KR20230029559A - A method and apparatus for Deep Learning-Based Determination of Retinal Nerve Fiber Layer Thickness in Color Fundus Photograph for Glaucoma Screening - Google Patents

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KR20230029559A
KR20230029559A KR1020220105919A KR20220105919A KR20230029559A KR 20230029559 A KR20230029559 A KR 20230029559A KR 1020220105919 A KR1020220105919 A KR 1020220105919A KR 20220105919 A KR20220105919 A KR 20220105919A KR 20230029559 A KR20230029559 A KR 20230029559A
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정웅규
양현모
안유진
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울산과학기술원
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Abstract

The present invention relates to a method and an apparatus for determining a retinal nerve fiber layer thickness from a color fundus image for a glaucoma test on the basis of deep learning. The method for determining a retinal nerve fiber layer thickness from a color fundus image for a glaucoma test on the basis of deep learning, according to one embodiment of the present invention, may comprise the steps of: (a) acquiring a color fundus image for a user; (b) segmenting the color fundus image into a plurality of sub-regions; and (c) calculating a retinal nerve fiber layer thickness corresponding to each of the plurality of sub-regions by applying each of the segmented plurality of sub-regions to a thickness estimation deep learning model.

Description

녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 방법 및 장치{A method and apparatus for Deep Learning-Based Determination of Retinal Nerve Fiber Layer Thickness in Color Fundus Photograph for Glaucoma Screening}A method and apparatus for Deep Learning-Based Determination of Retinal Nerve Fiber Layer Thickness in Color Fundus Photograph for Glaucoma Screening}

본 발명은 녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 색 안저 이미지의 각 하위 영역에 대한 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination method and apparatus in a color fundus image for glaucoma examination, and more particularly, to a deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination method and apparatus for each sub-region of a color fundus image. It is about.

녹내장은 높은 안압에 의해 발생하는 만성적이고 비가역적인 질환이다. 압력이 증가하면 시신경이 손상되어 실명할 수 있다.Glaucoma is a chronic and irreversible disease caused by high intraocular pressure. The increased pressure can damage the optic nerve and lead to blindness.

녹내장에 대한 최적의 치료법은 현재 존재하지 않고 일반적인 치료는 기능적 손상 및 시각 장애의 진행을 방해할 수 있기 때문에 녹내장은 주요 시력 상실을 예방하기 위해 조기에 발견해야 한다.Optimal treatment for glaucoma currently does not exist, and because conventional treatment can impede the progression of functional impairment and visual impairment, glaucoma must be detected early to prevent major vision loss.

녹내장은 연령과 관련된 것으로 알려져 있기 때문에 인구 고령화로 인해 전 세계적으로 발병률이 증가할 것으로 예상된다. 특히 녹내장의 유병률은 많은 개발 도상국에서 매우 심각하며, 이는, 진단 및 선별 도구의 부족으로 인해 대부분의 사례가 진단되지 않거나 차선책으로 관리되기 때문일 수 있다.Because glaucoma is known to be age-related, its prevalence is expected to increase worldwide due to the aging population. The prevalence of glaucoma in particular is very serious in many developing countries, possibly because most cases go undiagnosed or suboptimally managed due to a lack of diagnostic and screening tools.

따라서 빠르고 쉬운 스크리닝을 위한 저가의 영상 장치의 가용성은 자원이 부족한 환경에서 녹내장 치료에 매우 유용할 것이나, 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. Therefore, the availability of low-cost imaging devices for quick and easy screening would be very useful for glaucoma treatment in a resource-poor environment, but research on this is insufficient.

[특허문헌 1] 한국공개특허 제10-2020-0049182호[Patent Document 1] Korean Patent Publication No. 10-2020-0049182

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been created to solve the above problems, and an object thereof is to provide a deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination method and apparatus in a color fundus image for glaucoma examination.

또한, 본 발명은 색 안저 이미지로부터 분할된 다수의 하위 영역 각각을 두께 추정 딥러닝 모델에 적용하여 상기 다수의 하위 영역 각각에 대응하는 망막 신경 섬유층 두께(retinal nerve fiber layer thickness)를 산출하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. In addition, the present invention is a method for calculating the retinal nerve fiber layer thickness corresponding to each of the plurality of sub-regions by applying each of a plurality of sub-regions segmented from a color fundus image to a thickness estimation deep learning model. and to provide an apparatus for that purpose.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood from the description below.

상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 방법은, (a) 사용자에 대한 색 안저 이미지(color fundus image)를 획득하는 단계; (b) 상기 색 안저 이미지를 다수의 하위 영역으로 분할하는 단계; 및 (c) 상기 분할된 다수의 하위 영역 각각을 두께 추정 딥러닝 모델에 적용하여 상기 다수의 하위 영역 각각에 대응하는 망막 신경 섬유층 두께(retinal nerve fiber layer thickness)를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다. In order to achieve the above objects, a deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination method in a color fundus image for glaucoma examination according to an embodiment of the present invention includes (a) a color fundus image for a user obtaining; (b) segmenting the color fundus image into a plurality of subregions; and (c) calculating a retinal nerve fiber layer thickness corresponding to each of the plurality of sub-regions by applying a thickness estimation deep learning model to each of the plurality of sub-regions. there is.

실시예에서, 상기 (b) 단계는, 상기 색 안저 이미지에 대한 전처리를 수행하여 상기 색 안저 이미지로부터 시신경 유두(optic disc) 영역을 추출하는 단계; 및 상기 시신경 유두 영역을 상기 다수의 하위 영역으로 분할하는 단계;를 포함할 수 있다. In an embodiment, the step (b) may include extracting an optic disc region from the color fundus image by performing preprocessing on the color fundus image; and dividing the optic nerve head region into the plurality of sub-regions.

실시예에서, 상기 녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 방법은, 상기 (c) 단계 이후에, 상기 망막 신경 섬유층 두께에 따라 상기 사용자의 녹내장 여부를 분류하는 단계;를 더 포함할 수 있다. In an embodiment, the deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination method in the color fundus image for glaucoma examination includes, after the step (c), classifying whether or not the user has glaucoma according to the retinal nerve fiber layer thickness; can include more.

실시예에서, 상기 다수의 하위 영역은, 상측두엽(superior-temporal, ST), 하측(inferior, II) 및 하측두엽(inferior-temporal, IT) 영역을 포함할 수 있다. In embodiments, the plurality of subregions may include superior-temporal (ST), inferior (II) and inferior-temporal (IT) regions.

실시예에서, 녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 장치는, 사용자에 대한 색 안저 이미지(color fundus image)를 획득하는 획득부; 및 상기 색 안저 이미지를 다수의 하위 영역으로 분할하고, 상기 분할된 다수의 하위 영역 각각을 두께 추정 딥러닝 모델에 적용하여 상기 다수의 하위 영역 각각에 대응하는 망막 신경 섬유층 두께(retinal nerve fiber layer thickness)를 산출하는 제어부;를 포함할 수 있다. In an embodiment, an apparatus for determining a retinal nerve fiber layer thickness based on deep learning in a color fundus image for glaucoma examination includes an acquisition unit acquiring a color fundus image for a user; and dividing the color fundus image into a plurality of sub-regions, and applying each of the divided sub-regions to a deep learning model for estimating a thickness to obtain a retinal nerve fiber layer thickness corresponding to each of the plurality of sub-regions. ); may include a control unit that calculates.

실시예에서, 상기 제어부는, 상기 색 안저 이미지에 대한 전처리를 수행하여 상기 색 안저 이미지로부터 시신경 유두(optic disc) 영역을 추출하고, 상기 시신경 유두 영역을 상기 다수의 하위 영역으로 분할할 수 있다. In an embodiment, the controller may perform preprocessing on the color fundus image to extract an optic disc region from the color fundus image, and divide the optic disc region into the plurality of sub-regions.

실시예에서, 상기 제어부는, 상기 망막 신경 섬유층 두께에 따라 상기 사용자의 녹내장 여부를 분류할 수 있다. In an embodiment, the control unit may classify whether or not the user has glaucoma according to the thickness of the retinal nerve fiber layer.

실시예에서, 상기 다수의 하위 영역은, 상측두엽(superior-temporal, ST), 하측(inferior, II) 및 하측두엽(inferior-temporal, IT) 영역을 포함할 수 있다. In embodiments, the plurality of subregions may include superior-temporal (ST), inferior (II) and inferior-temporal (IT) regions.

상기한 목적들을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술될 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Specific details for achieving the above objects will become clear with reference to embodiments to be described later in detail in conjunction with the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, "통상의 기술자")에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해서 제공되는 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be configured in a variety of different forms, so that the disclosure of the present invention is complete and those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs ( It is provided hereafter to fully inform the "ordinary skilled person") of the scope of the invention.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 저렴한 비용과 OCT 및 안저 이미지가 제공하는 평가 품질을 고려함으로써 녹내장 검사를 보다 정확하게 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, glaucoma examination can be performed more accurately by considering low cost and evaluation quality provided by OCT and fundus images.

본 발명의 효과들은 상술된 효과들로 제한되지 않으며, 본 발명의 기술적 특징들에 의하여 기대되는 잠정적인 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and the potential effects expected by the technical features of the present invention will be clearly understood from the description below.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 과정을 도시한 도면이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 두께 추정 딥러닝 모델의 아키텍쳐의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실제와 예측의 RNFL 두께 그래프를 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 RNFL 얇아짐 레벨의 라벨링 분류를 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 정상 상태에 대한 RNFL 얇아짐 레벨의 라벨링 분류를 도시한 도면이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 일부 손상 상태에 대한 RNFL 얇아짐 레벨의 라벨링 분류를 도시한 도면이다.
도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 완전 손상 상태에 대한 RNFL 얇아짐 레벨의 라벨링 분류를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 NTG 군에 대한 RNFL 분류를 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 의심군에 대한 RNFL 분류를 도시한 도면이다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 정상군에 대한 RNFL 분류를 도시한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전역 RNFL 기반 컨퓨전 매트릭스를 도시한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 및 하부 RNFL 기반 컨퓨전 매트릭스를 도시한 도면이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 하부 영역 조합에 기반한 민감도 및 특이성 스크리닝 결과를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 장치의 기능적 구성을 도시한 도면이다.
1A is a diagram illustrating a deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination process in a color fundus image for glaucoma examination according to an embodiment of the present invention.
1B is a diagram illustrating an example of the architecture of a thickness estimation deep learning model according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a graph of actual and predicted RNFL thickness according to an embodiment of the present invention.
3A is a diagram illustrating labeling classification of RNFL thinning levels according to an embodiment of the present invention.
3B is a diagram illustrating labeling classification of RNFL thinning levels for a steady state according to an embodiment of the present invention.
3C is a diagram illustrating labeling classification of RNFL thinning levels for some damage conditions according to an embodiment of the present invention.
3D is a diagram illustrating labeling classification of RNFL thinning levels for a complete damage condition according to an embodiment of the present invention.
4A is a diagram illustrating RNFL classification for an NTG group according to an embodiment of the present invention.
4B is a diagram illustrating RNFL classification for a suspicious group according to an embodiment of the present invention.
4C is a diagram illustrating RNFL classification for a normal group according to an embodiment of the present invention.
5A is a diagram illustrating a global RNFL-based confusion matrix according to an embodiment of the present invention.
5B is a diagram illustrating upper and lower RNFL-based confusion matrices according to an embodiment of the present invention.
5C is a diagram illustrating sensitivity and specificity screening results based on a combination of two subregions according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination method in a color fundus image for glaucoma examination according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing a functional configuration of an apparatus for determining the thickness of a retinal nerve fiber layer based on deep learning in a color fundus image for glaucoma examination according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다. Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail.

청구범위에 개시된 발명의 다양한 특징들은 도면 및 상세한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 명세서에 개시된 장치, 방법, 제법 및 다양한 실시예들은 예시를 위해서 제공되는 것이다. 개시된 구조 및 기능상의 특징들은 통상의 기술자로 하여금 다양한 실시예들을 구체적으로 실시할 수 있도록 하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 개시된 용어 및 문장들은 개시된 발명의 다양한 특징들을 이해하기 쉽게 설명하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.Various features of the invention disclosed in the claims may be better understood in consideration of the drawings and detailed description. Devices, methods, manufacturing methods, and various embodiments disclosed in the specification are provided for illustrative purposes. The disclosed structural and functional features are intended to enable a person skilled in the art to specifically implement various embodiments, and are not intended to limit the scope of the invention. The disclosed terms and phrases are intended to provide an easy-to-understand description of the various features of the disclosed invention, and are not intended to limit the scope of the invention.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 방법 및 장치를 설명한다.Hereinafter, a deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination method and apparatus in a color fundus image for glaucoma examination according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 과정을 도시한 도면이다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 두께 추정 딥러닝 모델의 아키텍쳐의 예를 도시한 도면이다.1A is a diagram illustrating a deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination process in a color fundus image for glaucoma examination according to an embodiment of the present invention. 1B is a diagram illustrating an example of the architecture of a thickness estimation deep learning model according to an embodiment of the present invention.

도 1a 및 1b를 참고하면, 본 발명에 따르면, 녹내장 검진을 위한 안저 사진에서 시신경 유두 영역(optic disc regions) 주변의 RNFL 두께를 예측하는 두께 추정 딥러닝 모델이 사용될 수 있다. Referring to FIGS. 1A and 1B , according to the present invention, a thickness estimation deep learning model for predicting RNFL thickness around optic disc regions in fundus photographs for glaucoma examination may be used.

예를 들어, 두께 추정 딥러닝 모델은 CNN(Convolutional Neural Network)을 기반으로 하며 안저 이미지와 OCT로 측정한 망막 신경 섬유층(retinal nerve fiber layer, RNFL) 두께를 모델 학습 및 검증에 활용할 수 있다.For example, the thickness estimation deep learning model is based on CNN (Convolutional Neural Network), and retinal nerve fiber layer (RNFL) thickness measured by fundus images and OCT can be used for model learning and validation.

정상 안압 녹내장(normal tension glaucoma, NTG) 환자로부터 얻은 데이터 세트를 사용하여 훈련된 모델은 안저 사진만으로 12개의 시신경 유두 영역을 따라 RNFL 두께를 추정할 수 있다.A model trained using data sets obtained from patients with normal tension glaucoma (NTG) was able to estimate RNFL thickness along 12 optic disc regions from fundus photographs alone.

표준 데이터베이스와 비교하여 시신경 헤드의 국부적 손상을 식별하는 직관적인 두께 레이블을 사용하여, 국소 RNFL 추정(regional RNFL estimation)에 기반한 스크리닝이 전역(global) 평균 RNFL 두께를 사용하는 것에 비해 더 높은 감도로 결과를 제공할 수 있다.Screening based on regional RNFL estimation results in higher sensitivity compared to using global average RNFL thickness, using intuitive thickness labels to identify localized damage to the optic nerve head compared to standard databases can provide.

왜냐하면, RNFL의 국부적인 결함은 전역 평균 두께에 잘 반영되지 않기 때문일 수 있다.This may be because the local defects of the RNFL are not well reflected in the global average thickness.

본 발명에 따르면, 국소 RNFL 결함 추정을 이용하여 녹내장의 초기 단계를 진단할 수 있으며 녹내장 진행 추적에도 적용할 수 있다.According to the present invention, the initial stage of glaucoma can be diagnosed using local RNFL defect estimation, and it can also be applied to tracking the progression of glaucoma.

또한, 본 발명에 따르면, 현장 진료 도구를 사용하면 자원이 적은 환경에서 녹내장 검사에도 사용할 수 있다.In addition, according to the present invention, the point-of-care tool can be used for glaucoma examination in a low-resource environment.

RNFL의 전역 평균을 기반으로 한 선별 검사는 초기 단계의 녹내장을 감지하는 데 열악한 반면, 본 발명과 같이, 국소 RNFL 얇아짐(Thinning)을 사용하는 경우 선별 민감도가 높을 수 있다.Screening tests based on the global mean of RNFL are poor at detecting early-stage glaucoma, whereas, as in the present invention, when using local RNFL thinning, screening sensitivity can be high.

따라서 녹내장을 조기에 발견할 수 있는 매우 정확하고 민감한 선별 검사 프로토콜을 개발하려면 정량적 지역 정보를 참조 평가로 사용할 수 있다.Therefore, quantitative regional information can be used as a reference evaluation to develop highly accurate and sensitive screening protocols for early detection of glaucoma.

일 실시예에서, 초기 단계의 녹내장에 대한 스크리닝 프로토콜을 위하여, 정상 안압 녹내장(normal tension glaucoma, NTG) 환자로부터 데이터를 획득할 수 있다.In one embodiment, data may be obtained from patients with normal tension glaucoma (NTG) for a screening protocol for early-stage glaucoma.

예를 들어, NTG는 정상 범위 내의 안압(intraocular pressure, IOP)을 갖는 원발성 개방각 녹내장(primary open angled glaucoma, POAG)의 하위 범주입니다.For example, NTG is a subcategory of primary open angled glaucoma (POAG) with an intraocular pressure (IOP) within the normal range.

NTG는 녹내장성 시신경병증 및 해당 시야(visual field, VF) 결함과 같은 다른 녹내장 유형과 유사한 증상을 보일 수 있다.NTG can show symptoms similar to other types of glaucoma, such as glaucomatous optic neuropathy and corresponding visual field (VF) defects.

일 실시예에서, 높은 IOP POAG와 NTG 모두에서 일반적으로 관찰되는 국부적인 RNFL 결함에 초점을 맞출 수 있다.In one embodiment, we can focus on the localized RNFL defect commonly observed in both high IOP POAG and NTG.

따라서, NTG 환자의 데이터 세트를 사용하여 RNFL 두께를 사용하는 포괄적인 녹내장 스크리닝 프로토콜을 테스트할 수 있다.Therefore, a comprehensive glaucoma screening protocol using RNFL thickness can be tested using the data set of NTG patients.

본 발명에 따르면, 색 안저 이미지에서 국소 RNFL 두께 값을 유추하는 두께 추정 딥러닝 모델이 사용될 수 있다. According to the present invention, a thickness estimation deep learning model that infers local RNFL thickness values from color fundus images may be used.

본 발명에 따른 모델은 12개의 하위 영역을 따라 분할된 각 시신경 디스크 이미지에서 영역 RNFL 두께를 추론할 수 있다.The model according to the present invention can infer regional RNFL thickness from each optic disc image segmented along 12 sub-regions.

예상 RNFL 두께는 표준 참조와 비교하여 세 가지 얇아짐 레벨으로 분류되며 녹내장 감지를 위해 사용될 수 있다. The predicted RNFL thickness is classified into three levels of thinning compared to the standard reference and can be used for glaucoma detection.

일 실시예에서, 정상 안압 녹내장(NTG) 진단을 받은 303명의 환자로부터 DL 모델 구축 및 검증을 위해 데이터가 수집될 수 있다.In one embodiment, data may be collected for DL model construction and validation from 303 patients diagnosed with normal tension glaucoma (NTG).

예를 들어, 등록된 NTG 환자는 녹내장 치료 없이 지속적으로 최고 안압이 21mmHg 이하이고, 개방각이 정상이고, 전형적인 녹내장성 시신경 및 시야 변화가 있고, 시신경 손상을 유발하는 안구 또는 전신 장애가 없을 수 있다.For example, an enrolled NTG patient may have a persistent peak IOP of 21 mmHg or less without treatment for glaucoma, a normal opening angle, typical glaucomatous optic nerve and visual field changes, and no ocular or systemic disorders causing optic nerve damage.

색 안저 이미지와 스펙트럼 영역 OCT 스캔으로 구성된 총 453개의 눈 검사가 획득될 수 있다.A total of 453 eye examinations consisting of color fundus images and spectral domain OCT scans can be acquired.

수집된 색 안저 이미지는 전처리될 수 있다. The collected color fundus images may be pre-processed.

예를 들어, 3216x2136 크기의 색 안저 이미지를 4단계로 처리하여 시신경 디스크 영역을 구분할 수 있다. For example, a 3216x2136 sized color fundus image can be processed in 4 steps to distinguish the optic disc region.

첫 번째로, 색 안저 이미지를 그레이 스케일 이미지로 변환할 수 있다. First, a color fundus image can be converted to a gray scale image.

두 번째로, 변환된 그레이 스케일 이미지에 커널 크기(예: 65x65)로 가우시안 필터링을 수행할 수 있다. Second, Gaussian filtering can be performed on the converted grayscale image with a kernel size (eg, 65x65).

세 번째로, 안저 사진에서 시신경유두의 중심이 가장 밝기 때문에, 필터링된 이미지에 최대 강도 픽셀을 스캔하여 가장 밝은 점을 식별할 수 있다. Thirdly, since the center of the optic disc is the brightest in the fundus picture, the brightest point can be identified by scanning the maximum intensity pixels in the filtered image.

네 번째로, 시신경 중심을 중심으로 일정 크기(예: 320x320) 픽셀의 특정 형태(예: 원형)의 시신경 유두 영역을 추출할 수 있다.Fourth, an optic nerve head region of a certain size (eg, 320x320) pixels with a specific shape (eg, circular shape) centered on the center of the optic nerve may be extracted.

일 실시예에서, 추출된 색 안저 이미지에서 시신경 유두의 중앙을 확인하고 백화, 흐림, 황혼, 카메라 인공물, 먼지 및 어둠과 같은 인공물이 없는 이미지 데이터 세트로 분류할 수 있다.In one embodiment, the center of the optic nerve disc can be identified in the extracted color fundus image and classified into an image data set free of artifacts such as whitening, blur, twilight, camera artifact, dust, and darkness.

OCT 측정값은 분석 소프트웨어에 의해 생성된 보고서에서 획득될 수 있다.OCT measurements can be obtained from reports generated by analysis software.

180일(평균 31.4일, 표준편차 62.9일) 이내에 총 940쌍의 색 안저 이미지와 OCT 스캔을 수집될 수 있다. A total of 940 pairs of color fundus images and OCT scans could be collected within 180 days (mean 31.4 days, standard deviation 62.9 days).

안저 이미지는 30°를 따라 단면화되어 각 하위 영역 방향으로 부채꼴 모양의 광 디스크 이미지를 생성하고 해당 RNFL 두께와 일치하여 11,280개의 데이터 쌍을 차지할 수 있다.The fundus image was sectioned along 30° to create a scalloped optic disc image in the direction of each subregion and matched the corresponding RNFL thickness, which could occupy 11,280 data pairs.

예를 들어, 수집된 원시 데이터의 요약은 <표 1>과 같이 나타낼 수 있다. For example, a summary of the collected raw data can be shown as <Table 1>.

Collected data for trainingCollected data for training Number of patientsNumber of patients 303303 Number of eye examinationsNumber of eye examinations 453453 Number of imagesNumber of images 940940 Number of parted imagesNumber of parted images 11,28011,280 Patients’ age (years)Patients’ age (years) 54.7

Figure pat00001
13.954.7
Figure pat00001
13.9 Gender (% of female)Gender (% of female) 48.348.3 Intraocular pressure (mmHg)Intraocular pressure (mmHg) 13.87
Figure pat00002
3.01
13.87
Figure pat00002
3.01
Global RNFL (
Figure pat00003
)
Global RNFL (
Figure pat00003
)
84.31
Figure pat00004
16.21
84.31
Figure pat00004
16.21

또한, 정상 환자들로부터 안저 사진 583장을 획득할 수 있다.In addition, 583 fundus photographs can be obtained from normal patients.

정상 환자의 안저 이미지 중 녹내장 전문의가 의심환자 103명을 선별했으나 정상 환자의 경우 OCT 측정을 하지 않을 수 있다.Although the glaucoma specialist selected 103 suspected patients from fundus images of normal patients, OCT measurement may not be performed in normal patients.

정상 환자의 추가 안저 이미지를 사용하여 본 발명에 따른 접근 방식의 적용 가능성을 확인할 수 있다.Additional fundus images of normal patients can be used to confirm the applicability of the approach according to the present invention.

일 실시예에서, 색 안저 이미지에서 RNFL 두께를 예측하기 위해 CNN(Convolutional Neural Network)이 사용될 수 있다. In one embodiment, a Convolutional Neural Network (CNN) may be used to predict RNFL thickness in color fundus images.

도 1b를 참고하면, 본 발명에 따른 두께 추정 딥러닝 모델의 아키텍처는 4개의 컨볼루션 블록과 완전 연결 레이어(fully connected layers)로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1B , the architecture of the thickness estimation deep learning model according to the present invention may be composed of four convolution blocks and fully connected layers.

예를 들어, 각 컨볼루션 블록은 커널 크기가 3x3이고 스트라이드(stride)가 2인 이중 컨볼루션 레이어로 구성될 수 있다.For example, each convolution block may consist of a double convolution layer with a kernel size of 3x3 and a stride of 2.

컨볼루션 레이어 이후에는 안정적이고 빠른 학습을 위해 배치 정규화(batch normalization)와 맥스 풀링 레이어(max-pooling layer)가 사용될 수 있다. After the convolutional layer, batch normalization and max-pooling layers can be used for stable and fast learning.

RNFL 두께의 정확한 추정을 위해 충분한 이미지 특징을 추출하기 위해 컨볼루션 레이어의 깊이가 16에서 128로 증가할 수 있다.The depth of the convolution layer can be increased from 16 to 128 to extract enough image features for accurate estimation of the RNFL thickness.

128개의 노드를 가진 완전 연결 레이어는 최종 컨볼루션 블록 뒤에 배치되며, 컨볼루션 블록에서 추출한 고차원 특징(feature)이 획득될 수 있다.A fully connected layer with 128 nodes is placed after the final convolution block, and high-dimensional features extracted from the convolution block can be obtained.

최종 노드는 입력 색 안저 이미지의 숫자 값으로 변환되는 병합 및 가중된(merged and weighted) 특징에서 추정된 RNFL 두께를 출력할 수 있다.The final node may output the estimated RNFL thickness from the merged and weighted features that are converted to numeric values of the input color fundus image.

비선형성은 각 컨볼루션 및 완전 연결 계층에서 ReLU(Rectified Linear Unit) 활성화에 의해 구현될 수 있다.Non-linearity can be implemented by Rectified Linear Unit (ReLU) activation in each convolutional and fully connected layer.

학습을 위해 수집된 데이터 쌍을 학습 및 검증을 위해 각각 80%(9,024 쌍)와 20%(2,256 쌍)로 무작위로 나눌 수 있다.Data pairs collected for training can be randomly divided into 80% (9,024 pairs) and 20% (2,256 pairs) for training and validation, respectively.

훈련의 각 단계에서 무작위로 샘플링된 32쌍이 미니 배치를 형성할 수 있다.32 randomly sampled pairs at each stage of training can form a mini-batch.

훈련 세트의 다양성과 이질성을 증가시키기 위해 색 안저 이미지의 데이터는 무작위 대비, 밝기, 색조 및 채도를 적용하여 증가될 수 있다.To increase the diversity and heterogeneity of the training set, the color fundus image data can be augmented by applying random contrast, brightness, hue, and saturation.

평균 제곱 오차(mean squared error, MSE)는 손실 함수에 사용되며 모델 매개변수는 최적화 프로그램에 의해 업데이트될 수 있다.The mean squared error (MSE) is used for the loss function and the model parameters can be updated by the optimizer.

본 발명에 따르면, 종래 기술과 비교하기 위해, 전체 시신경 디스크 이미지에서 전역 평균 RNFL 두께를 예측하기 위해 동일한 방법으로 모델을 추가로 훈련할 수 있다.According to the present invention, for comparison with the prior art, the model can be further trained in the same way to predict the global mean RNFL thickness in whole optic disc images.

일 실시예에서, 녹내장 검진을 위한 RNFL 두께 추정 및 분류를 위하여, 두 개의 훈련된 CNN 모델은 전체 및 단면화된 시신경 디스크 이미지에서 RNFL 두께 값을 예측할 수 있다.In one embodiment, for RNFL thickness estimation and classification for glaucoma screening, two trained CNN models can predict RNFL thickness values in whole and cross-sectional optic disc images.

주어진 안저 이미지 입력에 대해 CNN은 um 스케일의 RNFL 두께를 출력할 수 있다. For a given fundus image input, the CNN can output the RNFL thickness in um scale.

각 눈에 대해 360도에 해당하는 전역(global) 평균 RNFL 및 각 방향(30도)에 해당하는 12개의 국소(regional) RNFL을 포함하는 총 13개의 RNFL 값을 예측할 수 있다. For each eye, a total of 13 RNFL values including a global average RNFL corresponding to 360 degrees and 12 regional RNFLs corresponding to each direction (30 degrees) can be predicted.

일 실시예에서, 안저 이미지의 전역 영역은 안저 이미지의 전처리된 360도에 해당하는 일부 영역(예: 원형 영역)을 의미할 수 있다. 일 실시예에서, 안저 이미지의 국소 영역은 전역 영역을 다수의 영역으로 분할한 특정 각도(예: 30도)에 해당하는 하위 영역을 의미할 수 있다. In one embodiment, the global area of the fundus image may refer to a partial area (eg, a circular area) corresponding to a preprocessed 360 degrees of the fundus image. In one embodiment, the local region of the fundus image may refer to a sub-region corresponding to a specific angle (eg, 30 degrees) obtained by dividing the global region into a plurality of regions.

RNFL의 얇아짐 레벨(thinning level)은 측정된 OCT와 규범 데이터베이스 간의 비교에 의해 녹색, 노란색 및 빨간색의 세 가지 레벨으로 분류됩니다. 일 실시예에서, 얇아짐 레벨은 두께 레벨 또는 이와 동등한 기술적 의미를 갖는 용어로 나타낼 수 있다. The thinning level of RNFL is classified into three levels: green, yellow and red by comparison between the measured OCT and the normative database. In one embodiment, the thinning level may be referred to as a thickness level or a term having equivalent technical meaning.

녹색은 기준 데이터의 95% ~ 5% 사이의 정상 범위 내, 노란색은 기준 데이터의 5% ~ 1% 사이의 경계선 범위를 나타내고 빨간색은 표준 기준 데이터의 1% 밖의 정상 범위 밖을 나타낼 수 있다. Green can represent within the normal range between 95% and 5% of the baseline data, yellow represent a borderline range between 5% and 1% of the baseline data, and red represent an out-of-normal range outside 1% of the standard baseline data.

스크리닝을 위해 CNN 예측 RNFL 두께와 규범 데이터베이스 간의 비교에 의해 결정되는 RNFL의 예측 얇아짐 레벨을 사용할 수 있다. For screening, we can use the predicted thinning level of the RNFL determined by comparison between the CNN predicted RNFL thickness and a normative database.

OCT를 이용한 RNFL 측정의 스크리닝 능력에 대해 조사한 종래 기술을 참조하여, 본 발명에 따르면, 특정 안저 영상에 대해 관심 영역에 비정상 또는 경계 레벨이 포함되는 경우 녹내장으로 판단할 수 있다.Referring to the prior art investigating the screening ability of RNFL measurement using OCT, according to the present invention, glaucoma can be determined when an abnormal or borderline level is included in a region of interest for a specific fundus image.

스크리닝 성능의 국소적 종속성을 확인하기 위해 많은 하위 지역 조합을 테스트할 수 있다.Many sub-region combinations can be tested to ascertain local dependencies of screening performance.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실제와 예측의 RNFL 두께 그래프를 도시한 도면이다.2 is a diagram showing a graph of actual and predicted RNFL thickness according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 모델 평가 및 국소 RNFL 얇아짐 레벨을 위하여, 훈련된 CNN에 의해 시신경 디스크 사진에서 추정된 RNFL 두께와 지역 및 전역 평균 RNFL에 대한 검증 세트의 OCT 측정 사이의 관계를 확인할 수 있다. Referring to FIG. 2, for model evaluation and local RNFL thinning levels, the relationship between the RNFL thickness estimated from the optic nerve disc image by the trained CNN and the OCT measurements of the validation set for regional and global average RNFL can be confirmed. .

훈련된 모델의 국소 RNFL 예측에 대해 측정된 예측 및 OCT 간의 평균 절대 오차(MAE)는 14.93μm이며, R-제곱 값과 피어슨의 상관 계수는 각각 0.594 및 0.771일 수 있다.The mean absolute error (MAE) between prediction and OCT measured for the local RNFL prediction of the trained model is 14.93 μm, and the R-squared value and Pearson's correlation coefficient can be 0.594 and 0.771, respectively.

전역 RNFL 예측의 경우 MAE(mean absolute error)는 8.37μm, R-squared는 0.547, Pearson's correlation은 0.739로 확인될 수 있다.In the case of global RNFL prediction, mean absolute error (MAE) was 8.37 μm, R-squared was 0.547, and Pearson's correlation was 0.739.

예측된 값은 지역 및 전역 평균 모두에서 광범위한 RNFL 두께에 따른 선형 추세에 의해 도 2에 표시된 것처럼 그라운드 트루스(ground truth)와 강한 상관 관계를 확인할 수 있다.The predicted values can confirm a strong correlation with the ground truth as shown in Fig. 2 by the linear trend across a wide range of RNFL thicknesses in both local and global averages.

국소 RNFL 두께 예측에 대한 MAE는 전역 평균 RNFL 예측보다 더 중요할 수 있다. 일 실시예에서, 국소 RNFL 두께는 지역 RNFL 두께 또는 이와 동등한 기술적 의미를 갖는 용어로 지칭될 수 있다. MAE for local RNFL thickness prediction may be more important than global average RNFL prediction. In one embodiment, local RNFL thickness may be referred to as regional RNFL thickness or a term having equivalent technical meaning.

국소 RNFL 예측에서 더 높은 MAE는 DL 모델에 입력하기 위해 단면화된 시신경 유두 이미지로 인해 정보가 감소한 데 기인할 수 있다.The higher MAE in local RNFL predictions can be attributed to reduced information due to the optic disc images being sectioned for input to the DL model.

종래 기술과 비교하여 본 발명에 따른 모델의 아키텍처의 전역 평균 RNFL 예측에 대한 MAE 및 상관 관계는 7.39μm의 유사한 오류 범위를 달성함을 확인할 수 있다.Compared with the prior art, it can be seen that the MAE and correlation for the global average RNFL prediction of the architecture of the model according to the present invention achieve a similar error range of 7.39 μm.

예측된 RNFL과 OCT에서 측정된 RNFL 간의 상관 관계는 본 발명에 따른 CNN 아키텍처가 원하는 대로 훈련되었고 시신경 디스크 이미지에서 RNFL 두께 추정을 위해 적절하게 작동함을 확인할 수 있다.The correlation between predicted RNFL and OCT-measured RNFL confirms that the CNN architecture according to the present invention was trained as desired and works properly for RNFL thickness estimation from optic disc images.

영역을 따라 테스트 데이터 세트에서 RNFL에 대한 평균 OCT 측정과 훈련된 CNN 예측 간의 요약 비교는 <표 2>와 같이 나타낼 수 있다. A summary comparison between average OCT measurements and trained CNN predictions for RNFL in the test data set along the region can be shown in Table 2.

RegionRegion AcronymAcronym OCT measurementOCT measurement CNN PredictionCNN Prediction Global averageGlobal average G.A.G.A. 83.5

Figure pat00005
16.483.5
Figure pat00005
16.4 83.6
Figure pat00006
12.2
83.6
Figure pat00006
12.2
Superior temporalSuperior temporal STST 106.5
Figure pat00007
35.6
106.5
Figure pat00007
35.6
99.2
Figure pat00008
23.6
99.2
Figure pat00008
23.6
SuperiorSuperior SSSS 104.2
Figure pat00009
29.7
104.2
Figure pat00009
29.7
101.9
Figure pat00010
21.0
101.9
Figure pat00010
21.0
Superior nasalSuperior nasal SNSN 98.6
Figure pat00011
25.4
98.6
Figure pat00011
25.4
90.4
Figure pat00012
19.8
90.4
Figure pat00012
19.8
Nasal SuperiorNasal Superior NSNS 76.2
Figure pat00013
23.1
76.2
Figure pat00013
23.1
74.6
Figure pat00014
16.5
74.6
Figure pat00014
16.5
NasalNasal NNNN 56.4
Figure pat00015
14.7
56.4
Figure pat00015
14.7
60.8
Figure pat00016
11.4
60.8
Figure pat00016
11.4
Nasal inferiorNasal inferior NINI 64.4
Figure pat00017
15.5
64.4
Figure pat00017
15.5
70.3
Figure pat00018
14.3
70.3
Figure pat00018
14.3
Inferior nasalInferior nasal ININ 89.4
Figure pat00019
24.5
89.4
Figure pat00019
24.5
89.2
Figure pat00020
19.6
89.2
Figure pat00020
19.6
InferiorInferior IIII 103.3
Figure pat00021
37.5
103.3
Figure pat00021
37.5
100.7
Figure pat00022
25.8
100.7
Figure pat00022
25.8
Inferior temporalInferior temporal ITIT 92.3
Figure pat00023
42.2
92.3
Figure pat00023
42.2
90.9
Figure pat00024
27.5
90.9
Figure pat00024
27.5
Temporal inferiorTemporal inferior TITI 67.1
Figure pat00025
18.4
67.1
Figure pat00025
18.4
70.5
Figure pat00026
12.9
70.5
Figure pat00026
12.9
TemporalTemporal TTTT 62.5
Figure pat00027
11.5
62.5
Figure pat00027
11.5
67.4
Figure pat00028
12.7
67.4
Figure pat00028
12.7
Temporal superiorTemporal superior TSTS 81.0
Figure pat00029
19.7
81.0
Figure pat00029
19.7
77.4
Figure pat00030
15.7
77.4
Figure pat00030
15.7

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 RNFL 얇아짐 레벨의 라벨링 분류를 도시한 도면이다. 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 정상 상태에 대한 RNFL 얇아짐 레벨의 라벨링 분류를 도시한 도면이다. 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 일부 손상 상태에 대한 RNFL 얇아짐 레벨의 라벨링 분류를 도시한 도면이다. 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 완전 손상 상태에 대한 RNFL 얇아짐 레벨의 라벨링 분류를 도시한 도면이다.3A is a diagram illustrating labeling classification of RNFL thinning levels according to an embodiment of the present invention. 3B is a diagram illustrating labeling classification of RNFL thinning levels for a steady state according to an embodiment of the present invention. 3C is a diagram illustrating labeling classification of RNFL thinning levels for some damage conditions according to an embodiment of the present invention. 3D is a diagram illustrating labeling classification of RNFL thinning levels for a complete damage condition according to an embodiment of the present invention.

도 3a 내지 3d를 참고하면, 다양한 RNFL 두께 프로세스에 대한 검증 세트에서 예측을 확인할 수 있다. Referring to Figures 3a to 3d, predictions can be confirmed in the verification set for various RNFL thickness processes.

내부 색상 레이블은 OCT 측정에서 실제 얇아지는 수준을 나타내고, 외부 색상 레이블은 본 발명에 따른 CNN 추정에서 예측된 수준을 나타낼 수 있다. The inner color label may indicate an actual thinning level in OCT measurement, and the outer color label may indicate a predicted level in CNN estimation according to the present invention.

도 3a를 참고하면, 전역 평균 및 각 하위 영역에 대한 실제 및 예측된 RNFL 얇아짐(thinning) 레벨의 예를 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3A , examples of global averages and actual and predicted RNFL thinning levels for each subregion can be seen.

도 3b는 모든 영역이 정상이고, 도 3c는 전역에서 정상이지만 부분적으로 손상된 RNFL이 있으며, 도 3d는 심한 경우에는 RNFL 얇아짐의 진행이 급성인 경우를 확인할 수 있다. Fig. 3b shows that all areas are normal, Fig. 3c shows normal but partially damaged RNFL, and Fig. 3d shows a case where RNFL thinning progresses acutely in severe cases.

이 예에서 RNFL 두께 예측에 오류가 있기 때문에 RNFL 얇아짐 레벨의 예측이 항상 정확한 것은 아닐 수 있다.The prediction of the RNFL thinning level may not always be accurate because there is an error in the RNFL thickness prediction in this example.

12방향 경계선의 범위에 대한 국부적(local) RNFL 예측의 오차 범위 때문에 얇아짐 레벨에서 대부분의 예측 실패는 정상과 경계선 사이 또는 비정상과 경계선 레벨 사이에서 발생할 수 있다.Because of the margin of error in local RNFL prediction over the range of 12-way borderlines, most prediction failures at thinning levels can occur between normal and borderline or between abnormal and borderline levels.

그러나 색 안저 이미지에서 국소 RNFL 얇아짐 레벨의 추론 기능은 OCT 측정을 사용할 수 없는 경우 녹내장을 스크리닝하는 데 유용할 수 있다.However, the inferential function of focal RNFL thinning levels in color fundus images may be useful for screening for glaucoma when OCT measurements are not available.

RNFL 결손의 다양한 진행 레벨 사이에서 상태를 간략하게 구별할 수 있다. The condition can be briefly distinguished between the various levels of progression of RNFL deficits.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 NTG 군에 대한 RNFL 분류를 도시한 도면이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 의심군에 대한 RNFL 분류를 도시한 도면이다. 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 정상군에 대한 RNFL 분류를 도시한 도면이다.4A is a diagram illustrating RNFL classification for an NTG group according to an embodiment of the present invention. 4B is a diagram illustrating RNFL classification for a suspicious group according to an embodiment of the present invention. 4C is a diagram illustrating RNFL classification for a normal group according to an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 4c를 참고하면, 국소 RNFL 얇아짐 및 녹내장 검사를 위하여, 본 발명에 따른 예측 프로토콜을 3개의 그룹에 적용하여 별개의 환자 그룹 간에 서로 다른 RNFL 얇아짐 레벨을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 4A to 4C , for local RNFL thinning and glaucoma tests, the prediction protocol according to the present invention can be applied to three groups to confirm different RNFL thinning levels among separate patient groups.

이 경우, 도 4a는 녹내장(NTG), 도 4b는 의심환자, 도 4c는 정상 환자군에서 눈의 예측 결과를 나타낼 수 있다. In this case, FIG. 4a may show prediction results of the eye in a glaucoma (NTG) patient group, FIG. 4b a suspected patient group, and FIG. 4c a normal patient group.

컬러 그리드는 전역 평균에 대해 훈련된 CNN을 사용하고 각 그룹에서 무작위로 선택된 30개 사례에 대해 12개의 국소 부분을 사용하여 색 안저 이미지에서 RNFL 얇아짐 레벨의 예측을 나타낼 수 있다.The color grid can represent predictions of RNFL thinning levels in color fundus images using a CNN trained on global averages and using 12 local parts for 30 randomly selected cases in each group.

산란(scatter) 점은 엷은 색 레벨의 해당 색상으로 예측된 RNFL 값을 나타낼 수 있다. 그 결과, 전역 평균 RNFL 얇아짐 레벨의 분류가 개별 녹내장 눈을 구별하는데 적절하지 않을 수 있음을 확인할 수 있다.A scatter point may indicate a predicted RNFL value for a corresponding color at a pale color level. As a result, it can be confirmed that the classification of the global mean RNFL thinning level may not be appropriate for differentiating individual glaucomatous eyes.

도 4a와 4b에서 보는 바와 같이 정상 범위에서 녹내장 안과 가장 의심이 많은 안구의 평균 RNFL을 분류한 결과일 수 있다.As shown in FIGS. 4A and 4B , it may be a result of classifying the average RNFL of the most suspicious eye with glaucoma in the normal range.

그러나 분류된 지역별 RNFL 얇아짐 레벨에서 명확한 구분이 공개될 수 있다.However, clear distinctions can be made in the level of RNFL thinning by classified regions.

특히, 녹내장 눈에서 상하부 영역(superior and inferior region)에서 RNFL의 방향성 얇아짐이 명확하게 나타날 수 있다.In particular, directional thinning of RNFL can be clearly seen in the superior and inferior regions in glaucomatous eyes.

보다 구체적으로, 상측두엽(superior-temporal, ST), 하측(inferior, II) 및 하측두엽(inferior-temporal, IT) 영역의 의심되는 환자에서 방향성 얇아짐이 예측될 수 있다.More specifically, directional thinning can be predicted in suspected patients in the superior-temporal (ST), inferior (II) and inferior-temporal (IT) regions.

상부 및 하부 영역의 현저한 얇아짐은 녹내장 진행의 초기 단계에서 강한 상관관계가 있고 다른 영역보다 훨씬 더 빨리 얇아질 수 있다.Significant thinning of the superior and inferior regions correlates strongly with the early stages of the glaucomatous progression and may thin much faster than other regions.

훈련된 CNN을 사용하여 색 안저 이미지에서 추정된 RNFL 두께의 결과는 이전 결과와 유사한 경향을 보일 수 있다.The results of RNFL thickness estimated from color fundus images using trained CNNs can show similar trends to previous results.

따라서 훈련된 CNN을 사용하여 시신경 유두 이미지에서 12개 영역을 따라 RNFL 얇아짐 레벨을 예측하는 것은 OCT 기반 RNFL 측정으로 녹내장 환자를 스크리닝하는데 유용할 수 있다.Therefore, predicting RNFL thinning levels along 12 regions in optic disc images using a trained CNN may be useful for screening glaucoma patients with OCT-based RNFL measurements.

전역 평균 및 12개 지역에 대한 평균 및 표준 편차로 3개 그룹에서 추정된 RNFL의 요약이 <표 3>에 나와 있습니다.A summary of the estimated RNFLs in the three groups, with global averages and means and standard deviations for the 12 regions, is shown in Table 3.

GlaucomaGlaucoma SuspiciousSuspicious NormalNormal G.A.G.A. 77.2

Figure pat00031
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9.5 89.4
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STST 78.1
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SSSS 80.1
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SNSN 73.2
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NSNS 64.1
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NNNN 58.5
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74.7
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NINI 65.0
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ININ 75.7
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IIII 81.1
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ITIT 74.2
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TITI 64.4
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TTTT 64.3
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TSTS 66.0
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도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전역 RNFL 기반 컨퓨전 매트릭스를 도시한 도면이다. 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 및 하부 RNFL 기반 컨퓨전 매트릭스를 도시한 도면이다. 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 하부 영역 조합에 기반한 민감도 및 특이성 스크리닝 결과를 도시한 도면이다.5A is a diagram illustrating a global RNFL-based confusion matrix according to an embodiment of the present invention. 5B is a diagram illustrating upper and lower RNFL-based confusion matrices according to an embodiment of the present invention. 5C is a diagram illustrating sensitivity and specificity screening results based on a combination of two subregions according to an embodiment of the present invention.

도 5a 내지 5c를 참고하면, 스크리닝 시험의 결과를 확인할 수 있다. Referring to Figures 5a to 5c, the results of the screening test can be confirmed.

테스트를 위해 모델 훈련에 사용되지 않은 녹내장 환자 데이터에서 208장의 색 안저 이미지가 별도로 수집될 수 있다. For testing, 208 color fundus images can be separately collected from glaucoma patient data that were not used for model training.

정상적인 경우 화면 중앙 데이터에서 정상 눈에서 313장의 색 안저 이미지가 수집될 수 있다. In the normal case, 313 color fundus images can be collected from the normal eye in the center of the screen data.

녹내장 눈을 구별하기 위한 선별 규칙은 단순히 평균 및 국소 RNFL 두께의 예측 범주를 확인할 수 있다.The screening rules for distinguishing glaucomatous eyes can simply identify the predicted categories of average and regional RNFL thickness.

1) 평균 RNFL에 의한 선별검사에서 얇아짐 레벨이 비정상이거나 경계선인 경우 녹내장 1) Glaucoma when the level of thinning is abnormal or borderline in screening by average RNFL

2) 국부 RNFL을 이용한 선별검사의 경우 녹내장으로 판정 상부 또는 하부 영역(즉, ST, SS, SN, IN, II 및 IT)의 얇아짐 레벨 중 하나가 비정상이거나 경계선인 경우2) In the case of screening using local RNFL, one of the thinning levels of the upper or lower regions (i.e., ST, SS, SN, IN, II, and IT) judged as glaucoma is abnormal or borderline.

결과는 도 5a 및 도 5b의 컨퓨전 매트릭스(confusion matrices)를 통해 확인할 수 있다. The results can be confirmed through the confusion matrices of FIGS. 5A and 5B.

전역 평균 RNFL 두께를 기반으로 한 스크리닝 결과는 민감도가 0.308, 특이도가 0.99일 수 있다.A screening result based on the global mean RNFL thickness may have a sensitivity of 0.308 and a specificity of 0.99.

지역 정보(regional information)를 이용한 스크리닝 결과 민감도는 0.942, 특이도는 0.821일 수 있다.As a result of screening using regional information, sensitivity may be 0.942 and specificity may be 0.821.

두 개의 컨퓨전 매트릭스를 비교하면 녹내장 눈을 구별하기 위해 지역 정보를 기반으로 하는 스크리닝이 훨씬 더 잘 수행된다는 것을 분명히 알 수 있다.Comparing the two confusion matrices, it is clear that screening based on regional information performs much better to discriminate between glaucomatous eyes.

또한 민감도와 특이도 측면에서 스크리닝 성능에 중요한 하위 영역을 추가로 조사할 수 있다.In addition, subregions that are important for screening performance in terms of sensitivity and specificity can be further investigated.

12개 지역 중 2개의 지역 하위 섹션을 조합하여 선별 테스트를 수행할 수 있다. 녹내장을 판단하는 기준은 기존과 동일할 수 있다.A screening test can be performed by combining two regional subsections out of 12 regions. The criterion for determining glaucoma may be the same as before.

가늘어지는 정도 중 하나가 비정상이거나 경계면에 해당하는 눈을 녹내장으로 판단할 수 있다.An eye in which one of the degree of thinning is abnormal or borderline can be judged as glaucoma.

도 5c를 참고하면, 가능한 모든 조합의 스크리닝 결과에 대한 민감도와 특이성을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5C , the sensitivity and specificity of all possible combinations of screening results can be confirmed.

결과는 상부 또는 하부 영역을 포함하는 경우 스크리닝 민감도가 상대적으로 높다는 것을 나타낼 수 있다.The results may indicate that the screening sensitivity is relatively high when the upper or lower regions are included.

따라서 녹내장 환자의 선별검사를 위해서는 적어도 정상 안압 녹내장의 경우 상부 및 하부의 RNFL 결손이 중요할 수 있다.Therefore, for the screening of glaucoma patients, upper and lower RNFL defects may be important, at least in the case of normal tension glaucoma.

도 5c를 참고하면, 가능한 모든 조합에 대해 두 개의 하위 영역을 사용한 스크리닝 결과의 민감도와 특이성은 컬러맵으로 표시될 수 있다. 이 경우, ST, II 및 IT 영역이 포함되는 경우, 스크리닝 민감도는 다른 조합보다 상대적으로 높고 특이도는 다른 조합보다 낮음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5C , the sensitivity and specificity of the screening results using the two subregions for all possible combinations can be displayed as a color map. In this case, when the ST, II, and IT regions are included, it can be confirmed that the screening sensitivity is relatively higher than other combinations and the specificity is lower than other combinations.

일 실시예에서, 다수의 하위 영역 중 두 개의 하위 영역 간 상관 관계값(예: 민감도, 특이성)을 산출하고, 산출된 상관 관계값이 임계값보다 큰 경우에 해당하는 두 개의 하위 영역을 결정하며, 결정된 두 개의 하위 영역을 두께 추정 딥러닝 모델에 적용하여 상기 다수의 하위 영역 각각에 대응하는 망막 신경 섬유층 두께(retinal nerve fiber layer thickness)를 산출할 수 있다.In one embodiment, a correlation value (eg, sensitivity, specificity) between two sub-regions among a plurality of sub-regions is calculated, and two sub-regions corresponding to a case where the calculated correlation value is greater than a threshold value are determined; , it is possible to calculate the retinal nerve fiber layer thickness corresponding to each of the plurality of sub-regions by applying the determined two sub-regions to a thickness estimation deep learning model.

즉, 모든 하위 영역을 모델에 입력하는 것이 아니라, 상관 관계값을 고려하여 결정된 하위 영역만을 모델에 입력하여 보다 높은 정확도로 망막 신경 섬유층 두께를 산출할 수 있다. That is, the thickness of the retinal nerve fiber layer can be calculated with higher accuracy by inputting only the sub-region determined in consideration of the correlation value into the model instead of inputting all the sub-regions into the model.

예를 들어, 하나의 상측두엽(superior-temporal, ST), 하측(inferior, II) 및 하측두엽(inferior-temporal, IT) 소영역이 포함되어 스크리닝의 감도가 0.92보다 높아질 수 있다.For example, if one superior-temporal (ST), inferior (II), and inferior-temporal (IT) subregion is included, the sensitivity of screening may be higher than 0.92.

흥미롭게도 이러한 영역이 포함되면 특이도가 0.85보다 낮아지고 다른 조합보다 악화되는데, 이는 아마도 정상 범위의 넓은 스펙트럼 때문일 수 있다.Interestingly, when these regions are included, the specificity is lower than 0.85 and worse than the other combinations, probably due to the wide spectrum of normal ranges.

예를 들어, 도 5c에서, S는 superior를 의미하고, N은 nasal을 의미하고, I는 inferior를 의미하고, T는 temporal을 의미할 수 있다. For example, in FIG. 5C , S denotes superior, N denotes nasal, I denotes inferior, and T denotes temporal.

일 실시예에서, 색 안저 이미지를 획득하고, 획득된 색 안저 이미지의 해상도값이 임계값 이상인 경우에만, 색 안저 이미지를 다수의 하위 영역으로 분할할 수 있다. In an embodiment, a color fundus image may be acquired, and only when a resolution value of the obtained color fundus image is greater than or equal to a threshold value, the color fundus image may be divided into a plurality of sub-regions.

일 실시예에서, 색 안저 이미지를 다수의 하위 영역으로 분할하고, 다수의 하위 영역 각각에 대한 해상도값을 산출하고, 각 해상도값이 임계값보다 큰 경우에 해당하는 적어도 하나의 하위 영역을 두께 추정 딥러닝 모델에 적용하여 적어도 하나의 하위 영역 각각에 대응하는 망막 신경 섬유층 두께를 산출할 수 있다. In one embodiment, the color fundus image is divided into a plurality of sub-regions, a resolution value for each of the plurality of sub-regions is calculated, and a thickness is estimated for at least one sub-region when each resolution value is greater than a threshold value. The thickness of the retinal nerve fiber layer corresponding to each of the at least one subregion may be calculated by applying the deep learning model.

또한, 두께 추정 딥러닝 모델에 안압, 당뇨병 병력, 고혈압, 고도근시 등의 다른 위험인자가 포함될 경우 본 발명에 따른 스크리닝 능력이 더욱 향상될 수 있다.In addition, when other risk factors such as intraocular pressure, history of diabetes, high blood pressure, and high myopia are included in the thickness estimation deep learning model, the screening ability according to the present invention can be further improved.

일 실시예에서, 녹내장 검사의 더 나은 신뢰성을 위해, 색 안저 이미지에서의 테두리 얇아짐, 노칭 및 컵 대 디스크 비율을 포함한 추가 정량적 값을 고려할 수도 있습니다.In one embodiment, additional quantitative values including edge thinning, notching, and cup-to-disc ratio in the color fundus image may be considered for better reliability of the glaucoma examination.

일 실시예에서, 다수의 하위 영역 각각을 두께 추정 딥러닝 모델에 적용하여 다수의 하위 영역 각각에 대응하는 특징(feature)을 산출하고, 테두리 얇아짐, 노칭 및 컵 대 디스크 비율에 기반하여 결정된 가중치(weight)를 상기 특징에 적용하여 망막 신경 섬유층 두께를 보다 정확하게 산출할 수 있다. In one embodiment, each of the plurality of sub-regions is applied to a thickness estimation deep learning model to calculate a feature corresponding to each of the plurality of sub-regions, and weights determined based on edge thinning, notching, and cup-to-disk ratio (weight) can be applied to the feature to more accurately calculate the retinal nerve fiber layer thickness.

또한 녹내장은 연령과 관련이 있는 것으로 알려져 있어 인구 고령화로 인해 전 세계적으로 발병률이 증가할 것으로 예상될 수 있다.Moreover, since glaucoma is known to be age-related, its prevalence can be expected to increase worldwide due to the aging of the population.

특히, 많은 개발도상국에서 녹내장의 유병률이 매우 심각하며, 진단 및 선별 도구의 부족으로 인해 대부분의 사례가 진단되지 않거나 차선책으로 관리되기 때문일 수 있다.In particular, the prevalence of glaucoma in many developing countries is very high, possibly because most cases go undiagnosed or are managed suboptimally due to a lack of diagnostic and screening tools.

따라서 빠르고 쉬운 스크리닝을 위한 저가의 영상 장치를 이용할 수 있다면 자원이 부족한 환경에서 녹내장 치료에 엄청난 도움이 될 수 있다.Therefore, the availability of low-cost imaging devices for quick and easy screening could be of great help in the treatment of glaucoma in resource-poor settings.

향후 작업을 위해 완전히 개발된 CNN 모델은 검안경이 있어도 진단을 용이하게 하는 저가의 휴대용 안저 장치와 통합될 수 있다.For future work, fully developed CNN models can be integrated with low-cost, portable fundus devices that facilitate diagnosis even with an ophthalmoscope.

이러한 접근 방식의 저렴한 비용과 OCT 및 색 안저 이미지이 제공하는 평가 품질을 고려할 때 당사의 DL 모델은 자원이 부족한 환경에서 녹내장 및 기타 안구 상태의 새로운 측정 및 스크리닝을 지원할 수 있다.Given the low cost of this approach and the evaluation quality provided by OCT and color fundus images, our DL model could support novel measurement and screening of glaucoma and other ocular conditions in resource-poor settings.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 방법을 도시한 도면이다. 일 실시예에서, 도 6의 각 단계는 도 7의 두께 결정 장치(700)에 의해 수행될 수 있다. 6 is a diagram illustrating a deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination method in a color fundus image for glaucoma examination according to an embodiment of the present invention. In one embodiment, each step of FIG. 6 may be performed by the thickness determining device 700 of FIG. 7 .

도 6을 참고하면, S601 단계는, 사용자에 대한 색 안저 이미지(color fundus image)를 획득하는 단계이다. Referring to FIG. 6 , step S601 is a step of obtaining a color fundus image for a user.

S603 단계는, 색 안저 이미지를 다수의 하위 영역으로 분할하는 단계이다. Step S603 is a step of dividing the color fundus image into a plurality of sub-regions.

일 실시예에서, 색 안저 이미지에 대한 전처리를 수행하여 색 안저 이미지로부터 시신경 유두(optic disc) 영역을 추출하고, 시신경 유두 영역을 다수의 하위 영역으로 분할할 수 있다. In one embodiment, an optic disc region may be extracted from the color fundus image by performing pre-processing on the color fundus image, and the optic disc region may be segmented into a plurality of sub-regions.

일 실시예에서, 다수의 하위 영역 각각에 대한 해상도값에 대응하여 각 하위 영역의 크기(size)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 해상도값이 클수록 해당하는 하위 영역의 크기를 크게 조절하고, 해상도값이 작을수록 해당하는 하위 영역의 크기를 작게 조절할 수 있다. In one embodiment, the size of each sub-region may be adjusted in response to the resolution value of each of the plurality of sub-regions. For example, the larger the resolution value is, the larger the size of the corresponding sub-region is, and the smaller the resolution value is, the smaller the size of the corresponding sub-region can be adjusted.

일 실시예에서, 다수의 하위 영역은, 상측두엽(superior-temporal, ST), 하측(inferior, II) 및 하측두엽(inferior-temporal, IT) 영역을 포함할 수 있다. In one embodiment, the multiple subregions may include superior-temporal (ST), inferior (II) and inferior-temporal (IT) regions.

S605 단계는, 분할된 다수의 하위 영역 각각을 두께 추정 딥러닝 모델에 적용하여 다수의 하위 영역 각각에 대응하는 망막 신경 섬유층 두께(retinal nerve fiber layer thickness)를 산출하는 단계이다. Step S605 is a step of calculating a retinal nerve fiber layer thickness corresponding to each of the plurality of sub-regions by applying the thickness estimation deep learning model to each of the plurality of divided sub-regions.

일 실시예에서, S605 단계 이후에, 망막 신경 섬유층 두께에 따라 사용자의 녹내장 여부를 분류할 수 있다. In one embodiment, after step S605, whether or not the user has glaucoma may be classified according to the thickness of the retinal nerve fiber layer.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 장치(700)의 기능적 구성을 도시한 도면이다.7 is a diagram showing a functional configuration of an apparatus 700 for determining the thickness of the retinal nerve fiber layer based on deep learning in a color fundus image for glaucoma examination according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참고하면, 두께 결정 장치(700)는 획득부(710), 제어부(720), 저장부(730) 및 표시부(740)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the thickness determination device 700 may include an acquisition unit 710, a control unit 720, a storage unit 730, and a display unit 740.

획득부(710)는 사용자에 대한 색 안저 이미지(color fundus image)를 획득할 수 있다. 일 실시예에서, 획득부(710)는 안저 촬영 장치를 포함할 수 있다. The acquisition unit 710 may obtain a color fundus image of the user. In one embodiment, the acquisition unit 710 may include an fundus imaging device.

일 실시예에서, 획득부(710)는 통신부를 포함할 수 있다. 이 경우, 통신부는 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 통신부의 전부 또는 일부는 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부(transceiver)'로 지칭될 수 있다.In one embodiment, the acquisition unit 710 may include a communication unit. In this case, the communication unit may include at least one of a wired communication module and a wireless communication module. All or part of the communication unit may be referred to as a 'transmitter', a 'receiver', or a 'transceiver'.

제어부(720)는 색 안저 이미지를 다수의 하위 영역으로 분할하고, 분할된 다수의 하위 영역 각각을 두께 추정 딥러닝 모델에 적용하여 다수의 영역 각각에 대응하는 망막 신경 섬유층 두께(retinal nerve fiber layer thickness)를 산출할 수 있다. The control unit 720 divides the color fundus image into a plurality of sub-regions, and applies each of the divided sub-regions to a deep learning model for estimating the thickness to determine the retinal nerve fiber layer thickness corresponding to each of the plurality of regions. ) can be calculated.

일 실시예에서, 제어부(720)는 적어도 하나의 프로세서 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있다. 또한, 제어부(720)는 CP(communication processor)라 지칭될 수 있다. 제어부(720)는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 두께 결정 장치(700)의 동작을 제어할 수 있다. In one embodiment, the controller 720 may include at least one processor or microprocessor, or may be part of a processor. Also, the controller 720 may be referred to as a communication processor (CP). The controller 720 may control the operation of the thickness determining device 700 according to various embodiments of the present disclosure.

저장부(730)는 색 안저 이미지, 망막 신경 섬유층 두께, 사용자의 녹내장 여부의 분류 결과 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. The storage unit 730 may store at least one of a color fundus image, a retinal nerve fiber layer thickness, and a classification result of whether or not the user has glaucoma.

일 실시예에서, 저장부(730)는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부(730)는 제어부(720)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공할 수 있다.In one embodiment, the storage unit 730 may include volatile memory, non-volatile memory, or a combination of volatile and non-volatile memory. Also, the storage unit 730 may provide stored data according to the request of the control unit 720 .

표시부(740)는 두께 결정 장치(700)에서 처리되는 정보를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 표시부는 액정 디스플레이(LCD; Liquid Crystal Display), 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED; Organic LED) 디스플레이, 마이크로 전자기계 시스템(MEMS; Micro Electro Mechanical Systems) 디스플레이 및 전자 종이(electronic paper) 디스플레이 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The display unit 740 may indicate information processed by the thickness determining device 700 . For example, the display unit may include a Liquid Crystal Display (LCD), a Light Emitting Diode (LED) display, an Organic LED (OLED) display, and a Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) display. It may include at least one of a display and an electronic paper display.

도 7을 참고하면, 두께 결정 장치(700)는 획득부(710), 제어부(720), 저장부(730) 및 표시부(740)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예들에서 두께 결정 장치(700)는 도 7에 설명된 구성들이 필수적인 것은 아니어서, 도 7에 설명된 구성들보다 많은 구성들을 가지거나, 또는 그보다 적은 구성들을 가지는 것으로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the thickness determination device 700 may include an acquisition unit 710, a control unit 720, a storage unit 730, and a display unit 740. In various embodiments of the present invention, the thickness determination device 700 has more components than the components described in FIG. 7 or less components than those described in FIG. 7 because the configurations described in FIG. 7 are not essential. there is.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 통상의 기술자라면 본 발명의 본질적인 특성이 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.The above description is only illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

본 명세서에 개시된 다양한 실시예들은 순서에 관계없이 수행될 수 있으며, 동시에 또는 별도로 수행될 수 있다. The various embodiments disclosed herein may be performed out of order, concurrently or separately.

일 실시예에서, 본 명세서에서 설명되는 각 도면에서 적어도 하나의 단계가 생략되거나 추가될 수 있고, 역순으로 수행될 수도 있으며, 동시에 수행될 수도 있다. In one embodiment, at least one step may be omitted or added in each figure described herein, may be performed in reverse order, or may be performed concurrently.

본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The embodiments disclosed herein are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but are intended to explain, and the scope of the present invention is not limited by these embodiments.

본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.The protection scope of the present invention should be interpreted according to the claims, and all technical ideas within the equivalent range should be understood to be included in the scope of the present invention.

700: 두께 결정 장치
710: 획득부
720: 제어부
730: 저장부
740: 표시부
700: thickness determination device
710: acquisition unit
720: control unit
730: storage unit
740: display unit

Claims (8)

(a) 사용자에 대한 색 안저 이미지(color fundus image)를 획득하는 단계;
(b) 상기 색 안저 이미지를 다수의 하위 영역으로 분할하는 단계; 및
(c) 상기 분할된 다수의 하위 영역 각각을 두께 추정 딥러닝 모델에 적용하여 상기 다수의 하위 영역 각각에 대응하는 망막 신경 섬유층 두께(retinal nerve fiber layer thickness)를 산출하는 단계;
를 포함하는,
녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 방법.
(a) obtaining a color fundus image for the user;
(b) segmenting the color fundus image into a plurality of subregions; and
(c) calculating a retinal nerve fiber layer thickness corresponding to each of the plurality of sub-regions by applying a thickness estimation deep learning model to each of the plurality of sub-regions;
including,
Deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination method in color fundus images for glaucoma examination.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 색 안저 이미지에 대한 전처리를 수행하여 상기 색 안저 이미지로부터 시신경 유두(optic disc) 영역을 추출하는 단계; 및
상기 시신경 유두 영역을 상기 다수의 하위 영역으로 분할하는 단계;
를 포함하는,
녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 방법.
According to claim 1,
In step (b),
extracting an optic disc region from the color fundus image by pre-processing the color fundus image; and
dividing the optic nerve head region into the plurality of sub-regions;
including,
Deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination method in color fundus images for glaucoma examination.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계 이후에,
상기 망막 신경 섬유층 두께에 따라 상기 사용자의 녹내장 여부를 분류하는 단계;
를 더 포함하는,
녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 방법.
According to claim 1,
After step (c),
classifying whether or not the user has glaucoma according to the thickness of the retinal nerve fiber layer;
Including more,
Deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination method in color fundus images for glaucoma examination.
제1항에 있어서,
상기 다수의 하위 영역은, 상측두엽(superior-temporal, ST), 하측(inferior, II) 및 하측두엽(inferior-temporal, IT) 영역을 포함하는,
녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 방법.
According to claim 1,
The plurality of subregions include superior-temporal (ST), inferior (II) and inferior-temporal (IT) regions,
Deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination method in color fundus images for glaucoma examination.
사용자에 대한 색 안저 이미지(color fundus image)를 획득하는 획득부; 및
상기 색 안저 이미지를 다수의 하위 영역으로 분할하고,
상기 분할된 다수의 하위 영역 각각을 두께 추정 딥러닝 모델에 적용하여 상기 다수의 하위 영역 각각에 대응하는 망막 신경 섬유층 두께(retinal nerve fiber layer thickness)를 산출하는 제어부;
를 포함하는,
녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 장치.
an acquisition unit that acquires a color fundus image of the user; and
segmenting the color fundus image into multiple subregions;
a control unit for calculating a retinal nerve fiber layer thickness corresponding to each of the plurality of sub-regions by applying a thickness estimation deep learning model to each of the plurality of sub-regions;
including,
Deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination device in color fundus images for glaucoma examination.
제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 색 안저 이미지에 대한 전처리를 수행하여 상기 색 안저 이미지로부터 시신경 유두(optic disc) 영역을 추출하고,
상기 시신경 유두 영역을 상기 다수의 하위 영역으로 분할하는,
녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 장치.
According to claim 5,
The control unit,
Preprocessing is performed on the color fundus image to extract an optic disc region from the color fundus image;
Dividing the optic nerve head region into the plurality of sub-regions,
Deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination device in color fundus images for glaucoma examination.
제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 망막 신경 섬유층 두께에 따라 상기 사용자의 녹내장 여부를 분류하는,
녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 장치.
According to claim 5,
The control unit,
Classifying whether or not the user has glaucoma according to the thickness of the retinal nerve fiber layer,
Deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination device in color fundus images for glaucoma examination.
제5항에 있어서,
상기 다수의 하위 영역은, 상측두엽(superior-temporal, ST), 하측(inferior, II) 및 하측두엽(inferior-temporal, IT) 영역을 포함하는,
녹내장 검사를 위한 색 안저 이미지에서 딥러닝 기반 망막 신경 섬유층 두께 결정 장치.
According to claim 5,
The plurality of subregions include superior-temporal (ST), inferior (II) and inferior-temporal (IT) regions,
Deep learning-based retinal nerve fiber layer thickness determination device in color fundus images for glaucoma examination.
KR1020220105919A 2021-08-24 2022-08-24 A method and apparatus for Deep Learning-Based Determination of Retinal Nerve Fiber Layer Thickness in Color Fundus Photograph for Glaucoma Screening KR20230029559A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102635589B1 (en) * 2023-03-22 2024-02-07 가톨릭대학교 산학협력단 Apparatus, method and program for detecting choroidal vascular hyperpermeabilization in indocyanine green angiography

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200049182A (en) 2018-10-31 2020-05-08 동아대학교 산학협력단 The method and system for pre-perimetric glaucoma diagnosis

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