KR102565381B1 - Real-time Micro Blood Flow Analysis Method based on Artificial Intelligence Technology - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 근적외선 카메라에 의하여, 임의의 환자를 대상으로 인도시아닌 그린(Indocyanin green, ICG)이 주입된 조직이 촬영된 ICG 영상이 실시간으로 획득되는 ICG 영상 획득단계, 프로세서에 의하여, 상기 ICG 영상이 전처리되는 ICG 영상 전처리단계, 프로세서에 의하여, 전처리된 상기 ICG 영상으로부터 시간에 따른 ICG 형광밝기의 변화를 표시한 ICG 패턴이 인식되는 ICG 패턴 인식단계, 프로세서에 의하여, 인공지능 기술기반으로 ICG 학습영상을 포함하는 데이터 셋이 이용되어 분석모델이 생성되는 분석모델 생성단계 및 프로세서에 의하여, 상기 분석모델을 이용하여 상기 ICG 패턴으로부터 위험도를 포함하는 분석결과가 출력되는 분석결과 출력단계를 포함하는 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a real-time micro blood flow analysis method based on artificial intelligence technology, and more specifically, an ICG image obtained by taking a tissue injected with indocyanin green (ICG) from a patient by a near-infrared camera. An ICG image acquisition step obtained in real time, an ICG image preprocessing step in which the ICG image is preprocessed by a processor, and an ICG pattern displaying a change in ICG fluorescence brightness over time from the preprocessed ICG image is recognized by the processor ICG pattern recognition step, an analysis model generation step in which an analysis model is generated by using a data set including ICG learning images based on artificial intelligence technology by a processor, and a risk level from the ICG pattern using the analysis model by a processor It relates to an artificial intelligence technology-based real-time micro blood flow analysis method comprising an analysis result output step in which an analysis result including is output.

Description

인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법 {Real-time Micro Blood Flow Analysis Method based on Artificial Intelligence Technology}Real-time Micro Blood Flow Analysis Method based on Artificial Intelligence Technology}

본 발명은 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 인공지능 기술기반으로 인도시아닌 그린(Indocyanine Green; ICG)을 이용한 혈관 조영술 영상이 분석된 후 실시간 미세 혈류 상태가 확인되는 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a real-time micro blood flow analysis method based on artificial intelligence technology, and more specifically, angiography image using indocyanine green (ICG) is analyzed based on artificial intelligence technology, and then the state of real-time micro blood flow is confirmed. It relates to a real-time micro blood flow analysis method based on artificial intelligence technology.

대장·직장암 수술 시 문합 부위의 관류 불량으로 문합부 합병증이 발생할 수 있다. 문합부 합병증 중에서 급성 저관류는 문합 누출 혹은 괴사로 이어질 수 있고 심하면 패혈증이나 다발성 장기부전으로 인해 사망에 이를 수 있다. Anastomosis complications may occur due to poor perfusion of the anastomotic area during colorectal cancer surgery. Among anastomosis complications, acute hypoperfusion can lead to anastomotic leakage or necrosis, and in severe cases, death can result from sepsis or multiple organ failure.

문합부 합병증은 인도시아닌 그린(Indocyanine Green; ICG)을 이용한 혈관 조영술로 미세혈류를 분석하여 합병증 여부를 예측하였다. 다만, 현재까지는 충분한 경험을 가진 외과의사의 육안을 통한 주관적인 평가로 이루어지거나 몇몇의 정량적 매개변수를 이용하여 분석한다. Anastomosis complications were predicted by analyzing micro blood flow using angiography using Indocyanine Green (ICG). However, until now, it has been evaluated subjectively through the naked eye of a surgeon with sufficient experience or analyzed using some quantitative parameters.

관련문헌 1은 ICG 형광 동역학 분석을 이용한 뇌혈류 분석 장치 및 방법에 관한 것으로, 이미지 센서의 전기적 신호를 입력받아 뇌표면에서 관측되는 형광신호의 동역학을 분석하고 뇌혈류를 측정하여 혈류 지도를 생성할 수 있다. 관련문헌 2는 인도시아닌 그린 혈중 농도 역학을 이용한 조직 관류 분석장치 및 그를 이용한 조직 관류 분석방법에 관한 것으로, ICG 형광의 세기에 따라 해당 조직이 정상인지 허혈인지를 분석할 수 있으나, Related Document 1 relates to an apparatus and method for analyzing cerebral blood flow using ICG fluorescence dynamic analysis, which receives an electrical signal from an image sensor, analyzes the dynamics of a fluorescence signal observed on the brain surface, and measures cerebral blood flow to generate a blood flow map. can Related Document 2 relates to a tissue perfusion analysis device using indocyanin green blood concentration dynamics and a tissue perfusion analysis method using the same. Depending on the intensity of ICG fluorescence, it is possible to analyze whether the tissue is normal or ischemic,

다만, 관련문헌 1 내지 2는 환자의 복잡한 혈관구조 및 환경적 요인에 의하여 발생된 인도시아닌 그린(ICG)의 다양한 근적외선 형광패턴을 세밀하게 구분하지 못하는 한계가 있다. 또한, 정량적 매개변수를 이용한 분석방법은 상당한 시간이 소요되어 수술 중 실시간 미세 혈류 분석이 어려워 실제 임상적용에는 한계가 있다. However, related documents 1 and 2 have limitations in not being able to discriminate in detail various near-infrared fluorescence patterns of indocyanine green (ICG) generated by the patient's complex vascular structure and environmental factors. In addition, the analysis method using quantitative parameters takes a considerable amount of time, and real-time micro blood flow analysis during surgery is difficult, so there are limitations in actual clinical application.

따라서 수술 중 인도시아닌 그린(ICG)을 이용한 혈관 조영술 영상을 분석하여 문합부의 미세 혈류 상태를 실시간으로 확인할 수 있는 방안이 요구되고 있는 실정이다. Therefore, there is a need for a method that can check the state of micro blood flow in the anastomosis area in real time by analyzing angiography images using indocyanine green (ICG) during surgery.

KR 10-1166165KR 10-1166165 KR 10-0867977KR 10-0867977

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 미세 혈류 상태를 분석한 분석결과의 정확성과 일관성을 향상시키고, 수술 중 문합하고자 하는 조직의 미세 혈류 상태를 실시간으로 파악하여 의료진의 판단을 보조할 수 있도록 인공지능 기술기반으로 문합부 합병증으로 진단된 환자의 ICG 학습영상을 포함하는 데이터 셋이 이용되어 분석모델이 생성된 후 상기 ICG 패턴으로부터 위험도를 포함하는 분석결과가 출력되는 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법을 얻고자 하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above problems, to improve the accuracy and consistency of the analysis result of analyzing the state of micro blood flow, and to assist in the judgment of medical staff by grasping the state of micro blood flow in the tissue to be anastomosis during surgery in real time. After an analysis model is created by using a data set containing ICG learning images of patients diagnosed with anastomotic complications based on artificial intelligence technology, AI technology-based real-time fine An object of the present invention is to obtain a blood flow analysis method.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법은 근적외선 카메라에 의하여, 임의의 환자를 대상으로 인도시아닌 그린(Indocyanin green, ICG)이 주입된 조직이 촬영된 ICG 영상이 실시간으로 획득되는 ICG 영상 획득단계; 프로세서에 의하여, 상기 ICG 영상이 전처리되는 ICG 영상 전처리단계; 프로세서에 의하여, 전처리된 상기 ICG 영상으로부터 시간에 따른 ICG 형광밝기의 변화를 표시한 ICG 패턴이 인식되는 ICG 패턴 인식단계; 프로세서에 의하여, 인공지능 기술기반으로 ICG 학습영상을 포함하는 데이터 셋이 이용되어 분석모델이 생성되는 분석모델 생성단계; 및 프로세서에 의하여, 상기 분석모델을 이용하여 상기 ICG 패턴으로부터 위험도를 포함하는 분석결과가 출력되는 분석결과 출력단계;를 제공한다. In order to achieve the above object, the artificial intelligence technology-based real-time micro blood flow analysis method of the present invention uses a near-infrared camera to capture an ICG image of a tissue injected with indocyanin green (ICG) for a patient. an ICG image acquisition step obtained in real time; an ICG image pre-processing step in which the ICG image is pre-processed by a processor; an ICG pattern recognition step of recognizing, by a processor, an ICG pattern displaying a change in ICG fluorescence brightness over time from the preprocessed ICG image; An analysis model generation step in which an analysis model is generated by using a data set including an ICG learning image based on artificial intelligence technology by a processor; and an analysis result output step of outputting, by a processor, an analysis result including a degree of risk from the ICG pattern using the analysis model.

이상과 같이 본 발명에 의하면 인공지능 기술기반으로 문합부 합병증으로 진단된 환자의 ICG 학습영상을 포함하는 데이터 셋이 이용되어 분석모델이 생성된 후 상기 ICG 패턴으로부터 위험도를 포함하는 분석결과가 출력되도록 구비함으로써, 미세 혈류 상태를 분석한 분석결과의 정확성과 일관성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, an analysis model is generated by using a data set including ICG learning images of patients diagnosed with anastomosis complications based on artificial intelligence technology, and then the analysis results including the risk are output from the ICG pattern By having it, there is an effect of improving the accuracy and consistency of the analysis result of analyzing the state of micro blood flow.

또한, 본 발명은 수술 중 문합하고자 하는 조직의 미세 혈류 상태를 실시간으로 파악할 수 있고, 의료진의 판단을 보조할 수 있어 문합부 합병증의 발병률이 낮아지는 효과가 있다. In addition, the present invention has an effect of lowering the incidence of anastomosis complications because it is possible to grasp the state of micro blood flow in a tissue to be anastomosis in real time during surgery and assist in the judgment of medical staff.

도 1은 본 발명의 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 ICG 영상 전처리단계에 대한 세부흐름도이다.
도 3은 본 발명의 분석모델 생성단계에 대한 세부흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 관심영역(ROI)별 ICG 로컬패턴을 표시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 본원발명에 따른 분석결과(a)와 종래 파라미터에 따른 분석결과(b, c, d)를 표시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 다수 개의 ICG 학습패턴이 클러스터링(Clustering)되는 것을 표시한 도면이다.
1 relates to the real-time micro blood flow analysis method based on artificial intelligence technology of the present invention.
2 is a detailed flowchart of the ICG image pre-processing step of the present invention.
3 is a detailed flow chart of the analysis model generation step of the present invention.
4 is a diagram showing ICG local patterns for each region of interest (ROI) according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing analysis results (a) according to the present invention and analysis results (b, c, d) according to conventional parameters according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing clustering of a plurality of ICG learning patterns according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in this specification have been selected from general terms that are currently widely used as much as possible while considering the functions in the present invention, but these may vary depending on the intention of a person skilled in the art, precedent, or the emergence of new technologies. In addition, in a specific case, there is also a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, not simply the name of the term.

다르게 정의되지 않는 한 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 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, 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 commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법에 관한 것이다. 도 2는 본 발명의 ICG 영상 전처리단계(S200)에 대한 세부흐름도이다. 도 3은 본 발명의 분석모델 생성단계(S400)에 대한 세부흐름도이다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 relates to the real-time micro blood flow analysis method based on artificial intelligence technology of the present invention. 2 is a detailed flowchart of the ICG image pre-processing step (S200) of the present invention. 3 is a detailed flowchart of the analysis model generation step (S400) of the present invention.

한편, 본 발명의 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법은 근적외선 카메라(100) 및 프로세서(200)에 의하여 구현될 수 있다. 상기 근적외선 카메라(100)는 가시광선보다 긴 파장의 광선으로 사람의 눈 또는 일반적인 카메라로 촬영할 수 없는 광선을 촬영할 수 있으므로, ICG 형광 발현 시 암록색의 색소가 촬영될 수 있다. 그리고 상기 근적외선 카메라(100)는 내시경 카메라로 구현일 수 있고 대장과 5cm 내지 15cm에 위치하여 인도시아닌 그린(ICG)이 주입된 부위를 소정 시간동안 촬영할 수 있다. 그리고 상기 프로세서(200)는 가장 바람직하게 시뮬레이터일 수 있고, 상기 근적외선 카메라(100)와 유선으로 연결되어 실시간으로 상기 ICG 영상을 촬영을 획득할 수 있다. 그리고 본원발명의 알고리즘이 프로그램에 구현되어 저장될 수 있다. Meanwhile, the artificial intelligence technology-based real-time micro blood flow analysis method of the present invention may be implemented by the near-infrared camera 100 and the processor 200. Since the near-infrared camera 100 can capture light with a longer wavelength than visible light, which cannot be captured by the human eye or a general camera, dark green pigment can be captured when ICG fluorescence is expressed. The near-infrared camera 100 may be embodied as an endoscope camera, and may be positioned 5 cm to 15 cm from the large intestine to capture an area into which indocyanine green (ICG) is injected for a predetermined time. The processor 200 may most preferably be a simulator, and may be connected to the near-infrared camera 100 by wire to acquire the ICG image in real time. And the algorithm of the present invention can be implemented and stored in a program.

도 1을 보면, 본 발명의 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법은 ICG 영상 획득단계(S100), ICG 영상 전처리단계(S200), ICG 패턴 인식단계(S300), 분석모델 생성단계(S400) 및 분석결과 출력단계(S500)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the artificial intelligence technology-based real-time micro blood flow analysis method of the present invention includes an ICG image acquisition step (S100), an ICG image preprocessing step (S200), an ICG pattern recognition step (S300), an analysis model generation step (S400), and and an analysis result output step (S500).

보다 구체적으로, 상기 ICG 영상 획득단계(S100)는 근적외선 카메라(100)에 의하여, 임의의 환자를 대상으로 인도시아닌 그린(Indocyanin green, ICG)이 주입된 조직이 촬영된 ICG 영상이 실시간으로 획득된다.More specifically, in the ICG image acquisition step (S100), the near-infrared camera 100 obtains an ICG image of a tissue injected with indocyanin green (ICG) from a random patient in real time. do.

일반적으로 ICG 형광 조영술이 수행되기 위하여, 조영제인 인도시아닌 그린(ICG)은 증류수에 희석되고 수 mg의 최소용량이 정맥의 말초혈관에 천천히 주입될 수 있다. 그리고 정맥 내 인도시아닌 그린(ICG)은 혈관 내 글로불린 또는 알부민에 결합되어 혈관에 남게 되고, 혈류가 시각적으로 확인될 수 있도록 하는 매개체 역할을 할 수 있다. 여기서, 조영제인 인도시아닌 그린(ICG)은 암록색의 색소로서, 부작용이 거의 없어 형광 발현을 확인하기 위해 외과적 수술에 용이하게 사용될 수 있다. In general, in order to perform ICG fluorography, indocyanine green (ICG), a contrast agent, is diluted in distilled water and a minimum dose of several mg can be slowly injected into the peripheral vein of a vein. In addition, intravenous indocyanine green (ICG) binds to globulin or albumin in blood vessels and remains in blood vessels, and can serve as a medium that allows blood flow to be visually confirmed. Here, indocyanine green (ICG), a contrast agent, is a dark green pigment and can be easily used in surgical operations to confirm fluorescence expression with little side effects.

즉, 상기 ICG 영상 획득단계(S100)는 근적외선 카메라(100)를 통해서 인도시아닌 그린(ICG)이 발현하는 형광이 촬영된 상기 ICG 영상이 획득될 수 있다.That is, in the ICG image acquisition step (S100), the ICG image in which fluorescence expressed by indocyanine green (ICG) is photographed may be obtained through the near-infrared camera 100.

다음으로, 상기 ICG 영상 전처리단계(S200)는 프로세서(200)에 의하여, 상기 ICG 영상이 전처리된다. 이는, 상기 ICG 영상은 상기 근적외선 카메라(100)를 통해서 문합부 주위의 확인하고자 하는 조직만이 촬영되는 것이 아닌 주변 환경의 영향으로 배경 잡음 및 형광등 등의 광원 반사도 함께 촬영될 수 있기 때문에 상기 ICG 영상 전처리단계(S200)는 필수적인 과정이다. Next, in the ICG image pre-processing step (S200), the ICG image is pre-processed by the processor 200. This is because the near-infrared camera 100 captures not only the tissues around the anastomosis area to be identified, but also background noise and reflection of light sources such as fluorescent lights due to the influence of the surrounding environment. The preprocessing step (S200) is an essential process.

먼저, 상기 ICG 영상 전처리단계(S200)는 색상(H), 채도(S), 명도(V)를 기반으로 한 색공간변환을 통해서 ICG 형광 추출이 수행되어 배경 및 광원반사와 같은 요소가 제거될 수 있다. 가장 바람직하게 하기 [수학식 1]로 상기 ICG 영상 전처리단계(S200)가 표현될 수 있고, 색상 채널별 다른 임계값이 적용될 수 있고, 최종적으로 ICG 형광만이 추출될 수 있다. First, in the ICG image preprocessing step (S200), ICG fluorescence extraction is performed through color space conversion based on color (H), saturation (S), and brightness (V) to remove elements such as background and light source reflection. can Most preferably, the ICG image pre-processing step (S200) can be expressed as the following [Equation 1], different threshold values can be applied for each color channel, and only ICG fluorescence can be finally extracted.

여기서, I(n,m,k)는 전처리된 상기 ICG 영상이고, n과 m은 촬영 해상도 N×M에 따라 0<n<N, 0<m<M 범위이내의 상기 ICG 영상의 해상도이고, k는 촬영 프레임 레이트(Rf)에 따라 0<k<Rf 범위이내의 상기 ICG 영상의 프레임 레이트이고, ir, ig, ib는 각각 상기 ICG 영상의 빨강, 초록, 파랑 채널이다.Here, I(n,m,k) is the preprocessed ICG image, n and m are resolutions of the ICG image within the range of 0<n<N, 0<m<M according to the photographing resolution N×M, k is the frame rate of the ICG image within the range of 0<k<R f according to the capturing frame rate (R f ), and i r , i g , and i b are the red, green, and blue channels of the ICG image, respectively.

보다 구체적으로, 상기 ICG 영상 전처리단계(S200)는 매트랩(Matlab) 프로그램을 기반으로 하고, 하기 [수학식 2]로 가우시안 블러(Gaussian blur) 연산을 상기 ICG 영상에 적용하여 상기 ICG 성분만이 추출될 수 있다.More specifically, the ICG image pre-processing step (S200) is based on a Matlab program, and a Gaussian blur operation is applied to the ICG image in the following [Equation 2] to extract only the ICG component It can be.

여기서, I는 상기 상기 ICG 영상 획득단계(S100)로부터 획득된 상기 ICG 영상이고, 는 표준편차 을 가지는 가우시안 마스크(Gaussian mask)이고, 는 가우시안 블러(Gaussian blur)가 적용된 상기 ICG 영상이다. 기호 ‘*’는 회선연산자(Convolution Operator)로, 연산의 한 방법이다.Here, I is the ICG image obtained from the ICG image acquisition step (S100), is a Gaussian mask with a standard deviation is the ICG image to which Gaussian blur is applied. The symbol '*' is a convolution operator, which is a method of operation.

일반적으로 가우시안 블러(Gaussian blur)는 가우시안 마스크(Gaussian mask)를 사용하는 영상필터의 한 종류로, 이미지의 저주파수 부분은 유지하고, 고주파수 부분은 모두 사라지게 함으로써, 이미지에서 사물과 사물 사이의 경계와 같은 고주파수 부분이 흐릿하게 처리되도록 한다. 그리고 가우시안 블러(Gaussian blur)는 표준편차를 조절하여 흐릿한 정도를 조절할 수 있다.In general, Gaussian blur is a type of image filter that uses a Gaussian mask. It maintains the low-frequency part of the image and disappears all the high-frequency part, such as the boundary between objects in the image. Make the high frequency part blur. In addition, the Gaussian blur can adjust the degree of blur by adjusting the standard deviation.

따라서 상기 ICG 영상 전처리단계(S200)는 상기 근적외선 영상에 가우시안 블러(Gaussian blur)를 이용하여 고주파수 부분을 흐릿하게 처리되도록 하여 상기 ICG 영상으로부터 상기 ICG 성분만을 추출할 수 있다. Therefore, in the ICG image pre-processing step (S200), only the ICG components can be extracted from the ICG image by blurring high-frequency portions of the near-infrared image using Gaussian blur.

또한 도 2를 보면, 상기 ICG 영상 전처리단계(S200)는 상기 ICG 영상으로부터 색상(H), 채도(S), 명도(V)가 추출되는 HSV 추출단계(S210), 상기 ICG 영상의 색상(H), 채도(S)가 각 기준치와 비교되는 비교단계(S220), 상기 ICG 영상의 색상(H)과 기준치의 차의 절대값과 상기 근적외선 영상의 채도(S)와 기준치의 차의 절대값이 1과 같거나 1에 오차범위 이내로 근접하면 새로운 명도(V’)가 산출되는 명도 산출단계(S230) 및 상기 새로운 명도(V’)와 상기 ICG 영상의 색상(H), 채도(S)를 이용하여 상기 ICG 영상의 노이즈가 제거되는 노이즈 제거단계(S240)를 포함할 수 있다. 2, the ICG image preprocessing step (S200) includes an HSV extraction step (S210) of extracting color (H), saturation (S), and brightness (V) from the ICG image, and color (H of the ICG image). ), a comparison step (S220) in which saturation (S) is compared with each reference value, the absolute value of the difference between the color (H) of the ICG image and the reference value and the absolute value of the difference between the chroma (S) of the near-infrared image and the reference value are A brightness calculation step (S230) in which a new brightness (V') is calculated if it is equal to or close to 1 within the error range, and the new brightness (V') and the color (H) and chroma (S) of the ICG image are used. It may include a noise removal step (S240) in which noise of the ICG image is removed by doing so.

이에 따라, 상기 ICG 영상 전처리단계(S200)는 추출된 ICG 성분이 보다 선명하게 상기 ICG 영상으로부터 확인될 수 있도록 추가적으로 노이즈가 제거되도록 할 수 있다. Accordingly, in the ICG image preprocessing step (S200), noise can be additionally removed so that the extracted ICG components can be more clearly identified from the ICG image.

보다 구체적으로, 상기 HSV 추출단계(S210)는 상기 프로세서(200)에 의하여, 상기 ICG 영상으로부터 색상(H), 채도(S), 명도(V)가 추출될 수 있다. 상기 ICG 영상은 RGB 기반이므로 HSV 기반으로 변환되어 색상(H), 채도(S), 명도(V)가 추출될 수 있다. 추출된 색상(H)은 IH, 추출된 채도(S)는 IS, 추출된 명도(V)는 IV로 표시될 수 있다.More specifically, in the HSV extraction step (S210), color (H), saturation (S), and brightness (V) may be extracted from the ICG image by the processor 200. Since the ICG image is RGB-based, it is converted to HSV-based and color (H), saturation (S), and brightness (V) can be extracted. The extracted color (H) may be expressed as I H , the extracted chroma (S) as I S , and the extracted lightness (V) as I V .

다음으로, 상기 비교단계(S220)는 상기 프로세서(200)에 의하여, 상기 HSV 추출단계(S210)로부터 추출된 색상(IH)과 채도(IS)가 각 기준치와 비교될 수 있다. 상기 색상 기준치는 href, 상기 채도 기준치는 sref로 표시될 수 있고, 이는 상기 프로세서(200)에 기 설정된 값일 수 있다. 그리고 상기 비교단계(S220)는 상기 ICG 영상으로부터 추출된 색상(IH)과 색상 기준치(href)의 차의 절대값과 상기 ICG 영상으로부터 추출된 채도(IS)와 채도 기준치(sref)의 차의 절대값이 각각 비교될 수 있다. Next, in the comparison step (S220), by the processor 200, the color (I H ) and chroma ( IS ) extracted from the HSV extraction step (S210) may be compared with respective reference values. The color reference value may be denoted as h ref , and the chroma reference value may be denoted as s ref , which may be values preset in the processor 200 . In the comparison step (S220), the absolute value of the difference between the color (I H ) extracted from the ICG image and the color reference value (h ref ), the chroma ( IS ) extracted from the ICG image, and the chroma reference value (s ref ) The absolute values of the differences in can be compared, respectively.

여기서, 상기 비교단계(S220)는 상기 ICG 영상으로부터 추출된 색상(IH)과 색상 기준치(href)의 차의 절대값이 0과 같거나 0에 근접하면 ICG 영상으로부터 추출된 색상(IH)이 색상 기준치(href)와 유사한 것으로 판단될 수 있고, 1과 같거나 1에 근접하면 상기 ICG 영상으로부터 추출된 색상(IH)이 색상 기준치(href)와 상이한 것으로 판단될 수 있다.Here, in the comparison step (S220), if the absolute value of the difference between the color (I H ) extracted from the ICG image and the color reference value (h ref ) is equal to or close to 0, the color (I H ) extracted from the ICG image ) may be determined to be similar to the color reference value (h ref ), and if it is equal to or close to 1, the color (I H ) extracted from the ICG image may be determined to be different from the color reference value (h ref ).

이와 같이, 상기 비교단계(S220)는 상기 ICG 영상으로부터 추출된 채도(IS)와 채도 기준치(sref)의 차의 절대값이 0과 같거나 0에 근접하면 ICG 영상으로부터 추출된 채도(IS)가 채도 기준치(sref)와 유사한 것이고, 1과 같거나 1에 근접하면 상기 ICG 영상으로부터 추출된 채도(IS)가 채도 기준치(sref)와 상이한 것이다.In this way, in the comparison step (S220), if the absolute value of the difference between the chroma (I S ) extracted from the ICG image and the chroma reference value (s ref ) is equal to or close to 0, the chroma (I S ) extracted from the ICG image S ) is similar to the chroma reference value (s ref ), and if it is equal to or close to 1, the chroma (I S ) extracted from the ICG image is different from the chroma reference value (s ref ).

반면에, 상기 비교단계(S220)는 상기 ICG 영상의 색상(H)과 색상 기준치의 차의 절대값과 상기 ICG 영상의 채도(S)와 채도 기준치의 차의 절대값이 모두 0과 같거나 0에 근접하면 상기 ICG 영상 획득단계(S100)로부터 상기 ICG 영상이 그대로 출력될 수 있다. 즉, 상기 비교단계(S220)는 각각의 절대값이 0과 같거나 0에 근접하면 기준치와 유사하다고 판단됨으로 ICG 성분이 추출된 상기 ICG 영상에서 추가적으로 노이즈가 제거될 필요가 없고, 이에 따라 상기 명도 산출단계(S230)와 상기 노이즈 제거단계(S240)를 거치지 않을 수 있다.On the other hand, in the comparison step (S220), the absolute value of the difference between the color (H) of the ICG image and the color reference value and the absolute value of the difference between the chroma (S) of the ICG image and the chroma reference value are both equal to 0 or 0. If it approaches, the ICG image may be output as it is from the ICG image acquisition step (S100). That is, in the comparison step (S220), if each absolute value is equal to or close to 0, it is determined that the absolute value is similar to the reference value, so there is no need to additionally remove noise from the ICG image from which the ICG component is extracted, and accordingly, the brightness The calculation step (S230) and the noise removal step (S240) may not be performed.

다음으로, 상기 명도 산출단계(S230)는 상기 ICG 영상의 색상과 색상 기준치의 차의 절대값과 상기 ICG 영상의 채도와 채도 기준치의 차의 절대값 중 적어도 하나가 1과 같거나 1에 근접하면 새로운 명도(V’)가 산출될 수 있다. 상기 새로운 명도(V’)가 로 표시되고, 하기 [수학식 3]으로 산출될 수 있다.Next, in the brightness calculation step (S230), if at least one of the absolute value of the difference between the color of the ICG image and the color reference value and the absolute value of the difference between the chroma of the ICG image and the chroma reference value is equal to or close to 1. A new lightness (V') can be calculated. The new lightness (V') It is represented by , and can be calculated by the following [Equation 3].

여기서, 는 상기 ICG 영상으로부터 추출된 색상(IH)과 색상 기준치(href)의 차의 절대값이고, 상기 는 상기 ICG 영상으로부터 추출된 채도(IS)와 채도 기준치(sref)의 차의 절대값이다. here, is the absolute value of the difference between the color (I H ) extracted from the ICG image and the color reference value (h ref ), is the absolute value of the difference between the chroma (I S ) extracted from the ICG image and the chroma reference value (s ref ).

다음으로, 상기 노이즈 제거단계(S240)는 상기 새로운 명도(V’)와 상기 ICG 영상의 색상(H), 채도(S)를 이용하여 상기 ICG 영상의 노이즈가 제거될 수 있다. 즉, 상기 노이즈 제거단계(S240)는 상기 HSV 추출단계(S210)에서 RGB 기반의 영상이 HSV 기반으로 변환된 것과는 반대로, 상기 명도 산출단계(S230)로부터 산출된 새로운 명도 와 상기 ICG 영상의 색상(IH), 채도(IS)를 이용하여 다시 RGB 기반의 영상으로 변환될 수 있다. 따라서 상기 노이즈 제거단계(S240)로부터 노이즈가 제거되어 추출된 ICG 성분이 보다 선명하게 확인될 수 있는 ICG 영상이 최종적으로 도출될 수 있다. Next, in the noise removal step (S240), noise of the ICG image may be removed using the new brightness (V'), color (H), and chroma (S) of the ICG image. That is, in the noise removal step (S240), the new brightness calculated from the brightness calculation step (S230) is reversed from the HSV-based image converted to HSV-based in the HSV extraction step (S210). It can be converted back to an RGB-based image using H and the color (I H ) and saturation (I S ) of the ICG image. Accordingly, an ICG image in which the noise is removed from the noise removal step (S240) and the extracted ICG components can be more clearly identified can be finally derived.

다음으로, 상기 ICG 패턴 인식단계(S300)는 프로세서(200)에 의하여, 전처리된 상기 ICG 영상으로부터 시간(T)에 따른 ICG 형광밝기(I)의 변화를 표시한 ICG 패턴이 인식된다. Next, in the ICG pattern recognition step (S300), the processor 200 recognizes an ICG pattern displaying a change in ICG fluorescence intensity (I) over time (T) from the preprocessed ICG image.

일반적으로 혈액 순환이 원활하지 않으면 ICG 형광밝기(I)가 어둡고, 혈액 순환이 원활하면 ICG 형광밝기(I)가 밝다. 그러나 ICG 형광밝기(I)는 조직 두께, 근적외선 카메라(100)와 조직 간의 촬영거리, 근적외선 조명의 종류 등 많은 요인에 의해 영향을 받을 수 있으므로 ICG 형광밝기(I)만이 이용되어 혈액 순환의 정량적 평가가 어렵다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 본원발명은 상기 ICG 패턴 인식단계(S300)로부터 시간(T)에 따른 ICG 형광밝기(I)의 변화가 표시된 ICG 패턴이 인식될 수 있다. In general, ICG fluorescence brightness (I) is dark when blood circulation is not smooth, and ICG fluorescence brightness (I) is bright when blood circulation is smooth. However, since ICG fluorescence intensity (I) can be affected by many factors, such as tissue thickness, the imaging distance between the near-infrared camera 100 and tissue, and the type of near-infrared light, only ICG fluorescence intensity (I) is used for quantitative evaluation of blood circulation. is difficult In order to solve this problem, the present invention can recognize an ICG pattern displaying a change in ICG fluorescence intensity (I) according to time (T) from the ICG pattern recognition step (S300).

여기서, 상기 ICG 영상이 2분 내지 3분과 같이 일정길이를 가진다면 인도시아닌 그린(ICG)이 주입된 후 확인하고자 하는 조직에 도달하여 ICG 성분 또는 ICG 형광이 발현되기까지 지연시간(Latency)이 존재할 수 있다. 즉, 상기 ICG 패턴 인식단계(S300)는 상기 프로세서(200)에 의하여, 상기 지연시간(Latency) 이후에 ICG 형광이 발현되는 시점인 ICG 형광발현시점이 추정되는 ICG 형광발현시점 추정단계(S310)를 포함할 수 있다.Here, if the ICG image has a certain length, such as 2 to 3 minutes, the delay time (Latency) from when indocyanine green (ICG) is injected to reaching the tissue to be confirmed and expressing the ICG component or ICG fluorescence is can exist That is, the ICG pattern recognition step (S300) is an ICG fluorescence expression time point estimating step (S310) in which the ICG fluorescence expression time point, which is the time point at which ICG fluorescence is expressed after the delay time (Latency), is estimated by the processor 200. can include

다시 말하면, 지연시간(Latency) 동안 얻은 ICG 형광밝기(I)의 변화는 의미가 없는 값이고, 지연시간(Latency) 이후 상기 ICG 성분이 확인하고자 하는 조직에 도달하여 상기 ICG 형광발현시점으로부터 ICG 형광밝기(I)의 변화가 미세혈류를 분석하는데 핵심적인 요소가 될 수 있다. In other words, the change in ICG fluorescence intensity (I) obtained during the delay time (Latency) is a meaningless value, and after the delay time (Latency), the ICG component reaches the tissue to be identified and the ICG fluorescence from the time point of the ICG fluorescence expression A change in brightness (I) can be a key factor in analyzing micro blood flow.

보다 구체적으로, 우선 상기 ICG 형광발현시점 추정단계(S310)는 상기 ICG 영상의 배경밝기(IB)가 추정될 수 있도록 하기 [수학식 4]가 이용되어 상기 ICG 영상의 시작시점으로부터 수초 간 ICG 형광밝기(I)의 변화에 대한 평균값이 산출될 수 있다. More specifically, in the step of estimating the ICG fluorescence expression point (S310), the following [Equation 4] is used so that the background brightness (I B ) of the ICG image can be estimated, and the ICG fluorescence occurs for several seconds from the start point of the ICG image. An average value for the change in fluorescence brightness (I) can be calculated.

여기서, n과 m은 촬영 해상도 N×M에 따라 0<n<N, 0<m<M 범위이내의 상기 ICG 영상의 해상도이고, k는 촬영 프레임 비율(Rf)에 따라 0<k<Rf 범위이내의 상기 ICG 영상의 프레임 비율이고, fg(k)는 촬영 프레임 비율(Rf)에 따른 ICG 형광밝기(I)의 변화를 표시한 ICG 패턴이다. Here, n and m are resolutions of the ICG image within the range of 0<n<N, 0<m<M according to the capturing resolution N×M, and k is 0<k<R according to the capturing frame rate (R f ) f is the frame rate of the ICG image within the range, and f g (k) is an ICG pattern showing a change in ICG fluorescence intensity (I) according to the shooting frame rate (R f ).

즉, 상기 지연시간(Latency) 동안 얻은 형광밝기(I)의 변화는 의미가 없는 값이므로 상기 ICG 영상의 배경밝기(IB)가 추정되는데 사용될 수 있고, 이에 따라 상기 ICG 형광밝기(I)의 변화에 대한 평균값을 구하는 구간은 상기 지연시간(Latency)에 포함될 수 있다. That is, since the change in fluorescence intensity (I) obtained during the delay time (Latency) is a meaningless value, it can be used to estimate the background brightness (I B ) of the ICG image, and accordingly, the ICG fluorescence intensity (I) A section for obtaining an average value for change may be included in the Latency.

임상적으로, 상기 지연시간(Latency)은 상기 ICG 패턴의 시작시점으로부터 35초 내지 45초 범위 이내일 수 있고, 가장 바람직하게 40초일 수 있다. 따라서 가장 바람직하게, 상기 ICG 형광발현시점 추정단계(S310)는 상기 ICG 영상의 배경밝기(IB)가 추정될 수 있도록 상기 ICG 영상의 시작시점으로부터 5초 내지 15초간의 ICG 형광밝기(I)의 변화에 대한 평균값이 산출될 수 있다. Clinically, the latency may be within a range of 35 seconds to 45 seconds from the start of the ICG pattern, and most preferably may be 40 seconds. Therefore, most preferably, in the step of estimating the ICG fluorescence expression point (S310), the ICG fluorescence brightness (I) for 5 seconds to 15 seconds from the start point of the ICG image can be estimated so that the background brightness (I B ) of the ICG image can be estimated. An average value for the change in can be calculated.

또한, 상기 ICG 형광발현시점 추정단계(S310)는 하기 [수학식 5]에 상기 [수학식 4]로부터 산출된 평균값이 입력되어 제1 문턱값이 산출될 수 있고, 상기 제1 문턱값이 기준이 되어 상기 평균값이 이진화될 수 있다. In addition, in the ICG fluorescence expression point estimation step (S310), a first threshold value may be calculated by inputting the average value calculated from [Equation 4] to the following [Equation 5], and the first threshold value is a reference value. As a result, the average value may be binarized.

그리고 상기 ICG 형광발현시점 추정단계(S310)는 노이즈 제거 및 명확한 구간설정이 가능하도록 엣지 검출 마스크(Me)와 이진수인 fb(k)의 상호상관(Cross-Correlation)을 통하여 상기 ICG 형광발현시점(kl)이 산출될 수 있다. 이는, 하기 [수학식 6]과 같다. In addition, in the step of estimating the time point of ICG fluorescence expression (S310), the ICG fluorescence is expressed through cross-correlation between the edge detection mask (M e ) and binary f b (k) to enable noise removal and clear section setting. A time point k l may be calculated. This is as shown in [Equation 6] below.

여기서, 상기 엣지 검출 마스크(Me)의 총 길이(l)일 수 있고 -1이 l/2개, 1이 l/2개로 구성될 수 있다. Here, it may be the total length l of the edge detection mask M e , and −1 may be composed of 1/2 pieces and 1 may be composed of 1/2 pieces.

상기 ICG 형광발현시점 추정단계(S310)는 상기 [수학식 6]을 통해 fb(k)에서 연속적인 0에서 연속적인 1의 값으로 변화하는 구간의 위치를 찾을 수 있고, 상기 ICG 형광발현시점이 최종적으로 추정될 수 있다.In the step of estimating the ICG fluorescence expression point (S310), it is possible to find the position of a section that changes from a continuous 0 to a continuous 1 value in f b (k) through [Equation 6], and the ICG fluorescence expression point can be finally estimated.

또한, 상기 ICG 패턴 인식단계(S300)는 상기 프로세서(200)에 의하여, 문합부 주변의 확인하고자 하는 조직의 일부가 하나 이상의 관심영역(Region of Interest; ROI)으로 설정되는 관심영역 설정단계(S320)를 더 포함할 수 있다. In addition, the ICG pattern recognition step (S300) is a region of interest setting step (S320) in which a part of the tissue to be identified around the anastomosis is set as one or more regions of interest (ROI) by the processor 200. ) may be further included.

이는, 앞서 언급했듯이 상기 ICG 영상은 배경 등 문합부 주변의 확인하고자 하는 조직 이외의 것이 함께 촬영되게 되는데, 이는 무의미한 연산량을 늘려 분석속도를 느리게 하는 원인이 되므로 실시간 분석을 실현하는데 어려울 수 있다. 따라서 문합부 주변의 확인하고자 하는 조직의 일부가 하나 이상의 관심영역(Region of Interest; ROI)으로 설정되는 것이 상당히 중요하다.This, as mentioned above, the ICG image is taken together with the tissue other than the tissue to be confirmed around the anastomosis, such as the background, which increases the amount of meaningless calculation and slows down the analysis speed, so it may be difficult to realize real-time analysis. Therefore, it is very important that a part of the tissue to be identified around the anastomosis is set as one or more regions of interest (ROI).

이때, 상기 관심영역(ROI)의 크기는 상기 ICG 영상의 품질에 따라 결정될 수 있다. 만약, 상기 ICG 영상이 상기 근적외선 카메라(100)에 의하여 흔들리고 어둡게 촬영되면 임의의 관심영역(ROI)은 픽셀단위를 기준으로 크기가 커질 수 있다. 반면에 상기 근적외선 카메라(100)에 의하여 밝게 촬영되면 임의의 관심영역(ROI)은 픽셀단위를 기준으로 크기가 작아질 수 있다. In this case, the size of the region of interest (ROI) may be determined according to the quality of the ICG image. If the ICG image is shaken and darkened by the near-infrared camera 100, the size of an arbitrary region of interest (ROI) may increase on a pixel basis. On the other hand, when brightly photographed by the near-infrared camera 100, the size of an arbitrary region of interest (ROI) may be reduced on a pixel basis.

보다 구체적으로, 상기 관심영역 설정단계(S320)는 상기 ICG 형광발현시점 추정단계(S310)로부터 추정된 상기 ICG 형광발현시점으로부터 기 설정된 시간동안의 상기 ICG 영상을 대상으로 상기 ICG 영상에 촬영된 위치별 시간(T)에 따른 밝기변화량(Idiff(n,m))인 ICG 로컬패턴이 산출될 수 있다. 이는, 하기 [수학식 7]로 산출될 수 있다. More specifically, in the step of setting the region of interest (S320), the location captured in the ICG image for a predetermined time from the ICG fluorescence expression time point estimated in the ICG fluorescence expression time point estimation step (S310) is set. An ICG local pattern, which is the amount of change in brightness (I diff (n, m)) according to time (T) for each star, can be calculated. This can be calculated by the following [Equation 7].

여기서, n과 m은 촬영 해상도 N×M에 따라 0<n<N, 0<m<M 범위이내의 상기 ICG 영상의 해상도이고, k는 촬영 프레임 비율(Rf)에 따라 0<k<Rf 범위이내의 상기 ICG 영상의 프레임 비율이고, Is는 임의의 위치에서의 형광밝기이다.Here, n and m are resolutions of the ICG image within the range of 0<n<N, 0<m<M according to the capturing resolution N×M, and k is 0<k<R according to the capturing frame rate (R f ) f is the frame rate of the ICG image within the range, and I s is the fluorescence intensity at an arbitrary position.

그리고 상기 관심영역 설정단계(S320)는 시간(T)에 따른 밝기변화량(Idiff(n,m))의 최대값의 10%가 제2 문턱값으로 설정될 수 있고, 상기 위치별 시간(T)에 따른 밝기변화량(Idiff(n,m))이 상기 제2 문턱값보다 크거나 같은 위치가 상기 관심영역(ROI)으로 최종적으로 설정될 수 있다. 그리고 설정된 관심영역(ROI)으로부터 상기 ICG 로컬패턴이 획득될 수 있다. In the step of setting the region of interest (S320), 10% of the maximum value of the brightness change amount (I diff (n, m)) according to time T may be set as the second threshold value, and the time for each location (T ) may be finally set as the region of interest ROI. The ICG local pattern may be obtained from the set region of interest (ROI).

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 관심영역(ROI)별 ICG 로컬패턴을 표시한 도면이다. 도 4를 보면, 가장 바람직하게 상기 ICG 패턴 인식단계(S300)는 상기 관심영역 설정단계(S320)로부터 추출된 다수 개의 관심영역(ROI)에 대한 ICG 로컬패턴이 각각 인식될 수 있다.4 is a diagram showing ICG local patterns for each region of interest (ROI) according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, most preferably, in the ICG pattern recognition step (S300), ICG local patterns for a plurality of regions of interest (ROIs) extracted from the region of interest setting step (S320) can be recognized respectively.

또한, ICG 패턴 인식단계(S300)는 상기 ICG 로컬패턴으로부터 정량적 파라미터가 추출될 수 있고, 이는 차후 상기 분석결과 출력단계(S500)로부터 상기 분석모델에 기 학습된 ICG 학습패턴과 상기 ICG 로컬패턴의 유사성이 판단되는데 상기 정량적 파라미터가 사용될 수 있다. In addition, in the ICG pattern recognition step (S300), a quantitative parameter may be extracted from the ICG local pattern, which is then calculated by calculating the ICG learning pattern pre-learned in the analysis model and the ICG local pattern from the analysis result output step (S500). The above quantitative parameters may be used to determine similarity.

상기 정량적 파라미터는 Tmax, T1/2max, Fmax, 시간비율(Time Ratio; TR), 상승경사도(Rising slope; RS)가 포함될 수 있다. Tmax는 임의의 관심영역(ROI)으로부터 인식된 ICG 로컬패턴에서의 최대변화량(Fmax)이 발현되는 구간이고, T1/2max는 최대변화량(Fmax)이 발현되는 구간의 1/2되는 구간이고, 최대변화량(Fmax)은 최대 형광밝기(Imax)에서 최소형광밝기(Imin)를 차한 값이고, 시간비율(TR)은 Tmax에 대한 T1/2max 비율을 표시한 값이고, 상승경사도(RS)는 Tmax에 대한 Fmax 비율을 표시한 값이다. The quantitative parameters may include T max , T 1/2max , F max , time ratio (TR), and rising slope (RS). T max is an interval in which the maximum variation (F max ) in the ICG local pattern recognized from an arbitrary region of interest (ROI) is expressed, and T 1/2max is 1/2 of the interval in which the maximum variation (F max ) is expressed. interval, the maximum change amount (F max ) is the value obtained by subtracting the minimum fluorescence brightness (I min ) from the maximum fluorescence brightness (I max ), and the time ratio (TR) is a value displaying the ratio of T 1/2max to T max , the rising slope (RS) is a value expressing the ratio of F max to T max .

여기서, 종래와 같이 상기 정량적 파라미터만으로 미세 혈류의 상태가 분석된다면 상기 근적외선 카메라(100)의 흔들림 및 떨림, 노이즈 등이 복합적으로 작용됨으로써 발생될 수 있는 상기 ICG 로컬패턴의 오차에 대응하지 못하는 단점이 있고 이 따라 분석결과의 오류율 역시 높을 수 있다. Here, if the state of micro blood flow is analyzed only with the quantitative parameters as in the prior art, there is a disadvantage of not being able to cope with the error of the ICG local pattern, which may be caused by the complex action of shaking and shaking of the near-infrared camera 100 and noise. Therefore, the error rate of the analysis result may be high.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 본원발명에 따른 분석결과(a)와 종래 파라미터에 따른 분석결과(b, c, d)를 표시한 도면이다. 도 5를 보면, 본원발명의 인공지능 기술기반으로 생성된 분석결과(a)는 종래 파라미터에 따른 분석결과(b, c, d)에서 정상상태로 분석된 부분을 보다 세밀하게 분석하여 종래 파라미터에 따른 분석결과(b, c, d)에서 정상상태만으로 분석된 부분이 정상상태와 양호상태로 구별될 수 있고, 정상상태 또는 양호상태라고 분석된 부분이 위험상태인 부분으로 분석되는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본원발명은 보다 정확도가 향상된 분석결과를 제공할 수 있는 현저한 효과가 있다. 5 is a diagram showing analysis results (a) according to the present invention and analysis results (b, c, d) according to conventional parameters according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the analysis result (a) generated based on the artificial intelligence technology of the present invention is analyzed in more detail the part analyzed in a steady state in the analysis result (b, c, d) according to the conventional parameter to determine the conventional parameter. In the following analysis results (b, c, d), it can be confirmed that the part analyzed only in the normal state can be distinguished as a normal state and a good state, and the part analyzed as a normal state or good state is analyzed as a part in a dangerous state. . Therefore, the present invention has a remarkable effect of providing more accurate analysis results.

다음으로, 상기 분석모델 생성단계(S400)는 프로세서(200)에 의하여, 인공지능 기술기반으로 ICG 학습영상을 포함하는 데이터 셋이 이용되어 분석모델이 생성된다. Next, in the analysis model generation step (S400), an analysis model is generated by the processor 200 by using a data set including an ICG learning image based on artificial intelligence technology.

정확도가 높은 상기 분석모델이 생성되기 위해서, 상기 분석모델 생성단계(S400)는 ICG 학습영상 전처리단계(S410), ICG 학습패턴 인식단계(S420), ICG 학습패턴집합 생성단계(S430), 라벨링 단계(S440), ICG 테스트영상 분석단계(S450) 및 분석모델 결정단계(S450)를 포함할 수 있다. In order to generate the analysis model with high accuracy, the analysis model creation step (S400) includes ICG learning image preprocessing step (S410), ICG learning pattern recognition step (S420), ICG learning pattern set generation step (S430), and labeling step. (S440), an ICG test image analysis step (S450), and an analysis model determination step (S450).

보다 구체적으로, 도 3을 보면 상기 ICG 학습영상 전처리단계(S410)는 상기 ICG 학습영상이 전처리될 수 있다. 상기 ICG 학습영상은 문합부 합병증으로 진단된 환자로부터 기 획득된 영상이거나 문합부 합병증으로 진단되지 않은 환자로부터 기 획득된 영상일 수 있다. 즉, 상기 ICG 영상 획득단계(S100)로부터 획득된 상기 임의의 환자의 상기 ICG 영상은 결과값이 없는 데이터이고, 상기 ICG 학습영상은 결과값이 포함된 데이터이다. 그리고 상기 ICG 학습영상 전처리단계(S410)는 전처리되는 대상이 상이할 뿐 상기 ICG 영상 전처리단계(S200)와 동일하다.More specifically, referring to FIG. 3, in the ICG training image pre-processing step (S410), the ICG training image may be pre-processed. The ICG learning image may be an image previously acquired from a patient diagnosed with an anastomotic complication or an image previously acquired from a patient not diagnosed with an anastomotic complication. That is, the ICG image of the random patient acquired in the ICG image acquisition step (S100) is data without result values, and the ICG learning image is data including result values. The ICG learning image pre-processing step (S410) is the same as the ICG image pre-processing step (S200), except that the object to be pre-processed is different.

다음으로, 상기 ICG 학습패턴 인식단계(S420)는 전처리된 상기 ICG 학습영상으로부터 ICG 학습패턴이 인식될 수 있다. 상기 ICG 학습패턴 인식단계(S420)는 대상이 상이할 뿐 상기 ICG 패턴 인식단계(S300)와 동일하다. Next, in the ICG learning pattern recognition step (S420), the ICG learning pattern can be recognized from the preprocessed ICG learning image. The ICG learning pattern recognition step (S420) is the same as the ICG pattern recognition step (S300) except for a different object.

다음으로, 상기 ICG 학습패턴집합 생성단계(S430)는 유사성에 기반하여 ICG 학습패턴이 클러스터링(Clustering)된 후 ICG 학습패턴집합이 생성될 수 있다. Next, in the step of generating the ICG learning pattern set (S430), the ICG learning pattern set may be generated after the ICG learning patterns are clustered based on similarity.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 다수 개의 ICG 학습패턴이 클러스터링(Clustering)되는 것을 표시한 도면이다. 도 6을 보면, 문합부 합병증을 진단받은 환자 NP명으로부터 상기 ICG 학습영상 NP개가 획득될 수 있고, 하나의 ICG 학습영상으로부터 Nc개의 관심영역(ROI)에 대한 Nc개의 ICG 학습패턴이 생성될 수 있다. 여기서 상기 ICG 학습패턴은 상기 ICG 학습영상 전반에 대한 ICG 패턴이 아닌, 상기 ICG 학습영상 내 관심영역(ROI)에 대한 ICG 패턴으로 가장 바람직하게 상기 ICG 학습영상으로부터 인식된 ICG 로컬패턴일 수 있다. 6 is a diagram showing clustering of a plurality of ICG learning patterns according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, N P ICG training images can be obtained from N P patients diagnosed with anastomosis complications, and N c ICG learning patterns for N c regions of interest (ROIs) from one ICG training image. this can be created. Here, the ICG learning pattern is an ICG pattern for a region of interest (ROI) in the ICG training image, not an ICG pattern for the entire ICG training image, and may most preferably be an ICG local pattern recognized from the ICG training image.

그리고 상기 ICG 학습패턴 인식단계(S420)는 NP×Nc개의 ICG 학습패턴이 생성될 수 있는데, ICG 학습패턴의 수에 비해 ICG 학습패턴집합의 수가 상대적으로 적으므로 학습될 시 학습의 정확도가 낮아질 수 있고, 만약 이를 해결하기 위해 신경망 층의 수를 늘리면 연산량이 기하급수적으로 많아져서 실시간 분석에 부적합할 수 있다. In addition, in the ICG learning pattern recognition step (S420), N P × N c ICG learning patterns can be generated. Since the number of ICG learning pattern sets is relatively small compared to the number of ICG learning patterns, the accuracy of learning when learned is high. If the number of neural network layers is increased to solve this problem, the amount of computation exponentially increases, which may be unsuitable for real-time analysis.

이를 해결하기 위하여 본원발명은 상기 ICG 학습패턴집합 생성단계(S430)로부터 유사성에 기반하여 다수 개의 ICG 학습패턴이 클러스터링(Clustering)될 수 있다. 예컨대, 10000개의 ICG 학습패턴이 25개의 ICG 학습패턴집합으로 클러스터링(Clustering)될 수 있다. 가장 바람직하게, 자가 조직 지도(Self-Orgnizing Map; SOM) 구조 기반으로 클러스터링(Clustering)이 수행될 수 있고, 상기 ICG 학습패턴에 대한 각각의 상기 정량적 파라미터를 이용하여 상기 ICG 학습패턴 간의 유사성이 판단될 수 있다. In order to solve this problem, in the present invention, a plurality of ICG learning patterns may be clustered based on similarity from the ICG learning pattern set generating step (S430). For example, 10000 ICG learning patterns may be clustered into 25 ICG learning pattern sets. Most preferably, clustering can be performed based on a Self-Orgnizing Map (SOM) structure, and similarity between the ICG learning patterns is determined using each of the quantitative parameters for the ICG learning patterns. It can be.

이때, 상기 ICG 학습패턴집합 생성단계(S430)는 임의의 상기 ICG 학습패턴집합 내 포함되는 ICG 학습패턴에 대한 분산값이 산출되고, 상기 분산값이 기 설정된 분산값 범위이내이면 상기 ICG 학습패턴의 클러스터링(Clustering) 정확도가 높은 것으로 판단될 수 있다. 반면에 상기 분산값이 기 설정된 분산값 범위를 초과하면 상기 ICG 학습패턴의 클러스터링(Clustering) 정확도가 낮은 것으로 판단되고 상기 ICG 학습패턴집합이 재생성될 수 있다. At this time, in the ICG learning pattern set generating step (S430), a variance value for an ICG learning pattern included in any ICG learning pattern set is calculated, and if the variance value is within a preset variance value range, the ICG learning pattern It can be determined that clustering accuracy is high. On the other hand, if the variance value exceeds the preset variance value range, it is determined that the clustering accuracy of the ICG learning pattern is low, and the ICG learning pattern set can be regenerated.

예컨대, 25개의 ICG 학습패턴집합 중에서 임의의 ICG 학습패턴집합에 포함된 다수 개의 ICG 학습패턴에 대한 분산값이 산출될 수 있다. 즉, 25개의 분산값이 각각의 ICG 학습패턴집합으로부터 산출될 수 있다. 그리고 상기 분산값이 기 설정된 분산값 범위이내이면 유사한 ICG 학습패턴끼리 적합하게 클러스터링(Clustering)된 것으로 판단될 수 있고, 25개의 분산값 중에서 적어도 하나가 기 설정된 분산값을 초과한다면 상기 ICG 학습패턴집합이 재생성될 수 있다. For example, among 25 ICG learning pattern sets, variance values for a plurality of ICG learning patterns included in an arbitrary ICG learning pattern set may be calculated. That is, 25 variance values can be calculated from each ICG learning pattern set. In addition, if the variance value is within the preset variance value range, it can be determined that similar ICG learning patterns are properly clustered, and if at least one of the 25 variance values exceeds the preset variance value, the ICG learning pattern set can be regenerated.

상기 ICG 학습패턴집합이 재생성되는데 있어서, 상기 ICG 학습패턴집합 생성단계(S430)는 임의의 상기 ICG 학습패턴집합 내 포함되는 ICG 학습패턴에 대한 분산값이 기 설정된 분산값을 초과하면 학습패턴집합의 수를 늘려 클러스터링(Clustering)이 재진행될 수 있다. 만약, 상기 학습패턴집합의 수가 적을 경우 상기 예비예측모델 내 신경망이 과소적합(Underfitting)되어 적절한 패턴 분류가 어려운 문제점이 있고, 학습패턴집합의 수가 많을 경우 과대적합(Overfitting)되어 상기 ICG 영상이 입력되었을 때 분류 성능이 현저히 낮아지는 문제점이 있다. 따라서 상기 ICG 학습패턴집합 생성단계(S430)는 우선적으로 적은 수의 학습패턴집합으로 클러스터링(Clustering)된 후 기 설정된 분산값이 초과되면 기 설정된 한 단계 더 큰 수의 학습패턴집합으로 클러스터링(Clustering)되어 학습패턴집합의 수의 적절성이 반복적으로 판단될 수 있다.In regenerating the ICG learning pattern set, in the generating of the ICG learning pattern set (S430), if the variance value of the ICG learning pattern included in any ICG learning pattern set exceeds a preset variance value, the learning pattern set is generated. Clustering may be repeated by increasing the number. If the number of learning pattern sets is small, the neural network in the preliminary prediction model is underfitting, making it difficult to properly classify patterns. There is a problem that the classification performance is significantly lowered when it is. Therefore, in the ICG learning pattern set generation step (S430), clustering is first performed with a small number of learning pattern sets, and then, when the preset variance value is exceeded, clustering is performed with a preset larger number of learning pattern sets. Thus, the appropriateness of the number of learning pattern sets can be repeatedly determined.

다음으로, 상기 라벨링 단계(S440)는 상기 ICG 학습패턴집합이 정상상태, 양호상태 및 위험상태 중 하나로 라벨링(Labeling)될 수 있다. 즉, 25개의 ICG 학습패턴집합이 각각 3가지 상태 중 하나로 라벨링될 수 있다. Next, in the labeling step (S440), the ICG learning pattern set may be labeled as one of a normal state, a good state, and a dangerous state. That is, each of the 25 ICG learning pattern sets may be labeled as one of three states.

상기 ICG 학습패턴집합이 정상상태, 양호상태 및 위험상태 중 하나로 라벨링(Labeling)되는 기준에 대해서 설명해보면, 상기 라벨링 단계(S440)는 임의의 ICG 학습패턴집합에 포함된 ICG 학습패턴의 수에 대한 문합부 합병증을 진단받은 환자의 ICG 학습패턴 중에서 해당 ICG 학습패턴집합에 포함된 ICG 학습패턴과 유사한 ICG 학습패턴의 수의 비율에 따라서 임의의 ICG 학습패턴집합이 정상상태, 양호상태 및 위험상태 중 하나로 분류될 수 있다. Describing the criterion for labeling the ICG learning pattern set as one of a normal state, a good state, and a dangerous state, the labeling step (S440) is about the number of ICG learning patterns included in an arbitrary ICG learning pattern set. According to the ratio of the number of ICG learning patterns similar to the ICG learning patterns included in the corresponding ICG learning pattern set among the ICG learning patterns of patients diagnosed with anastomosis complications, a random ICG learning pattern set is selected from among normal, good, and dangerous states. can be classified as one.

예컨대, ICG 학습영상을 포함하는 데이터 셋에는 문합부 합병증을 진단받은 환자와 문합부 합병증을 진단받지 않은 환자 모두에 대한 ICG 학습영상이 포함될 수 있다. 즉, ICG 학습영상을 포함하는 데이터 셋으로부터 10000개의 ICG 학습패턴이 인식될 수 있고, 그 중에 문합부 합병증을 진단받은 환자의 ICG 학습패턴이 1400개가 인식될 수 있다. 그리고 상기 ICG 학습패턴집합은 25개일 수 있다. 그리고 25개 중에서 임의의 ICG 학습패턴집합에 포함된 ICG 학습패턴의 수는 10000개 중에서 384개일 수 있고, 문합부 합병증을 진단받은 환자의 ICG 학습패턴이 1400개 중에서 10개일 수 있다. 이에 따라 상기 비율은 10/384로 약 2%의 값으로 산출될 수 있다. For example, a data set including ICG learning images may include ICG learning images for both a patient diagnosed with an anastomotic complication and a patient not diagnosed with an anastomotic complication. That is, 10000 ICG learning patterns can be recognized from a data set including ICG learning images, and among them, 1400 ICG learning patterns of patients diagnosed with anastomosis complications can be recognized. Also, the number of ICG learning pattern sets may be 25. In addition, the number of ICG learning patterns included in a random ICG learning pattern set among 25 may be 384 out of 10000, and the number of ICG learning patterns of patients diagnosed with anastomotic complications may be 10 out of 1400. Accordingly, the ratio may be calculated as a value of about 2% as 10/384.

즉, 상기 라벨링 단계(S440)는 임의의 ICG 학습패턴집합에 대하여 상기 비율이 50% 이상일 경우 위험상태로 라벨링될 수 있고, 10% 내지 50% 미만일 경우 양호상태로 라벨링될 수 있고, 10% 미만일 경우 정상상태로 라벨링될 수 있다. That is, in the labeling step (S440), if the ratio is 50% or more for any ICG learning pattern set, it may be labeled as a dangerous state, if it is from 10% to less than 50%, it may be labeled as a good state, and if it is less than 10% In this case, it can be labeled as normal.

다음으로, 상기 ICG 테스트영상 분석단계(S450)는 라벨링된 상기 ICG 학습패턴집합을 학습시킨 후 예비분석모델이 생성되고, 상기 예비분석모델이 이용되어 ICG 테스트영상이 분석될 수 있다. 상기 ICG 테스트영상 역시 상기 학습영상과 동일하게 결과값이 있는 데이터일 수 있다.Next, in the ICG test image analysis step (S450), a preliminary analysis model is generated after learning the labeled ICG learning pattern set, and the ICG test image can be analyzed using the preliminary analysis model. The ICG test image may also be data having a result value in the same way as the learning image.

즉, 상기 ICG 테스트 영상은 상기 ICG 학습영상과 동일하게 전처리 및 패턴 인식 과정을 거친 후 상기 예비분석모델에 입력되고 상기 예비분석모델을 통해서 결과값이 도출될 수 있다.That is, the ICG test image may be input to the preliminary analysis model after undergoing preprocessing and pattern recognition processes in the same manner as the ICG training image, and result values may be derived through the preliminary analysis model.

다음으로, 상기 분석모델 결정단계(S460)는 상기 ICG 테스트영상에 대한 분석결과에 기초하여 상기 예비분석모델의 정확도(DS)가 기 설정된 정확도 (DPRE)이상일 경우 상기 예비분석모델이 상기 분석모델로 결정될 수 있다. 반면에, 상기 분석모델 결정단계(S460)는 상기 예비분석모델의 정확도(DS)가 기 설정된 정확도(DPRE) 미만일 경우 상기 ICG 테스트영상 분석단계(S450)로 반복적으로 회귀될 수 있다. 즉, 상기 분석모델 결정단계(S460)는 예비분석모델로부터 유의미한 결과값이 산출될 수 있는지 여부가 입증되기 위함이다. Next, in the analysis model determining step (S460), if the accuracy ( DS ) of the preliminary analysis model is greater than or equal to the preset accuracy (D PRE ) based on the analysis result of the ICG test image, the preliminary analysis model determines the analysis can be determined by the model. On the other hand, the analysis model determining step (S460) may repeatedly return to the ICG test image analysis step (S450) when the accuracy ( DS ) of the preliminary analysis model is less than the preset accuracy (D PRE ). That is, the step of determining the analysis model (S460) is to prove whether or not a meaningful result value can be calculated from the preliminary analysis model.

다음으로, 분석결과 출력단계(S500)는 상기 프로세서(200)에 의하여, 상기 분석모델을 이용하여 상기 ICG 패턴으로부터 위험도를 포함하는 분석결과가 출력된다. 여기서, 상기 위험도는 상기 라벨링 단계(S440)로부터 임의의 ICG 학습패턴집합이 정상상태, 양호상태 및 위험상태 중 하나로 분류됨에 따라 정상상태, 양호상태 및 위험상태가 포함될 수 있다.Next, in the analysis result output step (S500), the processor 200 outputs an analysis result including a risk level from the ICG pattern using the analysis model. Here, the risk level may include normal state, good state, and dangerous state according to the classification of a random ICG learning pattern set from the labeling step (S440) into one of normal state, good state, and dangerous state.

또한, 상기 분석결과 출력단계(S500)는 상기 ICG 영상에 촬영된 조직의 위치별로 시간에 따른 상기 위험도가 컬러 맵으로 표시되고, 상기 컬러 맵은, 상기 ICG 영상에 합성될 수 있다. In addition, in the outputting of the analysis result (S500), the risk level according to time for each location of the tissue photographed on the ICG image is displayed as a color map, and the color map may be combined with the ICG image.

본원발명으로부터 출력된 분석결과인 도 5의 (a)를 보면, 상기 분석결과 출력단계(S500)는 수술 중 의료진에 의하여 미세 혈류 상태를 직관적으로 확인할 수 있도록 상기 관심영역 설정단계(S320)로부터 설정된 관심영역(ROI)별로 시간에 따른 상기 위험도가 컬러 맵으로 표시될 수 있다. 상기 컬러 맵은 가장 바람직하게 상기 ICG 영상의 백색광 이미지에 합성될 수 있다. 그리고 상기 컬러 맵은 각각의 관심영역(ROI)에 대하여 정상상태, 양호상태 및 위험상태가 각각 빨간색, 녹색 및 파란색으로 표시될 수 있다.Referring to FIG. 5(a), which is the analysis result output from the present invention, the analysis result output step (S500) is set from the region of interest setting step (S320) so that the medical staff can intuitively check the state of micro blood flow during surgery. The risk according to time for each region of interest (ROI) may be displayed as a color map. The color map is most preferably synthesized into a white light image of the ICG image. Further, in the color map, a normal state, a good state, and a dangerous state may be displayed in red, green, and blue for each region of interest (ROI).

종래에는 상기 ICG 영상 내에서 ICG 형광이 밝게 보일 경우 미세 혈류 상태가 양호한 것으로 추정될 수 있고, 그렇지 않을 경우 미세 혈류 상태가 불량한 것으로 추정될 수 있다. 다만, 의료진의 임상경험만으로는 ICG 영상 내 ICG 형광의 불명확한 가시화로 ICG 형광의 미묘한 변화를 시각적으로 관찰하여 미세 혈류 상태를 구별하는 것은 어려운 문제점이 있다. 즉, 본원발명은 시각적으로 관찰하기 어려운 미세 혈류 상태를 실시간으로 용이하게 구별할 수 있는 현저한 효과가 있다, Conventionally, if the ICG fluorescence is bright in the ICG image, it can be assumed that the state of micro blood flow is good, and if not, it can be estimated that the state of micro blood flow is poor. However, there is a problem in that it is difficult to distinguish the state of micro blood flow by visually observing subtle changes in ICG fluorescence due to unclear visualization of ICG fluorescence in the ICG image only with the clinical experience of medical staff. That is, the present invention has a remarkable effect of easily distinguishing microscopic blood flow conditions that are difficult to visually observe in real time.

또한, 종래 정량적 평가를 위해 다양한 매개변수를 기반으로 관류를 분석하는 방법의 경우 혈관의 해부학적 구조의 차이 또는 상기 근적외선 카메라(100)로 촬영된 ICG 영상 내 노이즈로 인해 정량적 매개 변수에 따른 분석결과가 매번 상이할 수 있는 반면, 본 발명은 인공지능 기술기반으로 ICG 영상을 실시간으로 분석함으로써 정확성과 일관성을 보다 향상시킬 수 있고, 수술 시 의료진의 문합부 진단을 보조할 수 있는 현저한 효과가 있다.In addition, in the case of conventional methods of analyzing perfusion based on various parameters for quantitative evaluation, analysis results according to quantitative parameters due to differences in the anatomical structure of blood vessels or noise in the ICG image captured by the NIR camera 100 While may be different every time, the present invention can further improve accuracy and consistency by analyzing ICG images in real time based on artificial intelligence technology, and has a remarkable effect of assisting medical staff in diagnosing the anastomosis during surgery.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited examples and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques may be performed in an order different from the method described, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. may be combined or combined in a different form than the method described, or other components may be used. Or even if it is replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.

그러므로 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims are within the scope of the following claims.

100.. 근적외선 카메라
200.. 프로세서
100.. NIR camera
200.. processor

Claims (8)

근적외선 카메라에 의하여, 임의의 환자를 대상으로 인도시아닌 그린(Indocyanin green, ICG)이 주입된 조직이 촬영된 ICG 영상이 실시간으로 획득되는 ICG 영상 획득단계;
프로세서에 의하여, 상기 ICG 영상이 전처리되는 ICG 영상 전처리단계;
상기 프로세서에 의하여, 전처리된 상기 ICG 영상으로부터 시간에 따른 ICG 형광밝기의 변화를 표시한 ICG 패턴이 인식되는 ICG 패턴 인식단계;
상기 프로세서에 의하여, 인공지능 기술기반으로 ICG 학습영상을 포함하는 데이터 셋이 이용되어 분석모델이 생성되는 분석모델 생성단계; 및
상기 프로세서에 의하여, 상기 분석모델을 이용하여 상기 ICG 패턴으로부터 위험도를 포함하는 분석결과가 출력되는 분석결과 출력단계;를 포함하는 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법.
an ICG image acquisition step in which an ICG image of a tissue injected with indocyanin green (ICG) of a patient is acquired in real time by a near-infrared camera;
an ICG image pre-processing step in which the ICG image is pre-processed by a processor;
an ICG pattern recognition step of recognizing, by the processor, an ICG pattern representing a change in ICG fluorescence brightness over time from the preprocessed ICG image;
an analysis model generation step in which an analysis model is generated by using a data set including an ICG learning image based on artificial intelligence technology by the processor; and
An analysis result output step of outputting, by the processor, an analysis result including a degree of risk from the ICG pattern using the analysis model; artificial intelligence technology-based real-time micro blood flow analysis method comprising:
제 1항에 있어서,
상기 ICG 영상 전처리단계는,
상기 ICG 영상으로부터 색상(H), 채도(S), 명도(V)가 추출되는 HSV 추출단계;
상기 ICG 영상의 색상(H), 채도(S)가 각 기준치와 비교되는 비교단계;
상기 ICG 영상의 색상(H)과 색상 기준치의 차의 절대값과 상기 근적외선 영상의 채도(S)와 태도 기준치의 차의 절대값 중 적어도 하나가 1과 같거나 1에 오차범위 이내로 근접하면 새로운 명도(V’)가 산출되는 명도 산출단계; 및
상기 새로운 명도(V’)와 상기 ICG 영상의 색상(H), 채도(S)를 이용하여 상기 ICG 영상의 노이즈가 제거되는 노이즈 제거단계;를 포함하는 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법.
According to claim 1,
The ICG image pre-processing step,
an HSV extraction step of extracting color (H), saturation (S), and brightness (V) from the ICG image;
a comparison step of comparing the color (H) and saturation (S) of the ICG image with respective reference values;
If at least one of the absolute value of the difference between the color (H) of the ICG image and the color reference value and the absolute value of the difference between the saturation (S) of the near-infrared image and the attitude reference value is equal to 1 or close to 1 within the error range, a new brightness value is obtained. A lightness calculation step in which (V') is calculated; and
and removing noise from the ICG image by using the new brightness (V'), color (H), and chroma (S) of the ICG image.
제 1항에 있어서,
상기 ICG 패턴 인식단계는,
상기 ICG 영상의 지연시간(Latency) 이후에 ICG 형광발현시점이 추정되는 ICG 형광발현시점 추정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법.
According to claim 1,
The ICG pattern recognition step,
An artificial intelligence technology-based real-time micro blood flow analysis method comprising the step of estimating the ICG fluorescence expression time point after the delay time (Latency) of the ICG image.
제 3항에 있어서,
상기 ICG 패턴 인식단계는,
상기 ICG 형광발현시점으로부터 기 설정된 시간동안 상기 ICG 영상에서 문합부 주변의 확인하고자 하는 조직의 일부가 하나 이상의 관심영역(Region of Interest; ROI)으로 설정되는 관심영역 설정단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법.
According to claim 3,
The ICG pattern recognition step,
The method further includes a region of interest setting step in which a part of the tissue to be identified around the anastomosis in the ICG image is set as one or more regions of interest (ROIs) for a predetermined time from the time point of the ICG fluorescence expression. Artificial intelligence technology-based real-time micro blood flow analysis method.
제 4항에 있어서,
상기 분석결과 출력단계는,
상기 관심영역 설정단계로부터 설정된 관심영역(ROI)별로 시간에 따른 상기 위험도가 컬러 맵으로 표시되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법.
According to claim 4,
In the step of outputting the analysis result,
Artificial intelligence technology-based real-time micro blood flow analysis method, characterized in that the risk according to time for each region of interest (ROI) set from the region of interest setting step is displayed as a color map.
제 1항에 있어서,
상기 분석모델 생성단계는,
상기 ICG 학습영상이 전처리되는 ICG 학습영상 전처리단계;
전처리된 상기 ICG 학습영상으로부터 ICG 학습패턴이 인식되는 ICG 학습패턴 인식단계;
유사성에 기반하여 ICG 학습패턴이 클러스터링(Clustering)된 후 ICG 학습패턴집합이 생성되는 ICG 학습패턴집합 생성단계;
상기 ICG 학습패턴집합이 정상상태, 양호상태 및 위험상태 중 하나로 라벨링(Labeling)되는 라벨링 단계;
라벨링된 상기 ICG 학습패턴집합을 학습시킨 후 예비분석모델이 생성되고, 상기 예비분석모델이 이용되어 ICG 테스트영상이 분석되는 ICG 테스트영상 분석단계; 및
ICG 테스트영상에 대한 분석결과에 기초하여 상기 예비분석모델의 정확도가 기 설정된 정확도 이상일 경우 상기 예비분석모델이 상기 분석모델로 결정되는 분석모델 결정단계;를 포함하고,
상기 분석모델 결정단계는, 상기 예비분석모델이 기 설정된 정확도 미만일 경우 상기 ICG 테스트 영상 분석단계로 회귀되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법.
According to claim 1,
The analysis model generation step,
an ICG learning image pre-processing step in which the ICG learning image is pre-processed;
an ICG learning pattern recognition step of recognizing an ICG learning pattern from the preprocessed ICG learning image;
an ICG learning pattern set generating step in which an ICG learning pattern set is generated after the ICG learning patterns are clustered based on similarity;
a labeling step of labeling the ICG learning pattern set as one of a normal state, a good state, and a dangerous state;
an ICG test image analysis step of learning the labeled ICG learning pattern set, generating a preliminary analysis model, and analyzing the ICG test image using the preliminary analysis model; and
An analysis model determination step in which the preliminary analysis model is determined as the analysis model when the accuracy of the preliminary analysis model is greater than or equal to a preset accuracy based on the analysis result of the ICG test image;
Wherein the analysis model determination step returns to the ICG test image analysis step when the preliminary analysis model is less than a preset accuracy.
제 6항에 있어서,
상기 ICG 학습패턴집합 생성단계는,
임의의 상기 ICG 학습패턴집합 내 포함되는 ICG 학습패턴에 대한 분산값이 산출되고,
상기 분산값이 기 설정된 분산값 범위이내이면 상기 ICG 학습패턴의 클러스터링(Clustering) 정확도가 높은 것으로 판단되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법.
According to claim 6,
In the step of generating the ICG learning pattern set,
A variance value for an ICG learning pattern included in any of the ICG learning pattern sets is calculated;
If the variance value is within a preset variance value range, it is determined that the clustering accuracy of the ICG learning pattern is high.
제 6항에 있어서,
상기 라벨링 단계는,
임의의 ICG 학습패턴집합에 포함된 ICG 학습패턴의 수에 대한 문합부 합병증을 진단받은 환자의 ICG 학습패턴 중에서 해당 ICG 학습패턴집합에 포함된 ICG 학습패턴과 유사한 ICG 학습패턴의 수의 비율에 따라서 임의의 ICG 학습패턴집합이 정상상태, 양호상태 및 위험상태 중 하나로 분류되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기술기반 실시간 미세 혈류 분석 방법.
According to claim 6,
The labeling step is
According to the ratio of the number of ICG learning patterns that are similar to the ICG learning patterns included in the corresponding ICG learning pattern set among the ICG learning patterns of patients diagnosed with anastomotic complications to the number of ICG learning patterns included in any ICG learning pattern set An artificial intelligence technology-based real-time micro blood flow analysis method, characterized in that a set of random ICG learning patterns is classified into one of normal, good, and dangerous conditions.
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논문, Artificial intelligence based real-time microcirculation analysis system for laparoscopic colorectal surgery, World Journal of Gastroenterology

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