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김두빈,박영준,홍주완,Kim, Doo-Bin,Park, Young-Joon,Hong, Joo-Wan The Korean Society of Radiology 2022 한국방사선학회 논문지 Vol.16 No.4
본 연구에서는 저선량 흉부 CT 영상을 이용하여 VGGNet을 학습시키고 폐기종 검출 모델을 구현하고 성능을 확인하고자 한다. 연구에 사용된 저선량 흉부 CT 영상은 정상 진단 8000장, 폐기종 진단 3189장이며, 모델 학습을 위해 정상 데이터와 폐기종 데이터를 train, validation, test dataset으로 각각 60%, 24%, 16%로 무작위 추출하여 구분하였다. 학습을 위한 인공신경망은 VGGNet 중 VGG16과 VGG19를 사용하였으며, 학습이 완료된 모델 평가를 위해 정확도, 손실율, 오차 행렬, 정밀도, 재현율, 특이도, F1-score의 평가지표를 사용하였다. 폐기종 검출 정확도와 손실율은 VGG16과 VGG19 각각 92.35%, 95.88%, 0.21%, 0.09%, 정밀도는 91.60%, 96.55%, 재현율은 98.36%, 97.39%, 특이도는 77.08%, 92.72%, F1-score는 94.86%, 96.97%였다. 위의 평가지표를 통해 VGG19 모델의 폐기종 검출 성능이 VGG16 모델에 비해 우수하다고 판단된다. 본 연구를 통해 VGGNet과 인공신경망을 이용한 폐기종 검출 모델 연구에 기초자료로 사용할 수 있을 것으로 사료된다. This study aimed to learn and evaluate the effectiveness of VGGNet in the detection of pulmonary emphysema using low-dose chest computed tomography images. In total, 8000 images with normal findings and 3189 images showing pulmonary emphysema were used. Furthermore, 60%, 24%, and 16% of the normal and emphysema data were randomly assigned to training, validation, and test datasets, respectively, in model learning. VGG16 and VGG19 were used for learning, and the accuracy, loss, confusion matrix, precision, recall, specificity, and F1-score were evaluated. The accuracy and loss for pulmonary emphysema detection of the low-dose chest CT test dataset were 92.35% and 0.21% for VGG16 and 95.88% and 0.09% for VGG19, respectively. The precision, recall, and specificity were 91.60%, 98.36%, and 77.08% for VGG16 and 96.55%, 97.39%, and 92.72% for VGG19, respectively. The F1-scores were 94.86% and 96.97% for VGG16 and VGG19, respectively. Through the above evaluation index, VGG19 is judged to be more useful in detecting pulmonary emphysema. The findings of this study would be useful as basic data for the research on pulmonary emphysema detection models using VGGNet and artificial neural networks.
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