WO2023214693A1 - Method for providing information for diagnosing alzheimer's disease dementia (add) or mild cognitive impairment (mci), and medical image processing system - Google Patents
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Abstract
The present invention relates to a method for providing information for diagnosing Alzheimer's disease dementia (ADD) or mild cognitive impairment (MCI), and a medical image processing system, wherein the accuracy of diagnosing ADD and MCI can be increased through a model that combines SAVR, which is medial temporal volume divided by cerebellar volume, and MMSE and is based on the excellent performance of SAVR in diagnosing ADD and MCI. In addition, the present invention has the advantage that Quick Brain Volumetry (QBraVo), an automated analysis program which can rapidly and accurately measure brain volume, can be used to effectively distinguish ADD and MCI patients from normal controls (NCs).
Description
본 발명은 ADD 또는 MCI를 진단하기 위한 정보제공방법 및 의료영상 처리시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 표준 위축 부피 비율(SAVR) 값을 계산하고, 상기 SAVR 값 및/또는 간이정신상태검사(MMSE) 분석 결과에 따라 ADD 또는 MCI를 판단하는 것을 특징으로 하는 정보제공방법 및 의료영상 처리시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an information provision method and medical image processing system for diagnosing ADD or MCI, and more specifically, to calculating a standard atrophy volume ratio (SAVR) value, and calculating the SAVR value and/or Mini-Mental State Examination (MMSE). ) It relates to an information provision method and medical image processing system characterized by determining ADD or MCI according to the analysis results.
알츠하이머병(Alzheimer's disease; AD)은 아밀로이드-β 단백질의 침착으로 인한 인지 능력의 점진적인 저하를 특징으로 하는 퇴행성 신경질환으로 발병 초기 단계에서 정확한 진단이 요구된다. 현재 알츠하이머병 진단을 위한 유전자 검사 및 병리학적 바이오 마커는 발전했지만 임상 적용에는 많은 한계가 존재한다. 알츠하이머병 진단의 핵심은 임상 접근, 인지 기능 검사, 혈액 검사 및 뇌 영상 검사이다.Alzheimer's disease (AD) is a degenerative neurological disease characterized by a gradual decline in cognitive ability due to deposition of amyloid-β protein, and accurate diagnosis is required in the early stages of the disease. Currently, genetic tests and pathological biomarkers for diagnosing Alzheimer's disease have been developed, but there are many limitations in clinical application. The key to diagnosing Alzheimer's disease is a clinical approach, cognitive function tests, blood tests, and brain imaging tests.
자기 공명(magnetic resonance; MR) 뇌 영상은 인지 저하를 유발할 수 있는 뇌 변성 또는 기타 구조적 이상을 식별하여 알츠하이머병을 진단할 수 있는 유용한 방법이다. 알츠하이머병 환자는 일반적으로 뇌 영상에서 해마 위축을 동반한 두정-측두엽 우성 피질 위축이 가장 흔하게 발견된다. 그러나, 발병 초기 단계에서는 이러한 징후가 뚜렷하지 않을 수 있다. 임상 전단계에서 특정 영역의 뇌 위축이 알츠하이머병 증상이 나타나기 전에 관찰될 수 있지만, 알츠하이머병의 뇌 위축은 다양하고 다른 손상과 결합될 수 있고, 혼합 병리로 인한 신경변성은 영상을 통한 알츠하이머병의 정확한 진단을 힘들게 한다. 피질 두께, 연결성 및 뇌 부피에 대한 정량적 분석은 치매를 평가하고 알츠하이머병을 다른 유형의 치매와 구별하는 데 도움이 될 수 있으나, 분석 과정 및 장비 사용의 어려움으로 인해 접근이 제한적이고, 분석 결과에 대한 해석은 개인차가 있어 임상적 의미가 약해질 수 있다. 그럼에도 불구하고 고해상도 MR의 보급과 영상분석의 기술적인 발전으로 이러한 분석의 활용도가 높아지고 있다.Magnetic resonance (MR) brain imaging is a useful method of diagnosing Alzheimer's disease by identifying brain degeneration or other structural abnormalities that may cause cognitive decline. Patients with Alzheimer's disease are most commonly found to have parietal-temporal dominant cortical atrophy accompanied by hippocampal atrophy on brain imaging. However, these signs may not be evident in the early stages of the disease. Although brain atrophy in specific areas may be observed in the preclinical stage before the appearance of Alzheimer's disease symptoms, brain atrophy in Alzheimer's disease can be diverse and combined with other damage, and neurodegeneration due to mixed pathology may lead to more accurate diagnosis of Alzheimer's disease through imaging. It makes diagnosis difficult. Quantitative analysis of cortical thickness, connectivity, and brain volume can be helpful in assessing dementia and distinguishing Alzheimer's disease from other types of dementia, but difficulties in the analysis process and equipment use limit access, and the results of the analysis are limited. Interpretation varies from person to person, which may weaken its clinical significance. Nevertheless, the use of such analyzes is increasing due to the spread of high-resolution MR and technological advancements in image analysis.
쉽고 빠르고 정확한 뇌 부피 및 비율 측정은 임상의가 AD나 기타 퇴행성 신경질환을 조기에 진단하는 데 도움이 될 수 있다. 특히, 부분 뇌 부피와 그 비율은 MCI 및 ADD를 감지하기 위한 임상적 단서를 제공할 수 있다. Easy, fast, and accurate brain volume and ratio measurement can help clinicians diagnose AD or other neurodegenerative diseases early. In particular, partial brain volumes and their ratios can provide clinical clues for detecting MCI and ADD.
이에, 본 발명자들은 뇌 MRI 영상을 사용하여 정상 대조군(NC), ADD 및 MCI 환자를 효과적으로 구별할 수 있는 기술을 개발하고자 예의 노력한 결과, 기존에 사용되었던 뇌 부피 비율 측정 방법(특정 뇌 영역 부피/전체 뇌부피 또는 특정 뇌 영역 부피/전체 두개내 부피)에 비해 소뇌를 기준으로 부분 뇌 부피 비율을 측정(특정 뇌 영역 부피/소뇌 부피)하는 경우 ADD 및 MCI의 진단 민감도 및 정확도가 유의하게 향상한다는 것을 확인하였으며, 신속하고 쉽게 사용할 수 있는 자동 뇌용적 측정 프로그램 QBraVo를 이용하여 측정한 뇌 부피가 높은 신뢰성을 나타냄을 확인하였고, SAVR 및/또는 MMSE를 이용하여 상기 ADD 및 MCI 진단 성능을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have made diligent efforts to develop a technology that can effectively distinguish normal controls (NC), ADD, and MCI patients using brain MRI images. As a result, the previously used brain volume ratio measurement method (volume of a specific brain region / The diagnostic sensitivity and accuracy of ADD and MCI are significantly improved when measuring the partial brain volume ratio based on the cerebellum (volume of a specific brain region/cerebellum volume) compared to the whole brain volume or volume of a specific brain region/whole intracranial volume). It was confirmed that the brain volume measured using QBraVo, a quick and easy-to-use automatic brain volume measurement program, shows high reliability, and the diagnostic performance of ADD and MCI was confirmed using SAVR and/or MMSE. The invention was completed.
본 발명의 목적은 ADD 또는 MCI를 진단하기 위한 정보제공방법 및 의료영상 처리시스템을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide an information provision method and medical image processing system for diagnosing ADD or MCI.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 ADD 또는 MCI를 진단하기 위한 정보제공방법 및 이를 이용한 ADD 또는 MCI의 진단 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an information provision method for diagnosing ADD or MCI, including the following steps, and a method for diagnosing ADD or MCI using the same.
(a) 영상 진단기기로부터 진단 대상의 뇌에 대한 영상 데이터를 얻는 단계;(a) obtaining image data about the brain of a diagnostic subject from an imaging diagnostic device;
(b) 상기 영상 데이터로부터 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal lobe), 전측두엽(anterior temporal lobe), 외측 측두엽(lateral temporal lobe), 안와전두엽 (orbitofrontal lobe), 전전두엽 (anterior frontal lobe), 전내측 전두엽 (anterior medial frontal lobe), 등외측 전두엽 (dorsolateral frontal lobe), 하부 전두엽 (inferior frontal lobe), 후내측 전두엽 (posterior medial frontal lobe), 내측 두정엽 (medial parietal lobe), 외측 두정엽 (lateral parietal lobe), 후두엽 (occipital lobe), 중심엽 (central lobe), 뇌간-소뇌 (brainstem-cerebellum) 및 뇌실 (ventricle) 로 구성된 뇌 영역 군에서 선택된 가장 많이 퇴행된 뇌 영역의 부피를 측정하는 단계;(b) From the image data, the medial temporal lobe, anterior temporal lobe, lateral temporal lobe, orbitofrontal lobe, anterior frontal lobe, and anteromedial lobe of the diagnostic target were identified. Anterior medial frontal lobe, dorsolateral frontal lobe, inferior frontal lobe, posterior medial frontal lobe, medial parietal lobe, lateral parietal lobe , measuring the volume of the most degenerated brain region selected from the group of brain regions consisting of the occipital lobe, central lobe, brainstem-cerebellum, and ventricle;
(c) 상기 영상 데이터로부터 상기 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal lobe), 전측두엽(anterior temporal lobe), 외측 측두엽(lateral temporal lobe), 안와전두엽 (orbitofrontal lobe), 전전두엽 (anterior frontal lobe), 전내측 전두엽 (anterior medial frontal lobe), 등외측 전두엽 (dorsolateral frontal lobe), 하부 전두엽 (inferior frontal lobe), 후내측 전두엽 (posterior medial frontal lobe), 내측 두정엽 (medial parietal lobe), 외측 두정엽 (lateral parietal lobe), 후두엽 (occipital lobe), 중심엽 (central lobe), 뇌간-소뇌 (brainstem-cerebellum) 및 뇌실 (ventricle)로 구성된 뇌 영역 군에서 선택된 가장 적게 퇴행된 뇌 영역의 부피를 측정하는 단계;(c) From the image data, the medial temporal lobe, anterior temporal lobe, lateral temporal lobe, orbitofrontal lobe, anterior frontal lobe, and frontal lobe of the diagnostic subject were identified. Anterior medial frontal lobe, dorsolateral frontal lobe, inferior frontal lobe, posterior medial frontal lobe, medial parietal lobe, lateral parietal lobe ), measuring the volume of the least degenerated brain region selected from the group of brain regions consisting of the occipital lobe, central lobe, brainstem-cerebellum, and ventricle;
(d) 다음 식으로 SAVR(Standardized Atrophy Volume Ratio) 값을 계산하는 단계,(d) calculating the Standardized Atrophy Volume Ratio (SAVR) value using the following equation,
[식 1] [Equation 1]
SAVR = (b) 단계에서 측정된 가장 많이 퇴행된 뇌 영역의 부피/(c) 단계에서 측정된 가장 적게 퇴행된 뇌 영역의 부피;SAVR = volume of most degenerated brain region measured in stage (b)/volume of least degenerated brain region measured in stage (c);
(e) 상기 SAVR 값에 따라 ADD 또는 MCI로 판단하는 단계. (e) Determining ADD or MCI according to the SAVR value.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 영상데이터는 T1-weighted(T1W) 3차원(3D) MR 영상을 사용한 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the image data in step (a) may be characterized by using a T1-weighted (T1W) three-dimensional (3D) MR image.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 및 (c) 단계의 부피 측정은 QBraVo으로 측정한 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the volume measurement in steps (b) and (c) may be characterized as measured using QBraVo.
본 발명에 있어서, 상기 (e)단계에서 상기 SAVR 값이 0.208이하인 경우 ADD 또는 MCI로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, in step (e), if the SAVR value is 0.208 or less, it may be characterized as ADD or MCI.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal lobe) 부피를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, step (b) may be characterized by measuring the medial temporal lobe volume of the diagnostic subject.
본 발명에 있어서, 상기 (c) 단계는 상기 진단 대상의 소뇌 부피를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, step (c) may be characterized by measuring the cerebellum volume of the diagnostic subject.
본 발명에 있어서, 상기 (d) 단계에서 상기 [식 1]은 [식 2]로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, in step (d), [Formula 1] may be expressed as [Formula 2].
[식 2][Equation 2]
SAVR = (b) 단계에서 측정된 내측 측두엽(medial temporal) 부피/(c) 단계에서 측정된 소뇌 부피.SAVR = medial temporal volume measured in step (b)/cerebellar volume measured in step (c).
본 발명에 있어서, 상기 (e) 단계 전 상기 진단대상의 MMSE 점수를 얻는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the step of obtaining the MMSE score of the diagnostic subject before step (e) may be further included.
본 발명에 있어서, 상기 (e) 단계에서 상기 SAVR 값이 0.195 이하이고, 상기 MMSE 점수를 포함하는 다음 식의 cut-off 값이 0.570 이상인 경우 ADD로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, in step (e), if the SAVR value is 0.195 or less and the cut-off value of the following equation including the MMSE score is 0.570 or more, it may be characterized as ADD.
[식 3][Equation 3]
ADD 예측 모델 = 1-1/(1+EXP(34.767+-0.903*MMSE+-55.481*medial temporal SAVR)) ADD prediction model = 1-1/(1+EXP(34.767+-0.903*MMSE+-55.481*medial temporal SAVR))
본 발명에 있어서, 상기 (e) 단계에서 상기 SAVR 값이 0.208 이하이고, 상기 MMSE 점수를 포함하는 다음 식의 cut-off 값이 0.609 이상인 경우 MCI로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, in step (e), if the SAVR value is 0.208 or less and the cut-off value of the following equation including the MMSE score is 0.609 or more, MCI may be determined.
[식 4][Equation 4]
MCI 예측 모델= 1-1/(1+EXP(30.293+-0.588*MMSE+-70.295*medial temporal SAVR)) MCI prediction model=1-1/(1+EXP(30.293+-0.588*MMSE+-70.295*medial temporal SAVR))
본 발명은 또한, 다음 구성을 포함하는 ADD 또는 MCI 진단을 위한 의료영상 처리 시스템을 제공한다.The present invention also provides a medical image processing system for diagnosing ADD or MCI, including the following components.
(a) 영상 진단기기로부터 얻은 진단 대상의 뇌에 대한 영상 데이터를 입력하는 영상 입력부;(a) an image input unit that inputs image data about the brain of a diagnostic subject obtained from an imaging diagnostic device;
(b) 상기 영상 데이터로부터 상기 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal lobe), 전측두엽(anterior temporal lobe), 외측 측두엽(lateral temporal lobe), 안와전두엽 (orbitofrontal lobe), 전전두엽 (anterior frontal lobe), 전내측 전두엽 (anterior medial frontal lobe), 등외측 전두엽 (dorsolateral frontal lobe), 하부 전두엽 (inferior frontal lobe), 후내측 전두엽 (posterior medial frontal lobe), 내측 두정엽 (medial parietal lobe), 외측 두정엽 (lateral parietal lobe), 후두엽 (occipital lobe), 중심엽 (central lobe), 뇌간-소뇌 (brainstem-cerebellum) 및 뇌실 (ventricle)로 구성된 뇌 영역 군에서 선택된 가장 많이 퇴행된 뇌 영역의 부피를 추출하는 제 1 영상 처리부;(b) From the image data, the medial temporal lobe, anterior temporal lobe, lateral temporal lobe, orbitofrontal lobe, anterior frontal lobe, and frontal lobe of the diagnostic subject were identified. Anterior medial frontal lobe, dorsolateral frontal lobe, inferior frontal lobe, posterior medial frontal lobe, medial parietal lobe, lateral parietal lobe ), a first image processing unit that extracts the volume of the most degenerated brain region selected from the group of brain regions consisting of the occipital lobe, central lobe, brainstem-cerebellum, and ventricle ;
(c) 상기 영상 데이터로부터 상기 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal lobe), 전측두엽(anterior temporal lobe), 외측 측두엽(lateral temporal lobe), 안와전두엽 (orbitofrontal lobe), 전전두엽 (anterior frontal lobe), 전내측 전두엽 (anterior medial frontal lobe), 등외측 전두엽 (dorsolateral frontal lobe), 하부 전두엽 (inferior frontal lobe), 후내측 전두엽 (posterior medial frontal lobe), 내측 두정엽 (medial parietal lobe), 외측 두정엽 (lateral parietal lobe), 후두엽 (occipital lobe), 중심엽 (central lobe), 뇌간-소뇌 (brainstem-cerebellum) 및 뇌실 (ventricle)로 구성된 뇌 영역 군에서 선택된 가장 적게 퇴행된 뇌 영역의 부피를 추출하는 제 2 영상 처리부;(c) From the image data, the medial temporal lobe, anterior temporal lobe, lateral temporal lobe, orbitofrontal lobe, anterior frontal lobe, and frontal lobe of the diagnostic subject were identified. Anterior medial frontal lobe, dorsolateral frontal lobe, inferior frontal lobe, posterior medial frontal lobe, medial parietal lobe, lateral parietal lobe ), a second image processing unit that extracts the volume of the least degenerated brain region selected from the group of brain regions consisting of the occipital lobe, central lobe, brainstem-cerebellum, and ventricle ;
(d) 상기 제 1 영상 처리부에서 추출된 부피를 측정하는 제 1 연산부;(d) a first calculation unit that measures the volume extracted from the first image processing unit;
(e) 상기 제 2 영상 처리부에서 추출된 부피를 측정하는 제 2 연산부;(e) a second calculation unit that measures the volume extracted from the second image processing unit;
(f) 다음 식으로 SAVR(Standardized Atrophy Volume Ratio) 값을 계산하는 제 3 연산부,(f) a third operation unit that calculates the Standardized Atrophy Volume Ratio (SAVR) value using the following equation,
[식 5] [Equation 5]
SAVR = 제 1연산부에서 측정된 부피/제 2연산부에서 측정된 부피;SAVR = volume measured in the first operation unit/volume measured in the second operation unit;
(g) 상기 SAVR 값에 따라 ADD 또는 MCI 진단 결과를 출력하는 출력부.(g) An output unit that outputs ADD or MCI diagnosis results according to the SAVR value.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 영상데이터는 T1-weighted(T1W) 3차원(3D) MR 영상을 사용한 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the image data in step (a) may be characterized by using a T1-weighted (T1W) three-dimensional (3D) MR image.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 및 (c) 단계의 부피 측정은 QBraVo으로 측정한 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the volume measurement in steps (b) and (c) may be characterized as measured using QBraVo.
본 발명에 있어서, 상기 (g)단계에서 상기 (g)단계에서 상기 SAVR 값이 0.208이하인 경우 ADD 또는 MCI로 진단 결과를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, in step (g), if the SAVR value in step (g) is 0.208 or less, the diagnosis result may be output as ADD or MCI.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal) 부피를 추출하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, step (b) may be characterized by extracting the medial temporal lobe volume of the diagnosis subject.
본 발명에 있어서, 상기 (c) 단계는 상기 진단 대상의 소뇌 부피를 추출하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, step (c) may be characterized by extracting the cerebellar volume of the diagnosis subject.
본 발명에 있어서, 상기 (f) 단계에서 상기 [식 5]은 [식 6]로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, in step (f), [Equation 5] may be expressed as [Equation 6].
[식 6][Equation 6]
SAVR = 제 1연산부에서 측정된 내측 측두엽(medial temporal) 부피/제 2연산부에서 측정된 소뇌 부피.SAVR = medial temporal volume measured in computation 1/cerebellar volume measured in computation 2.
본 발명에 있어서, 상기 (g) 단계 전 상기 진단대상의 MMSE 점수를 입력하는 점수 입력부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the method may further include a score input unit for inputting the MMSE score of the diagnosis subject before step (g).
본 발명에 있어서, 상기 (g) 단계에서 상기 SAVR 값이 0.195 이하이고, 상기 MMSE 점수를 포함하는 다음 식의 cut-off 값이 0.570 이상인 경우 경우 ADD로 진단 결과를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, in step (g), if the SAVR value is 0.195 or less and the cut-off value of the following equation including the MMSE score is 0.570 or more, the diagnosis result may be output as ADD. .
[식 3][Equation 3]
ADD 예측 모델 = 1-1/(1+EXP(34.767+-0.903*MMSE+-55.481*medial temporal SAVR)). ADD prediction model = 1-1/(1+EXP(34.767+-0.903*MMSE+-55.481*medial temporal SAVR)).
본 발명에 있어서, 상기 (g) 단계에서 상기 SAVR 값이 0.208 이하이고, 상기 MMSE 점수를 포함하는 다음 식의 cut-off 값이 0.609 이상인 경우 MCI로 진단 결과를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, in step (g), if the SAVR value is 0.208 or less and the cut-off value of the following equation including the MMSE score is 0.609 or more, the diagnosis result may be output as MCI.
[식 4][Equation 4]
MCI 예측 모델= 1-1/(1+EXP(30.293+-0.588*MMSE+-70.295*medial temporal SAVR))MCI prediction model=1-1/(1+EXP(30.293+-0.588*MMSE+-70.295*medial temporal SAVR))
본 발명은 알츠하이머병 치매(ADD) 또는 경도인지 장애(MCI)를 진단하기 위한 정보제공방법 및 의료영상 처리시스템에 관한 것으로, 본 발명에서 SAVR은 ADD 초기의 특정 뇌 영역(Regional Brain) 부피변화를 비교하는 데 효과적이며, 특히 내측 측두엽 대 소뇌 부피 비율을 측정한 SAVR을 MMSE와 함께 사용하여 알츠하이머병(AD) 및 경도인지장애(MCI)를 효과적으로 진단할 수 있다.The present invention relates to an information provision method and medical image processing system for diagnosing Alzheimer's disease dementia (ADD) or mild cognitive impairment (MCI). In the present invention, SAVR measures changes in the volume of a specific brain region (Regional Brain) in the early stages of ADD. It is effective for comparison, and in particular, SAVR, which measures the medial temporal lobe to cerebellum volume ratio, can be used together with MMSE to effectively diagnose Alzheimer's disease (AD) and mild cognitive impairment (MCI).
도 1은 뇌를 26개 영역과 뇌척수액(cerebrospinal fluid; CSF) 공간으로 나누는 경계선이 있는 영역 마스크에 관한 것이다. 도 1에서 F는 전두엽(Frontal lobe), T는 측두엽(Temporal lobe), P는 두정엽(Paretal lobe)를 나타낸다.Figure 1 relates to a region mask with boundaries dividing the brain into 26 regions and cerebrospinal fluid (CSF) space. In Figure 1, F represents the frontal lobe, T represents the temporal lobe, and P represents the parietal lobe.
도 2는 MMSE, medial temporal SAVR 및 상기 MMSE와 SAVR을 결합한 ADD 및 MCI 예측모델의 ROC 곡선에 관한 것이다. 도 2의 예측모델은 NC로부터 ADD 또는 MCI를 구별하기 위한 것이다. 도 2에서 MMSE는 간이정신 상태검사(Mini Mental Status Examination), SAVR는 표준화된 위축 부피비(Standardized Atrophy Volume Ratio), ADD는 알츠하이머병 치매(Alzheimer's Disease Dementia), MCI는 경도인지 장애(Mild Cognitive Impairment), NC는 정상 대조군(Normal Control)을 나타낸다.Figure 2 relates to ROC curves of MMSE, medial temporal SAVR, and ADD and MCI prediction models combining MMSE and SAVR. The prediction model in Figure 2 is for distinguishing ADD or MCI from NC. In Figure 2, MMSE is Mini Mental Status Examination, SAVR is Standardized Atrophy Volume Ratio, ADD is Alzheimer's Disease Dementia, and MCI is Mild Cognitive Impairment. , NC represents normal control.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used in this specification have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.
뇌의 부피는 인종이나 성별의 개별적인 특성을 넘어 임상적 의미를 갖는다. 뇌의 부피는 노화와 밀접한 관련이 있으며 인지 기능이나 뇌 활동을 반영할 수 있다. 치매 위험 분석에서 뇌의 부피는 인지 기저능(cognitive reserve)의 지표로 사용된다. 뇌 부피 감소와 인지 저하의 상관 관계로 인해, 뇌 위축이 있는 경우 치매를 의심할 수 있다. 뇌 부피 감소는 알츠하이머병의 신경병리학적 진행을 나타낼 수 있으며, 뇌 부피의 정확한 종단 측정은 퇴행성 뇌의 상태를 나타낼 수 있다. Brain volume has clinical significance beyond individual characteristics of race or gender. Brain volume is closely related to aging and may reflect cognitive function or brain activity. In dementia risk analysis, brain volume is used as an indicator of cognitive reserve. Due to the correlation between brain volume reduction and cognitive decline, dementia may be suspected if there is brain atrophy. A decrease in brain volume may indicate the neuropathological progression of Alzheimer's disease, and accurate longitudinal measurements of brain volume may indicate a degenerative brain condition.
본 발명자들은 빠르고 정확한 측정을 위해 개발한 자동화 프로그램을 사용하여 부분 뇌 부피를 측정하고, 소뇌(cerebellar) 부피로 정규화된 내측 측두엽(medial temporal) 부피를 사용하여 정상대조군(NC)와 알츠하이머병 치매(ADD) 및 경도인지장애(MCI)를 효과적으로 구별하였다.The present inventors measured partial brain volume using an automated program developed for fast and accurate measurement, and used the medial temporal volume normalized to the cerebellum volume to control the normal control group (NC) and Alzheimer's disease dementia ( ADD) and mild cognitive impairment (MCI) were effectively distinguished.
ADD는 4가지 위축에 대한 하위 유형(내측 측두엽 우성, 두정(정수리)-후두엽 우성, 피질 확산(diffuse cortical) 및 경미한 위축)으로 분류될 수 있다. 두정-후두엽 우성 또는 경미한 위축을 나타내는 ADD의 해마 보존 변이에 의해 해마 위축 평가에 제한이 있을 수 있고, 이로 인해 해마 보존 변이가 상대적으로 빈번한 MCI은 AD에 비해 진단 정확도가 낮을 수 있다. 그러나, 본 발명의 내측 측두엽 부피 측정은 AC 및 MCI 환자의 진단 정확도를 유의하게 증가시켰다.ADD can be classified into four atrophy subtypes: medial temporal lobe dominant, parieto-occipital dominant, diffuse cortical, and mild atrophy. The assessment of hippocampal atrophy may be limited by the hippocampal sparing variant of ADD, which shows parieto-occipital lobe dominance or mild atrophy, and as a result, the diagnostic accuracy of MCI, which has relatively frequent hippocampal sparing variants, may be lower than that of AD. However, our method of measuring medial temporal lobe volume significantly increased the diagnostic accuracy of AC and MCI patients.
내측 측두엽 위축 및 해마 위축은 ADD에 특이적인 진단 마커이고, 이는 본 발명의 결과와 일치한다. 내측 측두엽 부피 대 TIV 비율(V:TIV)는 ADD를 진단하는데 가장 높은 정확도를 보였고, 민감도 64.4%, 특이도 83.9%였다. QBraVo는 정확한 뇌 부피를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 정확하게 뇌 부분을 식별할 수 있다. 이전의 자동화된 프로그램은 해마 측정의 정확도가 낮았다. 본 발명에서 내측 측두엽 부피의 측정은 해마 부피를 효과적으로 대체할 수 있다.Medial temporal lobe atrophy and hippocampal atrophy are diagnostic markers specific for ADD, which are consistent with our results. The medial temporal lobe volume to TIV ratio (V:TIV) showed the highest accuracy in diagnosing ADD, with sensitivity of 64.4% and specificity of 83.9%. QBraVo can not only measure accurate brain volume, but also accurately identify brain parts. Previous automated programs had low accuracy in hippocampal measurements. In the present invention, measurement of medial temporal lobe volume can effectively replace hippocampal volume.
본 발명에서 내측 측두엽은 ADD와 MCI에서 전체 뇌 위축에 비해 가장 퇴행성인 영역이었다. 이에 반해, ADD와 MCI에서 가장 퇴행성이 적은 부위는 소뇌로 초기 부검 연구에서 말기 알츠하이머병 병리를 보였다. β-아밀로이드 침착의 진행은 초기에 신피질과 해마에서 후기에 소뇌로 진행된다. 임상치매평가(Clinical Dementia Rating; CDR)의 증가에 따른 부피 감소는 소뇌에서 가장 유의하지 않았다. 또한, 소뇌의 충부(vermis) 및 paravermian lobules를 제외한 소뇌에서 MCI 상태 이후 위축이 관찰되었다는 보고된 바 있다. 그럼에도 불구하고 소뇌는 인지에 관여할 수 있으며 기능적 영상화에서 감소된 활성화를 나타낼 수 있다. 소뇌 회백질(grey matter; GM) 양이 NC보다 MCI에서 더 낮다고 보고된 바 있다. In the present study, the medial temporal lobe was the most degenerative region compared to whole brain atrophy in ADD and MCI. In contrast, the region with the least degeneration in ADD and MCI was the cerebellum, which showed late-stage Alzheimer's disease pathology in early autopsy studies. The progression of β-amyloid deposition progresses initially to the neocortex and hippocampus and later to the cerebellum. Volume reduction with increase in Clinical Dementia Rating (CDR) was least significant in the cerebellum. Additionally, it has been reported that atrophy was observed in the cerebellum after MCI, excluding the vermis and paravermian lobules. Nonetheless, the cerebellum may be involved in cognition and may show reduced activation in functional imaging. It has been reported that cerebellar gray matter (GM) volume is lower in MCI than in NC.
뇌 부피에 대한 많은 분석 연구에서 SPM 또는 FreeSurfer를 사용하였다. 최근 영상분석을 위한 다양한 도구와 자동화 프로그램이 적용되고 있지만 부피 측정 자체의 우수성을 확인한 연구는 거의 없다. 이러한 다양한 도구의 개발은 영상분석의 접근성을 높일 수 있어 분석 그 자체만큼이나 중요한 분야가 될 수 있다. 현재 상업적으로 이용가능한 여러 자동화 프로그램은 사용 비용이 많이 들고, 부피 분석에서 GM 측정에 초점을 맞춘 것으로 보인다. QBraVo는 거시적 영상 해석에 사용되는 접근 방식과 유사한 해부학적 영역 부피 측정에 중점을 두고 개발되었으므로 실제 영상 판독과의 차이가 적고 실용적으로 사용할 수 있다. 향후 QBraVo를 이용하여 높은 정확도와 빠른 결과로 다양한 영역별 뇌 부피 비교연구가 가능할 수 있다.Many analytical studies of brain volume have used SPM or FreeSurfer. Recently, various tools and automation programs for image analysis have been applied, but there are few studies confirming the superiority of volume measurement itself. The development of these various tools can increase the accessibility of image analysis, making it a field as important as analysis itself. Several currently commercially available automated programs are expensive to use and appear to be focused on GM measurements in volumetric analysis. QBraVo was developed with a focus on measuring the volume of anatomical regions, similar to the approach used in macroscopic image interpretation, so there is little difference from actual image interpretation and can be used practically. In the future, comparative studies of brain volumes in various regions may be possible using QBraVo with high accuracy and fast results.
자동화 분석 프로그램을 사용한 뇌 부피 측정 결과는 영상 분석 프로그램과 MR 시퀀스 매개변수의 영향을 받을 수 있다. 이러한 편향을 극복하기 위해서는 모든 분석 프로세스에 엄격한 표준화가 적용되어야 한다. 정밀도가 부족할 수 있는 특정 영역에 대한 분석은 일정한 범위에서 수정이 필요하다.Brain volume measurement results using automated analysis programs may be affected by the image analysis program and MR sequence parameters. To overcome these biases, rigorous standardization must be applied to all analytical processes. Analysis of specific areas that may lack precision requires modification to a certain extent.
본 발명에서 QBraVo 검증은 전처리된 자기공명영상 입력 후 결과를 얻기까지 약 5~6분이 소요되었다. QBraVo의 실행시간은 다른 방법보다 상당히 짧은 반면, 수동 부피 측정은 일반적으로 숙련된 분석가와 함께 며칠이 소요된다. FreeSurfer는 양쪽 반구를 처리하는 데 약 20~40시간이 필요하다. 최근 상용화된 인브레인(MIDAS Information Technology Corporation, 한국 성남시)을 이용한 부피 측정에는 약 8시간이 소요된다. 본 발명의 QBraVo가 기존의 부피 측정 방법들에 비해 쉽고 빠르며, 우수한 재현성과 비교적 높은 정확도를 나타낸다는 장점이 있다. 본 발명에서 상기 QBrovo 부피 측정 결과는 수동 부피 측정 결과와 유의한 상관 관계가 있음을 확인하였다.In the present invention, QBraVo verification took about 5 to 6 minutes to obtain the results after inputting the preprocessed magnetic resonance image. While QBraVo's run time is significantly shorter than other methods, manual volumetric measurements typically take several days with an experienced analyst. FreeSurfer requires approximately 20 to 40 hours to process both hemispheres. Volume measurement using the recently commercialized InBrain (MIDAS Information Technology Corporation, Seongnam-si, Korea) takes approximately 8 hours. The QBraVo of the present invention has the advantage of being easier and faster than existing volume measurement methods, and showing excellent reproducibility and relatively high accuracy. In the present invention, it was confirmed that the QBrovo volume measurement results were significantly correlated with the manual volume measurement results.
QBraVo 검증에서 급내 상관 계수(Intraclass Correlation Coefficient; ICC)는 수동 부피 측정과 비교 시 총 뇌척수액 부피(total cerebrospinal fluid volume; TCV), ventricular volume 또는 총 두개내 부피(total intracranial volume; TIV)보다 총 뇌 부피(total brain volume; TBV)에서 더 높았다. 이는 QBraVo의 분석이 T1W 이미지를 기반으로 하기 때문에 표면 뇌척수액(cerebrospinal fluid; CSF)을 두개골과 구별하는 데 한계가 있기 때문이다. 이는 기존 연구의 통계적 매개변수적 지도(Statistical Parametric Map; SPM) 검증 결과와 유사하다. SPM에 의한 과대평가는 CSF에서 지주막하 공간(subarachnoid space) 외부의 조직을 포함할 수 있는 확률적 분할로 인해 발생한다. QBraVo는 지주막하 공간을 엄격히 제한하여 부분마스크를 제작하였기 때문에 TBV 뿐만 아니라 TCV에서도 SPM, FreeSurfer에 비해 향상된 신뢰도를 보였다. 표면 CSF를 포함한 영역의 부피 측정은 상대적으로 정확도가 낮지만 QBraVo는 TCV 및 TIV에서 우수한 ICC를 나타냈다.In QBraVo validation, the Intraclass Correlation Coefficient (ICC) is the difference between total brain volume rather than total cerebrospinal fluid volume (TCV), ventricular volume, or total intracranial volume (TIV) when compared to manual volume measurements. (total brain volume; TBV) was higher. This is because QBraVo's analysis is based on T1W images, so there are limitations in distinguishing surface cerebrospinal fluid (CSF) from the skull. This is similar to the statistical parametric map (SPM) verification results of previous studies. Overestimation by SPM occurs due to stochastic segmentation in the CSF that may include tissue outside the subarachnoid space. Because QBraVo manufactured a partial mask by strictly limiting the subarachnoid space, it showed improved reliability compared to SPM and FreeSurfer not only in TBV but also in TCV. Although volumetric measurements of areas containing superficial CSF have relatively low accuracy, QBraVo demonstrated excellent ICC for TCV and TIV.
본 발명에서 ADD나 MCI 환자는 NC보다 나이가 많았지만 다른 임상적 특징은 차이가 유의하지 않았다. 노화가 ADD와 MCI에서 뇌 부피 감소에 영향을 미칠 수 있지만 노화의 영향은 다중 회귀 분석에서 통계적으로 유의하지 않았다.In the present study, patients with ADD or MCI were older than NC, but the differences in other clinical characteristics were not significant. Although aging may contribute to brain volume reduction in ADD and MCI, the effect of aging was not statistically significant in multiple regression analysis.
특정 뇌 영역 부피 분석에서 부피 비율 V:TIV에 의한 구별 성능은 일반적으로 부피 자체로 구별하는 것에 비해 우수하다. TIV에 의해 정규화된 뇌 부피는 실험 대상자 간의 머리 크기 변화에 대해 조정될 수 있다. 그러나, ADD와 MCI를 구별하는 데 일부 영역에서는 특정 뇌 영역 부피 자체가 부피 비율 V:TIV보다 더 나은 성능을 보여주었으며, 이는 MCI의 뇌 부피가 ADD보다 더 크기 때문일 수 있다.In volume analysis of specific brain regions, the discrimination performance by volume ratio V:TIV is generally superior to discrimination by volume itself. Brain volume normalized by TIV can be adjusted for head size variation between subjects. However, in some areas, specific brain region volumes themselves performed better than the volume ratio V:TIV in distinguishing ADD from MCI, which may be due to the larger brain volume in MCI than in ADD.
특정 뇌 영역 부피 분석에서 부피 비율 V:TBV 또는 V:TCV는 V:TIV보다 더 높은 성능을 나타내지 않았다. 그러나, 다소 퇴화된 영역에서 V:TBV 또는 V:TCV의 성능은 V:TIV의 성능과 유사하였다. ADD 및 MCI에서 더 퇴행된 부위는 내측 측두엽(medial temporal), 전측두엽(anterior temporal lobe), 뇌실(ventricle)이었고, 덜 퇴화된 영역은 후내측 전두엽(posterior medial fronal lobe)과 소뇌(cerebullum)로 확인하였다.In specific brain region volume analysis, volume ratios V:TBV or V:TCV did not perform better than V:TIV. However, in somewhat degraded areas, the performance of V:TBV or V:TCV was similar to that of V:TIV. In ADD and MCI, the more degenerated regions were the medial temporal lobe, anterior temporal lobe, and ventricle, while the less degenerated regions were the posterior medial frontal lobe and cerebullum. Confirmed.
뇌실 부피와 부피 비율도 ADD와 MCI를 구별하는 데 좋은 성능을 나타냈다. 백질(white matter; WM)의 변화는 알츠하이머병의 뇌실 비대와 관련이 있는 것으로 보고된 바 있다. Ventricular volume and volume ratio also showed good performance in distinguishing ADD from MCI. Changes in white matter (WM) have been reported to be associated with ventricular hypertrophy in Alzheimer's disease.
본 발명에서 가장 퇴행된 영역의 표준화된 위축 부피비(the standardized atrophy volume ratio; SAVR)은 ADD와 MCI를 구별하는 데 V:TIV보다 AUC가 더 크고 진단 정확도가 더 높았다. ROC 곡선의 비교에서 내측 측두엽의 SAVR은 ADD 대 NC의 경우 MMSE보다 열등(inferior)했지만 MCI 대 NC의 경우 MMSE보다 열등하지 않았다. 따라서 SAVR은 ADD와 MCI를 진단하는데 효과적이었고, 이는 AD 스펙트럼 신경퇴행성 인지장애에서 TIV에 의한 정규화(normalization)보다 소뇌부피에 의한 특정 뇌 영역 부피의 정규화(normalization)가 더 민감하다는 점을 나타낸다. 해마 부피 대 신피질 부피 비율은 알츠하이머병의 인지 및 하위 유형의 예측인자로 알려져 있으나, 소뇌와의 부피 비교는 본 발명 이전에는 보고된 바가 없다. In the present invention, the standardized atrophy volume ratio (SAVR) of the most degenerated area had a larger AUC and higher diagnostic accuracy than V:TIV in distinguishing ADD from MCI. Comparison of ROC curves showed that SAVR in the medial temporal lobe was inferior to MMSE for ADD vs. NC, but not inferior to MMSE for MCI vs. NC. Therefore, SAVR was effective in diagnosing ADD and MCI, indicating that normalization of specific brain region volumes by cerebellar volume is more sensitive than normalization by TIV in AD spectrum neurodegenerative cognitive disorders. The ratio of hippocampal volume to neocortical volume is known to be a predictor of cognition and subtypes of Alzheimer's disease, but volume comparison with the cerebellum has not been reported before the present invention.
AD 환자의 소뇌 부피는 뇌의 다른 영역과 비교하여 시간이 지나면서 변할 수 있다. 비교 영역 간의 이러한 변화의 시간 차이(timing gap)는 SAVR의 변화를 극대화하여 AD 초기 단계에도 진단할 수 있도록 한다. 총 뇌 부피 또는 두개내 부피로 정규화된 특정 뇌 영역 부피를 사용한 기존 연구는 많았지만 뇌 영역간 비교를 시도한 연구는 거의 없는 실정이다. Cerebellum volume in AD patients may change over time compared to other regions of the brain. This timing gap in changes between comparison areas maximizes the change in SAVR, allowing diagnosis even in the early stages of AD. There have been many existing studies using the volume of specific brain regions normalized to total brain volume or intracranial volume, but few studies have attempted comparisons between brain regions.
뇌 부피의 변화는 AD에 대한 단일 바이오 마커로 권장되지 않았기 때문에 GM과 WM의 개별적 부피 분석 및 해마의 세분화(subdivision)와 같은 부피 측정의 정확도를 향상시키기 위한 시도들이 있었다. SAVR을 포함한 비율 기반 메트릭스는 부피 분석의 정확도를 높일 수 있다. 유전적 프로필 및 인지 기능을 포함한 다른 요인과 결합한 진단 모델 및 뇌 영상에서 추출한 다중 매개변수가 AD의 진단 정확도를 높일 수 있다. SAVR과 같은 특정 뇌 영역 부피 비율의 다양한 메트릭스는 향후 AD 분석에 사용될 수 있으며, 여러 매개 변수가 있는 결합 모델은 AD 진단 및 분류를 향상시킬 수 있다.Because changes in brain volume have not been recommended as a single biomarker for AD, attempts have been made to improve the accuracy of volumetric measurements, such as separate volumetric analyzes of GM and WM and subdivision of the hippocampus. Ratio-based metrics, including SAVR, can increase the accuracy of volumetric analysis. Diagnostic models and multiple parameters extracted from brain imaging combined with other factors, including genetic profile and cognitive function, may increase the diagnostic accuracy of AD. Various metrics of specific brain region volume ratios, such as SAVR, could be used in future AD analysis, and combined models with multiple parameters could improve AD diagnosis and classification.
본 발명에서 MMSE와 내측 측두엽의 SAVR을 결합하는 경우 MMSE 단독으로 MCI를 진단하는 경우에 비해 유의하게 높은 성능을 보인다는 점을 확인하였고, 이는 SAVR이 초기 단계에서 AD를 평가하기에 우수하다는 것을 나타낸다.In the present invention, it was confirmed that combining MMSE and SAVR of the medial temporal lobe showed significantly higher performance compared to MMSE alone for diagnosing MCI, indicating that SAVR is excellent for evaluating AD in the early stages. .
이에, 본 발명은 일관점에서 다음 단계를 포함하는 알츠하이머병 치매(ADD) 또는 경도인지 장애 (MCI)를 진단하기 위한 정보제공방법에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to a method of providing information for diagnosing Alzheimer's disease dementia (ADD) or mild cognitive impairment (MCI), which includes the following steps.
(a) 영상 진단기기로부터 진단 대상의 뇌에 대한 영상 데이터를 얻는 단계;(a) obtaining image data about the brain of a diagnostic subject from an imaging diagnostic device;
(b) 상기 영상 데이터로부터 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal lobe), 전측두엽(anterior temporal lobe), 외측 측두엽(lateral temporal lobe), 안와전두엽 (orbitofrontal lobe), 전전두엽 (anterior frontal lobe), 전내측 전두엽 (anterior medial frontal lobe), 등외측 전두엽 (dorsolateral frontal lobe), 하부 전두엽 (inferior frontal lobe), 후내측 전두엽 (posterior medial frontal lobe), 내측 두정엽 (medial parietal lobe), 외측 두정엽 (lateral parietal lobe), 후두엽 (occipital lobe), 중심엽 (central lobe), 뇌간-소뇌 (brainstem-cerebellum) 및 뇌실 (ventricle) 로 구성된 뇌 영역 군에서 선택된 가장 많이 퇴행된 뇌 영역의 부피를 측정하는 단계;(b) From the image data, the medial temporal lobe, anterior temporal lobe, lateral temporal lobe, orbitofrontal lobe, anterior frontal lobe, and anteromedial lobe of the diagnostic target were identified. Anterior medial frontal lobe, dorsolateral frontal lobe, inferior frontal lobe, posterior medial frontal lobe, medial parietal lobe, lateral parietal lobe , measuring the volume of the most degenerated brain region selected from the group of brain regions consisting of the occipital lobe, central lobe, brainstem-cerebellum, and ventricle;
(c) 상기 영상 데이터로부터 상기 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal lobe), 전측두엽(anterior temporal lobe), 외측 측두엽(lateral temporal lobe), 안와전두엽 (orbitofrontal lobe), 전전두엽 (anterior frontal lobe), 전내측 전두엽 (anterior medial frontal lobe), 등외측 전두엽 (dorsolateral frontal lobe), 하부 전두엽 (inferior frontal lobe), 후내측 전두엽 (posterior medial frontal lobe), 내측 두정엽 (medial parietal lobe), 외측 두정엽 (lateral parietal lobe), 후두엽 (occipital lobe), 중심엽 (central lobe), 뇌간-소뇌 (brainstem-cerebellum) 및 뇌실 (ventricle)로 구성된 뇌 영역 군에서 선택된 가장 적게 퇴행된 뇌 영역의 부피를 측정하는 단계;(c) From the image data, the medial temporal lobe, anterior temporal lobe, lateral temporal lobe, orbitofrontal lobe, anterior frontal lobe, and frontal lobe of the diagnostic subject were identified. Anterior medial frontal lobe, dorsolateral frontal lobe, inferior frontal lobe, posterior medial frontal lobe, medial parietal lobe, lateral parietal lobe ), measuring the volume of the least degenerated brain region selected from the group of brain regions consisting of the occipital lobe, central lobe, brainstem-cerebellum, and ventricle;
(d) 다음 식으로 SAVR(Standardized Atrophy Volume Ratio) 값을 계산하는 단계,(d) calculating the Standardized Atrophy Volume Ratio (SAVR) value using the following equation,
[식 1] [Equation 1]
SAVR = (b) 단계에서 측정된 가장 많이 퇴행된 뇌 영역의 부피/(c) 단계에서 측정된 가장 적게 퇴행된 뇌 영역의 부피;SAVR = volume of most degenerated brain region measured in stage (b)/volume of least degenerated brain region measured in stage (c);
(e) 상기 SAVR 값에 따라 ADD 또는 MCI로 판단하는 단계. (e) Determining ADD or MCI according to the SAVR value.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 영상데이터는 T1-weighted(T1W) 3차원(3D) MR 영상를 사용하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the image data in step (a) may be characterized by using a T1-weighted (T1W) three-dimensional (3D) MR image, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 및 (c) 단계의 부피 측정은 QBraVo으로 측정한 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the volume measurement in steps (b) and (c) may be characterized as measured by QBraVo, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 부피를 측정하는 단계의 순서는 변경될 수 있다.In the present invention, the order of steps for measuring the volume may be changed.
본 발명에 있어서, 상기 (e)단계에서 상기 SAVR 값이 0.208이하인 경우 ADD 또는 MCI로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, in step (e), if the SAVR value is 0.208 or less, it may be characterized as ADD or MCI, but is not limited to this.
본 발명에 있어서, NC SAVR mean = 0.213, SD=0.012이고, AD SAVR mean = 0.191, SD=0.020이고, MCI SAVR mean = 0.197, SD=0.019인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, NC SAVR mean = 0.213, SD = 0.012, AD SAVR mean = 0.191, SD = 0.020, and MCI SAVR mean = 0.197, SD = 0.019.
본 발명에 있어서, 상기 SAVR 값이 0.208, 바람직하게는 0.201, 더 바람직하게는 0.195 이하인 경우 ADD 또는 MCI로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, when the SAVR value is 0.208, preferably 0.201, more preferably 0.195 or less, it may be characterized as ADD or MCI, but is not limited to this.
본 발명에 있어서, 내측 측두엽(medial temporal) SAVR 값 0.195을 cut-off(73.3% sensitivity, 73,2% specificity)로 ADD를 판단할 수 있다.In the present invention, ADD can be determined as a cut-off (73.3% sensitivity, 73.2% specificity) with a medial temporal SAVR value of 0.195.
본 발명에 있어서, 내측 측두엽(medial temporal) SAVR 값 0.208을 cut-off(70.5% sensitivity, 69.6% specificity)로 MCI를 판단할 수 있다.In the present invention, MCI can be determined as a cut-off (70.5% sensitivity, 69.6% specificity) with a medial temporal SAVR value of 0.208.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal) 부피를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, step (b) may be characterized by measuring the medial temporal lobe volume of the diagnostic subject, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 (c) 단계는 상기 진단 대상의 소뇌 부피를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, step (c) may be characterized by measuring the cerebellum volume of the diagnostic subject, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 (d) 단계에서 상기 [식 1]은 [식 2]로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, in step (d), [Equation 1] may be expressed as [Equation 2], but is not limited thereto.
[식 2][Equation 2]
SAVR = (b) 단계에서 측정된 내측 측두엽(medial temporal) 부피/(c) 단계에서 측정된 소뇌 부피.SAVR = medial temporal volume measured in step (b)/cerebellar volume measured in step (c).
본 발명에 있어서, 상기 (e) 단계에서 통합 로지스틱 회귀를 이용하고 각각의 변수의 가중치를 적용하여 설계한 상기 SAVR 값과 진단 대상의 간이정신상태검사(MMSE)점수를 포함하는 예측모델을 통해 ADD 또는 MCI로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, in step (e), ADD is calculated through a prediction model including the SAVR value and the Mini-Mental State Examination (MMSE) score of the diagnosis subject, which was designed by using integrated logistic regression and applying weights to each variable. Alternatively, it may be characterized as judged by MCI, but is not limited to this.
본 발명에 있어서, 상기 (e) 단계 전 상기 진단대상의 MMSE 점수를 얻는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the step of obtaining the MMSE score of the diagnostic subject before step (e) may be further included, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 MMSE 점수를 얻는 단계는 상기 (e)단계 전에 수행하면 되고, 상기 (a) 내지 (d) 단계와의 순서는 변경될 수 있다.In the present invention, the step of obtaining the MMSE score may be performed before step (e), and the order of steps (a) to (d) may be changed.
본 발명에 있어서, 상기 (e) 단계에서 상기 SAVR 값이 0.195 이하이고, 상기 MMSE 점수를 포함하는 다음 식의 cut-off 값이 0.570 이상인 경우 ADD로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, in step (e), if the SAVR value is 0.195 or less and the cut-off value of the following equation including the MMSE score is 0.570 or more, ADD may be determined, but is not limited to this. No.
[식 3][Equation 3]
ADD 예측 모델 = 1-1/(1+EXP(34.767+-0.903*MMSE+-55.481*medial temporal SAVR)) ADD prediction model = 1-1/(1+EXP(34.767+-0.903*MMSE+-55.481*medial temporal SAVR))
본 발명에 있어서, 상기 (e) 단계에서 상기 SAVR 값이 0.208 이하이고, 상기 MMSE 점수를 포함하는 다음 식의 cut-off 값이 0.609 이상인 경우 MCI로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, in step (e), if the SAVR value is 0.208 or less and the cut-off value of the following equation including the MMSE score is 0.609 or more, MCI may be determined, but is not limited to this. No.
[식 4][Equation 4]
MCI 예측 모델= 1-1/(1+EXP(30.293+-0.588*MMSE+-70.295*medial temporal SAVR))MCI prediction model=1-1/(1+EXP(30.293+-0.588*MMSE+-70.295*medial temporal SAVR))
본 발명은 다른 관점에서, 다음 구성을 포함하는 알츠하이머병 치매(ADD) 또는 경도인지장애(MCI) 진단을 위한 의료영상 처리 시스템에 관한 것이다.From another aspect, the present invention relates to a medical image processing system for diagnosing Alzheimer's disease dementia (ADD) or mild cognitive impairment (MCI), comprising the following components.
(a) 영상 진단기기로부터 얻은 진단 대상의 뇌에 대한 영상 데이터를 입력하는 영상 입력부;(a) an image input unit that inputs image data about the brain of a diagnostic subject obtained from an imaging diagnostic device;
(b) 상기 영상 데이터로부터 상기 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal lobe), 전측두엽(anterior temporal lobe), 외측 측두엽(lateral temporal lobe), 안와전두엽 (orbitofrontal lobe), 전전두엽 (anterior frontal lobe), 전내측 전두엽 (anterior medial frontal lobe), 등외측 전두엽 (dorsolateral frontal lobe), 하부 전두엽 (inferior frontal lobe), 후내측 전두엽 (posterior medial frontal lobe), 내측 두정엽 (medial parietal lobe), 외측 두정엽 (lateral parietal lobe), 후두엽 (occipital lobe), 중심엽 (central lobe), 뇌간-소뇌 (brainstem-cerebellum) 및 뇌실 (ventricle)로 구성된 뇌 영역 군에서 선택된 가장 많이 퇴행된 뇌 영역의 부피를 추출하는 제 1 영상 처리부;(b) From the image data, the medial temporal lobe, anterior temporal lobe, lateral temporal lobe, orbitofrontal lobe, anterior frontal lobe, and frontal lobe of the diagnostic subject were identified. Anterior medial frontal lobe, dorsolateral frontal lobe, inferior frontal lobe, posterior medial frontal lobe, medial parietal lobe, lateral parietal lobe ), a first image processing unit that extracts the volume of the most degenerated brain region selected from the group of brain regions consisting of the occipital lobe, central lobe, brainstem-cerebellum, and ventricle ;
(c) 상기 영상 데이터로부터 상기 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal lobe), 전측두엽(anterior temporal lobe), 외측 측두엽(lateral temporal lobe), 안와전두엽 (orbitofrontal lobe), 전전두엽 (anterior frontal lobe), 전내측 전두엽 (anterior medial frontal lobe), 등외측 전두엽 (dorsolateral frontal lobe), 하부 전두엽 (inferior frontal lobe), 후내측 전두엽 (posterior medial frontal lobe), 내측 두정엽 (medial parietal lobe), 외측 두정엽 (lateral parietal lobe), 후두엽 (occipital lobe), 중심엽 (central lobe), 뇌간-소뇌 (brainstem-cerebellum) 및 뇌실 (ventricle)로 구성된 뇌 영역 군에서 선택된 가장 적게 퇴행된 뇌 영역의 부피를 추출하는 제 2 영상 처리부;(c) From the image data, the medial temporal lobe, anterior temporal lobe, lateral temporal lobe, orbitofrontal lobe, anterior frontal lobe, and frontal lobe of the diagnostic subject were identified. Anterior medial frontal lobe, dorsolateral frontal lobe, inferior frontal lobe, posterior medial frontal lobe, medial parietal lobe, lateral parietal lobe ), a second image processing unit that extracts the volume of the least degenerated brain region selected from the group of brain regions consisting of the occipital lobe, central lobe, brainstem-cerebellum, and ventricle ;
(d) 상기 제1 영상 처리부에서 추출된 부피를 측정하는 제1 연산부;(d) a first calculation unit that measures the volume extracted from the first image processing unit;
(e) 상기 제2 영상 처리부에서 추출된 부피를 측정하는 제2 연산부;(e) a second calculation unit that measures the volume extracted from the second image processing unit;
(f) 다음 식으로 SAVR(Standardized Atrophy Volume Ratio) 값을 계산하는 제 3 연산부,(f) a third operation unit that calculates the Standardized Atrophy Volume Ratio (SAVR) value using the following equation,
[식 5] [Equation 5]
SAVR = 제1연산부에서 측정된 부피/제 2연산부에서 측정된 부피;SAVR = volume measured in the first operation unit/volume measured in the second operation unit;
(g) 상기 SAVR 값에 따라 ADD 또는 MCI 진단 결과를 출력하는 출력부.(g) An output unit that outputs ADD or MCI diagnosis results according to the SAVR value.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 영상데이터는 T1-weighted(T1W) 3차원(3D) MR 영상을 사용한 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the image data in step (a) may be characterized by using a T1-weighted (T1W) three-dimensional (3D) MR image, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 및 (c) 단계의 부피 측정은 QBraVo으로 측정한 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the volume measurement in steps (b) and (c) may be characterized as measured by QBraVo, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 부피를 추출하는 영상 처리부 및/또는 상기 부피를 측정하는 연산부의 순서는 변경될 수 있다.In the present invention, the order of the image processing unit that extracts the volume and/or the calculation unit that measures the volume may be changed.
본 발명에 있어서, 상기 (g)단계에서 상기 (g)단계에서 상기 SAVR 값이 0.208이하인 경우 ADD 또는 MCI로 진단 결과를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, in step (g), if the SAVR value in step (g) is 0.208 or less, the diagnosis result may be output as ADD or MCI.
본 발명에 있어서, NC SAVR mean = 0.213, SD=0.012이고, AD SAVR mean=0.191, SD = 0.020이고, MCI SAVR mean = 0.197, SD=0.019인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, NC SAVR mean = 0.213, SD = 0.012, AD SAVR mean = 0.191, SD = 0.020, and MCI SAVR mean = 0.197, SD = 0.019.
본 발명에 있어서, 상기 SAVR 값이 0.208, 바람직하게는 0.201, 더 바람직하게는 0.195 이하인 경우 ADD 또는 MCI로 진단 결과를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, when the SAVR value is 0.208, preferably 0.201, more preferably 0.195 or less, the diagnosis result may be output as ADD or MCI, but is not limited to this.
본 발명에 있어서, 내측 측두엽(medial temporal) SAVR 값 0.195을 cut-off(70.5% sensitivity, 69.6% specificity)로 ADD를 판단할 수 있다.In the present invention, ADD can be determined with a medial temporal SAVR value of 0.195 as a cut-off (70.5% sensitivity, 69.6% specificity).
본 발명에 있어서, 내측 측두엽(medial temporal) SAVR 값 0.208을 cut-off(73.3% sensitivity, 73,2% specificity)로 MCI를 판단할 수 있다.In the present invention, MCI can be determined as a cut-off (73.3% sensitivity, 73.2% specificity) with a medial temporal SAVR value of 0.208.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal) 부피를 추출하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, step (b) may be characterized by extracting the medial temporal lobe volume of the diagnostic subject, but is not limited to this.
본 발명에 있어서, 상기 (c) 단계는 상기 진단 대상의 소뇌 부피를 추출하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, step (c) may be characterized by extracting the cerebellar volume of the diagnostic target, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 (f) 단계에서 상기 [식 5]은 [식 6]로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, in step (f), [Equation 5] may be expressed as [Equation 6], but is not limited thereto.
[식 6][Equation 6]
SAVR = 제1연산부에서 측정된 내측 측두엽(medial temporal) 부피/제 2연산부에서 측정된 소뇌 부피.SAVR = medial temporal volume measured in computation 1/cerebellar volume measured in computation 2.
본 발명에 있어서, 상기 (e) 단계에서 통합 로지스틱 회귀를 이용하고 각각의 변수의 가중치를 적용하여 설계한 상기 SAVR 값과 진단 대상의 간이정신상태검사(MMSE)점수를 포함하는 예측모델을 통해 ADD 또는 MCI로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, in step (e), ADD is calculated through a prediction model including the SAVR value and the Mini-Mental State Examination (MMSE) score of the diagnosis subject, which was designed by using integrated logistic regression and applying weights to each variable. Alternatively, it may be characterized as judged by MCI, but is not limited to this.
본 발명에 있어서, 상기 (g) 단계 전 상기 진단대상의 MMSE 점수를 입력하는 점수 입력부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the method may further include a score input unit for inputting the MMSE score of the diagnosis subject before step (g), but is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 MMSE 점수를 입력하는 단계는 상기 (g)단계 전에 수행하면 되고, 상기 (a) 내지 (f) 단계와의 순서는 변경될 수 있다.In the present invention, the step of entering the MMSE score may be performed before step (g), and the order of steps (a) to (f) may be changed.
본 발명에 있어서, 상기 (g) 단계에서 상기 SAVR 값이 0.195 이하이고, 상기 MMSE 점수를 포함하는 다음 식의 cut-off 값이 0.570 이상인 경우 경우 ADD로 진단 결과를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, in step (g), if the SAVR value is 0.195 or less and the cut-off value of the following equation including the MMSE score is 0.570 or more, the diagnosis result may be output as ADD. , but is not limited to this.
[식 3][Equation 3]
ADD 예측 모델 = 1-1/(1+EXP(34.767+-0.903*MMSE+-55.481*medial temporal SAVR)). ADD prediction model = 1-1/(1+EXP(34.767+-0.903*MMSE+-55.481*medial temporal SAVR)).
본 발명에 있어서, 상기 (g) 단계에서 상기 SAVR 값이 0.208 이하이고, 상기 MMSE 점수를 포함하는 다음 식의 cut-off 값이 0.609 이상인 경우 MCI로 진단 결과를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, in step (g), if the SAVR value is 0.208 or less and the cut-off value of the following equation including the MMSE score is 0.609 or more, the diagnosis result may be output as MCI, It is not limited to this.
[식 4][Equation 4]
MCI 예측 모델= 1-1/(1+EXP(30.293+-0.588*MMSE+-70.295*medial temporal SAVR)) MCI prediction model=1-1/(1+EXP(30.293+-0.588*MMSE+-70.295*medial temporal SAVR))
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않은 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention, and it is obvious to those skilled in the art that the scope of the present invention should not be construed as limited by these examples.
[실시예 1][Example 1]
실험 방법Experimental method
(실시예 1-1) 실험 대상자 정보(Example 1-1) Experiment subject information
우리는 경도에서 중등도의 알츠하이머병 치매(ADD) 환자, 경도인지 장애 (MCI) 환자 및 정상 대조군(NC)을 실험 대상자로 선정하여 후향적 관찰 연구를 수행하였다. 상기 실험 대상자들은 2011년 1월부터 2018년 12월까지 서울성모병원, 여의도성모병원, 중앙대학교병원 치매클리닉에 등록하였다. ADD는 국립신경과, 의사소통 장애, 뇌졸중 - 알츠하이머병 및 관련 장애 협회 또는 정신 장애 진단 및 통계 매뉴얼 제5판(Diagnostic and Statistical manual of Mental Disorder, fifth edition; DSM-5)의 기준에 따라 진단하였다. MCI는 Petersen amnestic MCI 기준에 따라 진단하였다(Petersen 2004). 노인우울척도 (Geriatric Depression Scale; GDS) short form에서 7보다 큰 점수를 기반으로 기록된 우울증이 있는 실험 대상자는 제외하였다. NC는 인지 및 기능적으로 정상이고 독립적이며 건강검진 제외 기준(Alzheimer Dis Assoc Disord 1990;4:96-109)을 충족하였다. 상기 NC 실험 대상자들은 연령 및 교육 수준으로 조정되어 간이정신상태검사(mini mental state examination; MMSE) 점수가 표준의 1.5 SD 이상이었다. 본 발명자들은 실험 대상자들의 연령, 성별, 학력에 대한 인구통계학적 정보를 수집하였고, 등록된 모든 실험 대상자는 간이정신상태검사(mini mental state examination; MMSE), 임상치매평가(Clinical Dementia Rating; CDR) 및 노인우울척도 (Geriatric Depression Scale; GDS)로 평가하였다.We conducted a retrospective observational study selecting patients with mild to moderate Alzheimer's disease dementia (ADD), patients with mild cognitive impairment (MCI), and normal controls (NC) as experimental subjects. The test subjects were registered at the dementia clinics of Seoul St. Mary's Hospital, Yeouido St. Mary's Hospital, and Chung-Ang University Hospital from January 2011 to December 2018. ADD was diagnosed according to the criteria of the National Institute of Neurology, Communication Disorders, Stroke - Alzheimer's Disease and Related Disorders, or the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorder, fifth edition (DSM-5). . MCI was diagnosed according to the Petersen amnestic MCI criteria (Petersen 2004). Subjects with depression recorded based on a score greater than 7 on the Geriatric Depression Scale (GDS) short form were excluded. NC was cognitively and functionally normal, independent, and met health examination exclusion criteria (Alzheimer Dis Assoc Disord 1990;4:96-109). The NC experiment subjects, adjusted for age and education level, had mini mental state examination (MMSE) scores of 1.5 SD or higher than the standard. The present inventors collected demographic information on the age, gender, and educational background of the test subjects, and all registered test subjects took the mini mental state examination (MMSE) and clinical dementia rating (CDR). and the Geriatric Depression Scale (GDS).
(실시예 1-2) 자기 공명 영상(Example 1-2) Magnetic resonance imaging
영상 데이터는 8채널 감도 인코딩 헤드 코일이 장착된 1.5T MR 스캐너(Signa HDxt, GE Medical Systems, Milwaukee, WI, USA) 또는 3T MR 스캐너(Philips Intera Achieva, Amsterdam, Netherlands)을 사용하여 획득한 T1-weighted(T1W) 3차원(3D) MR 영상으로 수집하였다. T1W 3D 영상을 수집하기 위하여 축 MPRAGE 서열을 사용하였으며, MR 매개변수(parameters)는 다음과 같다: TR = 1,780ms, TE = 2.2ms, FA= 9°, FOV = 256 × 256 × 256mm, voxel 크기 1 × 1 × 1mm, 및 두께 = 1.0mm.Image data were acquired using a 1.5T MR scanner (Signa HDxt, GE Medical Systems, Milwaukee, WI, USA) or a 3T MR scanner (Philips Intera Achieva, Amsterdam, Netherlands) equipped with an 8-channel sensitivity encoding head coil. Weighted (T1W) three-dimensional (3D) MR images were collected. An axial MPRAGE sequence was used to collect T1W 3D images, and the MR parameters were as follows: TR = 1,780 ms, TE = 2.2 ms, FA = 9°, FOV = 256 × 256 × 256 mm, voxel size. 1 × 1 × 1 mm, and thickness = 1.0 mm.
(실시예 1-3) 자동 부피 측정 프로그램 및 수동 부피 측정(Example 1-3) Automatic volume measurement program and manual volume measurement
자동화 소프트웨어인 Quick Brain Volumetry(QBraVo)을 통해 뇌 MR 영상의 부피 분석을 수행하였다. QBraVo, 8번째 버전의 통계 매개변수 맵(SPM8) 패키지(Welcome Trust Centre for Human Neuroimaging, London, UK; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm) 및 MATLAB(The Mathworks, Inc., Natick, MA, USA)는 데이터를 입력하고 부분 분할된 뇌의 부피를 빠르게 측정할 수 있는 간단한 인터페이스를 제공한다.Volumetric analysis of brain MR images was performed using the automated software Quick Brain Volumetry (QBraVo). QBraVo, the 8th version of the Statistical Parameter Map (SPM8) package (Welcome Trust Center for Human Neuroimaging, London, UK; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm) and MATLAB (The Mathworks; Inc., Natick, MA, USA) provides a simple interface for entering data and quickly measuring segmented brain volumes.
QBraVo는 정규화라고 하는 12개 매개변수 변환 프로세스를 사용하여 기본 MR 영상를 표준화된 정위 공간에 등록한다. 정규화된 영상은 SPM8에서 구현된 통합 분할 절차를 거친다. 간단히 말해서, 통합 알고리즘은 조직(tissue classes)에 대한 사전 정보(priori information)로 사용되는 조직 확률 모델에서 voxel 강도, imaging noise 및 비선형 등록을 결합한 후, 분할 절차는 구조적 이미지를 자동으로 회백질(gray matter; GM), 백질(white matter; WM) 및 뇌척수액(cerebrospinal fluid; CSF)으로 분류한다. 그러나, 상기 분류는 각 조직에 속하는 확률 값이 출력 영상의 각 voxel에 할당된다는 점에서 확률론적(probabilistic)이다. 뇌의 부분 분할을 위해 부분 마스크(regional mask)를 MNI 템플릿에 수동으로 매핑하였다. 부분 마스크는 신경해부학적 경계를 기준으로 뇌를 양측으로 6개의 전두엽(orbital, anterior, anterior medial, dorsolateral, inferior 및 posterior medial), 3개의 측두엽(anterior, medial 및 lateral) 및 2개의 두정엽(medial 및 lateral) 영역뿐 아니라 후두부, 내측, 소뇌 및 뇌실 영역으로 구분하는 경계선을 표시한다(도 1). 뇌의 해부학적 하위 부문은 기능적 하위 부문보다 쉽게 접근할 수 있다는 장점이 있다. 특정 뇌 영역의 부피는 모든 voxel의 각 영역에 대한 조직 비율의 합계에 voxel 크기를 곱한 것이다. 마지막으로 QBraVo는 26개 뇌 영역(GM + WM)의 부피, 총 뇌 부피(TBV), 총 뇌척수액 부피(TCV), 뇌실 부피 및 총 두개내 부피(TIV)를 측정한다. TBV는 모든 GM 및 WM 부피의 합계이고, TIV는 TBV와 TCV의 합계이다.QBraVo uses a 12-parameter transformation process called normalization to register native MR images into a standardized stereotactic space. The normalized image undergoes a unified segmentation procedure implemented in SPM8. Briefly, the integrated algorithm combines voxel intensity, imaging noise, and nonlinear registration in a tissue probability model that is used as prior information about tissue classes, and then the segmentation procedure automatically converts the structural image into gray matter. ; GM), white matter (WM), and cerebrospinal fluid (CSF). However, the classification is probabilistic in that a probability value belonging to each tissue is assigned to each voxel of the output image. For brain segmentation, regional masks were manually mapped to the MNI template. The partial mask divides the brain into six frontal lobes (orbital, anterior, anterior medial, dorsolateral, inferior, and posterior medial), three temporal lobes (anterior, medial, and lateral), and two parietal lobes (medial and posterior medial) on each side of the brain based on neuroanatomical boundaries. lateral) region as well as the occipital, medial, cerebellar, and ventricular regions (Figure 1). The anatomical subdivisions of the brain have the advantage of being more accessible than the functional subdivisions. The volume of a specific brain region is the sum of the tissue ratios for each region in all voxels multiplied by the voxel size. Finally, QBraVo measures the volumes of 26 brain regions (GM + WM), total brain volume (TBV), total cerebrospinal fluid volume (TCV), ventricular volume, and total intracranial volume (TIV). TBV is the sum of all GM and WM volumes, and TIV is the sum of TBV and TCV.
QBraVo는 뇌 부피 측정을 위해 SPM8 기반 알고리즘을 사용하지만 클리닉에서 향상된 신뢰성과 이용성을 위해 몇 가지 요소가 개선하였다. SPM8에서 정규화에 사용된 이전 템플릿(icbm_avg_152_t1_tal_lin.nii)을 보다 정확한 템플릿(avgT1_Dartel_IXI550_MNI152.nii)으로 대체하였다. QBraVo는 여러 프로세스를 자동화된 분석 과정으로 통합하였다. 또한 QBraVo는 더 넓은 영역과 명확한 경계로 인해 부분 부피 분석의 정확도에서 이점이 있을 수 있는 뇌의 해부학적 분할을 사용하였다.QBraVo uses an SPM8-based algorithm to measure brain volume, but with several improvements for improved reliability and usability in the clinic. The previous template (icbm_avg_152_t1_tal_lin.nii) used for normalization in SPM8 was replaced with a more accurate template (avgT1_Dartel_IXI550_MNI152.nii). QBraVo integrates multiple processes into an automated analysis process. Additionally, QBraVo used anatomical segmentation of the brain, which may have advantages in the accuracy of subvolume analysis due to larger areas and clear boundaries.
(실시예 1-4) 검증(validation)(Example 1-4) Validation
일관성과 정확성에 대한 평가는 QBraVo의 평자가 내 및 평가자 간의 신뢰도를 기반으로 하였다. 먼저, 검증을 위해 등록된 모든 실험 대상자의 MR 영상을 사용하여 QBraVo의 평가자 내 신뢰도를 측정하였다. 각 실험 대상자에 대한 반복 분석 간의 측정된 TBV의 일치는 검사-재검사 신뢰도를 사용하여 평가하였다. 그 후, QBraVo는 ICC(Intraclass Correlation Coefficient)에 의해 부피 측정의 황금 표준으로 간주되어 수동 부피 측정을 통한 평가자 간 신뢰성으로 검증하였다. 뇌 부피의 수동 측정은 MR 영상 분석에 대한 전문 지식을 갖춘 숙련된 연구원이 수행하였다. QBraVo를 사용하여 측정한 TBV, TCV 및 TIV 양을 수동 부피 측정을 사용하여 얻은 양과 비교하였다. 다른 부피 측정 프로그램과 비교하기 위해 TBV, TCV 및 TIV의 ICC를 SPM8 및 FreeSurfer(The General Hospital Corporation, Boston, MA, USA)를 사용하여 수동 부피로 측정하였다.The evaluation of consistency and accuracy was based on QBraVo's intra- and inter-rater reliability. First, the intra-rater reliability of QBraVo was measured using MR images of all subjects registered for verification. Agreement of measured TBV between repeated analyzes for each subject was assessed using test-retest reliability. Subsequently, QBraVo was considered the gold standard for volume measurement by the Intraclass Correlation Coefficient (ICC) and was validated by inter-rater reliability through manual volume measurements. Manual measurements of brain volume were performed by experienced researchers with expertise in MR image analysis. TBV, TCV, and TIV amounts measured using QBraVo were compared to those obtained using manual volume measurements. To compare with other volumetric programs, the ICC of TBV, TCV, and TIV was measured by manual volume using SPM8 and FreeSurfer (The General Hospital Corporation, Boston, MA, USA).
(실시예 1-5) 뇌 영역 부피 분석(Example 1-5) Brain region volume analysis
ADD, MCI 및 NC 실험 대상자 간에 QBraVo를 사용하여 측정한 특정 뇌 영역 부피 및 특정 뇌 영역의 부피/TIV 비율(V:TIV)를 비교하였다. V:TIV는 해당 영역의 위축 정도를 나타낸다. 특정 뇌 영역의 부피/TBV 비율(V:TBV) 및 CSF 부피/TCV 비율(V:TCV)도 비교하였다. 실험 대상자 간 V:TBV 또는 V:TCV의 비교는 전체 뇌 위축에 대한 상대적 위축 정도를 보여주고 AD에서 퇴행의 부분적 중증도를 나타낼 수 있다. 본 발명자들은 가장 많이 퇴행된 영역과 가장 적게 퇴행된 영역 사이의 부피 비율이 ADD와 MCI를 진단하는 데 도움이 될 수 있음을 확인하고, ADD와 MCI를 진단하기 위해 영역 부피를 가장 덜 퇴화된 영역의 부피로 나눈 표준 위축 부피 비율(SAVR)를 설계하였다. 상기 SAVR은 NC과 ADD 및 MCI를 구별하기 위해 소뇌의 부피와 특정 뇌 영역 부피를 비교하는데 사용하였으며, 이는 아밀로이드 PET의 SUVR(Standarded Uptake Value Ratio) 측정방법과 유사하다. 가장 많이 퇴화된 뇌 영역의 SAVR을 MCI 또는 ADD 진단을 위해 가장 일반적으로 사용되는 일반 인지 기능 선별 검사인 MMSE와 함께 사용하여 분석하였다. MMSE 및 SAVR과 결합된 예측 모델을 사용하여 SAVR의 효과를 평가하여 MCI 또는 ADD를 진단하였다.Specific brain region volumes and specific brain region volume/TIV ratios (V:TIV) measured using QBraVo were compared between ADD, MCI, and NC subjects. V:TIV indicates the degree of atrophy in the corresponding area. The volume/TBV ratio (V:TBV) and CSF volume/TCV ratio (V:TCV) of specific brain regions were also compared. Comparison of V:TBV or V:TCV between subjects shows the degree of atrophy relative to whole brain atrophy and can indicate the partial severity of degeneration in AD. The present inventors confirmed that the volume ratio between the most and least degenerated regions can be helpful in diagnosing ADD and MCI, and that the volume ratio of the region to the least degenerated region was used to diagnose ADD and MCI. The standard atrophy volume ratio (SAVR) divided by the volume was designed. The SAVR was used to compare the volume of the cerebellum and the volume of specific brain regions to distinguish between NC, ADD, and MCI, and is similar to the SUVR (Standarded Uptake Value Ratio) measurement method of amyloid PET. SAVR of the most degenerated brain regions was analyzed using MMSE, the most commonly used general cognitive function screening test for diagnosis of MCI or ADD. A prediction model combined with MMSE and SAVR was used to evaluate the effect of SAVR to diagnose MCI or ADD.
(실시예 1-6) 통계 분석(Example 1-6) Statistical analysis
모든 통계 분석은 Windows용 SPSS 소프트웨어 버전 24.0(SPSS Incorporated, Chicago, IL, USA) 및 R Statistical Environment(R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria)으로 수행하였다. ICC는 QBraVo 검증을 위한 평가자 내 및 평가자 간 신뢰도를 결정하기 위해 계산하였다. 일원 분산 분석(ANOVA)을 사용하여 3개의 실험 대상자 그룹 간의 평균 차이를 비교하였다. 다중 검정 보정의 경우 Tukey의 범위 검정을 부분군 비교에 사용하였다. 선형대 선형 결합법(Linear by linear association)은 범주형 변수의 빈도를 비교하는 데 사용하였다. 진단 성능은 AUC, 민감도, 특이도 및 ROC 곡선의 진단 정확도를 사용하여 평가하였다. ADD 대 NC, MCI 대 NC, ADD 대 MCI에 대한 결합된 예측 모델은 가장 퇴화된 영역의 MMSE 및 SAVR을 포함하는 로지스틱 회귀를 사용하여 설계하였다. ROC 곡선은 Delong 방법을 사용하여 비교하였다. 통계적 유의성은 p < 0.05로 설정하였다.All statistical analyzes were performed with SPSS software version 24.0 for Windows (SPSS Incorporated, Chicago, IL, USA) and R Statistical Environment (R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria). ICC was calculated to determine intra- and inter-rater reliability for QBraVo validation. One-way analysis of variance (ANOVA) was used to compare mean differences between the three groups of subjects. For multiple testing correction, Tukey's range test was used for subgroup comparisons. Linear by linear association was used to compare the frequencies of categorical variables. Diagnostic performance was evaluated using diagnostic accuracy of AUC, sensitivity, specificity, and ROC curve. Combined prediction models for ADD vs. NC, MCI vs. NC, and ADD vs. MCI were designed using logistic regression including MMSE and SAVR of the most deteriorated region. ROC curves were compared using the Delong method. Statistical significance was set at p < 0.05.
(실시예 1-7) 표준 프로토콜 승인, 등록 및 환자 동의(Example 1-7) Standard protocol approval, registration and patient consent
상기 실험 프로토콜은 기관 검토 위원회와 가톨릭 대학교의 윤리 기준 위원회의 승인을 받았다. 상기 윤리 기준 위원회는 회고적 관찰을 위해 참가자의 동의가 필요하지 않다고 결정하였다.The experimental protocol was approved by the Institutional Review Board and the Ethical Standards Committee of the Catholic University of Korea. The Ethical Standards Committee decided that participant consent was not required for retrospective observations.
[실시예 2][Example 2]
실험대상자 분석 결과Test subject analysis results
실험 기간 동안 56명의 NC, 44명의 MCI 환자 및 45명의 ADD 환자가 등록되었다. 실험 대상자의 임상적 특징은 표 1과 같다. ADD 및 MCI 환자는 NC 실험 대상자보다 유의하게 더 나이가 많았다(71.8 ± 8.7 대 71.5 ± 6.3 대 67.9 ± 5.9; ADD 대 NC, p = .017; MCI 대 NC, p = .032). 그러나 성별 분포와 교육 기간의 차이는 실험 대상자 그룹 간에 유의하지 않았다.During the trial period, 56 NC, 44 MCI patients and 45 ADD patients were enrolled. The clinical characteristics of the test subjects are shown in Table 1. ADD and MCI patients were significantly older than NC subjects (71.8 ± 8.7 vs. 71.5 ± 6.3 vs. 67.9 ± 5.9; ADD vs. NC, p = .017; MCI vs. NC, p = .032). However, differences in gender distribution and years of education were not significant between subject groups.
하기 표 1은 실험 대상자의 임상적 특성 및 뇌 부피 측정 결과이다.Table 1 below shows the clinical characteristics and brain volume measurement results of the test subjects.
표 1에서 ADD: 알츠하이머병 치매, MCI: 경도인지 장애, NC: 정상 대조군, MMSE: 간이 정신 상태 검사, CDR(Clinical Dementia Rating): 임상 치매 등급, TBV: 총 뇌 부피, TCV: 총 뇌척수액 부피, TIV: 총 두개내 부피를 나타낸다.In Table 1, ADD: Alzheimer's disease dementia, MCI: mild cognitive impairment, NC: normal control, MMSE: Mini-Mental State Examination, CDR (Clinical Dementia Rating): clinical dementia grade, TBV: total brain volume, TCV: total cerebrospinal fluid volume, TIV: represents total intracranial volume.
A: MCI 대 NC, B: ADD 대 NC, C: ADD 대 MCI, † p < 0.05, †† p < 0.01A: MCI vs. NC, B: ADD vs. NC, C: ADD vs. MCI, † p < 0.05, †† p < 0.01
MMSE 총점은 ADD, MCI, NC 간 유의한 차이를 나타냈다(각각 21.5 ± 5.3, 26.2 ± 2.3, 28.2 ± 1.6; p < 0.001). Global CDR도 실험대상자 그룹 간에 유의하게 상이하였다(ADD = 0.84 ± 0.55, MCI = 0.48 ± 0.15, NC= 0.02 ± 0.09; p < 0.001). 경증에서 중등도의 ADD 환자가 포함되었지만 평균 CDR은 상대적으로 낮았다. 총 ADD 실험 대상자에서 CDR 0.5, CDR 1 및 CDR 2는 각각 26(57.8%), 14(31.1%) 및 5(11.1%)였다.The MMSE total score showed significant differences between ADD, MCI, and NC (21.5 ± 5.3, 26.2 ± 2.3, and 28.2 ± 1.6, respectively; p < 0.001). Global CDR was also significantly different between subject groups (ADD = 0.84 ± 0.55, MCI = 0.48 ± 0.15, NC = 0.02 ± 0.09; p < 0.001). Although patients with mild to moderate ADD were included, the average CDR was relatively low. In total ADD subjects, CDR 0.5, CDR 1, and CDR 2 were 26 (57.8%), 14 (31.1%), and 5 (11.1%), respectively.
QBraVo로 측정한 TIV는 ADD, MCI, NC군 간에 유의한 차이가 없었다(각각 1349.6±129.8, 1387.7±111.9, 1344.33 ± 3.8; p = 0.15). TBV는 ADD, MCI, NC군 간에 큰 차이가 없었지만(ADD: 1109.5 ± 110.4, MCI: 1158.9 ± 89.8, NC: 1134.7 ± 114.7; p = .09), TBV 대 TIV 비율은 NC보다 ADD에서 통계적으로 더 적었다(ADD: 82.2 ± 3.1, MCI: 83.6 ± 3.5, NC: 84.3 ± 3.8, ADD 대 NC: p = .009). 또한, TCV와 TCV 대 TIV 비율은 NC보다 ADD에서 더 컸다. 따라서, TBV 대 TIV 비율이 적거나 TCV 대 TIV 비율이 큰 경우 ADD로 진단할 수 있다.There was no significant difference in TIV measured by QBraVo between the ADD, MCI, and NC groups (1349.6 ± 129.8, 1387.7 ± 111.9, and 1344.33 ± 3.8, respectively; p = 0.15). There was no significant difference in TBV between the ADD, MCI, and NC groups (ADD: 1109.5 ± 110.4, MCI: 1158.9 ± 89.8, NC: 1134.7 ± 114.7; p = .09), but the TBV to TIV ratio was statistically higher in ADD than in NC. (ADD: 82.2 ± 3.1, MCI: 83.6 ± 3.5, NC: 84.3 ± 3.8, ADD vs. NC: p = .009). Additionally, TCV and TCV-to-TIV ratio were greater in ADD than in NC. Therefore, ADD can be diagnosed when the TBV to TIV ratio is low or the TCV to TIV ratio is high.
[실시예 3][Example 3]
QBraVo 검증 결과QBraVo Verification Results
단일 데이터 분석을 위한 평균 QBraVo 실행 시간은 5분 36초로, 상기 QBraVo를 이용하면 최적의 환자 치료를 위해 신속하게 부피 측정 결과를 분석할 수 있다. 평가자내 신뢰도를 측정하기 위한 QBraVo의 TBV에 대한 ICC는 검사-재검사 신뢰도에서 0.999였다. 부피 측정 방법에 대한 ICC를 수동 측정과 비교하였다(표 2). QBraVo의 ICC는 모든 뇌 영역에서 SPM8 및 FreeSurfer의 ICC보다 우수하였다. SPM8의 ICC는 TBV에서 0.94, TCV에서 0.37, TIV에서 0.73였으며, FreeSurfer의 ICC는 TBV에서 0.79, TCV에서 0.39, TIV에서 0.70이었다. 반면, QBraVo의 평가자 간 신뢰도는 TBV에서 0.97, TCV에서 0.89, TIV에서 0.93으로 ICC가 높았다.The average QBraVo execution time for single data analysis is 5 minutes and 36 seconds, and using QBraVo, volumetric measurement results can be quickly analyzed for optimal patient treatment. The ICC for TBV of QBraVo to measure intra-rater reliability was 0.999 for test-retest reliability. ICCs for volumetric methods were compared with manual measurements (Table 2). The ICC of QBraVo was superior to that of SPM8 and FreeSurfer in all brain regions. The ICC of SPM8 was 0.94 in TBV, 0.37 in TCV, and 0.73 in TIV, and the ICC of FreeSurfer was 0.79 in TBV, 0.39 in TCV, and 0.70 in TIV. On the other hand, the inter-rater reliability of QBraVo had a high ICC of 0.97 for TBV, 0.89 for TCV, and 0.93 for TIV.
하기 표 2는 뇌 부피의 수동 측정과 비교한 자동 부피 측정 방법의 평가자 간 신뢰도를 나타낸 것이다.Table 2 below shows the inter-rater reliability of automated volume measurement methods compared to manual measurement of brain volume.
표 2에서 ICC: 클래스 내 상관 계수, TBV: 총 뇌 부피, TCV: 총 뇌척수액 부피, TIV: 총 두개내 부피를 나타낸다.Table 2 shows ICC: intraclass correlation coefficient, TBV: total brain volume, TCV: total cerebrospinal fluid volume, TIV: total intracranial volume.
† p < 0.001 클래스 내 상관 계수† p < 0.001 intraclass correlation coefficient
[실시예 4][Example 4]
뇌 영역 부피 및 부피 비율 분석 결과 Brain region volume and volume ratio analysis results
NC, MCI 및 ADD 간에 뇌 영역 부피와 그 비율을 비교한 결과는 표 3와 같다. 내측 측두엽 (medial temporal) 및 전방 측두엽(anterior temporal) 부피는 NC보다 ADD에서 유의하게 작았다. 뇌실 부피는 NC보다 ADD와 MCI에서 더 컸다. 전방 전두엽(anterior frontal), 안와 전두엽(orbital frontal) 및 내측 측두엽부(medial temporal) 부피는 MCI보다 ADD에서 작았다.The results of comparing brain region volumes and ratios between NC, MCI, and ADD are shown in Table 3. Medial temporal and anterior temporal volumes were significantly smaller in ADD than in NC. Ventricular volume was larger in ADD and MCI than in NC. The anterior frontal, orbital frontal, and medial temporal volumes were smaller in ADD than in MCI.
하기 표 3은 부분 뇌 부피 및 비율의 비교 결과이다.Table 3 below shows the comparison results of partial brain volumes and ratios.
표 3에서 ADD: 알츠하이머병 치매, MCI: 경증 인지 장애, NC: 정상 대조군, V:TIV: 부피 대 총 두개내 부피 비율, V:TBV: 총 뇌 부피에 대한 부피 비율, V:TCV: 총 뇌척수액 부피에 대한 부피 비율, F: 전두엽, T: 측두엽, P: 두정엽을 나타낸다.In Table 3, ADD: Alzheimer's disease dementia, MCI: mild cognitive impairment, NC: normal control, V:TIV: volume to total intracranial volume ratio, V:TBV: volume to total brain volume ratio, V:TCV: total cerebrospinal fluid. Volume-to-volume ratio, F: frontal lobe, T: temporal lobe, P: parietal lobe.
A: MCI 대 NC, B: ADD 대 NC, C: ADD 대 MCI, † p < 0.05, †† p < 0.01A: MCI vs. NC, B: ADD vs. NC, C: ADD vs. MCI, † p < 0.05, †† p < 0.01
실험 대상자 그룹 간의 차이는 뇌 영역 부피 자체보다 부피 비율 V:TIV에서 더 유의하였다. 하전두엽(inferior frontal), 후방 내측 전두엽(posterior medial frontal), 내측 두정엽(정수리)(medial parietal), 후두엽(occipital area) 및 소뇌(cerebellum)를 제외하고 부피 비율 V:TIV는 NC보다 ADD에서 작았다. 내측 측두엽(medial temporal)의 V:TIV는 NC보다 MCI에서 더 작았고, 뇌실(ventricular) 부피는 NC보다 MCI에서 더 컸다.Differences between subject groups were more significant in the volume ratio V:TIV than in the brain region volume itself. The volume ratio V:TIV was smaller in ADD than in NC, except for the inferior frontal, posterior medial frontal, medial parietal, occipital area, and cerebellum. all. V:TIV of the medial temporal lobe was smaller in MCI than in NC, and ventricular volume was larger in MCI than in NC.
부피 비율 V:TBV 또는 V:TCV의 비교를 통해 NC에 비해 MCI 또는 ADD에서 내측 측두엽(medial temporal lobe)과 뇌실(ventricle)이 다른 뇌 영역보다 더 퇴화됨을 확인하였다. 소뇌는 MCI 또는 ADD에서 가장 덜 퇴화된 영역이었다.Through comparison of the volume ratio V:TBV or V:TCV, it was confirmed that the medial temporal lobe and ventricle were more degenerated than other brain regions in MCI or ADD compared to NC. The cerebellum was the least degenerated region in MCI or ADD.
특정 뇌 영역 부피 및 부피 비율의 성능은 ADD 또는 MCI를 구별하기 위한 최적의 컷오프(cut-off)에서의 민감도 및 특이도와 함께 AUC로 표시하였다(표 4). 특정 뇌 영역 부피 자체보다 부피 비율 V:TIV에서 일반적으로 더 우수한 ADD 또는 MCI 구별 성능을 나타냈다. 내측 측두엽(medial temporal) V:TIV는 ADD 또는 MCI를 NC와 구별하는 데 가장 우수한 성능을 나타냈다(ADD 대 NC: AUC = 0.771, 민감도 = 64.4%, 특이도 = 83.9%; MCI 대 NC: AUC = 0.684, 민감도 = 36.4%, 특이도 = 94.6%). 안와 전두엽(orbital frontal lobe) 부피는 ADD와 MCI를 구별하는 데 가장 우수한 성능을 나타냈다(부피, AUC = 0.696, 민감도 = 60.0%, 특이도 = 75.0%).The performance of specific brain region volumes and volume ratios was expressed as AUC along with sensitivity and specificity at the optimal cut-off for distinguishing ADD or MCI (Table 4). The volume ratio V:TIV generally showed better ADD or MCI discrimination performance than the specific brain region volume itself. Medial temporal V:TIV performed best in distinguishing ADD or MCI from NC (ADD vs NC: AUC = 0.771, sensitivity = 64.4%, specificity = 83.9%; MCI vs NC: AUC = 0.684, sensitivity = 36.4%, specificity = 94.6%). Orbital frontal lobe volume showed the best performance in distinguishing ADD from MCI (volume, AUC = 0.696, sensitivity = 60.0%, specificity = 75.0%).
하기 표 4는 ADD, MCI, NC 간 부분 부피 및 비율의 구별성능을 나타낸다.Table 4 below shows the discriminative performance of partial volume and ratio between ADD, MCI, and NC.
표 4에서 ADD: 알츠하이머병 치매, MCI: 경증 인지 장애, NC: 정상 대조군, V:TIV: 부피 대 총 두개내 부피 비율, V:TBV: 부피 대 총 뇌 부피 비율, V:TCV: 부피 대 총 뇌척수액 부피 비율, AUC: 수신기 작동 특성 곡선에 의한 곡선 아래 면적을 나타낸다.In Table 4, ADD: Alzheimer's disease dementia, MCI: mild cognitive impairment, NC: normal control, V:TIV: volume to total intracranial volume ratio, V:TBV: volume to total brain volume ratio, V:TCV: volume to total. Cerebrospinal fluid volume fraction, AUC: represents the area under the receiver operating characteristic curve.
대부분의 뇌 영역에서 V:TBV 또는 V:TCV의 구별 성능이 V:TIV보다 낮았다. 그러나, 소뇌의 V:TBV는 V:TIV보다 더 나은 성능을 보였고, NC< MCI < ADD로 V:TIV와 반대 순서로 증가하였다. 이러한 결과는 소뇌가 다른 영역보다 덜 퇴화되었음을 나타낸다(ADD 대 NC를 위한 소뇌의 V:TBV: AUC = 0.717, ADD 대 NC를 위한 소뇌의 V:TIV: AUC = 0.431).In most brain regions, the discrimination performance of V:TBV or V:TCV was lower than that of V:TIV. However, cerebellum V:TBV performed better than V:TIV and increased in the opposite order to V:TIV, with NC < MCI < ADD. These results indicate that the cerebellum was less degenerated than other regions (V:TBV of the cerebellum for ADD vs. NC: AUC = 0.717, V:TIV of the cerebellum for ADD vs. NC: AUC = 0.431).
[실시예 5][Example 5]
SAVR의 ADD 및 MCI 진단 성능 비교 결과Comparison results of SAVR's diagnostic performance for ADD and MCI
NC, MCI 및 ADD 간에 가장 많이 퇴행된 뇌영역 부피를 가장 덜 퇴행된 뇌영역 부피로 나눈 SAVR 값의 ACC 및/또는 MCI 진단성능을 비교한 결과는 표 5와 같다. SAVR 값의 진단 성능은 ADD 또는 MCI를 구별하기 위한 최적의 컷오프(cut-off)에서의 민감도 및 특이도와 함께 AUC로 표시하였다(표 5).Table 5 shows the results of comparing the ACC and/or MCI diagnostic performance of the SAVR value divided by the volume of the most degenerated brain region divided by the volume of the least degenerated brain region between NC, MCI, and ADD. The diagnostic performance of SAVR values was expressed as AUC along with sensitivity and specificity at the optimal cut-off to distinguish ADD or MCI (Table 5).
하기 표 5는 SAVR 성능 비교 결과이다.Table 5 below shows the SAVR performance comparison results.
Brain regionBrain region | AUCAUC | SensitivitySensitivity | SpecificitySpecificity | |
NC vs MCINC vs MCI | ||||
Medial temporal volume/ Cerebellar volumeMedial temporal volume/ Cerebellar volume |
0.7470.747 | 68.2%68.2% | 76.8%76.8% | |
Anterior temporal volume/ Cerebellar volumeAnterior temporal volume/ Cerebellar volume |
0.6620.662 | 86.4%86.4% | 39.3%39.3% | |
Ventricle volume/ Cerebellar volumeVentricle volume/ Cerebellar volume |
0.5910.591 | 36.4%36.4% | 83.9%83.9% | |
Dorsolateral frontal volume/ Cerebellar volumeDorsolateral frontal volume/ Cerebellar volume |
0.6500.650 | 70.5%70.5% | 62.5%62.5% | |
NC vs ADNC vs AD | ||||
Medial temporal volume/ Cerebellar volumeMedial temporal volume/ Cerebellar volume |
0.8080.808 | 60.0%60.0% | 96.4%96.4% | |
Lateral temporal volume/ Cerebellar volumeLateral temporal volume/ Cerebellar volume |
0.7070.707 | 44.4%44.4% | 92.9%92.9% | |
Ventricle volume/ Cerebellar volumeVentricle volume/ Cerebellar volume |
0.6730.673 | 42.2%42.2% | 83.9%83.9% | |
Anterior temporal volume/Cerebellar volumeAnterior temporal volume/Cerebellar volume | 0.7410.741 | 77.8%77.8% | 64.3%64.3% | |
MCI vs ADMCI vs AD | ||||
Orbital frontal volume/ Posterior medial frontal volumeOrbital frontal volume/ Posterior medial frontal volume |
0.7030.703 | 73.3%73.3% | 63.6%63.6% | |
Sub-arachnoid space volume/ Posterior medial frontal volumeSub-arachnoid space volume/ Posterior medial frontal volume |
0.5940.594 | 75.6%75.6% | 52.3%52.3% | |
Anterior frontal volume/ Posterior medial frontal volumeAnterior frontal volume/ Posterior medial frontal volume |
0.6920.692 | 57.8%57.8% | 77.3%77.3% | |
Inferior frontal volume/ Posterior medial frontal volumeInferior frontal volume/ Posterior medial frontal volume |
0.6320.632 | 40.0%40.0% | 81.8%81.8% |
그 결과, MCI와 NC를 구별하는데 있어 medial temporal SAVR의 진단능력이 가장 우수하였으며(민감도:76.8%, 특이도:68.2%, cut-off:0.208), ADD와 NC를 구별하는데 있어 medial temporal SAVR의 진단능력이 유의하게 우수하였다 (민감도:60.0%, 특이도:96.4%, cut-off:0.195)(표 5 및 도 2). 또한, MCI와 ADD를 구별하는데 있어 Orbital frontal SAVR 진단능력이 가장 우수하였다(표 5 및 도 2). NC, MCI 및 ADD의 내측 측두엽(medial temporal)부피를 소뇌 부피로 나눈 SAVR 평균 값은 각각 하기와 같다: NC medial temporal SAVR mean = 0.213, SD=0.012, AD medial temporal SAVR mean=0.191, SD = 0.020, MCI medial temporal SAVR mean = 0.197, SD=0.019. 즉, 내측 측두엽(medial temporal)부피를 소뇌 부피로 나눈 SAVR가 ADD 및 MCI의 진단 성능이 가장 우수하다는 것은 확인하였다.As a result, the diagnostic ability of medial temporal SAVR was the best in distinguishing between MCI and NC (sensitivity: 76.8%, specificity: 68.2%, cut-off: 0.208), and the diagnostic ability of medial temporal SAVR was the best in distinguishing between ADD and NC. The diagnostic ability was significantly excellent (sensitivity: 60.0%, specificity: 96.4%, cut-off: 0.195) (Table 5 and Figure 2). Additionally, the diagnostic ability of Orbital frontal SAVR was the best in distinguishing between MCI and ADD (Table 5 and Figure 2). The average SAVR values for NC, MCI, and ADD by dividing the medial temporal volume by the cerebellum volume are as follows: NC medial temporal SAVR mean = 0.213, SD = 0.012, AD medial temporal SAVR mean = 0.191, SD = 0.020. , MCI medial temporal SAVR mean = 0.197, SD=0.019. In other words, it was confirmed that SAVR, which divides the medial temporal lobe volume by the cerebellum volume, has the best diagnostic performance for ADD and MCI.
[실시예 6][Example 6]
MMSE, SAVR 및 MMSE와 SAVR을 결합한 모델의 진단성능 비교 결과Diagnostic performance comparison results of MMSE, SAVR, and models combining MMSE and SAVR
로지스틱 회귀를 사용하여 설계한 ADD 대 NC, MCI 대 NC, ADD 대 MCI에 대한 MMSE 및 medial temporal SAVR을 포함하는 예측 모델은 하기와 같다.The prediction models including MMSE and medial temporal SAVR for ADD vs. NC, MCI vs. NC, and ADD vs. MCI designed using logistic regression are as follows.
ADD 대 NC 예측 모델 = 1-1/(1+EXP(34.767+-0.903*MMSE+-55.481*medial temporal SAVR)) ADD vs. NC prediction model = 1-1/(1+EXP(34.767+-0.903*MMSE+-55.481*medial temporal SAVR))
MCI 대 NC 예측 모델 = 1-1/(1+EXP(30.293+-0.588*MMSE+-70.295*medial temporal SAVR))MCI vs NC prediction model = 1-1/(1+EXP(30.293+-0.588*MMSE+-70.295*medial temporal SAVR))
ADD 대 MCI 예측 모델 = 1-1/(1+EXP(17.167+-0.439*MMSE+-10.861*orbital frontal SAVR))ADD vs. MCI prediction model = 1-1/(1+EXP(17.167+-0.439*MMSE+-10.861*orbital frontal SAVR))
MMSE, SAVR 및 MMSE와 SAVR을 결합한 모델 간의 비교는 표 6과 같다. MMSE는 ADD 대 NC에 대해 높은 진단 성능을 나타냈지만(AUC: 0.941, 민감도: 82.2%, 특이도: 90.1%, cut-off: 25.5), MCI 대 NC(AUC: 0.771, 민감도: 65.9%, 특이도: 73.2%, cut-off: 27.5) 또는 ADD 대 MCI(AUC: 0.817, 민감도:82.2%, 특이도: 65.9%, cut-off: 25.5)에 대해서는 진단 성능이 우수하지 않았다. MCI와 NC를 구별하는데 있어 MMSE와 SAVR을 결합한 모델의 진단능력이 유의하게 우수하였다(AUC: 0.844, 민감도: 65.9%, 특이도: 94.6%)(도 2A). MCI 대 NC 예측 모델의 cut-off값은 0.609이다. MMSE + SAVR 결합 모델의 성능은 ADD 대 NC에 대해 가장 우수하였다(AUC: 0.950, 민감도: 86.7%, 특이도: 98.1%). ADD 대 NC 예측 모델의 cut-off값은 0.570이다. MMSE + SAVR 결합 모델의 AUC 및 진단 정확도는 MMSE보다 훨씬 우수하다는 점을 확인하였다(도 2B). ADD 대 MCI에 대한 MMSE + SAVR 결합 모델은 AUC: 0.855, 민감도: 82.2%, 특이도: 81.0%를 나타냈다.Table 6 shows the comparison between MMSE, SAVR, and models combining MMSE and SAVR. MMSE showed high diagnostic performance for ADD vs. NC (AUC: 0.941, sensitivity: 82.2%, specificity: 90.1%, cut-off: 25.5), but not MCI vs. NC (AUC: 0.771, sensitivity: 65.9%, specificity). Diagnostic performance was not excellent for AUC: 73.2%, cut-off: 27.5) or ADD vs. MCI (AUC: 0.817, sensitivity: 82.2%, specificity: 65.9%, cut-off: 25.5). In distinguishing between MCI and NC, the diagnostic ability of the model combining MMSE and SAVR was significantly superior (AUC: 0.844, sensitivity: 65.9%, specificity: 94.6%) (Figure 2A). The cut-off value of the MCI vs. NC prediction model is 0.609. The performance of the MMSE + SAVR combined model was best for ADD vs. NC (AUC: 0.950, sensitivity: 86.7%, specificity: 98.1%). The cut-off value of the ADD vs. NC prediction model is 0.570. It was confirmed that the AUC and diagnostic accuracy of the MMSE + SAVR combined model were much better than MMSE (Figure 2B). The MMSE + SAVR combined model for ADD vs. MCI showed AUC: 0.855, sensitivity: 82.2%, specificity: 81.0%.
하기 표 6 및 7은 가장 퇴화된 뇌 영역에 대한 MMSE, SAVR 및 결합된 예측 모델 간의 구별 성능 비교 결과이다.Tables 6 and 7 below show the comparison results of discrimination performance between MMSE, SAVR, and combined prediction models for the most degenerated brain regions.
Brain regionBrain region | AUCAUC | Sensitivity Sensitivity | SpecificitySpecificity | cut-offcut-off | |
NC vs MCI NC vs MCI | |||||
MMSEMMSE | 0.7710.771 | 65.9%65.9% | 73.2%73.2% | 27.527.5 | |
Medial temporal volume/Cerebellar volumeMedial temporal volume/Cerebellar volume | 0.7470.747 | 68.2%68.2% | 76.8%76.8% | 0.2080.208 | |
Combined prediction modelCombined prediction model | 0.8440.844 | 65.9%65.9% | 94.6%94.6% | ||
NC vs ADNC vs AD | |||||
MMSEMMSE | 0.9410.941 | 82.2%82.2% | 90.1%90.1% | 25.525.5 | |
Medial temporal volume/Cerebellar volumeMedial temporal volume/Cerebellar volume | 0.8080.808 | 60.0%60.0% | 96.4%96.4% | 0.1950.195 | |
Combined prediction modelCombined prediction model | 0.9500.950 | 86.7%86.7% | 98.1%98.1% | ||
MCI vs ADMCI vs AD | |||||
MMSEMMSE | 0.8170.817 | 82.2%82.2% | 65.9%65.9% | 25.525.5 | |
Orbital frontal volume/Posterior medial frontal volumeOrbital frontal volume/Posterior medial frontal volume | 0.7030.703 | 73.3%73.3% | 63.6%63.6% | 0.5880.588 | |
Combined prediction modelCombined prediction model | 0.8550.855 | 82.2%82.2% | 81.0%81.0% |
상기 표에서 MMSE: 간이정신상태검사, SAVR: 표준화된 위축 부피비, ADD: 알츠하이머병 치매, MCI: 경도인지 장애, NC: 정상 대조군, AUC: 곡선 아래 면적을 나타낸다.In the above table, MMSE: Mini-Mental State Examination, SAVR: Standardized Atrophy Volume Ratio, ADD: Alzheimer's Disease Dementia, MCI: Mild Cognitive Impairment, NC: Normal Control, AUC: Area under the curve.
Claims (20)
- 다음 단계를 포함하는 알츠하이머병 치매(ADD) 또는 경도인지 장애 (MCI)를 진단하기 위한 정보제공방법:How to provide information for diagnosing Alzheimer's disease dementia (ADD) or mild cognitive impairment (MCI), including the following steps:(a) 영상 진단기기로부터 진단 대상의 뇌에 대한 영상 데이터를 얻는 단계;(a) obtaining image data about the brain of a diagnostic subject from an imaging diagnostic device;(b) 상기 영상 데이터로부터 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal lobe), 전측두엽(anterior temporal lobe), 외측 측두엽(lateral temporal lobe), 안와전두엽 (orbitofrontal lobe), 전전두엽 (anterior frontal lobe), 전내측 전두엽 (anterior medial frontal lobe), 등외측 전두엽 (dorsolateral frontal lobe), 하부 전두엽 (inferior frontal lobe), 후내측 전두엽 (posterior medial frontal lobe), 내측 두정엽 (medial parietal lobe), 외측 두정엽 (lateral parietal lobe), 후두엽 (occipital lobe), 중심엽 (central lobe), 뇌간-소뇌 (brainstem-cerebellum) 및 뇌실 (ventricle) 로 구성된 뇌 영역 군에서 선택된 가장 많이 퇴행된 뇌 영역의 부피를 측정하는 단계;(b) From the image data, the medial temporal lobe, anterior temporal lobe, lateral temporal lobe, orbitofrontal lobe, anterior frontal lobe, and anteromedial lobe of the diagnostic target were identified. Anterior medial frontal lobe, dorsolateral frontal lobe, inferior frontal lobe, posterior medial frontal lobe, medial parietal lobe, lateral parietal lobe , measuring the volume of the most degenerated brain region selected from the group of brain regions consisting of the occipital lobe, central lobe, brainstem-cerebellum, and ventricle;(c) 상기 영상 데이터로부터 상기 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal lobe), 전측두엽(anterior temporal lobe), 외측 측두엽(lateral temporal lobe), 안와전두엽 (orbitofrontal lobe), 전전두엽 (anterior frontal lobe), 전내측 전두엽 (anterior medial frontal lobe), 등외측 전두엽 (dorsolateral frontal lobe), 하부 전두엽 (inferior frontal lobe), 후내측 전두엽 (posterior medial frontal lobe), 내측 두정엽 (medial parietal lobe), 외측 두정엽 (lateral parietal lobe), 후두엽 (occipital lobe), 중심엽 (central lobe), 뇌간-소뇌 (brainstem-cerebellum) 및 뇌실 (ventricle)로 구성된 뇌 영역 군에서 선택된 가장 적게 퇴행된 뇌 영역의 부피를 측정하는 단계;(c) From the image data, the medial temporal lobe, anterior temporal lobe, lateral temporal lobe, orbitofrontal lobe, anterior frontal lobe, and frontal lobe of the diagnostic subject were identified. Anterior medial frontal lobe, dorsolateral frontal lobe, inferior frontal lobe, posterior medial frontal lobe, medial parietal lobe, lateral parietal lobe ), measuring the volume of the least degenerated brain region selected from the group of brain regions consisting of the occipital lobe, central lobe, brainstem-cerebellum, and ventricle;(d) 다음 식으로 SAVR(Standardized Atrophy Volume Ratio) 값을 계산하는 단계,(d) calculating the Standardized Atrophy Volume Ratio (SAVR) value using the following equation,[식 1] [Equation 1]SAVR = (b) 단계에서 측정된 가장 많이 퇴행된 뇌 영역의 부피/(c) 단계에서 측정된 가장 적게 퇴행된 뇌 영역의 부피;SAVR = volume of most degenerated brain region measured in stage (b)/volume of least degenerated brain region measured in stage (c);(e) 상기 SAVR 값에 따라 ADD 또는 MCI로 판단하는 단계. (e) Determining ADD or MCI according to the SAVR value.
- 제1 항에 있어서,According to claim 1,상기 (a) 단계의 영상데이터는 T1-weighted(T1W) 3차원(3D) MR 영상을 사용하는 것을 특징으로 하는, 방법.The method is characterized in that the image data in step (a) uses a T1-weighted (T1W) three-dimensional (3D) MR image.
- 제1 항에 있어서,According to claim 1,상기 (b) 및 (c) 단계의 부피 측정은 QBraVo으로 측정한 것을 특징으로 하는, 방법.The method, wherein the volume measurements in steps (b) and (c) are measured using QBraVo.
- 제1 항에 있어서,According to claim 1,상기 (e)단계에서 상기 SAVR 값이 0.208 이하인 경우 ADD 또는 MCI로 판단하는 것을 특징으로 하는, 방법.In step (e), if the SAVR value is 0.208 or less, it is determined to be ADD or MCI.
- 제1 항에 있어서, According to claim 1,상기 (b) 단계는 상기 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal) 부피를 측정하는 것을 특징으로 하는, 방법.The method (b) is characterized in that the medial temporal lobe volume of the diagnostic subject is measured.
- 제5 항에 있어서,According to clause 5,상기 (c) 단계는 상기 진단 대상의 소뇌 부피를 측정하는 것을 특징으로 하는, 방법.The method (c) is characterized in that the cerebellum volume of the diagnostic subject is measured.
- 제6 항에 있어서,According to clause 6,상기 (d) 단계에서 상기 [식 1]은 [식 2]로 표시되는 것을 특징으로 하는, 방법: In step (d), the [Equation 1] is expressed as [Equation 2]. Method:[식 2][Equation 2]SAVR = (b) 단계에서 측정된 내측 측두엽(medial temporal) 부피/(c) 단계에서 측정된 소뇌 부피.SAVR = medial temporal volume measured in step (b)/cerebellar volume measured in step (c).
- 제1 항에 있어서,According to claim 1,상기 (e) 단계 전 상기 진단대상의 MMSE 점수를 얻는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.Characterized in that it further comprises a step of obtaining the MMSE score of the diagnostic subject before step (e).
- 제8 항에 있어서, According to clause 8,상기 (e) 단계에서 상기 SAVR 값이 0.195 이하이고, 상기 MMSE 점수를 포함하는 다음 식의 cut-off 값이 0.570 이상인 경우 ADD로 판단하는 것을 특징으로 하는, 방법:In step (e), if the SAVR value is 0.195 or less and the cut-off value of the following equation including the MMSE score is 0.570 or more, ADD is determined. Method:[식 3][Equation 3]ADD 예측 모델 = 1-1/(1+EXP(34.767+-0.903*MMSE+-55.481*medial temporal SAVR)).ADD prediction model = 1-1/(1+EXP(34.767+-0.903*MMSE+-55.481*medial temporal SAVR)).
- 제8 항에 있어서, According to clause 8,상기 (e) 단계에서 상기 SAVR 값이 0.208 이하이고, 상기 MMSE 점수를 포함하는 다음 식의 cut-off 값이 0.609 이상인 경우 MCI로 판단하는 것을 특징으로 하는, 방법:In step (e), if the SAVR value is 0.208 or less and the cut-off value of the following equation including the MMSE score is 0.609 or more, the method is characterized in that it is judged as MCI:[식 4] [Equation 4]MCI 예측 모델= 1-1/(1+EXP(30.293+-0.588*MMSE+-70.295*medial temporal SAVR)).MCI prediction model=1-1/(1+EXP(30.293+-0.588*MMSE+-70.295*medial temporal SAVR)).
- 다음 구성을 포함하는 ADD 또는 MCI 진단을 위한 의료영상 처리 시스템:A medical image processing system for ADD or MCI diagnosis comprising:(a) 영상 진단기기로부터 얻은 진단 대상의 뇌에 대한 영상 데이터를 입력하는 영상 입력부;(a) an image input unit that inputs image data about the brain of a diagnostic subject obtained from an imaging diagnostic device;(b) 상기 영상 데이터로부터 상기 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal lobe), 전측두엽(anterior temporal lobe), 외측 측두엽(lateral temporal lobe), 안와전두엽 (orbitofrontal lobe), 전전두엽 (anterior frontal lobe), 전내측 전두엽 (anterior medial frontal lobe), 등외측 전두엽 (dorsolateral frontal lobe), 하부 전두엽 (inferior frontal lobe), 후내측 전두엽 (posterior medial frontal lobe), 내측 두정엽 (medial parietal lobe), 외측 두정엽 (lateral parietal lobe), 후두엽 (occipital lobe), 중심엽 (central lobe), 뇌간-소뇌 (brainstem-cerebellum) 및 뇌실 (ventricle)로 구성된 뇌 영역 군에서 선택된 가장 많이 퇴행된 뇌 영역의 부피를 추출하는 제1 영상 처리부;(b) From the image data, the medial temporal lobe, anterior temporal lobe, lateral temporal lobe, orbitofrontal lobe, anterior frontal lobe, and frontal lobe of the diagnostic subject were identified. Anterior medial frontal lobe, dorsolateral frontal lobe, inferior frontal lobe, posterior medial frontal lobe, medial parietal lobe, lateral parietal lobe ), a first image processing unit that extracts the volume of the most degenerated brain region selected from the group of brain regions consisting of the occipital lobe, central lobe, brainstem-cerebellum, and ventricle ;(c) 상기 영상 데이터로부터 상기 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal lobe), 전측두엽(anterior temporal lobe), 외측 측두엽(lateral temporal lobe), 안와전두엽 (orbitofrontal lobe), 전전두엽 (anterior frontal lobe), 전내측 전두엽 (anterior medial frontal lobe), 등외측 전두엽 (dorsolateral frontal lobe), 하부 전두엽 (inferior frontal lobe), 후내측 전두엽 (posterior medial frontal lobe), 내측 두정엽 (medial parietal lobe), 외측 두정엽 (lateral parietal lobe), 후두엽 (occipital lobe), 중심엽 (central lobe), 뇌간-소뇌 (brainstem-cerebellum) 및 뇌실 (ventricle)로 구성된 뇌 영역 군에서 선택된 가장 적게 퇴행된 뇌 영역의 부피를 추출하는 제2 영상 처리부;(c) From the image data, the medial temporal lobe, anterior temporal lobe, lateral temporal lobe, orbitofrontal lobe, anterior frontal lobe, and frontal lobe of the diagnostic subject were identified. Anterior medial frontal lobe, dorsolateral frontal lobe, inferior frontal lobe, posterior medial frontal lobe, medial parietal lobe, lateral parietal lobe ), a second image processing unit that extracts the volume of the least degenerated brain region selected from the group of brain regions consisting of the occipital lobe, central lobe, brainstem-cerebellum, and ventricle ;(d) 상기 제1 영상 처리부에서 추출된 부피를 측정하는 제1 연산부;(d) a first calculation unit that measures the volume extracted from the first image processing unit;(e) 상기 제2 영상 처리부에서 추출된 부피를 측정하는 제2 연산부;(e) a second calculation unit that measures the volume extracted from the second image processing unit;(f) 다음 식으로 SAVR(Standardized Atrophy Volume Ratio) 값을 계산하는 제3 연산부,(f) a third operation unit that calculates the Standardized Atrophy Volume Ratio (SAVR) value using the following equation,[식 5] [Equation 5]SAVR = 제1 연산부에서 측정된 부피/제2 연산부에서 측정된 부피;SAVR = volume measured in the first calculation unit/volume measured in the second calculation unit;(g) 상기 SAVR 값에 따라 ADD 또는 MCI 진단 결과를 출력하는 출력부.(g) An output unit that outputs ADD or MCI diagnosis results according to the SAVR value.
- 제11 항에 있어서,According to claim 11,상기 (a) 단계의 영상데이터는 T1-weighted(T1W) 3차원(3D) MR 영상를 사용한 것을 특징으로 하는, 의료영상 처리 시스템.A medical image processing system, characterized in that the image data in step (a) uses a T1-weighted (T1W) three-dimensional (3D) MR image.
- 제11 항에 있어서,According to claim 11,상기 (b) 및 (c) 단계의 부피 측정은 QBraVo으로 측정한 것을 특징으로 하는, 의료영상 처리 시스템.A medical image processing system, wherein the volume measurements in steps (b) and (c) are measured using QBraVo.
- 제11 항에 있어서,According to claim 11,상기 (g)단계에서 상기 SAVR 값이 0.208이하인 경우 ADD 또는 MCI로 진단 결과를 출력하는, 의료영상 처리 시스템.A medical image processing system that outputs a diagnosis result as ADD or MCI when the SAVR value is 0.208 or less in step (g).
- 제11 항에 있어서, According to claim 11,상기 (b) 단계는 상기 진단 대상의 내측 측두엽(medial temporal) 부피를 추출하는 것을 특징으로 하는, 의료영상 처리 시스템.The step (b) is a medical image processing system, characterized in that the medial temporal lobe volume of the diagnosis subject is extracted.
- 제15 항에 있어서,According to claim 15,상기 (c) 단계는 상기 진단 대상의 소뇌 부피를 추출하는 것을 특징으로 하는, 의료영상 처리 시스템.The step (c) is a medical image processing system, characterized in that the cerebellum volume of the diagnosis subject is extracted.
- 제16 항에 있어서,According to claim 16,상기 (f) 단계에서 상기 [식 5]은 [식 6]로 표시되는 것을 특징으로 하는, 의료영상 처리 시스템:A medical image processing system, wherein in step (f), [Equation 5] is expressed as [Equation 6]:[식 6][Equation 6]SAVR = 제1 연산부에서 측정된 내측 측두엽(medial temporal) 부피/제2 연산부에서 측정된 소뇌 부피.SAVR = medial temporal lobe volume measured in the first computation area/cerebellar volume measured in the second computation area.
- 제11 항에 있어서,According to claim 11,상기 (g) 단계 전 상기 진단대상의 MMSE 점수를 입력하는 점수 입력부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 의료영상 처리 시스템.A medical image processing system further comprising a score input unit for inputting the MMSE score of the diagnosis subject before step (g).
- 제11 항에 있어서,According to claim 11,상기 (g) 단계에서 상기 SAVR 값이 0.195 이하이고, 상기 MMSE 점수를 포함하는 다음 식의 cut-off 값이 0.570 이상인 경우 경우 ADD로 진단 결과를 출력하는, 의료영상 처리 시스템:In step (g), if the SAVR value is 0.195 or less and the cut-off value of the following equation including the MMSE score is 0.570 or more, a medical image processing system that outputs a diagnosis result as ADD:[식 3][Equation 3]ADD 예측 모델 = 1-1/(1+EXP(34.767+-0.903*MMSE+-55.481*medial temporal SAVR)). ADD prediction model = 1-1/(1+EXP(34.767+-0.903*MMSE+-55.481*medial temporal SAVR)).
- 제11 항에 있어서,According to claim 11,상기 (g) 단계에서 상기 SAVR 값이 0.208 이하이고, 상기 MMSE 점수를 포함하는 다음 식의 cut-off 값이 0.609 이상인 경우 MCI로 진단 결과를 출력하는, 의료영상 처리 시스템:A medical image processing system that outputs a diagnosis result as MCI when the SAVR value in step (g) is 0.208 or less and the cut-off value of the following equation including the MMSE score is 0.609 or more:[식 4][Equation 4]MCI 예측 모델= 1-1/(1+EXP(30.293+-0.588*MMSE+-70.295*medial temporal SAVR)).MCI prediction model=1-1/(1+EXP(30.293+-0.588*MMSE+-70.295*medial temporal SAVR)).
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