KR102418399B1 - Dementia an early stage diagnosis platform based on Artificial Intelligence - Google Patents
Dementia an early stage diagnosis platform based on Artificial Intelligence Download PDFInfo
- Publication number
- KR102418399B1 KR102418399B1 KR1020200168492A KR20200168492A KR102418399B1 KR 102418399 B1 KR102418399 B1 KR 102418399B1 KR 1020200168492 A KR1020200168492 A KR 1020200168492A KR 20200168492 A KR20200168492 A KR 20200168492A KR 102418399 B1 KR102418399 B1 KR 102418399B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- dementia
- image
- unit
- retina
- learning
- Prior art date
Links
- 206010012289 Dementia Diseases 0.000 title claims abstract description 160
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 title claims description 16
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title abstract description 16
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 claims abstract description 86
- 238000013399 early diagnosis Methods 0.000 claims abstract description 44
- 230000004256 retinal image Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000002207 retinal effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims abstract description 5
- 208000037259 Amyloid Plaque Diseases 0.000 claims description 29
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 claims description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 18
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 14
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 claims description 10
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 claims description 10
- 102000013455 Amyloid beta-Peptides Human genes 0.000 claims description 5
- 108010090849 Amyloid beta-Peptides Proteins 0.000 claims description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 5
- 210000005013 brain tissue Anatomy 0.000 claims description 4
- 102000013498 tau Proteins Human genes 0.000 claims description 4
- 108010026424 tau Proteins Proteins 0.000 claims description 4
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 claims description 3
- 230000007177 brain activity Effects 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 210000004126 nerve fiber Anatomy 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 description 11
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 8
- 210000005252 bulbus oculi Anatomy 0.000 description 7
- 238000013136 deep learning model Methods 0.000 description 6
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 6
- 208000024827 Alzheimer disease Diseases 0.000 description 5
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 5
- DZHSAHHDTRWUTF-SIQRNXPUSA-N amyloid-beta polypeptide 42 Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@H](C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)NCC(=O)NCC(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)N[C@@H](C)C(O)=O)[C@@H](C)CC)C(C)C)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O)C(C)C)C(C)C)C1=CC=CC=C1 DZHSAHHDTRWUTF-SIQRNXPUSA-N 0.000 description 4
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 4
- 208000017442 Retinal disease Diseases 0.000 description 3
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 210000002682 neurofibrillary tangle Anatomy 0.000 description 3
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 description 3
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 3
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 3
- 102000002659 Amyloid Precursor Protein Secretases Human genes 0.000 description 2
- 108010043324 Amyloid Precursor Protein Secretases Proteins 0.000 description 2
- 101710137189 Amyloid-beta A4 protein Proteins 0.000 description 2
- 101710151993 Amyloid-beta precursor protein Proteins 0.000 description 2
- 102100022704 Amyloid-beta precursor protein Human genes 0.000 description 2
- 206010025421 Macule Diseases 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000003920 cognitive function Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 2
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 208000000044 Amnesia Diseases 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 208000026139 Memory disease Diseases 0.000 description 1
- 206010034719 Personality change Diseases 0.000 description 1
- 201000004810 Vascular dementia Diseases 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003542 behavioural effect Effects 0.000 description 1
- 244000240602 cacao Species 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 230000001149 cognitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 208000030533 eye disease Diseases 0.000 description 1
- 238000013534 fluorescein angiography Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 208000002780 macular degeneration Diseases 0.000 description 1
- 230000006984 memory degeneration Effects 0.000 description 1
- 208000023060 memory loss Diseases 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002911 mydriatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003062 neural network model Methods 0.000 description 1
- 208000015122 neurodegenerative disease Diseases 0.000 description 1
- 210000000844 retinal pigment epithelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000003583 retinal pigment epithelium Anatomy 0.000 description 1
- 230000036421 sense of balance Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/40—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system
- A61B5/4076—Diagnosing or monitoring particular conditions of the nervous system
- A61B5/4088—Diagnosing of monitoring cognitive diseases, e.g. Alzheimer, prion diseases or dementia
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/0016—Operational features thereof
- A61B3/0025—Operational features thereof characterised by electronic signal processing, e.g. eye models
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/102—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for optical coherence tomography [OCT]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/12—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for looking at the eye fundus, e.g. ophthalmoscopes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
- A61B5/7275—Determining trends in physiological measurement data; Predicting development of a medical condition based on physiological measurements, e.g. determining a risk factor
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/04—Architecture, e.g. interconnection topology
- G06N3/042—Knowledge-based neural networks; Logical representations of neural networks
-
- G06N3/0427—
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/08—Learning methods
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H30/00—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
- G16H30/40—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for processing medical images, e.g. editing
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
- G16H50/20—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
- G16H50/50—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for simulation or modelling of medical disorders
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Pathology (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Neurology (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Physiology (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Developmental Disabilities (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- Hospice & Palliative Care (AREA)
- Psychology (AREA)
Abstract
본 발명은 인공지능 기반의 치매 조기 진단 플랫폼에 관한 것이다. 본 발명은 딥러닝을 통하여 치매환자의 망막 상태를 사전에 학습시키는 학습부와 망막의 상태를 촬영하여 영상데이터를 생성시키는 안저 카메라와 상기 안저 카메라로부터 영상데이터를 수집 및 저장하는 영상데이터 수집부와 상기 영상데이터 수집부로부터 수집되는 상기 영상데이터의 분석을 요청하는 데이터 분석요청부와 상기 영상데이터 수집부를 통하여 촬영된 망막의 영상을 상기 데이터 분석요청부로부터 수신받아 상기 학습부로부터 데이터를 수신하여 비교하여 분석하고, 피드백을 진단부로 전달하는 영상분석부와 상기 영상분석부로부터 상기 피드백을 수신함과 아울러, 치매예방 대상자를 분류하여 미래에 치매 예상자와 치매의 종류를 선별하는 선별부와상기 선별부로부터 치매예상자를 전달받아 치매의 유형에 알맞는 컨설팅을 하는 컨설팅부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an AI-based early diagnosis platform for dementia. The present invention includes a learning unit for learning the retinal state of a dementia patient in advance through deep learning, a fundus camera for generating image data by photographing the state of the retina, and an image data collecting unit for collecting and storing image data from the fundus camera; A data analysis requesting unit for requesting analysis of the image data collected from the image data collecting unit and a retinal image photographed through the image data collecting unit are received from the data analysis request unit, receive data from the learning unit, and compare. an image analysis unit that analyzes and transmits feedback to the diagnosis unit, and a selection unit that receives the feedback from the image analysis unit and classifies dementia prevention subjects and selects future dementia predictors and types of dementia from the selection unit It is characterized in that it includes a consulting unit that receives the predicted dementia and provides consulting suitable for the type of dementia.
Description
본 발명은 인공지능 기반 치매 조기 진단 플랫폼에 관한 것으로 더욱 자세하게는 안구(眼球) 내부에 있는 망막의 아밀로이드 플라크 영상 분석을 통해 인공지능 기반 치매 조기 진단 플랫폼에 관한 것이다. The present invention relates to an AI-based early diagnosis platform for dementia, and more particularly, to an AI-based early diagnosis platform for dementia through image analysis of amyloid plaques in the retina inside the eyeball.
최근 들어 의학의 발전과 함께 노인 인구 비율이 전 세계적으로 증가하는 추세에 있으며, 특히 우리나라는 다른 선진국에 비해 고령화 속도가 매우 빠르게 진행되고 있다. Recently, along with the development of medical science, the proportion of the elderly population has been increasing worldwide. In particular, Korea is aging very rapidly compared to other developed countries.
급속한 인구의 고령화로 치매환자의 발생도 점차 증가되고 있으며, 치매 유병율도 또한 급속히 증가하고 있다. 또한, 오늘날 치매는 100세 시대를 위협하는 최대의 건강의 적으로 일컬어지고 있다. With the rapid aging of the population, the incidence of dementia patients is gradually increasing, and the prevalence of dementia is also rapidly increasing. Also, dementia today is said to be the greatest health enemy that threatens the age of 100.
이러한 치매(Dementia)라는 것은 뇌(腦)의 신경세포가 대부분 손상되어 장애가 생기는 대표적인 신경정신계 질환이며, 노인들에게 있어 가장 흔하게 나타난다. 상기 치매는 알츠하이머 치매, 혈관성 치매, 기타 치매 등으로 크게 구분된다.Dementia is a typical neuropsychiatric disease in which most of the nerve cells of the brain are damaged, resulting in disability, and it is most commonly seen in the elderly. The dementia is largely classified into Alzheimer's dementia, vascular dementia, and other dementias.
이와 같이 치매는 진행성이며 균형 감각까지 쇠퇴하는 결과를 가져오며, 더 악화되면 일상적인 업무수행, 시간 및 공간을 판단하는 일, 언어와 의사소통 기술, 추상적 사고능력에 돌이킬 수 없는 감퇴가 일어나고 성격이 바뀌며 판단력에 손상을 입는다는 특징이 있다. As such, dementia is progressive and results in a decline in the sense of balance, and when it gets worse, irreversible decline in daily task performance, time and space judgment, language and communication skills, and abstract thinking ability, and personality changes. It is characterized by a change in judgment and damage to judgment.
이러한 치매를 치료하는 의료기관에서는 치매진단용 의료장비로 기존의 MRI 또는 PET와 같은 의료기기를 사용하여 미리 치매를 진단하고 있었으나, 상기 의료기기를 사용하려면 그 비용이 너무도 과다하여 환자에게 너무도 큰 부담을 주고 있는 것이 현실이다. Medical institutions that treat such dementia have been diagnosing dementia in advance using medical devices such as MRI or PET as medical equipment for diagnosis of dementia. there is reality
또한, 치매의 특성상, 인지 기능이 떨어지기 전에 조기에 발견하기가 쉽지 않아 이에 대한 사회적 비용의 발생이 너무도 막심하다는 단점도 있었다. In addition, due to the nature of dementia, it is difficult to detect early before cognitive function declines.
따라서, 최근들어 저렴한 비용으로 치매를 조기 진단하고, 통증없는 진단장비와 진단방법의 개발이 지속적으로 이어져 오고 있었다. Therefore, in recent years, early diagnosis of dementia at low cost and the development of pain-free diagnostic equipment and diagnostic methods have been continued.
치매의 가장 흔한 형태로는 알츠하이머 병을 들수가 있는데, 기억 상실, 인식 및 거동 안정성에 의해 표시되는 진행성 신경변성 장애이다. 그 발병 원인은 아직 명확히 알려지지는 않았으나, 환자들의 사후 뇌조직을 분석한 결과, 신경세포 사이에 베타- 아밀로이드 펩티드(Aβ)로 구성된 아밀로이드 플라크(amyloid plaques)와 신경세포 내의 과인산화된 타우 단백질 필라멘트에 의하여 형성된 신경섬유 덩어리(neurofibrillary tangles)의 축적이 보고되었다[참고문헌: Ginsberg SD et al, Kluwer Academic/Plenum: New York, 1999: pp 603-654; Lee VM et al, Neuron 1999;24:507-510; Selkoe DJ JAMA 2000;283:1615-1617].The most common form of dementia is Alzheimer's disease, a progressive neurodegenerative disorder marked by memory loss, cognitive and behavioral stability. The cause of the disease is not yet known, but as a result of analyzing the brain tissues of patients after death, amyloid plaques composed of beta-amyloid peptide (Aβ) between neurons and hyperphosphorylated tau protein filaments in neurons The accumulation of neurofibrillary tangles formed by a Lee VM et al, Neuron 1999;24:507-510; Selkoe DJ JAMA 2000;283:1615-1617].
따라서, 이러한 아밀로이드 플라크(amyloid plaques)를 이용하여 치매를 진단하는 방법에 대한 연구가 최근에도 적극적으로 있어 왔다. Therefore, studies on a method for diagnosing dementia using such amyloid plaques have been actively conducted recently.
따라서, 본 발명은 알츠하이머병 또는 치매에서 발견되는 망막 내의 아밀로이드 플라크 영상을 분석하여 치매를 조기에 진단할 수 있어 미연에 예방할 수 있는 인공지능 기반 치매 조기 진단 플랫폼을 제공할 수 있는 것을 목적으로 한다. Therefore, an object of the present invention is to be able to provide an AI-based early diagnosis platform for dementia that can be prevented in advance by analyzing amyloid plaque images in the retina found in Alzheimer's disease or dementia at an early stage.
또한, 더 나이가 들어서 인지기능이 떨어지기 전에 치매를 발견할 수 있도록 하여 치매 경과를 늦출수 있으므로, 사회적 비용을 절감할 수 있는 인공지능 기반 치매 조기 진단 플랫폼을 제공할 수 있는 것을 목적으로 한다. In addition, the purpose of this is to provide an AI-based early diagnosis platform for dementia that can reduce social costs because it can delay the progression of dementia by enabling detection of dementia before cognitive function declines at an older age.
또한, 노년층에 흔히 발생하는 치매 질환을 사전에 미리 진단하여 대비하게 함으로서, 건강한 사회 기반을 건설하는데 일조할 수 있는 인공지능 기반 치매 조기 진단 플랫폼을 제공할 수 있는 것을 목적으로 한다. In addition, it aims to provide an AI-based early diagnosis platform for dementia that can help build a healthy social foundation by diagnosing and preparing for dementia diseases that commonly occur in the elderly in advance.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 딥러닝을 통하여 치매환자의 망막 상태를 사전에 학습시키는 학습부와 망막의 상태를 촬영하여 영상데이터를 생성시키는 안저 카메라와 상기 안저 카메라로부터 영상데이터를 수집 및 저장하는 영상데이터 수집부와 상기 영상데이터 수집부로부터 수집되는 상기 영상데이터의 분석을 요청하는 데이터 분석요청부와 상기 영상데이터 수집부를 통하여 촬영된 망막의 영상을 상기 데이터 분석요청부로부터 수신받아 상기 학습부로부터 데이터를 수신하여 비교하여 분석하고, 피드백을 진단부로 전달하는 영상분석부와 상기 영상분석부로부터 상기 피드백을 수신함과 아울러, 치매예방 대상자를 분류하여 미래에 치매 예상자와 치매의 종류를 선별하는 선별부와상기 선별부로부터 치매예상자를 전달받아 치매의 유형에 알맞는 컨설팅을 하는 컨설팅부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to solve this problem, the present invention provides a learning unit that learns the retinal state of a dementia patient in advance through deep learning, a fundus camera that generates image data by photographing the state of the retina, and collects and stores image data from the fundus camera A data analysis requesting unit requesting analysis of the image data collected from the image data collecting unit and the image data collecting unit, and receiving the image of the retina photographed through the image data collecting unit from the data analysis requesting unit, the learning unit An image analysis unit that receives and compares and analyzes data from the diagnosis unit, and an image analysis unit that delivers feedback to the diagnosis unit, receives the feedback from the image analysis unit, and classifies dementia prevention subjects to select future dementia predictors and types of dementia It is characterized in that it includes a consulting unit that receives the dementia predictor from the department and the screening unit and provides consulting suitable for the type of dementia.
또한, 상기 안저 카메라는 망막에 광을 조사하는 조사부가 형성된 조명모듈과 상기 망막을 촬상되는 이미지센서와 상기 이미지센서로부터 전송된 영상을 가공하는 이미지 프로세싱부와 상기 이미지 프로세싱부와 연결되어 상기 가공된 영상을 상기 영상데이터 수집부에 전송하는 카메라모듈과 상기 이미지센서에서 촬영된 이미지를 표시하는 그래픽 사용자 인터페이스와 상기 이미지 센서가 촬영한 영상의 이미지를 저장하는 메모리와 상기 망막의 이미지를 촬영시, 상기 안저 카메라를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fundus camera is connected to the image processing unit and the image processing unit for processing the image transmitted from the image sensor and the image sensor for imaging the retina and an illumination module for irradiating light to the retina is formed to irradiate the retina and the processed A camera module for transmitting an image to the image data collection unit, a graphic user interface for displaying an image photographed by the image sensor, a memory for storing an image of the image photographed by the image sensor, and the retina when photographing an image, the It characterized in that it comprises a control unit for controlling the fundus camera.
또한, 상기 제어부는 상기 안구에 대한 선명도가 가장 우수한 디포커스(defocus)를 자동 탐색하여, 해당 디포커스에 대한 상기 안구의 이미지를 상기 기준 이미지로서 획득하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit is characterized in that the control so as to automatically search for a defocus with the best sharpness for the eyeball, and obtain an image of the eye for the corresponding defocus as the reference image.
또한, 상기 안구의 촬영은 근적외선을 동공을 통해 망막에 비추어 상기 망막의 다른 위치에서 반사되는 신호(빛)를 획득하여 비침습적인 방법으로 망막의 단층분석 검사를 하여 상기 망막의 상태를 살피는 광간섭 단층촬영(OCT)인 것을 특징으로 한다.In addition, in the photographing of the eyeball, near-infrared rays are irradiated to the retina through the pupil to obtain a signal (light) reflected from another position of the retina, and a tomographic analysis of the retina is performed in a non-invasive way to check the state of the retina. It is characterized by tomography (OCT).
또한, 상기 학습부에서는 치매환자의 망막 내의 아밀로이드 플라크 영상을 분석한 것과 상기 영상데이터로부터의 망막 영상데이터를 비교, 분석하여 치매를 조기 진단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the learning unit is characterized in that the early diagnosis of dementia by comparing and analyzing the image of the amyloid plaque in the retina of the dementia patient and the retina image data from the image data.
그리고, 인공지능 기반의 치매 조기진단 플랫폼을 이용한 조기진단 알고리즘에 있어서, 치매에 걸린 망막 영상을 학습부를 통해서 딥러닝 모델을 이용하여 학습시키는 단계와 안저 카메라를 이용하여 치매를 진단하려고 하는 자의 망막을 촬영하는 단계와 상기 단계에서 촬영한 망막의 영상들을 실시간으로 시각화하여 딥- 러닝하는 단계와 상기 촬영한 망막의 영상들과 상기 학습부를 통해 얻어진 치매에 걸린 망막 영상의 아밀로이드 플라크를 비교하여 분석해서 등급화하는 단계와 상기 단계에서 등급화된 아밀로이드 플라크 등급을 고려하여 치매 위험자를 분류하는 단계와 상기 단계에서 분류된 치매 위험자를 전문가에게 컨설팅시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. And, in the early diagnosis algorithm using the AI-based dementia early diagnosis platform, the step of learning the retinal image with dementia using a deep learning model through the learning unit and the retina of the person who is trying to diagnose dementia using the fundus camera In the step of photographing and deep-learning by visualizing the retinal images taken in the above step in real time, and comparing and analyzing the amyloid plaques of the retinal images with dementia obtained through the learning unit with the captured retinal images, the grade It characterized in that it comprises the step of classifying the risk of dementia in consideration of the amyloid plaque grade graded in the step of grading and the step of classifying the dementia risk person classified in the step, and consulting a specialist with the risk of dementia classified in the step.
따라서, 본 발명은 인공지능을 기반으로 망막 내의 아밀로이드 플라크 영상을 분석하여 치매 조기 진단 딥러닝 모델을 구현, 치매를 조기에 진단, 발견할 수 있는 인공지능 기반 치매 조기 진단 플랫폼을 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.Therefore, the present invention is effective in providing an AI-based early diagnosis platform for dementia that can diagnose and detect dementia at an early stage by implementing a deep learning model for early diagnosis of dementia by analyzing amyloid plaque images in the retina based on artificial intelligence there will be
또한, 치매의 조기 진단과 예측을 통하여 꾸준한 관심을 가지고 치매 관련 건강관리를 지속적으로 수행할 수 있기 때문에 치매 관련 국가적, 사회적 비용을 크게 경감할 수 있는 효과가 있다. In addition, since dementia-related health care can be continuously performed with steady interest through early diagnosis and prediction of dementia, there is an effect that can greatly reduce dementia-related national and social costs.
또한, 망막 내의 아밀로이드 플라크 영상분석을 비침습(非浸濕) 방법으로 함으로서, 환자에게 통증없이 진단이 가능한 효과도 있다. In addition, there is an effect that allows the patient to diagnose without pain by performing the amyloid plaque image analysis in the retina as a non-invasive method.
도 1은 안저 카메라의 블록도.
도 2는 이미지 프로세싱부의 블록도.
도 3은 환자의 안구를 안저 카메라를 이용하여 촬영하는 것을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 의한 인공지능 기반 치매 조기 진단 플랫폼의 블록도.
도 5는 치매 위험자에게 분류된 자에게 보내는 휴대폰의 화면사진.
도 6은 인공지능 기반 치매 조기 진단 플랫폼을 이용한 치매조기발견방법을 나타낸 흐름도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예의 구성도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 의한 치매조기진단 플랫폼의 블록도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 치매 조기 진단을 위한 망막 영상을 인공지능으로 분석하는 방법의 흐름도.
1 is a block diagram of a fundus camera;
2 is a block diagram of an image processing unit;
3 is a view showing the photographing of the patient's eye using a fundus camera.
4 is a block diagram of an AI-based early diagnosis platform for dementia according to the present invention.
5 is a screen picture of a mobile phone sent to a person classified as a dementia risk person.
6 is a flowchart illustrating a method for early detection of dementia using an AI-based dementia early diagnosis platform.
7 is a block diagram of a second embodiment of the present invention;
8 is a block diagram of a platform for early diagnosis of dementia according to a second embodiment of the present invention.
9 is a flowchart of a method for analyzing a retinal image for early diagnosis of dementia with artificial intelligence according to a second embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 양호한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시가 되더라도 가능한 한 동일 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are marked on different drawings.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위하여 사용된 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현도 의미하는 것임을 미리 밝혀두고자 한다. In addition, since the terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, it is not intended to limit the present invention, and the singular expression means a plural expression unless the context clearly indicates otherwise. we want to leave
본 발명을 설명하기에 앞서, 본 명세서 상에 등장하는 용어에 대한 설명을 간략하게 하기로 한다. Before describing the present invention, the description of terms appearing in the present specification will be briefly described.
먼저, 안저(ocular fundus)라는 의미에 대하여 설명한다. 안저란 눈의 안쪽 표면으로 수정체의 반대부분으로서, 망막과 시신경유두, 황반, 망막중심오목, 후극이 안저에 포함되어 있다. 안저 카메라(fundus camera)는 동공을 통하여 안구의 상태를 촬영하는 의학용 카메라로서, 출혈, 백반, 종양, 융기 따위의 변화를 검사할 때 사용하는 카메라이다. 즉, 안저경과 카메라가 같이 장착된 기구인 것이다. First, the meaning of the ocular fundus will be described. The fundus is the inner surface of the eye, opposite to the lens, and the retina, optic disc, macula, central concave retina, and posterior pole are included in the fundus. A fundus camera is a medical camera that takes pictures of the condition of the eyeball through the pupil. That is, it is an instrument equipped with a fundus spectacle and a camera.
그리고, 딥러닝(deep-learning)이라는 용어에 관하여 설명한다. 인공지능이란 인간의 뇌와 뉴런신경망을 모방하여 인간처럼 사고하고 행동하는 것이다. 상기 딥러닝을 이용한 사례로는 사람이 눈으로 본 장면을 인공지능이 그대로 그려주는 모델을 의한다. And, the term deep-learning will be described. Artificial intelligence is the ability to think and act like humans by mimicking the human brain and neural networks. An example of using the deep learning is a model in which artificial intelligence draws a scene seen by a human eye as it is.
데이터를 어떻게 분배할 것인가에 관한 것으로 인공신경망 등 많은 머신러닝 알고리즘이 등장했는데, 상기 딥러닝은 이러한 인공신경망을 이용하여 데이터를 군비화하거나 분류하는데 사용하는 기술이다. 딥러닝의 핵심은 분류를 통한 예측으로 수많은 데이터 중에서 일정한 패턴을 발견하여 마치 인간이 사물을 구분하듯 컴퓨터가 데이터를 구분하고 나누는 것이다. Many machine learning algorithms such as artificial neural networks have appeared regarding how to distribute data, and the deep learning is a technology used to armament or classify data using such artificial neural networks. The core of deep learning is to classify and divide data by a computer as if a human classifies objects by discovering a certain pattern among numerous data through prediction through classification.
도 1은 안저 카메라의 블록도이고, 도 2는 이미지 프로세싱부의 블록도이고, 도 3은 환자의 안구를 안저 카메라를 이용하여 촬영하는 것을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 의한 인공지능 기반 치매 조기 진단 플랫폼의 블록도이고, 도 5는 치매 위험자에게 분류된 자에게 보내는 휴대폰의 화면사진이고, 도 6은 인공지능 기반 치매 조기 진단 플랫폼을 이용한 치매조기발견방법을 나타낸 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예의 구성도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 의한 치매조기진단 플랫폼의 블록도이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 치매 조기 진단을 위한 망막 영상을 인공지능으로 분석하는 방법의 흐름도이다.1 is a block diagram of a fundus camera, FIG. 2 is a block diagram of an image processing unit, FIG. 3 is a diagram illustrating photographing of a patient's eye using a fundus camera, and FIG. 4 is artificial intelligence-based dementia according to the present invention It is a block diagram of an early diagnosis platform; A configuration diagram of a second embodiment of the present invention, FIG. 8 is a block diagram of a dementia early diagnosis platform according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a retina for early diagnosis of dementia according to a second embodiment of the present invention It is a flowchart of a method of analyzing an image with artificial intelligence.
이하에서는 먼저, 도면을 참조하여 눈의 안저와 망막의 상태를 촬영하는 안저 카메라(100)에 대한 설명을 하기로 한다. 상기 안저카메라(100)는 안저검사를 하는 기구로서, 안저검사란 산동(散瞳 : 동공이 지름 4mm 이상으로 커짐)이 된 동공을 통해 국소적인 안 질환 및 전신 질환에 의한 안저의 이상소견을 관찰하는 검사이다. Hereinafter, first, with reference to the drawings, the
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 안저 카메라(100)는 망막에 광을 조사하는 조사부가 형성된 조명모듈(110), 상기 망막을 촬상하고 광신호를 전기적신호롤 변환하는 이미지센서(120), 이미지프로세싱부(130), 카메라모듈(140), 그래픽 사용자 인터페이스(150), 메모리(160), 제어부(170)로 이루어진다. 더 나아가, 영상을 촬상하도록 하는 캡처 버튼(미도시)을 포함하는 조작부(미도시)도 형성된다. As shown in Figure 1, the
망막에 광을 조사하는 상기 조명모듈(110)은 조사부(111) 및 조명제어부(112)를 포함할 수 있다. 상기 조사부(111)는 광을 발생시키는 광원을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광원은 고휘도 LED일 수 있다. The
상기 조명제어부(112)를 통해 광의 조사 여부 및 광의 밝기를 제어할 수 있다. 상기 조명제어부(112)는 이미지프로세싱부(130)와 연결될 수 있다.Through the
카메라모듈(140)은 상기 이미지센서(120), 상기 이미지프로세싱부(130)로 이루어져, 영상데이터수집부(220)에 가공된 망막의 영상을 전송한다. The
이미지센서(120)는 사람의 망막이나 동공을 촬영하는데, 렌즈(미도시)를 포함하며, 상기 망막을 확대 촬영하여 이를 상기 이미지센서(120)에 촬상시킬수 있다. 상기 이미지센서(120)는 렌즈(미도시)를 포함하며, CMOS 센서가 바람직하다.The
상기 이미지센서(120)의 촬영은 근적외선을 동공을 통하여 망막에 비추어 상기 망막의 다른 위치에서 반사되는 신호(빛)를 획득하여 비(非) 침습(浸濕)적인 방법으로 망막의 단층분석 검사를 하여 상기 망막의 상태를 살피는 광간섭 단층촬영(OCT)인 것을 특징으로 한다. 또한, 이것은 환자에게 무통(無痛)효과가 있다.The
상기 이미지센서(120)에는 안구의 망막으로부터 반사되는 광에 의한 간섭을 방지하기 위해 반사방지 코팅층(미도시)이 형성될 수 있다. An anti-reflection coating layer (not shown) may be formed on the
상기 이미지센서(120)로부터 촬영된 망막 영상을 전송받아 영상을 가공하는 이미지 프로세싱부(130)가 형성된다. An
이미지 프로세싱부(130)는 망막 영상의 이미지를 가공하는 것으로서, 이미지센서(120)와 연결되어 상기 이미지센서(120)로부터 촬영된 이미지를 수신할 수 있다. The
도 2에 도시된 바와 같이, 이미지 프로세싱부(130)는 이미지 전처리부(131), 이미지분석부(132) 및 이미지 압축부(133)로 이루어진다.As shown in FIG. 2 , the
상기 이미지 전처리부(131)는 촬영된 망막의 이미지를 칼라 이미지로 전환할 수 있다. 또한, 영상 이미지의 픽셀 결함 또는 왜곡을 보정할 수 있다. The
또한, 상기 이미지 전처리부(131)는 상기 이미지센서(120)로부터 전송된 이미지를 더욱 정확한 영상으로 보정하여, 상기 이미지를 이미지분석부(132)에서 이미지를 중첩하여 보다 용이하게 이미지 분석을 할 수 있다. In addition, the
그리고, 망막의 영상을 압축시키는 기능을 가진 이미지 압축부(133)에서는 비디오 스트림 인코딩과 사진 인코딩을 위한 칩이 포함되는 것이 바람직하다. In addition, the
상기와 같이 설명한 이미지 프로세싱부(130)를 통하여 가공된 안구의 망막 의 이미지를 즉, 그래픽 사용자 인터페이스(150: Graphic User Interface)에서 촬영된 영상의 이미지를 디스플레이(미도시)를 통하여 표시하는 것인데, 이는 제어부(170)에서 상기 디스플레이에 출력되도록 제어하는 것이다. The image of the retina of the eye processed through the
그래픽 사용자 인터페이스(150)는 상기 안저 카메라(100)의 사용자가 조작할 수 있도록 GUI(Graphic User Interface)로 이루어지며, 안저카메라(100)를 통한 촬영모드의 선택 및 이미지 표시가 가능한 것이다. The
상기 그래픽 사용자 인터페이스(150)를 통하여 표시된 망막이나 동공과 같은 영상의 이미지를 메모리(160)를 통하여 저장시킨다. An image of an image such as a retina or a pupil displayed through the
또한, 안구의 망막 이미지를 촬영할 경우에 상기 안저 카메라(100)의 구성요소인 조명모듈(110), 이미지 센서(120) 및 이미지 프로세싱부(130)를 제어하는 제어부(170)가 형성된다. In addition, a
상기 제어부(170)는 조명모듈(110)을 제어하여 캡처 버튼(미도시)이 눌려지면 촬영 광원을 짧은 시간동안 온(On) 시키고, 이때 이미지센서(120)로부터 출력되는 영상 신호를 통해 망막의 이미지를 메모리(160)에 저장되도록 제어한다. 더 나아가, 제어부(170)는 상기 이미지센서(120)의 설정값을 조절하여 왜곡이 없는 망막의 이미지를 촬영하도록 하는 것이다. The
도 3은 안저 카메라(110)를 이용하여 치매 진단 대상자(1)의 안구(미도시)를 촬영하는 것을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 치매 진단 대상자(1)의 망막을 안저카메라(100)를 이용하여 촬영하는 것이다. FIG. 3 is a diagram illustrating photographing of an eyeball (not shown) of a person diagnosed with
상기와 같은 구성으로 이루어진 상기 안저카메라(100)는 동공을 통해 망막에 빛을 입사하여 망막의 다른 위치에서 반사되는 신호를 얻어 안저의 상태를 살피며, 자가형광 안저촬영도 할 수 있다. The
상기 자가형광 안저촬영(Auto- Fluorescence)이란 망막질환 환자를 대상으로 망막 색소 상피 세포에서 발생하는 리포퓨신을 공초점 레이저 검안경으로 촬영하여 망막 상태를 평가하는 비침습(非浸濕)적 촬영기술을 의미한다. 이것은 황반변성(망막의 중심인 황반에 변화가 생겨서 시력이 저하되며 보고자 하는 부위가 잘 안 보이는 질환)의 조기진단을 하는데 이용된다. The auto-fluorescence is a non-invasive imaging technology that evaluates the retinal condition by imaging lipofuscin generated from retinal pigment epithelial cells with a confocal laser ophthalmoscope for patients with retinal disease. it means. This is used for early diagnosis of macular degeneration (a disease in which a change occurs in the macula, the center of the retina, which deteriorates vision and makes it difficult to see the desired area).
즉, 망막질환에서 망막 병변(病變)을 영상화해 상기 망막병변을 이용, 진단할 목적으로 사용하는 '자가형광안저촬영'은 형광안저혈관조영술이 어려운 망막질환 의심 환자를 대상으로 488nm 레이저파장을 조사한 후, 망막색소상피에서 스스로 발광하는 리포퓨신(lipofuscin)을 공초점레이저검안경(con- focal scanning laser ophthalmoscope)으로 촬영해 망막의 병변을 진단하는 방식이다.In other words, 'autofluorescence fundus imaging', which is used for the purpose of diagnosing and using retinal lesions by imaging retinal lesions in retinal diseases, is a method of irradiating 488nm laser wavelength to patients with suspected retinal diseases that are difficult to fluorescein angiography. Then, lipofuscin, which emits light from the retinal pigment epithelium, is photographed with a confocal scanning laser ophthalmoscope to diagnose retinal lesions.
자가형광 안저촬영은 형광물질의 주입 없이 자가형광 성질을 이용해 촬영하는 비침습적인 방법이므로, 환자에게 위해를 야기할 위험성이 낮아 안전한 기술이며, 안저촬영으로 확인하지 못하는 병변을 추가로 발견할 수 있다.Since autofluorescence fundus imaging is a non-invasive method of imaging using autofluorescence properties without injection of fluorescent substances, it is a safe technology with a low risk of causing harm to the patient, and additional lesions that cannot be confirmed by fundus imaging can be found. .
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 의한 인공지능 기반 치매 조기진단 플랫폼(200)에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the AI-based
도 4는 본 발명에 의한 인공지능 기반 치매 조기 진단 플랫폼(200)이다. 도시된 대로, 상기 치매 조기진단 플랫폼(200)은 망막의 상태를 촬영하여 영상데이터를 생성하는 안저카메라(100)를 비롯하여, 딥러닝을 통하여 치매환자의 망막 상태를 사전에 학습시키는 학습부(210)와 영상 데이터 수집부(220)와 데이터 분석 요청부(230)와 영상분석부(240)와 선별부(250) 및 컨설팅부(260)로 구성된다. 4 is an AI-based
상기 학습부(210)는 치매가 걸린 환자의 망막 영상을 사전에 딥러닝 모델을 학습시킨다. The
상기 학습부(210)에서는 치매가 걸린 치매환자의 망막 영상을 학습모델로 하여 미리 학습을 시키는 것이다. The
일반적으로 치매환자들의 사후 뇌 조직을 분석한 결과, 신경세포 사이에 베타-아밀로이드 펩타이드가 축적되어 형성된 아밀로이드 플라크(amyloid plaques)와 신경세포 내의 과인산화된 타우 단백질 필라멘트에 의하여 형성된 신경섬유 덩어리(neurofibrillarytangles)의 존재가 보고된 바 있다. In general, as a result of analyzing the postmortem brain tissue of dementia patients, amyloid plaques formed by the accumulation of beta-amyloid peptide between nerve cells and neurofibrillarytangles formed by hyperphosphorylated tau protein filaments in nerve cells has been reported to exist.
이러한 아밀로이드 플라크의 주성분으로서는 아밀로이드 베타(Aβ 또는 A베타)를 들수 있는 데, 상기 아밀로이드 베타는 알츠하이머 환자의 뇌에서 발견되는 알츠하이머 질병에 결정적으로 관여하는 36~ 43개의 아미노산 펩타이드를 의미한다. 상기 펩타이드는 베타 세크리타제와 감마 세크레타제에 의하여 분해되어 아밀로이드 베타(Aβ)를 생성하는 아밀로이드 전구체 단백질 (APP)에서 유도된다.As a main component of such amyloid plaques, there may be amyloid beta (Aβ or Abeta). The amyloid beta refers to a peptide of 36 to 43 amino acids that is critically involved in Alzheimer's disease found in the brain of an Alzheimer's patient. The peptide is derived from amyloid precursor protein (APP), which is degraded by beta secretase and gamma secretase to produce amyloid beta (Aβ).
따라서, 학습부(210)에서는 치매환자들의 아밀로이드 플라크가 검출된 망막의 영상을 데이터로 학습시키면 입력값(뇌활동 패턴을 나타내는 이미지)과 출력값(정답 사진) 사이의 상관관계를 스스로 학습하여 사람이 봤던 것과 유사한 이미지를 생성하게 된다. 사전에 이러한 방대한 데이터를 미리 학습시켜 상기 학습부(210)가 스스로 치매 환자의 망막 상태를 구분할 수 있는 것이다. Therefore, when the
상기 안저 카메라(110)로부터 촬영한 영상들의 데이터를 수집 및 저장하는 영상 데이터 수집부(220)가 형성된다. An image
상기 영상데이터 수집부(220)는 상기 안저 카메라(100)를 통하여 촬영한 망막의 영상데이터들을 모두 수집하는 역할을 한다. 그리고, 앞서 설명한 안저카메라(100)의 메모리(150)와 연동하여 상기 메모리(150)로부터 영상데이터를 저장하는 역할도 하는 것이다. The image
그리고, 상기 영상데이터 수집부(220)는 상기 영상 데이터 정보를 수집하는데 있어서 컬러 영상, 그레이 영상, 이진(binary) 영상 등 중에서 하나의 영상 포맷 형식을 가진다. In addition, the image
데이터 분석요청부(230)는 상기 영상데이터 수집부(220)로부터 수집되는 상기 영상데이터의 분석을 영상분석부(240)에 요청하는 것으로, 상기 영상 데이터분석부(220)로부터 데이터를 받아 영상분석부(240)로 전달하는 매개체 역할을 하는 것이다. The data
영상분석부(240)는 상기 영상데이터 수집부(220)를 통하여 촬영된 망막의 영상을 상기 데이터 분석요청부(230)로부터 수신받아 상기 학습부(210)로부터 치매에 걸린 망막의 영상과 데이터를 수신하여 서로 비교해보아 공통되거나 중복되는 것 등을 분석하여 이에 대한 피드백을 선별부(250)로 전달한다. The
그 다음에, 상기 선별부(250)는 상기 영상분석부(240)로부터 상기 피드백을 수신함과 아울러 장래 치매가능성이 농후한 치매예방 대상자를 분류한다. Then, the
따라서, 미래에 치매에 걸린 가능성이 높아 치매가 예상되는 대상자를 분류하고, 그에 해당하는 치매의 종류를 선별하여 진단하는 것이다. Therefore, it is to classify subjects who are expected to have dementia due to a high probability of having dementia in the future, and to select and diagnose the type of dementia corresponding thereto.
컨설팅부(260)는 상기 선별부(250)로부터 치매 예상자를 전달받아 치매의 유형에 알맞는 컨설팅을 하는 것이다. 상기 컨설팅부(260)에서는 각 치매예상자들에게 치매 위험군으로 분류하여, 우편이나 메일 등과 같은 전송수단으로 아밀로이드 플라크 수치를 알려주고, 앞으로 예상되는 치매의 종류를 설명하여, 이에 대해 조치나 대비해야 할 컨설팅에 관한 안내문을 발송하는 것이다. 또한, 휴대폰의 문자메세지 또는 카카오 토크와 같은 전송수단을 사용할 수도 있는 것이다. The
이하에서는 본 발명에 의한 인공지능 기반의 치매 조기진단 플랫폼(200)의 작용에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the AI-based dementia
먼저, 치매에 걸린 망막의 영상을 축적한 것을 가지고, 인공지능의 딥러닝 모델을 학습부(210)를 통하여 미리 학습시키는 것이다.First, it is to learn in advance the deep learning model of artificial intelligence through the
이는 미리 치매에 걸려 망막에 생성되어 있는 아밀로이드 플라크의 분석을 학습시켜 딥러닝 모델을 학습부(210)가 스스로 치매 환자임을 판단하여 인식하게 하는 것이다. 따라서,상기 학습부(210)는 이러한 치매에 걸린 망막의 영상을 미리 학습하여 완전히 인식할 수 있게 되는 것이다. This is to learn the analysis of amyloid plaques generated in the retina in advance due to dementia so that the
다음으로, 치매가 예상되는 사람이나 치매를 조기 진단하고자 하는 희망자를 대상으로 하여 상기 안저카메라(100)를 이용하여 망막을 촬영하게 된다. Next, the retina is photographed using the
상기 안저카메라(100)를 통해서 망막의 영상을 전송받는 영상데이터 수집부(220)는 상기 망막의 영상이 치매에 걸릴 가능성이 있는 지 여부를 확인하도록 하기 위하여 데이터분석요청부(230)를 통해 망막의 영상을 전송한다. The image
그러면, 상기 데이터분석요청부(230)에서는 전송받은 망막의 영상들을 영상분석부(240)로 그 분석을 의뢰하게 된다. Then, the data
영상분석부(240)에서는 망막의 영상들을 아밀로이드 플라크를 분석, 등급화시키는 것이다. The
이것은 상기 망막의 영상들을 아밀로이드 플라크를 분석하여, 일정한 지수로 수치화시켜서 점수화시키는 것인데, 이를 테면 0~ 25점은 1등급, 26~ 50점은 2등급, 51~ 75점은 3등급, 76~ 100점은 4등급으로 나누어서, 제3등급부터는 치매 위험가능성이 높은 영상으로 결정하는 것이다. This is to analyze the images of the retina by analyzing the amyloid plaques, digitizing them with a certain index and scoring them, for example, 0-25 points are
참고로, 상기 점수의 결정은 의사 등과 같은 의료전문가들의 자문과 감수를 거쳐 평가 등급의 점수가 생성되는 것이다. For reference, the determination of the score is to generate an evaluation grade score through consultation and supervision of medical experts such as doctors.
상기 영상분석부(240)를 통하여 점수가 치매 위험군에 속한다는 분석이나 소견이 나오면 상기 선별부(250)에서는 상기 영상분석부(240)를 통해서 결정된 등급을 통하여 미래 치매가 예상되는 망막의 영상에 해당하는 검진자를 하나하나 선별하는 것이다.If the
상기 선별부(260)는 앞서 설명한 상기 점수를 예를 들면, 0~ 25점은 1등급 안전군, 26~ 50점 2등급 준 안전군, 51~ 75점인 3등급 위험군, 76~ 100점은 4등급 고위험군 징후 등과 같은 방법으로 선별하는 것이다. The
컨설팅부(260)는 도 5에 나타난 대로, 상기 선별부(250)를 통하여 선별된 치매가 예상되는 망막의 영상을 촬영한 검진자에게 치매위험 체크, 치매상담 체크, 위치기반 서비스를 근거로 하여 검진자가 소재하는 곳의 인근병원 등을 탐색할수 있도록 하여 치매를 미리 대비할수 있도록 하는 것이다. As shown in FIG. 5 , the
그리고, 우편이나 문자메세지와 같이 별도로 통보도 할수 있는 것이다. 따라서, 상기 컨설팅부(260)는 검진자의 휴대폰에 관련된 어플이 다운로드되어 있도록 하여 서로 연동하는 것이 바람직할 것이다. In addition, a separate notification such as mail or text message is also possible. Therefore, it is preferable that the
따라서, 본 발명에 의한 치매 조기진단 플랫폼(200)을 이용한 스크리닝(screening)을 실행하여 치매를 조기 진단할 수 있는 것이다. Therefore, it is possible to diagnose dementia early by performing screening using the dementia
도 6을 참조하면, 인공지능 기반의 치매 조기진단 플랫폼을 이용한 조기진단 알고리즘을 나타낸 흐름도이다. 앞서 설명한 실시예와 중복되는 설명은 어느 정도 생략하기로 한다. Referring to FIG. 6 , it is a flowchart illustrating an early diagnosis algorithm using an AI-based early diagnosis platform for dementia. A description that overlaps with the above-described embodiment will be omitted to some extent.
먼저, 치매에 걸린 망막 영상을 학습부(210)를 통해서 딥러닝 모델을 이용하여 사전에 미리 학습시킨다(제1단계).First, the retinal image with dementia is pre-learned using a deep learning model through the learning unit 210 (step 1).
안저 카메라(100)를 이용하여 치매가 의심되는 사람이나, 미리 치매를 진단하려고 하는 치매 검사 희망자들의 망막을 촬영한다(제2단계).Using the
상기 제2단계에서 촬영한 망막의 영상들을 실시간으로 시각화하여 딥- 러닝하는 것이다(제3단계). 즉, 치매 진단의 수검자들을 대상으로 망막을 촬영하여 이를 시각적으로 분석할 수 있도록 준비를 하는 것이다. Visualizing the retinal images taken in the second step in real time to deep-learning (third step). That is, the retina is photographed for examinees diagnosed with dementia and prepared for visual analysis.
안저카메라(100)를 통하여 촬영한 수검자들의 망막 영상들과 상기 학습부(210)를 통해 얻어진 치매에 걸린 망막 영상의 아밀로이드 플라크를 서로 비교하여 분석해서 등급화한다(제4단계).The retinal images of the examinees photographed through the
상기 촬영한 망막의 영상들을 아밀로이드 플라크를 분석, 등급화하는 것이다. 상기 제4단계는 아밀로이드 플라크를 일정한 지수로 수치화하여 점수화시키는 것인데, 이것은 의사 등과 같은 의료전문가들의 자문과 감수를 거쳐 평가 등급의 점수가 생성되는 것이다. Amyloid plaques are analyzed and graded on the photographed retinal images. The fourth step is to quantify and score the amyloid plaques with a certain index, which is to generate an evaluation grade score through consultation and supervision of medical experts such as doctors.
따라서, 상기 학습부(210)에서 치매환자의 망막 내의 아밀로이드 플라크 영상을 분석한 것과 상기 영상데이터로부터의 망막 영상데이터를 비교, 분석하여 치매를 조기 진단하는 방식인 것이다.Therefore, it is a method of early diagnosis of dementia by comparing and analyzing the image of the amyloid plaque in the retina of the dementia patient in the
상기 단계에서 얻은 아밀로이드 플라크 등급을 고려하여 치매 위험자를 분류하고(제5단계), 상기 단계에서 분류된 치매 위험자를 의사 등과 같은 의료관계 전문가에게 컨설팅시키는 것이다(제6단계). 즉, 치매 위험자로 선정된 검사자에게 별도로 치매 위험도 등을 설명한 자료와 각자에게 알맞는 처방이나 예방칙을 전달하여 치매를 미연에 예방할 수 있는 방안을 마련하여 주는 것이다. In consideration of the amyloid plaque grade obtained in the above step, the risk of dementia is classified (step 5), and the person at risk of dementia classified in the step is consulted with a medical professional such as a doctor (step 6). In other words, it is to prepare a plan to prevent dementia in advance by delivering data explaining the risk of dementia and other appropriate prescriptions or prevention rules to the examinees who are selected as those at risk for dementia.
이하에서는 본 발명의 치매 조기 진단 플랫폼(200)의 제2 실시예에 대하여 도면을 첨부하여 설명하기로 한다. 본 제2 실시예서는 안저카메라(100) 대신에 사용자 단말기(300) 사용하는데, 상기 사용자 단말기(300)는 스마트 폰, 테블릿 PC, 랩탑 등을 포함하는 전자 기기일 수 있다. Hereinafter, a second embodiment of the
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 치매 조기 진단 플랫폼(200)의 구성요소인 사용자단말기(300)와 치매진단 시스템(S)을 나타낸 것이다. 7 shows the
사용자 단말기(300)는 카메라를 포함하고, 상기 카메라는 홍채 인증 전용 카메라를 포함하거나, 상기 카메라에 홍채 인증 전용렌즈가 부착될 수 있다. The
따라서, 상기 사용자 단말기(300)를 이용하여 진단자의 눈을 촬영하였을 때, 홍채 및 망막을 포함한 특정 부위에 대해 해상도 높은 화면 또는 영상을 확보할 수 있다. Accordingly, when an eye of a diagnostician is photographed using the
도 8은 제2 실시예에 의한 치매조기진단 플랫폼(200)의 블록도로서, 사용자 단말기(300)와 치매진단 시스템(S)의 구성요소인 영상 촬영부(310), 영상 전처리부(320), 신경망 학습부(330), 치매 조기진단부(340)를 통해 제공된다.8 is a block diagram of the dementia
영상 촬영부(310)는 스마트 폰과 같은 사용자 단말기(300)를 통해 눈 영상을 촬영하는 부분으로 스마트 폰 전면에 부착이 가능한 홍채 인증 전용 렌즈를 이용해 촬영하고, 촬상 영상을 획득할 수 있다. 상기 홍채의 촬영은 본인 인증을 위한 것이다. The
영상 전처리부(320)는 상기 영상촬영부(310)에서 촬영한 눈 영상으로부터 치매 조기 진단에 필요한 망막의 영역만 추출할 수 있다. 우선, JPEG2000 라이브러리를 사용해 눈 영상으로부터 관심 영역(RoI: Region-of-Interest)만 추출할 수 있다. 여기서, 관심 영역은 망막을 추출하기 위해 필요한 최소한의 영역을 뜻한다. The
신경망 학습부(330)는 영상 촬영부(310)에서 촬영한 홍채 및 망막의 영상 데이터를 저장하는 DB(도면부호는 생략)와 저장된 데이터로부터 학습하는 신경망 모델로 구성되어 있다. The neural
상기 DB에 저장될 정보는 개인정보에 해당하는 바이오정보, 고유식별정보(주민등록번호 등), 비밀번호가 암호화되어 저장되어야 한다. In the information to be stored in the DB, bio information corresponding to personal information, unique identification information (resident registration number, etc.), and password must be encrypted and stored.
홍채 및 망막의 영상 데이터는 바이오 정보에 해당하므로 암호화한 후, 저장해야 한다. 데이터 저장시, 암호화 방식에는 DB 암호화 방식이 바람직할 것이다. 암호화 시에는 암호화 키를 설정해야 하는데, 암호화 키는 홍채 및 망막 영상 데이터로부터 추출한 코드 값을 사용하고, 해당 암호화 키를 이용해 암호화한 후 상기 DB에 저장한다. Since the image data of the iris and retina corresponds to bio-information, it must be encrypted and then stored. When storing data, the DB encryption method will be preferable for the encryption method. In the case of encryption, an encryption key must be set, and the encryption key uses a code value extracted from iris and retina image data, is encrypted using the corresponding encryption key, and then stored in the DB.
다음에, 저장된 망막 영상 데이터를 사용해 미리 만들어놓은 치매 증상의 조기진단 인공지능 신경망을 학습할 수 있다. Next, using the stored retinal image data, an AI neural network for early diagnosis of dementia symptoms made in advance can be learned.
망막 영상을 통한 치매 조기진단 인공지능 신경망은 치매에 대해 분류(Classification)/검출(Detection)/분할(Segmentation)이 되도록 학습되어야 한다. 따라서, 본 치매 조기진단 인공지능 신경망은 학습 때, 더욱 정확한 분류를 위해 치매 전조증상을 분류하는 신경망 부분을 선행학습할 수 있다. 분류 부분에 사용할 인공 신경망이 전체 신경망에서 많은 부분을 차지하므로, 그 부분을 최대한 경량화시켜 모바일 상에서도 원활하게 수행될 수 있도록 한다.Early diagnosis of dementia through retinal images The artificial intelligence neural network should be trained to be classified/detected/segmented for dementia. Therefore, the present artificial intelligence neural network for early diagnosis of dementia can pre-learning the part of the neural network that classifies the prognostic symptoms of dementia for more accurate classification during learning. Since the artificial neural network to be used for the classification part occupies a large part of the overall neural network, the part is made as lightweight as possible so that it can be performed smoothly on mobile devices.
이하, 인공지능 신경망의 학습방법을 설명하고자 한다. Hereinafter, the learning method of the artificial intelligence neural network will be described.
분류 부분에 대한 선행 학습(Pre-training)을 수행하는 것인데, 이것은 치매에 걸린 알츠하이머 환자의 망막내 아밀로이드 -플라크를 분석하여 미리 학습을 시키는 것이다. 상기 학습방법으로는 환자들의 사후 뇌 조직을 분석하여, 신경세포 사이에 베타-아밀로이드 펩타이드가 축적되어 형성된 아밀로이드 플라크(amyloid plaques)와 신경세포 내의 과인산화된 타우 단백질 필라멘트에 의하여 형성된 신경섬유덩어리(neurofibrillarytangles)의 존재에 대하여 미리 사전학습을 시키는 것이다. 상기 선행학습을 수행한 후, 추출된 특정 맵을 가지고, 장래의 치매를 분석할수 있도록 하는 것을 학습시킬 수 있다. Pre-training is performed on the classification part, which is to perform pre-training by analyzing the amyloid-plaque in the retina of Alzheimer's patients with dementia. As the learning method, the brain tissue of patients after death was analyzed, and beta-amyloid peptides were accumulated between nerve cells to form amyloid plaques and neurofibrillary tangles formed by hyperphosphorylated tau protein filaments in nerve cells. ) to pre-learning about the existence of After performing the preceding learning, with the extracted specific map, it is possible to learn to analyze future dementia.
그리고, 치매 조기진단부(340)는 상기 신경망 학습부(330)에서 학습된 인공지능 신경망으로 전 처리가 완료된 망막 영상을 사용해 상기 촬영한 망막의 영상을 토대로 각각의 치매 진단 대상자들의 아밀로이드 플라크를 등급화시켜서, 일정한 수치가 넘을 경우에 장래의 치매 위험군으로 파악하여 대상자에게 이를 통보하는 것이다.And, the dementia
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 치매 조기 진단을 위한 망막 영상을 인공지능으로 분석하는 방법의 흐름도이다. 상기에서 서술한 내용과 중복되는 설명은 어느 정도 생략하기로 한다. 9 is a flowchart of a method of analyzing a retinal image for early diagnosis of dementia with artificial intelligence according to a second embodiment of the present invention. Descriptions overlapping with those described above will be omitted to some extent.
사용자 단말기(300)로 사용자의 망막을 촬영한 촬상 영상을 획득하고(Step 1), 사용자 단말기(300)에서 관심 영역(Region of Interest)을 추출하기 위해 촬상 영상을 전처리할 수 있다(Step 2).A captured image obtained by photographing the user's retina with the
상기 관심영역을 추출할 때는, 예를 들어 촬상 영상 중 관심영역으로 추출되지 않은 영역은 불필요한 영역이므로 관심영역만 추출하는 방식을 사용함으로써, 촬영한 영상으로부터 치매의 조기 진단시 연산량의 감소로 인해 불필요한 데이터를 소진하지 않아 더욱 정확한 진단을 할 수 있다.When extracting the region of interest, for example, a method of extracting only the region of interest is used because the region that is not extracted as the region of interest in the captured image is unnecessary. Since data is not exhausted, more accurate diagnosis can be made.
또한, 사용자 단말기(300)로 추출된 관심영역의 해상도를 확장시킨다(Step 3). 상기 Step 3 단계는 출력된 이미지들을 이미지 인식 단위 중의 하나인 패치(Patch) 단위로 각각 나누어져 있으므로, 머지(Merge: 병합) 과정을 통하여 하나의 고해상도 영상으로 변환할 수 있다. 즉, 입력하여 들어오는 저해상도 망막 영상을 특정 패치 사이즈로 영상을 나눈 뒤, 나누어진 영상을 입력해서 재구성 병합된 출력이미지를 추출해서 해상도를 더욱 향상시킨다. In addition, the resolution of the extracted ROI is extended by the user terminal 300 (Step 3). In
사용자 단말기(300)에서 치매진단 시스템(S)으로 전송될 관심 영역에 대해, 데이터량을 감소시키기 위한 라이브러리를 이용하여 압축한다(Step 4). 상기 Step 4는 압축 파일 라이브러리(Compressed file library: CFL)를 사용하여 압축시키는 것으로서, 관심영역만 추출시키도록 하는 것이다. The region of interest to be transmitted from the
사용자 단말기(300)의 홍채 영상을 통해 사용자 인증을 수행한다(step 5). 따라서, 홍채의 이미지를 통하여 사용자단말기(300) 소유자의 신원을 분명하게 확인할 수 있도록 하는 것이다. User authentication is performed through the iris image of the user terminal 300 (step 5). Accordingly, the identity of the owner of the
사용자 단말기(300)에서 치매진단 시스템(S)에 저장될 홍채 영상 및 망막 영상의 데이터를 암호화한다(Step 6). The
상기 치매진단 시스템(S)에서 저장된 데이터에 기초하여 치매의 조기진단을 수행할 인공신경망을 학습하고(Step 7), 상기와 같이 사용자 단말기(300)에서 학습된 인공신경망을 이용하여 장래의 치매의 발병 확률을 예측하여 이를 대상자에게 각각 통보한다(Step 8). Based on the data stored in the dementia diagnosis system (S), an artificial neural network to perform early diagnosis of dementia is learned (Step 7), and the artificial neural network learned in the
상술한 실시 형태에 덧붙여, 본 발명은 치매와 관련된 영역의 위치 및 형상에 따른 치매 가능성을 나타내는 빅데이터를 축적하고, 상기 빅데이터에 기초하여, 질병 영역의 위치 및 형상에 따른 상기 치매 가능성의 정도를 학습 및 결정하며, 상기 치매의 장래 진단가능성 정도에 따라, 미래의 치매확률이 높은 대상자를 아밀로이드 플라크 수치를 포함하여 이에 관련된 코멘트를 사용자 단말기(300)를 통해 실시간으로 통지할 수도 있다. In addition to the above-described embodiment, the present invention accumulates big data indicating the possibility of dementia according to the location and shape of the dementia-related area, and based on the big data, the degree of the possibility of dementia according to the location and shape of the disease area is learned and determined, and according to the degree of possibility of future diagnosis of dementia, a subject with a high probability of future dementia, including amyloid plaque level, may be notified in real time through the
이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 상기 기술한 실시 예는 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains as described above will understand that the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative and not restrictive.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 첨부된 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
1 : 치매 진단 대상자 100 : 안저카메라
110 : 조명 모듈 111 : 조사부
112 : 조명제어부 120 : 이미지 센서
130 : 이미지 프로세싱부 140 : 카메라모듈
150 : 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 160 : 메모리
170 : 제어부 200 : 치매 조기진단 플랫폼
210 : 학습부 220 : 영상데이터 수집부
230 : 데이터 분석요청부 240 : 영상분석부
250 : 선별부 260 : 컨설팅부
300 : 사용자 단말기 310 : 영상촬영부
320 : 영상 전처리부 330 : 신경망 학습부
340 : 치매 조기진단부 S : 치매 진단시스템 1: Dementia diagnosis target 100: Fundus camera
110: lighting module 111: irradiation unit
112: lighting control unit 120: image sensor
130: image processing unit 140: camera module
150: graphical user interface (GUI) 160: memory
170: control unit 200: dementia early diagnosis platform
210: learning unit 220: image data collection unit
230: data analysis request unit 240: image analysis unit
250: selection unit 260: consulting unit
300: user terminal 310: video recording unit
320: image preprocessing unit 330: neural network learning unit
340: Dementia early diagnosis unit S: Dementia diagnosis system
Claims (6)
딥러닝을 통하여 치매환자의 망막 상태를 사전에 학습시키는 학습부;
망막의 상태를 촬영하여 영상데이터를 생성시키는 안저 카메라;
상기 안저 카메라로부터 영상데이터를 수집 및 저장하는 영상데이터 수집부;
상기 영상데이터 수집부로부터 수집되는 상기 영상데이터의 분석을 요청하는 데이터 분석요청부;
상기 영상데이터 수집부를 통하여 촬영된 망막의 영상을 상기 데이터 분석요청부로부터 수신받아 상기 학습부로부터 데이터를 수신하여 비교하여 분석하고, 피드백을 선별부로 전달하는 영상분석부;
상기 영상분석부로부터 상기 피드백을 수신함과 아울러, 치매예방 대상자를 분류하여 미래에 치매예상자와 치매의 종류를 선별하는 선별부;
상기 선별부로부터 치매예상자를 전달받아 치매의 유형에 알맞는 컨설팅을 하는 컨설팅부를 포함하고,
상기 안저 카메라는
망막에 광을 조사하는 조사부가 형성된 조명모듈;
상기 망막을 촬상하고, 광신호를 전기적 신호로 변환하는 이미지센서;
상기 이미지센서로부터 전송된 망막의 영상을 가공하는 이미지 프로세싱부;
상기 이미지 센서와 이미지 프로세싱부로 이루어져, 상기 가공된 망막의 영상을 상기 영상데이터 수집부에 전송하는 카메라모듈;
상기 가공된 영상 이미지를 표시하는 그래픽 사용자 인터페이스;
상기 그래픽 사용자 인터페이스가 표시한 영상 이미지를 저장하는 메모리;
상기 망막의 이미지를 촬영시, 상기 이미지 센서로부터 출력되는 영상신호를 통하여 망막 이미지를 상기 메모리에 저장하도로 하는 제어부를 포함하고,
상기 안저카메라는 동공을 통해 망막에 빛을 입사하여 망막의 다른 위치에서 반사되는 신호를 얻어 안저의 상태를 살피고,
상기 제어부는 상기 이미지센서의 설정값을 조절하여 상기 안저카메라가 왜곡이 없는 망막의 이미지를 촬영하도록 하며,
상기 안저카메라는 동공을 통해 망막에 빛을 입사하여 망막의 다른 위치에서 반사되는 신호를 얻어 안저의 상태를 살피는 자가형광 안저촬영하며,
상기 학습부는 치매환자의 아밀로이드 플라크가 검출된 망막의 영상을 데이터로 학습시켜서, 뇌활동 패턴을 나타내는 이미지인 입력값과 정답 사진인 출력값 사이의 상관관계를 학습하여 사람이 봤던 것과 유사한 이미지를 생성하며,
치매 조기진단 인공지능 신경망은 치매에 대해 분류, 검출, 분할하고, 치매 전조증상을 분류하며,
상기 분류 부분에 대한 선행 학습은 치매에 걸린 알츠하이머 환자의 망막내 아밀로이드 플라크를 분석하며, 상기 선행 학습은 환자의 사후 뇌 조직을 분석하여, 신경세포 사이에 베타-아밀로이드 펩타이드가 축적되어 형성된 아밀로이드 플라크와 신경세포 내의 과인산화된 타우 단백질 필라멘트에 의하여 형성된 신경섬유덩어리의 존재에 대하여 사전학습하며,
상기 사전학습한 인공지능 신경망으로 처리가 완료된 망막 영상을 사용하여 상기 촬영한 망막의 영상을 토대로 치매 진단 대상자의 상기 아밀로이드 플라크를 등급화하여 일정한 수치가 넘으면, 장래의 치매 위험군으로 파악하여 대상자에게 통보하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 치매 조기 진단 플랫폼.In the AI-based early diagnosis platform for dementia,
a learning unit that learns in advance the retinal state of dementia patients through deep learning;
A fundus camera for generating image data by photographing the state of the retina;
an image data collection unit for collecting and storing image data from the fundus camera;
a data analysis request unit for requesting analysis of the image data collected from the image data collection unit;
an image analysis unit receiving the retinal image photographed through the image data collection unit from the data analysis request unit, receiving data from the learning unit, comparing and analyzing, and delivering feedback to the selection unit;
a selection unit that receives the feedback from the image analysis unit and classifies dementia prevention subjects to select future dementia patients and types of dementia;
Includes a consulting unit that receives the dementia predictor from the selection unit and provides consulting suitable for the type of dementia,
The fundus camera is
an illumination module formed with an irradiator for irradiating light to the retina;
an image sensor that captures the retina and converts an optical signal into an electrical signal;
an image processing unit for processing the retinal image transmitted from the image sensor;
a camera module comprising the image sensor and the image processing unit to transmit the processed image of the retina to the image data collection unit;
a graphical user interface for displaying the processed video image;
a memory for storing the video image displayed by the graphic user interface;
When taking the image of the retina, including a control unit to store the retina image in the memory through the image signal output from the image sensor,
The fundus camera receives a signal that is incident on the retina through the pupil to obtain a signal reflected from another location of the retina, and examines the condition of the fundus,
The control unit adjusts the setting value of the image sensor so that the fundus camera takes an image of the retina without distortion,
The fundus camera injects light into the retina through the pupil and obtains a signal reflected from another location of the retina to examine the condition of the fundus by autofluorescence fundus photography,
The learning unit learns the image of the retina in which the amyloid plaque of the dementia patient is detected as data, and learns the correlation between the input value, which is an image representing the brain activity pattern, and the output value, which is the correct answer photo, to generate an image similar to that seen by a person, ,
Early diagnosis of dementia The artificial intelligence neural network classifies, detects, and divides dementia, classifies the prognostic symptoms of dementia,
The prior learning for the classification part analyzes amyloid plaques in the retina of Alzheimer's patients with dementia, and the prior learning analyzes the postmortem brain tissue of the patient, and beta-amyloid peptides are accumulated between nerve cells to form amyloid plaques and Pre-learning about the existence of a nerve fiber mass formed by hyperphosphorylated tau protein filaments in nerve cells,
Using the pre-learned artificial intelligence neural network, the amyloid plaque of a subject diagnosed with dementia is graded based on the photographed retinal image using the retina image, and if a certain number is exceeded, it is identified as a future dementia risk group and notified to the subject An artificial intelligence-based early diagnosis platform for dementia, characterized in that
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200168492A KR102418399B1 (en) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | Dementia an early stage diagnosis platform based on Artificial Intelligence |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200168492A KR102418399B1 (en) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | Dementia an early stage diagnosis platform based on Artificial Intelligence |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220079076A KR20220079076A (en) | 2022-06-13 |
KR102418399B1 true KR102418399B1 (en) | 2022-07-07 |
Family
ID=81984381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200168492A KR102418399B1 (en) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | Dementia an early stage diagnosis platform based on Artificial Intelligence |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102418399B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20240070858A (en) * | 2022-11-15 | 2024-05-22 | 가톨릭대학교 산학협력단 | Device for Non-invasive Alzheimer's risk test device and Method for Non-invasive Alzheimer's risk |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017502817A (en) * | 2014-01-21 | 2017-01-26 | サンテック株式会社 | Optical coherence tomography system with multiple sample paths |
US20200160999A1 (en) * | 2017-08-25 | 2020-05-21 | Medi Whale Inc. | Diagnosis assistance system and control method thereof |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180002234A (en) | 2016-06-29 | 2018-01-08 | 원시스템주식회사 | A smart examination apparatus for dementia early diagnosis and the method by using the same |
KR101920024B1 (en) | 2017-06-08 | 2018-11-20 | 인체항노화표준연구원 주식회사 | Dementia early diagnosis screening device based on the aging-levels of biosignals |
KR102075503B1 (en) * | 2017-06-21 | 2020-02-10 | 주식회사 데이터사이언스랩 | System of Predicting Dementia and Operating Method The Same |
KR102166010B1 (en) * | 2018-07-09 | 2020-10-15 | 주식회사 두브레인 | System and method for determining cognitive impairment using face recognization |
KR102161305B1 (en) | 2018-07-12 | 2020-09-29 | 서울대학교병원 | Method for constructing a composite texture index for early diagnosis of Alzheimer's disease |
-
2020
- 2020-12-04 KR KR1020200168492A patent/KR102418399B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017502817A (en) * | 2014-01-21 | 2017-01-26 | サンテック株式会社 | Optical coherence tomography system with multiple sample paths |
US20200160999A1 (en) * | 2017-08-25 | 2020-05-21 | Medi Whale Inc. | Diagnosis assistance system and control method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20220079076A (en) | 2022-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10441160B2 (en) | Method and system for classifying optic nerve head | |
KR101977645B1 (en) | Eye image analysis method | |
JP7478216B2 (en) | Ophthalmic device, method for controlling ophthalmic device, and program | |
US9808154B2 (en) | Biometric identification via retina scanning with liveness detection | |
CN114207736A (en) | Information processing apparatus, information processing method, information processing system, and program | |
EP3659494B1 (en) | Ophthalmic system and ophthalmic information processing device | |
Sinha et al. | Eye tumour detection using deep learning | |
JP7270686B2 (en) | Image processing system and image processing method | |
WO2021256130A1 (en) | Slit lamp microscope | |
Kauppi | Eye fundus image analysis for automatic detection of diabetic retinopathy | |
JP7194136B2 (en) | OPHTHALMOLOGICAL APPARATUS, OPHTHALMOLOGICAL APPARATUS CONTROL METHOD, AND PROGRAM | |
JP7332463B2 (en) | Control device, optical coherence tomography device, control method for optical coherence tomography device, and program | |
KR102418399B1 (en) | Dementia an early stage diagnosis platform based on Artificial Intelligence | |
Giancardo | Automated fundus images analysis techniques to screen retinal diseases in diabetic patients | |
WO2021261103A1 (en) | Slit-lamp microscope | |
JP7560303B2 (en) | Slit Lamp Microscope System | |
Raman et al. | The effects of spatial resolution on an automated diabetic retinopathy screening system's performance in detecting microaneurysms for diabetic retinopathy | |
JP7517903B2 (en) | Slit Lamp Microscope System | |
Kachouri et al. | Retinal image processing in Biometrics | |
Paul et al. | Fundus Imaging Based Affordable Eye Care. | |
Bhacho et al. | Real Time Detection of Diabetic Retinopathy using Deep Learning Techniques | |
KR102697857B1 (en) | Dementia prediction screening system and method using fundus image learning | |
JP7432328B2 (en) | medical system | |
KR102536281B1 (en) | Apparatus and method for diagnosing alzheimer's using retinal optic nerve | |
JP7560300B2 (en) | Slit Lamp Microscope System |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20201204 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20220521 Patent event code: PE09021S01D |
|
PG1501 | Laying open of application | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20220629 |
|
GRNT | Written decision to grant | ||
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20220704 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20220704 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration |