KR20230090378A - Bone metastasis detecting method using ct image and analysis apparatus - Google Patents

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Abstract

CT 영상을 이용한 골 전이 검출 방법은 분석장치가 대상자의 CT 영상을 입력받는 단계, 상기 분석장치가 상기 CT 영상에서 서로 다른 시점(view)들의 복수의 2D 영상들을 추출하는 단계, 상기 분석장치가 상기 복수의 2D 영상들을 사전에 학습한 신경망 모델에 입력하는 단계 및 상기 분석장치가 상기 신경망 모델이 출력하는 확률값을 기준으로 상기 대상자의 골 전이 여부를 판단하는 단계를 포함한다.A bone metastasis detection method using a CT image includes the steps of receiving a CT image of a subject by an analysis device, extracting a plurality of 2D images of different views from the CT image by the analysis device, and The method includes inputting a plurality of 2D images to a previously learned neural network model and determining, by the analysis device, whether or not bone metastasis of the subject is present based on a probability value output from the neural network model.

Description

CT 영상을 이용한 골 전이 검출 방법 및 분석장치{BONE METASTASIS DETECTING METHOD USING CT IMAGE AND ANALYSIS APPARATUS}Bone metastasis detection method and analysis device using CT image {BONE METASTASIS DETECTING METHOD USING CT IMAGE AND ANALYSIS APPARATUS}

이하 설명하는 기술은 CT 영상을 이용하여 자동으로 골 전이 여부를 검출하는 기법에 관한 것이다.The technique described below is CT It relates to a technique for automatically detecting bone metastases using images.

의료 분야에서 CT(Computed Tomography) 영상은 진단 및 치료를 위하여 흔하게 사용되는 영상이다. 골 전이(bone metastasis)는 원발암(폐암, 유방암, 전립선암 등)이 뼈로 전이한 상태이고, MRI 또는 CT를 이용하여 진단될 수 있다. In the medical field, CT (Computed Tomography) images are commonly used for diagnosis and treatment. Bone metastasis is a state in which a primary cancer (lung cancer, breast cancer, prostate cancer, etc.) has metastasized to bone, and can be diagnosed using MRI or CT.

한국공개특허 제10-2021-0020629호Korean Patent Publication No. 10-2021-0020629

최근 CT와 같은 의료 영상을 분석하여 병변을 검출하는 인공지능 기술이 활발하게 연구되고 있다. 다만, 종래 기법은 3차 공간의 특성을 갖는 CT 영상에서 특정 방향의 영상을 인공지능 모델에 입력하거나, 3D 볼륨 데이터를 한 번에 인공지능 모델이 입력하는 방식을 사용한다. 그러나 이와 같은 방식은 의료진이 다양한 방향에서 영상을 종합 판독하여 병변을 검출하는 방식에 비하여 검출 성능이 떨어지거나 위양성 확률이 높다는 한계가 있다.Recently, artificial intelligence technology for detecting lesions by analyzing medical images such as CT has been actively researched. However, conventional techniques use a method of inputting an image of a specific direction from a CT image having a tertiary space characteristic to an artificial intelligence model or inputting 3D volume data to an artificial intelligence model at once. However, this method has limitations in that the detection performance is poor or the false positive probability is high compared to the method in which the medical staff comprehensively reads images from various directions to detect lesions.

이하 설명하는 기술은 축상면(axial), 관상면(coronal) 및 시상면(sagittal) 방향의 영상들을 종합적으로 판단하는 인공지능 모델을 이용하여 골 전이를 검출하는 기법을 제공하고자 한다.The technique described below aims to provide a technique for detecting bone metastasis using an artificial intelligence model that comprehensively determines images in axial, coronal, and sagittal directions.

CT 영상을 이용한 골 전이 검출 방법은 분석장치가 대상자의 CT 영상을 입력받는 단계, 상기 분석장치가 상기 CT 영상에서 서로 다른 시점(view)들의 복수의 2D 영상들을 추출하는 단계, 상기 분석장치가 상기 복수의 2D 영상들을 사전에 학습한 신경망 모델에 입력하는 단계 및 상기 분석장치가 상기 신경망 모델이 출력하는 확률값을 기준으로 상기 대상자의 골 전이 여부를 판단하는 단계를 포함한다.A bone metastasis detection method using a CT image includes the steps of receiving a CT image of a subject by an analysis device, extracting a plurality of 2D images of different views from the CT image by the analysis device, and The method includes inputting a plurality of 2D images to a previously learned neural network model and determining, by the analysis device, whether or not bone metastasis of the subject is present based on a probability value output from the neural network model.

CT 영상을 입력받아 골 전이를 검출하는 분석장치는 대상자의 CT 영상을 입력받는 입력장치, CT 영상 중 서로 다른 시점(view)들의 복수의 2D 영상들을 입력받아 골 전이 여부의 확률값을 산출하는 신경망 모델을 저장하는 저장장치 및 상기 입력된 CT 영상에서 서로 다른 시점들에 대한 복수의 2D 영상들을 추출하여 상기 신경망 모델에 입력하고, 상기 신경망 모델이 출력하는 확률값을 기준으로 상기 대상자의 골 전이 여부를 판단하는 연산장치를 포함한다.An analysis device that receives a CT image and detects bone metastasis is an input device that receives a CT image of a subject and a neural network model that receives a plurality of 2D images from different views among the CT images and calculates a probability value of bone metastasis. A storage device for storing , and a plurality of 2D images of different viewpoints are extracted from the input CT image and inputted to the neural network model, and based on a probability value output by the neural network model, it is determined whether or not the subject has bone metastasis. It includes an arithmetic device that

이하 설명하는 기술은 골 전이 판단에 다양한 시점의 영상들을 한 번에 이용하여 위양성 또는 위음성 확률을 최소화할 수 있다. 이하 설명하는 기술은 다양한 시점의 영상들 각각에 대하여 어텐션(attention)으로 집중 분석할 영역을 설정하여 정확한 골 전이 판단을 할 수 있다. 이하 설명하는 기술을 이용하여 의료진을 위한 진단 보조 수단을 제공할 수 있다.The technique described below can minimize the probability of false positive or false negative by using images from various viewpoints at once to determine bone metastasis. The technology to be described below can accurately determine bone metastasis by setting a region to be analyzed intensively with attention for each of the images of various viewpoints. A diagnosis assisting means for a medical staff may be provided using the technology described below.

도 1은 CT 영상을 이용한 골 전이 검출 시스템에 대한 예이다.
도 2는 골 전이 검출을 위한 개략적인 과정의 예이다.
도 3은 골 전이 검출을 위한 신경망 모델의 예이다.
도 4는 CT 영상을 이용하여 골 전이 검출하는 분석장치의 예이다.
1 is an example of a bone metastasis detection system using a CT image.
2 is an example of a schematic process for bone metastasis detection.
3 is an example of a neural network model for bone metastasis detection.
4 is an example of an analysis device for detecting bone metastasis using a CT image.

이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the technology to be described below can have various changes and various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the technology described below to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the technology described below.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the above terms, and are merely used to distinguish one element from another. used only as For example, without departing from the scope of the technology described below, a first element may be referred to as a second element, and similarly, the second element may be referred to as a first element. The terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설명된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In terms used in this specification, singular expressions should be understood to include plural expressions unless clearly interpreted differently in context, and terms such as “comprising” refer to the described features, numbers, steps, operations, and components. , parts or combinations thereof, but it should be understood that it does not exclude the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, step-action components, parts or combinations thereof.

도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.Prior to a detailed description of the drawings, it is to be clarified that the classification of components in the present specification is merely a classification for each main function in charge of each component. That is, two or more components to be described below may be combined into one component, or one component may be divided into two or more for each more subdivided function. In addition, each component to be described below may additionally perform some or all of the functions of other components in addition to its main function, and some of the main functions of each component may be performed by other components. Of course, it may be dedicated and performed by .

또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In addition, in performing a method or method of operation, each process constituting the method may occur in a different order from the specified order unless a specific order is clearly described in context. That is, each process may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

이하 분석장치가 일정한 학습모델을 이용하여 CT을 이용하여 골 전이를 검출한다고 설명한다. 분석장치는 데이터 처리가 가능한 다양한 장치로 구현될 수 있다. 예컨대, 분석장치는 PC, 네트워크상의 서버, 스마트 기기, 전용 프로그램이 임베딩된 칩셋 등으로 구현될 수 있다.Hereinafter, it will be described that the analysis device detects bone metastases using CT using a certain learning model. The analysis device may be implemented with various devices capable of processing data. For example, the analysis device may be implemented as a PC, a server on a network, a smart device, a chipset in which a dedicated program is embedded, and the like.

학습 모델은 결정 트리, 랜덤 포레스트(random forest), KNN(K-nearest neighbor), 나이브 베이즈(Naive Bayes), SVM(support vector machine), ANN(artificial neural network) 등 다양한 유형이 있다.There are many types of learning models, including decision trees, random forests, K-nearest neighbors (KNNs), Naive Bayes, support vector machines (SVMs), and artificial neural networks (ANNs).

ANN(인공신경망)은 생물의 신경망을 모방한 통계학적 학습 알고리즘이다. 다양한 신경망 모델이 연구되고 있다. DNN(deep learning network)은 일반적인 인공신경망과 마찬가지로 복잡한 비선형 관계(non-linear relationship)들을 모델링할 수 있다. DNN은 다양한 유형의 모델이 연구되었다. 예컨대, CNN(Convolutional Neural Network), RNN(Recurrent Neural Network), RBM(Restricted Boltzmann Machine), DBN(Deep Belief Network), GAN(Generative Adversarial Network), RL(Relation Networks) 등이 있다. 이하 분석장치가 인공신경망 모델을 이용하여 의료 영상인 CT를 분석하여 골 전이를 검출한다고 가정한다.ANN (Artificial Neural Network) is a statistical learning algorithm that mimics biological neural networks. Various neural network models are being studied. A deep learning network (DNN) can model complex non-linear relationships like a general artificial neural network. Various types of DNN models have been studied. For example, there are a Convolutional Neural Network (CNN), a Recurrent Neural Network (RNN), a Restricted Boltzmann Machine (RBM), a Deep Belief Network (DBN), a Generative Adversarial Network (GAN), and Relation Networks (RL). Hereinafter, it is assumed that the analysis device detects bone metastasis by analyzing CT, which is a medical image, using an artificial neural network model.

도 1은 CT 영상을 이용한 골 전이 검출 시스템(100)에 대한 예이다.1 is an example of a bone metastasis detection system 100 using a CT image.

CT 장비(110)는 대상자의 복부 CT 영상을 생성한다. 대상자는 골 전이가 의심되는 환자일 수 있다. CT 장비(110)가 생성한 복부 CT 영상은 EMR(Electronic Medical Record, 120)에 저장될 수 있다. 도 1은 복부 CT를 기준으로 설명하고 있지만, 골 전이 여부는 검사 부위에 따라 머리, 팔, 다리 등일 수도 있다. The CT equipment 110 generates a CT image of the subject's abdomen. The subject may be a patient suspected of having bone metastasis. An abdominal CT image generated by the CT equipment 110 may be stored in an Electronic Medical Record (EMR) 120. Although FIG. 1 is described based on abdominal CT, bone metastasis may be the head, arms, legs, etc., depending on the examination site.

도 1에서 사용자(A)는 컴퓨터 단말(130)을 이용하여 대상자의 복부 CT 영상에서 골 전이 여부를 검출할 수 있다. 컴퓨터 단말(130)은 유선 또는 무선 네트워크를 통해 CT 장비(110) 또는 EMR(120)로부터 대상자의 복부 CT 영상을 입력받을 수 있다. 경우에 따라 컴퓨터 단말(130)은 CT 장비(110)와 물리적으로 연결된 장치일 수도 있다. 컴퓨터 단말(130)은 대상자의 복부 CT 영상에서 축상면 데이터, 시상면 데이터 및 관상면 데이터를 동시에 분석하여 대상자의 골 전이 여부를 검출할 수 있다. 컴퓨터 단말(130)은 축상면 데이터, 시상면 데이터 및 관상면 데이터를 사전에 학습된 신경망 모델에 입력하고, 신경망 모델이 출력하는 값을 기준으로 대상자의 골 전이 여부를 분류할 수 있다. 사용자 A는 컴퓨터 단말(130)에서 대상자의 골 전이 여부를 확인할 수 있다. In FIG. 1 , the user A may use the computer terminal 130 to detect bone metastases in the abdominal CT image of the subject. The computer terminal 130 may receive a CT image of the subject's abdomen from the CT equipment 110 or the EMR 120 through a wired or wireless network. In some cases, the computer terminal 130 may be a device physically connected to the CT equipment 110. The computer terminal 130 may simultaneously analyze axial plane data, sagittal plane data, and coronal plane data of the subject's abdominal CT image to detect bone metastasis in the subject. The computer terminal 130 may input axial plane data, sagittal plane data, and coronal plane data to a previously trained neural network model, and classify whether or not the subject has bone metastasis based on a value output from the neural network model. User A may check whether the subject has bone metastasis through the computer terminal 130 .

서버(140)는 네트워크를 통해 CT 장비(110) 또는 EMR(120)로부터 대상자의 복부 CT 영상을 입력받을 수 있다. 서버(140)는 대상자의 복부 CT 영상에서 축상면 데이터, 시상면 데이터 및 관상면 데이터를 동시에 분석하여 대상자의 골 전이 여부를 검출할 수 있다. 서버(140)는 축상면 데이터, 시상면 데이터 및 관상면 데이터를 사전에 학습된 신경망 모델에 입력하고, 신경망 모델이 출력하는 값을 기준으로 대상자의 골 전이 여부를 분류할 수 있다. 서버(140)는 분석 결과인 대상자의 골 전이 여부를 사용자 A의 단말에 전송할 수 있다. 사용자 A는 사용자 단말을 통해 대상자의 골 전이 여부를 확인할 수 있다. The server 140 may receive an abdominal CT image of the subject from the CT equipment 110 or the EMR 120 through a network. The server 140 may simultaneously analyze axial plane data, sagittal plane data, and coronal plane data of the subject's abdominal CT image to detect bone metastasis in the subject. The server 140 may input axial plane data, sagittal plane data, and coronal plane data to a previously trained neural network model, and classify whether or not the subject has bone metastasis based on a value output from the neural network model. The server 140 may transmit, as an analysis result, whether or not the subject has bone metastases to the user A's terminal. User A may check whether the subject has bone metastases through the user terminal.

컴퓨터 단말(130) 및/또는 서버(140)는 분석 결과인 대상자의 골 전이 여부를 EMR(120)에 저장할 수도 있다. The computer terminal 130 and/or the server 140 may store in the EMR 120 whether or not the subject has bone metastasis as an analysis result.

도 2는 골 전이 검출을 위한 개략적인 과정(200)의 예이다. 도 2는 분석장치가 학습된 신경망 모델을 이용하여 입력되는 대상자의 CT 영상에 대한 분석을 하는 과정의 예이다. 2 is an example of a schematic process 200 for bone metastasis detection. 2 is an example of a process in which an analysis device analyzes an input CT image of a subject using a learned neural network model.

분석장치는 입력된 CT 영상에서 축상면 데이터, 시상면 데이터 및 관상면 데이터를 각각 추출한다(210). CT 영상을 일정한 축 방향으로 연속된 슬라이스들로 구성된다. 분석장치는 축상면, 시상면 및 관상면 각각에 대하여 적어도 하나의 슬라이스를 선택할 수 있다. 나아가, 분석장치는 축상면, 시상면 및 관상면 각각에 대하여 복수의 슬라이스들을 선택할 수도 있다. 축상면, 시상면 및 관상면 각각에 대한 입력 슬라이스들의 개수는 후술한 신경망 모델의 구조에 따라 달라질 수 있다. The analysis device extracts axial plane data, sagittal plane data, and coronal plane data from the input CT image (210). A CT image is composed of consecutive slices in a certain axial direction. The analysis device may select at least one slice for each of the axial plane, the sagittal plane, and the coronal plane. Furthermore, the analysis device may select a plurality of slices for each of the axial, sagittal and coronal planes. The number of input slices for each of the axial plane, the sagittal plane, and the coronal plane may vary depending on the structure of the neural network model described later.

분석장치는 입력 CT 영상에 대한 전처리를 수행할 수 있다(220). (i) 분석장치는 CT 영상을 일정한 크기로 조절하거나 절단(crop)할 수 있다. (ii) 또한, 분석장치는 CT 영상의 노이즈(noise) 제거할 수 있다. 예컨대, 분석장치는 영상에 대한 침식(erosion) 및 팽창(dilation)을 수행하여 노이즈를 제거할 수 있다. 분석 장치는 오프닝(opening) 기법(침식과 팽창의 순차적 수행) 또는 클로징(closing) 기법(팽창과 침식의 순차적 수행)으로 노이즈를 제거할 수 있다. 분석장치는 CT 영상에서 추출한 축상면, 시상면 및 관상면의 슬라이스들 각각에 대하여 동일한 전처리를 할 수 있다.The analysis device may perform pre-processing on the input CT image (220). (i) The analysis device may adjust or crop the CT image to a certain size. (ii) Also, the analysis device can remove noise from the CT image. For example, the analysis device may remove noise by performing erosion and dilation on the image. The analysis device may remove noise by an opening technique (sequential performance of erosion and dilation) or a closing technique (sequential performance of dilation and erosion). The analysis device may perform the same pre-processing on each of the axial, sagittal, and coronal slices extracted from the CT image.

분석장치는 축상면 데이터, 시상면 데이터 및 관상면 데이터를 하나의 신경망 모델에 입력하여 골전이 여부를 검출할 수 있다(230). 신경망 모델은 축상면 데이터, 시상면 데이터 및 관상면 데이터를 입력받아 대상자의 골 전이 여부에 대한 확률값을 산출한다. 분석장치는 신경망 모델이 출력하는 확률값을 기준으로 대상자의 골 전이 여부를 결정할 수 있다. 예컨대, 분석장치는 확률값이 임계값 이상이면 골 전이라고 판단할 수 있다. 또는 분석장치는 확률값이 0과 1 사이에서 0에 가까우면 정상이고, 1에 가까우면 골 전이라고 판단할 수도 있다.The analysis device may detect bone metastasis by inputting axial plane data, sagittal plane data, and coronal plane data into one neural network model (230). The neural network model receives axial plane data, sagittal plane data, and coronal plane data and calculates a probability value for whether or not the subject has bone metastases. The analysis device may determine whether or not the subject has bone metastasis based on the probability value output by the neural network model. For example, if the probability value is greater than or equal to a threshold value, the analysis device may determine bone metastasis. Alternatively, the analysis device may determine that a probability value between 0 and 1 is normal if it is close to 0, and bone metastasis if it is close to 1.

도 2는 분석장치가 축상면, 시상면 및 관상면의 슬라이스를 이용한다고 설명하였다. 나아가, 분석장치는 3D CT 영상을 이용하여 특정한 방향의 2D 영상을 추출 내지 합성할 수도 있다. 따라서, 신경망 모델에 입력되는 서로 다른 시점의 영상들은 다양한 방향의 영상들일 수도 있다. 다만, 이하 설명의 편의를 위하여 3개의 서로 다른 시점들은 축상면, 시상면 및 관상면이라고 가정하고 설명한다.2 explains that the analysis device uses axial, sagittal, and coronal slices. Furthermore, the analysis device may extract or synthesize 2D images in a specific direction using 3D CT images. Accordingly, images of different viewpoints input to the neural network model may be images of various directions. However, for convenience of description below, it is assumed that the three different viewpoints are an axial plane, a sagittal plane, and a coronal plane.

도 3은 골 전이 검출을 위한 신경망 모델(300)의 예이다. 도 3은 신경망 모델(300)이 입력 영상을 기준으로 골 전이 여부를 검출(추론)하는 과정의 예이다. 따라서, 신경망 모델(300)은 사전에 학습 데이터를 이용하여 학습되었다고 가정한다. 도 3의 과정은 분석장치가 입력된 CT 영상을 신경망 모델(300)에 입력하여 수행되는 과정이다.3 is an example of a neural network model 300 for bone metastasis detection. 3 is an example of a process in which the neural network model 300 detects (infers) whether or not there is bone metastasis based on an input image. Therefore, it is assumed that the neural network model 300 has been trained using training data in advance. The process of FIG. 3 is a process performed by inputting the input CT image to the neural network model 300 by the analysis device.

도 3은 CNN 구조의 신경망 모델(300)을 도시한다. 신경망 모델(300)은 서로 다른 시점의 영상들을 처리하는 복수의 컨볼루션 계층(convolutional layer, 입력 계층)과 복수의 컨볼루션 계층에서 출력하는 특징들을 입력받아 최종적인 분류를 수행하는 전열결 계층(fully connected layer)으로 구성될 수 있다.3 shows a neural network model 300 with a CNN structure. The neural network model 300 includes a plurality of convolutional layers (input layers) that process images of different viewpoints and a fully convolutional layer (fully connected) that performs final classification by receiving features output from the plurality of convolutional layers. connected layer).

CT 영상에서 축상면 데이터, 관상면 데이터 및 시상면 데이터는 각각 서로 다른 컨볼루션 계층으로 입력된다.In the CT image, axial plane data, coronal plane data, and sagittal plane data are each input to different convolution layers.

제1 컨볼루션 계층(311)은 축상면 데이터를 입력받는다. 제1 컨볼루션 계층(311)은 하나의 슬라이스에서 특징을 추출할 수 있다. 나아가. 제1 컨볼루션 계층(311)은 동시에 복수의 슬라이스들에서 특징을 추출하도록 하나의 슬라이스를 처리하는 개별 계층으로 구성될 수도 있다.The first convolution layer 311 receives axial plane data. The first convolution layer 311 may extract features from one slice. Furthermore. The first convolution layer 311 may be configured as an individual layer that processes one slice to simultaneously extract features from a plurality of slices.

제1 어텐션 계층(attention layer, 312)은 축상면 데이터를 입력받는다. 제1 어텐션 계층(312)은 입력 데이터에서 특징을 추출하면서 검출 결과(골 전이 여부)에 영향을 주는 영역에 대한 정보를 산출하여 제1 어텐션 맵(attention map 1)을 생성한다. 제1 어텐션 맵은 제1 컨볼루션 계층(311)이 산출하는 특징에 대한 지역적 가중치 정보로 구성될 수 있다.The first attention layer 312 receives axial plane data. The first attention layer 312 generates a first attention map (attention map 1) by calculating information about a region that affects a detection result (whether there is bone metastasis) while extracting features from input data. The first attention map may be composed of regional weight information for features calculated by the first convolution layer 311 .

제1 컨볼루션 계층(311)은 컨볼루션 연산과 풀링 연산을 반복하면서 최종적으로 축상면 데이터에 대한 제1 특징맵(feature map 1)을 산출한다. 이때, 제1 컨볼루션 계층(311)은 제1 어텐션 맵을 적용하여 제1 특징 맵을 생성한다. The first convolution layer 311 repeats the convolution operation and the pooling operation to finally calculate a first feature map (feature map 1) for the on-axis plane data. At this time, the first convolution layer 311 generates a first feature map by applying the first attention map.

제2 컨볼루션 계층(321)은 관상면 데이터를 입력받는다. 제2 컨볼루션 계층(321)은 하나의 슬라이스에서 특징을 추출할 수 있다. 나아가. 제2 컨볼루션 계층(321)은 동시에 복수의 슬라이스들에서 특징을 추출하도록 하나의 슬라이스를 처리하는 개별 계층으로 구성될 수도 있다.The second convolution layer 321 receives coronal plane data. The second convolution layer 321 may extract features from one slice. Furthermore. The second convolution layer 321 may be composed of individual layers that process one slice to simultaneously extract features from a plurality of slices.

제2 어텐션 계층(322)은 관상면 데이터를 입력받는다. 제2 어텐션 계층(322)은 입력 데이터에서 특징을 추출하면서 검출 결과(골 전이 여부)에 영향을 주는 영역에 대한 정보를 산출하여 제2 어텐션 맵(attention map 2)을 생성한다. 제2 어텐션 맵은 제2 컨볼루션 계층(321)이 산출하는 특징에 대한 지역적 가중치 정보로 구성될 수 있다.The second attention layer 322 receives coronal plane data. The second attention layer 322 generates a second attention map (attention map 2) by calculating information about a region that affects a detection result (whether there is bone metastasis) while extracting features from input data. The second attention map may be composed of regional weight information for features calculated by the second convolution layer 321 .

제2 컨볼루션 계층(321)은 컨볼루션 연산과 풀링 연산을 반복하면서 최종적으로 축상면 데이터에 대한 제2 특징맵(feature map 2)을 산출한다. 이때, 제2 컨볼루션 계층(321)은 제2 어텐션 맵을 적용하여 제2 특징 맵을 생성한다. The second convolution layer 321 repeats the convolution operation and the pooling operation to finally calculate a second feature map (feature map 2) for the on-axis plane data. At this time, the second convolution layer 321 generates a second feature map by applying the second attention map.

제3 컨볼루션 계층(331)은 축상면 데이터를 입력받는다. 제3 컨볼루션 계층(331)은 하나의 슬라이스에서 특징을 추출할 수 있다. 나아가. 제3 컨볼루션 계층(331)은 동시에 복수의 슬라이스들에서 특징을 추출하도록 하나의 슬라이스를 처리하는 개별 계층으로 구성될 수도 있다.The third convolution layer 331 receives axial plane data. The third convolution layer 331 may extract features from one slice. Furthermore. The third convolution layer 331 may be configured as an individual layer that processes one slice to simultaneously extract features from a plurality of slices.

제3 어텐션 계층(332)은 축상면 데이터를 입력받는다. 제3 어텐션 계층(332)은 입력 데이터에서 특징을 추출하면서 검출 결과(골 전이 여부)에 영향을 주는 영역에 대한 정보를 산출하여 제3 어텐션 맵(attention map 3)을 생성한다. 제3 어텐션 맵은 제3 컨볼루션 계층(331)이 산출하는 특징에 대한 지역적 가중치 정보로 구성될 수 있다.The third attention layer 332 receives axial plane data. The third attention layer 332 generates a third attention map (attention map 3) by calculating information about a region that affects a detection result (bone metastasis) while extracting features from input data. The third attention map may be composed of regional weight information for features calculated by the third convolution layer 331 .

제3 컨볼루션 계층(331)은 컨볼루션 연산과 풀링 연산을 반복하면서 최종적으로 축상면 데이터에 대한 제3 특징맵(feature map 3)을 산출한다. 이때, 제3 컨볼루션 계층(331)은 제3 어텐션 맵을 적용하여 제3 특징 맵을 생성한다. The third convolution layer 331 repeats the convolution operation and the pooling operation to finally calculate a third feature map (feature map 3) for the on-axis plane data. At this time, the third convolution layer 331 generates a third feature map by applying the third attention map.

분석장치는 제1 특징맵, 제2 특징맵 및 제3 특징맵을 결합(concatenation)한다. 이때, 제1 컨볼루션 계층(311), 제2 컨볼루션 계층(321) 및 제3 컨볼루션 계층(331) 중 적어도 하나가 다수의 슬라이스에 대한 특징맵을 생성할 수 있다. 분석장치는 축상면, 시상면 및 관상면 중 적어도 하나에서 다수의 슬라이스들을 처리하는 경우, 전체 슬라이스들에 대한 특징맵을 결합할 수 있다. The analysis device concatenates the first feature map, the second feature map, and the third feature map. At this time, at least one of the first convolution layer 311, the second convolution layer 321, and the third convolution layer 331 may generate feature maps for a plurality of slices. When a plurality of slices are processed in at least one of an axial plane, a sagittal plane, and a coronal plane, the analysis device may combine feature maps of all slices.

나아가, 분석장치는 제1 특징맵, 제2 특징맵 및 제3 특징맵을 합산(sum)하거나 다른 연산을 하여 특징값을 후처리할 수도 있다. 이후 분석장치는 후처리한 특징맵을 전열결 계층(340)에 입력할 수 있다.Furthermore, the analysis device may post-process the feature values by summing the first feature map, the second feature map, and the third feature map or performing other operations. Thereafter, the analysis device may input the post-processed feature map to the pre-separation layer 340 .

전열결 계층(340)은 결합된 특징맵을 입력받는다고 가정한다. 전열결 계층(340)은 최종적으로 결합된 특징맵을 입력받아 대상자의 골 전이 여부에 대한 확률값을 산출한다.It is assumed that the total concatenation layer 340 receives the combined feature map. The total heat transfer layer 340 finally receives the combined feature map and calculates a probability value as to whether or not the subject has bone metastasis.

신경망 모델(300)의 학습은 도 3에서 설명하는 입력 데이터와 동일한 유형의 데이터 및 해당 입력 데이터의 라벨값(골 전이 여부)이 필요하다. 학습 장치는 학습 데이터를 이용한 지도 학습 과정을 통해 신경망 모델(300)을 학습시키며, 일정한 성능을 보일 때까지 학습 과정을 반복하게 된다. 학습 장치는 신경망 모델의 학습 과정을 수행하는 장치로서 데이터 처리가 가능한 컴퓨터 장치를 의미한다. Learning of the neural network model 300 requires the same type of data as the input data described in FIG. 3 and a label value (whether bone metastases or not) of the corresponding input data. The learning device learns the neural network model 300 through a supervised learning process using the learning data, and repeats the learning process until it shows a certain performance. The learning device refers to a computer device capable of processing data as a device that performs a learning process of a neural network model.

학습 장치는 학습 데이터인 CT 영상에 대하여 도 2에서 설명한 것과 같은 전처리 과정을 수행할 수 있다. 학습 장치는 위양성 검출을 최소화하기 위하여. 신경망 모델 학습시 골극(osteophyte) 등 골 전이암으로 오인받을 수 있는 영역이 포함된 데이터를 집중적으로 학습하거나, 위음성(미검출)을 최소화하기 위하여, 크기가 작거나(약 1,000 픽셀 이하) 어두운(300 HU 이하) 병변을 집중적으로 학습할 수도 있다.The learning device may perform the same preprocessing process as described in FIG. 2 on the CT image, which is learning data. Learning devices to minimize false positive detections. When training a neural network model, in order to intensively learn data that includes areas that can be mistaken for bone metastasis, such as osteophyte, or to minimize false negatives (undetected), the size is small (about 1,000 pixels or less) or dark ( 300 HU or less) lesions can be intensively studied.

도 4는 CT 영상을 이용하여 골 전이 검출하는 분석장치(400)의 예이다. 분석장치(400)는 전술한 분석장치(도 1의 130 및 140)에 해당한다. 분석장치(400)는 물리적으로 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 분석장치(400)는 PC와 같은 컴퓨터 장치, 네트워크의 서버, 데이터 처리 전용 칩셋 등의 형태를 가질 수 있다.4 is an example of an analysis device 400 that detects bone metastasis using a CT image. The analysis device 400 corresponds to the above-described analysis devices (130 and 140 in FIG. 1). The analysis device 400 may be physically implemented in various forms. For example, the analysis device 400 may have a form of a computer device such as a PC, a network server, and a chipset dedicated to data processing.

분석장치(400)는 저장장치(410), 메모리(420), 연산장치(430), 인터페이스 장치(440), 통신장치(450) 및 출력장치(460)를 포함할 수 있다.The analysis device 400 may include a storage device 410, a memory 420, an arithmetic device 430, an interface device 440, a communication device 450, and an output device 460.

저장장치(410)는 대상자의 CT 영상을 저장할 수 있다.The storage device 410 may store a CT image of the subject.

저장장치(410)는 전술한 신경망 모델을 저장할 수 있다. The storage device 410 may store the aforementioned neural network model.

저장장치(410)는 CT 영상을 전처리하는 프로그램을 저장할 수 있다.The storage device 410 may store a program for pre-processing the CT image.

저장장치(410)는 입력된 CT 영상에서 서로 다른 시점의 영상들을 추출하고, 추출한 서로 다른 시점의 영상들을 상기 신경망 모델에 입력하여 골 전이 여부를 검출하는 프로그램을 저장할 수 있다. 서로 다른 시점의 영상들은 축상면 영상, 관상면 영상 및 시상면 영상을 포함할 수 있다.The storage device 410 may store a program for extracting images of different viewpoints from the input CT image and inputting the extracted images of different viewpoints to the neural network model to detect bone metastasis. Images of different viewpoints may include an axial plane image, a coronal plane image, and a sagittal plane image.

메모리(420)는 분석장치(400)가 대상자의 골 전이 여부를 검출하는 과정에서 생성되는 데이터 및 정보 등을 저장할 수 있다.The memory 420 may store data and information generated in the course of the analysis device 400 detecting whether or not the subject has bone metastases.

인터페이스 장치(440)는 외부로부터 일정한 명령 및 데이터를 입력받는 장치이다. 인터페이스 장치(440)는 물리적으로 연결된 입력 장치 또는 외부 저장장치로부터 대상자의 CT 영상을 입력받을 수 있다. 인터페이스 장치(440)는 분석 결과를 외부 객체에 전달할 수도 있다.The interface device 440 is a device that receives certain commands and data from the outside. The interface device 440 may receive a CT image of the subject from a physically connected input device or an external storage device. The interface device 440 may transmit the analysis result to an external object.

통신장치(450)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 일정한 정보를 수신하고 전송하는 구성을 의미한다. 통신장치(450)는 외부 객체로부터 대상자의 CT 영상을 수신할 수 있다. 또는 통신장치(450)는 분석 결과를 사용자 단말과 같은 외부 객체에 송신할 수도 있다.The communication device 450 refers to a component that receives and transmits certain information through a wired or wireless network. The communication device 450 may receive a CT image of the subject from an external object. Alternatively, the communication device 450 may transmit the analysis result to an external object such as a user terminal.

인터페이스 장치(440) 및 통신장치(450)는 사용자 또는 다른 물리적 객체로부터 일정한 데이터를 주고받는 구성이므로, 포괄적으로 입출력장치라고도 명명할 수 있다. 대상자의 CT 영상을 입력받는 기능에 한정하면 인터페이스 장치(440) 및 통신장치(450)는 입력장치라고 할 수도 있다. Since the interface device 440 and the communication device 450 are configured to send and receive certain data from a user or other physical object, they can also be collectively referred to as input/output devices. The interface device 440 and the communication device 450 may also be referred to as input devices if the function of receiving the subject's CT image is limited.

출력장치(460)는 일정한 정보를 출력하는 장치이다. 출력장치(460)는 데이터 처리 과정에 필요한 인터페이스, 분석 결과 등을 출력할 수 있다. The output device 460 is a device that outputs certain information. The output device 460 may output interfaces and analysis results required for data processing.

연산 장치(430)는 저장장치(410)에 저장된 모델 내지 프로그램 코드를 이용하여 대상자의 골 전이 여부를 검출할 수 있다.The arithmetic device 430 may detect whether or not the subject has bone metastasis using the model or program code stored in the storage device 410 .

연산 장치(430)는 입력되는 대상자의 CT 영상에서 서로 다른 방향의 2D 영상들을 추출할 수 있다. 연산 장치(430)는 CT 영상에서 축상면 데이터, 관상면 데이터 및 시상면 데이터를 추출할 수 있다.The arithmetic device 430 may extract 2D images of different directions from an input CT image of the subject. The computing device 430 may extract axial plane data, coronal plane data, and sagittal plane data from the CT image.

연산 장치(430)는 CT 영상 또는 추출한 특정 방향의 영상들에 대하여 노이즈 제거와 같은 전처리를 수행할 수 있다.The arithmetic unit 430 may perform preprocessing such as noise removal on CT images or extracted images of a specific direction.

연산 장치(430)는 서로 다른 방향의 2D 영상들(예컨대, 축상면 데이터, 관상면 데이터 및 시상면 데이터)를 도 3에서 설명한 신경망 모델에 입력할 수 있다.The computing device 430 may input 2D images (eg, axial plane data, coronal plane data, and sagittal plane data) in different directions to the neural network model described in FIG. 3 .

연산 장치(430)는 신경망 모델이 출력하는 확률값을 기준으로 대상자의 골 전이 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 연산 장치(430)는 확률값이 임계값 이상이면 골 전이라고 판단할 수 있다. 또는 연산 장치(430)는 확률값이 0과 1 사이에서 0에 가까우면 정상이고, 1에 가까우면 골 전이라고 판단할 수도 있다.The calculation device 430 may determine whether or not the subject has bone metastasis based on a probability value output by the neural network model. For example, the calculator 430 may determine that bone metastasis occurs when the probability value is greater than or equal to a threshold value. Alternatively, the arithmetic device 430 may determine that the probability value is normal between 0 and 1 if it is close to 0, and if it is close to 1, it is bone metastasis.

연산 장치(430)는 데이터를 처리하고, 일정한 연산을 처리하는 프로세서, AP, 프로그램이 임베디드된 칩과 같은 장치일 수 있다.The arithmetic device 430 may be a device such as a processor, an AP, or a chip in which a program is embedded that processes data and performs certain arithmetic operations.

또한, 상술한 바와 같은 인공신경망 기반의 골 전이 검출 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 실행가능한 알고리즘을 포함하는 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현될 수 있다. 상기 프로그램은 일시적 또는 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다.In addition, the artificial neural network-based bone metastasis detection method as described above may be implemented as a program (or application) including an executable algorithm that can be executed on a computer. The program may be stored and provided in a temporary or non-transitory computer readable medium.

비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM (read-only memory), PROM (programmable read only memory), EPROM(Erasable PROM, EPROM) 또는 EEPROM(Electrically EPROM) 또는 플래시 메모리 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.A non-transitory readable medium is not a medium that stores data for a short moment, such as a register, cache, or memory, but a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device. Specifically, the various applications or programs described above are CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, ROM (read-only memory), PROM (programmable read only memory), EPROM (Erasable PROM, EPROM) Alternatively, it may be stored and provided in a non-transitory readable medium such as EEPROM (Electrically EPROM) or flash memory.

일시적 판독 가능 매체는 스태틱 램(Static RAM,SRAM), 다이내믹 램(Dynamic RAM,DRAM), 싱크로너스 디램 (Synchronous DRAM,SDRAM), 2배속 SDRAM(Double Data Rate SDRAM,DDR SDRAM), 증강형 SDRAM(Enhanced SDRAM,ESDRAM), 동기화 DRAM(Synclink DRAM,SLDRAM) 및 직접 램버스 램(Direct Rambus RAM,DRRAM) 과 같은 다양한 RAM을 의미한다.Temporary readable media include static RAM (SRAM), dynamic RAM (DRAM), synchronous DRAM (SDRAM), double data rate SDRAM (DDR SDRAM), and enhanced SDRAM (Enhanced SDRAM). SDRAM, ESDRAM), Synchronous DRAM (Synclink DRAM, SLDRAM) and Direct Rambus RAM (DRRAM).

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 전술한 기술에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 전술한 기술의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시례는 모두 전술한 기술의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.This embodiment and the drawings accompanying this specification clearly represent only a part of the technical idea included in the foregoing technology, and those skilled in the art can easily understand it within the scope of the technical idea included in the specification and drawings of the above technology. It will be obvious that all variations and specific examples that can be inferred are included in the scope of the above-described technology.

Claims (10)

분석장치가 대상자의 CT 영상을 입력받는 단계;
상기 분석장치가 상기 CT 영상에서 서로 다른 시점(view)들의 복수의 2D 영상들을 추출하는 단계;
상기 분석장치가 상기 복수의 2D 영상들을 사전에 학습한 신경망 모델에 입력하는 단계; 및
상기 분석장치가 상기 신경망 모델이 출력하는 확률값을 기준으로 상기 대상자의 골 전이 여부를 판단하는 단계를 포함하는 CT 영상을 이용한 골 전이 검출 방법.
receiving a CT image of the subject by an analysis device;
extracting, by the analysis device, a plurality of 2D images of different views from the CT image;
inputting, by the analysis device, the plurality of 2D images to a previously learned neural network model; and
Bone metastasis detection method using a CT image comprising the step of determining, by the analysis device, whether or not the subject has bone metastasis based on a probability value output from the neural network model.
제1항에 있어서,
상기 복수의 2D 영상들은 축상면 영상, 관상면 영상 및 시상면 영상을 포함하는 CT 영상을 이용한 골 전이 검출 방법.
According to claim 1,
The plurality of 2D images include an axial plane image, a coronal plane image, and a sagittal plane image. Bone metastasis detection method using CT images.
제1항에 있어서,
상기 신경망 모델은
상기 서로 다른 시점들 각각에 대한 복수의 슬라이스들을 입력받아 특징값을 출력하는 복수의 컨볼루션 계층들; 및
상기 복수의 컨볼루션 계층들이 각각 출력하는 특징값을 결합한 값을 입력받아 상기 확률값을 출력하는 전연결 계층을 포함하는 CT 영상을 이용한 골 전이 검출 방법.
According to claim 1,
The neural network model is
a plurality of convolution layers receiving a plurality of slices for each of the different viewpoints and outputting feature values; and
A method for detecting bone metastasis using a CT image comprising a pre-connected layer receiving a value obtained by combining feature values output from each of the plurality of convolution layers and outputting the probability value.
제1항에 있어서,
상기 신경망 모델은
상기 서로 다른 시점들 각각에 대한 복수의 슬라이스들을 입력받아 각 슬라이스에 대한 어텐션 맵을 생성하는 복수의 어텐션 계층들;
상기 서로 다른 시점들 각각에 대한 복수의 슬라이스들을 입력받아 대응하는 슬라이스에 대한 어텐션 맵을 적용하여 특징값을 출력하는 복수의 컨볼루션 계층들; 및
상기 복수의 컨볼루션 계층들이 각각 출력하는 특징값을 결합한 값을 입력받아 상기 확률값을 출력하는 전연결 계층을 포함하는 CT 영상을 이용한 골 전이 검출 방법.
According to claim 1,
The neural network model is
a plurality of attention layers receiving a plurality of slices for each of the different views and generating an attention map for each slice;
a plurality of convolution layers receiving a plurality of slices for each of the different viewpoints and outputting feature values by applying an attention map to a corresponding slice; and
A method for detecting bone metastasis using a CT image comprising a pre-connected layer receiving a value obtained by combining feature values output from each of the plurality of convolution layers and outputting the probability value.
제1항에 있어서,
상기 신경망 모델은
상기 2D 영상들 중 축상면 데이터를 입력받아 제1 어텐션 맵을 생성하는 제1 어텐션 계층;
상기 2D 영상들 중 상기 축상면 데이터를 입력받아 특징값을 출력하되, 상기 제1 어텐션 맵을 적용하여 제1 특징값을 출력하는 제1 컨볼루션 계층;
상기 2D 영상들 중 관상면 데이터를 입력받아 제2 어텐션 맵을 생성하는 제2 어텐션 계층;
상기 2D 영상들 중 상기 관상면 데이터를 입력받아 특징값을 출력하되, 상기 제2 어텐션 맵을 적용하여 제2 특징값을 출력하는 제2 컨볼루션 계층;
상기 2D 영상들 중 시상면 데이터를 입력받아 제3 어텐션 맵을 생성하는 제3 어텐션 계층;
상기 2D 영상들 중 상기 시상면 데이터를 입력받아 특징값을 출력하되, 상기 제3 어텐션 맵을 적용하여 제3 특징값을 출력하는 제3 컨볼루션 계층; 및
상기 제1 특징값, 상기 제2 특징값 및 상기 제3 특징값을 결합한 값을 입력받아 상기 확률값을 출력하는 전연결계층을 포함하는 CT 영상을 이용한 골 전이 검출 방법.
According to claim 1,
The neural network model is
a first attention layer generating a first attention map by receiving axial plane data from among the 2D images;
a first convolution layer that receives the axial plane data from among the 2D images and outputs a feature value, and outputs a first feature value by applying the first attention map;
a second attention layer generating a second attention map by receiving coronal plane data from among the 2D images;
a second convolution layer that receives the coronal plane data from among the 2D images and outputs feature values, and outputs second feature values by applying the second attention map;
a third attention layer generating a third attention map by receiving sagittal data from among the 2D images;
a third convolution layer that receives the sagittal plane data from among the 2D images and outputs a feature value, and outputs a third feature value by applying the third attention map; and
A bone metastasis detection method using a CT image comprising a full connection layer receiving a value obtained by combining the first feature value, the second feature value, and the third feature value and outputting the probability value.
대상자의 CT 영상을 입력받는 입력장치;
CT 영상 중 서로 다른 시점(view)들의 복수의 2D 영상들을 입력받아 골 전이 여부의 확률값을 산출하는 신경망 모델을 저장하는 저장장치; 및
상기 입력된 CT 영상에서 서로 다른 시점들에 대한 복수의 2D 영상들을 추출하여 상기 신경망 모델에 입력하고, 상기 신경망 모델이 출력하는 확률값을 기준으로 상기 대상자의 골 전이 여부를 판단하는 연산장치를 포함하는 CT 영상을 입력받아 골 전이를 검출하는 분석장치.
an input device that receives a CT image of the subject;
a storage device for storing a neural network model that receives a plurality of 2D images of different views from among CT images and calculates a probability value of bone metastasis; and
An arithmetic device for extracting a plurality of 2D images of different viewpoints from the input CT image, inputting the extracted 2D images to the neural network model, and determining whether the subject has bone metastasis based on a probability value output from the neural network model An analysis device that receives CT images and detects bone metastases.
제6항에 있어서,
상기 복수의 2D 영상들은 축상면 영상, 관상면 영상 및 시상면 영상을 포함하는 CT 영상을 입력받아 골 전이를 검출하는 분석장치.
According to claim 6,
The plurality of 2D images is an analysis device for detecting bone metastasis by receiving CT images including axial, coronal, and sagittal images.
제6항에 있어서,
상기 신경망 모델은
상기 서로 다른 시점들 각각에 대한 복수의 슬라이스들을 입력받아 특징값을 출력하는 복수의 컨볼루션 계층들; 및
상기 복수의 컨볼루션 계층들이 각각 출력하는 특징값을 결합한 값을 입력받아 상기 확률값을 출력하는 전연결 계층을 포함하는 CT 영상을 입력받아 골 전이를 검출하는 분석장치.
According to claim 6,
The neural network model is
a plurality of convolution layers receiving a plurality of slices for each of the different viewpoints and outputting feature values; and
An analysis device for detecting bone metastasis by receiving a CT image including a pre-connected layer that receives a value obtained by combining feature values output from each of the plurality of convolution layers and outputs the probability value.
제6항에 있어서,
상기 신경망 모델은
상기 서로 다른 시점들 각각에 대한 복수의 슬라이스들을 입력받아 각 슬라이스에 대한 어텐션 맵을 생성하는 복수의 어텐션 계층들;
상기 서로 다른 시점들 각각에 대한 복수의 슬라이스들을 입력받아 대응하는 슬라이스에 대한 어텐션 맵을 적용하여 특징값을 출력하는 복수의 컨볼루션 계층들; 및
상기 복수의 컨볼루션 계층들이 각각 출력하는 특징값을 결합한 값을 입력받아 상기 확률값을 출력하는 전연결 계층을 포함하는 CT 영상을 입력받아 골 전이를 검출하는 분석장치.
According to claim 6,
The neural network model is
a plurality of attention layers receiving a plurality of slices for each of the different views and generating an attention map for each slice;
a plurality of convolution layers receiving a plurality of slices for each of the different viewpoints and outputting feature values by applying an attention map to a corresponding slice; and
An analysis device for detecting bone metastasis by receiving a CT image including a pre-connected layer that receives a value obtained by combining feature values output from each of the plurality of convolution layers and outputs the probability value.
제6항에 있어서,
상기 신경망 모델은
상기 2D 영상들 중 축상면 데이터를 입력받아 제1 어텐션 맵을 생성하는 제1 어텐션 계층;
상기 2D 영상들 중 상기 축상면 데이터를 입력받아 특징값을 출력하되, 상기 제1 어텐션 맵을 적용하여 제1 특징값을 출력하는 제1 컨볼루션 계층;
상기 2D 영상들 중 관상면 데이터를 입력받아 제2 어텐션 맵을 생성하는 제2 어텐션 계층;
상기 2D 영상들 중 상기 관상면 데이터를 입력받아 특징값을 출력하되, 상기 제2 어텐션 맵을 적용하여 제2 특징값을 출력하는 제2 컨볼루션 계층;
상기 2D 영상들 중 시상면 데이터를 입력받아 제3 어텐션 맵을 생성하는 제3 어텐션 계층;
상기 2D 영상들 중 상기 시상면 데이터를 입력받아 특징값을 출력하되, 상기 제3 어텐션 맵을 적용하여 제3 특징값을 출력하는 제3 컨볼루션 계층; 및
상기 제1 특징값, 상기 제2 특징값 및 상기 제3 특징값을 결합한 값을 입력받아 상기 확률값을 출력하는 전연결계층을 포함하는 CT 영상을 입력받아 골 전이를 검출하는 분석장치.
According to claim 6,
The neural network model is
a first attention layer generating a first attention map by receiving axial plane data from among the 2D images;
a first convolution layer that receives the axial plane data from among the 2D images and outputs a feature value, and outputs a first feature value by applying the first attention map;
a second attention layer generating a second attention map by receiving coronal plane data from among the 2D images;
a second convolution layer that receives the coronal plane data from among the 2D images and outputs feature values, and outputs second feature values by applying the second attention map;
a third attention layer generating a third attention map by receiving sagittal data from among the 2D images;
a third convolution layer which receives the sagittal plane data from among the 2D images and outputs a feature value, and outputs a third feature value by applying the third attention map; and
An analysis device that detects bone metastasis by receiving a CT image including a full connection layer that receives a value obtained by combining the first feature value, the second feature value, and the third feature value and outputs the probability value.
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