KR20220026743A - 뇌영상 분석 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

뇌영상 분석 방법 및 시스템이 제공된다. 실시예에 따른 뇌영상 분석 시스템은 뇌영상 분석 시스템은 분석 환경 제공 서버, 적어도 하나의 사용자 단말 및 클라우드 처리 서버를 포함한다. 상기 분석 환경 제공 서버는: 상기 사용자 단말과 통신망을 통해 통신 가능하도록 구성되는 통신 모듈; 상기 뇌영상 분석 인터페이스를 구성하고, 상기 뇌영상 분석 인터페이스를 상기 통신 모듈을 통해 상기 사용자 단말로 제공하도록 구성된 분석 인터페이스 제공 모듈; 및 상기 분석 인터페이스 제공 모듈의 동작 과정에서 발생하는 데이터를 저장하도록 구성되는 데이터베이스를 포함하되, 상기 분석 인터페이스 제공 모듈은 상기 사용자 단말로부터 환자 정보 및 상기 환자 정보에 대응하는 뇌영상 데이터를 제공받고, 상기 사용자 단말로부터 상기 뇌영상 데이터에 분석 요청을 수신하며, 상기 분석 요청에 대응하여 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행하고, 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석 결과를 제공하도록 구성된다.

Description

뇌영상 분석 시스템 및 방법{Neuroimaging analysis system and method}
본 발명은 뇌영상 분석 시스템 및 방법에 관한 것으로, 웹 기반 환경에서 뇌영상 자료의 등록, 관리 및 분석을 용이하게 제공할 수 있는 뇌영상 분석 시스템 및 방법을 제공한다.
지난 20여 년간 비침습적 방법으로 살아있는 인간의 두뇌 속 구조와 기능을 살피는 데에 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, 이하 MRI) 기법이 널리 활용되어 왔다. 또한, 최근 4차 산업의 발전과 함께, 육안으로 확인 가능한 광범위한 구조적 손상뿐 아니라 눈으로 식별이 불가능한 정도의 미세한 변화를 찾고 뇌의 기능과 질병을 이해하려는 연구들이 더욱 활발히 진행되고 있다.
뇌영상 데이터는 신호 잡음(noise)이 많고 유의미한 의미를 도출해 내기 전까지 많은 처리 과정이 요구된다. 또한 데이터의 절대적 부피 자체가 늘어남에 따라 연구자들이 고유의 연구 가설을 증명하기 위해 뇌영상 데이터의 처리 과정에 대한 업무량 또한 증가하고 있다.
효율적인 뇌영상 데이터 처리를 위해 뇌영상 분석을 수행할 수 있는 프로그램들이 개발되어 배포되었으나, 이러한 분석 프로그램의 동작 환경은 비공학 배경인 사용자가 아닌 공학도 중심의 리눅스 환경으로 설계되었다. 즉, 물리학, 컴퓨터 과학, 수학, 공학 등을 학문적 기반으로 하는 연구자들은 종래의 프로그램을 용이하게 사용할 수 있으나, 실제 뇌영상 분석을 수행하는 의학, 생물학을 기반으로 하는 연구자들은 이러한 뇌영상 분석 프로그램을 쉽게 활용하기엔 추가적인 프로그래밍 언어 학습이 요구되었다. 분석자가 프로그래밍 언어를 자유롭게 사용하지 못하여, 수동적으로 반복해줘야 하는 단계가 분석 과정 중에 발생하였으며, 비공학 배경 연구자가 본인 연구에 사용할 수 있는 시간을 소모될 뿐 아니라 그 반복 과정에서 실수가 생겨서 연구 결과의 정확성에 부정적인 영향, 데이터의 신뢰성이 손상되는 문제가 발생하였다.
따라서, 비공학 배경 연구자도 용이한 사용이 가능한 직관적인 환경과 쉽게 재현 가능한 분석 시스템을 포함하는 자동화된 분석 시스템이 요구되고 있는 실정이다.
한국 특허 공보 문헌 10-1886000 (2018년 07월 31일)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 직관적인 분석 환경을 제공하고, 자동화된 분석 프로그램과 연동되어, 쉽게 재현 가능한 뇌영상 분석 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 뇌영상 분석 시스템은 적어도 하나의 사용자 단말; 및 상기 사용자 단말에 뇌영상 분석 인터페이스를 제공하도록 구성된 분석 환경 제공 서버를 포함하되, 상기 분석 환경 제공 서버는: 상기 사용자 단말과 통신망을 통해 통신 가능하도록 구성되는 통신 모듈; 상기 뇌영상 분석 인터페이스를 구성하고, 상기 뇌영상 분석 인터페이스를 상기 통신 모듈을 통해 상기 사용자 단말로 제공하도록 구성된 분석 인터페이스 제공 모듈; 및 상기 분석 인터페이스 제공 모듈의 동작 과정에서 발생하는 데이터를 저장하도록 구성되는 데이터베이스를 포함하되, 상기 분석 인터페이스 제공 모듈은 상기 사용자 단말로부터 환자 정보 및 상기 환자 정보에 대응하는 뇌영상 데이터를 제공받고, 상기 사용자 단말로부터 상기 뇌영상 데이터에 분석 요청을 수신하며, 상기 분석 요청에 대응하여 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행하고, 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석 결과를 제공하도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 뇌영상 분석 방법은 분석 환경 제공 서버가, 사용자 단말로부터 환자 정보 및 상기 환자 정보에 대응하는 뇌영상 데이터를 제공받는 단계; 상기 분석 환경 제공 서버가, 상기 사용자 단말로부터 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석 요청을 수신하는 단계; 상기 분석 환경 제공 서버가, 상기 분석 요청에 대응하여 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행하는 단계; 및 상기 분석 환경 제공 서버가, 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석 결과를 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 하드웨어와 결합되어 뇌영상 분석 방법을 실행하도록 매체에 저장된다.
본 발명의 실시예에 따른 분석 환경 제공 서버는 뇌영상 분석 시스템에 포함되어 사용자 단말에 뇌영상 분석 인터페이스를 제공하도록 구성된 분석 환경 제공 서버로서, 상기 사용자 단말과 통신망을 통해 통신 가능하도록 구성되는 통신 모듈; 상기 뇌영상 분석 인터페이스를 구성하고, 상기 뇌영상 분석 인터페이스를 상기 통신 모듈을 통해 상기 사용자 단말로 제공하도록 구성된 분석 인터페이스 제공 모듈; 및 상기 분석 인터페이스 제공 모듈의 동작 과정에서 발생하는 데이터를 저장하도록 구성되는 데이터베이스를 포함하되, 상기 분석 인터페이스 제공 모듈은 상기 사용자 단말로부터 환자 정보 및 상기 환자 정보에 대응하는 뇌영상 데이터를 제공받고, 상기 사용자 단말로부터 상기 뇌영상 데이터에 분석 요청을 수신하며, 상기 분석 요청에 대응하여 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행하고, 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석 결과를 제공하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌영상 분석 시스템 및 방법은 웹 환경을 기반으로 뇌영상 분석에 용이한 인터페이스가 사용자 단말로 제공되며, 사용자는 상기 인터페이스를 이용하여, 환자 정보 등록, 뇌영상 업로드, 업로드된 뇌영상 데이터에 대한 분석을 쉽게 수행할 수 있다.
즉, 직관적인 분석 환경을 제공하고, 자동화된 분석 프로그램과 연동되어, 쉽게 재현 가능한 뇌영상 분석 인터페이스가 사용자에게 제공된다.
또한, 클라우드 처리 서버를 통한 클라우딩 컴퓨팅으로 대용량의 빅데이터를 처리하는 바, 사양 높은 컴퓨터나 서버의 구매없이도 고성능의 분석 결과를 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌영상 분석 시스템의 개략적인 구성을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분석 환경 제공 서버의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클라우드 처리 서버의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분석 환경 제공 서버의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 뇌영상 분석 방법의 순서도이다.
도 6 내지 도 14는 뇌영상 분석 방법이 제공되는 인터페이스의 예시적인 화면을 도시한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
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 있음을 의미한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌영상 분석 시스템(10)의 개략적인 구성을 도시한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분석 환경 제공 서버(100)의 구성을 도시한 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클라우드 처리 서버(120)의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌영상 분석 시스템(10)은 웹 환경을 기반으로, 뇌영상 데이터의 용이한 등록, 간단한 조작으로 등록된 뇌영상 데이터의 분석 및 분석된 뇌영상 데이터 결과의 조회와 공유 기능을 제공할 수 있다. 이에 따라, 뇌영상 분석 프로그램 동작에 필요한 높은 진입 장벽으로 인해 뇌영상 연구를 시간 및 노동 효율적으로 하지 못하였던 기존의 한계점이 해결될 수 있으며, 잠재적으로 훌륭한 가설을 가진 연구자들이 세계적인 연구를 용이하게 수행하여, 뇌 과학의 발전에 기여할 수 있다.
구체적으로, 도 1을 참조하면, 뇌영상 분석 시스템(10)은 분석 환경 제공 서버(100), 적어도 하나의 사용자 단말(110) 및 클라우드 처리 서버(120)를 포함한다.
분석 환경 제공 서버(100), 사용자 단말(110) 및 클라우드 처리 서버(120)는 통신망을 이용하여 데이터의 송수신이 가능하도록 구성된다. 통신망은 분석 환경 제공 서버(100) 및 사용자 단말(110) 또는 분석 환경 제공 서버(100) 및 클라우드 처리 서버(120)가 서로 접속한 후 패킷 데이터를 송수신할 수 있도록 접속 경로를 제공한다. 통신망은 기 설정된 통신 프로토콜을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 기 설정된 통신 프로토콜은 TCP/IP 프로토콜, IEEE 802.11에 따르는 프로토콜 및 WAP 프로토콜 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서 "부", "모듈", "장치", "단말", "서버" 또는 "시스템" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 하드웨어는 CPU 또는 다른 데이터 처리부(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기 예컨대 모바일, PC일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.
분석 환경 제공 서버(100)는 웹(Web) 환경을 기반으로 뇌영상 데이터의 등록, 뇌영상 데이터의 분석, 결과의 조회 및 공유 인터페이스 환경을 사용자에게 제공할 수 있다. 사용자는 사용자 단말(110)을 통해 분석 환경 제공 서버(100)가 제공하는 웹(Web)에 접속할 수 있으며, 분석 환경 제공 서버(100)가 제공하는 서비스를 이용할 수 있다. 도 1에서 사용자 단말(110)은 하나의 블록으로 도시되어 있으나, 분석 환경 제공 서버(100)를 이용하는 사용자의 수에 따라 사용자 단말(110)의 수는 달라질 수 있다.
사용자 단말(110)은 스마트폰(smart phone)과 같은 이동 통신 단말기, 개인용 컴퓨터(personal computer), 노트북(notebook) 컴퓨터, PDA(personal digital assistant) 또는 다른 임의의 컴퓨팅 장치일 수 있다. 사용자 단말(110)은 사용자의 입력을 받는 입력부(미도시), 상술한 인터페이스 환경을 표시하는 표시부(미도시), 데이터 처리를 위한 데이터 처리부(미도시) 및 데이터보관을 위한 저장부(미도시)를 포함하도록 구성된다. 또한, 사용자 단말(110)은 MRI 기계와 같은 의료용 기기와 연결되어 디지털 영상표현과 통신에 사용되는 형식인 DICOM 형식의 뇌영상 데이터를 생성하고, 이를 보관할 수 있다.
분석 환경 제공 서버(100)는 웹 문서를 통한 데이터 전송 방식으로 사용자 단말(110)과 데이터를 주고받을 수도 있다. 이때 웹 문서란, 그 종류나 형식을 한정하지 않고 소정의 네트워크 주소를 갖는 웹 사이트(web site)를 통하여 전송됨으로써 열람 및/또는 수정이 가능하도록 제공되는 임의의 데이터를 지칭한다. 이 경우, 분석 환경 제공 서버(100)는 소정의 URL(Uniform Resource Locator)을 갖는 웹 페이지를 제공하는 웹 서버(web server)일 수 있으며, 사용자 단말(110)에서는 웹 브라우저(web browser)를 이용하여 해당 웹 페이지에 접속함으로써 분석 환경 제공 서버(100)가 제공하는 서비스를 이용할 수 있다. 분석 환경 제공 서버(100)는 파이썬 기반의 웹 개발 프레임워크인 장고(Django)에 기반하여 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 분석 환경 제공 서버(100)의 웹 문서의 형식은 HTML(Hyper Text Markup Language), XML(Extensible Markup Language), JSON(JavaScript Object Notation), 또는 다른 상이한 언어에 기반한 형식일 수 있으며 특정 형식으로 한정되지 않는다.
도 2를 참조하면, 분석 환경 제공 서버(100)는 통신 모듈(101), 분석 인터페이스 제공 모듈(102) 및 데이터베이스(103)를 포함한다.
통신 모듈(101)은 사용자 단말(110) 및 클라우드 처리 서버(120) 중 적어도 하나와 통신망을 이용하여 데이터의 교환이 가능하도록 구성된다.
분석 인터페이스 제공 모듈(102)은 뇌영상 분석 인터페이스를 구성하고, 뇌영상 분석 인터페이스를 통신 모듈(101)을 통해 사용자 단말(110)로 제공할 수 있다. 구체적으로, 분석 인터페이스 제공 모듈(102)은 이용자들이 사용하기 쉬운 인터페이스 환경을 제공하는 프론트 엔드 레이어, 분석 인터페이스를 사용자들이 사용하는 과정에서 생성되는 데이터를 데이터베이스(103)에 저장하고 관리하는 데이터베이스 관리 레이어, 사용자의 뇌영상 데이터 분석 요청을 분석 프로그램에 대응하는 실행 명령어로 변환하는 백엔드 레이어로 구성된 3개의 계층으로 구성될 수 있다.
분석 인터페이스 제공 모듈(102)에서 제공하는 뇌영상 분석 인터페이스는 적어도 환자 정보를 입력할 수 있는 입력 환경, 상기 환자 정보에 대응하는 뇌영상 데이터를 업로드할 수 있는 뇌영상 업로드 환경, 업로드된 뇌영상 데이터의 분석을 요청하는 뇌영상 분석 환경, 환자 별로 분석 결과를 조회할 수 있는 결과 조회 환경을 포함한다. 사용자는 사용자 단말(110)에 제공되는 입력 환경을 통해 환자 정보를 입력할 수 있으며, 사용자 단말(110)에 제공되는 뇌영상 업로드 환경을 통해 환자 정보에 대응하는 뇌영상 데이터를 업로드할 수 있다. 또한, 사용자는 사용자 단말(110)에 제공되는 뇌영상 분석 환경을 통해 뇌영상 데이터에 분석을 요청할 수 있으며, 분석된 결과를 결과 조회 환경에서 확인할 수 있다.
데이터베이스(103)는 뇌영상 분석 인터페이스를 통해 입력되는 환자 정보, 업로드되는 뇌영상 데이터 및 뇌영상 데이터의 분석된 결과를 저장하도록 구성된다. 또한, 데이터베이스(103)는 통신 모듈(101) 및 분석 인터페이스 제공 모듈(102)의 동작 과정에서 발생하는 데이터를 임시 또는 영구 저장하도록 구성될 수 있다.
분석 인터페이스 제공 모듈(102)은 사용자의 뇌영상 데이터 분석 요청을 분석 프로그램에 대응하는 실행 명령어로 변환할 수 있다. 상기 실행 명령어에 의해 분석 프로그램은 실행되어 분석을 수행하도록 할 수 있다.
여기서, 분석 환경 제공 서버(100)는 뇌영상 데이터의 분석을 실행하는 실행 명령어를 클라우드 처리 서버(120)로 전달할 수 있다.
본 실시예에 따른 뇌영상 분석 시스템(10)에서 뇌영상의 분석은 클라우딩 컴퓨팅을 통해 수행될 수 있다. 고사양의 물리적인 하드웨어 설비를 구입하지 않고도 네트워크를 통해 구성된 고사양의 연산을 대신하여 처리하는 클라우드 처리 서버(120)에서 뇌영상의 분석이 수행될 수 있다. 즉, 분석 환경 제공 서버(100)는 뇌영상 분석을 위한 환경을 사용자 단말(110)로 제공하나, 많은 데이터의 처리를 요구하는 뇌영상 본석 모듈은 포함하지 않도록 구성될 수 있다.
클라우드 처리 서버(120)는 분석 환경 제공 서버(100)와 통신망을 통해 연결되어, 뇌영상 분석만을 대신하여 처리할 수 있다. 클라우드 처리 서버(120)는 대규모의 데이터 처리가 요구되는 뇌영상 분석을 원활히 수행할 수 있도록, 높은 컴퓨팅 파워, 많은 저장 스토리지를 포함할 수 있다. 클라우드 처리 서버(120)는 예를 들어, Amazon Web Services(AWS), Microsoft Azure, IBM Cloud, Google Cloud Platform과 같은 클라우드 컴퓨팅 공급자에 의해 운영되는 서버일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 분석 환경 제공 서버(100)는 대학, 기관의 연구 주체에 의해 설치된 소규모 데이터 처리 및 인터페이스 환경을 제공하기 위한 서버일 수 있으며, 클라우드 처리 서버(120)는 대용량의 빅데이터를 처리 위해 복수의 대학, 기관의 연구 주체들이 함께 구현한 고사양의 하드웨어를 가진 서버일 수도 있다. 즉, 클라우드 처리 서버(120)는 복수의 분석 환경 제공 서버(100)와 데이터를 교환할 수 있으며, 이들로부터 제공된 데이터를 처리, 특히, 뇌영상 데이터의 분석을 수행하고, 결과를 제공할 수 있다.
도 3을 참조하면, 클라우드 처리 서버(120)는 통신 모듈(121), 뇌영상 분석 모듈(122) 및 데이터베이스(123)를 포함한다.
통신 모듈(121)은 분석 환경 제공 서버(100)와 통신망을 이용하여 데이터의 교환이 가능하도록 구성된다. 통신 모듈(121)을 통해 뇌영상 분석의 요청이 분석 환경 제공 서버(100)로부터 수신되고, 분석된 결과가 분석 환경 제공 서버(100)에 제공된다.
뇌영상 분석 모듈(122)은 뇌영상을 분석하기 위한 프로그램을 포함할 수 있다. 뇌영상 분석 모듈(122)은 뇌영상 데이터를 뇌영상 분석 프로그램에 적합한 데이터로 데이터 형식을 변경할 수 있다. 예를 들어, MRI 기계와 같은 의료용 기기에서 디지털 영상표현과 통신에 사용되는 형식인 DICOM 형식에서 뇌영상 정보 기술 발의 형식에 따른 NIfTI 형식으로 변경할 수 있다. 또한, 뇌영상 분석 모듈(122)은 NIfTI 형식으로 변경된 뇌영상 데이터를 로딩하여, 복수의 방향 및 위치에서 뇌를 촬영한 이미지 데이터로 분할하는 전처리 과정을 수행할 수 있다. 여기서, 이미지 데이터는 웹 브라우저에서 열람 가능한 파일 형식으로 준비될 수 있다. 또한, 뇌영상 분석 모듈(122)은 뇌영상 데이터의 분석 및 시각화를 수행할 수 있다. 뇌영상 분석 모듈(122)은 뇌영상 데이터에 포함된 대뇌 피질의 두께(Cortical thickness), 대뇌 피질의 부피(Cortical volume)을 분석할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 뇌영상 분석 모듈(122)은 뇌영상 데이터의 분석은 뇌영상 데이터 자체를 분석하여 환자의 이상 여부를 판단하는 제1 분석 및 뇌영상 데이터와 표준 뇌(정상 뇌)를 비교하여 환자의 이상 여부를 판단하는 제2 분석 중 적어도 하나를 수행하여 분석 결과를 생성할 수 있다. 뇌영상 분석 모듈(122)은 분석된 결과를 분석 환경 제공 서버(100)에 제공할 수 있다.
데이터베이스(123)는 클라우드 처리 서버(120)의 동작 과정에서 발생하는 데이터를 임시 또는 영구 저장하도록 구성될 수 있다.
또한, 뇌영상 분석 모듈(122)은 분석 완료된 뇌영상 데이터를 사용자 단말(110)로 다운로드하는 기능, 분석 완료된 뇌영상 데이터에 대한 통계 분석 기능을 더 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분석 환경 제공 서버(10)는 웹 환경을 기반으로 뇌영상 분석에 용이한 인터페이스를 사용자 단말(110)로 제공하며, 사용자는 상기 인터페이스를 이용하여, 환자 정보 등록, 뇌영상 업로드, 업로드된 뇌영상 데이터에 대한 분석을 쉽게 수행할 수 있다. 또한, 클라우드 처리 서버(120)를 통한 클라우딩 컴퓨팅으로 대용량의 빅데이터를 처리하는 바, 사양 높은 컴퓨터나 서버의 구매없이도 고성능의 분석 결과를 획득할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분석 환경 제공 서버(100')의 구성을 도시한 블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 분석 환경 제공 서버(100')는 뇌영상 분석 모듈(104)을 포함하도록 구성되어, 뇌영상 분석 시스템(10)에 포함될 수 있다. 즉, 다른 실시예에 따른 분석 환경 제공 서버(100')는 분석 환경 제공 서버(100')에 포함된 뇌영상 분석 모듈(104) 또는 클라우드 처리 서버(120)에 포함된 뇌영상 분석 모듈(122)을 선택적으로 사용하여 뇌영상 데이터에 대한 분석을 수행할 수 있다. 예를 들어, 분석 환경 제공 서버(100')은 데이터 처리량이 과도한 경우에는 클라우드 처리 서버(120)에 포함된 뇌영상 분석 모듈(122)을 이용하고, 데이터 처리량이 과도하지 않은 경우에는 분석 환경 제공 서버(100')에 포함된 뇌영상 분석 모듈(104)을 이용하여 뇌영상 데이터에 대한 분석을 수행할 수 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 뇌영상 분석 방법을 관련된 예시 화면과 함께 더욱 상세히 후술하도록 한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 뇌영상 분석 방법의 순서도이다. 도 6 내지 도 14는 뇌영상 분석 방법이 제공되는 인터페이스의 예시적인 화면을 도시한다. 도 6 내지 도 14의 인터페이스 화면은 사용자 단말(110)을 통해 제공될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 뇌영상 분석 방법은 사용자 단말로부터 환자 정보 및 상기 환자 정보에 대응하는 뇌영상 데이터를 제공받는 단계(S100); 상기 사용자 단말로부터 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석 요청을 수신하는 단계(S110); 상기 분석 요청에 대응하여 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행하는 단계(S120); 및 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석 결과를 제공하는 단계(S130)를 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 뇌영상 분석 방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌영상 분석 시스템(10)의 분석 인터페이스 제공 모듈(102)에서 수행되는 방법으로, 본 실시예의 설명에 도 1 내지 도 4 및 관련된 설명이 참조될 수 있다.
먼저, 사용자 단말로부터 환자 정보 및 상기 환자 정보에 대응하는 뇌영상 데이터를 제공받는다(S100).
사용자는 사용자 단말(110)을 통해 분석 환경 제공 서버(100)가 제공하는 뇌영상 분석 웹 환경(Web)에 접속할 수 있다. 사용자는 소정의 URL(Uniform Resource Locator)를 사용자 단말(110)을 통해 입력하여 상기 웹 환경에 접속할 수 있다.
도 6은 사용자가 뇌영상 분석 웹 환경에 접속한 초기 화면을 도시한다. 사용자는 종래 해당 웹 환경에 가입된 사용자일 수 있으며, 기등록된 사용자 이름(Username) 및 비밀번호(Password)를 입력하여 뇌영상 분석 웹 환경에 로그인할 수 있다.
도 7은 사용자가 뇌영상 분석 웹 환경에 로그인된 상태, 초기 로그인 화면(Home)을 도시한다. 초기 로그인 화면은 로그인한 사용자의 권한 및 소속 등을 설정하는 설정 메뉴(1021), 뇌영상 분석 데이터를 관리하는 관리 메뉴(1022) 및 최근 활동 이력 메뉴(1023)가 표시된다. 관리 메뉴(1022)는 뇌영상 분석 데이터를 여러 항목별로 관리될 수 있다. 사용자는 관리 메뉴(1022)에서 분석을 원하는 항목을 선택하고, 해당 항목에 기입력된 뇌영상 분석 데이터를 수정(Change)하거나, 새로운 뇌영상 분석 데이터를 등록(Add)할 수 있다. 예시적으로, 사용자는 관리 메뉴(1022)의 주제(Subject) 항목에 새로운 환자 정보와 환자 정보에 대응하는 뇌영상 분석 데이터의 등록(Add)을 선택할 수 있으며, 이러한 사용자의 요청에 대응하여 분석 인터페이스 제공 모듈(102)은 도 8과 같은 환자 정보를 입력할 수 있는 입력 환경을 사용자 단말(110)에 제공할 수 있다.
도 8을 참조하면, 입력 환경은 환자의 이름(User), 주제명(Subject name), 환자 번호(Patient number), 뇌영상 데이터 촬영일(Scan date), 생년월일, 성별 등이 입력될 수 있는 복수의 항목을 포함할 수 있다. 사용자는 상기 입력 환경의 각 항목을 기입하여 환자 정보를 분석 환경 제공 서버(100)에 제공할 수 있다. 분석 환경 제공 서버(100)는 제공된 환자 정보를 데이터베이스(103)에 저장할 수 있으며, 해당 환자를 분석 데이터 리스트에 등록할 수 있다. 뇌영상 분석 웹 환경의 인터페이스 상단부에는 분석 데이터 리스트를 조회할 수 있는 화면으로 전환될 수 있는 조회 메뉴(VIEW SITE, 1024)가 위치할 수 있다. 사용자가 조회 메뉴(1024)를 선택하면 도 9와 같은 현재 분석 데이터 리스트를 제공하는 뇌영상 분석 데이터 요약 제공 환경이 사용자 단말(110)에 제공된다. 뇌영상 분석 데이터 요약 제공 환경은 현재 등록된 환자 정보 및 이에 대응하는 뇌영상 분석 데이터 요약을 제공할 수 있다.
도 9를 참조하면, 뇌영상 분석 데이터 요약 제공 환경을 통해 사용자는 현재 분석 중인 복수의 뇌영상 분석 데이터를 조회할 수 있으며, 각 뇌영상 분석 데이터와 관련된 환자 정보가 요약되어 표시될 수 있다. 가장 상단에 위치한 데이터 요약은 최신 상태에 해당하는 데이터일 수 있다. 예를 들어, 도 8에서 환자 정보가 신규로 입력되어 등록된 데이터가 요약되어 최상단에 위치할 수 있다. 도 9에 신규 등록된 데이터는 환자 정보만 입력된 상태로 대응하는 뇌영상 데이터는 아직 등록되지 않은 상태에 해당한다. 도 9의 분석 데이터 리스트에 포함된 뇌영상 분석 데이터 요약은 사용자에 의해 선택될 수 있으며, 사용자의 의해 선택된 뇌영상 분석 데이터 요약은 도 10과 같은 세부적인 정보를 제공하는 다른 화면으로 전환될 수 있다.
도 10을 참조하면, 환자 정보에 대응하는 뇌영상 데이터를 업로드할 수 있는 뇌영상 업로드 환경이 사용자에게 제공된다. 사용자는 환자 정보에 대응하는 뇌영상 데이터를 데이터 등록 메뉴(1025)에 등록하고, 업로드 요청 메뉴(1026)를 선택하여 업로드를 시작할 수 있다. 뇌영상 데이터는 드래그 앤 드롭 방식으로 데이터 등록 메뉴(1025)에 등록될 수 있다. 데이터 등록 메뉴(1025)에 등록된 뇌영상 데이터는 업로드 요청 메뉴(1026)가 선택됨에 따라 분석 환경 제공 서버(100)로 제공된다. 분석 환경 제공 서버(100)는 제공된 뇌영상 데이터를 데이터베이스(103)에 저장할 수 있다. 데이터베이스(103)에 뇌영상 데이터가 모두 저장되고, 추가적으로 업로드할 뇌영상 데이터가 없는 경우, 사용자는 업로드 완료 메뉴(1027)를 선택할 수 있다. 사용자가 업로드 완료 메뉴(1027)를 선택함에 따라 저장된 뇌영상 데이터를 분석하기 위한 분석 환경이 도 11과 같이 사용자에게 제공될 수 있다.
다음으로, 사용자 단말로부터 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석 요청을 수신한다(S110).
도 11을 참조하면, 저장된 뇌영상 데이터의 분석을 위한 분석 환경이 제공된다. 분석 환경은 저장된 뇌영상 데이터와 관련된 정보를 나타내는 데이터 정보 메뉴(1028) 및 해당 뇌영상 데이터에 대한 분석을 요청하는 분석 요청 메뉴(1029)를 포함한다. 현재 도 11의 데이터 정보 메뉴(1028)를 참조하면, 뇌영상 데이터는 DICOM 형식으로 업로드된 상태로 뇌영상 정보 기술 발의 형식에 따른 NIfTI 형식이 변경되지 않은 것을 알 수 있다. 사용자는 분석 요청 메뉴(1029)를 선택하여 분석 요청을 분석 환경 제공 서버(100)에 제공할 수 있으며, 분석 환경 제공 서버(100)는 사용자 단말(110)로부터 뇌영상 데이터에 대한 분석 요청을 수신하게 된다.
다음으로, 상기 분석 요청에 대응하여 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행한다(S120).
분석 환경 제공 서버(100)는 뇌영상 데이터에 대한 분석 요청에 대응하여 분석 프로그램에 대응하는 실행 명령어로 변환할 수 있으며, 실행 명령어를 분석 프로그램을 포함하는 뇌영상 분석 모듈에 전달하여 뇌영상 데이터에 대한 분석을 요청할 수 있다.
여기서, 분석 프로그램을 포함하는 뇌영상 분석 모듈은 클라우드 처리 서버(120)에 포함될 수 있으며, 분석 환경 제공 서버(100)는 클라우드 처리 서버(120)에 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 요청하고, 결과를 수신하여 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행할 수 있다.
다른 실시예에서, 분석 환경 제공 서버(100)는 뇌영상 분석 모듈을 포함하도록 구성될 수 있으며, 분석 환경 제공 서버에 포함된 뇌영상 분석 모듈을 통해 뇌영상 데이터에 대한 분석을 수행하고, 결과를 생성하여 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행할 수 있다.
여기서, 뇌영상 데이터에 대한 분석은 뇌영상 분석 프로그램에 적합한 데이터로 데이터 형식으로 변경하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 뇌영상 데이터에 대한 분석은 MRI 기계와 같은 의료용 기기에서 디지털 영상표현과 통신에 사용되는 형식인 DICOM 형식에서 뇌영상 정보 기술 발의 형식에 따른 NIfTI 형식으로 변경하는 것을 포함할 수 있다. 뇌영상 데이터에 대한 분석은 NIfTI 형식으로 변경된 뇌영상 데이터를 로딩하여, 복수의 방향 및 위치에서 뇌를 촬영한 이미지 데이터로 분할하는 전처리 과정을 포함할 수 있다. 여기서, 이미지 데이터는 웹 브라우저에서 열람 가능한 파일 형식으로 준비될 수 있다. 또한, 뇌영상 데이터에 대한 분석은 뇌영상 데이터의 분석 및 시각화하는 것으로, 뇌영상 데이터에 포함된 대뇌 피질의 두께(Cortical thickness), 대뇌 피질의 부피(Cortical volume)을 분석하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 뇌영상 데이터에 대한 분석은 뇌영상 데이터 자체를 분석하여 환자의 이상 여부를 판단하는 제1 분석 및 뇌영상 데이터와 표준 뇌(정상 뇌)를 비교하여 환자의 이상 여부를 판단하는 제2 분석 중 적어도 하나를 수행하는 것을 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석 결과를 제공한다(S130).
분석 환경 제공 서버(100)는 분석된 뇌영상 데이터를 조회할 수 있는 결과 조회 환경을 사용자 단말(110)에 제공할 수 있다. 분석 환경 제공 서버(100)는 분석된 뇌영상 데이터를 데이터베이스(103)에 저장할 수 있다. 또한, 분석 환경 제공 서버(100)는 뇌영상 분석 데이터의 상태를 갱신하여 뇌영상 분석 데이터 요약 제공 환경에 반영할 수 있다. 도 12는 신규 등록된 데이터에 대한 분석이 완료된 이후, 갱신된 정보를 제공하는 뇌영상 분석 데이터 요약 제공 환경을 나타낸 것이다. 도 12와 도 9를 비교하면, 최상단에 위치한 등록 데이터의 상태가 변화한 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 12의 최상단에 위치한 뇌영상 분석 데이터 요약이 사용자에 의해 선택되는 경우, 도 13과 같은 세부적인 정보를 제공하는 화면으로 전환될 수 있다.
도 13의 데이터 정보 메뉴(1028)를 참조하면, NTfTI 형식으로의 데이터 변경이 완료된 상태임을 확인할 수 있다. 또한, 분석된 이미지 데이터를 확인할 수 있는 조회 버튼이 활성화된 상태임을 확인할 수 있으며, 이를 사용자가 선택하는 경우 분석된 데이터가 제공될 수 있다. 예들 들어, 도 13의 제1 조회 버튼(Plot T1, Plot T2, 1030)을 사용자가 선택하는 경우, 도 14와 같은 복수의 방향 및 위치에 대응하는 복수의 뇌영상 이미지 데이터를 웹 브라우저에서 조회할 수 있는 결과 환경이 사용자 단말(110)로 제공될 수 있다. 또한, 도 13의 제2 조회 버튼(Cortical thickness), Cortical volume, 1031)을 사용자가 선택하는 경우, 대뇌 피질의 두께 및 부피를 시각화한 뇌영상 분석 데이터가 사용자 단말(110)로 제공될 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들에 따른 뇌영상 분석 방법에 의한 동작은, 적어도 부분적으로 컴퓨터 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 실시예들에 따른 뇌영상 분석 방법에 의한 동작을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램, 롬 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 상기 컴퓨터 프로그램은 상술한 컴퓨터에서 실행될 수 있는 명령어 세트로 구성되며, 상기 컴퓨터의 형태에 따라 그 명칭이 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 컴퓨터의 형태가 스마트 폰인 경우, 상기 컴퓨터 프로그램은 앱으로 지칭될 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만 본 발명은 이러한 실시예들 또는 도면에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 뇌영상 분석 시스템
100: 분석 환경 제공 서버
110: 사용자 단말
120: 클라우드 처리 서버

Claims (15)

  1. 뇌영상 분석 시스템에 포함되어 사용자 단말에 뇌영상 분석 인터페이스를 제공하도록 구성된 분석 환경 제공 서버로서, 상기 분석 환경 제공 서버는:
    상기 사용자 단말과 통신망을 통해 통신 가능하도록 구성되는 통신 모듈;
    상기 뇌영상 분석 인터페이스를 구성하고, 상기 뇌영상 분석 인터페이스를 상기 통신 모듈을 통해 상기 사용자 단말로 제공하도록 구성된 분석 인터페이스 제공 모듈; 및
    상기 분석 인터페이스 제공 모듈의 동작 과정에서 발생하는 데이터를 저장하도록 구성되는 데이터베이스를 포함하되,
    상기 분석 인터페이스 제공 모듈은 상기 사용자 단말로부터 환자 정보 및 상기 환자 정보에 대응하는 뇌영상 데이터를 제공받고, 상기 사용자 단말로부터 상기 뇌영상 데이터에 분석 요청을 수신하며, 상기 분석 요청에 대응하여 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행하고, 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석 결과를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분석 환경 제공 서버.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 분석 인터페이스 제공 모듈은,
    상기 뇌영상 분석 인터페이스를 제공하는 프론트 엔드 레이어; 상기 데이터베이스로의 데이터 저장 및 관리를 수행하는 데이터베이스 관리 레이어; 및 상기 분석 요청을 분석 프로그램에 대응하는 실행 명령어로 변환하는 백엔드 레이어로 구성되는 것을 특징으로 하는 분석 환경 제공 서버.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 뇌영상 분석 시스템은 클라우드 처리 서버를 더 포함하고,
    상기 분석 프로그램을 포함하는 뇌영상 분석 모듈은 상기 클라우드 처리 서버에 포함되도록 구성되며,
    상기 분석 인터페이스 제공 모듈은 통신망을 통해 상기 클라우드 처리 서버로 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 요청하고, 상기 클라우드 처리 서버로부터 결과를 수신하여 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행하는 것을 특징으로 하는 분석 환경 제공 서버.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 분석 프로그램을 포함하는 뇌영상 분석 모듈을 더 포함하고,
    상기 분석 인터페이스 제공 모듈은 상기 뇌영상 분석 모듈을 통해 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행하는 것을 특징으로 하는 분석 환경 제공 서버.
  5. 제3 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 뇌영상 분석 모듈은 상기 뇌영상 데이터의 데이터 형식을 변경하고, 변경된 형식의 뇌영상 데이터를 복수의 방향 및 위치에서 뇌를 촬영한 이미지 데이터로 분할하는 것을 특징으로 하는 분석 환경 제공 서버.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 뇌영상 분석 인터페이스는 적어도 환자 정보를 입력할 수 있는 입력 환경, 상기 환자 정보에 대응하는 뇌영상 데이터를 업로드할 수 있는 뇌영상 업로드 환경, 업로드된 뇌영상 데이터의 분석을 요청하는 뇌영상 분석 환경 및 분석 결과를 조회할 수 있는 결과 조회 환경을 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 환경 제공 서버.
  7. 분석 환경 제공 서버가, 사용자 단말로부터 환자 정보 및 상기 환자 정보에 대응하는 뇌영상 데이터를 제공받는 단계;
    상기 분석 환경 제공 서버가, 상기 사용자 단말로부터 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석 요청을 수신하는 단계;
    상기 분석 환경 제공 서버가, 상기 분석 요청에 대응하여 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행하는 단계; 및
    상기 분석 환경 제공 서버가, 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석 결과를 제공하는 단계를 포함하는 뇌영상 분석 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 분석 요청에 대응하여 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행하는 단계는,
    통신망을 통해 뇌영상 분석 모듈을 포함하는 클라우드 처리 서버로 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 요청하고, 상기 클라우드 처리 서버로부터 분석 결과를 수신하는 것을 포함하는 뇌영상 분석 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 분석 환경 제공 서버는 뇌영상 분석 모듈을 포함하고,
    상기 분석 요청에 대응하여 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행하는 단계는,
    상기 뇌영상 분석 모듈을 통해 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행하는 것을 특징으로 하는 뇌영상 분석 방법.
  10. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 뇌영상 분석 모듈은 상기 뇌영상 데이터의 데이터 형식을 변경하고, 변경된 형식의 뇌영상 데이터를 복수의 방향 및 위치에서 뇌를 촬영한 이미지 데이터로 분할하는 것을 특징으로 뇌영상 분석 방법.
  11. 하드웨어와 결합되어 제7 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따른 뇌영상 분석 방법을 실행하도록 매체에 저장되는 컴퓨터 프로그램.
  12. 적어도 하나의 사용자 단말; 및
    상기 사용자 단말에 뇌영상 분석 인터페이스를 제공하도록 구성된 분석 환경 제공 서버를 포함하되,
    상기 분석 환경 제공 서버는:
    상기 사용자 단말과 통신망을 통해 통신 가능하도록 구성되는 통신 모듈;
    상기 뇌영상 분석 인터페이스를 구성하고, 상기 뇌영상 분석 인터페이스를 상기 통신 모듈을 통해 상기 사용자 단말로 제공하도록 구성된 분석 인터페이스 제공 모듈; 및
    상기 분석 인터페이스 제공 모듈의 동작 과정에서 발생하는 데이터를 저장하도록 구성되는 데이터베이스를 포함하되,
    상기 분석 인터페이스 제공 모듈은 상기 사용자 단말로부터 환자 정보 및 상기 환자 정보에 대응하는 뇌영상 데이터를 제공받고, 상기 사용자 단말로부터 상기 뇌영상 데이터에 분석 요청을 수신하며, 상기 분석 요청에 대응하여 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행하고, 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석 결과를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 뇌영상 분석 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 분석 인터페이스 제공 모듈은,
    상기 뇌영상 분석 인터페이스를 제공하는 프론트 엔드 레이어; 상기 데이터베이스로의 데이터 저장 및 관리를 수행하는 데이터베이스 관리 레이어; 및 상기 분석 요청을 분석 프로그램에 대응하는 실행 명령어로 변환하는 백엔드 레이어로 구성되는 것을 특징으로 하는 뇌영상 분석 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 뇌영상 분석 시스템은 클라우드 처리 서버를 더 포함하고,
    상기 분석 프로그램을 포함하는 뇌영상 분석 모듈은 상기 클라우드 처리 서버에 포함되도록 구성되며,
    상기 분석 인터페이스 제공 모듈은 통신망을 통해 상기 클라우드 처리 서버로 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 요청하고, 상기 클라우드 처리 서버로부터 결과를 수신하여 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행하는 것을 특징으로 하는 뇌영상 분석 시스템.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 분석 프로그램을 포함하는 뇌영상 분석 모듈을 더 포함하고,
    상기 분석 인터페이스 제공 모듈은 상기 뇌영상 분석 모듈을 통해 상기 뇌영상 데이터에 대한 분석을 진행하는 것을 특징으로 하는 뇌영상 분석 시스템.
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