KR101082322B1 - The DICOM file conversion method of microwave tomography data - Google Patents

The DICOM file conversion method of microwave tomography data Download PDF

Info

Publication number
KR101082322B1
KR101082322B1 KR1020090097826A KR20090097826A KR101082322B1 KR 101082322 B1 KR101082322 B1 KR 101082322B1 KR 1020090097826 A KR1020090097826 A KR 1020090097826A KR 20090097826 A KR20090097826 A KR 20090097826A KR 101082322 B1 KR101082322 B1 KR 101082322B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductivity
channel
data
microwave
field value
Prior art date
Application number
KR1020090097826A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110040520A (en
Inventor
김남
유관희
권기철
Original Assignee
충북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 충북대학교 산학협력단 filed Critical 충북대학교 산학협력단
Priority to KR1020090097826A priority Critical patent/KR101082322B1/en
Publication of KR20110040520A publication Critical patent/KR20110040520A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101082322B1 publication Critical patent/KR101082322B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/0507Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  using microwaves or terahertz waves
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/002D [Two Dimensional] image generation
    • G06T11/40Filling a planar surface by adding surface attributes, e.g. colour or texture
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/20Editing of 3D images, e.g. changing shapes or colours, aligning objects or positioning parts
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20048Transform domain processing
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004Biomedical image processing
    • G06T2207/30068Mammography; Breast

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

전자파를 이용하는 진단장치에서 유방암의 종류, 크기, 위치 등을 정확히 진단할 수 있는 마이크로파 토모그램의 유전율과 도전율의 데이터를 영상으로 가시화하고, 영상으로 만들어진 데이터를 다이콤 파일로 변환하는 방법이 개시된다. 본 발명은 의료/병원 분야에서 진단장치의 목적으로 사용되는 마이크로파 토모그램 데이터의 결과인 유전율 및 도전율을 DICOM 표준으로 변환하도록 하는 방법을 제공함으로써, 획득된 유전율과 도전율 정보를 2D 또는 3D의 컬러 영상으로 가시화할 수 있어서, 병원 내의 어느 곳에서나 사용자들이 환자의 영상정보에 접근하여 암세포의 유무를 쉽게 판단할 수 있다. Disclosed is a method of visualizing data of permittivity and conductivity of a microwave tomogram capable of accurately diagnosing the type, size, and location of breast cancer in a diagnostic apparatus using electromagnetic waves, and converting the image data into a dicom file. . The present invention provides a method for converting the dielectric constant and conductivity resulting from microwave tomogram data used for the purpose of a diagnostic device in the medical / hospital field to the DICOM standard, thereby converting the obtained dielectric constant and conductivity information into 2D or 3D color images. In this case, users can easily determine the presence or absence of cancer cells by accessing the patient's image information anywhere in the hospital.

Description

마이크로파 토모그램의 데이터를 다이콤 파일로 변환하는 방법{The DICOM file conversion method of microwave tomography data} The dicom file conversion method of microwave tomography data

본 발명은 마이크로파 토모그램의 데이터를 다이콤 파일로 변환하는 방법에 관한 것으로, 특히 전자파를 이용하는 진단장치에서 유방암의 종류, 크기, 위치 등을 정확히 진단할 수 있는 마이크로파 토모그램의 유전율과 도전율의 데이터를 영상으로 가시화하고, 영상으로 만들어진 데이터를 DICOM(Digital Image and Communication in Medicine)표준으로 변환하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of converting data of a microwave tomogram into a dicom file, and in particular, the dielectric constant and conductivity data of a microwave tomogram capable of accurately diagnosing the type, size, and location of breast cancer in a diagnostic apparatus using electromagnetic waves. To visualize the image and convert the imaged data into DICOM (Digital Image and Communication in Medicine) standard.

유방암은 특히 여성에게 중요한 의학적 문제로서, 이것에 대한 조기진단이 필수적이며, 이를 위하여 여러 유방암 진단장치가 개발되고 있다. 보편적으로 많이 사용되는 것이 X-선 촬영법(mammography)에 의한 것이고, 최근에는 마이크로파를 이용한 단층 촬영법이 소개되고 있다. 이 두 가지 방식에 대한 종래의 디스플레이 방법을 도 1과 도 2를 참조하여 설명한다.Breast cancer is a particularly important medical problem for women, and early diagnosis of this is essential, and various breast cancer diagnosis apparatuses have been developed for this purpose. The most commonly used one is by X-ray mammography, and recently, tomography using microwaves has been introduced. A conventional display method for these two methods will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1은 유방암 진단을 위한 X선 촬영 결과를 도시한 것으로 환자의 유방(breast)과 그 내부에 암으로 의심되는 종양(tumor)을 보이고 있다. 이러한 X-선 촬영은 엑스선발생부와 영상검출부가 수직선상에 위치됨에 따라 종양이 수직선상으로 겹쳐질 경우 하나의 종양으로만 촬영된 영상이 얻어짐에 따라 종양의 위치 파악 및 그 크기를 가늠할 수 없고, 또한 2차원적인 평면 영상을 획득함에 따라 종양의 정확한 위치 파악 역시 힘들다. 그리고 유방내에 분포하는 유선의 밀도(density)가 높을 경우 유선과 종양의 색이 비슷한 영상이 획득됨에 따라 검진자(medical examiner)의 육안에 의한 판독에 한계를 가지게 된다.Figure 1 shows the results of X-ray imaging for the diagnosis of breast cancer showing a breast (tumor) suspected of cancer in the breast (breast) and the inside of the patient. In this X-ray imaging, when the X-ray generator and the image detection unit are located on the vertical line, when the tumor overlaps in a vertical line, the image of only one tumor is obtained, and thus the tumor location and size can be estimated. In addition, the accurate positioning of the tumor is also difficult as a two-dimensional planar image is acquired. In addition, when the density of the mammary gland distributed in the breast is high, an image similar to the color of the mammary gland and the tumor is obtained, thereby limiting the reading by the visual examiner.

또 다른 유방암 진단장치로는 전자파의 산란특성을 이용하여 유방 내부의 유전율과 도전율 분포를 예측함에 따라 종양을 진단하는 방식이 있다.(Meaney et al., Systems and methods for 3-d data acquisition for microwave imaging, US Patent Application No. 2003-407886, Apr. 4, 2003)이러한 방식을 마이크로파 토모그램 방식이라 불린다. 도 2는 이러한 마이크로파 토모그램에 의해 산출된 유방 단층에 대한 유전율 및 도전율 분포 예를 도시하고 있다. Another method for diagnosing breast cancer is to diagnose tumors by predicting the distribution of permittivity and conductivity within the breast using the scattering characteristics of electromagnetic waves (Meaney et al., Systems and methods for 3-d data acquisition for microwave). imaging, US Patent Application No. 2003-407886, Apr. 4, 2003). This method is called microwave tomogram method. Figure 2 shows an example of the permittivity and conductivity distribution for the breast tomography produced by this microwave tomogram.

또한, 컴퓨터 및 통신 기술이 발전함에 따라 환자의 생명을 다루는 의료계에서도 컴퓨터와 데이터 통신 기술을 이용하여 컴퓨터 통신망을 이용하여 디지털 데이터로 변환된 X-Ray 필름을 필요시에 각 진료실에서 조회할 수 있도록 하는 의료영상저장전송시스템(Picture Arching Communication System)(이하, 'PACS'이라함)이 도입되었다. PACS는 의료 영상, 특히 방사선학적 진단 영상들을 디지털 형태로 획득한 후, 고속의 통신망을 통하여 전송하고, 의료 영상은 과거의 X-ray 필름 대신에 디지털 데이터로 보관되기 때문에 방사선과 의사들과 임상 의사들이 영상 조회 장치를 이용하여 환자를 진료하는 포괄적인 디지털 영상 관리 시스템 및 전송 시스템을 말한다.In addition, as the computer and communication technologies have developed, the medical community dealing with patients' lives can use the computer and data communication technology to search X-ray films converted into digital data using computer communication networks in each office when necessary. The Picture Arching Communication System (hereinafter referred to as 'PACS') has been introduced. PACS acquires medical images, especially radiological diagnostic images in digital form, and then transmits them through a high-speed network. Medical images are stored as digital data instead of past X-ray films. It refers to a comprehensive digital image management system and transmission system that uses a video retrieval device to treat patients.

PACS 시스템에서는 구성된 장치들이 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)(이하 'DICOM' 이라함) 프로토콜을 지원할 수 있어야 하는 데, DICOM은 산업 표준 네트워크를 이용하여 CT와 MRI뿐만 아니라 핵의학, 초음파 등의 각종 디지털 영상획득장치와 다른 정보 시스템간의 통신을 효과적으로 지원하는 통신 프로토콜을 의미하는 것이다. In a PACS system, the configured devices must be able to support the Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) protocol (hereinafter referred to as 'DICOM'). It means a communication protocol that effectively supports communication between various digital image acquisition devices and other information systems.

그러나 유방암에 대한 마이크로파 토모그램 즉, 데이터 유방 단층에 대한 유전율 및 도전율 디스플레이 방식 역시 PACS시스템을 이용하기 위해서는 DICOM의 프로토콜로 변환하여야 하는 데, 현재까지 마이크로파 토모그램 데이터의 DICOM 파일 변환에 대한 기준이 없는 실정이다. However, the microwave tomogram for breast cancer, that is, the display of permittivity and conductivity for data breast tomography, must also be converted to DICOM's protocol in order to use the PACS system. There is no standard for converting microwave tomogram data into DICOM files. It is true.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 의료/병원 분야에서 진단장치의 목적으로 사용되는 마이크로파 토모그램 데이터의 결과인 유전율 및 도전율을 DICOM 표준으로 변환하도록 하는 방법을 제공함으로써, 획득된 유전율과 도전율 정보를 2D 또는 3D의 컬러 영상으로 가시화할 수 있어서, 병원내의 어느 곳에서나 사용자들이 환자의 영상정보에 접근하여 암세포의 유무를 쉽게 판단할 수 있도록 하기 위한 마이크로파 토모그램의 데이터를 다이콤 파일로 변환하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method for converting permittivity and conductivity, which are a result of microwave tomogram data used for the purpose of a diagnostic apparatus in the medical / hospital field, to the DICOM standard, thereby obtaining the permittivity and conductivity information. To visualize 2D or 3D color images, and convert the data of the microwave tomogram into a dicom file so that users anywhere in the hospital can access the patient's image information and easily determine the presence or absence of cancer cells. The purpose is to provide a method.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving such an object,

다수개의 모노풀 안테나가 일정간격으로 배치된 다채널 안테나에 피검사자의 검사물체가 위치되도록 하고, 다채널 송/수신 장치에서 RF신호를 생성하여 다채널 안테나 중 하나의 안테나로 송신하고, 나머지 안테나들로 RF신호를 수신하는 동작을 반복하여 채널 통과 정보를 획득하는 채널 통과 정보 획득단계; The test object of the examinee is positioned in the multi-channel antenna in which a plurality of mono pull antennas are arranged at regular intervals, and the RF signal is generated by the multi-channel transmission / reception apparatus and transmitted to one of the multi-channel antennas, and the remaining antennas Channel pass information obtaining step of obtaining channel pass information by repeating an operation of receiving an RF signal through a network;

채널 통과 정보 획득단계에서 피검사자의 검사물체를 메쉬(mesh)로 분할하고, 각 메쉬에 임의의 유전율 및 도전율을 할당하여 전자장 해석하며, 전자장 해석 결과와 실제 측정된 결과값과 비교하여 그 오차가 일정범위 내에 오도록 유전율과 도전율의 값을 변화하면서 최적의 값을 찾아 피검사자의 검사물체 내부의 유전율과 도전율을 획득하는 역산란 해석 알고리즘을 수행하는 역산란 해석 알고리즘 수행단계;In the channel pass information acquisition step, the inspector's test object is divided into meshes, and an arbitrary dielectric constant and conductivity are assigned to each mesh to analyze the field, and the error is constant compared with the result of the field analysis and the actual measured value. Performing an inverse scattering analysis algorithm which performs an inverse scattering analysis algorithm for finding the optimal value and obtaining the dielectric constant and conductivity in the subject's test object while changing the values of permittivity and conductivity so as to fall within a range;

역산란 해석 알고리즘 수행단계에서 역산란 해석 알고리즘을 수행하여 획득된 X축과 Y축의 좌표값, 피검사자의 검사물체의 유전율과 도전율 값 그리고 삼각 포인트 좌표값을 이용하여 삼각 포인트 좌표위에 상기 X, Y축 좌표 일치하는 점상에 유전율 또는 도전율 값을 매핑하는 매핑단계; X and Y axes on the triangular point coordinates using the coordinate values of the X and Y axes, the permittivity and conductivity values of the test subject's test object, and the triangular point coordinate values obtained by performing the inverse scattering analysis algorithm. A mapping step of mapping the permittivity or conductivity values onto points coinciding with the coordinates;

매핑단계에서 전체 유전율 값 또는 도전율 값의 최소 값과 최대 값을 찾은 후 임의로 지정된 색상을 기준 색상으로 하여 색상정보를 표시하는 색상정보 표시단계; 그리고, A color information display step of displaying color information using a randomly designated color as a reference color after finding the minimum and maximum values of the total dielectric constant or the conductivity value in the mapping step; And,

매핑 및 색상정보가 종료된 데이터를 영상데이터로 하고 환자의 정보 또는 영상의 정보를 기록하는 부분을 헤더 부분으로 구분하여 다이콤 파일로 변환하는 단계를 포함한다. And converting the data of which mapping and color information is completed into image data and dividing a portion for recording patient information or image information into a header part to convert to a dicom file.

본 발명에 따른 마이크로파 토모그램 데이터를 다이콤 파일로 변환하는 방법은 유방암 진단장치에서 마이크로파 토모그램 데이터를 통하여 획득된 유전율과 도전율 정보를 2D 또는 3D의 컬러 영상으로 가시화할 수 있는 기능을 제공할 뿐만 아니라 정밀한 토모그램 영상의 분석을 통하여 영상의 단면 뿐만 아니라 특정 영역 위치와 크기 정보를 표시해주는 기능을 제공함으로써 사용자들이 암세포의 유무를 쉽게 판단할 수 있도록 한다. The method for converting microwave tomogram data into a dicom file according to the present invention provides a function of visualizing permittivity and conductivity information obtained through microwave tomogram data in a 2D or 3D color image in a breast cancer diagnosis apparatus. In addition, precise tomogram image analysis enables users to easily determine the presence or absence of cancer cells by providing the function of displaying the location and size of a specific region as well as the cross section of the image.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서는 전자파를 이용한 유방암 진단장치를 이용하여 생성된 마이크로파 토모그램 데이터의 결과인 유전율 및 도전율을 DICOM 표준으로 변환함으로써 PACS가 구축된 곳이라면 어디서나 검진자는 환자의 영상정보를 관람하고 해석할 수 있어서 피 검진자의 유방 내부에 존재하는 종양을 편리하게 진단하게 된다.In the present invention, by converting the dielectric constant and the conductivity, which are the result of microwave tomogram data generated using a breast cancer diagnosis apparatus using electromagnetic waves, to a DICOM standard, the examiner can view and interpret the patient's image information wherever PACS is constructed. The tumor inside the breast of the examinee is conveniently diagnosed.

첨부된 도 3 은 본 발명에 따른 마이크로파 토모그램 데이터를 다이콤 파일로 변환하는 방법을 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 도3의 데이터 획득과정을 상세하게 설명하기 위한 블록도이며, 도 5는 본 발명에 따른 마이크로파 토모그램 데이터를 다이콤 파일로 변환하는 방법중 역산란 해석 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다. FIG. 3 is a block diagram illustrating a method of converting microwave tomogram data into a dicom file according to the present invention, FIG. 4 is a block diagram illustrating the data acquisition process of FIG. 3 in detail, and FIG. 5. Is a flowchart illustrating an inverse scattering analysis algorithm in a method for converting microwave tomogram data into a dicom file according to the present invention.

도 3에서 보는 바와 같이, 유방암 진단을 위한 본 발명에 따른 마이크로파 토모그램 데이터 획득 장치의 구성은 데이터 획득을 위한 전자파 노출장치, 획득된 데이터의 복원을 위한 다채널 전자파 송수신 장치, 가시화 및 영상분석을 위한 역산란 해석 알고리즘으로 구성된다. 유방암 진단을 위한 시험체의 마이크로파 토모그램 데이터인 유전율과 도전율 데이터의 획득과정은 다채널 전자파 송수신 장치에서 RF신호를 생성하여 여러 개의 모노폴 안테나로 구성된 전자파 노출 장치의 안테나중 하나로 송신하고, 나머지 안테나들로 RF신호를 수신한다. 그리고 수신된 RF신호의 데이터로부터 역산란 해석 알고리즘을 통해 피 시험체 내부의 유전율 및 도전율 정보를 계산하는 것이다.As shown in FIG. 3, the configuration of the microwave tomogram data acquisition device according to the present invention for diagnosing breast cancer includes an electromagnetic wave exposure device for data acquisition, a multi-channel microwave transceiver for reconstruction of acquired data, visualization and image analysis. It consists of an inverse scattering analysis algorithm. Acquisition of permittivity and conductivity data, which is the microwave tomogram data of a test specimen for breast cancer diagnosis, generates an RF signal from a multi-channel microwave transceiver and transmits it to one of the antennas of an electromagnetic wave exposure apparatus composed of a plurality of monopole antennas. Receive the RF signal. In addition, the dielectric constant and conductivity information of the inside of the test object are calculated through an inverse scattering analysis algorithm from the data of the received RF signal.

도 4를 참조하여 유방암 진단을 위한 피 시험체가 위치하는 전자파 노출장치 (bath)는 다채널 안테나 및 송수신 장치로 구성된다. 다채널 안테나는 여러 개의 모노풀 안테나를 일정간격으로 하여 원형 형태로 구성하고, 피검사자의 검사물체(피검체)가 그 중앙에 위치하도록 구성된다. 다채널 송/수신 장치에서 RF신호를 생성하여 노출장치의 안테나 중 하나의 안테나로 송신하고, 나머지 안테나들로 RF신호를 수신한다. 다채널 안테나를 구성하는 모든 안테나에 대해 송신 몇 수신을 반복하여 채널 통과 정보를 얻는다. 사용주파수는 500MHz ~3GHz이며, n개의 채널로 구성되는 경우 n*(n-1)개의 수신 신호에 대한 채널 통과 정보를 측정하고, 측정 체의 위치를 이동하며 데이터를 획득한다. 여기서, 해상도를 높이기 위해 높은 주파수를 사용할 수 있으며, P개 안테나 위치 및 M개의 주파수에서 측정을 한다면 P*M*n*(n-1)개의 수신 신호에 대해 채널 통과 정보를 수집하게 된다. Referring to FIG. 4, an electromagnetic wave exposure apparatus (bath) in which a test subject for breast cancer is located includes a multichannel antenna and a transceiver. The multi-channel antenna is configured in a circular shape with a plurality of mono pull antennas at regular intervals, and is configured such that the test object (test object) of the examinee is located at the center thereof. The multi-channel transmitter / receiver generates an RF signal and transmits the signal to one of the antennas of the exposure apparatus, and receives the RF signal through the remaining antennas. Channel transmission information is obtained by repeating several transmissions for all antennas constituting the multichannel antenna. The frequency used is 500MHz ~ 3GHz, and when the channel consists of n channels, it measures channel pass information for n * (n-1) received signals, moves the position of the measuring object, and acquires data. Here, a high frequency may be used to increase the resolution, and when measuring at P antenna positions and M frequencies, channel pass information is collected for P * M * n * (n-1) received signals.

다채널 전자파 송수신 장치로부터 수집한 수신 신호의 채널 통과 정보로부터 피 시험체 내부의 유전율과 도전율을 얻는 역산란 해석 알고리즘은 피검사자의 검사물체를 메쉬(mesh)로 나누어 각 메쉬에 임의의 유전율 및 도전율을 할당하여 전자장 해석한다. 전자장 해석 결과와 측정한 결과 값과 비교하여 그 오차가 일정범위 내에 오도록 유전율과 도전율의 값을 변화하면서 최적의 값을 찾아가는 방식이다.The inverse scattering analysis algorithm that obtains the dielectric constant and conductivity inside the test object from the channel pass information of the received signal collected from the multi-channel electromagnetic wave transmitting and receiving device divides the test subject's test object into a mesh and assigns a random permittivity and conductivity to each mesh. To analyze the electromagnetic field. Compared with the result of the electromagnetic analysis and the measured value, it is a method of finding the optimal value by changing the dielectric constant and conductivity so that the error is within a certain range.

역산란 해석 알고리즘은 전자파가 인체조직을 통과하여 이상세포의 유무를 확인하고, 이상세포가 있을 때 위치를 찾아 가는 방법인데, 전자장 해석 결과와 측정한 결과값과 비교하여 그 오차가 일정범위 내에 오도록 유전율과 도전율 값을 변화하면서 최적의 값을 찾아 가는 방식이다.The backscatter analysis algorithm checks the presence of abnormal cells through the human tissue and finds the location of the abnormal cells, and compares them with the result of the electromagnetic field analysis and the measured value so that the error is within a certain range. It is the way to find the optimal value by changing the dielectric constant and conductivity value.

다채널 송수신 장치로부터 수집한 수신 신호의 진폭 및 위상 정보로부터 피 시험체 내부의 유전율과 도전율을 얻는 역산란 해석 알고리즘은 도 5에서 보는 바와 같이, 전자파가 인체조직의 일반적인 세포를 통과했을 때와 이상세포를 통과했을 때의 비유전율 또는 도전율 값이 차이를 갖는 점을 이용하여 초기 예측 값 지정하는 단계를 수행한다. (단계 101) The inverse scattering analysis algorithm that obtains the dielectric constant and conductivity inside the test object from the amplitude and phase information of the received signal collected from the multi-channel transceiver is shown in FIG. 5, when the electromagnetic wave passes through the general cells of the human tissue and the abnormal cells. A step of specifying an initial predicted value is performed by using a point in which a relative dielectric constant or a conductivity value at the time of passage has a difference. (Step 101)

즉, 측정하고자 하는 피검사자의 인체조직의 유전율 및 도전율 값을 초기값으로 지정함으로써 초기 채널 정보 값을 지정 단계를 수행하고 나면, 다채널 전자파 송수신 장치로부터 송신된 신호에 대하여 수신 위치에서의 필드 값을 추정하는 전자파의 필드값 추정 단계를 수행한다.(단계 102) 이후, 다채널 전자파 송수신 장치로부터 송신된 신호에 대하여 실제 수신된 위치에서의 필드 값을 측정하는 필드값 측정단계를 수행한다. (단계 103)That is, after the initial channel information value is assigned by assigning the dielectric constant and the conductivity value of the human tissue of the subject to be measured as initial values, the field value at the reception position is determined for the signal transmitted from the multi-channel microwave transceiver. A field value estimating step of estimating electromagnetic waves is performed (step 102). A field value measuring step of measuring a field value at an actually received position is performed on a signal transmitted from a multi-channel microwave transmitting / receiving apparatus. (Step 103)

단계 102 및 단계 103에서는 측정된 추정 필드 값과 측정값 비교하고 비교한 결과가 오차 범위 안에 오는지 판단하는 단계를 수행한다. (단계 104, 105)In steps 102 and 103, the measured estimated field value is compared with the measured value, and the result of the comparison is determined to be within an error range. (Step 104, 105)

단계 102단계 내지 105단계는 측정하고자 하는 인체조직의 비유전율 값과 도전율 값을 미리 알고 있는 상태에서 송신신호에 의한 수신위치에서의 추정값을 계산하고, 이 추정값을 실제로 측정한 필드 값과 비교를 한다. 추정값과 측정한 필드 값의 차이가 오차범위 내에 들어오면 예상했던 매질이라고 볼 수 있으며, 오차범위를 벗어나면 예상했던 매질이 아니므로 단계 102 단계 내지 105단계를 수행함으로써 측정하고자 하는 인체조직 내의 이상세포의 유무 및 위치를 파악할 수 있다.Steps 102 to 105 calculate the estimated value at the reception position by the transmission signal in a state where the relative dielectric constant value and the conductivity value of the human tissue to be measured are known in advance, and compare the estimated value with the actually measured field value. . If the difference between the estimated value and the measured field value is within the error range, it can be regarded as the expected medium. If it is out of the error range, the medium is not the expected medium. Can determine the presence and location of

만약, 단계 105에서 추정값과 측정한 필드값이 오차범위에 들어오지 않았다면 다변수 함수를 계산할 수 있는 중요한 연관 수식인 야코비안을 계산하고, 레귤레이션 파라미터를 결정한 후 초기 예측값을 다시 계산하여 단계 102를 수행하게 한다.If the estimated value and the measured field value are not within the error range in step 105, the Jacobian, which is an important correlation formula for calculating the multivariate function, is calculated, the regulation parameter is determined, and the initial predicted value is calculated again to perform step 102. do.

역산란 해석 알고리즘은 인체조직에 전자파를 통과시킨 후 측정결과 데이터가 예측한 인체조직의 비유전율, 도전율을 가지거나 매질에서 계산한 결과가 일치하는지를 확인해서 오차 범위 내에 들어오면 그 가정이 맞다고 하고, 이를 바탕으로 인체조직의 비유전율과 도전율을 추측하게 된다. 송신신호에 대한 수신위치에서의 예측된 필드 값은 FDTD(Finite Difference Time Domain, 시간영역 유한 차분법)을 사용하여 계산할 수 있으며, 인체조직의 측정 물체에서 측정된 전자파 필드값과 예상해서 계산된 전자파 필드값의 차이가 오차범위 내에 들어오는 지의 여부를 데이터 분석하여 이상세포의 유무 및 위치등의 분석을 할 수 있다. The inverse scattering analysis algorithm passes the electromagnetic wave through the human tissue and checks whether the measurement data has the expected dielectric constant, conductivity, or the result calculated by the medium and is within the margin of error. Based on this, the relative dielectric constant and conductivity of human tissues are estimated. The predicted field value at the receiving position for the transmitted signal can be calculated using the finite difference time domain (FDTD), and the electromagnetic field values measured at the measurement objects of the human tissue and the expected electromagnetic waves. By analyzing the data whether the difference between the field values falls within the error range, the presence and absence of abnormal cells can be analyzed.

도 6은 유방암 진단장치를 이용하여 생성된 마이크로파 토모그램 데이터의 일 예로써, 역산란 해석 알고리즘을 수행하여 얻어지는 데이터의 구성은 기본적인 인덱스 데이터와 점선으로 표시된 사각형안의 데이터와 같이 X축과 Y축의 좌표 값, 유전율과 도전율 값, 그리고 삼각 포인트(set of triangles) 좌표 값으로 이루어진다.FIG. 6 is an example of microwave tomogram data generated by using a breast cancer diagnosis apparatus. The data obtained by performing an inverse scattering analysis algorithm is composed of coordinates of the X-axis and the Y-axis, such as the basic index data and the data in a rectangle indicated by a dotted line. Value, permittivity and conductivity values, and set of triangles coordinate values.

유전율과 도전율 각각에 대한 영상화 방법은 도 7에서 보는 바와 같이 삼각 포인트 좌표에 따른 위치 매핑과 유전율과 도전율 값에 따른 색상 매핑으로 구성된다. 도 7에서 보는 바와 같이, 역산란 해석 알고리즘을 통하여 획득된 유전율과 도전율에 각각의 정보에 대한 2D 영상 가시화 방법은 얻어진 데이터들에 대한 삼각 포인트(set of triangular)좌표에 따른 위치 매핑(position mapping)과 데이터 값들에 대한 색상 매핑(color mapping)으로 구현된다. 즉, 역산란 해석 알고리즘을 수행하여 획득된 데이터에서 각각의 삼각형 포인트 좌표위에 순서대로 X, Y축 좌표와 일치하는 점 위에 유전율 또는 도전율 값을 매핑을 한 후 미리 정해진 기준 색상 테이블의 최소, 최대 값과 유전율 또는 도전율 값의 최소, 최대 값을 비교하여 색상정보를 표시한다. As shown in FIG. 7, the imaging method for each of the permittivity and the conductivity includes a position mapping according to triangular point coordinates and a color mapping according to the permittivity and conductivity values. As shown in FIG. 7, the 2D image visualization method for each piece of information on the permittivity and the conductivity obtained through the inverse scattering analysis algorithm includes position mapping according to a set of triangular coordinates of the obtained data. Implemented by the color mapping of the and data values. That is, the inverse scattering analysis algorithm performs mapping of permittivity or conductivity values on points corresponding to X and Y axis coordinates in order on each triangle point coordinate in the obtained data, and then the minimum and maximum values of the predetermined reference color table. Color information is displayed by comparing the minimum and maximum values of permittivity or conductivity value with.

또한, 3D 영상으로의 가시화 방법은 유전율 또는 도전율 데이터 값을 좌표에서 Z축으로 가정하여 피 시험체의 3차원 정보를 확인 할 수 있도록 구현한다.In addition, the visualization method of the 3D image is implemented to confirm the three-dimensional information of the subject under the assumption that the dielectric constant or conductivity data value from the coordinates to the Z axis.

즉, 본 발명에 따른 마이크로파 토모그램의 데이터를 다이콤 파일로 변환하는 방법에서 색상 매핑과정은 각각의 삼각형 포인트 좌표위에 순서대로 X, Y축 좌표와 일치하는 점 위에 유전율 또는 도전율 값을 매핑한다. 색상 매핑은 전체 유전율 값 또는 도전율 값의 최소 값과 최대 값을 찾은 후 임으로 지정된 색상 또는 사용자가 원하는 색상의 종류를 고른 후 이것으로 기준 색상바(Reference Color Bar)로 하여 색상정보를 표시한다.That is, in the method of converting the data of the microwave tomogram according to the present invention into the dicom file, the color mapping process maps the dielectric constant or conductivity value on the points corresponding to the X and Y axis coordinates in order on the respective triangular point coordinates. The color mapping finds the minimum and maximum values of the total dielectric value or the conductivity value, selects a predetermined color or a type of color desired by the user, and displays the color information as a reference color bar.

도 8은 마이크로파 토모그램 데이터 즉 유전율 또는 도전율 데이터를 영상화한 후 DICOM 파일로 변환하는 방법의 예시를 보여준다. DICOM 파일의 구성은 환자의 정보 또는 영상의 정보를 기록하는 헤더 부분과 영상데이터를 저장하는 영상데이터 부분으로 구성된다. 도 9는 마이크로파 토모그램의 영상화한 데이터를 DICOM파일로 변환한 결과를 디스플레이한 예시를 보여준다.FIG. 8 shows an example of a method of imaging microwave tomogram data, that is, permittivity or conductivity data and converting it into a DICOM file. The DICOM file is composed of a header portion for recording patient information or image information and an image data portion for storing image data. 9 shows an example of displaying the result of converting the image data of the microwave tomogram into a DICOM file.

도 8 및 도 9에서 보는 바와 같이, 본 발명에서 마이크로파 토모그램 데이터의 결과인 유전율 및 도전율을 DICOM 표준으로 변환함으로써 PACS가 구축된 곳이라면 어디서나 검진자는 환자의 영상정보를 관람하고 해석할 수 있어서 피 검진자의 유방 내부의 종양을 진단할 수 있다.As shown in FIGS. 8 and 9, the examiner can view and interpret the patient's image information wherever PACS is constructed by converting the permittivity and conductivity resulting from microwave tomogram data into the DICOM standard. The examiner can diagnose a tumor inside the breast.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto and may be improved or modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.

도 1은 종래의 유방암 진단을 위한 X선 촬영 결과를 예시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an X-ray imaging result for conventional breast cancer diagnosis.

도 2는 본 발명에 따른 유방암 진단을 위한 마이크로파 토모그램 결과를 예시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a microwave tomogram result for breast cancer diagnosis according to the present invention.

도 3 은 본 발명에 따른 마이크로파 토모그램 데이터를 다이콤 파일로 변환하는 방법을 설명하기 위한 블록도이다. 3 is a block diagram illustrating a method for converting microwave tomogram data into a dicom file according to the present invention.

도 4는 도3의 데이터 획득과정을 상세하게 설명하기 위한 블록도이다. 4 is a block diagram for explaining in detail the data acquisition process of FIG.

도 5는 본 발명에 따른 마이크로파 토모그램 데이터를 다이콤 파일로 변환하는 방법중 역산란 해석 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating an inverse scattering analysis algorithm in a method of converting microwave tomogram data into a dicom file according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 마이크로파 토모그램 데이터를 이용하여 유방암을 진단한 결과를 보여주기 위한 마이크파 토모그램 데이터의 일예이다. 6 is an example of microwave tomogram data for showing a result of diagnosing breast cancer using microwave tomogram data according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 마이크로파 토모그램 데이터를 위치 및 색상으로 매핑하는 방법의 일예를 보여주기 위한 도면이다. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a method of mapping microwave tomogram data into positions and colors according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 마이크로파 토모그램 데이터를 영상화한 후 DICOM 표준으로 변환하는 방법을 보여주기 위한 도면이다.8 is a view showing a method of converting the microwave tomogram data according to the present invention and then converted to the DICOM standard.

도 9는 본 발명에 따른 마이크로파 토모그램 영상으로 DICOM 파일로 변환하여 디스플레이한 영상의 예시도이다. 9 is an exemplary view of a microwave tomogram image converted into a DICOM file and displayed according to the present invention.

Claims (3)

다수개의 모노풀 안테나가 일정간격으로 배치된 다채널 안테나에 피검사자의 검사물체가 위치되도록 하고, 다채널 송/수신 장치에서 RF신호를 생성하여 상기 다채널 안테나 중 하나의 안테나로 송신하고, 나머지 안테나들로 RF신호를 수신하는 동작을 반복하여 채널 통과 정보를 획득하는 채널 통과 정보 획득단계; The test object of the examinee is positioned in the multi-channel antenna in which a plurality of mono pull antennas are arranged at regular intervals, and the RF signal is generated by the multi-channel transmission / reception apparatus and transmitted to one of the multi-channel antennas, and the remaining antennas Channel pass information acquiring step of acquiring channel pass information by repeating an operation of receiving an RF signal with a channel; 상기 채널통과 정보 획득 단계에서 피검사자의 검사물체를 메쉬(mesh)로 분할하고, 상기 각 메쉬에 임의의 유전율 및 도전율을 할당하여 전자장 해석하며, 상기 전자장 해석 결과와 실제 측정된 결과값과 비교하여 그 오차가 일정범위 내에 오도록 유전율과 도전율의 값을 변화하면서 최적의 값을 찾아 피검사자의 검사물체 내부의 유전율과 도전율을 획득하는 역산란 해석 알고리즘을 수행하는 역산란 해석 알고리즘 수행단계;In the step of acquiring the channel pass information, the test object of the examinee is divided into a mesh, and an electric field analysis is performed by assigning an arbitrary permittivity and conductivity to each mesh, and comparing the result of the field analysis with the actual measured result. Performing an inverse scattering analysis algorithm for performing an inverse scattering analysis algorithm for finding an optimal value and obtaining a dielectric constant and conductivity within an inspection object by changing the values of permittivity and conductivity so that an error is within a certain range; 상기 역산란 해석 알고리즘 수행단계에서 역산란 해석 알고리즘을 수행하여 획득된 X축과 Y축의 좌표값, 피검사자의 검사물체의 유전율과 도전율 값 그리고 삼각 포인트 좌표값을 가지고 상기 삼각 포인트 좌표 위에 상기 X, Y축 좌표와 일치하는 점상에 유전율 또는 도전율 값을 매핑하는 매핑단계;The inverse scattering analysis algorithm performs an inverse scattering analysis algorithm and has coordinate values of the X and Y axes, permittivity and conductivity values of the test object of the examinee, and triangular point coordinate values. Mapping a permittivity or conductivity value onto a point coincident with the axis coordinates; 상기 매핑단계에서 전체 유전율 값 또는 도전율 값의 최소값과 최대값을 찾은 후 임의로 지정된 색상을 기준 색상으로 하여 색상정보를 표시하는 색상정보 표시단계; 그리고, A color information display step of displaying color information using a randomly designated color as a reference color after finding the minimum and maximum values of the total dielectric constant or the conductivity value in the mapping step; And, 상기 매핑 및 색상정보가 종료된 데이터를 영상데이터로 하고 환자의 정보 또는 영상의 정보를 기록하는 부분을 헤더 부분으로 구분하여 다이콤 파일로 변환하는 단계를 포함하는 마이크로파 토모그램의 데이터를 다이콤 파일로 변환하는 방법. The data of the microwave tomogram comprising the step of converting the data of the mapping and color information is completed as the image data and dividing the portion for recording the patient information or the information of the image into a header portion into a dicom file. How to convert. 제 1항에 있어서, 상기 채널 정보 획득단계는 500MHz ~3GHz의 RF 주파수를 사용하며 안테나가 n개의 채널로 구성되는 경우 n*(n-1)개의 수신 신호에 대한 채널 통과 정보를 측정하고 측정체의 위치를 이동시켜 데이터를 획득하는 단계임을 특징으로 하는 마이크로파 토모그램의 데이터를 다이콤 파일로 변환하는 방법. The method of claim 1, wherein the obtaining of the channel information uses an RF frequency of 500 MHz to 3 GHz, and measures channel pass information for n * (n-1) received signals when the antenna is composed of n channels. And converting the data of the microwave tomogram into a dicom file. 제 1 항에 있어서, 상기 역산란 해석 알고리즘은,The method of claim 1, wherein the inverse scattering analysis algorithm, 피검사자의 인체조직의 유전율 및 도전율 값을 초기값으로 지정하고, 다채널 전자파 송수신 장치로부터 송신된 신호에 대하여 수신 위치에서의 전자파의 필드 값을 추정하는 필드값 추정 단계;A field value estimating step of designating a dielectric constant and a conductivity value of human tissue of an examinee as an initial value and estimating a field value of electromagnetic waves at a reception position with respect to a signal transmitted from a multi-channel electromagnetic wave transceiver; 상기 필드값 추정 단계 후에 상기 다채널 전자파 송수신 장치로부터 송신된 신호에 대하여 실제 수신된 위치에서의 필드 값을 측정하는 필드값 측정 단계;  A field value measuring step of measuring a field value at an actually received position with respect to a signal transmitted from the multi-channel microwave transceiving device after the field value estimating step; 상기 필드값 추정 단계에서 추정된 필드 값과 및 상기 필드값 측정단계에서 측정된 필드 값을 비교하고, 비교한 결과가 오차 범위 내에 들어오는지 판단하여 측정하고자 하는 인체 조직 내의 이상 세포의 유무 및 위치를 파악하는 비교 단계; 그리고, The field value estimated in the field value estimating step and the field value measured in the field value measuring step are compared, and the presence or absence and position of abnormal cells in the human tissue to be measured are determined by determining whether the result of the comparison is within an error range. Identifying a comparison step; And, 상기 비교단계에서 추정된 필드값과 측정한 필드값이 오차범위 내에 들어오지 않았다면 야코비안을 계산하고, 레귤레이션 파라미터를 결정한 후 초기값을 다시 계산하여 상기 필드값 추정단계를 수행하는 재수행 단계를 포함하는 마이크로파 토모그램의 데이터를 다이콤 파일로 변환하는 방법.If the estimated field value and the measured field value in the comparison step does not fall within the error range, calculating the Jacobian, determining a regulation parameter and recalculating the initial value to perform the field value estimation step. How to convert data from microwave tomogram to dicom file.
KR1020090097826A 2009-10-14 2009-10-14 The DICOM file conversion method of microwave tomography data KR101082322B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090097826A KR101082322B1 (en) 2009-10-14 2009-10-14 The DICOM file conversion method of microwave tomography data

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090097826A KR101082322B1 (en) 2009-10-14 2009-10-14 The DICOM file conversion method of microwave tomography data

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110040520A KR20110040520A (en) 2011-04-20
KR101082322B1 true KR101082322B1 (en) 2011-11-10

Family

ID=44046875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090097826A KR101082322B1 (en) 2009-10-14 2009-10-14 The DICOM file conversion method of microwave tomography data

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101082322B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014178560A1 (en) * 2013-05-03 2014-11-06 가천대학교 산학협력단 Magnetic resonance imaging apparatus having monopole antenna structure

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9386936B2 (en) 2013-03-13 2016-07-12 Ellumen, Inc. Distributed microwave image processing system and method
US9111334B2 (en) 2013-11-01 2015-08-18 Ellumen, Inc. Dielectric encoding of medical images
US9869641B2 (en) 2016-04-08 2018-01-16 Ellumen, Inc. Microwave imaging device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014178560A1 (en) * 2013-05-03 2014-11-06 가천대학교 산학협력단 Magnetic resonance imaging apparatus having monopole antenna structure

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110040520A (en) 2011-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Porter et al. A wearable microwave antenna array for time-domain breast tumor screening
O’Loughlin et al. Microwave breast imaging: Clinical advances and remaining challenges
Porter et al. An early clinical study of time-domain microwave radar for breast health monitoring
KR102068110B1 (en) Microwave imaging resilient to background and skin clutter
Kurrant et al. Integrating prior information into microwave tomography Part 1: Impact of detail on image quality
CN108324310B (en) Medical image providing apparatus and medical image processing method thereof
US20180132722A1 (en) Method, apparatus and system for complete examination of tissue with hand-held imaging devices
JP5393954B2 (en) Method and apparatus for virtual subtraction of stool from alignment and shape-based analysis of colon prone and supine scans
Bevacqua et al. Millimeter-waves breast cancer imaging via inverse scattering techniques
US20160100821A1 (en) Hand-held imaging devices with position and/or orientation sensors for complete examination of tissue
Song et al. Detectability of breast tumors in excised breast tissues of total mastectomy by IR-UWB-radar-based breast cancer detector
KR101307514B1 (en) Microwave image reconstruction apparatus
KR101728044B1 (en) Method and apparatus for displaying medical image
EP1767154A1 (en) Method for acquiring bioinformation using millimeter-wave band electromagnetic wave, device for acquiring and displaying bioinformation
US20150366535A1 (en) Method, apparatus and system for complete examination of tissue with hand-held imaging devices having mounted cameras
KR101082322B1 (en) The DICOM file conversion method of microwave tomography data
US9390533B2 (en) Method and apparatus for displaying an additional information related to measured value of object
Michaels et al. Assessment and management of challenging BI-RADS category 3 mammographic lesions
KR20160061248A (en) Apparatus for processing medical image and method for processing medical image thereof
US20200253580A1 (en) Tissue lesion detection and determination using quantitative transmission ultrasound
Kwon et al. Microwave tomography analysis system for breast tumor detection
Allajbeu et al. Automated breast ultrasound: technical aspects, impact on breast screening, and future perspectives
WO2018083492A1 (en) A breast density meter and method
Ranger et al. Breast imaging with ultrasound tomography: a comparative study with MRI
JP7349202B2 (en) Ultrasonic signal processing method, device, equipment and storage medium

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141103

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151102

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170105

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171121

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee