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약물유도 수면내시경 영상 데이터

##헬스케어 의료
- 수면무호흡증이 발생하는 폐쇄 부위와 폐쇄 정도 분석을 위한 약물유도 수면내시경 환자 영상을 사용하여 구축된 폐쇄부위별 클립동영상 데이터와 이미지 데이터
분야
헬스케어
유형
비디오,이미지
생성 방식
안심존(온라인)
  • 구축년도 : 2023
  • 버전 : 1.1
AI-HUB

데이터 변경이력

데이터 변경이력
버전 일자 변경내용 비고
1.1 2024-10-30 데이터 최종 개방
1.0 2024-06-28 데이터 개방 Beta Version

데이터 히스토리

데이터 히스토리
일자 변경내용 비고
2025-01-06 데이터셋 변경 메타데이터 데이터 구축량 정보 수정
2024-06-28 산출물 공개 Beta Version

소개

- 수면무호흡증이 발생하는 폐쇄 부위와 폐쇄 정도 분석을 위한 약물유도 수면내시경 환자 영상을 사용하여 구축된 폐쇄부위별 클립동영상 데이터와 이미지 데이터

구축목적

- 주관적으로 판독되고 있는 폐쇄 부위와 폐쇄 정도를 정확하게 판별하는 인공지능 개발이 가능한 데이터셋 개발

- 데이터 통계
데이터 구축 규모

약물유도 수면내시경 영상에서 폐쇄가 발생하는 Velum 영역과 OTE 영역에서 2호흡 길이를 가지는 클립동영상(mp4)와 이에 대한 영상 정보와 임상정보로 작성된 라벨링데이터(json)로 구성
 

데이터 통계
구분 영역 수면여부 및
수면자세
원천데이터 규모 라벨링데이터 규모
Clip Video Velum Awake             1,198      4,703             1,198      4,703
Supine             1,400             1,400
Lateral             1,326             1,326
Resupine               779               779
OTE Awake             1,357      4,538             1,357      4,538
Supine             1,493             1,493
Lateral             1,082             1,082
Resupine               606               606
합     계               9,241               9,241
Images Velum Awake             5,990    23,515             5,990    23,515
Supine             7,000             7,000
Lateral             6,630             6,630
Resupine             3,895             3,895
OTE Awake             6,785    22,690             6,785    22,690
Supine             7,465             7,465
Lateral             5,410             5,410
Resupine             3,030             3,030
합     계              46,205              46,205
합           계              55,446              55,446

 

데이터 분포
성별 분포

데이터 분포
구분 비율
남성 82.55%
여성 17.45%
합계 100%

성별 분포 차트

 

연령대별 분포

연령대별 분포
구분 비율
20대 미만 2.32%
20대 11.84%
30대 19.97%
40대 20.81%
50대 이상 45.07%
합계 100%

연령대별 분포 차트


클래스별 세그멘테이션 수량 분포

클래스별 세그멘테이션 수량 분포
구분 구성비
Velum 17.47%
Airway1 17.11%
Oropharynx_posterior_lateral_walls 16.61%
Tongue_Base 15.18%
Epiglottis 16.80%
Airway2 16.82%
합계 100%

클래스별 세그멘테이션 수량 분포 차트

 

수면 상태별 분포

수면 상태별 분포
구분 비율
Awake 27.65%
Supine 31.31%
Lateral 26.06%
Resupine 14.99%
합계 100%

수면 상태별 분포 차트

 

정상 및 질환 분포

데이터 통계
구분 구성비
정상 7.83%
질환 92.16%
합계 100%

정상 및 질환 분포 차트

 

폐쇄영역별 분포

폐쇄영역별 분포
구분 구성비
Velum 영역 50.89%
OTE 영역 49.11%
합계 100%
데이터 통계
구성비 중첩률
98.23%

폐쇄영역별 분포 차트

 

데이터 구성별 분포

데이터 구성별 분포
구분 구성비
clip_Videos 16.67%
Images 83.33%
합계 100%
데이터 구성별 분포
구성비 중첩률
99.99%

데이터 구성별  분포 차트

 

- 활용 모델

Ⅰ. Velum 영역 폐쇄정도 예측 모델

Velum 영역 폐쇄정도 예측 모델 학습을 위해 Velum 영역 이미지에서 검증용 데이터와 시험용 데이터를 각각 전체 데이터의 10%로 제시한다.

Velum 영역 폐쇄정도 예측 모델
  학습(Training) 검증(Validation) 시험(Test)
비율 80% 10% 10%

• YOLOv8
  - Velum 영역 이미지에서 폐쇄정도 예측을 위해 광범위한 객체 감지 및 추적, 인스턴스 분할, 이미지 분류 및 포즈 추정 작업에 탁월한 YOLOv8 모델 사용

YOLOv8 모델 구조

Figure 1. YOLOv8 structure
A YOLOv8-Based Approach for Real-Time Lithium-Ion Battery  Electrode Defect Detection with High Accuracy
논문 출처 : https://doi.org/10.3390/electronics13010173

 

Ⅱ. OTE 영역 폐쇄정도 분류 모델
OTE 영역 폐쇄정도 분류 모델 학습을 위해 OTE 영역 이미지에서 검증용 데이터를 전체 데이터의 10%로, OTE 영역 클립동영상에서 시험용 데이터를 전체 데이터의 10%로 제시한다.

OTE 영역 폐쇄정도 분류 모델
  학습(Training) 검증(Validation) 시험(Test)
비율 80% 10% 10%

※ 학습 및 검증에서는 OTE 영역 이미지를 사용하며, 시험에서는 OTE 영역 클립동영상을 사용함

• YOLOv8
  - OTE 영역 클립동영상에서 폐쇄정도 분류를 위해 광범위한 객체 감지 및 추적, 인스턴스 분할, 이미지 분류 및 포즈 추정 작업에 탁월한 YOLOv8 모델 사용

YOLOv8 모델 구조

Figure 1. YOLOv8 structure
A YOLOv8-Based Approach for Real-Time Lithium-Ion Battery  Electrode Defect Detection with High Accuracy
논문 출처 : https://doi.org/10.3390/electronics13010173

 

Ⅲ. OTE 영역 인식 모델

OTE 영역 인식 모델 학습을 위해 OTE 영역 이미지에서 검증용 데이터와 시험용 데이터를 각각 전체 데이터의 10%로 제시한다.

OTE 영역 인식 모델
  학습(Training) 검증(Validation) 시험(Test)
비율 80% 10% 10%

• U-Net
  - OTE 영역 이미지에서 아나토미 인식을 위해 U-Net 모델을 사용

U-Net 모델 구조

U-Net: Convolutional Networks for Biomedical Image Segmentation
논문 출처 : https://arxiv.org/abs/1505.04597

 

Ⅳ. OTE 영역 폐쇄주원인 분류 모델
OTE 영역 폐쇄주원인 분류 모델 학습을 위해 OTE 영역 클립동영상에서 검증용 데이터와 시험용 데이터를 각각 전체 데이터의 10%로 제시한다.

OTE 영역 폐쇄주원인 분류 모델
  학습(Training) 검증(Validation) 시험(Test)
비율 80% 10% 10%

• Attention MIL
  - OTE 영역 클립동영상에서 폐쇄주원인 분류를 위해 인스턴스들의 묶음에 대한 레이블을 학습하는 Attention MIL 모델 사용

Attention MIL 모델 구조

Attention-based Deep Multiple Instance Learning
논문 출처 : https://arxiv.org/abs/1802.04712


- 서비스 활용 시나리오
○ 구축한 모델들은 약물유도 수면내시경 영상에 대한 분석에 활용하거나 수면무호홉증 연구에 활용할 수 있음

○ 약물유도 수면내시경 영상에서 정확한 폐쇄부위 및 폐쇄정도를 진단하는데 보조적 어시스턴 시스템 개발에 활용

- 기타 정보
대표성/독립성

약물유도 수면내시경 환자 영상은 5개 대학병원(서울대학교병원, 경북대학교병원, 부산대학교병원(통합), 삼성서울병원, 전남대학교병원)에서 자체수집

- 데이터 구성

Ⅰ. Clip_Videos

데이터 구성 Clip_Videos
Key Description Type Child Type
videos 동영상정보 JsonObject  
id 동영상식별자 String  
width 동영상너비(pixel) String  
height 동영상높이(pixel) String  
filename 동영상파일명 String  
metas 메타정보 JsonObject  
id 연관메타데이터식별자 String  
age 나이 String  
gender 성별 String  
phase 영역 String  
position 수면여부 및 수면자세 String  
SpO2 최소산소포화도 String  
AHI 무호흡-저호흡지수 String  
diag 진단정보 String  
bmi BMI String  
obstruction 폐쇄 정도 String  
cause 폐쇄 주 원인 String  

 

Ⅱ. Images

데이터구성 Images
Key Description Type Child Type
images 이미지정보 JsonObject  
id 이미지식별자 String  
width 이미지너비(pixel) String  
height 이미지높이(pixel) String  
filename 이미지파일명 String  
metas 메타정보 JsonObject  
id 연관메타데이터식별자 String  
age 나이 String  
gender 성별 String  
phase 영역 String  
position 수면여부 및 수면자세 String  
SpO2 최소산소포화도 String  
AHI 무호흡-저호흡지수 String  
diag 진단정보 String  
bmi BMI String  
obstruction 폐쇄 정도 String  
cause 폐쇄 주 원인 String  
annotations 라벨링정보 JsonObject  
[   JsonObject  
{   JsonAray JsonObject
id 라벨링식별자 String  
image_id 연관이미지식별자 String  
category_id 클래스정보 String  
category_name 클래스명 String  
types 라벨링방법 String  
color 색상값    
points 라벨링폴리곤 List  
[ 좌표 JsonAray JsonObject
[      
]      
]      
}      
]      

 

- 어노테이션 포맷
Ⅰ. Clip_Videos

어노테이션 포맷 Clip_Videos
구분 항목 타입 필수여부 비고
한글명 영문명
1 동영상정보 videos Object    
  1-1 동영상식별자 videos[].id String Y  
  1-2 동영상너비(pixel) videos[].width String Y 예) 1920
  1-3 동영상높이(pixel) videos[].height String Y 예) 1080
  1-4 동영상파일명 videos[].filename String Y  
2 메타정보 metas Object    
  2-1 연관메타데이터식별자 metas[].id String Y  
  2-2 나이 metas[].age String Y  
  2-3 성별 metas[].gender String Y F,M
  2-4 영역 metas[].phase String Y Velum, OTE
  2-5 수면여부 및 수면자세 metas[],position String Y awake, supine, lateral, resupine
  2-6 최소산소포화도 metas[].minSpO2 String N  
  2-7 무호흡-저호흡지수 metas[].AHI String Y  
  2-8 진단정보 metas[].diag String Y normal, sleepapnea
  2-9 BMI metas[].bmi String N  
  2-10 폐쇄 정도 metas[].obstruction String Y no. partial, complete
  2-11 폐쇄 주 원인 metas[].cause String Y no,Velum,Oropharynx_posterior_lateral_walls,Tongue_Base,Epiglottis

 

Ⅱ. Images

어노테이션 포맷Images
구분 항목 타입 필수여부 비고
한글명 영문명
1 이미지정보 Images Object    
  1-1 이미지식별자 images[].id String Y  
  1-2 이미지너비(pixel) images[].width String Y 예) 1920
  1-3 이미지높이(pixel) images[].height String Y 예) 1080
  1-4 이미지파일명 images[].filename String Y  
2 메타정보 metas Object    
  2-1 연관메타데이터식별자 metas[].id String Y  
  2-2 나이 metas[].age String Y  
  2-3 성별 metas[].gender String Y F,M
  2-4 영역 metas[].phase String Y Velum, OTE
  2-5 수면여부 및 수면자세 metas[],position String Y awake, supine, lateral, resupine
  2-6 최소산소포화도 metas[].minSpO2 String N  
  2-7 무호흡-저호흡지수 metas[].AHI String Y  
  2-8 진단정보 metas[].diag String Y normal, sleepapnea
  2-9 BMI metas[].bmi String N  
  2-10 폐쇄 정도 metas[].obstruction String Y no. partial, complete
  2-11 폐쇄 주 원인 metas[].cause String Y no,Velum,Oropharynx_posterior_lateral_walls,Tongue_Base,Epiglottis
3 라벨링정보 annotations Object    
  3-1 라벨링식별자 annotations[].id String Y  
  3-2 연관이미지식별자 annotations[].image_id String Y  
  3-3 클래스(아나토미) 정보 annotations[].category_id String Y  
  3-4 클래스명(아나토미명) annotations[].category_name String Y Velum, Airway1, Oropharynx_posterior_lateral_walls,  Tongue_Base, Epiglottis, Airway2
  3-5 라벨링방법 annotations[].types String Y poly(polygon)
  3-6 색상값 annotations[].color String Y  
  3-7 라벨링좌표 annotations[].points List Y  

 

- 데이터 포맷
Ⅰ. Clip_Videos

약물유도 수면내시경 영상에서 폐쇄가 발생하는 Velum 영역과 OTE 영역에서 2호흡 길이를 가지는 클립동영상(mp4)와 이에 대한 영상 정보와 임상정보로 작성된 라벨링데이터(json)로 구성
  1. 원천데이터 – mp4 포맷

원천데이터 mp4 포맷

  2. 라벨링데이터 – json 포맷

라벨링데이터 json 포맷

 

Ⅱ. Images

약물유도 수면내시경 영상에서 폐쇄가 발생하는 Velum 영역과 OTE 영역에서 추출한 이미지(png)와 이에 대한 영상 정보와 임상정보, 세그멘테이션 정보로 작성된 라벨링데이터(json)로 구성
  1. 원천데이터 – png 포맷
원천데이터 png 포맷

  2. 라벨링데이터 – json 포맷

라벨링데이터 json 포맷

 

- 실제 예시

세부데이터 실제 예시

데이터셋 구축 담당자

수행기관(주관) : 서울대학교병원
수행기관(주관)
책임자명 전화번호 대표이메일 담당업무
이재서 02-2072-3991 csrhee@snu.ac.kr 사업총괄, 데이터 수집 및 검수
수행기관(참여)
수행기관(참여)
기관명 담당업무
가천대학교 산학협력단 데이터 가공 및 AI 모델 개발
경북대학교병원 데이터 수집 및 검수
동국대학교 산학협력단 데이터 검수 및 품질관리
부산대학교 산학협력단 데이터 수집 및 검수
삼성서울병원 데이터 수집 및 검수
에스앤유에이치벤처 데이터 가공
엠티이지 데이터 설계, 가공, 검수, 품질관리 및 AI 모델 개발
전남대학교병원 데이터 수집 및 검수
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김덕석 02-859-3585 laurent@mteg.co.kr
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