KR101350496B1

KR101350496B1 - 광자감쇠지도 생성 방법 및 ｍｒｉ 융합영상시스템

Info

Publication number: KR101350496B1
Application number: KR1020120054460A
Authority: KR
Inventors: 이재성; 김중현
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2014-01-16
Also published as: KR20130130555A

Abstract

본 발명은 광자감쇠지도 생성 방법 및 MRI 융합영상시스템에 관한 것으로, 복수의 CT 영상 각각에 대응하여 제1 광자감쇠지도와 제1 구획기반 광자감쇠지도를 생성하고, 각 CT 영상별로 상기 제1 광자감쇠지도와 상기 제1 구획기반 광자감쇠지도간의 화소별 바이어스를 산출하며, 각 CT 영상별로 화소별 바이어스를 화소별로 평균하여 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성하고, 환자의 MR 영상을 이용하여 제2 구획기반 광자감쇠지도를 생성한 후, 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 이용하여 제2 구획기반 광자감쇠지도의 각 화소의 감쇠계수를 보정하고, 각 화소별로 보정된 감쇠계수를 이용하여 제2 광자감쇠지도를 생성한다.

Description

광자감쇠지도 생성 방법 및 ＭＲＩ 융합영상시스템{Method to generate a attenuation map of emission tomography and MRI combined imaging system}

본 발명은 핵의학 방출 영상 감쇠보정 기술에 관한 것으로, 특히 PET(Positron Emission Tomograhpy, 양전자방출 단층촬영)/MRI(Magnetic Resonance Imaging, 자기공명 촬영)와 SPECT(Single Phothon Emission Computed Tomography, 단일광자방출 단층촬영)/MRI, 핵의학 영상원리를 이용한 컴프턴 카메라나 감마캄메라 등과 MRI를 결합할 때 필수적으로 사용되는 광자(감마선)의 감쇠를 보정하기 위한 광자감쇠지도 생성 방법에 관한 것이다.

PET(Positron Emission Tomograhpy, 양전자방사 단층촬영), SPECT(Single Phothon Emission Computed Tomography, 단일광자 단층촬영)은 방사성 동위원소를 포함한 방사성 의약품을 인체에 투여한 후 인체내부의 특정 장기에서 방출되는 방사선을 계수하고 계수한 방사선 데이터를 영상화하여함으로써, 영상을 통해 의료 전문가가 해당 장기에 대한 방사능 분포를 확인할 수 있도록 하여하고 생화학적 변화나 기능상의 문제를 평가할 수 있게 하는 영상 진단 방법이다.

이하에서는 PET 영상 또는 SPECT 영상 및 핵의학 영상원리를 이용하는 촬영기기(예; 컴프턴 카메라, 감마카메라 등)에 의해 촬영된 영상을 통칭하여 방출 영상이라 한다.

이러한 PET, SPECT는 비침습적으로 생체의 기능을 평가하는데 가장 적합하고 종양 분야에서 그 활용도가 매우 높지만, 영상의 해상도가 상대적으로 낮고 병변 대 주변조직 대조도가 낮아 PET 영상, SPECT 영상으로 해부학적 상세 정보를 판단하기 어렵다.

핵의학적 원리를 이용한 영상 획득 방법에 있어서 체내에서 방출된 감마선(방사선)이 신체내 조직과 반응하여 감마선의 흡수 및 산란 등의 감쇠가 일어나게 되며 이러한 감쇠를 보정해 주지 않으면 체내 중심부의 영상 신호가 상대적으로 떨어져 정확한 정량화가 어려워지는 문제가 있다.

이러한 단점을 보완하기 위해, PET, SPECT와 엑스선(X-ray) CT(Computer tomography)를 결합한 융합형 PET/CT 시스템, SPECT/CT 시스템이 개발되어 PET 영상 또는 SPECT 영상 획득과 더불어 촬영된 CT 영상을 이용하여 감쇠보정을 수행하고 있다. 이러한 장점으로 인해, PET/CT 시스템과 SPECT/CT 시스템은 현재 활발하게 사용되고 있다.

한편, 최근 들어 새로운 개념의 융합영상인 PET/MRI, SPECT/MRI 개발이 활발하게 이루어지고 있고, 곧 임상적인 활용이 시작될 전망이다.

그런데, 기존의 PET/CT 시스템에서는 정확한 정량화를 위해 필수적인 감쇠보정을 위해서 엑스선을 이용하여 CT 영상을 얻고 CT 영상을 단순히 선형 변환하여 감쇠지도를 생성하고 이를 PET에서 사용되는 511keV 감마선의 감쇠지도로 변환하여 PET의 감쇠 보정을 하고 있다.

그러나 PET/MRI 시스템이나 SPECT/MRI 시스템에서는 CT 영상을 이용한 PET 감쇠지도 생성 방법과 동일한 방법으로 PET 감쇠지도로 변환하는 것이 불가능하다. 즉, 신호 획득 원리가 완전히 상이한 MR 영상 신호 자체를 선형적인 방법을 이용하여 PET 감쇠지도를 변환하는 것이 불가능하다.

그리고 PET/MRI 시스템이나 SPECT/MRI 시스템에서는 기존의 PET, SPECT처럼 감마선원을 사용하여 감쇠보정을 할 경우에 전체 스캔시간이 늘어나고 방사선량이 증가하게 되는 문제가 발생하여, 현실적으로 적절한 대안이 될 수 없다.

따라서 MR 영상의 해부학적 정보로부터 PET, SPECT 감쇠지도 정보를 얻는 중요한 기술 개발이 절실히 필요한 실정이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 PET/MRI 및 SPECT/MRI 등의 핵의학 영상과 MR 영상을 촬영을 가능하게 하는 융합영상시스템에서 MR 영상을 이용하여 광자감쇠 보정을 할 수 있도록 하는 광자감쇠지도 생성 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 특징에 따르면 광자감쇠지도 생성 방법을 제공한다. 이 방법은 a) 복수의 CT 영상 각각에 대응하여 제1 광자감쇠지도와 제1 구획기반 광자감쇠지도를 생성하는 단계, b) 상기 각 CT 영상별로 상기 제1 광자감쇠지도와 상기 제1 구획기반 광자감쇠지도간의 화소별 바이어스를 산출하는 단계, c) 상기 각 CT 영상별로 상기 화소별 바이어스를 화소별로 평균하여 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성하는 단계, d) 환자의 MR 영상을 이용하여 제2 구획기반 광자감쇠지도를 생성하는 단계, e) 상기 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 이용하여 상기 제2 구획기반 광자감쇠지도의 각 화소의 감쇠계수를 보정하는 단계, 그리고 f) 상기 각 화소별로 보정된 감쇠계수를 이용하여 제2 광자감쇠지도를 생성하는 단계를 포함한다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 다른 특징에 따르면 광자감쇠지도 생성 방법을 제공한다. 이 방법은 a) 복수의 CT 영상 각각에 대응하여 제1 광자감쇠지도를 생성하는 단계, b) 상기 복수의 상기 제1 광자감쇠지도를 이용하여 화소별 감쇠계수 평균을 산출하여 평균 광자감쇠지도를 생성하는 단계, c) 상기 복수의 CT 영상 중 적어도 하나를 이용하여 구획기반 평균 광자감쇠지도를 생성하는 단계, d) 상기 평균 광자감쇠지도와 상기 구획기반 평균 광자감쇠지도간의 화소별 바이어스를 산출하는 단계, e) 상기 화소별 바이어스를 이용하여 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성하는 단계, f) 환자의 MR 영상을 이용하여 제2 구획기반 광자감쇠지도를 생성하는 단계, g) 상기 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 이용하여 상기 제2 구획기반 광자감쇠지도의 각 화소의 감쇠계수를 보정하는 단계, 그리고 h) 상기 각 화소별로 보정된 감쇠계수를 이용하여 제2 광자감쇠지도를 생성하는 단계를 포함한다.

상기 일 특징 및 다른 특징에 따른 광자감쇠지도 생성 방법은 상기 a) 단계 이전에 수행되는, a-1) 상기 복수의 CT 영상을 비선형 영상정합시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기에서 제1 및 제2 구획기반 광자감쇠지도는 신체 내부조직을 설정된 영역으로 구획화하고, 각 영역별로 설정된 감쇠계수를 구획화된 각 영역에 부여하여 생성된다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 특징에 따르면 MRI 융합영상시스템을 제공한다. 이 MRI 융합영상시스템은 환자의 MR 영상을 획득하는 MR영상 획득부, 환자의 방출 영상을 획득하는 방출영상 획득부, 상기 MR 영상과 상기 방출 영상을 저장하고 있으며, 서로 다른 복수의 개인들에 대한 CT 영상을 저장하는 저장부, 상기 개인별 CT 영상 각각에 대해 제1 광자감쇠지도와 제1 구획기반 광자감쇠지도를 생성하고, 상기 개인별 CT 영상의 상기 제1 광자감쇠지도와 상기 제1 구획기반 광자감쇠지도간 화소별 바이어스를 이용하여 상기 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성하는 기준 광자감쇠맵 생성부, 상기 MR 영상에 대하여 설정 영역별로 구획화하고 구획된 설정 영역에 대응하여 설정된 감쇠계수를 해당 영역에 부여하여 제2 구획기반 광자감쇠지도를 생성하는 MR영상 감쇠맵 생성부, 그리고 상기 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 이용하여 상기 제2 구획기반 광자감쇠지도의 각 화소의 감쇠계수를 보정하고, 상기 각 화소별로 보정된 감쇠계수를 이용하여 제2 광자감쇠지도를 생성하는 최종 광자감쇠맵 생성부를 포함한다.

상기에서, 기준 광자감쇠맵 생성부는 상기 CT 영상별로 대응된 상기 제1 광자감쇠지도와 상기 제1 구획기반 광자감쇠지도간의 화소별 바이어스를 산출하고 상기 화소별 바이어스를 화소별로 평균하여 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성한다. 또는, 기준 광자감쇠맵 생성부는 상기 제1 광자감쇠지도 모두를 이용하여 화소별 감쇠계수 평균을 산출하여 평균 광자감쇠지도를 생성하고, 상기 개인별 CT 영상 중 적어도 하나를 이용하여 구획기반 평균 광자감쇠지도를 생성하며, 상기 평균 광자감쇠지도와 상기 구획기반 평균 광자감쇠지도간의 화소별 바이어스를 이용하여 상기 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 MRI 융합영상시스템은 상기 개인별 CT 영상 각각을 비선형 영상정합시키는 영상정합부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, PET/MRI 및 SPECT/MRI 등의 핵의학 영상과 MR 영상을 촬영을 가능하게 하는 융합영상시스템에서 MR 영상을 이용한 광자감쇠 보정을 통해 방출영상의 정량적 정확성을 높일 수 있게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 MRI 융합영상시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광자감쇠지도 생성 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광자감쇠지도 생성 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 신체 내부조직의 영역 구획화를 설명하기 위한 도면이다.

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.

이제, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 광자감쇠지도 생성 방법을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 MRI 융합영상시스템의 블록 구성도이다.

도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 MRI 융합영상시스템(100)은 PET 방출영상과 MR 영상을 촬영할 수 있는 PET/MRI 시스템이거나, SPECT 방출 영상과 MR 영상을 촬영할 수 있는 SPECT/MRI 시스템이거나, 핵의학 영상원리를 이용한 컴프턴 카메라나 감마캄메라 등과 MRI가 결합된 시스템이다.

이러한 본 발명의 실시 예에 따른 MRI 융합영상시스템(100)은 MR영상 획득부(110), 방출영상 획득부(120), 저장부(130), 영상정합부(140), 구획기반 감쇠맵 생성부(150), MR영상 감쇠맵 생성부(160), 최종 광자감쇠맵 생성부(170) 및, 감쇠보정부(180)를 포함한다.

MR영상 획득부(110)는 자기장을 발생시키고 고주파를 발생시켜 환자로부터 자기 공명신호를 수신하며 수신된 자기 공명신호간의 차이를 측정하고 측정된 자기 공명신호 간의 차이를 재구성하여 MR 영상을 생성한다.

방출영상 획득부(120)는 환자로부터 방출되어 수신된 감마선을 검출(즉, 계측)하고 감마선 계측 신호를 신호 처리하여 감마선의 분포를 나타내는 방출 영상을 생성한다.

저장부(130)는 MR영상 획득부(110)에서 생성한 MR 영상을 저장하고, 방출영상 획득부(120)에서 생성한 방출 영상을 저장하며, 각 구성(140 내지 180)에서 생성한 영상을 저장한다. 또한 저장부(130)에는 서로 다른 개인들의 CT 영상이 저장되어 있다.

영상정합부(140)는 저장부(130)에 저장된 복수의 개인들의 CT 영상에 대해 비선형 영상 정합법을 통해 서로 정합된 영상으로 만든다. 각 개인의 CT 영상은 개개인의 신체적 특징(키, 몸무게 등)의 차이로 인해 동일한 신체조직(예; 심장, 폐, 머리 등)이더라도 영상 내에서 위치적 오차를 가진다. 그러나 영상정합부(140)에 의해 정합된 각 개인의 CT 영상은 해부학적 구조가 동일해지므로, 각 개인의 신체조직 각각이 동일한 위치에 있게 된다.

기준 광자감쇠맵 생성부(150)는 저장부(130)에 저장된 개인별 CT 영상 각각에 대해 광자감쇠지도와 구획기반 광자감쇠지도를 생성하고, 광자감쇠지도와 구획기반 광자감시지도를 이용하여 각 화소(pixel)의 감쇠계수(또는 Hounsfield unit) 오차(즉, 바이어스)를 파악하며, 각 개인의 CT 영상의 화소별 바이어스를 평균하여 각 화소별 평균 바이어스를 나타내는 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성한다.

바이어스(즉, 감쇠계수 오차)는 설정된 대표 감쇠계수와 실제 감쇠계수간의 차이를 알 수 있게 하며, 구획된 영역별로 대표 감쇠계수가 부여되므로 구획된 영역별 감쇠계수에 대한 실제 감쇠계수 간의 차이를 알 수 있게 한다. 바이어스는 예컨대 감쇠계수의 차이 정도를 나타내는 %값(또는 ±HU, ±cm^-1)으로 표시된다.

상기에서 광자감쇠지도는 CT 영상의 각 화소에서 측정된 감쇠계수가 표시된 지도이다. 구획기반 광자감쇠지도는 CT 영상에서 설정된 영역(segments)(예; 지방조직, 지방 외 연부조직, 폐, 뼈 등, 도 4 참조)별로 구획화하고, 구획된 영역에 대응하여 설정된 대표 감쇠계수를 해당 영역에 부여된 감쇠계수의 지도이다.

MR영상 감쇠맵 생성부(160)는 저장부(130)에 저장된 환자의 MR 영상에 대하여 설정 영역별로 구획화하고 구획된 설정 영역에 대응하여 설정된 대표 감쇠계수를 해당 영역에 부여하여 구획기반 광자감쇠지도를 생성한다.

최종 광자감쇠맵 생성부(170)는 MR영상 감쇠맵 생성부(160)에서 생성한 구획기반 광자감쇠지도에 대하여 기준 광자감쇠맵 생성부(150)에서 생성한 기준 광자감쇠 바이어스지도를 이용하여 감쇠계수를 보정하고, 보정된 구획기반 광자감쇠지도(이하 구획기반 보정 광자감쇠지도라 한다)를 생성한다.

감쇠보정부(180)는 최종 광자감쇠맵 생성부(170)에 의해 생성한 환자의 구획기반 보정 광자감쇠지도를 이용하여 저장부(130)에 저장된 해당 환자의 방출영상에 대하여 감쇠보정을 수행한다.

이하 도 2를 참조로 하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광자감쇠지도 생성 방법을 설명한다. 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광자감쇠지도 생성 방법의 순서도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 우선적으로 각 개인들의 CT 영상들을 이용하여 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성한다.

구체적으로, 개인들의 CT 영상을 획득하여 저장부(130)에 저장한다(S201).

이때 개인들의 CT 영상 각각은 동일한 매트릭스(matrix) 크기 즉, 동일한 화소수(pixel number)를 가지고 있을 필요는 없다.

영상정합부(140)는 저장부(130)에 저장된 개인들의 CT 영상들을 비선형 영상정합시켜 해부학적 구조가 동일해지도록 한 후 기준 광자감쇠맵 생성부(150)에 이후 처리를 요청한다(S202). 물론 영상정합부(140)에 의해 정합된 각 개인의 CT 영상은 저장부(130)에 저장된다.

기준 광자감쇠맵 생성부(150)는 정합된 개인들의 CT 영상 중 하나를 불러와서 CT 영상을 기반으로 하는 광자감쇠지도와 구획기반 광자감쇠지도를 생성하며, 이러한 과정을 반복하여 정합된 개인들의 CT 영상 모두에 대해 광자감쇠지도와 구획기반 광자감쇠지도를 생성한다(S203, S204).

여기서, 구획기반 광자감쇠지도를 생성하는 것은 MR 영상과 비교하기 위해서다.

구체적으로 설명하면, PET/MRI, SPECT/MRI에서는 별도의 투과영상 획득 없이 동시 획득한 MR 영상을 이용하여 PET, SPECT의 감쇠 및 산란보정을 시행하는 것이 가장 바람직하다. 이는 감마선이나 X선을 이용하여 투과영상을 얻기 위해서는 선원을 회전시키기 위한 기계적인 장치가 필요하나 MR의 고자장 내에서 이러한 기계 장치의 구동이 어렵고, 별도 투과영상을 얻기 위해서 전체 검사 시간이 길어지는 문제가 발생하기 때문이다. 따라서 PET, SPECT 방출 영상과 동시에 얻은 MR영상을 이용하여 PET, SPECT에서 사용되는 감마선에 대한 감쇠계수 분포를 추정하는 것이 중요하다.

그러나 MR 영상의 화소 값을 이러한 감쇠계수로 변환하는 것은 단순한 선형적 변환으로는 불가능한 것으로 알려져 있으므로 우선 MR 영상을 지방조직, 지방 외 연부조직과, 폐, 뼈 영역 등으로 분할한 후 각 영역에 알려진 감쇠계수를 부여하는 방법이 보다 현실적이다.

이에 본 발명의 실시 예에 따른 광자감쇠지도 생성 방법에서는 MR 영상에 대하여 설정된 영역으로 구획하고, 구획된 영역에 대해서 설정된 대표 감쇠계수를 부여한다. 예컨대, 뼈 영역은 대표 감쇠계수 100을 부여하고, 연부조직은 대표 감쇠계수 -50을 부여하며, 폐 영역은 대표 감쇠계수 -400을 부여하고, 바디에어는 대표 감쇠계수 -1000을 부여한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 광자감쇠지도 생성 방법에서는 MR 영상의 구획화에 따라 MR 영상과 비교되는 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성하기 위해 각 개인의 CT 영상에 대해 설정 영역으로 구획화된 구획기반 광자감쇠지도가 필요하다.

여기서 구획기반 광자감쇠지도를 생성하는 과정을 도 4를 참조로 하여 보다 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 신체 내부조직의 영역 구획화를 설명하기 위한 도면으로, CT 영상을 예로 하였다.

도 4에 도시된 바와 같이, 환자에 대해 CT 영상을 촬영하면 X선에 대해 각 신체의 내부 조직은 서로 다른 흡수 능력을 가지고 있으므로, 측정되는 X선의 강도는 신체의 내부 조직별로 다르게 나타나며, 이를 통해 각 화소의 감쇠계수(또는 Hounsfield unit)가 측정된다.

이에 따라 감쇠계수를 기준으로 신체조직을 뼈(bone)와 연부조직(soft tissue), 폐(lung), 그 밖의 나머지 신체영역인 바디 에어(body air)로 하여 3개의 영역으로 구분한다. 또는, 감쇠계수를 기준으로 신체조직을 뼈(bone), 연부조직(soft tissue), 폐(lung) 및 바디 에어(body air)로 하여 4개의 영역으로 구분한다.

예컨대, 감쇠계수가 -900 이하이면 바디에어라고 하고, 감쇠계수가 -900과 -130 사이에 있으면 폐라고 하며, 감쇠계수가 -130과 90 사이에 있으면 연부조직이라고 하고, 감쇠계수가 90 이상이면 뼈라고 구분한다.

다시 돌아와서, 기준 광자감쇠맵 생성부(150)는 개인들의 CT 영상 각각에 대해 광자감쇠지도와 구획기반 광자감쇠지도를 생성하면, 구획기반 광자감쇠지도의 대표 감쇠계수가 실제 감쇠계수와 어느 정도 차이(오차)가 있는지를 파악한다.

이를 위해 기준 광자감쇠맵 생성부(150)는 개인별 광자감쇠지도와 구획기반 광자감쇠지도의 동일 화소별 감소계수의 차이인 바이어스를 파악한다. 그리고 기준 광자감쇠맵 생성부(150)는 파악한 화소별 바이어스를 이용하여 구획기반 광자감쇠 바이어스 지도를 생성한다(S205).

그리고 기준 광자감쇠맵 생성부(150)는 각 개인의 구획기반 광자감쇠 바이어스 지도를 평균하여 각 화소별 평균 바이어스를 파악하고(S206), 각 화소별 평균 바이어스를 이용하여 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성한다(S207).

한편, MR영상 감쇠맵 생성부(160)는 저장부(130)에 저장된 환자의 MR 영상을 읽어들인 후 도 4를 참조로 설명한 영역 분할 방법에 따라 MR 영상을 설정 영역으로 구획화한다(S209).

그리고 MR영상 감쇠맵 생성부(160)는 구획된 각 영역에 대응하여 설정된 대표 감쇠계수를 부여하여 MR 영상의 구획기반 광자감쇠지도를 생성한다(S210).

최종 광자감쇠맵 생성부(170)는 환자의 MR 영상에 대한 구획기반 광자감쇠지도가 생성되면, 기준 광자감쇠맵 생성부(150)에 의해 생성한 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 이용하여 MR 영상의 구획기반 광자감쇠지도의 각 화소별 대표 감쇠계수를 해당 화소의 바이어스를 반영하여 대표 감쇠계수를 보정하여 각 화소별로 보정 감쇠계수를 산출한다(S211).

그리고 기준 광자감쇠맵 생성부(150)는 산출한 보정 감쇠계수가 반영된 구획기반 보정 광자감쇠지도를 생성한다(S212).

이렇게 생성된 구획기반 보정 광자감쇠지도는 해당 환자의 방출영상(PET 영상 또는 SPECT 영상 등)에 대한 감쇠보정에 이용된다.

여기서, 바이어스를 이용하여 감쇠계수를 보정하기 때문에, 구획된 영역 이외에 다른 신체조직의 감쇠계수가 뚜렷하게 구분되게 되며, 이에 따라 방출영상에서 각 내부 신체조직별로 정량적 정확성이 크게 증가된다.

한편, 전술한 설명에서는 각 개인의 CT 영상별로 광자감쇠지도와 구획기반 광자감쇠지도를 각각 생성하는 것으로 설명하였지만, 구획기반 광자감쇠지도는 설정된 대표 감쇠계수가 부여된 것이므로, 하나의 구획기반 광자감쇠지도만을 생성하여 각 개인별 광자감쇠지도와 비교되도록 할 수 있다.

이하에서는 도 3을 참조로 하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광자감쇠지도 생성 방법을 설명한다. 도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광자감쇠지도 생성 방법의 순서도이다.

본 발명의 제2 실시 예는 전반적으로 본 발명의 제1 실시 예와 유사하다. 다만, 본 발명의 제2 실시 예는 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성하는 과정이 본 발명의 제1 실시 예와 차이가 있다. 그러므로 이하에서는 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스 지도를 생성하는 과정만을 설명할 것이다.

개인들의 CT 영상이 저장부(130)에 저장되면(S301), 영상정합부(140)는 저장부(130)에 저장된 개인들의 CT 영상들을 비선형 영상정합시켜 해부학적 구조가 동일해지도록 한다(S302).

기준 광자감쇠맵 생성부(150)는 정합된 개인들의 CT 영상 각각에 대하여 각 화소별 감쇠계수를 파악하고 파악한 각 CT 영상의 화소별 감쇠계수를 화소별로 평균하여 화소별 평균 감쇠계수를 산출한다. 그리고 기준 광자감쇠맵 생성부(150)는 화소별 평균 감쇠계수를 이용하여 평균 광자감쇠지도를 생성한다(S303).

그리고 기준 광자감쇠맵 생성부(150)는 각 개인의 CT 영상을 기반으로 하는 구획기반 광자감쇠지도를 생성하고, 각 개인의 구획기반 광자감쇠지도의 각 화소별로 감쇠계수를 평균하여 구획기반 평균 광자감쇠지도를 생성한다(S304).

이때, 기준 광자감쇠맵 생성부(150)는 적어도 하나의 CT 영상을 이용하여 생성한 구획기반 광자감쇠지도를 구획기반 평균 광자감쇠지도로 설정할 수 있다.

기준 광자감쇠맵 생성부(150)는 CT 영상의 평균 광자감쇠지도와 구획기반 평균 광자감쇠지도를 생성하면, 구획기반 평균 광자감쇠지도의 화소별 감쇠계수와 평균 광자감쇠지도의 화소별 감쇠계수를 동일 화소를 기준으로 감쇠계수의 차이(오차)인 화소별 바이어스를 파악한다. 그리고 기준 광자감쇠맵 생성부(150)는 파악한 화소별 바이어스로 이루어진 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성한다(S305).

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.

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.

100 : MRI 융합영상시스템
110 : MR영상 획득부
120 : 방출영상 획득부
130 : 저장부
140 : 영상정합부
150 : 기준 광자감쇠맵 생성부
160 : MR영상 감쇠맵 생성부
170 : 최종 광자감쇠맵 생성부
180 : 감쇠보정부

Claims

a) 복수의 CT 영상 각각에 대응하여 제1 광자감쇠지도와 제1 구획기반 광자감쇠지도를 생성하는 단계,
b) 상기 각 CT 영상별로 상기 제1 광자감쇠지도와 상기 제1 구획기반 광자감쇠지도간의 화소별 바이어스를 산출하는 단계,
c) 상기 각 CT 영상별로 상기 화소별 바이어스를 화소별로 평균하여 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성하는 단계,
d) 환자의 MR 영상을 이용하여 제2 구획기반 광자감쇠지도를 생성하는 단계,
e) 상기 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 이용하여 상기 제2 구획기반 광자감쇠지도의 각 화소의 감쇠계수를 보정하는 단계, 그리고
f) 상기 각 화소별로 보정된 감쇠계수를 이용하여 제2 광자감쇠지도를 생성하는 단계를 포함하는 광자감쇠지도 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 a) 단계 이전에 수행되는, a-1) 상기 복수의 CT 영상을 비선형 영상정합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광자감쇠지도 생성 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 구획기반 광자감쇠지도는 신체 내부조직을 설정된 영역으로 구획화하고, 각 영역별로 설정된 감쇠계수를 구획화된 각 영역에 부여하여 생성되는 것을 특징으로 하는 광자감쇠지도 생성 방법.
a) 복수의 CT 영상 각각에 대응하여 제1 광자감쇠지도를 생성하는 단계,
b) 상기 복수의 상기 제1 광자감쇠지도를 이용하여 화소별 감쇠계수 평균을 산출하여 평균 광자감쇠지도를 생성하는 단계,
c) 상기 복수의 CT 영상 중 적어도 하나를 이용하여 구획기반 평균 광자감쇠지도를 생성하는 단계,
d) 상기 평균 광자감쇠지도와 상기 구획기반 평균 광자감쇠지도간의 화소별 바이어스를 산출하는 단계,
e) 상기 화소별 바이어스를 이용하여 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성하는 단계,
f) 환자의 MR 영상을 이용하여 제2 구획기반 광자감쇠지도를 생성하는 단계,
g) 상기 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 이용하여 상기 제2 구획기반 광자감쇠지도의 각 화소의 감쇠계수를 보정하는 단계, 그리고
h) 상기 각 화소별로 보정된 감쇠계수를 이용하여 제2 광자감쇠지도를 생성하는 단계를 포함하는 광자감쇠지도 생성 방법.
제4항에 있어서,
상기 a) 단계 이전에 수행되는, a-1) 상기 복수의 CT 영상을 비선형 영상정합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광자감쇠지도 생성 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 제1 및 제2 구획기반 광자감쇠지도는 신체 내부조직을 설정된 영역으로 구획화하고, 각 영역별로 설정된 감쇠계수를 구획화된 각 영역에 부여하여 생성되는 것을 특징으로 하는 광자감쇠지도 생성 방법.
환자의 MR 영상을 획득하는 MR영상 획득부,
환자의 방출 영상을 획득하는 방출영상 획득부,
상기 MR 영상과 상기 방출 영상을 저장하고 있으며, 서로 다른 복수의 개인들에 대한 CT 영상을 저장하는 저장부,
상기 개인별 CT 영상 각각에 대해 제1 광자감쇠지도와 제1 구획기반 광자감쇠지도를 생성하고, 상기 개인별 CT 영상의 상기 제1 광자감쇠지도와 상기 제1 구획기반 광자감시쇠지도간 화소별 바이어스를 이용하여 상기 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성하는 기준 광자감쇠맵 생성부,
상기 MR 영상에 대하여 설정 영역별로 구획화하고 구획된 설정 영역에 대응하여 설정된 감쇠계수를 해당 영역에 부여하여 제2 구획기반 광자감쇠지도를 생성하는 MR영상 감쇠맵 생성부, 그리고
상기 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 이용하여 상기 제2 구획기반 광자감쇠지도의 각 화소의 감쇠계수를 보정하고, 상기 각 화소별로 보정된 감쇠계수를 이용하여 제2 광자감쇠지도를 생성하는 최종 광자감쇠맵 생성부를 포함하는 MRI 융합영상시스템.
제7항에 있어서,
상기 기준 광자감쇠맵 생성부는 상기 CT 영상별로 대응된 상기 제1 광자감쇠지도와 상기 제1 구획기반 광자감쇠지도간의 화소별 바이어스를 산출하고 상기 화소별 바이어스를 화소별로 평균하여 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 MRI 융합영상시스템.
제7항에 있어서,
상기 기준 광자감쇠맵 생성부는 상기 제1 광자감쇠지도 모두를 이용하여 화소별 감쇠계수 평균을 산출하여 평균 광자감쇠지도를 생성하고, 상기 개인별 CT 영상 중 적어도 하나를 이용하여 구획기반 평균 광자감쇠지도를 생성하며, 상기 평균 광자감쇠지도와 상기 구획기반 평균 광자감쇠지도간의 화소별 바이어스를 이용하여 상기 구획기반 광자감쇠 평균 바이어스지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 MRI 융합영상시스템.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 개인별 CT 영상 각각을 비선형 영상정합시키는 영상정합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MRI 융합영상시스템.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 제1 및 제2 구획기반 광자감쇠지도는 신체 내부조직을 설정된 영역으로 구획화하고, 각 영역별로 설정된 감쇠계수를 구획화된 각 영역에 부여하여 생성되는 것을 특징으로 하는 MRI 융합영상시스템.