KR20200025853A - Method for generating predictive model based on intra-subject and inter-subject variability using structural mri - Google Patents

Method for generating predictive model based on intra-subject and inter-subject variability using structural mri Download PDF

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Abstract

Disclosed are a method for generating an intra- and inter-subject variability-based prediction model using structural magnetic resonance imaging (MRI) which is capable of generating a prediction model with increased performance and reliability and a device thereof. According to the present invention, the method uses the structural MRI to generate a prediction model. The method comprises: a step of performing structural processing which uses a plurality of pieces of scan data for each of a plurality of subjects acquired through a plurality of times of structural MRI scan for each of the plurality of subjects to acquire an anatomic measurement value for each subject; a step of using the anatomic measurement result acquired for each of the plurality of subjects to perform analysis of variance (ANOVA) of checking intra-subject variability and inter-subject variability; and a step of using a predication machine learning model for a feature region checked by the intra-subject variability and the inter-subject variability to generate a corresponding prediction model.

Description

구조적 자기공명영상을 이용한 피험자 내 및 피험자 간 변동성 기반 예측 모델 생성 방법 및 그 장치 {METHOD FOR GENERATING PREDICTIVE MODEL BASED ON INTRA-SUBJECT AND INTER-SUBJECT VARIABILITY USING STRUCTURAL MRI}METHODS FOR GENERATING PREDICTIVE MODEL BASED ON INTRA-SUBJECT AND INTER-SUBJECT VARIABILITY USING STRUCTURAL MRI}

본 발명은 구조적 자기공명영상을 이용한 피험자 내 및 피험자 간 변동성 기반 예측 모델 생성 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for generating a prediction model based on intra- and inter-subject variability using structural magnetic resonance imaging.

일반적으로 의료용 영상 장치는 환자의 생물학적 정보를 획득하여 영상을 제공하는 장치이다. 의료용 영상 장치는 초음파 진단 장치, X선 단층 촬영 장치, 자기공명영상 장치 및 의학 진단 장치 등이 있다. 이 중에서 자기공명영상 장치는 영상 촬영 조건이 상대적으로 자유롭고, 연부 조직에서의 우수한 대조도와 다양한 진단 정보 영상을 제공해주기 때문에 의료용 영상을 이용한 진단 분야에서 중요한 위치를 차지하고 있다. In general, a medical imaging apparatus is a device that provides an image by acquiring biological information of a patient. Medical imaging apparatuses include an ultrasonic diagnostic apparatus, an X-ray tomography apparatus, a magnetic resonance imaging apparatus, and a medical diagnostic apparatus. Among these, magnetic resonance imaging devices are relatively free in imaging conditions, and provide an excellent contrast in soft tissue and various diagnostic information images, thus occupying an important position in the diagnosis field using medical imaging.

상기한 자기공명영상 장치에서 사용되는 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI)은 인체에 해가 없는 자기장과 비전리 방사선인 라디오파를 이용하여 체내의 수소 원자핵에 핵자기 공명 현상을 일으켜 원자핵의 밀도 및 물리 화학적 특성을 영상화한 것이다. MRI 중 구조적(structural) MRI는 뇌 피질의 두께를 측정하는 데 사용되고, 기능적(functional) MRI는 뇌를 지나는 혈액을 찍어서 뇌의 능률을 측정하는 데 사용된다.The magnetic resonance imaging (MRI) used in the magnetic resonance imaging apparatus is a nuclear magnetic resonance phenomenon in the hydrogen atom nucleus in the body by using a magnetic field and non-electromagnetic radiation that is harmless to the human body, the density of the atomic nucleus And physicochemical properties. Among the MRI, structural MRI is used to measure the thickness of the brain cortex, and functional MRI is used to measure brain efficiency by taking blood that passes through the brain.

T1 또는 T2 강조 이미지와 같은 구조적 MRI 데이터는 개인별로 수십만 개의 복셀(voxel)(3D 화소)로 구성된다. 이러한 이미지는 일반적으로 분석시 대뇌 피질의 두께, 부피 및 면적과 같이, 6 가지 측정값을 산출한다. 신경 이미지의 분야에서 심리적 및 인지적 특성의 예측 모델을 생성하는 경우 이러한 대규모 데이터세트에서 관련 기능을 선택하는 능력에 대한 강한 요구가 있다. 현재 연구원과 보건 종사자들은 많은 관련성이 없는 예측 변수를 포함하는 모델을 남겨둔다. 이로 인해 모델의 계산에 비용이 많이 들고, 속도가 느리며 이해하기가 어렵다는 문제가 있다.Structural MRI data, such as T1 or T2 weighted images, consist of hundreds of thousands of voxels (3D pixels) per individual. These images generally yield six measurements, such as the thickness, volume, and area of the cerebral cortex in the analysis. There is a strong demand for the ability to select relevant functions from such large datasets when generating predictive models of psychological and cognitive characteristics in the field of neural imaging. Researchers and health workers now leave models with many unrelated predictors. This leads to the problem that the model is expensive to calculate, slow and difficult to understand.

Cortechs Labs은 해부학적인 MRI 이미지에서 의학적 결과를 예측하는 데 중점을 둔다. 그들은 우리와 비슷한 방식으로 해부학적 측정을 계산하지만, 결과를 해석하기 위해 의사에게 남겨둔다. 그들은 어떤 종류의 행동 모델링이나 예측도 하지 않는다.Cortechs Labs focuses on predicting medical outcomes from anatomical MRI images. They calculate anatomical measurements in a similar way to ours, but leave it to the doctor to interpret the results. They do not do any kind of behavioral modeling or prediction.

한편, 12 시그마는 일반적으로 의료 이미징의 의료 결과를 예측하는 데 중점을 둔다. 그들의 웹 사이트는 많은 정보를 제공하지는 않지만 머신 비전 기술을 사용하기 때문에 뇌 이미징을 수행하는 것은 거의 불가능하다.On the other hand, 12 sigma generally focuses on predicting the medical outcome of medical imaging. Although their website doesn't provide much information, it's almost impossible to perform brain imaging because it uses machine vision technology.

최첨단 기계 학습 기술을 사용하는 최첨단 신경 영상 문서에 따르면, 예를 들어 MRI 데이터만을 기반으로 하여 정상인과 자폐증 환자를 구별하려는 경우와 같이, 유효성 확인 데이터세트에 대한 예측 정확도가 기껏해야 대략 70%라고 한다. 이러한 결과는 의료 표준을 위해 개선되어야 한다. 대규모 데이터세트와 함께 복잡한 기술을 사용하면 이러한 기술이 느려지고 해석하기가 어려워진다. State-of-the-art neuroimaging documents using state-of-the-art machine learning techniques suggest that the accuracy of predictions for validation datasets is approximately 70% at best, for example, to distinguish between normal and autistic patients based solely on MRI data. . These results should be improved for medical standards. Using complex technologies with large datasets makes these technologies slow and difficult to interpret.

따라서, 심리적 및 인지적 특성의 예측 모델을 단순화하여 이로 인한 모델링이 훨씬 빨라지고 해석이 쉬워질 수 있는 방안이 요구된다.Therefore, there is a need for a method that simplifies the predictive model of psychological and cognitive characteristics, thereby making modeling much faster and easier to interpret.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 복수의 피험자별 복수의 스캔을 통해 매우 신뢰할 수 있는 측정의 선택을 가능하게 하는 예측 모델 생성 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a method and apparatus for generating a predictive model that enables the selection of a very reliable measurement through a plurality of scans per subject.

또한, 생성되는 예측 모델의 복잡성을 크게 줄이고 통계력을 향상시킬 수 있으므로, 예측 모델의 성능과 신뢰성을 증가시키는 효과를 갖는 예측 모델 생성 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.In addition, since it is possible to greatly reduce the complexity of the generated prediction model and improve the statistical power, to provide a method and apparatus for generating a prediction model having the effect of increasing the performance and reliability of the prediction model.

본 발명의 하나의 특징에 따른 예측 모델 생성 방법은, Prediction model generation method according to an aspect of the present invention,

예측 모델 생성 장치가 구조적 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI)을 사용하여 예측 모델을 생성하는 방법으로서, 복수의 피험자별로 복수 회수의 구조적 MRI 스캔을 통해 획득되는 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별로 해부학적 측정값을 획득하는 구조적 처리를 수행하는 단계, 상기 복수의 피험자별 각각에 대해 획득되는 해부학적 측정값을 사용하여 피험자 내 변동성(intra-subject variability) 및 피험자 간 변동성(inter-subject variability)을 확인하는 분산 분석(analysis of variance, ANOVA)을 수행하는 단계, 그리고 상기 피험자 내 변동성 및 피험자 간 변동성에 의해 확인되는 특징 영역에 대해 예측 기계 학습 모델을 사용하여 대응되는 예측 모델을 생성하는 단계를 포함한다.A method of generating a predictive model by using a magnetic resonance imaging (MRI) by the apparatus for generating a predictive model, wherein the plurality of subjects receive a plurality of pieces of scan data acquired through a plurality of subjects' structural MRI scans. Performing structural processing to obtain anatomical measurements for each subject, using intra-subject variability and inter-subject variability using anatomical measurements obtained for each of the plurality of subjects. performing an analysis of variance (ANOVA) to identify inter-subject variability, and corresponding predictive models using predictive machine learning models for feature regions identified by intra- and inter-subject variability Generating a step.

여기서, 상기 특징 영역은 상기 분산 분석에 의해 확인되는 상기 피험자 내 변동성 및 피험자 간 변동성 중 낮은 피험자 내 변동성과 높은 피험자 간 변동성을 갖는 측정값에 대응되는 영역이며, 상기 피험자 내 변동성의 낮음은 미리 설정된 제1 임계값에 의해 결정되고, 상기 피험자 간 변동성의 높음은 미리 설정된 제2 임계값에 의해 결정된다.Here, the feature region is an area corresponding to a measurement value having low intra-subject variability and high inter-subject variability among the intra-subject variability and the inter-subject variability identified by the variance analysis, wherein the low intra-subject variability is set in advance. The high threshold of inter-subject variability is determined by a first preset threshold.

또한, 상기 구조적 처리를 수행하는 단계는, 상기 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별 T1 이미지 및 T2 이미지를 정렬하고, 자기장 비균질성 및 스캐닝 코일의 결함 및 조직(tissue) 경계에 있는 자기장 민감성(susceptibility)을 보정하는 왜곡 보정 단계, 왜곡 보정된 스캔 데이터를 사용하여 비-뇌 조직(non-brain tissue)을 제거하는 뇌 추출 단계, 상기 비-뇌 조직이 제거된 이미지의 강도를 표준화하고, 회색질(grey matter), 백색질(white matter) 및 뇌척수액을 분리하는 강도 표준화 단계, 강도 표준화된 이미지로부터 백색질과 회색질을 각각 해부학적 섹션(section)으로 분할하는 분할 단계, 분할된 데이터를 사용하여 회색질과 백색질 사이의 경계 및 뇌의 가장자리의 표면 모델을 생성하는 표면 모델링 단계, 그리고 상기 표면 모델을 사용하여 상기 해부학적 측정값을 계산하는 측정값 계산 단계를 포함한다.The performing of the structural processing may include aligning the T1 image and the T2 image of each subject by using the plurality of subject-specific scan data, and having magnetic field heterogeneity and defects and tissue boundaries of the scanning coil. A distortion correction step to correct magnetic field susceptibility, a brain extraction step to remove non-brain tissue using the distortion corrected scan data, and normalize the intensity of the image from which the non-brain tissue has been removed Intensity standardization step for separating gray matter, white matter and cerebrospinal fluid, a splitting step for dividing the white matter and gray matter into anatomical sections from the intensity normalized image, and using the segmented data A surface modeling step of generating a surface model of the boundary between the gray and white matter and the edges of the brain, and using the surface model And a measurement value calculating step for calculating a group anatomical measurements.

또한, 상기 측정값 계산 단계는, 상기 표면 모델을 사용하여 내부 및 외부 피질(cortical) 경계의 표면 표현을 생성하는 단계, 뇌의 회색질을 서로 다른 섹션으로 분할하는 단계, 그리고 다양한 피질 및 피질하부(subcortical) 영역에 대한 상기 해부학적 측정값을 계산하는 단계를 포함한다.In addition, the step of calculating the measurement may include generating surface representations of internal and external cortical boundaries using the surface model, dividing the gray matter of the brain into different sections, and various cortical and subcortical parts ( calculating the anatomical measurement for the subcortical region.

또한, 상기 해부학적 측정값은 상기 피질 및 피질하부 영역에 대한 두께, 면적, 부피 및 수초(myelin, 미엘린) 함량을 포함한다.The anatomical measurements also include thickness, area, volume, and myelin (myelin) content for the cortical and subcortical areas.

또한, 상기 예측 기계 학습 모델은 지원 벡터 머신(support-vector machine) 및 지원 벡터 회귀 모델(support-vector regression model)을 포함한다.The predictive machine learning model also includes a support-vector machine and a support-vector regression model.

본 발명의 다른 특징에 따른 예측 모델 생성 장치는,Predictive model generation device according to another aspect of the present invention,

복수의 피험자별로 복수 회수의 구조적 MRI 스캔을 통해 획득되는 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별로 해부학적 측정값을 획득하는 구조적 처리부, 상기 복수의 피험자별 각각에 대해 획득되는 해부학적 측정값을 사용하여 피험자 내 변동성(intra-subject variability) 및 피험자 간 변동성(inter-subject variability)을 확인하는 분산 분석을 수행하는 분산 분석부, 그리고 상기 피험자 내 변동성 및 피험자 간 변동성에 의해 확인되는 특징 영역에 대해 예측 기계 학습 모델을 사용하여 대응되는 예측 모델을 생성하는 기계 학습 모델링부를 포함한다.Structural processing unit for obtaining anatomical measurement values for each subject using a plurality of subjects' plurality of scan data acquired through a plurality of structural MRI scans for a plurality of subjects, and anatomically obtained for each of the plurality of subjects A variance analysis unit that performs variance analysis using measurements to identify intra-subject variability and inter-subject variability, and features identified by the subject's variability and inter-subject variability It includes a machine learning modeling unit for generating a corresponding prediction model using a predictive machine learning model for the region.

여기서, 상기 분산 분석부에서의 분석 결과를 사용하여 상기 예측 모델의 생성에 사용될 상기 특징 영역을 선택하여 상기 기계 학습 모델링부로 전달하는 특징 선택부를 더 포함하며, 상기 특징 선택부는 상기 피험자 내 변동성 중 미리 설정된 제1 임계값보다 낮은 피험자 내 변동성을 가지며 상기 피험자 간 변동성 중 미리 설정된 제2 임계값보다 높은 피험자 간 변동성을 갖는 측정값에 대응되는 영역을 상기 특징 영역으로 선택한다.The apparatus may further include a feature selector which selects the feature region to be used for generating the predictive model and transmits the feature region to the machine learning modeling unit. An area corresponding to a measurement value having intra-subject variability lower than a set first threshold value and having inter-subject variability higher than a second predetermined threshold value among the inter-subject variability is selected as the feature area.

또한, 상기 구조적 처리부는, 상기 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별 T1 이미지 및 T2 이미지를 정렬하고, 자기장 비균질성 및 스캐닝 코일의 결함 및 조직(tissue) 경계에 있는 자기장 민감성(susceptibility)을 보정하는 왜곡 보정부, 상기 왜곡 보정부에 의해 왜곡 보정된 스캔 데이터를 사용하여 비-뇌 조직(non-brain tissue)을 제거하는 뇌 추출부, 상기 뇌 추출부에 의해 상기 비-뇌 조직이 제거된 이미지의 강도를 표준화하고, 회색질(grey matter), 백색질(white matter) 및 뇌척수액을 분리하는 강도 표준화부, 상기 강도 표준화부에 의해 강도 표준화된 이미지로부터 백색질과 회색질을 각각 해부학적 섹션(section)으로 분할하는 분할부, 상기 분할부에 의해 분할된 데이터를 사용하여 회색질과 백색질 사이의 경계 및 뇌의 가장자리의 표면 모델을 생성하는 표면 모델링부, 그리고 상기 표면 모델링부에 의해 생성된 표면 모델을 사용하여 상기 해부학적 측정값을 계산하는 측정값 계산 단계를 포함한다.In addition, the structural processor may be configured to align the T1 image and the T2 image of each subject by using the plurality of subject-specific scan data, and to generate magnetic field inhomogeneity and magnetic field susceptibility at defects and tissue boundaries of the scanning coil. ), A brain extractor for removing non-brain tissue using the distortion correction corrected by the distortion corrector, and the non-brain tissue by the brain extractor. The intensity standardization section for standardizing the intensity of the removed image and separating gray matter, white matter and cerebrospinal fluid, and the white matter and gray matter from the intensity normalization image by the intensity standardization section, respectively, section), the boundary between the gray and white matter and the surface edge of the brain using the data divided by the partition. A surface modeling unit for generating a Dell, and a measurement calculation step of calculating the anatomical measurement using the surface model generated by the surface modeling unit.

또한, 상기 해부학적 측정값은 상기 피질 및 피질하부 영역에 대한 두께, 면적, 부피 및 수초(myelin) 함량을 포함한다.The anatomical measurements also include thickness, area, volume, and myelin content for the cortical and subcortical areas.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 예측 모델 생성 장치는,Predictive model generation apparatus according to another aspect of the present invention,

구조적 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI)을 사용하여 예측 모델을 생성하는 예측 모델 생성 장치로서, 입력기, 메모리 및 프로세서를 포함하며, 상기 입력기는 복수의 피험자별로 복수 회수의 구조적 MRI 스캔을 통해 획득되는 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 입력받고, 상기 메모리는 코드의 집합을 저장하도록 구성되며, 상기 코드는, 상기 입력기를 통해 입력되는 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별로 해부학적 측정값을 획득하는 동작, 상기 복수의 피험자별 각각에 대해 획득되는 해부학적 측정값을 사용하여 피험자 내 변동성(intra-subject variability) 및 피험자 간 변동성(inter-subject variability)을 확인하는 분산 분석을 수행하는 동작, 그리고 상기 피험자 내 변동성 및 피험자 간 변동성에 의해 확인되는 특징 영역에 대해 예측 기계 학습 모델을 사용하여 대응되는 예측 모델을 생성하는 동작을 실행하도록 상기 프로세서를 제어하는 데 사용된다.A predictive model generating device for generating a predictive model using structural magnetic resonance imaging (MRI), comprising an input unit, a memory, and a processor, wherein the input unit is obtained through a plurality of structural MRI scans for a plurality of subjects. Receiving a plurality of scan data for each subject, wherein the memory is configured to store a set of codes, and the codes are anatomically for each subject using a plurality of subject-specific scan data input through the input device. Obtaining variance analysis, variance analysis identifying intra-subject variability and inter-subject variability using anatomical measurements obtained for each of the plurality of subjects To the feature area identified by the action to be performed and the subject's variability and the subject's variability. And use the predictive machine learning model to control the processor to execute the operation of generating a corresponding predictive model.

여기서, 상기 해부학적 측정값을 획득하는 동작은, 상기 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별 T1 이미지 및 T2 이미지를 정렬하고, 자기장 비균질성 및 스캐닝 코일의 결함 및 조직(tissue) 경계에 있는 자기장 민감성(susceptibility)을 보정하는 동작, 보정된 스캔 데이터를 사용하여 비-뇌 조직(non-brain tissue)을 제거하는 동작, 상기 비-뇌 조직이 제거된 이미지의 강도를 표준화하고, 회색질(grey matter), 백색질(white matter) 및 뇌척수액을 분리하는 동작, 강도 표준화된 이미지로부터 백색질과 회색질을 각각 해부학적 섹션(section)으로 분할하는 동작, 분할된 데이터를 사용하여 회색질과 백색질 사이의 경계 및 뇌의 가장자리의 표면 모델을 생성하는 동작, 그리고 상기 표면 모델을 사용하여 상기 해부학적 측정값을 계산하는 동작을 포함한다.Here, the operation of acquiring the anatomical measurement value, aligns the T1 image and the T2 image of each subject by using the plurality of scan data of each subject, the magnetic field heterogeneity and defects and tissue boundaries of the scanning coil. Correcting magnetic field susceptibility in the brain, removing non-brain tissue using the corrected scan data, normalizing the intensity of the image from which the non-brain tissue is removed, separation of gray matter, white matter and cerebrospinal fluid, division of white matter and gray matter into anatomical sections, respectively, from intensity standardized images, boundary between gray matter and white matter using segmented data And generating a surface model of the edge of the brain, and calculating the anatomical measurements using the surface model. All.

또한, 상기 특징 영역은 상기 피험자 내 변동성 중 미리 설정된 제1 임계값보다 낮은 피험자 내 변동성을 가지며 상기 피험자 간 변동성 중 미리 설정된 제2 임계값보다 높은 피험자 간 변동성을 갖는 측정값에 대응되는 영역으로 선택된다.The feature region may be selected as an area corresponding to a measurement value having intra-subject variability lower than a preset first threshold value among the intra-subject variability and having a higher inter-subject variability value than the second preset threshold value among the inter-subject variability. do.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 피험자별 복수의 스캔을 통해 매우 신뢰할 수 있는 측정의 선택을 가능하게 한다.According to an embodiment of the present invention, a plurality of scans per subject allow a selection of highly reliable measurements.

또한 피험자 내에서 구조가 안정적으로 측정될 수 있고 피험자 간에 크게 다를 수 있는 뇌 영역을 선택함으로써 생성되는 예측 모델의 복잡성을 크게 줄이고 통계력을 향상시킬 수 있으므로, 예측 모델의 성능과 신뢰성을 증가시키는 효과를 갖는다.In addition, since the structure of the subject can be stably measured and the brain regions that can be significantly different between subjects can be selected, the complexity of the predictive model generated can be greatly reduced and the statistical power can be improved, thereby increasing the performance and reliability of the predictive model. Has

피험자 내 및 피험자 간 변동성에 대한 객관적인 분석을 통해 관련 기능을 선택하면 더 간단하고 신속하며 해석하기 쉬운 모델을 만들 수 있다. 이를 통해 모델 동작을 더 광범위하고 더 깊이 탐구할 수 있으며 더 나은 예측을 생성하는 보다 의미있는 모델을 얻을 수 있다.Objective analysis of intra-subject and inter-subject variability allows the selection of relevant functions to create a simpler, faster and easier to interpret model. This allows you to explore the behavior of the model more broadly and deeply, and to obtain more meaningful models that produce better predictions.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 예측 모델 생성 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 구조적 처리부의 구체적인 구성도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 하나의 피험자에 대해 스캔된 T1 이미지와 T2 이미지의 예를 도시한다.
도 4는 도 2에 도시된 분할부에 의해 도 3의 (a)의 T1 이미지 상단에 피질이 흰색으로 강조된 예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 이미지를 사용하여 수초 함량이 표시된 피질을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 이미지에서 피질의 수초 함량의 맨 위에 흰색으로 표시된 피질 영역이 도시되어 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 예측 모델 생성 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 예측 모델 생성 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 예측 모델 생성 방법에서 2개의 피험자를 사용한 피험자 내 변동성 및 피험자 간 변동성 예를 도시한 도면이다.
도 10은 단일 ROI에 대한 하나의 특정 부피 측정, 특히 하두정엽에 대해 2개의 다른 피험자의 6회 스캔 사이의 값을 비교한 것을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 예측 모델 생성 방법 중 피험자별 구조체 처리 과정의 구체적인 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예측 모델 생성 장치의 개략적인 구성 블록도이다.
1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for generating a predictive model according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the structural processing unit shown in FIG. 1.
3A and 3B show examples of a T1 image and a T2 image scanned for one subject.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which the cortex is highlighted in white on the top of the T1 image of FIG. 3A by the dividing unit shown in FIG. 2.
FIG. 5 is a diagram illustrating a cortex in which myelin content is indicated using the image shown in FIG. 3.
FIG. 6 shows the cortical regions shown in white at the top of the myelin content of the cortex in the image of FIG. 5.
7 is a schematic flowchart of a method of generating a predictive model according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram schematically illustrating a concept of predictive model generation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of intra-subject variability and inter-subject variability using two subjects in the method of generating a predictive model according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows a comparison of values between six scans of two different subjects for one particular volume measurement, especially for the lower parietal lobe, for a single ROI.
11 is a detailed flowchart of a process of processing a structure for each subject in a method of generating a prediction model according to an embodiment of the present invention.
12 is a schematic structural block diagram of an apparatus for generating a predictive model according to another embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted for simplicity of explanation, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, except to exclude other components unless specifically stated otherwise.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. In addition, the terms “… unit”, “… unit”, “module”, etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. have.

본 발명에서, 피험자 내(intra subject) 및 피험자 간(inter subjects) 변동성(variability)의 사용으로 인해 심리적 및 인지적 특성의 모델을 생성하는 경우 MRI로부터 해부학적 처치의 선택을 알 수 있다. 구체적으로, 개인 내에서 구조가 안정적으로 측정될 수 있고 개인 간에 크게 다를 수 있는 뇌 영역을 선택함으로써 그러한 모델의 복잡성을 크게 줄이고 통계력을 향상시킬 수 있다. 즉, 간단하고 객관적인 수단에 의해 관련 특징을 선택할 수 있으므로, 더 간단한 모델을 구성할 수 있으며, 이로 인해, 해석하기 더 쉽고, 실행 속도가 더 빨라지며, 유효성이 더 높고, 신뢰성이 더 높으며, 통계력이 뛰어난 모델이 될 수 있다.In the present invention, the use of intra subject and inter subjects variability allows the selection of anatomical treatments from MRI when generating models of psychological and cognitive characteristics. Specifically, by selecting brain regions that can be reliably measured within an individual and that can vary greatly between individuals, the complexity of such models can be greatly reduced and statistical power can be improved. In other words, the relevant features can be selected by simple and objective means, allowing a simpler model to be constructed, which makes it easier to interpret, faster to execute, more effective, more reliable, and more statistical. It can be a powerful model.

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 피험자 내 및 피험자 간 변동성 기반 예측 모델 생성 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, an apparatus for generating a prediction model based on intra- and inter-subject variability according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 예측 모델 생성 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for generating a predictive model according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 예측 모델 생성 장치(100)는 입력부(110), 구조적 처리부(120), 분산 분석부(130), 특징 선택부(140) 및 기계 학습 모델링부(150)를 포함한다.As illustrated in FIG. 1, the predictive model generating apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention may include an input unit 110, a structural processor 120, a variance analyzer 130, a feature selector 140, and machine learning. The modeling unit 150 is included.

본 발명의 실시예에서는 많은 서로 다른 피험자들별로 복수의 T1 및 T2 가중 MRI 스캔을 수행하여 획득되는 각 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 예측 모델 생성을 수행하는 것이 가정된다.In an embodiment of the present invention, it is assumed that prediction model generation is performed using a plurality of scan data for each subject obtained by performing a plurality of T1 and T2 weighted MRI scans for many different subjects.

입력부(110)는 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 입력받는다. 예를 들어, 각 피험자별로 피험자 내 변동성에 대한 정보를 획득하기 위해 적어도 두 번의 스캔을 통해 획득되는 두 번의 스캔 데이터가 사용된다. 따라서, 입력부(110)는 피험자별로 2회의 스캔 데이터를 입력받는다. 예를 들어, 10명의 피험자의 경우, 10명의 각 피험자별로 2회분의 스캔 데이터의 경우 총 10회의 스캔 데이터가 입력된다.The input unit 110 receives a plurality of scan data for each of a plurality of subjects. For example, two scan data obtained through at least two scans are used to obtain information about intra-subject variability for each subject. Therefore, the input unit 110 receives two scan data for each subject. For example, in the case of ten subjects, a total of ten scan data are input in the case of two scan data for each of ten subjects.

입력부(110)는 구조적 MRI(도시되지 않음)에 직접 또는 네트워크를 통해 연결되어 구조적 MRI를 통해 각 피험자별로 스캔되는 데이터를 직접 구조적 MRI로부터 입력받거나, 또는 저장 매체 등을 통해 복수의 피험자별 스캔 데이터를 입력받을 수 있다.The input unit 110 is directly connected to a structural MRI (not shown) or through a network to receive data scanned for each subject through the structural MRI directly from the structural MRI or a plurality of subject scan data through a storage medium or the like. Can be input.

구조적 처리부(120)는 입력부(110)를 통해 입력된 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별로 다양한 해부학적 측정값을 획득한다. 이러한 다양한 해부학적 측정값은 다양한 피질(cortical) 및 피질하부(subcortical) 영역에 대한 두께, 면적, 부피 및 수초(myelin, 미엘린) 함량과 같은 측정값일 수 있다. 구조적 처리부(120)에 대해서는 추후 구체적으로 설명된다.The structural processor 120 obtains various anatomical measurement values for each subject by using a plurality of subject-specific scan data input through the input unit 110. These various anatomical measurements can be measurements such as thickness, area, volume and myelin (myelin) content for various cortical and subcortical areas. The structural processing unit 120 will be described in detail later.

분산 분석부(130)는 구조적 처리부(120)에서 각 피험자별로 측정된 측정값을 사용하여 분산 분석(analysis of variance, ANOVA)을 수행하여 피험자별 피험자 내 변동성과 피험자 간 변동성을 확인한다. 이 때, 분산 분석은 측정 데이터가 몇 개의 그룹으로 구분된 경우 그룹 평균 간 차이를 그룹 내 변동에 비교하여 살펴보는 데이터 분석 방법을 말한다. 여기서, 분산 분석부(130)는 구조적 처리부(120)에서 측정되는 모든 측정값에 대해 분산 분석 테스트를 통해 복수의 피험자의 복수의 스캔을 비교한다. 즉, 분산 분석부(130)는 각 측정 및 각 영역에 대해, 단일 피험자의 스캔을 통한 측정의 변동성이 서로 다른 피험자의 스캔을 통한 측정의 변동성보다 더 큰 지의 여부를 테스트할 수 있다. 이와 같이, 분산 분석부(130)는 단일 피험자의 복수의 스캔을 통해 특성이 가변적인 영역을 식별할 수 있다.The variance analyzer 130 performs an analysis of variance (ANOVA) using the measured values measured for each subject in the structural processor 120 to check variability in the subject and variability between the subjects. In this case, the analysis of variance refers to a data analysis method in which the difference between group means is compared to the variation in the group when the measured data are divided into several groups. Here, the variance analysis unit 130 compares a plurality of scans of a plurality of subjects through a variance analysis test for all the measured values measured by the structural processing unit 120. That is, the variance analyzer 130 may test, for each measurement and each region, whether the variability of the measurement through the scan of a single subject is greater than the variability of the measurement through the scan of different subjects. As such, the variance analyzer 130 may identify a region having a variable characteristic through a plurality of scans of a single subject.

특징 선택부(140)는 분산 분석부(130)에서의 분석 결과를 사용하여 예측 모델 생성에 사용될 특징 영역을 선택한다. 구체적으로, 특징 선택부(140)는 피험자들 내에서의 낮은 변동성과 피험자들 사이의 높은 변동성을 갖는 측정값을 선택한다. 즉, 특징 선택부(140)에 의한 피험자 내 변동성이 낮고 피험자 간 변동성이 높은 측정값의 선택은 피험자 내에서의 구조가 안정적으로 측정되고 피험자 간에 크게 다를 수 있는 뇌 영역의 선택에 해당된다. 여기서, 특징 영역으로 선택되기 위한 피험자 내 변동성의 낮음은 미리 설정된 제1 임계값에 의해 결정되고, 피험자 간 변동성의 높음은 미리 설정된 제2 임계값에 의해 결정되며, 이러한 제1 임계값 및 제2 임계값은 많은 수의 실험과 연구를 통해 결정될 수 있다.The feature selector 140 selects a feature region to be used for generating a prediction model by using the analysis result of the variance analyzer 130. Specifically, the feature selector 140 selects a measurement value having low variability in the subjects and high variability between the subjects. That is, the selection of the measurement value having low intra-subject variability and high inter-subject variability by the feature selector 140 corresponds to selection of a brain region in which the structure in the subject is stably measured and can be greatly different between the subjects. Here, the low variability in the subject to be selected as the feature region is determined by the first preset threshold value, and the high variability between the subjects is determined by the second preset threshold value, which is the first threshold value and the second threshold value. The threshold can be determined through a large number of experiments and studies.

기계 학습 모델링부(150)는 특징 선택부(140)에서 선택된 측정값에 예측 기계 학습 모델을 사용하여 대응되는 예측 모델을 생성한다. 여기서 예측 기계 학습 모델로는 지원 벡터 머신(support-vector machine), 지원 벡터 회귀 모델(support-vector regression model) 등이 사용될 수 있다. 예측 기계 학습 모델을 사용하여 측정값에 대한 기계 학습을 수행하여 예측 모델을 생성하는 기술에 대해서는 이미 잘 알려져 있으므로 여기에서는 상세한 설명을 생략한다.The machine learning modeling unit 150 generates a predictive model corresponding to the measured value selected by the feature selector 140 using the predictive machine learning model. The predictive machine learning model may be a support-vector machine, a support-vector regression model, or the like. Techniques for generating predictive models by performing machine learning on measured values using predictive machine learning models are well known, and thus detailed descriptions are omitted here.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 피험자별 복수의 스캔을 통해 매우 신뢰할 수 있는 측정의 선택을 가능하게 하고, 또한 피험자 내에서 구조가 안정적으로 측정될 수 있고 피험자 간에 크게 다를 수 있는 뇌 영역을 선택함으로써 생성되는 예측 모델의 복잡성을 크게 줄이고 통계력을 향상시킬 수 있으므로, 예측 모델의 성능과 신뢰성을 증가시키는 효과를 갖는다.As such, according to embodiments of the present invention, it is possible to select highly reliable measurements through a plurality of scans per subject, and also that the structure can be stably measured within subjects and can vary greatly between subjects. Since the complexity of the predictive model generated by selecting the brain region can be greatly reduced and the statistical power can be improved, the predictive model has the effect of increasing the performance and reliability.

도 2는 도 1에 도시된 구조적 처리부(120)의 구체적인 구성도이다.FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the structural processor 120 shown in FIG. 1.

도 2에 도시된 바와 같이, 구조적 처리부(120)는 왜곡 보정부(121), 뇌 추출부(122), 강도 표준화부(123), 분할부(124), 표면 모델링부(125) 및 측정값 계산부(126)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the structural processor 120 includes a distortion corrector 121, a brain extractor 122, an intensity standardizer 123, a divider 124, a surface modeler 125, and a measured value. The calculation unit 126 is included.

왜곡 보정부(121)는 입력부(110)로부터 입력되는 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별 T1 및 T2 이미지를 정렬하고, 자기장 비균질성 및 스캐닝 코일의 결함 및 조직(tissue) 경계에 있는 자기장 민감성(susceptibility)을 보정한다. 도 3의 (a) 및 (b)는 하나의 피험자에 대해 스캔된 T1 이미지와 T2 이미지의 예를 도시한다.The distortion correcting unit 121 aligns T1 and T2 images for each subject by using scan data input from the input unit 110, and generates magnetic field heterogeneity and magnetic field susceptibility at defects and tissue boundaries of the scanning coil. To correct. 3A and 3B show examples of a T1 image and a T2 image scanned for one subject.

뇌 추출부(122)는 왜곡 보정부(121)에 의해 왜곡 보정된 스캔 데이터를 사용하여 목, 입, 수막, 두개골과 같은 비-뇌 조직(non-brain tissue)을 제거한다.The brain extractor 122 removes non-brain tissue such as the neck, mouth, meninges, and skull using the scan data distortion-corrected by the distortion corrector 121.

강도 표준화부(123)는 뇌 추출부(122)에서 비-뇌 조직이 제거된 이미지의 강도를 표준화하고, 회색질(grey matter), 백색질(white matter) 및 뇌척수액을 분리한다.The intensity standardizer 123 normalizes the intensity of the image from which the non-brain tissue is removed from the brain extractor 122 and separates gray matter, white matter and cerebrospinal fluid.

분할부(124)는 강도 표준화부(123)에 의해 강도 표준화된 이미지로부터 백색질과 회색질을 각각 소정의 해부학적 섹션(section)으로 분할한다. 여기서, 백색질과 회색질의 분할에 사용되는 해부학적 섹션은 이미 잘 알려져 있으므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다. 또한, 도 4는 분할부(124)에 의해 도 3의 (a)의 T1 이미지 상단에 피질이 흰색으로 강조된 예를 도시한 도면이다.The divider 124 divides the white matter and the gray matter into predetermined anatomical sections, respectively, from the intensity normalized image by the intensity standardizer 123. Here, the anatomical sections used for dividing the white and gray matter are already well known and thus detailed descriptions thereof are omitted here. 4 is a diagram illustrating an example in which the cortex is highlighted in white on the top of the T1 image of FIG. 3A by the division unit 124.

표면 모델링부(125)는 분할부(124)에 의해 분할된 결과 데이터를 사용하여 회색질과 백색질 사이의 경계 및 뇌의 가장자리(내부와 외부의 피질 경계)의 표면 모델을 생성한다.The surface modeling unit 125 generates surface models of the boundary between the gray and the white matter and the edges of the brain (internal and external cortical boundaries) using the result data divided by the dividing unit 124.

측정값 계산부(126)는 표면 모델링부(125)에 의해 생성되는 표면 모델을 사용하여, 내부 및 외부 피질 경계의 표면 표현을 생성하고, 뇌의 회색질(피질 및 피질하부)을 서로 다른 섹션으로 분할한 후, 다양한 피질(cortical) 및 피질하부(subcortical) 영역에 대한 두께, 면적, 부피 및 수초(myelin) 함량과 같은 측정값을 계산한다.The measurement calculation unit 126 uses the surface model generated by the surface modeling unit 125 to generate surface representations of the inner and outer cortical boundaries, and the gray matter (cortex and subcortex) of the brain into different sections. After partitioning, measurements such as thickness, area, volume and myelin content for various cortical and subcortical areas are calculated.

이하, 도면을 참조하여 피험자의 스캔 이미지 중 특정 영역에 대한 수초 함량을 계산하는 예에 대해 설명한다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described an example of calculating the myelin content for a particular area of the subject's scan image.

먼저, 도 3에 도시된 T1 이미지의 상단에 피질이 흰색으로 강조 표시된 것이 도 4에 도시되어 있다.First, it is shown in FIG. 4 that the cortex is highlighted in white on top of the T1 image shown in FIG. 3.

도 4에 도시된 T1 이미지를 사용하여 도 5에 도시된 바와 같이 수초 함량이 표시된 피질을 나타내는 T1 이미지를 얻을 수 있다. 도 5에서 표시된 수초 함량은, T1 및 T2 이미지에서 피질만을 유지하고, 피질의 결과 T1 이미지를 피질의 결과 T2 이미지로 분할하며, 각 복셀에서 결과의 자연 로그를 계산함으로써 계산된다. 도 5에서 황색 복셀에는 수초가 많고 적색 복셀에는 적다.The T1 image shown in FIG. 4 can be used to obtain a T1 image representing the cortex in which the myelin content is indicated as shown in FIG. 5. The myelin content shown in FIG. 5 is calculated by keeping only the cortex in the T1 and T2 images, partitioning the resulting T1 image of the cortex into the resulting T2 image of the cortex, and calculating the natural log of the result in each voxel. In FIG. 5, the yellow voxel is more numerous and less in the red voxel.

도 6은 도 5의 이미지에서 피질의 수초 함량의 맨 위에 흰색으로 표시된 피질 영역이 도시되어 있다. 이러한 이미지를 통해 각 영역에서 평균 수초 함량 값이 계산될 수 있다.FIG. 6 shows the cortical regions shown in white at the top of the myelin content of the cortex in the image of FIG. 5. These images can be used to calculate the average myelin content in each region.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 예측 모델 생성 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a prediction model generating method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 예측 모델 생성 방법의 개략적인 흐름도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 예측 모델 생성 개념을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 7에서의 예측 모델 생성 방법은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 예측 모델 생성 장치에 의해 수행될 수 있다.7 is a schematic flowchart of a method of generating a predictive model according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a view schematically illustrating a concept of generating a predictive model according to an embodiment of the present invention. The predictive model generating method in FIG. 7 may be performed by the predictive model generating apparatus described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 7 및 도 8을 참조하면, 먼저, 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 입력받는다(S100). 예를 들어, 도 8에서와 같이, 복수의 피험자, 즉 피험자1, …, 피험자n별로 피험자 내 변동성에 대한 정보를 획득하기 위해 적어도 두 번의 스캔을 통해 획득되는 두 번의 스캔 데이터가 사용된다.7 and 8, first, a plurality of scan data for a plurality of subjects are input (S100). For example, as shown in Fig. 8, a plurality of subjects, namely, subjects 1,... For example, two pieces of scan data obtained through at least two scans are used to obtain information about the subject's variability per subject n.

다음, 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 피험자별 구조체 처리를 수행하여 각 피험자별로 다양한 해부학적 측정값이 획득된다(S110). 여기서 다양한 해부학적 측정값은 다양한 피질(cortical) 및 피질하부(subcortical) 영역에 대한 두께, 면적, 부피 및 수초 함량과 같은 측정값일 수 있다. 구조적 처리에 대해서는 추후 구체적으로 설명된다.Next, various anatomical measurement values are obtained for each test subject by performing the structure processing for each test subject using a plurality of scan data for each test subject (S110). The various anatomical measurements herein may be measurements such as thickness, area, volume and myelin content for various cortical and subcortical areas. The structural processing will be described later in detail.

다음, 상기 단계(S110)의 구조적 처리가 모든 피험자에 대해 완료되었는지가 판단되고(S120), 만일 구조적 처리가 수행되지 않은 피험자가 남아 있다면 해당 피험자에 대해 상기 단계(S110)가 반복 수행된다. 즉, 모든 피험자에 대해 상기 단계(S110)의 구조적 처리가 수행되어야 한다.Next, it is determined whether the structural processing of the step (S110) has been completed for all the subjects (S120), and if there is a subject who has not been subjected to the structural processing, the step (S110) is repeatedly performed for the subject. That is, the structural processing of step S110 should be performed for all the subjects.

그 후, 모든 피험자별로 측정된 측정값을 사용하여 분산 분석을 수행하여 피험자별로 피험자 내 변동성과 피험자 간 변동성이 확인된다(S130). 이 단계에서, 각 측정 및 각 영역에 대해, 단일 피험자의 스캔을 통한 측정의 변동성이 서로 다른 피험자의 스캔을 통한 측정의 변동성보다 더 큰 지의 여부가 확인될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 피험자, 즉 피험자1, …, 피험자n별로 구조적 처리가 수행된 각 측정값 모두를 사용하여 분산 분석이 수행된다.Thereafter, variance analysis is performed using the measured values measured for all the subjects, and the variability in the subject and the variability between the subjects are confirmed for each subject (S130). In this step, for each measurement and each region, it may be determined whether the variability of the measurement through the scan of a single subject is greater than the variability of the measurement through the scans of different subjects. As shown in Fig. 8, a plurality of subjects, namely, subjects 1,... In other words, variance analysis is performed using all of the measured values for which the structural treatment was performed for each subject n.

첨부된 도 9를 참조하면, 하나의 특정 부피 측정에 대해 2개의 서로 다른 피험자(subject)(4, 7)에 대해 각각 2회의 스캔(4-1, 4-2, 7-1, 7-3)이 수행된 후 상기한 바와 같은 분산 분석을 통해 확인되는 피험자 내 변동성 및 피험자 간 변동성이 도시되어 있다. 도 9에서 각 점은 일부 관심 영역(region of interest, ROI)에 대한 값을 나타낸다. 도 9를 참조하면, 동일한 피험자의 스캔 사이의 산란이 다른 피험자의 스캔의 산란보다 훨씬 낮은 것을 알 수 있다. 이것은 예측 모델링에 사용될 측정의 예가 된다.Referring to FIG. 9, two scans 4-1, 4-2, 7-1 and 7-3, respectively, for two different subjects 4 and 7 for one specific volumetric measurement. Intra-subject variability and inter-subject variability, as confirmed by variance analysis as described above, after)) are shown. Each point in FIG. 9 represents values for some regions of interest (ROI). 9, it can be seen that scattering between scans of the same subject is much lower than scattering of scans of other subjects. This is an example of a measurement to be used for predictive modeling.

도 10은 단일 ROI에 대한 하나의 특정 부피 측정, 특히 하두정엽(inferior-parietal) ROI의 부피)에 대해 2개의 다른 피험자(4, 7)의 6회 스캔 사이의 값을 비교한 것을 나타낸 도면이다. 도 10에서, 점들로 구성된 2개의 뚜렷한 군집은 변동성 확인 결과, 낮은 피험자 내 변동성과 높은 피험자 간 변동성을 나타냄을 알 수 있다.FIG. 10 shows a comparison of values between six scans of two different subjects (4, 7) for one particular volume measurement for a single ROI, in particular the volume of the inferior-parietal ROI). . In FIG. 10, the two distinct clusters of dots indicate the results of the variability check, which indicates low intra-subject variability and high inter-subject variability.

다음, 상기 단계(S130)에서의 분산 분석 결과를 사용하여 예측 모델 생성에 사용될 특징 영역이 선택된다(S140). 구체적으로, 피험자들 내에서의 낮은 변동성과 피험자들 사이의 높은 변동성을 갖는 측정값이 선택된다. Next, a feature region to be used for generating a prediction model is selected using the result of the analysis of variance in step S130 (S140). Specifically, measurements with low variability in subjects and high variability between subjects are selected.

마지막으로, 상기 단계(S140)에서 선택된 측정값에 예측 기계 학습 모델을 사용하여 대응되는 예측 모델이 생성된다(S150). 전술한 바와 같이, 예측 기계 학습 모델은 지원 벡터 머신, 지원 벡터 회귀 모델 등일 수 있다.Finally, a predictive model corresponding to the measured value selected in the step S140 using the predictive machine learning model is generated (S150). As mentioned above, the predictive machine learning model may be a support vector machine, a support vector regression model, or the like.

다음, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 예측 모델 생성 방법 중 피험자별 구조체 처리 과정의 구체적인 흐름도이다.Next, FIG. 11 is a detailed flowchart of a process of processing a structure for each subject in a prediction model generation method according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 먼저, 입력된 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별 T1 및 T2 이미지를 정렬하고, 자기장 비균질성 및 스캐닝 코일의 결함 및 조직(tissue) 경계에 있는 자기장 민감성(susceptibility)을 보정하는 왜곡 보정 과정이 수행된다(S111). Referring to FIG. 11, first, the T1 and T2 images of each subject are aligned using a plurality of input data of each subject, and the magnetic field inhomogeneity and magnetic field sensitivity at the defect and tissue boundary of the scanning coil ( A distortion correction process for correcting susceptibility is performed (S111).

다음, 왜곡 보정된 스캔 데이터를 사용하여 목, 입, 수막, 두개골과 같은 비-뇌 조직(non-brain tissue)을 제거하는 뇌 추출 과정이 수행된다(S112).Next, a brain extraction process of removing non-brain tissue such as neck, mouth, meninges, and skull using the distortion-corrected scan data is performed (S112).

그 후, 비-뇌 조직이 제거된 이미지의 강도를 표준화하고, 회색질(grey matter), 백색질(white matter) 및 뇌척수액을 분리하는 강도 표준화 과정이 수행된다(S113).Thereafter, an intensity standardization process of standardizing the intensity of the image from which the non-brain tissue has been removed and separating gray matter, white matter and cerebrospinal fluid is performed (S113).

다음, 강도 표준화된 이미지로부터 백색질과 회색질을 각각 소정의 해부학적 섹션(section)으로 분할하는 분할 과정이 수행된다(S114).Next, a segmentation process of dividing the white matter and the gray matter into predetermined anatomical sections from the intensity normalized image is performed (S114).

계속해서, 분할된 결과 데이터를 사용하여 회색질과 백색질 사이의 경계 및 뇌의 가장자리(내부와 외부의 피질 경계)의 표면 모델을 생성하는 표면 모델링 과정이 수행된다(S115).Subsequently, a surface modeling process is performed to generate a surface model of the boundary between the gray and white matter and the edges of the brain (internal and external cortical boundaries) using the divided result data (S115).

마지막으로, 표면 모델을 사용하여, 내부 및 외부 피질 경계의 표면 표현을 생성하고, 뇌의 회색질(피질 및 피질하부)을 서로 다른 섹션으로 분할한 후, 다양한 피질(cortical) 및 피질하부(subcortical) 영역에 대한 두께, 면적, 부피 및 수초(myelin) 함량과 같은 측정값을 계산하는 측정값 계산 과정이 수행된다(S116).Finally, surface models are used to create surface representations of the inner and outer cortical boundaries, divide the gray matter (cortex and subcortex) of the brain into different sections, and then the various cortical and subcortical A measurement calculation process for calculating measurement values such as thickness, area, volume, and myelin content for the area is performed (S116).

다음, 본 발명의 다른 실시예에 따른 예측 모델 생성 장치에 대해 설명한다.Next, a prediction model generating apparatus according to another embodiment of the present invention will be described.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예측 모델 생성 장치의 개략적인 구성 블록도이다.12 is a schematic structural block diagram of an apparatus for generating a predictive model according to another embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 예측 모델 생성 장치(200)는 입력기(210), 메모리(220), 프로세서(230) 및 버스(240)를 포함한다.Referring to FIG. 12, the predictive model generating apparatus 200 according to another embodiment of the present invention includes an inputter 210, a memory 220, a processor 230, and a bus 240.

입력기(210)는 구조적 MRI를 사용하여 서로 다른 피험자별로 복수의 T1 및 T2 가중 MRI 스캔을 수행하여 획득되는 각 피험자별 복수의 스캔 데이터를 입력받는다.The input unit 210 receives a plurality of scan data for each subject obtained by performing a plurality of T1 and T2 weighted MRI scans for different subjects using the structural MRI.

메모리(220)는 코드의 집합을 저장하도록 구성되고, 그 코드는 다음과 같은 동작을 실행하기 위해 프로세서(230)를 제어하는 데 사용된다. 이러한 동작은, 입력부(210)를 통해 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 입력받는 동작, 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 피험자별 구조체 처리를 수행하여 각 피험자별로 다양한 해부학적 측정값을 획득하는 동작, 복수의 피험자별로 측정된 측정값을 사용하여 분산 분석을 수행하여 피험자별로 피험자 내 변동성과 피험자 간 변동성을 확인하는 동작, 분산 분석 결과를 사용하여 예측 모델 생성에 사용될 특징 영역을 선택하는 동작, 선택된 특정 영역의 측정값에 대해 예측 기계 학습 모델링을 수행하여 대응되는 예측 모델을 생성하는 동작 등을 포함한다.Memory 220 is configured to store a set of code, which code is used to control processor 230 to perform the following operations. Such an operation may include receiving a plurality of pieces of scan data for a plurality of subjects through the input unit 210 and performing structure processing for each subject using a plurality of pieces of scan data for a plurality of subjects, thereby generating various anatomical measurement values for each subject. Performing variance analysis using the acquired operation, the measured values measured by the plurality of subjects, and confirming the variability in the subject and the variability between the subjects for each subject, and selecting the feature region to be used for generating the predictive model using the variance analysis results. And generating a corresponding prediction model by performing predictive machine learning modeling on the measured values of the selected specific region.

상기한 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 피험자별 구조체 처리를 수행하여 각 피험자별로 다양한 해부학적 측정값을 획득하는 동작은, 입력된 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별 T1 및 T2 이미지를 정렬하고, 자기장 비균질성 및 스캐닝 코일의 결함 및 조직(tissue) 경계에 있는 자기장 민감성(susceptibility)을 보정하는 왜곡 보정 동작, 왜곡 보정된 스캔 데이터를 사용하여 목, 입, 수막, 두개골과 같은 비-뇌 조직(non-brain tissue)을 제거하는 뇌 추출 동작, 비-뇌 조직이 제거된 이미지의 강도를 표준화하고, 회색질(grey matter), 백색질(white matter) 및 뇌척수액을 분리하는 강도 표준화 동작, 강도 표준화된 이미지로부터 백색질과 회색질을 각각 소정의 해부학적 섹션(section)으로 분할하는 분할 동작, 분할된 결과 데이터를 사용하여 회색질과 백색질 사이의 경계 및 뇌의 가장자리(내부와 외부의 피질 경계)의 표면 모델을 생성하는 표면 모델링 동작, 표면 모델을 사용하여, 내부 및 외부 피질 경계의 표면 표현을 생성하고, 뇌의 회색질(피질 및 피질하부)을 서로 다른 섹션으로 분할한 후, 다양한 피질(cortical) 및 피질하부(subcortical) 영역에 대한 두께, 면적, 부피 및 수초(myelin) 함량과 같은 측정값을 계산하는 측정값 계산 동작을 포함한다.The operation of acquiring a variety of anatomical measurement values for each subject by performing the structure processing for each subject by using the plurality of scan data for each subject may be performed for each subject using a plurality of input data for each subject. Distortion correction operation to align T1 and T2 images, correct for magnetic field inhomogeneity and magnetic field susceptibility at defects and tissue boundaries of the scanning coil, neck, mouth, meninges, skull using distortion corrected scan data Brain extraction operation to remove non-brain tissue, such as normalization of the intensity of the non-brain tissue removed image, intensity to separate gray matter, white matter and cerebrospinal fluid Standardization operation, segmentation operation for dividing white and gray matter into predetermined anatomical sections, respectively, from the normalized image Surface modeling behavior to create a surface model of the boundary between the gray and white matter and the edges of the brain (internal and external cortical boundaries), using surface models to create surface representations of the internal and external cortical boundaries, Measurements that divide gray matter (cortex and subcortex) into different sections and then calculate measurements such as thickness, area, volume, and myelin content for various cortical and subcortical areas. Calculation operation.

여기서, 상기한 특징 영역은 피험자들 내에서의 변동성이 미리 설정된 제1 임계값보다 낮고 피험자들 사이의 변동성이 미리 설정된 제2 임계값보다 높은 측정값에 해당하는 영역이다.Here, the feature region corresponds to a measurement value in which the variability in the subjects is lower than the first predetermined threshold and the variability between the subjects is higher than the preset second threshold.

본 발명에서, 피험자 내 및 피험자 간 변동성에 대한 객관적인 분석을 통해 관련 기능을 선택하면 더 간단하고 신속하며 해석하기 쉬운 모델을 만들 수 있다. 이를 통해 모델 동작을 더 광범위하고 더 깊이 탐구할 수 있으며 더 나은 예측을 생성하는 보다 의미있는 모델을 얻을 수 있다.In the present invention, selecting the relevant function through the objective analysis of the intra-subject and inter-subject variability can make the model simpler, faster and easier to interpret. This allows you to explore the behavior of the model more broadly and deeply, and to obtain more meaningful models that produce better predictions.

본 발명은 많은 분야에서 응용될 수 있다. 무엇보다도 더, 어린이 및 청소년을 위한 교육 분야에서 유용할 것이다. 학생이 미래에 어떤 행동 경향을 가질 것인지를 알면 교사와 학부모에게 그 학생에게 정보를 전달하고 교육 프로그램을 계획하는 최선의 방법을 더 잘 알려줄 수 있다. 또한 정신과 및 신경학 분야의 특정 응용과 함께 의학 분야에서 유용할 것이며 의사와 심리학자에게 환자를 가장 잘 진단하고 치료할 수 있는 방법을 알려줄 것이다. 형사 사법 시스템에서의 사용, 정부 기관에서의 사용 및 다른 회사에서의 사용과 같이, 잠재적으로 훨씬 더 광범위한 응용을 가지고 있다.The present invention can be applied in many fields. Above all, it will be useful in the field of education for children and youth. Knowing what behavior trends a student will have in the future can help teachers and parents better inform the student about the best way to plan an educational program. It will also be useful in medicine, with specific applications in psychiatry and neurology, and will teach doctors and psychologists how to best diagnose and treat patients. There is potentially a much wider range of applications, such as in criminal justice systems, in government agencies and in other companies.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (13)

예측 모델 생성 장치가 구조적 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI)을 사용하여 예측 모델을 생성하는 방법으로서,
복수의 피험자별로 복수 회수의 구조적 MRI 스캔을 통해 획득되는 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별로 해부학적 측정값을 획득하는 구조적 처리를 수행하는 단계,
상기 복수의 피험자별 각각에 대해 획득되는 해부학적 측정값을 사용하여 피험자 내 변동성(intra-subject variability) 및 피험자 간 변동성(inter-subject variability)을 확인하는 분산 분석(analysis of variance, ANOVA)을 수행하는 단계, 그리고
상기 피험자 내 변동성 및 피험자 간 변동성에 의해 확인되는 특징 영역에 대해 예측 기계 학습 모델을 사용하여 대응되는 예측 모델을 생성하는 단계
를 포함하는 예측 모델 생성 방법.
A method of generating a prediction model by using a structural magnetic resonance imaging (MRI), the prediction model generating device,
Performing a structural process of acquiring an anatomical measurement value for each subject using a plurality of subjects' plurality of scan data obtained through a plurality of structural MRI scans for each of a plurality of subjects,
Perform an analysis of variance (ANOVA) to identify intra-subject variability and inter-subject variability using anatomical measurements obtained for each of the plurality of subjects To do, and
Generating a corresponding predictive model using a predictive machine learning model for the feature region identified by the intra-subject variability and the inter-subject variability
Prediction model generation method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 특징 영역은 상기 분산 분석에 의해 확인되는 상기 피험자 내 변동성 및 피험자 간 변동성 중 낮은 피험자 내 변동성과 높은 피험자 간 변동성을 갖는 측정값에 대응되는 영역이며,
상기 피험자 내 변동성의 낮음은 미리 설정된 제1 임계값에 의해 결정되고, 상기 피험자 간 변동성의 높음은 미리 설정된 제2 임계값에 의해 결정되는,
예측 모델 생성 방법.
The method of claim 1,
The feature region corresponds to a measurement value having low intra-subject variability and high inter-subject variability among the intra-subject variability and the inter-subject variability identified by the analysis of variance,
The low of the subject variability is determined by a first preset threshold, the high of the inter-subject variability is determined by a second preset threshold,
How to generate a predictive model.
제2항에 있어서,
상기 구조적 처리를 수행하는 단계는,
상기 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별 T1 이미지 및 T2 이미지를 정렬하고, 자기장 비균질성 및 스캐닝 코일의 결함 및 조직(tissue) 경계에 있는 자기장 민감성(susceptibility)을 보정하는 왜곡 보정 단계,
왜곡 보정된 스캔 데이터를 사용하여 비-뇌 조직(non-brain tissue)을 제거하는 뇌 추출 단계,
상기 비-뇌 조직이 제거된 이미지의 강도를 표준화하고, 회색질(grey matter), 백색질(white matter) 및 뇌척수액을 분리하는 강도 표준화 단계,
강도 표준화된 이미지로부터 백색질과 회색질을 각각 해부학적 섹션(section)으로 분할하는 분할 단계,
분할된 데이터를 사용하여 회색질과 백색질 사이의 경계 및 뇌의 가장자리의 표면 모델을 생성하는 표면 모델링 단계, 그리고
상기 표면 모델을 사용하여 상기 해부학적 측정값을 계산하는 측정값 계산 단계
를 포함하는, 예측 모델 생성 방법.
The method of claim 2,
Performing the structural processing,
A distortion correction step of aligning the T1 image and the T2 image of each subject by using the plurality of scan data of each subject and correcting magnetic field inhomogeneity and magnetic field susceptibility at defects and tissue boundaries of the scanning coil. ,
Brain extraction step using distortion-corrected scan data to remove non-brain tissue,
An intensity normalization step of normalizing the intensity of the image from which the non-brain tissue has been removed and separating gray matter, white matter and cerebrospinal fluid,
A segmentation step of dividing the white matter and gray matter into anatomical sections, respectively, from an intensity normalized image,
A surface modeling step that uses segmented data to generate a surface model of the boundary between the gray and white matter and the edges of the brain, and
A measurement calculation step of calculating the anatomical measurement using the surface model
A prediction model generation method comprising a.
제3항에 있어서,
상기 측정값 계산 단계는,
상기 표면 모델을 사용하여 내부 및 외부 피질(cortical) 경계의 표면 표현을 생성하는 단계,
뇌의 회색질을 서로 다른 섹션으로 분할하는 단계, 그리고
다양한 피질 및 피질하부(subcortical) 영역에 대한 상기 해부학적 측정값을 계산하는 단계
를 포함하는, 예측 모델 생성 방법.
The method of claim 3,
The measured value calculation step,
Generating surface representations of internal and external cortical boundaries using the surface model,
Dividing the gray matter in the brain into different sections, and
Calculating the anatomical measurements for various cortical and subcortical areas
A prediction model generation method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 해부학적 측정값은 상기 피질 및 피질하부 영역에 대한 두께, 면적, 부피 및 수초(myelin) 함량을 포함하는,
예측 모델 생성 방법.
The method of claim 1,
The anatomical measurements include thickness, area, volume and myelin content for the cortical and subcortical areas,
How to generate a predictive model.
제1항에 있어서,
상기 예측 기계 학습 모델은 지원 벡터 머신(support-vector machine) 및 지원 벡터 회귀 모델(support-vector regression model)을 포함하는,
예측 모델 생성 방법.
The method of claim 1,
The predictive machine learning model includes a support-vector machine and a support-vector regression model,
How to generate a predictive model.
복수의 피험자별로 복수 회수의 구조적 MRI 스캔을 통해 획득되는 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별로 해부학적 측정값을 획득하는 구조적 처리부,
상기 복수의 피험자별 각각에 대해 획득되는 해부학적 측정값을 사용하여 피험자 내 변동성(intra-subject variability) 및 피험자 간 변동성(inter-subject variability)을 확인하는 분산 분석을 수행하는 분산 분석부, 그리고
상기 피험자 내 변동성 및 피험자 간 변동성에 의해 확인되는 특징 영역에 대해 예측 기계 학습 모델을 사용하여 대응되는 예측 모델을 생성하는 기계 학습 모델링부
를 포함하는, 예측 모델 생성 장치.
A structural processor for acquiring an anatomical measurement value for each subject using a plurality of subjects' plurality of scan data acquired through a plurality of times of structural MRI scans for a plurality of subjects,
A variance analysis unit for performing variance analysis to determine intra-subject variability and inter-subject variability using anatomical measurements obtained for each of the plurality of subjects, and
Machine learning modeling unit for generating a corresponding prediction model using a predictive machine learning model for the feature region identified by the subject's intra-subject variability and the inter-subject variability
Predictive model generation apparatus comprising a.
제7항에 있어서,
상기 분산 분석부에서의 분석 결과를 사용하여 상기 예측 모델의 생성에 사용될 상기 특징 영역을 선택하여 상기 기계 학습 모델링부로 전달하는 특징 선택부를 더 포함하며,
상기 특징 선택부는 상기 피험자 내 변동성 중 미리 설정된 제1 임계값보다 낮은 피험자 내 변동성을 가지며 상기 피험자 간 변동성 중 미리 설정된 제2 임계값보다 높은 피험자 간 변동성을 갖는 측정값에 대응되는 영역을 상기 특징 영역으로 선택하는,
예측 모델 생성 장치.
The method of claim 7, wherein
The apparatus may further include a feature selector which selects the feature region to be used for generating the predictive model and transmits the feature region to the machine learning modeling unit.
The feature selector may include an area corresponding to a measurement value having a lower intra-subject variability among the intra-subject variability and having a higher inter-subject variability than the second predetermined threshold value among the inter-subject variability. Selected with,
Predictive model generation device.
제8항에 있어서,
상기 구조적 처리부는,
상기 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별 T1 이미지 및 T2 이미지를 정렬하고, 자기장 비균질성 및 스캐닝 코일의 결함 및 조직(tissue) 경계에 있는 자기장 민감성(susceptibility)을 보정하는 왜곡 보정부,
상기 왜곡 보정부에 의해 왜곡 보정된 스캔 데이터를 사용하여 비-뇌 조직(non-brain tissue)을 제거하는 뇌 추출부,
상기 뇌 추출부에 의해 상기 비-뇌 조직이 제거된 이미지의 강도를 표준화하고, 회색질(grey matter), 백색질(white matter) 및 뇌척수액을 분리하는 강도 표준화부,
상기 강도 표준화부에 의해 강도 표준화된 이미지로부터 백색질과 회색질을 각각 해부학적 섹션(section)으로 분할하는 분할부,
상기 분할부에 의해 분할된 데이터를 사용하여 회색질과 백색질 사이의 경계 및 뇌의 가장자리의 표면 모델을 생성하는 표면 모델링부, 그리고
상기 표면 모델링부에 의해 생성된 표면 모델을 사용하여 상기 해부학적 측정값을 계산하는 측정값 계산 단계
를 포함하는, 예측 모델 생성 장치.
The method of claim 8,
The structural processing unit,
Distortion correction unit to align the T1 image and T2 image for each subject using the plurality of scan data for each subject, and to correct the magnetic field inhomogeneity and magnetic field susceptibility at the defect and tissue boundary of the scanning coil ,
A brain extracting unit which removes non-brain tissue using the scan data distortion-corrected by the distortion correcting unit,
An intensity standardizing unit for standardizing the intensity of the image from which the non-brain tissue is removed by the brain extracting unit and separating gray matter, white matter and cerebrospinal fluid;
A division unit for dividing the white matter and gray matter into anatomical sections, respectively, from the intensity normalized image by the intensity standardization unit,
A surface modeling unit for generating a surface model of the boundary between the gray and the white matter and the edge of the brain using the data divided by the dividing unit, and
A measurement value calculation step of calculating the anatomical measurement value using the surface model generated by the surface modeling unit
Predictive model generation apparatus comprising a.
제7항에 있어서,
상기 해부학적 측정값은 상기 피질 및 피질하부 영역에 대한 두께, 면적, 부피 및 수초(myelin) 함량을 포함하는,
예측 모델 생성 장치.
The method of claim 7, wherein
The anatomical measurements include thickness, area, volume and myelin content for the cortical and subcortical areas,
Predictive model generation device.
구조적 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI)을 사용하여 예측 모델을 생성하는 예측 모델 생성 장치로서,
입력기, 메모리 및 프로세서를 포함하며,
상기 입력기는 복수의 피험자별로 복수 회수의 구조적 MRI 스캔을 통해 획득되는 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 입력받고,
상기 메모리는 코드의 집합을 저장하도록 구성되며,
상기 코드는,
상기 입력기를 통해 입력되는 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별로 해부학적 측정값을 획득하는 동작,
상기 복수의 피험자별 각각에 대해 획득되는 해부학적 측정값을 사용하여 피험자 내 변동성(intra-subject variability) 및 피험자 간 변동성(inter-subject variability)을 확인하는 분산 분석을 수행하는 동작, 그리고
상기 피험자 내 변동성 및 피험자 간 변동성에 의해 확인되는 특징 영역에 대해 예측 기계 학습 모델을 사용하여 대응되는 예측 모델을 생성하는 동작
을 실행하도록 상기 프로세서를 제어하는 데 사용되는,
예측 모델 생성 장치.
Predictive model generating apparatus for generating a predictive model using structural magnetic resonance imaging (MRI),
It includes an input method, memory, and processor
The input unit receives a plurality of scan data for a plurality of subjects obtained through a plurality of structural MRI scans for a plurality of subjects,
The memory is configured to store a set of codes,
The code is
Acquiring an anatomical measurement value for each subject by using a plurality of subject's scan data input through the input device;
Performing variance analysis to identify intra-subject variability and inter-subject variability using anatomical measurements obtained for each of the plurality of subjects, and
Generating a corresponding predictive model using a predictive machine learning model for the feature region identified by the intra-subject variability and the inter-subject variability
Used to control the processor to run,
Predictive model generation device.
제11항에 있어서,
상기 해부학적 측정값을 획득하는 동작은,
상기 복수의 피험자별 복수의 스캔 데이터를 사용하여 각 피험자별 T1 이미지 및 T2 이미지를 정렬하고, 자기장 비균질성 및 스캐닝 코일의 결함 및 조직(tissue) 경계에 있는 자기장 민감성(susceptibility)을 보정하는 동작,
보정된 스캔 데이터를 사용하여 비-뇌 조직(non-brain tissue)을 제거하는 동작,
상기 비-뇌 조직이 제거된 이미지의 강도를 표준화하고, 회색질(grey matter), 백색질(white matter) 및 뇌척수액을 분리하는 동작,
강도 표준화된 이미지로부터 백색질과 회색질을 각각 해부학적 섹션(section)으로 분할하는 동작,
분할된 데이터를 사용하여 회색질과 백색질 사이의 경계 및 뇌의 가장자리의 표면 모델을 생성하는 동작, 그리고
상기 표면 모델을 사용하여 상기 해부학적 측정값을 계산하는 동작
을 포함하는, 예측 모델 생성 장치.
The method of claim 11,
Acquiring the anatomical measurement value,
Aligning the T1 image and the T2 image of each subject by using the plurality of subject-specific scan data, and correcting magnetic field heterogeneity and magnetic field susceptibility at defects and tissue boundaries of the scanning coil;
Removing non-brain tissue using the calibrated scan data,
Normalizing the intensity of the image from which the non-brain tissue has been removed, and separating gray matter, white matter and cerebrospinal fluid,
Splitting white and gray matter into anatomical sections, respectively, from an intensity normalized image,
Use the segmented data to generate a surface model of the boundary between the gray and white matter and the edges of the brain, and
Calculate the anatomical measurements using the surface model
Predictive model generation apparatus comprising a.
제11항에 있어서,
상기 특징 영역은 상기 피험자 내 변동성 중 미리 설정된 제1 임계값보다 낮은 피험자 내 변동성을 가지며 상기 피험자 간 변동성 중 미리 설정된 제2 임계값보다 높은 피험자 간 변동성을 갖는 측정값에 대응되는 영역으로 선택되는,
예측 모델 생성 장치.
The method of claim 11,
Wherein the feature region is selected as an area corresponding to a measured value having a lower intra-subject variability among the intra-subject variability and having a higher inter-subject variability than the preset second threshold among the inter-subject variability,
Predictive model generation device.
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