KR20240109873A - 3 dimensional heatmap generating method using 2 dimensional medical image and image processing apparatus - Google Patents

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KR20240109873A
KR20240109873A KR1020230001971A KR20230001971A KR20240109873A KR 20240109873 A KR20240109873 A KR 20240109873A KR 1020230001971 A KR1020230001971 A KR 1020230001971A KR 20230001971 A KR20230001971 A KR 20230001971A KR 20240109873 A KR20240109873 A KR 20240109873A
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김경수
정명진
오성제
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사회복지법인 삼성생명공익재단
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Abstract

2차원 의료 영상을 이용하여 3차원 히트맵을 생성하는 방법은 영상처리장치가 서로 다른 방향에 대한 대상자의 2차원 의료 영상들을 입력받는 단계, 상기 영상처리장치가 상기 2차원 의료 영상들을 각각 딥러닝 모델에 입력하여 2차원 히트맵들을 생성하는 단계, 상기 영상처리장치가 상기 서로 다른 방향에 대한 2차원 히트맵을 결합하여 3차원 히트맵을 생성하는 단계 및 상기 영상처리장치가 상기 3차원 히트맵에서 일정 임계값 이하의 강도값을 갖는 영역을 제거하는 단계를 포함한다.A method of generating a 3D heat map using 2D medical images includes the steps of an image processing device receiving 2D medical images of a subject in different directions, and the image processing device performing deep learning on each of the 2D medical images. Generating two-dimensional heat maps by inputting them into a model, generating a three-dimensional heat map by the image processing device combining the two-dimensional heat maps for different directions, and generating the three-dimensional heat map by the image processing device. It includes removing areas with intensity values below a certain threshold.

Description

2차원 의료 영상을 이용하여 3차원 히트맵을 생성하는 방법 및 영상처리장치{3 DIMENSIONAL HEATMAP GENERATING METHOD USING 2 DIMENSIONAL MEDICAL IMAGE AND IMAGE PROCESSING APPARATUS}Method and image processing device for generating 3D heatmap using 2D medical image {3 DIMENSIONAL HEATMAP GENERATING METHOD USING 2 DIMENSIONAL MEDICAL IMAGE AND IMAGE PROCESSING APPARATUS}

이하 설명하는 기술은 2차원 의료 영상을 해석하는 인공지능 모델이 산출하는 2차원 히트맵(heatmap)들을 3차원 히트맵으로 재구성하는 기법에 관한 것이다.The technology described below relates to a technique for reconstructing 2D heatmaps generated by an artificial intelligence model that interprets 2D medical images into 3D heatmaps.

의료 영상은 대상자의 질환 진단에 활용되는 대표적인 도구이다. 예컨대, 흉부 CT(Computer Tomography)는 대상자의 폐질환을 진단하는데 사용될 수 있다. Medical imaging is a representative tool used to diagnose a patient's disease. For example, chest CT (Computer Tomography) can be used to diagnose a subject's lung disease.

최근 의료 영상을 해석하는 다양한 인공지능 모델이 연구되고 있다. 인공지능 모델은 의료 영상을 해석하여 대상자의 표현형에 대한 정보를 산출할 수 있다. 또한 인공지능 모델은 질환과 관련된 영역을 시각화하여 제공할 수도 있다. 대표적으로 CAM(Class Activation Map)은 입력 프레임에서 추론에 중요한 영역을 히트맵 형태로 시각화하는 기술이다.Recently, various artificial intelligence models that interpret medical images are being studied. Artificial intelligence models can interpret medical images and calculate information about the subject's phenotype. Additionally, the artificial intelligence model can provide visualization of areas related to the disease. Typically, CAM (Class Activation Map) is a technology that visualizes areas important for inference in an input frame in the form of a heatmap.

미국공개특허 US2022-0157048호US Published Patent US2022-0157048

2차원 의료 영상에 대한 히트맵은 누락되는 차원에 대한 위치정보가 손실된다. 한편, 3차원 인공지능 모델이 3차원 의료 영상에 대한 히트맵을 제공할 수 있지만 2차원 영상의 히트맵보다 미세한 영역을 시각화하기 어렵다.Heatmaps for 2D medical images lose location information for missing dimensions. Meanwhile, although 3D artificial intelligence models can provide heatmaps for 3D medical images, it is difficult to visualize finer areas than heatmaps for 2D images.

이하 설명하는 기술은 2차원 히트맵들을 이용하여 3차원 히트맵을 재구성하는 기법을 제공하고자 한다.The technology described below seeks to provide a technique for reconstructing a 3D heatmap using 2D heatmaps.

2차원 의료 영상을 이용하여 3차원 히트맵을 생성하는 방법은 영상처리장치가 서로 다른 방향에 대한 대상자의 2차원 의료 영상들을 입력받는 단계, 상기 영상처리장치가 상기 2차원 의료 영상들을 각각 딥러닝 모델에 입력하여 2차원 히트맵들을 생성하는 단계, 상기 영상처리장치가 상기 서로 다른 방향에 대한 2차원 히트맵을 결합하여 3차원 히트맵을 생성하는 단계 및 상기 영상처리장치가 상기 3차원 히트맵에서 일정 임계값 이하의 강도값을 갖는 영역을 제거하는 단계를 포함한다.A method of generating a 3D heat map using 2D medical images includes the steps of an image processing device receiving 2D medical images of a subject in different directions, and the image processing device performing deep learning on each of the 2D medical images. Generating two-dimensional heat maps by inputting them into a model, generating a three-dimensional heat map by the image processing device combining the two-dimensional heat maps for different directions, and generating the three-dimensional heat map by the image processing device. It includes removing areas with intensity values below a certain threshold.

3차원 히트맵을 생성하는 영상처리장치는 서로 다른 방향에 대한 대상자의 2차원 의료 영상들을 입력받는 인터페이스 장치, 2차원 의료 영상을 입력받아 2차원 히트맵을 생성하는 딥러닝 모델을 저장하는 저장장치 및 상기 입력된 2차원 의료 영상들을 각각 딥러닝 모델에 입력하여 2차원 히트맵들을 생성하고, 상기 서로 다른 방향에 대한 2차원 히트맵을 결합하여 3차원 히트맵을 생성하고, 상기 3차원 히트맵에서 일정 임계값 이하의 강도값을 갖는 영역을 제거하는 연산장치를 포함한다.The image processing device that generates a 3D heat map is an interface device that receives 2D medical images of a subject in different directions, and a storage device that stores a deep learning model that receives 2D medical images and generates a 2D heatmap. and inputting the input 2-dimensional medical images into a deep learning model to generate 2-dimensional heat maps, combining the 2-dimensional heat maps for different directions to generate a 3-dimensional heat map, and generating the 3-dimensional heat map. It includes an arithmetic device that removes areas with intensity values below a certain threshold.

이하 설명하는 기술은 의료 영상에 대한 2차원 히트맵을 이용하여 미세한 영역을 시각화하면서도 손실되는 위치 정보 없는 3차원 히트맵을 제공한다. 이하 설명하는 기술은 3차원에서 비정상 영역의 위치 및 정보를 정확하게 시각화하여 진단이나 치료에 활용할 수 있다.The technology described below uses a 2D heatmap for medical images to visualize fine areas while providing a 3D heatmap without loss of location information. The technology described below can be used for diagnosis or treatment by accurately visualizing the location and information of abnormal areas in three dimensions.

도 1은 의료 영상에 대한 3차원 히트맵을 제공하는 시스템에 대한 예이다.
도 2는 의료 영상에 대한 3차원 히트맵을 생성하는 과정에 대한 예이다.
도 3은 의료 영상의 2차원 히트맵들을 이용하여 3차원 히트맵을 생성하는 과정에 대한 예이다.
도 4는 의료 영상에 대한 3차원 히트맵을 생성하는 영상처리장치에 대한 예이다.
Figure 1 is an example of a system that provides a 3D heatmap for medical images.
Figure 2 is an example of a process for generating a 3D heatmap for a medical image.
Figure 3 is an example of a process for generating a 3D heatmap using 2D heatmaps of medical images.
Figure 4 is an example of an image processing device that generates a 3D heat map for a medical 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.The technology described below may be subject to various changes and may have various embodiments, and 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 should be understood to include all changes, equivalents, and 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 components, but the components are not limited by the terms, and are only used for the purpose of distinguishing one component from other components. It is used only as For example, a first component may be named a second component without departing from the scope of the technology described below, and similarly, the second component may also be named a first component. The term and/or includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated 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 from the context, and terms such as “including” refer to the described features, numbers, steps, operations, and components. , it means the existence of parts or a combination thereof, but should be understood as not excluding the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, step operation 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.Before providing a detailed description of the drawings, it would be clarified that the division of components in this specification is merely a division according to the main function each component is responsible for. That is, two or more components, which will be described below, may be combined into one component, or one component may be divided into two or more components for more detailed functions. In addition to the main functions it is responsible for, each of the components described below may additionally perform some or all of the functions handled by other components, and some of the main functions handled by each component may be performed by other components. Of course, it can also be carried out exclusively 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, when performing a method or operation method, each process that makes up the method may occur in a different order from the specified order unless a specific order is clearly stated in the context. That is, each process may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the opposite order.

이하 설명하는 기술은 의료 영상에 대한 히트맵을 제공하는 기법이다. 히트맵은 진단에 중요한 영역, 병변이 위치한 영역 등을 구분되는 색상으로 표현할 수 있다. 의료 영상은 X-ray, CT, MRI(Magnetic Resonance Imaging) 등 다양할 수 있다. The technology described below is a technique that provides heat maps for medical images. Heatmaps can express areas important for diagnosis and areas where lesions are located using distinct colors. Medical images can be diverse, including X-ray, CT, and MRI (Magnetic Resonance Imaging).

이하 영상처리장치가 학습모델을 이용하여 의료 영상의 2차원 히트맵들을 3차원 히트맵으로 재구성한다고 설명한다. 영상처리장치는 영상 처리가 가능한 컴퓨터 장치에 해당한다. 영상처리장치는 PC, 네트워크상의 서버, 스마트 기기, 전용 프로그램이 임베딩된 칩셋 등으로 구현될 수 있다.Hereinafter, it will be explained that the image processing device uses a learning model to reconstruct 2D heat maps of medical images into 3D heat maps. An image processing device is a computer device capable of processing images. An image processing device can be implemented as a PC, a server on a network, a smart device, or a chipset with an embedded dedicated program.

학습모델은 2차원 영상을 입력받아 2차원 히트맵을 생성한다. 학습모델은 CNN(Convolutional Neural Network) 기반의 모델일 수 있다. 설명의 편의를 위하여 이하 학습모델은 CAM을 생성하는 모델이라고 가정한다. 예컨대, 딥러닝 모델은 마지막 계층에 일반적인 FC(fully connected layer)를 사용하지 않고, 전역 평균 풀링(global average pooling)을 수행하는 계층을 둘 수 있다. 이하 입력받은 영상에 대한 히트맵을 생성하는 모델을 시각화 모델이라고 명명한다.The learning model receives two-dimensional images as input and creates a two-dimensional heat map. The learning model may be a CNN (Convolutional Neural Network)-based model. For convenience of explanation, it is assumed that the learning model below is a model that generates CAM. For example, a deep learning model may have a layer that performs global average pooling in the last layer, rather than using a typical fully connected layer (FC). Hereinafter, the model that generates a heatmap for the input image is called a visualization model.

도 1은 의료 영상에 대한 3차원 히트맵을 제공하는 시스템에 대한 예이다. 도 1에서 영상처리장치는 컴퓨터 단말(130) 및 서버(140)인 예를 도시하였다.Figure 1 is an example of a system that provides a 3D heatmap for medical images. FIG. 1 shows an example in which the image processing device is a computer terminal 130 and a server 140.

의료 영상 장비(110)는 대상자(환자)에 대한 의료 영상을 생성한다. 의료 영상 장비(110)는 CT 장비, MRI 장비 등일 수 있다. 해당 의료 영상은 다수의 슬라이스들로 구성되는 영상일 수 있다. 의료 영상 장비(110)는 생성한 의료 영상을 EMR(Electronic Medical Record, 120) 또는 별도의 데이터베이스(DB)에 저장할 수 있다.The medical imaging equipment 110 generates medical images for the subject (patient). Medical imaging equipment 110 may be CT equipment, MRI equipment, etc. The medical image may be an image composed of multiple slices. The medical imaging equipment 110 may store the generated medical images in an Electronic Medical Record (EMR) 120 or a separate database (DB).

컴퓨터 단말(130)은 유선 또는 무선 네트워크를 통해 의료 영상 장비(110) 또는 EMR(120)로부터 의료 영상을 입력받을 수 있다. 컴퓨터 단말(130)은 CNN 기반의 시각화 모델을 이용하여 2차원 영상들(슬라이스들) 각각에 대한 2차원 히트맵들을 생성한다. 컴퓨터 단말(130)은 2차원 히트맵들을 3차원 히트맵으로 재구성한다. 사용자 A는 컴퓨터 단말(130)에서 3차원 히트맵을 확인할 수 있다.The computer terminal 130 may receive medical images from the medical imaging equipment 110 or the EMR 120 through a wired or wireless network. The computer terminal 130 generates two-dimensional heat maps for each two-dimensional images (slices) using a CNN-based visualization model. The computer terminal 130 reconstructs the 2D heat maps into 3D heat maps. User A can check the 3D heat map on the computer terminal 130.

서버(140)는 의료 영상 장비(110) 또는 EMR(120)로부터 의료 영상을 수신할 수 있다. 서버(140)는 CNN 기반의 시각화 모델을 이용하여 2차원 영상들(슬라이스들) 각각에 대한 2차원 히트맵들을 생성한다. 서버(140)는 2차원 히트맵들을 3차원 히트맵으로 재구성한다. 서버(140)는 3차원 히트맵를 사용자 A의 단말에 전송할 수 있다. The server 140 may receive medical images from the medical imaging equipment 110 or the EMR 120. The server 140 generates two-dimensional heat maps for each two-dimensional images (slices) using a CNN-based visualization model. The server 140 reconstructs the 2D heatmaps into 3D heatmaps. The server 140 may transmit the 3D heatmap to user A's terminal.

컴퓨터 단말(130) 및/또는 서버(140)는 3차원 히트맵를 EMR(120)에 저장할 수도 있다.The computer terminal 130 and/or the server 140 may store the 3D heat map in the EMR 120.

도 2는 의료 영상에 대한 3차원 히트맵을 생성하는 과정(200)에 대한 예이다. 영상처리장치는 대상자의 의료 영상을 입력받는다(210). 도 2는 흉부 의료 영상의 예이다. 영상처리장치는 3차원 CT 데이터를 입력받을 수 있다. 이 경우 영상처리장치는 3차원 CT를 일정한 방향으로 투사하여 2차원 의료 영상을 추출할 수 있다(220). 예컨대, 영상처리장치는 3차원 CT를 축상면(axial), 시상면(sagittal) 및 관상면(Coronal)으로 투사하여 각 방향에 대한 2차원 의료 영상을 추출할 수 있다. 경우에 따라서 영상처리장치는 서로 다른 방향에 대한 2차원 의료 영상들을 입력받을 수도 있다.Figure 2 is an example of a process 200 for generating a 3D heatmap for a medical image. The image processing device receives the subject's medical image (210). Figure 2 is an example of a chest medical image. The image processing device can receive 3D CT data. In this case, the image processing device can extract a 2D medical image by projecting the 3D CT in a certain direction (220). For example, an image processing device can project a 3D CT into the axial, sagittal, and coronal planes to extract two-dimensional medical images for each direction. In some cases, the image processing device may receive two-dimensional medical images from different directions.

영상처리장치는 2차원 의료 영상들 각각을 시각화 모델에 입력하여 각 영상에 대한 2차원 히트맵을 생성할 수 있다(230). 시각화 모델은 2차원 의료 영상을 처리하는 CNN 기반의 모델(2D AI)일 수 있다. The image processing device can input each of the two-dimensional medical images into a visualization model and generate a two-dimensional heat map for each image (230). The visualization model may be a CNN-based model (2D AI) that processes two-dimensional medical images.

영상처리장치는 다수의 2차원 히트맵을 재구성하여 3차원 히트맵을 생성할 수 있다(240).The image processing device can generate a 3D heatmap by reconstructing multiple 2D heatmaps (240).

2차원 히트맵들을 이용하여 3차원 히트맵을 생성하는 과정을 보다 상세하게 설명한다. 도 3은 의료 영상의 2차원 히트맵들을 이용하여 3차원 히트맵을 생성하는 과정(300)에 대한 예이다. 도 3은 흉부 의료 영상의 예이다. 도 3은 좌측 폐와 우측 폐 각각에 대한 히트맵을 생성하는 과정의 예이다.The process of generating a 3D heatmap using 2D heatmaps is explained in more detail. Figure 3 is an example of a process 300 of generating a 3D heatmap using 2D heatmaps of medical images. Figure 3 is an example of a chest medical image. Figure 3 is an example of the process of generating heatmaps for the left lung and right lung, respectively.

영상처리장치는 좌측 폐 및 우측 폐 각각에 대하여 2차원 히트맵을 생성한다(310). 영상처리장치는 3차원 CT 영상을 3개의 서로 다른 방향(예컨대, 축상면, 시상면 및 관상면)으로 투사하여 3개 서로 다른 방향에 대한 2차원 영상을 획득할 수 있다. 영상처리장치는 좌측 폐 및 우측 폐 각각에 대하여 3개의 방향에 대한 2차원 영상을 획득할 수 있다. 영상처리장치는 2차원 영상 각각을 시각화 모델에 입력하여 2차원 히트맵을 생성할 수 있다.The image processing device generates a two-dimensional heat map for each of the left lung and right lung (310). The image processing device can acquire two-dimensional images in three different directions by projecting a three-dimensional CT image in three different directions (eg, axial plane, sagittal plane, and coronal plane). The image processing device can acquire two-dimensional images in three directions for each of the left lung and right lung. The image processing device can generate a two-dimensional heat map by inputting each two-dimensional image into a visualization model.

영상처리장치는 하나의 방향에 대한 연속된 2차원 영상(슬라이스)들 각각의 히트맵으로 생성한다. 영상처리장치는 하나의 방향에 대한 연속된 2차원 히트맵을 쌓아서 일종의 3차원 히트맵을 생성할 수 있다. 한 방향의 2차원 히트맵을 이용하여 생성되는 3차원 히트맵을 초기 3차원 히트맵이라고 명명한다. 다만, 초기 3차원 히트맵은 2차원 영상을 이용하여 생성되기 때문에 다른 방향(차원)의 정보가 누락될 수 있다. An image processing device generates a heat map for each continuous two-dimensional image (slice) in one direction. An image processing device can generate a type of 3D heatmap by stacking continuous 2D heatmaps in one direction. A 3D heatmap generated using a one-directional 2D heatmap is called an initial 3D heatmap. However, because the initial 3D heatmap is created using a 2D image, information in other directions (dimensions) may be missing.

영상처리장치는 일정한 3차원 영역에 맞추어 연속된 2차원 히트맵들을 정렬하면서 초기 3차원 히트맵을 생성할 수 있다(320). 이때 일정한 3차원 영역은 탬플릿(template) 또는 마스크로 정의될 수 있다. 영상처리장치는 일정한 3차원 영역에서 3개의 방향에 대한 초기 3차원 히트맵을 정렬하면서 하나의 초기 3차원 히트맵에서 특정 위치의 정보가 누락되었는지 알 수 있다. 특정 차원에서 정보가 누락된 경우, 영상처리장치는 다른 차원(방향)의 히트맵을 복제하여 누락된 정보를 보존 내지 복원할 수 있다. The image processing device can generate an initial 3D heatmap by aligning consecutive 2D heatmaps to a certain 3D area (320). At this time, a certain three-dimensional area may be defined as a template or mask. The image processing device sorts the initial 3D heatmaps for three directions in a certain 3D area and can determine whether information at a specific location is missing from one initial 3D heatmap. If information is missing in a specific dimension, the image processing device can preserve or restore the missing information by replicating a heat map in another dimension (direction).

영상처리장치는 3개의 방향에 대한 초기 3차원 히트맵을 결합하여 최종적으로 하나의 3차원 히트맵을 생성할 수 있다(330). The image processing device can combine the initial 3D heat maps for the three directions to ultimately generate one 3D heat map (330).

이때 최종 3차원 히트맵은 다수의 히트맵을 합하면서 각 3차원 위치별 영향력이 큰 위치의 강도(intensity) 값이 높아지며 3차원 위치 정보의 손실이 줄어든다. 하지만, 최종 3차원 히트맵은 복제된 3차원 데이터를 모두 합했기데 불필요한 영역에 높은 값을 포함할 가능성이 있다. 이 경우 영상처리장치는 최종 3차원 히트맵에 대한 후처리를 수행할 수 있다. 영상처리장치는 전체 3차원 히트맵에서 일정한 임계값 이하의 값(색상값)을 갖는 지점이나 영역을 제거할 수 있다(340). 예컨대, 영상처리장치는 전체 3차원 히트맵에서 50%에 해당하는 강도값(intensity)을 결정하고, 해당 강도값 이하의 영역을 제거할 수 있다.At this time, as the final 3D heatmap combines multiple heatmaps, the intensity value of the highly influential location for each 3D location increases, and the loss of 3D location information is reduced. However, the final 3D heatmap is a sum of all replicated 3D data, but there is a possibility that unnecessary areas contain high values. In this case, the image processing device can perform post-processing on the final 3D heatmap. The image processing device can remove points or areas with a value (color value) below a certain threshold from the entire 3D heatmap (340). For example, the image processing device may determine an intensity value corresponding to 50% of the entire 3D heatmap and remove areas below the intensity value.

도 4는 의료 영상에 대한 3차원 히트맵을 생성하는 영상처리장치(400)에 대한 예이다. 영상처리장치(400)는 전술한 영상처리장치(도 1의 130 및 140)에 해당한다. 영상처리장치(400)는 물리적으로 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 영상처리장치(400)는 PC와 같은 컴퓨터 장치, 네트워크의 서버, 데이터 처리 전용 칩셋 등의 형태를 가질 수 있다.Figure 4 is an example of an image processing device 400 that generates a 3D heat map for a medical image. The image processing device 400 corresponds to the image processing device described above (130 and 140 in FIG. 1). The image processing device 400 may be physically implemented in various forms. For example, the image processing device 400 may take the form of a computer device such as a PC, a network server, or a chipset dedicated to data processing.

영상처리장치(400)는 저장장치(410), 메모리(420), 연산장치(430), 인터페이스 장치(440), 통신장치(450) 및 출력장치(460)를 포함할 수 있다.The image processing 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 의료 영상을 저장할 수 있다. 이때 의료 영상은 3차원 의료 영상 또는 2차원 슬라이스들일 수 있다.The storage device 410 can store medical images of a subject. At this time, the medical image may be a 3D medical image or 2D slices.

저장장치(410)는 2차원 의료 영상에서 2차원 히트맵을 생성하는 시각화 모델을 저장할 수 있다. 시각화 모델은 분석 목표인 질환에 따라 사전에 학습된 모델이다.The storage device 410 may store a visualization model that generates a 2D heat map from a 2D medical image. The visualization model is a model learned in advance according to the disease that is the target of analysis.

저장장치(410)는 3차원 히트맵을 저장할 수 있다.The storage device 410 can store a 3D heat map.

메모리(420)는 영상처리장치가 의료 영상을 처리하는 과정에서 생성되는 데이터 및 정보 등을 저장할 수 있다.The memory 420 may store data and information generated while the image processing device processes medical images.

인터페이스 장치(440)는 외부로부터 일정한 명령 및 데이터를 입력받는 장치이다. 인터페이스 장치(440)는 물리적으로 연결된 입력 장치 또는 외부 저장장치로부터 대상자의 의료 영상을 입력받을 수 있다. 인터페이스 장치(440)는 의료 영상을 처리하여 생성되는 3차원 히트맵을 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 medical image of a subject from a physically connected input device or an external storage device. The interface device 440 may transmit a 3D heatmap generated by processing a medical image to an external object.

한편, 인터페이스 장치(440)는 아래 통신장치(450)를 경유하여 전달된 데이터 내지 정보를 입력받을 수도 있다.Meanwhile, the interface device 440 may receive data or information transmitted through the communication device 450 below.

통신장치(450)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 일정한 정보를 수신하고 전송하는 구성을 의미한다. 통신장치(450)는 외부 객체로부터 대상자의 의료 영상을 수신할 수 있다. 통신장치(450)는 의료 영상을 처리하여 생성되는 3차원 히트맵을 사용자 단말과 같은 외부 객체에 송신할 수도 있다.The communication device 450 refers to a configuration that receives and transmits certain information through a wired or wireless network. The communication device 450 may receive a medical image of a subject from an external object. The communication device 450 may transmit a 3D heat map generated by processing a medical image to an external object such as a user terminal.

출력장치(460)는 일정한 정보를 출력하는 장치이다. 출력장치(460)는 데이터 처리 과정에 필요한 인터페이스, 입력된 의료 영상, 3차원 히트맵 등을 출력할 수 있다. The output device 460 is a device that outputs certain information. The output device 460 can output an interface required for the data processing process, an input medical image, a 3D heat map, etc.

연산 장치(430)는 입력된 대상자의 3차원 의료 영상을 서로 다른 방향으로 투사하여 2차원 영상들을 생성할 수 있다. 연산 장치(430)는 3개의 서로 다른 방향에 대한 연속된 2차원 슬라이스들을 생성할 수 있다. 3개의 방향은 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향을 포함할 수 있다.The computing device 430 may generate two-dimensional images by projecting the input three-dimensional medical image of the subject in different directions. The computing device 430 can generate consecutive two-dimensional slices in three different directions. The three directions may include a first direction, a second direction, and a third direction.

연산 장치(430)는 서로 다른 방향에 대한 2차원 영상을 각각 시각화 모델에 입력하여 2차원 히트맵을 생성한다. 연산 장치(430)는 하나의 방향에 대하여 연속된 2차원 영상들을 각각에 대한 2차원 히트맵을 생성한다. 연산 장치(430)는 제1 방향에 대한 제1 2차원 히트맵들, 제2 방향에 대한 제2 2차원 히트맵들 및 제3 방향에 대한 제3 2차원 히트맵들을 생성할 수 있다The computing unit 430 generates a 2D heat map by inputting 2D images in different directions into a visualization model. The computing device 430 generates a 2D heat map for each of the consecutive 2D images in one direction. The computing device 430 may generate first 2D heatmaps for the first direction, second 2D heatmaps for the second direction, and third 2D heatmaps for the third direction.

연산 장치(430)는 일정한 3차원 영역을 기준으로 하나의 방향에 대한 2차원 히트맵을 배열한다. 이때 연산 장치(430)는 하나의 방향(차원)에서 정보가 누락된 위치 내지 영역을 확인할 수 있다. 연산 장치(430)는 다른 방향(차원)의 2차원 히트맵을 이용하여 누락된 정보의 위치를 복제(복원)한다. 하나의 방향에 대한 2차원 히트맵으로 생성되는 3차원 히트맵은 초기 3차원 히트맵이라고 하였다.The computing device 430 arranges a two-dimensional heat map for one direction based on a certain three-dimensional area. At this time, the computing device 430 can check the location or area where information is missing in one direction (dimension). The computing device 430 replicates (restores) the location of the missing information using a two-dimensional heat map in a different direction (dimension). A 3D heatmap created as a 2D heatmap for one direction was called an initial 3D heatmap.

예컨대, 연산 장치(430)는 제1 2차원 히트맵들 중 정보가 누락된 특정 위치에 대하여 제2 2차원 히트맵들 또는 상기 제3 2차원 히트맵에서 상기 특정 위치의 정보를 복제하여 제1 2차원 히트맵을 복원할 수 있다.For example, the computing device 430 copies the information of the specific location in the second two-dimensional heat maps or the third two-dimensional heat map for a specific location where information is missing among the first two-dimensional heat maps and generates the first A 2D heatmap can be restored.

연산 장치(430)는 3개의 방향에 대한 초기 3차원 히트맵들을 결합하여 최종 3차원 히트맵을 생성할 수 있다.The computing device 430 may generate a final 3D heatmap by combining the initial 3D heatmaps for the three directions.

전술한 바와 같이 최종 3차원 히트맵은 누락된 정보의 복제 내지 다수의 3차원 히트맵 결합에 따라 특정 영역에 강도 값을 포함할 수 있다. 연산 장치(430)는 일정한 강도값을 기준으로 해당 강도값 이하인 영역을 제거하여 3차원 히트맵을 후처리할 수 있다. 이때 일정한 강도값은 실험적으로 결정된 값을 사용할 수 있다.As described above, the final 3D heatmap may include intensity values in specific areas according to duplication of missing information or combining multiple 3D heatmaps. The computing device 430 may post-process the 3D heatmap by removing areas below the intensity value based on a certain intensity value. At this time, the constant intensity value can be an experimentally determined value.

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

또한, 상술한 바와 같은 의료 영상 처리 방법 내지 3차원 히트맵 생성 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.Additionally, the medical image processing method or the 3D heat map generation method 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 refers to a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device, rather than a medium that stores data for a short period of time, such as registers, caches, and memories. Specifically, the various applications or programs described above include CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, ROM (read-only memory), PROM (programmable read only memory), and 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.Temporarily readable media include Static RAM (SRAM), Dynamic RAM (DRAM), Synchronous DRAM (SDRAM), Double Data Rate SDRAM (DDR SDRAM), and Enhanced SDRAM (Enhanced RAM). It refers to various types of RAM, such as 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 attached to this specification only clearly show some of the technical ideas included in the above-described technology, and those skilled in the art can easily understand them within the scope of the technical ideas included in the specification and drawings of the above-described technology. It is self-evident that all inferable modifications and specific embodiments are included in the scope of rights of the above-described technology.

Claims (4)

영상처리장치가 서로 다른 방향에 대한 대상자의 2차원 의료 영상들을 입력받는 단계;
상기 영상처리장치가 상기 2차원 의료 영상들을 각각 딥러닝 모델에 입력하여 2차원 히트맵들을 생성하는 단계;
상기 영상처리장치가 상기 서로 다른 방향에 대한 2차원 히트맵을 결합하여 3차원 히트맵을 생성하는 단계; 및
상기 영상처리장치가 상기 3차원 히트맵에서 일정 임계값 이하의 강도값을 갖는 영역을 제거하는 단계를 포함하는 2차원 의료 영상을 이용하여 3차원 히트맵을 생성하는 방법.
A step in which an image processing device receives two-dimensional medical images of a subject in different directions;
generating, by the image processing device, two-dimensional heat maps by inputting each of the two-dimensional medical images into a deep learning model;
generating, by the image processing device, a 3D heatmap by combining the 2D heatmaps for different directions; and
A method of generating a 3D heatmap using a 2D medical image, including the step of removing, by the image processing device, an area with an intensity value below a certain threshold from the 3D heatmap.
제1항에 있어서,
상기 서로 다른 방향은 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향을 포함하고,
상기 2차원 히트맵들을 생성하는 단계에서 상기 영상처리장치는 상기 제1 방향에 대한 제1 2차원 히트맵들, 상기 제2 방향에 대한 제2 2차원 히트맵들 및 상기 제3 방향에 대한 제3 2차원 히트맵들을 생성하고,
상기 영상처리장치는 상기 제1 2차원 히트맵들 중 정보가 누락된 특정 위치에 대하여 상기 제2 2차원 히트맵들 또는 상기 제3 2차원 히트맵에서 상기 특정 위치의 정보를 복제하여 상기 제1 2차원 히트맵을 복원하는 단계를 더 포함하는 2차원 의료 영상을 이용하여 3차원 히트맵을 생성하는 방법.
According to paragraph 1,
The different directions include a first direction, a second direction, and a third direction,
In the step of generating the 2D heatmaps, the image processing apparatus may generate first 2D heatmaps for the first direction, second 2D heatmaps for the second direction, and third heatmaps for the third direction. 3 Create two-dimensional heat maps,
The image processing device replicates the information of the specific location in the second 2D heat maps or the third 2D heat map for a specific location where information is missing among the first 2D heat maps, and copies the information of the specific location in the first 2D heatmap. A method of generating a 3D heatmap using a 2D medical image further comprising the step of restoring the 2D heatmap.
서로 다른 방향에 대한 대상자의 2차원 의료 영상들을 입력받는 인터페이스 장치;
2차원 의료 영상을 입력받아 2차원 히트맵을 생성하는 딥러닝 모델을 저장하는 저장장치; 및
상기 입력된 2차원 의료 영상들을 각각 딥러닝 모델에 입력하여 2차원 히트맵들을 생성하고, 상기 서로 다른 방향에 대한 2차원 히트맵을 결합하여 3차원 히트맵을 생성하고, 상기 3차원 히트맵에서 일정 임계값 이하의 강도값을 갖는 영역을 제거하는 연산장치를 포함하는 3차원 히트맵을 생성하는 영상처리장치.
An interface device that receives two-dimensional medical images of a subject in different directions;
A storage device that stores a deep learning model that receives two-dimensional medical images and generates a two-dimensional heat map; and
The input 2D medical images are each input into a deep learning model to generate 2D heat maps, and the 2D heat maps for different directions are combined to generate a 3D heat map. In the 3D heat map, An image processing device that generates a 3D heat map including a processing unit that removes areas with intensity values below a certain threshold.
제3항에 있어서,
상기 서로 다른 방향은 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향을 포함하고,
상기 연산장치는 상기 제1 방향에 대한 제1 2차원 히트맵들, 상기 제2 방향에 대한 제2 2차원 히트맵들 및 상기 제3 방향에 대한 제3 2차원 히트맵들을 생성하고,
상기 제1 2차원 히트맵들 중 정보가 누락된 특정 위치에 대하여 상기 제2 2차원 히트맵들 또는 상기 제3 2차원 히트맵에서 상기 특정 위치의 정보를 복제하여 상기 제1 2차원 히트맵을 복원하는 3차원 히트맵을 생성하는 영상처리장치.
According to paragraph 3,
The different directions include a first direction, a second direction, and a third direction,
The processing unit generates first two-dimensional heat maps for the first direction, second two-dimensional heat maps for the second direction, and third two-dimensional heat maps for the third direction,
For a specific location where information is missing among the first two-dimensional heat maps, the information of the specific location is copied from the second two-dimensional heat maps or the third two-dimensional heat map to create the first two-dimensional heat map. An image processing device that generates a 3D heat map to be restored.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20220157048A1 (en) 2019-02-08 2022-05-19 Singapore Health Services Pte Ltd Method and System for Classification and Visualisation of 3D Images

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