특허 개요
본 특허는 뇌 자기공명영상에서 알츠하이머병 판단의 이유를 함께 제시하도록 설계한 설명 가능한 진단 모델입니다. 입력 영상의 특징과 정상·비정상 타겟 레이블을 이용해 가상의 변화 정보를 담은 사후가정 맵(Counterfactual Map)을 생성하고, 이를 입력 영상과 결합한 타겟 영상으로 진단 모델과 판별기를 학습합니다. 이후 사후가정 맵 생성부를 지침맵 생성부로 활용하고, 설명 유도 주의(XGA)의 전역·지역·전후관계 주의모듈이 지침맵을 참조해 주의 마스크를 구성함으로써 알츠하이머 관련 특징을 증강하거나 억제해 분류에 반영합니다.
- 핵심 기능
뇌 MRI에서 추출한 특징맵에 정상 또는 비정상 타겟 레이블을 부여해 사후가정 맵을 만들고, 원본 영상과 선형 결합한 타겟 영상을 생성합니다. 실제 데이터와 생성된 타겟 영상을 판별하는 학습 과정 후, 지침맵과 전역·지역·전후관계 주의모듈을 결합해 주의된 특징맵을 만들고 클래스를 분류합니다.
- 차별 강점
기존 기울기 기반, 입력 섭동 기반 해석 방식은 모델 판단의 근본적 설명을 제공하는 데 한계가 있고 해석성과 진단 성능을 함께 확보하기 어렵다는 과제가 있었습니다. 본 특허는 타겟 레이블 기반 사후가정 맵을 정상·비정상 뇌 구조 변화의 지침으로 활용하고, 다중 주의모듈로 분류 특징을 강화해 설명과 진단 모델 개선을 연계한 점이 차별점입니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 알츠하이머병 뇌 MRI 진단 보조, 설명 가능한 의료 인공지능, 뇌영상 기반 다중 클래스 질환 분류, 의료영상 AI 의사결정 근거 시각화 분야에 활용 가능하며, 뇌질환 영상 분석 모델의 해석성 검토에도 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 의료 AI 소프트웨어, 영상진단 솔루션, 치매 임상시험 환자 선별, 치료제 개발의 동반진단 지원 서비스로 확장할 수 있습니다.
연구 개발 단계
특허 문서에는 뇌 MRI 특징맵으로 사후가정 맵과 타겟 영상을 생성하고, 실제 데이터와 가상 데이터를 판별기에 입력해 생성부 및 진단 모델을 학습하는 절차가 제시되어 있습니다. 다만 임상 데이터 규모, 외부 검증, 진단 정확도와 실제 의료 환경에서의 재현성에 관한 정량 검증은 기재되어 있지 않습니다.
- 입력 영상: 뇌 자기공명영상 데이터셋
- 분류 조건: 정상 및 비정상 타겟 레이블
- 학습 데이터 구성: 실제 데이터와 타겟 이미지 기반 가상 데이터
현재 성과
사후가정 맵을 지침맵으로 활용해 알츠하이머 관련 구조 변화에 민감한 특징을 주의모듈에서 증강하거나 억제하도록 설계했습니다. 생성된 주의된 특징맵은 분류기에 입력되어 진단 클래스 분류에 사용됩니다.
입력 MRI의 특징맵과 타겟 레이블로 사후가정 맵 및 타겟 영상을 생성하고, 실제 데이터와 가상 데이터를 판별하는 방식의 학습 절차가 문서에 제시되어 있습니다. 임상 데이터 기반의 정량 성능과 외부 검증 결과는 기재되지 않아 실제 성능은 별도 PoC에서 확인이 필요합니다.
기존 해석 방식이 기울기, 입력 휴리스틱 또는 섭동에 의존한 것과 달리, 본 기술은 타겟 레이블 기반 사후가정 맵을 정상·비정상 구조 변화의 지침으로 전환합니다. 전역·지역·전후관계 주의모듈의 결과를 결합해 주의 마스크를 구성하고 설명과 분류 모델 강화를 연계한 점이 핵심 차별성입니다.
상용화까지 남은 부분
임상 데이터 규모와 환자군 구성에 대한 검증 설계 및 외부 데이터셋 기반 성능 재현성 확인
진단 정확도, 민감도·특이도 등 정량 성능지표와 다중 클래스 분류 성능의 임상적 검증
실제 의료 환경에서의 워크플로 적합성, 설명 결과의 의료진 해석 일관성 및 의료기기 인허가 수준 검증
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
알츠하이머병 진단 모델의 결정을 추론하고 강화하는 방법 및 장치
10-2021-0163276 (2021.11.24)
1020230076399 (2023.05.31)
1025930360000 (2023.10.19)
석흥일, 오관석
고려대학교 산학협력단
고려대학교 산학협력단