4차 산업의 발전으로 의학·보건·바이오 등 여러 과학기술 분야에서는 질병을 예방하고 질병에 대한 피해를 줄이기 위한 연구가 이루어지고 있으며, 최근에는 ICT 기술의 발전과 더불어 인공지능 기술이 급부상하고 그 효용성이 입증되면서 영상의학 검사의 영상 분석에 인공지능 기술이 도입되어 연구되고 있다. 본 논문에서는 흉부 X선 영상을 이용하여 폐렴의 분류와 검출에 대한 딥러닝 모델을 직접 적용해보고 실제로 Inception 계열의 딥러닝 모델이 폐렴 검출에 있어 유용한 모델인지 평가하고자 한다. 실험재료는 캐글(Kaggle)에서 무료로 제공 및 공유하는 흉부 X선 영상 데이터 세트를 사용하였으며 전체 3,470개의 흉부 X선 영상 데이터 중 학습 데이터 세트 1,870개, 검증 데이터 세트 1,100개, 테스트 데이터 세트 500개로 분류하였다. 실험결과 Inception V3 딥러닝 모델의 Metric 평가에 대한 결과값은 정확도는 94.80%, 정밀도는 97.24%, 재현율은 94.00%, F1 스코어는 95.59의 결과값을 나타내었다. 그리고 흉부 X선 영상의 페렴 검출 및 분류에 대하여 Inception V3 딥러닝 모델링에 대한 최종 에포크의 정확도는 학습 모델링의 경우 94.91%, 검증 모델링은 89.68%의 정확도를 나타내었다. 손실함수 값의 평가는 학습 모델링은 1.127%, 검증 모델링은 4.603%의 손실함수 값을 나타내었다. 이러한 결과로 Inception V3 딥러닝 모델은 흉부영상 데이터의 특징 추출 및 분류에 있어 매우 우수한 딥러닝 모델이며 학습상태 또한 매우 우수하다고 평가하였다. 테스트 모델링에 대한 매트릭스 정확도 평가 결과 정상 흉부 X선 영상 데이터의 경우 96%, 폐렴 흉부 X선 영상데이터의 경우 97%의 정확도가 입증되었다. Inception 계열의 딥러닝 모델의 경우 흉부 질환의 분류에 있어 유용한 딥러닝 모델이 될 것이라고 판단되며 인력의 보조적인 역할 또한 수행할 수 있을 것이라고 기대되어 부족한 의료인력 문제에도 해결점이 될 것이라고 사료된다. 향후 딥러닝을 이용한 폐렴의 진단에 대한 유사 연구 시 본 연구는 유사 연구의 기초자료로 제시될 것이라고 기대된다.
Scoliosis is a three-dimensional deformation of the spine that is a deformity induced by physical or disease-related causes as the spine is rotated abnormally. Early detection has a significant influence on the possibility of nonsurgical treatment. To train a deep learning model with preprocessed images and to evaluate the results with and without data augmentation to enable the diagnosis of scoliosis based only on a chest X-ray image. The preprocessed images in which only the spine, rib contours, and some hard tissues were left from the original chest image, were used for learning along with the original images, and three CNN(Convolutional Neural Networks) models (VGG16, ResNet152, and EfficientNet) were selected to proceed with training. The results obtained by training with the preprocessed images showed a superior accuracy to those obtained by training with the original image. When the scoliosis image was added through data augmentation, the accuracy was further improved, ultimately achieving a classification accuracy of 93.56% with the ResNet152 model using test data. Through supplementation with future research, the method proposed herein is expected to allow the early diagnosis of scoliosis as well as cost reduction by reducing the burden of additional radiographic imaging for disease detection.
Outpatient drainage therapy is generally indicated for spontaneous pneumothoraces. A 63-year-old man, who had been attacked by a bull sustaining injuries on the right side of his chest, was referred to the emergency room with dyspnea. His chest X-ray showed a small pneumothorax. The next day, a chest X-ray demonstrated that his pneumothorax had worsened, although no hemothorax was identified. Outpatient drainage therapy with a thoracic vent was initiated. The air leak stopped on the third day and the thoracic vent was removed on the sixth day. Thoracic vents can be a useful modality for treating traumatic pneumothorax without hemothorax.
Congenital Cystic Adenomatoid Malformation [C.C.A.M. is rare, cause acute respiratory distress in the newborn infants. The histologic features are cystic areas and marked proliferation of terminal respiratory structures. On case 1, the patient was 8-month-old male, and suffered from acute respiratory distress and cyanosis. The pulmonary cystic lesion was detected in right lung at birth and has been evaluated since birth. The study for diagnosis were chest x-ray and chest CT. A right upper lobectomy was urgently performed and he was discharged with a satisfactory postoperative course. On case 2, the patient was 20-year-old female, and suffered from cough and sputum for 2 months. The study for diagnosis were chest x-ray, chest CT, and pulmonary angiography. The cystic lesion was detected in left lung and difficult to distinguish from pulmonary sequestration. A left lower lobectomy was performed and she was discharged with a satisfactory postoperative course. We report two cases of C.C.A.M. with differential clinical course.
Pulmonary sequestration is a congenital malformation in which a mass of pulmonary tissue is detached from the normal lung and receives its blood supply from a systemic arterys from the thoracic aorta or the abdominal aorta, or occasionally from an intercostal artery. We have experienced the three cases of the intralobar pulmonary sequestration. In the first case a 5 year old male was admitted of productive cough and abdominal distension, and chest film showed pneumonic infiltration in RLL. Second case was 26 year old male patient complaining Rt. chest discomfort and hemoptysis and chest X-ray revealed infiltration in Rt. LLF. Third case was 26 year old male patient whose complaint was hemoptysis. Chest x-ray showed hazy density in Lt. lower lung field. In the all cases, the aortograms were performed and the confirmed diagnosis was intralobar pulmonary seqeustration.
The lipomatous of the mediastinum are fairly uncommon tumors. Since 1971, two patients with proven mediastinal lipoma and one primary liposarcoma of the mediastinum have been treated at the Seoul National University Hospital. This report reviews our experience with the review of literature. Case 1.: A 3 year old body revealed a huge round homogenous mass density in the posterior mediastinum in routine chest X-ray. The tumor mass, lipoma, was successfully removed and postoperative course was uneventful. Cases 2.: An asymptomatic 24 year old male was operated on with the preoperative diagnosis of mediastinal lipoma. His preoperative chest X-ray and CT films showed a huge anterior to middle mediastinal tumor, right, with fat density. There is no postoperative problem after successful removal of the tumor mass. Case 3. : A 24 year old female was hospitalized with the complaints of cough and chest pain. A mediastinal mass was removed, which proved to be a liposarcoma on pathologic examination. About one year later, she was found to have recurrent liposarcoma in the right chest area at the OPD follow-up. She was lost to follow-up since then.
Pulmonary hamartoma has been considered as rare disease, which consists of lung tumor less than 1 %. Originally described by Albrecht in 1904, hamartoma is tumor like malformation-abnormal mixing of the normal components of organ-and is applied also to tumor found in many organs other than the lung. Lately, the major conclusions are that pulmonary hamartoma is neoplastic rather than developmental error in origin. Because pulmonary hamartoma frequently mimics lung cancer, especially in cancer-risk age groups, its clinical significance is great. Recently, we experienced 1 cases of endobronchial hamartoma which located at the right main stem bronchus. The patient was a 54 year old male who was admitted due to symptoms of fever 4 chilliness and dyspnea. Radiologic studies such as chest x-ray, chest tomogram and chest C-T scan revealed that the nearly total haziness of the right lung was caused by endobronchial tumor. The mass was considered as a benign by bronchoscopic exam, so we removed it surgically by tracheobronchotomy without pulmonary resection. Postoperative chest x-ray revealed satisfactory reexpansion of previous collapsed right lung. The patient discharged uneventfully.
디지털 엑스레이 기기로부터 처음 획득된 엑스레이 영상은 데이터 범위가 일반 영상에 비해 넓고 밝기 레벨이 고르지 못하다. 특히 흉부 엑스레이 영상의 경우 다양한 이유로 촬영하기 때문에 갈비뼈와 혈관, 척추 뼈 등 특성이 다른 모든 부위들을 자연스럽게 개선할 필요가 있다. 이러한 엑스레이 영상의 경우 일반 영상과 특성이 다르기 때문에 기존의 화질 개선 알고리즘으로는 진단에 적합한 화질을 얻을 수 없다. 따라서 본 논문은 특정 밝기에 밀집된 정보들의 히스토그램 범위를 확장시키고, 주파수 대역 별 가중치 조절을 통한 선명도 개선 및 고주파 성분의 특성을 이용한 영상 융합 기법을 통해 최종적으로 영상의 대비를 적절하게 개선하는 흉부 엑스레이 영상용 화질 개선 방법을 제안한다. 또한 기존의 기법들과 비교하여 흉부 엑스레이 영상을 보다 자연스럽게 개선하는 것을 확인하고 discrete entropy와 saturation을 통해 정량적 평과 결과를 보인다.
본 연구에서는 디지털 일반촬영 시스템에서 흉부 전·후방향 검사 시 검사복이 영상에 영향을 미치는지를 확인하고 검사복으로 사용하기에 적절한 원단을 분석하고자 하였다. 서울 소재 3차 의료기관 다섯 곳에서 사용 중인 검사복을 수집하였고 모달, 텐셀, 면, 레이온 원단을 이용하였다. 원단의 선택은 촉감, 흡수성, 신축성, 구김성이 우수한 원단으로 보고된 연구를 참고하였다. 의료기관 다섯 곳 검사복과 네 개의 원단을 1겹에서 8겹까지 겹치도록 배열한 팬텀을 제작한 후 디지털 일반촬영 시스템에서 흉부 전·후방향 조건으로 검사하였다. 검사한 영상은 1차 프로파일 분석, 2차 신호강도 평균값 분석, 3차 현미경 분석하였다. 결과적으로 총 아홉 가지 재료 모두 원단의 겹침이 증가할수록 영상에 미치는 영향이 증가하는 것을 확인하였고 1차, 2차, 3차 분석 모두에서 영상에 미치는 정도가 가장 적은 것은 모달 원단이었다. 결론적으로 디지털 장치의 해상력이 증가할수록 검사복이 영상에 미치는 영향이 증가할 것이며 이에 따라 적정 검사복 재질을 찾는 연구에 지속적인 관심이 필요하다.
COVID-19로 대표되는 팬데믹 상황에서 의료 인력 부족으로 인한 문제가 대두되고 있다. 본 논문에서는 진단 업무를 지원하기 위한 컴퓨터 비전 솔루션으로 PA 흉부 X-선 영상에 대한 병변 유무 진단 방법에 대해 제시한다. 디지털 영상에 대한 특징 비교 방식의 이상 탐지 기법을 X-선 영상에 적용하여 비정상적인 영역을 예측할 수 있다. 정렬된 PA 흉부 X-선 영상으로부터 특징 벡터를 추출하고 패치 단위로 분할하여 지역적으로 등장하는 비정상을 포착한다. 사전 실험으로 다중 객체를 포함하는 시뮬레이션 데이터 세트를 생성하고 이에 대한 비교 실험 결과를 제시한다. 정렬된 영상에 대해 적용 가능한 패치 특징 하드마스킹을 통해 프로세스의 효율성 및 성능을 향상하는 방법을 제시한다. 지역 특수성 및 전역 이상 탐지 결과를 합산하여 기존 연구 대비 6.9%p AUROC 향상된 성능을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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