KR101126224B1 - Prostate segmentation method using dynamic mr images and system thereof - Google Patents

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KR101126224B1
KR101126224B1 KR1020100079795A KR20100079795A KR101126224B1 KR 101126224 B1 KR101126224 B1 KR 101126224B1 KR 1020100079795 A KR1020100079795 A KR 1020100079795A KR 20100079795 A KR20100079795 A KR 20100079795A KR 101126224 B1 KR101126224 B1 KR 101126224B1
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김정곤
이호
이창경
신영길
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가톨릭대학교 산학협력단
울산대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: An automatic prostate partition method and a system using the same are provided to clearly partition a prostate boundary by automatically separating a prostate region from a dynamic magnetic resonance image using nasal cavity matching and subtracting techniques. CONSTITUTION: Three-dimensional volume data of prostate is acquired(S110). A magnetic resonance(MR) image is extracted by analyzing an average brightness value(S120). The MR images before/after using a cystography technique are matched using a B-spline nasal cavity matching technique(S130). The MR image in which the cystography technique is applied is acquired(S140). A partial object is extracted as a prostate candidate region(S150). An extended operation is performed in an external direction(S160). A prostate part is separated from the extracted candidate region(S170).

Description

동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법 및 시스템{Prostate segmentation method using Dynamic MR images and system thereof}Automatic prostate segmentation method and system using dynamic MR images

본 발명은 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동적 MR 영상에서 비강체 정합과 감산 기법을 이용하여 전립선 영역을 자동으로 분할하는 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic prostate segmentation method and system using a dynamic MR image, and more particularly, to an automatic prostate segmentation using a dynamic MR image that automatically partitions a prostate region using non-rigid registration and subtraction in a dynamic MR image. It relates to a method and a system.

의료 영상으로부터 장기를 분할하는 것은 컴퓨터 보조 진단, 컴퓨터 보조 수술, 치료 계획 수립, 그리고 생체역학 모델 생성과 같은 고차원 작업을 위해 사용되는 가장 기본적인 기술이다. 특히, 해부학적인 정보를 담고 있는 CT(Computed Tomography, CT) 영상과 기능적 정보를 담고 있는 자기 공명(Magnetic Resonance, MR) 영상으로부터 뇌, 폐, 간 등의 장기를 자동으로 분할하기 위하여 많은 연구가 수행되어 왔다. 그러나, 전립선 분할의 경우는 전립선 부분이 주변의 조직과 밝기 값이 유사하고, 모호한 경계가 많이 존재하는 관계로, 아직까지 연구 초기 단계에 머물고 있다.Segmenting organs from medical imaging is the most basic technique used for high-level tasks such as computer-assisted diagnosis, computer-assisted surgery, treatment planning, and biomechanical model generation. In particular, many studies have been carried out to automatically segment organs such as brain, lung, and liver from CT (Computed Tomography) images containing anatomical information and Magnetic Resonance (MR) images containing functional information. Has been. However, the prostate segmentation is still in the early stages of research because the prostate region has similar brightness to surrounding tissues and many blurry boundaries exist.

의료 영상에서 전립선 분할을 위한 반자동 기법들이 먼저 연구되기 시작하였다. 그런데, 이러한 반자동 분할 기법들은 사용자의 입력 과정이 필요하기 때문에 그에 따른 오차가 발생하게 되어 분할 결과의 재생성, 정확성, 그리고 객관성이 부족하다는 문제점이 있다.Semi-automated techniques for prostate segmentation in medical imaging began to be studied first. However, these semi-automatic segmentation techniques require a user's input process, which causes errors, resulting in a lack of reproducibility, accuracy, and objectivity of the segmentation results.

최근 들어 전립선 분할을 위한 자동 기법들이 제안되고 있다. 그런데, 기존의 자동 기법들은 통계 모델에 기반을 둔 것으로서, 통계 모델에서 크게 벗어난 환자 데이터에 대한 분할의 결과는 정확성이 크게 떨어지는 단점이 있으며, 통계 모델의 생성이 분할의 정확성에 큰 영향을 미치는 문제점이 있다.Recently, automatic techniques for prostate segmentation have been proposed. However, the existing automatic techniques are based on statistical models, and the result of segmentation of the patient data that is significantly out of the statistical model has a disadvantage in that the accuracy is greatly reduced. The problem that the generation of the statistical model greatly affects the accuracy of the segmentation There is this.

본 발명은 동적 MR 영상에서 비강체 정합과 감산 기법을 이용하여 전립선 영역을 자동으로 분할하는 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an automatic prostate segmentation method and system using a dynamic MR image which automatically segmentes the prostate region using non-rigid registration and subtraction techniques.

본 발명은, 동적 MR 기법을 통해 전립선의 3차원 볼륨 데이터들을 획득하는 단계와, 상기 3차원 볼륨 데이터들로부터 평균 밝기 값을 분석하여 조영 증강된 MR 영상을 검출하는 단계와, 조영 전 MR 영상과 상기 조영 증강된 MR 영상을 B-스플라인 비강체 정합 기법으로 정합하는 단계와, 상기 정합된 조영증강 MR 영상에서 상기 조영 전 MR 영상 부분을 감산하여 조영 영역 MR 영상을 획득하는 단계와, 상기 조영 영역 MR 영상에서 연결 요소 분석 기법을 통해 객체들을 구분한 다음 상기 객체들에 대한 무게 중심의 위치를 분석하여 일부 객체를 전립선 후보 영역으로 추출하는 단계, 및 상기 추출된 후보 영역에 대하여 외부 방향으로 확장 연산을 수행한 다음 내부 방향으로 형태 전파를 수행하여 전립선을 분할하는 단계를 포함하는 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법을 제공한다.According to the present invention, the method includes obtaining three-dimensional volume data of the prostate through a dynamic MR technique, analyzing an average brightness value from the three-dimensional volume data, and detecting a contrast-enhanced MR image. Matching the contrast-enhanced MR image with a B-spline non-rigid registration technique, subtracting the pre-contrast MR image portion from the matched contrast-enhanced MR image to obtain an imaging region MR image, and the contrast region Classifying objects through a connection element analysis technique in MR images, analyzing the positions of the centers of gravity of the objects, extracting some objects as prostate candidate regions, and expanding outwards with respect to the extracted candidate regions Automatically using a dynamic MR image comprising performing a shape propagation in an inward direction and segmenting the prostate It provides ripseon division method.

여기서, 상기 비강체 정합 기법으로 정합하는 단계는, 상기 B-스플라인에 기반을 둔 자유 변형 모델(Free-Form Deformation)을 이용하며, 유사성 척도로서 정규화된 상호 정보량(Normalized Mutual Information;NMI)을 사용할 수 있다.Here, the matching by the non-rigid matching technique may use a Free-Form Deformation based on the B-spline, and use Normalized Mutual Information (NMI) as a similarity measure. Can be.

또한, 상기 조영 영역 MR 영상을 획득하는 단계는, 상기 조영 증강된 MR 영상보다 낮은 밝기 값에 해당되는 조영 전 MR 영상의 일부 영역을 상기 정합된 조영증강 MR 영상에서 감산한 다음, 상기 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 대응되는 부분을 0으로 설정할 수 있다.The acquiring the contrast region MR image may include subtracting a partial region of the pre-contrast MR image corresponding to a lower brightness value from the contrast-enhanced MR image from the matched contrast enhancement MR image, and then subtracting the partial region. The part corresponding to the remaining area except the one can be set to zero.

그리고, 상기 후보 영역을 추출하는 단계는, 상기 조영 영역 MR 영상에서 밝기 값이 특정 임계치 이상인 영역을 추출한 다음, 상기 추출된 영역을 상기 객체들로 구분하도록 상기 조영 영역 MR 영상의 각 슬라이스에 대하여 상기 연결 요소 분석 기법을 적용하는 단계와, 상기 연결 요소 분석 기법에 의해 구분된 상기 객체들에 대한 개별 크기 및 무게중심을 상기 각 슬라이스에 대하여 계산하는 단계, 및 상기 조영 영역 MR 영상의 중심으로부터 특정 반경 내에 무게중심이 위치하는 객체들 중에서 크기가 가장 큰 객체를 상기 전립선 후보 영역으로 추출하는 단계를 포함할 수 있다.The extracting of the candidate area may include extracting an area having a brightness value greater than or equal to a certain threshold value from the contrast area MR image, and then, for each slice of the contrast area MR image to divide the extracted area into the objects. Applying a connection element analysis technique, calculating an individual size and center of gravity for the slices for the objects separated by the connection element analysis technique, and a specific radius from the center of the contrast area MR image And extracting an object having the largest size among the objects having the center of gravity located in the prostate candidate region.

여기서, 상기 후보 영역을 추출하는 단계는, 상기 크기가 가장 큰 객체에 존재하는 내부 구멍을 2차원 씨앗점 영역 성장법을 통해 채우는 단계를 더 포함할 수 있다.The extracting of the candidate region may further include filling an internal hole existing in the object having the largest size through a two-dimensional seed point region growth method.

또한, 상기 전립선을 분할하는 단계는, 반지름 크기가

Figure 112010053146419-pat00001
인 원을 구성요소로 사용하는 민코우프스키 가산 방법을 통해 상기 후보 영역을 외부로 확장 연산하여, 전립선 경계점들을 생성하는 단계, 및 상기 전립선 경계점들을 제한 거리(dmax=
Figure 112010053146419-pat00002
) 한도 내에서 내부로 형태 전파하여 전립선 경계를 분할하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of dividing the prostate, the radius size is
Figure 112010053146419-pat00001
Extending the candidate region to the outside using a Minkowski addition method using an element as a component, generating prostate boundary points, and limiting the prostate boundary points (d max =
Figure 112010053146419-pat00002
Shaping the prostate border by propagating inward within limits.

그리고, 본 발명은 상기 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.The present invention also provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for causing a computer to execute the automatic prostate segmentation method using the dynamic MR image.

그리고, 본 발명은, 동적 MR 기법을 통해 전립선의 3차원 볼륨 데이터들을 획득하는 획득부와, 상기 3차원 볼륨 데이터들로부터 평균 밝기 값을 분석하여 조영 증강된 MR 영상을 검출하는 검출부와, 조영 전 MR 영상과 상기 조영 증강된 MR 영상을 B-스플라인 비강체 정합 기법으로 정합하는 정합부와, 상기 정합된 조영증강 MR 영상에서 상기 조영 전 MR 영상 부분을 감산하여 조영 영역 MR 영상을 획득하는 감산부와, 상기 조영 영역 MR 영상에서 연결 요소 분석 기법을 통해 객체들을 구분한 다음 상기 객체들에 대한 무게 중심의 위치를 분석하여 일부 객체를 전립선 후보 영역으로 추출하는 추출부, 및 상기 추출된 후보 영역에 대하여 외부 방향으로 확장 연산을 수행한 다음 내부 방향으로 형태 전파를 수행하여 전립선을 분할하는 분할부를 포함하는 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 시스템을 제공한다.In addition, the present invention, the acquisition unit for obtaining the three-dimensional volume data of the prostate through the dynamic MR technique, the detection unit for detecting the contrast-enhanced MR image by analyzing the average brightness value from the three-dimensional volume data, and before the contrast Matching unit for matching the MR image and the contrast-enhanced MR image by the B-spline non-rigid matching technique, and a subtractor for subtracting the pre-contrast MR image portion from the matched contrast-enhanced MR image to obtain an imaging area MR image. And an extractor for classifying objects in the contrast region MR image through a connection element analysis technique, and then extracting some objects as prostate candidate regions by analyzing positions of the centers of gravity of the objects. Dynamic MR including a divider for dividing the prostate by performing an extension operation in the outward direction and then performing a shape propagation in the inward direction An automatic prostate segmentation system using images is provided.

여기서, 상기 감산부는, 상기 조영 증강된 MR 영상보다 낮은 밝기 값에 해당되는 조영 전 MR 영상의 일부 영역을 상기 정합된 조영증강 MR 영상에서 감산한 다음, 상기 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 대응되는 부분을 0으로 설정할 수 있다.Here, the subtraction unit subtracts a portion of the pre-contrast MR image corresponding to a lower brightness value than the contrast-enhanced MR image from the matched contrast-enhanced MR image, and then corresponds to a portion other than the partial region. Can be set to 0.

그리고, 상기 추출부는, 상기 조영 영역 MR 영상에서 밝기 값이 특정 임계치 이상인 영역을 추출한 다음, 상기 추출된 영역을 상기 객체들로 구분하도록 상기 조영 영역 MR 영상의 각 슬라이스에 대하여 상기 연결 요소 분석 기법을 적용하고, 상기 연결 요소 분석 기법에 의해 구분된 상기 객체들에 대한 개별 크기 및 무게중심을 상기 각 슬라이스에 대하여 계산하며, 상기 조영 영역 MR 영상의 중심으로부터 특정 반경 내에 무게중심이 위치하는 객체들 중에서 크기가 가장 큰 객체를 상기 전립선 후보 영역으로 추출할 수 있다.The extractor extracts an area having a brightness value greater than or equal to a specific threshold value from the contrast area MR image, and then performs the connection element analysis technique on each slice of the contrast area MR image to divide the extracted area into the objects. Apply to each of the slices, calculate individual sizes and centers of gravity of the objects separated by the connection element analysis technique, and among the objects having a center of gravity within a specific radius from the center of the contrast region MR image. The object having the largest size may be extracted as the prostate candidate region.

또한, 상기 분할부는, 반지름 크기가

Figure 112010053146419-pat00003
인 원을 구성요소로 사용하는 민코우프스키 가산 방법을 통해 상기 후보 영역을 외부로 확장 연산하여 전립선 경계점들을 생성한 다음, 상기 전립선 경계점들을 제한 거리(dmax=
Figure 112010053146419-pat00004
) 한도 내에서 내부로 형태 전파하여 전립선 경계를 분할할 수 있다.In addition, the division, the radius size
Figure 112010053146419-pat00003
Using the Minkowski addition method using an element as an element, the candidate region is extended to the outside to generate prostate boundary points, and then the prostate boundary points are limited distance (d max =
Figure 112010053146419-pat00004
Shape propagation within limits to partition prostate boundaries.

본 발명에 따른 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법 및 시스템에 따르면, 동적 MR 영상에서 비강체 정합과 감산 기법을 이용하여 전립선 영역을 자동으로 분할할 수 있는 이점이 있다. 또한, 전립선 분할 시, 상기 전립선과 밝기값이 유사한 인접 조직으로의 리키지(leakage) 발생 없이 전립선 경계를 명확하게 분할할 수 있는 이점이 있다.According to the automatic prostate segmentation method and system using the dynamic MR image according to the present invention, there is an advantage that the prostate region can be automatically segmented using non-rigid registration and subtraction in the dynamic MR image. In addition, when dividing the prostate gland, there is an advantage that the prostate boundary can be clearly divided without generating leakage into adjacent tissues having similar brightness values to the prostate gland.

도 1은 본 발명의 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법의 흐름도이다.
도 2는 도 1을 위한 시스템의 구성도이다.
도 3은 도 1의 S110 단계에서 획득된 각 페이즈 번호별 동적 MR 영상의 평균 밝기 값 분석의 예를 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 1의 S140 단계를 통해 얻어진 감산 영상의 예시도이다.
도 5는 도 1의 S150 단계를 통한 연결 요소 분석 후 구멍 채움 영상의 예시도이다.
도 6은 도 1의 S160 단계를 통해 외부 확장된 영상의 예시도이다.
도 7은 도 1의 S170 단계를 통한 전립선 분할 영상의 예시도이다.
1 is a flowchart of an automatic prostate segmentation method using a dynamic MR image of the present invention.
2 is a schematic diagram of a system for FIG. 1.
FIG. 3 is a graph illustrating an example of analyzing average brightness values of dynamic MR images for each phase number acquired in step S110 of FIG. 1.
4 is an exemplary diagram of a subtracted image obtained through operation S140 of FIG. 1.
5 is an exemplary view of a hole filling image after analyzing connection elements through step S150 of FIG. 1.
FIG. 6 is an exemplary diagram of an externally expanded image through step S160 of FIG. 1.
FIG. 7 is an exemplary view of a prostate segmentation image through step S170 of FIG. 1.

도 1은 본 발명의 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법의 흐름도이다. 도 2는 도 1을 위한 시스템의 구성도이다.1 is a flowchart of an automatic prostate segmentation method using a dynamic MR image of the present invention. 2 is a schematic diagram of a system for FIG. 1.

상기 시스템(100)은 획득부(110), 검출부(120), 정합부(130), 감산부(140), 추출부(150), 분할부(160)를 포함한다. 이하에서는, 상기 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법에 관하여 도 1 및 도 2를 참조로 하여 상세히 설명한다. The system 100 includes an acquirer 110, a detector 120, a matcher 130, a subtractor 140, an extractor 150, and a divider 160. Hereinafter, an automatic prostate segmentation method using the dynamic MR image will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

먼저, 상기 획득부(110)에서, 동적 MR 기법을 통해 전립선의 3차원 볼륨 데이터들을 획득한다(S110). First, the acquirer 110 acquires 3D volume data of the prostate through a dynamic MR technique (S110).

다음, 상기 검출부(120)는 상기 3차원 볼륨 데이터들로부터 평균 밝기 값을 분석하여 '조영 증강된 MR 영상'을 검출한다(S120).Next, the detector 120 analyzes an average brightness value from the 3D volume data to detect an 'enhanced MR image' (S120).

상기 S110단계에서 획득된 동적 MR 영상은, 조영제를 투입한 다음 시간의 흐름에 따라 연속적으로 촬영한 것이다. 따라서, 조영제가 조직에 퍼져나간 정도는 서로 다른 시간에 촬영된 각 페이즈 별 MR 영상에서 서로 상이하게 나타난다. 획득되는 동적 MR 영상들 중 가장 첫 번째 영상이 '조영 전 영상'이 된다. The dynamic MR image obtained in step S110 is taken continuously after the contrast agent is added. Therefore, the spread of the contrast medium is different from each other in the MR image of each phase photographed at different times. The first image among the acquired dynamic MR images becomes a 'pre-contrast image'.

도 3은 도 1의 S110 단계에서 획득된 각 페이즈 번호별 동적 MR 영상의 평균 밝기 값 분석의 예를 나타내는 그래프이다. 여기서, 밝기 값은 HU 단위를 사용한다.FIG. 3 is a graph illustrating an example of analyzing average brightness values of dynamic MR images for each phase number acquired in step S110 of FIG. 1. Here, the brightness value uses HU units.

우선, 페이즈 1부터 페이즈 25까지는 조영증강이 거의 되지 않은 상태이다. 그리고, 페이즈 25부터는 조영증강이 시작되어, 페이즈 50에서는 조영증강이 충분히 되었음을 알 수 있다. 이렇게 페이즈 50에 해당하는 MR 영상은 전립선 영역이 밝게 표현되는 부분으로서, 상기 '조영증강 된 MR 영상'으로 볼 수 있다.First of all, phase 1 to phase 25 have hardly been enhanced. In contrast, contrast enhancement starts from phase 25, and it can be seen that contrast enhancement is sufficient in phase 50. The MR image corresponding to phase 50 is a portion where the prostate region is brightly expressed, and can be viewed as the 'enhanced MR image'.

다음, 상기 정합부(130)에서는, 상기 '조영 전 MR 영상'과 상기 '조영 증강된 MR 영상'을 B-스플라인 비강체 정합 기법으로 정합한다(S130). 이러한 정합을 통하여, 상기 조영 전 MR 영상과 상기 조영 증강된 MR 영상 사이의 대응관계가 파악될 수 있다.Next, the matching unit 130 matches the 'pre-contrast MR image' and the 'contrast-enhanced MR image' with a B-spline non-rigid matching technique (S130). Through this matching, the correspondence between the pre-contrast MR image and the contrast-enhanced MR image can be grasped.

동적 MR 영상들의 정합을 위해서는 영상들 사이의 전역적(global)인 차이와 호흡 등에 따른 지역적(local)인 변형을 고려하여야 한다. 동적 MR 영상들에서의 지역적인 변형은 환자에 따라서 변화가 크고, 촬영 시점에 따라서도 변화가 크기 때문에 단순한 변환 모델로는 정확한 정합이 어렵다. 또한, 조영제의 영향으로 각 페이즈 번호별 MR 영상들에서 동일한 특징들을 추출하기가 어려운 문제점이 있다. In order to match the dynamic MR images, a global difference between the images and a local deformation due to respiration should be considered. Local deformations in dynamic MR images vary greatly from patient to patient and from the point of time of imaging. In addition, there is a problem that it is difficult to extract the same features from the MR images of each phase number due to the influence of the contrast agent.

따라서, 상기 S130단계는 B-스플라인에 기반을 둔 자유 변형(free-form deformation) 모델을 이용하여 비강체 정합을 수행한다. 자유 변형 모델은 B-스플라인을 구성하는 제어점들의 격자(mesh)를 각각 움직여서 물체를 변형시키는 방식으로서, 특징을 추출할 필요가 없고 자유도가 높기 때문에 복잡한 지역적인 변형을 모델링하기에 적합하다.Therefore, step S130 performs non-rigid registration using a free-form deformation model based on B-splines. The free deformation model is a method of deforming an object by moving a mesh of control points constituting a B-spline, and is suitable for modeling complex local deformation because there is no need to extract features and high degrees of freedom.

전체 영상이

Figure 112010053146419-pat00005
개의 제어점 격자로 구성되어 있을 때, 각 제어점
Figure 112010053146419-pat00006
에 대하여 임의의 점
Figure 112010053146419-pat00007
의 자유 변형
Figure 112010053146419-pat00008
는, 1D 3차 B-스플라인으로 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.The entire footage is
Figure 112010053146419-pat00005
Each control point, consisting of a grid of control points
Figure 112010053146419-pat00006
Any point against
Figure 112010053146419-pat00007
Free deformation of
Figure 112010053146419-pat00008
May be expressed as Equation 1 as a 1D 3rd order B-spline.

Figure 112010053146419-pat00009
Figure 112010053146419-pat00009

여기서,

Figure 112010053146419-pat00010
이고,
Figure 112010053146419-pat00011
이다. 또한,
Figure 112010053146419-pat00012
은 수학식 2와 같은 B-스플라인의 3차 기저 함수이다.here,
Figure 112010053146419-pat00010
ego,
Figure 112010053146419-pat00011
to be. Also,
Figure 112010053146419-pat00012
Is the third-order basis function of the B-spline, as shown in equation (2).

Figure 112010053146419-pat00013
Figure 112010053146419-pat00013

B-스플라인 변형 모델을 이용한 비강체 정합 기법은 각 제어점들이 제어점 주변의 지역적 변형에만 영향을 미치기 때문에, 변형을 보다 정확하게 계산하는 장점이 있다.The non-rigid registration technique using the B-spline deformation model has the advantage of calculating the deformation more precisely because each control point only affects the local deformation around the control point.

여기서, 상기 '조영 전 MR 영상'과 상기 '조영 증강된 MR 영상'의 비강체 정합은, 밝기 값 자체를 유사도 척도로 이용하지 않고, 대응되는 밝기 값들의 쌍의 개수를 세는 정규화된 상호 정보량(Normalized Mutual Information;NMI) 유사성 척도를 사용하여야 한다. 이는 조영제가 주입된 시점과 조영제가 주입된 후 촬영까지 걸린 시간에 따라서 전립선 실질과 각 혈관들의 밝기 값이 달라지기 때문이다. Here, the non-rigid registration of the 'pre-contrast MR image' and the 'contrast-enhanced MR image' is a normalized mutual information counting the number of pairs of corresponding brightness values without using the brightness value itself as a similarity measure. Normalized Mutual Information (NMI) similarity measures should be used. This is because the brightness of the prostate parenchyma and each blood vessel varies depending on the time point at which the contrast agent is injected and the time taken until the contrast agent is injected.

여기서, 정합하고자 하는 두 영상(조영 전 MR 영상, 조영 증강된 MR 영상)인

Figure 112010053146419-pat00014
,
Figure 112010053146419-pat00015
에 대한 NMI는 수학식 3으로 정의된다.Here, two images to be matched (pre-contrast MR image, contrast-enhanced MR image)
Figure 112010053146419-pat00014
,
Figure 112010053146419-pat00015
The NMI for is defined by Equation 3.

Figure 112010053146419-pat00016
Figure 112010053146419-pat00016

여기서,

Figure 112010053146419-pat00017
Figure 112010053146419-pat00018
는 두 영상 각각의 엔트로피(entropy)를 나타내고,
Figure 112010053146419-pat00019
는 두 영상의 조인트 엔트로피를 나타낸다. 각각의 엔트로피는 아래의 수학식 4로 정의된다.here,
Figure 112010053146419-pat00017
and
Figure 112010053146419-pat00018
Denotes the entropy of each of the two images,
Figure 112010053146419-pat00019
Represents joint entropy of two images. Each entropy is defined by Equation 4 below.

Figure 112010053146419-pat00020
Figure 112010053146419-pat00020

이 엔트로피 값은 조인트 히스토그램을 생성하여 계산한다. 조인트 히스토그램은 x축에는 영상 1의 밝기 값, y축에는 영상 2의 밝기 값으로 축을 설정하고, 두 영상이 중첩된 영역에서 동일한 위치에 있는 영상 1과 영상 2의 밝기 값 쌍의 개수를 z축에 누적하면서 생성한다.This entropy value is calculated by creating a joint histogram. The joint histogram sets the axis to the brightness value of image 1 on the x-axis, and the brightness value of image 2 on the y-axis, and the number of brightness value pairs of image 1 and image 2 at the same position in the overlapping area of the two images. To accumulate in

이상과 같이 S130 단계의 비강체 정합을 수행한 이후에는, 상기 감산부(140)에서는 상기 '정합된 조영증강 MR 영상'에서 상기 '조영 전 MR 영상' 부분을 감산하여 '조영 영역 MR 영상'을 획득한다(S140). After performing the non-rigid registration of the step S130 as described above, the subtractor 140 subtracts the 'pre-contrast MR image' portion from the 'matched contrast enhancement MR image' to obtain a 'contrast region MR image'. Acquire (S140).

더 상세하게는, 상기 '조영 증강된 MR 영상'보다 낮은 밝기 값에 해당되는 '조영 전 MR 영상'의 일부 영역을 상기 '정합된 조영증강 MR 영상'에서 감산한 다음, 이렇게 감산된 영상에서 상기 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 대응되는 부분을 0으로 설정한다. 이에 따라, 조영제에 의하여 조영된 영역만이 남게 된다. 이후의 전립선 분할은 이렇게 조영된 영역에 대하여 수행하는 것이다. More specifically, a portion of the 'pre-contrast MR image' corresponding to a lower brightness value than the 'contrast-enhanced MR image' is subtracted from the 'matched contrast-enhanced MR image', and then subtracted from the subtracted image. A portion corresponding to the remaining region except for the partial region is set to 0. Accordingly, only the area contrasted by the contrast agent remains. Subsequent prostate segmentation is performed on these contrasted areas.

도 4는 이러한 S140 단계를 통해 얻어진 감산 영상의 예시도를 나타낸다. 여기서, (a)와 (b)의 두 가지 감산 영상의 예를 나타낸다.4 shows an example of a subtracted image obtained through the step S140. Here, examples of two subtracted images (a) and (b) are shown.

상기 S140 단계 이후, 상기 추출부(150)에서는, 상기 감산 영상인 조영 영역 MR 영상에서 연결 요소 분석 기법을 통해 객체들을 구분한 다음, 상기 객체들에 대한 무게 중심의 위치를 분석하여 일부 객체를 전립선 후보 영역으로 추출한다(S150).After the step S140, the extractor 150 classifies the objects in the contrast area MR image, which is the subtracted image, through a connection element analysis technique, and then analyzes the positions of the centers of gravity of the objects to prostate some objects. The candidate region is extracted (S150).

여기서, 상기 후보 영역을 추출 단계를 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상기 S140단계에서 획득된 상기 조영 영역 MR 영상에서 밝기 값이 특정 임계치(ex, 400 HU) 이상인 영역을 추출한 다음, 상기 추출된 영역을 상기 객체들로 구분하도록 상기 조영 영역 MR 영상의 각 슬라이스에 대하여 상기 연결 요소 분석 기법을 적용한다.Herein, the step of extracting the candidate region will be described in detail. First, an area having a brightness value greater than or equal to a specific threshold (ex, 400 HU) is extracted from the contrast area MR image acquired in step S140, and then each slice of the contrast area MR image is divided into the objects to extract the extracted area. The connection element analysis technique is applied.

상기 연결 요소 분석 기법은 상, 하, 좌, 우로 연결되어 있는 픽셀들의 집합을 하나의 객체로 인식하여, 전체 영상에서 서로 구분되어 있는 연결 요소 객체에 각각 번호를 부여하여 각 객체를 구분하는 분석 기법이다. 상기 연결 요소 분석 기법은 본 분야에서 공지된 기술로서 보다 상세한 설명은 생략한다.The connection element analysis technique recognizes a set of pixels connected up, down, left, and right as one object, and analyzes each object by assigning a number to each connection element object separated from each other in the whole image. to be. The connection element analysis technique is well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted.

다음, 상기 연결 요소 분석 기법에 의해 구분된 상기 객체들에 대한 개별 크기 및 무게중심을 상기 각 슬라이스에 대하여 계산한다. 이를 위해, 상기 조영 영역 MR 영상의 중심으로부터 특정 반경(ex, 반지름 r = 20 픽셀) 이내에 무게중심이 위치하는 객체들 중에서, 크기가 가장 큰 객체를 상기 전립선 후보 영역으로 추출한다. 이는 실제 촬영된 MR 영상의 중심으로부터 특정 반경 내에 전립선 후보 영역이 존재한다는 가정하에 수행하는 것이다.Next, the individual size and center of gravity of the objects separated by the connection element analysis technique are calculated for each slice. To this end, among the objects whose center of gravity is located within a certain radius (ex, radius r = 20 pixels) from the center of the contrast region MR image, the object having the largest size is extracted as the prostate candidate region. This is performed under the assumption that there is a prostate candidate region within a specific radius from the center of the actually taken MR image.

이때, MR 영상의 잡음이나 조영제의 전파 상태에 따라, 상기 가장 큰 연결 요소 객체의 내부에 구멍이 존재할 수 있기 때문에, 각 슬라이스에 대하여 영상의 최외곽 경계점들을 씨앗점으로 하는 2차원 씨앗점 영역 성장법을 수행하여, 상기 크기가 가장 큰 객체에 존재하는 내부 구멍을 채워준다. 상기의 씨앗점을 이용한 영역 성장법은 기존에 공지된 기술이므로 보다 상세한 설명은 생략한다.In this case, since a hole may exist inside the largest connecting element object according to the noise of the MR image or the propagation state of the contrast medium, the two-dimensional seed point region grows using the outermost boundary points of the image as seed points for each slice. The method is performed to fill the inner holes existing in the object of the largest size. Since the region growth method using the seed point is a known technique, a detailed description thereof will be omitted.

상기 S150 단계의 연결 요소 분석 이후 수행된 구멍 채움 영상의 예는 도 5를 참조한다. 도 5의 (a), (b)는 도 4의 (a), (b) 영상에 대해 각각 S150 단계를 수행한 결과를 나타낸다. An example of the hole filling image performed after the connection element analysis of step S150 is described with reference to FIG. 5. 5 (a) and 5 (b) show the results of performing step S150 on the images (a) and (b) of FIG. 4, respectively.

상기 후보 영역을 추출한 이후, 상기 분할부(160)는 상기 S150 단계에서 추출된 후보 영역에 대하여 외부 방향으로 확장 연산을 수행한 다음(S160), 내부 방향으로 형태 전파를 수행하여 전립선을 분할한다(S170). 이에 따라, 최종 분할된 전립선 경계를 얻을 수 있다.After extracting the candidate region, the division unit 160 performs an expansion operation in the outward direction on the candidate region extracted in step S150 (S160), and then performs shape propagation in the inward direction to divide the prostate gland ( S170). Thus, the final divided prostate border can be obtained.

도 6은 도 1의 S160 단계를 통해 외부 확장된 영상의 예시도이다. 도 6의 (a), (b)는 도 5의 (a), (b) 영상에 대해 각각 S160 단계를 수행한 결과를 나타낸다. FIG. 6 is an exemplary diagram of an externally expanded image through step S160 of FIG. 1. 6 (a) and 6 (b) show the results of performing step S160 on the images (a) and (b) of FIG. 5, respectively.

즉, 상기 외부 확장 단계(S160)는 전립선 경계를 검출하기 위하여 각 슬라이스에서 찾아진 가장 큰 연결 요소에 대하여 확장 연산을 수행하는 것이다. 이를 위해, 반지름 크기가 s인 원을 구성요소로 사용하는 수학식 5의 민코우프스키 가산 방법을 통해 상기 후보 영역을 외부로 확장 연산하여, 전립선 경계점들을 생성한다.That is, the external expansion step S160 is to perform an expansion operation on the largest connection element found in each slice in order to detect the prostate boundary. To this end, the candidate region is extended to the outside by using the Minkowski addition method of Equation 5 using a circle having a radius size s as a component to generate prostate boundary points.

Figure 112010053146419-pat00021
Figure 112010053146419-pat00021

여기서,

Figure 112010053146419-pat00022
는 앞서 가장 큰 연결 요소 객체에 해당되고,
Figure 112010053146419-pat00023
는 구성 요소(structuring element)를 나타내며,
Figure 112010053146419-pat00024
은 실수집합에 해당된다. 그리고, 부드러운 경계 생성을 위하여 구성 요소는 반지름이
Figure 112010053146419-pat00025
(ex,
Figure 112010053146419-pat00026
=10픽셀)인 원 형태를 사용한다. here,
Figure 112010053146419-pat00022
Corresponds to the largest connected element object before,
Figure 112010053146419-pat00023
Represents a structuring element,
Figure 112010053146419-pat00024
Is a real set. And, to create a smooth boundary, the component has a radius
Figure 112010053146419-pat00025
(ex,
Figure 112010053146419-pat00026
= 10 pixels).

그리고, 외부로 확장된 이진 영상으로부터 전립선 경계를 추출하기 위하여, 다음과 같이 내부로 형태 전파를 연속적으로 수행하여 전립선을 분할한다(S170). 이때, 상기 S160단계를 통해 확장된 전립선 경계점들을 제한 거리(dmax=

Figure 112010053146419-pat00027
) 한도 내에서 내부로 형태 전파하여 전립선 경계를 분할한다.In order to extract the prostate boundary from the binary image extended outward, the prostate is divided by continuously performing shape propagation inward as follows (S170). At this time, the limit distance (d max == prostate boundary points extended through the step S160)
Figure 112010053146419-pat00027
Shape propagates within limits to partition prostate boundaries.

즉, 상기 제한된 밴드값인 dmax 내에서, 상기 확장된 전립선 경계점들로부터 경계점들을 내부로 전파한다. 유클리디안 거리를 근사하기 위하여 다음의 수학식 6의 체스 보드 거리를 사용한다.That is, within the limited band value d max , the boundary points propagate inward from the extended prostate boundary points. In order to approximate the Euclidean distance, the chess board distance of Equation 6 is used.

Figure 112010053146419-pat00028
Figure 112010053146419-pat00028

여기서,

Figure 112010053146419-pat00029
Figure 112010053146419-pat00030
는 각각 현재 위치와 8-인접 위치를 나타낸다. 확장 경계점들에 대한
Figure 112010053146419-pat00031
는 0으로 초기화되고, 다른 점들에 대해서는 무한대로 초기화된다. here,
Figure 112010053146419-pat00029
Wow
Figure 112010053146419-pat00030
Denotes the current position and the 8-adjacent position, respectively. For extended boundary points
Figure 112010053146419-pat00031
Is initialized to zero and to infinity for other points.

이와 같이, 반지름

Figure 112010053146419-pat00032
인 원 형태의 구성 요소를 갖는 확장 연산을 통해 가장 큰 연결 요소를 외부로 확장시킨 후, dmax=
Figure 112010053146419-pat00033
만큼 내부로 형태 전파를 수행하게 되면, 부드러운 전립선 경계 분할이 이루어진다. 즉, 이러한 과정을 통해 전립선 경계가 최종 분할된다.Thus, the radius
Figure 112010053146419-pat00032
Expand the largest connected element to the outside through an extension operation with elements in the shape of circle, then d max =
Figure 112010053146419-pat00033
As long as the shape propagation is performed inside, smooth prostate boundary division is achieved. In other words, the prostate boundary is finally divided through this process.

도 7은 도 1의 S170 단계를 통한 전립선 분할 영상 결과의 예시도이다. 도 7의 (a), (b)는 도 8의 (a), (b) 영상에 대해 각각 S170 단계를 수행한 결과를 나타낸다. 이를 참조하면, 본 발명의 기법을 통해 분할된 결과로부터 전립선과 밝기값이 유사한 인접 조직으로의 리키지(leakage) 발생 없이 정확한 분할이 가능함을 확인할 수 있다.FIG. 7 is an exemplary view of a prostate segmentation image result through step S170 of FIG. 1. 7 (a) and 7 (b) show the results of performing step S170 on the images (a) and (b) of FIG. 8, respectively. Referring to this, it can be seen from the segmented result that the technique of the present invention enables accurate segmentation without generating leakage into adjacent tissues having similar prostate and brightness values.

이상과 같은 본 발명의 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법 및 시스템은, 전립선 체적 측정 및 전립선 검출을 위한 영역 설정, CT 영상과 MR 영상의 정합 시 해부학적 표식기 등으로 사용될 수 있어서, 실제 임상에 즉시 적용 가능한 진단 도구를 제공할 수 있다. 나아가, 현재 의사의 수작업에 의존한 정성적인 판독 방법을 자동화시키고 이를 검증하는 방식으로 의료 형태가 변경되어 보다 객관적이고 정교한 판독이 가능하다. The automatic prostate segmentation method and system using the dynamic MR image of the present invention as described above, can be used as an anatomical marker when matching the CT image and MR image, area setting for prostate volume measurement and prostate detection, etc. Immediately available diagnostic tools can be provided. Furthermore, medical forms have been altered by automating and validating qualitative reading methods that depend on the manual hand of a physician now, resulting in more objective and sophisticated reading.

또한, 이러한 시스템을 기존의 3차원 MR 장치나 의료영상저장및전달장치(Picture archive and communication system)에 접합하면 상당 규모의 소프트웨어 판매 및 수출효과를 가져올 수 있으며, 나아가 세계시장에서 국내 의료시스템의 경쟁력을 강화시킬 수 있을 것이다.In addition, by bonding these systems to existing 3D MR devices or picture archive and communication systems, it can bring about significant sales and exports of software, and furthermore, competitiveness of domestic medical systems in the global market. Could be strengthened.

한편, 상기 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 매체로서 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.Meanwhile, the automatic prostate segmentation method using the dynamic MR image may be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data is stored as a medium that can be read by a computer system.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CO-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CO-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like, which are also implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능한 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 시스템
110: 획득부 120: 검출부
130: 정합부 140: 감산부
150: 추출부 160: 분할부
100: Automatic Prostate Segmentation System Using Dynamic MR Imaging
110: acquisition unit 120: detection unit
130: matching unit 140: subtracting unit
150: extraction unit 160: division

Claims (11)

동적 MR 기법을 통해 전립선의 3차원 볼륨 데이터들을 획득하는 단계;
상기 3차원 볼륨 데이터들로부터 평균 밝기 값을 분석하여 조영 증강된 MR 영상을 검출하는 단계;
조영 전 MR 영상과 상기 조영 증강된 MR 영상을 B-스플라인 비강체 정합 기법으로 정합하는 단계;
상기 정합된 조영증강 MR 영상에서 상기 조영 전 MR 영상 부분을 감산하여 조영 영역 MR 영상을 획득하는 단계;
상기 조영 영역 MR 영상에서 연결 요소 분석 기법을 통해 객체들을 구분한 다음 상기 객체들에 대한 무게 중심의 위치를 분석하여 일부 객체를 전립선 후보 영역으로 추출하는 단계; 및
상기 추출된 후보 영역에 대하여 외부 방향으로 확장 연산을 수행한 다음 내부 방향으로 형태 전파를 수행하여 전립선을 분할하는 단계를 포함하는 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법.
Obtaining three-dimensional volume data of the prostate through a dynamic MR technique;
Detecting an contrast enhanced MR image by analyzing an average brightness value from the 3D volume data;
Registering the pre-contrast MR image and the contrast-enhanced MR image by a B-spline non-rigid registration technique;
Acquiring a contrast region MR image by subtracting the pre-contrast MR image portion from the matched contrast enhancement MR image;
Classifying objects in the contrast region MR image through a connection element analysis technique and extracting some objects as prostate candidate regions by analyzing positions of the centers of gravity of the objects; And
And dividing the prostate by performing an extension operation in the outward direction on the extracted candidate region and then performing shape propagation in the inward direction.
청구항 1에 있어서,
상기 비강체 정합 기법으로 정합하는 단계는,
상기 B-스플라인에 기반을 둔 자유 변형 모델(Free-Form Deformation)을 이용하며, 유사성 척도로서 정규화된 상호 정보량(Normalized Mutual Information;NMI)을 사용하는 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법.
The method according to claim 1,
Matching with the non-rigid matching technique,
An automatic prostate segmentation method using a dynamic MR image using the Free-Form Deformation based on the B-spline and using Normalized Mutual Information (NMI) as a similarity measure.
청구항 1에 있어서,
상기 조영 영역 MR 영상을 획득하는 단계는,
상기 조영 증강된 MR 영상보다 낮은 밝기 값에 해당되는 조영 전 MR 영상의 일부 영역을 상기 정합된 조영증강 MR 영상에서 감산한 다음, 상기 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 대응되는 부분을 0으로 설정하는 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법.
The method according to claim 1,
Acquiring the contrast region MR image,
A subtractive portion of the pre-contrast MR image corresponding to a lower brightness value than the contrast-enhanced MR image is subtracted from the matched contrast-enhanced MR image, and then set a portion corresponding to the remaining regions except for the partial region to 0. Automated Prostate Segmentation Using MR Images.
청구항 1에 있어서,
상기 후보 영역을 추출하는 단계는,
상기 조영 영역 MR 영상에서 밝기 값이 특정 임계치 이상인 영역을 추출한 다음, 상기 추출된 영역을 상기 객체들로 구분하도록 상기 조영 영역 MR 영상의 각 슬라이스에 대하여 상기 연결 요소 분석 기법을 적용하는 단계;
상기 연결 요소 분석 기법에 의해 구분된 상기 객체들에 대한 개별 크기 및 무게중심을 상기 각 슬라이스에 대하여 계산하는 단계; 및
상기 조영 영역 MR 영상의 중심으로부터 특정 반경 내에 무게중심이 위치하는 객체들 중에서 크기가 가장 큰 객체를 상기 전립선 후보 영역으로 추출하는 단계를 포함하는 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법.
The method according to claim 1,
Extracting the candidate region,
Extracting an area having a brightness value greater than or equal to a certain threshold value from the contrast area MR image, and then applying the connection element analysis technique to each slice of the contrast area MR image to divide the extracted area into the objects;
Calculating for each slice an individual size and center of gravity for the objects separated by the connection factor analysis technique; And
And extracting an object having the largest size among the objects having a center of gravity within a specific radius from the center of the contrast region MR image as the prostate candidate region.
청구항 4에 있어서,
상기 후보 영역을 추출하는 단계는,
상기 크기가 가장 큰 객체에 존재하는 내부 구멍을 2차원 씨앗점 영역 성장법을 통해 채우는 단계를 더 포함하는 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법.
The method of claim 4,
Extracting the candidate region,
The method of claim 1, further comprising the step of filling an internal hole existing in the object having the largest size through a 2D seed point region growth method.
청구항 4에 있어서,
상기 전립선을 분할하는 단계는,
반지름 크기가
Figure 112010053146419-pat00034
인 원을 구성요소로 사용하는 민코우프스키 가산 방법을 통해 상기 후보 영역을 외부로 확장 연산하여, 전립선 경계점들을 생성하는 단계; 및
상기 전립선 경계점들을 제한 거리(dmax=
Figure 112010053146419-pat00035
) 한도 내에서 내부로 형태 전파하여 전립선 경계를 분할하는 단계를 포함하는 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 방법.
The method of claim 4,
Dividing the prostate gland,
The radius size
Figure 112010053146419-pat00034
Generating prostate boundary points by extending the candidate region to the outside through a Minkowski addition method using an element as a component; And
Limit the distance between the prostate boundary points (d max =
Figure 112010053146419-pat00035
Automatic prostate segmentation method using dynamic MR imaging comprising the step of form propagation within the limits within the boundaries of the prostate.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for causing a computer to execute the method according to any one of claims 1 to 6. 동적 MR 기법을 통해 전립선의 3차원 볼륨 데이터들을 획득하는 획득부;
상기 3차원 볼륨 데이터들로부터 평균 밝기 값을 분석하여 조영 증강된 MR 영상을 검출하는 검출부;
조영 전 MR 영상과 상기 조영 증강된 MR 영상을 B-스플라인 비강체 정합 기법으로 정합하는 정합부;
상기 정합된 조영증강 MR 영상에서 상기 조영 전 MR 영상 부분을 감산하여 조영 영역 MR 영상을 획득하는 감산부;
상기 조영 영역 MR 영상에서 연결 요소 분석 기법을 통해 객체들을 구분한 다음 상기 객체들에 대한 무게 중심의 위치를 분석하여 일부 객체를 전립선 후보 영역으로 추출하는 추출부; 및
상기 추출된 후보 영역에 대하여 외부 방향으로 확장 연산을 수행한 다음 내부 방향으로 형태 전파를 수행하여 전립선을 분할하는 분할부를 포함하는 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 시스템.
An acquisition unit for acquiring three-dimensional volume data of the prostate through a dynamic MR technique;
A detector configured to detect an contrast enhanced MR image by analyzing an average brightness value from the 3D volume data;
A matching unit for matching the pre-contrast MR image and the contrast-enhanced MR image with a B-spline non-rigid matching technique;
A subtraction unit for subtracting the pre-contrast MR image part from the matched contrast-enhanced MR image to obtain a contrast area MR image;
An extraction unit for classifying objects in the contrast region MR image and analyzing the positions of the centers of gravity of the objects to extract some objects as prostate candidate regions; And
And a splitter configured to segment the prostate by performing an extension operation in the outward direction and then performing shape propagation in the inward direction with respect to the extracted candidate region.
청구항 8에 있어서,
상기 감산부는,
상기 조영 증강된 MR 영상보다 낮은 밝기 값에 해당되는 조영 전 MR 영상의 일부 영역을 상기 정합된 조영증강 MR 영상에서 감산한 다음, 상기 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 대응되는 부분을 0으로 설정하는 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 시스템.
The method according to claim 8,
The subtraction part,
A subtractive portion of the pre-contrast MR image corresponding to a lower brightness value than the contrast-enhanced MR image is subtracted from the matched contrast-enhanced MR image, and then set a portion corresponding to the remaining regions except for the partial region to 0. Automated prostate segmentation system using MR imaging.
청구항 8에 있어서,
상기 추출부는,
상기 조영 영역 MR 영상에서 밝기 값이 특정 임계치 이상인 영역을 추출한 다음, 상기 추출된 영역을 상기 객체들로 구분하도록 상기 조영 영역 MR 영상의 각 슬라이스에 대하여 상기 연결 요소 분석 기법을 적용하고,
상기 연결 요소 분석 기법에 의해 구분된 상기 객체들에 대한 개별 크기 및 무게중심을 상기 각 슬라이스에 대하여 계산하며,
상기 조영 영역 MR 영상의 중심으로부터 특정 반경 내에 무게중심이 위치하는 객체들 중에서 크기가 가장 큰 객체를 상기 전립선 후보 영역으로 추출하는 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 시스템.
The method according to claim 8,
The extraction unit,
Extracting an area having a brightness value greater than or equal to a specific threshold value from the contrast area MR image, and then applying the connection element analysis technique to each slice of the contrast area MR image to divide the extracted area into the objects;
Calculating for each slice an individual size and center of gravity for the objects separated by the connection factor analysis technique,
An automatic prostate segmentation system using a dynamic MR image extracting the largest object among the objects having a center of gravity within a specific radius from the center of the contrast region MR image as the prostate candidate region.
청구항 8에 있어서,
상기 분할부는,
반지름 크기가
Figure 112010053146419-pat00036
인 원을 구성요소로 사용하는 민코우프스키 가산 방법을 통해 상기 후보 영역을 외부로 확장 연산하여 전립선 경계점들을 생성한 다음, 상기 전립선 경계점들을 제한 거리(dmax=
Figure 112010053146419-pat00037
) 한도 내에서 내부로 형태 전파하여 전립선 경계를 분할하는 동적 MR 영상을 이용한 자동 전립선 분할 시스템.
The method according to claim 8,
The division part,
The radius size
Figure 112010053146419-pat00036
Using the Minkowski addition method using an element as an element, the candidate region is extended to the outside to generate prostate boundary points, and then the prostate boundary points are limited distance (d max =
Figure 112010053146419-pat00037
Automated prostate segmentation system using dynamic MR imaging to shape the prostate boundary by propagating internally within limits.
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