KR101207419B1 - 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법 - Google Patents

혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는, 덩어리로 정맥주사된 혈관내 조영물질에 의해 조직의 각 픽셀 또는 복셀에서 관측되는 동적 패턴이 주변으로 전파되는 양상을 분석함으로써 정량적으로 조직의 혈류 속도를 측정할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법은, 각 픽셀 또는 복셀마다 동적 패턴을 가지는 2차원 또는 3차원 영상이 주어지는 경우 각 픽셀 또는 복셀들끼리 비교하기 위해 상기 동적 패턴의 크기를 표준화시키는 표준화(Normalization) 단계와, 상기 각 픽셀 또는 복셀마다 주변 픽셀들 또는 복셀들과의 시간 차이를 계산하는 시간차 계산 단계와, 상기 시간 차이 중에서 대표적인 전파 시간을 선택하는 대표 전파 시간 선택 단계와, 상기 대표적인 전파 시간을 이용하여 상기 픽셀 또는 복셀의 혈류 속도를 계산하는 혈류 속도 계산 단계 및 상기 픽셀 또는 복셀의 계산된 혈류 속도값을 변환 영상으로 표현하여 혈류 속도 지도(Blood flow velocity map)를 생성하는 혈류 속도 지도 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법{Method For Analyzing Quantitatively Tissue Blood Flow Velocity Using Propagation Analysis of Dynamics Pattern of Intravascular Contrast Agents}
본 발명은 혈관내 조영물질의 동적 패턴(Dynamics Pattern)의 전파분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법에 관한 것으로서, 동물이나 인체 조직의 혈류 속도를 정량적으로 측정할 수 있는 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법에 관한 것이다.
혈액의 공급은 동물 및 인체의 장기가 기능을 유지하는데 있어 중요하다. 이 때문에 뇌졸중과 같이 혈관폐색과 관련된 질환들에서 혈류를 측정하기 위해 각종 측정 기술들을 사용하고 있으며, 이러한 혈류 측정 기술들은 질병의 진단 및 평가 뿐만 아니라 혈관수술이나 장기이식 등의 결과를 판단하는데에도 유용하게 쓰이게 된다.
현재 널리 쓰이고 있는 혈류 측정 기술은 크게 두 가지로 분류할 수 있다. 첫 번째는 움직이는 혈구의 속도를 도플러(Doppler) 원리를 이용하여 측정하는 레이저 도플러 유속측정기(Laser Doppler flowmetry)나 도플러 초음파검사(Doppler ultrasonography) 같은 기술들이고, 두 번째는 정맥주사된 혈관 조영물질의 동적 패턴의 파형을 분석하여 혈류값을 산출해 내는 MRI나 CT, 초음파, 형광 촬영과 같은 영상 기술들이다.
도플러 원리를 이용하는 혈류 측정 방법은 특정한 벡터 방향에 따라 혈류를 감지하기 때문에 그물망 구조를 가지는 모세혈관으로 주로 구성되는 조직 실질의 혈류를 반영하기에 무리가 있고, 혈류 측정값이 임의의 값이기 때문에 측정 시간 동안의 혈류 변화량을 모니터링하는 역할 밖에 할 수 없다. 또한 일반적인 도플러 측정 방법들은 한 지점의 혈류를 측정할 뿐이며, 이를 극복한 레이저 도플러 이미징(Laser Doppler imaging)은 2차원적인 정보를 제공하지만 속도가 느리고 장비가 고가인 단점이 있다.
반면, 혈류 영상화 기술들에서는 짧은 시간 동안 덩어리로 주입된 혈관 조영물질이 신호가 관심 조직의 각 픽셀(Pixel) 또는 복셀(Voxel)에서 관측되는 동적 패턴의 파형을 분석하여 간접적으로 혈류를 유추하고 이를 통해 2차원 또는 3차원의 정량적인 혈류 지도(Blood flow map)를 만들 수 있다. 혈류를 유추할 때 지시약 희석법(Indicator dilution method)이나 혈류지표(Blood flow index) 계산법을 주로 쓰는데, 이러한 계산법들은 허혈성 뇌졸중 등 질병상태에서 측지 혈류(Collateral flow)를 통해 2차적으로 혈류가 공급되는 경우 제대로 혈류를 계산을 하지 못하며, 인도시아닌 그린(Indocyanine green, ICG)과 같은 형광 물질을 이용하는 2차원 영상 기법에서 형광 세기의 중첩에 따른 영향에 의해 혈류 계산이 크게 왜곡되는 등의 한계를 가진다.
따라서, 다양한 측정 조건 하에서도 정량적으로 인체나 동물 조직의 2차원 또는 3차원 혈류 지도를 만들어 낼 수 있는 혈류 측정 방법의 개발이 요청된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 발명된 것으로, 덩어리로 정맥주사된 혈관내 조영물질에 의해 조직의 각 픽셀 또는 복셀에서 관측되는 동적 패턴(Dynamics Pattern)이 주변으로 전파되는 양상을 분석함으로써 정량적으로 조직의 혈류 속도를 측정할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 혈관내 조영물질 동적 패턴(Dynamics Pattern)의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법은, 각 픽셀 또는 복셀마다 동적 패턴을 가지는 2차원 또는 3차원 영상이 주어지는 경우, 각 픽셀 또는 복셀들끼리 비교하기 위해 상기 동적 패턴의 크기를 표준화시키는 표준화(Normalization) 단계와, 상기 각 픽셀 또는 복셀마다 주변 픽셀들 또는 복셀들과의 시간 차이를 계산하는 시간차 계산 단계와, 상기 시간 차이 중에서 대표적인 전파 시간을 선택하는 대표 전파 시간 선택 단계와, 상기 대표적인 전파 시간을 이용하여 상기 픽셀 또는 복셀의 혈류 속도를 계산하는 혈류 속도 계산 단계 및 상기 픽셀 또는 복셀의 계산된 혈류 속도값을 변환 영상으로 표현하여 혈류 속도 지도(Blood flow velocity map)를 생성하는 혈류 속도 지도 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표준화 단계에서는 표준화를 통해 신호 세기의 차이와 무관하게 동적 패턴만으로 혈류의 분석을 가능하게 할 수 있다.
또한, 상기 시간차 계산 단계에서 상기 주변 픽셀 또는 복셀은 상하좌우 방향으로 일정 거리 이내 또는 일정 유클리드 거리 이내 등으로 변경되면서 정의될 수 있다.
또한, 상기 시간차 계산 단계에서는 근평균이승편차(Root mean squared deviation, RMSD)가 최소가 되는 경우를 선택할 수 있다.
또한, 상기 대표 전파 시간 선택 단계에서 상기 대표적인 전파 시간은 주변 픽셀들 또는 복셀들과의 사이에 계산된 시간 차이의 평균, 중앙값 또는 최소값 중에서 데이터의 잡음(Noise)을 고려하여 선택할 수 있다.
또한, 상기 혈류 속도 계산 단계에서는 상기 대표적인 전파 시간으로 평균값을 선택하는 경우, 하기의 수학식에 의해 혈류속도(BF)를 계산할 수 있다.
[수학식]
Figure 112011004331782-pat00001
(여기서, BF(p)는 픽셀 또는 복셀 p에서 관측된 혈류 속도이며, R은 주변 픽셀 또는 복셀을 정의하는 좌표 간격값의 집합으로, R = {(0, 1), (0, -1), (1, 0), (-1, 0)}이고, c는 혈류 속도의 스케일을 보정해주는 상수로서 영상 시스템에 따라 보정해 주어야 하며, s는 주어진 영상에서의 픽셀 하나의 크기이고, 또한, d(a, b)는 두 픽셀 또는 복셀 a와 b 사이의 유클리드 거리이고, dyn(p)는 픽셀 또는 복셀 p에서 관측된 동적 패턴의 정보이다.)
또한, 상기 혈류 속도 지도 생성 단계에서는 상기 각 픽셀 또는 복셀마다 계산된 혈류 속도값을 그레이-스케일(Gray-scale) 또는 의사 색상(Pseudo-color)으로 변환한 영상으로 표현하여 상기 혈류 속도 지도를 생성할 수 있다.
또한, 상기 2차원 또는 3차원 영상 중에서 혈류를 분석하고자 하는 관심 영역(Region of interest, ROI)을 선택하는 관심영역 선택단계와, 상기 관심 영역 내의 각 픽셀 또는 복셀마다 촬영시의 오류를 줄이기 위해 상기 동적 패턴의 파형을 보정하는 동적 패턴 파형 보정단계 및 상기 주변 픽셀들 또는 복셀들과 패턴을 비교할 수 있도록 보간법(Interpolation)을 이용하여 시간축의 해상도를 강화시키는 시간 해상도 강화단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 동적 패턴 파형 보정단계에서는 일정 시간 구간마다 평균화(Averaging)하거나 다듬질(Smoothing)을 조합하여 적용할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류 속도 측정 방법에 의하면, 동적 패턴의 파형에 의존하지 않고 더 많은 주변 동적 패턴의 정보까지 활용하여 속도를 계산함으로써, 동적 패턴이 측정환경에 의해 왜곡되는 상황하에서도 혈류 속도를 정량적으로 빠르게 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법의 제 1블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법의 제 2블록도.
도 3은 2차원 또는 3차원 영상에서 각 픽셀 또는 복셀에서 관측되는 동적 패턴을 나타내는 도.
도 4는 본 발명에 따른 표준화(Normalization) 단계의 예를 보여주는 도.
도 5는 본 발명에 따른 혈류 속도 지도의 예를 보여주는 도.
도 6은 본 발명에 따른 관심 영역 선택 단계의 예를 보여주는 도.
도 7은 본 발명에 따른 동적 패턴 파형 보정단계의 예를 보여주는 도.
도 8은 본 발명에 따른 시간 해상도 강화 단계의 예를 보여주는 도.
도 9는 본 발명에 따른 뇌혈류 속도 지도의 결과를 보여주는 도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 3은 2차원 또는 3차원 영상에서 각 픽셀 또는 복셀에서 관측되는 동적 패턴을 나타내는 도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법에 의하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 충분한 공간적 해상도를 가지고 촬영된 2차원 또는 3차원 영상에서 각 픽셀 또는 복셀에서 관측되는 동적 패턴(A)은 멀리 떨어진 픽셀 또는 복셀의 동적 패턴(C)과는 많이 다를 수 있지만, 인접한 근처 픽셀 또는 복셀의 동적 패턴(B)과는 크게 다르지 않을 수 있다.
이는, 우회 공급 혈류가 존재하는 뇌졸중 상태와 같은 복잡한 환경 하에서도 마찬가지로 적용된다.
이때, A를 주변 B와 비교하여 시간축에서 얼마나 지연이 생겼는지 시간차(△t)를 계산할 수 있다. 여기서, 상기 시간차(△t)는 곧 동적 패턴이 두 픽셀 또는 복셀간에 이동하는데 걸리는 시간을 의미하며, 두 픽셀 또는 복셀간의 거리차(△s)를 함께 이용함으로써 혈류의 이동 속도(△s/△t)를 계산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법의 제 1블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 표준화(Normalization) 단계의 예를 보여주는 도이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 표준화(Normalization) 단계(S40)와, 시간차 계산 단계(S50)와, 대표 전파 시간 선택 단계(S60)와, 혈류 속도 계산 단계(S70) 및 혈류 속도 지도 생성 단계(S80)를 포함한다.
상기 표준화(Normalization) 단계(S40)는 도 4에 도시된 바와 같이, 각 픽셀 또는 복셀마다 동적 패턴을 가지는 2차원 또는 3차원 영상이 주어지는 경우, 각 픽셀 또는 복셀들끼리 비교하기 위해 상기 동적 패턴의 크기를 표준화시키는 단계이다.
구체적으로, 상기 표준화 단계(S40)에서는 신호 세기의 차이와 무관하게 동적 패턴만으로 각 픽셀 또는 복셀들끼리 비교할 수 있도록 하기 위해 신호 세기의 최소값과 최대값이 0과 1 사이에 놓이도록 표준화시킬 수 있다.
상기 시간차 계산 단계(S50)는 상기 각 픽셀 또는 복셀마다 주변 픽셀들 또는 복셀들과의 시간 차이를 계산하는 단계이다.
여기서, 상기 주변 픽셀 또는 복셀은 상하좌우 방향으로 일정 거리 이내 또는 일정 유클리드 거리 이내 등으로 변경되면서 정의될 수 있는데, 예를 들어, 상기 주변 픽셀 또는 복셀은 상하좌우 방향으로 거리 1 이내 또는 유클리드 거리 3 이내 등으로 필요에 따라 바꿔가며 정의될 수 있다.
또한, 상기 시간차 계산 단계(S50)에서 시간 차이를 계산할 때는 근평균이승편차(Root mean squared deviation, RMSD)가 최소가 되도록 만드는 경우를 선택할 수 있고, 이때, 두 패턴의 매칭과 관련된 RMSD 외의 다른 알고리즘을 사용해도 무방하다.
상기 대표 전파 시간 선택 단계(S60)는 상기 시간 차이 중에서 대표적인 전파 시간을 선택하는 단계이다.
여기서, 특정 픽셀 또는 복셀에 대한 대표적인 전파 시간은 주변 픽셀들 또는 복셀들과의 사이에 계산된 시간 차이의 평균, 중앙값 또는 최소값 중에서 데이터의 잡음(Noise)을 고려하여 선택할 수 있다.
상기 혈류 속도 계산 단계(S70)는 상기 대표적인 전파 시간을 이용하여 상기 픽셀 또는 복셀의 혈류 속도를 계산하는 단계이다.
구체적으로, 상기 혈류 속도 계산 단계(S70)에서는, 대표적인 전파 시간으로 평균값을 선택하는 경우, 혈류 속도(BF)를 계산하는 식은 하기의 [수학식 1]과 같다.
Figure 112011004331782-pat00002
여기서, BF(p)는 픽셀 또는 복셀 p에서 관측된 혈류 속도이며, R은 주변 픽셀 또는 복셀을 정의하는 좌표 간격값의 집합으로, R = {(0, 1), (0, -1), (1, 0), (-1, 0)}일 수 있고, c는 혈류 속도의 스케일을 보정해주는 상수로서 영상 시스템에 따라 보정해 주어야 하며, s는 주어진 영상에서의 픽셀 하나의 크기이다.
또한, d(a, b)는 두 픽셀 또는 복셀 a와 b 사이의 유클리드 거리이고, dyn(p)는 픽셀 또는 복셀 p에서 관측된 동적 패턴의 정보이다.
도 5는 본 발명에 따른 혈류 속도 지도의 예를 보여주는 도이다.
상기 혈류 속도 지도 생성 단계(S80)는 상기 픽셀 또는 복셀의 계산된 혈류 속도값을 변환 영상으로 표현하여 혈류 속도 지도(Blood flow velocity map)를 생성하는 단계이다.
구체적으로, 상기 혈류 속도 지도 생성 단계(S80)에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 계산 과정을 각 픽셀 또는 복셀마다 적용하고, 계산된 혈류 속도값을 그레이-스케일(Gray-scale) 또는 의사 색상(Pseudo-color)으로 변환한 영상으로 표현하여 상기 혈류 속도 지도를 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법의 제 2블록도이고, 도 6은 본 발명에 따른 관심 영역 선택 단계의 예를 보여주는 도이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 관심 영역 선택 단계(S10)와, 동적 패턴 파형 보정 단계(S20) 및 시간 해상도 강화 단계(S30)를 더 포함할 수 있다.
상기 관심 영역 선택 단계(S10)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 2차원 또는 3차원 영상 중에서 혈류를 분석하고자 하는 관심 영역(Region of interest, ROI)을 선택하는 단계이다.
도 7은 본 발명에 따른 동적 패턴 파형 보정 단계의 예를 보여주는 도이다.
상기 동적 패턴 파형 보정 단계(S20)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 관심 영역 내의 각 픽셀 또는 복셀마다 촬영시의 오류를 줄이기 위해 상기 동적 패턴의 파형을 보정하는 단계이다.
이때, 일정 시간 구간마다 평균화(Averaging)하거나 다듬질(Smoothing) 등을 조합하여 적용할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 시간 해상도 강화 단계의 예를 보여주는 도이다.
상기 시간 해상도 강화 단계(S30)는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 주변 픽셀들 또는 복셀들과 보다 정교하게 패턴을 비교할 수 있도록 보간법(Interpolation)을 이용하여 시간축의 해상도를 강화시키는 단계이다.
도 9는 본 발명에 따른 뇌혈류 속도 지도의 결과를 보여주는 도이다.
도 9에 도시된 그림은 체중 40g의 ICR 생쥐를 Isoflurane로 호흡마취하고 두피를 절개한 후 0.5mg/mL 농도의 ICG 50μL를 꼬리정맥에 1초에 걸쳐 주사하여 CCD 카메라로 580ms당 한 장씩 30장 찍은 영상을 본 발명을 통해 뇌혈류 속도 지도를 만든 결과들이다.
여기서, 영상 시스템에 따른 상수 c는 보정되기 전으로 혈류의 단위는 임의의 값이고, 전신적으로 느린 혈류 순환을 일으키는 케타민과 럼푼으로 마취를 바꿨을 때의 혈류 속도 지도(b)는 기본 상태에서 찍은 혈류 속도 지도(a)에 비해 매우 느려지는 것을 관찰할 수 있다.
또한, 끝을 둥근 공과 같이 만든 나일론 봉합사를 집어넣어 좌중뇌동맥을 막아 대뇌 좌반구에 뇌허혈을 일으킨 상태에서 찍은 혈류 속도 지도(c)에서는 좌반구의 혈류 속도가 현저히 저하된 것을 볼 수 있으며, 막은 혈관을 다시 풀어주어 재관류를 유도한 후 6시간 후에 얻은 혈류 속도 지도(d)에서는 혈류가 다시 회복된 것을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법에 의하면, 동적 패턴은 반드시 전형적인 파형일 필요가 없고, 파형의 형태와 무관하게 분석할 수 있으며, 주변 픽셀 또는 복셀간에 비교가 가능하도록 파형에 변화가 있는 형태이기만 하면 된다. 이는 주사 방식에 영향을 받을 수 있는 기존 방법들에 대해 가지는 장점이다.
또한 동적 패턴의 일부분만 가지고도 분석이 가능하므로 혈류 속도가 계산되어 나오기까지의 시간이 빠르고 측정 주기도 짧아진다. 예를 들어, 한 번의 주사에 의해 얻어진 동적 패턴을 몇 개의 시간 구간으로 잘라서 각 구간별로 혈류 속도를 구한 후 혈류 속도의 변화를 추적할 수도 있다.
더불어, 사용되는 데이터는 CT perfusion, Perfusion MRI, 마이크로버블(Microbubble)을 덩어리(bolus)로 주사하여 얻은 초음파 영상(Ultrasonography), 형광 물질(ICG, Fluorescein-Dextran, Quantum dot 등)을 덩어리로 주사하여 CCD 카메라 또는 레이저 스캐닝(Laser scanning) 현미경용 디텍터(Detecter)로 얻은 형광 영상 등 어떤 영상 기법으로든 충분한 공간적?시간적 해상도와 함께 시간 흐름에 따라 얻은 2차원 이상의 영상이면 사용 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
S10:관심 영역 선택 단계
S20:동적 패턴 파형 보정 단계
S30:시간 해상도 강화 단계
S40:표준화(Normalization) 단계
S50:시간차 계산 단계
S60:대표 전파 시간 선택 단계
S70:혈류 속도 계산 단계
S80:혈류 속도 지도 생성 단계

Claims (9)

  1. 각 픽셀 또는 복셀마다 동적 패턴(Dynamics Pattern)을 가지는 2차원 또는 3차원 영상이 주어지는 경우, 각 픽셀 또는 복셀들끼리 비교하기 위해 상기 동적 패턴의 크기를 표준화시키는 표준화(Normalization) 단계;
    상기 각 픽셀 또는 복셀마다 주변 픽셀들 또는 복셀들과의 시간 차이를 계산하는 시간차 계산 단계;
    상기 시간 차이 중에서 대표적인 전파 시간을 선택하는 대표 전파 시간 선택 단계;
    상기 대표적인 전파 시간을 이용하여 상기 픽셀 또는 복셀에서의 혈류 속도를 계산하는 혈류 속도 계산 단계; 및
    상기 계산 단계에서 계산된 혈류 속도값을 변환 영상으로 표현하여 혈류 속도 지도(Blood flow velocity map)를 생성하는 혈류 속도 지도 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 표준화 단계에서는,
    표준화를 통해 신호 세기의 차이와 무관하게 동적 패턴만으로 혈류의 분석을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시간차 계산 단계에서,
    상기 주변 픽셀 또는 복셀은 상하좌우 방향으로 일정 거리 이내 또는 일정 유클리드 거리 이내로 변경되면서 정의되는 것을 특징으로 하는 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 시간차 계산 단계에서는,
    근평균이승편차(Root mean squared deviation, RMSD)가 최소가 되는 경우를 선택하는 것을 특징으로 하는 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 대표 전파 시간 선택 단계에서,
    상기 대표적인 전파 시간은 주변 픽셀들 또는 복셀들과의 사이에 계산된 시간 차이의 평균, 중앙값 또는 최소값 중에서 데이터의 잡음(Noise)을 고려하여 선택하는 것을 특징으로 하는 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 혈류 속도 계산 단계에서는,
    상기 대표적인 전파 시간으로 평균값을 선택하는 경우, 하기의 수학식에 의해 혈류 속도(BF)를 계산하는 것을 특징으로 하는 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법.

    [수학식]
    Figure 112012062960549-pat00003


    (여기서, BF(p)는 픽셀 또는 복셀 p에서 관측된 혈류 속도이며, R은 주변 픽셀 또는 복셀을 정의하는 좌표 간격값의 집합으로, R = {(0, 1), (0, -1), (1, 0), (-1, 0)}이고, c는 혈류 속도의 스케일을 보정해주는 상수로서 영상 시스템에 따라 보정해 주어야 하며, s는 주어진 영상에서의 픽셀 하나의 크기이고, d(a, b)는 두 픽셀 또는 복셀 a와 b 사이의 유클리드 거리이며, dyn(p)는 픽셀 또는 복셀 p에서 관측된 동적 패턴의 정보이다.)
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 혈류 속도 지도 생성 단계에서는,
    상기 각 픽셀 또는 복셀마다 계산된 혈류 속도값을 그레이-스케일(Gray-scale) 또는 의사 색상(Pseudo-color)으로 변환한 영상으로 표현하여 상기 혈류 속도 지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 2차원 또는 3차원 영상 중에서 혈류를 분석하고자 하는 관심 영역(Region of interest, ROI)을 선택하는 관심 영역 선택 단계;
    상기 관심 영역 내의 각 픽셀 또는 복셀마다 촬영시의 오류를 줄이기 위해 상기 동적 패턴의 파형을 보정하는 동적 패턴 파형 보정 단계; 및
    상기 주변 픽셀들 또는 복셀들과 패턴을 비교할 수 있도록 보간법(Interpolation)을 이용하여 시간축의 해상도를 강화시키는 시간 해상도 강화 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 동적 패턴 파형 보정 단계에서는,
    일정 시간 구간마다 평균화(Averaging)하거나 다듬질(Smoothing)을 조합하여 적용하는 것을 특징으로 하는 혈관내 조영물질의 동적 패턴의 전파 분석을 이용한 정량적 조직 혈류속도 측정방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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