KR101511300B1

KR101511300B1 - 혈관의 직경 측정 방법

Info

Publication number: KR101511300B1
Application number: KR20130080426A
Authority: KR
Inventors: 김영학; 양동현; 김남국
Original assignee: 재단법인 아산사회복지재단
Priority date: 2013-04-02
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2015-04-14
Also published as: KR20140120234A

Abstract

본 개시는 혈관을 포함하는 의료영상을 기초로 혈관의 직경 방향 거리와 거리에 관련된 인텐시티(intensity)를 포함하는 혈관의 인텐시티(intensity) 프로파일(profile) 데이터를 생성하는 단계; 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터를 기초로 혈관의 인텐시티 프로파일의 피크(peak)를 찾는(detection) 단계; 혈관의 기준 인텐시티보다 작은 제1 값과 피크를 비교하는 단계; 그리고 피크가 제1 값 이하인 경우, 인텐시티를 거리로 적분한 적분 값으로 정의되는 혈관의 인텐시티 프로파일의 면적 = 혈관의 기준 인텐시티 ＊ x로 정의된 직경 방정식으로부터 구해진 x를 사용하여 혈관의 직경을 평가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법에 관한 것이다.

Description

혈관의 직경 측정 방법{METHOD FOR MEASURING DIAMETER OF VESSEL}

본 개시(Disclosure)는 전체적으로 혈관의 직경 측정 방법에 관한 것으로, 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터를 사용하여 미세 혈관의 직경을 측정하는 혈관의 직경 측정 방법에 관한 것이다.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

심혈관 질환의 평가에 US(ultrasound), MRI(magnetic resonance imaging), CT(X-ray computed tomography) 등의의료영상 장치가 사용된다.

심혈관 질환에 있어서, 관상동맥 트리에서 병변을 찾고 측정하는 진단 도구를 향상시키려는 지속적인 노력이 있어 왔다. 진단도구 향상에 있어서 혈관을 분할(segmentation)하고 혈관의 3D 구조를 추적하는 것이 중요하다. 예를 들어, 혈관의 직경은 전산유체역학(computational fluid dynamics)을 이용한 심근관류(myocardial perfusion) 모델링의 신뢰성에 큰 영향을 미친다. 따라서 혈관의 3D 모델링에서 혈관의 직경을 정확히 평가 또는 측정하는 것이 필요하다.

CTA(CT coronary angiography)는 우수한 화질의 영상을 제공하기 때문에 관상동맥을 비침습적(non-invasive )으로 평가하는 데에 주로 사용된다. CT의 영상은 픽셀(pixel)로 구성된다. CT 영상을 기초로 혈관을 정량적으로 분석하는 경우, 픽셀에 나타난 인텐시티(intensity), 예를 들어, 조직의 밀도에 비례적으로 흡수되는 X-선흡수량에 관계된 HU(Hounsfield unit) 수치를 이용하여 왔다. 예를 들어, 혈관의 직경을 측정하는 경우, 혈관의 횡단면 상에서 직경방향 거리에 따라 혈관의 인텐시티를 나타낸 밴드프로파일(bandprofile)을 만들고, 밴드프로파일에서 반값 폭(FWHM; Full Width at Half Maximum) 방식을 사용하여 혈관의 직경을 측정하였다.

그러나, CT의 정확도(accuracy) 또는 해상도(resolution)에는 한계가 있고, 공진 등의 문제로 인해 미세한 혈관에 대해 FWHM 방식을 적용하면 직경이 과대측정(overmeasurement)되는 문제가 있다. 특히, 실측값으로 약 1.0mm 이하의 직경을 갖는 혈관에 대해서는 어떤 CT Recon kernel을 써도 과대측정을 피할 수 없었다.

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.

여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 혈관을 포함하는 의료영상을 기초로 혈관의 직경 방향 거리와 거리에 관련된 인텐시티(intensity)를 포함하는 혈관의 인텐시티(intensity) 프로파일(profile) 데이터를 생성하는 단계; 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터를 기초로 혈관의 인텐시티 프로파일의 피크(peak)를 찾는(detection) 단계; 혈관의 기준 인텐시티보다 작은 제1 값과 피크를 비교하는 단계; 그리고 피크가 제1 값 이하인 경우, 인텐시티를 거리로 적분한 적분 값으로 정의되는 혈관의 인텐시티 프로파일의 면적 = 혈관의 기준 인텐시티 ＊ x로 정의된 직경 방정식으로부터 구해진 x를 사용하여 혈관의 직경을 평가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법이 제공된다.
본 개시에 따른 다른 하나의 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 혈관을 포함하는 의료영상을 기초로 혈관의 직경 방향 거리와 거리에 관련된 인텐시티(intensity)를 포함하는 혈관의 인텐시티(intensity) 프로파일(profile) 데이터를 생성하는 단계; 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터를 기초로 혈관의 인텐시티 프로파일의 피크를 찾는 단계; 혈관의 기준 인텐시티보다 작은 제1 값과 피크를 비교하는 단계; 그리고 피크가 제1 값보다 큰 경우, 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터로부터 반값 폭(FWHM; full width at half maximum)을 혈관의 직경으로 구하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법이 제공된다.

도 1은 본 개시에 따른 혈관의 직경 측정 방법을 설명하는 블록도,
도 2는 의료영상을 기초로 분할된 심혈관의 횡단면을 보여주는 도면,
도 3은 Ray projection에 의해 심혈관의 인텐시티 프로파일(intensity profile) 데이터를 구하는 것을 설명하는 도면,
도 4는 기준 혈관의 인텐시티 프로파일을 보여주는 그래프,
도 5는 심혈관들의 인텐시티 프로파일을 보여주는 그래프,
도 6은 FWHM 으로 측정된 직경과 실측된 혈관 직경의 관계를 보여주는 도면,
도 7은 피크가 제1 값 이하인 심혈관에 대해 직경을 측정하는 방법을 설명하는 그래프.

이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).

도 1은 본 개시에 따른 혈관의 직경 측정 방법을 설명하는 블록도이다.

혈관의 직경 측정 방법에서, 혈관을 포함하는 의료영상을 기초로 혈관의 인텐시티(intensity) 프로파일(profile) 데이터가 생성된다. 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터는 혈관의 직경 방향 거리와 거리에 관련된 인텐시티(intensity)을 포함한다. 이후, 직경 방정식으로부터 구해진 x를 사용하여 혈관의 직경이 평가된다. 여기서, 직경 방정식은 인텐시티를 거리로 적분한 적분 값으로 정의되는 혈관의 인텐시티 프로파일의 면적 = 혈관의 기준 인텐시티 ＊ x로 정의된다.

혈관의 직경 측정 방법은 심장, 폐 등 장기의 혈관의 직경을 측정하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 혈관의 직경 측정 방법은 심혈관의 3D 모델링에서 심혈관의 직경을 정확히 찾는 방법에 사용될 수 있다. 심혈관의 3D 모델링의 결과가 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics) 모델의 입력이 될 수 있으며, 심혈관의 두께가 정확히 측정되는 것이 전산유체역학 모델의 결과의 신뢰성에 매우 중요하다.

혈관을 포함하는 의료영상은 US, MRI, CT 등에 의해 생성된다. 도 1에 대해서는 도 2 내지 도 7에서 상세히 설명된다. 이하, 심장 CT를 사용하여 심혈관의 인텐시티 프로파일 데이터가 생성되고, 인텐시티 프로파일 데이터를 사용하여 직경 방정식에 의해 심혈관의 직경이 측정되는 과정이 설명된다.

도 2는 의료영상을 기초로 분할된 심혈관의 횡단면을 보여주는 도면이다.

먼저, 조영증강(contrast enhancement) 심장 CT에 의해 심혈관이 포함된 심장 이미지가 생성된다. 심장 이미지를 기초로 심혈관이 분할되며(vessel Lumen Mask), 심혈관의 분할에 어뎁티브 쓰레쉬홀드 (adaptive threshold) 기반의 혈관 분할 기법이 적용될 수 있다.

심혈관의 중심축이 찾아져서(도 1에서 vessel Axis Detection) 혈관의 골격(skeleton)이 구해지고, 중심축에 수직인 심혈관의 횡단면 이미지가 얻어진다(Ortho image to the axis). 심혈관의 횡단면 이미지를 기초로 심혈관의 내강(Lumen)이 분할되고 원형(circular) 또는 타원 피팅(fitting)이 된다(Lumen segmentation and ellipse fit). CTA에서 혈관에 주입된 조영제는 혈액의 방사선비투과성(radio-opacity)을 높이고, 이로 인해 조영증강된 혈관이나 장기는 주변의 조직보다 밀하게(dense) 보인다.

도 3은 Ray Projection에 의해 심혈관의 인텐시티 프로파일(intensity profile) 데이터를 구하는 것을 설명하는 도면이다.

분할된 심혈관의 내강에 대해 Ray Projection에 의해 심혈관의 인텐시티 프로파일 데이터가 생성된다. 예를 들어, central Projection에 의해 혈관의 중심으로부터 심혈관의 내강의 직경 방향을 따라 내강의 인텐시티 프로파일 데이터가 생성될 수 있다.

본 개시에 따른 혈관의 직경 측정 방법은 하나 이상의 소프트웨어에 의해 자동적으로 실행되거나, 사용자 인터페이스와 결합하여 실행될 수 있다. 소프트웨어가 인텐시티 프로파일 데이터를 기초로 직경 방정식에 의해 x를 계산할 수 있다. 이때, 사용자의 필요에 따라 인텐시티 프로파일 데이터가 그래프로 시각화될 수도 있다(도 4 참조). 인텐시티 프로파일 그래프에서 수평축은 혈관의 직경 방향 거리축(distance axis)이며, 수직축은 인텐시티축(intensity axis)으로서 HU(Hounsfield unit) 단위이다.

도 4는 기준 혈관의 인텐시티 프로파일 그래프이다.

전술된 것과 같이, 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터가 생성된 후, 직경 방정식으로부터 구해진 x를 사용하여 혈관의 직경이 평가된다. 여기서, 직경 방정식은 거리축을 따라 혈관의 인텐시티 프로파일을 적분한 적분 값으로 정의되는 혈관의 인텐시티 프로파일의 면적 = 혈관의 기준 인텐시티 ＊ x로 정의된다.

상기 직경 방정식은

와 같이 표현될 수 있다. 여기서, 혈관의 인텐시티 프로파일 = 심혈관의 내강(Lumen)의 CT 값을 나타내는 밴드프로파일(BandProfile)이다.

혈관의 인텐시티 프로파일의 면적 =

이고, 혈관의 기준 인텐시티 = Ref HU = 기준 혈관으로 선택된 혈관의 밴드프로파일에서 선택된 HU 값이다.

예를 들어, 조영증강된 동맥의 인텐시티가 혈관의 기준 인텐시티로 선택될 수 있다. 동맥은 인텐시티 프로파일에서 상측의 평평한 부분인 플랫부(flat)가 나타날 수 있으며, 플랫부의 HU 값이 Reference Hounsfield unit(Ref HU)가 되며, Ref HU는 사람마다 다를 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 예에서는 Ref HU가 약 200 HU이다.

도 5는 심혈관들의 인텐시티 프로파일을 보여주는 그래프이다. 도 6은 FWHM으로 측정된 직경과 실측된 혈관 직경의 관계를 보여주는 도면이다.

도 5에는 다양한 직경의 심혈관들의 인텐시티 프로파일이 나타나 있다. 도 6에는 다양한 직경의 심혈관들에 대해 FWHM 방식으로 측정된 직경과 실측된 직경의 관계가 나타나 있다.

분할된 모든 심혈관에 대해 직경 방정식에 의해 혈관의 직경이 측정될 수 있다. 그러나 상대적으로 굵은 혈관은 FWHM 방식으로 간편하게 혈관의 직경이 측정될 수 있으며, 상대적으로 얇은 혈관에 대해서 상기 직경 방정식을 사용하는 것이 바람직하다. FWHM 방식과 직경 방정식의 선택의 기준점은 FWHM 방식으로 직경을 측정할 때 실측된 혈관의 직경과의 허용오차를 벋어나는 지점이 될 것이다.

도 6을 참조하면, 혈관의 직경이 약 1.2mm보다 큰 경우 FWHM 방식으로 측정된 직경과 실측된 직경의 차이가 거의 없어서 허용오차 내에 있음을 알 수 있다.

그러나, CT의 정확도(accuracy), 공진 등의 한계로 인해 혈관의 직경이 약 1.2mm 이하인 경우 FWHM 방식으로 측정된 직경은 실측된 직경보다 훨씬 크게 측정(overmeasurement)되어 허용오차를 벋어나는 것을 알 수 있다.

상기 1.2mm의 기준은 CT 장비와 실험 조건에 따라 약간의 변동은 있을 수 있지만, 일반적으로 CT에 있어서 특정 직경 이하의 혈관에 대해 FWHM 방식으로 측정된 직경과 실측된 직경의 차이가 허용오차를 벋어난다고 볼 수 있다.

도 5를 참조하면, 혈관의 직경이 비슷하면, 인텐시티 프로파일에서 피크가 거의 비슷한 것을 알 수 있다. 따라서 동일 유사한 혈관의 직경을 피크를 기준으로 판단할 수 있다. 따라서 FWHM 방식으로 직경을 측정하면 허용오차를 벋어나는 인텐시티 프로파일에서 피크를 제1 값으로 설정할 수 있다. 상기 제1 값을 FWHM 방식과 직경 방정식을 선택하는 기준으로 할 수 있다. 예를 들어, 도 5에서 제1 값은 약 80 HU이다.

도 7은 피크가 제1 값 이하인 심혈관에 대해 직경을 측정하는 방법을 설명하는 그래프이다.

따라서, 혈관의 직경을 측정하기 위해 먼저, 인텐시티 프로파일에서 피크가 찾아진다(Peak detection). 피크가 제1 값보다 큰 경우 간편한 방법으로 인텐시티 프로파일로부터 결정되는 FWHM이 혈관의 직경으로 구해진다.

피크가 제1 값 이하인 경우, 도 7에 도시된 것과 같이, 직경 방정식

에 의해 x가 구해진다.

이후, 직경 방정식으로부터 구해진 x를 사용하여 혈관의 직경이 평가된다. 예를 들어, 특정 심혈관의 특정 위치에서 내강 전체의 인텐시티 프로파일에 대해 직경 방정식을 적용한 경우, x가 곧 상기 특정 심혈관의 특정 위치에서 직경으로 평가된다. 또한, 특정 심혈관의 특정 위치에서 내강의 중심으로부터 내강의 일측 경계까지 직경 방정식을 적용한 경우, 2x가 상기 특정 심혈관의 특정 위치에서 직경으로 평가될 수 있다.

심혈관이 분할되는 과정에서 심혈관은 복셀(boxel)의 집합으로 분할되며, 직경 방정식이 적용되는 심혈관 중 적어도 일부의 심혈관의 직경은 서브복셀(subboxel) 사이즈로 측정될 수 있다.

도 1 내지 도 7에서 설명된 혈관의 직경 측정 방법은 하나 이상의 소프트웨어에 의해 자동으로 또는 사용자 인터페이스와 결합하여 수행될 수 있다. 이러한 소프트웨어는 혈관의 직경 측정 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다.

이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.

(1) 혈관을 포함하는 의료영상을 기초로 혈관의 직경 방향 거리와 거리에 관련된 인텐시티(intensity)를 포함하는 혈관의 인텐시티(intensity) 프로파일(profile) 데이터를 생성하는 단계; 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터를 기초로 혈관의 인텐시티 프로파일의 피크(peak)를 찾는(detection) 단계; 혈관의 기준 인텐시티보다 작은 제1 값과 피크를 비교하는 단계; 그리고 피크가 제1 값 이하인 경우, 인텐시티를 거리로 적분한 적분 값으로 정의되는 혈관의 인텐시티 프로파일의 면적 = 혈관의 기준 인텐시티 ＊ x로 정의된 직경 방정식으로부터 구해진 x를 사용하여 혈관의 직경을 평가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
(2) 혈관의 직경을 평가하는 단계는: 피크가 제1 값보다 큰 경우, 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터로부터 반값 폭(FWHM; full width at half maximum)을 혈관의 직경으로 구하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
(3) 제1 값과 피크를 비교하는 단계 전에, 제1 값을 결정하는 단계;를 포함하며, 제1 값을 결정하는 단계는: 혈관의 인텐시티 프로파일을 사용하여 FWHM 방식으로 혈관의 직경을 계산하는 과정; FWHM 방식으로 계산된 혈관의 직경과 실측된 혈관의 직경의 차이가 허용오차를 벋어나는 혈관을 찾는 과정; 그리고 허용오차를 벋어나는 혈관의 인텐시티 프로파일의 피크를 대표하도록 제1 값을 정하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
(4) 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터를 생성하는 단계는: 심장 CT에 의해 의료영상을 획득하는 과정; 의료영상을 기초로 심혈관을 분할(segmentation)하는 과정; 분할된 심혈관의 중심축을 찾고(Vessel Axis Detection), 중심축과 직교하는 심혈관의 횡단면 이미지를 생성하는 과정; 횡단면 이미지를 기초로 심혈관의 내강(Lumen)을 분할하여 타원 피팅(fitting)하는 과정: 그리고 Ray Projection에 의해 심혈관의 내강의 인텐시티 프로파일 데이터를 생성하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
(5) 혈관의 직경을 평가하는 단계에서, 직경 방정식은

와 같이 정의되며, 여기서, 혈관의 인텐시티 프로파일 = 혈관의 내강(Lumen)의 CT 값을 나타내는 밴드프로파일(BandProfile)이며, 혈관의 인텐시티 프로파일의 면적 =

이고, 혈관의 기준 인텐시티 = Ref HU = 기준 혈관으로 선택된 혈관의 Hounsfield unit인 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
(6) 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터를 기초로 혈관의 인텐시티 프로파일의 피크(peak)를 찾는(detection) 단계에서 밴드프로파일의 피크(peak)를 찾고, 혈관의 직경을 평가하는 단계는: 피크가 제1 값보다 큰 경우, 밴드프로파일로부터 결정되는 반값 폭(FWHM; full width at half maximum)을 혈관의 직경으로 구하는 과정; 그리고 피크가 제1 값 이하인 경우, 직경 방정식에 의해 x를 구하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
(7) 제1 값을 결정하는 단계는: 혈관들에 대해 직경방정식을 적용한 직경과 실측된 혈관의 직경을 비교하는 과정;을 포함하며, 직경방정식에 의해 구한 혈관의 직경과 실측된 혈관의 직경의 차이는 오차범위 이내인 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
(8) 혈관의 직경을 평가하는 단계에서, 직경 방정식은

와 같이 정의되며, 여기서, 혈관의 인텐시티 프로파일 = 심혈관의 내강(Lumen)의 CT 값을 나타내는 밴드프로파일(BandProfile)이며, 혈관의 인텐시티 프로파일의 면적 =

이고, 혈관의 기준 인텐시티 = Ref HU = 기준 혈관으로 선택된 동맥의 밴드프로파일에서 평탄부(flat)의 Hounsfield unit인 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
(9) 혈관의 직경을 평가하는 단계에서, 피크가 제1 값 이하인 심혈관에 대해 FWHM 방식으로 평가된 심혈관의 직경은 CT의 정확도(accuracy)의 한계로 인해 과대 측정(overmeasurement)되어 실측된 혈관의 직경으로부터 허용오차를 벋어나며, 직경 방정식으로 평가된 심혈관의 직경은 실측된 혈관의 직경으로부터 허용오차를 벋어나지 않는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
(10) 피크가 제1 값 이하인 심혈관 직경의 실측 값은 1.2mm 이하인 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
(11) 심혈관이 분할되는 과정에서 심혈관은 복셀(boxel)의 집합으로 분할되며, 혈관의 직경이 평가되는 단계에서 직경 방정식이 적용되는 심혈관 중 적어도 일부의 심혈관의 직경은 서브복셀(subboxel) 사이즈로 평가되는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
(12) 혈관을 포함하는 의료영상을 기초로 혈관의 직경 방향 거리와 거리에 관련된 인텐시티(intensity)를 포함하는 혈관의 인텐시티(intensity) 프로파일(profile) 데이터를 생성하는 단계; 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터를 기초로 혈관의 인텐시티 프로파일의 피크를 찾는 단계; 혈관의 기준 인텐시티보다 작은 제1 값과 피크를 비교하는 단계; 그리고 피크가 제1 값보다 큰 경우, 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터로부터 반값 폭(FWHM; full width at half maximum)을 혈관의 직경으로 구하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
(13) 혈관의 직경으로 구하는 단계는: 피크가 제1 값 이하인 경우, 인텐시티를 거리로 적분한 적분 값으로 정의되는 혈관의 인텐시티 프로파일의 면적 = 혈관의 기준 인텐시티 ＊ x로 정의된 직경 방정식으로부터 구해진 x를 사용하여 혈관의 직경을 평가하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
(14) 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터를 생성하는 단계는: 심장 CT에 의해 의료영상을 획득하는 과정; 의료영상을 기초로 심혈관을 분할(segmentation)하는 과정; 분할된 심혈관의 중심축을 찾고(Vessel Axis Detection), 중심축과 직교하는 심혈관의 횡단면 이미지를 생성하는 과정; 횡단면 이미지를 기초로 심혈관의 내강(Lumen)을 분할하여 타원 피팅(fitting)하는 과정: 그리고 Ray Projection에 의해 심혈관의 내강의 인텐시티 프로파일 데이터를 생성하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
(15) 혈관의 직경을 평가하는 단계에서, 직경 방정식은

이고, 혈관의 기준 인텐시티 = Ref HU = 기준 혈관으로 선택된 혈관의 Hounsfield unit인 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.

삭제

본 개시에 따른 하나의 혈관의 직경 측정 방법에 의하면, 미세 혈관의 직경을 더욱 정확히 평가함으로써, 심혈관 질환의 진단 및 평가가 더 정확해진다.

또한, 구해진 x를 기초로 혈관의 직경이 평가된 이후, 분할된 심혈관에 평가된 심혈관의 직경을 반영하여 얇은 혈관들의 직경이 더욱 정확하게 측정된 3D 심혈관 트리가 생성될 수 있다. 따라서 3D 심혈관 트리를 기초로 하는 심근관류 모델과 같은 전산유체역학 모델의 신뢰성이 크게 향상된다.

Claims

혈관을 포함하는 의료영상을 기초로 혈관의 직경 방향 거리와 거리에 관련된 인텐시티(intensity)를 포함하는 혈관의 인텐시티(intensity) 프로파일(profile) 데이터를 생성하는 단계;
혈관의 인텐시티 프로파일 데이터를 기초로 혈관의 인텐시티 프로파일의 피크(peak)를 찾는(detection) 단계;
혈관의 기준 인텐시티보다 작은 제1 값과 피크를 비교하는 단계; 그리고
피크가 제1 값 이하인 경우, 인텐시티를 거리로 적분한 적분 값으로 정의되는 혈관의 인텐시티 프로파일의 면적 = 혈관의 기준 인텐시티 ＊ x로 정의된 직경 방정식으로부터 구해진 x를 사용하여 혈관의 직경을 평가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
청구항 1에 있어서,
혈관의 직경을 평가하는 단계는:
피크가 제1 값보다 큰 경우, 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터로부터 반값 폭(FWHM; full width at half maximum)을 혈관의 직경으로 구하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
청구항 2에 있어서,
제1 값과 피크를 비교하는 단계 전에, 제1 값을 결정하는 단계;를 포함하며,
제1 값을 결정하는 단계는:
혈관의 인텐시티 프로파일을 사용하여 FWHM 방식으로 혈관의 직경을 계산하는 과정;
FWHM 방식으로 계산된 혈관의 직경과 실측된 혈관의 직경의 차이가 허용오차를 벋어나는 혈관을 찾는 과정; 그리고
허용오차를 벋어나는 혈관의 인텐시티 프로파일의 피크를 대표하도록 제1 값을 정하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
청구항 1에 있어서,
혈관의 인텐시티 프로파일 데이터를 생성하는 단계는:
심장 CT에 의해 의료영상을 획득하는 과정;
의료영상을 기초로 심혈관을 분할(segmentation)하는 과정;
분할된 심혈관의 중심축을 찾고(Vessel Axis Detection), 중심축과 직교하는 심혈관의 횡단면 이미지를 생성하는 과정;
횡단면 이미지를 기초로 심혈관의 내강(Lumen)을 분할하여 타원 피팅(fitting)하는 과정: 그리고
Ray Projection에 의해 심혈관의 내강의 인텐시티 프로파일 데이터를 생성하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
청구항 1에 있어서,
혈관의 직경을 평가하는 단계에서,
직경 방정식은
와 같이 정의되며,
여기서, 혈관의 인텐시티 프로파일 = 혈관의 내강(Lumen)의 CT 값을 나타내는 밴드프로파일(BandProfile)이며,
혈관의 인텐시티 프로파일의 면적 =
이고,
혈관의 기준 인텐시티 = Ref HU = 기준 혈관으로 선택된 혈관의 Hounsfield unit인 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
청구항 5에 있어서,
혈관의 인텐시티 프로파일 데이터를 기초로 혈관의 인텐시티 프로파일의 피크(peak)를 찾는(detection) 단계에서 밴드프로파일의 피크(peak)를 찾고,
혈관의 직경을 평가하는 단계는:
피크가 제1 값보다 큰 경우, 밴드프로파일로부터 결정되는 반값 폭(FWHM; full width at half maximum)을 혈관의 직경으로 구하는 과정; 그리고
피크가 제1 값 이하인 경우, 직경 방정식에 의해 x를 구하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
청구항 3에 있어서,
제1 값을 결정하는 단계는:
혈관들에 대해 직경방정식을 적용한 직경과 실측된 혈관의 직경을 비교하는 과정;을 포함하며,
직경방정식에 의해 구한 혈관의 직경과 실측된 혈관의 직경의 차이는 오차범위 이내인 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
청구항 4에 있어서,
혈관의 직경을 평가하는 단계에서,
직경 방정식은
와 같이 정의되며,
여기서, 혈관의 인텐시티 프로파일 = 심혈관의 내강(Lumen)의 CT 값을 나타내는 밴드프로파일(BandProfile)이며,
혈관의 인텐시티 프로파일의 면적 =
이고,
혈관의 기준 인텐시티 = Ref HU = 기준 혈관으로 선택된 동맥의 밴드프로파일에서 평탄부(flat)의 Hounsfield unit인 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
청구항 8에 있어서,
혈관의 직경을 평가하는 단계에서,
피크가 제1 값 이하인 심혈관에 대해 FWHM 방식으로 평가된 심혈관의 직경은 CT의 정확도(accuracy)의 한계로 인해 과대 측정(overmeasurement)되어 실측된 혈관의 직경으로부터 허용오차를 벋어나며,
직경 방정식으로 평가된 심혈관의 직경은 실측된 혈관의 직경으로부터 허용오차를 벋어나지 않는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
청구항 9에 있어서,
피크가 제1 값 이하인 심혈관 직경의 실측 값은 1.2mm 이하인 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
청구항 4에 있어서,
심혈관이 분할되는 과정에서 심혈관은 복셀(boxel)의 집합으로 분할되며, 혈관의 직경이 평가되는 단계에서 직경 방정식이 적용되는 심혈관 중 적어도 일부의 심혈관의 직경은 서브복셀(subboxel) 사이즈로 평가되는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
혈관을 포함하는 의료영상을 기초로 혈관의 직경 방향 거리와 거리에 관련된 인텐시티(intensity)를 포함하는 혈관의 인텐시티(intensity) 프로파일(profile) 데이터를 생성하는 단계;
혈관의 인텐시티 프로파일 데이터를 기초로 혈관의 인텐시티 프로파일의 피크를 찾는 단계;
혈관의 기준 인텐시티보다 작은 제1 값과 피크를 비교하는 단계; 그리고
피크가 제1 값보다 큰 경우, 혈관의 인텐시티 프로파일 데이터로부터 반값 폭(FWHM; full width at half maximum)을 혈관의 직경으로 구하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
청구항 12에 있어서,
혈관의 직경으로 구하는 단계는:
피크가 제1 값 이하인 경우, 인텐시티를 거리로 적분한 적분 값으로 정의되는 혈관의 인텐시티 프로파일의 면적 = 혈관의 기준 인텐시티 ＊ x로 정의된 직경 방정식으로부터 구해진 x를 사용하여 혈관의 직경을 평가하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
청구항 12에 있어서,
혈관의 인텐시티 프로파일 데이터를 생성하는 단계는:
심장 CT에 의해 의료영상을 획득하는 과정;
의료영상을 기초로 심혈관을 분할(segmentation)하는 과정;
분할된 심혈관의 중심축을 찾고(Vessel Axis Detection), 중심축과 직교하는 심혈관의 횡단면 이미지를 생성하는 과정;
횡단면 이미지를 기초로 심혈관의 내강(Lumen)을 분할하여 타원 피팅(fitting)하는 과정: 그리고
Ray Projection에 의해 심혈관의 내강의 인텐시티 프로파일 데이터를 생성하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.
청구항 13에 있어서,
혈관의 직경을 평가하는 단계에서,
직경 방정식은
와 같이 정의되며,
여기서, 혈관의 인텐시티 프로파일 = 혈관의 내강(Lumen)의 CT 값을 나타내는 밴드프로파일(BandProfile)이며,
혈관의 인텐시티 프로파일의 면적 =
이고,
혈관의 기준 인텐시티 = Ref HU = 기준 혈관으로 선택된 혈관의 Hounsfield unit인 것을 특징으로 하는 혈관의 직경 측정 방법.