KR102490461B1 - Target data prediction method using correlation information based on multi medical image - Google Patents

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Abstract

서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 방법은, 각각 서로 다른 방법으로 복수의 의료 영상들을 획득하는 단계; 예측 정확도 향상을 위해 상기 복수의 의료 영상들을 전처리하는 단계; 상기 복수의 의료 영상들에서 각각의 의료 영상마다 특징값을 추출하는 단계; 상기 추출 결과 획득한 특징값들을 행렬 형태로 결합하여 결합 특징 매트릭스(joint feature matrix)를 생성하는 단계; 상기 생성한 결합 특징 매트릭스에 기반하여 상관 정보를 연산하는 단계; 및 상기 연산한 상관 정보와 상기 획득한 특징값들을 결합(concatenate)하여 결합 특징값을 생성하는 단계; 및 상기 결합 특징값을 미리 학습한 딥 뉴럴 네트워크에 입력하여, 상기 딥 뉴럴 네트워크를 통해 산출한 결과 값을 이용하여 상기 복수의 의료 영상에 대응하는 타겟 데이터를 예측하는 단계;를 포함할 수 있다.A method of predicting target data using correlation information based on different medical images is provided. A method of predicting target data using correlation information based on different medical images according to an embodiment of the present invention includes acquiring a plurality of medical images using different methods; pre-processing the plurality of medical images to improve prediction accuracy; extracting feature values for each medical image from the plurality of medical images; generating a joint feature matrix by combining feature values obtained as a result of the extraction in a matrix form; calculating correlation information based on the generated combined feature matrix; and generating a combined feature value by concatenating the computed correlation information and the acquired feature values. and inputting the combined feature values into a pre-learned deep neural network and predicting target data corresponding to the plurality of medical images using result values calculated through the deep neural network.

Description

서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 방법{TARGET DATA PREDICTION METHOD USING CORRELATION INFORMATION BASED ON MULTI MEDICAL IMAGE}Target data prediction method using correlation information based on different medical images

본 발명은 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 서로 다른 방법으로 획득한 복수의 의료 영상 각각에서 추출한 특징값들에 기반하여 산출한 상관 정보를 이용하여 타겟 데이터를 예측하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for predicting target data using correlation information based on different medical images, and more particularly, by using correlation information calculated based on feature values extracted from a plurality of medical images obtained by different methods. It relates to a method of predicting target data.

기존과 같이 진단자가 의료 영상을 보며 환자와 관련된 타겟 데이터를 예측하지 않고, 의료 영상을 딥 러닝 기법을 이용하여 학습함으로써 환자와 관련된 여러 타겟 데이터를 예측하는 것이 최근 경향이다. 여기서 타겟 데이터는 의료영상을 이용하여 기계학습 결과 도출해야 할 ground truth를 의미한다. 의료 영상을 이용하여 타겟 데이터를 정확하게 예측하기 위해서 서로 다른 2개의 의료 영상을 이용하는 학습 방법이 적용되고 있으나, 각각의 의료 영상마다 타겟 데이터를 분석하기 위한 장단점이 존재하므로 예측 확률을 높이는 데 한계가 있었다.It is a recent trend that a diagnoser predicts various target data related to a patient by learning the medical image using a deep learning technique, instead of predicting target data related to the patient by viewing the medical image as in the past. Here, the target data means the ground truth to be derived from machine learning results using medical images. In order to accurately predict target data using medical images, a learning method using two different medical images is applied. .

한편, 암은 질병에 의한 사망의 가장 흔한 원인이다. 암을 치료하기 위한 방법 중 하나인 방사선 치료를 받은 환자의 경우, 암의 예후 및 치료 반응 평가를 위해서는 앞서 언급한 타겟 데이터 중 하나인 종양 악성도 (aggressiveness)를 예측하는 것이 중요하다. On the other hand, cancer is the most common cause of death by disease. In the case of a patient who has received radiation therapy, which is one of the methods for treating cancer, it is important to predict tumor aggressiveness, which is one of the aforementioned target data, in order to evaluate the prognosis and treatment response of cancer.

예를 들어, 여러 종류의 종양 중 전립선암은 서구에서 발병하는 흔한 암종으로 최근 우리나라도 노인 인구의 증가와 식생활의 서구화로 인해 전립선암이 빠른 속도로 증가하고 있으나 조기 진단 시 치료율이 높아 전립선암에 대한 정확하고 신뢰성 높은 검사 방법이 중요하다 전립선 암 환자의 암의 악성도 예측에 일반적으로 사용되는 시스템은 글리슨(Gleason) 점수평가법이다. 글리슨 점수평가법은 환자 전립선 유래의 생검 표본을 해석하는 동시에 병리학자에 의해 평가되는 미시적 종양 패턴을 바탕으로 한다. 구체적으로, 글리슨 점수평가법은 정상 샘 조직 구조(즉, 샘의 형태, 크기 및 분화)의 상실도를 바탕으로 한다. 전형적 글리슨 점수평가 도표는 종양 "등급"이라는 5가지 기본 조직 패턴을 나타낸다. 암에 의해 유발된 정상 샘 구조의 상실에 대한 주관적인 현미경 측정은 1 내지 5 범위의 수로서 등급화하여 간략히 나타내며, 5가 가능한 최악의 등급이다. 글리슨 점수(GS) 및 글리슨 총합은 하나이고 동일하다. 하지만, "글리슨 등급"과 "글리슨 점수"("글리슨 총합"이라고도 불림)는 다르다. 글리슨 점수는 1차 등급(다수 종양을 나타냄)과 2차 등급(소수 종양에 대한 것)의 합으로서, 2 내지 10 범위의 수이다. 현행 관례에 따르면, 글리슨 점수가 클수록 종양이 공격성일 가능성이 많고 환자 예후가 더 좋지 않은 것으로 일반적으로 생각되고 있다.For example, among several types of tumors, prostate cancer is a common cancer that occurs in the West. Recently, prostate cancer is increasing rapidly in Korea due to the increase in the elderly population and westernization of diet. Accurate and reliable test methods for prostate cancer are important. A commonly used system for predicting the malignancy of prostate cancer patients is the Gleason scoring method. The Gleason scoring method is based on the microscopic tumor pattern evaluated by a pathologist while interpreting a biopsy specimen from a patient's prostate. Specifically, the Gleason scoring is based on the loss of normal glandular tissue structure (i.e., gland shape, size, and differentiation). A typical Gleason scoring chart presents five basic histological patterns called tumor "grades". Subjective microscopic measures of cancer-induced loss of normal glandular structure are outlined by grading as a number ranging from 1 to 5, with 5 being the worst possible rating. The Gleason score (GS) and the Gleason sum are one and the same. However, a "Gleason scale" and a "Gleason score" (also called a "Gleason sum") are different. The Gleason score is a number ranging from 2 to 10 as the sum of the primary grade (representing a majority of tumors) and the secondary grade (representing a minority of tumors). According to current practice, it is generally thought that the higher the Gleason score, the more likely the tumor is aggressive and the poorer the patient's prognosis.

이러한 글리슨 점수평가법은 생검을 통한 조직 채취 및 검사가 수반되어야 하며, 생검으로 인한 통증 및 종양에서 출혈 등이 발생하는 문제점이 있었다.This Gleason score evaluation method should be accompanied by tissue collection and examination through biopsy, and there were problems such as pain and bleeding from the tumor due to biopsy.

한편, 상기 문제점을 감안하여 자기공명영상 등의 의료 영상을 통해 암의 악성도를 글리슨 평가점수처럼 예측하고자 하는 시도가 있었다. 예를 들어, 도 1에서 (a) 글리슨 평가 점수(GS)가 1차 등급 3 + 2차 등급 4로서 점수가 7인 경우와 (b) 1차 등급 4 + 2차 등급 3으로서 점수가 7인 경우의 T2강조 MR 영상(노란색 화살표는 종양을 가리키고 있음)과 ADC 지도(노란색 화살표는 종양을 가리키고 있음)를 도시하고 있다. 여기서 1차 등급 점수가 더 높은 (b)의 경우가 (a) 경우보다 암의 악성도가 높은 경우이지만, 의료 영상들에 나타난 전립선 암의 크기 또는 형태는 상기 악성도와 관련성이 떨어지고 종양에서 출혈이 텍스쳐에 영향을 미치기 때문에 글리슨 평가점수와 의료 영상에 나타난 종양을 바로 매칭시키기 어려웠다.Meanwhile, in consideration of the above problems, attempts have been made to predict the malignancy of cancer through medical images such as magnetic resonance imaging, like the Gleason evaluation score. For example, in FIG. 1 (a) when the Gleason evaluation score (GS) is 7 as the first grade 3 + second grade 4 and (b) when the score is 7 as the first grade 4 + second grade 3 A T2-weighted MR image of the case (yellow arrow points to the tumor) and ADC map (yellow arrow points to the tumor) are shown. Here, the case (b) with a higher first grade score is a case where the malignancy of the cancer is higher than that of the case (a), but the size or shape of the prostate cancer shown in the medical images is not related to the malignancy and bleeding from the tumor is low. Because it affects texture, it was difficult to immediately match the Gleason evaluation score with the tumor shown in the medical image.

또한, 영상을 통한 전립선암 진단 시 일반적으로 사용되는 T2강조 MR 영상(T2-weighted MR imaging, T2wMR)은 전립선암 부위의 신호강도가 정상적인 전립선 조직에 비해 떨어지는 것을 이용해 전립선암을 구별할 수 있으며 영상 해상도가 높아 해부학적 정보를 갖는 장점이 있지만, 전립선암 확진을 위해 시행하는 조직검사로 인해 발생하는 출혈로 인하여 전립선 내의 정상조직도 신호강도가 낮아지게 되어 민감도가 낮아지는 한계점이 있고, 확산강조 영상(diffusion-weighted imaging, DWI)의 현상확산계수값을 영상화한 현상확산계수지도(apparent diffusion coefficient map, ADC map)는 확산강조 영상의 낮은 b-value와 높은 b-value의 차이를 지수함수를 이용하여 전립선암과 정상조직간 신호강도 대비가 극대화된 값을 가지며, 전립선암에서 낮은 신호강도를 갖는 특성이 있다. 그러나 ADC 지도(map)는 T2wMR에 비해 해부학적 정보가 적고, 잡음이 많을 뿐 아니라 영상의 해상도가 낮아 단독으로 사용하기 어려운 문제점이 있다.In addition, T2-weighted MR imaging (T2wMR), which is commonly used when diagnosing prostate cancer through imaging, can distinguish prostate cancer by using the fact that the signal intensity of the prostate cancer area is lower than that of normal prostate tissue. Although it has the advantage of having anatomical information due to its high resolution, there is a limitation in that the sensitivity is lowered because the signal intensity of normal tissues in the prostate is also lowered due to bleeding caused by the biopsy performed for the diagnosis of prostate cancer, and the diffusion-weighted image ( The apparent diffusion coefficient map (ADC map), which visualizes the phenomenon diffusion coefficient value of diffusion-weighted imaging (DWI), uses an exponential function to determine the difference between the low b-value and the high b-value of the diffusion-weighted image. The signal intensity contrast between prostate cancer and normal tissue has a maximized value, and there is a characteristic of having low signal intensity in prostate cancer. However, compared to T2wMR, the ADC map has problems in that it has less anatomical information, a lot of noise, and a low image resolution, making it difficult to use alone.

따라서, 생검 없이 의료 영상만으로도 글리슨 평가점수와 같이 종양의 악성도를 예측하면서도 그 정확성을 높일 수 있는 방법이 필요하다.Therefore, there is a need for a method capable of predicting the malignancy of a tumor and increasing its accuracy, such as the Gleason evaluation score, using only medical images without biopsy.

(특허문헌 0001) US 10401457(Patent Document 0001) US 10401457 (특허문헌 0002) US 9619882(Patent Document 0002) US 9619882 (특허문헌 0003) US 8965089(Patent Document 0003) US 8965089

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 복수의 의료 영상에 기반하여 타겟 데이터를 정확하게 예측하는 방법을 제공하는 것이다.An object to be solved by the present invention is to provide a method of accurately predicting target data based on a plurality of medical images.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 생검을 수행하지 않고 서로 다른 방법으로 획득한 복수의 의료 영상을 이용하여 산출한 상관 정보에 따라 암의 악성도를 예측하는 방법을 제공하는 것이다.In addition, an object to be solved by the present invention is to provide a method for predicting the malignancy of cancer according to correlation information calculated using a plurality of medical images obtained by different methods without performing a biopsy.

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 not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 방법은, 각각 서로 다른 방법으로 복수의 의료 영상들을 획득하는 단계; 예측 정확도 향상을 위해 상기 복수의 의료 영상들을 전처리하는 단계; 상기 복수의 의료 영상들에서 각각의 의료 영상마다 특징값을 추출하는 단계; 상기 추출 결과 획득한 특징값들을 행렬 형태로 결합하여 결합 특징 매트릭스(joint feature matrix)를 생성하는 단계; 상기 생성한 결합 특징 매트릭스에 기반하여 상관 정보를 연산하는 단계; 및 상기 연산한 상관 정보와 상기 획득한 특징값들을 결합(concatenate)하여 결합 특징값을 생성하는 단계; 및 상기 결합 특징값을 미리 학습한 딥 뉴럴 네트워크에 입력하여, 상기 딥 뉴럴 네트워크를 통해 산출한 결과 값을 이용하여 상기 복수의 의료 영상에 대응하는 타겟 데이터를 예측하는 단계;를 포함한다.A method for predicting target data using correlation information based on different medical images according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes acquiring a plurality of medical images using different methods; pre-processing the plurality of medical images to improve prediction accuracy; extracting feature values for each medical image from the plurality of medical images; generating a joint feature matrix by combining feature values obtained as a result of the extraction in a matrix form; calculating correlation information based on the generated combined feature matrix; and generating a combined feature value by concatenating the computed correlation information and the acquired feature values. and inputting the combined feature values into a pre-learned deep neural network and predicting target data corresponding to the plurality of medical images using result values calculated through the deep neural network.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 장치는, 각각 서로 다른 방법으로 복수의 의료 영상들을 획득하여 예측 정확도 향상을 위해 상기 복수의 의료 영상들을 전처리하는 영상 처리부; 상기 복수의 의료 영상들에서 각각의 의료 영상마다 특징값을 추출하고, 상기 추출 결과 획득한 특징값들을 행렬 형태로 결합하여 결합 특징 매트릭스(joint feature matrix)를 생성하는 영상 특징값 추출부; 상기 생성한 결합 특징 매트릭스에 기반하여 상관 정보를 연산하는 상관 정보 생성부; 상기 연산한 상관 정보와 상기 획득한 특징값들을 결합(concatenate)한 결합 특징값을 미리 학습한 딥 뉴럴 네트워크에 입력하여, 상기 딥 뉴럴 네트워크를 통해 결과 값을 산출하는 딥러닝부; 및 상기 딥 뉴럴 네트워크를 통해 산출한 결과 값을 이용하여 상기 복수의 의료 영상에 대응하는 타겟 데이터를 예측하는 타겟 데이터 판단부;를 포함한다.Meanwhile, an apparatus for predicting target data using correlation information based on different medical images according to an embodiment of the present invention acquires a plurality of medical images using different methods and pre-processes the plurality of medical images to improve prediction accuracy. image processing unit; an image feature value extraction unit extracting feature values for each medical image from the plurality of medical images and generating a joint feature matrix by combining the feature values acquired as a result of the extraction in a matrix form; a correlation information generating unit calculating correlation information based on the generated combined feature matrix; a deep learning unit inputting a concatenated feature value obtained by concatenating the computed correlation information and the acquired feature values to a pre-learned deep neural network, and calculating a resultant value through the deep neural network; and a target data determiner configured to predict target data corresponding to the plurality of medical images using result values calculated through the deep neural network.

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

상기와 같은 본 발명에 따르면, 아래와 같은 다양한 효과들을 가진다.According to the present invention as described above, it has various effects as follows.

본 발명은 단순히 복수의 의료 영상에서 특징값들을 추출하여 결합하는 것에 그치지 않고 상관 정보를 추가로 이용함으로써 타겟 데이터의 예측 확률을 높일 수 있다.The present invention does not stop at simply extracting and combining feature values from a plurality of medical images, and can increase the prediction probability of target data by additionally using correlation information.

본 발명은 종양 생검을 수행하지 않고도 복수의 의료 영상만으로도 암의 악성도를 예측할 수 있다.The present invention can predict the malignancy of cancer only with a plurality of medical images without performing a tumor biopsy.

또한, 본 발명은 어느 하나의 의료 영상만을 이용하지 않고 서로 다른 방법으로 획득한 의료 영상에서 산출한 상관 정보를 복수의 의료 영상들의 특징값들과 함께 이용함으로써 암의 악성도 예측의 정확도를 높일 수 있다.In addition, the present invention can improve the accuracy of predicting cancer malignancy by using correlation information calculated from medical images acquired in different methods together with feature values of a plurality of medical images, rather than using only one medical image. there is.

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 description below.

도 1은 글리슨 평가점수에 따른 T2강조 MR 영상과 ADC 맵을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타겟 데이터 예측 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 타겟 데이터 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료 영상 전처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료 영상 전처리 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 특징값들을 나타낸 테이블이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 타겟 데이터 예측 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 타겟 데이터 예측 방법의 효과를 설명하기 위한 테이블이다.
1 is an exemplary view showing a T2-weighted MR image and an ADC map according to Gleason evaluation scores.
2 is a block diagram for explaining a target data prediction apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method for predicting target data according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method for preprocessing a medical image according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary diagram for explaining a medical image preprocessing method according to an embodiment of the present invention.
6 is a table showing feature values according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram for explaining a method for predicting target data according to an embodiment of the present invention.
8 is a table for explaining an effect of a method for predicting target data 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 methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only these embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and are common in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person skilled in the art of the scope of the invention, and the 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.Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the recited elements. Like reference numerals throughout the specification refer to like elements, and “and/or” includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first element mentioned below may also be the second element within the technical spirit 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 this specification may be used with meanings commonly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.

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.The spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe a component's correlation with other components. Spatially relative terms should be understood as including different orientations of elements in use or operation in addition to the orientations shown in the drawings. For example, if you flip a component that is shown in a drawing, a component described as "below" or "beneath" another component will be placed "above" the other component. can Thus, the exemplary term “below” may include directions of both below and above. Components may also be oriented in other orientations, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.

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 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타겟 데이터 예측 장치를 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram for explaining a target data prediction apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 타겟 데이터 예측 장치(100)는 획득한 복수의 의료 영상을 이용하여 타겟 데이터(예: 종양 악성도)를 예측할 수 있다. 예를 들어, 타겟 데이터 예측 장치(100)는 서로 다른 방법으로 획득한 복수의 의료 영상에서 추출한 특징값들을 이용하여 상관 정보를 산출하고, 추출한 특징값들과 상관 정보를 이용하여 타겟 데이터를 예측할 수 있다. 여기서 타겟 데이터는 특징값 추출, 결합 특징 매트릭스 생성, 상관 정보 연산 및 연산한 상관 정보와 획득한 특징값들을 이용하는 단계들을 반복적으로 기계 학습함에 따라 도출하고자 하는 ground truth일 수 있다. 따라서, 타겟 데이터는 종양 악성도를 포함할 수 있고, 더욱 구체적으로는 전립선암 악성도를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the target data prediction apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may predict target data (eg, tumor malignancy) using a plurality of acquired medical images. For example, the target data prediction apparatus 100 may calculate correlation information using feature values extracted from a plurality of medical images acquired in different ways, and predict target data using the extracted feature values and the correlation information. there is. Here, the target data may be a ground truth to be derived by repeatedly machine learning steps of extracting feature values, generating a combined feature matrix, calculating correlation information, and using the calculated correlation information and acquired feature values. Accordingly, the target data may include tumor malignancy, and more specifically, prostate cancer malignancy.

일 실시 예에서, 타겟 데이터 예측 장치(100)는 서버, PC 등의 전자 장치일 수 있고, 타겟 데이터를 예측 방법을 설정할 수 있는 전용 프로그램이 설치될 수 있다. 예를 들어, 타겟 데이터 예측 장치(100)는 의료 영상 획득, 의료 영상 전처리, 의료 영상 설정을 할 수 있는 영상 처리부(110), 의료 영상에서 방사성 특징값(radiomic features)를 추출하는 영상 특징값 추출부(120), 특징값들을 이용하여 결합 특징 매트릭스와 상관 정보를 생성하는 상관 정보 생성부(130), 특징값들과 상관 정보를 결합한 결합 특징값을 입력값으로 이용하여 기계학습을 수행하고 타겟 데이터 예측 값을 생성하는 딥러닝부(140), 타겟 데이터 예측 값에 기반하여 타겟 데이터를 판단하는 종양 판단부(150) 및 복수의 의료 영상, 추출한 특징값들, 상관 정보, 결합 특징값, 기계 학습 결과, 딥 뉴럴 네트워크의 구조 및 필터 값, 환자 데이터, 타겟 데이터 예측 결과 등을 빅데이터화하여 저장할 수 있는 데이터베이스(160)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the target data prediction device 100 may be an electronic device such as a server or a PC, and a dedicated program capable of setting a method of predicting target data may be installed. For example, the target data prediction apparatus 100 includes an image processing unit 110 capable of obtaining medical images, pre-processing medical images, and setting medical images, and extracting image feature values for extracting radiomic features from medical images. A unit 120, a correlation information generation unit 130 that generates a combined feature matrix and correlation information using feature values, performs machine learning using a combined feature value obtained by combining feature values and correlation information as an input value, and performs machine learning, A deep learning unit 140 that generates data prediction values, a tumor determination unit 150 that determines target data based on the target data prediction values, and a plurality of medical images, extracted feature values, correlation information, combined feature values, and machine It may include a database 160 capable of converting learning results, structures and filter values of deep neural networks, patient data, target data prediction results, and the like into big data and storing them.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 타겟 데이터 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료 영상 전처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료 영상 전처리 방법을 설명하기 위한 예시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 특징값들을 나타낸 테이블이다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 타겟 데이터 예측 방법을 설명하기 위한 블록도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 타겟 데이터 예측 방법의 효과를 설명하기 위한 테이블이다.3 is a flowchart illustrating a method for predicting target data according to an embodiment of the present invention. 4 is a flowchart illustrating a method for preprocessing a medical image according to an embodiment of the present invention. 5 is an exemplary diagram for explaining a medical image preprocessing method according to an embodiment of the present invention. 6 is a table showing feature values according to an embodiment of the present invention. 7 is a block diagram for explaining a method for predicting target data according to an embodiment of the present invention. 8 is a table for explaining an effect of a method for predicting target data according to an embodiment of the present invention.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 타겟 데이터는 딥 러닝을 통해 도출해야할 ground truth일 수 있다. 즉, 하기에서 설명할 특징값 추출, 상기 결합 특징 매트릭스 생성, 상기 상관 정보 연산 및 상기 연산한 상관 정보와 상기 획득한 특징값들을 이용하는 단계들을 반복적으로 기계 학습함에 따라 도출하고자 하는 ground truth가 타겟 데이터일 수 있다. 따라서, 타겟 데이터는 의료 영상들을 이용하여 추출한 특징값들에 기반하여 진단할 수 있는 모든 데이터가 될 수 있다. 즉, 예를 들어, 타겟 데이터는 종양 악성도, 환자의 골절, 장기 손상 등 수 많은 의료 데이터 중 하나가 될 수 있다. 단, 설명의 편의를 위해 하기에서 종양 악성도를 일 예로 설명하면서 더욱 구체적으로는 전립선암을 추가로 예를 들어 설명한다. 따라서, 본 발명은 종양 악성도 내지는 전립선암에 한정되지 아니하고 의료 영상을 통해 진단할 수 있는 모든 종류의 데이터를 포함할 수 있다.Meanwhile, as described above, the target data may be ground truth to be derived through deep learning. That is, the ground truth to be derived is the target data by repeatedly machine learning the steps of extracting feature values, generating the combined feature matrix, calculating the correlation information, and using the calculated correlation information and the acquired feature values, which will be described below. can be Accordingly, the target data may be any data that can be diagnosed based on feature values extracted using medical images. That is, for example, the target data may be one of numerous medical data, such as tumor malignancy, patient's bone fracture, and organ damage. However, for convenience of explanation, while the tumor malignancy will be described below as an example, prostate cancer will be additionally described as an example in more detail. Accordingly, the present invention is not limited to tumor malignancy or prostate cancer, and may include all types of data that can be diagnosed through medical images.

도 2 내지 도 8을 참조하면, 일 실시 예에서, 동작 31에서, 영상 처리부(110)는 각각 서로 다른 방법으로 복수의 의료 영상들을 획득할 수 있다. 즉, 본 발명에서 활용되는 복수의 의료 영상들은 각각 동일한 장기 내에 위치한 종양을 포함하되 촬영 장치가 다르거나 동일한 촬영 장치이되 촬영 조건이 다를 수 있다.Referring to FIGS. 2 to 8 , in one embodiment, in operation 31, the image processing unit 110 may obtain a plurality of medical images using different methods. That is, the plurality of medical images used in the present invention may each include a tumor located in the same organ but may use different imaging devices, or may use the same imaging device but have different imaging conditions.

예를 들어, 의료 영상은 X-ray 이미지, CT 이미지, MRI 이미지를 포함하며, 의료 영상이라면 특별한 제한은 없다. "영상"은 전산화 단층 촬영(CT; computed tomography), 자기 공명 영상(MRI; magnetic resonance imaging), 초음파 또는 본 발명의 기술분야에서 공지된 임의의 다른 의료 영상 시스템에 의하여 수집된 피검체(subject)의 의료 영상일 수 있다. 의료 영상은 복셀 데이터로서, 복수의 슬라이스 즉, 복수 개의 단위 이미지들로 이루어질 수 있다.For example, medical images include X-ray images, CT images, and MRI images, and there is no particular limitation as long as they are medical images. "Image" means a subject collected by computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), ultrasound, or any other medical imaging system known in the art. It may be a medical image of Medical images are voxel data, and may include a plurality of slices, that is, a plurality of unit images.

예를 들어, 복수의 의료 영상들은 각각 동일한 촬영 장치에서 다른 조건하에 획득되거나 다른 촬영 장치를 통해 획득될 수 있다. 즉, 복수의 의료 영상들은 동일한 장기를 MR, CT, PET 등의 다른 촬영장치로 촬영한 복수의 영상이거나 동일한 장치(MRI)이지만 촬영조건(T2강조 MR영상, ADC 맵)을 달리하여 얻어진 복수의 영상일 수 있다. 또한, CT나 MRI와 같은 의료 영상의 경우 윈도우 설정(windows setting)을 통해 영상의 밝기와 대조도를 조정할 수 있고, 윈도우 설정은 윈도우 수준(windows level)과 윈도우 폭(windows width)으로 이루어지며, 각각 다른 윈도우 설정 값이 적용된 복수의 의료 영상을 획득할 수 있다. 즉, 예컨대, 어느 한 윈도우 설정은 의료 영상에서 장기의 전체 영역이 잘 보이도록 윈도우 폭과 윈도우 레벨이 조정된 경우일 수 있고, 다른 한 윈도우 설정은 의료 영상에서 종양이 위치한 영역과 종양의 주변 영역간 경계(또는 종양이 위치하는 중요 영역)이 잘 보이도록 윈도우 폭과 윈도우 레벨이 조정된 경우일 수 있다. For example, a plurality of medical images may be acquired by the same imaging device under different conditions or through different imaging devices. That is, a plurality of medical images are a plurality of images obtained by taking the same organ with different imaging devices such as MR, CT, PET, or the same device (MRI) but with different imaging conditions (T2-weighted MR image, ADC map). it could be a video. In addition, in the case of medical images such as CT or MRI, the brightness and contrast of the image can be adjusted through the window setting, and the window setting consists of a window level and a window width. A plurality of medical images to which different window setting values are applied may be obtained. That is, for example, one window setting may be a case where the window width and window level are adjusted so that the entire region of the organ can be clearly seen in the medical image, and the other window setting is between the area where the tumor is located and the surrounding area of the tumor in the medical image. It may be the case that the window width and window level are adjusted so that the boundary (or the important region where the tumor is located) is clearly visible.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 종양 악성도 예측 방법은 예측 정확도를 높이기 위해 서로 다른 방법으로 획득한 복수의 의료 영상들을 전처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 4 and 5 , the method for predicting tumor malignancy according to the present invention may further include pre-processing a plurality of medical images obtained by different methods to increase prediction accuracy.

일 실시 예에서, 영상 처리부(110)는, 동작 41에서 각각 서로 다른 방법으로 복수의 의료 영상을 획득할 수 있고, 동작 42에서 복수의 의료 영상들을 히스토그램 정규화(Intensity normalization)할 수 있다.In an embodiment, the image processing unit 110 may acquire a plurality of medical images by different methods in operation 41 and perform intensity normalization on the plurality of medical images in operation 42 .

구체적으로, 환자의 의료 영상 획득 과정에서 사용되는 프로토콜에 따라 동일 파라미터 MR 영상 간 신호강도의 범위가 다르기 때문에 일관성 있는 특징값을 추출하기 어려운 한계점이 있어 히스토그램 스트레칭을 통해 환자 간 동일 파라미터 MR 영상을 정규화 함으로써 일관성 있는 특징벡터를 추출할 수 있다. 환자 간 신호강도의 범위를 동일하게 사용하기 위해 히스토그램 스트레칭을 하기 수학식 1을 통해 수행하여 신호강도 범위를 정규화하며, T2wMR은 0부터 500까지, ADC 맵은 500부터 3000까지 범위를 갖도록 정규화 할 수 있다.Specifically, since the range of signal intensity between MR images of the same parameter differs according to the protocol used in the process of acquiring medical images of patients, it is difficult to extract consistent feature values. Normalize MR images of the same parameters between patients through histogram stretching By doing so, a consistent feature vector can be extracted. In order to use the same range of signal intensity between patients, histogram stretching is performed through Equation 1 below to normalize the signal intensity range. there is.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112022045402036-pat00001
Figure 112022045402036-pat00001

이때, I는 원본 영상의 신호강도를 나타내며, Imax는 원본 영상에서 신호강도의 최대값, Imin 은 원본 영상에서 신호강도의 최소값을 나타내고, I' max는 정규화하고자 하는 신호강도 범위의 최대값, I' min은 정규화 하고자 하는 신호강도 범위의 최소값을 나타낸다.At this time, I represents the signal intensity of the original image, Imax represents the maximum value of the signal intensity in the original image, Imin represents the minimum value of the signal intensity in the original image, I' max represents the maximum value of the signal intensity range to be normalized, I ' min represents the minimum value of the signal strength range to be normalized.

일 실시 예에서, 영상 처리부(110) 동작 43에서 복수의 의료 영상들에서 관심 영역을 분할하기 위해 복수의 의료 영상들을 크롭(crop)할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 영상 처리부(110)는 T2강조 MR영상((a)의 T2wMR)과 ADC 맵((b)의 ADC)을 획득할 수 있고, 미리 기계학습하여 도출된 분할 마스크((c)의 segmented tumor mask)를 이용하여 T2강조 MR영상의 관심영역((d)의 Tumor ROI of T2wMR) 이미지들과 ADC 맵의 관심영역 이미지들을((e)의 Tumor ROI of ADC) 획득할 수 있다.In an embodiment, in operation 43 of the image processing unit 110, a plurality of medical images may be cropped to divide a region of interest in the plurality of medical images. For example, as shown in FIG. 5, the image processing unit 110 may acquire a T2-weighted MR image (T2wMR in (a)) and an ADC map (ADC in (b)), and derive it through machine learning in advance. Using the segmented tumor mask in (c), the region of interest (Tumor ROI of T2wMR in (d)) images of the T2-weighted MR image and the region of interest images of the ADC map (Tumor ROI of (e)) ADC) can be obtained.

일 실시 예에서, 동작 32에서, 영상 특징값 추출부(120)는 복수의 의료 영상들에서 각각의 의료 영상마다 특징값을 추출할 수 있다. 여기서 특징 값의 종류와 개수는 도 6에 도시된 테이블로 한정되지 않는다. 즉, 예컨대, 도 6에 도시된 총 68개의 특징값들이 의료 영상마다 추출되지 않을 수 있고 개수는 변경될 수 있으며 종류도 도 6에 도시된 것으로 한정되지 않는다. 본 발명은 특징값의 종류와 개수보다는 복수의 의료 영상마다 각각 특징값들을 추출하고 이를 활용하는 것이 중요하다.In an embodiment, in operation 32, the image feature value extractor 120 may extract a feature value for each medical image from a plurality of medical images. Here, the type and number of feature values are not limited to the table shown in FIG. 6 . That is, for example, a total of 68 feature values shown in FIG. 6 may not be extracted for each medical image, the number may be changed, and the type is not limited to that shown in FIG. 6 . In the present invention, it is important to extract and utilize feature values for each of a plurality of medical images rather than the type and number of feature values.

예를 들어, 복수의 특징값들은 히스토그램 특징값, 텍스쳐 특징값 및 형상 특징값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 히스토그램 특징값은 도 6에 도시된 first order statistics와 histogram percentile intensities을 포함할 수 있고, 텍스쳐 특징값은 GLCM(Gray Level Co-occurrence Matrix), GLRLM(Gray Level Run Length Matrix), LBP(Local Binary Pattern)을 포함할 수 있고, 형상 특징값은 area/perimeter ratio, convex area, eccentricity, Euler number, major-minor axis ratio, major axis length, minor axis length, area, perimeter를 포함할 수 있다.For example, the plurality of feature values may include at least one of a histogram feature value, a texture feature value, and a shape feature value. The histogram feature values may include first order statistics and histogram percentile intensities shown in FIG. 6, and the texture feature values include Gray Level Co-occurrence Matrix (GLCM), Gray Level Run Length Matrix (GLRLM), and Local Binary Pattern ), and the shape feature values may include area/perimeter ratio, convex area, eccentricity, Euler number, major-minor axis ratio, major axis length, minor axis length, area, and perimeter.

구체적으로, 히스토그램 특징벡터로는 평균(mean), 최소값(min), 최대값(max), 분산(variance), 표준편차(standard deviation), 비대칭도(skewness), 첨도(kurtosis), 엔트로피(entropy)를 추출할 수 있다. 히스토그램 특징벡터는 하기 수학식 2를 통해 연산할 수 있다.Specifically, histogram feature vectors include mean, minimum value (min), maximum value (max), variance, standard deviation, skewness, kurtosis, and entropy ) can be extracted. The histogram feature vector can be calculated through Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112022045402036-pat00002
Figure 112022045402036-pat00002

Figure 112022045402036-pat00003
Figure 112022045402036-pat00003

Figure 112022045402036-pat00004
Figure 112022045402036-pat00004

Figure 112022045402036-pat00005
Figure 112022045402036-pat00005

Figure 112022045402036-pat00006
Figure 112022045402036-pat00006

이때, n은 의료 영상의 윈도우의 크기를 의미하며,

Figure 112022045402036-pat00007
는 전립선 PZ 내에 위치하는 윈도우의 i번째 화소에서 영상의 신호강도를 의미하고,
Figure 112022045402036-pat00008
는 윈도우 내 영상의 신호강도 평균값을 의미한다.
Figure 112022045402036-pat00009
는 영상 히스토그램에서
Figure 112022045402036-pat00010
의 신호강도 확률을 의미한다. 한편, 최소값(min)은 최소 신호강도 값, 최대값(max)은 최대 신호강도 값일 수 있고, 표준편차(standard deviation)는 분산에 제곱근을 적용하여 연산할 수 있다.At this time, n means the size of the window of the medical image,
Figure 112022045402036-pat00007
Means the signal intensity of the image at the ith pixel of the window located in the prostate PZ,
Figure 112022045402036-pat00008
Means the average value of the signal intensity of the image within the window.
Figure 112022045402036-pat00009
in the image histogram
Figure 112022045402036-pat00010
means the signal strength probability of Meanwhile, the minimum value (min) may be the minimum signal strength value, the maximum value (max) may be the maximum signal strength value, and the standard deviation (standard deviation) may be calculated by applying a square root to the variance.

한편, 히스토그램 백분율 강도는 각각 5%, 25%, 50%, 75%, 95%를 기준으로 평균값, 최대값, 최소값 등을 특징값으로서 추출할 수 있다.Meanwhile, for the histogram percentage intensity, an average value, a maximum value, a minimum value, etc. may be extracted as feature values based on 5%, 25%, 50%, 75%, and 95%, respectively.

예를 들어, 텍스처 특징벡터로 GLCM, GLRLM, LBP를 추출할 수 있다. GLCM은 영상에서 텍스처 정보표현을 위해 두 개의 화소 쌍의 동시발생 횟수를 분석한 확률 기반 행렬로 1개의 화소거리와 0도, 45도, 90도, 135도 방향으로 획득한 GLCM을 통해 하기 수학식 3과 같이 의료 영상의 특징값을 추출할 수 있다. 한편, 하기 7개 값들을 구한 후 각 값들의 평균값(min)과 표준편차(standard deviation)를 연산하여 총 14개의 특징값들을 활용할 수 있다. 물론 이 개수는 예시적이고 다른 개수가 적용될 수 있다. 한편, ASM(Angular Second Moment)는 하기 energy 수식을 통해 연산될 수 있다.For example, GLCM, GLRLM, and LBP can be extracted as texture feature vectors. GLCM is a probability-based matrix that analyzes the number of simultaneous occurrences of two pixel pairs to express texture information in an image. As in 3, feature values of medical images can be extracted. Meanwhile, after obtaining the following 7 values, a total of 14 feature values may be utilized by calculating the average value (min) and standard deviation (standard deviation) of each value. Of course, this number is exemplary and other numbers may be applied. Meanwhile, ASM (Angular Second Moment) may be calculated through the following energy equation.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112022045402036-pat00011
Figure 112022045402036-pat00011

Figure 112022045402036-pat00012
Figure 112022045402036-pat00012

Figure 112022045402036-pat00013
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Figure 112022045402036-pat00014

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Figure 112022045402036-pat00016
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Figure 112022045402036-pat00017
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Figure 112022045402036-pat00018
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Figure 112022045402036-pat00019
Figure 112022045402036-pat00019

이때, i와 j는 신호강도 정보를 가지고 있는 두 개의 화소 쌍을 의미하고, d는 명암도 동시발생 행렬을 계산하기 위해 사용한 두 픽셀간의 거리, θ는 방향을 의미하며, p(i, j)는 명암도 동시발생 행렬의 (i, j)위치의 확률 값을 의미하며 N은 명암도 동시발생 행렬의 크기를 의미할 수 있다.At this time, i and j mean two pixel pairs having signal strength information, d is the distance between two pixels used to calculate the contrast co-occurrence matrix, θ means the direction, and p(i, j) is It means the probability value of the position (i, j) of the intensity co-occurrence matrix, and N may mean the size of the intensity co-occurrence matrix.

예를 들어, GLRLM은 영상을 통해 텍스처 정보를 표현하는 방법으로 두 개 이상의 화소의 길이를 분석한 확률 기반 행렬로 동일한 신호강도를 갖는 화소의 연속성을 의미하며 0도, 45도, 90도, 135도 방향으로 획득한 GLRLM을 통해 하기 수학식 4와 같이 영상의 특징벡터를 계산할 수 있다. 한편, 하기 11개의 수식을 통해 11개의 값을 구한 후 각각의 값들의 평균값(min)과 표준편차(standard deviation)를 연산하여 총 22개의 특징값들을 활용할 수 있다. 물론 이 개수는 예시적이고 다른 개수가 적용될 수 있다.For example, GLRLM is a probability-based matrix that analyzes the length of two or more pixels as a method of expressing texture information through an image. Through the GLRLM obtained in the degree direction, the feature vector of the image can be calculated as shown in Equation 4 below. Meanwhile, after obtaining 11 values through the following 11 equations, a total of 22 feature values may be utilized by calculating the average value (min) and standard deviation of each value. Of course, this number is exemplary and other numbers may be applied.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112022045402036-pat00020
Figure 112022045402036-pat00020

Figure 112022045402036-pat00021
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Figure 112022045402036-pat00022
Figure 112022045402036-pat00022

Figure 112022045402036-pat00023
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Figure 112022045402036-pat00025

Figure 112022045402036-pat00026
Figure 112022045402036-pat00026

Figure 112022045402036-pat00027
Figure 112022045402036-pat00027

Figure 112022045402036-pat00028
Figure 112022045402036-pat00028

Figure 112022045402036-pat00029
Figure 112022045402036-pat00029

Figure 112022045402036-pat00030
Figure 112022045402036-pat00030

이때, i는 화소의 신호강도, j는 i와 연속적으로 나타나는 동일한 신호강도를 갖는 화소의 개수를 의미하고, GLRLM(i, j)는 GLRLM의 (i, j) 위치의 확률 값을 의미하며 H는 명암도 작용 길이 행렬의 크기를 의미한다.At this time, i is the signal strength of the pixel, j is the number of pixels with the same signal strength appearing consecutively with i, and GLRLM (i, j) is the probability value of the (i, j) position of the GLRLM, and H denotes the size of the intensity action length matrix.

예를 들어, LBP는 화소 주변 텍스처 특징을 나타내는 특징벡터로 하나의 화소를 중심으로 이웃 화소의 신호강도와 비교하여 그 결과를 임계값으로 표현하여 정렬하는 방법으로 주변화소와 1, 2, 3 거리를 갖는 특징벡터를 수학식 5와 같이 연산할 수 있다. 한편, 하기 3개의 값을 구한 후 각각의 값들의 평균값(min), 최소값(min), 최대값(max), 분산(variance), 표준편차(standard deviation) 등을 연산하여 총 10개의 특징값들을 활용할 수 있다. 물론 이 개수는 예시적이고 다른 개수가 적용될 수 있다.For example, LBP is a feature vector representing texture characteristics around a pixel. It compares a pixel with the signal intensity of neighboring pixels, expresses the result as a threshold value, and aligns it. A feature vector having can be calculated as shown in Equation 5. On the other hand, after obtaining the following three values, the average value (min), minimum value (min), maximum value (max), variance, standard deviation, etc. of each value are calculated to obtain a total of 10 feature values. can be utilized Of course, this number is exemplary and other numbers may be applied.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112022045402036-pat00031
Figure 112022045402036-pat00031

Figure 112022045402036-pat00032
Figure 112022045402036-pat00032

Figure 112022045402036-pat00033
Figure 112022045402036-pat00033

이때, gc는 중심화소를 의미하고, gp는 이웃 화소를 의미하며 m0 , m1은 임계값으로 변환한 주변 화소의 신호강도간 평균을 의미한다.At this time, gc means the central pixel, gp means the neighboring pixel, and m0 and m1 mean the average of the signal intensities of the neighboring pixels converted to the threshold.

일 실시 예에서, 동작 33에서, 상관 정보 생성부(130)는 추출 결과 획득한 특징값들에 기반하여 결합 특징 매트릭스(joint feature matrix)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 각각의 의료 영상마다 히스토그램 특징값, 텍스쳐 특징값 및 형상 특징값을 추출할 수 있고, 각각의 특징값들을 활용하여 행렬을 생성할 수 있다. 예를 들어, 설명의 편의를 위해 도 7과 같의 2개의 의료 영상으로 설명을 하면, 각각 서로 다른 방법으로 획득한 제1 의료 영상과 제2 의료 영상으로부터 각각 제1 특징값과 제2 특징 값이 추출될 수 있다. 여기서 제1 특징값과 제2 특징값은 각각 도 6에 도시된 68개의 특징값들을 포함할 수 있다. 그리고, 예컨대, 상관 정보 생성부(130)는 제1 특징값을 x축 데이터로 설정하고 제2 특징값을 y축 데이터로 설정한 결합 특징 매트릭스를 생성할 수 있다. 여기서 결합 특징 매트릭스는 복수의 의료 영상들의 특징값들이 행렬 형태로 결합한 것일 수 있다. 따라서, 결합 특징 매트릭스가 생성되는 방식은 다양할 수 있다.In one embodiment, in operation 33, the correlation information generating unit 130 may generate a joint feature matrix based on feature values obtained as a result of the extraction. For example, a histogram feature value, a texture feature value, and a shape feature value may be extracted for each medical image, and a matrix may be generated using each feature value. For example, if the description is made with two medical images as shown in FIG. 7 for convenience of description, a first feature value and a second feature value are obtained from a first medical image and a second medical image obtained by different methods, respectively. this can be extracted. Here, the first feature value and the second feature value may each include 68 feature values shown in FIG. 6 . And, for example, the correlation information generating unit 130 may generate a combined feature matrix in which the first feature value is set as x-axis data and the second feature value is set as y-axis data. Here, the combined feature matrix may be a combination of feature values of a plurality of medical images in a matrix form. Thus, the manner in which the joint feature matrix is generated can vary.

또한, 제1 의료 영상 및 제2 의료 영상과 다른 방법으로 획득한 제3 의료 영상이 있을 경우, 제3 의료 영상에서 제3 특징값을 추출할 수 있고, 제1 특징값, 제2 특징값 및 제3 특징값에 기반하여 결합 특징 매트릭스)를 생성할 수 있다. 예컨대, 상관 정보 생성부(130)는 제1 특징값을 x축 데이터로 설정하고 제2 특징값을 y축 데이터로 설정하고 제3 특징값을 z축 데이터로 설정한 결합 특징 매트릭스를 생성할 수 있다. 즉, 이와 같이 결합 특징 매트릭스는 3개의 의료 영상에 기반하여 생성될 수 있고, 물론 4개 이상으로 확장되어 생성될 수 있다.In addition, when there is a third medical image obtained by a method different from the first medical image and the second medical image, a third feature value may be extracted from the third medical image, and the first feature value, the second feature value, and the A combined feature matrix) may be generated based on the third feature value. For example, the correlation information generator 130 may generate a combined feature matrix in which the first feature value is set as x-axis data, the second feature value is set as y-axis data, and the third feature value is set as z-axis data. there is. That is, in this way, the combined feature matrix may be generated based on three medical images and, of course, may be extended to four or more.

일 실시 예에서, 동작 34에서, 상관 정보 생성부(130)는 생성한 결합 특징 매트릭스에 기반하여 상관 정보를 연산할 수 있다. 여기서 상관 정보란 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 특징값과 제2 특징값이 포함된 결합 특징 매트릭스를 통해 연산될 수 있다. 이는 상관 정보가 복수의 의료 영상의 특징값들을 모두 대표할 수 있는 정보가 됨을 의미할 수 있다.In one embodiment, in operation 34, the correlation information generating unit 130 may calculate correlation information based on the generated combination feature matrix. Here, the correlation information may be calculated through a combined feature matrix including a first feature value and a second feature value, for example, as shown in FIG. 7 . This may mean that the correlation information becomes information capable of representing all feature values of a plurality of medical images.

예를 들어, 상관 정보는 픽셀의 밝기값과 위치 정보를 고려하는 명암도 동시발생 행렬(GLCM; gray level co-occurrence matrix)에 기반하여 연산될 수 있다.For example, the correlation information may be calculated based on a gray level co-occurrence matrix (GLCM) considering a brightness value and location information of a pixel.

예를 들어, 명암도 동시발생 행렬(GLCM)은 픽셀의 공간 관계를 고려하여 텍스처를 검사하는 통계적 방법으로, 공간 명암도 의존 행렬이다. GLCM 함수는 영상에서 특정 값을 가지는 픽셀 쌍이 특정 공간 관계에서 얼마나 자주 발생하는지 계산하여 GLCM을 생성하고 이 행렬에서 통계적 측정값을 특징값으로서 추출하는 방법을 통해 의료 영상을 파악하는 방법이다.For example, the intensity co-occurrence matrix (GLCM) is a statistical method for examining a texture by considering the spatial relationship of pixels, and is a spatial intensity dependence matrix. The GLCM function is a method for identifying medical images by generating GLCM by calculating how often pixel pairs having a specific value occur in a specific spatial relationship in an image, and extracting statistical measurement values from this matrix as feature values.

따라서, 복수의 의료 영상들의 각각의 특징값들이 결합되어 생성된 결합 특징 매트릭스를 기초로 하여 GLCM으로 변환하고, 변환한 GLCM에서 특징값을 추출할 수 있고, 이러한 특징값들은 복수의 의료 영상간의 관계를 나타내는 상관 정보가 될 수 있다. 물론, GLCM을 이용하여 상관 정보를 연산하는 방법은 일 예에 불과하고, 결합 특징 매트릭스에 기초하여 GLRLM 등 다른 함수 또는 알고리즘을 이용하여 상관 정보가 추출될 수 있다. Therefore, it is possible to convert each feature value of a plurality of medical images into a GLCM based on a combined feature matrix generated by combining, and extract feature values from the converted GLCM, and these feature values determine the relationship between the plurality of medical images. It can be correlation information representing . Of course, the method of calculating correlation information using GLCM is only an example, and correlation information may be extracted using other functions or algorithms such as GLRLM based on the joint feature matrix.

일 실시 예에서, 동작 35에서, 상관 정보 생성부(130)는 연산한 상관 정보와 획득한 특징값들을 결합(concatenate)함으로써 결합 특징값을 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 특징값, 제2 특징값 및 상관 정보(예: GLCM 특징값)를 연결(예: 단순합, 평균, 최대값 등)하여 결합 특징값을 생성할 수 있다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 특징값이 68개이고 제2 특징값이 68개이고 앞서 설명한 바와 같이 상관 정보를 GLCM을 이용하여 14개의 특징값을 추출할 경우 결합 특징값은 150개가 될 수 있다. 물론 이러한 개수는 일 예에 불과하고 특징값의 종류와 개수는 다양하게 변형될 수 있다.In an embodiment, in operation 35, the correlation information generating unit 130 may generate a combined feature value by concatenating the computed correlation information and the acquired feature values. For example, as shown in FIG. 7, a combined feature value is generated by connecting (eg, simple sum, average, maximum value, etc.) the first feature value, the second feature value, and correlation information (eg GLCM feature value) can do. For example, as shown in FIG. 6, if the first feature value is 68 and the second feature value is 68, and 14 feature values are extracted using GLCM for correlation information as described above, the combined feature value can be 150. there is. Of course, these numbers are just examples, and the type and number of feature values may be variously modified.

일 실시 예에서, 동작 36에서, 딥러닝부(140)는 결합 특징값을 미리 학습한 딥 뉴럴 네트워크에 입력할 수 있고 딥 뉴럴 네트워크를 통해 결과 값을 산출할 수 있다. 예를 들어, 딥 뉴럴 네트워크는 분류기(classifier)일 수 있고, 랜덤 포레스트 분류기(Random Forest Classifier, RFC)일 수 있다. 분류기는 학습하고자 하는 종양의 종류에 따라 ground truth가 달라질 수 있고, 전립선암의 악성도를 예측하는 경우에는 조직 생검한 결과가 ground truth로 사용될 수 있다. 물론 이외에도 분류기는 로지스틱 회귀분석(LR), k 근접 이웃(kNN), 서포트 벡터 머신(SVM) 등이 이용될 수 있다.In one embodiment, in operation 36, the deep learning unit 140 may input the combined feature value to the deep neural network that has been previously learned and calculate a resultant value through the deep neural network. For example, a deep neural network may be a classifier and may be a random forest classifier (RFC). The classifier may have different ground truth depending on the type of tumor to be learned, and in the case of predicting the malignancy of prostate cancer, the result of a tissue biopsy may be used as the ground truth. Of course, logistic regression analysis (LR), k nearest neighbor (kNN), support vector machine (SVM), and the like may be used as classifiers.

일 실시 예에서, 동작 37에서, 종양 판단부(150)는 딥 뉴럴 네트워크를 통해 산출한 결과 값을 이용하여 복수의 의료 영상에 대응하는 종양의 악성도를 예측할 수 있다. 예를 들어, 결과 값은 글리슨 평가점수와 같이 계량화된 값일 수 있고, 점수의 수치에 따라 악성도를 글리슨 평가점수와 같이 예측할 수 있다.In an embodiment, in operation 37, the tumor determiner 150 may predict the malignancy of the tumor corresponding to the plurality of medical images using the result value calculated through the deep neural network. For example, the resultant value may be a quantified value such as the Gleason evaluation score, and malignancy may be predicted according to the numerical value of the score, such as the Gleason evaluation score.

즉, 이와 같이 본 발명은 단순히 각각의 의료 영상의 특징값들만 활용하는 것이 아니라 의료 영상간의 상관 정보까지 활용함으로써 종양 악성도의 예측 정확도를 높일 수 있다.That is, in this way, the present invention can improve the prediction accuracy of tumor malignancy by utilizing not only feature values of each medical image but also correlation information between medical images.

한편, 본 발명의 효과를 확인하기 위해 사용된 데이터 세트는 낮은 글리슨 평가점수 그룹의 210 케이스와 높은 글리슨 평가점수 그룹의 156 케이스를 활용하였다. 낮은 글리슨 평가점수 그룹은 1차 등급 3, 2차 등급 4보다 낮은 경우로서 3+3 점수의 14 케이스와 3+4 점수의 196 케이스를 포함한다. 높은 글리슨 평가점수 그룹은 1차 등급 4, 2차 등급 3보다 높은 경우로서 4+3 점수의 116 케이스, 4+4 점수의 16 케이스, 4+5점수의 21 케이스 및 5+4점수의 3 케이스를 포함한다.On the other hand, the data set used to confirm the effect of the present invention utilized 210 cases of the low Gleason evaluation score group and 156 cases of the high Gleason evaluation score group. The low Gleason score group includes 14 cases with a 3+3 score and 196 cases with a 3+4 score, which are lower than the first grade 3 and the second grade 4. The high Gleason score group consisted of 116 cases with a 4+3 score, 16 cases with a 4+4 score, 21 cases with a 4+5 score, and 3 cases with a 5+4 score, which were higher than 1st grade 4 and 2nd grade 3. includes

도 8을 참조하면, A는 T2강조 MR영상(T2wMR)의 도 6에 도시된 68개의 특징값을 분류기에 학습한 결과이고, B는 ADC 맵의 도 6에 도시된 68개의 특징값을 분류기에 학습한 결과이고, C는 A와 B 특징값의 결합한 값(Concatenated features)으로서 136개의 특징값을 분류기에 학습한 결과이고, D는 A 특징값과 B 특징값의 평균값(Averaged features, 68개)을 분류기에 학습한 결과이고, E는 A 특징값과 B 특징값을 곱한 값(Multiplied features, 68개)을 분류기에 학습한 결과이고, F는 상관 정보(결합 특징 매트릭스에 기초한 특징값, 14개)를 분류기에 학습한 결과이고, G는 본 발명의 결합 특징값(Concatenated joint feature matrix features, 150)을 분류기에 학습한 결과이다. 도 8에 도시된 바와 같이 상기 7개의 방식은 6개의 평가 기준이 분류기 학습 결과에서 판단되었다. 6개의 평가 기준은 정확도(accuracy, acc), 민감도(sensitivity, sen), 특이도(specificity, spe), 포지티브 예측값(PPV: positive predictive value), 네거티브 예측값(NPV: negative predictive value) 및 AUC(분류기 동작 특성 곡선)이다. 민감도와 PPV는 각각 실제 글리슨 평가 점수 케이스들과 예측된 케이스들에 대한 참 양성(true positive) 비율이다. 특이도와 NPV는 대응적으로 실제 글리슨 평가점수 케이스들과 예측된 케이스들에 대한 참 음성(true negative)의 비율이다. 마지막으로, AUC는 실제 글리슨 평가점수와 같이 종양 악성도를 정확하게 구별하는 분류기의 확률을 나타낸다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 G 방법은 AUC, 정확도, 민감도, 포지티브 예측값에서 가장 우수한 성능을 보였고, 네거티브 예측값에서도 평균 이상의 성능을 보였고 6개의 평가 기준을 종합적으로 고려할 때 종양 악성도 예측에서 가장 우수한 성능을 보임을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 8, A is the result of learning the 68 feature values shown in FIG. 6 of the T2-weighted MR image (T2wMR) with the classifier, and B is the classifier with the 68 feature values shown in FIG. 6 of the ADC map. C is the result of learning 136 feature values with the classifier as the combined value of A and B feature values (Concatenated features), D is the average value of A feature value and B feature value (Averaged features, 68 pieces) is the result of learning with the classifier, E is the result of learning the value obtained by multiplying the A feature value and the B feature value (Multiplied features, 68) with the classifier, and F is the correlation information (feature value based on the combined feature matrix, 14 features). ) is the result of learning with the classifier, and G is the result of learning the concatenated joint feature matrix features (150) of the present invention with the classifier. As shown in FIG. 8, 6 evaluation criteria of the 7 methods were determined in the classifier learning result. The six evaluation criteria are accuracy (ac), sensitivity (sen), specificity (spe), positive predictive value (PPV), negative predictive value (NPV), and AUC (classifier operating characteristic curve). Sensitivity and PPV are the ratio of true positives to actual Gleason rating score cases and predicted cases, respectively. Specificity and NPV are the ratio of true negatives to predicted cases versus actual Gleason score cases, correspondingly. Finally, AUC, like the actual Gleason score, represents the probability of a classifier accurately discriminating tumor malignancy. Referring to FIG. 8, the G method of the present invention showed the best performance in AUC, accuracy, sensitivity, and positive predictive value, and showed above-average performance even in negative predictive value, and when comprehensively considering the six evaluation criteria, the G method showed the best performance in predicting tumor malignancy. It was confirmed that excellent performance was exhibited.

본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 방법은, 각각 서로 다른 방법으로 복수의 의료 영상들을 획득하는 단계; 상기 복수의 의료 영상들에서 각각의 의료 영상마다 특징값을 추출하는 단계; 상기 추출 결과 획득한 특징값들에 기반하여 결합 특징 매트릭스(joint feature matrix)를 생성하는 단계; 상기 생성한 결합 특징 매트릭스에 기반하여 상관 정보를 연산하는 단계; 및 상기 연산한 상관 정보와 상기 획득한 특징값들을 이용하여 타겟 데이터를 예측하는 단계;를 포함할 수 있다.A method of predicting target data using correlation information based on different medical images according to an embodiment of the present invention includes acquiring a plurality of medical images using different methods; extracting feature values for each medical image from the plurality of medical images; generating a joint feature matrix based on feature values obtained as a result of the extraction; calculating correlation information based on the generated combined feature matrix; and predicting target data using the calculated correlation information and the obtained feature values.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 타겟 데이터는 상기 특징값 추출, 상기 결합 특징 매트릭스 생성, 상기 상관 정보 연산 및 상기 연산한 상관 정보와 상기 획득한 특징값들을 이용하는 단계들을 반복적으로 기계 학습함에 따라 도출하고자 하는 ground truth일 수 있다.According to various embodiments, the target data is to be derived by repeatedly machine learning the feature value extraction, the combined feature matrix generation, the correlation information calculation, and the steps of using the calculated correlation information and the acquired feature values. It can be ground truth.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 타겟 데이터는 종양 악성도일 수 있다.According to various embodiments, the target data may be tumor malignancy.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 타겟 데이터는 전립선 암일 수 있다.According to various embodiments, the target data may be prostate cancer.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 복수의 의료 영상들은 각각 동일한 촬영 장치에서 다른 조건하에 획득되거나 다른 촬영 장치를 통해 획득될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the plurality of medical images may be obtained from the same imaging device under different conditions or through different imaging devices.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 타겟 데이터를 예측하는 단계는, 상기 연산한 상관 정보와 상기 획득한 특징값들을 결합(concatenate)함으로써 결합 특징값을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.According to various embodiments, the predicting of the target data may include generating a combined feature value by concatenating the computed correlation information and the acquired feature values.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 타겟 데이터를 예측하는 단계는, 상기 결합 특징값을 미리 학습한 딥 뉴럴 네트워크에 입력하여, 상기 딥 뉴럴 네트워크를 통해 산출한 결과 값을 이용하여 상기 복수의 의료 영상에 대응하는 타겟 데이터를 예측하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the predicting of the target data may include inputting the combined feature values to a pre-learned deep neural network and corresponding to the plurality of medical images using result values calculated through the deep neural network. Predicting the target data to be; may further include.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 복수의 의료영상들은 각각 서로 다른 방법으로 획득한 제1 의료 영상과 제2 의료 영상을 포함하고, 상기 제1 의료 영상과 상기 제2 의료 영상에서 각각 제1 특징값과 제2 특징값을 추출하는 단계; 상기 제1 특징값과 상기 제2 특징값에 기반하여 상기 결합 특징 매트릭스를 생성하는 단계; 및 상기 결합 특징 매트릭스에 기반하여 상기 상관 정보를 연산하는 단계;를 포함할 수 있다.According to various embodiments, each of the plurality of medical images includes a first medical image and a second medical image obtained by different methods, and a first characteristic value and a first feature value are obtained from the first medical image and the second medical image, respectively. extracting a second feature value; generating the combined feature matrix based on the first feature value and the second feature value; and calculating the correlation information based on the combined feature matrix.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 제1 의료 영상 및 상기 제2 의료 영상과 다른 방법으로 제3 의료 영상을 획득하는 단계; 상기 제3 의료 영상에서 제3 특징값을 추출하는 단계; 상기 제1 특징값, 상기 제2 특징값 및 상기 제3 특징값에 기반하여 상기 결합 특징 매트릭스(joint feature matrix)를 생성하는 단계; 및 상기 결합 특징 매트릭스에 기반하여 상기 상관 정보를 연산하는 단계;를 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, obtaining a third medical image using a method different from that of the first medical image and the second medical image; extracting a third feature value from the third medical image; generating the joint feature matrix based on the first feature value, the second feature value, and the third feature value; and calculating the correlation information based on the combined feature matrix.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 상관 정보는 픽셀의 밝기값과 위치 정보를 고려하는 명암도 동시발생 행렬(GLCM; gray level co-occurrence matrix)에 기반하여 연산될 수 있다.According to various embodiments, the correlation information may be calculated based on a gray level co-occurrence matrix (GLCM) considering brightness values and position information of pixels.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 특징값들은 히스토그램 특징값, 텍스쳐 특징값 및 형상 특징값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to various embodiments, the feature values may include at least one of a histogram feature value, a texture feature value, and a shape feature value.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 복수의 의료 영상들을 전처리하는 단계;를 더 포함하고, 상기 전처리하는 단계는, 상기 복수의 의료 영상들을 히스토그램 정규화(Intensity normalization)하는 단계; 및 상기 복수의 의료 영상들에서 관심 영역을 분할하기 위해 상기 복수의 의료 영상들을 크롭(crop)하는 단계;를 포함할 수 있다.According to various embodiments, the method may further include pre-processing the plurality of medical images, and the pre-processing may include performing intensity normalization on the plurality of medical images; and cropping the plurality of medical images to divide a region of interest in the plurality of medical images.

다양한 실시 예에 따르면, 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 종양 악성도 예측 프로그램은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장될 수 있다.According to various embodiments, a tumor malignancy prediction program using correlation information based on different medical images may be combined with a hardware computer and stored in a medium to execute the method of any one of claims 1 to 9. there is.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.Steps of a method or algorithm described in connection with an embodiment of the present invention may be implemented directly in hardware, implemented in a software module executed by hardware, or implemented by a combination thereof. A software module may include random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable ROM (EPROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), flash memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside in any form of computer readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.

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. Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, 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 of the present invention. you will be able to understand Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

100 : 타겟 데이터 예측 장치
110 : 영상 처리부
120: 영상 특징값 추출부
130: 상관 정보 생성부
140: 딥러닝부
150: 타겟 데이터 판단부
160: 데이터베이스
100: target data prediction device
110: image processing unit
120: image feature value extraction unit
130: correlation information generation unit
140: deep learning unit
150: target data determination unit
160: database

Claims (11)

서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터를 예측 방법에 있어서,
각각 서로 다른 방법으로 복수의 의료 영상들을 획득하는 단계;
예측 정확도 향상을 위해 상기 복수의 의료 영상들을 전처리하는 단계;
상기 복수의 의료 영상들에서 각각의 의료 영상마다 특징값을 추출하는 단계;
상기 추출 결과 획득한 특징값들을 행렬 형태로 결합하여 결합 특징 매트릭스(joint feature matrix)를 생성하는 단계;
상기 생성한 결합 특징 매트릭스에 기반하여 상관 정보를 연산하는 단계; 및
상기 연산한 상관 정보와 상기 획득한 특징값들을 결합(concatenate)하여 결합 특징값을 생성하는 단계; 및
상기 결합 특징값을 미리 학습한 딥 뉴럴 네트워크에 입력하여, 상기 딥 뉴럴 네트워크를 통해 산출한 결과 값을 이용하여 상기 복수의 의료 영상에 대응하는 타겟 데이터를 예측하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 방법.
A method for predicting target data using correlation information based on different medical images,
acquiring a plurality of medical images using different methods;
pre-processing the plurality of medical images to improve prediction accuracy;
extracting feature values for each medical image from the plurality of medical images;
generating a joint feature matrix by combining feature values obtained as a result of the extraction in a matrix form;
calculating correlation information based on the generated combined feature matrix; and
generating a combined feature value by concatenating the computed correlation information and the acquired feature values; and
Inputting the combined feature values into a pre-learned deep neural network and predicting target data corresponding to the plurality of medical images using result values calculated through the deep neural network; Target data prediction method using correlation information based on different medical images.
제1 항에 있어서,
상기 타겟 데이터는, 상기 특징값 추출, 상기 결합 특징 매트릭스 생성, 상기 상관 정보 연산 및 상기 연산한 상관 정보와 상기 획득한 특징값들을 이용하는 단계들을 반복적으로 기계 학습함에 따라 도출하고자 하는 ground truth인 것을 특징으로 하는 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 방법.
According to claim 1,
The target data is the ground truth to be derived through repeated machine learning of the feature value extraction, the combined feature matrix generation, the correlation information calculation, and the steps of using the calculated correlation information and the acquired feature values. A method of predicting target data using correlation information based on different medical images.
제2 항에 있어서,
상기 타겟 데이터는, 종양 악성도인 것을 특징으로 하는 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 방법.
According to claim 2,
The target data prediction method using correlation information based on different medical images, characterized in that the target data is tumor malignancy.
제3 항에 있어서,
상기 타겟 데이터는, 전립선 암인 것을 특징으로 하는 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 방법.
According to claim 3,
The target data prediction method using correlation information based on different medical images, characterized in that the target data is prostate cancer.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 의료 영상들은, 각각 동일한 촬영 장치에서 다른 조건하에 획득되거나 다른 촬영 장치를 통해 획득되는 것을 특징으로 하는 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 방법.
According to claim 1,
The method of predicting target data using correlation information based on different medical images, characterized in that the plurality of medical images are acquired under different conditions from the same imaging device or through different imaging devices.
제1 항에 있어서,
상기 상관 정보는, 픽셀의 밝기값과 위치 정보를 고려하는 명암도 동시발생 행렬(GLCM; gray level co-occurrence matrix)에 기반하여 연산되는 것을 특징으로 하는 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 방법.
According to claim 1,
The correlation information is target data using correlation information based on different medical images, characterized in that it is calculated based on a gray level co-occurrence matrix (GLCM) considering brightness values and location information of pixels. prediction method.
제1 항에 있어서,
상기 특징값들은, 히스토그램 특징값, 텍스쳐 특징값 및 형상 특징값 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 방법.
According to claim 1,
The method of predicting target data using correlation information based on different medical images, characterized in that the feature values include at least one of a histogram feature value, a texture feature value, and a shape feature value.
서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터를 예측 장치에 있어서,
각각 서로 다른 방법으로 복수의 의료 영상들을 획득하여 예측 정확도 향상을 위해 상기 복수의 의료 영상들을 전처리하는 영상 처리부;
상기 복수의 의료 영상들에서 각각의 의료 영상마다 특징값을 추출하고, 상기 추출 결과 획득한 특징값들을 행렬 형태로 결합하여 결합 특징 매트릭스(joint feature matrix)를 생성하는 영상 특징값 추출부;
상기 생성한 결합 특징 매트릭스에 기반하여 상관 정보를 연산하는 상관 정보 생성부;
상기 연산한 상관 정보와 상기 획득한 특징값들을 결합(concatenate)한 결합 특징값을 미리 학습한 딥 뉴럴 네트워크에 입력하여, 상기 딥 뉴럴 네트워크를 통해 결과 값을 산출하는 딥러닝부; 및
상기 딥 뉴럴 네트워크를 통해 산출한 결과 값을 이용하여 상기 복수의 의료 영상에 대응하는 타겟 데이터를 예측하는 타겟 데이터 판단부;를 포함하는 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 장치.
An apparatus for predicting target data using correlation information based on different medical images,
an image processing unit that acquires a plurality of medical images by using different methods and pre-processes the plurality of medical images to improve prediction accuracy;
an image feature value extraction unit extracting feature values for each medical image from the plurality of medical images and generating a joint feature matrix by combining the feature values acquired as a result of the extraction in a matrix form;
a correlation information generating unit calculating correlation information based on the generated combined feature matrix;
a deep learning unit inputting a concatenated feature value obtained by concatenating the computed correlation information and the acquired feature values to a pre-learned deep neural network, and calculating a resultant value through the deep neural network; and
A target data prediction device using correlation information based on different medical images, comprising: a target data determination unit that predicts target data corresponding to the plurality of medical images using result values calculated through the deep neural network.
제8항에 있어서,
상기 타겟 데이터는, 상기 특징값 추출, 상기 결합 특징 매트릭스 생성, 상기 상관 정보 연산 및 상기 연산한 상관 정보와 상기 획득한 특징값들을 이용하는 단계들을 반복적으로 기계 학습함에 따라 도출하고자 하는 ground truth인 것을 특징으로 하는 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 장치.
According to claim 8,
The target data is the ground truth to be derived through repeated machine learning of the feature value extraction, the combined feature matrix generation, the correlation information calculation, and the steps of using the calculated correlation information and the obtained feature values. Target data prediction device using correlation information based on different medical images.
제8항에 있어서,
상기 상관 정보는, 픽셀의 밝기값과 위치 정보를 고려하는 명암도 동시발생 행렬(GLCM; gray level co-occurrence matrix)에 기반하여 연산되는 것을 특징으로 하는 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 장치.
According to claim 8,
The correlation information is target data using correlation information based on different medical images, characterized in that it is calculated based on a gray level co-occurrence matrix (GLCM) considering brightness values and location information of pixels. prediction device.
하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된, 서로 다른 의료 영상에 기반한 상관 정보를 이용한 타겟 데이터 예측 컴퓨터 프로그램.
A computer program for predicting target data using correlation information based on different medical images stored in a medium in order to execute the method of any one of claims 1 to 7, coupled to a computer that is hardware.
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