KR100828220B1 - 통계적 영상들을 이용한 단층촬영 측정의 슬라이스 위치 계획을 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

단층촬영 영상 장치를 오퍼레이팅하기 위한 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품에서, 표준 대상의 계획 표시를 디스플레이하고, 상기 계획 표시에 표준 영상 영역의 공간적 위치를 규정하며, 상기 표준 대상에 대한 표준 측정 프로토콜로서 상기 표준 대상에 대한 레퍼런스와 상기 표준 영상 영역의 파라미터들을 저장함으로써 표준 측정 프로토콜이 생성된다. 그 다음, 상기 표준 대상에 해당하는 검사 대상의 특징들을 나타내는 데이터를 획득하고, 상기 표준 대상의 특징들에 대한 검사 대상의 특징들의 기하학적 관계를 결정하며, 대상-특정 측정 프로토콜을 생성함으로써, 이러한 표준 측정 프로토콜이 실제 단층촬영 측정을 위한 슬라이스 위치 계획에 사용될 수 있으며, 상기 영상 영역은 상기 표준 측정 프로토콜의 수정에 의해 상기 검사 대상에 상응하게 위치된다.
단층촬영, 슬라이스, 측정 프로토콜, 스캔, 위치설정

Description

통계적 영상들을 이용한 단층촬영 측정의 슬라이스 위치 계획을 위한 방법{METHOD FOR SLICE POSITION PLANNING OF TOMOGRAPHIC MEASUREMENTS, USING STATISTICAL IMAGES}
도 1은 본 발명의 진보적 방법을 설명하기 위한 예시적인 단층촬영 영상 방식이 사용된 자기 공명 영상 장치의 개략적 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 표준 측정 프로토콜을 생성하기 위한 기본 단계들의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 표준 측정 프로토콜의 기본 구성요소들 또는 성분을 도시한다.
도 4는 뇌 스캔(뇌 표준)을 위해 본 발명에 따라 생성되는 표준 측정 프로토콜에서 표준 헤드에 대한 슬라이스 박스의 위치설정을 도시한다.
도 5는 뇌하수체 스캔(뇌하수체 표준)을 위해 본 발명에 따라 생성되는 표준 측정 프로토콜에서 표준 헤드에 대한 슬라이스 박스의 위치설정을 나타낸다.
도 6은 fMRI 스캔(fMRI 표준)을 위해 본 발명에 따라 생성되는 표준 측정 프로토콜에서 표준 헤드에 대한 슬라이스 박스의 위치설정을 나타낸다.
도 7은 간질 스캔(간질 표준)을 위해 본 발명에 따라 생성되는 표준 측정 프로토콜에서 표준 헤드에 대한 슬라이스 박스의 위치설정을 나타낸다.
도 8은 광 신경 스캔(광 신경 표준)을 위해 본 발명에 따라 생성되는 표준 측정 프로토콜에서 표준 헤드에 대한 슬라이스 박스의 위치설정을 나타낸다.
도 9는 음향 신경 스캔(음향 신경 표준)을 위해 본 발명에 따라 생성되는 표준 측정 프로토콜에서 표준 헤드에 대한 슬라이스 박스의 위치설정을 나타낸다.
도 10은 환자-특정 측정 프로토콜을 생성하기 위한 본 발명의 방법의 흐름도이다.
도 11a, 도 11b 및 도 11c는 도 10의 진보적 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면들이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 기본 필드 자석 2: 보정 코일들
3: 그래디언트 코일들 4: RF 안테나
6: 전송/수신 다이플렉서 7: 증폭기
8: 수신 채널 9: 전송 채널
17: 영상 컴퓨터 18: 시퀀스 컨트롤
19: 합성기 20: 시스템 컴퓨터
본 발명은 자기 공명(magnetic resonance) 영상 장치를 오퍼레이팅하는 프로토콜을 포함하는 단층촬영(자기 공명) 측정의 슬라이스 위치 계획을 위한 방법에 관한 것이다.
자기 공명 영상(MRI, 또는 자기 공명 단층촬영(MRT)으로 공지됨)은 핵(nuclear) 자기 공명의 물리적 현상을 기반으로 하며, 15년 이상 동안 의학계와 생물물리학계의 영상 기구(imaging modality)로서 성공적으로 이용되어 왔다. 이러한 영상 기구에서, 살아있는 환자와 같은 대상(subject)은 강하고 일정한 자기장에 노출된다. 결과적으로, 이전에 불규칙적으로 배향되었던 대상의 원자들의 핵 스핀(nuclear spin)들이 정렬된다. 그리고, 상기 대상으로 방출되는 무선 주파수(RF) 에너지가 이러한 "정렬된" 핵 스핀들을 특정 공명으로 여기시킨다. 이러한 공명은 적절한 수신 코일들에 의해 수신되는 실제 측정 신호를 발생시킨다. 그래디언트 코일들(gradient coils)에 의해 생성되는 불균일한 자기장들(그래디언트 필드들)을 이용함으로써, 검사 대상으로부터 수신되는 신호들이 모두 3개의 공간 방향들에서 공간적으로 부호화(encode)될 수 있다. 영상이 생성되어야 하는 검사 대상의 슬라이스(slice)는 자유롭게 선택될 수 있기 때문에, 육체의 단층 사진들을 모든 방향들에서 얻을 수 있다. 의학적 진단 목적들을 위한 단층촬영법으로서 자기 공명 영상은 주로 다양한 콘트래스트 용량(contrast capability)을 갖는 "비-침투(non-invasive)" 검사 기술로서 구별될 수 있다. 소프트 조직(soft tissue)을 훌륭하게 표현하기 때문에, 자기 공명 영상은 종종 x-ray 컴퓨터 단층촬영법(CT) 보다 우수한 영상 방식로서 발전되어 왔다. 자기 공명 영상은 현재 몇분의 측정 시간으로 훌륭한 영상 품질을 얻을 수 있는 스핀 에코 시퀀스들(spin echo sequences) 및 그래디언트 에코 시퀀스들(gradient echo sequences)의 사용을 기반으로 한다.
특정 자기 공명 영상 기구에서 대상에 대한 각각의 검사(스캔)가 먼저 계획되어야 한다. 이러한 계획은 펄스 시퀀스의 형태 선택, 및 선택된 펄스 시퀀스의 많은 개별 파라미터들의 선택 또는 지정(designation)을 포함한다. 펄스 시퀀스의 선택과 그것의 파라미터화는 스캔 방식과 상이한 많은 변수들을 기반으로 한다. 이러한 변수들은 특정 환자, 영상 기구의 형태, 및 얻기 원하는 자기 공명 영상의 특정 형태 및 배향과 관련된다. 얻어지는 영상은 해부학적 요소들 뿐만 아니라, 검사되는 특정 해부학적 조건 또는 의심되는 병리학적 조건에 의존한다.
임상 MR 스캐너(주사기)들을 위해, 슬라이스 위치설정(positioning)에 대한 프로토콜들이 미리 형성되지만, 이러한 프로토콜들은 수행되는 특정 검사를 위한 스캐너에서의 환자의 실제 위치설정을 기반으로 하지 않는다. 통상적으로, 프로토콜들은 통상 영상 체적(volume)의 원점이기도 한 기본 필드 자석(basic field magnet) 원점의 중심에 대해 형성되며, 바람직한 프로토콜 배향에 따라 직선적인 축, 시상면(sagittal) 또는 관상면(coronal) 슬라이스들이 선택된다. 실제 스캔을 수행하기 위해서는, 최종 슬라이스 위치가 수동으로 조정되어야 하고, 그렇치 않은 경우 슬라이스는 대상의 원하는 몸체 영역과 일치하지 않을 것이다. 이론적으로, 이러한 수동식 절차는 모든 프로토콜과 모든 환자에 대해 수행되어야 한다. 이것은 환자가 스캐너에서 소비해야 하는 시간이 늘어나고 환자를 불편하게 할 뿐만 아니라, 환자 처리속도를 느리게 한다(즉, 상기한 수동식 위치설정 없이 가능할 수 있는 주어진 시간내에서 스캔되는 환자들의 수가 더 작아지도록 한다).
통상적으로, 실제 스캔을 위한 슬라이스들의 이러한 수동식 재-정렬(re-alignment)은 미리 설정된 프로토콜에서의 슬라이스 정렬과 비교하여, 소위 로컬라이저(localizer) 프로토콜의 사용을 필요로 한다. 이것은 스캐너에서의 환자 위치설정, 로컬라이저 스캔 수행, 로컬라이저 스캔에서 얻어지는 영상들을 기초로 실제 진단상의 스캔을 위한 슬라이스들의 위치설정, 및 진단 영상들이 얻어지도록 하는 임상 또는 진단상의 스캔 수행을 포함한다.
종래의 슬라이스 위치 계획(position planning)에 있어서, 형판(template)들의 사용이 미국 특허 제6,195,409호에 기술되어 있고, 슬라이스 위치 계획에 적합한 기술들을 이용하는 의학적 영상들의 처리는 PCT 출원 WO 02/43003호에 기술되어 있다. 영상 처리에 있어서 특정한 특성의 맵핑은 PCT 출원 WO 02/098292호에 개시되어 있으며, 오브젝트 뷰(object views)의 등록은 PCT 출원 WO 01/59708호에 개시된다.
본 발명의 목적은 전술한 수동식 슬라이스 재-정렬이 없는 단층촬영 측정의 슬라이스 위치 계획을 위한 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가적인 목적은 전술한 형태의 로컬라이저 프로토콜이 필요없는 방법을 제공하는 것이다. 이러한 목적은 MR 측정의 슬라이스 위치 계획을 위한 방법에서 본 발명의 원리들에 따라 달성되며, 본 발명은 각각의 개별적인 스캔을 위해 각 개별 환자에 대한 슬라이스들을 계획하는 대신에, 특정 스캔을 위한 슬라이스 또는 슬라이스들이 스캔시 관심 기관(organ)의 상세한 기하학적 항목을 나타내는 통계적 데이터 세트를 이용하여 계획된다. 통계적 데이터세트는 관심 기관의 "표준" 영상을 나타낸다. 데이터세트는 많이 알려지고 액세스 가능한 표준 기관 아틀라스(atlas)로부터 얻어질 수 있거나, 다른 환자들로부터 이전에 얻어지고 저장된 몇몇 측정 데이터세트들을 평균함으로써 데이터 획득 시스템으로부터 생성될 수 있다. 통계적 데이터세트 또는 아틀라스는 글로벌 슬라이스-위치설정 환경에서 계획 표시(planning representation)로서 디스플레이된다. 영상 영역(기하학적 파라미터들, 시퀀스 파라미터들 등)에 대한 측정은 이러한 통계적 데이터세트를 이용하여 계획되고, 인간의 특정 "표준" 기관에 대한 표준 측정 프로토콜로서 저장된다. 표준 측정 프로토콜은 예를 들어, 데이터세트의 영상 영역의 위치, 및 인간 "표준" 기관에 관한 영상 영역의 위치에 관한 정보를 포함한다. 표준 측정 프로토콜은 또한 영상 영역에서, 슬라이스들의 개수, 슬라이스들의 배향, 슬라이스당 픽셀들의 개수, 픽셀들의 크기 등에 관한 정보를 포함한다. 표준 측정 프로토콜은 일련의 영상 영역들의 측정을 가능하게 할 수 있고, 및/또는 포화상태 영역 등에 관한 정보를 포함할 수 있다.
이러한 표준 측정 프로토콜들은 서로 다른 형태의 스캔들, 예를 들어 뇌 스캔, 뇌하수체의 스캔 및 fMRI 스캔, 간질에 대한 스캔, 광학 신경들(optical nerves)의 스캔, 또는 음향 신경들(acoustic nerves)의 스캔에 대해 각각 생성될 수 있다.
개별 환자를 검사(스캔)하기 위한 표준 측정 프로토콜을 이용하려면, 프로토콜은 환자 특정 측정 프로토콜을 생성하도록 조정 또는 수정되어야 한다. 이러한 목적을 위하여, 영상이 획득되는 환자의 기관은 예를 들어, 3D 로컬라이저 또는 자동 정렬 시퀀스를 이용하는, 제 1 저-해상도 측정에 의해 데이터 획득 시스템에서 국부화된 후, 상기 기관의 기하학적 맵핑이 수행된다. 이러한 맵핑을 위해, 환자의 기관에 대한 표준(통계적인) 기관의 기하학적 관계가 결정되어야 한다. 이것은 템플릿들을 비교함으로써, 또는 해당 데이터세트들의 상관관계에 의해 달성될 수 있다. 결과적으로, 변환 매트릭스가 전개되고, 표준 기관과 맵핑하기 위해 환자 기관의 영상을 회전, 변환, 확장 또는 수축시키는 방법을 규정한다. 상기 표준 측정 프로토콜의 영상 영역(슬라이스 박스)의 위치는 변환 매트릭스에 따라 조정된다. 이것은 환자-특정 측정 프로토콜(patient-specific measurement protocol)을 생성한다.
본 발명의 진보적 방법의 중요한 장점은 검사시에 얻어질 수 있는 높은 정도의 재현성(reproducibility)이다. 표준 영상 영역에서 개시함으로써 매번 자동으로 영상 영역이 결정되고, 즉 환자의 실제적인 해부학적 특징들(일반적으로 변하지 않음)에 따라 조정될 수 있으며, 상대적으로 긴 시간 주기만큼 분리되어 동일한 환자가 많은 회수로 스캔될 수 있기 때문에, 시간-분리된 스캔에서 각각의 영상들은 의미있는 방식으로 비교될 수 있다. 이것은 방사 요법 또는 화학요법의 과정 동안 암의 종양 크기를 모니터링하는 것과 같이, 특정 병리학 조건에 대한 순차적인 치료 목적으로 스캔들이 이루어질 때 특히 장점이 있다. 환자가 서로 분리된 시간에서 스캔될 때, 종양 크기의 실제적인 변화로 인해, 또는 하나의 영상에서 슬라이스의 배향이 다른 영상에서 슬라이스의 배향과 일치하지 않음으로 인해, 비교 결과로서 검출되는 영상들의 변화들이 발생하는 것을 신뢰할 수 있게 검출할 수 없기 때문에, 때때로 각각의 스캔들에서 얻어지는 영상들을 비교하기 어려울 수 있다. 본 발명의 진보적인 방법에 의해 달성되는 높은 정도의 재현성 때문에, 시간-분리된 영상들간에 변화들이 검출될 때, 이러한 변화들은 불일치되는 슬라이스 위치설정 때문에 생기는 변화들이 아니라, 실제 해부학적인 변화들을 나타내는 것으로 보다 신뢰할 수 있게 판단될 수 있다.
본 발명의 진보적 방법에 의해 달성되는 추가적인 장점은 영상 기구에 관한 더 많은 환자 처리량이며, 이는 각각의 단층촬영 측정을 계획하는 시간을 크게 줄임으로써 달성된다.
본 발명의 진보적 방법이 상술되었고 이하에서 보다 상세히 기술되지만, 자기 공명 영상의 관점에서, 상기 진보적 방법은 예를 들어, 컴퓨터 단층촬영 및 초음파를 포함하는 임의의 형태의 단층촬영 영상 기구에서 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 동작할 수 있는 단층촬영 영상 방식의 예로서, 대상의 자기 공명 영상을 생성하기 위한 자기 공명 영상(단층촬영) 장치를 나타낸다. 핵 자기 공명 단층촬영 장치의 구성요소들은 종래의 단층촬영 장치의 구성요소에 해당하지만, 본 발명에 따라 제어된다. 기본 필드 자석(1)은 예를 들어, 검사되는 육체의 일부분과 같은, 대상의 검사 영역에서 핵 스핀들의 극성화(정렬)를 위해 시불변 강한 자기장을 생성한다. 핵 자기 공명 측정에 요구되는 기본 자기장의 높은 균질성은 검사되는 육체 부분이 삽입되는 구형 측정 체적(M)으로 정해진다. 특히, 균질성 요구들을 지원하고, 시간-불변의 영향들을 없애도록, 강자기 물질의 보정 플레이트(shim plate)들이 적절한 장소들에 부착될 수 있다. 시간-가변 영향들은 보정 전력 공급기(15)로 구동되는 보정 코일들(2)에 의해 제거된다.
원통형 그래디언트(gradient) 코일 시스템(3)은 기본 필드 자석(1)으로 형성되고, 시스템(3)은 3개의 서브-권선들로 구성된다. 각각의 서브-권선에는 직각 좌표계의 각 방향들에 선형 그래디언트 필드(gradient field)를 생성하기 위한 증폭기(14)에 의해 전류가 공급된다. 그래디언트 필드 시스템(3)의 제 1 서브-권선은 x방향의 그래디언트(Gx)를 형성하고, 제 2 서브-권선은 y방향의 그래디언트(Gy)를 형성하고, 제 3 서브-권선은 z방향의 그래디언트(Gz)를 형성한다. 각각의 증폭기(14)는 그래디언트 펄스들의 시간-제어 발생을 위해 시퀀스 컨트롤(18)에 의해 구동되는 디지털-대-아날로그 변환기(DAC)를 갖는다.
무선 주파수 안테나(4)는 그래디언트 필드 시스템(3)내에 위치한다. 안테나(4)는 무선 주파수 전력 증폭기에 의해 방출되는 무선 주파수 펄스들을 핵을 여기시키고 검사 대상 또는 검사 대상 영역의 핵 스핀들을 정렬하기 위한 교류 자기장으로 변환한다. 무선 주파수 안테나(4)는 하나 이상의 RF 전송 코일들, 및 구성요소 코일들의 배열(바람직하게는, 선형 배열) 형태의 많은 RF 수신 코일들로 구성된다. 프로세싱 핵 스핀들로부터 진행되는 교류 필드, 즉 하나 이상의 무선 주파수 펄스들과 하나 이상의 그래디언트 펄스들로 구성되는 펄스 시퀀스에 의해 통상 형성되는 핵 스핀 에코 신호들은 또한 무선 주파수 안테나(4)의 RF 수신 코일들에 의해 전압으로 변환되고, 이러한 전압은 증폭기(7)를 통해 무선 주파수 시스템(22)의 무선 주파수 수신 채널(8)로 공급된다. 무선 주파수 시스템(22)은 또한 무선 주파수 펄스들이 자기적 핵 공명을 위해 발생되는 전송 채널(9)을 갖는다. 각각의 무선 주파수 펄스들은 시스템 컴퓨터(20)에 의해 규정된 시퀀스 컨트롤(18)의 펄스 시퀀스를 기반으로 복소수들의 시퀀스로서 디지털로 나타난다. 실수 부분 및 허수 부분으로서 이러한 복소수의 시퀀스는 각각의 입력(12)들을 통해 무선 주파수 시스템(22)의 디지털-대-디지털 변환기(DAC)로 공급되고, 상기 DAC로부터 전송 채널(9)로 공급된다. 전송 채널(9)에서, 펄스 시퀀스들은 측정 체적의 핵 스핀들의 공진 주파수에 해당하는 기본 주파수를 갖는 무선 주파수 캐리어 신호로 변조된다.
전송 모드에서 수신 모드로의 스위칭은 전송/수신 다이플렉서(diplexer: 6)를 통해 연속적으로 발생된다. 무선 주파수 안테나(4)의 RF 전송 코일은 측정 체적(M)에서의 핵 스핀들 여기 동안 무선 주파수 전력 증폭기(16)로부터의 신호들을 바탕으로 무선 주파수 펄스들을 방사하고 RF 수신 코일을 통하여 에코 신호들을 샘플링한다. 획득된 핵 자기 공명 신호들은 무선 주파수 시스템(22)의 수신 채널(8)에서 위상-감응 복조되고, 각각의 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)를 통해 측정 신호의 실수 부분과 허수 부분으로 변환되고, 출력(11)들에 각각 공급된다. 영상 컴퓨터(17)는 이러한 방식으로 획득되는 측정 데이터로부터 영상을 재구성한다. 측정 데이터, 영상 데이터, 및 제어 프로그램들의 관리는 시스템 컴퓨터(20)를 통해 연속적으로 수행된다. 제어 프로그램들을 기초로, 시퀀스 컨트롤(18)은 각각의 원하는 펄스 시퀀스들과 k-공간의 대응되는 샘플링의 발생을 모니터링한다. 특히, 시퀀스 컨트롤(18)은 그래디언트들의 미세한(tined) 스위칭, 및 정의된 위상과 진폭을 갖는 무선 주파수 펄스들의 방출을 제어할 뿐만 아니라, 핵 자기 공명 신호들의 수신을 제어한다. 무선 주파수 시스템(22)과 시퀀스 컨트롤(18)을 위한 타이밍 신호들은 합성기(19)에 의해 이용가능하게 형성된다. 핵 자기 공명 영상을 생성하기 위한 해당 제어 프로그램들의 선택, 및 생성된 핵 자기 공명 영상의 제공은 하나 이상의 픽쳐 스크린들과 키보드를 갖는 터미널(21)을 통해 연속적으로 수행된다.
본 발명의 진보적 방법은 터미널(21) 및 시스템 컴퓨터(20)를 이용하여 실행될 수 있다. 도 2의 흐름도에 도시된 방법을 실행하기 위하여, 시스템 컴퓨터(20)는 이에 저장되거나 액세스되는 해부학적 기관들의 아틀라스를 가질 수 있다. 이러한 다수의 아틀라스들은 상업적으로 이용가능하고, 및/또는 온라인상에서 액세스가능하다. 이러한 아틀라스는 많은 상이한 해부학적 기관들 각각에 대한 통계적인 데이터세트를 포함한다.
스캔을 계획하기 위해, 스캔으로 영상화되는 기관의 아틀라스 또는 통계적 데이터세트는 로딩, 액세스 또는 검색되고, 스캔의 특정 관심 필드가 지정된다. 그리고, 영상 영역이 지정되고, 입력된 적절한 파라미터들이 이러한 표준 측정 프로토콜을 형성하는데 사용된 아틀라스에 대한 레퍼런스(reference)와 함께 저장된다.
도 2에 도시된 흐름도에 따라 전개되는 각각의 스캔 형태에 대한 표준 측정 프로토콜의 기본 내용은 도 3에 나타낸다. 이러한 구성요소들은 스캔에 사용되는 펄스 시퀀스, 영상 영역의 좌표들 및 프로토콜을 형성하는데 사용된 아틀라스에 대한 레퍼런스를 포함한다. 본 발명에 사용되는 것처럼, "레퍼런스(reference)"는 임의의 형태의 적절한 지정(designation), 지표(indicator) 또는 로직 링크를 의미하며, 모든 관련 데이터가 포함되는 경우 단일 컴퓨터 파일 또는 폴더내에 사용되거나, 필요할때 서로 다른 파일들 또는 폴더들을 연계시키는데 사용될 수 있다.
스캔의 슬라이스 또는 슬라이스들이 얻어지는 영역은 "슬라이스 박스(slicebox)"로서 알려져 있다. 본 발명에 따라 형성되는 많은 상이한 표준 측정 프로토콜들에 대한 슬라이스 박스의 배향은 도 4 내지 도 9의 표준 헤드를 참조로 도시된다.
도 4는 뇌 스캔(뇌 표준)을 위한 표준 헤드(헤드 아틀라스)에 대한 슬라이스 박스의 배향을 나타낸다. 도 5는 뇌하수체의 스캔(뇌하수체 표준)을 위한 슬라이스 박스의 배향을 나타낸다. 도 6은 기능성 자기 공명 영상(fMRI 표준)을 위한 슬라이스 박스의 배향을 나타낸다. 기능성 자기 공명 영상 스캔에서, 대상은 예를 들어, 플래쉬 라이트에 의해서 주기적으로 시뮬레이션되고, 뇌 활동은 시뮬레이션에 의해 활동이 야기되는 뇌 부분에서 발생하는 증가된 산소 소비를 모니터링함으로써 검출된다.
도 7은 간질을 나타내는 뇌 증상(간질 표준)들을 검출하는 스캔을 위한 표준 헤드에 대한 슬라이스 박스의 배향을 나타낸다. 도 8은 광 신경들의 스캔(광 신경 표준)을 위한 슬라이스 박스(여기서, 도 5에서처럼 단일 슬라이스)의 배향을 나타내고, 도 9는 음향 신경들을 위한 스캔(음향 신경 표준)을 위한 슬라이스 박스를 나타낸다.
본 발명에 따른 상이한 기관들에 대한 표준 측정 프로토콜들의 형성은 "독립적인(stand alone)" 유틸리티를 가지며, 다른 목적들을 위해 사용될 수 있다. 그러나, 추가적으로 본 발명에 따라, 상기 표준 측정 프로토콜은 환자-특정 측정 프로토콜을 형성하기 위한 도 10에 도시된 방법에 사용될 수 있다. 도 10에 도시된 것처럼, 환자 데이터세트는 특정 검사를 위한 스캐너에서 환자의 실제 위치를 나타내는 자동 정렬 시퀀스로 생성된다. 환자 데이터세트는 통계적으로 분석되고, 전술한 바와 같이 생성되는 표준 측정 프로토콜들 중에서 적정한 표준 측정 프로토콜이 선택된다. 그 다음, 선택된 표준 측정 프로토콜에 참조되는 통계적 데이터세트(아틀라스)가 로딩(또는 액세스 또는 인출)된다. 그 후, 상기 통계적 데이터세트와 환자 데이터세트 사이의 맵핑을 제공하는 변환 매트릭스가 계산된다. 그 다음, 상기 표준 측정 프로토콜은 변환 매트릭스를 이용하여 특정 환자와 특정 스캔을 위한 환자-특정 측정 프로토콜로 변환된다.
도 10의 흐름도에 설명된 과정은 도 11a, 도 11b, 및 도 11c에 도시된 시퀀스에 나타낸다. 도 11a, 11b, 및 11c에 개략적으로 도시된 도면들은 원한다면, 터미널(21)의 스크린에 시각적으로 디스플레이될 수 있지만, 이러한 도면들을 오퍼레이터가 실제로 보여주는 것이 중요하지 않기 때문에, 도 11a, 11b 및 11c는 본 발명의 방법을 실행하는 동안 컴퓨터에서 발생되는 데이터 조작(data manipulation)들의 개념적 도면들로서 간주될 수 있다.
도 11a는 표준 헤드에 대해 나타낸 표준 측정 프로토콜(SMP) 슬라이스 박스를 갖는 3개의 상이한 뷰(view)들의 표준 헤드(헤드 아틀라스)를 나타낸다. 이러한 도면은 도 4 내지 도 9에 도시된 임의의 예들, 또는 몇몇 다른 기관에 대한 표준 측정 프로토콜에 해당할 수 있다.
도 11b는 헤드의 동일한 뷰들을 나타내지만, 이러한 뷰들은 스캐닝 장치에서 실제 환자의 저-해상도 스캔으로 얻어진다. 이 경우 환자 헤드인 관심 기관의 배향은 도 11a에 도시된 표준 헤드의 배향과는 확실히 상이하다. 그러나, SMP 슬라이스 박스는 도 11a의 슬라이스 박스 위치와 일치하는 위치에서 각각의 뷰에 도시된다. 환자 헤드의 실제 위치가 표준 헤드의 위치와 상이하기 때문에, SMP 슬라이스 박스는 원하는 스캔을 구성하기 위해 실제 환자 헤드에 대해 적절히 배향되지 않아도 된다.
환자 헤드와 슬라이스 박스 사이의 적절한 배향을 복원하기 위하여, 표준 헤드와 환자 헤드 사이의 맵핑을 나타내는 전술한 변환 매트릭스가 생성된다. 그 다음, 도 11b의 SMP 슬라이스 박스를 나타내는 데이터는 변환 매트릭스에 의해 연산되어, 도 11c에 도시된 변환된 슬라이스 박스를 형성할 수 있다. 이러한 변환된 슬라이스 박스는 표준 헤드에 대해 SMP 슬라이스 박스가 갖는 배향과 동일하게 환자 헤드에 대한 배향을 갖는다.
따라서, 도 11c는 도 10의 흐름도의 종료시 최종적인 환자 특정 측정 프로토콜을 나타낸다. 그 다음, 이러한 환자-특정 측정 프로토콜을 이용하여 실제 해부학적 스캔이 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 진보적 방법이 자기 공명 영상의 관점에서 설 명되었지만, 컴퓨터 단층촬영 및 초음파와 같은, 다른 형태의 단층촬영 영상에서 유사한 장점을 가지면서 사용될 수 있다.
통상의 당업자에 의해 본 발명의 변형들 및 변화들이 제안될 수 있지만, 본 발명자들의 의도는 본 기술분야에 대한 기여도 범주에 합리적이고 적절하게 부합되는 모든 변형들과 변화들을 본 발명에 부여되는 특허권내에 포함시키는 것이다.
본 발명에 의하면, 종래의 수동식 슬라이스 재-정렬이 없는 단층촬영 측정의 슬라이스 위치 계획을 위한 방법을 제공할 수 있으며, 종래의 로컬라이저 프로토콜이 필요없는 상기 방법을 제공할 수 있다.

Claims (26)

  1. 단층촬영 영상 시스템에 대한 표준 측정 프로토콜을 생성하기 위한 방법으로서,
    오퍼레이터가 상호작용할 수 있는 컴퓨터화된 인터페이스에서, 표준 대상(object)의 계획 표시(planning representation)를 디스플레이하는 단계;
    상기 인터페이스를 통해 상기 디스플레이된 계획 표시와 상호작용함으로써, 상기 표준 대상에 대해, 상기 계획 표시에 표준 단층촬영 영상 영역의 공간적 위치를 규정하는 단계; 및
    상기 표준 영상 영역과 연계되는 파라미터들 및 상기 표준 대상을 지정하는 레퍼런스(reference)를 포함하는 표준 측정 프로토콜을 생성하고 저장하는 단계
    를 포함하는 표준 측정 프로토콜 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 표준 측정 프로토콜을 생성하고 저장하는 단계는, 상기 표준 영상 영역의 공간적 위치를 규정하는 파라미터들을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 측정 프로토콜 생성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 표준 측정 프로토콜을 생성하고 저장하는 단계는, 상기 단층촬영 영상 시스템에서 상기 표준 대상에 해당하는 실제 대상의 영상을 상기 표준 영상 영역내에서 얻도록 상기 단층촬영 영상 시스템을 오퍼레이팅하기 위한 파라미터들을 상기 표준 측정 프로토콜에 포함시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 측정 프로토콜 생성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단층촬영 영상 시스템은 자기 공명 영상 장치이고, 상기 표준 측정 프로토콜을 생성하고 저장하는 단계는, 상기 자기 공명 영상 장치에서 상기 표준 대상에 해당하는 실제 대상의 영상을 상기 표준 영상 영역내에서 얻기 위해 상기 자기 공명 영상 장치에 대한 펄스 시퀀스의 지정(designation)을 포함하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 측정 프로토콜 생성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 표준 대상은 표준 해부학적 대상이고, 상기 계획 표시를 디스플레이하는 단계는, 상기 표준 해부학적 대상의 해부학적 특징들을 포함하는 상기 표준 해부학적 대상의 계획 표시를 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 측정 프로토콜 생성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 하부학적 특징들로서 상기 표준 해부학적 대상의 기하학적 특징들을 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 측정 프로토콜 생성 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 표준 해부학적 대상에 해당하는 다수의 실제 대상들의 통계적 평균으로서 상기 표준 해부학적 대상의 계획 표시를 컴파일 및 계획하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 측정 프로토콜 생성 방법.
  8. 표준 측정 프로토콜을 구동시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체로서,
    상기 저장 매체는 단층촬영 영상 장치의 동작을 제어하는 컴퓨터로 로딩할 수 있으며, 상기 표준 측정 프로토콜은 상기 단층촬영 영상 장치에 대해, 표준 대상의 표준 영상 영역의 공간적 위치, 및 상기 표준 대상을 특징화하는 지정(designation)을 규정하는, 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 표준 측정 프로토콜은 상기 표준 영상 영역의 공간적 위치를 규정하는 기하학적 파라미터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 표준 대상을 특징화하는 지정은 상기 표준 대상의 식별인 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 표준 대상의 특징화는 상기 표준 대상을 생성하는데 사용된 영상 획득 시스템의 식별을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 지정은 해부학적 특징들, 기하학적 특징들, 및 통계적 특징들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 상기 표준 대상의 특징들의 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 표준 측정 프로토콜을 이용하여 오퍼레이팅 가능한 단층촬영 영상 시스템 형태의 지정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 표준 측정 프로토콜은 자기 공명 영상 장치에서 상기 표준 대상에 해당하는 실제 대상의 영상을 상기 표준 영상 영역내에서 얻도록 상기 자기 공명 영상 장치를 오퍼레이팅하기 위한 펄스 시퀀스의 지정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  15. 단층촬영 영상 시스템에서 실제 대상의 영상 영역의 위치설정을 계획하기 위한 방법으로서,
    상기 단층촬영 영상 시스템에 실제 대상을 배치시키고, 상기 단층촬영 영상 시스템을 이용하여 상기 실제 대상의 특징들을 나타내는 데이터를 얻는 단계;
    컴퓨터에 이용가능한 표준 측정 프로토콜을 형성하는 단계 - 상기 표준 측정 프로토콜은 표준 대상을 참조하는 표준 영상 영역의 공간적 위치를 규정하고, 상기 표준 측정 프로토콜은 상기 표준 대상의 특징들을 나타내는 데이터세트를 참조함 -;
    상기 컴퓨터에서 상기 실제 대상의 특징들을 나타내는 상기 데이터세트와 상기 표준 대상의 특징들을 나타내는 상기 데이터세트로부터, 상기 실제 대상의 특징들과 상기 표준 대상의 특징들 사이의 기하학적 관계를 결정하는 단계;
    실제 대상-특정 측정 프로토콜을 생성하는 단계 - 상기 기하학적 관계에 따라 상기 표준 측정 프로토콜을 수정함으로써, 상기 영상 영역이 상기 실제 대상에 상응하게 위치됨 -; 및
    상기 단층촬영 영상 시스템의 상기 영상 영역내에서 상기 실제 대상의 영상을 얻기 위해 상기 대상-특정 측정 프로토콜을 사용하는 단계
    를 포함하는 영상 영역의 위치설정 계획 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 실제 대상은 환자이고, 상기 표준 대상은 표준 해부학적 대상이며, 상기 각각의 데이터세트들에 의해 나타나는 특징들은 해부학적 특징들인 것을 특징으로 하는 영상 영역의 위치설정 계획 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 대상-특정 측정 프로토콜을 생성하기 위해 상기 표준 측정 프로토콜을 수정하는 단계는, 상기 표준 대상에 관련된 상기 표준 영상 영역의 위치와 일치하게 상기 실제 대상에 관련된 상기 영상 영역을 위치설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 영역의 위치설정 계획 방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 표준 측정 프로토콜내에서, 상기 표준 대상을 참조하여 다양한 표준 영상 영역에 대한 각각의 공간적 위치들을 규정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 영역의 위치설정 계획 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 대상-특정 측정 프로토콜을 이용하여, 상기 다양한 표준 영상 영역들에 해당하는 상기 실제 대상의 다양한 영상들을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 영역의 위치설정 계획 방법.
  20. 제 15 항에 있어서, 상기 표준 측정 프로토콜에서 상기 표준 대상을 얻기 위해 아틀라스(atlas)를 참조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 영역의 위치설정 계획 방법.
  21. 제 15 항에 있어서, 상기 표준 대상에 해당하는 다수의 실제 대상들로부터 데이터의 통계적 컴파일로서 상기 표준 측정 프로토콜에 상기 표준 대상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 영역의 위치설정 계획 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 다수의 실제 대상들의 평균으로서 상기 표준 측정 프로토콜에 상기 표준 대상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 영역의 위치설정 계획 방법.
  23. 제 15 항에 있어서, 상기 실제 대상의 특징들을 나타내는 상기 데이터세트 및 상기 표준 대상의 특징들을 나타내는 상기 데이터세트를 상관시킴으로써 상기 기하학적 관계를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 영역의 위치설정 계획 방법.
  24. 제 15 항에 있어서, 상기 표준 측정 프로토콜에서 상기 표준 영상 영역의 위치 및 크기를 규정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 영역의 위치설정 계획 방법.
  25. 제 15 항에 있어서, 상기 표준 측정 프로토콜에서 상기 표준 영상 영역의 영상 슬라이스들의 개수와 두께를 규정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 영역의 위치설정 계획 방법.
  26. 제 15 항에 있어서, 상기 단층촬영 영상 시스템은 자기 공명 시스템이고, 상기 대상-특정 측정 프로토콜을 이용하여 상기 자기 공명 시스템을 오퍼레이팅하기 위해 상기 표준 측정 프로토콜에 펄스 시퀀스를 포함시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 영역의 위치설정 계획 방법.
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