KR102425843B1 - Method and apparatus for evaluating internal organ using kurtosis map based on medical images - Google Patents

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Abstract

본 발명은 의료영상 기반 질환 지표 산출 장치 및 방법에 관한 것으로, 이는 의료영상으로부터 관심 장기가 촬영된 관심 영역을 추출하는 관심 영역 설정부; 상기 관심 영역에 대한 히스토그램을 생성하고, 상기 히스토그램에 기반하여 상기 관심 영역의 첨도와 왜도를 산출하는 히스토그램 분석부; 상기 관심 영역내 복셀별 밝기 값을 복셀별 첨도값으로 변환한 후 색상 코드화함으로써, 상기 관심 영역의 첨도맵을 생성하는 첨도맵 생성부; 및 상기 첨도, 상기 왜도, 및 상기 첨도맵을 관심 장기의 질환 지표로써 의료진에게 안내하는 질환 지표 산출부;를 포함한다. The present invention relates to an apparatus and method for calculating a disease index based on a medical image, comprising: a region of interest setting unit for extracting a region of interest in which an organ of interest is captured from a medical image; a histogram analyzer generating a histogram of the ROI and calculating kurtosis and skewness of the ROI based on the histogram; a kurtosis map generator for generating a kurtosis map of the region of interest by color-coding the brightness value for each voxel in the region of interest into a kurtosis value for each voxel; and a disease index calculator that guides the kurtosis, the skewness, and the kurtosis map to the medical staff as the disease index of the organ of interest.

Description

의료영상 기반 첨도맵을 이용한 질환 진단 정보 제공 장치 및 방법{Method and apparatus for evaluating internal organ using kurtosis map based on medical images}Apparatus and method for providing disease diagnosis information using a medical image-based kurtosis map {Method and apparatus for evaluating internal organ using kurtosis map based on medical images}

본 발명은 의료영상을 이용하여 환자 질환 정도를 평가하고 안내하며, 장기 단위로 환자 질환 정도를 평가하고 안내할 수 있도록 하는 의료 영상 기반의 질환 진단 정보 제공 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a medical image-based disease diagnosis information providing apparatus and method for evaluating and guiding a patient's disease level using a medical image, and for evaluating and guiding a patient's disease level in units of organs.

의료 분야에 있어서, 의사는 환자를 촬영한 의료 영상을 모니터에 표시하고, 모니터에 표시된 의료 영상을 판독하고, 병변부의 상태나 경시 변화를 관찰한다. 의료 영상을 이용한 영상 진단에 있어서, 의사는 진단 대상인 의료 영상으로부터 이상 음영 등이 무엇일지를 진단한다. In the medical field, a doctor displays a medical image obtained by photographing a patient on a monitor, reads the medical image displayed on the monitor, and observes a state or change over time of a lesion. In image diagnosis using a medical image, a doctor diagnoses what an abnormal shadow or the like is from a medical image to be diagnosed.

영상 진단시 의사가 작성하는 판독문에는 발견한 이상 음영 등이 무엇인가를 판단 결과와 판단의 근거가 되는 판독 의견이 기재된다. In the reading written by the doctor during the imaging diagnosis, the results of judging what abnormal shadows, etc. are detected and the opinion of the reading that is the basis for the judgment are described.

이때, 의사가 기록한 판독 의견이나 추정 병명은 반드시 맞다고 할 수 없다. 예를 들면, 1개의 의료 영상을 판독하기 위해 의사가 많은 시간을 소비할 수 없거나 판독 경험이 낮은 의사가 의료 영상에서 찾기 어려운 이상 음영이나 특징을 포착하기 어려운 이상 음영을 관찰했을 경우에는, 이상 음영을 누락할 가능성이 있으며 또는 추정 병명의 판단을 오판할 가능성이 있었다. At this time, it cannot be said that the opinion of the doctor or the presumed disease name recorded by the doctor is always correct. For example, when a doctor cannot spend a lot of time to read one medical image, or a doctor with low reading experience observes an abnormal shade that is difficult to find in a medical image or an abnormal shade that is difficult to capture a characteristic, There was a possibility of omitting the disease or misjudgment of the presumed disease name.

이러한 의료 영상의 판독에서 발생할 수 있는 문제점을 해결할 목적으로, 의료 영상을 디지털화해서 의료 영상을 분석할 때 질환 부위를 자동적으로 검출하고, 컴퓨터에 의한 의료 영상 판독을 지원하는 시스템이 개발되고 있다. In order to solve problems that may occur in the reading of medical images, a system for automatically detecting a diseased region when analyzing a medical image by digitizing the medical image and supporting the reading of the medical image by a computer is being developed.

다만, 이러한 컴퓨터 지원 시스템을 질환 부위 검출에 그 초점이 맞춰져 있을 뿐, 관심 장기 전체의 질환 정도를 보다 간단하게 정량 평가하고 안내할 수 있도록 하는 기술을 제안하지 못하는 한계가 있다. However, there is a limitation in that such a computer-aided system is focused on the detection of a diseased region, and cannot propose a technology for more simply quantitatively evaluating and guiding the disease degree of the entire organ of interest.

이에 본 발명에서는 의료영상을 히스토그램 방식으로 처리 및 분석하여, 환자의 질환 정도를 장기 단위로 평가하고 안내할 수 있도록 하는 의료 영상 기반의 질환 진단 정보 제공 장치 및 방법을 제공하고자 한다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for providing medical image-based disease diagnosis information that processes and analyzes a medical image in a histogram manner to evaluate and guide the patient's disease level in units of organs.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 의료영상으로부터 관심 장기가 촬영된 관심 영역을 추출하는 관심 영역 설정부; 상기 관심 영역에 대한 히스토그램을 생성하고, 상기 히스토그램에 기반하여 상기 관심 영역의 첨도와 왜도를 산출하는 히스토그램 분석부; 상기 관심 영역내 복셀별 밝기 값을 복셀별 첨도값으로 변환한 후 색상 코드화함으로써, 상기 관심 영역의 첨도맵을 생성하는 첨도맵 생성부; 및 상기 첨도, 상기 왜도, 및 상기 첨도맵을 관심 장기의 질환 지표로써 의료진에게 안내하는 질환 지표 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 기반 질환 지표 산출 장치를 제공한다. As a means for solving the above problem, according to an embodiment of the present invention, there is provided a region of interest setting unit for extracting a region of interest in which an organ of interest is photographed from a medical image; a histogram analyzer generating a histogram of the ROI and calculating kurtosis and skewness of the ROI based on the histogram; a kurtosis map generator for generating a kurtosis map of the ROI by color-coding a brightness value for each voxel in the region of interest into a kurtosis value for each voxel; and a disease index calculator for guiding the kurtosis, the skewness, and the kurtosis map to the medical staff as the disease index of the organ of interest.

상기 첨도맵 생성부는 "

Figure 112020058496356-pat00001
(i = 1, 2, 3, …, n)"의 식에 따라 상기 관심 영역내 복셀별 밝기 값을 복셀별 첨도값으로 환산하며, 상기 N는 복셀 개수, 상기 Yi는 i번째 복셀 밝기 값, 상기 s는 표준편차인 것을 특징으로 한다. The kurtosis map generator
Figure 112020058496356-pat00001
(i = 1, 2, 3, ..., n)", the luminance value for each voxel in the region of interest is converted into a kurtosis value for each voxel, where N is the number of voxels, and Y i is the brightness value of the i-th voxel. , wherein s is the standard deviation.

상기 장치는 상기 첨도, 상기 왜도, 및 상기 첨도맵을 기 설정된 질환 평가 기준과 비교 분석하여 질환 지수를 산출하고 의료진에게 안내하는 질환 지수 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The apparatus further comprises a disease index calculator for calculating a disease index by comparing and analyzing the kurtosis, the skewness, and the kurtosis map with a preset disease evaluation standard, and guides the medical staff to the disease index.

상기 질환 지수 산출부는 동일 환자 의료 영상의 관심 영역에 대한 상기 첨도, 상기 왜도, 및 상기 첨도맵을 추적 모니터링하여, 치료 지수를 추가 산출 및 안내하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The disease index calculator further comprises a function of further calculating and guiding the treatment index by tracking and monitoring the kurtosis, the skewness, and the kurtosis map for the region of interest of the same patient medical image.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 의료영상으로부터 관심 장기가 촬영된 관심 영역을 추출하는 단계; 상기 관심 영역에 대한 히스토그램을 생성하고, 상기 히스토그램에 기반하여 상기 관심 영역의 첨도와 왜도를 산출하는 단계; 상기 관심 영역내 복셀별 밝기 값을 복셀별 첨도값으로 변환한 후 색상 코드화함으로써, 상기 관심 영역의 첨도맵을 생성하는 단계, 및 상기 첨도, 상기 왜도, 및 상기 첨도맵을 관심 장기의 질환 지표로써 의료진 안내하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 기반 질환 지표 산출 방법을 제공한다. As a means for solving the above problem, the method comprising: extracting a region of interest in which an organ of interest is photographed from a medical image according to another embodiment of the present invention; generating a histogram of the region of interest and calculating kurtosis and skewness of the region of interest based on the histogram; generating a kurtosis map of the region of interest by converting the brightness value for each voxel in the region of interest into a kurtosis value for each voxel and color coding, and using the kurtosis, the skewness, and the kurtosis map as a disease indicator of the organ of interest providing a method for calculating a medical image-based disease index, comprising: guiding a medical staff as

본 발명은 의료 영상 이외에 환자의 질환 정도를 안내하는 질환 지표를 추가적으로 생성 및 안내함으로써, 의료진이 환자 질환 정도를 보다 신속 정확하게 파악할 수 있도록 한다. The present invention additionally generates and guides a disease index guiding the patient's disease level in addition to the medical image, so that the medical staff can more quickly and accurately determine the patient's disease level.

특히, 본 발명은 의료 영상내 관심 장기가 촬영된 관심 영역을 히스토그램 방식으로 처리 및 분석하여, 환자의 질환 정도를 장기 단위로 평가하고 안내할 수 있도록 한다. In particular, the present invention processes and analyzes a region of interest in which an organ of interest is captured in a medical image in a histogram manner, so that the degree of disease of a patient can be evaluated and guided in units of organs.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 기반의 질환 진단 정보 제공 장치 및 방법을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료영상 기반 질환 지수 평가 방법을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 첨도 맵을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료진에게 안내 화면의 예를 도시한 도면이다.
1 is a diagram illustrating an apparatus and method for providing medical image-based disease diagnosis information according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a method for evaluating a medical image-based disease index according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a histogram according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a kurtosis map according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an example of a guidance screen for medical staff according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.However, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Even if the terms are the same, if the indicated parts are different, it is to be said in advance that the reference numerals do not match.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 의료진의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.And the terms to be described later are terms set in consideration of the function in the present invention, which may vary according to the intention or custom of medical personnel such as the experimenter and the measurer, so the definition should be made based on the content throughout this specification.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. In this specification, terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

다르게 정의되지 않는 하, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, in order to facilitate the overall understanding, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 기반의 질환 진단 정보 제공 장치 및 방법을 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating an apparatus and method for providing medical image-based disease diagnosis information according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 질환 지표 산출 장치(100)는 CT 촬영 장치, MR 촬영 장치, 초음파 촬영 장치 등과 같은 의료 영상 촬영 장치(200)와 상호 연동되어, 이들 장치 중 어느 하나를 통해 획득되는 의료 영상을 수신 및 저장하는 의료 영상 획득부(110), 의료 영상으로부터 관심 장기(예를 들어, 간, 폐, 비장 등)가 촬영된 관심 영역을 선택 및 설정하는 관심 영역 설정부(120), 관심 영역에 대한 히스토그램을 생성한 후, 히스토그램의 첨도와 왜도를 산출하는 히스토그램 분석부(130), 관심 영역내 복셀별 밝기 값을 히스토그램의 첨도로 각각 나눈 후, 색상 코드로 변환하여 관심 영역의 첨도맵을 생성하는 첨도맵 생성부(140) 첨도, 왜도, 및 첨도맵을 관심 장기의 질환 지표로써 의료진 안내하는 질환 지표 산출부(150), 및 첨도, 왜도, 및 첨도맵을 기 설정된 질환 평가 기준과 비교 분석하여 질환 지수를 산출하고 의료진에게 안내하는 질환 지수 산출부(160) 등을 포함한다. As shown in FIG. 1 , the apparatus 100 for calculating a disease index of the present invention interworks with a medical imaging apparatus 200 such as a CT imaging device, an MR imaging device, and an ultrasound imaging device to select any one of these devices. A medical image acquisition unit 110 that receives and stores a medical image obtained through the 120), after generating a histogram for the region of interest, the histogram analyzer 130 calculates the kurtosis and skewness of the histogram, dividing the brightness value for each voxel in the region of interest by the kurtosis of the histogram, and converting it into a color code A kurtosis map generator 140 that generates a kurtosis map of the region of interest, a disease index calculator 150 that guides medical staff using the kurtosis, skewness, and kurtosis maps as disease indicators of the organ of interest, and the kurtosis, skewness, and kurtosis maps and a disease index calculation unit 160 that calculates a disease index by comparing and analyzing with a preset disease evaluation standard and guides the medical staff to the disease index calculation unit 160 .

참고로, 인체 장기 대부분은 질환 상태이면, 정상일 때에 비해 영상 균질도가 나빠지는 특징이 있다. 예를 들어, 간의 경우, 간결절이 발생함에 따라 간 영역에 대응되는 복셀들간 밝기 값 편차가 증가하며, 또한 밝기 값 평균치도 비정상적으로 높아지거나 낮아지는 현상이 발생한다. For reference, when most organs of the human body are in a disease state, the image homogeneity is deteriorated compared to a normal state. For example, in the case of the liver, as a succinct cut occurs, a deviation in brightness values between voxels corresponding to the liver region increases, and an average brightness value also increases or decreases abnormally.

이에 본 발명에서는 의료 영상내 관심 장기의 영상 균질도를 히스토그램을 통해 분석하여, 히스토그램의 첨도 및 왜도를 질환 정도를 나타내는 질환 지표로써 획득 및 제공할 수 있도록 한다. Accordingly, in the present invention, by analyzing the image homogeneity of the organ of interest in the medical image through the histogram, the kurtosis and skewness of the histogram can be obtained and provided as disease indicators indicating the degree of disease.

또한 본 발명은 복셀별 첨도값을 추가 산출 및 이용하여 첨도 맵을 획득 및 제공함으로써, 의료진이 보다 다양한 정보에 기반하여 관심 장기의 질환 정도를 손쉽게 평가할 수 있도록 한다. In addition, the present invention provides a kurtosis map by additionally calculating and using a kurtosis value for each voxel, so that a medical staff can easily evaluate the degree of disease of an organ of interest based on more diverse information.

이하, 도 2 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 의료영상 기반 질환 지수 평가 방법을 살펴보면 다음과 같다. Hereinafter, a medical image-based disease index evaluation method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5 .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료영상 기반 질환 지수 평가 방법을 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a method for evaluating a medical image-based disease index according to an embodiment of the present invention.

먼저, 의료 영상이 선택 및 화면 표시되면, 관심 영역 설정부(120)는 의료진 동의하에 관심 장기를 결정하고, 의료 영상으로부터 해당 관심 장기가 촬영된 관심 영역(ROI)을 추출 및 설정하도록 한다(S1). First, when a medical image is selected and displayed on the screen, the region of interest setting unit 120 determines an organ of interest under the consent of the medical staff, and extracts and sets a region of interest (ROI) in which the organ of interest is photographed from the medical image (S1). ).

이때, 관심 영역은 관심 장기의 해부학적 요소(위치, 형태 등)에 기반하여 자동 검출될 수 있으나, 필요에 따라 의료진이 의료 영상을 육안으로 확인하면서 직접 설정할 수도 있도록 한다. In this case, the region of interest may be automatically detected based on anatomical elements (position, shape, etc.) of the organ of interest, but if necessary, a medical staff may directly set the medical image while visually checking the medical image.

그리고 히스토그램 분석부(130)는 관심 영역에 대한 히스토그램을 생성한다(S2). 이때, 히스토그램은 도수분포표로 계급과 도수로 나누어 해당되는 수를 그래프로 나타낸 것으로, 본 발명에서는 히스토그램을 통해 밝기 값 각각에 대응되는 복셀 개수를 파악할 수 있도록 한다. Then, the histogram analyzer 130 generates a histogram of the ROI (S2). In this case, the histogram is a frequency distribution table that shows the number corresponding to the class and frequency as a graph. In the present invention, the number of voxels corresponding to each brightness value can be identified through the histogram.

단계 S2를 통해 히스토그램이 생성되면, 히스토그램 분석부(130)는 해당 히스토그램의 첨도(kurtosis)와 왜도(skewness)를 산출한다(S3). When the histogram is generated through step S2, the histogram analyzer 130 calculates kurtosis and skewness of the histogram (S3).

왜도는 분포의 비대칭도를 나타내는 통계량으로 정규 분포 정도를 알려주는 것으로, 수학식 1에 따라 산출 가능하다. Skewness is a statistic indicating the degree of asymmetry of a distribution, and indicates the degree of normal distribution, and can be calculated according to Equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020058496356-pat00002
Figure 112020058496356-pat00002

이때, N는 복셀 개수, Yi는 i번째 복셀 밝기 값, s는 표준편차이다. In this case, N is the number of voxels, Y i is the brightness value of the i-th voxel, and s is the standard deviation.

첨도는 도수 곡선의 최빈치를 중심으로 하는 부분이 완만함과 뾰족함을 나타내는 수치이다. 예를 들어, 정규 분포의 첨도는 0이며, 첨도가 0보다 크면 정규 분포보다 긴 꼬리를 갖고 뾰족한 모양을 가진다. 반면, 첨도가 0 보다 작을 경우, 정규 분포보다 짧은 꼬리를 갖고 중앙 부분이 보다 완만한 모양을 가지게 된다. The kurtosis is a number indicating the smoothness and sharpness of the part centered on the mode of the frequency curve. For example, the kurtosis of a normal distribution is 0, and if the kurtosis is greater than 0, it has a longer tail and a pointed shape than the normal distribution. On the other hand, when the kurtosis is less than 0, the tail has a shorter tail than the normal distribution, and the central part has a smoother shape.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112020058496356-pat00003
Figure 112020058496356-pat00003

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112020058496356-pat00004
(i = 1, 2, 3, …, n)
Figure 112020058496356-pat00004
(i = 1, 2, 3, …, n)

관심 영역의 첨도값은 상기 수학식 2에 의해 산출되며 그리고 첨도맵 생성부(140)는 각 복셀별 밝기 값(Yi)을 이용하여 수학식 3에 의해 복셀별 첨도값을 산출한다. 그리고 복셀별 첨도값 각각을 기 설정된 색상코드 변환 기준표에 따라 색상 코드로 각각 변환한 후, 복셀 위치 기반으로 2차원 배치함으로써, 관심 영역의 첨도맵을 생성한다(S4). The kurtosis value of the region of interest is calculated by Equation 2, and the kurtosis map generator 140 calculates a kurtosis value for each voxel by Equation 3 using the brightness value Y i for each voxel. Then, each voxel-specific kurtosis value is converted into a color code according to a preset color code conversion reference table, and two-dimensionally arranged based on the voxel position, thereby generating a kurtosis map of the ROI (S4).

질환 지표 산출부(150)는 단계 S3을 통해 획득된 첨도와 왜도, 그리고 단계 S4를 통해 획득된 첨도맵을 질환 지표로써 화면 표시함으로써, 의료진이 이들 정보를 참고하여 환자의 질환 정도를 보다 정확하게 파악할 수 있도록 한다(S5). The disease index calculator 150 displays the kurtosis and skewness obtained in step S3 and the kurtosis map obtained in step S4 as disease indicators on the screen, so that the medical staff can more accurately determine the patient's disease level by referring to these information so that it can be grasped (S5).

이에 더하여, 질환 지수 산출부(160)를 이용하여 환자의 첨도 및 왜도를 기 설정된 질환 평가 기준과 비교 분석함으로써, 질환 지수를 추가 산출한 후 의료진 에게 안내할 수도 있도록 한다(S6). In addition, the disease index calculation unit 160 is used to compare and analyze the patient's kurtosis and skewness with preset disease evaluation criteria, so that the disease index can be additionally calculated and then guided to the medical staff (S6).

단계 S6의 질환 평가 기준은 기본적으로 표준정규분포로 가정할 수 있는 영상데이터(예, 확산강조 MRI영상)로부터 환자들의 질환 정도를 지수화한 후, 질환 지수별로 의료 영상 분석 결과를 수집 및 통계낸 결과로써, 이는 질환 지수별 첨도 평균치와 왜도 평균치로 구성될 수 있다.The disease evaluation criteria of step S6 is basically the result of indexing the disease degree of patients from image data that can be assumed to be standard normal distribution (eg, diffusion-weighted MRI image), and then collecting and statistical results of medical image analysis by disease index As such, it may be composed of an average value of kurtosis and an average value of skewness by disease index.

이에 본 발명은 환자의 첨도 및 왜도를 질환 지수별 정보와 비교 분석하여 가장 유사도가 높은 질환 지수를 파악하고, 이를 환자의 질환 지수로 결정하도록 한다.Accordingly, the present invention compares and analyzes the patient's kurtosis and skewness with the information for each disease index to determine the disease index with the highest similarity, and to determine it as the patient's disease index.

또한 본 발명은 동일 환자의 상태를 추적 모니터링함에 따라 동일 환자의 의료 영상이 장기간의 치료 기간에 걸쳐 여러 번 획득되는 경우, 동일 환자의 질환 지수 또한 추적 모니터링한 후, 질환 지수 변화 정도에 기반하여 치료 지수를 추가 획득 및 제공할 수도 있도록 한다. In addition, in the present invention, when the medical image of the same patient is acquired several times over a long-term treatment period by tracking and monitoring the condition of the same patient, the disease index of the same patient is also followed and monitored, and then treatment is performed based on the degree of change in the disease index. It also makes it possible to obtain and provide additional indices.

예를 들어, 질환이 없는 경우에는 첨도맵 값, 즉 질환 지수가 0에 수렴하며 질환이 발생할 경우에는 질환 지수 값은 0보다 커지게 된다. 또한 질한 중증도가 심해질수록 질환 지수 값은 증가한다. 이러한 상태에서 환자의 질환 지수가 3에서 2로 변화되었다면, 치료 지수는 "치료 전 질환 지수 - 치료 후 질환 지수= 치료 지수"라는 식에 따라 "+1"로 산출될 수 있다. For example, when there is no disease, the kurtosis map value, that is, the disease index converges to 0, and when a disease occurs, the disease index value becomes greater than 0. Also, the disease index value increases as the vaginal severity increases. If the disease index of the patient is changed from 3 to 2 in this state, the therapeutic index may be calculated as "+1" according to the expression "disease index before treatment - disease index after treatment=therapeutic index".

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a diagram for explaining a histogram according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 히스토그램은 밝기 값을 X축으로, 복셀 개수를 Y축으로 가짐을 알 수 있다.As shown in FIG. 3 , it can be seen that the histogram of the present invention has the brightness value as the X-axis and the number of voxels as the Y-axis.

이에 히스토그램을 통해 관심 영역에 구비되는 복셀 각각의 밝기값 범위 및 편차를 파악하고, 이를 통해 관심 영역의 영상 균질도를 간접 파악할 수 있게 된다.Accordingly, the range and deviation of the brightness values of each voxel included in the region of interest are identified through the histogram, and through this, the image homogeneity of the region of interest can be indirectly determined.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 첨도 맵을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for explaining a kurtosis map according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 본 발명의 첨도 맵은 관심 영역에 오버레이되어 제공될 수 있으며, 만성간질환 환자의 간섬유증(liver fibrosis)의 중증도(F1-F3)에 따라 첨도 맵내 복셀별 색상 코드가 다양하게 달라짐을 알 수 있다. Referring to FIG. 4 , the kurtosis map of the present invention may be provided overlaid on the region of interest, and the color code for each voxel in the kurtosis map varies according to the severity (F1-F3) of liver fibrosis in patients with chronic liver disease. It can be seen that it varies considerably.

즉, 첨도 맵의 색상 분도포를 통해 별도의 분석 작없 없이도, 환자 질환 정도를 즉각적으로 인지 및 판단할 수 있게 된다. That is, through the color distribution of the kurtosis map, it is possible to immediately recognize and determine the degree of a patient's disease without a separate analysis operation.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료진에게 안내하는 화면의 예를 도시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating an example of a screen for guiding medical staff according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 뇌 의료 영상을 제공함과 동시에, 관심 영역의 히스토그램 첨도와 왜도, 그리고 첨도맵을 질환 지표로써 추가 획득 및 제공하도록 한다. As shown in FIG. 5 , the present invention provides a brain medical image and additionally acquires and provides a histogram kurtosis and skewness, and a kurtosis map of a region of interest as disease indicators.

이에 의료진은 의료 영상 뿐 아니라, 히스토그램 첨도와 왜도, 그리고 첨도맵과 같이 객관화된 질환 지표를 참고하여 환자의 질환 상태를 진단할 수 있게 된다. Accordingly, medical staff can diagnose the patient's disease state by referring not only to medical images, but also to objective disease indicators such as histogram kurtosis, skewness, and kurtosis map.

물론, 앞서 설명한 바와 같이, 환자의 질환 지수 및 치료 지수 등을 추가 안내함으로써, 의료진이 이들 정보 또한 참고하여 환자의 질환 상태를 진단할 수도 있도록 한다. Of course, as described above, by additionally guiding the patient's disease index and treatment index, the medical staff can also refer to these information to diagnose the patient's disease state.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to illustrate, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (5)

의료영상으로부터 관심 장기가 촬영된 관심 영역을 추출하는 관심 영역 설정부;
상기 관심 영역에 대한 히스토그램을 생성하고, 상기 히스토그램에 기반하여 상기 관심 영역의 첨도와 왜도를 산출하는 히스토그램 분석부;
상기 관심 영역내 복셀별 밝기 값을 복셀별 첨도값으로 변환한 후 색상 코드화함으로써, 상기 관심 영역의 첨도맵을 생성하는 첨도맵 생성부;
상기 첨도, 상기 왜도, 및 상기 첨도맵을 관심 장기의 질환 지표로써 의료진 안내하는 질환 지표 산출부; 및
상기 첨도, 상기 왜도, 및 상기 첨도맵을 기 설정된 질환 평가 기준과 비교 분석하여 질환 지수를 산출하고 의료 진에게 안내하는 질환 지수 산출부를 포함하며,
상기 질환 지수 산출부는
동일 환자의 상기 질환 지수를 장기간에 걸쳐 추적 모니터링한 후, 질환 지수 변화 정도에 기반하여 치료 지수를 추가 획득 및 제공하는 기능을 더 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 기반 질환 지표 산출 장치.
a region of interest setting unit for extracting a region of interest in which an organ of interest is captured from a medical image;
a histogram analyzer generating a histogram of the ROI and calculating kurtosis and skewness of the ROI based on the histogram;
a kurtosis map generator for generating a kurtosis map of the ROI by color-coding a brightness value for each voxel in the region of interest into a kurtosis value for each voxel;
a disease indicator calculator for guiding a medical staff to use the kurtosis, skewness, and kurtosis map as disease indicators of an organ of interest; and
Comprising a disease index calculator that compares and analyzes the kurtosis, the skewness, and the kurtosis map with a preset disease evaluation standard to calculate a disease index and guide the medical staff,
The disease index calculation unit
After tracking and monitoring the disease index of the same patient over a long period of time, the apparatus for calculating a disease index based on medical images further comprises a function of additionally acquiring and providing a therapeutic index based on the degree of change in the disease index.
제1항에 있어서, 상기 첨도맵 생성부는
"
Figure 112020058496356-pat00005
(i = 1, 2, 3, …, n)"의 식에 따라 상기 관심 영역내 복셀별 밝기 값을 복셀별 첨도값으로 환산하며, 상기 N는 복셀 개수, 상기 Yi는 i번째 복셀 밝기 값, 상기 s는 표준편차인 것을 특징으로 하는 의료영상 기반 질환 지표 산출 장치.
According to claim 1, wherein the kurtosis map generator
"
Figure 112020058496356-pat00005
(i = 1, 2, 3, ..., n)", the luminance value for each voxel in the region of interest is converted into a kurtosis value for each voxel, where N is the number of voxels, and Y i is the brightness value of the i-th voxel. , wherein s is a standard deviation of a medical image-based disease index calculation device.
삭제delete 삭제delete 의료영상 기반 질환 지표 산출 장치의 의료영상 기반 질환 지표 산출 방법에 있어서,
상기 의료영상 기반 질환 지표 산출 장치가 의료영상으로부터 관심 장기가 촬영된 관심 영역을 추출하는 단계;
상기 의료영상 기반 질환 지표 산출 장치가 상기 관심 영역에 대한 히스토그램을 생성하고, 상기 히스토그램에 기반하여 상기 관심 영역의 첨도와 왜도를 산출하는 단계;
상기 의료영상 기반 질환 지표 산출 장치가 상기 관심 영역내 복셀별 밝기 값을 복셀별 첨도값으로 변환한 후 색상 코드화함으로써, 상기 관심 영역의 첨도맵을 생성하는 단계; 및
상기 의료영상 기반 질환 지표 산출 장치가 상기 첨도, 상기 왜도, 및 상기 첨도맵을 관심 장기의 질환 지표로써 의료진에게 안내하는 단계;를 포함하며,
상기 의료진에 안내하는 단계는
상기 첨도, 상기 왜도, 및 상기 첨도맵을 기 설정된 질환 평가 기준과 비교 분석하여 질환 지수를 산출하고, 동일 환자의 상기 질환 지수를 장기간에 걸쳐 추적 모니터링한 후, 질환 지수 변화 정도에 기반하여 치료 지수를 추가 획득한 후, 질환 지수와 치료 지수를 의료진에게 추가 안내하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 기반 질환 지표 산출 방법.
In the medical image-based disease index calculation method of the medical image-based disease index calculation device,
extracting, by the medical image-based disease index calculation device, a region of interest in which an organ of interest is captured from a medical image;
generating, by the medical image-based disease index calculating device, a histogram of the region of interest, and calculating kurtosis and skewness of the region of interest based on the histogram;
generating a kurtosis map of the region of interest by color-coding the brightness value of each voxel in the region of interest by the medical image-based disease indicator calculating device and color-coding the brightness value of each voxel; and
and guiding, by the medical image-based disease indicator calculating device, the kurtosis, the skewness, and the kurtosis map to the medical staff as disease indicators of the organ of interest;
Informing the medical staff
The disease index is calculated by comparing and analyzing the kurtosis, the skewness, and the kurtosis map with a preset disease evaluation standard, and after monitoring the disease index of the same patient over a long period of time, treatment is performed based on the degree of change in the disease index After additionally acquiring the index, a method for calculating a disease index based on medical images, characterized in that it further comprises a function of further guiding the medical staff about the disease index and the treatment index.
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