KR100593055B1

KR100593055B1 - Ｔｗ2 영상의 기하학적 특성값 정의를 이용한 뼈 나이 측정방법 및 장치

Info

Publication number: KR100593055B1
Application number: KR1020050128571A
Authority: KR
Inventors: 김회율; 장석환; 최재규
Original assignee: 학교법인 한양학원
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2006-06-28
Also published as: KR20060008849A

Abstract

TW2 영상의 기하학적 특성값 정의를 이용한 뼈 나이 측정 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 뼈 나이 측정 장치는, 촬상된 영상 정보, 복수의 TW2 영상 정보 및 각 TW2 영상 정보에 상응하는 특성값 및 가중치를 저장하는 저장부 및 미리 설정된 방식에 따라 영상 정보로부터 n(자연수)개의 기하학적 특성값을 산출하고, 산출된 각각의 기하학적 특성값을 이용하여 TW2 영상 정보 중 가장 근접한 특성값을 가지는 n개의 TW2 영상을 추출하며, 추출된 n개의 TW2 영상에 상응하는 가중치들을 합산한 뼈 나이값을 산출하는 프로세서부를 포함한다. 본 발명에 의해 신속하고 정확한 뼈 나이 측정이 가능하다.

TW2, 뼈 나이, 특성값, X-ray, 손뼈.

Description

ＴＷ2 영상의 기하학적 특성값 정의를 이용한 뼈 나이 측정 방법 및 장치{Method and apparatus for evaluation of skeletal malformation using geometric characteristic value definition of TW2 image}

도 1은 본 발명에 따른 TW2 영상의 기하학적 특성값 정의를 이용한 뼈 나이 측정장치의 구성도,

도 2는 사람의 손뼈의 구조를 도시한 도면,

도 3은 TW2에 수록된 종단 지골의 영상을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 TW2 영상의 기하학적 특성값 정의를 이용한 뼈 나이 측정방법이 수행되는 과정을 도시한 흐름도,

도 5는 지골의 경우 기하학적 특성값을 산출하는 과정에 대한 세부 흐름도,

도 6은 척골의 경우 기하학적 특성값을 산출하는 과정에 대한 세부 흐름도,

도 7은 요골의 경우 기하학적 특성값을 산출하는 과정에 대한 세부 흐름도,

도 8a 내지 도 8c는 지골의 경우 기하학적 특성값을 산출하는 방법을 설명하기 위해 지골의 촬영한 영상을 나타낸 도면,

도 9a 및 도 9b는 척골의 경우 기하학적 특성값을 산출하는 방법을 설명하기 위해 척골의 촬영한 영상을 나타낸 도면,

도 10a 및 도 10b는 요골의 경우 기하학적 특성값을 산출하는 방법을 설명하기 위해 요골의 촬영한 영상을 나타낸 도면,

도 11은 5 개의 뼈 항목을 이용하여 뼈 나이를 측정한 경우의 평가결과와 실제 뼈 나이와의 관계를 통계적으로 도시한 그래프이다.

<주요 도면부호에 관한 간단한 설명>

10 : 촬상부,

20 : 저장부,

30 : 프로세서,

40 : 출력부,

본 발명은 뼈 나이의 측정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 TW2에 수록된 영상의 기하학적 특성값을 정의하여 촬상된 뼈의 이미지의 기하학적 특성값을 디지털 영상 처리기법으로 분석하여 촬상된 뼈의 나이를 평가하는 TW2 영상의 기하학적 특성값 정의를 이용한 뼈 나이 측정방법에 관한 것이다.

뼈 나이의 평가는 소아과에서 자주 진료하는 과목 중에 하나이다. 소아의 왼쪽 손을 X-Ray를 이용해 촬영한 다음 그 영상을 갖고 뼈 나이를 평가한다. 뼈 나 이 평가는 소아가 정상적으로 발육하는지 확인할 수 있는 중요한 지표이다. 만약 실제 나이와 측정한 뼈 나이 사이에 큰 차이가 보이면, 뼈 성장의 비정상적인 요소(당뇨병, 유전적 질병 등)가 있는 것으로 판단해 적절한 치료를 할 수 있다. 왼쪽 손을 촬영한 X-ray 영상에서 뼈 나이를 평가하는 방법은 Atlas 매칭 방법과 TW2 매칭 방법이 있다.

Atlas 매칭 방법은 미국의 Greulich와 Pyle가 제안한 방법으로 왼쪽 손의 방사선 영상을 나이와 성별에 따라 정리한 Atlas 패턴 그룹의 방사선 영상들이 수록된 책을 갖고 평가한다. 소아의 X-ray 영상의 전체적인 모양과 가장 비슷한 영상을 의사가 직접 눈으로 Atlas 패턴 그룹에서 나온 책에서 찾아 뼈 나이를 평가한다. 현재 뼈 나이를 평가하는 의사의 76%가 이 방법을 사용하고 있다. 그러나 Atlas 매칭 방법은 의사의 숙련 정도나 사람들마다 뼈 성장의 편차가 발생하기 때문에 뼈 나이를 평가하는 과정에서 오차가 발생할 가능성이 매우 높다.

뼈 나이를 평가하는 또 다른 방법은 영국의 Tanner and Whitehouse 가 제안한 TW2 방법이 있다. 이 방법은 Atlas 매칭 방식처럼 뼈 전체 영상의 유사성을 보지 않고 왼쪽 손 각 뼈를 하나씩 TW2 그룹에서 출간된 책에 있는 영상과 비교한다. Atlas 매칭에서는 뼈 전체영상에서 유사도를 분석하는데 비해 TW2방법에서는 각각의 뼈를 분리해 특징을 분석하기 때문에 Atlas 매칭 방법에 비해 더 정확한 뼈 나이 측정이 가능하다. 그러나 Atlas 방식에 비해 뼈 나이를 평가하는데 더 많은 시간이 걸리는 단점 때문에 현재 많이 사용되지 못하고 있다.

이러한 Atlas 또는 TW2를 이용한 뼈 나이 추정 방법은 판독 전문의가 영상의 유사도를 육안으로 확인하여 뼈 나이를 평가하기 때문에 뼈 나이에 대한 신뢰성이 떨어지고, 뼈 나이를 추정하는데 많은 시간이 걸리는 단점을 갖고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 1972년 Stanley M.Garn은 "Metacarpophalangeal Length in the Evaluation of Skeletal Malformation," 이라는 논문을 발표하였다. 그러나 이 방법은 단순히 뼈의 절대 길이만을 측정해 뼈 나이를 평가하려고 시도하여 백인 중산층에서 제한적으로만 사용될 수 있는 방법이었다.

따라서, 이러한 종래의 뼈 나이 평가방법들의 불합리를 극복하고, 이러한 뼈 나이 평가방법을 프로그램적으로 구현하여 신속하면서도 정확한 뼈 나이 평가방법에 대한 요구가 높아지고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은 손뼈를 구성하는 각 항목에 대한 기하학적 특성값을 정의함으로써 신속하면서도 정확하게 TW2에 수록된 영상을 이용하여 뼈 나이를 측정할 수 있도록 하는 뼈 나이 측정방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따르면, TW2 영상의 기하학적 특성값 정의를 이용한 뼈 나이 측정 장치가 제공된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 TW2 영상의 기하학적 특성값 정의를 이용한 뼈 나이 측정 장치는, 촬상된 영상 정보, 하나 이상의 TW2 영상 정보 및 각 TW2 영상 정보에 상응하는 특성값 및 가중치를 저장하는 저장부; 및 상기 촬상된 영상 정보로부터 복수의 특성값을 산출하고, 산출된 각각의 특성값을 이용하여 상기 하나 이상의 TW2 영상 정보 중 가장 근접한 특성값을 가지는 복수의 TW2 영상을 추출하며, 추출된 복수의 TW2 영상에 상응하는 가중치들을 합산한 뼈 나이값을 산출하는 프로세서부를 포함할 수 있다.

상기 영상 정보는 방사선 촬영 장치에 의해 촬상된 것일 수 있다.

상기 촬상된 영상 정보는 적어도 5개 이상의 뼈 영상들로 구성되고, 상기 특성값은 상기 뼈 영상들에 상응하여 추출될 수 있다. 여기서, 상기 뼈 영상은 지골(Phalange) 영상, 척골(Radius) 영상, 요골(Ulna) 영상 등 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 뼈 영상이 지골 영상인 경우, 상기 프로세서부는 상기 특성값을 산출하기 위하여, 지골뼈 영역의 길이, 성장판 영역의 길이 및 인접 뼈 영상과의 거리를 산출한 후 상기 인접 뼈 영상과의 거리에 대한 상기 지골뼈 영상 및 성장판 영상의 상대적 비율을 산출할 수 있다.

또는, 상기 뼈 영상이 척골 영상인 경우, 상기 프로세서부는 상기 특성값을 산출하기 위하여, 척골 첨필(Radius styloid) 영역의 길이 및 척골 영역의 길이를 산출한 후 상기 척골 영역의 길이에 대한 상기 척골 첨필 영역의 길이의 상대적 비율을 산출할 수 있다. 여기서, 상기 상대적 비율이 미리 설정된 기준값 이상인 경우, 상기 프로세서부는 상기 특성값을 산출하기 위하여, 상기 척골 첨필 영역의 세 꼭지점을 연결하는 직각 삼각형을 생성한 후 상기 직각 삼각형의 가장 짧은 변의 길이에 대한 나머지 두 변의 상대적 길이를 더 산출할 수 있다. 상기 미리 설정된 기준값은 남자의 경우는 55%, 여자의 경우는 58%일 수 있다.

또는, 상기 뼈 항목이 요골 영상인 경우, 상기 프로세서부는 상기 특성값을 산출하기 위하여, 요골 첨필(Ulna styloid) 영역의 길이 및 요골 영역의 길이를 산출한 후 상기 요골 영역의 길이에 대한 상기 요골 첨필의 길이의 상대적 비율을 산출할 수 있다. 여기서, 상기 상대적 비율이 미리 설정된 기준값 이상인 경우, 상기 프로세서부는 상기 특성값을 산출하기 위하여, 상기 요골 첨필 영역의 상단점과 요골 영역의 하단 양 끝점을 연결하는 삼각형을 생성한 후 상기 삼각형의 가장 짧은 변의 길이에 대한 나머지 두 변의 상대적 길이를 더 산출할 수 있다. 상기 미리 설정된 기준값은 남자의 경우는 50%, 여자의 경우는 60%일 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 측면에 따르면, TW2 영상의 기하학적 특성값 정의를 이용한 영상 정보 해석 방법 및/또는 그 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 TW2 영상의 기하학적 특성값 정의를 이용한 영상 정보 해석 방법은, (a) 손뼈 영상이 촬상된 영상 정보를 입력받는 단계; (b) 미리 설정된 방식에 따라 상기 영상 정보를 분석하여 상기 손뼈 영상에 상 응하는 기하학적 특성값을 산출하는 단계; (c) 미리 저장된 하나 이상의 TW2 영상 중에서 상기 산출된 특성값과 가장 근접하는 특성값을 갖는 TW2 영상을 추출하는 단계; (d) 상기 추출된 TW2 영상에 상응하는 가중치를 합산하는 단계; 및 (e) 상기 합산값에 기초하여 상기 손뼈 영상에 상응하는 뼈 나이값를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 단계 (c)는, 미리 저장된 하나 이상의 TW2 영상 각각의 특성값을 추출하는 단계; 상기 산출된 기하학적 특성값과 상기 추출된 TW2 영상의 특성값을 비교하는 단계; 및 상기 산출된 기하학적 특성값에 가장 근접한 특성값을 가지는 TW2 영상을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 손뼈 영상은 적어도 5개 이상의 뼈 영상들로 구성되고, 상기 기하학적 특성값은 상기 뼈 영상들에 상응하여 추출될 수 있다.

상기 뼈 영상은 지골(Phalange) 영상, 척골(Radius) 영상, 요골(Ulna) 영상 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 뼈 영상이 지골 영상인 경우 상기 단계 (b)는, 지골뼈 영역의 길이를 산출하는 단계; 성장판 영역의 길이를 산출하는 단계; 인접 뼈 영상과의 거리를 산출하는 단계; 및 상기 인접 뼈 영상과의 거리에 대한 상기 지골뼈 영상 및 성장판 영상의 상대적 비율을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 뼈 영상이 척골 영상인 경우 상기 단계 (b)는, 척골 첨필(Radius styloid) 영역의 길이를 산출하는 단계; 척골 영역의 길이를 산출하는 단계; 및 상 기 척골 영역의 길이에 대한 상기 척골 첨필 영역의 길이의 상대적 비율을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 상대적 비율이 미리 설정된 값 이상인 경우, 상기 척골 첨필 영역의 세 꼭지점을 연결하는 직각 삼각형을 생성하는 단계; 및 상기 직각 삼각형의 가장 짧은 변의 길이에 대한 나머지 두 변의 상대적 길이를 산출하는 단계가 더 포함될 수 있다. 상기 미리 설정된 값은 남자의 경우는 55%, 여자의 경우는 58%일 수 있다.

상기 뼈 항목이 요골 영상인 경우 상기 단계 (b)는, 요골 첨필(Ulna styloid) 영역의 길이를 산출하는 단계; 요골 영역의 길이를 산출하는 단계; 및 상기 요골 영역의 길이에 대한 상기 요골 첨필의 길이의 상대적 비율을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 상대적 비율이 미리 설정된 값 이상인 경우, 상기 요골 첨필 영역의 상단점과 요골 영역의 하단 양 끝점을 연결하는 삼각형을 생성하는 단계; 및 상기 삼각형의 가장 짧은 변의 길이에 대한 나머지 두 변의 상대적 길이를 산출하는 단계가 더 포함될 수 있다. 상기 미리 설정된 값은 남자의 경우는 50%, 여자의 경우는 60%일 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 영상 정보 해석 방법을 수행하기 위해 컴퓨터에서 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 컴퓨터에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서, 손뼈 영상이 촬상된 영상 정보를 입력받는 단계; 상기 영상 정보를 분석하여 상기 손뼈 영상에 상응하는 복수의 특성값을 산출하는 단계; 상기 산출된 각각의 특성값을 이용하여 미리 저장된 하나 이상의 TW2 영상 정보 중 가장 근접한 특성값을 갖는 복수의 TW2 영상을 추출하는 단계; 상기 추출된 복수의 TW2 영상에 상응하는 가중치들을 합산하는 단계; 및 상기 합산값에 기초하여 상기 손뼈 영상에 상응하는 뼈 나이값을 산출하는 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 TW2 영상의 기하학적 특성값 정의를 이용한 뼈 나이 측정방법을 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다

도 1은 본 발명에 따른 TW2 영상의 기하학적 특성값 정의를 이용한 뼈 나이 측정장치의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 TW2 영상의 기하학적 특성값 정의를 이용한 뼈 나이 측정장치는 촬상부(10), 저장부(20), 프로세서(30) 및 출력부 (40)를 포함하여 구성된다.

촬상부(10)는 신체 내부의 뼈의 구조를 촬영하기 위한 것으로서, 방사선 촬영 장치가 주로 사용된다.

저장부(20)는 촬상부(10)에서 촬상한 영상 정보, TW2 영상 정보 및 그 특성값 정보, 본 발명에 따른 뼈 나이 측정방법을 수행하기 위한 프로그램 등이 저장되어 있는 것이다. 저장부(20)로는 SRAM, DRAM 등의 휘발성 메모리와 ROM 등의 비휘발성 메모리가 사용될 수 있다.

프로세서(30)는 촬상부(10), 저장부(20) 및 출력부(40)를 제어하고, 본 발명에 따른 뼈 나이 측정방법을 실행하는 부분이다. 프로세서(30)는 촬상된 영상으로부터 기하학적 특성값을 산출하고, 이를 TW2 영상의 특성값과 비교하여 가장 근접한 TW2 영상을 선택한다. 프로세서(30)는 모든 뼈 항목에 대하여 선택된 TW2 영상의 가중치를 합산하여 촬영된 손뼈의 나이를 산출한다.

출력부(40)는 산출된 결과를 출력하기 위한 것으로서, CRT, LCD, PDP 등이 사용될 수 있다.

도 2는 사람의 손뼈의 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 TW2에 수록된 영상 중에서 종단 지골의 영상을 예시적으로 나타낸 도면이다.

TW2는 왼 쪽 손뼈를 16개 항목으로 구분해 도 3과 같이 연령대에 따라 뼈를 B∼I의 8개 항목으로 구분해 표준 뼈 영상을 수록한 뼈 나이 판별 지침서이다. 성별에 따라 뼈의 성장속도가 다르기 때문에 B∼I 표준 영상이 남녀로 구분되어 수록 되어있다. 도 3에서 B에 가까울수록 뼈 나이가 어리고, I에 가까울수록 뼈 나이가 많아진다. 실제 뼈 나이 측정은 TW2에 수록된 영상과 방사선 사진을 일일이 비교하면서 가장 비슷한 B∼I를 찾아 구분하고, TW2 책에 수록된 해당 영상의 가중치를 갖고 20 Bones, Carpals, RUS 스코어 방법을 사용해 뼈 나이를 평가한다.

뼈 나이를 평가하는 방법에 대해 설명하면, 왼쪽 손뼈의 방사선 사진 촬영한 후, TW2에 수록된 해당 영상과 유사도를 비교해 B∼I로 각각의 뼈 이미지를 구분한다. 그 다음, TW2에 수록된 가중치를 이용해 20Bones, Carpals, RUS 스코어를 이용해 뼈 나이를 판별한다.

20Bones 방법은 손에 있는 20개 뼈 모두를 TW2영상과 모두 비교한 후 각각의 가중치를 더하는 방법으로서, 뼈 나이 평가 방법 중 가장 정확한 값을 얻을 수 있지만 시간이 많이 걸린다.

Carpal 스코어 방법은 도 2의 B 영역 근처에 몰려 있는 8개의 뼈를 이용해 뼈 나이를 측정하는 방법이다. 이 방법을 사용하면 측정방법이 비교적 간단한 장점이 있으나, 8세 이상의 뼈 나이 추정이 힘들다는 문제점이 있다..

RUS 스코어 방법은 Carpal을 제외한 나머지 뼈들의 가중치를 더해 뼈 나이를 측정하는 방법이다. 이 방법에 의할 경우에는 3세 미만의 뼈 나이 측정에서 상당히 큰 오차를 발생시킨다.

따라서, 일반적으로 뼈 나이 판별을 위해 8세 미만의 유아일 경우 Carpal 스코어 방법을 사용하며, 8세 이상의 경우에는 RUS 스코어 방법을 사용하는 것이 가장 정확한 뼈 나이를 평가할 수 있는 방법이다.

본 실시예에서는 이러한 각 방법의 장단점을 고려하여, 3개의 지골(Distal Phalange, Middle Phalange and Proximal Phalange)과 척골(Radius) 및 요골(Ulna)의 5개의 뼈 항목의 기하학적 특성값을 정의하여 뼈 나이를 측정하는 방법을 사용하였다. 후술하는 바와 같이, 5개의 뼈 항목만을 이용하더라도 상당히 정확한 측정 결과를 얻을 수 있다. 그러나, 이는 단지 실행 프로그램의 간단화 및 설명의 간단을 기하기 위한 것으로서, 더욱 간단히 한, 두 개의 뼈 항목만으로(예를 들면, 1개의 지골과 척골 등) 뼈 나이를 측정하는 것도 가능하고, 보다 정밀한 측정을 위해서 나머지 11개의 뼈 항목 전체에 대해서 기하학적 특성값을 정의하여 뼈 나이를 측정하는 것도 가능함은 물론이다.

도 4는 본 발명에 따른 TW2 영상의 기하학적 특성값 정의를 이용한 뼈 나이 측정방법이 수행되는 과정을 도시한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 우선, 촬상부(10)가 왼쪽 손뼈를 촬상한다(S400).

프로세서(30)는 저장부(20)에 저장된 뼈 나이 측정 프로그램을 실행하여 뼈 항목의 기하학적 특성값을 산출한다(S410). 특성값의 산출 과정은 도 5 내지 도 7에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

그 다음, 프로세서(30)는 저장부(20)에 저장되어 있는 TW2 영상의 특성값을 추출한다(S420). 저장부(20)에는 미리 산출된 TW2 영상들에 대한 특성값들이 저장되어 있다.

프로세서(30)는 해당 뼈 항목에 대하여 TW2 영상의 특성값들과 산출된 특성 값을 비교하여 가장 근접한 TW2 영상을 선택한다(S430). 또는, 도 4에 도시된 바와 같이, TW2 영상의 특성값과 산출된 특성값의 차가 미리 설정된 오차범위 이내인 경우 해당 TW2 영상을 선택하도록 하는 것도 가능하다.

소정의 뼈 항목들에 대응되는 TW2 영상이 모두 선택되면, 선택된 TW2 영상에 주어진 가중치를 모두 합산한 후, 이에 기초하여 손뼈의 나이를 산출한다.(S440, S450). 즉, TW2에 수록된 표에서 가중치의 합산값에 해당하는 뼈 나이가 산출되게 된다.

도 5는 지골(Phalange)의 기하학적 특성값을 산출하는 과정에 대한 세부 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 우선, 지골 뼈의 길이가 계산된다(S500). 지골 뼈의 길이는 지골 하단부의 가로 폭의 길이로 산출된다.

그 다음, 지골 하단의 성장판의 가로 폭의 길이가 계산된다(S510).

그 다음, 지골과 인접 뼈 항목과의 거리 즉, 사이 공간의 폭이 계산된다(S520).

최종적으로, 상기 사이 공간의 폭에 대한 지골 뼈의 길이 및 성장판의 길이가 상대적으로 산출된다. 예를 들어, 지골뼈의 길이가 2cm, 성장판의 길이가 2.4cm이고, 사이 공간의 폭이 0.2라고 가정하면, 지골뼈의 상대적 길이는 2/0.2 = 10이고, 성장판의 상대적 길이는 2.4/0.2 = 12가 된다.

상기와 같이 산출된 상대적 길이를 특성값으로 하여 저장부(20)에 저장되어 있는 TW2의 특성값과 비교하여 가장 근접한 TW2 영상을 찾게 된다.

도 6은 척골(Radius)의 경우 기하학적 특성값을 산출하는 과정에 대한 세부 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 우선, 척골의 상부에 위치한 척골 첨필(Radius styloid)의 길이가 산출된다(S600).

그 다음, 척골의 길이가 산출된다(S610).

척골 첨필 및 척골의 길이가 계산되면, 척골 첨필의 점유율이 산출된다(S620). 척골 첨필의 점유율은 척골에 대한 척골 첨필의 상대적 비율을 백분율로 하여 산출된다. 예를 들어, 척골 첨필의 길이가 1cm이고, 척골의 길이가 3cm라면 점유율은 대략 33.3%가 된다.

만일, 산출된 점유율이 미리 설정된 값(즉, 기준값) 이상인 경우 척골 첨필의 세 꼭지점을 연결하는 직각 삼각형을 만든다(S630). 본 실시예에서는 산출된 점유율이 남자의 경우 55%, 여자의 경우 58% 이상인 경우에는 산출된 특성값에 따른 뼈 나이 측정결과가 정확하지 않으므로, 이하의 방법으로 특성값을 산출한다.

생성된 직각 삼각형에서 가장 짧은 변에 대한 나머지 두 변의 상대적 길이를 산출한다(S640). 산출된 두 변의 상대적 길이가 척골의 특성값이 된다.

도 7은 요골(Ulna)의 경우 기하학적 특성값을 산출하는 과정에 대한 세부 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 우선, 요골의 상부에 위치한 요골 첨필(Ulna styloid)의 길이가 산출된다(S700).

그 다음, 척골의 길이가 산출된다(S710).

요골 첨필 및 요골의 길이가 계산되면, 요골 첨필의 점유율이 산출된다(S720). 요골 첨필의 점유율은 요골에 대한 요골 첨필의 상대적 비율을 백분율로 하여 산출된다. 예를 들어, 요골 첨필의 길이가 1cm이고, 요골의 길이가 3cm라면 점유율은 대략 33.3%가 된다.

만일, 산출된 점유율이 미리 설정된 값(즉, 기준값) 이상인 경우 요골 첨필의 상단점과 요골 하단의 양 끝점을 연결하는 삼각형을 만든다(S730). 본 실시예에서는 산출된 점유율이 남자의 경우 50%, 여자의 경우 60% 이상인 경우에는 산출된 특성값에 따른 뼈 나이 측정결과가 정확하지 않으므로, 이하의 방법으로 특성값을 산출한다.

생성된 삼각형에서 가장 짧은 변에 대한 나머지 두 변의 상대적 길이를 산출한다(S740). 산출된 두 변의 상대적 길이가 요골의 특성값이 된다.

이하에서는 도 8 내지 도 10을 참조하여 각 뼈 항목의 영상을 통해 상술한 특성값 산출방법을 설명하기로 한다.

도 8a 내지 도 8c는 지골의 경우 기하학적 특성값을 산출하는 방법을 설명하기 위해 지골을 촬영한 영상을 나타낸 도면이다.

도 8a내지 도 8c에서 각 지골의 기하학적 특성값을 산출하는 방법은 동일하므로 도 8a를 참조하여 설명한다.

도 8a에서 평행한 두 직선 중에서 상측 직선의 길이(100)가 말단 지골의 길이에 해당하고, 하측 직선의 길이(110)가 성장판의 길이에 해당한다. 그리고, 그 하측의 말단 지골(Distal Phalange)과 중지골(Middle Phalange) 사이의 공간(120)이 사이 공간의 길이에 해당한다.

따라서, 각 직선(100, 110 및 120)의 길이를 측정한 후, 직선 120에 대한 직선 100 및 110의 상대적 길이를 계산한 값이 말단 지골의 기하학적 특성값이 된다.

도 9a 및 도 9b는 척골의 경우 기하학적 특성값을 산출하는 방법을 설명하기 위해 척골을 촬영한 영상을 나타낸 도면이다.

우선, 도 9a를 참조하면, 평행한 두 직선 중에서 상측 직선의 길이(130)가 척골 첨필의 길이에 해당하고, 하측 직선의 길이(140)가 척골의 길이에 해당한다.

따라서, 각 직선(130 및 140)의 길이를 측정한 후, 직선 140에 대한 직선 130의 점유율을 계산한 값이 척골의 기하학적 특성값이 된다.

상술한 바와 같이, 만일 산출된 점유율이 남자의 경우 55%, 여자의 경우 58%를 넘지 않으면, 산출된 점유율이 바로 척골의 기하학적 특성값이 되나, 점유율이 그 이상인 경우에는 도 9b와 같이 특성값을 산출한다.

도 9b에 도시된 바와 같이 척골 첨필의 상단점과 하단 양 끝점을 연결하는 직각 삼각형을 만든 후, 세 직선(150, 160 및 170)의 길이가 산출된다. 그러면, 가장 짧은 직선을 길이에 대한 나머지 두 변의 상대적 길이가 특성값이 된다.

도 10a 및 도 10b는 요골의 경우 기하학적 특성값을 산출하는 방법을 설명하기 위해 요골을 촬영한 영상을 나타낸 도면이다.

우선, 도 10a를 참조하면, 평행한 두 직선 중에서 상측 직선의 길이(180)가 요골 첨필의 길이에 해당하고, 하측 직선의 길이(190)가 요골의 길이에 해당한다.

따라서, 각 직선(180 및 190)의 길이를 측정한 후, 직선 190에 대한 직선 180의 점유율을 계산한 값이 요골의 기하학적 특성값이 된다.

상술한 바와 같이, 만일 산출된 점유율이 남자의 경우 50%, 여자의 경우 60%를 넘지 않으면, 산출된 점유율이 바로 척골의 기하학적 특성값이 되나, 점유율이 그 이상인 경우에는 도 10b와 같이 특성값을 산출한다.

도 10b에 도시된 바와 같이 요골 첨필의 상단점과 요골 하단의 양 끝점을 연결하는 삼각형을 만든 후, 세 직선(200, 210 및 220)의 길이가 산출된다. 그러면, 가장 짧은 직선을 길이에 대한 나머지 두 변의 상대적 길이가 특성값이 된다.

도 11은 TW2 영상에 대한 기하학적 특징점 정의 방법의 타당성을 검증하기 위해 종합 병원에서 최근에 촬영한 방사선 사진 73개의 이미지를 사용해 실험을 한 결과이다. 도 11의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 실험 영상의 95% 이상은 본 발명에서 제안된 방법으로 B∼I를 구분해 뼈 나이를 측정할 수 있었다. 실험 결과의 정확도를 확인하기 위해 소아 뇌 분비 학회의 권위자가 평가한 뼈 나이와 비교 해 정확도를 확인하였다.

도 11에서 그래프의 가로축은 실험 데이터의 개수이며, 세로축은 1∼20살 범위의 뼈 나이이다. 본 발명에서 제안한 방법으로 평가한 뼈 나이를 기준으로 전문의가 판독한 내용을 표시하였다. 회색 실선은 전문의가 판독한 뼈 나이를 검은색 실선은 발명에서 제안된 방법을 이용해 평가한 뼈 나이를 표시한 것이다. 73개의 이미지에서 전문의가 판독한 뼈 나이와 본 발명에서 제안된 특징점을 적용한 뼈 나이 사이에 평균 1.00살(표준편차 0.59)의 뼈 나이 차이가 발생했다. 보통 뼈 나이는 1∼2살의 오차는 정상 범위 안에 드는 것으로 간주되기 때문에 실험 결과 1살의 오차가 발생한다는 것은 임상에서 이용되는데 큰 문제가 되지 않는 것으로 판단된다.

상술한 바와 같이, 본 그래프는 5개의 뼈 항목에 대한 손뼈의 나이 측정방법에 따른 결과를 나타낸 것이며, 실시예에 따라서 그 이하 또는 그 이상의 뼈 항목에 대해서 손뼈의 나이를 측정하여 그 정확도를 조절할 수 있음은 물론이다.

비록 본 실시예에서는 왼쪽 손뼈에 한정하여 예시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고, 오른쪽 손뼈나 발 뼈에도 적용 가능함은 물론이다.

또한, 기하학적 특징점을 산출하는 방법은 본 실시예에서 제안한 방법 외에도 여러 가지 방법이 있을 수 있으며, 이러한 방법들은 본 발명의 사상적 범위 내에서 당업자에 의해 용이하게 도출될 수 있는 사항이다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 손뼈를 구성하는 각 항목에 대한 기하학적 특성값을 정의함으로써 신속하면서도 정확하게 TW2에 수록된 영상을 이용하여 뼈 나이를 측정할 수 있도록 하는 뼈 나이 측정방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 경제적 측면에서 뼈 나이 평가의 원가가 낮아져, 모든 소아과 진료에 필수 항목으로 지정할 수 있고 이로 인해 소아과 병원의 수입이 발생할 수 있을 것이다. 또한, 국내 업체가 개발한 PACS에 뼈 나이 자동 측정 시스템을 장착하여 국내 PACS 업체의 경쟁력 강화를 할 수 있을 것이다.

사회적 측면으로는 중·소형 병원에서도 뼈 나이를 신뢰성 있게 측정할 수 있게 되므로, 소아과 진료 서비스의 향상을 기대할 수 있다.

기술적인 측면은 의료 영상에 대한 강인한 분할 기술을 확보하여 다른 의료 기술 분야에 활용 가능하며, 뼈 나이를 측정할 수 있는 디지털 데이터 베이스를 확보(TW2 방법)할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims

뼈 나이 측정 장치에 있어서,

촬상된 영상 정보, 하나 이상의 TW2 영상 정보 및 각 TW2 영상 정보에 상응하는 특성값 및 가중치를 저장하는 저장부; 및

상기 촬상된 영상 정보로부터 복수의 특성값을 산출하고, 산출된 각각의 특성값을 이용하여 상기 하나 이상의 TW2 영상 정보 중 가장 근접한 특성값을 가지는 복수의 TW2 영상을 추출하며, 추출된 복수의 TW2 영상에 상응하는 가중치들을 합산한 뼈 나이값을 산출하는 프로세서부를 포함하는 뼈 나이 측정 장치.
제1항에 있어서,

상기 영상 정보는 방사선 촬영 장치에 의해 촬상된 것을 특징으로 하는 뼈 나이 측정 장치.
제1항에 있어서,

상기 촬상된 영상 정보는 적어도 5개 이상의 뼈 영상들로 구성되고, 상기 특성값은 상기 뼈 영상들에 상응하여 추출되는 것을 특징으로 하는 뼈 나이 측정 장치.
제3항에 있어서,

상기 뼈 영상은 지골(Phalange) 영상, 척골(Radius) 영상, 요골(Ulna) 영상 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 나이 측정 장치.
제4항에 있어서,

상기 뼈 영상이 지골 영상인 경우, 상기 프로세서부는 상기 특성값을 산출하기 위하여, 지골뼈 영역의 길이, 성장판 영역의 길이 및 인접 뼈 영상과의 거리를 산출한 후 상기 인접 뼈 영상과의 거리에 대한 상기 지골뼈 영상 및 성장판 영상의 상대적 비율을 산출하는 것을 특징으로 하는 뼈 나이 측정 장치.
제4항에 있어서,

상기 뼈 영상이 척골 영상인 경우, 상기 프로세서부는 상기 특성값을 산출하기 위하여, 척골 첨필(Radius styloid) 영역의 길이 및 척골 영역의 길이를 산출한 후 상기 척골 영역의 길이에 대한 상기 척골 첨필 영역의 길이의 상대적 비율을 산출하는 것을 특징으로 하는 뼈 나이 측정 장치.
제6항에 있어서,

상기 상대적 비율이 미리 설정된 기준값 이상인 경우, 상기 프로세서부는 상기 특성값을 산출하기 위하여, 상기 척골 첨필 영역의 세 꼭지점을 연결하는 직각 삼각형을 생성한 후 상기 직각 삼각형의 가장 짧은 변의 길이에 대한 나머지 두 변의 상대적 길이를 더 산출하는 것을 특징으로 하는 뼈 나이 측정 장치.
제7항에 있어서,

상기 미리 설정된 기준값은 남자의 경우는 55%, 여자의 경우는 58%인 것을 특징으로 하는 뼈 나이 측정 장치.
제4항에 있어서,

상기 뼈 항목이 요골 영상인 경우, 상기 프로세서부는 상기 특성값을 산출하기 위하여, 요골 첨필(Ulna styloid) 영역의 길이 및 요골 영역의 길이를 산출한 후 상기 요골 영역의 길이에 대한 상기 요골 첨필의 길이의 상대적 비율을 산출하는 것을 특징으로 하는 뼈 나이 측정 장치.
제9항에 있어서,

상기 상대적 비율이 미리 설정된 기준값 이상인 경우, 상기 프로세서부는 상기 특성값을 산출하기 위하여, 상기 요골 첨필 영역의 상단점과 요골 영역의 하단 양 끝점을 연결하는 삼각형을 생성한 후 상기 삼각형의 가장 짧은 변의 길이에 대한 나머지 두 변의 상대적 길이를 더 산출하는 것을 특징으로 하는 뼈 나이 측정 장치.
제10항에 있어서,

상기 미리 설정된 기준값은 남자의 경우는 50%, 여자의 경우는 60%인 것을 특징으로 하는 뼈 나이 측정 장치.
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영상 정보 해석 방법을 수행하기 위해 컴퓨터에서 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 컴퓨터에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서,

손뼈 영상이 촬상된 영상 정보를 입력받는 단계;

상기 영상 정보를 분석하여 상기 손뼈 영상에 상응하는 복수의 특성값을 산출하는 단계;

상기 산출된 각각의 특성값을 이용하여 미리 저장된 하나 이상의 TW2 영상 정보 중 가장 근접한 특성값을 갖는 복수의 TW2 영상을 추출하는 단계;

상기 추출된 복수의 TW2 영상에 상응하는 가중치들을 합산하는 단계; 및

상기 합산값에 기초하여 상기 손뼈 영상에 상응하는 뼈 나이값을 산출하는 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 프로그램이 기록된 기록매체.