WO2020096321A1 - Blood vessel age diagnosis apparatus, blood vessel age diagnosis method, and computer program for executing said method - Google Patents

Blood vessel age diagnosis apparatus, blood vessel age diagnosis method, and computer program for executing said method Download PDF

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WO2020096321A1
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blood vessel
image
age
vascular
unit
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PCT/KR2019/014903
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서우근
김윤철
이지은
송하나
백인영
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사회복지법인 삼성생명공익재단
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    • A61B8/0891Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings for diagnosis of blood vessels

Definitions

  • a device for diagnosing vascular age a method for diagnosing vascular age, and a computer program for executing the method.
  • Magnetic resonance imaging (MRI) imaging device is a device that photographs an object using a magnetic field, and it shows the bone, as well as the disc, joints, nerve ligaments, heart, and cerebral blood vessels in three dimensions from the desired angle. It is widely used for diagnosis. Magnetic resonance imaging has the advantage of being able to obtain various contrast ratios by adjusting several parameters, and by using this, clinical diagnosis is performed by obtaining images of multiple contrast ratios for the same site.
  • Korean Patent Publication No. 2009-0075644 discloses a magnetic resonance imaging device that obtains a steady-state image of a patient by changing the spin phases of the patient's fat and moisture to generate a contrast ratio of the magnetic resonance image.
  • One embodiment of the present invention is to provide a blood vessel age diagnosis apparatus, method, and computer program for diagnosing blood vessel age of a subject based on an image of blood vessels of a subject, particularly cerebral blood vessels.
  • a method of diagnosing vascular age includes the steps of: receiving, by an vascular age diagnostic apparatus, an image of an object taken from an imaging apparatus; Extracting a 3D binary blood vessel image from the image by the vessel age diagnosis apparatus; Extracting vascular segmentation regions for each anatomically separated region from the 3D binary vessel image by the vascular age diagnosis apparatus; Extracting a center line connecting the center points of the first blood vessel section by using the blood vessel segmentation regions; Calculating, by the vascular age diagnosis apparatus, a warping value of a blood vessel based on the center line; And the blood vessel age diagnosis apparatus inferring the blood vessel age of the subject based on the warpage value.
  • the step of extracting the 3D binary vascular image is performed by interpolating the x, y, and z components of each voxel of the image, correcting the z component of each voxel, and using the corrected result, each voxel of the image.
  • the step of inferring the vascular age may be characterized in that the vascular age of the object is inferred using a vascular age diagnosis model that is trained as a warping value of vascular segmentation regions for each region included in the image.
  • the step of extracting the centerline is a point to quantify the degree of bending (twist or tortuosity) of a blood vessel by tracking the center points connecting the start and end points set by user inputs on the 3D binary blood vessel image (on). It can be characterized by.
  • the length of blood vessels can be calculated as a feature (feature).
  • values calculated from the start point to the end point of the diameter or area of the cross section of the blood vessel passing through the center point may be calculated as feature points.
  • a step of evaluating the reasoning result of the blood vessel age by comparing the blood vessel age of the subject with the actual subject age may be included.
  • the present embodiment may further include the step of overlapping the center line extracted on the image and the 3D binary blood vessel image and outputting it through an input / output unit.
  • the computer program according to the embodiment of the present invention may be stored in a medium to execute any one of the methods of diagnosing vascular age according to the embodiment of the present invention using a computer.
  • vascular age of a subject based on the distortion values of vascular stems extracted from an image.
  • a blood vessel age recognition model may be trained from an image, and a blood vessel age of a subject may be inferred using the trained blood vessel age diagnosis model.
  • FIG. 1 is a block diagram of a vascular age diagnosis system according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of an apparatus for diagnosing vascular age according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the structure of the storage unit of the vascular age diagnosis apparatus and the learning model apparatus, and data transmission and reception between the storage unit and the learning model apparatus.
  • FIG. 4 is a block diagram of a data acquisition unit and a data recognition unit of the learning model device.
  • 5 to 6 are flowcharts of a method for diagnosing vascular age according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 7 to 9 are exemplary views of a user interface provided through a vascular age diagnosis device.
  • FIG. 10 is an exemplary diagram for inferring vascular age through a model trained from a warpage value of a blood vessel.
  • first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from other components.
  • first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component.
  • a part when a part is connected to another part, this includes not only the case of being directly connected, but also the case of being electrically connected with another element in between. Also, when a part includes a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise specified.
  • terms such as “... unit” and “module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software. .
  • an image may mean multidimensional data composed of discrete image elements (eg, pixels in a 2D image and voxels in a 3D image).
  • the image may include an X-ray device, a CT device, an MRI device, an ultrasound diagnostic device, and a medical image of an object acquired by another medical imaging device.
  • the subject may include a person or an animal, or a part of a person or animal.
  • the subject may include blood vessels or devices such as the liver, heart, uterus, brain, breast, and abdomen.
  • the object may include a phantom. Phantom refers to a material having a volume very close to the density and effective atomic number of an organism, and may include a spherical phantom having properties similar to a body.
  • the user is a medical professional, and may be a doctor, a nurse, a clinical pathologist, a medical imaging expert, or the like, but may be a technician repairing a medical device, but is not limited thereto.
  • time-of-flight (TOF) magnetic resonance angiography is an imaging technique that emphasizes the flow of blood flow in a subject without using a contrast agent, and is widely used to image intracranial cerebral artery vessels. This is the technique used. Since TOF MRA is obtained by shortening the repetition time, the stationary tissue decreases due to the saturation of the signal strength due to the application of repetitive radiofrequency (RF) pulses for a short time, but moves along the blood vessels. Since the water molecule to be out of the slice to which the RF pulse is applied does not experience repetitive RF pulses, the signal strength is relatively high. Therefore, there is an advantage in that it is easy to extract blood vessels based on signal strength from an image obtained using a TOF MRA.
  • RF radiofrequency
  • FIG. 1 is a block diagram of a vascular age diagnosis system according to embodiments of the present invention.
  • the vascular age diagnosis system 10 may include an imaging device 100 and a vascular age diagnosis device 200.
  • the vascular age diagnosis system 10 transmits an image of the object 1 acquired through the image taking device 100 to the vascular age diagnosis device 200, and the vascular age diagnosis device 200 transmits data obtained from the blood vessels.
  • the blood vessel age of the subject 1 is determined based on the basis, and the blood vessel health of the subject is diagnosed based on the blood vessel age.
  • the imaging apparatus 100 is an apparatus for outputting an image of the object 1, and may be an X-ray apparatus, a CT apparatus, an MRI apparatus, an ultrasound diagnostic apparatus, and other medical imaging apparatus.
  • the imaging apparatus 100 may acquire blood vessel images of all or part of the object 1.
  • the imaging apparatus 100 may photograph an object and output a TOF image, diffusion weighted imaging (DWI), or apparent diffusion imaging (ADC).
  • DWI diffusion weighted imaging
  • ADC apparent diffusion imaging
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 may extract input data necessary for vascular age diagnosis from the image of the subject, and infer the vascular age of the subject using the learned vascular age diagnosis model using the input data.
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 may calculate a degree of warping of a blood vessel using a blood vessel segmentation area and / or a blood vessel center line obtained from an input image, and determine a blood vessel age of the object based on the blood vessel age.
  • the blood vessel age diagnosis apparatus 200 is a blood vessel database (not shown) stored in an external data server 300 and may determine blood vessel age using blood vessel map information of each object.
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 may convert vascular health of the diagnosed object into a predetermined standard and transmit the vascular health to an external blood vessel database (not shown).
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 may be a computing device including one or more processors and storage media.
  • FIG. 2 is a block diagram of the vascular age diagnosis apparatus 200 according to embodiments of the present invention
  • FIG. 3 is a structure of the vascular age diagnosis apparatus 250 and a storage unit 250 of the learning model device 300.
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 may include a control unit 210, a communication unit 220, an input / output unit 240, and a storage unit 250.
  • the control unit 210 may be implemented with one or more processors, and configured to process instructions of a computer program by performing basic arithmetic, logic, and input / output operations.
  • the command may be provided to the control unit 210 by the storage unit 250 and the communication unit 220.
  • the control unit 210 may be configured to execute a received command according to program code stored in a recording device such as the storage unit 250.
  • the communication unit 220 may provide a function for communicating with an external device through a network.
  • the request generated by the control unit 210 of the vascular age diagnosis apparatus 200 according to the program code stored in the recording device such as the storage unit 250 takes an external image through a network under the control of the communication unit 220 It may be delivered to the device 100, the database 300, or another user terminal.
  • a control signal or command received through the communication unit 220 may be transmitted to the control unit 210 or the storage unit 250, and the received image image may be stored by the storage unit 250.
  • the storage unit 250 is a computer-readable recording medium, and may include a non-destructive mass storage device such as random access memory (RAM), read only memory (ROM), and a disk drive.
  • RAM random access memory
  • ROM read only memory
  • an operating system and at least one program code may be stored in the storage unit 250.
  • These software components may be loaded from a computer-readable recording medium separate from the storage unit 250 using a drive mechanism.
  • Such a separate computer-readable recording medium may include a computer-readable recording medium such as a floppy drive, disk, tape, DVD / CD-ROM drive, and memory card.
  • software components may be loaded into storage 250 via communication unit 220 rather than a computer-readable recording medium.
  • at least one program is a storage unit 250 based on a program (for example, the application described above) installed by files provided by a file distribution system that distributes installation files of developers or applications through a network. Can be loaded on.
  • the input / output unit 240 may receive input such as setting a segmentation section from a user, and display a screen showing a blood vessel image and a 3D binary blood vessel image.
  • the input / output unit 240 may include an operation panel for receiving user input, a display panel for displaying the screen, and the like.
  • the input unit may include devices capable of receiving various types of user input, such as a keyboard, a physical button, a touch screen, a camera, or a microphone.
  • the output unit may include a display panel or a speaker.
  • the present invention is not limited thereto, and the input / output unit 240 may include a configuration supporting various input / output.
  • the blood vessel age diagnosis apparatus 200 analyzes and processes an image of an object to diagnose blood vessel health, an image receiving unit 251, a blood vessel extracting unit 252, a center line acquiring unit 253, and a distortion calculating unit 254,
  • the blood vessel age inference unit 255 and the evaluation unit 256 may be included.
  • the image receiving unit 251 may receive one or more images of a part of the body of the object.
  • the image receiving unit 251 receives an image of the object.
  • the image may be a Time of Flight (TOF) magnetic resonance angiography image, but is not limited thereto and may be an image or image in various formats.
  • TOF Time of Flight
  • the blood vessel extraction unit 252 may extract a 3D binary blood vessel image from the image.
  • a voxel corresponding to a blood vessel may be set to 1
  • a voxel not corresponding to a blood vessel may be set to 0.
  • the blood vessel extracting unit 252 may extract a plurality of blood vessel segmentation regions for each anatomically separated region from the 3D binary blood vessel image.
  • the blood vessel extraction unit 252 interpolates the x, y, and z components of each voxel of the image, corrects the z component of each voxel, and corrects the x, y, and z components of each voxel of the image using the corrected result.
  • a 3D binary blood vessel image can be generated.
  • the z component is rather large compared to the x and y components of any voxel, readability may decrease as the z component is expressed as long.
  • the blood vessel extraction unit 252 may skeletonize a 3D binary blood vessel image.
  • the blood vessel extracting unit 252 may acquire blood vessel segmentation regions by skeletonizing blood vessel stems included in the 3D binary blood vessel image. Skeletonization may be performed by methods such as Hiliditch algorithm, Pavlidis algorithm, and Rosenfeld algorithm known to those skilled in the art.
  • the center line acquiring unit 253 may extract a set of center points of the first blood vessel section designated by the user using a 3D binary blood vessel image and blood vessel segmentation regions and set the center line.
  • the center line acquiring unit 253 may extract a center line, which is a calculation target of the distortion value, by tracking the center points connecting the start and end points set by user inputs on the 3D binary blood vessel image.
  • the center line acquiring unit 253 may skeletonize the 3D binary blood vessel image and the blood vessel segmentation regions, and extract a set of center points of the first blood vessel section designated by the user and set the center line.
  • the center line acquisition unit 253 may extract a set of center points by tracking the points connecting the start and end points specified by the user.
  • the warpage calculation unit 254 calculates the warpage value of the blood vessel based on the centerline obtained by the centerline acquisition unit 253.
  • the distortion calculation unit 254 calculates the distortion value of the blood vessel based on the center line included in each of the blood vessel division regions.
  • the warp calculation unit 254 calculates a warp value set from the image of the object.
  • the distortion value can be calculated using the length of the center line and the shortest length of the center line. For example, the distortion value may be set to a value proportional to the length of the center line / the shortest length of the center line.
  • the vascular age inference unit 255 infers the vascular age of the object using a set of distortion values for each region.
  • the vascular age inference unit 255 may infer the vascular age of the object using a vascular age diagnostic model that is trained as a distortion value of vascular segmentation regions for each region included in the image.
  • the blood vessel age inference unit 255 may infer the blood vessel age of the subject using a warping value corresponding to a preset blood vessel age.
  • the vascular age inference unit 255 infers the vascular age of the subject against the set of warping values of the subject by inputting and learning the vascular age diagnosed by the diagnostician or the biological vascular age of the actual subject along with the set of warping values for each region. You may.
  • the deduced object blood vessel age may be output as a set of a plurality of values in the form of a probability map.
  • the vascular age can be inferred from (20%, 28 years old), (30%, 35 years old), (50%, 32 years old) from the measured subject's image.
  • the vascular age inference unit 255 may determine the most likely 32 years old as the vascular age and finally output it.
  • the vascular age inference unit 255 may determine the vascular age of the subject by weighting the probability by weighting the probability.
  • the evaluation unit 256 may compare the vascular age of the subject deduced through the vascular age diagnosis apparatus with the actual subject's age to evaluate the reasoning result of the vascular age.
  • the evaluation unit 256 may change the vascular age diagnosis model or re-learn the vascular age diagnosis model when the reasoning result does not reach a preset evaluation criterion.
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 may further include a vascular condition diagnosis unit (not shown) that diagnoses vascular health based on vascular age.
  • the inferred or measured vascular age may be analyzed in consideration of the biometric information such as the age and gender of the subject. That is, the vascular state according to the vascular age of the subject may be classified as either normal or abnormal in consideration of the biological information such as the age and gender of the subject.
  • the vascular condition diagnosis unit diagnoses the vascular condition of the object by communicating with a database storing an average value (distortion value, etc.) of the vessel according to the gender and age of the object based on a plurality of vascular images collected for inferring vascular age. Can be.
  • the diagnosed vascular condition may include the risk of developing heart disease or the risk of developing cerebrovascular disease, the risk of developing cardiovascular disease, and the likelihood of stroke.
  • the diagnosed vascular condition can be predicted based on the distortion value of each point of the vessel.
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 of the embodiments of the present invention can diagnose the vascular age of the subject using an image.
  • the blood vessel age diagnosis apparatus 200 may calculate warpage values for a plurality of blood vessel segmentation regions included in the blood vessel of the subject, and diagnose the blood vessel age by considering the warpage values of each blood vessel region.
  • the blood vessel age diagnosis apparatus 200 may be connected to the learning model apparatus 300 to diagnose blood vessel age.
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 may learn criteria for vascular age diagnosis by inputting distortion values calculated from images and images into the learning model apparatus 300.
  • the learning model device 300 may include a data learning unit 310 and a data recognition unit 320.
  • the operation of each component is as follows.
  • the data learning unit 310 may learn criteria for diagnosing vascular age.
  • the data learning unit 310 may learn criteria to use what data to determine a predetermined blood vessel age and how to determine the blood vessel age using the data.
  • the data learning unit 310 may learn criteria for vascular age diagnosis by acquiring an image, a warping value of a blood vessel, etc., which is data to be used for learning, and applying the obtained data to a vascular age diagnosis model to be described later.
  • the data recognition unit 320 may determine the blood vessel age of the object based on the input data.
  • the data recognition unit 320 may diagnose and recognize a subject's vascular age from predetermined data using the learned vascular age diagnostic model.
  • the data recognition unit 320 obtains predetermined data according to a preset criterion by learning, and uses the acquired data as an input value to use the vascular age diagnostic model to determine the vascular age of the object based on the predetermined data Can be.
  • the result value output by the vascular age diagnostic model using the obtained data as an input value may be used to update the vascular age diagnostic model.
  • At least one of the data learning unit 310 and the data recognition unit 320 may be manufactured in the form of at least one hardware chip and mounted on the electronic device.
  • at least one of the data learning unit 310 and the data recognition unit 320 may be manufactured in the form of a dedicated hardware chip for artificial intelligence (AI), or an existing general-purpose processor (for example, a CPU) Alternatively, it may be manufactured as a part of an application processor or a graphics-only processor (for example, a GPU) and mounted on various electronic devices described above.
  • AI artificial intelligence
  • an existing general-purpose processor for example, a CPU
  • it may be manufactured as a part of an application processor or a graphics-only processor (for example, a GPU) and mounted on various electronic devices described above.
  • the data learning unit 310 and the data recognition unit 320 may be mounted on one electronic device, or may be mounted on separate electronic devices.
  • one of the data learning unit 310 and the data recognition unit 320 may be included in the electronic device, and the other one may be included in the server.
  • the data learning unit 310 and the data recognition unit 320 may provide the model information constructed by the data learning unit 310 to the data recognition unit 320 through wired or wireless communication. 320) may be provided to the data learning unit 310 as additional learning data.
  • At least one of the data learning unit 310 and the data recognition unit 320 may be implemented as a software module.
  • the software module is a computer-readable, non-transitory readable It may be stored in a readable media (non-transitory computer readable media).
  • at least one software module may be provided by an operating system (OS) or may be provided by a predetermined application.
  • OS operating system
  • OS operating system
  • OS operating system
  • OS operating system
  • some of the at least one software module may be provided by an operating system (OS), and the other may be provided by a predetermined application.
  • the data learning unit 310 includes a data acquisition unit 311, a pre-processing unit 312, a training data selection unit 313, a model learning unit 314, and a model evaluation unit 315. It can contain.
  • the data acquisition unit 311 may acquire data necessary for determining blood vessel age.
  • the data acquisition unit 311 may acquire data necessary for learning to determine blood vessel age.
  • the data acquisition unit 311 may acquire images, images, and text related to blood vessels from the blood vessel age diagnosis apparatus 200 or the image taking apparatus 100. Specifically, the data acquisition unit 311 may acquire distortion values of parts of an image or a blood vessel.
  • the data acquisition unit 311 is not limited to the above description and may include means for receiving data from an external electronic device.
  • the pre-processing unit 312 may pre-process the acquired data so that the acquired data can be used for learning to determine blood vessel age.
  • the pre-processing unit 312 may process the acquired data in a preset format so that the model learning unit 314, which will be described later, can use the acquired data for learning to determine blood vessel age.
  • the pre-processing unit 312 may extract a blood vessel region corresponding to blood vessels included in the image. To visualize the vascular region in three dimensions, the x, y, and z-axis components of each voxel can be corrected in the vascular region. At this time, x, y, and z-axis components may be corrected using an interpolation method. Through this correction process, the visibility of the vascular region may be increased.
  • the pre-processing unit 312 may extract a centerline connecting the center points of the blood vessels by skeletonizing an image corresponding to the blood vessel region rendered in 3D. Also, the pre-processing unit 312 may calculate distortion values of center lines extracted from the image.
  • the learning data selector 313 may select data necessary for learning from pre-processed data.
  • the selected data may be provided to the model learning unit 314.
  • the learning data selector 313 may select data necessary for learning from pre-processed data according to preset criteria for determining blood vessel health such as vascular age.
  • the learning data selection unit 313 may select data according to criteria set by learning by the model learning unit 314 to be described later.
  • the learning data selection unit 313 may select all or part of a distortion value of centerlines of a plurality of branches included in the image.
  • the model learning unit 314 may learn criteria on how to determine vascular health such as vascular age based on the training data. In addition, the model learning unit 314 may also learn the criteria for which vascular stem distortion data, etc., should be used to determine vascular health such as vascular age.
  • the model learning unit 314 may train a vascular age diagnosis model used for vascular health determination such as vascular age using learning data.
  • the vascular age diagnosis model may be a pre-built model.
  • the vascular age diagnosis model may be a pre-built model receiving basic learning data (eg, DWI, ADC, TOF images, etc.).
  • the vascular age diagnosis model may be constructed in consideration of the application field of the recognition model, the purpose of learning, or computer performance of the device.
  • the vascular age diagnosis model may be, for example, a model based on a neural network.
  • a model such as a deep neural network (DNN), a recurrent neural network (RNN), or a bidirectional recurrent deep neural network (BRDNN) may be used as a vascular age diagnosis model, but is not limited thereto.
  • the model learning unit 314 may learn the vascular age diagnostic model for learning the vascular age diagnostic model having a high relationship between the input learning data and the basic learning data. You can decide.
  • the basic learning data may be pre-classified for each type of data, and the vascular age diagnosis model may be pre-built for each type of data.
  • the basic training data is classified into various criteria such as the region where the training data is generated, the time when the training data is generated, the size of the training data, the genre of the training data, the creator of the training data, and the type of object in the training data. It may be.
  • model learning unit 314 may train a vascular age diagnosis model using, for example, a learning algorithm including an error back-propagation or a gradient descent method.
  • the model learning unit 314 may train the vascular age diagnosis model, for example, through supervised learning using learning data as an input value.
  • the model learning unit 314 for example, by learning the type of data necessary for vascular health determination, such as vascular age, without any guidance, unsupervised to discover criteria for vascular health determination, such as vascular age. Through unsupervised learning, a vascular age diagnostic model can be trained.
  • the model learning unit 314 may train a vascular age diagnosis model through reinforcement learning using feedback on whether a result of vascular health determination such as vascular age according to learning is correct, for example. have.
  • the model learning unit 314 may store the learned vascular age diagnosis model.
  • the model learning unit 314 may store the trained vascular age diagnosis model in the memory of the electronic device including the data recognition unit 320.
  • the model learning unit 314 may store the trained vascular age diagnosis model in the memory of the electronic device including the data recognition unit 320 to be described later.
  • the model learning unit 314 may store the trained vascular age diagnosis model in a memory of a server connected to a wired or wireless network with the electronic device.
  • the memory in which the learned vascular age diagnosis model is stored may store, for example, commands or data related to at least one other component of the electronic device.
  • the memory may store software and / or programs.
  • the program may include, for example, a kernel, middleware, application programming interface (API), and / or application program (or "application").
  • the model evaluation unit 315 may input the evaluation data into the vascular age diagnosis model and, if the recognition result output from the evaluation data does not satisfy a predetermined criterion, may cause the model learning unit 314 to learn again.
  • the evaluation data may be preset data for evaluating the vascular age diagnosis model.
  • the model evaluation unit 315 when the recognition result of the vascular age, etc. among the recognition results of the learned vascular age diagnosis model for the evaluation data, the number or ratio of evaluation data that is not accurate exceeds a preset threshold. It can be evaluated that the predetermined criteria are not satisfied.
  • the model evaluator 315 evaluates whether or not a predetermined criterion is satisfied for each trained video recognition model, and determines a final vascular age for a model that satisfies a predetermined criterion. You can decide as a model. In this case, when there are a plurality of models satisfying a predetermined criterion, the model evaluator 315 may determine, as a final vascular age diagnosis model, any one or a predetermined number of models preset in order of highest evaluation score.
  • At least one of the data acquisition unit 311, the pre-processing unit 312, the training data selection unit 313, the model learning unit 314, and the model evaluation unit 315 in the data learning unit 310 is at least one. It can be manufactured in the form of a hardware chip and mounted on an electronic device.
  • at least one of the data acquisition unit 311, the pre-processing unit 312, the training data selection unit 313, the model learning unit 314, and the model evaluation unit 315 is artificial intelligence (AI). It may be manufactured in the form of a dedicated hardware chip for, or may be manufactured as part of an existing general-purpose processor (for example, a CPU or application processor) or a graphics-only processor (for example, a GPU) and mounted on various electronic devices described above.
  • AI artificial intelligence
  • the data acquisition unit 311, the pre-processing unit 312, the training data selection unit 313, the model learning unit 314 and the model evaluation unit 315 may be mounted on one electronic device, or separately Each may be mounted on electronic devices.
  • at least one of the data acquisition unit 311, the pre-processing unit 312, the training data selection unit 313, the model learning unit 314, and the model evaluation unit 315 may be implemented as a software module.
  • At least one of the data acquisition unit 311, the pre-processing unit 312, the training data selection unit 313, the model learning unit 314, and the model evaluation unit 315 includes a software module (or an instruction). Program module), the software module may be stored in a computer-readable readable non-transitory computer readable media.
  • the data recognition unit 320 includes a data acquisition unit 321, a pre-processing unit 322, a recognition data selection unit 323, a recognition result providing unit 324, and a model update unit 325. It can contain.
  • the data acquisition unit 321 may acquire data necessary for determining vascular health such as vascular age, and the pre-processing unit 322 may acquire data so that data obtained for vascular health determination such as vascular age may be used Can be pretreated.
  • the pre-processing unit 322 may process the acquired data in a preset format so that the recognition result providing unit 324, which will be described later, can use the acquired data to determine vascular health such as vascular age.
  • the pre-processing unit 322 may extract a blood vessel region corresponding to blood vessels included in the image. To visualize the vascular region in three dimensions, the x, y, and z-axis components of each voxel can be corrected in the vascular region.
  • x, y, and z-axis components may be corrected using an interpolation method. Through this correction process, the visibility of the vascular region may be increased.
  • the pre-processing unit 322 may extract the center line connecting the center points of the blood vessels by skeletonizing an image corresponding to the blood vessel region rendered in 3D. Also, the pre-processing unit 322 may calculate distortion values of center lines extracted from the image. Before the pre-processing unit 322 calculates the warpage value, the center line connecting the center points of the blood vessel may be tracked.
  • the recognition data selection unit 323 may select data necessary for determining vascular health, such as vascular age, among pre-processed data.
  • the selected data may be provided to the recognition result providing unit 324.
  • the recognition data selector 323 may select some or all of the pre-processed data according to preset criteria for determining blood vessel health such as blood vessel age.
  • the recognition data selection unit 323 may select data according to a preset criterion by learning by the model learning unit 314.
  • the recognition result providing unit 324 may determine vascular health such as vascular age by applying the selected data to the vascular age diagnosis model.
  • the recognition result providing unit 324 may provide a recognition result according to the purpose of recognizing data.
  • the recognition result providing unit 324 may apply the selected data to the vascular age diagnosis model by using the data selected by the recognition data selection unit 323 as an input value.
  • the recognition result is determined by the vascular age diagnostic model, and may include vascular health conditions such as the vascular age of the subject.
  • the model update unit 325 may allow the vascular age diagnosis model to be updated based on the evaluation of the recognition result provided by the recognition result providing unit 324. For example, the model update unit 325 may provide the model learning unit 324 with the recognition result provided by the recognition result providing unit 324, so that the model learning unit 324 updates the vascular age diagnosis model. Can be.
  • At least one of the data acquisition unit 321, the pre-processing unit 322, the recognition data selection unit 323, the recognition result providing unit 324 and the model update unit 325 in the data recognition unit 320 at least It can be manufactured in the form of one hardware chip and mounted on an electronic device.
  • at least one of the data acquisition unit 321, the pre-processing unit 322, the recognition data selection unit 323, the recognition result providing unit 324, and the model update unit 325 is artificial intelligence (AI). It may be manufactured in the form of a dedicated hardware chip for), or it may be manufactured as a part of an existing general-purpose processor (for example, a CPU or application processor) or a graphics-only processor (for example, a GPU) and mounted on various electronic devices described above.
  • AI artificial intelligence
  • 5 and 6 are flowcharts of a method for diagnosing vascular health according to embodiments of the present invention.
  • the method for diagnosing vascular health receives an image captured from the image capturing apparatus 100.
  • the blood vessel age diagnosis apparatus 200 may extract a 3D binary blood vessel image from the image.
  • a voxel corresponding to a blood vessel may be set to 1
  • a voxel not corresponding to a blood vessel may be set to 0.
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 may extract a plurality of vascular segmentation regions for each anatomically separated region from a 3D binary vascular image.
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 may extract a set of center points of a first blood vessel section designated by a user using a 3D binary blood vessel image and blood vessel segmentation regions and set the center line.
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 may calculate the distortion from the center line of the vascular segmentation region (eg, the right middle cerebral artery region) numerically.
  • the starting and ending points of the corresponding blood vessel may be given for the blood vessel segmentation region.
  • the start point and the end point of the blood vessel segmentation region may be automatically found, or the user may manually view and view the MRI image using the interface.
  • Given a starting point and an ending point the point on the centerline closest to the starting point ( ), And the point on the centerline closest to the endpoint ( ). From The points on the centerline heading to are automatically tracked sequentially.
  • the center points can be automatically tracked based on the directional cosine of the vector connecting the points. Summing the distances along these points can be approximated to the vessel length for the blood vessel segmentation region and calculated as follows.
  • the tortoosity value of the blood vessel in the corresponding blood vessel region is calculated as follows.
  • the blood vessel age diagnosis apparatus 200 calculates the warpage values of blood vessels based on the center line included in each of all blood vessel division regions on this principle. In general, it can be seen that there is a positive correlation between blood vessel warpage value and blood vessel age.
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 calculates a set of distortion values for each vascular segment from an image of the object.
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 infers a subject's vascular age using a set of distortion values for each region.
  • the blood vessel age diagnosis apparatus 200 may infer a blood vessel age of a subject using a warping value corresponding to a preset blood vessel age.
  • the blood vessel age diagnosis apparatus 200 inputs and learns a blood vessel age diagnosed by a diagnostic doctor or a biological blood vessel age of an actual subject along with a set of warpage values for each region, and the blood vessel age of the subject with respect to the set of warpage values of the subject You can also infer.
  • the learning model device 300 may train a vascular age diagnosis model in conjunction with a vascular age diagnosis device.
  • the learning model device 300 receives a captured image of the object from the image capturing device or the vascular age diagnosis device.
  • the learning model device 300 extracts data for vascular age determination from the captured image.
  • the learning model device 300 may extract data such as a 3D binary blood vessel image, a blood vessel split image divided into a blood vessel stem, and a warping value for blood vessel stems as data for determining blood vessel age.
  • the learning model device 300 selects data for vascular age determination from the extracted data.
  • the learning model device 300 trains a blood vessel age diagnosis model using data for determining blood vessel age.
  • the learning model device 300 evaluates the vascular age diagnosis model by inputting data such as vascular age that is preset in the learned vascular age diagnosis model.
  • the learning model device 300 updates the vascular age diagnosis model that satisfies a predetermined evaluation criterion by transferring it to the storage unit of the vascular age diagnosis device.
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 may receive a vascular age diagnosis model through the learning model device 300 and infer the vascular age of the subject using the vascular age diagnosis model. .
  • the blood vessel age diagnosis apparatus 200 provides an image S1 of an object photographed through the input / output unit 240 and a 3D binary blood vessel image S2 extracted from the image.
  • the start point is set by I1 for the 3D binary blood vessel image S2, and the end point is set by I2.
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 may extract centerlines of blood vessels in consideration of I1 and I2.
  • a portion marked with ellipse indicates a left middle cerebral artery vascular region, and is an exemplary view showing overlaying the center points tracked through tracking on a blood vessel when a start point and an end point are given.
  • the vascular age diagnosis apparatus 200 may provide buttons (item1, item2, item3, item4) for calculating the warpage value of each vascular stem by user input.
  • the distortion values of blood vessels are basilar artery, Posterior cerebral artery, Vertebral artery, and the like, but are not limited thereto and can be calculated by various algorithms.
  • the trained model can be used to predict vascular age for new blood vessels.
  • the input section is a set of blood vessel warpage and the output section is the blood vessel age.
  • the input / output data for supervised learning can be obtained through the data of the normal group subject.
  • the device described above may be implemented with hardware components, software components, and / or combinations of hardware components and software components.
  • the devices and components described in the embodiments include, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors (micro signal processors), microcomputers, field programmable gate arrays (FPGAs).
  • a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions may be implemented using one or more general purpose computers or special purpose computers.
  • the processing device may perform an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system.
  • the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software.
  • OS operating system
  • the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software.
  • a processing device may be described as one being used, but a person having ordinary skill in the art, the processing device may include a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include.
  • the processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller.
  • other processing configurations such as parallel processors, are possible.
  • the software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device.
  • Software and / or data may be interpreted by a processing device, or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodied in the transmitted signal wave.
  • the software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
  • the method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium.
  • the computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination.
  • the program instructions recorded in the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable by those skilled in computer software.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks.
  • -Hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes produced by a compiler.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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Abstract

According to the present specification, disclosed is a blood vessel age diagnosis method comprising: a step in which a blood vessel age diagnosis apparatus receives an image captured of a subject through an image capturing apparatus; a step in which the blood vessel age diagnosis apparatus extracts a three-dimensional binary blood vessel image from the image; a step in which the blood vessel age diagnosis apparatus extracts blood vessel segmentation regions for each anatomically divided region from the three-dimensional binary blood vessel image; a step in which the blood vessel age diagnosis apparatus extracts a center line connecting center points of a first blood vessel section by using the blood vessel segmentation regions; a step in which the blood vessel age diagnosis apparatus calculates the tortuosity value of blood vessels on the basis of the center line; and a step in which the blood vessel age diagnosis apparatus infers the blood vessel age of the subject on the basis of the tortuosity value.

Description

혈관 나이 진단 장치, 혈관 나이 진단 방법 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램Vascular age diagnostic device, method for diagnosing vascular age, and computer program for executing the method
본 명세서에 따르면, 혈관 나이 진단 장치, 혈관 나이 진단 방법 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.According to the present specification, a device for diagnosing vascular age, a method for diagnosing vascular age, and a computer program for executing the method.
자기 공명 영상(MRI: magnetic resonance imaging) 촬영 장치는 자기장을 이용해 대상체를 촬영하는 장치로, 뼈는 물론, 디스크, 관절, 신경 인대, 심장, 뇌혈관 등을 원하는 각도에서 입체적으로 보여주기 때문에 정확한 질병 진단을 위해서 널리 이용되고 있다. 자기 공명 영상은 여러 파라미터를 조절함으로써 다양한 대조비를 얻을 수 있는 장점이 있고 이를 이용하여 임상 진단에서는 같은 부위에 대해 여러 대조비의 영상들을 얻어 진단을 한다. 국내 특허 공개 공보 2009-0075644는 자기 공명 영상의 대조비를 생성하도록 환자의 지방 및 수분의 스핀 상들을 변경하여 환자의 정상-상태 영상을 얻는 자기 공명 영상 장치를 개시하고 있다.Magnetic resonance imaging (MRI) imaging device is a device that photographs an object using a magnetic field, and it shows the bone, as well as the disc, joints, nerve ligaments, heart, and cerebral blood vessels in three dimensions from the desired angle. It is widely used for diagnosis. Magnetic resonance imaging has the advantage of being able to obtain various contrast ratios by adjusting several parameters, and by using this, clinical diagnosis is performed by obtaining images of multiple contrast ratios for the same site. Korean Patent Publication No. 2009-0075644 discloses a magnetic resonance imaging device that obtains a steady-state image of a patient by changing the spin phases of the patient's fat and moisture to generate a contrast ratio of the magnetic resonance image.
본 발명의 일 실시예는 대상체의 혈관, 특히 뇌혈관을 촬영한 영상을 기초로 대상체의 혈관 나이를 진단하는 혈관 나이 진단 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는데 있다.One embodiment of the present invention is to provide a blood vessel age diagnosis apparatus, method, and computer program for diagnosing blood vessel age of a subject based on an image of blood vessels of a subject, particularly cerebral blood vessels.
본 발명의 실시예들에 따른 혈관 나이 진단 방법은 혈관 나이 진단 장치가 영상 촬영 장치로부터 대상체를 촬영한 영상을 수신하는 단계; 상기 혈관 나이 진단 장치가 상기 영상에서 3차원 이진 혈관 영상을 추출하는 단계; 상기 혈관 나이 진단 장치가 상기 3차원 이진 혈관 영상에서 해부학적으로 구분된 영역별 혈관 분할 영역들을 추출하는 단계; 상기 혈관 나이 진단 장치가 상기 혈관 분할 영역들을 이용하여 제1 혈관 구간의 중심점들을 잇는 중심선을 추출하는 단계; 상기 혈관 나이 진단 장치가 상기 중심선을 기초로 혈관의 뒤틀림 값을 산출하는 단계; 및 상기 혈관 나이 진단 장치가 상기 뒤틀림 값을 기초로 상기 대상체의 혈관 나이를 추론하는 단계;를 포함할 수 있다. A method of diagnosing vascular age according to embodiments of the present invention includes the steps of: receiving, by an vascular age diagnostic apparatus, an image of an object taken from an imaging apparatus; Extracting a 3D binary blood vessel image from the image by the vessel age diagnosis apparatus; Extracting vascular segmentation regions for each anatomically separated region from the 3D binary vessel image by the vascular age diagnosis apparatus; Extracting a center line connecting the center points of the first blood vessel section by using the blood vessel segmentation regions; Calculating, by the vascular age diagnosis apparatus, a warping value of a blood vessel based on the center line; And the blood vessel age diagnosis apparatus inferring the blood vessel age of the subject based on the warpage value.
상기 3차원 이진 혈관 영상을 추출하는 단계는 상기 영상의 각 복셀의 x, y, z 성분들을 인터폴레이션(interpolation) 함으로써, 각 복셀의 z 성분을 보정하고, 보정한 결과를 이용하여 상기 영상의 각 복셀의 x, y, z 성분들을 보정하고, 보정한 x, y, z 성분으로 각 복셀의 위치를 변경함으로써, 3차원 이진 혈관 영상을 추출하는 점을 특징으로 할 수 있다. The step of extracting the 3D binary vascular image is performed by interpolating the x, y, and z components of each voxel of the image, correcting the z component of each voxel, and using the corrected result, each voxel of the image. By correcting the x, y, and z components of and changing the position of each voxel with the corrected x, y, and z components, it is possible to extract a 3D binary blood vessel image.
상기 혈관 나이를 추론하는 단계는 상기 영상에 포함된 영역별 혈관 분할 영역들의 뒤틀림 값으로 학습한 혈관 나이 진단 모델을 이용하여 상기 대상체의 혈관 나이를 추론하는 점을 특징으로 할 수 있다. The step of inferring the vascular age may be characterized in that the vascular age of the object is inferred using a vascular age diagnosis model that is trained as a warping value of vascular segmentation regions for each region included in the image.
상기 중심선을 추출하는 단계는 상기 3차원 이진 혈관 영상 위(on)에서 사용자 입력들에 의해 설정된 시작점 및 끝점을 잇는 중심점들을 트랙킹(tracking) 함으로써, 혈관의 구부러진 정도 (뒤틀림 혹은 tortuosity)를 수치화하는 점을 특징으로 할 수 있다. 또한 혈관의 길이 (branch length)를 수치화하여 특징점 (feature)으로 산출할 수 있다. 더 나아가 좀 더 복잡하게는 중심점을 지나는 혈관의 횡단면의 직경이나 면적을 시작점에서부터 끝점까지 계산한 값들을 특징점들로 산출할 수도 있다. The step of extracting the centerline is a point to quantify the degree of bending (twist or tortuosity) of a blood vessel by tracking the center points connecting the start and end points set by user inputs on the 3D binary blood vessel image (on). It can be characterized by. In addition, the length of blood vessels (branch length) can be calculated as a feature (feature). Furthermore, more complicatedly, values calculated from the start point to the end point of the diameter or area of the cross section of the blood vessel passing through the center point may be calculated as feature points.
상기 추론하는 단계 이후에, 상기 대상체의 혈관 나이와 실제 대상체의 나이를 비교하여 혈관 나이의 추론 결과를 평가하는 단계를 포함할 수 있다. After the reasoning step, a step of evaluating the reasoning result of the blood vessel age by comparing the blood vessel age of the subject with the actual subject age may be included.
본 실시예는 상기 영상, 및 상기 3차원 이진 혈관 영상 위에 추출한 중심선을 오버랩하여 입출력부를 통해 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다. The present embodiment may further include the step of overlapping the center line extracted on the image and the 3D binary blood vessel image and outputting it through an input / output unit.
본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 혈관 나이 진단 방법 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장될 수 있다. The computer program according to the embodiment of the present invention may be stored in a medium to execute any one of the methods of diagnosing vascular age according to the embodiment of the present invention using a computer.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다. In addition to this, another method for implementing the present invention, another system, and a computer-readable recording medium for recording a computer program for executing the method are further provided.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해 질 것이다.Other aspects, features and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims and detailed description of the invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상으로부터 추출된 혈관 줄기들의 뒤틀림 값들을 기초로 대상체의 혈관 나이를 추론할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to infer the vascular age of a subject based on the distortion values of vascular stems extracted from an image.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상으로부터 혈관 나이 인식 모델을 학습시키고, 학습된 혈관 나이 진단 모델을 이용하여 대상체의 혈관 나이를 추론할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, a blood vessel age recognition model may be trained from an image, and a blood vessel age of a subject may be inferred using the trained blood vessel age diagnosis model.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 혈관 나이 진단 시스템의 구성도이다. 1 is a block diagram of a vascular age diagnosis system according to embodiments of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 혈관 나이 진단 장치의 블록도이다. 2 is a block diagram of an apparatus for diagnosing vascular age according to embodiments of the present invention.
도 3은 혈관 나이 진단 장치의 저장부와 학습 모델 장치의 구조 및 저장부와 학습 모델 장치 사이의 데이터 송수신을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 3 is a diagram for explaining the structure of the storage unit of the vascular age diagnosis apparatus and the learning model apparatus, and data transmission and reception between the storage unit and the learning model apparatus.
도 4는 학습 모델 장치의 데이터 획득부 및 데이터 인식부의 블록도이다. 4 is a block diagram of a data acquisition unit and a data recognition unit of the learning model device.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 혈관 나이 진단 방법의 흐름도들이다. 5 to 6 are flowcharts of a method for diagnosing vascular age according to embodiments of the present invention.
도 7 내지 도 9는 혈관 나이 진단 장치를 통해서 제공되는 사용자 인터페이스의 예시 도면들이다. 7 to 9 are exemplary views of a user interface provided through a vascular age diagnosis device.
도 10은 혈관의 뒤틀림 수치로부터 학습된 모델을 거쳐 혈관 나이를 추론하는 예시 도면이다.10 is an exemplary diagram for inferring vascular age through a model trained from a warpage value of a blood vessel.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시예를 상세하게 설명한다. 또한, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전자 장치를 구성하고 사용하는 방법을 상세히 설명한다. 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. Hereinafter, exemplary embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the contents described in the accompanying drawings. Also, a method of configuring and using an electronic device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to contents described in the accompanying drawings. The same reference numerals or symbols in each drawing denote parts or components that perform substantially the same function.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 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 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 항목들 중의 어느 하나의 항목을 포함한다. Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from other components. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component. The term and / or includes a combination of a plurality of related items or any one of a plurality of related items.
본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원서에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the present specification are used to describe examples, and are not intended to limit and / or limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, terms such as include or have are intended to designate the existence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, and one or more other features, numbers, or steps. It should be understood that it does not preclude the existence or addition possibility of the operation, components, parts or combinations thereof.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is connected to another part, this includes not only the case of being directly connected, but also the case of being electrically connected with another element in between. Also, when a part includes a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise specified. In addition, terms such as “... unit” and “module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software. .
본 명세서에서, 영상은 이산적인 이미지 요소들(예를 들어, 2차원 이미지에 있어서의 픽셀들 및 3차원 이미지에 있어서의 복셀들)로 구성된 다차원 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 영상은 X-ray 장치, CT 장치, MRI 장치, 초음파 진단 장치, 및 다른 의료 영상 장치에 의해 획득된 대상체의 의료 이미지 등을 포함할 수 있다. In this specification, an image may mean multidimensional data composed of discrete image elements (eg, pixels in a 2D image and voxels in a 3D image). For example, the image may include an X-ray device, a CT device, an MRI device, an ultrasound diagnostic device, and a medical image of an object acquired by another medical imaging device.
본 명세서에서, 대상체는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장치 또는 혈관을 포함할 수 있다. 또한, 대상체는 팬텀을 포함할 수 있다. 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미하는 것으로, 신체와 유사한 성질을 갖는 구형의 팬텀을 포함할 수 있다. In the present specification, the subject may include a person or an animal, or a part of a person or animal. For example, the subject may include blood vessels or devices such as the liver, heart, uterus, brain, breast, and abdomen. In addition, the object may include a phantom. Phantom refers to a material having a volume very close to the density and effective atomic number of an organism, and may include a spherical phantom having properties similar to a body.
본 명세서에서, 사용자는 의료 전문가로서, 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. In the present specification, the user is a medical professional, and may be a doctor, a nurse, a clinical pathologist, a medical imaging expert, or the like, but may be a technician repairing a medical device, but is not limited thereto.
본 명세서에서, time-of-flight (TOF) 자기공명혈관촬영술 (magnetic resonance angiography, MRA)은 조영제를 이용하지 않고, 대상체에서 혈류의 흐름을 강조하는 영상기법으로, 두개내 뇌동맥 혈관을 영상화하는데 널리 이용되는 기법이다. TOF MRA는 반복시간 (repetition time)을 짧게 하여 얻기 때문에, 정지되어 있는 조직은 짧은 시간 동안 반복적인 radiofrequency (RF) 펄스의 인가로 인해 신호의 강도가 포화(saturation)되어 줄어들지만, 혈관을 따라 이동하는 물분자는 RF 펄스가 인가되는 슬라이스를 벗어나므로 반복적인 RF 펄스를 경험하지 않기 때문에 신호의 강도가 상대적으로 높아진다. 그러므로 TOF MRA를 이용하여 획득한 영상으로부터 신호 강도를 기준으로 혈관의 추출이 용이한 장점이 있다.In this specification, time-of-flight (TOF) magnetic resonance angiography (MRA) is an imaging technique that emphasizes the flow of blood flow in a subject without using a contrast agent, and is widely used to image intracranial cerebral artery vessels. This is the technique used. Since TOF MRA is obtained by shortening the repetition time, the stationary tissue decreases due to the saturation of the signal strength due to the application of repetitive radiofrequency (RF) pulses for a short time, but moves along the blood vessels. Since the water molecule to be out of the slice to which the RF pulse is applied does not experience repetitive RF pulses, the signal strength is relatively high. Therefore, there is an advantage in that it is easy to extract blood vessels based on signal strength from an image obtained using a TOF MRA.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 혈관 나이 진단 시스템의 구성도이다. 1 is a block diagram of a vascular age diagnosis system according to embodiments of the present invention.
혈관 나이 진단 시스템(10)은 영상 촬영 장치(100), 혈관 나이 진단 장치(200)를 포함할 수 있다. The vascular age diagnosis system 10 may include an imaging device 100 and a vascular age diagnosis device 200.
혈관 나이 진단 시스템(10)에서는 영상 촬영 장치 (100)를 통해 획득된 대상체(1)의 영상을 혈관 나이 진단 장치(200)로 전달하고, 혈관 나이 진단 장치(200)에서는 혈관에서 획득된 데이터를 기초로 대상체(1)의 혈관 나이를 판단하고, 이를 기초로 대상체의 혈관 건강을 진단한다. The vascular age diagnosis system 10 transmits an image of the object 1 acquired through the image taking device 100 to the vascular age diagnosis device 200, and the vascular age diagnosis device 200 transmits data obtained from the blood vessels. The blood vessel age of the subject 1 is determined based on the basis, and the blood vessel health of the subject is diagnosed based on the blood vessel age.
영상 촬영 장치(100)는 대상체(1)를 측정한 이미지를 출력하는 장치로서, X-ray 장치, CT 장치, MRI 장치, 초음파 진단 장치, 및 다른 의료 영상 장치일 수 있다. 영상 촬영 장치(100)는 대상체(1)의 전부 또는 일부의 혈관 이미지를 획득할 수 있다. 영상 촬영 장치(100)는 대상체를 촬영하여 TOF 영상, 확산 가중 이미지(DWI, diffusion weighted imaging) 또는 확산 계수 이미지(ADC, apparent diffusion imaging)을 출력할 수 있다. The imaging apparatus 100 is an apparatus for outputting an image of the object 1, and may be an X-ray apparatus, a CT apparatus, an MRI apparatus, an ultrasound diagnostic apparatus, and other medical imaging apparatus. The imaging apparatus 100 may acquire blood vessel images of all or part of the object 1. The imaging apparatus 100 may photograph an object and output a TOF image, diffusion weighted imaging (DWI), or apparent diffusion imaging (ADC).
혈관 나이 진단 장치(200)는 대상체의 영상으로부터 혈관 나이 진단에 필요한 입력 데이터를 추출하고, 입력 데이터를 이용하여 학습한 혈관 나이 진단 모델을 이용하여 대상체의 혈관 나이를 추론할 수 있다. 혈관 나이 진단 장치(200)는 입력된 영상으로부터 획득된 혈관 분할 영역 및/또는 혈관 중심선 등을 이용하여 혈관의 뒤틀림 정도를 산출하고 이를 기초로 대상체의 혈관 나이를 판단할 수 있다. 혈관 나이 진단 장치(200)는 외부의 데이터 서버(300)에 저장된 혈관 데이터베이스(미도시)로 각 대상체의 혈관 지도 정보를 이용하여 혈관의 나이를 판단할 수 있다. 혈관 나이 진단 장치(200)는 진단된 대상체의 혈관 건강을 정해진 규격으로 변환하여 외부의 혈관 데이터베이스(미도시)로 전달할 수 있다. 혈관 나이 진단 장치(200)는 하나 이상의 프로세서, 저장 매체를 포함하는 컴퓨팅 장치일 수 있다. The vascular age diagnosis apparatus 200 may extract input data necessary for vascular age diagnosis from the image of the subject, and infer the vascular age of the subject using the learned vascular age diagnosis model using the input data. The vascular age diagnosis apparatus 200 may calculate a degree of warping of a blood vessel using a blood vessel segmentation area and / or a blood vessel center line obtained from an input image, and determine a blood vessel age of the object based on the blood vessel age. The blood vessel age diagnosis apparatus 200 is a blood vessel database (not shown) stored in an external data server 300 and may determine blood vessel age using blood vessel map information of each object. The vascular age diagnosis apparatus 200 may convert vascular health of the diagnosed object into a predetermined standard and transmit the vascular health to an external blood vessel database (not shown). The vascular age diagnosis apparatus 200 may be a computing device including one or more processors and storage media.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 혈관 나이 진단 장치(200)의 블록도이고, 도 3은 혈관 나이 진단 장치의 저장부(250)와 학습 모델 장치(300)의 구조 및 저장부(250)와 학습 모델 장치(300) 사이의 데이터 송수신을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a block diagram of the vascular age diagnosis apparatus 200 according to embodiments of the present invention, and FIG. 3 is a structure of the vascular age diagnosis apparatus 250 and a storage unit 250 of the learning model device 300. ) Is a diagram for explaining data transmission and reception between the learning model device 300.
혈관 나이 진단 장치(200)는 제어부(210), 통신부(220), 입출력부(240), 저장부(250)를 포함할 수 있다. The vascular age diagnosis apparatus 200 may include a control unit 210, a communication unit 220, an input / output unit 240, and a storage unit 250.
제어부(210)는 하나 이상의 프로세서들로 구현되어, 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 저장부(250), 통신부(220)에 의해 제어부(210)에 제공될 수 있다. 예를 들어 제어부(210)는 저장부(250)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 수신되는 명령을 실행하도록 구성될 수 있다. The control unit 210 may be implemented with one or more processors, and configured to process instructions of a computer program by performing basic arithmetic, logic, and input / output operations. The command may be provided to the control unit 210 by the storage unit 250 and the communication unit 220. For example, the control unit 210 may be configured to execute a received command according to program code stored in a recording device such as the storage unit 250.
통신부(220)는 네트워크를 통해 외부의 장치와 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있다. 일례로, 혈관 나이 진단 장치(200)의 제어부(210)가 저장부(250)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 생성한 요청이 통신부(220)의 제어에 따라 네트워크를 통해 외부의 영상 촬영 장치(100), 데이터베이스(300) 또는 다른 사용자 단말로 전달할 수 있다. 예를 들어 통신부(220)를 통해 수신된 제어 신호나 명령 등은 제어부(210)나 저장부(250)로 전달될 수 있고, 수신된 영상 이미지 등은 저장부(250)로 저장될 수 있다.The communication unit 220 may provide a function for communicating with an external device through a network. For example, the request generated by the control unit 210 of the vascular age diagnosis apparatus 200 according to the program code stored in the recording device such as the storage unit 250 takes an external image through a network under the control of the communication unit 220 It may be delivered to the device 100, the database 300, or another user terminal. For example, a control signal or command received through the communication unit 220 may be transmitted to the control unit 210 or the storage unit 250, and the received image image may be stored by the storage unit 250.
저장부(250)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 또한, 저장부(250)에는 운영체제와 적어도 하나의 프로그램 코드가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 드라이브 메커니즘(drive mechanism)을 이용하여 저장부(250)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체가 아닌 통신부(220)를 통해 저장부(250)에 로딩될 수도 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로그램은 개발자들 또는 어플리케이션의 설치 파일을 배포하는 파일 배포 시스템이 네트워크를 통해 제공하는 파일들에 의해 설치되는 프로그램(일례로 상술한 어플리케이션)에 기반하여 저장부(250)에 로딩될 수 있다. The storage unit 250 is a computer-readable recording medium, and may include a non-destructive mass storage device such as random access memory (RAM), read only memory (ROM), and a disk drive. In addition, an operating system and at least one program code may be stored in the storage unit 250. These software components may be loaded from a computer-readable recording medium separate from the storage unit 250 using a drive mechanism. Such a separate computer-readable recording medium may include a computer-readable recording medium such as a floppy drive, disk, tape, DVD / CD-ROM drive, and memory card. In other embodiments, software components may be loaded into storage 250 via communication unit 220 rather than a computer-readable recording medium. For example, at least one program is a storage unit 250 based on a program (for example, the application described above) installed by files provided by a file distribution system that distributes installation files of developers or applications through a network. Can be loaded on.
입출력부(240)는 사용자로부터 분할 구간을 설정하는 등의 입력을 수신하고, 혈관 영상, 3차원 이진 혈관 영상을 보여주는 화면을 표시할 수 있다. 예를 들어, 입출력부(240)는 사용자 입력을 수신하는 조작 패널(operation panel) 및 화면을 표시하는 디스플레이 패널(display panel) 등을 포함할 수 있다.The input / output unit 240 may receive input such as setting a segmentation section from a user, and display a screen showing a blood vessel image and a 3D binary blood vessel image. For example, the input / output unit 240 may include an operation panel for receiving user input, a display panel for displaying the screen, and the like.
구체적으로, 입력부는 키보드, 물리 버튼, 터치 스크린, 카메라 또는 마이크 등과 같이 다양한 형태의 사용자 입력을 수신할 수 있는 장치들을 포함할 수 있다. 또한, 출력부는 디스플레이 패널 또는 스피커 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 입출력부(240)는 다양한 입출력을 지원하는 구성을 포함할 수 있다.Specifically, the input unit may include devices capable of receiving various types of user input, such as a keyboard, a physical button, a touch screen, a camera, or a microphone. Also, the output unit may include a display panel or a speaker. However, the present invention is not limited thereto, and the input / output unit 240 may include a configuration supporting various input / output.
혈관 나이 진단 장치(200)는 대상체의 영상을 분석, 처리하여 혈관 건강을 진단하기 위해서, 영상 수신부(251), 혈관 추출부(252), 중심선 획득부(253), 뒤틀림 산출부(254), 혈관 나이 추론부(255), 평가부(256)를 포함할 수 있다. The blood vessel age diagnosis apparatus 200 analyzes and processes an image of an object to diagnose blood vessel health, an image receiving unit 251, a blood vessel extracting unit 252, a center line acquiring unit 253, and a distortion calculating unit 254, The blood vessel age inference unit 255 and the evaluation unit 256 may be included.
영상 수신부(251)는 대상체의 신체 일부를 촬영한 하나 이상의 영상을 수신할 수 있다. 영상 수신부(251)는 대상체의 영상을 수신받는다. 여기서, 영상은 Time of flight (TOF) 자기공명 혈관촬영영상일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형식의 이미지 또는 영상 일 수 있다. The image receiving unit 251 may receive one or more images of a part of the body of the object. The image receiving unit 251 receives an image of the object. Here, the image may be a Time of Flight (TOF) magnetic resonance angiography image, but is not limited thereto and may be an image or image in various formats.
혈관 추출부(252)는 영상에서 3차원 이진 혈관 영상을 추출할 수 있다. 3차원 이진 혈관 영상은 혈관에 해당하는 복셀을 1로, 혈관에 해당하지 않은 복셀을 0으로 설정한 것일 수 있다. 혈관 추출부(252)는 3차원 이진 혈관 영상에서 해부학적으로 구분된 영역별 복수의 혈관 분할 영역들을 추출할 수 있다. 혈관 추출부(252)는 영상의 각 복셀의 x, y, z 성분들을 인터폴레이션함으로써, 각 복셀의 z 성분을 보정하고, 보정한 결과를 이용하여 영상의 각 복셀의 x, y, z 성분들을 보정하고, 보정한 x, y, z 성분으로 각 복셀의 위치를 변경함으로써, 3차원 이진 혈관 영상을 생성할 수 있다. 예컨대, 임의의 복셀의 x, y 성분에 비해서, z 성분이 다소 큰 경우, z 성분을 길게 표현됨에 따라 가독성이 떨어질 수 있다. 인터폴레이션을 이용해 x 성분 및 y y성분을 기초로 z 성분을 보정함으로써, 혈관 모양이 임의의 한 축방향으로 길게 표현되는 것을 방지할 수 있다. The blood vessel extraction unit 252 may extract a 3D binary blood vessel image from the image. In the 3D binary blood vessel image, a voxel corresponding to a blood vessel may be set to 1, and a voxel not corresponding to a blood vessel may be set to 0. The blood vessel extracting unit 252 may extract a plurality of blood vessel segmentation regions for each anatomically separated region from the 3D binary blood vessel image. The blood vessel extraction unit 252 interpolates the x, y, and z components of each voxel of the image, corrects the z component of each voxel, and corrects the x, y, and z components of each voxel of the image using the corrected result. Then, by changing the position of each voxel with the corrected x, y, and z components, a 3D binary blood vessel image can be generated. For example, when the z component is rather large compared to the x and y components of any voxel, readability may decrease as the z component is expressed as long. By correcting the z component based on the x component and the y component using interpolation, it is possible to prevent the blood vessel shape from being elongated in any one axial direction.
보다 구체적으로 혈관 추출부(252)는 3차원 이진 혈관 영상을 골격화할 수 있다. 혈관 추출부(252)는 3차원 이진 혈관 영상에 포함된 혈관 줄기들을 골격화하여, 혈관 분할 영역들을 획득할 수 있다. 골격화는 해당 기술 분야의 당업자가 알 수 있는 Hiliditch 알고리즘, Pavlidis 알고리즘, Rosenfeld 알고리즘 등의 방법으로 수행될 수 있다. More specifically, the blood vessel extraction unit 252 may skeletonize a 3D binary blood vessel image. The blood vessel extracting unit 252 may acquire blood vessel segmentation regions by skeletonizing blood vessel stems included in the 3D binary blood vessel image. Skeletonization may be performed by methods such as Hiliditch algorithm, Pavlidis algorithm, and Rosenfeld algorithm known to those skilled in the art.
중심선 획득부(253)는 3차원 이진 혈관 영상 및 혈관 분할 영역들을 이용하여 사용자에 의해 지정된 제1 혈관 구간의 중심점들의 집합을 추출하여 중심선으로 설정할 수 있다. 중심선 획득부(253)는 3차원 이진 혈관 영상 위(on)에서 사용자 입력들에 의해 설정된 시작점 및 끝점을 잇는 중심점들을 트랙킹함으로써, 뒤틀림 값의 산출 대상인 중심선을 추출할 수 있다. The center line acquiring unit 253 may extract a set of center points of the first blood vessel section designated by the user using a 3D binary blood vessel image and blood vessel segmentation regions and set the center line. The center line acquiring unit 253 may extract a center line, which is a calculation target of the distortion value, by tracking the center points connecting the start and end points set by user inputs on the 3D binary blood vessel image.
중심선 획득부(253)는 3차원 이진 혈관 영상 및 혈관 분할 영역들을 골격화한 후, 사용자에 의해 지정된 제1 혈관 구간의 중심점들의 집합을 추출하여 중심선으로 설정할 수 있다. 중심선 획득부(253)는 사용자에 의해 지정된 시작점 및 끝점을 연결하는 포인트들을 트랙킹함으로써, 중심점들의 집합을 추출할 수 있다. The center line acquiring unit 253 may skeletonize the 3D binary blood vessel image and the blood vessel segmentation regions, and extract a set of center points of the first blood vessel section designated by the user and set the center line. The center line acquisition unit 253 may extract a set of center points by tracking the points connecting the start and end points specified by the user.
뒤틀림 산출부(254)는 중심선 획득부(253)에 의해 획득된 중심선을 기초로 혈관의 뒤틀림 값을 산출한다. 뒤틀림 산출부(254)는 혈관 분할 영역들 각각에 포함된 중심선을 기초로 혈관의 뒤틀림 값을 산출한다. 뒤틀림 산출부(254)는 대상체의 영상으로부터 뒤틀림 값 set를 산출한다. 뒤틀림 값은 중심선의 길이 및 중심선의 최단 길이를 이용하여 산출될 수 있다. 예를 들어, 뒤틀림 값은 중심선의 길이/중심선의 최단 길이와 비례하는 값으로 설정될 수 있다. The warpage calculation unit 254 calculates the warpage value of the blood vessel based on the centerline obtained by the centerline acquisition unit 253. The distortion calculation unit 254 calculates the distortion value of the blood vessel based on the center line included in each of the blood vessel division regions. The warp calculation unit 254 calculates a warp value set from the image of the object. The distortion value can be calculated using the length of the center line and the shortest length of the center line. For example, the distortion value may be set to a value proportional to the length of the center line / the shortest length of the center line.
혈관 나이 추론부(255)는 영역 별 뒤틀림 값 set를 이용하여 대상체의 혈관 나이를 추론한다. 혈관 나이 추론부(255)는 영상에 포함된 영역별 혈관 분할 영역들의 뒤틀림 값으로 학습한 혈관 나이 진단 모델을 이용하여 대상체의 혈관 나이를 추론할 수 있다. The vascular age inference unit 255 infers the vascular age of the object using a set of distortion values for each region. The vascular age inference unit 255 may infer the vascular age of the object using a vascular age diagnostic model that is trained as a distortion value of vascular segmentation regions for each region included in the image.
혈관 나이 추론부(255)는 기 설정된 혈관 나이와 대응되는 뒤틀림 값을 이용하여 대상체의 혈관 나이를 추론할 수 있다. 혈관 나이 추론부(255)는 영역 별 뒤틀림 값 set와 함께 진단의에 의해 진단된 혈관 나이 또는 실제 대상체의 생물학적 혈관 나이를 입력하여 학습시키는 방식으로 대상체의 뒤틀림 값 set에 대한 대상체의 혈관 나이를 추론할 수도 있다. The blood vessel age inference unit 255 may infer the blood vessel age of the subject using a warping value corresponding to a preset blood vessel age. The vascular age inference unit 255 infers the vascular age of the subject against the set of warping values of the subject by inputting and learning the vascular age diagnosed by the diagnostician or the biological vascular age of the actual subject along with the set of warping values for each region. You may.
이때, 추론된 대상체의 혈관 나이는 확률 맵의 형태로 복수의 값들의 집합으로 출력될 수 있다. 예를 들어, 측정된 대상체의 영상으로부터 (20%, 28살), (30%, 35살), (50%, 32살)과 같이 혈관 나이가 추론될 수 있다. 혈관 나이 추론부(255)는 가장 확률이 높은 32살을 혈관 나이로 결정하고 최종적으로 출력할 수 있다. 또는 혈관 나이 추론부(255)는 확률을 가중치로 하여 가중 평균하여, 대상체의 혈관 나이를 결정할 수 있다. At this time, the deduced object blood vessel age may be output as a set of a plurality of values in the form of a probability map. For example, the vascular age can be inferred from (20%, 28 years old), (30%, 35 years old), (50%, 32 years old) from the measured subject's image. The vascular age inference unit 255 may determine the most likely 32 years old as the vascular age and finally output it. Alternatively, the vascular age inference unit 255 may determine the vascular age of the subject by weighting the probability by weighting the probability.
평가부(256)는 혈관 나이 진단 장치를 통해 추론된 대상체의 혈관 나이와 실제 대상체의 나이를 비교하여 혈관 나이의 추론 결과를 평가할 수 있다. 평가부(256)는 추론 결과가 기 설정된 평가 기준에 미치지 못한 경우, 혈관 나이 진단 모델을 변경하거나, 혈관 나이 진단 모델을 다시 학습하도록 할 수 있다. The evaluation unit 256 may compare the vascular age of the subject deduced through the vascular age diagnosis apparatus with the actual subject's age to evaluate the reasoning result of the vascular age. The evaluation unit 256 may change the vascular age diagnosis model or re-learn the vascular age diagnosis model when the reasoning result does not reach a preset evaluation criterion.
혈관 나이 진단 장치(200)는 추가적으로 혈관 나이를 기초로 혈관 건강을 진단하는 혈관 상태 진단부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 추론 또는 측정된 혈관 나이는 대상체의 연령, 성별 등의 생체 정보를 고려하여 분석될 수 있다. 즉, 대상체의 혈관 나이에 따른 혈관 상태는 대상체의 연령, 성별 등의 생체 정보를 고려하여 정상 혹은 비정상 중 하나로 분류될 수 있다. 특히, 혈관 상태 진단부는 혈관 나이 추론을 위해 수집한 복수의 혈관 영상들을 기초로 대상체의 성별, 연령에 따른 혈관의 평균 값(뒤틀림 값 등)을 저장한 데이터베이스와 통신하여 대상체의 혈관 상태를 진단할 수 있다. 진단된 혈관 상태는 심장 질환의 발생 위험도 또는 뇌혈관 질환의 발생 위험도, 심혈관계 질환의 발생 위험도, 뇌졸중의 발생 위험도 등을 포함할 수 있다. 진단된 혈관 상태는 혈관의 각 지점들의 뒤틀림 값을 기초로 예측될 수 있다. The vascular age diagnosis apparatus 200 may further include a vascular condition diagnosis unit (not shown) that diagnoses vascular health based on vascular age. The inferred or measured vascular age may be analyzed in consideration of the biometric information such as the age and gender of the subject. That is, the vascular state according to the vascular age of the subject may be classified as either normal or abnormal in consideration of the biological information such as the age and gender of the subject. In particular, the vascular condition diagnosis unit diagnoses the vascular condition of the object by communicating with a database storing an average value (distortion value, etc.) of the vessel according to the gender and age of the object based on a plurality of vascular images collected for inferring vascular age. Can be. The diagnosed vascular condition may include the risk of developing heart disease or the risk of developing cerebrovascular disease, the risk of developing cardiovascular disease, and the likelihood of stroke. The diagnosed vascular condition can be predicted based on the distortion value of each point of the vessel.
이를 통해, 본 발명의 실시예들의 혈관 나이 진단 장치(200)는 영상을 이용하여 대상체의 혈관 나이를 진단할 수 있다. 특히, 혈관 나이 진단 장치(200)는 대상체의 혈관에 포함된 복수의 혈관 분할 영역들에 대한 뒤틀림 값들을 산출하고, 뒤틀림 값들을 각 혈관의 영역을 고려하여 혈관 나이를 진단할 수 있다. Through this, the vascular age diagnosis apparatus 200 of the embodiments of the present invention can diagnose the vascular age of the subject using an image. In particular, the blood vessel age diagnosis apparatus 200 may calculate warpage values for a plurality of blood vessel segmentation regions included in the blood vessel of the subject, and diagnose the blood vessel age by considering the warpage values of each blood vessel region.
본 발명의 실시예에 따른 혈관 나이 진단 장치(200)는 학습 모델 장치(300)과 연동하여, 혈관 나이를 진단할 수 있다. 혈관 나이 진단 장치(200)는 영상, 영상으로부터 산출된 뒤틀림 값들을 학습 모델 장치(300)로 입력 시킴으로써, 혈관 나이 진단을 위한 기준을 학습 시킬 수 있다. The blood vessel age diagnosis apparatus 200 according to an embodiment of the present invention may be connected to the learning model apparatus 300 to diagnose blood vessel age. The vascular age diagnosis apparatus 200 may learn criteria for vascular age diagnosis by inputting distortion values calculated from images and images into the learning model apparatus 300.
구체적으로, 학습 모델 장치(300)는 데이터 학습부(310) 및 데이터 인식부(320)를 포함할 수 있다. 각 구성요소들의 동작은 아래와 같다. Specifically, the learning model device 300 may include a data learning unit 310 and a data recognition unit 320. The operation of each component is as follows.
데이터 학습부(310)는 혈관 나이 진단을 위한 기준을 학습할 수 있다. 데이터 학습부(310)는 소정의 혈관 나이를 판단하기 위하여 어떤 데이터를 이용할 지, 데이터를 이용하여 혈관 나이를 어떻게 판단할 지에 관한 기준을 학습할 수 있다. 데이터 학습부(310)는 학습에 이용될 데이터인 영상, 혈관의 뒤틀림 값 등을 획득하고, 획득된 데이터를 후술할 혈관 나이 진단 모델에 적용함으로써, 혈관 나이 진단을 위한 기준을 학습할 수 있다.The data learning unit 310 may learn criteria for diagnosing vascular age. The data learning unit 310 may learn criteria to use what data to determine a predetermined blood vessel age and how to determine the blood vessel age using the data. The data learning unit 310 may learn criteria for vascular age diagnosis by acquiring an image, a warping value of a blood vessel, etc., which is data to be used for learning, and applying the obtained data to a vascular age diagnosis model to be described later.
데이터 인식부(320)는 입력된 데이터에 기초한 대상체의 혈관 나이를 판단할 수 있다. 데이터 인식부(320)는 학습된 혈관 나이 진단 모델을 이용하여, 소정의 데이터로부터 대상체의 혈관 나이를 진단, 인식할 수 있다. 데이터 인식부(320)는 학습에 의한 기 설정된 기준에 따라 소정의 데이터를 획득하고, 획득된 데이터를 입력 값으로 하여 혈관 나이 진단 모델을 이용함으로써, 소정의 데이터에 기초한 대상체의 혈관 나이를 판단할 수 있다. 또한, 획득된 데이터를 입력 값으로 하여 혈관 나이 진단 모델에 의해 출력된 결과 값은, 혈관 나이 진단 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.The data recognition unit 320 may determine the blood vessel age of the object based on the input data. The data recognition unit 320 may diagnose and recognize a subject's vascular age from predetermined data using the learned vascular age diagnostic model. The data recognition unit 320 obtains predetermined data according to a preset criterion by learning, and uses the acquired data as an input value to use the vascular age diagnostic model to determine the vascular age of the object based on the predetermined data Can be. In addition, the result value output by the vascular age diagnostic model using the obtained data as an input value may be used to update the vascular age diagnostic model.
데이터 학습부(310) 및 데이터 인식부(320) 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 하드웨어 칩 형태로 제작되어 전자 장치에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 데이터 학습부(310) 및 데이터 인식부(320) 중 적어도 하나는 인공 지능(AI; artificial intelligence)을 위한 전용 하드웨어 칩 형태로 제작될 수도 있고, 또는 기존의 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor) 또는 그래픽 전용 프로세서(예: GPU)의 일부로 제작되어 전술한 각종 전자 장치에 탑재될 수도 있다.At least one of the data learning unit 310 and the data recognition unit 320 may be manufactured in the form of at least one hardware chip and mounted on the electronic device. For example, at least one of the data learning unit 310 and the data recognition unit 320 may be manufactured in the form of a dedicated hardware chip for artificial intelligence (AI), or an existing general-purpose processor (for example, a CPU) Alternatively, it may be manufactured as a part of an application processor or a graphics-only processor (for example, a GPU) and mounted on various electronic devices described above.
이 경우, 데이터 학습부(310) 및 데이터 인식부(320)는 하나의 전자 장치에 탑재될 수도 있으며, 또는 별개의 전자 장치들에 각각 탑재될 수도 있다. 예를 들어, 데이터 학습부(310) 및 데이터 인식부(320) 중 하나는 전자 장치에 포함되고, 나머지 하나는 서버에 포함될 수 있다. 또한, 데이터 학습부(310) 및 데이터 인식부(320)는 유선 또는 무선으로 통하여, 데이터 학습부(310)가 구축한 모델 정보를 데이터 인식부(320)로 제공할 수도 있고, 데이터 인식부(320)로 입력된 데이터가 추가 학습 데이터로서 데이터 학습부(310)로 제공될 수도 있다.In this case, the data learning unit 310 and the data recognition unit 320 may be mounted on one electronic device, or may be mounted on separate electronic devices. For example, one of the data learning unit 310 and the data recognition unit 320 may be included in the electronic device, and the other one may be included in the server. In addition, the data learning unit 310 and the data recognition unit 320 may provide the model information constructed by the data learning unit 310 to the data recognition unit 320 through wired or wireless communication. 320) may be provided to the data learning unit 310 as additional learning data.
한편, 데이터 학습부(310) 및 데이터 인식부(320) 중 적어도 하나는 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 데이터 학습부(310) 및 데이터 인식부(320) 중 적어도 하나가 소프트웨어 모듈(또는, 인스터력션(instruction) 포함하는 프로그램 모듈)로 구현되는 경우, 소프트웨어 모듈은 컴퓨터로 읽을 수 있는 판독 가능한 비일시적 판독 가능 기록매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 이 경우, 적어도 하나의 소프트웨어 모듈은 OS(Operating System)에 의해 제공되거나, 소정의 애플리케이션에 의해 제공될 수 있다. 또는, 적어도 하나의 소프트웨어 모듈 중 일부는 OS(Operating System)에 의해 제공되고, 나머지 일부는 소정의 애플리케이션에 의해 제공될 수 있다. Meanwhile, at least one of the data learning unit 310 and the data recognition unit 320 may be implemented as a software module. When at least one of the data learning unit 310 and the data recognition unit 320 is implemented as a software module (or a program module including an instruction), the software module is a computer-readable, non-transitory readable It may be stored in a readable media (non-transitory computer readable media). In addition, in this case, at least one software module may be provided by an operating system (OS) or may be provided by a predetermined application. Alternatively, some of the at least one software module may be provided by an operating system (OS), and the other may be provided by a predetermined application.
도 4에 도시된 바와 같이, 데이터 학습부(310)는 데이터 획득부(311), 전처리부(312), 학습 데이터 선택부(313), 모델 학습부(314), 모델 평가부(315)를 포함할 수 있다. As illustrated in FIG. 4, the data learning unit 310 includes a data acquisition unit 311, a pre-processing unit 312, a training data selection unit 313, a model learning unit 314, and a model evaluation unit 315. It can contain.
데이터 획득부(311)는 혈관 나이 판단에 필요한 데이터를 획득할 수 있다. 데이터 획득부(311)는 혈관 나이 판단을 위한 학습을 위하여 필요한 데이터를 획득할 수 있다. 데이터 획득부(311)는 혈관 나이 진단 장치(200) 또는 영상 촬영 장치(100)로부터 혈관과 관련된 영상, 이미지, 텍스트를 획득할 수 있다. 구체적으로, 데이터 획득부(311)는 영상 또는 혈관의 부분들의 뒤틀림 값들을 획득할 수 있다. 데이터 획득부(311)는 상기의 기재에 한정되지 않고 외부의 전자 장치로부터 데이터를 수신하는 수단을 포함할 수 있다. The data acquisition unit 311 may acquire data necessary for determining blood vessel age. The data acquisition unit 311 may acquire data necessary for learning to determine blood vessel age. The data acquisition unit 311 may acquire images, images, and text related to blood vessels from the blood vessel age diagnosis apparatus 200 or the image taking apparatus 100. Specifically, the data acquisition unit 311 may acquire distortion values of parts of an image or a blood vessel. The data acquisition unit 311 is not limited to the above description and may include means for receiving data from an external electronic device.
전처리부(312)는 혈관 나이 판단을 위한 학습에 획득된 데이터가 이용될 수 있도록, 획득된 데이터를 전처리할 수 있다. 전처리부(312)는 후술할 모델 학습부(314)가 혈관 나이 판단을 위한 학습을 위하여 획득된 데이터를 이용할 수 있도록, 획득된 데이터를 기 설정된 포맷으로 가공할 수 있다. 전처리부(312)는 영상에 포함된 혈관에 해당하는 혈관 영역을 추출할 수 있다. 혈관 영역을 3차원으로 시각화하기 위해서, 혈관 영역에 각 복셀의 x, y, z축 성분을 보정할 수 있다. 이때, 보간법을 이용하여 x, y, z 축 성분들을 보정할 수 있다. 이러한 보정 과정을 통해 혈관 영역의 시인성이 높아질 수 있다. 또한, 전처리부(312)는 3차원으로 렌더링된 혈관 영역에 해당하는 영상을 골격화함으로써, 혈관의 중심점들을 연결하는 중심선을 추출할 수 있다. 또한, 전처리부(312)는 영상으로부터 추출된 중심선들의 뒤틀림 값들을 산출할 수 있다. The pre-processing unit 312 may pre-process the acquired data so that the acquired data can be used for learning to determine blood vessel age. The pre-processing unit 312 may process the acquired data in a preset format so that the model learning unit 314, which will be described later, can use the acquired data for learning to determine blood vessel age. The pre-processing unit 312 may extract a blood vessel region corresponding to blood vessels included in the image. To visualize the vascular region in three dimensions, the x, y, and z-axis components of each voxel can be corrected in the vascular region. At this time, x, y, and z-axis components may be corrected using an interpolation method. Through this correction process, the visibility of the vascular region may be increased. In addition, the pre-processing unit 312 may extract a centerline connecting the center points of the blood vessels by skeletonizing an image corresponding to the blood vessel region rendered in 3D. Also, the pre-processing unit 312 may calculate distortion values of center lines extracted from the image.
학습 데이터 선택부(313)는 전처리된 데이터 중에서 학습에 필요한 데이터를 선택할 수 있다. 선택된 데이터는 모델 학습부(314)에 제공될 수 있다. 학습 데이터 선택부(313)는 혈관 나이 등의 혈관 건강 판단을 위한 기 설정된 기준에 따라, 전처리된 데이터 중에서 학습에 필요한 데이터를 선택할 수 있다. 또한, 학습 데이터 선택부(313)는 후술할 모델 학습부(314)에 의한 학습에 의해 설정된 기준에 따라 데이터를 선택할 수도 있다. 학습 데이터 선택부(313)는 영상에 포함된 복수의 줄기(branch)들의 중심선들의 뒤틀림 값의 전부 또는 일부를 선택할 수 있다. The learning data selector 313 may select data necessary for learning from pre-processed data. The selected data may be provided to the model learning unit 314. The learning data selector 313 may select data necessary for learning from pre-processed data according to preset criteria for determining blood vessel health such as vascular age. In addition, the learning data selection unit 313 may select data according to criteria set by learning by the model learning unit 314 to be described later. The learning data selection unit 313 may select all or part of a distortion value of centerlines of a plurality of branches included in the image.
모델 학습부(314)는 학습 데이터에 기초하여 혈관 나이 등의 혈관 건강 를 어떻게 판단할 지에 관한 기준을 학습할 수 있다. 또한, 모델 학습부(314)는 혈관 나이 등의 혈관 건강 판단을 위하여 어떤 혈관 줄기의 뒤틀림 값 등의 데이터를 이용해야 하는 지에 대한 기준을 학습할 수도 있다.The model learning unit 314 may learn criteria on how to determine vascular health such as vascular age based on the training data. In addition, the model learning unit 314 may also learn the criteria for which vascular stem distortion data, etc., should be used to determine vascular health such as vascular age.
또한, 모델 학습부(314)는 혈관 나이 등의 혈관 건강 판단에 이용되는 혈관 나이 진단 모델을 학습 데이터를 이용하여 학습시킬 수 있다. 이 경우, 혈관 나이 진단 모델은 미리 구축된 모델일 수 있다. 예를 들어, 혈관 나이 진단 모델은 기본 학습 데이터(예를 들어, DWI, ADC, TOF 영상 등)을 입력 받아 미리 구축된 모델일 수 있다.In addition, the model learning unit 314 may train a vascular age diagnosis model used for vascular health determination such as vascular age using learning data. In this case, the vascular age diagnosis model may be a pre-built model. For example, the vascular age diagnosis model may be a pre-built model receiving basic learning data (eg, DWI, ADC, TOF images, etc.).
혈관 나이 진단 모델은, 인식 모델의 적용 분야, 학습의 목적 또는 장치의 컴퓨터 성능 등을 고려하여 구축될 수 있다. 혈관 나이 진단 모델은, 예를 들어, 신경망(Neural Network)을 기반으로 하는 모델일 수 있다. 예컨대, DNN(Deep Neural Network), RNN(Recurrent Neural Network), BRDNN(Bidirectional Recurrent Deep Neural Network)과 같은 모델이 혈관 나이 진단 모델로서 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The vascular age diagnosis model may be constructed in consideration of the application field of the recognition model, the purpose of learning, or computer performance of the device. The vascular age diagnosis model may be, for example, a model based on a neural network. For example, a model such as a deep neural network (DNN), a recurrent neural network (RNN), or a bidirectional recurrent deep neural network (BRDNN) may be used as a vascular age diagnosis model, but is not limited thereto.
다양한 실시예에 따르면, 모델 학습부(314)는 미리 구축된 혈관 나이 진단 모델이 복수 개가 존재하는 경우, 입력된 학습 데이터와 기본 학습 데이터의 관련성이 큰 혈관 나이 진단 모델을 학습할 혈관 나이 진단 모델로 결정할 수 있다. 이 경우, 기본 학습 데이터는 데이터의 타입 별로 기 분류되어 있을 수 있으며, 혈관 나이 진단 모델은 데이터의 타입 별로 미리 구축되어 있을 수 있다. 예를 들어, 기본 학습 데이터는 학습 데이터가 생성된 지역, 학습 데이터가 생성된 시간, 학습 데이터의 크기, 학습 데이터의 장르, 학습 데이터의 생성자, 학습 데이터 내의 오브젝트의 종류 등과 같은 다양한 기준으로 기 분류되어 있을 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, when there are a plurality of pre-built vascular age diagnostic models, the model learning unit 314 may learn the vascular age diagnostic model for learning the vascular age diagnostic model having a high relationship between the input learning data and the basic learning data. You can decide. In this case, the basic learning data may be pre-classified for each type of data, and the vascular age diagnosis model may be pre-built for each type of data. For example, the basic training data is classified into various criteria such as the region where the training data is generated, the time when the training data is generated, the size of the training data, the genre of the training data, the creator of the training data, and the type of object in the training data. It may be.
또한, 모델 학습부(314)는, 예를 들어, 오류 역전파법(error back-propagation) 또는 경사 하강법(gradient descent)을 포함하는 학습 알고리즘 등을 이용하여 혈관 나이 진단 모델을 학습시킬 수 있다.In addition, the model learning unit 314 may train a vascular age diagnosis model using, for example, a learning algorithm including an error back-propagation or a gradient descent method.
또한, 모델 학습부(314)는, 예를 들어, 학습 데이터를 입력 값으로 하는 지도 학습(supervised learning) 을 통하여, 혈관 나이 진단 모델을 학습시킬 수 있다. 또한, 모델 학습부(314)는, 예를 들어, 별다른 지도 없이 혈관 나이 등의 혈관 건강 판단을 위해 필요한 데이터의 종류를 스스로 학습함으로써, 혈관 나이 등의 혈관 건강 판단을 위한 기준을 발견하는 비지도 학습(unsupervised learning)을 통하여, 혈관 나이 진단 모델을 학습시킬 수 있다. 또한, 모델 학습부(314)는, 예를 들어, 학습에 따른 혈관 나이 등의 혈관 건강 판단의 결과가 올바른 지에 대한 피드백을 이용하는 강화 학습(reinforcement learning)을 통하여, 혈관 나이 진단 모델을 학습시킬 수 있다.In addition, the model learning unit 314 may train the vascular age diagnosis model, for example, through supervised learning using learning data as an input value. In addition, the model learning unit 314, for example, by learning the type of data necessary for vascular health determination, such as vascular age, without any guidance, unsupervised to discover criteria for vascular health determination, such as vascular age. Through unsupervised learning, a vascular age diagnostic model can be trained. In addition, the model learning unit 314 may train a vascular age diagnosis model through reinforcement learning using feedback on whether a result of vascular health determination such as vascular age according to learning is correct, for example. have.
또한, 혈관 나이 진단 모델이 학습되면, 모델 학습부(314)는 학습된 혈관 나이 진단 모델을 저장할 수 있다. 이 경우, 모델 학습부(314)는 학습된 혈관 나이 진단 모델을 데이터 인식부(320)를 포함하는 전자 장치의 메모리에 저장할 수 있다. 또는, 모델 학습부(314)는 학습된 혈관 나이 진단 모델을 후술할 데이터 인식부(320)를 포함하는 전자 장치의 메모리에 저장할 수 있다. 또는, 모델 학습부(314)는 학습된 혈관 나이 진단 모델을 전자 장치와 유선 또는 무선 네트워크로 연결되는 서버의 메모리에 저장할 수도 있다.In addition, when the vascular age diagnosis model is learned, the model learning unit 314 may store the learned vascular age diagnosis model. In this case, the model learning unit 314 may store the trained vascular age diagnosis model in the memory of the electronic device including the data recognition unit 320. Alternatively, the model learning unit 314 may store the trained vascular age diagnosis model in the memory of the electronic device including the data recognition unit 320 to be described later. Alternatively, the model learning unit 314 may store the trained vascular age diagnosis model in a memory of a server connected to a wired or wireless network with the electronic device.
이 경우, 학습된 혈관 나이 진단 모델이 저장되는 메모리는, 예를 들면, 전자 장치의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 함께 저장할 수도 있다. 또한, 메모리는 소프트웨어 및/또는 프로그램을 저장할 수도 있다. 프로그램은, 예를 들면, 커널, 미들웨어, 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API) 및/또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션") 등을 포함할 수 있다.In this case, the memory in which the learned vascular age diagnosis model is stored may store, for example, commands or data related to at least one other component of the electronic device. Also, the memory may store software and / or programs. The program may include, for example, a kernel, middleware, application programming interface (API), and / or application program (or "application").
모델 평가부(315)는 혈관 나이 진단 모델에 평가 데이터를 입력하고, 평가 데이터로부터 출력되는 인식 결과가 소정 기준을 만족하지 못하는 경우, 모델 학습부(314)로 하여금 다시 학습하도록 할 수 있다. 이 경우, 평가 데이터는 혈관 나이 진단 모델을 평가하기 위한 기 설정된 데이터일 수 있다. The model evaluation unit 315 may input the evaluation data into the vascular age diagnosis model and, if the recognition result output from the evaluation data does not satisfy a predetermined criterion, may cause the model learning unit 314 to learn again. In this case, the evaluation data may be preset data for evaluating the vascular age diagnosis model.
예를 들어, 모델 평가부(315)는 평가 데이터에 대한 학습된 혈관 나이 진단 모델의 인식 결과 중에서, 혈관 나이 등의 인식 결과가 정확하지 않은 평가 데이터의 개수 또는 비율이 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 소정 기준을 만족하지 못한 것으로 평가할 수 있다. For example, the model evaluation unit 315, when the recognition result of the vascular age, etc. among the recognition results of the learned vascular age diagnosis model for the evaluation data, the number or ratio of evaluation data that is not accurate exceeds a preset threshold. It can be evaluated that the predetermined criteria are not satisfied.
한편, 학습된 혈관 나이 진단 모델이 복수 개가 존재하는 경우, 모델 평가부(315)는 각각의 학습된 동영상 인식 모델에 대하여 소정 기준을 만족하는지를 평가하고, 소정 기준을 만족하는 모델을 최종 혈관 나이 진단 모델로서 결정할 수 있다. 이 경우, 소정 기준을 만족하는 모델이 복수 개인 경우, 모델 평가부(315)는 평가 점수가 높은 순으로 미리 설정된 어느 하나 또는 소정 개수의 모델을 최종 혈관 나이 진단 모델로서 결정할 수 있다.On the other hand, when there are a plurality of trained vascular age diagnostic models, the model evaluator 315 evaluates whether or not a predetermined criterion is satisfied for each trained video recognition model, and determines a final vascular age for a model that satisfies a predetermined criterion. You can decide as a model. In this case, when there are a plurality of models satisfying a predetermined criterion, the model evaluator 315 may determine, as a final vascular age diagnosis model, any one or a predetermined number of models preset in order of highest evaluation score.
한편, 데이터 학습부(310) 내의 데이터 획득부(311), 전처리부(312), 학습 데이터 선택부(313), 모델 학습부(314) 및 모델 평가부(315) 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 하드웨어 칩 형태로 제작되어 전자 장치에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 데이터 획득부(311), 전처리부(312), 학습 데이터 선택부(313), 모델 학습부(314) 및 모델 평가부(315) 중 적어도 하나는 인공 지능(AI; artificial intelligence)을 위한 전용 하드웨어 칩 형태로 제작될 수도 있고, 또는 기존의 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor) 또는 그래픽 전용 프로세서(예: GPU)의 일부로 제작되어 전술한 각종 전자 장치에 탑재될 수도 있다.Meanwhile, at least one of the data acquisition unit 311, the pre-processing unit 312, the training data selection unit 313, the model learning unit 314, and the model evaluation unit 315 in the data learning unit 310 is at least one. It can be manufactured in the form of a hardware chip and mounted on an electronic device. For example, at least one of the data acquisition unit 311, the pre-processing unit 312, the training data selection unit 313, the model learning unit 314, and the model evaluation unit 315 is artificial intelligence (AI). It may be manufactured in the form of a dedicated hardware chip for, or may be manufactured as part of an existing general-purpose processor (for example, a CPU or application processor) or a graphics-only processor (for example, a GPU) and mounted on various electronic devices described above.
또한, 데이터 획득부(311), 전처리부(312), 학습 데이터 선택부(313), 모델 학습부(314) 및 모델 평가부(315)는 하나의 전자 장치에 탑재될 수도 있으며, 또는 별개의 전자 장치들에 각각 탑재될 수도 있다. 또한, 데이터 획득부(311), 전처리부(312), 학습 데이터 선택부(313), 모델 학습부(314) 및 모델 평가부(315) 중 적어도 하나는 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 데이터 획득부(311), 전처리부(312), 학습 데이터 선택부(313), 모델 학습부(314) 및 모델 평가부(315) 중 적어도 하나가 소프트웨어 모듈(또는, 인스터력션(instruction) 포함하는 프로그램 모듈)로 구현되는 경우, 소프트웨어 모듈은 컴퓨터로 읽을 수 있는 판독 가능한 비일시적 판독 가능 기록매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. In addition, the data acquisition unit 311, the pre-processing unit 312, the training data selection unit 313, the model learning unit 314 and the model evaluation unit 315 may be mounted on one electronic device, or separately Each may be mounted on electronic devices. In addition, at least one of the data acquisition unit 311, the pre-processing unit 312, the training data selection unit 313, the model learning unit 314, and the model evaluation unit 315 may be implemented as a software module. At least one of the data acquisition unit 311, the pre-processing unit 312, the training data selection unit 313, the model learning unit 314, and the model evaluation unit 315 includes a software module (or an instruction). Program module), the software module may be stored in a computer-readable readable non-transitory computer readable media.
다음으로, 데이터 인식부(320)의 구조를 설명하겠다. Next, the structure of the data recognition unit 320 will be described.
본 발명의 실시예에 따른 데이터 인식부(320)는 데이터 획득부(321), 전처리부(322), 인식 데이터 선택부(323), 인식 결과 제공부(324) 및 모델 갱신부(325)를 포함할 수 있다.The data recognition unit 320 according to an embodiment of the present invention includes a data acquisition unit 321, a pre-processing unit 322, a recognition data selection unit 323, a recognition result providing unit 324, and a model update unit 325. It can contain.
데이터 획득부(321)는 혈관 나이 등의 혈관 건강 판단에 필요한 데이터를 획득할 수 있으며, 전처리부(322)는 혈관 나이 등의 혈관 건강 판단을 위해 획득된 데이터가 이용될 수 있도록, 획득된 데이터를 전처리할 수 있다. 전처리부(322)는 후술할 인식 결과 제공부(324)가 혈관 나이 등의 혈관 건강 판단을 위하여 획득된 데이터를 이용할 수 있도록, 획득된 데이터를 기 설정된 포맷으로 가공할 수 있다. 전처리부(322)는 영상에 포함된 혈관에 해당하는 혈관 영역을 추출할 수 있다. 혈관 영역을 3차원으로 시각화하기 위해서, 혈관 영역에 각 복셀의 x, y, z축 성분을 보정할 수 있다. 이때, 보간법을 이용하여 x, y, z 축 성분들을 보정할 수 있다. 이러한 보정 과정을 통해 혈관 영역의 시인성이 높아질 수 있다. 또한, 전처리부(322)는 3차원으로 렌더링된 혈관 영역에 해당하는 영상을 골격화함으로써, 혈관의 중심점들을 연결하는 중심선을 추출할 수 있다. 또한, 전처리부(322)는 영상으로부터 추출된 중심선들의 뒤틀림 값들을 산출할 수 있다. 전처리부(322)가 뒤틀림 값을 산출하기 전에, 혈관의 중심점들을 연결한 중심선을 트랙킹할 수 있다. The data acquisition unit 321 may acquire data necessary for determining vascular health such as vascular age, and the pre-processing unit 322 may acquire data so that data obtained for vascular health determination such as vascular age may be used Can be pretreated. The pre-processing unit 322 may process the acquired data in a preset format so that the recognition result providing unit 324, which will be described later, can use the acquired data to determine vascular health such as vascular age. The pre-processing unit 322 may extract a blood vessel region corresponding to blood vessels included in the image. To visualize the vascular region in three dimensions, the x, y, and z-axis components of each voxel can be corrected in the vascular region. At this time, x, y, and z-axis components may be corrected using an interpolation method. Through this correction process, the visibility of the vascular region may be increased. In addition, the pre-processing unit 322 may extract the center line connecting the center points of the blood vessels by skeletonizing an image corresponding to the blood vessel region rendered in 3D. Also, the pre-processing unit 322 may calculate distortion values of center lines extracted from the image. Before the pre-processing unit 322 calculates the warpage value, the center line connecting the center points of the blood vessel may be tracked.
인식 데이터 선택부(323)는 전처리된 데이터 중에서 혈관 나이 등의 혈관 건강 판단에 필요한 데이터를 선택할 수 있다. 선택된 데이터는 인식 결과 제공부(324)에게 제공될 수 있다. 인식 데이터 선택부(323)는 혈관 나이 등의 혈관 건강 판단을 위한 기 설정된 기준에 따라, 전처리된 데이터 중에서 일부 또는 전부를 선택할 수 있다. 또한, 인식 데이터 선택부(323)는 모델 학습부(314)에 의한 학습에 의해 기 설정된 기준에 따라 데이터를 선택할 수도 있다.The recognition data selection unit 323 may select data necessary for determining vascular health, such as vascular age, among pre-processed data. The selected data may be provided to the recognition result providing unit 324. The recognition data selector 323 may select some or all of the pre-processed data according to preset criteria for determining blood vessel health such as blood vessel age. In addition, the recognition data selection unit 323 may select data according to a preset criterion by learning by the model learning unit 314.
인식 결과 제공부(324)는 선택된 데이터를 혈관 나이 진단 모델에 적용하여 혈관 나이 등의 혈관 건강을 판단할 수 있다. 인식 결과 제공부(324)는 데이터의 인식 목적에 따른 인식 결과를 제공할 수 있다. 인식 결과 제공부(324)는 인식 데이터 선택부(323)에 의해 선택된 데이터를 입력 값으로 이용함으로써, 선택된 데이터를 혈관 나이 진단 모델에 적용할 수 있다. 또한, 인식 결과는 혈관 나이 진단 모델에 의해 결정되는데, 대상체의 혈관 나이 등의 혈관 건강 상태를 포함할 수 있다. The recognition result providing unit 324 may determine vascular health such as vascular age by applying the selected data to the vascular age diagnosis model. The recognition result providing unit 324 may provide a recognition result according to the purpose of recognizing data. The recognition result providing unit 324 may apply the selected data to the vascular age diagnosis model by using the data selected by the recognition data selection unit 323 as an input value. In addition, the recognition result is determined by the vascular age diagnostic model, and may include vascular health conditions such as the vascular age of the subject.
모델 갱신부(325)는 인식 결과 제공부(324)에 의해 제공되는 인식 결과에 대한 평가에 기초하여, 혈관 나이 진단 모델이 갱신되도록 할 수 있다. 예를 들어, 모델 갱신부(325)는 인식 결과 제공부(324)에 의해 제공되는 인식 결과를 모델 학습부(324)에게 제공함으로써, 모델 학습부(324)가 혈관 나이 진단 모델을 갱신하도록 할 수 있다.The model update unit 325 may allow the vascular age diagnosis model to be updated based on the evaluation of the recognition result provided by the recognition result providing unit 324. For example, the model update unit 325 may provide the model learning unit 324 with the recognition result provided by the recognition result providing unit 324, so that the model learning unit 324 updates the vascular age diagnosis model. Can be.
한편, 데이터 인식부(320) 내의 데이터 획득부(321), 전처리부(322), 인식 데이터 선택부(323), 인식 결과 제공부(324) 및 모델 갱신부(325) 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 하드웨어 칩 형태로 제작되어 전자 장치에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 데이터 획득부(321), 전처리부(322), 인식 데이터 선택부(323), 인식 결과 제공부(324) 및 모델 갱신부(325) 중 적어도 하나는 인공 지능(AI; artificial intelligence)을 위한 전용 하드웨어 칩 형태로 제작될 수도 있고, 또는 기존의 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor) 또는 그래픽 전용 프로세서(예: GPU)의 일부로 제작되어 전술한 각종 전자 장치에 탑재될 수도 있다.On the other hand, at least one of the data acquisition unit 321, the pre-processing unit 322, the recognition data selection unit 323, the recognition result providing unit 324 and the model update unit 325 in the data recognition unit 320, at least It can be manufactured in the form of one hardware chip and mounted on an electronic device. For example, at least one of the data acquisition unit 321, the pre-processing unit 322, the recognition data selection unit 323, the recognition result providing unit 324, and the model update unit 325 is artificial intelligence (AI). It may be manufactured in the form of a dedicated hardware chip for), or it may be manufactured as a part of an existing general-purpose processor (for example, a CPU or application processor) or a graphics-only processor (for example, a GPU) and mounted on various electronic devices described above.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 혈관 건강 진단 방법의 흐름도이다. 5 and 6 are flowcharts of a method for diagnosing vascular health according to embodiments of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 혈관 건강 진단 방법은 영상 촬영 장치(100)로부터 촬영된 영상을 수신한다. As shown in FIG. 5, the method for diagnosing vascular health receives an image captured from the image capturing apparatus 100.
S120에서는 혈관 나이 진단 장치(200)는 영상에서 3차원 이진 혈관 영상을 추출할 수 있다. 3차원 이진 혈관 영상은 혈관에 해당하는 복셀을 1로, 혈관에 해당하지 않은 복셀을 0으로 설정한 것일 수 있다. 혈관 나이 진단 장치(200)는 3차원 이진 혈관 영상에서 해부학적으로 구분된 영역별 복수의 혈관 분할 영역들을 추출할 수 있다. In S120, the blood vessel age diagnosis apparatus 200 may extract a 3D binary blood vessel image from the image. In the 3D binary blood vessel image, a voxel corresponding to a blood vessel may be set to 1, and a voxel not corresponding to a blood vessel may be set to 0. The vascular age diagnosis apparatus 200 may extract a plurality of vascular segmentation regions for each anatomically separated region from a 3D binary vascular image.
S130에서는 혈관 나이 진단 장치(200)는 3차원 이진 혈관 영상 및 혈관 분할 영역들을 이용하여 사용자에 의해 지정된 제1 혈관 구간의 중심점들의 집합을 추출하여 중심선으로 설정할 수 있다. In S130, the vascular age diagnosis apparatus 200 may extract a set of center points of a first blood vessel section designated by a user using a 3D binary blood vessel image and blood vessel segmentation regions and set the center line.
S140에서는 혈관 나이 진단 장치(200)는 혈관 분할 영역 (예를 들어 right middle cerebral artery 영역)의 중심선으로부터 뒤틀림을 수치로 산출할 수 있다. 혈관 분할 영역에 대해 해당 혈관의 시작점과 끝점이 주어질 수 있다. 이 때, 혈관 분할 영역의 시작점과 끝점은 자동으로 찾을 수도 있고, 사용자가 인터페이스를 이용하여 MRI영상을 보고 수동으로 설정할 수도 있다. 시작점과 끝점이 주어지면, 시작점과 가장 가까운 중심선 상의 점(
Figure PCTKR2019014903-appb-I000001
)을 찾고, 끝점과 가장 가까운 중심선 상의 점(
Figure PCTKR2019014903-appb-I000002
)을 찾는다.
Figure PCTKR2019014903-appb-I000003
에서 출발하여
Figure PCTKR2019014903-appb-I000004
으로 향하는 중심선 상의 점들을 자동으로 순차적으로 추적한다. 점과 점을 잇는 벡터의 방향 코사인 (directional cosine)을 근거로 하여 자동적으로 중심점들을 추적할 수 있다. 이 점들을 따라 거리를 합하면 혈관 분할 영역에 대한 혈관 길이(branch length)로 근사화 하여 다음과 같이 산출할 수 있다.
In S140, the vascular age diagnosis apparatus 200 may calculate the distortion from the center line of the vascular segmentation region (eg, the right middle cerebral artery region) numerically. The starting and ending points of the corresponding blood vessel may be given for the blood vessel segmentation region. At this time, the start point and the end point of the blood vessel segmentation region may be automatically found, or the user may manually view and view the MRI image using the interface. Given a starting point and an ending point, the point on the centerline closest to the starting point (
Figure PCTKR2019014903-appb-I000001
), And the point on the centerline closest to the endpoint (
Figure PCTKR2019014903-appb-I000002
).
Figure PCTKR2019014903-appb-I000003
From
Figure PCTKR2019014903-appb-I000004
The points on the centerline heading to are automatically tracked sequentially. The center points can be automatically tracked based on the directional cosine of the vector connecting the points. Summing the distances along these points can be approximated to the vessel length for the blood vessel segmentation region and calculated as follows.
Figure PCTKR2019014903-appb-I000005
Figure PCTKR2019014903-appb-I000005
이 때,
Figure PCTKR2019014903-appb-I000006
는 3차원 상의 점
Figure PCTKR2019014903-appb-I000007
Figure PCTKR2019014903-appb-I000008
점 간의 직선 거리 (즉, Euclidean distance)이다. 해당 혈관 영역에서 혈관의 뒤틀림(tortuosity) 값을 다음과 같이 산출한다.
At this time,
Figure PCTKR2019014903-appb-I000006
Is a 3D point
Figure PCTKR2019014903-appb-I000007
Wow
Figure PCTKR2019014903-appb-I000008
It is the straight line distance between points (ie Euclidean distance). The tortoosity value of the blood vessel in the corresponding blood vessel region is calculated as follows.
Figure PCTKR2019014903-appb-I000009
Figure PCTKR2019014903-appb-I000009
혈관 나이 진단 장치(200)는 이러한 원리로 모든 혈관 분할 영역들 각각에 포함된 중심선을 기초로 혈관의 뒤틀림 값들을 산출한다. 일반적으로 혈관의 뒤틀림 값과 혈관 나이 사이에 양의 상관 관계가 있는 것으로 볼 수 있다. 혈관 나이 진단 장치(200)는 대상체의 영상으로부터 각 혈관 분할 영역에 대한 뒤틀림 값들의 set를 산출한다. The blood vessel age diagnosis apparatus 200 calculates the warpage values of blood vessels based on the center line included in each of all blood vessel division regions on this principle. In general, it can be seen that there is a positive correlation between blood vessel warpage value and blood vessel age. The vascular age diagnosis apparatus 200 calculates a set of distortion values for each vascular segment from an image of the object.
S150에서는 혈관 나이 진단 장치(200)는 영역 별 뒤틀림 값들의 set를 이용하여 대상체의 혈관 나이를 추론한다. 혈관 나이 진단 장치(200)는 기 설정된 혈관 나이와 대응되는 뒤틀림 값을 이용하여 대상체의 혈관 나이를 추론할 수 있다. 혈관 나이 진단 장치(200)는 영역 별 뒤틀림 값들의 set와 함께 진단의에 의해 진단된 혈관 나이 또는 실제 대상체의 생물학적 혈관 나이를 입력하여 학습시키는 방식으로 대상체의 뒤틀림 값들의 set에 대한 대상체의 혈관 나이를 추론할 수도 있다. In S150, the vascular age diagnosis apparatus 200 infers a subject's vascular age using a set of distortion values for each region. The blood vessel age diagnosis apparatus 200 may infer a blood vessel age of a subject using a warping value corresponding to a preset blood vessel age. The blood vessel age diagnosis apparatus 200 inputs and learns a blood vessel age diagnosed by a diagnostic doctor or a biological blood vessel age of an actual subject along with a set of warpage values for each region, and the blood vessel age of the subject with respect to the set of warpage values of the subject You can also infer.
도 6에 도시된 바와 같이, 학습 모델 장치(300)는 혈관 나이 진단 장치와 연동하여 혈관 나이 진단 모델을 학습 시킬 수 있다. As shown in FIG. 6, the learning model device 300 may train a vascular age diagnosis model in conjunction with a vascular age diagnosis device.
S210에서 학습 모델 장치(300)는 대상체의 촬영 영상을 영상 촬영 장치 또는 혈관 나이 진단 장치로부터 수신한다. In S210, the learning model device 300 receives a captured image of the object from the image capturing device or the vascular age diagnosis device.
S220에서는 학습 모델 장치(300)는 촬영 영상으로부터 혈관 나이 판단을 위한 데이터를 추출한다. 학습 모델 장치(300)는 혈관 나이 판단을 위한 데이터로, 3차원 이진 혈관 영상, 혈관 줄기로 분할된 혈관 분할 영상, 혈관 줄기들에 대한 뒤틀림 값 등의 데이터를 추출할 수 있다. In S220, the learning model device 300 extracts data for vascular age determination from the captured image. The learning model device 300 may extract data such as a 3D binary blood vessel image, a blood vessel split image divided into a blood vessel stem, and a warping value for blood vessel stems as data for determining blood vessel age.
S230에서는 학습 모델 장치(300)는 추출한 데이터 중에서 혈관 나이 판단을 위한 데이터를 선택한다. S240에서는 학습 모델 장치(300)는 혈관 나이 판단을 위한 데이터를 이용하여 혈관 나이 진단 모델을 학습시킨다. In S230, the learning model device 300 selects data for vascular age determination from the extracted data. In S240, the learning model device 300 trains a blood vessel age diagnosis model using data for determining blood vessel age.
S250에서는 학습 모델 장치(300)는 학습된 혈관 나이 진단 모델에 기 설정된 혈관 나이 등의 데이터를 입력하여 혈관 나이 진단 모델을 평가한다. In S250, the learning model device 300 evaluates the vascular age diagnosis model by inputting data such as vascular age that is preset in the learned vascular age diagnosis model.
S260에서는 학습 모델 장치(300)는 소정의 평가 기준을 만족하는 혈관 나이 진단 모델을 혈관 나이 진단 장치의 저장부로 전달하여 갱신한다. In S260, the learning model device 300 updates the vascular age diagnosis model that satisfies a predetermined evaluation criterion by transferring it to the storage unit of the vascular age diagnosis device.
이를 통해, 본 발명의 실시예들에 따른 혈관 나이 진단 장치(200)는 학습 모델 장치(300)를 통해 혈관 나이 진단 모델을 제공 받아 혈관 나이 진단 모델을 이용하여 대상체의 혈관 나이를 추론할 수 있다. Through this, the vascular age diagnosis apparatus 200 according to embodiments of the present invention may receive a vascular age diagnosis model through the learning model device 300 and infer the vascular age of the subject using the vascular age diagnosis model. .
도 7 내지 도 9는 혈관 나이 진단 장치를 통해서 제공되는 사용자 인터페이스의 예시 도면들이다. 혈관 나이 진단 장치(200)는 입출력부(240)를 통해 대상체를 촬영한 영상(S1) 및 영상으로부터 추출한 3차원 이진 혈관 영상(S2)를 제공한다. 7 to 9 are exemplary views of a user interface provided through a vascular age diagnosis device. The blood vessel age diagnosis apparatus 200 provides an image S1 of an object photographed through the input / output unit 240 and a 3D binary blood vessel image S2 extracted from the image.
3차원 이진 혈관 영상(S2)에 대한 I1에 의해 시작점이 설정되고, I2에 의해 끝점이 설정된다. 혈관 나이 진단 장치(200)는 I1 및 I2를 고려하여 혈관의 중심선(centerline)을 추출할 수 있다. The start point is set by I1 for the 3D binary blood vessel image S2, and the end point is set by I2. The vascular age diagnosis apparatus 200 may extract centerlines of blood vessels in consideration of I1 and I2.
도 8에서 ellipse로 표시된 부분은 left middle cerebral artery 혈관 영역을 표시하고 있으며, 시작점과 끝점이 주어졌을 때, tracking을 통해 추적한 중심점들을 혈관에 overlay하여 보여주는 예시 도면이다.In FIG. 8, a portion marked with ellipse indicates a left middle cerebral artery vascular region, and is an exemplary view showing overlaying the center points tracked through tracking on a blood vessel when a start point and an end point are given.
혈관 나이 진단 장치(200)는 사용자 입력에 의해 각 혈관 줄기의 뒤틀림 값을 산출하는 버튼들(item1, item2, item3, item4)을 제공할 수 있다. The vascular age diagnosis apparatus 200 may provide buttons (item1, item2, item3, item4) for calculating the warpage value of each vascular stem by user input.
도 10은 혈관의 뒤틀림 수치로부터 학습된 모델을 거쳐 혈관 나이를 추론하는 예시 도면이다. 여기서, 혈관의 뒤틀림 수치들은 basilar artery, Posterior cerebral artery, Vertebral artery 등이며, 이에 한정되지 않고 다양한 알고리즘으로 산출될 수 있다. 예를 들어 선형 회귀(regression) 모델, support vector machine (SVM) regression 모델, random forests regression 모델과 같은 모델을 학습한 후 학습한 모델을 이용하여 새로운 혈관에 대해 혈관 나이를 예측할 수 있다. 지도학습에서 입력부는 혈관의 뒤틀림 수치 set이고 출력부는 혈관 나이인데, 이 때 지도학습을 위한 입출력 데이터는 정상군 (normal group) subject의 데이터를 통해 획득할 수 있다. 훈련(training)이나 테스팅(testing) 시에 입력 데이터에 결측 값(missing value)이 발생할 시에는 multiple imputation 및 결측이 없는 샘플들의 통계정보를 이용한 추론 등의 방법을 이용하여 다른 값으로 대체할 수 있다. 10 is an exemplary diagram for inferring vascular age through a model trained from a warpage value of a blood vessel. Here, the distortion values of blood vessels are basilar artery, Posterior cerebral artery, Vertebral artery, and the like, but are not limited thereto and can be calculated by various algorithms. For example, after training models such as a linear regression model, a support vector machine (SVM) regression model, and a random forests regression model, the trained model can be used to predict vascular age for new blood vessels. In supervised learning, the input section is a set of blood vessel warpage and the output section is the blood vessel age. At this time, the input / output data for supervised learning can be obtained through the data of the normal group subject. When a missing value occurs in input data during training or testing, it can be replaced with another value using methods such as multiple imputation and inference using statistical information of samples without missing. .
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented with hardware components, software components, and / or combinations of hardware components and software components. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors (micro signal processors), microcomputers, field programmable gate arrays (FPGAs). , A programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, may be implemented using one or more general purpose computers or special purpose computers. The processing device may perform an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. In addition, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, a processing device may be described as one being used, but a person having ordinary skill in the art, the processing device may include a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. In addition, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device. Software and / or data may be interpreted by a processing device, or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodied in the transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination. The program instructions recorded in the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable by those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes produced by a compiler. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by a limited embodiment and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and / or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or other components Alternatively, even if replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (13)

  1. 혈관 나이 진단 장치가 영상 촬영 장치로부터 대상체를 촬영한 영상을 수신하는 단계;Receiving an image of an object captured by the vascular age diagnosis apparatus from the imaging apparatus;
    상기 혈관 나이 진단 장치가 상기 영상에서 3차원 이진 혈관 영상을 추출하는 단계;Extracting a 3D binary blood vessel image from the image by the vessel age diagnosis apparatus;
    상기 혈관 나이 진단 장치가 상기 3차원 이진 혈관 영상에서 해부학적으로 구분된 영역별 혈관 분할 영역들을 추출하는 단계;Extracting vascular segmentation regions for each anatomically separated region from the 3D binary vessel image by the vascular age diagnosis apparatus;
    상기 혈관 나이 진단 장치가 상기 혈관 분할 영역들을 이용하여 제1 혈관 구간의 중심점들을 잇는 중심선을 추출하는 단계;Extracting a center line connecting the center points of the first blood vessel section by using the blood vessel segmentation regions;
    상기 혈관 나이 진단 장치가 상기 중심선을 기초로 혈관의 뒤틀림 값을 산출하는 단계; 및 Calculating, by the vascular age diagnosis apparatus, a warping value of a blood vessel based on the center line; And
    상기 혈관 나이 진단 장치가 상기 뒤틀림 값을 기초로 상기 대상체의 혈관 나이를 추론하는 단계;를 포함하는, 혈관 나이 진단 방법. The blood vessel age diagnostic apparatus inferring the blood vessel age of the subject based on the distortion value.
  2. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 3차원 이진 혈관 영상을 추출하는 단계는 The step of extracting the 3D binary blood vessel image
    상기 영상의 각 복셀의 x, y, z 성분들을 인터폴레이션(interpolation) 함으로써, 각 복셀의 z 성분을 보정하고, 보정한 결과를 이용하여 상기 영상의 각 복셀의 x, y, z 성분들을 보정하고, 보정한 x, y, z 성분으로 각 복셀의 위치를 변경함으로써, 3차원 이진 혈관 영상을 추출하는 점을 특징으로 하는, 혈관 나이 진단 방법. By interpolating the x, y, and z components of each voxel of the image, the z component of each voxel is corrected, and the x, y, and z components of each voxel of the image are corrected using the corrected result, A method of diagnosing vascular age, characterized by extracting a 3D binary vascular image by changing the position of each voxel with the corrected x, y, and z components.
  3. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 혈관 나이를 추론하는 단계는 Inferring the age of the blood vessels
    상기 영상에 포함된 영역별 혈관 분할 영역들의 뒤틀림 값으로 학습한 혈관 나이 진단 모델을 이용하여 상기 대상체의 혈관 나이를 추론하는 점을 특징으로 하는, 혈관 나이 진단 방법. A method of diagnosing vascular age, characterized in that the vascular age of the subject is inferred using a vascular age diagnostic model that is trained as a distortion value of vascular segmentation regions for each region included in the image.
  4. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 중심선을 추출하는 단계는The step of extracting the centerline
    상기 3차원 이진 혈관 영상 위(on)에서 사용자 입력들에 의해 설정된 시작점 및 끝점을 잇는 중심점들을 트랙킹(tracking) 함으로써, 혈관의 뒤틀림 값을 수치화 하는 점을 특징으로 하는, 혈관 나이 진단 방법. A method of diagnosing vascular age, characterized in that the distortion value of a blood vessel is quantified by tracking center points connecting a start point and an end point set by user inputs on the 3D binary blood vessel image.
  5. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 추론하는 단계 이후에, After the reasoning,
    상기 대상체의 혈관 나이와 실제 대상체의 나이를 비교하여 혈관 나이의 추론 결과를 평가하는 단계를 포함하는, 혈관 나이 진단 방법. And comparing the vascular age of the subject with the actual subject's age to evaluate the inference result of the vascular age.
  6. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 영상, 및 상기 3차원 이진 혈관 영상 위에 추출한 중심선을 오버랩하여 입출력부를 통해 출력하는 단계를 더 포함하는, 혈관 나이 진단 방법. And overlapping the image and the center line extracted on the 3D binary blood vessel image and outputting it through an input / output unit.
  7. 영상 촬영 장치로부터 대상체를 촬영한 영상을 수신하는 영상 수신부;An image receiving unit configured to receive an image of an object from an image photographing apparatus;
    상기 영상에서 3차원 이진 혈관 영상을 추출하고, 상기 3차원 이진 혈관 영상에서 해부학적으로 구분된 영역별 혈관 분할 영역들을 추출하는 혈관 추출부;A blood vessel extracting unit extracting a 3D binary blood vessel image from the image and extracting blood vessel segmentation regions for each anatomically separated region from the 3D binary blood vessel image;
    상기 혈관 분할 영역들을 이용하여 제1 혈관 구간의 중심점들을 잇는 중심선을 추출하는 중심선 획득부;A center line acquiring unit extracting a center line connecting the center points of the first blood vessel section using the blood vessel segmentation regions;
    상기 중심선을 기초로 혈관의 뒤틀림 값을 산출하는 뒤틀림 산출부; 및A distortion calculation unit calculating a distortion value of a blood vessel based on the center line; And
    상기 뒤틀림 값을 기초로 상기 대상체의 혈관 나이를 추론하는 혈관 나이 추론부를 포함하는 혈관 나이 진단 장치. A vascular age diagnosis apparatus including a vascular age inference unit that infers a blood vessel age of the object based on the warpage value.
  8. 제7항에 있어서, The method of claim 7,
    상기 혈관 추출부는The blood vessel extraction unit
    상기 영상의 각 복셀의 x, y, z 성분들을 인터폴레이션(interpolation) 함으로써, 각 복셀의 z 성분을 보정하고, 보정한 결과를 이용하여 상기 영상의 각 복셀의 x, y, z 성분들을 보정하고, 보정한 x, y, z 성분으로 각 복셀의 위치를 변경함으로써, 3차원 이진 혈관 영상을 추출하는 점을 특징으로 하는, 혈관 나이 진단 장치. By interpolating the x, y, and z components of each voxel of the image, the z component of each voxel is corrected, and the x, y, and z components of each voxel of the image are corrected using the corrected result, A vascular age diagnosis apparatus characterized by extracting a 3D binary vascular image by changing the position of each voxel with the corrected x, y, and z components.
  9. 제7항에 있어서, The method of claim 7,
    상기 혈관 나이 추론부는 The vascular age deduction unit
    상기 영상에 포함된 영역별 혈관 분할 영역들의 뒤틀림 값으로 학습한 혈관 나이 진단 모델을 이용하여 상기 대상체의 혈관 나이를 추론하는 점을 특징으로 하는, 혈관 나이 진단 장치. A blood vessel age diagnosis apparatus characterized by inferring a blood vessel age of the object using a blood vessel age diagnosis model that is trained with a warp value of blood vessel segmentation regions for each region included in the image.
  10. 제7항에 있어서, The method of claim 7,
    상기 중심선 획득부는 The center line acquisition unit
    상기 3차원 이진 혈관 영상 위(on)에서 사용자 입력들에 의해 설정된 시작점 및 끝점을 잇는 중심점들을 트랙킹(tracking) 함으로써, 뒤틀림 값의 산출 대상인 중심선을 추출하는 점을 특징으로 하는, 혈관 나이 진단 장치. And tracking a center point connecting a start point and an end point set by user inputs on the 3D binary blood vessel image, thereby extracting a center line, which is a calculation target of a warpage value, and a blood vessel age diagnosis apparatus.
  11. 제7항에 있어서, The method of claim 7,
    상기 대상체의 혈관 나이와 실제 대상체의 나이를 비교하여 혈관 나이의 추론 결과를 평가하는 평가부를 더 포함하는, 혈관 나이 진단 장치. And further comprising an evaluation unit for evaluating the inference result of the vascular age by comparing the vascular age of the subject and the actual subject age, vascular age diagnosis apparatus.
  12. 제7항에 있어서, The method of claim 7,
    상기 영상, 및 상기 3차원 이진 혈관 영상 위에 추출한 중심선을 오버랩하여 출력하는 입출력부를 더 포함하는, 혈관 나이 진단 장치. And an input / output unit configured to overlap and output the center line extracted on the image and the 3D binary blood vessel image.
  13. 컴퓨터를 이용하여 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위하여 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a computer readable storage medium for executing the method of claim 1 using a computer.
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