KR102250954B1 - Apparatus and method for predicting dementia by dividing brain mri by brain region - Google Patents

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Abstract

뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 분할을 통한 치매 예측 장치 및 방법이 제공된다. 상기 뇌 영역별 분할을 통한 치매 예측 방법은 피검자로부터 뇌 MRI 영상을 획득하는 단계; 획득된 뇌 MRI 영상을 복수개의 영역으로 분할하는 단계; 분할된 영역별로 뇌의 용량을 측정하는 단계; 및 딥러닝 모델 기반으로, 측정된 뇌의 용량을 통해 치매 가능성을 예측하는 단계; 를 포함하고, 상기 뇌 MRI 영상을 복수개의 영역으로 분할하는 단계는 시맨틱 분할(semantic segmentation)을 이용하여 픽셀 단위로 뇌 MRI 영상을 분할하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.An apparatus and method for predicting dementia through segmentation of brain MRI images by brain regions are provided. The method for predicting dementia through segmentation of brain regions includes: obtaining a brain MRI image from a subject; Dividing the acquired brain MRI image into a plurality of regions; Measuring the capacity of the brain for each divided area; And predicting the likelihood of dementia based on the deep learning model, based on the measured brain capacity. Including, the step of dividing the brain MRI image into a plurality of regions may further include dividing the brain MRI image in pixel units using semantic segmentation.

Description

뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 분할을 통한 치매 예측 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PREDICTING DEMENTIA BY DIVIDING BRAIN MRI BY BRAIN REGION}A device and method for predicting dementia through segmentation of brain MRI images by brain region {APPARATUS AND METHOD FOR PREDICTING DEMENTIA BY DIVIDING BRAIN MRI BY BRAIN REGION}

본 발명은 뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 분할을 통한 치매 예측 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시맨틱 분할(semantic segmentation)을 이용하여 뇌를 복수개의 영역으로 분할하고, 영역별 뇌 용량을 정량화하여 치매에 걸릴 확률을 예측하는 뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 분할을 통한 치매 예측 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for predicting dementia through segmentation of brain MRI images by brain region, and more specifically, dividing the brain into a plurality of regions using semantic segmentation, and quantifying brain capacity for each region. The present invention relates to an apparatus and method for predicting dementia through segmentation of brain MRI images for predicting the probability of dementia.

치매(Dementia)의 치료를 위한 연구는 20년 넘게 전 세계적으로 수행되었지만, 아직 완전한 치료 방법이 없는 증상이다.Although research for the treatment of Dementia has been conducted worldwide for over 20 years, it is a symptom that has yet to be fully cured.

노인성 질환 중의 하나인 치매는 노인 인구의 세계적인 증가에 따라 빠르게 증가했다. 미국의 경우 1999~2000년과 2005-2006년 사이에 알츠하이머 치매에 의한 사망률은 2배 증가하였으며, 한국의 고령화 속도는 일본보다 1.5배, 프랑스보다 5배 빠르게 진행중이다.Dementia, one of the senile diseases, has increased rapidly with the global increase in the elderly population. In the United States, between 1999-2000 and 2005-2006, the mortality rate from Alzheimer's dementia doubled, and Korea's aging rate is 1.5 times faster than Japan and 5 times faster than France.

보건복지부의 유병률 조사에 따르면, 한국의 치매 환자는 2012년에 540,000명이며, 빠르게 증가하여 2020년에는 840,000명에 이를 것으로 예상된다. 한국의 치매 인구는 세계적으로 가장 빠르게 증가하고 있으며, 이에 대한 사회적 비용이 2050년에 GDP의 1.5%에 달할 것으로 전망된다.According to a prevalence survey by the Ministry of Health and Welfare, the number of dementia patients in Korea is 540,000 in 2012, and is expected to increase rapidly to 840,000 by 2020. Korea's dementia population is growing the fastest in the world, and the social cost for it is projected to reach 1.5% of GDP by 2050.

환자가 빠르게 증가할 것으로 예상되는 치매의 치료 방법으로 여러 가지 약품을 사용할 수 있지만, 이러한 약품들은 치매의 근원적인 치료가 아니라 진행을 늦추는 효과만을 가지고 있다. 하지만, 치매의 초기 단계에서 처방을 받아 치료를 진행했을 때, 비교적 높은 효과를 갖는다.Various drugs can be used to treat dementia, which is expected to increase rapidly in patients, but these drugs are not the underlying treatment of dementia, but only have the effect of slowing the progression. However, it has a relatively high effect when it is prescribed and treated in the early stages of dementia.

그러므로, 치매의 조기 예측과 조기 진단은 치매 증상 완화에 있어 결정적인 역할을 할 수 있다. 그러나, 현재 MRI영상을 통해 치매를 검사하는 방법에 있어서, 정량적인 방법을 쓰지 않고 의사의 경험에 의존하여 치매를 예측하고 있어 정확하고 신속한 검사가 어려운 실정이다.Therefore, early prediction and early diagnosis of dementia can play a decisive role in relieving dementia symptoms. However, in the current method of examining dementia through MRI images, it is difficult to accurately and quickly examine dementia because it predicts dementia based on the experience of a doctor without using a quantitative method.

공개특허공보 제10-2018-0002234호, 2018.01.08Unexamined Patent Publication No. 10-2018-0002234, 2018.01.08

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 뇌 영역별로 용량을 측정하고, 측정된 영역별 뇌 용량을 딥러닝 모델에 적용하여 뇌 영역별로 치매에 걸릴 확률을 예측할 수 있는 뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 분할을 통한 치매 예측 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is through segmentation of brain MRI images that can predict the probability of dementia for each brain region by measuring the capacity for each brain region and applying the measured brain capacity for each region to a deep learning model. It is to provide an apparatus and method for predicting dementia.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 치매 예측 방법은 피검자로부터 뇌 MRI 영상을 획득하는 단계; 획득된 뇌 MRI 영상을 복수개의 영역으로 분할하는 단계; 분할된 영역별로 뇌의 용량을 측정하는 단계; 및 딥러닝 모델 기반으로, 측정된 뇌의 용량을 통해 치매 가능성을 예측하는 단계; 를 포함하고, 상기 뇌 MRI 영상을 복수개의 영역으로 분할하는 단계는 시맨틱 분할(semantic segmentation)을 이용하여 픽셀 단위로 뇌 MRI 영상을 분할하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for predicting dementia for each brain region of a brain MRI image according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problems includes: acquiring a brain MRI image from a subject; Dividing the acquired brain MRI image into a plurality of regions; Measuring the capacity of the brain for each divided area; And predicting the likelihood of dementia based on the deep learning model, based on the measured brain capacity. Including, the step of dividing the brain MRI image into a plurality of regions may further include dividing the brain MRI image in pixel units using semantic segmentation.

여기서, 딥러닝 모델은, 유효 데이터 셋을 이용하여 나이대에 따른 뇌 용량에 대한 특징 학습이 완료된 모델이다.Here, the deep learning model is a model in which feature learning on brain capacity according to age is completed using an effective data set.

여기서, 시맨틱 분할(semantic segmentation)은 뇌 MRI 영상을 2D 데이터로 처리하여 분할하는 것을 특징으로 한다.Here, semantic segmentation is characterized in that the brain MRI image is processed and segmented into 2D data.

또한, 뇌 MRI 영상을 복수개의 영역으로 분할하는 단계는, 뇌 MRI 영상 내의 객체를 인식하고, 인식된 객체를 기준으로 영역을 분할하는 단계; 를 포함하고, 영역별로 뇌의 용량을 측정하는 단계는, 각 영역 내에 존재하는 객체의 픽셀의 수를 계산하는 단계;를 포함한다.In addition, the step of dividing the brain MRI image into a plurality of regions may include recognizing an object in the brain MRI image and dividing the region based on the recognized object; Including, the step of measuring the capacity of the brain for each region, calculating the number of pixels of the object existing in each region; includes.

또한, 치매 가능성을 예측하는 단계는, 딥러닝 모델을 기반으로, 치매에 걸릴 시기를 예측하는 단계;를 포함한다.In addition, the step of predicting the likelihood of dementia includes: predicting a time to develop dementia based on a deep learning model.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 치매 예측 장치는, 유효 데이터 셋을 이용하여 나이대에 따른 뇌 용량에 대한 특징을 학습하는 학습부; 피검자의 뇌 MRI 영상을 복수개의 영역으로 분할하고, 분할된 영역별로 뇌의 용량을 측정하는 측정부; 딥러닝 모델 기반으로, 측정된 뇌의 용량을 통해 치매 가능성 및 치매에 걸릴 시기를 예측하는 예측부; 및 사용자 단말로부터 피검자의 뇌 MRI 영상을 수신하고, 예측된 치매 가능성 및 치매에 걸릴 시기를 사용자 단말로 제공하는 통신부; 를 포함하고, 상기 뇌 MRI 영상은 시맨틱 분할(semantic segmentation)을 이용하여 2D 데이터로 처리되어 픽셀 단위로 분할되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention for solving the above-described problem, an apparatus for predicting dementia for each brain region of a brain MRI image includes: a learning unit that learns characteristics of brain capacity according to age using an effective data set; A measurement unit that divides the brain MRI image of the subject into a plurality of areas and measures brain capacity for each of the divided areas; A prediction unit that predicts the likelihood of dementia and a time to develop dementia based on the deep learning model, based on the measured brain capacity; And a communication unit for receiving an MRI image of the subject's brain from the user terminal, and providing a predicted possibility of dementia and a time to suffer from dementia to the user terminal. Including, the brain MRI image is processed into 2D data using semantic segmentation, characterized in that it is segmented in units of pixels.

학습부는, 상기 유효 데이터 셋을 미리 설정된 비율로 트레이닝 데이터 셋과 밸리데이션 데이터 셋으로 나누어서, 트레이닝 데이터 셋을 학습하여 딥러닝 모델을 생성하고, 밸리데이션 데이터 셋으로 생성된 딥러닝 모델을 검증한다.The learning unit divides the valid data set into a training data set and a validation data set at a preset ratio, learns the training data set to generate a deep learning model, and verifies the deep learning model generated from the validation data set.

측정부는, 뇌 MRI 영상 내의 객체를 인식하고, 인식된 객체를 기준으로 영역을 분할하고, 각 영역 내에 존재하는 객체의 픽셀의 수를 계산할 수 있다. 또한, 측정부는 피검자의 뇌 MRI 영상을 객체가 존재하는 영역별로 분할하고, 각 영역에 대해 객체와 매핑되도록 레이블링할 수 있다.The measurement unit may recognize an object in the brain MRI image, divide a region based on the recognized object, and calculate the number of pixels of the object existing in each region. In addition, the measurement unit may divide the brain  MRI   image of the subject for each region in which the object exists, and label each region so that it is mapped with the object.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 치매 예측 프로그램은, 하드웨어와 결합되어 상기 언급된 뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 치매 예측 방법을 실행하며, 매체에 저장된다.The dementia prediction program for each brain region of a brain MRI image according to another embodiment of the present invention for solving the above-described problem is combined with hardware to execute the aforementioned method for predicting dementia for each brain region of the brain MRI image. Is stored in.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the present invention are included in the detailed description and drawings.

본 발명에 따르면, 뇌 영역별로 용량을 측정하고, 측정된 영역별 뇌 용량을 딥러닝 모델에 적용하여 뇌 영역별로 치매에 걸릴 확률을 예측할 수 있다.According to the present invention, it is possible to predict the probability of developing dementia for each brain region by measuring the capacity for each brain region and applying the measured brain capacity for each region to a deep learning model.

또한, 측정된 영역별 뇌 용량을 딥러닝 모델에 적용하여 피검자가 치매에 걸릴 수 있는 시기를 예측할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect of being able to predict when a subject may develop dementia by applying the measured brain capacity for each region to a deep learning model.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌 영역별 치매 예측 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌 영역별 치매 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다
1 is a diagram illustrating an apparatus for predicting dementia for each brain region according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for predicting dementia for each brain region according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms. It is provided to fully inform the skilled person of the scope of the present invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” do not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the mentioned elements. Throughout the specification, the same reference numerals refer to the same elements, and "and/or" includes each and all combinations of one or more of the mentioned elements. Although "first", "second", and the like are used to describe various elements, it goes without saying that these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical idea of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used with meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe the correlation between a component and other components. Spatially relative terms should be understood as terms including different directions of components during use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, if a component shown in a drawing is turned over, a component described as "below" or "beneath" of another component will be placed "above" the other component. I can. Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. Components may be oriented in other directions, and thus spatially relative terms may be interpreted according to the orientation.

본 명세서에서, '딥러닝'은 사물이나 데이터를 군집화하거나 분류하는 데 사용하는 기술을 의미하는 것으로서, 많은 데이터를 컴퓨터에 입력하고 비슷한 것끼리 분류하도록 하는 기술이다. 예를 들어, 저장된 개 사진과 비슷한 사진이 입력되면, 이를 개 사진이라고 컴퓨터가 분류하도록 할 수 있다.In this specification,'deep learning' refers to a technology used to cluster or classify objects or data, and is a technology that inputs a lot of data into a computer and classifies similar ones. For example, if a picture similar to a stored dog picture is input, the computer can classify it as a dog picture.

딥러닝의 핵심은 분류를 통한 예측이다. 수많은 데이터 속에서 패턴을 발견해 인간이 사물을 구분하듯 컴퓨터가 데이터를 나눈다. 이 같은 분별 방식은 '지도 학습(supervised learning)'과 '비지도 학습(unsupervised learning)'으로 나뉜다. 지도 학습 방식은 컴퓨터에 먼저 정보를 가르치는 방법이다. 예를 들어, 사진을 주고 "이 사진은 고양이"라고 알려주고, 이를 통해 컴퓨터는 미리 학습된 결과를 바탕으로 고양이 사진을 구분하게 된다. 반면에, 비지도 학습은 사전 배움의 과정이 없다. "이 사진이 고양이"라는 배움의 과정 없이 "이 사진이 고양이군"이라고 컴퓨터가 스스로 학습하게 된다.The key to deep learning is prediction through classification. Computers divide data just as humans divide objects by discovering patterns in a lot of data. This discernment method is divided into'supervised learning' and'unsupervised learning'. Supervised learning is a method of teaching information to computers first. For example, you give a picture and tell it "this picture is a cat", which allows the computer to classify pictures of cats based on pre-learned results. On the other hand, unsupervised learning has no prior learning process. Without the process of learning that "this picture is a cat", the computer learns by itself that "this picture is a cat."

딥러닝은 머신러닝의 한 분야로 데이터를 컴퓨터가 처리 가능한 형태인 벡터나 그래프 등으로 표현하고 이를 학습하는 모델을 구축하는 연구를 포함한다. 얼굴이나 표정을 인식하는 등의 특정 학습 목표에 대해, 딥러닝은 학습을 위한 더 나은 표현 방법과 효율적인 모델 구축에 초점을 맞춘다. 딥러닝의 표현방법들 중 다수는 신경과학에서 영감을 얻었으며, 신경 시스템의 정보 처리나 통신 패턴에 기반을 두고 있다. 즉, 딥러닝은 머신러닝의 부분 집합으로, 컴퓨터의 지능을 한 차원 더 올려놓는 역할을 하며, 대량의 데이터와 컴퓨팅 기술을 활용해 심층신경망을 구현한다. 심층신경망의 기본적인 원리는 인간 두뇌의 연결성을 모방해 데이터 세트를 분류하고, 데이터 간 상관 관계를 찾아내는 것이다.  Deep learning is a field of machine learning, which includes research to express data in a form that can be processed by a computer, such as vectors or graphs, and to build a model that learns them. For specific learning goals, such as recognizing faces or facial expressions, deep learning focuses on building efficient models and better expressive methods for learning. Many of the expression methods of deep learning are inspired by neuroscience and are based on information processing or communication patterns in the nervous system. In other words, deep learning is a subset of machine learning that takes the role of raising the intelligence of computers to the next level, and implements a deep neural network using a large amount of data and computing technology. The basic principle of the deep neural network is to mimic the connectivity of the human and brain to classify the data and to find the correlation between the data.

심층신경망이란 딥러닝의 핵심 모델로 활용되는 개념으로, 입력층(input layer)과 출력층(output layer) 사이에 다중의 은닉층(hidden layer)을 포함하는 인공 신경망(ANN: Artificial Neural Network)을 의미한다. 심층신경망은 다중의 은닉층을 포함하여 다양한 비선형적 관계를 학습할 수 있다. 그러나 학습을 위한 많은 연산량과 과하게 학습하여 실제 데이터에 대해 오차가 증가하는 과적합(overfitting), 기울기 값의 소실 문제(vanishing gradient problem) 등의 문제가 발생할 수 있다. A deep neural network is a concept used as a core model of deep learning and means an artificial neural network (ANN) that includes multiple hidden layers between an input layer and an output layer. . Deep neural networks can learn various nonlinear relationships including multiple hidden layers. However, problems such as overfitting and vanishing gradient problems in which errors increase with respect to actual data due to a large amount of computation for learning and over-learning may occur.

심층신경망은 알고리즘에 따라 비지도 학습 방법(unsupervised learning)을 기반으로 하는 심층 신뢰 신경망(DBN: Deep Belief Network), 심층 오토인코더(deep autoencoder) 등이 있고, 이미지와 같은 2차원 데이터 처리를 위한 합성곱 신경망(CNN: Convolutional Neural Network), 시계열 데이터 처리를 위한 순환 신경망(RNN: Recurrent Neural Network) 등이 있다.Deep neural networks include a deep trust neural network (DBN: Deep Belief Network) based on an unsupervised learning method, a deep autoencoder, etc., depending on the algorithm, and are synthesized for processing 2D data such as images. There are convolutional neural networks (CNNs) and recurrent neural networks (RNNs) for processing time series data.

본 명세서에서, '유효 데이터 셋'은 딥러닝에 활용되는 데이터의 집합으로, 트레이닝(training) 데이터 셋과 밸리데이션(validation) 데이터 셋으로 나뉜다. 트레이닝 데이터 셋은 학습 모델을 수립하기 위한 데이터의 집합이고, 밸리데이션 데이터 셋은 수립된 학습 모델의 성능을 검증하기 위한 데이터의 집합이다.In this specification, the'valid data set' is a set of data used for deep learning, and is divided into a training data set and a validation data set. The training data set is a set of data for establishing a learning model, and the validation data set is a set of data for verifying the performance of the established learning model.

본 명세서에서, '뇌 MRI 영상'은 초전도 자석과 고주파 및 컴퓨터를 이용하여 뇌조직과 혈관의 이상을 2차원이나 3차원으로 검사하는 진단 방법으로, 컴퓨터 단층촬영(CT)과 비교하여 뇌조직에 대한 해상도가 좋고, X선에 대한 노출이 없다는 장점이 있다. In the present specification, the'brain MRI image' is a diagnostic method for examining abnormalities in brain tissue and blood vessels in 2D or 3D using a superconducting magnet, high frequency, and a computer. It has the advantage of good resolution and no exposure to X-rays.

본 명세서에서, '시맨틱 분할(semantic segmentation)'은 영상 속 객체 인식 방식으로서, 딥러닝을 사용하여 영상의 픽셀 영역을 분류하고 분할 결과를 평가 및 시각화할 수 있다. 본 명세서에서, 뇌 MRI 영상은 시맨틱 분할을 이용하여 픽셀 단위로 뇌의 각 영역 즉, 측뇌실(Lateral Ventricle), 편도체(Amygdala), 해마(Hippocampus) 등으로 분할된다.In the present specification,'semantic segmentation' is an object recognition method in an image, and it is possible to classify a pixel region of an image and evaluate and visualize the segmentation result by using deep learning. In the present specification, the brain MRI image is divided into each area of the brain, that is, lateral ventricles, amygdala, hippocampus, and the like in pixel units using semantic segmentation.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌 영역별 치매 예측 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating an apparatus for predicting dementia for each brain region according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 뇌 영역별 치매 예측 장치(100)(이하, '치매 예측 장치'라 한다)는 네트워크를 통해 사용자 단말과 연결된다. As shown in FIG. 1, the device 100 for predicting dementia for each brain region (hereinafter, referred to as a device for predicting dementia) is connected to a user terminal through a network.

여기서, 사용자 단말은 검사자 또는 피검자의 컴퓨터, 태블릿 PC, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 스마트폰 등으로서, 치매 예측 장치(100)로 피검자의 뇌 MRI 영상을 전송하여 치매 예측을 요청하고, 치매 예측 장치(100)로부터 치매에 걸릴 확률 및 시기 등을 포함하는 결과 정보를 수신한다.Here, the user terminal is a computer, a tablet PC, a personal digital assistant (PDA), a smartphone, etc. of the examinee or the subject, and transmits an MRI image of the subject's brain to the dementia prediction device 100 to request dementia prediction, and to predict dementia. Receives result information including the probability and timing of dementia from the device 100.

또한, 네트워크는 구내 정보 통신망(LAN), 도시권 통신망(MAN), 광역 통신망(WAN) 및 인터넷 등을 포함하는 데이터 통신망뿐만 아니라 방송망, 전화망 등을 포함할 수 있고, 유선과 무선을 가리지 않으며, 모든 통신 방식이 사용 가능하다.In addition, the network may include not only a data communication network including a local information communication network (LAN), a metropolitan area communication network (MAN), a wide area communication network (WAN), and the Internet, but also a broadcasting network, a telephone network, etc. Communication method can be used.

도 1을 참고하면, 치매 예측 장치(100)는 학습부(120), 측정부(140), 예측부(160) 및 통신부(180)를 포함하는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지는 않는다.Referring to FIG. 1, the apparatus 100 for predicting dementia is illustrated as including a learning unit 120, a measurement unit 140, a prediction unit 160, and a communication unit 180, but is not limited thereto.

학습부(120)는 유효 데이터 셋을 이용하여 나이대에 따른 뇌 용량에 대한 특징을 학습한다. 여기서, 유효 데이터 셋은 학습에 사용하기 위한 복수개의 뇌 MRI 영상으로, 각각의 뇌 MRI 영상은 복수개의 영역으로 분할되어 있다.The learning unit 120 learns characteristics of brain capacity according to age by using the effective data set. Here, the effective data set is a plurality of brain MRI images for use in learning, and each brain MRI image is divided into a plurality of regions.

일 실시예에 따라, 학습부(120)는 유효 데이터 셋을 미리 정해진 비율(예를 들어, 8 대 2)로 트레이닝(training) 데이터 셋과 밸리데이션(validation) 데이터 셋으로 나누어서, 트레이닝(training) 데이터 셋을 학습하여 딥러닝 모델을 생성하고, 밸리데이션(validation) 데이터 셋으로 생성된 딥러닝 모델을 검증한다. 이에 따라, 학습부(120)는 정확성이 높은 딥러닝 모델 생성할 수 있다.According to an embodiment, the learning unit 120 divides a valid data set into a training data set and a validation data set at a predetermined ratio (eg, 8 to 2), and training data The set is trained to generate a deep learning model, and the deep learning model created with the validation data set is verified. Accordingly, the learning unit 120 may generate a deep learning model with high accuracy.

이때, 딥러닝 모델은 나이대에 따른 뇌 용량에 대한 특징이 학습된 모델로서, 나이대에 따른 뇌의 영역별 용량, 부피, 뇌피질의 두께 등에 대한 특징을 학습하여 생성된 모델이다.In this case, the deep learning model is a model in which features of brain capacity according to age are learned, and is a model created by learning features of capacity, volume, and thickness of brain cortex by brain regions according to age.

측정부(140)는 피검자의 뇌 MRI 영상을 복수개의 영역으로 분할하고, 분할된 영역별로 뇌의 용량을 측정한다. 이때, 뇌 MRI 영상은 시맨틱 분할(semantic segmentation)을 이용하여 2D 데이터로 처리되어 픽셀 단위로 분할된다. 시맨틱 분할은 객체 인식 기법 중 하나로서, 픽셀 단위로 객체의 존재 여부 또는 객체의 종류를 분류한다.The measurement unit 140 divides the brain MRI image of the subject into a plurality of regions, and measures brain capacity for each divided region. In this case, the brain MRI image is processed into 2D data using semantic segmentation and is divided into pixels. Semantic segmentation is one of object recognition techniques, and classifies the existence of an object or the type of object in units of pixels.

즉, 측정부(140)는 피검자의 뇌 MRI 영상 내의 객체를 인식하고, 인식된 객체를 기준으로 영역을 분할하고, 각 영역 내에 존재하는 객체의 픽셀의 수를 계산하여 영역별로 뇌의 용량을 측정한다..That is, the measurement unit 140 recognizes an object in the brain MRI image of the subject, divides an area based on the recognized object, calculates the number of pixels of the object existing in each area, and measures the capacity of the brain for each area. do..

일 실시예에 따르면, 측정부(140)는 피검자의 뇌 MRI 영상을 객체가 존재하는 영역별로 분할하고, 각 영역에 대해 객체와 매핑되도록 레이블링할 수 있다. 예를 들면, 측정부(140)는 피검자의 뇌 MRI 영상을 6개의 영역으로 분할하여 각 영역에 대해 Right Lateral Ventricle, Left Lateral Ventricle, Right Amygdala, Left Amygdala, Right Hippocampus, Left Hippocampus로 레이블링할 수 있다.According to an embodiment, the measurement unit 140 may divide a brain MRI image of a subject for each area in which an object exists, and label each area to be mapped with the object. For example, the measurement unit 140 may divide the brain MRI image of the subject into six regions and label each region as Right Lateral Ventricle, Left Lateral Ventricle, Right Amygdala, Left Amygdala, Right Hippocampus, and Left Hippocampus. .

일 실시예에 따르면, 측정부(140)는 분할된 뇌 영역별로 뇌의 용량, 부피, 뇌피질의 두께 등을 측정할 수 있다.According to an embodiment, the measurement unit 140 may measure a brain capacity, a volume, a brain cortex thickness, etc. for each divided brain region.

예측부(160)는 딥러닝 모델 기반으로, 측정된 뇌의 용량을 통해 치매 가능성 및 치매에 걸릴 시기를 예측한다. The prediction unit 160 predicts the likelihood of dementia and the time to suffer from dementia based on the deep learning model, based on the measured brain capacity.

일 실시예에 따르면, 예측부(160)는 측정부(140)에서 측정된 피검자의 영역별 뇌 용량을 학습부(120)에서 생성된 딥러닝 모델에 적용하여, 피검자의 영역별 뇌 용량 특징을 추출한다. 즉, 예측부(160)는 피검자의 영역별 뇌 용량이 학습에 의해 추출된 나이대에 맞는 뇌 용량 특징과 상이한 경우, 예를 들어, 피검자의 나이가 62세라고 가정하면, 딥러닝을 통해 학습된 60대에 맞는 뇌 용량에 비해 피검자의 뇌 용량이 더욱 작다고 판단되면, 예측부(160)는 피검자의 뇌가 나이에 비해 더욱 수축되었다고 판단하고, 치매를 예측할 수 있다.According to an embodiment, the prediction unit 160 applies the brain capacity for each region of the subject measured by the measurement unit 140 to the deep learning model generated by the learning unit 120 to determine the characteristics of the brain capacity for each region of the subject. Extract. That is, when the brain capacity of each area of the subject is different from the brain capacity characteristics appropriate for the age group extracted by learning, for example, the predictor 160 assumes that the age of the subject is 62 years old, 60 learned through deep learning. If it is determined that the brain capacity of the subject is smaller than the brain capacity corresponding to the generation, the prediction unit 160 may determine that the subject's brain is more constricted than his age, and may predict dementia.

일 실시예에 따르면, 예측부(160)는 딥러닝 모델을 기반으로 피검자의 뇌 수축 정도를 파악하여 치매에 걸릴 확률이 얼마나 큰지, 또한 앞으로 몇 년 후에 치매에 걸릴 것이지를 예측할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the prediction unit 160 may determine the degree of brain contraction of the subject based on the deep learning model to predict how much the probability of developing dementia is high and whether the patient will develop dementia in the next few years.

통신부(180)는 치매 예측 장치(100)가 네트워크를 통해 사용자 단말과 데이터를 송수신할 수 있도록 상호 연결시키는 통신 수단으로서, 이동통신, 위성통신 등의 무선 통신모듈, 인터넷 등의 유선 통신모듈, 와이파이 등의 근거리 무선 통신모듈 등을 포함할 수 있다.The communication unit 180 is a communication means for interconnecting the dementia prediction apparatus 100 to transmit and receive data to and from a user terminal through a network, and includes wireless communication modules such as mobile communication and satellite communication, wired communication modules such as the Internet, and Wi-Fi. It may include a short-range wireless communication module, such as.

일 실시예에 따르면, 통신부(180)는 사용자 단말로부터 피검자의 뇌 MRI 영상을 수신하고, 예측된 치매 가능성 및 치매에 걸릴 시기를 사용자 단말로 제공한다.According to an embodiment, the communication unit 180 receives a brain MRI image of a subject from a user terminal, and provides a predicted possibility of dementia and a time to suffer from dementia to the user terminal.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 치매 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for predicting dementia according to an embodiment of the present invention.

통신부(180)는 사용자 단말로부터 피검자의 뇌 MRI 영상을 획득하고(S10), 측정부(140)는 획득된 뇌 MRI 영상을 복수개의 영역으로 분할한다(S20). The communication unit 180 acquires a brain MRI image of the subject from the user terminal (S10), and the measurement unit 140 divides the acquired brain MRI image into a plurality of regions (S20).

뇌 MRI 영상은 초전도 자석과 고주파 및 컴퓨터를 이용하여 뇌조직과 혈관의 이상을 2차원이나 3차원으로 검사하는 진단 방법으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌 MRI 영상은 시맨틱 분할(semantic segmentation)을 이용하여 2D 데이터로 처리되어 픽셀단위로 분할된다.Brain MRI image is a diagnostic method for examining abnormalities in brain tissues and blood vessels in 2D or 3D using a superconducting magnet, high frequency, and a computer. The brain MRI image according to an embodiment of the present invention is semantic segmentation. It is processed as 2D data and divided into pixels.

일 실시예에 따르면, 뇌 MRI 영상은 객체가 인식된 복수의 영역으로 분할되고, 각 영역은 영역 내의 객체와 매핑되도록 레이블링된다.According to an embodiment, a brain MRI image is divided into a plurality of regions in which an object is recognized, and each region is labeled to be mapped to an object within the region.

이후, 측정부(140)는 분할된 영역별로 뇌의 용량을 측정한다(S30). 측정부(140)는 측정된 뇌의 용량을 통해 영역별로 뇌의 수축 정도를 알 수 있다. 즉, 각 영역 내에 존재하는 객체에 대한 픽셀의 수를 계산하고, 이를 통해 피검자의 뇌의 부피가 얼마나 수축되었는지를 뇌의 영역별로 알 수 있다.Thereafter, the measurement unit 140 measures the capacity of the brain for each divided area (S30). The measurement unit 140 may know the degree of contraction of the brain for each area through the measured brain capacity. That is, the number of pixels for an object existing in each area is calculated, and through this, it is possible to know how much the volume of the subject's brain is contracted for each area of the brain.

일 실시예에 따르면, 측정부(140)는 분할된 뇌 영역별로 뇌의 용량, 부피, 뇌피질의 두께 등을 측정할 수도 있다.According to an embodiment, the measurement unit 140 may measure the capacity, volume, and thickness of the brain cortex for each divided brain region.

예측부(160)는 딥러닝 모델 기반으로, 측정된 뇌의 용량을 통해 치매 가능성을 예측한다(S40). 즉, 예측부(160)는 딥러닝 모델을 기반으로, 피검자의 뇌 수축 정도를 파악하여 치매에 걸릴 확률이 얼마나 큰지, 또한 앞으로 몇 년 후에 치매에 걸릴 것인지를 예측할 수 있다.The prediction unit 160 predicts the possibility of dementia through the measured brain capacity based on the deep learning model (S40). That is, based on the deep learning model, the prediction unit 160 may determine the degree of brain contraction of the subject and predict how much the probability of developing dementia is high and whether the patient will develop dementia in the next few years.

이때, 딥러닝 모델은 유효 데이터 셋을 이용하여 나이대에 따른 뇌 용량에 대한 특징 학습이 완료된 모델이다. 즉, 딥러닝 모델은 복수개의 뇌 MRI 영상을 학습하여, 나이별로 뇌의 용량 특징을 추출하고, 정상인 및 치매환자의 뇌의 용량 특징을 비교하고 차이를 학습하며, 구체적으로는 뇌를 영역별로 구분하여 나이대에 따른 뇌의 영역별 뇌의 용량, 부피, 뇌피질의 두께 등에 대한 특징 등을 학습할 수 있다. In this case, the deep learning model is a model in which feature learning on brain capacity according to age has been completed using an effective data set. In other words, the deep learning model learns a plurality of brain MRI images, extracts brain capacity features by age, compares brain capacity features of normal people and dementia patients, and learns differences, specifically classifying brains by region. Thus, it is possible to learn characteristics of the brain capacity, volume, and thickness of the cerebral cortex for each brain region according to age.

이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌 영역별 치매 예측 방법은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.The method for predicting dementia for each brain region according to an embodiment of the present invention described above may be implemented as a program (or application) to be executed in combination with a computer, which is hardware, and stored in a medium.

상기 전술한 프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, Ruby, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.The above-described program includes C, C++, JAVA, Ruby, which can be read by a processor (CPU) of the computer through the device interface of the computer, in order for the computer to read the program and execute the methods implemented as a program. It may include code coded in a computer language such as machine language. Such code may include a functional code related to a function defining necessary functions for executing the methods, and a control code related to an execution procedure necessary for the processor of the computer to execute the functions according to a predetermined procedure. can do. In addition, such code may further include code related to a memory reference to which location (address address) of the internal or external memory of the computer or the media or additional information necessary for the processor of the computer to execute the functions. have. In addition, when the processor of the computer needs to communicate with any other computer or server in the remote in order to execute the functions, the code uses the communication module of the computer to determine how It may further include a communication-related code for whether to communicate or what information or media to transmit and receive during communication.

상기 저장되는 매체는, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상기 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 상기 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.The stored medium is not a medium that stores data for a short moment, such as a register, cache, memory, etc., but a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device. Specifically, examples of the storage medium include, but are not limited to, ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like. That is, the program may be stored in various recording media on various servers to which the computer can access, or on various recording media on the user's computer. In addition, the medium may be distributed over a computer system connected through a network, and computer-readable codes may be stored in a distributed manner.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those skilled in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. You will be able to understand. Therefore, the embodiments described above are illustrative in all respects, and should be understood as non-limiting.

100 : 치매 예측 장치
120 : 학습부
140 : 측정부
160 : 예측부
180 : 통신부
100: dementia prediction device
120: Learning Department
140: measuring unit
160: prediction unit
180: communication department

Claims (10)

치매 예측 장치에 의한 치매를 예측하는 방법에 있어서,
상기 치매 예측 장치가, 피검자로부터 뇌 MRI 영상을 획득하는 단계;
상기 치매 예측 장치가, 획득된 뇌 MRI 영상을 복수개의 영역으로 분할하는 단계;
상기 치매 예측 장치가, 분할된 영역별로 뇌의 용량을 측정하는 단계; 및
상기 치매 예측 장치가, 딥러닝 모델 기반으로, 측정된 뇌의 용량을 통해 치매 가능성을 예측하는 단계; 포함하되,
상기 치매 예측 장치가, 상기 뇌 MRI 영상을 복수개의 영역으로 분할하는 단계는 시맨틱 분할(semantic segmentation)을 이용하여, 상기 뇌 MRI 영상을 2D 데이터로 처리하여 복수의 2D 뇌 MRI 영상을 생성하여, 픽셀 단위로 상기 복수의 2D 뇌 MRI 영상을 분할하는 단계를 더 포함하며,
상기 치매 가능성을 예측하는 단계는, 딥러닝 모델을 기반으로, 치매에 걸릴 시기를 예측하는 단계를 포함하며,
상기 뇌의 용량은 뇌의 영역별 부피와 대응되고,
상기 치매 예측 장치는,
상기 복수의 2D 뇌 MRI 영상 내의 픽셀들의 합에 기초하여 각각의 2D 뇌 MRI 영상 내의 뇌 영역을 결정하고, 상기 각각의 2D 뇌 MRI 영상 내의 영역 별로 부피를 측정함으로써 상기 뇌의 영역별 부피를 측정하며,
동 나이대 사람의 뇌의 영역별 부피와 비교하여 상기 측정된 뇌의 영역별 부피의 수축 정도에 기초하여 상기 치매에 걸릴 시기를 예측하는, 뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 치매 예측 방법.
In the method for predicting dementia by the dementia prediction device,
Obtaining, by the dementia prediction apparatus, a brain MRI image from a subject;
Dividing, by the dementia prediction apparatus, the acquired brain MRI image into a plurality of regions;
Measuring, by the device for predicting dementia, the capacity of the brain for each divided region; And
Predicting, by the dementia prediction apparatus, a possibility of dementia based on a deep learning model, based on the measured brain capacity; Including,
In the step of dividing the brain MRI image into a plurality of regions by the dementia prediction apparatus, the brain MRI image is processed as 2D data using semantic segmentation to generate a plurality of 2D brain MRI images, and pixel Further comprising the step of dividing the plurality of 2D brain MRI images in units,
The step of predicting the likelihood of dementia includes predicting a time to develop dementia based on a deep learning model,
The capacity of the brain corresponds to the volume of each area of the brain,
The device for predicting dementia,
Determine the brain region in each 2D brain MRI image based on the sum of the pixels in the plurality of 2D brain MRI images, measure the volume of each region of the brain by measuring the volume for each region in each 2D brain MRI image, and ,
A method for predicting dementia for each brain region of a brain MRI image, for predicting the time to develop dementia based on the measured contraction of the volume of the brain for each region of the same age group.
제1항에 있어서,
상기 딥러닝 모델은,
유효 데이터 셋을 이용하여 나이대에 따른 뇌의 용량에 대한 학습이 완료된 모델이며,
상기 유효 데이터 셋은 딥러닝에 활용되는 데이터의 집합이며, 상기 유효 데이터 셋은 딥러닝 모델을 생성하기 위한 데이터의 집합인 트레이닝 데이터 셋 및 상기 딥러닝 모델의 성능을 검증하기 위한 데이터의 집합인 밸리데이션 데이터 셋을 포함하는, 뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 치매 예측 방법.
The method of claim 1,
The deep learning model,
It is a model that has completed learning about the capacity of the brain according to age using an effective data set.
The valid data set is a set of data used for deep learning, and the valid data set is a training data set, which is a set of data for generating a deep learning model, and validation, which is a set of data for verifying the performance of the deep learning model. A method for predicting dementia for each brain region of a brain MRI image, including a data set.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 뇌 MRI 영상을 복수개의 영역으로 분할하는 단계는, 상기 치매 예측 장치가 뇌 MRI 영상 내의 객체를 인식하고, 인식된 객체를 기준으로 영역을 분할하는 단계 - 상기 객체는 뇌의 각 영역과 대응되며, 상기 객체는 측뇌실(Lateral Ventricle), 편도체(Amygdala) 및 해마(Hippocampus) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 -; 를 포함하는, 뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 치매 예측 방법.
The method of claim 1,
The step of dividing the brain MRI image into a plurality of regions includes, by the dementia prediction apparatus, recognizing an object in the brain MRI image and dividing the region based on the recognized object-the object corresponds to each region of the brain, and , The object includes at least one of the lateral ventricle (Lateral Ventricle), the amygdala (Amygdala) and the hippocampus (Hippocampus) -; Containing, dementia prediction method for each brain region of the brain MRI image.
삭제delete 유효 데이터 셋을 이용하여 나이대에 따른 뇌의 용량을 학습하는 학습부 - 상기 유효 데이터 셋은 딥러닝에 활용되는 데이터의 집합이며 -;
피검자의 뇌 MRI 영상을 복수개의 영역으로 분할하고, 분할된 영역별로 뇌의 용량을 측정하는 측정부;
딥러닝 모델 기반으로, 측정된 뇌의 용량을 통해 치매 가능성 및 치매에 걸릴 시기를 예측하는 예측부; 및
사용자 단말로부터 피검자의 뇌 MRI 영상을 수신하고, 예측된 치매 가능성 및 치매에 걸릴 시기를 사용자 단말로 제공하는 통신부;를 포함하고,
상기 뇌 MRI 영상은 시맨틱 분할(semantic segmentation)을 이용하여 2D 데이터로 처리되어 복수의 2D 뇌 MRI 영상이 생성되고, 상기 복수의 2D 뇌 MRI 영상이 픽셀 단위로 분할되는 것을 특징으로 하며,
상기 뇌의 용량은 뇌의 영역별 부피와 대응되고,
상기 측정부는 상기 복수의 2D 뇌 MRI 영상 내의 픽셀들의 합에 기초하여 각각의 2D 뇌 MRI 영상 내의 뇌 영역을 결정하고, 상기 각각의 2D 뇌 MRI 영상 내의 영역 별로 부피를 측정함으로써 상기 뇌의 영역별 부피를 측정하며,
상기 예측부는 동 나이대 사람의 뇌의 영역별 부피와 비교하여 상기 측정된 뇌의 영역별 부피의 수축 정도에 기초하여 상기 치매에 걸릴 시기를 예측하는, 뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 치매 예측 장치.
A learning unit that learns brain capacity according to age using an effective data set-the effective data set is a set of data used for deep learning -;
A measurement unit that divides the brain MRI image of the subject into a plurality of areas and measures brain capacity for each of the divided areas;
A prediction unit that predicts the likelihood of dementia and a time to develop dementia based on the deep learning model, based on the measured brain capacity; And
Including; a communication unit that receives the brain MRI image of the subject from the user terminal, and provides the predicted possibility of dementia and the time to develop dementia to the user terminal,
The brain MRI image is processed as 2D data using semantic segmentation to generate a plurality of 2D brain MRI images, and the plurality of 2D brain MRI images are segmented in pixel units,
The capacity of the brain corresponds to the volume of each area of the brain,
The measurement unit determines a brain region in each 2D brain MRI image based on the sum of pixels in the plurality of 2D brain MRI images, and measures the volume for each region in each 2D brain MRI image, thereby Is measured,
The prediction unit predicts the time to suffer from dementia based on the measured contraction of the volume of the brain by comparing the volume of the brain of a person of the same age.
제6항에 있어서,
상기 학습부는,
상기 유효 데이터 셋은 딥러닝 모델을 생성하기 위한 데이터의 집합인 트레이닝 데이터 셋 및 상기 딥러닝 모델의 성능을 검증하기 위한 데이터의 집합인 밸리데이션 데이터 셋을 포함하며, 상기 유효 데이터 셋을 미리 설정된 비율로 상기 트레이닝 데이터 셋과 상기 밸리데이션 데이터 셋으로 나누어서, 상기 트레이닝 데이터 셋을 학습하여 딥러닝 모델을 생성하고, 상기 밸리데이션 데이터 셋으로 생성된 딥러닝 모델을 검증하는 것인, 뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 치매 예측 장치.
The method of claim 6,
The learning unit,
The valid data set includes a training data set, which is a set of data for generating a deep learning model, and a validation data set, which is a set of data for verifying the performance of the deep learning model. Dividing into the training data set and the validation data set, learning the training data set to generate a deep learning model, and verifying the deep learning model generated by the validation data set, dementia for each brain region of a brain MRI image Prediction device.
제6항에 있어서,
상기 측정부는,
뇌 MRI 영상 내의 객체를 인식하고, 인식된 객체를 기준으로 영역을 분할하고,
각 영역 내에 존재하는 객체의 픽셀의 수를 계산하는 - 상기 객체는 뇌의 각 영역과 대응되며, 상기 객체는 측뇌실(Lateral Ventricle), 편도체(Amygdala) 및 해마(Hippocampus) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 -, 뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 치매 예측 장치.
The method of claim 6,
The measuring unit,
Recognizing an object in the brain MRI image, segmenting a region based on the recognized object,
Calculating the number of pixels of an object present in each region-The object corresponds to each region of the brain, and the object includes at least one of a lateral ventricle (Lateral Ventricle), an amygdala (Amygdala), and a hippocampus (Hippocampus). -, A device for predicting dementia by brain region of brain MRI image.
삭제delete 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 제1항의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된, 뇌 MRI 영상의 뇌 영역별 치매 예측 프로그램.A program for predicting dementia for each brain region of a brain MRI image, which is combined with a computer as hardware and stored in a medium to execute the method of claim 1.
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