KR101674462B1 - 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법 - Google Patents

3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 관한 것으로, 서로 연결되는 복수개의 다각형을 통해 표면이 형성되는 제1 혈관에 대한 혈관 메쉬 및 상기 제1 혈관으로부터 분기가 발생하여 분리된 제2 혈관에 대한 혈관 메쉬를 획득하는 혈관 메쉬 생성단계; 상기 제1 혈관에 대한 혈관 메쉬와 상기 제2 혈관에 대한 혈관 메쉬 사이에 중첩되는 영역을 처리하는 중첩영역 처리단계; 상기 중첩영역 처리단계를 통해 발생하는 상기 제1 혈관에 대한 혈관 메쉬와 상기 제2 혈관에 대한 혈관 메쉬 사이에 다각형을 생성함으로써 상기 제1 혈관에 대한 혈관 메쉬와 상기 제2 혈관에 대한 혈관 메쉬를 연결하는 혈관 메쉬 병합 단계;를 포함한다.

Description

3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법{METHOD FOR MERGING BLOOD VESSEL USING THREE DIMENSION TUBULAR MESHES}
본 발명은 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메쉬(Mesh)로 표현되는 혈관들을 병합하여 3차원 영상으로 표현할 수 있는 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 관한 것이다.
최근 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography:CT)와 자기공명영상(Magnetic Resonanace Imaging:MRI)와 같은 의료 영상기술의 고도화로 빠르게 움직이는 심장뿐만 아니라, 인체 내부의 다양한 부위에 대하여 삼차원 영상화가 가능해졌고, 의료 현장에서는 혈관 질환을 진단하기 위하여 이러한 영상 장비를 이용하여 혈관 조영술을 시행하고 있다.
혈관이 조영된 영상으로부터 관심 혈관을 영역화하는 과정은 혈관 협착에 기인한 질환의 정확한 진단과 치료방법을 결정하는데 매우 중요하다. 이는 혈관 영역화 작업을 수행하여 혈관의 중심 라인 및 직경과 같은 구조적 정보를 추출하고, 이것을 삼차원 볼륨 가시화(Volume Rendering) 또는 이차원 CPR(curved planar reformation)로 가시화하여 협착 부위와 크기를 측정할 수 있기 때문이다.
현재 주로 사용되는 상용 프로그램은 관심 혈관들을 분할 및 가시화하여 사용자가 쉽게 병변이 있는 위치를 확인함으로써 진단을 돕는다. 다만, 이러한 구조적 정보만으로는 혈관 질환에 대하여 정확한 진단을 할 수 없고, 최상의 치료 결과를 얻는 것도 불가하다. 가령, 관상 동맥에서 중등도의 애매한 협착(50~69% 협착)이 있는 경우, 충분한 혈액 공급이 잘 되는데 불필요한 시술로 인해 협착 부위로부터 떨어져 나온 물질이 뇌혈관으로 타고 들어가 혈관을 막음으로써 뇌경색 등의 다양한 합병증을 유발할 수 있다. 따라서, 이러한 경우, 혈류분획예비력(Fractional Flow Dynamics)을 이용한 침습적(invasive) 검사를 추가적으로 수행함으로써 충분한 혈류가 공급되는지를 확인하여 시술 여부를 결정해야 한다.
한편, 최근 혈관 영역화 결과로부터 표면 모델을 생성함으로써 혈관 구조적 정보의 렌더링 효율성의 증대뿐만 아니라 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 이용한 혈류 역학 시뮬레이션을 통해 혈관 내벽 전단 응력(Wall Shear Stress: WSS)과 혈관분획예비력과 같은 생리적 정보를 획득하여 오진 및 불필요한 시술로 인한 합병증을 줄이기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 여기서, 혈류 역학 시뮬레이션을 통해 예측된 생리적 정보의 정확성은 역학 계산 알고리즘뿐만 아니라 혈관이 얼마나 삼차원 표면 모델로 정확하게 표현되는 가에 따라 영향을 받는다.
현재 상용 프로그램들은 혈관(Foreground)과 혈관 외(Background)로 이진화된 영역화 결과로부터 가장 간단한 방법인 Marching cube 알고리즘을 이용하여 삼차원 혈관 메쉬를 구성한다. 하지만 Marching cube 알고리즘은 이산적인 공간에서의 변환 방식이기 때문에 혈관 내막의 경계를 정교하게 표현하기 어렵고 계단현상 등의 문제가 있어 역학 시뮬레이션에 사용하기 어렵다.
기타 논문들에 제시된 기법들은 혈관 트레킹(Vessel tracking) 또는 혈관 영역화 과정을 수행하면서 획득한 혈관의 중심좌표들과 노말 벡터, 경계좌표를 이용하여 단일 혈관을 구성한다. 그러나 분기된 혈관들을 단일 메쉬로 통합하는 부분에 대해서는 아직 미흡한 실정이다.
공개특허공보 제10-2008-0070361호
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 서로 분리된 2개 이상의 3차원 혈관 영상을 효과적으로 병합할 수 있는 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 서로 연결되는 복수개의 다각형을 통해 표면이 형성되는 제1 혈관에 대한 혈관 메쉬 및 상기 제1 혈관으로부터 분기가 발생하여 분리된 제2 혈관에 대한 혈관 메쉬를 획득하는 혈관 메쉬 생성단계; 상기 제1 혈관에 대한 혈관 메쉬와 상기 제2 혈관에 대한 혈관 메쉬 사이에 중첩되는 영역을 처리하는 중첩영역 처리단계; 상기 중첩영역 처리단계를 통해 발생하는 상기 제1 혈관에 대한 혈관 메쉬와 상기 제2 혈관에 대한 혈관 메쉬 사이에 다각형을 생성함으로써 상기 제1 혈관에 대한 혈관 메쉬와 상기 제2 혈관에 대한 혈관 메쉬를 연결하는 혈관 메쉬 병합 단계;를 포함하는 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 혈관 메쉬 생성단계에서, 상기 표면은 상기 제1 혈관 또는 상기 제2 혈관의 중심 좌표, 상기 중심좌표들의 노말 벡터 및 상기 제1 혈관 또는 상기 제2 혈관의 직경을 통해 결정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 중첩영역 처리단계는, 상기 제1 혈관의 혈관 메쉬를 형성하는 다각형과 상기 제2 혈관의 혈관 메쉬를 형성하는 다각형의 교차 여부를 검사하는 교차 검사단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 교차 검사단계에서 상기 제1 혈관의 혈관 메쉬를 형성하는 다각형과 상기 제2 혈관의 혈관 메쉬를 형성하는 다각형이 교차하는 경우, 상기 제1 혈관의 혈관 메쉬와 상기 제2 혈관의 혈관 메쉬로부터 상기 제1 혈관의 혈관 메쉬를 형성하는 다각형과 상기 제2 혈관의 혈관 메쉬를 형성하는 다각형이 교차하는 영역을 각각 제거하는 교차영역 제거단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 혈관 메쉬 병합 단계는, 상기 제1 혈관에서 상기 제2 혈관을 마주보는 면의 경계벡터 및 상기 제2 혈관에서 상기 제1 혈관을 마주보는 경계벡터를 확정하는 경계벡터 형성단계; 상기 제1 혈관의 경계벡터와 상기 제2 혈관의 경계벡터의 방향이 일치하도록 정렬하는 정렬단계; 상기 정렬단계를 통해 정렬된 상기 제1 혈관의 경계벡터와 상기 제2 혈관의 경계벡터 사이의 공간에 상기 제1 혈관과 상기 제2 혈관을 연결하는 복수개의 다각형을 생성하는 다각형 생성단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다각형 생성단계는, 상기 다각형이 형성되는 영역에 다각형이 3개 이상 형성가능할 경우 딜로니 알고리즘에 의해 다각형을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 실질적으로 삼차원 혈관 조영 영상으로부터 실제 혈관과 동일한 혈관 메쉬를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명을 통해 생성된 혈관 메쉬를 이용함으로써 진단의 정확성을 높이고, 치료 결과를 비교적 정확하게 예측할 수 있다.
또한, 본 발명을 통해 생성된 혈관 메쉬를 이용함으로써 불필요한 시술을 줄이고, 필수적인 시술만 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법을 개략적으로 도시한 순서도이고,
도 2는 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 혈관 메쉬 생성단계에서 획득한 2개의 혈관을 도시한 도면이고,
도 3 및 도 4는 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 혈관 메쉬 생성단계를 통해 생성된 혈관들을 단순결합한 결합 영상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 교차 검사단계를 수행하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 6(a)는 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 교차영역 제거단계를 수행한 제1혈관의 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 6(b)는 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 교차영역 제거단계를 수행한 제2혈관의 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 7은 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 교차영역 제거단계를 수행한 이후의 결합 영상을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 8은 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 정렬단계를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 9는 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 다각형 생성단계를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 10은 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법을 통해 형성된 최종 영상을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법(S100)은 서로 분기된 복수개의 3차원 혈관 영상들을 보다 정확하게 병합할 수 있는 방법으로서, 혈관 메쉬 생성단계(S110)와 중첩 영역 처리단계(S120)와 혈관 메쉬 병합단계(S130)를 포함한다.
도 2는 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 혈관 메쉬 생성단계에서 획득한 2개의 혈관을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 혈관 메쉬 생성단계(S110)는 제1 혈관(110)에 대한 혈관 메쉬 및 제2 혈관(120)에 대한 혈관 메쉬를 획득하는 단계이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 혈관(110)은 주혈관으로 마련되고, 제2 혈관(120)은 주혈관으로부터 분기가 발생하여 분리된 분리혈관으로 마련될 수 있다.
여기서, 제1 혈관(110)의 혈관 메쉬 및 제2 혈관(120)의 혈관 메쉬는 표면이 서로 연결되는 복수개의 다각형으로 마련되며, 본 발명의 일실시예에서는 삼각형으로 마련되나 이에 제한되지 않는다.
이러한 삼각형들의 혈관 메쉬는 1) 꼭지점(vertex)들의 집합, 2) 3개의 꼭지점들을 연결하여 형성되는 삼각형상의 면(face)들의 집합, 3) 삼각형상의 면 내에서 꼭지점들을 연결하는 모서리(edge)들의 집합으로 이루어진다.
한편, 본 발명의 일실시예에서 혈관 메쉬는 제1 혈관(110) 또는 제2 혈관(120)의 중심 좌표, 각각의 중심좌표들에서의 노말 벡터 및, 제1 혈관(110) 또는 제2 혈관(120)의 직경을 통해 결정된다.
더 자세히 설명하면, 본 발명의 일실시예 따른 혈관 메쉬 생성단계(S110)를 수행하기 이전에, 서로 병합되는 혈관들을 포함하는 3차원 혈관 조영 영상을 촬영하고, 이에 대한 혈관 트레킹(Vessel tracking)을 수행하여 각각의 혈관의 중심, 노말 벡터 및 직경에 대한 정보를 획득할 수 있다. 물론, 상기와 같은 방법 이외의 방법을 통해서도 이러한 정보를 획득할 수 있음은 당연하다.
더 정확하게 설명하면, 제1 혈관(110) 또는 제2 혈관(120)의 중심 좌표를 기준으로, 노말벡터를 이용하여 방향을 설정하고, 직경을 통해 단면적을 설정한다. 이에 따라, 각각의 중심좌표에서의 단면이 형성되고, 이를 연속적으로 연결하여 혈관 메쉬를 형성한다.
이러한 방식에 의해 제1 혈관(110)에 대한 혈관 메쉬 및 제2 혈관(120)에 대한 혈관 메쉬를 각각 형성할 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 혈관 메쉬 생성단계를 통해 생성된 혈관들을 단순결합 결합 영상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 또는 도 4를 참조하면, 제2 혈관(120)이 제1 혈관(110)으로부터 분기가 시작되는 것으로 인식하여 제2 혈관(120)에 대한 혈관 트래킹(vessel tracking)이 시작되므로, 도 4와 같이 제1 혈관(110)의 혈관 메쉬 내부에 제2 혈관(120)의 혈관 메쉬가 인입되어 연결될 수 있다.
이에 따라, 제1 혈관(110)의 혈관 메쉬와 제2 혈관(120)의 혈관 메쉬는 서로 중첩되는 영역인 중첩 영역(131)이 발생하는데 이러한 중첩 영역(131)에 의해 혈관 내막의 경계가 모호하게 되므로 통합된 혈관 메쉬를 생성하는데 어려움이 있다.
상기 중첩 영역 처리단계(S120)는 상술한 결합 영상(130)에서 중첩 영역(131)을 처리하는 단계로서, 교차 검사단계(S131)와 교차영역 제거단계(S132)를 포함한다.
상기 교차 검사단계(S121)는 제1 혈관(110)의 혈관 메쉬와 제2 혈관(120)의 혈관 메쉬를 이용하여 제1 혈관(110)의 혈관 메쉬를 이루는 삼각형과 제2 혈관(120)의 혈관 메쉬를 이루는 삼각형이 교차하는지 여부를 검사하는 단계이다.
도 5는 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 교차 검사단계를 수행하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 교차 검사단계(S121)는 삼각형 교차 검사를 통해 수행되는데, 삼각형 교차 검사를 통해 중첩되는 것으로 확인된 혈관 메쉬들의 삼각형상의 면(face)들은 후술할 교차영역 제거단계(S122)에서 모두 제거 상태로 표시한다.
이러한 삼각형 교차 검사에 대하여 자세히 설명하면, 판단 대상이 되는 2개의 삼각형(T1, T2)에 의해 형성되는 2개의 평면(P1, P2)을 결정한다.
여기서, 2개의 삼각형(T1, T2)은 다른 삼각형(T2, T1)에 의해 형성되는 평면(P2, P1)을 통과하지 않는다면, 2개의 삼각형(T1, T2)은 서로 교차할 수 없기 때문에 이를 먼저 판단한다.
한편, 2개의 삼각형(T1, T2)은 다른 삼각형(T2, T1)에 의해 형성되는 평면(P2, P1)을 통과하면 2개의 평면(P1, P2)이 교차하는 교차선(L)이 존재한다. 이러한 교차선(L)은 2개의 삼각형(T1, T2)과 교차하기 때문에 2개의 삼각형(T1, T2)은 각각 2개의 교차점((t1s, t1e),(t2s, t2e))을 형성한다.
여기서, 2개의 삼각형(T1, T2)이 서로 교차한다면, 두개의 교차점 t1s와 t2e 사이의 거리는 t1s와 t1e사이의 거리와 t2s와 t2e사이의 거리를 합한 것보다 작다.
한편, 상기 교차 검사단계(S121)는 상술한 삼각형 교차 검사로만 수행되는 것은 아니며, 주지한 다른 방법을 통해 결정할 수 있음은 당연하다.
도 6(a)는 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 교차영역 제거단계를 수행한 제1혈관의 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6(b)는 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 교차영역 제거단계를 수행한 제2혈관의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6(a) 및 도 6(b)를 참조하면, 상기 교차영역 제거단계(S122)는 상술한 교차 검사단계(S121)로부터 제1 혈관(110)의 혈관 메쉬와 제2 혈관(120)의 혈관 메쉬에 대한 결합 영상(130)에서 중첩 영역(131)이 존재하는 것으로 확인되는 경우, 이러한 결합 영상(130)으로부터 중첩 영역(131)을 제거하는 단계이다.
상술한 교차 검사단계(S121)를 통해 서로 중첩되는 삼각형상의 면들은 모두 제거 상태로 처리되고, 제1 혈관(110)의 혈관 메쉬 및 제2 혈관(120)의 혈관 메쉬들은 복수개의 면들로 분리되어 표현된다.
즉, 결합 영상(130)에서 제1 혈관(110) 측으로 인입되는 제2 혈관(120) 의 일부 혈관 메쉬는 제1 혈관(110)의 혈관 메쉬로부터 분리되어 제1 혈관(110)의 혈관 메쉬들과 연결이 끊어지며, 결합 영상(130)으로부터 제2 혈관(120) 측으로 인입되는 제1 혈관(110) 의 일부 혈관 메쉬는 제2 혈관(120)의 혈관 메쉬로부터 분리되어 제2 혈관(120)의 혈관 메쉬들과 연결이 끊어진다.
여기서, 제1 혈관(110)의 혈관 메쉬는 중첩 영역이 제거된 상태에서 남은 제1 혈관(110)의 혈관 메쉬 중에서 가장 큰 부위로 선정되며, 제2 혈관(120)의 혈관 메쉬는 중첩 영역이 제거된 상태에서 남은 제1 혈관(110)의 혈관 메쉬 중에서 가장 큰 부위로 선정된다.
도 7은 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 교차영역 제거단계를 수행한 이후의 결합 영상을 개략적으로 도시한 도면이다,
도 7을 참조하면, 상술한 교차 영역 제거단계(S122)를 완료한 상태의 결합 영상을 확인할 수 있다.
상기 혈관 메쉬 병합단계(S130)는 상술한 중첩 영역 처리단계(S120)를 통해 발생하는 제1 혈관(110)에 대한 혈관 메쉬 및 제2 혈관(120)에 대한 혈관 메쉬 사이의 공간에 다각형을 생성함으로써 제1 혈관(110)에 대한 혈관 메쉬와 제2 혈관(120)에 대한 혈관 메쉬를 연결하는 단계로서, 경계벡터 형성단계(S131)와 정렬단계(S132)와 다각형 형성단계(S133)를 포함한다.
상기 경계벡터 형성단계(S131)는 제1 혈관(110) 및 제2 혈관(120)의 경계벡터를 확정하는 단계이다.
여기서, 제1 혈관(110)의 경계벡터는 제1 혈관(110)에서 제2 혈관(120)을 마주보는 면의 경계를 나타내며, 제2 혈관(120)의 경계벡터는 제2 혈관(120)에서 제1 혈관(110)을 마주보는 면의 경계를 나타낸다.
더 자세히 설명하면, 상술한 중첩영역 처리단계(S120)를 통해 제거된 혈관 메쉬들과 남아있는 혈관 메쉬들 사이의 경계를 의미한다. 이를 확정하는 방법으로는 제거된 삼각형상의 면에 대하여 인접한 삼각형상의 면들을 검색하고, 검색 도중에 제거되지 않은 삼각형상의 면을 확인하면 제거된 삼각형상의 면과 제거되지 않은 삼각형상의 면 사이에 공유하는 2개의 꼭지점을 경계선 후보로 지정한다.
이와 같은 과정을 반복하는 동안, 또는 반복한 후, 경계선 후보로 지정된 2개의 꼭지점들 사이의 모서리들을 연결하여 경계벡터를 확정한다. 여기서, 확정되는 경계벡터는 방향성을 가지며, 방향성은 제거되지 않는 삼각형의 모서리 진행방향으로 결정될 수 있다.
한편, 상기와 같은 방법은 경계벡터 형성단계(S131)를 수행하는 하나의 방법으로서, 본 발명의 일실시예예가 상기와 같은 방법으로만 경계벡터 형성단계(S131)를 수행해야만 하는 것은 아니며, 다른 방법을 통해 이를 수행할 수 있는 것은 당연할 것이다.
도 8은 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 정렬단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 정렬단계(S132)는 제1 혈관(110)의 경계벡터와 제2 혈관(120)의 경계벡터의 방향성이 서로 일치하도록 제1 혈관(110)의 혈관 메쉬와 제2 혈관(120)의 혈관 메쉬를 정렬하는 단계이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 정렬단계(S132)에서는 제1 혈관(110) 또는 제2 혈관(120)에서 삼각형의 혈관 메쉬의 생성을 시작할 시작점을 설정하고, 각각의 경계선에서의 삼각형의 혈관 메쉬를 순차적으로 생성할 방향이 일치되도록 할 수 있다.
여기서, 시작점은 제1 혈관(110)의 경계벡터와 제2 혈관(120)의 경계벡터 사이의 거리가 최소가 되는 지점으로 설정될 수 있다.
도 9는 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법에 따른 다각형 생성단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 상기 다각형 생성단계(S133)는 상술한 정렬단계(S132)를 통해 정렬된 제1 혈관(110)의 혈관 메쉬와 제2 혈관(120)의 혈관 메쉬 사이의 공간에 다각형을 연속적으로 형성하여 제1 혈관(110)과 제2 혈관(120)을 연결하는 단계이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 각각의 경계선의 형성방향을 기준으로 연속하는 5개의 꼭지점을 선정하고 2차원 평면으로 지역적 근사화를 수행한다. 이후, 딜로니 알고리즘을 적용하여 제1 혈관(110)의 혈관 메쉬와 제2 혈관(120)의 혈관 메쉬 사이의 공간을 연결하는 메쉬를 형성한다.
여기서, 딜로니 알고리즘은 삼각형의 외접원 내에 다른 꼭지점이 포함되지 않도록 삼각형을 생성하는 알고리즘으로, 예각 삼각형의 형태로 삼각형상의 혈관 메쉬를 생성시킬 수 있다.
최종적으로, 남은 꼭지점의 개수가 4개인 경우, 3개의 삼각형상의 혈관 메쉬를 형성할 수 있는 경우에는 상술한 것과 같이 지역적 근사화를 수행한 후 딜로니 알고리즘을 통해 혈관 메쉬를 형성할 수 있으며, 남은 꼭지점의 개수가 3개 이하인 경우에는 지그재그 패턴으로 삼각형상의 혈관 메쉬를 형성할 수 있다.
도 10은 도 1에 따른 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법을 통해 형성된 최종 영상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 상기와 같은 방법을 통해 제1 혈관(110) 및 제2 혈관(120)을 연결하는 경우 인입되는 부분을 제거한 상태로 혈관 내막의 경계를 정교하게 표현할 수 있는 단일 메쉬로 통합할 수 있다.
이로 인해, 실질적으로 실제 혈관과 동일한 혈관을 영상화함으로써 진단의 정확성을 높일 수 있다. 또한, 치료 결과를 정확하게 예측함으로써 불필요한 시술을 최소화하면서 필요한 시술만을 수행할 수 있어 최소의 침습으로 최대의 치료 효과를 기대하는 의료 서비스의 질적 향상에 이바지할 수 있을 것이다.
한편, 상술한 본 개시의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 판독가능한 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 또는 변형할 수 있고, 그러한 수정례 또는 변형례들도 본 발명의 권리범위에 속한다고 볼 것이다.
S100: 3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법
S110: 혈관 메쉬 생성단계 S120: 중첩 영역 처리단계
S130: 혈관 메쉬 병합단계
110: 제1 혈관 120: 제2 혈관
130: 결합 영상 140: 최종 영상

Claims (7)

  1. 서로 연결되는 복수개의 다각형을 통해 표면이 형성되는 제1 혈관에 대한 혈관 메쉬 및 상기 제1 혈관으로부터 분기가 발생하여 분리된 제2 혈관에 대한 혈관 메쉬를 획득하는 혈관 메쉬 생성단계;
    상기 제1 혈관에 대한 혈관 메쉬와 상기 제2 혈관에 대한 혈관 메쉬 사이에 중첩되는 영역을 처리하는 중첩영역 처리단계;
    상기 중첩영역 처리단계를 통해 발생하는 상기 제1 혈관에 대한 혈관 메쉬와 상기 제2 혈관에 대한 혈관 메쉬 사이의 공간에 다각형을 생성함으로써 상기 제1 혈관에 대한 혈관 메쉬와 상기 제2 혈관에 대한 혈관 메쉬를 연결하는 혈관 메쉬 병합 단계;를 포함하고,
    상기 혈관 메쉬 병합 단계는,
    상기 제1 혈관에서 상기 제2 혈관을 마주보는 면의 경계벡터 및 상기 제2 혈관에서 상기 제1 혈관을 마주보는 경계벡터를 확정하는 경계벡터 형성단계; 상기 제1 혈관의 경계벡터와 상기 제2 혈관의 경계벡터의 방향이 일치하도록 정렬하는 정렬단계; 상기 정렬단계를 통해 정렬된 상기 제1 혈관의 경계벡터와 상기 제2 혈관의 경계벡터 사이의 공간에 상기 제1 혈관과 상기 제2 혈관을 연결하는 복수개의 다각형을 생성하는 다각형 생성단계;를 포함하고,
    상기 정렬단계는 상기 제1 혈관 또는 상기 제2 혈관에서 다각형의 혈관 메쉬의 순차적인 생성을 시작할 시작점을 설정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 시작점은 상기 제1 혈관의 경계벡터와 상기 제2 혈관의 경계벡터 사이의 거리가 최소가 되는 지점에 해당하는,
    3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 혈관 메쉬 생성단계에서,
    상기 표면은 상기 제1 혈관 또는 상기 제2 혈관의 중심 좌표, 상기 중심좌표들의 노말 벡터 및 상기 제1 혈관 또는 상기 제2 혈관의 직경을 통해 결정되는,
    3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중첩영역 처리단계는,
    상기 제1 혈관의 혈관 메쉬를 형성하는 다각형과 상기 제2 혈관의 혈관 메쉬를 형성하는 다각형의 교차 여부를 검사하는 교차 검사단계;를 포함하는,
    3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 교차 검사단계에서 상기 제1 혈관의 혈관 메쉬를 형성하는 다각형과 상기 제2 혈관의 혈관 메쉬를 형성하는 다각형이 교차하는 경우, 상기 제1 혈관의 혈관 메쉬와 상기 제2 혈관의 혈관 메쉬로부터 상기 제1 혈관의 혈관 메쉬를 형성하는 다각형과 상기 제2 혈관의 혈관 메쉬를 형성하는 다각형이 교차하는 영역을 각각 제거하는 교차영역 제거단계;를 더 포함하는,
    3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다각형 생성단계는,
    상기 다각형이 형성되는 영역에 다각형이 3개 이상 형성가능할 경우 딜로니 알고리즘에 의해 다각형을 형성하는,
    3차원 관형체의 표면 메쉬를 이용한 혈관 병합 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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