KR101525040B1 - 시술 전 영상의 촬영 범위를 결정하기 위한 레퍼런스 영상 생성 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

시술 전 영상의 촬영 범위를 결정하기 위한 레퍼런스 영상 생성 방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레퍼런스 영상 생성 방법은 피검자의 제1 자세에서 촬영된 제1 의료 영상을 수신하는 단계; 상기 수신된 상기 제1 의료 영상으로부터 상기 피검자의 시술 시 자세인 제2 자세를 결정하는 단계; 및 시술 전 상기 결정된 상기 제2 자세로 촬영될 영상의 촬영 범위를 결정하기 위한 레퍼런스 영상을 상기 제1 의료 영상을 이용하여 생성하는 단계를 포함한다.

Description

시술 전 영상의 촬영 범위를 결정하기 위한 레퍼런스 영상 생성 방법 및 그 장치 {Method and Apparatus of Generation of reference image for determining scan range of pre-operative images}

본 발명은 레퍼런스 영상에 대한 것으로, 상세하게는 시술 계획 수립용으로 촬영된 의료 영상을 이용하여 시술 전(pre-operative) 영상의 촬영 범위(scan range)를 결정하기 위한 레퍼런스 영상을 생성할 수 있는 레퍼런스 영상 생성 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명은 산업통상자원부 및 한국산업기술평가관리원의 산업융합원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 10041618, 과제명: 방사선 피폭 저감 및 시술 정확도 향상을 위한 복부 및 흉부 1cm급 병소 생검 및 치료용 바늘 삽입형 영상중재시술 로봇시스템 개발].

일반적으로 컴퓨터 단층촬영(CT: Computer Tomography)은 콘빔(cone beam) 등의 X선을 여러 가지 각도로 신체조직에 주사한 후에 각 조직 사이의 투과 흡수치를 검출기(detector)로 측정하고, 이렇게 수집된 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾼 후 컴퓨터로 연산 처리하여 개개의 흡수치를 3차원(3D) 영상(3D 모델을 촘촘한 간격으로 슬라이싱(slicing)하여 형성한 단면 영상의 set)으로 재구성하는 것을 말한다. 검출기는 인체를 중심으로 X선 소스(source)의 반대편에 위치하며, 최근에는 X선을 나선형 궤적으로 움직이며 투과 흡수치를 측정하는 헬리컬 스캔(helical scan) 방식이 널리 사용되고 있기도 하다.

그리고, CT 촬영을 진행하는 과정에서 CT 모달리티(modality)의 관심영역(FOV: Field Of View) 내에 촬영하고자 하는 대상물(object)/대상조직(organ)의 관심부위가 포함되어야 하므로, 대상물/대상조직의 관심부위를 CT 모달리티 상의 관심영역에 위치시키는 작업이 사전에 진행되어야 한다.

만일 CT 촬영 중 잘못된 FOV 지정으로 인하여 재촬영을 할 경우에는 환자가 많은 방사선에 피폭(exposed)되기 때문에 본 촬영 전 반드시 대상물/대상조직의 관심부위 위치를 확인하는 것이 바람직하다.

따라서, CT 촬영을 진행하기 전에 대상물의 관심부위를 FOV 내에 위치시키는 작업이 필요하며, 이 때 일반적으로 이용되는 것이 CT 스카우트 영상(CT Scout image) 또는 스캐노그램(scanogram)이다. 여기서, CT 스카우트 영상 또는 스캐노그램은 대상물(환자 또는 피검자)의 일방향에서 획득되는 영상으로, 본 CT 영상 촬영 직전에 그 자세에서 그대로 간단하게 찍은 X-선 영상의 조합을 말한다.

좀 더 상세하게는, CT 스카우트 영상은 CT 장비 내의 고정된 X선원 각도 위치(fixed X-ray source angular position)에서 얻어지는 X선 영상의 조합이며, CT 갠트리(gantry) 내에서 환자를 움직여 얻어진 영상의 파노라마 영상의 형태로 얻어진다. 이렇게 얻어진 CT 스카우트 영상은 통상의 방사선 촬영 영상(conventional projection radiography image)과 유사하게 보인다. CT 스카우트 영상은 넓은 다이내믹 레인지(wider dynamic range)를 가지는 대신에 낮은 공간 해상도(lower spatial resolution)를 가진다.

CT 스카우트 영상은 본 CT 영상을 촬영하기 전의 레퍼런스 영상으로 활용되지만, 주어지는 정보가 부족하기 때문에 CT 스카우트 영상 또는 스캐노그램을 통하여 얻을 수 있는 정보를 풍부하게 하고자 하는 노력이 있어 왔다.

구체적으로는 CT 스카우트 영상 또는 스캐노그램만으로는 환자의 관심대상 장기(organ)의 경계가 명확하지 않거나, 3차원 상의 정확한 위치를 알 수 없는 등의 문제가 있었기 때문에 보다 풍부한 정보를 가진 CT 스카우트 영상이 요구되었다.

예를 들어 종래 CT 스카우트 영상 대신 3차원 입체 영상 정보(stereoscopic view)를 추가적으로 가지는 개선된 CT 스카우트 영상을 획득하는 선행기술의 일 예로, 미국등록특허공보 제 7,031,425호 "Methods and apparatus for generating CT scout images"를 들 수 있다. 상기 미국등록특허공보 제7,031,425호는 스테레오스코픽 CT 스카우트 영상을 생성하는 방법에 대한 것으로, 제1 X선 스펙트럼에 의한 CT 스카우트 데이터와 제2 X선 스펙트럼에 의한 CT 스카우트 데이터의 차분을 이용하는 기술이다.

하지만 상기 선행기술은 환자에게 두 차례의 X선 노출을 요구하기 때문에, 결국 환자의 X선 노출 선량(dose)의 증가로 이어져 환자의 건강에 미칠 수 있는 악영향이 우려된다. 즉, 종래의 CT 스카우트 영상은 병변 또는 장기의 위치를 명확하게 알기 어려운 문제점이 있으며, 이러한 점을 해결하고자 도출된 선행기술인 미국등록특허공보 제7,031,425호는 3차원적인 정보가 CT 스카우트 영상에 부가되었지만, 환자의 방사선 노출 선량이 증가하여 환자의 건강에 악영향을 미치는 문제점이 있는 것이다.

따라서 CT 스카우트 영상 내의 병변 또는 장기의 위치 정보를 보다 명확하게 제공하면서도 환자의 방사선 노출 선량을 증가시키지 않거나, 도리어 감소시킬 수 있는 개선책이 요구되는 시점이다.

미국등록특허공보 제 7,031,425호 "Methods and apparatus for generating CT scout images" (등록일: 2006. 04. 18)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 시술 전 영상의 촬영 범위 결정 과정을 지원하기 위한 레퍼런스 영상을 시술 계획을 수립하기 위해 미리 촬영된 의료 영상을 이용하여 생성함으로써, 환자 또는 피검자의 X선 노출 선량을 줄일 수 있는 레퍼런스 영상 생성 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명은 제1 자세로 촬영된 시술 계획 수립용 의료 영상을 이용하여 제2 자세의 레퍼런스 영상을 생성함으로써, 환자 또는 피검자에게 X선을 직접 조사하지 않고도 레퍼런스 영상을 이용하여 시술 전 영상의 촬영 범위를 결정할 수 있다.

또한, 본 발명은 레퍼런스 영상에 촬영 범위, 병변의 위치, 시술 시 환자의 위치 또는 자세, 방향 등을 디스플레이함으로써, 다양한 정보를 사용자에게 직관적으로 제공할 수 있는 레퍼런스 영상 생성 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 레퍼런스 영상과 실제 촬영된 스카우트 영상을 이용하여 환자 또는 피검자의 시술 전 영상의 촬영 범위를 결정할 수 있는 레퍼런스 영상 생성 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉 본 발명은 CT 스카우트 영상 또는 스캐노그램을 대체 또는 보완할 수 있는 레퍼런스 영상을 제공하는 것을 목적으로 하면서, 이미 촬영된 이전의 CT 영상 또는 MRI 영상으로부터 얻어지는 환자의 해부학적 3D 정보(anatomical 3D information)를 재활용함으로써 더욱 풍부한 정보를 가지는 레퍼런스 영상을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 이전의 의료 영상으로부터 얻어지는 환자의 해부학적 3D 정보를 재활용하기 때문에 환자의 방사선 피폭량을 줄이는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 레퍼런스 영상 생성 방법은 피검자의 제1 자세에서 촬영된 제1 의료 영상을 수신하는 단계; 상기 수신된 상기 제1 의료 영상으로부터 상기 피검자의 시술 시 자세인 제2 자세를 결정하는 단계; 및 시술 전 상기 결정된 상기 제2 자세로 촬영될 영상의 촬영 범위를 결정하기 위한, 레퍼런스 영상을 상기 제1 의료 영상을 이용하여 생성하는 단계를 포함한다.

상기 제2 자세를 결정하는 단계는 상기 제1 의료 영상으로부터 상기 피검자의 병변 위치를 검출하고, 상기 검출된 상기 병변 위치, 시술 시의 탐침 삽입 위치 중 적어도 하나에 기초하여 상기 피검자의 상기 제2 자세를 결정할 수 있다.

상기 생성하는 단계는 상기 제1 의료 영상을 상기 제1 자세 방향에서 상기 제2 자세 방향으로 회전시키고, 상기 제2 자세 방향으로 회전된 상기 제1 의료 영상을 상기 제2 자세에 대응하는 면에 프로젝션(projection)하여 상기 레퍼런스 영상을 생성할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 상기 생성된 상기 레퍼런스 영상을 이용하여 상기 촬영 범위를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 상기 촬영 범위를 상기 레퍼런스 영상에 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 촬영 범위를 결정하는 단계는 상기 레퍼런스 영상에 포함된 상기 피검자의 병변 위치를 기준으로 미리 결정된 범위를 상기 촬영 범위로 결정하거나, 상기 피검자의 상기 병변 위치와 상기 병변 위치의 해부학적 특징을 고려하여 상기 촬영 범위를 결정하거나, 상기 병변 위치와 상기 피검자의 인체로 탐침이 들어가는 영역을 포함하는 영역을 상기 촬영 범위로 결정할 수 있다.

상기 촬영 범위를 결정하는 단계는 상기 생성된 상기 레퍼런스 영상과 상기 시술 전 촬영된 상기 피검자의 스카우트(scout) 영상을 비교하여 상기 촬영 범위를 결정할 수 있다.

상기 디스플레이하는 단계는 상기 레퍼런스 영상에 상기 피검자의 병변 위치 정보와 상기 제2 자세에 대한 정보 중 적어도 하나를 함께 디스플레이할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레퍼런스 영상 생성 장치는 피검자의 제1 자세에서 촬영된 제1 의료 영상을 수신하는 영상 수신부; 상기 수신된 상기 제1 의료 영상으로부터 상기 피검자의 시술 시 자세인 제2 자세를 결정하는 자세 결정부; 및 시술 전 상기 결정된 상기 제2 자세로 촬영될 영상의 촬영 범위를 결정하기 위한, 레퍼런스 영상을 상기 제1 의료 영상을 이용하여 생성하는 레퍼런스 영상 생성부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 시술 전 영상의 촬영 범위 결정 과정을 지원하기 위한 레퍼런스 영상을 시술 계획을 수립하기 위해 미리 촬영된 의료 영상을 이용하여 생성함으로써, 환자 또는 피검자의 X선 노출 선량을 줄일 수 있고, 레퍼런스 영상에 촬영 범위, 병변의 위치, 시술 시 환자의 위치 또는 자세, 방향 등을 디스플레이함으로써, 다양한 정보를 사용자에게 직관적으로 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 시술 계획을 수립하기 위해 미리 촬영된 3차원(3D) 모델을 이용하여 레퍼런스 영상을 생성하기 때문에 병변의 위치 등 촬영 범위를 결정하기 위한 다양한 정보를 사용자에게 직관적으로 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 레퍼런스 영상과 시술 전 실제 촬영된 스카우트 영상을 이용하여 환자 또는 피검자의 시술 전 영상의 촬영 범위를 결정함으로써, 촬영 범위를 명확하게 결정할 수 있다.

즉 본 발명에 따르면 CT 스카우트 영상 또는 스캐노그램을 대체 또는 보완할 수 있는 레퍼런스 영상을 얻을 수 있다. 이 때 본 발명은 이미 촬영된 이전의 CT 영상 또는 MRI 영상으로부터 얻어지는 환자의 해부학적 3D 정보(anatomical 3D information)를 재활용함으로써 더욱 풍부한 정보를 가지는 레퍼런스 영상을 제공할 수 있다. 또한 본 발명은 이전의 의료 영상으로부터 얻어지는 환자의 해부학적 3D 정보를 재활용하기 때문에 환자는 더 이상 불필요하게 방사선에 피폭될 필요가 없다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레퍼런스 영상 생성 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 단계 S150에 대한 일 실시예의 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따라 생성된 레퍼런스 영상을 설명하기 위한 화면에 디스플레이된 영상에 대한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레퍼런스 영상 생성 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시술 전 영상의 촬영 범위를 결정하기 위한 레퍼런스 영상 생성 방법 및 그 장치를 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 피검자의 시술 전 영상 예를 들어, CT 영상 또는 MRI 영상 등의 촬영 범위(scan range)를 결정하기 위한 레퍼런스 영상을 시술 계획 수립용으로 촬영된 의료 영상 예를 들어, 3D CT 영상을 이용하여 생성하고, 이를 통해 피검자의 X선 노출 선량을 줄이며, 병변의 위치 등을 포함하는 다양한 정보를 사용자에게 직관적으로 제공하고자 하는 것이다. 이 때 본 명세서에서 표현된 '피검자'는 일반적으로 '환자'의 개념을 포함하는 용어이다. '피검자'는 반드시 질환을 앓고 있을 필요는 없으며, 시술의 대상자를 가리키는 용어로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레퍼런스 영상 생성 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 레퍼런스 영상 생성 방법은 환자 또는 피검자의 시술 계획을 수립하기 위해 제1 자세 예를 들어, 정면으로 누운 자세(supine position)로 촬영된 제1 의료 영상 예를 들어, plan CT를 수신한다(S110).

일반적으로, 피검자의 시술 계획을 수립하기 위한 의료 영상은 supine position으로 촬영하는데, 제1 의료 영상은 피검자의 수술 전 가까운 시기에 시술 계획을 수립하기 위해 촬영하는 영상으로, 피검자의 아픈 부위를 찾기 위해서 촬영하는 영상일 수도 있고 아픈 부위를 알고 있는 상태에서 병변의 위치나 크기를 확인하기 위해 촬영하는 영상일 수도 있다.

이 때, 수신되는 제1 의료 영상은 시술 계획을 수립하기 위해 촬영한 영상을 분석하여 얻어진 분석 결과를 포함하는 3D 의료 영상일 수 있으며, 3D 의료 영상은 3D 렌더링(rendering)을 수행한 결과로 생성된 3D 모델, 병변의 위치 정보, 시술 계획(시술 시 피검자 또는 환자의 위치 또는 자세, 방향(머리와 다리 방향, 얼굴과 등 방향 등) 등에 대한 정보를 포함) 등을 포함할 수 있다. 물론, 시술 계획에 포함된 시술 시 피검자의 자세는 병변의 위치, 탐침(needle)의 삽입 위치 등을 고려하여 결정될 수 있으며, 이 정보 이외에 시술과 관련된 피검자의 다양한 정보를 추가적으로 고려하여 결정될 수도 있는데, 이런 피검자의 자세는 시술자에 시술자에 의해 결정될 수 있다.

제1 의료 영상은 CT 영상 또는 MRI 영상 등 3차원 해부학적 모델을 형성할 수 있을 정도로 높은 해상도와 풍부한 3D 해부학적 정보를 가지고 있는 영상을 의미하며, 그러한 3D 해부학적 정보 자체를 의미할 수도 있다.

단계 S110에서 수신된 제1 의료 영상에 포함된 시술 계획 정보로부터 시술 시 피검자의 자세인 제2 자세를 추출 또는 결정한다(S120). 또는 시술 계획(operative plan)은 제1 의료 영상과 관련되어 별도의 루트로 얻어질 수도 있다. 즉, 제1 의료 영상을 통하여 임상의(clinician)가 시술 계획을 수립하거나 또는 임상의와 영상의학과 전문의(radiologist)가 협력하여 시술 계획을 수립할 수 있는데, 이러한 시술 계획 정보는 제1 의료 영상에 함께 포함되어 수신될 수도 있고, 제1 의료 영상과 관련된 정보로서 별도의 루트로 얻어질 수도 있다. 시술 계획 정보는 영상의학과 전문의 또는 임상의가 시술 시 환자가 취해야 할 자세 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어 환자의 피검 대상 병변이 환자의 등쪽에 가깝다면 누운 자세(supine position)보다는 엎드린 자세(prone position) 또는 옆으로 누운 자세(lateral position)이 바람직할 것이다.

단계 S120에서는 제1 의료 영상에 포함되었거나 제1 의료 영상에 관련된 시술 계획 정보로부터 제2 자세를 추출하거나 결정한다.

이 때, 시술 시 피검자의 제2 자세는 제1 의료 영상을 촬영할 때 피검자의 제1 자세와 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 즉, 제1 자세는 supine position일 수 있고, 제2 자세는 supine position, 엎드린 자세(prone position), 옆으로 누운 자세(lateral position), 비스듬하게 누운 자세 중 어느 하나의 자세일 수 있다.

단계 S120은 제1 의료 영상에 포함된 정보 중 피검자의 병변 위치와 탐침 삽입 위치 중 적어도 하나를 고려하여 시술 시 피검자의 제2 자세를 결정할 수 있다.

단계 S120에 의해 시술 시 피검자의 제2 자세가 결정되면 제1 의료 영상을 피검자의 제2 자세 방향으로 회전시키고, 제2 자세 방향으로 회전된 제1 의료 영상을 프로젝션(projection)하여 레퍼런스 영상을 생성한다(S130, S140). 좀 더 구체적으로는 제1 의료 영상에 의해 얻을 수 있는 3D 렌더링된 제1 의료 영상의 3D 모델을 제2 자세 방향으로 회전시키고, 제2 자세로 회전된 제1 의료 영상의 3D 모델을 제2 자세 방향에 대응하는 면으로 프로젝션함으로써, 피검자의 시술 전(pre-operative) 레퍼런스 영상을 생성한다. 즉, 제1 의료 영상은 모달리티에서 얻어지는 CT 슬라이스 셋(CT Slice Set) 또는 MRI 슬라이스 셋(MRI Slice Set)만을 의미하는 것은 아니고, CT 슬라이스 셋 또는 MRI 슬라이스 셋을 통하여 얻을 수 있는 해부학적 3D 정보(anatomical 3D information)를 의미할 수 있다.

이 때, 생성되는 레퍼런스 영상은 2D 영상으로, 제1 의료 영상에 포함된 병변 위치를 포함할 수도 있고, 피검자의 제2 자세에 대한 정보를 포함할 수도 있다. 물론, 레퍼런스 영상에 포함되는 정보는 상술한 정보로 한정되지 않으며 사용자에게 직관적으로 제공할 수 있는 다양한 정보를 포함할 수 있다.

단계 S140에서 생성되는 레퍼런스 영상은 시술 시의 피검자의 자세 즉, 제2 자세로 시술 전에 촬영되는 X선 영상인 스카우트 영상에 대응되는 영상으로, 스카우트 영상의 역할을 수행할 수 있으며, 실제 스카우트 영상과는 다른 방식에 의해 생성되기에 가상 스카우트 영상이라고 표현할 수도 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 레퍼런스 영상은 스카우트 영상에 대응되는 영상으로, 스카우트 영상을 생성하기 위해 X선을 피검자에게 직접 조사할 필요 없이 제1 의료 영상을 이용하여 생성되기 때문에 피검자의 X선 노출 선량을 줄일 수 있고, 레퍼런스 영상에 제1 의료 영상을 분석하여 얻어진 정보를 함께 표시하기 때문에 사용자에게 직관적인 다양한 정보를 제공할 수도 있다.

레퍼런스 영상은 해부학적 3D 모델의 장기(organ) 또는 골격의 외곽 경계가 2D 기준면에 투영된 외곽 경계선 영상, 최대 강도 투영 (MIP, maximum intensity projection) 영상, 최소 강도 투영 영상(minIP, minimum intensity projection) 영상 등의 형태로 구현될 수 있다. 또한 레퍼런스 영상은 관심대상 장기 또는 골격의 외곽 경계 또는 3차원 입체감을 가장 잘 표현할 수 있도록 선택된 영상 알고리즘에 의하여 구현될 수도 있다. 이 때 레퍼런스 영상은 둘 이상의 기초 영상 알고리즘의 중간 결과물에 가중치를 부여하여 혼합한 형태로 구현될 수도 있을 것이다.

단계 S140에 의해 레퍼런스 영상이 생성되면, 생성된 레퍼런스 영상을 이용하여 시술 전 제2 자세로 촬영될 의료 영상의 촬영 범위를 결정한다(S150).

여기서, 단계 S150은 1) 레퍼런스 영상에 포함된 피검자의 병변 위치를 기준으로 미리 결정된 범위를 촬영 범위로 결정할 수도 있고, 2) 피검자의 병변 위치와 병변 위치의 해부학적 특징을 고려하여 촬영 범위를 결정할 수도 있으며, 3) 병변 위치와 피검자의 인체로 탐침이 들어가는 위치(탐침이 인체와 접촉하여 침습하는 위치)를 포함하는 영역을 고려하여 촬영 범위를 결정할 수도 있고, 4) 시술 전 피검자의 스카우트 영상이 촬영된 경우 촬영된 피검자의 스카우트 영상과 레퍼런스 영상을 비교하여 촬영 범위를 결정할 수도 있다.

1)의 경우 미리 결정된 범위는 시술 종류, 피검자의 나이/성별/키/몸무게 등 피검자의 정보, 병변 위치 중 적어도 하나를 고려하여 정의된 범위일 수 있다. 예컨대, 시술 종류에 따라 촬영해야 되는 범위가 넓거나 좁을 수도 있고, 키가 큰 사람과 작은 사람의 촬영 범위가 달라질 수도 있다.

2)의 경우 병변이 위치한 장기 또는 몸통 부위를 고려하여 병변이 위치한 장기를 모두 포함하는 영역, 장기가 위치한 갈비뼈를 기준으로 갈비뼈의 범위로 촬영 범위를 결정할 수도 있는데, 장기의 특성을 고려하여 촬영 범위가 넓게 결정될 수도 있고 좁게 결정될 수도 있다. 예컨대, 병변이 간에 위치한 경우 간 모두를 포함한 주변의 일부 영역을 촬영 범위로 결정할 수도 있으며, 병변이 대장에 있는 경우 병변 위치를 기준으로 대장의 일부 구간만을 촬영 범위로 결정할 수도 있다.

3)의 경우 병변의 위치에 따라 탐침의 위치가 달라질 수 있기 때문에 병변의 위치와 탐침이 삽입되는 부분을 포함하는 영역과 1)에서의 미리 결정된 촬영 범위를 이용하여 촬영 범위를 결정할 수도 있으며, 탐침이 삽입되는 부분 뿐만 아니라 탐침이 병변까지 이동하는 영역을 모두 포함하도록 촬영 범위를 결정할 수도 있다.

4)의 경우를 이용하여 촬영 범위를 결정하는 과정은 도 3에 도시된 일 예와 같이, 시술 전(pre-OP) 촬영된 스카우트 영상을 수신하고, 수신된 시술 전 스카우트 영상과 레퍼런스 영상을 비교함으로써, 두 영상의 비교 결과에 기초하여 시술 전 피검자의 촬영 범위를 결정한다(S310 내지 S330). 여기서, 단계 S320과 S330은 레퍼런스 영상에 포함된 정보에 의해 결정된 상술한 1) 내지 3)의 촬영 범위와 시술 전 촬영된 스카우트 영상에 의해 결정된 상술한 1) 내지 3)의 촬영 범위를 비교하고, 두 비교 결과를 이용하여 두 촬영 범위를 모두 포함하는 범위를 촬영 범위로 결정할 수도 있으며, 두 촬영 범위 중 공통되는 촬영 범위만을 결정할 수도 있는데, 이에 대한 부분은 병변의 위치 또는 크기 변화 등을 고려하여 결정될 수 있다.

단계 S150에 의해 시술 전 피검자의 의료 영상 촬영 범위가 결정되면 결정된 의료 영상의 촬영 범위를 레퍼런스 영상에 디스플레이한다(S160).

이 때, 레퍼런스 영상에 디스플레이되는 정보는 시술 전 피검자의 촬영 범위(scan range) 뿐만 아니라 제1 의료 영상의 분석에 의해 검출된 병변의 위치를 포함할 수 있으며, 나아가 시술 시의 피검자의 자세(제2 자세)에 대한 정보, 피검자의 방향(머리와 다리 방향, 얼굴과 등의 방향) 정보를 레퍼런스 영상에 디스플레이할 수도 있고 별도의 영역에 디스플레이할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 레퍼런스 영상 생성 방법은 시술 전 영상 예를 들어, pre-OP CT 영상의 촬영 범위 결정 과정을 지원하기 위한 레퍼런스 영상을 시술 계획을 수립하기 위해 미리 촬영된 의료 영상 예를 들어, plan CT를 이용하여 생성함으로써, 환자 또는 피검자의 X선 노출 선량을 줄일 수 있고, 레퍼런스 영상에 병변의 위치, 시술 시 환자의 위치 또는 자세, 방향 등을 포함시킴으로써, 레퍼런스 영상을 통해 환자 또는 피검자의 시술 전 영상의 촬영 범위를 명확하게 결정할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방법은 시술 계획을 수립하기 위해 미리 촬영된 3D 모델을 이용하여 레퍼런스 영상을 생성하기 때문에 병변의 위치 등 촬영 범위를 결정하기 위한 다양한 정보를 사용자에게 직관적으로 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방법은 레퍼런스 영상과 시술 전 실제 촬영된 스카우트 영상을 이용하여 환자 또는 피검자의 시술 전 영상의 촬영 범위를 결정함으로써, 촬영 범위를 명확하게 결정할 수 있다.

이런 본 발명에 대해 도 2와 도 4를 참조하여 조금 더 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명에 따라 생성된 레퍼런스 영상을 설명하기 위한 화면에 디스플레이된 영상에 대한 일 예시도를 나타낸 것으로, 촬영 영상이 CT 영상인 것으로 한정하여 설명한다.

도 2와 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 방법은, 환자 또는 피검자의 시술 계획을 수립하기 위해 plan CT 영상(210)을 촬영하고, plan CT 영상을 분석하여 3D 렌더링을 수행한 결과로 생성된 3D 모델, 병변의 위치 정보, 시술 계획(시술 시 피검자 또는 환자의 위치 또는 자세, 방향(머리와 다리 방향, 얼굴과 등 방향 등) 등에 대한 정보를 포함) 등을 획득한다. 이 때, plan CT 영상은 누운 자세(supine)로 촬영될 수 있다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 누운 자세(supine)에서 촬영된 plan CT 영상의 분석을 통해 환자의 시술 시 자세가 도 4a에 도시된 엎드린 자세(prone)(410)로 결정되면 plan CT 영상(210)의 분석을 통해 획득된 피검자의 시술 시 자세인 엎드린 자세(prone)를 고려하여 plan CT 영상의 분석을 통해 획득된 3D 모델 즉, 누운 자세(supine)에서 촬영/획득된 도 4b의 3D 모델을 엎드린 자세(prone) 방향으로 180도 회전시켜 누운 자세 방향에 대응하는 면에 프로젝션함으로써, 레퍼런스 영상(reference image)(220)을 생성한다.

물론, plan CT 영상의 분석 결과 피검자의 시술 시의 자세가 옆으로 누운 자세(lateral)로 결정되면, 레퍼런스 영상은 도 4b의 3D 모델을 90도 또는 270도 회전시켜 프로젝션함으로써 생성될 수 있다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 생성된 레퍼런스 영상에는 병변의 위치에 대한 정보를 포함하는데, 레퍼런스 영상은 plan CT 영상의 3D 모델이 180도 회전된 상태로 생성되기 때문에 레퍼런스 영상에서의 병변 위치와 도 4b에 도시된 3D 모델에서의 병변 위치가 상이한 것을 알 수 있다.

도 4c에 도시된 레퍼런스 영상에는 시술 전 CT(pre-OP CT) 영상의 촬영 범위(scan range)(420)가 결정되어 디스플레이될 수 있는데, pre-OP CT 영상의 촬영 범위는 상술한 다양한 방법에 의해 결정될 수 있으며 도 2에 도시된 일 예와 같이, 시술 전(pre-OP)에 시술 시 자세와 동일한 자세에서 촬영된 스카우트 영상(240)과 레퍼런스 영상의 비교에 기초하여 결정될 수 있다.

Pre-OP CT 영상의 촬영 범위가 결정되면 피검자의 누운 자세로 결정된 촬영 범위에 해당하는 pre-OP CT 영상(230)을 촬영한다.

도 4c에 도시된 일 예와 같이, 사용자의 화면에는 시술 시 환자의 자세(a), plan CT 영상의 3D 모델(b), 촬영 범위와 병변 위치를 포함하는 레퍼런스 영상 뿐만 아니라 병변 위치(target position)에 대한 영상, 액시얼(axial)영상, 새지탈(sagittal) 영상이 함께 디스플레이될 수 있다. 물론, 도 4에서 레퍼런스 영상이 코로날(coronal) 영상에 대응되는 영상이기 때문에 액시얼(axial)영상, 새지탈(sagittal) 영상이 함께 디스플레이되었지만, 만약에 피검자의 시술 시 자세가 옆으로 누운 자세(lateral)로 결정되면 레퍼런스 영상이 새지탈 영상에 대응되기 때문에 레퍼런스 영상, 병변 위치에 대한 영상, 액시얼 영상, 코로날 영상이 함께 디스플레이될 수 있다.

또한, 필요에 따라 피검자가 눕는 방향을 별도로 디스플레이할 수도 있는데, 피검자의 눕는 방향은 탐침의 경로 계획에 의해 결정될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 방법은 피검자가 누운 자세(supine)로 촬영된 plan CT 영상의 분석 결과 병변이 등 쪽에 가까워 생검 때는 피검자가 엎드린 자세(prone) 또는 옆으로 누운 자세(lateral)로 촬영하는 것이 바람직하다고 결정되면, 레퍼런스 영상을 plan CT 영상으로부터 얻어진 3D 모델을 prone 또는 lateral 방향에 맞게 회전시킨 다음에 3D 모델을 레퍼런스 영상을 생성하기 위한 해당 방향으로 프로젝션하여 레퍼런스 영상을 생성함으로써, 피검자가 마치 엎드리거나 옆으로 누운 자세에서 직접 촬영한 것과 같은 스카우트 영상을 획득할 수 있다.

이런 본 발명에 따른 방법에 의해 생성된 레퍼런스 영상은 시술 전 영상의 스카우트 영상 대용으로 사용될 수도 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레퍼런스 영상 생성 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 장치(500)는 영상 수신부(510), 자세 결정부(520), 레퍼런스 영상 생성부(530), 촬영 범위 결정부(540) 및 디스플레이부(550)를 포함한다.

영상 수신부(510)는 시술 계획을 수립하기 위한 피검자의 제1 자세에서 촬영된 의료 영상을 수신한다.

이 때, 영상 수신부(510)는 피검자의 누운 상태로 촬영된 의료 영상을 수신할 수 있는데, 수신되는 의료 영상은 시술 계획을 수립하기 위해 촬영한 영상을 분석하여 얻어진 분석 결과를 포함하는 3D 의료 영상일 수 있다. 여기서, 3D 의료 영상은 3D 렌더링을 수행한 결과로 생성된 3D 모델, 병변의 위치 정보, 시술 계획(시술 시 피검자 또는 환자의 위치 또는 자세, 방향(머리와 다리 방향, 얼굴과 등 방향 등) 등에 대한 정보를 포함) 등을 포함할 수 있다.

자세 결정부(520)는 영상 수신부(510)로 수신된 의료 영상으로부터 피검자의 시술 시 자세를 결정한다.

이 때, 자세 결정부(520)는 수신된 의료 영상에 포함된 정보 중 피검자의 시술 시 자세를 추출함으로써, 피검자의 시술 시 자세를 결정할 수도 있고, 의료 영상에 포함된 정보 중 피검자의 병변 위치와 탐침 삽입 위치 중 적어도 하나를 고려하여 시술 시 피검자의 자세를 결정할 수도 있다.

레퍼런스 영상 생성부(530)는 자세 결정부(520)에 의해 결정된 피검자의 시술 시 자세(제2 자세)로 촬영된 영상의 촬영 범위를 결정하기 위한 레퍼런스 영상을 영상 수신부(510)로 수신된 의료 영상을 이용하여 생성한다.

이 때, 레퍼런스 영상 생성부(530)는 제1 자세로 촬영된 의료 영상의 분석을 통해 생성된 3D 모델을 제2 자세로 회전시킨 후 제2 자세로 회전된 3D 모델을 제2 자세에 대응하는 면 또는 제2 자세 방향으로 프로젝션하여 시술 시 피검자의 자세에 대응하는 레퍼런스 영상을 생성할 수 있다.

레퍼런스 영상 생성부(530)는 병변 위치, 제2 자세에 대한 정보를 포함하는 레퍼런스 영상을 생성할 수 있으며, 필요에 따라 시술 시 피검자의 방향에 대한 정보를 포함시켜 레퍼런스 영상을 생성할 수도 있다.

촬영 범위 결정부(540)는 레퍼런스 영상 생성부(530)에 의해 생성된 레퍼런스 영상을 이용하여 피검자의 시술 전 영상의 촬영 범위를 결정한다.

이 때, 촬영 범위 결정부(540)는 레퍼런스 영상에 포함된 피검자의 병변 위치를 기준으로 미리 결정된 범위를 촬영 범위로 결정할 수도 있고, 피검자의 병변 위치와 병변 위치의 해부학적 특징을 고려하여 촬영 범위를 결정할 수도 있으며, 병변 위치와 피검자의 인체로 탐침이 들어가는 영역을 포함하는 영역을 고려하여 촬영 범위를 결정할 수도 있고, 시술 전 피검자의 스카우트 영상이 촬영된 경우 촬영된 피검자의 스카우트 영상과 레퍼런스 영상을 비교하여 촬영 범위를 결정할 수도 있다.

디스플레이부(550)는 촬영 범위 결정부(540)에 의해 결정된 피검자의 시술 전 영상의 촬영 범위를 레퍼런스 영상에 디스플레이한다.

이 때, 디스플레이부(550)는 디스플레이를 제어하는 프로세서 또는 프로세서의 일부일 수도 있으며, 필요에 따라 디스플레이 화면을 함께 포함하는 구성일 수도 있다.

이 때, 디스플레이부(550)는 시술 전 피검자의 촬영 범위(scan range) 뿐만 아니라 제1 자세에서 촬영된 피검자의 의료 영상의 분석에 의해 검출된 병변의 위치를 레퍼런스 영상에 디스플레이할 수 있으며, 나아가 시술 시의 피검자의 제2 자세에 대한 정보, 피검자의 방향(머리와 다리 방향, 얼굴과 등의 방향) 정보를 레퍼런스 영상에 디스플레이할 수도 있고 별도의 영역에 디스플레이할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레퍼런스 영상 생성 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (14)

1. 피검자의 제1 자세에서 촬영된 제1 의료 영상을 수신하는 단계;
   상기 수신된 상기 제1 의료 영상으로부터 상기 피검자의 시술 시 자세인 제2 자세를 결정하는 단계; 및
   시술 전 상기 결정된 상기 제2 자세로 촬영될 영상의 촬영 범위를 결정하기 위한 레퍼런스 영상을 상기 제1 의료 영상을 이용하여 생성하는 단계
   를 포함하는 레퍼런스 영상 생성 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 자세를 결정하는 단계는
   상기 제1 의료 영상으로부터 상기 피검자의 병변 위치를 검출하고, 상기 검출된 상기 병변 위치, 시술 시의 탐침 삽입 위치 중 적어도 하나에 기초하여 상기 피검자의 상기 제2 자세를 결정하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 영상 생성 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 생성하는 단계는
   상기 제1 의료 영상을 상기 제1 자세 방향에서 상기 제2 자세 방향으로 회전시키고, 상기 제2 자세 방향으로 회전된 상기 제1 의료 영상을 상기 제2 자세에 대응하는 면에 프로젝션(projection)하여 상기 레퍼런스 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 영상 생성 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 생성된 상기 레퍼런스 영상을 이용하여 상기 촬영 범위를 결정하는 단계; 및
   상기 결정된 상기 촬영 범위를 상기 레퍼런스 영상에 디스플레이하는 단계
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 영상 생성 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 촬영 범위를 결정하는 단계는
   상기 레퍼런스 영상에 포함된 상기 피검자의 병변 위치를 기준으로 미리 결정된 범위를 상기 촬영 범위로 결정하거나, 상기 피검자의 상기 병변 위치와 상기 병변 위치의 해부학적 특징을 고려하여 상기 촬영 범위를 결정하거나, 상기 병변 위치와 상기 피검자의 인체로 탐침이 들어가는 영역을 포함하는 영역을 상기 촬영 범위로 결정하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 영상 생성 방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 촬영 범위를 결정하는 단계는
   상기 생성된 상기 레퍼런스 영상과 상기 시술 전 촬영된 상기 피검자의 스카우트(scout) 영상을 비교하여 상기 촬영 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 영상 생성 방법.
7. 제4항에 있어서,
   상기 디스플레이하는 단계는
   상기 레퍼런스 영상에 상기 피검자의 병변 위치 정보와 상기 제2 자세에 대한 정보 중 적어도 하나를 함께 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 영상 생성 방법.
8. 피검자의 제1 자세에서 촬영된 제1 의료 영상을 수신하는 영상 수신부;
   상기 수신된 상기 제1 의료 영상으로부터 상기 피검자의 시술 시 자세인 제2 자세를 결정하는 자세 결정부; 및
   시술 전 상기 결정된 상기 제2 자세로 촬영될 영상의 촬영 범위를 결정하기 위한 레퍼런스 영상을 상기 제1 의료 영상을 이용하여 생성하는 레퍼런스 영상 생성부
   를 포함하는 레퍼런스 영상 생성 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 자세 결정부는
   상기 제1 의료 영상으로부터 상기 피검자의 병변 위치를 검출하고, 상기 검출된 상기 병변 위치, 시술 시의 탐침 삽입 위치 중 적어도 하나에 기초하여 상기 피검자의 상기 제2 자세를 결정하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 영상 생성 장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 레퍼런스 영상 생성부는
    상기 제1 의료 영상을 상기 제1 자세 방향에서 상기 제2 자세 방향으로 회전시키고, 상기 제2 자세 방향으로 회전된 상기 제1 의료 영상을 상기 제2 자세에 대응하는 면에 프로젝션(projection)하여 상기 레퍼런스 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 영상 생성 장치.
11. 제8항에 있어서,
    상기 생성된 상기 레퍼런스 영상을 이용하여 상기 촬영 범위를 결정하는 촬영 범위 결정부; 및
    상기 결정된 상기 촬영 범위를 상기 레퍼런스 영상에 디스플레이하는 디스플레이부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 영상 생성 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 촬영 범위 결정부는
    상기 레퍼런스 영상에 포함된 상기 피검자의 병변 위치를 기준으로 미리 결정된 범위를 상기 촬영 범위로 결정하거나, 상기 피검자의 상기 병변 위치와 상기 병변 위치의 해부학적 특징을 고려하여 상기 촬영 범위를 결정하거나, 상기 병변 위치와 상기 피검자의 인체로 탐침이 들어가는 영역을 포함하는 영역을 상기 촬영 범위로 결정하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 영상 생성 장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 촬영 범위 결정부는
    상기 생성된 상기 레퍼런스 영상과 상기 시술 전 촬영된 상기 피검자의 스카우트(scout) 영상을 비교하여 상기 촬영 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 영상 생성 장치.
14. 제11항에 있어서,
    상기 디스플레이부는
    상기 레퍼런스 영상에 상기 피검자의 병변 위치 정보와 상기 제2 자세에 대한 정보 중 적어도 하나를 함께 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 영상 생성 장치.

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