KR101662323B1 - 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치 및 이를 이용한 의료 영상 보정 방법 - Google Patents

의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치 및 이를 이용한 의료 영상 보정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101662323B1
KR101662323B1 KR1020100050556A KR20100050556A KR101662323B1 KR 101662323 B1 KR101662323 B1 KR 101662323B1 KR 1020100050556 A KR1020100050556 A KR 1020100050556A KR 20100050556 A KR20100050556 A KR 20100050556A KR 101662323 B1 KR101662323 B1 KR 101662323B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motion
movement
axis
medical imaging
controller
Prior art date
Application number
KR1020100050556A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110130968A (ko
Inventor
조장희
김영보
손영돈
김행근
이인원
Original Assignee
가천의과학대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가천의과학대학교 산학협력단 filed Critical 가천의과학대학교 산학협력단
Priority to KR1020100050556A priority Critical patent/KR101662323B1/ko
Priority to PCT/KR2011/002152 priority patent/WO2011149182A2/ko
Publication of KR20110130968A publication Critical patent/KR20110130968A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101662323B1 publication Critical patent/KR101662323B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/08—Auxiliary means for directing the radiation beam to a particular spot, e.g. using light beams
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1113—Local tracking of patients, e.g. in a hospital or private home
    • A61B5/1114—Tracking parts of the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1126—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb using a particular sensing technique
    • A61B5/1127—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb using a particular sensing technique using markers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6892—Mats
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5294—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving using additional data, e.g. patient information, image labeling, acquisition parameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/565—Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities
    • G01R33/56509—Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities due to motion, displacement or flow, e.g. gradient moment nulling
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Nuclear Medicine (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)

Abstract

본 개시에서는, 의료 영상 장치와 함께 사용될 수 있는 3축 움직임 추적 장치 및 이를 이용한 의료 영상 보정 방법이 개시된다. 3축 움직임 추적 장치는, 환자의 신체 부위에 부착되거나 그에 의해 보유된 움직임 표지를 서로 실질적으로 직교하는 세 축의 방향에서 각각 촬영하여 움직임 표지의 움직임을 각각 측정하도록 작동되는 3개의 카메라와, 상기 3개의 카메라와 접속되어 상기 측정된 움직임 표지의 움직임을 분석하여 상기 움직임 표지의 X축, Y축 및 Z축 방향으로의 병진 운동 및 회전 운동에 관한 분석 결과를 출력하도록 작동되는 컨트롤러를 포함한다. 또한, 상기 3축 움직임 추적 장치는 추가의 컨트롤러를 포함할 수 있고, 추가 컨트롤러는 상기 의료 영상 장치에 접속되어 상기 환자의 신체 부위를 스캔하도록 제어하고 상기 분석결과에 응답하여 상기 환자의 신체 부위를 스캔한 영상을 움직임 보정하도록 작동된다.

Description

의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치 및 이를 이용한 의료 영상 보정 방법 {Three-axis Motion Tracking Device for Medical Image Device and Method of Correcting Medical Image Using the Same}
본 발명은 의료 영상 장치와 함께 사용될 수 있는 3축 움직임 추적 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 의료 영상 장치의 사용시 환자의 움직임에 따라 나타날 수 있는 의료 영상의 왜곡을 보정하기 위한 3축 움직임 추적 장치 및 이를 이용한 의료 영상 보정 방법에 관한 것이다.
근래 의료분야에서는 각종 질병의 조기 진단 또는 수술을 목적으로 인체의 생체 조직에 대한 정보를 영상화하여 획득하기 위한 각종 영상 장치가 널리 이용되고 있다. 이러한 의료 영상 장치의 대표적인 예로는 자기공명 촬영장치(Magnetic Resonance Imaging), 양전자 방출 단층촬영장치(Positron Emission Tomography), X선 단층촬영장치(X-ray Computer Tomography) 등을 들 수 있다. 이들 장치는 각기 고유한 장점과 단점을 갖기 때문에 최근에 와서는 이러한 각각의 영상 장치를 통합한 PET-MRI, PET-CT와 같은 통합형 영상장치에 관한 연구개발도 많이 진행되고 있다.
한편, 이러한 의료영상장치는 기본적으로 촬영대상이 고정된 상태라는 가정하에 인체의 생체조직 정보를 전기신호로 획득한 후 이를 다시 영상으로 재구성하는 장치라는 점에서 공통된다. 따라서, 영상장치가 인체를 스캔하면서 신호를 획득하는 동안 인체의 움직임이 있으면 영상은 전체적 또는 부분적으로 영향을 받아 영상의 왜곡과 같은 오류를 일으키게 된다.
특히, 주파수 성분으로 신호를 획득하는 MRI의 경우에는 이러한 움직임이 영상 전체에 영향을 주게 되고, 하나의 영상을 얻는데 약 30분 정도의 시간을 필요로 하는 PET의 경우에도 이러한 움직임은 심각한 문제를 유발한다. 예를 들어, PET 영상 획득시 움직임에 의한 병변의 번짐은 병변의 부피를 과대하게 평가하거나 병변의 정도를 과소 평가하도록 하여 진단 결과를 바꾼다거나 수술시 종양조직을 과대 혹은 과소평가한 나머지 정상조직에 불필요한 피해를 끼칠 수 있다. 특히, 뇌수술의 전 단계로서 진행된 촬영에 있어서 나타날 수 있는 이러한 영상의 오류는 인체에 회복 불능의 피해를 가져올 수 있다는 점에서 더욱 심각한 문제가 된다. 따라서, 종래로부터 이러한 문제점을 해결하기 위한 여러 가지 방법들이 시도되어 왔다.
그 중 가장 대표적인 예로서, 영상을 획득하는 동안 인체의 움직임을 검출함으로써 왜곡된 영상을 보정하는 방안이 제안되어 있다. 이와 관련하여, 인체의 움직임을 검출하는 장치로서 압력센서, 온도센서 등과 같이 인체와 직접 접촉하여 움직임을 측정하거나, 레이저 변위 센서, 광학식 추적장치와 같이 비접촉식으로 인체의 움직임을 측정하는 장치가 연구 개발되고 있다.
이들 중, 업계에서는 광학식 추적장치가 현재 의료 영상에서의 움직임으로 인한 왜곡 제거를 위한 촬영중 인체의 움직임을 측정하는 데 가장 효과적이며 효율적인 것으로 받아들여지고 있다. 그러나, 이는 아직도 활발히 연구 중인 분야이며, 현재 상용화된 몇몇의 광학식 추적장치가 나왔으나 고도의 정확성 및 신뢰성을 요구하는 의료 분야에 널리 사용되기에는 정확성 등과 같은 여러 문제점들이 남아있는 실정이다. 예컨대, 종래 동일선상에 놓인 2개의 카메라를 이용하여 인체의 움직임을 측정하는 광학식 추적장치가 제안되어 있으나, 이러한 구조로는 인체의 움직임을 정확하고 신뢰성 있게 측정하는 데 한계가 있었다. 실례로 2개의 카메라를 이용한 경우, 2개의 카메라가 놓인 동일선상에 직교한 축 상에서의 움직임 측정이 다른 축에서의 움직임 측정보다 높은 오차를 보이는 단점이 있으며, 단층촬영기의 구경이 작은 경우의 적용에 어려움이 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 의료 영상 장치와 함께 사용될 수 있는 3축 움직임 추적 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 보다 구체적인 목적은 의료 영상 장치의 사용시 환자의 움직임에 따라 나타날 수 있는 의료 영상의 왜곡을 보다 정확하고 신뢰성 있는 방식으로 보정해 줄 수 있는 3축 움직임 추적 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 3축 움직임 추적 장치를 이용한 의료 영상 보정 방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치는, 환자의 신체 부위에 부착되거나 그에 의해 보유된 움직임 표지를 서로 실질적으로 직교하는 세 축의 방향에서 각각 촬영하여 움직임 표지의 움직임을 각각 측정하도록 작동되는 3개의 카메라와, 이 3개의 카메라와 접속되어 상기 측정된 움직임 표지의 움직임을 분석하여 상기 움직임 표지의 움직임을 각 3축에서의 병진(Translation) 운동 및 각 3축을 회전축으로 하는 회전(Rotation) 운동에 관한 분석결과, 즉 6개의 움직임 파라미터로 출력하도록 작동되는 컨트롤러를 포함한다.
또한, 상기 3축 움직임 추적 장치는 상기 분석결과에 응답하여 상기 환자의 신체 부위를 스캔한 영상을 움직임 보정하도록 작동되는 컨트롤러를 추가로 포함할 수 있다. 아울러, 상기 추가의 컨트롤러는 상기 의료 영상 장치에 접속되어 상기 환자의 신체 부위를 스캔하도록 제어할 수 있다.
상기 움직임 표지는 서로 실질적으로 직교하는 세 축에 놓여진 카메라가 효과적으로 표지의 움직임을 관찰할 수 있는 형태로 다면체 형상을 취할 수 있다. 본 발명의 그림에선 육면체 형상을 예로 들고 있다.
상기 3개의 카메라는 상기 움직임 표지의 움직임을 촬영하여, 매 시간에 촬영된 표지의 X축, Y축 및 Z축에서의 병진(수평) 운동 정도 및 각 축을 회전축으로 한 회전 운동 정도를 측정하도록 구성된다.
또한, 상기 움직임 표지는 스캔되는 환자의 신체 부위에 부착되거나 보유된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 3축 움직임 추적 장치를 이용하여 의료 영상을 보정하는 방법이 제공된다. 상기 영상 보정 방법은, 의료 영상이 스캔되는 환자의 신체 부위에 움직임 표지를 부착하거나 보유시키는 단계와, 상기 3축 움직임 추적 장치에 구비된 3개의 카메라를 상기 움직임 표지를 촬영하도록 이동시키는 단계와 - 상기 3개의 카메라는 상기 움직임 표지를 서로 실질적으로 직교하는 세 축의 방향에서 각각 촬영하여 움직임 표지의 움직임을 측정하도록 작동됨 -, 제1 컨트롤러가 상기 환자의 신체 부위를 스캔하라는 제1 신호를 상기 의료 영상 장치로 발행하는 단계와, 제2 컨트롤러가 상기 움직임 표지의 움직임을 촬영하라는 제2 신호를 상기 3개의 카메라로 발행하는 단계와, 상기 의료 영상 장치가 상기 제1 신호에 응답하여 상기 환자의 신체 부위를 스캔하여 스캔 영상을 출력하는 단계와, 상기 3개의 카메라가 상기 움직임 표지 영상을 각각 출력하는 단계와, 상기 제2 컨트롤러가 상기 움직임 표지 영상을 분석하여 분석 결과를 출력하고 상기 분석 결과를 상기 제1 컨트롤러로 전달하는 단계와, 상기 제1 컨트롤러가 상기 분석 결과에 기초하여 상기 스캔 영상을 움직임 보정하는 단계를 포함한다.
이상 설명 드린 본 발명의 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치는 의료 영상 장치의 사용시 환자의 움직임에 따라 나타날 수 있는 의료 영상의 왜곡을 종래에 비해 훨씬 정확하고 신뢰성 있는 방식으로 보정해 줄 수 있다. 또한, 이에 따라, 상기 3축 움직임 추적 장치와 함께 사용되는 의료 영상 장치는 종래에 비해 훨씬 정확하고 신뢰성 있는 의료 영상을 제공할 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치를 구성하는 3개의 카메라와 움직임 표지를 나타내는 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치가 사용되는 일 예로서 움직임 표지가 환자의 두부 부위에 부착되는 예를 도시한다.
도3은 본 발명에 따른 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치가 사용되는 다른 예로서 움직임 표지가 환자의 흉부 부위에 부착되는 예를 도시한다.
도4는 본 발명에 따른 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치에서 컨트롤러에 의해 움직임 표지의 움직임이 분석되는 모습을 도시한다.
도5는 본 발명에 따른 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치가 의료 영상 장치와 함께 이용되는 전체 모습을 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명에 따른 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치를 구성하는 3개의 카메라(12)와 움직임 표지(16)를 나타내는 사시도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 3축 움직임 추적 장치(10)는 3개의 카메라(12)와, 3개의 카메라(12)가 서로 실질적으로 직교하는 세 축, 예컨대 X축, Y축 및 Z축 상에 각각 배치되도록 이들을 지지하는 프레임(14)과, (도시되지 않은) 환자의 신체 부위에 부착되거나 보유되는 움직임 표지(16)를 포함한다.
3개의 카메라(12)는 움직임 표지(16)를 촬영하도록 배치되는데, 이 때 도1에 도시된 바와 같이 세 축이 직교하는 가상의 원점이 움직임 표지(16)의 중심에 놓이도록 배치된다. 물론 이는 이상적인 경우이고, 3개의 카메라(12)는 각 카메라에 대해 움직임 표지(16)가 촬영될 수 있는 형태로만 배치되면 된다. 이와 같이, 3개의 카메라(12)는 움직임 표지(16)를 서로에 대해 직교하는 3축의 방향에서 각각 촬영하여 움직임 표지의 움직임을 각각 측정하도록 작동된다.
일반적으로 고체성 부재의 움직임은 X축, Y축 및 Z축의 3축의 병진운동 및 회전운동, 즉 6개의 파라미터로 표현될 수 있고, 이는 하나의 카메라를 이용하여 측정될 수도 있다. 그러나, 하나의 카메라로 측정 가능한 6개의 파라미터 중 높은 정확성과 신뢰성을 갖는 파라미터는 2축의 병진운동과 1축의 회전운동뿐이다. 따라서, 3개의 카메라(12)가 위와 같이 배치된 본 발명에 따른 3축 움직임 추적 장치(10)는 6개의 파라미터 모두를 높은 정확성과 신뢰성으로 측정 가능하다.
본 발명에 따른 3축 움직임 추적 장치(10)는, 환자의 움직임이 의료 영상에 나쁜 영향을 줄 수 있는 임의의 의료 영상 장치와 함께 이용될 수 있다. 이러한 의료 영상 장치로는 (도1에 도시되어 있지 않은) 자기공명촬영장치(MRI), 양전자 방출 단층촬영장치(PET), X선 단층촬영장치(X-ray CT), 또는 이들이 복합된 임의의 의료 영상 장치일 수 있다.
카메라(12)는 CCD 카메라, 적외선 카메라 등 2차원 영상을 촬영할 수 있는 임의의 카메라로 구성될 수 있다.
움직임 표지(16)는 카메라(12)에 의해 움직임이 파악되기 용이한 형태 또는 표식을 갖도록 구성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 움직임 표지(16)는 다면체 형상을 가질 수 있으며, 본 발명의 그림에선 육면체 형상으로 구성되어 있다.
또한, 움직임 표지(16)는 의료 영상이 스캔되는 신체 부위의 움직임을 그대로 측정할 수 있는 곳에 부착되거나 보유되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 의료 영상이 스캔되는 부위가 환자의 두부인 경우는 두부의 상단 등에 표지를 부착함으로써, 표지의 움직임을 통해 두부의 움직임을 쉽게 측정가능하다. 도2는 의료 영상이 스캔되는 부위가 환자의 두부인 경우, 움직임 표지(16)가 환자의 두부에 부착된 예를 보여 준다. 이 때, 움직임 표지(16)는 환자의 두부에 단단히 부착되어 환자의 두부와 동일한 움직임을 갖는 것이 바람직하고, 이를 위해서는 임의의 공지된 부착 방법이 이용될 수 있다. 도2에서 3축 움직임 추적 장치(10)는 도시되지 않은 의료 영상 장치에 이동 가능하게 장착되어 움직임 표지(16)를 촬영하도록 이동되어 있다.
3축 움직임 추적 장치(10)를 의료 영상 장치에 이동 가능하게 장착하는 구성은 임의의 공지된 방법에 의해 구현 가능하다. 예를 들어, 3축 움직임 추적 장치(10)는 링크, 모터 및 소정의 제어장치 등을 이용하여 의료 영상 장치 내에서 이동 가능하도록 장착될 수 있고, 임의의 원하는 위치에서 움직임 표지(16)의 촬영을 위해 멈추도록 구성될 수 있다.
도3은 의료 영상이 스캔되는 부위가 환자의 흉부인 경우, 움직임 표지(16)가 환자의 흉부에 부착된 예를 보여 준다. 도2에 도시된 예와 유사한 방식으로, 움직임 표지(16)는 환자의 흉부에 단단히 부착되어 있고, 3축 움직임 추적 장치(10)는 도시되지 않은 의료 영상 장치 내에서 움직임 표지(16)를 촬영하도록 이동되어 있다.
도2 및 도3에서는 움직임 표지가 각각 환자의 두부와 흉부에 부착된 모습을 도시하고 있으나 이는 예시에 불과하고 본 발명은 이에 한정되지 않고 움직임 표지가 의료 영상 장치에 의해 스캔되는 환자의 임의의 신체 부위에 부착되는 것을 포괄한다.
본 발명에 따른 3축 움직임 추적 장치(10)에서는 도4에 도시된 바와 같이 3개의 카메라(12a, 12b, 12c)가 움직임 분석용 컨트롤러(7)에 접속되도록 구성된다. 컨트롤러(7)는 3개의 카메라(12a, 12b, 12c)에서 촬영된 움직임 표지 영상 신호를 수신하고 이에 따라 움직임 표지(16)의 움직임을 분석하도록 구성될 수 있다.
도4에 도시된 3개의 카메라는 각각 가상의 X축, Y축 및 Z축 상에 놓인 제1 카메라(12a), 제2 카메라(12b) 및 제3 카메라(12c)일 수 있다. 제1 카메라(12a)는 주로 움직임 표지(16)의 X축 방향 회전운동과, Y축 및 Z축 방향의 병진운동을 파악하는 기능을 담당한다. 또한, 제2 카메라(12b)는 주로 움직임 표지(16)의 Y축 방향 회전운동과, X축 및 Z축 방향의 병진운동을 파악하는 기능을 담당한다. 한편, 제3 카메라(12c)는 주로 움직임 표지(16)의 Z축 방향 회전운동과, X축 및 Y축 방향의 병진운동을 파악하는 기능을 담당한다.
이와 같이 제1 내지 제3 카메라(12a, 12b, 12c)에 의해 파악된 움직임 표지(16)의 회전 및 병진운동에 관한 정보는 세 개의 경로를 통해 움직임 분석용 컨트롤러(7)의 영상획득카드(17)로 보내진다. 영상획득카드(17)에서는 위 획득된 정보를 소정의 움직임 분석 알고리즘에 의하여 분석하고, 최종적으로는 6개의 파라미터를 포함하는 분석결과를 제공할 수 있다. 6개의 파라미터는 X축, Y축 및 Z축 방향의 회전운동 및 병진운동일 수 있다.
도5는 본 발명에 따른 3축 움직임 추적 장치(10)가 의료 영상 장치(20)와 함께 이용되는 전체 모습의 일 예를 사시도로 나타낸 것이다.
도5에서 환자(30)는 지지대(40) 상에 눕혀진 상태로 의료 영상 장치(20)에 의해 두부가 스캔된다. 두부가 스캔되는 동안 두부가 움직이는 것은 두부의 스캔 영상에 좋지 않은 영향을 끼치므로 두부의 움직임을 추적하고 이를 기초로 두부의 스캔 영상을 보정할 필요가 있다. 이를 위해, 본 발명에 따르면, 3축 움직임 추적 장치(10)가 제공된다. 3축 움직임 추적 장치(10)는 3개의 카메라(12)를 지지하는 프레임(14)과, 의료 영상 장치(20)에 접속되어 환자의 두부를 스캔하도록 제어하는 제1 컨트롤러(5)와, 3개의 카메라(12)와 접속되어 촬영된 3개의 움직임 표지 영상을 분석하여 6개의 움직임 파라미터를 출력하도록 작동되는 제2 컨트롤러(7)를 포함한다.
3개의 카메라(12)는 환자의 신체 부위에 부착되거나 그에 의해 보유된 움직임 표지(16)를 가상의 X축, Y축 및 Z축 방향에서 각각 촬영하여 움직임 표지의 움직임을 각각 측정하도록 작동된다. 즉, 3개의 카메라(12)는 움직임 표지(16)의 움직임을 X축, Y축 및 Z축 방향으로의 병진 운동 및 회전 운동으로 출력할 수 있도록 표지를 촬영하도록 구성된다. 또한, 프레임(14)은 가상의 X축, Y축 및 Z축이 교차하는 가상의 원점이 움직임 표지(16) 상에 배치되도록 조정될 수 있다.
한편, 제1 컨트롤러(5)는 제2 컨트롤러(7)와 접속되어 제2 컨트롤러(7)의 분석결과에 응답하여 환자의 신체 부위를 스캔한 영상을 움직임 보정하도록 작동될 수 있다. 일 예로, 제1 컨트롤러(5)는 제2 컨트롤러(7)로부터 전달된 움직임 파라미터에 맞추어 의료 영상 장치(20)가 환자의 신체 부위를 스캔하는 동안의 좌표축을 상기 파라미터와 같은 방향 및 정도로 이동시키거나 회전시켜 마치 환자가 전혀 움직이지 않은 것처럼 스캔하도록 제어하는 형태로 구현될 수 있다.
또한, 제1 컨트롤러(5)에 의한 상기 스캔 영상의 움직임 보정은 의료 영상 장치(20)가 환자의 신체 부위를 스캔하는 동안 이루어질 수도 있고 스캔이 완료된 이후에 이루어질 수도 있다.
의료 영상 장치(20)는 자기공명 촬영장치(MRI), 양전자 방출 단층촬영장치(PET), X선 단층촬영장치(X-ray CT), 또는 이들이 복합된 임의의 의료 영상 장치일 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 의료 영상 장치(20)를 이용하여 환자의 생체정보를 획득하는 동안, 환자의 움직임을 보다 정밀하고 신뢰성 있는 방식으로 추적할 수 있다. 또한, 추적된 정보가 제2 컨트롤러(7)에서 분석되고 제1 컨트롤러(5)로 전달됨으로써 환자의 움직임에 따른 화상의 왜곡을 충실하게 보정할 수 있게 되어 의료 영상 장치는 종래에 비해 훨씬 정확하고 신뢰성 있는 의료 영상을 제공할 수 있다.
이하에서는, 도5에 기초하여 본 발명의 일 실시예에 따른, 3축 움직임 추적 장치를 이용한 의료 영상 보정 방법의 일 예를 구체적으로 설명한다.
우선, 의료 영상을 얻기 위해 의료 영상 장치(20)에 의해 스캔되는 환자의 신체 부위에 움직임 표지(16)가 공지된 부착 방식에 의해 단단히 부착되거나 보유된다. 도5는 움직임 표지(16)가 환자의 두부에 부착된 예를 도시하고 있다. 다음으로, 3개의 카메라(12)가 움직임 표지(16)를 촬영하도록 3개의 카메라(12)를 지지하는 프레임(14)이 의료 영상 장치(20) 내에서 이동된다. 이 때, 3개의 카메라(12)는 움직임 표지(16)를 서로 실질적으로 직교하는 세 축의 방향에서 각각 촬영하여 움직임 표지 영상을 각각 출력하도록 작동된다. 따라서, 3개의 카메라(12)를 지지하는 프레임(14)을 움직임 표지(16) 쪽으로 이동시킬 때에는 3개의 카메라(12)가 놓인 가상의 X축, Y축 및 Z축이 교차하는 가상의 원점이 움직임 표지(16)의 중심에 놓이도록 하는 것이 바람직하다. 그러나, 이는 이상적인 경우이고, 상기 가상의 원점은 움직임 표지(16) 상에 놓이는 것으로 충분하다. 즉, 3개의 카메라(12)는 각 카메라에 대해 움직임 표지(16)가 촬영될 수 있는 형태로만 배치되면 된다.
이어서, 의료 영상 장치(20)에 접속된 제1 컨트롤러(5)가 환자의 신체 부위를 스캔하라는 신호(1)를 의료 영상 장치(20)로 발행한다. 이와 동시에 제1 컨트롤러(5)는 제2 컨트롤러(7)로 신호(11)를 보내고, 이에 따라 3개의 카메라(12)와 접속된 제2 컨트롤러(7)는 움직임 표지(16)의 움직임을 촬영하라는 신호(111)를 3개의 카메라(12)로 발행한다.
이에 따라, 의료 영상 장치(20)는 신호(1)에 응답하여 환자의 신체 부위를 스캔하여 스캔 영상을 출력하고, 출력된 스캔 영상은 신호(2)를 통해 제1 컨트롤러(5)로 전달된다. 또한, 3개의 카메라(12)는 움직임 표지 영상을 각각 출력하고, 출력된 움직임 표지 영상은 신호(22)를 통해 제2 컨트롤러(7)로 전달된다. 이어서, 제2 컨트롤러(7)는 움직임 표지 영상을 분석하여 분석 결과를 출력한다. 분석 결과는 6개의 파라미터, 즉 움직임 표지(16)의 X축, Y축 및 Z축 방향의 회전운동 및 병진운동으로 표시될 수 있고, 이에 관한 정보는 신호(3)을 통해 제2 컨트롤러(7)로부터 제1 컨트롤러(5)로 전달된다. 제1 컨트롤러(5)에서는 이러한 분석결과를 바탕으로 소정의 알고리즘에 따라 환자 신체 부위의 스캔이 진행되는 동안 발생한 환자의 임의의 움직임에 따른 스캔 영상의 움직임 또는 왜곡을 보정한다.
예를 들어, 환자 두부의 스캔이 진행되는 동안, 스캔이 시작된 지 1분이 경과된 시점에서 3개의 카메라(12)를 통해 환자 두부가 X축의 양의 방향으로 2cm 병진운동, Y축의 음의 방향으로 1cm 병진운동, Z축 방향으로 10도만큼 회전 이동하는 것이 측정되었다면, 환자 두부를 촬영하는 동안의 좌표축을 이러한 병진 및 회전운동과 같은 방향 및 정도로 이동시키거나 회전시켜 마치 환자가 전혀 움직이지 않은 것처럼 보정할 수 있다. 이러한 스캔 영상의 움직임 보정은 스캔이 진행되는 동안 또는 스캔이 종료된 후 소정의 알고리즘에 따라 이루어질 수 있다. 본 발명에 의하면, 이러한 구성에 의해 정확하고 신뢰성 높은 스캔 영상을 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 기술적 사상을 구체적인 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 상기 구체적인 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니고, 단지 본 발명을 보다 이해하기 쉽도록 하기 위한 예에 불과하다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형, 변경 및 치환 등을 본 발명에 가할 수 있음은 자명하다.
5: 제1 컨트롤러
7: 제2 컨트롤러
10: 3축 움직임 추적 장치
12: 카메라
12a: 제1 카메라
12b: 제2 카메라
12c: 제3 카메라
14: 프레임
16: 움직임 표지
17: 영상 획득 카드
20: 의료 영상 장치
30: 환자
40: 지지대

Claims (12)

  1. 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치로서,
    상기 의료 영상 장치에 접속되어 환자의 신체 부위를 스캔하도록 제어하며, 제2 컨트롤러의 분석 결과에 응답하여 상기 스캔한 영상을 움직임 보정하도록 상기 의료 영상 장치를 제어하는 제1 컨트롤러와,
    상기 환자의 신체 부위에 부착되거나 그에 의해 보유된 움직임 표지를 서로 직교하는 세 축의 방향에서 각각 촬영하여, 상기 움직임 표지의 움직임을 각각 측정하도록 작동되는 3개의 카메라와,
    상기 3개의 카메라와 접속되어 상기 측정된 움직임 표지의 움직임을 분석하여 상기 움직임 표지의 제1축 방향으로의 병진 운동과 제2축 및 제3축 방향으로의 회전 운동에 관한 분석 결과를 출력하도록 작동되는 상기 제2 컨트롤러
    를 포함하는 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 움직임 표지는 다면체 형상인, 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 움직임 표지는 육면체 형상인, 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 움직임 표지는 상기 환자의 스캔되는 신체 부위에 부착되거나 보유되는, 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치.
  6. 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치를 이용하여 의료 영상을 보정하는 방법으로서,
    상기 3축 움직임 추적 장치에 구비된 3개의 카메라를, 의료 영상이 스캔되는 환자의 신체 부위에 부착하거나 그에 의해 보유된 움직임 표지를 촬영하도록 이동시키는 단계와 - 상기 3개의 카메라는 상기 움직임 표지를 서로 직교하는 세 축의 방향에서 각각 촬영하여 움직임 표지 영상을 각각 출력하도록 구성됨 -,
    제1 컨트롤러가 상기 환자의 신체 부위를 스캔하라는 제1 신호를 상기 의료 영상 장치로 발행하는 단계와,
    제2 컨트롤러가 상기 움직임 표지의 움직임을 촬영하라는 제2 신호를 상기 3개의 카메라로 발행하는 단계와,
    상기 의료 영상 장치가 상기 제1 신호에 응답하여 상기 환자의 신체 부위를 스캔하여 스캔 영상을 출력하는 단계와,
    상기 3개의 카메라가 상기 움직임 표지 영상을 각각 출력하는 단계와,
    상기 제2 컨트롤러가 상기 움직임 표지 영상을 분석하여 상기 움직임 표지의 제1축 방향으로의 병진 운동과 제2축 및 제3축 방향으로의 회전 운동에 관한 분석 결과를 출력하고 상기 분석 결과를 상기 제1 컨트롤러로 전달하는 단계와,
    상기 제1 컨트롤러가 상기 제2 컨트롤러의 분석 결과에 기초하여 상기 스캔 영상을 움직임 보정하도록 상기 의료 영상 장치를 제어하는 단계를 포함하는 의료 영상 보정 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 움직임 표지는 다면체 형상인, 의료 영상 보정 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 움직임 표지는 육면체 형상인, 의료 영상 보정 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3개의 카메라는 상기 움직임 표지의 X축, Y축 및 Z축 방향으로의 병진 운동 및 회전 운동을 촬영하는, 의료 영상 보정 방법.
  10. 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치로서,
    상기 의료 영상 장치에 접속되어 환자의 신체 부위를 스캔하도록 제어하며, 제2 컨트롤러의 분석결과에 응답하여 상기 환자의 신체 부위를 스캔한 영상을 움직임 보정하도록 상기 의료 영상 장치를 제어하는 제1 컨트롤러와,
    상기 환자의 신체 부위에 부착되거나 그에 의해 보유된 움직임 표지를 서로 직교하는 세 축의 방향에서 각각 촬영하여, 상기 움직임 표지 영상을 각각 출력하도록 작동되는 3개의 카메라를 지지하는 프레임과,
    상기 3개의 카메라와 접속되어 상기 촬영된 3개의 움직임 표지 영상을 분석하여 상기 움직임 표지의 제1축 방향으로의 병진 운동과 제2축 및 제3축 방향으로의 회전 운동에 관한 분석결과를 출력하도록 작동되는 상기 제2 컨트롤러를 포함하고,
    상기 프레임은 상기 세 축이 교차하는 가상의 원점이 상기 움직임 표지 상에 배치되도록 조정 가능한, 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치.
  11. 삭제
  12. 제1항 또는 제10항에 있어서, 상기 의료 영상 장치는 자기공명 촬영장치(MRI), 양전자 방출 단층촬영장치(PET), X선 단층촬영장치(X-ray CT), 또는 이들이 복합된 의료 영상 장치인, 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치.

KR1020100050556A 2010-05-28 2010-05-28 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치 및 이를 이용한 의료 영상 보정 방법 KR101662323B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100050556A KR101662323B1 (ko) 2010-05-28 2010-05-28 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치 및 이를 이용한 의료 영상 보정 방법
PCT/KR2011/002152 WO2011149182A2 (ko) 2010-05-28 2011-03-29 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치 및 이를 이용한 의료 영상 보정 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100050556A KR101662323B1 (ko) 2010-05-28 2010-05-28 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치 및 이를 이용한 의료 영상 보정 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110130968A KR20110130968A (ko) 2011-12-06
KR101662323B1 true KR101662323B1 (ko) 2016-10-04

Family

ID=45004499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100050556A KR101662323B1 (ko) 2010-05-28 2010-05-28 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치 및 이를 이용한 의료 영상 보정 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101662323B1 (ko)
WO (1) WO2011149182A2 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101993384B1 (ko) 2012-10-24 2019-06-26 삼성전자주식회사 환자의 자세 변화에 따른 의료 영상을 보정하는 방법, 장치 및 시스템
WO2016139347A1 (en) 2015-03-04 2016-09-09 3Shape A/S A system and method for increasing the accuracy of a medical imaging device
KR101698850B1 (ko) * 2016-04-15 2017-01-23 연세대학교 산학협력단 의료 영상 장치 및 그의 영상 보정 방법
DE102018218057A1 (de) * 2018-10-22 2020-04-23 Siemens Healthcare Gmbh Überwachen eines Patienten in einer Magnetresonanzanlage
US20220414934A1 (en) * 2019-11-21 2022-12-29 Banyan Technologies AG Method for Obtaining a Spatial Pattern of an Anatomical Structure of a Subject, Related System and Markers
ES2921430T3 (es) * 2020-04-28 2022-08-25 See Through S R L Sistema de imágenes médico o dental con compensación de movimiento

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007512854A (ja) 2003-04-28 2007-05-24 ブラッコ イメージング ソチエタ ペル アチオニ 手術用ナビゲーションシステム（カメラプローブ）
WO2010048160A2 (en) 2008-10-20 2010-04-29 The Johns Hopkins University Environment property estimation and graphical display

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100349338B1 (ko) * 1999-03-29 2002-08-21 홍정화 인체의 3차원 운동을 촬영하여 정형외과적 질환을 진단하는 진단시스템
KR100608997B1 (ko) * 2002-08-26 2006-08-09 한국과학기술연구원 턱 운동 측정장치 및 측정방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007512854A (ja) 2003-04-28 2007-05-24 ブラッコ イメージング ソチエタ ペル アチオニ 手術用ナビゲーションシステム（カメラプローブ）
WO2010048160A2 (en) 2008-10-20 2010-04-29 The Johns Hopkins University Environment property estimation and graphical display

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011149182A3 (ko) 2012-01-19
WO2011149182A2 (ko) 2011-12-01
KR20110130968A (ko) 2011-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105792748B (zh) 光学运动跟踪系统与磁共振成像扫描仪之间的坐标变换的确定
US20200305986A1 (en) Devices, systems and methods for natural feature tracking of surgical tools and other objects
KR101662323B1 (ko) 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치 및 이를 이용한 의료 영상 보정 방법
ES2569411T3 (es) Sistema de seguimiento de movimiento para imágenes adaptativas en tiempo real y espectroscopia
JP4822634B2 (ja) 対象物の案内のための座標変換を求める方法
EP3288465B1 (en) In-device fusion of optical and inertial positional tracking of ultrasound probes
US9241657B2 (en) Medical image registration using a rigid inner body surface
KR101809291B1 (ko) 화상 분석을 이용한 정형외과적 고정
JP2011194241A (ja) Ｍｒ撮像スキャンパラメータの自動算定のためのシステム及び方法
US11805969B2 (en) Biological information measuring apparatus, biological information measurement method, and recording medium
JP2008216089A (ja) 被験体の３次元的位置及び向き測定装置
JP2003117010A (ja) 放射線治療装置、並びにプログラム及び該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
WO2001057805A2 (en) Image data processing method and apparatus
JP7207138B2 (ja) 生体情報計測システムおよび生体情報計測用プログラム
CN107843863B (zh) 基于3d形貌测量的磁共振成像矫正方法、装置及设备
JP5624328B2 (ja) 医用画像診断装置および画像処理装置
JP2022505955A (ja) 画像装置のための空間的位置合わせ方法
CN115908121B (zh) 内窥镜配准方法及装置和标定系统
EP4295775A1 (en) Patient monitoring during a scan
EP4295774A1 (en) Patient monitoring during a scan
EP3915480A1 (en) Patient motion compensation using actuators
CN112102469A (zh) 三维建模系统、扫描系统及其控制方法
Kyme et al. An optical tracking system for motion correction in small animal pet
CN118121331A (zh) 植入装置定位方法及装置、存储介质、终端设备
CN115299971A (zh) 一种屏息训练方法、系统和存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190827

Year of fee payment: 4