosing an IVOCT image by a doctor, but is further displayed and provided with normal or abnormality on the displayed classified IVOCT image. Based artificial intelligence computer-assisted diagnostic system.
혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영되어 제공되는 IVOCT 영상들을 직각좌표 영상으로 변환 처리하는 직각좌표 영상 변환부(111)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템.
The method of claim 1, wherein the automatic blood vessel lumen detection unit 110,
An artificial intelligence computer-assisted diagnosis based on OCT medical images, characterized in that it comprises a rectangular coordinate image conversion unit 111 that converts and processes IVOCT images captured and provided by intravascular optical coherence tomography (IVOCT) into rectangular coordinate images. system.
상기 직각좌표 영상 변환부(111)로부터 직각좌표 영상으로 변환 처리된 IVOCT 영상을 입력받아 비대칭 가우시안 필터와 콘볼루션하여 혈관 내강의 경계를 추출하는 경계 추출부(112)를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템.
The method of claim 2, wherein the automatic blood vessel lumen detection unit 110,
A boundary extraction unit 112 configured to receive an IVOCT image converted into a rectangular coordinate image from the rectangular coordinate image conversion unit 111 and convolve with an asymmetric Gaussian filter to extract the boundary of the blood vessel lumen. AI computer-assisted diagnosis system based on OCT medical image.
상기 경계 추출부(112)에서 추출한 혈관 내강의 경계에서 해당하는 패턴의 가이드 와이어 그림자(Guide Wire Shadow) 영역을 검출하는 그림자 영역 검출부(113)를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템.
The method of claim 3, wherein the automatic blood vessel lumen detection unit 110,
OCT medical image, characterized in that it further comprises a shadow region detection unit 113 for detecting a guide wire shadow region of a corresponding pattern at the boundary of the blood vessel lumen extracted by the boundary extraction unit 112 Based artificial intelligence computer-assisted diagnostic system.
행의 길이가 220 픽셀 이상이고, 열의 너비가 105 픽셀 또는 175 픽셀 패턴인 것을 특징으로 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템.
The method of claim 4, wherein the guide wire shadow area,
An artificial intelligence computer-assisted diagnosis system based on an OCT medical image, characterized in that a row length is 220 pixels or more and a column width is a 105 pixel or 175 pixel pattern.
상기 경계 추출부(112)에서 추출한 혈관 내강의 경계에서 상기 그림자 영역 검출부(113)에서 검출한 해당하는 패턴의 가이드 와이어 그림자 영역을 제거하는 그림자 영역 제거부(114)를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템.
The method of claim 4, wherein the automatic blood vessel lumen detection unit 110,
And a shadow area removal unit 114 that removes a shadow area of the guide wire of a corresponding pattern detected by the shadow area detection unit 113 at the boundary of the blood vessel lumen extracted by the boundary extraction unit 112. AI computer-assisted diagnosis system based on OCT medical image.
상기 그림자 영역이 제거된 영역에 대해 영상 처리에 영향이 발생되지 않도록 보간 처리를 더 수행하는 것을 특징으로 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템.
The method of claim 6, wherein the shadow area removal unit 114,
An artificial intelligence computer-assisted diagnosis system based on OCT medical images, characterized in that interpolation processing is further performed so that the image processing is not affected by the area from which the shadow area has been removed.
상기 그림자 영역 제거부(114)에서 가이드 와이어 그림자 영역을 제거하고 보간 처리한 비대칭 가우시안 필터를 통해 검출된 혈관 내강 경계에서 스텐트 스트럿의 그림자 영역을 검출하고, 미리 설정된 픽셀 값으로 채우는 스텐트 스트럿 처리부(115)를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템.
The method of claim 6, wherein the automatic blood vessel lumen detection unit 110,
A stent strut processing unit 115 that removes the shadow area of the guide wire in the shadow area removal unit 114 and detects the shadow area of the stent strut at the boundary of the blood vessel lumen detected through an asymmetric Gaussian filter interpolated and fills it with a preset pixel value. ) Further comprising an artificial intelligence computer-assisted diagnosis system based on an OCT medical image.
액티브 컨튜어 모델(Active Contour Model)을 사용하여 불규칙한 혈관 내강의 형태를 정밀하게 검출하는 혈관 내경 형태 검출부(116)를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 진단 시스템.
The method of claim 8, wherein the automatic blood vessel lumen detection unit 110,
An artificial intelligence computer-assisted diagnosis system based on OCT medical images, characterized in that it further comprises a blood vessel inner diameter shape detection unit 116 that precisely detects irregular blood vessel lumen shapes using an active contour model.
(1) 혈관 내강 자동 검출부(110)가 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영된 IVOCT 영상에서 혈관의 내강 형태를 자동으로 검출하는 단계;
(2) 형상 특징 추출부(120)가 상기 단계 (1)의 혈관 내강 자동 검출부(110)에서 검출된 혈관의 내강 형태로부터 혈관 내강의 형상 특징을 추출하는 단계;
(3) 혈관 내강 분류부(130)가 상기 단계 (2)의 형상 특징 추출부(120)에서 추출되는 혈관 내강의 형상 특징에 따라 정상 혈관 내강과 비정상 혈관 내강으로 분류하는 단계; 및
(4) 표시 제공부(140)가 상기 단계 (3)의 혈관 내강 분류부에 따라 분류된 정상 또는 비정상의 혈관 내강을 디스플레이를 통해 제공하는 단계를 포함하되,
상기 단계 (2)에서는,
상기 형상 특징 추출부(120)가 상기 혈관 내강 자동 검출부(110)에서 검출한 혈관의 내강 형태를 대상으로 형상 특징과 질감 특징을 추출하되, 38개의 형상 특징과 54개의 질감 특징을 추출하고,
상기 단계 (3)에서는,
상기 혈관 내강 분류부(130)가 상기 단계 (2)의 형상 특징 추출부(120)에서 추출된 혈관 내강의 38개의 형상 특징과 54개의 질감 특징을 통해 특징 벡터를 정의하고, SVM(Support Vector Machine) 기술을 이용하여 정상 IVOCT 영상과 비정상 IVOCT 영상으로 분류하며,
상기 단계 (4)에서는,
상기 표시 제공부(140)가 의사의 IVOCT 영상 판독 및 진단 과정에 보조될 수 있도록 정상 또는 비정상으로 분류된 IVOCT 영상을 표시하되, 상기 표시되는 분류된 IVOCT 영상에 정상 또는 비정상이 더 표시되어 제공되는 것을 특징으로 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 판정 방법.
As an artificial intelligence computer-assisted judgment method based on OCT medical image,
(1) a step of automatically detecting the shape of the lumen of the blood vessel from the IVOCT image captured by the intravascular optical coherence tomography (IVOCT) by the automatic blood vessel lumen detection unit 110;
(2) extracting, by the shape feature extraction unit 120, the shape features of the blood vessel lumen from the lumen shape of the blood vessel detected by the automatic blood vessel lumen detection unit 110 in step (1);
(3) classifying, by the vascular lumen classification unit 130, into a normal vascular lumen and an abnormal vascular lumen according to the shape characteristics of the vascular lumen extracted by the shape feature extraction unit 120 of step (2); And
(4) including the step of providing, by the display providing unit 140, a normal or abnormal vascular lumen classified according to the vascular lumen classification unit of step (3) through a display,
In step (2),
The shape feature extraction unit 120 extracts shape features and texture features for the lumen shape of the blood vessel detected by the automatic blood vessel lumen detection unit 110, and extracts 38 shape features and 54 texture features,
In step (3),
The vascular lumen classification unit 130 defines a feature vector through 38 shape features and 54 texture features of the vascular lumen extracted by the shape feature extraction unit 120 of step (2), and supports vector machine (SVM). ) Using technology to classify into normal IVOCT images and abnormal IVOCT images,
In step (4),
The display providing unit 140 displays IVOCT images classified as normal or abnormal so that they can assist the doctor's IVOCT image reading and diagnosis process, but the normal or abnormal is further displayed on the displayed classified IVOCT image. Characterized in that, OCT medical image-based artificial intelligence computer-assisted determination method.
(1-1) 상기 혈관 내강 자동 검출부(110)가 혈관내광간섭단층촬영법(IVOCT)으로 촬영되어 제공되는 IVOCT 영상들을 직각좌표 영상으로 변환 처리한 후, 비대칭 가우시안 필터와 콘볼루션하여 혈관 내강의 경계를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 판정 방법.
The method of claim 15, wherein in step (1),
(1-1) The blood vessel lumen automatic detection unit 110 converts the IVOCT images photographed and provided by intravascular optical coherence tomography (IVOCT) to a rectangular coordinate image, and then convolves with an asymmetric Gaussian filter to the boundary of the vessel lumen. It characterized in that it comprises the step of extracting, OCT medical image-based artificial intelligence computer-assisted determination method.
(1-2) 상기 혈관 내강 자동 검출부(110)가 상기 단계 (1-1)에서 추출한 혈관 내강의 경계에서 해당하는 패턴의 가이드 와이어 그림자(Guide Wire Shadow) 영역을 검출하여 제거하고, 그림자 영역이 제거된 영역에 대해 영상 처리에 영향이 발생되지 않도록 보간 처리를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 판정 방법.
The method of claim 16, wherein in the step (1),
(1-2) The blood vessel lumen automatic detection unit 110 detects and removes a guide wire shadow region of a corresponding pattern at the boundary of the blood vessel lumen extracted in step (1-1), and the shadow region is An artificial intelligence computer-assisted determination method based on an OCT medical image, further comprising: performing interpolation processing so that the image processing is not affected by the removed region.
행의 길이가 220 픽셀 이상이고, 열의 너비가 105 픽셀 또는 175 픽셀 패턴인 것을 특징으로 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 판정 방법.
The method of claim 17, wherein the guide wire shadow area,
An artificial intelligence computer-assisted determination method based on an OCT medical image, characterized in that a row length is 220 pixels or more and a column width is a 105 pixel or 175 pixel pattern.
(1-3) 상기 혈관 내강 자동 검출부(110)가 상기 단계 (1-2)에서 가이드 와이어 그림자 영역을 제거하고 보간 처리한 비대칭 가우시안 필터를 통해 검출된 혈관 내강에서 스텐트 스트럿의 그림자 영역을 검출하고, 미리 설정된 픽셀 값으로 채우는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 판정 방법.
The method of claim 17, wherein in the step (1),
(1-3) The blood vessel lumen automatic detection unit 110 removes the guide wire shadow region in step (1-2) and detects the shadow region of the stent strut in the blood vessel lumen detected through an asymmetric Gaussian filter interpolated. , OCT medical image-based artificial intelligence computer-assisted determination method further comprising the step of filling with a preset pixel value.
(1-4) 상기 혈관 내강 자동 검출부(110)가 상기 단계 (1-3)에서 처리된 혈관 내강에 대해 액티브 컨튜어 모델(Active Contour Model)을 사용하여 불규칙한 혈관 내강의 형태를 정밀하게 검출하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, OCT 의료 영상 기반 인공지능 컴퓨터 보조 판정 방법.
The method of claim 19, wherein in step (1),
(1-4) A step in which the automatic vascular lumen detection unit 110 accurately detects the irregular shape of the vascular lumen using an active contour model for the vascular lumen processed in step (1-3). Characterized in that further comprises a, OCT medical image-based artificial intelligence computer-assisted determination method.
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