KR101331504B1 - Nuclear medicine emission imaging system and method for attenuation correction of nuclear medicine using single transmission scan data - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 핵의학 방출 영상 시스템에 관한 것으로, 특히 멀티 세션(multi-session)의 핵의학 방출영상의 감쇠를 보정하는 핵의학 방출 영상 시스템 및 단일 투과 영상을 이용한 감쇠보정 방법 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nuclear medical emission imaging system, and more particularly, to a nuclear medical emission imaging system for correcting attenuation of a multi-session nuclear medical emission image and a method of attenuation correction using a single transmission image.
PET(Positron Emission Tomograhpy, 양전자방출 단층촬영), SPECT(Single Phothon Emission Computed Tomography, 단일광자방출 단층촬영)은 방사성 동위원소를 포함한 방사성 의약품을 인체에 투여한 후 인체내부의 특정 장기에서 방출되는 방사선을 계수하고 계수한 방사선 데이터를 영상화함으로써, 영상을 통해 의료 전문가가 해당 장기에 대한 방사능 분포를 확인하고 생화학적 변화나 기능상의 문제를 평가할 수 있게 하는 영상 진단 방법이다.Positron Emission Tomograhpy (PET) and Single Phothon Emission Computed Tomography (SPECT) provide radiation to certain organs inside the body after administration of radiopharmaceuticals, including radioisotopes, to the human body. By imaging the counted and counted radiation data, it is an imaging method that allows the medical professional to determine the distribution of radiation for the organ and to evaluate biochemical changes or functional problems.
이하에서는 PET 영상 또는 SPECT 영상을 통칭하여 방출 영상이라 한다.Hereinafter, PET images or SPECT images are collectively referred to as emission images.
이러한 PET, SPECT는 비침습적으로 생체의 기능을 평가하는데 가장 적합하고 그 활용도가 매우 높지만 생화학적, 물리적 원리상 상대적으로 해부학적인 정보가 부족하고 해상도가 낮다. 또한 핵의학적 원리를 이용한 영상 획득 방법에 있어서 체내에서 방출된 감마선이 신체내 조직과 반응하여 감마선의 흡수 및 산란 등이 일어나게 되며 이를 보정해 주지 않으면 체내 중심부의 영상 신호가 상대적으로 떨어져 정확한 정량화가 어려워지는 문제가 있다.These PET and SPECT are most suitable for non-invasive evaluation of the function of the living body and are very useful, but relatively lack of anatomical information and low resolution due to biochemical and physical principles. In addition, in the method of obtaining images using nuclear medicine principles, gamma rays emitted from the body react with tissues in the body, resulting in absorption and scattering of gamma rays. There is a problem.
예컨대, 도 1의 (C)와 같이 감쇠(흡수 및 산란 등)가 없는 머리에 대한 방출 영상을 얻기 위해 실제로 PET 시스템 또는 SPECT 시스템으로 방사선 검출을 수행하면, 도 1의 (a)와 같은 방출 영상이 획득된다.For example, if radiation detection is actually performed with a PET system or a SPECT system to obtain emission images for the head without attenuation (absorption and scattering, etc.) as shown in FIG. 1C, the emission images as shown in FIG. Is obtained.
실제 획득한 방출 영상은 도 1의 (c)에 도시된 방출 영상과 달리 전체적으로 검출된 방사선의 계수가 감쇠된 형태를 나타내고, 특히 머리의 중심부에 감쇠가 심하게 나타난다. 이러한 감쇠는 감마선이 신체내 조직에 흡수, 산란 등에 따른 손실에 의해 발생되며, 그에 따라 감마선원의 위치나 신체내 조직에 따라 그 정도를 달리한다.Unlike the emission image shown in (c) of FIG. 1, the acquired emission image actually shows a form in which the coefficient of radiation detected as a whole is attenuated, especially in the center of the head. This attenuation is caused by loss of gamma rays due to absorption, scattering, etc. in tissues in the body, and thus varies depending on the location of the gamma source or tissues in the body.
방출 영상의 감쇠를 해결하기 위해, 현재 도 1의 (b)와 같은 투과 영상(예; 외부 감마선원을 이용한 투과 영상이나 엑스선 CT 투과 영상)을 촬영하여 투과 영상을 통해 각 화소의 감쇠 계수를 파악하고, 감쇠 계수를 방출영상에 적용하여 도 1의 (c)와 같이 감쇠가 보정된 방출 영상을 생성하는 기술이 제안되어 사용되고 있다.In order to solve the attenuation of the emission image, a transmission image (eg, a transmission image using an external gamma ray source or an X-ray CT transmission image) as shown in FIG. In addition, a technique of generating an emission image with attenuation corrected as shown in FIG. 1 (c) by applying an attenuation coefficient to an emission image has been proposed and used.
이에 따라 기존 단독 PET 시스템은 인체 주변을 회전하는 막대선원을 이용하여 투과 영상을 얻어 방출 영상에 대한 감쇠 보정에 이용하였다. 그리고 근래에는 SPECT/CT, PET/CT 등의 핵의학 영상 기기와 CT를 결합한 영상기기가 주로 이루고 있는데, 이는 방출 영상과 CT 영상(즉, CT 투과 영상)을 같이 얻을 수 있기 때문에 CT 영상으로부터 얻어진 해부학적 정보를 이용하여 즉시 방출 영상에 대한 감쇠 보정을 할 수 있게 하기 때문이다. Accordingly, the existing single PET system uses a bar source that rotates around the human body to obtain a transmission image and use it to attenuate the emission image. In recent years, nuclear imaging devices such as SPECT / CT, PET / CT, etc. are mainly combined with CT imaging devices, which are obtained from CT images because they can obtain emission images and CT images (ie CT transmission images). This is because the anatomical information can be used to immediately correct the attenuation of the emitted image.
그런데, 신약 개발이나 방사성 의약품의 체내 동태, 분포, 동역학 등을 평가, 연구하기 위해서는 핵의학 방출 영상을 장시간 동안 얻어야 하므로, 세션을 구분하여 즉, 멀티 세션으로 방출 영상을 촬영한다. 반감기가 긴 방사성 동위원소를 포함한 방사성 의약품인 경우에는 위와 같은 진단이나 연구를 위해 길게는 6~7일까지 촬영을 통해 영상을 얻어야 하고, 그렇지 않은 경우에도 3~4시간 이상의 촬영이 필요하다.However, in order to evaluate and study the pharmacokinetics, distribution, and dynamics of new drugs or radiopharmaceuticals, nuclear medicine emission images must be obtained for a long time. Therefore, the emission images are taken in multiple sessions. In the case of radiopharmaceuticals containing radioactive isotopes with long half-lives, images should be taken for up to 6-7 days for diagnosis or research. Otherwise, more than 3-4 hours are required.
장시간의 촬영으로 인해 중간에 휴식을 두어 촬영을 하게 되는데, 이때 환자(또는 피험자)는 환자 베드에 2회 이상 올라야 하며, 그때마다 환자의 위치가 매번 달라지게 된다. 즉, 세션별로 환자의 위치가 달라지는 경우가 발생한다.Due to the long time taken to take a rest in the middle of the shooting, the patient (or subject) must be placed on the patient bed more than once, each time the position of the patient will be different. That is, the case where the position of the patient varies by session.
이에 따라 환자의 위치 변화에 대응하기 위하여, 종래에는 환자가 베드에 오를 때마다 핵의학 방출 영상 스캔 과정과 더불어, 막대선원이나 엑스선을 이용한 투과 영상을 매번 얻도록 하고 있으며, 이로 인해 환자의 방사선 피폭선량이 크게 증가하는 문제가 발생한다.Accordingly, in order to cope with the change in the position of the patient, conventionally, each time the patient comes to the bed, in addition to the nuclear medical emission image scanning process, a transmission image using a bar source or X-rays is obtained every time, resulting in radiation exposure of the patient. The problem is that the dose is greatly increased.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 멀티 세션 핵의학 영상 촬영시에 환자의 방사선 피폭선량을 감소시키는 핵의학 방출 영상 시스템 및 단일 투과 영상을 이용한 감쇠보정 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a nuclear medical emission imaging system and a single attenuation correction method for reducing radiation exposure of a patient in multi-session nuclear medicine imaging.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 특징에 따르면 단일 투과 영상을 이용한 감쇠보정 방법을 제공한다. 이 방법은 a) 멀티 세션 중 제1 세션에서 원본 CT 영상과 원본 방출 영상을 획득하는 단계, b) 멀티 세션 중 상기 제1 세션을 제외한 나머지 세션에서 방출 영상을 획득하는 단계, c) 멀티 세션 중 제2 세션의 방출 영상과 상기 원본 방출 영상간의 공간적 위치 오차를 기반으로 재정렬값을 산출하는 단계, d) 상기 재정렬값을 이용하여 상기 원본 CT 영상을 상기 제2 세션의 재정렬된 원본 CT 영상으로 만드는 단계, e) 멀티 세션 중 상기 제1 세션 및 제2 세션을 제외한 나머지 세션들에 대해 상기 c) 단계와 상기 d) 단계를 반복하여 각 세션별 재정렬된 원본 CT 영상을 만드는 단계, 그리고 상기 각 세션별로 상기 재정렬된 원본 CT 영상을 이용하여 해당 세션의 방출 영상에 대한 감쇠 보정을 수행하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention to achieve the above object provides a method for attenuation correction using a single transmission image. The method comprises the steps of: a) acquiring the original CT image and the original emission image in the first session of the multi session; b) acquiring the emission image in the remaining sessions other than the first session during the multi session; c) during the multi session. Calculating a rearrangement value based on a spatial position error between the emission image of the second session and the original emission image; d) making the original CT image into the rearranged original CT image of the second session using the rearrangement value; Step, e) repeating steps c) and d) for the remaining sessions except for the first and second sessions of the multi-session to create a rearranged original CT image for each session, and each session And performing attenuation correction on emission images of the corresponding session by using the rearranged original CT images.
상기에서 d) 단계는 상기 원본 CT 영상을 신체부분과 배경 부분으로 분리하고, 상기 신체부분의 원본 CT 영상을 상기 재정렬값을 이용하는 재정렬하며, 상기 재정렬된 신체부분의 원본 CT 영상과 상기 배경 부분의 원본 CT 영상을 결합하여 재정렬된 원본 CT 영상을 만든다.In step d), the original CT image is divided into a body part and a background part, the original CT image of the body part is rearranged using the reordering value, and the original CT image of the rearranged body part and the background part are separated. Combine original CT images to create rearranged original CT images.
그리고 상기 a) 단계의 원본 방출 영상 및 b) 단계에서의 방출 영상은 사이노그램이며, 상기 c) 단계에서의 원본 방출 영상 및 방출 영상은 상기 사이노그램을 재구성하여 얻어진 감쇠 보정되지 않은 영상이다.And the original emission image of step a) and the emission image of step b) are sinograms, and the original emission image and emission image of step c) are undamped-corrected images obtained by reconstructing the sinogram. .
상기에서 제1 세션은 상기 멀티 세션 중 임의의 순서에 위치한 하나의 세션이다.Wherein the first session is one session located in any order of the multi-sessions.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 다른 특징에 따르면, 핵의학 방출 영상 시스템을 제공한다. 이 시스템은 제1 세션에서 환자로 엑스선을 조사하고 환자를 투과한 엑스선을 검출하여 엑스선 검출 신호를 출력하는 CT 촬영부, 상기 CT 촬영부의 엑스선 검출 신호를 수신하고 이를 영상 처리하여 원본 CT 영상을 생성하는 투과영상 생성부, 매 세션마다 환자로부터 방출되어 수신된 감마선을 계측하고 감마선 촬상 신호를 출력하는 방사선 검출부, 상기 방사선 검출부에 의해 출력한 감마선 촬상 신호를 신호 처리하여 감마선의 분포를 나타내는 방출 영상을 생성하는 방출영상 생성부, 상기 투과영상 생성부에서 생성한 상기 원본 CT 영상을 저장하고, 상기 방출영상 생성부에서 생성한 상기 방출 영상을 저장하되, 상기 제1 세션에서 촬영한 방출 영상을 상기 원본 CT 영상에 대응하여 원본 방출 영상으로 저장하는 저장부, 상기 원본 방출 영상과 비교 대상이 되는 대상 세션의 방출 영상 간의 공간적인 위치 오차를 파악하고, 파악한 위치 오차에 대응하는 재정렬값을 생성하는 위치오차 산출부, 상기 재정렬값을 이용하여 상기 원본 CT 영상을 상기 대상 세션의 재정렬된 원본 CT 영상으로 만드는 CT영상 재정렬부, 그리고 상기 제1 세션에 대응하여 상기 원본 CT 영상을 이용하여 상기 원본 방출 영상에 대한 감쇠 보정을 수행하고, 나머지 세션 각각에 대응하여 상기 재정렬된 원본 CT 영상을 이용하여 해당 세션의 방출 영상에 대한 감쇠보정을 수행하는 감쇠보정부를 포함한다.According to another aspect of the present invention to achieve the above object, there is provided a nuclear medical emission imaging system. In the first session, the system irradiates X-rays to the patient, detects X-rays passing through the patient, and outputs an X-ray detection signal. The system receives an X-ray detection signal of the CT imaging unit and processes the image to generate an original CT image. A transmission image generating unit configured to measure gamma rays emitted from the patient for each session and output a gamma ray image pickup signal, and process the gamma ray image pickup signal output by the radiation detection unit to generate an emission image indicating the distribution of gamma rays. An emission image generation unit for generating, storing the original CT image generated by the transmission image generation unit, and stores the emission image generated by the emission image generation unit, the emission image photographed in the first session Storage unit for storing the original emission image corresponding to the CT image, compared with the original emission image A position error calculation unit for determining a spatial position error between the emitted images of the target session that is different from each other, and generating a rearrangement value corresponding to the determined position error, and using the rearrangement value to rearrange the original CT image of the target session A CT image rearranging unit for generating a CT image, and performing attenuation correction on the original emission image using the original CT image in response to the first session, and using the rearranged original CT image in response to each of the remaining sessions. And attenuation correction for performing attenuation correction on the emission image of the session.
상기에서 CT영상 재정렬부는 상기 원본 CT 영상을 신체부분과 배경 부분으로 분리하고, 상기 신체부분의 원본 CT 영상을 상기 재정렬값을 이용하는 재정렬하며, 상기 재정렬된 신체부분의 원본 CT 영상과 상기 배경 부분의 원본 CT 영상을 결합하여 재정렬된 원본 CT 영상을 만든다.The CT image rearranging unit separates the original CT image into a body part and a background part, rearranges the original CT image of the body part by using the reordering value, and compares the original CT image and the background part of the rearranged body part. Combine original CT images to create rearranged original CT images.
상기 저장부에 저장된 상기 원본 방출 영상 및 상기 각 세션의 방출 영상은 사이노그램이며, 상기 위치오차 산출부는 상기 사이노그램을 재구성하여 감쇠 보정되지 않은 상기 원본 방출 영상 또는 상기 각 세션의 방출 영상을 생성하고, 생성한 상기 원본 방출 영상과 상기 해당 세션의 방출 영상간의 위치 오차를 파악하여 상기 재정렬값을 산출한다.The original emission image and the emission image of each session stored in the storage unit are sinograms, and the position error calculation unit reconstructs the sinogram to display the original emission image or the emission image of each session that is not attenuated and corrected. The rearrangement value is calculated by identifying a position error between the generated original emission image and the emission image of the corresponding session.
상기 제1 세션은 상기 멀티 세션 중 임의의 순서에 위치한 하나의 세션이다.The first session is one session located in any order of the multi sessions.
본 발명의 실시 예에 따르면, 멀티 세션 핵의학 영상 촬영시에 멀티 세션 중하나의 세션에서 CT 영상(즉, 투과 영상)을 촬영하고 나머지 세션에서 방출 영상만 촬영하도록 하여 환자의 방사선 피폭선량을 감소시키는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, CT imaging (i.e., transmission images) is taken in one session of multi-session nuclear imaging and only emission images are taken in the remaining sessions, thereby reducing the radiation dose of the patient. It works.
도 1은 일반적인 CT 영상과 방출 영상에서의 감쇠를 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 핵의학 방출영상 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단일 투과 영상을 이용한 핵의학 방출 영상의 감쇠보정 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 투과 영상을 이용한 핵의학 방출 영상의 감쇠보정 방법을 영상을 기반으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단일 투과 영상을 이용한 핵의학 방출 영상의 감쇠보정 방법의 순서도이다.1 illustrates attenuation in a general CT image and an emission image.
2 is a block diagram of a nuclear medical imaging system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method for attenuation correction of nuclear medical emission images using a single transmission image according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for describing an attenuation correction method of a nuclear medical emission image using a single transmission image according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method for attenuation correction of nuclear medicine emitted images using a single transmission image according to a second embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
이제, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 핵의학 방출 영상 시스템 및 단일 투과 영상을 이용한 감쇠보정 방법을 상세히 설명한다.Referring now to the drawings, the nuclear medical emission imaging system and the attenuation correction method using a single transmission image will be described in detail.
우선 도 2를 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 핵의학 방출 영상 시스템을 설명한다. First, a nuclear medical emission imaging system according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 핵의학 방출영상 시스템의 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 핵의학 방출영상 시스템(100)은 CT 촬영부(110), 방사선 검출부(120), 투과영상 생성부(130), 방출영상 생성부(140), 저장부(150), 위치오차 산출부(160), CT영상 재정렬부(170), 및 감쇠보정부(180)를 포함한다.2 is a block diagram of a nuclear medical imaging system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the nuclear medical
여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 핵의학 방출영상 시스템(100)은 PET 방출영상과 CT 영상 등의 투과 영상을 촬영할 수 있는 시스템이거나, SPECT 방출 영상과 CT 영상 등의 투과 영상을 촬영할 수 있는 시스템이다.Here, the nuclear medical
CT 촬영부(110)는 환자로 엑스선을 조사하고 환자를 투과한 엑스선을 검출하여 엑스선 검출 신호를 출력한다. 투과영상 생성부(130)는 CT 촬영부(110)의 엑스선 검출 신호를 수신하고 이를 영상 처리하여 CT 영상을 생성한다.The
방사선 검출부(120)는 환자로부터 방출되어 수신된 감마선을 검출(즉, 계측)하고, 감마선 촬상 신호를 출력한다. 방출영상 생성부(140)는 방사선 검출부(120)에 의해 출력한 감마선 촬상 신호를 신호 처리하여 감마선의 분포를 나타내는 방출 영상을 생성한다.The
구체적으로 방사선 검출부(120)는 환자의 신체내 조직으로부터 방출되는 감마선을 계측하고 감마선 촬상 신호를 출력한다. 이때 환자로부터 방출되는 감마선은 약 511keV의 에너지를 가진다.In detail, the
저장부(150)는 투과영상 생성부(130)에서 생성한 CT 영상을 저장하고, 방출영상 생성부(140)에서 생성한 방출 영상을 저장한다.The
이때, 본 발명의 실시 예에 따르면 한 명의 환자에 대한 진단 또는 연구를 위해 복수의 세션마다 촬영이 이루어지게 되는데, CT 촬영부(110)는 복수의 세션 중 한 번의 세션에서만 구동하여 하나의 CT 영상이 생성되게 한다. 물론 CT 촬영부(110)의 구동은 첫 번째 세션에서 이루어지는 것이 양호하나, 두 번째 이후의 세션 중 하나에서 이루어져도 무방하다.In this case, according to an exemplary embodiment of the present invention, imaging is performed every session for diagnosis or research of one patient, and the
따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면 사용자는 환자에 대해 멀티 세션의 영상촬영을 하게 되며, 매 세션마다 방사선 검출부(120)를 이용하여 세션별 방출영상을 촬영하여 저장부(150)에 저장하고, 멀티 세션 중 하나의 세션에서 CT 촬영부(110)를 이용하여 하나의 CT 영상을 촬영하여 저장부(150)에 저장한다.Therefore, according to an embodiment of the present invention, the user takes a multi-session image of the patient, and captures the emission image for each session by using the
이하에서는 하나의 CT 영상을 "원본 CT 영상"이라 하고, 원본 CT 영상이 촬영된 세션에서 촬영된 방출 영상을 "원본 방출 영상"이라 한다.Hereinafter, one CT image is referred to as an "original CT image", and an emission image photographed in a session in which the original CT image is photographed is referred to as an "original emission image".
위치오차 산출부(160)는 원본 방출 영상과 비교 대상이 되는 대상 세션의 방출 영상 간의 공간적인 위치 차이(즉, 위치 오차)를 파악하고, 파악한 위치 오차에 대응하는 재정렬값(즉, 변환 매트릭스(transformation matrix))을 생성한다. 여기서 3차원 공간에서 두 영상간을 정합시키는 재정렬값 즉, 변환 매트릭스은 통상의 3차원 변환 매트릭스 산출 방법에 따르므로, 자세한 설명은 생략한다.The
CT영상 재정렬부(170)는 위치오차 산출부(160)에 의해 생성된 재정렬값을 수신하면, 저장부(150)으로부터 원본 CT 영상을 읽어들인다. CT영상 재정렬부(170)는 읽어들인 원본 CT 영상에서 신체부분과 백그라운드(background) 부분을 분리한 후, 신체부분의 CT 영상을 재정렬값을 이용하여 재정렬한다. 이렇게 재정렬된 원본 CT 영상은 대상 방출 영상과 공간적으로 정합된다.When the CT
그리고 CT영상 재정렬부(170)는 재정렬한 신체부분의 CT 영상을 백그라운드 부분의 CT 영상과 합쳐 최종적으로 재정렬된 CT 영상을 만들고, 이렇게 만들어진 재정렬된 CT 영상을 해당 세션의 방출 영상과 매칭하여 저장부(150)에 저장한다.In addition, the CT
위치오차 산출부(160)와 CT영상 재정렬부(170)는 원본 CT 영상이 촬영된 세션을 제외한 나머지 세션의 수만큼 동작하여 각 세션별로 재정렬된 CT 영상을 생성하고 저장한다.The
감쇠보정부(180)는 각 세션의 CT 영상을 이용하여 해당 세션의 방출 영상에 대한 감쇠보정을 수행한다. 감쇠보정부(180)의 감쇠보정 동작은 CT 영상을 이용한 통상의 감쇠보정 동작에 따른다.
The
이하에서는 도 3과 도 4를 참조로 하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단일 투과 영상을 이용한 핵의학 방출 영상의 감쇠보정 방법을 설명한다.Hereinafter, attenuation correction methods for nuclear medicine emission images using a single transmission image according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단일 투과 영상을 이용한 핵의학 방출 영상의 감쇠보정 방법의 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 투과 영상을 이용한 핵의학 방출 영상의 감쇠보정 방법을 영상을 기반으로 설명하기 위한 도면이다.3 is a flow chart of a method for attenuation correction of a nuclear medical emission image using a single transmission image according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is attenuation of a nuclear medical emission image using a single transmission image according to an embodiment of the present invention. A diagram for describing a correction method based on an image.
이하의 설명에서는 첫 번째 세션에서 CT 영상과 방출 영상을 촬영하고, 나머지 세션에서는 방출 영상만을 촬영하는 경우에 대해서 설명한다. 물론, CT 영상은 첫 번째 세션 이외에 다른 세션 중 하나의 세션에서 촬영이 가능하다.In the following description, a CT image and an emission image are captured in the first session, and only the emission image is captured in the remaining sessions. Of course, CT images can be taken in one of the other sessions in addition to the first session.
환자가 핵의학 방출영상 시스템의 환자 베드(미도시)에 누우면, 사용자에 의해 방사선 검출부(120)는 제1 세션에 따른 PET 또는 SPECT 촬영을 수행하며(S301), 이에 따라 방출영상 생성부(140)는 제1 세션의 방출 영상(즉, 원본 방출 영상)(P1)을 생성하여 저장부(150)에 저장한다(S302).When the patient is lying on the patient bed (not shown) of the nuclear medical emission imaging system, the
그리고, 사용자에 의해 CT 촬영부(110)는 제1 세션에 따른 CT 촬영(투과영상 촬영)을 수행하고(S304), 이에 따라 투과영상 생성부(130)는 원본 CT 영상(CT1)을 생성하여 저장부(150)에 저장한다(S302).In addition, the
제1 세션의 CT 촬영 및 방출 영상 촬영이 완료되면, 사용자에 의해 방사선 검출부(120)는 두 번째 세션부터 N 번째 세션까지 S301 과정을 반복하고, 이에 대응하여 방출영상 생성부(140)는 각 세션의 방출 영상을 생성하여 저장부(150)에 저장한다(S302).When CT imaging and emission image capturing of the first session are completed, the
예컨대, CT 촬영부(110)와 방사선 검출부(120)를 통해 환자의 머리를 촬영하였다고 하면, 저장부(150)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 세션에 따른 머리(head)의 원본 CT 영상(CT1) 및 머리의 방출 영상, 그리고 제2 세션 내지 제N 세션에 따른 머리의 방출 영상이 저장되어 있다.For example, if the patient's head is photographed through the
여기서 방출 영상은 사이노그램(sonogram)의 형태로 저장되어 있다. 사이노그램은 다각도에서 감마선을 조사하고 계측한 데이터들의 모임이다. 사이노그램은 하나의 각도에서 계측한 데이터가 하나의 선으로 표시되고, 다음 각도에서 계측한 데이터가 표시된 선의 바로 밑에 표시되는 형식으로 형성된다. 따라서, 사이노그램의 각 선을 공간상으로 재구성(reconstruction)하게 되면, P1, P2와 같은 머리의 방출 영상이 형성된다.The emission image is stored in the form of a sinogram. A sinogram is a collection of data that measures and measures gamma rays from multiple angles. The sinogram is formed in such a way that the data measured at one angle is displayed as one line and the data measured at the next angle is displayed just below the displayed line. Therefore, when each line of the sinogram is reconstructed in space, emission images of the head such as P1 and P2 are formed.
각 세션별 촬영이 완료되면, 첫 번째 세션부터 방출 영상에 대한 감쇠 보정이 수행되나, 감쇠 보정의 순서는 임의로 조정이 가능하다.When the shooting for each session is completed, the attenuation correction is performed on the emission image from the first session, but the order of the attenuation correction can be arbitrarily adjusted.
첫 번째 세션은 원본 CT 영상(CT1)과 원본 방출 영상(P1)에 대한 사이노그램을 가지고 있으므로, 감쇠보정부(180)로 원본 CT 영상(CT1)과 원본 방출 영상(P1)에 제공되고, 감쇠보정부(180)는 원본 CT 영상(CT1)을 이용하여 원본 방출 영상(P1)에 대한 감쇠 보정을 수행한다(S305).Since the first session has a sinogram for the original CT image (CT1) and the original emission image (P1), the
다음으로, 두 번째 세션은 사이노그램만 가지고 있을 뿐 CT 영상을 가지고 있지 않으므로, 도 4에 도시된 바와 같이 두 번째 세션의 사이노그램을 이용하여 감쇠 보정되지 않은 방출 영상(P2)을 재구성한다(S306).Next, since the second session has only a sinogram and no CT image, as shown in FIG. 4, the second session reconstructs the emission image P2 without attenuation correction using the sinogram of the second session. (S306).
이하 감쇠 보정되지 않은 방출 영상을 제1 방출 영상이라 한다.Hereinafter, the emission image without attenuation correction is referred to as a first emission image.
이러한 사이노그램을 이용한 방출 영상의 구성은 핵의학 방출 영상 시스템의 영상 처리부에서 수행되나, 첨부한 도 2에서 영상 처리부를 별도로 도시하지 않았으며 영상 처리부가 위치오차 산출부(160)에 포함되어 있는 것으로 하여 설명한다.The composition of the emission image using the sinogram is performed by the image processor of the nuclear medical emission imaging system. However, the image processor is not separately illustrated in FIG. 2 and the image processor is included in the
위치오차 산출부(160)는 제1 방출 영상을 재구성하면 제1 방출 영상과 원본 방출 영상간의 공간적 위치 오차를 파악하고, 공간적 위치 오차를 기반으로 제1 방출 영상과 원본 방출 영상이 정합할 수 있는 재정렬값(T)을 산출한다(S307).When the
위치오차 산출부(160)는 두 번째 세션의 재정렬값(T)을 산출하면, 두 번째 세션의 재정렬값(T)을 CT영상 재정렬부(170)에 제공한다.When the
CT영상 재정렬부(170)는 두 번째 세션의 재정렬값(T)을 수신하면 저장부(150)로부터 원본 CT 영상(CT1)을 읽어들이고, 도 4에 도시된 바와 같이 원본 CT 영상(CT1)을 신체부분(CT1a)과 배경(background) 부분(CT1b)으로 분리한다(S308).The CT
그리고 CT영상 재정렬부(170)는 신체부분의 원본 CT 영상(CT1a)을 두 번째 세션의 재정렬값(T)으로 재정렬하여 재정렬된 신체부분의 원본 CT 영상(CT1a′)을 생성한다(S309).The CT
그런 다음, CT영상 재정렬부(170)는 재정렬된 신체부분의 원본 CT 영상(CT1a′)과 배경 부분의 원본 CT 영상(CT1b)을 결합하여 재정렬된 원본 CT 영상(CT2)을 생성하고, 재정렬된 원본 CT 영상(CT2)을 감쇠보정부(180)에 제공한다(S310).Then, the CT
감쇠보정부(180)는 두 번째 세션에 대응하여 재정렬된 원본 CT 영상(CT2)을 수신하면, 재정렬된 원본 CT 영상(CT2)을 이용하여 두 번째 세션의 제1 방출 영상을 감쇠 보정한다(S311).When the
본 발명에 따르면, S306 과정 내지 S311 과정은 두 번째 세션부터 N번째 세션까지 원본 CT 영상(CT1)을 가지고 있지 않으므로, N번째 세션까지 반복적으로 수행된다(S312).
According to the present invention, since steps S306 to S311 do not have the original CT image CT1 from the second session to the Nth session, they are repeatedly performed until the Nth session (S312).
이하에서는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단일 투과 영상을 이용한 핵의학 방출 영상의 감쇠보정 방법을 설명한다. 도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단일 투과 영상을 이용한 핵의학 방출 영상의 감쇠보정 방법의 순서도이다.Hereinafter, attenuation correction methods for nuclear medicine emission images using a single transmission image according to a second embodiment of the present invention will be described. 5 is a flowchart illustrating a method for attenuation correction of nuclear medicine emitted images using a single transmission image according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시 예는 전반적으로 본 발명의 제1 실시 예와 유사하다. 다만, 본 발명의 제1 실시 예가 매 세션별로 감쇠 보정을 위해 각 세션에 대응하는 재정렬된 원본 CT 영상(CT2)을 생성하는 것인데, 반하여 본 발명의 제2 실시 예는 세션별 촬영을 수행하여 하나의 원본 CT 영상과 세별별 방출 영상을 생성하고 저장한 후에, 감쇠 보정과 상관없이 각 세션별 재정렬된 원본 CT 영상(CT2)을 생성하여 저장부(150)에 저장하고, 이후에 각 세션별로 감쇠보정이 이루어지도록 한다.The second embodiment of the present invention is generally similar to the first embodiment of the present invention. However, the first embodiment of the present invention is to generate a rearranged original CT image CT2 corresponding to each session for attenuation correction for each session, whereas the second embodiment of the present invention performs a session-by-session photography. After generating and storing the original CT image and the emission image for each of the three, the rearranged original CT image (CT2) for each session is generated and stored in the
환자가 핵의학 방출영상 시스템의 환자 베드(미도시)에 누우면, 사용자에 의해 방사선 검출부(120)는 제1 세션에 따른 PET 또는 SPECT 촬영을 수행하고(S501), 방출영상 생성부(140)는 제1 세션의 방출 영상(즉, 원본 방출 영상)(P1)을 생성하여 저장부(150)에 저장한다(S502).When the patient is lying on the patient bed (not shown) of the nuclear medical emission imaging system, the
그리고, 사용자에 의해 CT 촬영부(110)는 제1 세션에 따른 CT 촬영(투과영상 촬영)하고(S504), 투과영상 생성부(130)는 원본 CT 영상(CT1)을 생성하여 저장부(150)에 저장한다(S502).In addition, the
각 세션별 촬영이 완료되면, 두 번째 세션부터 N번째 세션까지 각 세션에 대응한 CT 영상을 생성한다.When the shooting for each session is completed, a CT image corresponding to each session is generated from the second session to the Nth session.
구체적으로, 위치오차 산출부(160)는 두 번째 세션의 사이노그램을 이용하여 감쇠 보정되지 않은 제1 방출 영상(P2)을 재구성한다(S505).In detail, the
그런 다음, 위치오차 산출부(160)는 제1 방출 영상과 원본 방출 영상간의 재정렬값(T)을 산출하고 두 번째 세션의 재정렬값(T)을 CT영상 재정렬부(170)에 제공한다(S506),Then, the
CT영상 재정렬부(170)는 두 번째 세션의 재정렬값(T)을 수신하면 저장부(150)로부터 원본 CT 영상(CT1)을 읽어들이고, 도 4에 도시된 바와 같이 원본 CT 영상(CT1)을 신체부분(CT1a)과 배경(background) 부분(CT1b)으로 분리한다(S507).The CT
그리고 CT영상 재정렬부(170)는 신체부분의 원본 CT 영상(CT1a)을 두 번째 세션의 재정렬값(T)으로 재정렬하여 재정렬된 신체부분의 원본 CT 영상(CT1a′)을 생성한다(S508). 그런 다음, CT영상 재정렬부(170)는 재정렬된 신체부분의 원본 CT 영상(CT1a′)과 배경 부분의 원본 CT 영상(CT1b)을 결합하여 재정렬된 원본 CT 영상(CT2)을 생성하고(S509), 저장부(150)에 저장한다(S510).The CT
본 발명에 따르면, S505 과정 내지 S510 과정은 두 번째 세션부터 N번째 세션까지 원본 CT 영상(CT1)을 가지고 있지 않으므로, N번째 세션까지 반복적으로 수행된다(S511).According to the present invention, since steps S505 to S510 do not have the original CT image CT1 from the second session to the Nth session, they are repeatedly performed until the Nth session (S511).
이렇게 각 세션별 CT 영상과 방출 영상이 저장부(150)이 저장되면, 감쇠보정부(180)는 각 세션별로 해당 CT 영상을 이용하여 방출 영상에 대한 감쇠 보정을 수행한다(S512).When the
한편, 전술한 실시 예에서는 저장부(150)에 각 세션에 대응한 방출 영상으로 사이노그램이 저장되어 있으나, 사이노그램을 이용하여 감쇠 보정없이 재구성된 방출 영상을 저장부(150)에 저장되도록 할 수 있다.Meanwhile, in the above-described embodiment, the sinogram is stored as the emission image corresponding to each session in the
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not only implemented by the apparatus and method but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, The embodiments can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
100 : 핵의학 방출 영상 시스템
110 : CT 촬영부
120 : 방사선 검출부
130 : 투과영상 생성부
140 : 방출영상 생성부
150 : 저장부
160 : 위치오차 산출부
170 : CT영상 재정렬부
180 : 감쇠보정부
CT1 : 원본 CT 영상
P1, P2 : 감쇠 보정없이 재정렬된 방출 영상
CT1a′: 재정렬된 신체부분의 원본 CT 영상
CT2 : 재정렬된 원본 CT 영상100: nuclear medicine emission imaging system
110: CT imaging unit
120: radiation detection unit
130: transmission image generating unit
140: emission image generating unit
150:
160: position error calculation unit
170: CT image reordering unit
180: damping correction
CT1: original CT image
P1, P2: Rearranged emission image without attenuation correction
CT1a ′: Original CT image of rearranged body parts
CT2: rearranged original CT image
Claims (8)
a) 멀티 세션 중 제1 세션에서 원본 CT 영상과 원본 방출 영상을 획득하는 단계,
b) 멀티 세션 중 상기 제1 세션을 제외한 나머지 세션에서 방출 영상을 획득하는 단계,
c) 멀티 세션 중 제2 세션의 방출 영상과 상기 원본 방출 영상간의 공간적 위치 오차를 기반으로 재정렬값을 산출하는 단계,
d) 상기 재정렬값을 이용하여 상기 원본 CT 영상을 상기 제2 세션의 재정렬된 원본 CT 영상으로 만드는 단계,
e) 멀티 세션 중 상기 제1 세션 및 제2 세션을 제외한 나머지 세션들에 대해 상기 c) 단계와 상기 d) 단계를 반복하여 각 세션별 재정렬된 원본 CT 영상을 만드는 단계, 그리고
상기 각 세션별로 상기 재정렬된 원본 CT 영상을 이용하여 해당 세션의 방출 영상에 대한 감쇠 보정을 수행하는 단계를 포함하는 단일 투과 영상을 이용한 감쇠보정 방법.In the attenuation correction method of nuclear medicine emission image using multi-session nuclear medicine imaging,
a) acquiring the original CT image and the original emission image in the first session of the multi session,
b) acquiring an emission image in a session other than the first session of the multi session;
c) calculating a reordering value based on a spatial position error between the emission image of the second session and the original emission image during the multi-session;
d) making the original CT image into the rearranged original CT image of the second session using the rearrangement value;
e) repeating steps c) and d) for the remaining sessions except the first session and the second session of the multi-session to create a rearranged original CT image for each session; and
Attenuation correction method using a single transmission image comprising the step of performing attenuation correction on the emission image of the session using the rearranged original CT image for each session.
상기 d) 단계는 상기 원본 CT 영상을 신체부분과 배경 부분으로 분리하고, 상기 신체부분의 원본 CT 영상을 상기 재정렬값을 이용하는 재정렬하며, 상기 재정렬된 신체부분의 원본 CT 영상과 상기 배경 부분의 원본 CT 영상을 결합하여 재정렬된 원본 CT 영상을 만드는 것을 특징으로 하는 단일 투과 영상을 이용한 감쇠보정 방법.The method of claim 1,
In step d), the original CT image is divided into a body part and a background part, the original CT image of the body part is rearranged using the rearrangement value, and the original CT image of the rearranged body part and the original part of the background part Attenuation correction method using a single transmission image, characterized by combining the CT images to create a rearranged original CT image.
상기 a) 단계의 원본 방출 영상 및 b) 단계에서의 방출 영상은 사이노그램이며, 상기 c) 단계에서의 원본 방출 영상 및 방출 영상은 상기 사이노그램을 재구성하여 얻어진 감쇠 보정되지 않은 영상인 것을 특징으로 하는 단일 투과 영상을 이용한 감쇠보정 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The original emission image of step a) and the emission image of step b) are sinograms, and the original emission image and emission image of step c) are undamped-corrected images obtained by reconstructing the sinogram. Attenuation correction method using a single transmission image.
상기 제1 세션은 상기 멀티 세션 중 임의의 순서에 위치한 하나의 세션인 것을 특징으로 하는 단일 투과 영상을 이용한 감쇠보정 방법.The method of claim 3,
And the first session is one session located in any order of the multi-sessions.
상기 CT 촬영부의 엑스선 검출 신호를 수신하고 이를 영상 처리하여 원본 CT 영상을 생성하는 투과영상 생성부,
매 세션마다 환자로부터 방출되어 수신된 감마선을 계측하고 감마선 촬상 신호를 출력하는 방사선 검출부,
상기 방사선 검출부에 의해 출력한 감마선 촬상 신호를 신호 처리하여 감마선의 분포를 나타내는 방출 영상을 생성하는 방출영상 생성부,
상기 투과영상 생성부에서 생성한 상기 원본 CT 영상을 저장하고, 상기 방출영상 생성부에서 생성한 상기 방출 영상을 저장하되, 상기 제1 세션에서 촬영한 방출 영상을 상기 원본 CT 영상에 대응하여 원본 방출 영상으로 저장하는 저장부,
상기 원본 방출 영상과 비교 대상이 되는 대상 세션의 방출 영상 간의 공간적인 위치 오차를 파악하고, 파악한 위치 오차에 대응하는 재정렬값을 생성하는 위치오차 산출부,
상기 재정렬값을 이용하여 상기 원본 CT 영상을 상기 대상 세션의 재정렬된 원본 CT 영상으로 만드는 CT영상 재정렬부, 그리고
상기 제1 세션에 대응하여 상기 원본 CT 영상을 이용하여 상기 원본 방출 영상에 대한 감쇠 보정을 수행하고, 나머지 세션 각각에 대응하여 상기 재정렬된 원본 CT 영상을 이용하여 해당 세션의 방출 영상에 대한 감쇠보정을 수행하는 감쇠보정부를 포함하는 핵의학 방출 영상 시스템.A CT imaging unit which radiates X-rays to the patient in the first session, detects X-rays passing through the patient, and outputs an X-ray detection signal;
A transmission image generation unit receiving the X-ray detection signal of the CT imaging unit and processing the image to generate an original CT image;
A radiation detector which measures the gamma rays emitted and received from the patient every session and outputs a gamma ray imaging signal;
An emission image generation unit configured to signal-process the gamma ray imaging signal output by the radiation detection unit to generate an emission image indicating a distribution of gamma rays;
Storing the original CT image generated by the transmission image generator, and storing the emission image generated by the emission image generator, wherein the original image is emitted in correspondence with the original CT image. A storage unit for storing as an image,
A position error calculation unit for determining a spatial position error between the original emission image and the emission image of the target session to be compared, and generating a rearrangement value corresponding to the identified position error;
A CT image rearranging unit which makes the original CT image into the rearranged original CT image of the target session using the rearrangement value, and
Attenuation correction is performed on the original emission image using the original CT image in response to the first session, and attenuation correction is performed on the emission image of the session using the rearranged original CT image in correspondence with each of the remaining sessions. Nuclear medicine emission imaging system comprising attenuation correction to perform the.
상기 CT영상 재정렬부는 상기 원본 CT 영상을 신체부분과 배경 부분으로 분리하고, 상기 신체부분의 원본 CT 영상을 상기 재정렬값을 이용하는 재정렬하며, 상기 재정렬된 신체부분의 원본 CT 영상과 상기 배경 부분의 원본 CT 영상을 결합하여 재정렬된 원본 CT 영상을 만드는 것을 특징으로 하는 핵의학 방출 영상 시스템.The method of claim 5,
The CT image rearranging unit separates the original CT image into a body part and a background part, and rearranges the original CT image of the body part using the reordering value, and the original CT image of the rearranged body part and the original part of the background part. A nuclear medical emission imaging system comprising combining CT images to produce rearranged original CT images.
상기 저장부에 저장된 상기 원본 방출 영상 및 상기 각 세션의 방출 영상은 사이노그램이며, 상기 위치오차 산출부는 상기 사이노그램을 재구성하여 감쇠 보정되지 않은 상기 원본 방출 영상 또는 상기 각 세션의 방출 영상을 생성하고, 생성한 상기 원본 방출 영상과 상기 해당 세션의 방출 영상간의 위치 오차를 파악하여 상기 재정렬값을 산출하는 것을 특징으로 하는 핵의학 방출 영상 시스템.The method according to claim 5 or 6,
The original emission image and the emission image of each session stored in the storage unit are sinograms, and the position error calculation unit reconstructs the sinogram to display the original emission image or the emission image of each session that is not attenuated and corrected. And generating the realignment value by identifying a position error between the generated original emission image and the emission image of the corresponding session.
상기 제1 세션은 멀티 세션 중 임의의 순서에 위치한 하나의 세션인 것을 특징으로 하는 핵의학 방출 영상 시스템.The method of claim 7, wherein
And the first session is one session located in any order of the multi-sessions.
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