KR101507762B1 - System and Method for derivation of blood flow velocity using signal intensity of Time-Of-Flight Magnetic Resonance Angiography(TOF-MRA) - Google Patents

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Abstract

본 발명은 TOF-MRA의 신호강도의 정규화를 통해 혈류속도 및 혈류역학 인자의 추출을 유도하는 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 방법은 TOF-MRA를 통해 혈관단면영상을 획득하는 단계와 혈관단면영상에서 혈관의 경계영역을 검출하고 경계영역 내의 영상에 대해 의사-컬러링을 하는 단계와, 의사-컬러링한 영상의 신호강도를 정규화하여 정규화된 신호강도를 추출하고 혈류속도와의 연관성을 찾는 단계와, 정규화된 신호강도와 혈류속도와의 연관성을 통해 연관식을 설정하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a system and method for inducing a blood flow velocity using signal strength of a TOF-MRA that induces the extraction of blood flow velocity and hemodynamic factor through normalization of the signal intensity of the TOF-MRA. The method of deriving the blood flow velocity using the signal intensity includes the steps of acquiring the blood vessel cross-sectional image through the TOF-MRA, detecting the border region of the blood vessel in the cross-sectional image, performing pseudo-coloring on the image within the boundary region, Normalizing the signal intensity of the colorimetric image to extract a normalized signal intensity and finding a correlation with the blood flow velocity, and establishing a correlation equation based on the correlation between the normalized signal intensity and the blood flow velocity.

Description

TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 시스템 및 방법{System and Method for derivation of blood flow velocity using signal intensity of Time-Of-Flight Magnetic Resonance Angiography(TOF-MRA)}[0001] The present invention relates to a system and a method for deriving a blood flow velocity using a signal intensity of a TOF-MRA, and a system and a method for derivation of a blood flow velocity using a signal intensity of a TOF-

본 발명은 혈류속도의 유도 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로는 TOF-MRA의 신호강도의 정규화를 통해 혈류속도 및 혈류역학 인자의 추출을 유도하는 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 시스템 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a system and method for deriving a blood flow velocity, and more particularly, to a system and method for deriving a blood flow velocity using a signal intensity of a TOF-MRA that induces extraction of a blood flow velocity and a hemodynamic factor through normalization of the signal intensity of the TOF- And more particularly, to a guidance system and method.

TOF-MRA는 뛰어난 영상해상도로 피검자 개개인의 다양한 혈관구조를 상세히 제시할 수 있어 현재 의료분야에서 가장 많이 활용되는 혈관 영상 기법이다. 또한, 관련기술이 계속 발달하여 와류와 같은 복합혈류현상도 진단할 수 있고, 최근에는 미세혈관 영상도 얻을 수 있는 등 그 발전속도가 빠르다.TOF-MRA is the most widely used vascular imaging technique in the medical field because it can present various blood vessel structures of individual subjects with excellent image resolution. In addition, the related art continues to develop, so that a complex blood flow phenomenon such as vortex can be diagnosed. In recent years, microvascular images can also be obtained.

TOF-MRA(Time-Of-Flight - Magnetic Resonance Angiography)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 자장에 완전 포화(saturation)된 영역에 포화되지 않은 혈액이 통과하면서 나타나는 혈류 흐름에 의한 증강효과를 영상화한 것이다.As shown in FIG. 1, the TOF-MRA (Time-Of-Flight-Magnetic Resonance Angiography) is a technique in which an enhancement effect due to blood flow, which appears when blood saturated with saturation is passed through a magnetic field, It is.

이 신호 강도는 영상 용적 내에서 포화된 스핀의 이동 정도에 비례한다. 즉, TOF-MRA는 혈액의 혈류특성을 이용해 영상을 구성하게 된다. 기타 신호 강도에 영향을 미치는 인자들은 radiofrequency pulse의 flip angle과 Repetition time (TR), Echo time (TE) 등이다.This signal intensity is proportional to the degree of saturation of the spin within the image volume. In other words, TOF-MRA constitutes images by using blood flow characteristics. Other factors affecting signal strength are flip angle, repetition time (TR), and echo time (TE) of radiofrequency pulse.

다만, TOF-MRA기법이 혈류 특성을 이용하여 개발되었음에도 불구하고, TOF-MRA에서 추출한 값으로 혈류특성 자체를 보이거나 혈류특성을 대변할 인자를 찾지 못하고 있다는 문제점이 있었다.However, although the TOF-MRA technique was developed using the blood flow characteristics, there was a problem that the blood flow characteristics themselves or the factors that can represent the blood flow characteristics could not be found because of the values extracted from the TOF-MRA.

즉, 어떤 MRA나 3차원 MIP 영상도 피험자의 혈류특성을 개인화하여 보여주지는 못하고 있다. 이는 MR 영상의 한 화소의 신호강도의 특성이 전체 MRI의 촬영특성 및 조직특성에 영향을 받기 때문이다.In other words, any MRA or 3D MIP imaging does not show the blood flow characteristics of the subject personally. This is because the signal intensity of one pixel of the MR image is influenced by the imaging characteristics and tissue characteristics of the whole MRI.

이렇듯, TOF-MRA의 신호강도를 결정하는 혈류유입 증강효과는 혈류특성뿐 아니라 여러 주변 여건들로 인해 이를 정규화하고 개인화하여 사용하기가 본질적으로 어렵다는 문제점이 있었다.Thus, there is a problem that the blood flow enhancement effect determining the signal intensity of TOF-MRA is inherently difficult to normalize and personalize because of various peripheral conditions as well as blood flow characteristics.

그러나, 최근 TOF-MRA기법에서는 이러한 MR 영상의 제한점을 최대한 활용하여 촬영한다. 단층(slice)이 아닌 slab을 이용하여 촬영하는 3D TOF-MRA에서는 TR을 오히려 더 줄여 촬영하는 데, 이는 혈류 속도보다 혈관주변 영상을 잘 살려, 이를 MIP(Maximum Intensity Projection) 시켜 3차원 혈관영상을 얻어내면 혈관의 좁아진 부위나 다양한 이상소견을 훨씬 더 효과적으로 진단할 수 있기 때문이다. 즉, 혈관영상의 초점이 혈류속도를 끌어내는 것보다 더 짧은 시간에 촬영하며, 혈관벽 주변 영상을 최적화하여 얻는다.However, in the recent TOF-MRA technique, the limitations of such MR images are utilized as much as possible. In 3D TOF-MRA, which is taken using slab rather than slice, TR is taken more sharply, which is better than the blood flow velocity, and the MIP (Maximum Intensity Projection) This is because the narrowing of the blood vessels and various abnormalities can be diagnosed much more effectively. That is, the focal point of the blood vessel image is photographed in a shorter time than the blood flow velocity is extracted, and the blood vessel wall peripheral image is optimized.

현재 대부분의 TOF-MRA는 임상 및 연구현장에서 repetition time (TR), echo time (TE) 등 촬영 인자들을 모두 이러한 원리에 준해 셋팅해서 사용되고 있다.
Currently, most TOF-MRAs are used by setting the imaging parameters such as repetition time (TR) and echo time (TE) in clinical and research settings according to this principle.

반면, phase contrast MRI는 TOF-MRA와는 다르게 혈류속도와 방향을 얻을 수 있는 영상기법으로, 혈류속도를 직접 측정할 수 있어, 이를 이용해 동맥경화성 플라그의 성장과 밀접한 관계를 갖는 벽전단응력 분포를 계측하는 연구가 수행되고 있다. 즉, 혈관구조를 전체적으로 상세히 제시할 수 없고 특정 영역에서 혈류속도를 얻기 위한 연구 외에는 활용할 수 없어 실제 임상에서는 매우 제한적으로 사용되고 있다.On the other hand, phase contrast MRI is an imaging technique that can acquire blood velocity and direction differently from TOF-MRA, and can directly measure blood flow velocity. Using this, the wall shear stress distribution closely related to the growth of atherosclerotic plaque is measured Research is being conducted. In other words, the vascular structure can not be presented in detail in detail, and it can not be utilized other than a study for obtaining a blood flow velocity in a specific region, so that it is used in clinical practice very limitedly.

phase contrast MRI는 혈류속도나 혈류역학인자를 직접적으로 이끌어낼 수 있으나 측정방법의 제약으로 임상에서 사용은 제한적인 반면, TOF-MRA는 빠른 시간에 촬영이 가능하고, 좋은 3차원 해상력을 바탕으로 혈관 질환 등에 넓게 사용되고 있다. 만약 TOF-MRA를 통해 혈류속도 혹은 혈류역학인자 등을 직접 끌어내어 사용할 수 있다면 그 유용성은 매우 클 것으로 예상된다. 본 발명에서는 TOF-MRA의 신호강도를 추출하고 정규화시킨 다음, 이를 활용하여 혈류속도 및 혈류역학인자로 활용하고자 하였다.
phase contrast MRI can directly lead to blood flow velocity or hemodynamic parameters but is limited in clinical use due to limitations of measurement method. On the other hand, TOF-MRA can capture images in a short time, And the like. If the TOF-MRA can be used to directly extract blood flow velocity or hemodynamic parameters, the usefulness is expected to be very high. In the present invention, the signal intensity of the TOF-MRA is extracted and normalized, and then utilized as the blood flow velocity and hemodynamic factor.

한국등록특허공보 제0335781호(출원일 : 1999.08.06)Korean Patent Registration No. 0335781 (Filing Date: Aug. 6, 1999)

본 발명의 목적은 TOF-MRA의 신호강도의 정규화를 통해 혈류속도 및 혈류역학 인자의 추출을 유도하는 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide a system and method for inducing blood flow velocity using signal strength of TOF-MRA that induces extraction of blood flow velocity and hemodynamic factor through normalization of signal intensity of TOF-MRA.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 TOF-MRA를 통해 피검자의 혈관단면영상을 획득하는 혈관단면영상 획득부와, 혈관단면영상을 입력받아 혈관의 경계영역을 검출하고 경계영역 내의 영상에 대해 의사-컬러링을 하여 의사-컬러링된 영상을 얻는 의사-컬러링부와, 의사-컬러링된 영상을 입력받아 신호강도를 추출한 후 이 신호강도를 정규화하여 정규화된 신호강도와 혈류속도와의 연관성을 찾는 정규화부와, 정규화된 신호강도와 상기 혈류속도의 연관성을 통해 연관식을 설정하는 연관식 설정부를 포함하는 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 시스템을 제공할 수 있다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a blood vessel cross sectional image obtaining apparatus comprising: a blood vessel sectional image acquiring unit that acquires a blood vessel sectional image of a subject through a TOF-MRA; A pseudo-coloring unit for performing a pseudo-coloring on the image, a pseudo-coloring unit for obtaining a pseudo-colorized image, and a pseudo-coloring unit for extracting signal intensity from the pseudo-colorized image, normalizing the signal intensity, And a related expression setting unit for setting an association expression through a correlation between the normalized signal intensity and the blood flow velocity. The system for deriving the blood flow velocity using the signal strength of the TOF-MRA can be provided.

여기서, 혈관의 경계영역은 TOF-MRA를 통해 획득한 혈관단면영상의 전체 또는 일부 영역 중 어느 하나에서 선택되어 검출되는 것을 특징으로 한다.Here, the boundary region of the blood vessel is selected and detected from any one of the whole or a partial region of the blood vessel sectional image acquired through the TOF-MRA.

또한, 연관식은 혈류속도를 유도하는 데 사용되는 것을 특징으로 한다.
The association equation is also characterized in that it is used to derive the blood flow velocity.

상술한 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 시스템의 방법은 TOF-MRA를 통해 혈관단면영상을 획득하는 단계와 혈관단면영상에서 혈관의 경계영역을 검출하고 경계영역 내의 영상에 대해 의사-컬러링을 하는 단계와, 의사-컬러링한 영상의 신호강도를 정규화하여 정규화된 신호강도를 추출하고 혈류속도와의 연관성을 찾는 단계와, 정규화된 신호강도와 혈류속도와의 연관성을 통해 연관식을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The method of deriving the blood flow velocity using the signal intensity of the TOF-MRA described above includes the steps of acquiring the blood vessel cross-sectional image through the TOF-MRA and the step of detecting the boundary region of the blood vessel in the cross- Performing coloring, normalizing the signal intensity of the pseudo-colorized image, extracting the normalized signal intensity and finding a correlation with the blood flow velocity, and establishing a correlation equation by associating the normalized signal intensity with the blood flow velocity The method comprising the steps of:

의사-컬러링 단계에서, 혈관의 경계영역은 TOF-MRA를 통해 획득한 혈관단면영상의 전체 또는 일부 영역 중 어느 하나에서 선택되어 검출되는 것을 특징으로 한다.In the pseudo-coloring step, the boundary region of the blood vessel is selected and detected in any one of the whole or a partial region of the blood vessel cross-sectional image acquired through the TOF-MRA.

또한, 혈관의 경계영역 내를 의사-컬러링한 영상에서 혈류속도가 빠른 영역은 색이 밝고 신호강도가 세며, 혈류속도가 느린 영역은 색이 어둡고 신호강도가 약하다는 것을 육안으로 확인할 수 있는 것을 특징으로 한다.
In the pseudo-colorized image within the border area of the blood vessel, it is visually confirmed that the region with a high blood flow velocity is bright in color, has a high signal intensity, and has a dark color and weak signal intensity in a region with a low blood flow velocity .

연관성을 찾는 단계에서, 정규화는 TOF-MRA의 혈관단면영상에 나타날 수 있는 혈관을 제외한 여러 요인이 보정되도록 하는 것을 특징으로 한다.
In the step of finding relevance, the normalization is characterized by correcting various factors except the blood vessels that may appear in the cross-sectional image of the TOF-MRA.

연관식 설정 단계에서, 정규화된 신호강도와 혈류속도와의 연관식을 통해 혈류속도에 따른 피검자의 혈관 질환을 쉽게 판단할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
In the association formula setting step, the blood vessel disease of the subject can be easily determined according to the blood flow rate through the association formula of the normalized signal intensity and the blood flow velocity.

본 발명의 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 시스템 및 방법에 따르면 TOF-MRA의 신호강도의 정규화를 통해 혈류속도 및 혈류역학 인자의 추출을 유도함으로써 혈관질환의 진단 및 치료에 응용할 수 있다.
According to the system and method for deriving the blood flow velocity using the signal intensity of the TOF-MRA of the present invention, the extraction of the blood flow velocity and the hemodynamic factor through the normalization of the signal intensity of the TOF-MRA can be induced, have.

도 1은 혈관단면에서의 혈류흐름에 의한 증강효과를 나타내는 개념도;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 시스템의 개략적인 개념도;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 방법의 흐름도;
도 4는 혈관단면영상에 대한 의사-컬러링의 전,후를 나타내는 개략도;
도 5는 사람의 좌측 내경동맥에서 얻은 혈관단면영상의 신호강도의 정규화 전,후에 따른 혈류속도와의 연관성을 나타내는 그래프; 및
도 6은 사람의 우측 내경동맥에서 얻은 혈관단면영상의 신호강도의 정규화 전,후에 따른 pulsatility index와의 연관성을 나타내는 그래프;이다.Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a conceptual diagram showing an enhancing effect by blood flow in a blood vessel cross section; Fig.
FIG. 2 is a schematic conceptual diagram of a blood flow velocity induction system using signal strength of TOF-MRA according to a preferred embodiment of the present invention; FIG.
3 is a flowchart of a method of deriving a blood flow velocity using signal strength of a TOF-MRA according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a schematic view showing before and after pseudo-coloring for a blood vessel cross-sectional image; FIG.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the blood flow velocity before and after normalization of the signal intensity of the cross-sectional blood vessel image obtained from the left internal carotid artery of a human; And
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the pulsatility index before and after normalization of the signal intensity of a cross-sectional image obtained from the right internal carotid artery of a human.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 시스템 및 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a system and method for deriving a blood flow velocity using the signal strength of the TOF-MRA according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 시스템(100)은 혈관단면영상 획득부(110); 의사-컬러링부(120); 정규화부(130); 연관식 설정부(140);를 포함한다.
As shown in FIG. 1, a blood flow velocity induction system 100 using a signal strength of the TOF-MRA according to the present embodiment includes a blood vessel cross-sectional image acquiring unit 110; Pseudo-coloring unit 120; A normalization unit 130; And an association expression setting unit 140.

혈관단면영상 획득부(110)는 TOF-MRA를 통해 피검자의 혈관단면영상을 획득한다.The blood vessel cross-sectional image obtaining unit 110 obtains the blood vessel cross-sectional image of the subject through the TOF-MRA.

TOF-MRA(Time-Of-Flight Magnetic Resonance Angiography)란 유속이 있는 혈액의 신호는 강하게, 정지되어 있는 혈액의 신호는 약하게 나타나게 하여 각 단면에서 혈관의 영상만 추출해 내고 이렇게 각 단면에서 얻어진 혈관 영상을 결합하여 2차원 또는 3차원적으로 재구성함으로써 조영제를 사용하지 않으면서도 혈관영상을 얻을 수 있는 자기공명 혈관조영술이다.TOF-MRA (Time-Of-Flight Magnetic Resonance Angiography) is a technique that uses a blood flow signal with a strong flow rate and a weak signal to stop blood flow. The blood vessel image is extracted from each cross section, Is a magnetic resonance angiography that can acquire blood vessel image without using contrast agent by reconstructing it in two or three dimensions.

이 중 움직이는 혈류와 정지된 주위 조직간의 포화정도의 차이를 이용하는 TOF-MRA기법을 통해 혈관단면영상을 획득한다.
Among them, the cross-sectional images of the blood vessels are obtained through the TOF-MRA technique which utilizes the difference in saturation degree between the moving blood flow and the stopped surrounding tissue.

의사-컬러링부(120)는 TOF-MRA를 통해 획득한 혈관단면영상을 입력받아 이 혈관단면영상의 전체 또는 일부 영역을 선택해 혈관의 경계영역을 검출하고 혈관의 경계영역 내의 영상에 대해 의사-컬러링(pseudo-coloring)을 하여 의사-컬러링된 영상을 얻는다.
The pseudo-coloring unit 120 receives the blood vessel cross-sectional image acquired through the TOF-MRA, selects all or a part of the blood vessel cross-sectional image to detect the boundary region of the blood vessel, (pseudo-coloring) to obtain a pseudo-colorized image.

정규화부(130)는 의사-컬러링된 영상을 입력받아 의사-컬러링된 영상의 신호강도를 추출한 후 이 신호강도를 정규화(normalization)하여 정규화된 신호강도와 혈류속도와의 연관성을 찾는다.The normalization unit 130 receives the pseudo-colorized image and extracts the signal intensity of the pseudo-colorized image, normalizes the signal intensity, and finds a correlation between the normalized signal intensity and the blood flow velocity.

TOF-MRA의 신호강도를 결정하는 혈류유입 증강효과(in-flow enhancement effect)는 여러 조건에 영향을 받기 때문에 본 발명에서는 TOF-MRA의 신호강도를 정규화하여 신호강도에 따라 개인별 특성을 나타낼 수 있도록 하였다.Since the in-flow enhancement effect determining the signal intensity of the TOF-MRA is affected by various conditions, the present invention can improve the signal intensity of the TOF-MRA by normalizing the signal intensity of the TOF- Respectively.

즉, 정규화를 함으로써 TOF-MRA의 영상에 나타날 수 있는 혈관을 제외한 여러 요인이 보정되도록 한다.That is, by performing normalization, various factors except the blood vessels that may appear in the image of the TOF-MRA are corrected.

도 5에 도시한 바와 같이, 160명의 좌측 내경동맥에서 얻은 TOF-MRA의 신호강도와 혈류속도와의 연관성 그래프를 살펴보면, 신호강도의 정규화가 이루어지지 않은 도 5(a)보다 정규화가 이루어진 도 5(b)에 대해서 정규화된 신호 강도와 혈류속도의 의미있는 연관성을 찾아볼 수 있다.
As shown in FIG. 5, a graph of the relationship between the signal intensity of TOF-MRA and the blood flow velocity obtained from 160 left internal carotid arteries is shown in FIG. 5 (a) Significant associations between normalized signal intensity and blood flow velocity can be found for (b).

연관식 설정부(140)는 정규화된 신호강도와 그에 대응하는 혈류속도의 연관성을 통해 연관식을 설정한다.
The association formula setting unit 140 sets the association formula based on the correlation between the normalized signal intensity and the corresponding blood flow velocity.

상술한 구성의 본 발명의 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 시스템의 방법은 도 3에 도시한 바와 같이, TOF-MRA를 통해 혈관단면영상을 획득하는 단계(S110); 혈관단면영상에서 혈관의 경계영역을 검출하고 경계영역 내의 영상에 대해 의사-컬러링을 하는 단계(S120); 의사-컬러링한 영상의 신호강도를 정규화하여 정규화된 신호강도를 추출하고 혈류속도와의 연관성을 찾는 단계(S130); 정규화된 신호강도와 혈류속도와의 연관성을 통해 연관식을 설정하는 단계(S140);를 포함한다.
As shown in FIG. 3, the method of deriving the blood flow velocity using the signal strength of the TOF-MRA according to the present invention having the above-described configuration includes the steps of acquiring a blood vessel cross-sectional image through the TOF-MRA (S110); Detecting a border region of the blood vessel in the blood vessel cross-sectional image and pseudo-coloring the image in the border region (S120); A step S130 of normalizing the signal intensity of the pseudo-colorized image to extract a normalized signal intensity and finding a correlation with the blood flow velocity; (S140) of setting an association equation through association between the normalized signal intensity and the blood flow velocity.

TOF-MRA를 통해 혈관단면영상을 획득하는 단계(S110)에서는 TOF-MRA기법을 통해 피검자의 혈관단면영상을 획득한다.In step S110 of acquiring the blood vessel cross-sectional image through the TOF-MRA, the blood vessel cross-sectional image of the subject is acquired through the TOF-MRA technique.

TOF-MRA(Time-Of-Flight Magnetic Resonance Angiography)란 유속이 있는 혈액의 신호는 강하게, 정지되어 있는 조직의 신호는 약하게 나타나게 하여 각 단면에서 혈관의 영상만 추출해 내고 이렇게 각 단면에서 얻어진 혈관 영상을 결합하여 2차원 또는 3차원적으로 재구성함으로써 조영제를 사용하지 않으면서도 혈관영상을 얻을 수 있는 자기공명 혈관조영술이다.In this paper, we propose a TOF-MRA (Time-Of-Flight Magnetic Resonance Angiography) system, in which blood flow signals with strong flow velocity and weakly stopped tissue signals are weakly displayed. Is a magnetic resonance angiography that can acquire blood vessel image without using contrast agent by reconstructing it in two or three dimensions.

이 중 움직이는 혈류와 정지된 주위 조직간의 포화정도의 차이를 이용하는 TOF-MRA기법을 통해 혈관단면영상을 획득한다.
Among them, the cross-sectional images of the blood vessels are obtained through the TOF-MRA technique which utilizes the difference in saturation degree between the moving blood flow and the stopped surrounding tissue.

다음으로, 혈관단면영상에서 혈관의 경계영역을 검출하고 경계영역 내의 영상에 대해 의사-컬러링을 하는 단계(S120)에서는 TOF-MRA를 통해 획득한 혈관단면영상의 전체 또는 일부 영역을 선택해 혈관의 경계영역을 검출한다.Next, in step S120 of detecting the boundary region of the blood vessel in the blood vessel sectional image and pseudo-coloring the image in the boundary region, all or a part of the blood vessel sectional image obtained through the TOF-MRA is selected, Area.

검출 후 혈관의 경계영역 내의 영상에 대해 의사-컬러링(pseudo-coloring)을 하면 컬러 시각화를 통해 경계영역 내 영상의 중심부와 주변부의 신호강도에 차이가 있음을 알 수 있다.When the pseudo-coloring is applied to the image in the border region of the blood vessel after the detection, the signal intensity in the central portion and the peripheral portion of the intra-boundary region image are different due to the color visualization.

예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, gray scale의 혈관의 경계영역 내의 영상에 의사-컬러링을 하면 혈관의 중심부는 신호강도가 세고(밝고), 주변부는 약한(어두운) 특징을 나타내는데 혈류속도가 빠른 영역은 신호강도가 세고, 혈류속도가 느린 영역은 신호강도가 약하다는 것을 알 수 있다.
For example, as shown in Fig. 4, when pseudo-coloring is applied to an image within the boundary region of a blood vessel of a gray scale, the central portion of the blood vessel is characterized by a strong signal intensity and a weak peripheral portion, The signal intensity is high in the fast region and the signal intensity is weak in the region where the blood flow velocity is low.

다음으로, 의사-컬러링한 영상의 신호강도를 정규화하여 정규화된 신호강도를 추출하고 혈류속도와의 연관성을 찾는 단계(S130)에서는 의사-컬러링한 영상의 신호강도를 추출한 후 이 신호강도를 정규화(normalization)하여 혈류속도와의 연관성을 찾는다.Next, the signal strength of the pseudo-colorized image is normalized to extract the normalized signal intensity and the correlation with the blood flow rate is searched (S130). The signal intensity of the pseudo-colorized image is extracted and then normalized normalization) to determine the association with blood flow velocity.

예를 들어, spin echo MR에서의 화소의 신호강도(Signal intensity:SI)는 [수학식 1]과 같이, 반복시간(TR), 반향시간(TE), 조직의 종축 이완시간(T1), 조직의 횡축 이완시간(T2), 스핀밀도 ρ 등에 영향을 받는다.For example, the signal intensity (SI) of a pixel in the spin echo MR can be expressed by the following formula (1): TR, echo time TE, tissue longitudinal axis relaxation time T1, (T2), the spin density p, and the like.

Figure 112013057101035-pat00001
Figure 112013057101035-pat00001

속도를 가지고 흐르는 혈액의 경우의 신호강도는 혈류에 의한 신호강도 변화율(F(v))을 추가한 [수학식 2]와 같이 표현될 수 있다. 여기서, v는 혈액의 유속을 나타내며 F(v)는 흐림시간 효과와 위상이동 효과를 모두 포함한다.The signal intensity in the case of blood flowing at a speed can be expressed as shown in Equation (2) by adding the signal intensity change rate F (v) due to blood flow. Where v represents the blood flow rate and F (v) includes both the blur time effect and the phase shift effect.

Figure 112013057101035-pat00002
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이렇듯, TOF-MRA의 신호강도를 결정하는 혈류유입 증강효과(in-flow enhancement effect)는 여러 조건에 영향을 받기 때문에 본 발명에서는 TOF-MRA의 신호강도를 정규화하여 신호강도에 따라 개인별 특성을 나타낼 수 있도록 하였다.Since the in-flow enhancement effect that determines the signal intensity of the TOF-MRA is affected by various conditions, the present invention normalizes the signal intensity of the TOF-MRA to show individual characteristics according to the signal intensity .

즉, 정규화를 함으로써 TOF-MRA의 혈관단면영상에 나타날 수 있는 혈관을 제외한 여러 요인이 보정되도록 하였다.In other words, by normalization, various factors except the blood vessels that can appear on the cross-sectional image of TOF-MRA were corrected.

도 5에 도시한 바와 같이, 160명의 좌측 내경동맥에서 얻은 TOF-MRA의 신호강도와 혈류속도와의 연관성 그래프를 살펴보면, 신호강도의 정규화가 이루어지지 않은 도 5(a)보다 정규화가 이루어진 도 5(b)에 대해서 정규화된 신호 강도와 혈류속도의 의미있는 연관성을 찾아볼 수 있다.
As shown in FIG. 5, a graph of the relationship between the signal intensity of TOF-MRA and the blood flow velocity obtained from 160 left internal carotid arteries is shown in FIG. 5 (a) Significant associations between normalized signal intensity and blood flow velocity can be found for (b).

정규화된 신호강도와 혈류속도와의 연관성을 통해 연관식을 설정하는 단계(S140)에서는 S130에서 찾은 연관성을 통해 [수학식 3]의 연관식을 설정할 수 있다.In the step S140 of setting the association formula through the association between the normalized signal intensity and the blood flow velocity, the association equation of Equation (3) can be established through the association found in S130.

예를 들어, 의사-컬러링한 영상의 신호강도를 정규화하여 정규화된 신호강도를 추출하고 혈류속도와의 연관성을 찾는 단계(S130)에서 도 5에 도시한 그래프를 보면 정규화된 신호강도와 그에 대응하는 혈류속도의 값을 통해 [수학식 3]의 연관식을 설정할 수 있다.For example, in step S130 of normalizing the signal intensity of the pseudo-colorized image to extract the normalized signal intensity and finding a correlation with the blood flow velocity, the graph shown in FIG. 5 shows the normalized signal intensity and its corresponding The association equation of Equation (3) can be set through the value of the blood flow velocity.

Figure 112013057101035-pat00003
Figure 112013057101035-pat00003

[수학식 3]의 VMFV , ICA는 좌측내경동맥(ICA)에서의 평균혈류속도(cm/sec)(mean flow velocity), øNormalized _ mean , ICA는 ICA에서 얻은 정규화된 신호강도의 평균값을 의미한다.V MFV, ICA of [Equation 3] is an average flow velocity (cm / sec) (mean flow velocity), ø Normalized _ mean, ICA is the mean value of the normalized signal intensity obtained in the ICA in the internal carotid artery (ICA) left it means.

이와 같이 연관식이 설정됨으로써 정규화된 신호강도에 따라 개개인의 혈류속도를 추론해낼 수 있다.By setting the association equation in this manner, the individual's blood flow velocity can be inferred according to the normalized signal strength.

정규화된 신호강도는 혈류속도뿐만 아니라 도 6에 도시한 바와 같이, 대표적인 혈류역학 인자인 pulsatility index나 resistance index 등과도 직접적인 연관성을 보인다.Normalized signal intensity is directly related to blood flow velocity as well as pulsatility index and resistance index, which are representative hemodynamic factors, as shown in Fig.

pulsatility index나 resistance index가 수축기/이완기의 혈류속도 및 평균혈류속도로 구해지는 값들이지만 정규화된 신호강도는 그 자체에 평균혈류속도값이나 이완기 혈류속도 등에 대한 정보를 갖고 있기 때문에 정규화된 신호강도를 이용한 연관식을 활용하여 혈류역학 인자들 또한 산출할 수 있다.
Pulsatility index and resistance index are obtained by systolic / diastolic blood flow velocity and mean blood flow velocity, but since normalized signal intensity itself has information on average blood flow velocity value and diastolic blood flow velocity, normalized signal intensity is used Hemodynamic parameters can also be calculated using the association equation.

상술한 시스템 및 제어방법을 통해 혈류속도 및 혈류역학 인자의 추출을 유도함으로써 혈관질환의 진단 및 치료에 응용할 수 있다.
The system and control method described above can be applied to the diagnosis and treatment of vascular diseases by inducing the extraction of blood flow velocity and hemodynamic factors.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 본 발명의 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 시스템 및 방법에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.
While the system and method for deriving the blood flow velocity using the signal strength of the TOF-MRA of the present invention have been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, the scope of rights of the present invention is not limited to the above- It will be apparent to those skilled in the art that modifications, variations, and various modifications may be made without departing from the spirit of the invention.

100 : 혈류속도 유도 시스템
110 : 혈관단면영상 획득부
120 : 의사-컬러링부
130 : 정규화부
140 : 연관식 설정부100: blood flow velocity induction system
110: Vascular cross-sectional image acquiring unit
120: pseudo-coloring part
130: Normalization unit
140: association expression setting unit

Claims (8)

TOF-MRA를 통해 피검자의 혈관단면영상을 획득하는 혈관단면영상 획득부;
상기 혈관단면영상을 입력받아 혈관의 경계영역을 검출하고 경계영역 내의 영상에 대해 의사-컬러링(pseudo-coloring)을 하여 의사-컬러링된 영상을 얻는 의사-컬러링부;
상기 의사-컬러링된 영상을 입력받아 신호강도를 추출한 후 이 신호강도를 정규화(normalization)하여 정규화된 신호강도와 혈류속도와의 연관성을 찾는 정규화부; 및
상기 정규화된 신호강도와 상기 혈류속도의 연관성을 통해 연관식을 설정하는 연관식 설정부;를 포함하고,
상기 연관식은,
상기 정규화된 신호강도로부터 상기 혈류속도를 유도하기 위한 식인 것을 특징으로 하는 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 시스템.
A blood vessel cross-sectional image acquiring unit acquiring a blood vessel cross-sectional image of the subject through TOF-MRA;
A pseudo-coloring unit that receives the vascular sectional image and detects a boundary region of the blood vessel and obtains a pseudo-colorized image by pseudo-coloring the image within the boundary region;
A normalization unit for receiving the pseudo-colorized image and extracting the signal intensity, normalizing the signal intensity, and determining a correlation between the normalized signal intensity and the blood flow velocity; And
And an association expression setting unit for setting an association expression through association between the normalized signal intensity and the blood flow velocity,
The associative expression may be,
And deriving the blood flow velocity from the normalized signal intensity using the signal strength of the TOF-MRA.
청구항 1에 있어서,
상기 혈관의 경계영역은 TOF-MRA를 통해 획득한 혈관단면영상의 전체 또는 일부 영역 중 어느 하나에서 선택되어 검출되는 것을 특징으로 하는 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the boundary region of the blood vessel is selected and detected in any one or all of the area of the blood vessel cross-sectional image acquired through the TOF-MRA.
삭제delete TOF-MRA를 통해 혈관단면영상을 획득하는 단계;
상기 혈관단면영상에서 혈관의 경계영역을 검출하고 경계영역 내의 영상에 대해 의사-컬러링(pseudo-coloring)을 하는 단계;
상기 의사-컬러링한 영상의 신호강도를 정규화(normalization)하여 정규화된 신호강도를 추출하고 혈류속도와의 연관성을 찾는 단계; 및
상기 정규화된 신호강도와 상기 혈류속도와의 연관성을 통해 연관식을 설정하는 단계;를 포함하고,
상기 연관식은,
상기 정규화된 신호강도로부터 상기 혈류속도를 유도하기 위한 식인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 방법.
Acquiring a blood vessel cross-sectional image through TOF-MRA;
Detecting a border region of the blood vessel in the blood vessel cross-sectional image and pseudo-coloring the image in the border region;
Normalizing the signal intensity of the pseudo-colorized image to extract a normalized signal intensity and finding a correlation with the blood flow velocity; And
And setting an association equation based on the correlation between the normalized signal intensity and the blood flow velocity,
The associative expression may be,
And deriving the blood flow velocity from the normalized signal intensity using the signal strength of the TOF-MRA.
청구항 4에 있어서,
상기 의사-컬러링 단계에서,
상기 혈관의 경계영역은 TOF-MRA를 통해 획득한 혈관단면영상의 전체 또는 일부 영역 중 어느 하나에서 선택되어 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 방법.
The method of claim 4,
In the pseudo-coloring step,
Wherein the boundary region of the blood vessel can be selected and detected from any one or all of the blood vessel cross-sectional image obtained through the TOF-MRA.
청구항 5에 있어서,
상기 혈관의 경계영역 내를 의사-컬러링한 영상에서 혈류속도가 빠른 영역은 색이 밝고 신호강도가 세며, 혈류속도가 느린 영역은 색이 어둡고 신호강도가 약하다는 것을 육안으로 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 방법.
The method of claim 5,
In the pseudo-colorized image within the border region of the blood vessel, it is visually confirmed that the region having a high blood flow velocity has a bright color, a high signal intensity, and a low blood flow velocity region, A method of deriving the blood flow velocity using the signal strength of the TOF-MRA.
청구항 4에 있어서,
상기 연관성을 찾는 단계에서,
정규화는 TOF-MRA의 혈관단면영상에 나타날 수 있는 혈관을 제외한 여러 요인이 보정되도록 하는 것을 특징으로 하는 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 방법.
The method of claim 4,
In the step of finding the association,
Wherein the normalization corrects various factors except the blood vessels that may appear in the cross-sectional image of the TOF-MRA.
청구항 4에 있어서,
상기 연관식 설정 단계에서, 정규화된 신호강도와 혈류속도와의 연관식을 통해 혈류속도에 따른 피검자의 혈관 질환을 쉽게 판단할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 TOF-MRA의 신호강도를 이용한 혈류속도의 유도 방법.The method of claim 4,
And the blood flow velocity of the subject according to the blood flow velocity can be easily determined through the association formula of the normalized signal intensity and the blood flow velocity in the association formula setting step. Induction method.
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