KR102599464B1 - Apparatus and method for predicting fundus age using fundus image and axial length - Google Patents

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Abstract

안저 사진과 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 장치 및 방법이 개시되며, 본원의 일 실시예에 따른 안저 사진과 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 방법은 복수의 학습 안저 사진과 이에 대응하는 복수의 학습 안축장 길이 및 복수의 학습 연령 정보를 준비하는 단계, 상기 복수의 학습 안저 사진, 상기 복수의 학습 안축장 길이 및 상기 복수의 학습 연령 정보를 이용하여 안저 사진의 피촬영자에 대한 안저 나이를 예측하는 학습 모델을 생성하는 단계, 예측 대상 안저 사진을 수신하는 단계, 및 상기 생성된 학습 모델을 이용하여 상기 예측 대상 안저 사진의 피촬영자의 안저 나이를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.An apparatus and method for predicting fundus age using a fundus photograph and axial length are disclosed, and a method for predicting fundus age using a fundus photograph and axial length according to an embodiment of the present application includes a plurality of learning fundus photographs and corresponding Preparing a plurality of learning axial lengths and a plurality of learning age information to determine the fundus age of the subject of the fundus photograph using the plurality of learning fundus photographs, the plurality of learning axial lengths, and the plurality of learning age information. It may include generating a learning model for predicting, receiving a prediction target fundus photograph, and predicting the fundus age of the subject of the prediction target fundus photograph using the generated learning model.

Description

안저 사진과 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PREDICTING FUNDUS AGE USING FUNDUS IMAGE AND AXIAL LENGTH}Device and method for predicting fundus age using fundus photograph and axial length {APPARATUS AND METHOD FOR PREDICTING FUNDUS AGE USING FUNDUS IMAGE AND AXIAL LENGTH}

본원은 안저 사진과 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본원은 심층 신경망을 이용하여 안과 질환, 뇌 질환 등에 대한 조기 진단에 있어서 중요도가 높은 안저 나이를 예측하는 장치 및 방법에 관한 것이다.This application relates to a device and method for predicting fundus age using fundus photographs and axial length. In particular, this study relates to a device and method for predicting fundus age, which is of high importance in early diagnosis of eye diseases, brain diseases, etc., using deep neural networks.

안과에서의 검사 과정에서 안저 사진은 비침습적이며 기본적인 검사로 쉽게 획득 가능하다는 점에서 활용도가 높다. 특히, 안저 사진은 비교적 협조가 안되는 환자 또는 시력이 저하된 환자에 대하여도 적은 노력과 시간으로 촬영될 수 있으며, 피촬영자의 동공이 확대되지 않은 상태(산동되지 않은 상태)에서도 쉽게 촬영할 수 있다는 이점이 있다.Fundus photographs are highly useful in the examination process at ophthalmology because they are non-invasive and can be easily obtained through basic examinations. In particular, fundus photographs can be taken with little effort and time even for patients who are relatively uncooperative or have reduced vision, and have the advantage of being easy to take even when the subject's pupils are not dilated (non-mydriatic). There is.

또한, 안저 사진은 다양한 망막 질환을 발견하는데 활용될 수 있다. 예를 들어, 당뇨망막병증, 망막정맥폐쇄, 황반변성 등의 다양한 안과 질환의 진단에 있어서는 안저 사진을 기초로 한 전문의의 소견이 필수적이다.Additionally, fundus photography can be used to detect various retinal diseases. For example, in diagnosing various eye diseases such as diabetic retinopathy, retinal vein occlusion, and macular degeneration, a specialist's opinion based on fundus photographs is essential.

다만, 종래에는 안저 사진을 획득하기 위하여 고가의 안저 촬영 기기가 구비될 것이 요구되었으나, 최근 들어 안저 촬영을 위한 고가의 기기 없이도 스마트폰에 탑재되는 렌즈를 이용하여 쉽게 안저 사진을 얻을 수 있는 기술이 마련되고 있다.However, in the past, it was required to be equipped with an expensive fundus photography device to obtain fundus photographs, but recently, a technology has been developed to easily obtain fundus photographs using a lens mounted on a smartphone without an expensive device for fundus photography. It is being prepared.

망막을 비롯한 눈의 안쪽 구조는 환자의 나이에 따라 변화를 겪게 되는데, 안저를 통하여 확인되는 이러한 구조의 상태지표를 안저 나이라고 한다. 때문에, 안저 나이를 통하여 환자가 실제 나이에 비하여 안저의 변화가 더 심한지 또는 그렇지 않은지를 판단할 수 있다. 또한, 안저 나이와 관련이 있는 망막의 혈관 및 상태는 심혈관 질환 및 뇌의 질환들과의 관련성이 있음이 보고되어 있다. 특히 환자의 나이가 상대적으로 젊은 청년층의 경우 안저 나이 예측 결과 실제 나이보다 훨씬 크게 나오면 전신 혈관 상태와 뇌 노화에 대한 의심을 할 수 있게 되어 관련 질환에 대한 조기 진단에 이용될 수 있다. 따라서, 안저 나이 예측을 통하여 전신 혈관 및 뇌 노화 등과 관련한 건강의 지표로 사용할 수 있다. The inner structures of the eye, including the retina, undergo changes depending on the patient's age, and the condition indicator of these structures, which is confirmed through the fundus, is called fundus age. Therefore, through the fundus age, it is possible to determine whether the patient's fundus changes are more severe or not compared to the patient's actual age. In addition, it has been reported that retinal blood vessels and conditions related to fundus age are related to cardiovascular diseases and brain diseases. In particular, in the case of young people where the patient's age is relatively young, if the fundus age prediction results are much larger than the actual age, suspicion of systemic vascular conditions and brain aging can be raised, and it can be used for early diagnosis of related diseases. Therefore, prediction of fundus age can be used as an indicator of health related to systemic blood vessels and brain aging.

종래 기술은 안저 사진을 이용하여 녹내장을 진단하는 방법을 개시하고 있으나, 안저 사진을 이용하여 다양한 망막 질환뿐만 아니라 전신 혈관 및 뇌 노화 등의 진단에서까지 이용될 수 있는 안저 나이를 예측하는 기술에는 이르지 못하였다. The prior art discloses a method of diagnosing glaucoma using fundus photographs, but there is no technology for predicting fundus age that can be used to diagnose not only various retinal diseases but also systemic blood vessels and brain aging using fundus photographs. I couldn't do it.

본원의 배경이 되는 기술은 한국공개특허공보 제10-2019-0087272호에 개시되어 있다.The technology behind this application is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2019-0087272.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 안저 사진과 안축장 길이를 이용하여 보다 정밀하게 안저 나이를 예측하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본원에서 안축장 길이는 직접 측정한 안축장 길이 또는 별도의 심층 신경망을 통해 예측한 안축장 길이를 포함할 수 있다. The purpose of the present application is to solve the problems of the prior art described above, and to provide a device and method for predicting fundus age more precisely using fundus photographs and axial length. Herein, the axial length may include a directly measured axial length or an axial length predicted through a separate deep neural network.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical challenges sought to be achieved by the embodiments of the present application are not limited to the technical challenges described above, and other technical challenges may exist.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 안저 사진과 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 방법은 복수의 학습 안저 사진과 이에 대응하는 복수의 학습 안축장 길이 및 복수의 학습 연령 정보를 준비하는 단계, 상기 복수의 학습 안저 사진, 상기 복수의 학습 안축장 길이 및 상기 복수의 학습 연령 정보를 이용하여 안저 사진의 피촬영자에 대한 안저 나이를 예측하는 학습 모델을 생성하는 단계, 예측 대상 안저 사진을 수신하는 단계, 및 상기 생성된 학습 모델을 이용하여 상기 예측 대상 안저 사진의 피촬영자의 안저 나이를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.As a technical means for achieving the above-mentioned technical problem, a method of predicting fundus age using a fundus photograph and an axial length according to an embodiment of the present application includes a plurality of learning fundus photographs, a plurality of learning axial lengths, and a plurality of learning axial lengths corresponding thereto. Preparing learning age information, generating a learning model that predicts the fundus age of the subject of the fundus photograph using the plurality of learning fundus photographs, the plurality of learning axial lengths, and the plurality of learning age information. , receiving the prediction target fundus photograph, and predicting the fundus age of the subject of the prediction target fundus photograph using the generated learning model.

또한, 상기 학습 모델을 생성하는 단계는, 상기 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고 상기 복수의 학습 안축장 길이를 라벨로 지정하여 제 1 심층 신경망을 학습시키는 단계, 학습된 상기 제 1 심층 신경망을 이용하여 상기 복수의 학습 안저 사진에 대한 복수의 예측 안축장 길이를 도출하는 단계, 및 상기 복수의 학습 안저 사진과 상기 복수의 예측 안축장 길이를 입력값으로 지정하고 상기 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 제 2 심층 신경망을 학습시키는 단계 를 포함할 수 있다. In addition, the step of generating the learning model includes training a first deep neural network by specifying the plurality of learning fundus photographs as input values and the plurality of learning axial lengths as labels, and the learned first deep neural network Deriving a plurality of predicted axial lengths for the plurality of learning fundus photographs using , and specifying the plurality of learning fundus photographs and the plurality of predicted axial lengths as input values and using the plurality of learning age information as labels. It may include a step of specifying and training a second deep neural network.

또한, 상기 학습 모델은 하나 이상의 심층 신경망을 포함하고, 각각의 상기 심층 신경망은 입력 층, 특징 추출 모듈 및 예측 모듈을 포함하고, 상기 학습 모델을 생성하는 단계는, 상기 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고 상기 복수의 학습 안축장 길이를 라벨로 지정하여 제 1 심층 신경망을 학습시키는 단계, 학습된 상기 제 1 심층 신경망을 이용하여 상기 복수의 학습 안저 사진에 대한 복수의 예측 안축장 길이를 도출하는 단계, 및 상기 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고 상기 복수의 예측 안축장 길이를 제 2 심층 신경망의 특징 추출 모듈의 어느 하나의 레이어에 삽입하고 상기 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 상기 제 2 심층 신경망을 학습시키는 단계를 포함할 수 있다. Additionally, the learning model includes one or more deep neural networks, and each deep neural network includes an input layer, a feature extraction module, and a prediction module, and the step of generating the learning model includes inputting the plurality of learning fundus photographs. A step of training a first deep neural network by specifying a value and the plurality of learning axial lengths as labels, and deriving a plurality of predicted axial lengths for the plurality of learning fundus photographs using the learned first deep neural network. Step, specifying the plurality of learning fundus photos as input values, inserting the plurality of predicted axial lengths into any one layer of the feature extraction module of the second deep neural network, and specifying the plurality of learning age information as a label It may include training a second deep neural network.

또한, 상기 학습 모델을 생성하는 단계는, 상기 복수의 학습 안저 사진과 상기 복수의 학습 안축장 길이를 입력값으로 지정하고, 상기 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 심층 신경망을 학습시키는 단계를 포함할 수 있다. In addition, the step of generating the learning model includes specifying the plurality of learning fundus photographs and the plurality of learning axial lengths as input values, and specifying the plurality of learning age information as labels to train a deep neural network. can do.

또한, 상기 피촬영자의 측정된 안축장 길이를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 안저 나이를 예측하는 단계는, 상기 예측 대상 안저 사진과 상기 측정된 안축장 길이를 상기 심층 신경망의 입력값으로 지정하여 상기 피촬영자의 안저 나이를 예측하는 것일 수 있다. In addition, it further includes the step of receiving the measured axial length of the subject, and the step of predicting the fundus age includes specifying the prediction target fundus photograph and the measured axial length as input values of the deep neural network. It may be used to predict the fundus age of the subject.

또한, 상기 예측 대상 안저 사진에서 상기 안저 나이의 예측에 활용된 근거 영역을 도출하는 단계, 및 상기 예측 대상 안저사진에서 상기 근거 영역을 강조하여 표시한 근거 영상을 출력하는 단계를 더 포함하고, 상기 근거 영역을 도출하는 단계는, 하기 수학식 1을 통해 I번째 레이어의 어느 하나의 노드가 I+1번째 레이어의 어느 하나의 노드에 미치는 영향을 나타내는 기여값을 계산하고, 수학식 2를 통해 I번째 레이어의 어느 하나의 노드가 I+1번째 레이어 전체에 미치는 영향을 나타내는 기여값을 계산하며, 수학식 3을 통해 l번째 레이어의 어느 하나의 노드가 l+2번째 레이어 전체에 미치는 영향을 나타내는 기여값을 계산한다. 따라서 다수의 복잡한 레이어들로 구성된 심층신경망에는 수학식 3을 연쇄적으로 활용하여, 임의의 노드 하나가 해당 신경망의 출력노드에 기여하는 값을 계산하여 예측에 활용되는 근거 영역을 도출할 수 있다. In addition, it further includes the step of deriving a basis area used for prediction of the fundus age from the prediction target fundus photograph, and outputting a basis image highlighting the evidence area in the prediction target fundus photograph, The step of deriving the basis area is to calculate the contribution value representing the influence of any node of the I-th layer on any node of the I+1-th layer through Equation 1 below, and I through Equation 2 Calculate the contribution value representing the influence of any node in the lth layer on the entire I+1th layer, and calculate the contribution value representing the influence of any node in the lth layer on the entire l+2th layer through Equation 3. Calculate the contribution value. Therefore, in a deep neural network composed of multiple complex layers, Equation 3 can be used in chain to calculate the value that one arbitrary node contributes to the output node of the neural network to derive the basis area used for prediction.

[수학식 1][Equation 1]

[수학식 2][Equation 2]

[수학식 3][Equation 3]

또한, 상기 예측된 안저 나이에 대한 피드백으로서 의료진이 판단한 수정 안저 나이를 수신하는 단계, 및 상기 수정 안저 나이에 대응하는 복수의 학습 안저 사진과 복수의 학습 안축장 길이를 데이터셋에 추가하여 상기 학습 모델을 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, receiving the corrected fundus age determined by a medical staff as feedback on the predicted fundus age, and adding a plurality of learning fundus photos and a plurality of learning axial lengths corresponding to the corrected fundus age to the dataset to model the learning model. The step of updating may further be included.

한편, 본원의 일 실시예에 따른 안저 사진과 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 장치는 복수의 학습 안저 사진과 이에 대응하는 복수의 학습 안축장 길이 및 복수의 학습 연령 정보를 준비하고, 상기 복수의 학습 안저 사진, 상기 복수의 학습 안축장 길이 및 상기 복수의 학습 연령 정보를 이용하여 안저 사진의 피촬영자에 대한 안저 나이를 예측하는 학습 모델을 생성하는 학습부, 및 예측 대상 안저 사진을 수신하고, 상기 생성된 학습 모델을 이용하여 상기 예측 대상 안저 사진의 피촬영자의 안저 나이를 예측하는 추론부를 포함할 수 있다. Meanwhile, an apparatus for predicting fundus age using a fundus photograph and an axial length according to an embodiment of the present application prepares a plurality of learning fundus photographs, a plurality of learning axial lengths corresponding thereto, and a plurality of learning age information, and the plurality of learning age information is provided. A learning unit that generates a learning model for predicting the fundus age of the subject of the fundus photograph using the learning fundus photograph, the plurality of learning axial lengths, and the plurality of learning age information, and receiving the prediction target fundus photograph, It may include an inference unit that predicts the fundus age of the subject of the prediction target fundus photograph using the generated learning model.

또한, 상기 학습부는, 상기 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고 상기 복수의 학습 안축장 길이를 라벨로 지정하여 제 1 심층 신경망을 학습시키고, 학습된 상기 제 1 심층 신경망을 이용하여 상기 복수의 학습 안저 사진에 대한 복수의 예측 안축장 길이를 도출하고, 상기 복수의 학습 안저 사진과 상기 복수의 예측 안축장 길이를 입력값으로 지정하고 상기 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 제 2 심층 신경망을 학습시키는 것일 수 있다. In addition, the learning unit trains a first deep neural network by specifying the plurality of learning fundus photographs as input values and the plurality of learning axial lengths as labels, and uses the learned first deep neural network to A second deep neural network is learned by deriving a plurality of predicted axial lengths for the learning fundus photographs, specifying the plurality of learning fundus photographs and the plurality of predicted axial lengths as input values, and specifying the plurality of learning age information as labels. It may be to do so.

또한, 상기 학습 모델은 하나 이상의 심층 신경망을 포함하고, 각각의 상기 심층 신경망은 입력 층, 특징 추출 모듈 및 예측 모듈을 포함하고, 상기 학습부는, 상기 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고 상기 복수의 학습 안축장 길이를 라벨로 지정하여 제 1 심층 신경망을 학습시키고, 학습된 상기 제 1 심층 신경망을 이용하여 상기 복수의 학습 안저 사진에 대한 복수의 예측 안축장 길이를 도출하고, 상기 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고, 상기 복수의 예측 안축장 길이를 제 2 심층 신경망의 특징 추출 모듈의 어느 하나의 레이어에 삽입하고 상기 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 상기 제 2 심층 신경망을 학습시키는 것일 수 있다. In addition, the learning model includes one or more deep neural networks, and each deep neural network includes an input layer, a feature extraction module, and a prediction module, and the learning unit specifies the plurality of learning fundus photos as input values and A first deep neural network is trained by specifying a plurality of learning axial lengths as labels, a plurality of predicted axial lengths for the plurality of learning fundus photographs are derived using the learned first deep neural network, and the plurality of learning fundus Designating a photo as an input value, inserting the plurality of predicted axial lengths into one layer of the feature extraction module of the second deep neural network, and specifying the plurality of learning age information as a label to train the second deep neural network. It may be.

또한, 상기 학습부는, 상기 복수의 학습 안저 사진과 상기 복수의 학습 안축장 길이를 입력값으로 지정하고 상기 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 심층 신경망을 학습시키는 것일 수 있다. In addition, the learning unit may train a deep neural network by designating the plurality of learning fundus photographs and the plurality of learning axial lengths as input values and the plurality of learning age information as labels.

또한, 상기 추론부는, 상기 피촬영자의 측정된 안축장 길이를 수신하고, 상기 예측 대상 안저 사진과 상기 측정된 안축장 길이를 상기 심층 신경망의 입력값으로 지정하여 상기 피촬영자의 안저 나이를 예측하는 것일 수 있다. In addition, the inference unit may receive the measured axial length of the subject, and predict the fundus age of the subject by specifying the prediction target fundus photograph and the measured axial length as input values of the deep neural network. there is.

또한, 상기 예측 대상 안저 사진에서 상기 안저 나이의 예측에 활용된 근거 영역을 도출하고, 상기 예측 대상 안저사진에서 상기 근거 영역을 강조하여 표시한 근거 영상을 출력하는 시각화부를 더 포함하고, 상기 시각화부는, 하기 수학식 1을 통해 I번째 레이어의 어느 하나의 노드가 I+1번째 레이어의 어느 하나의 노드에 미치는 영향을 나타내는 기여값을 계산하고, 수학식 2를 통해 I번째 레이어의 어느 하나의 노드가 I+1번째 레이어 전체에 미치는 영향을 나타내는 기여값을 계산하며, 수학식 3을 통해 l번째 레이어의 어느 하나의 노드가 l+2번째 레이어 전체에 미치는 영향을 나타내는 기여값을 계산한다. 따라서 다수의 복잡한 레이어들로 구성된 심층신경망에는 수학식 3을 연쇄적으로 활용하여, 임의의 노드 하나가 해당 신경망의 출력노드에 기여하는 값을 계산하여 예측에 활용되는 근거 영역을 도출할 수 있다. In addition, it further includes a visualization unit that derives a basis area used for predicting the fundus age from the prediction target fundus photo, and outputs a basis image highlighting the evidence area in the prediction target fundus photo, and the visualization unit , Calculate the contribution value representing the influence of any node of the I-th layer on any node of the I+1-th layer through Equation 1 below, and calculate the contribution value of any node of the I-th layer through Equation 2. Calculate the contribution value representing the influence of the entire I+1th layer, and calculate the contribution value representing the influence of any node in the lth layer on the entire l+2th layer through Equation 3. Therefore, in a deep neural network composed of multiple complex layers, Equation 3 can be used in chain to calculate the value that one arbitrary node contributes to the output node of the neural network to derive the basis area used for prediction.

[수학식 1][Equation 1]

[수학식 2][Equation 2]

[수학식 3][Equation 3]

또한, 상기 학습부는, 상기 예측된 안저 나이에 대한 피드백으로서 의료진이 판단한 수정 안저 나이를 수신하고, 상기 수정 안저 나이에 대응하는 복수의 학습 안저 사진과 복수의 학습 안축장 길이를 데이터셋에 추가하여 상기 학습 모델을 업데이트하는 것일 수 있다. In addition, the learning unit receives the corrected fundus age determined by the medical staff as feedback on the predicted fundus age, and adds a plurality of learning fundus photos and a plurality of learning axial lengths corresponding to the corrected fundus age to the dataset. This may be updating the learning model.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described means of solving the problem are merely illustrative and should not be construed as intended to limit the present application. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may be present in the drawings and detailed description of the invention.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 안저 사진과 함께 안축장 길이를 이용함으로써 보다 정밀하게 안저 나이를 예측할 수 있는 안저 나이 예측 장치 및 방법을 제공할 수 있다. According to the above-described means of solving the problem of the present application, it is possible to provide a fundus age prediction device and method that can predict the fundus age more precisely by using the axial length along with the fundus photograph.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 고가의 안축장 측정 장비 없이도 쉽게 획득 가능한 안저 사진을 활용하여 안축장 길이를 예측함으로써 고가의 안축장 측정장비를 구비하기 어렵거나 의료산업 인프라가 낙후된 개발도상국에서도 안축장 길이 또는 안저 나이를 간편하면서도 신뢰성 있게 획득할 수 있도록 지원할 수 있다.According to the above-described means of solving the problem of our institute, by predicting the axial length using fundus photographs that can be easily obtained without expensive axial length measuring equipment, the axial length can be measured even in developing countries where it is difficult to have expensive ocular length measuring equipment or where the medical industry infrastructure is underdeveloped. Alternatively, it can support the simple and reliable acquisition of fundus age.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 안저 나이 예측에 중요한 영향을 미친 근거 영역을 강조되게 표시함으로써, 예측된 안저 나이에 대한 신뢰성을 확보할 수 있고, 이를 육안으로 확인하는 의료진의 정확한 판단을 보조할 수 있다.According to the above-described means of solving the problem of our hospital, it is possible to secure the reliability of the predicted fundus age by highlighting the areas of evidence that had a significant influence on the prediction of fundus age, and assist the accurate judgment of the medical staff who visually confirms this. can do.

다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effects that can be obtained herein are not limited to the effects described above, and other effects may exist.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 안저 사진과 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 장치를 포함하는 안저 나이 예측 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 심층 신경망 기반의 학습 모델을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본원의 다른 실시예에 따른 심층 신경망 기반의 학습 모델을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본원의 또 다른 실시예에 따른 심층 신경망 기반의 학습 모델을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 근거 영역을 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 특별한 경우의 근거 영역을 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 안저 사진에서 근거 영역을 강조하여 표시한 근거 영상을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 안저 사진 및 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 장치의 개략적인 구성도이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 안저 사진 및 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 안저 나이를 예측하는 학습 모델을 생성하는 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 11은 본원의 다른 실시예에 따른 안저 나이를 예측하는 학습 모델을 생성하는 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 12는 본원의 또 다른 실시예에 따른 안저 나이를 예측하는 학습 모델을 생성하는 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 13은 본원의 일 실시예 또는 다른 실시예에 따른 안저 나이 예측에 활용된 근거 영역을 가시화하는 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 14는 본원의 또 다른 실시예에 따른 안저 나이 예측에 활용된 근거 영역을 가시화하는 방법에 대한 동작 흐름도이다.
Figure 1 is a schematic configuration diagram of a fundus age prediction system including a device for predicting fundus age using a fundus photograph and axial length according to an embodiment of the present application.
Figure 2 is a conceptual diagram for explaining a deep neural network-based learning model according to an embodiment of the present application.
Figure 3 is a conceptual diagram for explaining a deep neural network-based learning model according to another embodiment of the present application.
Figure 4 is a conceptual diagram for explaining a deep neural network-based learning model according to another embodiment of the present application.
Figure 5 is a diagram for explaining a method of obtaining a basis area according to an embodiment of the present application.
Figure 6 is a diagram for explaining a method of obtaining a basis area for a special case according to an embodiment of the present application.
Figure 7 is a diagram illustrating an example of a ground image displayed by emphasizing a ground area in a fundus photograph according to an embodiment of the present application.
Figure 8 is a schematic configuration diagram of a device for predicting fundus age using a fundus photograph and axial length according to an embodiment of the present application.
Figure 9 is an operation flowchart of a method for predicting fundus age using a fundus photograph and axial length according to an embodiment of the present application.
Figure 10 is an operation flowchart of a method for generating a learning model for predicting fundus age according to an embodiment of the present application.
Figure 11 is an operation flowchart of a method for generating a learning model for predicting fundus age according to another embodiment of the present application.
Figure 12 is an operation flowchart of a method for generating a learning model for predicting fundus age according to another embodiment of the present application.
Figure 13 is an operation flowchart of a method for visualizing the basis area used for predicting fundus age according to one or another embodiment of the present application.
Figure 14 is an operation flowchart of a method for visualizing the basis area used for predicting fundus age according to another embodiment of the present application.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present application will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement them. However, the present application may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present application in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is said to be “connected” to another part, this means not only “directly connected” but also “electrically connected” or “indirectly connected” with another element in between. "Includes cases where it is.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is said to be located “on”, “above”, “at the top”, “below”, “at the bottom”, or “at the bottom” of another member, this means that a member is located on another member. This includes not only cases where they are in contact, but also cases where another member exists between two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification of the present application, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

본원은 안저 사진 및 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본원은 안저 사진에 대한 빅데이터와 심층 신경망을 이용하여 안과 질환, 뇌 질환 등에 대한 조기 진단에 있어서 중요도가 높은 안저 나이를 예측하는 장치 및 방법에 관한 것이다.This application relates to a device and method for predicting fundus age using fundus photographs and axial length. In particular, our study relates to a device and method for predicting fundus age, which is of high importance in early diagnosis of eye diseases, brain diseases, etc., using big data on fundus photographs and deep neural networks.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 안저 사진과 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 장치를 포함하는 안저 나이 예측 시스템의 개략적인 구성도이다.Figure 1 is a schematic configuration diagram of a fundus age prediction system including a device for predicting fundus age using a fundus photograph and axial length according to an embodiment of the present application.

도 1을 참조하면, 안저 나이 예측 시스템(10)은, 본원의 일 실시예에 따른 안저 사진 및 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 장치(100)(이하, '안저 나이 예측 장치(100)'라 한다.), 학습 DB(200), 및 안저 사진 촬영 장치(30)를 포함할 수 있다. 안저 나이 예측 시스템(10)은, 도시하지 않았지만, 안축장 길이 측정 장치를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the fundus age prediction system 10 is a device 100 for predicting fundus age using a fundus photograph and axial length according to an embodiment of the present application (hereinafter referred to as 'fundus age prediction device 100') '), a learning DB 200, and a fundus photography device 30. Although not shown, the fundus age prediction system 10 may further include an axial length measuring device.

안저 나이 예측 장치(100), 학습 DB(200) 및 안저 사진 촬영 장치(30) 상호간은 네트워크(20)를 통해 통신할 수 있다. 네트워크(20)는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크(20)의 일 예에는, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5G 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), wifi 네트워크, 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.The fundus age prediction device 100, the learning DB 200, and the fundus photography device 30 may communicate with each other through the network 20. The network 20 refers to a connection structure that allows information exchange between nodes such as terminals and servers. Examples of such networks 20 include the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) network, Long Term Evolution) network, 5G network, WIMAX (World Interoperability for Microwave Access) network, Internet, LAN (Local Area Network), Wireless LAN (Wireless Local Area Network), WAN (Wide Area Network), PAN (Personal Area) Network), wifi network, Bluetooth network, satellite broadcasting network, analog broadcasting network, DMB (Digital Multimedia Broadcasting) network, etc., but are not limited thereto.

본원의 일 실시예에 따르면, 안저 사진 촬영 장치(30)는 사용자 단말(31)을 포함할 수 있다. 사용자 단말(31)은 예를 들면, 스마트폰(Smartphone), 스마트패드(SmartPad), 태블릿 PC등과 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communication), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말기 같은 모든 종류의 무선 통신 장치일 수 있다. 다른 예로, 안저 사진 촬영 장치(30)는 안과, 대학 병원 등에 구비되어 환자의 안저 사진을 획득하기 위한 전용 촬영기기인 안저 카메라(32)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present application, the fundus photography device 30 may include a user terminal 31. The user terminal 31 includes, for example, a smartphone, a SmartPad, a tablet PC, etc., as well as a Personal Communication System (PCS), a Global System for Mobile communication (GSM), a Personal Digital Cellular (PDC), and a PHS ( Personal Handyphone System), PDA (Personal Digital Assistant), IMT (International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA (Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA (W-Code Division Multiple Access), Wibro (Wireless Broadband Internet) terminal It can be any type of wireless communication device, such as: As another example, the fundus photography device 30 may include a fundus camera 32, which is a dedicated imaging device provided at an ophthalmology clinic, university hospital, etc., to obtain a fundus photograph of a patient.

본원의 일 실시예에 따르면, 안저 나이 예측 장치(100)는 한 대 이상의 컴퓨터를 포함할 수 있으며, 만약 복수의 컴퓨터가 존재한다면 전산망을 통하여 병렬 혹은 직렬로 연산을 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present application, the fundus age prediction device 100 may include one or more computers, and if a plurality of computers exist, calculations may be performed in parallel or serially through a computer network.

또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 학습 DB(200)는 복수의 학습 안저 사진(1) 및 이에 대응되는 복수의 학습 안축장 길이(2) 및 복수의 학습 연령 정보(3)를 포함하는 데이터베이스일 수 있다. 본원의 실시예에 관한 설명에서 학습 안저 사진(1)은 피촬영자의 안축장 길이인 학습 안축장 길이(2) 및 피촬영자의 나이인 학습 연령 정보(3)가 정답 데이터(ground truth)로써 대응되어 있을 수 있으며, 본원의 안저 나이 예측 장치(100)가 피촬영자의 안저 나이에 대한 정보가 알려지지 않은 안저 사진(달리 말해, '예측 대상 안저 사진(4)')에 대한 안저 나이 예측값을 도출하기 위해 구축되는 학습 모델을 구현하는 과정에서 활용되는 이미지 데이터를 의미하는 것일 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present application, the learning DB 200 is a database including a plurality of learning fundus photographs (1), a plurality of learning axial lengths (2) corresponding thereto, and a plurality of learning age information (3). You can. In the description of the embodiment of the present application, the learning fundus photo (1) may correspond to the learning axial length (2), which is the axial length of the subject, and the learning age information (3), which is the age of the subject, as the correct answer data (ground truth). The fundus age prediction device 100 of the hospital is constructed to derive a predicted fundus age for a fundus photo (in other words, a 'prediction target fundus photo (4)') for which information on the fundus age of the subject is unknown. This may refer to image data used in the process of implementing a learning model.

먼저, 안저 나이 예측 장치(100)는 복수의 학습 안저 사진(1), 복수의 학습 안축장 길이(2) 및 복수의 학습 연령 정보(3)를 준비할 수 있다. 구체적으로, 안저 나이 예측 장치(100)는 학습 DB(200)로부터 복수의 학습 안저 사진(1), 복수의 학습 안축장 길이(2) 및 복수의 학습 연령 정보(3)를 수신할 수 있다First, the fundus age prediction device 100 may prepare a plurality of learning fundus photographs (1), a plurality of learning axial lengths (2), and a plurality of learning age information (3). Specifically, the fundus age prediction device 100 may receive a plurality of learning fundus photos (1), a plurality of learning axial lengths (2), and a plurality of learning age information (3) from the learning DB 200.

또한, 안저 나이 예측 장치(100)는 후술하는 학습 모델 구현시 과적합을 방지하기 위해, 수신된 복수의 학습 안저 사진(1)과 이에 대응하는 복수의 학습 안축장 길이(2) 및 복수의 학습 연령 정보(3)의 데이터 분포를 조정할 수 있다. 달리 말해, 안저 나이 예측 장치(100)는 수신된 복수의 학습 안저 사진(1) 및 대응 정보들 중 일부 데이터를 소정의 기준으로 선별하고, 선별된 데이터들이 학습에 활용되도록 할 수 있다.In addition, in order to prevent overfitting when implementing a learning model described later, the fundus age prediction device 100 includes a plurality of received learning fundus photographs (1), a plurality of learning axial lengths (2) corresponding thereto, and a plurality of learning ages. The data distribution of information (3) can be adjusted. In other words, the fundus age prediction device 100 may select some data among the received plurality of learning fundus photographs 1 and corresponding information based on a predetermined standard, and allow the selected data to be used for learning.

예를 들어, 안저 나이 예측 장치(100)는 피촬영자의 나이(연령)를 기준으로 복수의 학습 안저 사진(1)과 대응 정보를 정렬하거나 복수의 학습 안축장 길이(2)를 기준으로 복수의 학습 안저 사진(1)과 대응 정보를 정렬하여 예측 대상 안저 사진(4)의 사전 예측 수치와 소정 수준 이상 유사한 범위에 속하는 학습 데이터의 그룹을 선택하여 학습을 진행하도록 동작할 수 있다.For example, the fundus age prediction device 100 aligns a plurality of learning fundus photos (1) and corresponding information based on the age (age) of the person being photographed, or a plurality of learning fundus pictures (1) and corresponding information based on a plurality of learning axial lengths (2). By sorting the fundus photo (1) and the corresponding information, learning can be performed by selecting a group of learning data that falls within a range that is similar to the pre-predicted value of the fundus photo (4) to be predicted by a predetermined level or more.

안저 나이 예측 장치(100)는 복수의 학습 안저 사진(1), 복수의 학습 안축장 길이(2) 및 복수의 학습 연령 정보(3)를 심층 신경망의 학습 데이터로 이용하여 안저 사진의 피촬영자에 대한 안저 나이를 예측하는 학습 모델을 생성할 수 있다. 학습 모델 생성 방법은 이하 도 2 내지 4에서 구체적으로 설명하도록 한다. The fundus age prediction device 100 uses a plurality of learning fundus photographs (1), a plurality of learning axial lengths (2), and a plurality of learning age information (3) as learning data of a deep neural network to predict the subject of the fundus photograph. A learning model that predicts fundus age can be created. The learning model creation method will be described in detail in FIGS. 2 to 4 below.

또한, 안저 나이 예측 장치(100)는 예측 대상 안저 사진(2)을 수신할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 안저 나이 예측 장치(100)는 안저 사진 촬영 장치(30)로부터 예측 대상 안저 사진(2)을 수신하는 것일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 안저 나이 예측 장치(100)는 어플리케이션 형태로 사용자 단말(31)에 탑재(설치)되는 것일 수 있으며, 이 때, 안저 나이 예측 장치(100)는 엣지 디바이스인 사용자 단말(31) 내에서 자체적인 Edge Learning을 통해 본원에서 개시하는 학습 모델을 보유하고, 사용자 단말(31)을 통해 촬영된 예측 대상 안저 사진(2)을 네트워크를 통해 별도의 서버나 연산 장치로 송신받지 않더라도 사용자 단말(31) 내에서 자체적으로 안저 나이에 대한 예측값을 출력하도록 동작할 수 있다.Additionally, the fundus age prediction device 100 may receive a fundus photo 2 to be predicted. According to an embodiment of the present application, the fundus age prediction device 100 may receive a fundus photograph 2 to be predicted from the fundus photographing device 30, but is not limited thereto. As another example, the fundus age prediction device 100 may be mounted (installed) on the user terminal 31 in the form of an application. At this time, the fundus age prediction device 100 is installed within the user terminal 31, which is an edge device. We have a learning model launched by our institute through our own Edge Learning, and even if the prediction target fundus photograph (2) taken through the user terminal (31) is not transmitted to a separate server or computing device through the network, the user terminal (31) ) can operate to output a predicted value for fundus age on its own.

안저 나이 예측 장치(100)는 생성한 학습 모델을 이용하여 예측 대상 안저 사진(4)의 피촬영자의 안저 나이를 예측할 수 있다. 예컨대, 안저 나이 예측 장치(100)는 수신한 예측 대상 안저 영상(4)을 이용하여 안축장 길이를 예측하고, 예측 대상 안저 영상(4) 및 예측된 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측할 수 있다. 이렇듯 심층 신경망을 이용하여 예측한 안축장 길이를 사용하는 경우, 고가의 안축장 측정 장비 없이도 안축장 길이를 예측하여 안저 나이 측정에 이용할 수 있어 의료산업 인프라가 낙후된 개발도상국에서도 안축장 길이 또는 안저 나이를 간편하면서도 신뢰성 있게 획득할 수 있도록 지원할 수 있다.The fundus age prediction device 100 can predict the fundus age of the subject of the prediction target fundus photo 4 using the generated learning model. For example, the fundus age prediction device 100 may predict the axial length using the received prediction target fundus image 4 and predict the fundus age using the prediction target fundus image 4 and the predicted axial length. In this way, when using the axial length predicted using a deep neural network, the axial length can be predicted and used to measure fundus age without expensive axial length measurement equipment, so even in developing countries with underdeveloped medical industry infrastructure, axial length or fundus age can be easily measured. We can help you obtain it reliably.

또한, 안저 나이 예측 장치(100)는 안축장 길이 측정 장치를 통해 측정된 피촬영자의 안축장 길이를 획득할 수 있다. 안저 나이 예측 장치(100)는 수신한 예측 대상 안저 사진(4)과 측정된 안축장 길이를 이용하여 피촬영자의 안저 나이를 예측할 수 있다. 이렇듯, 예측 대상 안저 사진(4)의 피촬영자의 측정된 안축장 길이가 확보되는 경우에는 안저 나이의 예측 결과가 보다 정확해 질 수 있다.Additionally, the fundus age prediction device 100 may obtain the axial length of the subject measured through an axial length measuring device. The fundus age prediction device 100 can predict the fundus age of the subject using the received prediction target fundus photo 4 and the measured axial length. In this way, if the measured axial length of the subject of the prediction target fundus photograph 4 is secured, the prediction result of the fundus age can be more accurate.

본원의 실시예에 관한 설명에서, 안저 나이(fundus age)는 안저 사진을 통해 예측되는 피촬영자의 연령을 의미할 수 있다. 이는 안저 사진으로부터 파악되는 피촬영자의 안구 건강 상태, 안저 혈관 상태 등을 종합하여 반영한 수치로, 후술하는 바와 같이 피촬영자의 실제 나이(연령)와 예측된 안저 나이(fundus age)와의 상호 비교를 통해 피촬영자의 건강 상태를 평가하거나 피촬영자의 질환 유무를 진단(판단)하는데 활용될 수 있다.In the description of the embodiments of the present application, fundus age may refer to the age of the subject predicted through a fundus photograph. This is a value that reflects the subject's ocular health status and fundus blood vessel condition as determined from the fundus photograph. As described later, this is a value that is reflected through mutual comparison between the subject's actual age and the predicted fundus age. It can be used to evaluate the health status of the person being photographed or to diagnose (determine) the presence or absence of a disease in the person being photographed.

구체적으로 예시하면, 안저 나이 예측 장치(100)가 수신한 예측 대상 안저 사진(4)을 기초로 예측한 피촬영자의 안저 나이(fundus age)가 해당 피촬영자의 실제 나이(연령)보다 낮게 도출된 경우, 해당 피촬영자의 안구 건강 상태 또는 전신 혈관 상태가 양호한 것으로 판단되나, 이와 달리 예측된 안저 나이(fundus age)가 해당 피촬영자의 실제 나이(연령)보다 높게 도출된 경우, 해당 피촬영자의 안구 건강 상태 또는 전신 혈관 상태가 비정상적인 것으로 추론될 수 있다.As a specific example, the fundus age of the subject predicted based on the prediction target fundus photo 4 received by the fundus age prediction device 100 is derived to be lower than the actual age of the subject. In this case, the ocular health or systemic vascular condition of the subject is judged to be good, but if the predicted fundus age is determined to be higher than the actual age of the subject, the eye health of the subject is judged to be good. It may be inferred that the health condition or systemic vascular condition is abnormal.

안저 나이 예측 장치(100)는 안저 나이 예측에 활용된 근거 영역을 예측 대상 안저 사진(4) 내에서 도출할 수 있다. 근거 영역을 도출하는 방법은 이하 도 5 및 도 6의 설명에서 구체적으로 기술하도록 한다. The fundus age prediction device 100 can derive the basis area used to predict fundus age from the prediction target fundus photograph 4. The method of deriving the basis area will be described in detail in the description of FIGS. 5 and 6 below.

또한, 안저 나이 예측 장치(100)는 도출된 근거 영역을 강조하여 표시한 근거 영상을 출력(표시)할 수 있다. 예를 들어, 안저 나이 예측 장치(100)는 도출된 근거 영역의 색상, 명암, 선명도 등이 예측 대상 안저 사진(4)의 다른 영역과 대비되도록 하여 출력 결과를 육안으로 확인하는 대상자(의료진 등)가 근거 영역을 직관적으로 인식할 수 있도록 할 수 있다. 근거 영상의 예시는 이하 도 7에서 설명하도록 한다. Additionally, the fundus age prediction device 100 may output (display) a ground image that emphasizes and displays the derived ground area. For example, the fundus age prediction device 100 allows subjects (medical staff, etc.) to visually check the output results by ensuring that the color, contrast, sharpness, etc. of the derived evidence area contrasts with other areas of the prediction target fundus photo 4. It is possible to intuitively recognize the basis area. An example of the basis image will be described in FIG. 7 below.

안저 나이 예측 장치(100)는 예측된 안저 나이에 대한 피드백으로서 의료진이 판단한 수정 안저 나이를 수신할 수 있다. 만약 의료진이 판단한 수정 안저 나이와 학습 모델에서 예측된 안저 나이가 상이하면, 수정 안저 나이 근방의 데이터를 추가하여 기존의 학습 모델을 업데이트할 수 있다. 이로써 임상시 예측 값의 정확도를 높일 수 있다. 또한, 학습 모델 구조의 확장과 변형이 필요한 경우, 임상시 예측값의 정확도를 높이는 선에서 확장과 변형이 가능할 수 있다. The fundus age prediction device 100 may receive the corrected fundus age determined by the medical staff as feedback on the predicted fundus age. If the corrected fundus age determined by the medical staff is different from the fundus age predicted by the learning model, the existing learning model can be updated by adding data near the corrected fundus age. This can increase the accuracy of prediction values during clinical trials. Additionally, if expansion and transformation of the learning model structure are necessary, expansion and transformation may be possible in order to increase the accuracy of the predicted value in clinical trials.

도 2는 본원의 일 실시예에 따른 심층 신경망 기반의 학습 모델을 설명하기 위한 개념도이다.Figure 2 is a conceptual diagram for explaining a deep neural network-based learning model according to an embodiment of the present application.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 학습 모델은 하나 이상의 심층 신경망(210, 220)을 포함할 수 있다. 본 발명에서의 심층 신경망은 여러개의 데이터와 각각에 해당하는 라벨을 통하여 학습할 수 있는 다중 레이어로 된 네트워크를 뜻할 수 있으며, 각각의 심층 신경망은 크게 입력 층(input layer), 특징 추출 모듈(feature extraction module), 및 예측 모듈(prediction module) 총 세 부분으로 나눌 수 있다. 입력 층의 노드 수는 안저 사진의 차원과 같으며 안저 사진은 원본 사진 혹은 심층 신경망의 원활한 학습을 위해 전처리된 안저 사진을 포괄한다. 출력 층의 노드 수는 예측하고자 하는 안저 나이의 차원이며, 안저 나이는 스칼라 값이므로 하나이다. 특징 추출 모듈은 입력된 사진의 국지적 영역의 특정 패턴과의 상관관계를 계산하는 층인 컨볼루션 레이어(convolution layer), 혹은 영상의 모든 영역에서 특정 패턴과의 상관관계를 계산하는 완전연결 레이어(fully connected layer)로 이루어질 수 있다. 컨볼루션 레이어는 필터수에 의해 한 레이어의 깊이 차원이 결정되며, 특정 패턴과의 상관관계를 계산하는 범위인 커널(kernel)의 크기에 의해 높이와 너비 차원이 결정될 수 있다. 또한 완전연결 레이어는 이 전 층의 모든 노드와 다음 층의 모든 노드들이 가중치와 함께 연결된 형태의 층을 의미할 수 있다. Referring to FIG. 2, a learning model according to an embodiment of the present invention may include one or more deep neural networks 210 and 220. The deep neural network in the present invention can refer to a multi-layered network that can learn through multiple data and their corresponding labels, and each deep neural network largely consists of an input layer and a feature extraction module. It can be divided into three parts: extraction module, and prediction module. The number of nodes in the input layer is the same as the dimension of the fundus photo, and the fundus photo includes the original photo or a fundus photo that has been preprocessed for smooth learning of the deep neural network. The number of nodes in the output layer is the dimension of the fundus age to be predicted, and since fundus age is a scalar value, it is one. The feature extraction module is a convolution layer, which is a layer that calculates the correlation with a specific pattern in a local area of the input photo, or a fully connected layer that calculates the correlation with a specific pattern in all areas of the image. It can be made up of layers. In a convolutional layer, the depth dimension of a layer is determined by the number of filters, and the height and width dimensions can be determined by the size of the kernel, which is the range for calculating correlation with a specific pattern. Additionally, a fully connected layer may mean a layer in which all nodes of the previous layer and all nodes of the next layer are connected with weights.

이와 같이 특징 추출 모듈은 다수의 컨볼루션 레이어들, 다수의 완전연결 레이어들로 또는 이들의 혼합으로 구성될 수 있으며, 직렬 혹은 병렬로 연결로 연결이 가능하다. 특히 컨볼루션 레이어는 입력값이 레이어를 통과하기 전과 통과한 후의 값을 더하는 형태로도 응용이 가능할 수 있다. 이렇게 여러 층으로 구성된 컨볼루션층은 층의 수에 따라 추상화의 수준이 결정되고, 각 층의 차원이 증가할수록 세부적인 특징을 추출할 수 있게된다. 또한 각 층들 사이에 필요한 값만 추출하는 pooling과 비선형필터, 선형필터 혹은 부분선형 필터들을 적용하여 전 단계에서 발생되는 불필요한 정보들이나 노이즈에 영향을 덜 받을 수 있다. 이와같은 특징 벡터는, 차례로 연결된 다수의 완전연결 레이어로 구성된 예측 모듈을 통과하여 분류값 혹은 예측값을 나타낼 수 있다.In this way, the feature extraction module can be composed of multiple convolutional layers, multiple fully connected layers, or a mixture of these, and can be connected in series or parallel. In particular, a convolutional layer can be applied by adding the values before and after the input value passes through the layer. The level of abstraction of a convolutional layer composed of multiple layers is determined by the number of layers, and as the dimension of each layer increases, detailed features can be extracted. In addition, by applying pooling, non-linear filters, linear filters, or partial linear filters that extract only the necessary values between each layer, it can be less affected by unnecessary information or noise generated in the previous step. Such feature vectors can represent classification or prediction values by passing through a prediction module composed of multiple fully connected layers connected in sequence.

도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 학습 모델은 안저 나이 예측에 중요한 변수가 될 수 있는 안축장 길이 역시 안저 사진으로부터 예측하여 이 값을 안저 나이의 예측에 활용하는 예이다. 안축장 길이를 예측하는 제1 심층 신경망(210)은 도 2의 안저 나이를 예측하는 제2 심층 신경망(220)과 동일한 구조인, 입력 층, 특징 추출 모듈, 예측 모듈로 구성될 수 있다. 이 심층 신경망의 입력 노드의 수는 안저 사진의 차원수와 동일하며, 안축장 길이가 스칼라이므로 출력 노드의 수는 한 개가 된다. 이를 통해 예측된 안축장 길이는 안저 사진과 함께 안저 나이를 예측하는 제2 심층 신경망(220)에 입력될 수 있다. 제2 심층 신경망(220) 역시 입력 층, 특징 추출 모듈, 예측 모듈로 구성되어 있고, 입력층 노드 수는 안축장 길이의 차원과 안저 사진의 차원의 합이 되며 출력 노드의 수는 안저 나이값을 출력해야 하므로 한 개가 된다. 이 구조를 활용하면 안축장 길이를 측정하는 의료장비 없이도 안축장 길이를 부가적으로 예측 가능하며, 안저 나이를 예측하는데 도움을 줄 수 있다.The learning model according to an embodiment of the present invention shown in Figure 2 is an example of predicting the axial length, which can be an important variable in predicting fundus age, from a fundus photograph and using this value to predict fundus age. The first deep neural network 210 for predicting axial length may be composed of an input layer, a feature extraction module, and a prediction module, which have the same structure as the second deep neural network 220 for predicting fundus age in FIG. 2. The number of input nodes of this deep neural network is the same as the number of dimensions of the fundus photograph, and since the axial length is a scalar, the number of output nodes is one. The axial length predicted through this can be input to the second deep neural network 220 that predicts the fundus age along with the fundus photograph. The second deep neural network 220 also consists of an input layer, a feature extraction module, and a prediction module. The number of input layer nodes is the sum of the dimension of the axial length and the dimension of the fundus photograph, and the number of output nodes outputs the fundus age value. It becomes one because it has to be done. Using this structure, it is possible to additionally predict axial length without the need for medical equipment to measure axial length, and it can help predict fundus age.

도 3은 본원의 다른 실시예에 따른 심층 신경망 기반의 학습 모델을 설명하기 위한 개념도이다.Figure 3 is a conceptual diagram for explaining a deep neural network-based learning model according to another embodiment of the present application.

도 3을 참조하면, 본원의 다른 실시예에 따른 학습 모델은 도 2에 도시된 학습 모델과 같이 두 개의 심층 신경망으로 이루어져 있으며, 안축장 길이를 예측하는 제1 심층 신경망(310)과, 예측된 안축장 길이와 안저 사진을 통해 안저 나이를 추출하는 제2 심층 신경망(320)으로 이루어져 있다. 이 때, 도 2와 다른 점은, 제1 심층 신경망(310)에서 예측된 안축장 길이가 제2 심층 신경망(320)의 입력값으로 들어가지 않고 특징 추출 모듈에 입력된다는 점이다. 즉, 특징 추출 모듈은 안저 사진으로부터 특징을 추출하고, 이 추출된 특징벡터와 안축장 길이가 합쳐진(concatenated) 벡터를 새로운 특징벡터로 이용함을 뜻할 수 있다. 다수의 레이어로 이루어진 특징 추출 모듈은 어떤 위치에건 안축장 예측값의 삽입이 가능한 형태를 포괄할 수 있고, 특징 추출 모듈에서 최종적으로 추출된 특징벡터는 예측 모듈에 입력되어 안저 나이를 예측할 수 있다. 이 구조를 활용하면 안축장을 측정하는 의료장비 없이도 안축장 길이를 예측 가능하며, 안저 나이를 예측하는데 도움을 줄 수 있다.Referring to FIG. 3, the learning model according to another embodiment of the present application consists of two deep neural networks like the learning model shown in FIG. 2, a first deep neural network 310 predicting the axial length, and a predicted axial length It consists of a second deep neural network 320 that extracts fundus age through length and fundus photographs. At this time, the difference from FIG. 2 is that the axial length predicted by the first deep neural network 310 is not entered as an input value of the second deep neural network 320, but is input into the feature extraction module. In other words, the feature extraction module extracts features from the fundus photograph and uses the concatenated vector of the extracted feature vector and the axial length as a new feature vector. The feature extraction module consisting of multiple layers can encompass a form that allows insertion of the axial length prediction value at any position, and the feature vector finally extracted from the feature extraction module can be input to the prediction module to predict the fundus age. Using this structure, it is possible to predict axial length without medical equipment that measures axial length, and it can help predict fundus age.

도 4는 본원의 또 다른 실시예에 따른 심층 신경망 기반의 학습 모델을 설명하기 위한 개념도이다.Figure 4 is a conceptual diagram for explaining a deep neural network-based learning model according to another embodiment of the present application.

도 4를 참조하면, 도 4에 도시된 본원의 또 다른 실시예에 따른 학습 모델은 도 2, 및 3에 도시된 학습 모델과 다르게 직접 측정된 안축장 길이를 안저 사진과 함께 입력하는 심층 신경망의 예시이다. 이 안축장 길이는 전문 측정 기기를 통해 실제 정밀하게 측정된 데이터를 의미하며 안저 사진과 함께 안저 나이를 예측하는데 활용될 수 있다. 이때 사용된 심층 신경망 역시 입력 층, 특징 추출 모듈, 예측 모듈로 구성되어 있으며, 입력 노드의 수는 안저 사진의 차원수와 안축장 길이의 차원수의 합이고 출력 노드의 수는 역시 한 개다. 이 구조를 활용하려면 안축장길이를 측정할 수 있는 의료장비가 반드시 있어야 한다.Referring to Figure 4, the learning model according to another embodiment of the present application shown in Figure 4 is an example of a deep neural network that inputs the directly measured axial length along with the fundus photograph, unlike the learning model shown in Figures 2 and 3. am. This axial length refers to actual, precisely measured data using a professional measuring device, and can be used to predict fundus age along with fundus photographs. The deep neural network used at this time also consists of an input layer, a feature extraction module, and a prediction module. The number of input nodes is the sum of the dimensionality of the fundus photograph and the axial length, and the number of output nodes is also one. To utilize this structure, medical equipment that can measure axial length must be available.

상술한 도 2 내지 도 4의 심층 신경망에 사용되는 데이터셋(dataset)은 optic disc, retinal vein, retinal artery, macular region 등과 같은 안저상 해부학적 지표들이 가급적 선명하게 모두 포함되어 있는 안저 사진(fundus image)이어야 하며, 각각의 이미지에 대응되는 환자의 연령 정보(age)를 수집해야 한다. 또한 각 이미지에 대응되는 안축장 길이(axial length)를 수집하면, 이는 안저 나이 예측을 위한 보조 정보로 활용될 수 있다. 이 안축장 길이와 연령 정보는 심층 신경망 학습시에 입력값(input)으로써 혹은 라벨(label)로서 이용될 수 있다. 데이터 짝들은 연령 정보에 따른 분포가 균등하면 균등할수록(uniform) 좋으며, 많으면 많을수록 좋다.The dataset used in the deep neural network of FIGS. 2 to 4 described above is a fundus image that includes all fundus anatomical landmarks such as optic disc, retinal vein, retinal artery, macular region, etc. as clearly as possible. ), and the age information (age) of the patient corresponding to each image must be collected. Additionally, if the axial length corresponding to each image is collected, this can be used as auxiliary information for predicting fundus age. This axial length and age information can be used as input or as a label when learning a deep neural network. The more uniform the data pairs are distributed according to age information, the better, and the more pairs there are, the better.

심층 신경망의 학습시에 사용되는 변수 업데이트 방법은 1차미분을 이용하는 gradient descent를 기본으로 이용할 수 있으며, stochastic gradient descent, momentum, adam과 같이 이를 응용한 다양한 방법을 포괄할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 또한 학습시 심층 신경망의 예측 성능을 높이기 위해 학습 데이터 분포를 조절할 수 있다. 예컨대, 만일 특정 구간에서의 예측 오류가 크다면 그 부분의 데이터를 더 획득하든지, 데이터의 분포를 전체적으로 고르게 하여 오류 편차가 줄일 수 있다. The variable update method used when learning a deep neural network can be based on gradient descent using first-order differentiation, and can include various methods applying this, such as stochastic gradient descent, momentum, and adam, but is not limited to this. Additionally, the distribution of learning data can be adjusted to increase the prediction performance of the deep neural network during training. For example, if the prediction error in a specific section is large, the error deviation can be reduced by acquiring more data for that part or by equalizing the distribution of the data overall.

도 5는 본원의 일 실시예에 따른 근거 영역을 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명에서 근거 영역은 예측 대상 안저 사진에서 안저 나이의 예측에 활용된 근거 영역을 의미한다. Figure 5 is a diagram for explaining a method of obtaining a basis area according to an embodiment of the present application. In the present invention, the basis area refers to the basis area used to predict the fundus age in the prediction target fundus photograph.

도 5에 도시된 근거 영역 산출 방법은 임의의 노드값에 대한 예측 결과값의 변화율, 혹은 전 레이어의 노드값에 대한 이후 레이어의 노드값의 변화율을 이용하여 그 노드의 중요도를 측정하는 방법이다. The basis area calculation method shown in FIG. 5 is a method of measuring the importance of a node using the rate of change of the prediction result value for an arbitrary node value, or the rate of change of the node value of the next layer relative to the node value of the previous layer.

도 5를 참조하면, case1은 임의의 노드가 그 다음 레이어의 노드에 미치는 영향을 1차 미분을 통해 나타낸 것이다. l+1번째 레이어에서의 임의의 노드()에 대한 l번째 레이어에서의 임의의 노드()의 미분을 라 하면 더욱 정확한 기여율을 구하기 위하여 미분값의 임의의 가중치 함수 f를 곱할 수 있다. 함수 f는, l번째 레이어의 노드들()과 이 노드들에 대한 다음 레이어의 노드들()의 미분값들(), 그리고 l+1번째 레이어의 바이어스() 에 대한 함수, 즉 일 수 있다. 이 함수는 선형함수(linear function) 또는 비선형함수(non-linear function) 또는 부분-선형함수(piecewise-linear function)일 수 있다..Referring to Figure 5, case 1 shows the influence of an arbitrary node on the node of the next layer through first-order differentiation. Random node in l+1th layer ( ), a random node in the lth layer for ( ) the derivative of In order to obtain a more accurate contribution rate, the differential value can be multiplied by an arbitrary weight function f. Function f is the nodes of the lth layer ( ) and the nodes of the next layer for these nodes ( )'s derivatives ( ), and the bias of the l+1th layer ( ) function for , i.e. It can be. This function can be a linear function, a non-linear function, or a piecewise-linear function.

도 5의 Case2는 임의의 노드가 그 다음 레이어 전체에 미치는 영향을 나타낸 경우이다. 이 경우, l+1 번째 레이어에 해당하는 노드들에 대한 Case1의 계산결과를 모두 합산하여, 레이어에 대한 기여값을 구할 수 있다. Case3는 임의의 노드의 l+2 번째 레이어에 대한 기여값을 계산하는 것이다. 해당 노드를 x라고 한다면, 노드 x의 l+1번째에 대한 기여값을 계산할때, l+1번째 각각의 노드에 대한 기여값에 그 각각의 노드의 l+2번째 레이어에 해당하는 기여값을 곱하면, 결과적으로 노드x의 l+2번째 레이어에 대한 기여값을 구하게 된다. 따라서 다수의 레이어를 둔 심층신경망의 경우에도 Case3의 계산을 연쇄적으로 한다면, 입력 노드들의 출력값에 대한 기여도를 구할 수 있게된다. 이를 이용한 예시로는, Taylor Series에서 앞에 있는 몇 개의 항들 외에는 전부 0으로 만드는 근사방법인 Taylor Series Approximation를 활용한 방법과, 미분값들에 대한 정규화(normalization)를 활용한 방법이 있을 수 있다. 현재 응용된 기술로써는 첫 번째 방법은 Layerwise Relevance Propagation, guided-backpropagation 등이 있고, 두 번째 방법인 CAM, grad-CAM이 있으나, 이에 제한되지 않는다.Case 2 in Figure 5 is a case showing the influence of a random node on the entire next layer. In this case, the contribution value for the layer can be obtained by adding up all the calculation results of Case 1 for the nodes corresponding to the l+1th layer. Case 3 is to calculate the contribution value of a random node to the l+2th layer. If the node is called x, when calculating the contribution value for the l+1th layer of node x, add the contribution value corresponding to the l+2th layer of each node to the contribution value for each l+1th node. By multiplying, the result is the contribution value for the l+2th layer of node x. Therefore, even in the case of a deep neural network with multiple layers, if the calculation of Case 3 is performed serially, the contribution of the input nodes to the output value can be obtained. Examples of using this include a method using Taylor Series Approximation, which is an approximation method that sets all terms to 0 except for the first few terms in the Taylor Series, and a method using normalization for differential values. Currently applied technologies include the first method, Layerwise Relevance Propagation and guided-backpropagation, and the second method, CAM and grad-CAM, but are not limited thereto.

도 6은 본원의 일 실시예에 따른 특별한 경우의 근거 영역을 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 다시 말해, 도 6에 도시된 근거 영역 산출 방법은 도 5에 도시된 근거 영역 산출방법의 특별한 경우로서, 예측 결과값 혹은 이후 레이어의 노드값에 대한 이전 노드가 명시적으로 기여하는 정도를 계산하는 방법을 나타낸다.Figure 6 is a diagram for explaining a method of obtaining a basis area for a special case according to an embodiment of the present application. In other words, the evidence area calculation method shown in FIG. 6 is a special case of the evidence area calculation method shown in FIG. 5, which calculates the extent to which the previous node explicitly contributes to the prediction result or the node value of the subsequent layer. Indicates the method.

도 6을 참조하면, 도 6의 근거 영역 산출 방법은 l번째 레이어의 노드들()에 대한 다음 레이어의 노드들()의 미분값들()을 l+1번째 레이어의 가중치() 로 둔 특정한 형태일 수 있다. Referring to FIG. 6, the basis area calculation method of FIG. 6 uses the nodes of the lth layer ( ) nodes of the next layer for ( )'s derivatives ( ) to the weight of the l+1th layer ( ) It may be in a specific form.

도 5 및 6에서의 계산 방법은 심층 신경망에서 컨볼루션 레이어, 완전 연결 레이어 혹은 어떠한 형태의 레이어에도 적용할 수 있는 방법이며, 임의의 노드 혹은 임의의 층이 출력값에 어떤 영향을 미치는지 수치화할 수 있는 근거를 제공할 수 있다. 이렇게 수치화된 것을 색깔을 통해 나타낸다면 쉽게 그 영향의 정도를 확인할 수 있다. 도 5 및 6에서의 계산 방법 이외에도, 학습된 심층 신경망에서 특징 추출 모듈을 이루고 있는 층의 가중치 벡터와 출력되는 값을 보여줌으로써 예측에 중요한 영향을 미치는 특징 벡터를 가시화 할 수 있다.The calculation method in Figures 5 and 6 is a method that can be applied to a convolutional layer, a fully connected layer, or any type of layer in a deep neural network, and can quantify how an arbitrary node or arbitrary layer affects the output value. Evidence can be provided. If this quantified value is expressed through color, the degree of influence can be easily confirmed. In addition to the calculation methods in FIGS. 5 and 6, feature vectors that have a significant impact on prediction can be visualized by showing the weight vectors and output values of the layers that make up the feature extraction module in the learned deep neural network.

도 7은 본원의 일 실시예에 따른 안저 사진에서 근거 영역을 강조하여 표시한 근거 영상을 예시적으로 나타낸 도면이다. 다시 말해, 도 7은 산출된 안저 나이 예측값의 근거가 될 수 있는 부분을 추출하고, 안저 나이 예측값과 함께 시각화시키는 과정을 보여준다.Figure 7 is a diagram illustrating an example of a ground image displayed by emphasizing a ground area in a fundus photograph according to an embodiment of the present application. In other words, Figure 7 shows the process of extracting a part that can serve as the basis for the calculated fundus age prediction value and visualizing it together with the fundus age prediction value.

도 7을 참조하면, (a)는 예측 대상인 안저 사진의 예시를 나타낸다. (b)는 안저 나이 예측 값의 근거가 될 수 있는 근거 영역을 표시한 예시 이미지를 나타낸다. (c)는 안저 나이의 예측 값과 함께 근거 영역을 시각화 시킨 근거 영상의 예시를 나타낸다. Referring to Figure 7, (a) shows an example of a fundus photograph that is a prediction target. (b) shows an example image showing the basis area that can serve as the basis for the fundus age prediction value. (c) shows an example of a basis image that visualizes the basis area along with the predicted value of fundus age.

본원의 일 실시예에 따르면, 강조 표시되는 근거 영역은 각각의 위치(픽셀)에 대하여 계산된 영향도(기여도) 값이 클수록 근거 영역이 아닌 영역과 대비되는 색상, 명암, 선명도 등의 요소가 크게 변화되도록 출력(표시)될 수 있다. 도 7의 (c)를 참조하면, 근거 영역에 해당하는 부분은 빨간색과 초록색으로 표시되어 근거 영역이 아닌 부분과 시각적으로 구분되는 것을 확인할 수 있다. According to an embodiment of the present application, in the highlighted evidence area, the greater the influence (contribution) value calculated for each position (pixel), the greater the elements such as color, contrast, and sharpness in contrast to areas that are not the evidence area. It can be output (displayed) to change. Referring to (c) of Figure 7, it can be seen that the part corresponding to the evidence area is displayed in red and green and is visually distinguished from the part that is not the evidence area.

도 7의 (c)에는 근거 영역에 해당하는 부분이 예측 대상 안저 사진과 겹쳐서 표시되어 있으나, 표시 방법은 이에 제한되지 않으며, (a), (b), (c) 중 2개 이상의 이미지를 나란히 표시하여 의료진의 진단에 도움을 주거나 예측값의 신뢰성을 확보할 수 있다.In Figure 7 (c), the part corresponding to the basis area is displayed overlapping with the prediction target fundus photograph, but the display method is not limited to this, and two or more images from (a), (b), and (c) are displayed side by side. It can be displayed to help medical staff diagnose or ensure the reliability of predicted values.

도 8은 본원의 일 실시예에 따른 안저 사진 및 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 장치의 개략적인 구성도이다.Figure 8 is a schematic configuration diagram of a device for predicting fundus age using a fundus photograph and axial length according to an embodiment of the present application.

도 8을 참조하면, 안저 나이 예측 장치(100)는, 학습부(110), 추론부(120) 및 시각화부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the fundus age prediction device 100 may include a learning unit 110, an inference unit 120, and a visualization unit 130.

학습부(110)는, 복수의 학습 안저 사진과 이에 대응하는 복수의 학습 안축장 길이 및 복수의 학습 연령 정보를 준비하고, 복수의 학습 안저 사진, 복수의 학습 안축장 길이 및 복수의 학습 연령 정보를 이용하여 안저 사진의 피촬영자에 대한 안저 나이를 예측하는 학습 모델을 생성할 수 있다. The learning unit 110 prepares a plurality of learning fundus photographs, a plurality of learning axial lengths, and a plurality of learning age information corresponding thereto, and uses the plurality of learning fundus photographs, the plurality of learning axial length lengths, and the plurality of learning age information. Thus, a learning model that predicts the fundus age of the subject of the fundus photo can be created.

또한, 학습부(110)는, 본원의 일 실시예에 따른 학습 모델을 생성하기 위해 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고 복수의 학습 안축장 길이를 라벨로 지정하여 제 1 심층 신경망을 학습시키고, 학습된 제 1 심층 신경망을 이용하여 복수의 학습 안저 사진에 대한 복수의 예측 안축장 길이를 도출하고, 복수의 학습 안저 사진과 복수의 예측 안축장 길이를 입력값으로 지정하고 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 제 2 심층 신경망을 학습시킬 수 있다. In addition, the learning unit 110 trains the first deep neural network by specifying a plurality of learning fundus photos as input values and a plurality of learning axial lengths as labels to generate a learning model according to an embodiment of the present application. , use the learned first deep neural network to derive multiple predicted axial lengths for multiple learning fundus photos, specify multiple learning fundus photos and multiple predicted axial lengths as input values, and label multiple learning age information. You can train the second deep neural network by specifying .

또한, 학습부(110)는, 본원의 다른 실시예에 따른 학습 모델을 생성하기 위해 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고 복수의 학습 안축장 길이를 라벨로 지정하여 제 1 심층 신경망을 학습시키고, 학습된 제 1 심층 신경망을 이용하여 복수의 학습 안저 사진에 대한 복수의 예측 안축장 길이를 도출하고, 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고, 복수의 예측 안축장 길이를 제 2 심층 신경망의 특징 추출 모듈의 어느 하나의 레이어에 삽입하고 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 제 2 심층 신경망을 학습시킬 수 있다. In addition, the learning unit 110 trains the first deep neural network by specifying a plurality of learning fundus photos as input values and a plurality of learning axial lengths as labels to generate a learning model according to another embodiment of the present application. , using the learned first deep neural network to derive multiple predicted axial lengths for multiple learning fundus photos, specifying multiple learning fundus photos as input values, and applying the multiple predicted axial lengths to the characteristics of the second deep neural network. A second deep neural network can be trained by inserting it into any one layer of the extraction module and specifying a plurality of learning age information as a label.

또한, 학습부(110)는 본원의 또 다른 실시예에 따른 학습 모델을 생성하기 위해 복수의 학습 안저 사진과 복수의 학습 안축장 길이를 입력값으로 지정하고 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 심층 신경망을 학습시킬 수 있다. In addition, the learning unit 110 specifies a plurality of learning fundus photos and a plurality of learning axial lengths as input values and designates a plurality of learning age information as labels to create a learning model according to another embodiment of the present application. Neural networks can be trained.

또한, 학습부(110)는, 예측된 안저 나이에 대한 피드백으로서 의료진이 판단한 수정 안저 나이를 수신하고, 수정 안저 나이와 예측된 안저 나이가 다른 경우, 수정 안저 나이에 대응하거나 수정 안저 나이 근방의 복수의 학습 안저 사진과 복수의 학습 안축장 길이, 복수의 학습 연령 정보를 데이터셋에 추가하여 학습 모델을 업데이트할 수 있다. In addition, the learning unit 110 receives the corrected fundus age determined by the medical staff as feedback on the predicted fundus age, and when the corrected fundus age and the predicted fundus age are different, the learning unit 110 corresponds to the corrected fundus age or provides information near the corrected fundus age. The learning model can be updated by adding multiple learning fundus photos, multiple learning axial lengths, and multiple learning age information to the dataset.

추론부(120)는, 예측 대상 안저 사진을 수신하고, 학습부(110)에서 생성된 학습 모델을 이용하여 예측 대상 안저 사진의 피촬영자의 안저 나이를 예측할 수 있다. The inference unit 120 may receive the prediction target fundus photo and predict the fundus age of the subject of the prediction target fundus photo using the learning model generated by the learning unit 110.

또한, 추론부(120)는 피촬영자의 측정된 안축장 길이를 수신하고, 예측 대상 안저 사진과 측정된 안축장 길이를 학습부(110)에서 생성된 학습 모델의 입력값으로 하여 안저 나이를 예측할 수 있다. In addition, the inference unit 120 receives the measured axial length of the subject, and uses the prediction target fundus photo and the measured axial length as input values of the learning model generated by the learning unit 110 to predict the fundus age. .

시각화부(130)는, 예측 대상 안저 사진에서 안저 나이의 예측에 미친 영향도가 소정 수준 이상인 근거 영역을 도출하고, 예측 대상 안저 사진에서 근거 영역을 강조하여 표시한 근거 영상을 출력할 수 있다. The visualization unit 130 may derive an evidence area from the prediction target fundus photograph whose influence on the prediction of fundus age is at least a predetermined level and output an evidence image highlighting the evidence region from the prediction target fundus photograph.

예를 들어, 시각화부(130)는 하기 수학식 1을 통해 I번째 레이어의 어느 하나의 노드가 I+1번째 레이어의 어느 하나의 노드에 미치는 영향을 나타내는 기여값을 계산하고, 수학식 2를 통해 I번째 레이어의 어느 하나의 노드가 I+1번째 레이어 전체에 미치는 영향을 나타내는 기여값을 계산하며, 수학식 3을 통해 l번째 레이어의 어느 하나의 노드가 l+2번째 레이어 전체에 미치는 영향을 나타내는 기여값을 계산한다. 따라서 다수의 복잡한 레이어들로 구성된 심층신경망에는 수학식 3을 연쇄적으로 활용하여, 임의의 노드 하나가 해당 신경망의 출력노드에 기여하는 값을 계산하여 예측에 활용되는 근거 영역을 도출할 수 있다. For example, the visualization unit 130 calculates a contribution value indicating the influence of any node of the I-th layer on any node of the I+1-th layer through Equation 1 below, and Equation 2: Through Equation 3, the contribution value representing the influence of any node in the I-th layer on the entire I+1-th layer is calculated, and the influence of any node in the l-th layer on the entire l+2-th layer is calculated through Equation 3. Calculate the contribution value representing . Therefore, in a deep neural network composed of multiple complex layers, Equation 3 can be used in chain to calculate the value that one arbitrary node contributes to the output node of the neural network to derive the basis area used for prediction.

[수학식 1][Equation 1]

[수학식 2][Equation 2]

[수학식 3][Equation 3]

본원의 일 실시예에 따르면, 시각화부(130)는 도출된 근거 영역을 나타내는 근거 영상(예를 들면, 도 7의 (c)를 통해 이해될 수 있는 Saliency map, CAM(Class activation map), Grad-CAM(gradient-class activation map 등)을 원본 예측 대상 안저 사진(예를 들면, 도 7의 (a))과 구분되도록 함께 표시(예를 들면, 수평 또는 수직으로 나란하게 배치하여 표시)하거나 원본 예측 대상 안저 사진에 근거 영역을 나타내는 화상을 오버레이하여 표시할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 시각화부(130)는 원본 예측 대상 안저 사진을 그대로 표시하는 모드와 근거 영역이 강조 표시되도록 출력되는 모드를 가변적으로 제공하되, 안저 나이 예측 장치(100)에 인가된 사용자 입력에 따라 각각의 모드를 전환하도록 동작할 수 있다.According to one embodiment of the present application, the visualization unit 130 displays a ground image representing the derived ground area (e.g., a saliency map that can be understood through (c) of FIG. 7, a class activation map (CAM), a Grad -CAM (gradient-class activation map, etc.) is displayed together (e.g., displayed horizontally or vertically side by side) to distinguish it from the original prediction target fundus photo (e.g., (a) in Figure 7), or the original An image representing the basis area may be overlaid and displayed on the prediction target fundus photo, but is not limited to this.As another example, the visualization unit 130 displays a mode in which the original prediction target fundus photo is displayed as is and the basis area is highlighted. The output modes are provided as variably as possible, but each mode can be switched according to the user input applied to the fundus age prediction device 100.

이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본원의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다.Below, we will briefly look at the operation flow of the present application based on the details described above.

도 9는 본원의 일 실시예에 따른 안저 사진 및 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 방법에 대한 동작 흐름도이다. Figure 9 is an operation flowchart of a method for predicting fundus age using a fundus photograph and axial length according to an embodiment of the present application.

도 9에 도시된 안저 사진을 기초로 생체 계측치를 예측하는 방법은 앞서 설명된 안저 나이 예측 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 안저 나이 예측 장치(100)에 대하여 설명된 내용은 안저 사진과 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다. The method of predicting biometric values based on the fundus photograph shown in FIG. 9 may be performed by the fundus age prediction device 100 described above. Therefore, even if the content is omitted below, the information described regarding the fundus age prediction device 100 can be equally applied to the description of the method of predicting the fundus age using the fundus photograph and the axial length.

도 9을 참조하면, 안저 나이 예측 장치(100)는 단계 S910에서 복수의 학습 안저 사진과 이에 대응하는 복수의 학습 안축장 길이 및 복수의 학습 연령 정보를 준비할 수 있다. Referring to FIG. 9, the fundus age prediction device 100 may prepare a plurality of learning fundus photos, a plurality of learning axial lengths, and a plurality of learning age information corresponding thereto in step S910.

다음으로, 단계 S920에서 복수의 학습 안저 사진, 복수의 학습 안축장 길이 및 복수의 학습 연령 정보를 이용하여 안저 사진의 피촬영자에 대한 안저 나이를 예측하는 학습 모델을 생성할 수 있다. Next, in step S920, a learning model that predicts the fundus age of the subject of the fundus photograph can be generated using a plurality of learning fundus photographs, a plurality of learning axial lengths, and a plurality of learning age information.

다음으로, 단계 S930에서 예측 대상 안저 사진을 수신할 수 있다. Next, the prediction target fundus photo may be received in step S930.

다음으로, 단계 S940에서 생성된 학습 모델을 이용하여 예측 대상 안저 사진의 피촬영자의 안저 나이를 예측할 수 있다. Next, the fundus age of the subject of the prediction target fundus photograph can be predicted using the learning model generated in step S940.

상술한 설명에서, 단계 S910 내지 S940은 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.In the above description, steps S910 to S940 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present disclosure. Additionally, some steps may be omitted or the order between steps may be changed as needed.

도 10은 본원의 일 실시예에 따른 안저 나이를 예측하는 학습 모델을 생성하는 방법에 대한 동작 흐름도이다.Figure 10 is an operation flowchart of a method for generating a learning model for predicting fundus age according to an embodiment of the present application.

도 10을 참조하면, 단계 S1010에서 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고 복수의 학습 안축장 길이를 라벨로 지정하여 제 1 심층 신경망을 학습시킬 수 있다. Referring to FIG. 10, in step S1010, a first deep neural network can be trained by specifying a plurality of learning fundus photographs as input values and a plurality of learning axial lengths as labels.

다음으로, 단계 S1020에서 학습된 제 1 심층 신경망을 이용하여 복수의 학습 안저 사진에 대한 복수의 예측 안축장 길이를 도출할 수 있다. Next, a plurality of predicted axial lengths for a plurality of learning fundus photographs can be derived using the first deep neural network learned in step S1020.

다음으로, 단계 S1030에서 복수의 학습 안저 사진과 복수의 예측 안축장 길이를 입력값으로 지정하고 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 제 2 심층 신경망을 학습시킬 수 있다. Next, in step S1030, a second deep neural network can be trained by specifying a plurality of learning fundus photographs and a plurality of predicted axial lengths as input values and a plurality of learning age information as labels.

도 11은 본원의 다른 실시예에 따른 안저 나이를 예측하는 학습 모델을 생성하는 방법에 대한 동작 흐름도이다.Figure 11 is an operation flowchart of a method for generating a learning model for predicting fundus age according to another embodiment of the present application.

도 11을 참조하면, 단계 S1110에서 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고 복수의 학습 안축장 길이를 라벨로 지정하여 제 1 심층 신경망을 학습시킬 수 있다. Referring to FIG. 11, in step S1110, a first deep neural network can be trained by specifying a plurality of learning fundus photographs as input values and a plurality of learning axial lengths as labels.

다음으로, 단계 S1120에서 학습된 제 1 심층 신경망을 이용하여 복수의 학습 안저 사진에 대한 복수의 예측 안축장 길이를 도출할 수 있다. Next, a plurality of predicted axial lengths for a plurality of learning fundus photographs can be derived using the first deep neural network learned in step S1120.

다음으로, 단계 S1130에서 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고 복수의 예측 안축장 길이를 제 2 심층 신경망의 특징 추출 모듈의 어느 하나의 레이어에 삽입하고 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 제 2 심층 신경망을 학습시킬 수 있다. Next, in step S1130, a plurality of learning fundus photos are specified as input values, a plurality of predicted axial lengths are inserted into any one layer of the feature extraction module of the second deep neural network, and a plurality of learning age information is designated as a label to create the first 2 Deep neural networks can be trained.

도 12는 본원의 또 다른 실시예에 따른 안저 나이를 예측하는 학습 모델을 생성하는 방법에 대한 동작 흐름도이다.Figure 12 is an operation flowchart of a method for generating a learning model for predicting fundus age according to another embodiment of the present application.

도 12를 참조하면, 단계 S1210에서 복수의 학습 안저 사진과 복수의 학습 안축장 길이를 입력값으로 지정하고, 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 심층 신경망을 학습시킬 수 있다. Referring to FIG. 12, in step S1210, a deep neural network can be trained by specifying a plurality of learning fundus photographs and a plurality of learning axial lengths as input values, and specifying a plurality of learning age information as labels.

도 13은 본원의 일 실시예 또는 다른 실시예에 따른 안저 나이 예측에 활용된 근거 영역을 가시화하는 방법에 대한 동작 흐름도이다.Figure 13 is an operation flowchart of a method for visualizing the basis area used for predicting fundus age according to one or another embodiment of the present application.

단계 S1310에서 예측 대상 안저 사진에서 안축장 길이의 예측에 활용된 제1근거 영역을 도출할 수 있다. In step S1310, the first basis area used to predict the axial length can be derived from the prediction target fundus photograph.

다음으로, 단계 S1320에서 예측 대상 안저 사진에서 안저 나이의 예측에 활용된 제2 근거 영역을 도출할 수 있다. Next, in step S1320, a second basis area used to predict fundus age can be derived from the prediction target fundus photograph.

다음으로, 단계 S1330에서 예측 대상 안저 사진에서 제1 및 제2 근거 영역을 강조하여 표시한 근거 영상을 출력할 수 있다. Next, in step S1330, a ground image in which the first and second ground regions are highlighted in the prediction target fundus photograph may be output.

도 14는 본원의 또 다른 실시예에 따른 안저 나이 예측에 활용된 근거 영역을 가시화하는 방법에 대한 동작 흐름도이다.Figure 14 is an operation flowchart of a method for visualizing the basis area used for predicting fundus age according to another embodiment of the present application.

도 14를 참조하면, 단계 S1410에서 예측 대상 안저 사진에서 안저 나이의 예측에 활용된 근거 영역을 도출할 수 있다. Referring to FIG. 14, in step S1410, the basis area used for predicting fundus age can be derived from the fundus photograph to be predicted.

다음으로, 단계 S1420에서 예측 대상 안저 사진에서 근거 영역을 강조하여 표시한 근거 영상을 출력할 수 있다. Next, in step S1420, a ground image in which the ground region is highlighted and displayed in the prediction target fundus photograph can be output.

본원의 일 실시 예에 따른 안저 사진 및 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method of predicting fundus age using a fundus photograph and axial length according to an embodiment of the present application may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination. Program instructions recorded on the medium may be specially designed and constructed for the present invention or may be known and usable by those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Includes optical media (magneto-optical media) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. Examples of program instructions include machine language code, such as that produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

또한, 전술한 안저 사진 및 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.Additionally, the method of predicting fundus age using the above-described fundus photograph and axial length may also be implemented in the form of a computer program or application executed by a computer stored in a recording medium.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present application described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present application can be easily modified into other specific forms without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as unitary may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present application.

10: 안저 나이 예측 시스템
100: 안저 나이 예측 장치
110: 학습부
120: 추론부
130: 시각화부
20: 네트워크
30: 안저 사진 촬영 장치
200: 학습 DB
1: 학습 안저 사진
2:학습 안축장 길이
3:학습 연령 정보
4: 예측 대상 안저 사진
10: Fundus age prediction system
100: Fundus age prediction device
110: Learning Department
120: Inference unit
130: Visualization unit
20: Network
30: Fundus photography device
200: Learning DB
1: Study fundus photo
2: Learning optic axis length
3:Learning age information
4: Fundus photo of prediction target

Claims (14)

안저 사진과 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 장치에 의해 수행되는 안저 사진과 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 방법에 있어서,
학습부가 복수의 학습 안저 사진과 이에 대응하는 복수의 학습 안축장 길이 및 복수의 학습 연령 정보를 준비하는 단계;
상기 학습부가 상기 복수의 학습 안저 사진, 상기 복수의 학습 안축장 길이 및 상기 복수의 학습 연령 정보를 이용하여 안저 사진의 피촬영자에 대한 안저 나이를 예측하는 학습 모델을 생성하는 단계;
추론부가 예측 대상 안저 사진을 수신하는 단계; 및
상기 추론부가 상기 생성된 학습 모델을 이용하여 상기 예측 대상 안저 사진의 피촬영자의 안저 나이를 예측하는 단계,
를 포함하는, 안저 나이 예측 방법.
In a method of predicting fundus age using a fundus photograph and axial length performed by a device for predicting fundus age using a fundus photograph and axial length,
A learning unit preparing a plurality of learning fundus photos, a plurality of learning axial lengths corresponding thereto, and a plurality of learning age information;
The learning unit generates a learning model that predicts the fundus age of the subject of the fundus photograph using the plurality of learning fundus photographs, the plurality of learning axial lengths, and the plurality of learning age information;
A step of the inference unit receiving a prediction target fundus photograph; and
The inference unit predicting the fundus age of the subject of the prediction target fundus photograph using the generated learning model,
Including, fundus age prediction method.
제1항에 있어서,
상기 학습 모델을 생성하는 단계는,
상기 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고 상기 복수의 학습 안축장 길이를 라벨로 지정하여 제 1 심층 신경망을 학습시키는 단계;
학습된 상기 제 1 심층 신경망을 이용하여 상기 복수의 학습 안저 사진에 대한 복수의 예측 안축장 길이를 도출하는 단계; 및
상기 복수의 학습 안저 사진과 상기 복수의 예측 안축장 길이를 입력값으로 지정하고 상기 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 제 2 심층 신경망을 학습시키는 단계
를 포함하는 것인, 안저 나이 예측 방법.
According to paragraph 1,
The step of creating the learning model is,
Training a first deep neural network by designating the plurality of learning fundus photographs as input values and the plurality of learning axial lengths as labels;
Deriving a plurality of predicted axial lengths for the plurality of learning fundus photographs using the learned first deep neural network; and
Training a second deep neural network by specifying the plurality of learning fundus photographs and the plurality of predicted axial lengths as input values and the plurality of learning age information as labels.
A method for predicting fundus age, comprising:
제1항에 있어서,
상기 학습 모델은 하나 이상의 심층 신경망을 포함하고, 각각의 상기 심층 신경망은 입력 층, 특징 추출 모듈 및 예측 모듈을 포함하고,
상기 학습 모델을 생성하는 단계는,
상기 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고 상기 복수의 학습 안축장 길이를 라벨로 지정하여 제 1 심층 신경망을 학습시키는 단계;
학습된 상기 제 1 심층 신경망을 이용하여 상기 복수의 학습 안저 사진에 대한 복수의 예측 안축장 길이를 도출하는 단계; 및
상기 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고 상기 복수의 예측 안축장 길이를 제 2 심층 신경망의 특징 추출 모듈의 어느 하나의 레이어에 삽입하고 상기 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 상기 제 2 심층 신경망을 학습시키는 단계
를 포함하는 것인, 안저 나이 예측 방법.
According to paragraph 1,
The learning model includes one or more deep neural networks, each deep neural network including an input layer, a feature extraction module, and a prediction module,
The step of creating the learning model is,
Training a first deep neural network by designating the plurality of learning fundus photographs as input values and the plurality of learning axial lengths as labels;
Deriving a plurality of predicted axial lengths for the plurality of learning fundus photographs using the learned first deep neural network; and
The plurality of learning fundus photographs are designated as input values, the plurality of predicted axial lengths are inserted into any one layer of the feature extraction module of the second deep neural network, and the plurality of learning age information is designated as a label to obtain the second deep neural network. Steps to train a neural network
A method for predicting fundus age, comprising:
제1항에 있어서,
상기 학습 모델을 생성하는 단계는,
상기 복수의 학습 안저 사진과 상기 복수의 학습 안축장 길이를 입력값으로 지정하고, 상기 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 심층 신경망을 학습시키는 단계
를 포함하는 것인, 안저 나이 예측 방법.
According to paragraph 1,
The step of creating the learning model is,
Designating the plurality of learning fundus photographs and the plurality of learning axial lengths as input values, and specifying the plurality of learning age information as labels to train a deep neural network.
A method for predicting fundus age, comprising:
제4항에 있어서,
상기 피촬영자의 측정된 안축장 길이를 수신하는 단계
를 더 포함하고,
상기 안저 나이를 예측하는 단계는, 상기 예측 대상 안저 사진과 상기 측정된 안축장 길이를 상기 심층 신경망의 입력값으로 지정하여 상기 예측 대상 안저 사진의 피촬영자의 안저 나이를 예측하는 것인, 안저 나이 예측 방법.
According to paragraph 4,
Receiving the measured axial length of the person being photographed
It further includes,
The step of predicting the fundus age is to predict the fundus age of the subject of the prediction target fundus photo by specifying the prediction target fundus photo and the measured axial length as input values of the deep neural network. method.
제1항에 있어서,
상기 예측 대상 안저 사진에서 상기 안저 나이의 예측에 활용된 근거 영역을 도출하는 단계; 및
상기 예측 대상 안저 사진에서 상기 근거 영역을 강조하여 표시한 근거 영상을 출력하는 단계,
를 더 포함하고,
상기 근거 영역을 도출하는 단계는, 하기 수학식 1을 통해 I번째 레이어의 어느 하나의 노드가 I+1번째 레이어의 어느 하나의 노드에 미치는 영향을 나타내는 기여값을 계산하고, 수학식 2를 통해 I번째 레이어의 어느 하나의 노드가 I+1번째 레이어 전체에 미치는 영향을 나타내는 기여값을 계산하며, 수학식 3을 통해 l번째 레이어의 어느 하나의 노드가 l+2번째 레이어 전체에 미치는 영향을 나타내는 기여값을 계산하고, 상기 수학식 3을 연쇄적으로 적용하여, 임의의 노드 하나가 해당 신경망의 출력노드에 기여하는 값을 계산하여 예측에 활용되는 근거 영역을 도출하는 것인, 안저 나이 예측 방법.
[수학식 1]


[수학식 2]


[수학식 3]


According to paragraph 1,
Deriving a basis area used for predicting the fundus age from the prediction target fundus photograph; and
Outputting a base image highlighting the base area in the prediction target fundus photograph;
It further includes,
In the step of deriving the evidence area, a contribution value representing the influence of any node of the I-th layer on any node of the I+1-th layer is calculated through Equation 1 below, and through Equation 2: Calculate the contribution value representing the influence of any node in the I-th layer on the entire I+1-th layer, and calculate the influence of any node in the l-th layer on the entire l+2-th layer through Equation 3. Fundus age prediction, which involves calculating the contribution value indicated above and applying Equation 3 in chain to calculate the value that a random node contributes to the output node of the corresponding neural network to derive the basis area used for prediction. method.
[Equation 1]


[Equation 2]


[Equation 3]


제1항에 있어서,
상기 예측된 안저 나이에 대한 피드백으로서 의료진이 판단한 수정 안저 나이를 수신하는 단계; 및
상기 수정 안저 나이에 대응하는 복수의 학습 안저 사진과 복수의 학습 안축장 길이를 데이터셋에 추가하여 상기 학습 모델을 업데이트하는 단계
를 더 포함하는, 안저 나이 예측 방법.
According to paragraph 1,
Receiving the corrected fundus age determined by a medical staff as feedback on the predicted fundus age; and
Updating the learning model by adding a plurality of learning fundus photos and a plurality of learning axial lengths corresponding to the corrected fundus age to the dataset.
A method for predicting fundus age, further comprising:
안저 사진과 안축장 길이를 이용하여 안저 나이를 예측하는 장치에 있어서,
복수의 학습 안저 사진과 이에 대응하는 복수의 학습 안축장 길이 및 복수의 학습 연령 정보를 준비하고, 상기 복수의 학습 안저 사진, 상기 복수의 학습 안축장 길이 및 상기 복수의 학습 연령 정보를 이용하여 안저 사진의 피촬영자에 대한 안저 나이를 예측하는 학습 모델을 생성하는 학습부; 및
예측 대상 안저 사진을 수신하고, 상기 생성된 학습 모델을 이용하여 상기 예측 대상 안저 사진의 피촬영자의 안저 나이를 예측하는 추론부,
를 포함하는, 안저 나이 예측 장치.
In a device for predicting fundus age using fundus photographs and axial length,
Prepare a plurality of learning fundus photographs, a plurality of learning axial lengths, and a plurality of learning age information corresponding thereto, and prepare a fundus photograph using the plurality of learning fundus photographs, the plurality of learning axial lengths, and the plurality of learning age information. A learning unit that generates a learning model that predicts the fundus age of the subject; and
An inference unit that receives the prediction target fundus photo and predicts the fundus age of the subject of the prediction target fundus photo using the generated learning model;
Including, fundus age prediction device.
제8항에 있어서,
상기 학습부는,
상기 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고 상기 복수의 학습 안축장 길이를 라벨로 지정하여 제 1 심층 신경망을 학습시키고, 학습된 상기 제 1 심층 신경망을 이용하여 상기 복수의 학습 안저 사진에 대한 복수의 예측 안축장 길이를 도출하고, 상기 복수의 학습 안저 사진과 상기 복수의 예측 안축장 길이를 입력값으로 지정하고 상기 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 제 2 심층 신경망을 학습시키는 것인, 안저 나이 예측 장치.
According to clause 8,
The learning department,
The plurality of learning fundus photographs are designated as input values, the plurality of learning axial lengths are designated as labels, a first deep neural network is trained, and the learned first deep neural network is used to perform multiple training for the plurality of learning fundus photographs. Fundus age, which is to derive the predicted axial length of, designate the plurality of learning fundus photos and the plurality of predicted axial lengths as input values, and designate the plurality of learning age information as labels to train a second deep neural network. Prediction device.
제8항에 있어서,
상기 학습 모델은 하나 이상의 심층 신경망을 포함하고, 각각의 상기 심층 신경망은 입력 층, 특징 추출 모듈 및 예측 모듈을 포함하고,
상기 학습부는,
상기 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고 상기 복수의 학습 안축장 길이를 라벨로 지정하여 제 1 심층 신경망을 학습시키고, 학습된 상기 제 1 심층 신경망을 이용하여 상기 복수의 학습 안저 사진에 대한 복수의 예측 안축장 길이를 도출하고, 상기 복수의 학습 안저 사진을 입력값으로 지정하고, 상기 복수의 예측 안축장 길이를 제 2 심층 신경망의 특징 추출 모듈의 어느 하나의 레이어에 삽입하고 상기 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 상기 제 2 심층 신경망을 학습시키는 것인, 안저 나이 예측 장치.
According to clause 8,
The learning model includes one or more deep neural networks, each deep neural network including an input layer, a feature extraction module, and a prediction module,
The learning department,
The plurality of learning fundus photographs are designated as input values, the plurality of learning axial lengths are designated as labels, a first deep neural network is trained, and the learned first deep neural network is used to perform multiple training for the plurality of learning fundus photographs. Derive the predicted axial length, specify the plurality of learning fundus photographs as input values, insert the plurality of predicted axial lengths into any one layer of the feature extraction module of the second deep neural network, and obtain the plurality of learning age information. A fundus age prediction device that trains the second deep neural network by designating as a label.
제8항에 있어서,
상기 학습부는,
상기 복수의 학습 안저 사진과 상기 복수의 학습 안축장 길이를 입력값으로 지정하고 상기 복수의 학습 연령 정보를 라벨로 지정하여 심층 신경망을 학습시키는 것인, 안저 나이 예측 장치.
According to clause 8,
The learning department,
A fundus age prediction device that trains a deep neural network by specifying the plurality of learning fundus photos and the plurality of learning axial lengths as input values and the plurality of learning age information as labels.
제11항에 있어서,
상기 추론부는,
상기 피촬영자의 측정된 안축장 길이를 수신하고,
상기 예측 대상 안저 사진과 상기 측정된 안축장 길이를 상기 심층 신경망의 입력값으로 지정하여 상기 피촬영자의 안저 나이를 예측하는 것인, 안저 나이 예측 장치.
According to clause 11,
The inference unit,
Receiving the measured axial length of the subject,
A fundus age prediction device that predicts the fundus age of the subject by specifying the prediction target fundus photograph and the measured axial length as input values of the deep neural network.
제8항에 있어서,
상기 예측 대상 안저 사진에서 상기 안저 나이의 예측에 활용된 근거 영역을 도출하고, 상기 예측 대상 안저 사진에서 상기 근거 영역을 강조하여 표시한 근거 영상을 출력하는 시각화부
를 더 포함하고,
상기 시각화부는,
하기 수학식 1을 통해 I번째 레이어의 어느 하나의 노드가 I+1번째 레이어의 어느 하나의 노드에 미치는 영향을 나타내는 기여값을 계산하고, 수학식 2를 통해 I번째 레이어의 어느 하나의 노드가 I+1번째 레이어 전체에 미치는 영향을 나타내는 기여값을 계산하며, 수학식 3을 통해 l번째 레이어의 어느 하나의 노드가 l+2번째 레이어 전체에 미치는 영향을 나타내는 기여값을 계산하고, 상기 수학식 3을 연쇄적으로 적용하여, 임의의 노드 하나가 해당 신경망의 출력노드에 기여하는 값을 계산하여 예측에 활용되는 근거 영역을 도출하는 것인, 안저 나이 예측 장치.
[수학식 1]


[수학식 2]


[수학식 3]


According to clause 8,
A visualization unit that derives a basis area used for prediction of the fundus age from the prediction target fundus photo, and outputs a basis image highlighting the evidence area in the prediction target fundus photo.
It further includes,
The visualization unit,
Calculate the contribution value representing the influence of any node in the I-th layer on any node in the I+1-th layer through Equation 1 below, and calculate the contribution value representing the influence of any node in the I-th layer through Equation 2. Calculate the contribution value representing the influence on the entire I+1th layer, and calculate the contribution value representing the influence of any node in the lth layer on the entire l+2th layer through Equation 3, and calculate the contribution value representing the influence on the entire l+2th layer using Equation 3. A fundus age prediction device that calculates the value that a random node contributes to the output node of the corresponding neural network by applying Equation 3 in chain to derive the basis area used for prediction.
[Equation 1]


[Equation 2]


[Equation 3]


제8항에 있어서,
상기 학습부는,
상기 예측된 안저 나이에 대한 피드백으로서 의료진이 판단한 수정 안저 나이를 수신하고, 상기 수정 안저 나이에 대응하는 복수의 학습 안저 사진과 복수의 학습 안축장 길이를 데이터셋에 추가하여 상기 학습 모델을 업데이트하는 것인, 안저 나이 예측 장치.
According to clause 8,
The learning department,
Receiving the corrected fundus age determined by the medical staff as feedback on the predicted fundus age, and updating the learning model by adding a plurality of learning fundus photos and a plurality of learning axial lengths corresponding to the corrected fundus age to the dataset. In, fundus age prediction device.
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