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[국내논문] 망막색소변성 데이터의 예후 예측을 위한 패턴 분류
Pattern Classification of Retinitis Pigmentosa Data for Prediction of Prognosis 원문보기

멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society, v.15 no.6, 2012년, pp.701 - 710  

김현미 (창원대학교 컴퓨터공학과) ,  우용태 (창원대학교 컴퓨터공학과) ,  정성환 (창원대학교 컴퓨터공학과)

초록
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망막색소변성(RP: Retinitis Pigmentosa)이란 가장 흔한 유전성 망막질환이다. 정상적인 사회활동을 영위하던 사람들이 이 질병으로 시력이 손상되면서 좌절과 고통을 겪는다. 또한 국가적 차원에서 이들의 경제활동이 끊김에 따라 경제활동 인구 감소에 따른 손실 또한 크다고 하겠다. 이에 망막색소변성 질환에 대한 임상 예후 정보를 제공할 수 있는 연구기반이 절실히 요구되고 있다. 본 연구는 망막색소변성 데이터에 대한 패턴 분류를 통해 예후 예측이 가능함을 제안한다. 기존에는 주로 SPSS등을 활용한 통계 처리 결과가 데이터 분석에 적용되었다. 그러나 본 연구에서는 기계학습과 자동 패턴 분류를 실험하였다. SVM(Support Vector Machine)과 여러 다양한 패턴분류기들을 실험을 위해 사용하였다. 제안한 방법은 SVM 분류기에 의하여 RP 데이터가 자동적으로 분류된 결과를 바탕으로 예후 예측이 가능함을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Retinitis Pigmentosa(RP) is a common hereditary disease. While they have been normally living, those who have this symptom feel frustration and pain by the damage of visual acuity. At the national level, the loss of the economic activity due to the reduction of economically active population will be...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 SPSS 통계툴을 활용하기 전에 전문가가 직접 진단하고 데이터를 기준(IS/OS의 존재 여부)에 따라 표 1의 세 클래스로 분류하는 절차가 반드시 필요하였다. 이에 본 연구에서는 전문가가 직접 진단하여 분류 클래스를 결정하지 않아도 기계학습으로 자동 분류가 가능한지를 실험한다. 이에 최근에 우수한 분류성능으로 얼굴 인식, 문자 인식, 의학, 생물학, 유전학 등 여러 분야에서 각광받고 있는 SVM(Support Vector Machine)을 비롯하여 MLP(Multi-Layer Perceptron), Logistic 회귀분석, 의사결정트리(decision tree) 등 여러 알고리즘들을 적용하여 분류 실험을 한다.
  • 그리하여 높은 분류 성능을 보인 패턴분류기로 망막색소변성 데이터를 학습시키고 자동 분류를 가능하게 하여 그 결과를 산출함으로써 SPSS 분석을 이전보다 신속하게 할 수 있다. 그 뿐만 아니라 망막색소변성 질환의 예후 예측에 도움을 주고자 자동 패턴 분류기의 활용을 제안한다.
  • 2장에서는 기존 연구를 살펴보고 본 연구에서 제안하는 시스템을 기술한 다음에 관련된 지식을 알아본다. 관련된 지식으로 현재 패턴 인식 분야에서 널리 쓰이고 있는 SVM에 대해 알아보겠다. 3장에서는 망막색소변성 데이터 분류 실험에 관한 실험 방법과 결과를 설명한다.
  • 제안 시스템의 잇점을 예로 들면, 부분군 클래스에 속하던 데이터들이 손상군 클래스로 얼마정도 분포되었는가를 알 수 있고 변화의 추이를 신속하게 파악할 수 있다. 이런 연구의 목적을 위한 패턴 분류 알고리즘으로 SVM을 제안한다. 그 이유는 최근에 우수한 분류 성능으로 얼굴 인식, 문자 인식, 의학, 생물학, 유전학 등 여러 분야에서 각광받고 있기 때문이다[8,9].
  • 패턴 분류기를 구현하여 얻을 수 있는 잇점으로 예후 예측의 가능성의 예를 보여주기 위한 실험을 하였다. 이를 위하여 먼저 A대학병원 안과학 교실로부터 기존 검사한 동일 환자에 대하여 재검사한 데이터를 일부 확보하였다.
  • 본 연구에서 제안하는 자동 패턴 분류기를 활용하여 의료데이터와 같은 다차원의 패턴 분류 문제를 해결할 수 있는 방안을 제시하였다. 기존 시스템과 병행하여 제안 시스템을 활용하면 좀 더 신속하고 효율적으로 진단 및 치료 후 효과를 예측하는 데에 사용될 수 있겠다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
망막색소변성(RP: Retinitis Pigmentosa)이란? 망막색소변성(RP: Retinitis Pigmentosa)이란 가장 흔한 유전성 망막질환이다. 정상적인 사회활동을 영위하던 사람들이 이 질병으로 시력이 손상되면서 좌절과 고통을 겪는다.
망막색소변성이 발생하게 되는 이유는? 망막색소변성이란 가장 흔한 유전성 망막질환으로, 안구내 신경조직인 망막의 광수용체층이 유전적 결함에 의해 변성이 발생하게 된다. 증상은 초기에는 야맹증으로 시작하여 점차 시야가 좁아져 결국에는 실명까지 이르게 된다.
망막색소변성 질환에 대한 연구가 절실히 요구되는 이유는? 망막색소변성(RP: Retinitis Pigmentosa)이란 가장 흔한 유전성 망막질환이다. 정상적인 사회활동을 영위하던 사람들이 이 질병으로 시력이 손상되면서 좌절과 고통을 겪는다. 또한 국가적 차원에서 이들의 경제활동이 끊김에 따라 경제활동 인구 감소에 따른 손실 또한 크다고 하겠다. 이에 망막색소변성 질환에 대한 임상 예후 정보를 제공할 수 있는 연구기반이 절실히 요구되고 있다.
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참고문헌 (17)

  1. 유형곤, 유전성 망막질환, 서울대학교출판문화원, 서울, 2011. 

  2. Michael A. Sandberg, Robert J. Brockhurst, Alexander R. Gaudio, and Eliot L.Berson "The Association between Visual Acuity and Central Retinal Thickness Retinitis Pigmentosa," IOVS, Vol.46, No.9, pp. 3349-3354, 2005. 

  3. S Aizawa, Y Mitamura, T Baba, A Hagiwara, K Ogata, and S Yamamoto, "Correlation Between Visual Function and Photoreceptor Inner/Outer Segment Junction in Patients with Retinitis Pigmentosa," Eye, Vol.23, No. 2, pp. 304-308, 2009. 

  4. A Oishi, A Otani, M Sasahara, H Kojima, H Nakamura, M Kurimoto, and N Yoshimura "Photoreceptor Integrity and Visual Acuity in Cystoids Macular Oedema Associated with Retinitis Pigmentosa," Eye, Vol.23, No.6, pp. 1411-1416, 2009. 

  5. Michael A. Sandberg, Robert J. Brockhurst, Alexander R. Gaudio, and Eliot L. Berson "Visual Acuity is Related to Parafoveal Retinal Thickness in Patients with Retinitis Pigmentosa and Macular Cysts," IOVS, Vol. 49, No.10, pp. 4568-4572, 2008. 

  6. Hyewon Chung, Jong-Uk Hwang, June-Gone Kim, and Young Hee Yoon, "Optical Coherence Tomography in the Diagnosis and Monitoring of Cystoid Macular Edema in Patients with Retinitis Pigmentosa," Retina, Vol.26, No.8, pp. 922-927, 2006. 

  7. Ki-Kwang Lee and Chang Hee Han, "Medical Diagnosis Problem Solving Based on the Combination of Genetic Algorithms and Local Adaptive Operations," 지능정보연구, 제14권, 제2호, pp. 193-206, 2008. 

  8. D. Nasien, S.S. Yuhaniz, and H. Haron, "Statistical Learning Theory and Support Vector Machines," Proceedings of the 2010 Second International Conference on Computer Research and Development, IEEE Computer Society, pp. 760-764, 2010. 

  9. 강선경, 소인미, 김영운, 이상설, 정성태, "SVM과 LDA를 이용한 마커 검출 및 인식의 성능 향상," 멀티미디어학회논문지, 제10권, 제7호, pp. 923-933, 2007. 

  10. Vladimir N. Vapnik, Statistical Learning Thoery, John Wiley & Sons, Hoboken, 1998. 

  11. Vladimir N. Vapnik, "An Overview of Statistical Learning thoery," IEEE Trans. on Neural Networks, Vol.10, No.5, pp. 988-999, 1999. 

  12. Richard O. Duda, Peter E. Hart, and David G. Stork, Pattern Classification(2nd ed.) , Wiley Interscience, New York, 2001. 

  13. 오일석, 패턴인식, 교보문고, 서울, 2008. 

  14. Chin-Wei Hsu,Chih-Chung Chang, and Chih- Jen Lin, A Practical Guide to Support Vector Classification, http://www.csie.ntu.edu.tw/∼cjlin/papers/guide/guide.pdf, 2010. 

  15. D. Meyer, F. Leisch, and K. Hornik, "The Support Vector Machine Under Test," Neurocom puting, Vol. 55, Issues. 1-2, pp. 169-186, 2003. 

  16. Chih-Chung Chang and Chih-Jen Lin, LIBSVM: a Library for Support Vector Machines, http://www.csie.ntu.edu.tw/∼cjlin/libsvm, 2010. 

  17. Chih-Wei Hsu and Chih-Jen Lin, "A Comparison of Methods for Multiclass Support Vector Machines," IEEE Trans. on Neural Networks, Vol.13, No.2, pp. 415-425, 2002. 

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