KR101274283B1 - Liver automatic segmentation method and system - Google Patents

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KR101274283B1
KR101274283B1 KR1020120000149A KR20120000149A KR101274283B1 KR 101274283 B1 KR101274283 B1 KR 101274283B1 KR 1020120000149 A KR1020120000149 A KR 1020120000149A KR 20120000149 A KR20120000149 A KR 20120000149A KR 101274283 B1 KR101274283 B1 KR 101274283B1
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segmentation
peripheral
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홍헬렌
장유진
정진욱
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서울여자대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A liver automatic segmentation method and a system thereof are provided to use a cumulative probability map to correct a liver area which is largely modified, thereby being utilized for a plan of a bio-segmental transplant surgery. CONSTITUTION: A liver volume definition unit(310) defines an optimal liver volume value. A liver volume segmentation unit(320) segments an initial liver volume based on a brightness value of the defined optimal liver volume value. A peripheral organ removal unit(330) uses the multiple cross sectional dissection information on the segmented liver volume to remove peripheral organs. A correction unit(340) corrects a boundary line by using a modification model of a liver, which is removed with the peripheral organs, and a cumulative probability map. The correction unit uses the modification model to smoothly correct the rear surface of the liver. [Reference numerals] (310) Interval volume definition unit; (320) Interval volume segmentation unit; (330) Peripheral organ removal unit; (340) Correction unit

Description

간 자동분할 방법 및 시스템{Liver Automatic Segmentation Method and System}Liver Automatic Segmentation Method and System

본 발명은 간 자동분할 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조영증강 복부 전산화 단층촬영 영상에서 다단면도 해부 정보와 변형모델을 이용한 간 자동분할 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and a system for automatically dividing the liver, and more particularly, to a method and a system for automatically dividing the liver using multi-section anatomical information and a deformation model in a contrast-enhanced abdominal computed tomography image.

전이성 간암이나 간 세포암과 같은 간의 국소적 병소를 검출하고 간 질환의 수술 계획 및 방사선 치료와 고주파 응고 치료술의 효과를 관찰하기 위하여 전산화단층촬영영상(CT: Computed Tomography)에서 간 분할은 우선적으로 수행되어야 할 과정이다. 그러나, 도 1과 같이 CT 영상에서 간은 심장, 위, 비장 등 주변 기관의 밝기값과 유사하고, 사람에 따라 간의 형태와 크기가 다양하게 나타나기 때문에 자동으로 분할하는데 한계가 있다. In order to detect local lesions of the liver, such as metastatic liver cancer or hepatocellular carcinoma, and to observe the surgical planning of the liver disease and the effects of radiotherapy and radiofrequency coagulation, hepatic segmentation is primarily performed on computed tomography (CT). It is a process that should be done. However, in the CT image, the liver is similar to the brightness value of surrounding organs such as the heart, stomach, and spleen, and since the shape and size of the liver vary depending on a person, there is a limit in automatically segmenting it.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 다단면도의 해부 정보를 이용하여 간과 밝기값이 유사하게 나타나는 주변기관의 경계부위에서 정확하게 분할하고, 변형모델과 확률 누적맵을 이용하여 변이가 큰 간 영역을 보정함으로써 분할하는 간 자동분할 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above-mentioned problem, and the anatomical information of the cross-sectional view is used to precisely divide the boundary portion of the peripheral organ where the liver and the brightness value are similar, and the variation is large using the deformation model and the probability accumulation map. An object of the present invention is to provide a method and a system for automatically dividing a liver by correcting the liver region.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 간 자동분할 방법은, 간 부위를 포함하는 최적의 간 볼륨을 정의하는 단계; 상기 정의단계에 의해 정의된 최적 간 볼륨에 대하여 밝기값 기반으로 초기 간 볼륨을 분할하는 단계; 상기 분할단계에 의해 분할된 간 볼륨에 대해 다단면도 해부 정보를 이용하여 주변기관을 제거하는 단계; 및 상기 주변기관 제거단계에 의해 주변기관이 제거된 간 볼륨에 대해 변형모델과 확률 누적맵을 이용하여 간 경계선을 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Liver automatic segmentation method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object comprises the steps of defining an optimal liver volume comprising a liver site; Dividing the initial inter-volume based on the brightness value with respect to the optimal inter-volume defined by the defining step; Removing peripheral organs using the cross-sectional anatomical information on the liver volume divided by the dividing step; And correcting the liver boundary line using the deformation model and the probability accumulation map for the liver volume from which the peripheral organs are removed by the peripheral organ removing step.

상기 정의단계는, 간 부위를 포함하는 최적의 간 볼륨을 추출하기 위하여, 관상 단면도에서 밝기값 기반의 폐 및 심장 분할기법을 통해 상단경계를 정의하고, 골반뼈 및 갈비뼈 인식 기법을 통해 하단경계를 정의하며, 축상 단면도에서 갈비뼈 인식 기법을 통해 측면경계를 정의할 수 있다.In the defining step, in order to extract the optimal volume of the liver including the liver, the upper boundary is defined by the lung and heart segmentation technique based on the brightness value in the coronal cross-section, and the lower boundary is determined by the pelvic bone and ribs recognition technique. In the axial sectional view, the side boundary can be defined through the rib recognition technique.

상기 분할단계는, 비등방성 발산 필터링을 이용하여 간의 밝기값 정보를 갖는 영역을 강조하고 적응적으로 산출되는 임계치 값을 이용하여 상기 초기 간 볼륨을 분할할 수 있다.In the dividing step, an anisotropic divergence filtering may be used to highlight an area having brightness information of the liver, and the initial liver volume may be divided using an adaptively calculated threshold value.

여기서, 상기 간 내부의 홀을 방지하기 위하여 원형의 형태소를 이용하여 제거하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to remove using a circular morpheme in order to prevent the hole inside the liver.

상기 주변기관 제거단계는, 상기 간과 밝기값이 유사한 주변기관을 제거하기 위하여, 축상 단면도에서 형태학적 열림 연산과 연결영역 레이블링 기법을 통해 주변의 작은 조직과 신장을 제거하고, 관상 단면도에서 연결영역 레이블링 기법을 통해 비장과 위를 제거할 수 있다.In the peripheral organ removal step, in order to remove peripheral organs similar in brightness to the liver, small tissues and kidneys are removed from the axial sectional view through a morphological opening operation and a connection area labeling technique, and the connection area labeling in the coronal cross sectional view. Techniques can remove the spleen and stomach.

상기 보정단계는, 상기 변형모델을 이용하여 간의 후표면을 부드럽게 보정하고, 상기 주변기관 제거단계에서 손실된 좌엽 부위를 검출할 수 있다.In the correcting step, the rear surface of the liver may be smoothly corrected using the deformed model, and the left lobe region lost in the peripheral organ removal may be detected.

이 경우, 변이가 큰 데이터의 경우에 상기 좌엽의 일부 영역이 주변기관으로 인식되어 손실되는 문제를 해결하기 위하여, 관상 단면도에서 분할정보를 통해 산정된 상기 확률 누적맵을 이용하여 형상 변이가 큰 간의 경계선을 보정할 수 있다.In this case, in order to solve a problem in which a partial region of the left lobe is recognized as a peripheral organ and is lost in the case of large variance data, a liver having a large shape variation using the probability cumulative map calculated through the segmentation information in the coronal cross section. The border can be corrected.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 간 자동분할 시스템은, 최적 간 볼륨을 정의하여 자동 산정하는 간 볼륨 정의부; 상기 간 볼륨 정의부에 의해 정의된 최적 간 볼륨에 대하여 밝기값 기반으로 초기 간 볼륨을 분할하는 간 볼륨 분할부; 상기 간 볼륨 분할부에 의해 분할된 간 볼륨에 대해 다단면도 해부 정보를 이용하여 주변기관을 제거하는 주변기관 제거부; 및 상기 주변기관 제거부에 의해 주변기관이 제거된 간 볼륨에 대해 변형모델과 확률 누적맵을 이용하여 간 경계선을 보정하는 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Liver automatic splitting system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, liver volume defining unit for automatically calculating the optimal liver volume; An inter volume dividing unit dividing an initial inter volume based on a brightness value with respect to an optimal inter volume defined by the inter volume defining unit; Peripheral organ removal unit for removing the peripheral organs using the multi-sectional view anatomical information for the liver volume divided by the liver volume divider; And a correction unit for correcting the liver boundary line using the deformation model and the probability accumulation map for the liver volume from which the peripheral organs are removed by the peripheral organ removing unit.

상기 간 볼륨 정의부는, 간 부위를 포함하는 최적의 간 볼륨을 추출하기 위하여, 관상 단면도에서 밝기값 기반의 폐 및 심장 분할기법을 통해 간 부위를 포함하는 최적 간 볼륨의 상단경계를 정의하고, 골반뼈 및 갈비뼈 인식 기법을 통해 간 부위를 포함하는 최적 간 볼륨의 하단경계를 정의하며, 축상 단면도에서 갈비뼈 인식 기법을 통해 간 부위를 포함하는 최적 간 볼륨의 측면경계를 정의할 수 있다.The liver volume defining unit may define an upper boundary of the optimal liver volume including the liver part through a brightness value-based lung and heart segmentation technique in the coronal cross-sectional view to extract the optimal liver volume including the liver part, and the pelvis. The bone and rib recognition technique defines the lower boundary of the optimal liver volume including the liver, and the rib section recognition technique defines the lateral boundary of the optimal liver volume including the liver.

상기 간 볼륨 분할부는, 비등방성 발산 필터링을 이용하여 간의 밝기값 정보를 갖는 영역을 강조하고 적응적으로 산출되는 임계치 값을 이용하여 상기 초기 간 볼륨을 분할할 수 있다.The liver volume dividing unit may emphasize the region having the brightness information of the liver using anisotropic divergence filtering and divide the initial liver volume using an adaptively calculated threshold value.

이 경우, 상기 간 볼륨 분할부는, 상기 간 내부의 홀을 방지하기 위하여 7x7 원형의 형태소를 이용하여 제거하는 것이 바람직하다.In this case, the liver volume divider is preferably removed using a 7 × 7 morpheme to prevent holes in the liver.

상기 주변기관 제거부는, 상기 간과 밝기값이 유사한 주변기관을 제거하기 위하여, 축상 단면도에서 형태학적 열림 연산과 연결영역 레이블링 기법을 통해 주변의 작은 조직과 신장을 제거하고, 관상 단면도에서 연결영역 레이블링 기법을 통해 비장과 위를 제거할 수 있다.The peripheral organ removal unit removes peripheral tissues and kidneys through a morphological opening operation and a connection area labeling technique in an axial sectional view to remove the peripheral organs similar in brightness to the liver, and a connection area labeling technique in a coronal cross sectional view. The spleen and stomach can be removed.

상기 보정부는, 상기 변형모델을 이용하여 간의 후표면을 부드럽게 보정하고, 상기 주변기관 제거단계에서 손실된 좌엽 부위를 검출할 수 있다.The correction unit may smoothly correct the posterior surface of the liver using the deformed model, and detect the left lobe region lost in the peripheral organ removal step.

또한, 상기 보정부는, 변이가 큰 데이터의 경우에 상기 좌엽의 일부 영역이 주변기관으로 인식되어 손실되는 문제를 해결하기 위하여, 관상 단면도에서 분할정보를 통해 산정된 상기 확률 누적맵을 이용하여 형상 변이가 큰 간의 경계선을 보정하는 것이 바람직하다.In addition, in order to solve a problem in which a partial region of the left lobe is recognized as a peripheral organ and is lost in the case of data having a large variation, the correction unit may use a shape variation using the probability accumulation map calculated through the segmentation information in the coronal cross-sectional view. It is desirable to correct the boundary line between the large livers.

본 발명의 실시예에 따른 간 자동분할 방법은 전이성 간암과 같은 질환 진단과 방사선 요법을 이용한 간암 치료 그리고 생체부분이식술 계획에 활용될 수 있으며, 간 데이터뿐만 아니라 분할하고자 하는 객체의 밝기값이 주변과 유사하고 다양한 형상을 가지는 객체에 대하여 정확하게 분할하고자 할 때 응용될 수 있다.The automatic liver segmentation method according to an embodiment of the present invention can be used for diagnosing diseases such as metastatic liver cancer, liver cancer treatment using radiation therapy, and biofragmentation planning, and not only liver data but also brightness values of objects to be segmented It can be applied when it is desired to accurately divide objects having similar and various shapes.

도 1은 조영증강 복부 CT 영상에서 간 분할의 한계점을 나타낸 도면으로서, (a)는 축상 단면도에서의 간 CT 영상의 예를 나타내며, (b)는 간과 주변기관의 밝기값 히스토그램의 예를 나타내고, (c)는 간 형태와 크기의 다양성의 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 간 자동분할방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 최적 간 볼륨 자동 산정 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 초기 간 분할 기법의 단계별 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 주변기관 제거기법의 단계별 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 변형모델의 단계별 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 확률 누적맵을 이용한 간 경계선 보정기법의 단계별 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 간 자동분할 방법을 이용한 간 분할결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 간 자동분할 방법의 단계별 수행 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 분할된 간 형상 표면의 평균거리 차이를 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 수동분할과 자동분할 볼륨 간의 중복 비율을 측정한 결과의 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 수동분할과 자동분할 볼륨 간의 중복 비율을 측정한 결과의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 간 자동분할 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
1 is a diagram showing the limits of liver segmentation in contrast-enhanced abdominal CT images, (a) shows an example of a liver CT image in the axial sectional view, (b) shows an example of a histogram of brightness values of the liver and peripheral organs, (c) is a diagram showing an example of the diversity of liver shape and size.
2 is a flowchart illustrating a method for automatically dividing liver according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an automatic liver volume estimation process.
4 is a diagram showing the results of each step of the initial intersegmentation scheme.
5 is a view showing the step-by-step results of the peripheral organ removal technique.
6 is a view showing the step-by-step results of the deformation model.
7 is a diagram showing the results of each step of the liver boundary correction method using a probability accumulation map.
8 is a diagram illustrating a liver segmentation result using an automatic liver segmentation method according to the present invention.
9 is a view showing a step-by-step performance of the liver splitting method according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a result of measuring an average distance difference between divided liver-shaped surfaces. FIG.
11 is a diagram illustrating an example of a result of measuring a redundancy ratio between a manual division volume and an automatic division volume.
12 is a diagram illustrating another example of a result of measuring a redundancy ratio between manual division and automatic division volume.
FIG. 13 is a diagram schematically showing a liver autodividing system according to an embodiment of the present invention. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 당업자에게 주지 저명한 기술에 대해서는 그 상세한 설명을 생략할 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, a detailed description of known techniques well known to those skilled in the art may be omitted.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다In describing the constituent elements of the present invention, the same reference numerals may be given to constituent elements having the same name, and the same reference numerals may be given thereto even though they are different from each other. However, even in such a case, it does not mean that the corresponding components have different functions according to the embodiments, or does not mean that they have the same functions in different embodiments, and the functions of the respective components may be implemented. Judgment should be made based on the description of each component in the example.

또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be "connected," "coupled," or "connected. &Quot;

CT 영상에서 간을 자동으로 분할하는 기존의 기술로는 밝기값 및 기울기 기반 분할기법, 분류화 기반 분할기법, 형태정보 기반 분할기법으로 나누어 살펴볼 수 있다. Conventional techniques for automatically segmenting the liver from CT images can be divided into brightness and gradient based segmentation, classification based segmentation, and shape information based segmentation.

먼저, 밝기값 및 기울기 기반 분할 기법으로 Massoptier 등은 간 내부 잡음을 제거한 영상에서 균등한 크기로 나뉘어진 각 영역의 밝기값 평균이 간 밝기값 범위에 속하고 표준편차가 일정 이하로 작은 영역을 간 후보영역으로 정의한 후, GVF(Gradient Vector Filed) 모델을 적용하여 간 경계선을 분할하는 기법을 제안하였다. 또한, Paola 등은 밝기값 정보를 이용하여 초기 간 영역을 검출하고, 간과 밝기값이 유사한 주변기관을 제거하기 위하여 형태학적 연산(morphological operation)을 수행함으로써 간 영역 분할 기법을 제안하였다. 또한, Amir 등은 해부 정보와 밝기값 정보를 이용하여 간 영역을 추출하고, 분할 임계치(split thresholding) 기법을 이용하여 주변 기관을 제거함으로써 초기 간 영역을 분할하는 기법을 제안하였다. 또한, Liu 등은 간 경계선 추출을 위하여 캐니 에지 검출 수행 시, 함께 추출되는 잡음 에지를 템플릿 마스크 정보를 이용하여 제거한다. 이때 추출되는 에지 정보를 형태학 연산을 통해 하나의 연결된 외곽선으로 산정하고 GVF 모델을 수렴시킴으로써 분할하였다. 또한, Rusko 등은 밝기값 정보를 이용한 간 영역 분할 시, 기반으로 정맥기(portal venuos phase) 영상과 동맥기(arterial phase) 영상에서 분할된 간 영역을 어파인 변환(affine transformation)을 통해 정렬하여 중복되는 영역을 최종 간 영역으로 분할하는 기법을 제안하였다. 이때, 정맥기 영상에서 간의 밝기값과 유사하게 나타나는 비장, 췌장 그리고 대정맥과 같은 주변 기관은 동맥기 영상에서 간 영역보다 밝게 나타나기 때문에 중복영역만을 분할함으로써 주변기관을 제거한다. 이와 같은 밝기값 또는 기울기 정보 기반의 분할기법은 주변 조직과 유사한 밝기값을 가지는 부위에서 경계 정보가 불명확하기 때문에 정확하게 분할하기 어려운 문제점을 가진다.First, as a brightness and slope-based segmentation technique, Massoptier, etc., is an area in which the average of the brightness values of each region divided into equally sized regions within the liver brightness value and the standard deviation is less than a certain standard deviation is obtained. After defining it as a candidate region, we proposed a method of segmenting the boundary line by applying a gradient vector filed (GVF) model. In addition, Paola et al. Proposed a liver region segmentation technique by detecting initial liver region using brightness information and performing morphological operations to remove peripheral organs with similar liver and brightness values. In addition, Amir et al. Proposed a technique for segmenting the initial liver region by extracting the liver region using anatomical information and brightness information, and removing surrounding organs using split thresholding. In addition, Liu et al. Remove noise edges that are extracted together using template mask information when performing Canny edge detection to extract the boundary line. At this time, the extracted edge information is calculated as a connected outline through morphological operations and divided by converging the GVF model. In addition, Rusko et al., Based on the segmentation of the liver region using the brightness value information, align the segmented liver region in the venous (portal venuos phase) image and the arterial phase image through affine transformation. We propose a technique for dividing overlapping regions into final interregions. At this time, peripheral organs such as the spleen, pancreas and vena cava, which appear similar to the brightness of the liver in the venous image, appear brighter than the liver in the arterial image. Such a segmentation technique based on the brightness value or the slope information has a problem that it is difficult to accurately segment the boundary information at the region having the brightness value similar to the surrounding tissue.

분류화 기반 분할 기법으로 Furukawa 등은 최대 사후(maximum a posteriori) 확률 예측기법을 이용하여 간, 심장, 비장에 대하여 각 복셀을 분류하고, 레벨-셋(level-set)기법을 이용하여 간 경계선을 보정함으로써 분할하는 방법을 제안하였다. 또한, Van 등은 밝기값 정보 기반의 k-NN 분류화 기법을 이용하여 간 영역과 그 외 영역으로 분류한 후, 간으로 분류된 영역에서 형태학적 연산을 적용하여 간의 경계선을 보정하였다. 또한, Susomboon 등은 기대 극대화(expectation maximization) 알고리즘을 기반으로 간과 주변기관에 대한 밝기값 분포를 산정하여 분류화 하고, 각 슬라이스에서 간으로 분류화된 영역의 텍스쳐 정보가 가장 큰 슬라이스를 기준으로 영역 성장법을 적용하여 분할하는 기법을 제안하였다. 또한, Frelman 등은 간과 주변기관의 밝기값 범위 정보에 대한 사전정보를 이용하여 각 복셀을 4개 영역으로 분류화시켜 후보 간 영역을 검출한 후, 형태학적 연산을 이용하여 간 내부 홀을 제거하고 분할된 간 영역의 경계선을 초기 외곽선으로 하는 지오데식 활성 외곽선(geodesic active contour) 모델을 적용함으로써 분할하였다. 이와 같은 분류화 기반의 분할기법은 밝기값 정보를 기반으로 분류하기 때문에 간과 밝기값이 유사한 주변기관이 인접해 있는 영역에서 정확하게 분할하기 어렵고 최적화하는데 수행시간이 오래 걸리는 문제점을 가진다. As a classification-based segmentation technique, Furukawa et al. Classify each voxel for the liver, heart, and spleen using a maximum a posteriori probability prediction technique, and use the level-set technique to determine the boundaries of the liver. A method of dividing by correction is proposed. In addition, Van et al. Classified the liver region and other regions using the k-NN classification technique based on the brightness value information, and then corrected the boundary line by applying morphological operations in the region classified as liver. Susomboon et al. Also calculate and classify the distribution of brightness values for the liver and surrounding organs based on the expectation maximization algorithm, and based on the slice with the largest texture information in each sliced region in each slice. Segmentation is proposed by applying the growth method. In addition, Frelman et al. Classify each voxel into four regions using prior information on the brightness range information of the liver and surrounding organs to detect candidate liver regions, and then remove the internal holes of the liver using morphological operations. The geodesic active contour model was used to divide the boundaries of the divided liver regions as initial outlines. Since the classification method based on the classification method is classified based on the brightness value information, it is difficult to accurately divide the adjacent organs having similar liver and brightness values in the adjacent region and takes a long time to optimize.

형태정보 기반 분할기법으로 Kainmuller 등은 훈련 집합에서 산정된 통계형상모델(statistical shape model)을 정의하고 분할하고자 하는 영상에서 휴리스틱 기법을 최적화하는 형상으로 적합시킴으로써 분할하는 기법을 제안하였다. 또한, Heimann 등은 통계형상모델을 구성하고 분할하고자 하는 데이터에 적합시키기 위하여 k-NN 분류화 기법을 최적화하는 위치로 형상모델의 각 정점을 이동시키고 형상모델을 적합시킴으로써 분할하였다. 또한, Jiamin 등은 형상정보를 기반으로 하는 활성형상모델(acitive shape model)을 이용하여 초기 간 형상을 분할한 후, 밝기값 기반의 라이브-와이어(live-wire) 기법을 적용하여 지역적인 정확성을 높이는 분할하는 방법을 제안하였다. 또한, Zhang 등은 형상정보 기반의 통계형상모델을 이용하는 경우 분할 결과가 평균모델의 초기 위치에 영향을 받기 때문에 이를 최소화하기 위하여, GHT(generated hough transform) 기법을 통해 평균모델의 초기 위치를 산정하고 그래프-컷 기법을 통해 분할하는 기법을 제안하였다. 또한, Wimmer 등은 일반적인 레벨-셋 기법에서 간 영역 및 형상 정보를 나타내는 수식을 추가적으로 설계한 레벨-셋 기법을 이용하여 분할하였다. 또한, Linguraru 등은 훈련 집합에서 산정된 평균 아틀라스를 정의하여 분할하고자 하는 데이터에 어파인 변환과 b-스플라인 비강체 정합 기법을 적용시켜 변형한 후, 변형된 아틀라스의 경계선을 초기 외곽선으로 하여 지오데식 동적 외곽선 기법을 이용하여 최종 분할하는 기법을 제안하였다. 이와 같은 형상정보 기반 분할기법은 주변과 밝기값이 유사한 영역에서 비교적 정확하게 분할될 수 있지만, 간의 크기와 형상은 사람에 따라 다양하게 나타나고, 특히 좌엽의 변이가 크기 때문에 훈련 집합의 형상정보에 의해 분할 정확성의 영향을 많이 받는 한계점을 가진다.As a shape information-based segmentation technique, Kainmuller et al. Proposed a segmentation technique by defining a statistical shape model calculated from a training set and fitting it to the shape that optimizes the heuristic technique in the image to be segmented. Heimann et al. Also segmented each shape by moving the vertices of the shape model and fitting the shape model to a location that optimizes the k-NN classification technique in order to fit the statistical shape model. In addition, Jiamin et al. Segmented initial shapes using an active shape model based on shape information, and then applied live-wire techniques based on brightness values to improve local accuracy. A method of dividing the height is proposed. In addition, Zhang et al. Estimated the initial position of the average model through the GHT (generated hough transform) method to minimize the segmentation results when the statistical shape model based on shape information is affected by the initial position of the average model. A segmentation technique is proposed through the graph-cut technique. In addition, Wimmer et al. Divided the level-set method by additionally designing an expression representing the region and shape information of the liver in the general level-set method. In addition, Linguraru et al. Defined the average atlas calculated from the training set and transformed it by applying affine transformation and b-spline non-rigid matching technique to the data to be split, and then geodesiced the boundary of the modified atlas as the initial outline. Finally, we propose a final segmentation technique using the dynamic outline technique. This shape information-based segmentation technique can be segmented relatively accurately in areas with similar brightness and surroundings, but the size and shape of the liver appear differently depending on the person, and in particular, because the left lobe variation is large, it is divided by the shape information of the training set. It has a limit that is greatly affected by accuracy.

본 발명에서는 다단면도의 해부 정보를 이용하여 간과 밝기값이 유사하게 나타나는 주변기관의 경계부위에서 정확하게 분할하고, 변형모델과 확률 누적맵을 이용하여 변이가 큰 간 영역을 보정함으로써 분할하는 간 자동분할 기법을 제안한다. In the present invention, the liver segmentation technique is accurately divided at the boundary region of the surrounding organ where the liver and the brightness value are similar by using the anatomical information of the multi-sectional view, and the segmentation is corrected by correcting the liver region with large variation using the deformation model and the probability accumulation map. Suggest.

밝기값 정보를 이용하는 갈비뼈 및 골반뼈 인식 기법과 심장제거 기법을 통해 최적의 간 볼륨을 산정함으로써 간 분할 수행시간을 최소화하고, 다단면도의 해부 정보를 이용하는 주변기관 제거 기법을 통해 간의 밝기값과 유사한 신장, 위, 비장과 같은 주변기관을 제거한다. 이때, 본 발명의 실시 예에서는 방향성 정보를 이용하는 변형모델을 제안함으로써 주변기관이 위치해 있는 간의 후표면을 부드럽게 보정하고, 간의 좌엽 일부가 주변기관으로 인식되어 손실되는 문제점을 해결한다. 또한, 확률 누적맵을 이용하는 간 경계선 보정 기법을 제안함으로써 간의 형상이 다양하더라도 견고하게 분할하고자 한다. Rib and pelvic bone recognition using brightness information and cardiac removal technique minimizes liver partitioning time by calculating the optimal liver volume, and peripheral organ removal using multi-section anatomical information Remove peripheral organs such as kidneys, stomach and spleen. At this time, the embodiment of the present invention proposes a deformation model using the directional information to smoothly correct the rear surface of the liver in which the peripheral organs are located, and solves a problem in which the left lobe of the liver is recognized as the peripheral organ and is lost. In addition, by suggesting a method for calibrating the liver boundary using a probability cumulative map, the shape of the liver is varied evenly.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 간 자동분할 방법을 나타낸 순서도로서, 다단면도의 해부 정보와 변형모델을 이용한 간 자동 분할 기법을 나타낸다. FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for automatically dividing a liver according to an exemplary embodiment of the present invention, and illustrating an automatic segmentation technique using anatomical information and a deformation model of a multi-section view.

도 2를 참조하면, 첫째, 간 부위를 포함하는 최적의 간 볼륨을 추출하기 위하여, 관상 단면도에서 밝기값 기반의 폐 및 심장 분할기법을 통해 상단경계를 정의하고 골반뼈 및 갈비뼈 인식 기법을 통해 하단경계를 정의하며, 축상 단면도에서 갈비뼈 인식 기법을 통해 측면경계를 정의한다(S210). Referring to FIG. 2, first, in order to extract an optimal liver volume including a liver region, the upper boundary is defined by the lung and heart segmentation technique based on the brightness value in the coronal cross section, and the lower portion is determined through the pelvic bone and rib recognition technique. A boundary is defined and a side boundary is defined through the rib recognition technique in the axial cross section (S210).

둘째, 비등방성 발산 필터링을 이용하여 간의 밝기값 정보를 갖는 영역을 강조하고 적응적으로 산출되는 임계치 값을 이용하여 초기 간 볼륨을 분할한다(S220). 이때, 간 내부의 홀을 방지하기 위하여 7x7 원형의 형태소를 이용하여 제거한다. Second, anisotropic divergence filtering is used to emphasize the region having the brightness information of the liver, and the initial volume is partitioned using an adaptively calculated threshold value (S220). At this time, in order to prevent the hole in the liver to remove using a 7x7 circular morpheme.

셋째, 간과 밝기값이 유사한 주변기관을 제거하기 위하여, 축상 단면도에서 형태학적 열림 연산과 연결영역 레이블링 기법을 통해 주변의 작은 조직과 신장을 제거하고, 관상 단면도에서 연결영역 레이블링 기법을 통해 비장과 위를 제거한다(S230). Third, in order to remove peripheral organs with similar liver and brightness values, small tissues and kidneys are removed from the axial cross section through morphological opening and linkage labeling, and spleen and stomach from the coronal cross section. Remove (S230).

마지막으로, 변형모델을 이용하여 간의 후표면을 부드럽게 보정하고, 주변기관제거 단계에서 손실된 좌엽 부위를 검출한다(S240). 이때, 변이가 큰 데이터의 경우 좌엽의 일부 영역이 주변기관으로 인식되어 손실되는 문제를 해결하기 위하여 관상 단면도에서 분할정보를 통해 산정된 확률 누적맵을 이용하여 형상 변이가 큰 간의 경계선을 보정한다. Finally, the rear surface of the liver is gently corrected using the deformation model, and the left lobe region lost in the peripheral organ removal step is detected (S240). In this case, in order to solve a problem in which a partial region of the left lobe is recognized as a peripheral organ in the case of large variation, the boundary line between the large shape variation is corrected by using a probability accumulation map calculated through the segmentation information in the coronal cross section.

먼저, 단계 S210의 최적 간 볼륨을 자동 산정하는 과정을 살펴본다.First, the process of automatically calculating the optimal liver volume in step S210 will be described.

간을 촬영한 복부 CT 영상은 폐와 심장의 하단부터 골반까지 촬영되어 있으므로 간 부위를 최적으로 포함하는 간 볼륨을 자동 정의함으로써 불필요한 주변 정보를 제거하고, 간 자동 분할의 계산시간을 최소화한다.The abdominal CT image of the liver is taken from the bottom of the lungs and heart to the pelvis. Therefore, by automatically defining the liver volume that optimally includes the liver area, unnecessary peripheral information is removed and the calculation time of the automatic liver segmentation is minimized.

최적 간 볼륨은 간의 상단에 위치한 폐와 심장을 분리함으로써 상단경계를 정의하고 갈비뼈와 골반뼈의 위치 정보를 이용하여 하단경계를 정의하며 갈비뼈의 위치 정보를 이용하여 측면경계를 정의하는 단계로 이루어진다. 상단경계 정의 단계에서는 도 3의 (a)와 같이 축상 단면도의 수직인 관상 단면도에서 폐의 밝기값(-450HU: Hounsfield Unit) 정보를 이용하는 임계치 기법을 통해 폐를 분할하고, 도 3의 (b)와 같이 심장 후보경계 영역에서 1x3 마스크를 이용하여 산정된 평균 밝기값 프로파일 값이 최소인 지점을 간과 심장의 경계지점으로 정의한다. 심장의 후보경계 영역은 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 분할된 오른쪽 폐의 가장 왼쪽 하단지점과 왼쪽 폐의 가장 오른쪽 하단지점의 위치 정보를 이용하여 정의하고 산정된 경계지점들은 b-스플라인으로 연결함으로써 최적 간 볼륨의 상단 경계면을 정의한다. 하단경계 정의 단계는 도 3의 (d)와 같이 관상 단면도의 중간 슬라이스에서 뼈의 밝기값(200HU) 정보와 위치 정보를 이용하여 갈비뼈와 골반뼈 인식 기법을 통해 갈비뼈의 최하단 지점과 골반뼈의 최상단 지점의 3/4 비율 지점으로 정의한다. 측면경계 정의 단계는 도 3의 (e)에 나타낸 바와 같이 축상 단면도의 중간 슬라이스에서 검출된 갈비뼈의 중심점들을 b-스플라인으로 연결한 외곽선의 내부로 정의한다. The optimal liver volume consists of defining the upper boundary by separating the lung and the heart located at the upper part of the liver, defining the lower boundary using the position information of the ribs and pelvis, and defining the lateral boundary using the position information of the ribs. In the upper boundary defining step, the lung is divided by a threshold technique using the brightness value (-450HU: Hounsfield Unit) of the lung in a vertical coronal cross-sectional view of the axial cross-section as shown in (a) of FIG. 3, and (b) of FIG. 3. As shown below, the point where the average brightness profile value calculated using the 1 × 3 mask in the cardiac candidate boundary region is the minimum is defined as the boundary point between the liver and the heart. As shown in (c) of FIG. 3, the candidate boundary region of the heart is defined using location information of the leftmost lowermost point of the divided right lung and the rightmost lowermost point of the left lung, and the calculated boundary points are defined as b-splines. By defining the upper boundary of the volume between the optimal liver. The lower boundary definition step is the lowest point of the rib and the top of the pelvis through the rib and pelvic bone recognition technique using the bone brightness value (200HU) information and location information in the middle slice of the coronal cross-sectional view as shown in FIG. Define as 3/4 ratio point of the point. The side boundary defining step is defined as the inside of the outline connecting the center points of the ribs detected in the middle slice of the axial sectional view as b-splines as shown in FIG.

해부 정보를 이용한 최적 간 볼륨 자동 산정은 상단경계 정의 단계에서 간의 밝기값과 유사하게 나타나는 심장 부위를 관상 단면도 영상 정보를 이용하여 분리함으로써 심장으로 번짐(leakage)이 발생하지 않도록 하고, 하단경계 정의 단계에서 골반뼈 위쪽을 산정함으로써 불필요한 분할 수행을 줄여주고, 측면경계 정의를 통하여 갈비뼈 바깥으로 번지는 현상을 방지할 수 있다.The optimal liver volume estimation using anatomical information is to separate the cardiac region, which is similar to the brightness of liver in the upper boundary definition step, using coronal cross-sectional image information to prevent leakage to the heart and to define the lower boundary. By estimating the pelvic bones at the upper part of the pelvis, we can reduce unnecessary segmentation and prevent bleeding out of the ribs.

다음에, 단계 S220의 밝기값 기반의 초기 간 볼륨 분할과정을 살펴본다.Next, a process of initial volume division based on the brightness value of step S220 will be described.

산정된 최적 간 볼륨에서 간 영역의 밝기값 분포는 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 일부 주변영역이나 뼈와 같이 높은 밝기값으로 나타나는 영역으로부터 구별할 수 있기 때문에, 밝기값 정보를 이용한 간 후보영역을 추출하는 초기 간 볼륨 분할 기법을 수행한다.The brightness value distribution of the liver region in the calculated optimal liver volume can be distinguished from the region indicated by high brightness values, such as some peripheral regions and bones, as shown in FIG. An initial volume partitioning technique for extracting candidate regions is performed.

밝기값 정보를 이용한 초기 간 영역 분할 기법은 비등방성 발산 필터링, 적응적 임계치 기법, 간 내부 홀 제거 단계로 이루어진다. 간의 경계선 정보를 보존하고 내부 잡음을 제거하기 위해 수행하는 비등방성 발산 필터링은 밝기값의 방향성 정보를 고려하여 정의된 기울기 보다 작은 기울기 값의 영역은 스무딩 시키고, 큰 기울기 값의 영역은 보존시키는 방법으로 수학식 1을 통해 산정되며 도 4의 (b)와 같은 결과를 보여준다. The initial hepatic region segmentation technique using brightness information consists of anisotropic divergence filtering, adaptive threshold technique, and internal hole elimination. Anisotropic divergence filtering, which is performed to preserve boundary information and remove internal noise, smoothes the area of the slope value smaller than the slope defined in consideration of the directional information of the brightness value and preserves the area of the large slope value. It is calculated through Equation 1 and shows a result as shown in FIG.

Figure 112012000181760-pat00001
Figure 112012000181760-pat00001

이때, fc는 시간 t 시점에서 산정된 밝기값을 나타내고, c(|f|)는 영상의 확산정보를 나타내는 계수로써 사용자 정의 K 파라미터에 따라 스무딩되는 정도를 조절한다. In this case, fc represents a brightness value calculated at time t, and c (| f |) is a coefficient representing spreading information of an image and adjusts a smoothing degree according to a user-defined K parameter.

적응적 임계치 단계에서는 간의 밝기값 범위를 산정하기 위하여 축상 단면도의 중간 슬라이스에서 히스토그램 분석을 통해 간의 평균 밝기값 μ과 표준편차 s를 산정한다. 일반적으로 사용되는 전역적 임계치 기법의 경우 도 4의 (c)와 같이 늑연골 부위를 포함할 수 있는 문제점을 해결하기 위하여, 주변보다 상대적으로 낮은 밝기값으로 나타나는 간과 늑연골의 경계영역을 제거함으로써 해결한다. 이를 위하여 늑연골이 위치하는 해부 정보를 기반으로 도 4의 (e)와 같이 영역에 따라 적응적으로 임계치 값을 산정하여 적용한다. 이때, R1영역에서 임계치 값 범위는 [μ-σ, μ+σ]이고, R2 영역에서 하위 임계치는 R1영역 임계치 값 범위의 10% 비율을 갖는 밝기값을 사용함으로써 간과 주변기관의 경계영역을 제거하며, 상위 임계치 값은 R1의 상위 임계치 값과 동일하게 사용한다.In the adaptive threshold step, the mean brightness value μ and the standard deviation s of the liver are calculated by histogram analysis in the middle slice of the axial cross section to estimate the range of brightness values of the liver. In general, the global threshold technique used to solve the problem that may include the costal cartilage region, as shown in Figure 4 (c), it is solved by removing the border region of the liver and the costal cartilage appearing with a lower brightness value than the surroundings . To this end, a threshold value is adaptively calculated according to an area as shown in FIG. At this time, the threshold value range in the R1 region is [μ-σ, μ + σ], and the lower threshold in the R2 region uses a brightness value having a ratio of 10% of the R1 region threshold value to remove the boundary region of the liver and peripheral organs. The upper threshold value is used the same as the upper threshold value of R1.

홀 제거 과정은 적응적 임계치 기법 수행 시, 혈관이 제거되면서 발생하는 홀을 방지하기 위하여 크기의 원형 마스크를 정의하고, 원형 마스크 중앙점에 해당하는 밝기값이 홀이면서 마스크의 경계점에 해당하는 밝기값이 모두 간의 밝기값 범위를 가지는 경우 간 내부의 홀로 판단하여 간의 평균 밝기값으로 대체함으로써 홀을 제거한다.The hole elimination process defines a circular mask having a size to prevent holes caused by the removal of blood vessels when the adaptive threshold technique is performed, and the brightness value corresponding to the boundary point of the mask is a hole with a brightness value corresponding to the center point of the circular mask. If all of these have a range of brightness values in the liver, the holes are determined by replacing the average brightness value of the liver with the hole inside the liver.

비등방성 발산 필터링을 통해 간 경계선 정보는 보존하면서 간 내부의 잡음을 제거하고, 해부 정보 기반의 적응적 임계치 기법을 통해 간과 밝기값이 유사하게 나타나는 늑연골 부 위에서도 정확하게 간 영역을 분할 가능하다.Anisotropic divergence filtering preserves liver border information while preserving liver boundary information, and the anatomical information-based adaptive threshold technique enables accurate segmentation of the liver region even on the ribbone where the liver and the brightness are similar.

다음에, 단계 S230의 다단면도 해부 정보를 이용한 주변기관 제거 단계를 살펴본다.Next, the peripheral organ removal step using the multi-section anatomy information of step S230 will be described.

밝기값 정보를 이용한 초기 간 분할 시 간과 유사한 밝기값으로 표현되는 주변조직과 신장, 위 그리고 비장과 같은 주변기관이 함께 검출되는 한계점을 해결하기 위하여 다단면도에서 해부 정보를 이용한 주변기관 제거 기법을 제안한다. 축상 단면도에서 간과 주변 기관들은 유사한 밝기값 정보를 가지고 있을 뿐 아니라 서로 인접하여 나타나는 해부 정보를 가지고 있기 때문에 정확한 경계부위를 정의하기 어려운 문제점을 해결하기 위하여, 간과 주변기관이 인접한 위치의 수직 단면도를 이용하여 주변기관을 효율적으로 제거한다.In order to solve the limitations of the detection of peripheral tissues, which are represented by brightness values similar to the initial segmentation time using the brightness value information, and peripheral organs such as the kidney, stomach and spleen, we propose a technique for removing peripheral organs using anatomical information in multiple sections. do. In the axial cross section, the liver and surrounding organs have similar brightness information and anatomical information appearing adjacent to each other. To remove peripheral organs efficiently.

해부 정보를 이용한 주변기관 제거 기법은 축상 단면도에서 주변 조직 및 신장 제거, 관상 단면도에서 위와 비장제거 단계로 이루어진다. 간 영역 주변의 작은 조직 및 신장 제거 과정은 축상 단면도에서 열림연산(opening operator)을 통해 주변의 작은 조직을 제거하고, 연결영역 레이블링 기법을 통해 가장 큰 간 영역을 추출함으로써 신장을 제거한다. Peripheral organ removal using anatomical information consists of the removal of peripheral tissues and kidneys in the axial cross-section and the removal of the stomach and spleen in the coronal cross-section. The process of removing small tissues and kidneys around the liver area removes the kidneys by opening the operator in the axial cross section and extracting the largest liver area through the junction labeling technique.

비장 및 위는 축상 단면도에서 간과 인접하여 나타나는 반면 관상 단면도에서는 간과 분리되어 나타나기 때문에 관상 단면도에서 연결영역 레이블링 기법을 적용함으로써 비장과 위 영역을 효율적으로 제거한다. 도 5의 (a)와 (b)는 간과 주변기관이 인접하게 나타나는 영상과 이에 수직단면도 영상을 나타낸다. 또한, 도 5의 (c) 내지 (g)는 축상 단면도와 관상 단면도에서 주변기관의 제거 과정을 나타낸다.Since the spleen and stomach appear adjacent to the liver in the axial cross section, they appear separate from the liver in the coronal section, so that the splice and stomach area can be efficiently removed by applying the joint labeling technique. 5 (a) and 5 (b) show an image in which the liver and peripheral organs are adjacent to each other and a vertical cross-sectional view thereof. 5C to 5G show the removal of peripheral organs in the axial cross section and the tubular cross section.

간의 밝기값과 유사한 주변조직 및 기관은 축상 단면도와 관상 단면도의 해부 정보를 이용하여 효율적으로 제거한다.Peripheral tissues and organs similar to liver brightness values are efficiently removed using anatomical information in the axial and coronal sections.

마지막으로, 단계 S240의 변형모델과 확률 누 적맵을 이용한 최종 간 볼륨분할 과정을 살펴본다.Finally, the final volume splitting process using the deformation model and the probability accumulation map of step S240 will be described.

간의 형태와 크기는 사람에 따라 다양하게 나타나기 때문에 해부 정보 기반의 주변기관 제거 시, 변이가 큰 좌엽의 경우 일부 영역이 손실되는 한계점이 있다. 이를 해결하기 위하여, 기울기의 방향성 정보를 이용하는 변형모델을 통해 손실된 좌엽 영역을 검출하고, 확률 누접맵을 이용한 경계선 보정 기법을 통해 변이가 큰 좌엽 영역에서도 정확하게 분할하는 기법을 제안한다. 이때, 분할차이 누적맵을 이용한 경계선 보정 단계는 좌엽의 변이가 큰 데이터로 판별된 경우 추가적으로 수행된다.Since the shape and size of the liver varies from person to person, there is a limitation in that some areas are lost in the left lobe with large variation when removing the surrounding organs based on anatomical information. In order to solve this problem, we propose a technique to detect the left lobe region lost through the deformation model using the directional information of the slope, and to accurately segment even the large left lobe region through the boundary correction method using the probability map. In this case, the boundary correction step using the split difference accumulation map is additionally performed when the left lobe variation is determined to be large data.

최종 간 볼륨 분할 기법은 변형모델 적합, 좌엽 검출 그리고 경계선 보정 단계로 이루어진다. 변형모델 적합 단계에서는 손실된 좌엽의 위치를 산정하고 간의 후표면(posterior surface)을 부드럽게 보정하기 위하여, 도 6의 (a)와 같이 관상 단면도에서 분할된 간 영역의 최우단 정점과 최하단 정점을 연결하는 초기 변형모델을 정의하고, 15픽셀(pixel) 간격으로 산정된 각 프로파일은 수학식 2를 이용하여 간 표 면에 해당하는 특징점 Fi를 산정한다. 산정된 특징점들은 b-스프라인 기법으로 연결함으로써 변형모델을 재정의하며, 반복 수행함으로써 간표면에 적합시킨다.The final inter-volume segmentation technique consists of deformation model fitting, left lobe detection, and boundary correction. In the step of fitting the deformed model, in order to estimate the position of the left lobe lost and smoothly correct the posterior surface of the liver, the uppermost vertex and the lowest vertex of the hepatic region divided in the coronal cross section as shown in FIG. An initial deformation model is defined, and each profile calculated at 15 pixel intervals calculates the feature point Fi corresponding to the liver surface using Equation 2. The computed feature points are redefined by the b-spline technique to redefine the deformation model, and are repeated to fit the interfacial surface.

Figure 112012000181760-pat00002
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이때, i번째 프로파일에서 산정된 특징점 는 프로파일의 k 번째 인덱스의 레이블링 값 L(k) 과 k+1 번째 인덱스의 레이블링 값 L(k+1)의 방향성 정보를 이용하여 산정한다. In this case, the feature points calculated in the i th profile are calculated using the directional information of the labeling value L (k) of the k th index of the profile and the labeling value L (k + 1) of the k + 1 th index.

손실된 좌엽의 위치는 적합된 변형모델의 곡률이 10픽셀 이상 변화없이 나타나는 영역으로 정의하고, 시상 단면도에서 법선벡터 방향으로 간의 밝기값 범위에 해당하는 영역을 검출한다. The location of the lost left lobe is defined as the area in which the curvature of the fitted deformed model appears more than 10 pixels unchanged, and the area corresponding to the range of brightness values in the sagittal direction in the normal vector direction is detected.

경계선 보정 단계에서는 형상 변이가 큰 데이터에 대하여 확률 누적맵을 산정하고 간의 경계선을 보정한다. 변이가 큰 데이터는 상대적으로 간의 너비가 크게 나타날 뿐 아니라 도 7의 (a)와 같이 비장과 매우 인접하게 나타나기 때문에 간과 비장의 경계선을 정의하기 어려운 한계점이 있다. 확률 누적맵은 도 7의 (b)와 같이 관상 단면도에서 분할된 간 영역의 차이가 150픽셀 이상 연속적으로 나타나는 영역을 검출하여 누적된 확률 값으로 산정한다. 이때, 관상 단면도에서 산정된 최대 확률영역은 축상 단면도에서 도 7의 (c)와 같이 간과 비장의 경계영역을 포함하는 영역으로 나타나고, 최대 확률영역의 양 끝점을 기준으로 선형 보간함으로써 간의 경계선을 보정한다. 도 7의 (d)는 확률 누적맵을 이용한 간 경계선 보정 기법의 단계별 결과를 나타낸다.In the boundary correction step, a probability accumulation map is calculated for data having a large shape variation and the boundary line is corrected. The large variance data is relatively difficult to define the boundary between the liver and the spleen because the relatively wide width of the liver and appear very close to the spleen as shown in (a) of FIG. As shown in FIG. 7B, the probability cumulative map detects an area in which the difference between the divided liver areas in the coronal cross-sectional view is 150 pixels or more and calculates the cumulative probability value. At this time, the maximum probability region calculated in the coronal cross-sectional view is shown as an area including the boundary region of the liver and spleen in the axial cross-sectional view as shown in FIG. 7C, and the boundary line of the liver is corrected by linear interpolation based on both endpoints of the maximum probability region. do. 7 (d) shows the step-by-step results of the liver boundary correction method using the probability accumulation map.

경계선 보정 단계에서는 방향성 정보 기반의 변형모델을 통해 간의 후표면을 부드럽게 보정할 뿐 아니라 손실된 좌엽의 위치를 검출하고, 확률 누적맵을 이용한 간 경계선 보정 기법을 통해 변이가 큰 데이터의 좌엽과 비장이 인접하게 나타나는 영역에서도 정확하게 분할한다.In the boundary correction step, the lateral information-based deformation model not only smoothly corrects the posterior surface of the liver, but also detects the position of the missing left lobe. It also divides correctly in the adjacent areas.

본 발명에 대한 실험에서 사용한 데이터는 SIEMENS CT로 촬영한 복부 조영증간 영상으로 10명의 생체 간 기증자 데이터에 적용되었다. 영상 크기는 512x512, 픽셀 크기는 0.54~0.7mm, 슬라이스 간격은 2.0mm이며 전체 슬라이스는 136~229장이다. 본 발명의 실시 예에 따른 간 자동분할 방법의 정확성을 평가하기 위하여 육안평가와 임상의의 수동분할 결과와 본 발명에 따른 간 자동분할 방법 사이의 평균대칭표면거리와 중복 볼륨오류를 측정하였다. The data used in the experiments of the present invention was applied to 10 living liver donor data as an abdominal contrast liver image taken by SIEMENS CT. The image size is 512x512, the pixel size is 0.54 ~ 0.7mm, the slice spacing is 2.0mm, and the whole slice is 136 ~ 229. In order to evaluate the accuracy of the automatic liver segmentation method according to the embodiment of the present invention, the average symmetrical surface distance and the overlapping volume error between the visual evaluation and the manual segmentation of the clinician and the automatic segmentation method between the liver were measured.

도 8은 간 형상의 변이가 큰 데이터의 분할결과로 각 행은 간의 상단부, 중단부, 하단부에서 2차원 분할결과와 3차원 표면 렌더링 결과를 나타내 고, 각 열은 축상, 단상, 시상 단면도에서의 분할결과를 나타낸다. 2차원 분할결과를 통해서 심장, 신장, 위 , 그리고 비장과 같은 간과 밝기값이 유사하게 나타나는 주변기관의 경계선에서 정확하게 분할되었음을 알 수 있다.8 is a result of segmentation of data with large liver shape variation, and each row shows two-dimensional segmentation results and three-dimensional surface rendering results at the upper, middle, and lower ends of the liver. The division result is shown. The two-dimensional segmentation results show that the liver and the bright, such as the heart, kidney, stomach, and spleen, are correctly divided at the borderline of the surrounding organs, which have similar values.

도 9는 좌엽의 변이가 큰 데이터에서 제안방법의 단계별 수행결과로 각 열은 상단, 중단, 하단 면을 나타낸다. 초기 간 분할 결과에서 축상 단면도와 관상 단면도의 해부학 정보를 함께 이용함으로써 주변 기관을 효율적으로 제거할 수 있었고, 이때, 간의 일부 좌엽이 손실되는 문제점을 변형모델과 확률 누적맵을 이용한 간 경계선 보정 기법을 통해 해결할 수 있었다. 또한, 변이가 큰 좌엽에서도 정확하게 분할되었음을 알 수 있다.9 is a result of performing the proposed method step by step in the data of the large left lobe, each column represents the top, middle, bottom surface. Using the anatomical information of the axial and coronal sections together in the initial liver segmentation results, the surrounding organs could be removed efficiently. Could be solved through. In addition, it can be seen that the mutation was correctly divided even in the large left lobe.

정확성 평가 중 평균대칭표면거리는 두 명의 임상전문가가 수동분할 한 결과와 본 발명의 실시 예에 따른 간 자동분할 방법을 이용하여 자동 분할한 결과인 간 형상의 표면 거리를 수학식 3과 같이 측정할 수 있다.The average symmetrical surface distance during the evaluation of accuracy can be measured by the results of the manual division of two clinical experts and the surface distance of the liver shape, which is the result of automatic division using the automatic division method according to the embodiment of the present invention, as shown in Equation 3. have.

Figure 112012000181760-pat00003
Figure 112012000181760-pat00003

이때, S(A)는 자동 분할한 표면상의 정점을 나타내고, S(B )는 수동 분할한 표면상의 정점을 나타내며, N(·)는 분할된 표면을 구성하는 정점 수를 나타낸다. D는 유클리디안 거리이다. At this time, S (A) represents a vertex on the surface automatically divided, S (B) represents a vertex on the surface that has been manually divided, and N (·) represents the number of vertices constituting the divided surface. D is Euclidean distance.

도 10은 본 실험에서 사용된 10개의 실험데이터에 대하여 분할된 간 표면의 평균 거리 차이를 박스 plot으로 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing a box plot of the difference in average distances of the divided liver surfaces for the ten experimental data used in the present experiment.

실험 결과 수동분할1, 수동분할2, 자동 분할에 대한 외곽선 간 평균 거리 차이와 표준편차는 수동분할1 : 자동 분할에서 0.28 ± 0.22mm, 수동분할2 : 자동 분할에서 0.31±0.19mm, 그리고 수동분할1 : 수동분할2는 0.27 ± 0.16mm로 측정되었다. 수동분할 간 차이는 0.3mm 이내의 작은 수치로 측정되었으며 자동분할과 수동분할의 차이도 0.3mm 이내의 픽셀 크기보다 작은 수치로 측정되어 제안방법을 통해 정확하게 분할되었음을 알 수 있다. The experimental results show that the mean distances and standard deviations between outlines for manual division 1, manual division 2, and automatic division are 0.28 ± 0.22 mm for manual division 1: automatic division, manual division 2: 0.31 ± 0.19 mm for automatic division, and manual division 1: Manual division 2 was measured at 0.27 ± 0.16 mm. The difference between manual division was measured to be smaller than 0.3mm, and the difference between automatic division and manual division was also measured to be smaller than the pixel size within 0.3mm.

정확성 평가 중 중복볼륨오류는 두 명의 임상 전문가가 분할한 결과와 제안방법을 적용한 결과의 볼륨 간 중복 비율의 오류를 수학식 4와 같이 측정한다.The duplicate volume error during the accuracy evaluation measures the error of the overlap ratio between the volume divided by the two clinical experts and the result of applying the proposed method as shown in Equation 4.

Figure 112012000181760-pat00004
Figure 112012000181760-pat00004

이때, A는 자동분할 결과의 복셀 개수이고, B는 수동분할 결과의 복셀 개수를 나타낸다. In this case, A is the number of voxels of the automatic division result, and B is the number of voxels of the manual division result.

도 11은 분할된 전립선 볼륨에 대한 중복 비율 오류의 측정 결과를 박스 plot으로 나타낸 그래프이다.FIG. 11 is a graph showing box plots of measurement results of overlap ratio errors with respect to divided prostate volumes.

측정된 중복볼륨오류의 평균과 표준편차는 자동분할 : 수동분할1에서 0.86±0.45%, 자동분할 : 수동분할2에서 0.86±0.45%, 그리고 수동분할1 : 수동분할2는 0.73±0.33% 측정되었다. 중복볼륨오류 측정 결과 1% 이내의 오류 비율을 나타낸 것으로 제안방법을 통해 정확하게 분할되었음을 알 수 있다.The average and standard deviation of the measured duplicated volume errors were 0.86 ± 0.45% in autodivision: manual division 1, autodivision: 0.86 ± 0.45% in manual division 2, and manual division 1: 0.73 ± 0.33% in manual division 2. . As a result of measuring duplicated volume error, it shows error rate within 1%.

본 실험은 인텔 코어 i7 920 2.6GHZ CPU와 4.0GB 메모리를 장착한 PC에서 수행하였다. 도 12는 제안방법의 최적 간 볼륨 정의 단계, 밝기값 정보를 이용한 초기 간 분할 단계, 다단면도 정보를 이용한 주변기관 제거 단계 그 리고 변형모델과 확률 누적맵을 이용한 간 경계선 보정 단계로 구분하여 수행시간을 측정한 결과이다. 본 발 명의 실시 예에 따른 간 자동분할 방법의 평균 수행시간은 46초이고, 최적 경계영역 산정 단계에서 2.26초, 초기 간 분할 단계에서 22.74초, 주변기관 제거 단계에서 7.20초 그리고 최종 간 분할 단계에서 14.23초 소요되었다. 최적 경계영역 산정 단계에서는 평균 2초 내외의 가장 짧은 수행시간만을 필요로 했으며, 초기 간 분 할 단계에서는 비등방성 발산 필터링의 수행으로 인하여 가장 많은 수행시간을 필요로 했다.The experiment was performed on a PC with an Intel Core i7 920 2.6GHZ CPU and 4.0GB memory. FIG. 12 shows the execution time by dividing the optimal liver volume definition step of the proposed method, the initial liver segmentation step using the brightness value information, the peripheral organ removal step using the multi-section information, and the boundary line correction step using the deformation model and the probability accumulation map. Is the result of measuring. According to an embodiment of the present invention, the average execution time of the automatic liver segmentation method is 46 seconds, 2.26 seconds in the optimal boundary region calculation step, 22.74 seconds in the initial liver segmentation step, 7.20 seconds in the peripheral organ removal step and final liver segmentation step. It took 14.23 seconds. The optimal boundary area estimation step required the shortest execution time of around 2 seconds on average, and the initial interdivision phase required the most execution time due to the performance of anisotropic divergence filtering.

본 발명의 실시 예에서는 복부 조영강조 CT영상에서 다단면도의 해부학 정보와 변형모델 기반의 간 자동분할 기법을 개발하였다. 간의 최적간볼륨 정의 기법을 통해 간과 유사한 밝기값을 가지는 심장을 제거할 수 있었고, 초 기 간 분할 기법을 통해 간 영역과 인접하여 나타나는 늑연골 부위에서도 효과적으로 후보 간 영역만을 분할하였다. 이때, 간의 밝기값과 유사하게 나타나는 주변 기관이 초기 간 영역으로 검출되는 문제점은 다단면도의 해부학 정보를 이용하는 주변기관제거 기법을 통해 해결할 수 있었다. 또한 주변기관제거 기법 수행 시 간의 일부 영역이 손실되는 한계점을 해결하기 위하여 제안한 간 경계선 보정 단계는 변형모델을 통해 간의 후표면을 부드럽게 보정하였고, 적합된 변형모델의 곡률정보를 이용하여 손실된 좌엽의 위치를 검출하고 견고하게 분할하였다. 특히 해부학적으로 다양한 형상으로 나타나는 간의 좌엽은 분할차이 누적맵을 이용하여 간 경계선을 보정함으로써 정확하게 분할할 수 있었다. 본 발명의 실시 예에 따른 간 자동분할 방법의 정확성 평가 결과 평균대칭표면거리차이는 0.31±0.19mm로 한 개의 픽셀 크기보다 작게 측정되었고, 중복볼륨오류는 0.86±0.45로 1%이하의 수치가 측정되었다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 간 자동분할 방법을 적용한 자동분할의 수행시간은 평균 46초로 1분 이내의 빠른 수렴을 보였다. 본 발명의 실시 예에 따른 간 자동분할 방법은 전이성 간암과 같은 질환 진단과 방사선 요법을 이용한 간암 치료 그리고 생체부분이식술 계획에 활용될 수 있으며, 간 데이터뿐 아니라 분할하고자 하는 객체의 밝기값이 주변과 유사하고 다양한 형상을 가지는 객체에 대하여 정확하게 분할하고자 할 때 응용될 수 있다.In an embodiment of the present invention, an anatomical information of multiple sections and an automatic segmentation method based on deformation model were developed in an abdominal contrast-enhanced CT image. The optimal liver volume definition technique was used to remove the heart with a similar brightness to the liver, and the initial segmentation technique effectively segmented only the candidate liver region in the intercostal area that appeared adjacent to the liver region. At this time, the problem that the peripheral organs, which are similar to the brightness of the liver, is detected as the initial liver region could be solved through the peripheral organ removal technique using anatomical information of the multi-section. In addition, the proposed boundary boundary correction step to solve the limitations of the loss of some areas of the peripheral organ removal technique was smoothly corrected the posterior surface of the liver through the deformation model, The location was detected and tightly split. In particular, the left lobe of the liver, which appears in various anatomical shapes, could be accurately segmented by correcting the borderline of the liver using a split difference accumulation map. As a result of evaluating the accuracy of the hepatic autodividing method according to an embodiment of the present invention, the average symmetrical surface distance difference was 0.31 ± 0.19mm, which was smaller than one pixel size, and the overlapping volume error was 0.86 ± 0.45, which is less than 1%. It became. In addition, the execution time of the automatic segmentation by applying the liver automatic segmentation method according to an embodiment of the present invention showed a fast convergence within an average of 46 seconds. The method for automatically dividing the liver according to an embodiment of the present invention can be used for diagnosing diseases such as metastatic liver cancer, treating liver cancer using radiation therapy, and planning for biofragmentation. It can be applied when it is desired to accurately divide objects having similar and various shapes.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 간 자동분할 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. FIG. 13 is a diagram schematically showing a liver autodividing system according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 13을 참조하면, 간 자동분할 시스템은 간 볼륨 정의부(310), 간 볼륨 분할부(320), 주변기관 정의부(330) 및 보정부(340)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 13, the liver auto splitting system may include a liver volume definer 310, a liver volume divider 320, a peripheral organ definer 330, and a corrector 340.

여기서, 간 볼륨 정의부(310)는 전술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 간 자동분할 방법의 단계 S210의 기능을 수행하며, 간 볼륨 분할부(320)는 단계 S220의 기능을 수행하고, 주변기관 정의부(330)는 단계 S230의 기능을 수행하며, 보정부(340)는 단계 240의 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 여기서는 간 볼륨 정의부(310), 간 볼 륨 분할부(320), 주변기관 정의부(330) 및 보정부(340)에 대한 상세한 동작 및 기능의 설명은 생략한다.Here, the liver volume defining unit 310 performs the function of step S210 of the liver autodividing method according to the embodiment of the present invention as described above, the liver volume divider 320 performs the function of step S220, The peripheral organ defining unit 330 may perform the function of step S230, and the correction unit 340 may perform the function of step 240. Therefore, detailed descriptions of operations and functions of the liver volume defining unit 310, the liver volume dividing unit 320, the peripheral organ defining unit 330, and the correcting unit 340 will be omitted.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다. In the above description, all elements constituting the embodiments of the present invention are described as being combined or operating in combination, but the present invention is not necessarily limited to the embodiments. In other words, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively operated in combination with one or more. In addition, although all of the components may be implemented in one independent hardware, each or all of the components may be selectively combined to perform some or all functions combined in one or a plurality of hardware. It may be implemented as a computer program having a. In addition, such a computer program is stored in a computer readable media such as a USB memory, a CD disk, a flash memory, and the like, and is read and executed by a computer, thereby implementing an embodiment of the present invention. As the storage medium of the computer program, a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, or the like may be included.

또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Furthermore, all terms including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined in the Detailed Description. Terms used generally, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분 야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이며, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라 서, 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. In addition, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, the protection scope of the present invention should be interpreted by the claims, and all technical ideas within the equivalent scope will be construed as being included in the scope of the present invention.

310: 간 볼륨 정의부 320: 간 볼륨 분할부
330: 주변기관 제거부 340: 보정부
310: inter volume definition unit 320: inter volume division unit
330: peripheral organ removal unit 340: correction unit

Claims (14)

최적 간 볼륨을 정의하는 단계;
상기 정의단계에 의해 정의된 최적 간 볼륨에 대하여 밝기값 기반으로 초기 간 볼륨을 분할하는 단계;
상기 분할단계에 의해 분할된 간 볼륨에 대해 다단면도 해부 정보를 이용하여 주변기관을 제거하는 단계; 및
상기 주변기관 제거단계에 의해 주변기관이 제거된 간 볼륨에 대해 변형모델과 확률 누적맵을 이용하여 간 경계선을 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 간 자동분할 방법.
Defining an optimal liver volume;
Dividing the initial inter-volume based on the brightness value with respect to the optimal inter-volume defined by the defining step;
Removing peripheral organs using the cross-sectional anatomical information on the liver volume divided by the dividing step; And
And correcting a liver boundary using a deformation model and a probability accumulation map for the liver volume from which the peripheral organs are removed by the peripheral organ removing step.
제 1항에 있어서, 상기 정의단계는,
간 부위를 포함하는 최적의 간 볼륨을 추출하기 위하여, 관상 단면도에서 밝기값 기반의 폐 및 심장 분할기법을 통해 상단경계를 정의하고, 골반뼈 및 갈비뼈 인식 기법을 통해 하단경계를 정의하며, 축상 단면도에서 갈비뼈 인식 기법을 통해 측면경계를 정의하는 것을 특징으로 하는 간 자동분할 방법.
The method of claim 1, wherein the defining step,
In order to extract the optimal volume of liver including the liver area, the upper boundary is defined by the brightness-based lung and heart segmentation technique in the coronal section, the lower boundary is defined by the pelvic and rib recognition technique, Liver segmentation method characterized in that by defining the lateral boundary through the rib recognition technique.
제 1항에 있어서, 상기 분할단계는,
비등방성 발산 필터링을 이용하여 간의 밝기값 정보를 갖는 영역을 강조하고 적응적으로 산출되는 임계치 값을 이용하여 상기 초기 간 볼륨을 분할하는 것을 특징으로 하는 간 자동분할 방법.
The method of claim 1, wherein the dividing step,
And anisotropic divergence filtering to emphasize the region having the brightness information of the liver and divide the initial liver volume using an adaptively calculated threshold value.
제 3항에 있어서,
상기 간 내부의 홀을 방지하기 위하여 7x7 원형의 형태소를 이용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 간 자동분할 방법.
The method of claim 3, wherein
Automatic liver segmentation method characterized in that to remove by using a 7x7 morpheme in order to prevent the hole in the liver.
제 1항에 있어서, 상기 주변기관 제거단계는,
상기 간과 밝기값이 유사한 주변기관을 제거하기 위하여, 축상 단면도에서 형태학적 열림 연산과 연결영역 레이블링 기법을 통해 주변의 작은 조직과 신장을 제거하고, 관상 단면도에서 연결영역 레이블링 기법을 통해 비장과 위를 제거하는 것을 특징으로 하는 간 자동분할 방법.
According to claim 1, The peripheral organ removal step,
In order to remove peripheral organs similar in brightness to the liver, small tissues and kidneys are removed by morphological opening operation and connection area labeling technique in the axial cross section, and spleen and stomach in the coronal cross section through the connection region labeling technique. Liver autodividing method characterized in that the removal.
제 1항에 있어서, 상기 보정단계는,
상기 변형모델을 이용하여 간의 후표면을 부드럽게 보정하고, 상기 주변기관 제거단계에서 손실된 좌엽 부위를 검출하는 것을 특징으로 하는 간 자동분할 방법.
The method of claim 1, wherein the correcting step,
Smoothing the rear surface of the liver using the deformed model, and the liver segmentation method characterized in that for detecting the left lobe region lost in the peripheral organ removal step.
제 6항에 있어서,
변이가 큰 데이터의 경우에 상기 좌엽의 일부 영역이 주변기관으로 인식되어 손실되는 문제를 해결하기 위하여, 관상 단면도에서 분할정보를 통해 산정된 상기 확률 누적맵을 이용하여 형상 변이가 큰 간의 경계선을 보정하는 것을 특징으로 하는 간 자동분할 방법.
The method according to claim 6,
In order to solve a problem in which a partial region of the left lobe is recognized as a peripheral organ and lost in case of large variance data, the boundary line of the liver having a large shape variance is corrected using the probability accumulation map calculated through the segmentation information in the coronal cross section. Liver splitting method characterized in that.
최적 간 볼륨을 정의하여 자동 산정하는 간 볼륨 정의부;
상기 간 볼륨 정의부에 의해 정의된 최적 간 볼륨에 대하여 밝기값 기반으로 초기 간 볼륨을 분할하는 간 볼륨 분할부;
상기 간 볼륨 분할부에 의해 분할된 간 볼륨에 대해 다단면도 해부 정보를 이용하여 주변기관을 제거하는 주변기관 제거부; 및
상기 주변기관 제거부에 의해 주변기관이 제거된 간 볼륨에 대해 변형모델과 확률 누적맵을 이용하여 간 경계선을 보정하는 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 간 자동분할 시스템.
Liver volume defining unit for automatically calculating the optimal liver volume to define;
An inter volume dividing unit dividing an initial inter volume based on a brightness value with respect to an optimal inter volume defined by the inter volume defining unit;
Peripheral organ removal unit for removing the peripheral organs using the multi-sectional view anatomical information for the liver volume divided by the liver volume divider; And
And a correction unit for correcting a liver boundary using a deformation model and a probability accumulation map with respect to the liver volume from which the peripheral organs are removed by the peripheral organ removing unit.
제 8항에 있어서, 상기 간 볼륨 정의부는,
간 부위를 포함하는 최적의 간 볼륨을 추출하기 위하여, 관상 단면도에서 밝기값 기반의 폐 및 심장 분할기법을 통해 최적 간 볼륨의 상단경계를 정의하고, 골반뼈 및 갈비뼈 인식 기법을 통해 최적 간 볼륨의 하단경계를 정의하며, 축상 단면도에서 갈비뼈 인식 기법을 통해 최적 간 볼륨의 측면경계를 정의하는 것을 특징으로 하는 간 자동분할 시스템.
The method of claim 8, wherein the liver volume defining unit,
In order to extract the optimal liver volume including the liver, the upper boundary of the optimal liver volume is defined by the lung and heart segmentation technique based on the brightness value in the coronal section and the optimal liver volume by the pelvic bone and ribs recognition technique. Auto-segmentation system, characterized in that it defines the lower boundary, the side boundary of the optimal liver volume through the rib recognition method in the axial cross-sectional view.
제 8항에 있어서, 상기 간 볼륨 분할부는,
비등방성 발산 필터링을 이용하여 간의 밝기값 정보를 갖는 영역을 강조하고 적응적으로 산출되는 임계치 값을 이용하여 상기 초기 간 볼륨을 분할하는 것을 특징으로 하는 간 자동분할 시스템.
The method of claim 8, wherein the inter-volume division,
And anisotropic divergence filtering to emphasize the region having the brightness information of the liver and divide the initial liver volume using an adaptively calculated threshold value.
제 10항에 있어서,
상기 간 내부의 홀을 방지하기 위하여 원형의 형태소를 이용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 간 자동분할 시스템.
The method of claim 10,
Liver automatic splitting system, characterized in that for removing the hole in the liver using a circular morpheme.
제 8항에 있어서, 상기 주변기관 제거부는,
상기 간과 밝기값이 유사한 주변기관을 제거하기 위하여, 축상 단면도에서 형태학적 열림 연산과 연결영역 레이블링 기법을 통해 주변 조직과 신장을 제거하고, 관상 단면도에서 연결영역 레이블링 기법을 통해 비장과 위를 제거하는 것을 특징으로 하는 간 자동분할 시스템.
The method of claim 8, wherein the peripheral organ removal unit,
In order to remove the peripheral organs with similar brightness values to the liver, peripheral tissues and kidneys are removed from the axial cross-section through a morphological opening operation and a joint labeling technique, and a spleen and a stomach are removed from the coronal profile through a joint labeling technique. Liver automatic splitting system, characterized in that.
제 8항에 있어서, 상기 보정부는,
상기 변형모델을 이용하여 간의 후표면을 부드럽게 보정하고, 상기 주변기관 제거단계에서 손실된 좌엽 부위를 검출하는 것을 특징으로 하는 간 자동분할 시스템.
The method of claim 8, wherein the correction unit,
Using the deformed model to gently correct the back surface of the liver, the liver segmentation system characterized in that for detecting the left lobe region lost in the peripheral organ removal step.
제 13항에 있어서,
변이가 큰 데이터의 경우에 상기 좌엽의 일부 영역이 주변기관으로 인식되어 손실되는 문제를 해결하기 위하여, 관상 단면도에서 분할정보를 통해 산정된 상기 확률 누적맵을 이용하여 형상 변이가 큰 간의 경계선을 보정하는 것을 특징으로 하는 간 자동분할 시스템.
The method of claim 13,
In order to solve a problem in which a partial region of the left lobe is recognized as a peripheral organ and lost in case of large variance data, the boundary line of the liver having a large shape variance is corrected using the probability accumulation map calculated through the segmentation information in the coronal cross section. Liver automatic splitting system, characterized in that.
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