KR101838626B1 - 디지털유방단층합성법 영상을 이용한 유방조영술영상 합성장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디지털유방단층합성법 영상을 이용한 유방조영술영상 합성장치 및 그 방법이 개시된다. X선 검출기로부터 영상데이터를 수신받는 입력부 및 상기 수신된 영상데이터를 전처리과정으로 디지털유방단층합성법(digital breast tomosynthesis) 영상을 생성하고, 상기 생성된 디지털유방단층합성법 영상으로부터 전방투사(forward projection) 영상 및 최대강도투사(maximum intensity projection) 영상을 생성하며, 상기 생성된 전방투사 영상에 저역필터를 적용하고, 상기 생성된 최대강도투사 영상에 고역필터를 적용하는 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 유방조영술영상 합성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디지털유방단층합성법 영상을 이용한 유방조영술영상 합성장치 및 그 방법에 관한 것이다.
현재 유방조영술(mammography)이나 디지털유방단층합성법(digital breast tomosynthesis)을 이용하여 유방내의 암조직을 검출하는 기술이 이용되고 있다. 특히, 기존의 유방조영술의 단점을 극복하고자 디지털유방단층합성법이 개발되었으며, 대상체에 대한 복수의 영상들을 수집하여 위치에 따른 단층 영상들을 생성할 수 있다.
하지만 아직 의사들은 유방조영술 영상을 이용하여 질병 유무를 판독했기 때문에 정량적 및 정성적 차이로 인해 디지털유방단층합성법을 통해 생성된 영상으로 정확한 판독이 어려운 실정이다
또한 환자에 미치는 방사선량도 고려해야 하기 때문에 디지털유방단층합성법과 유방조영술 둘 다 찍기에는 무리가 있다. 그러므로 이 상항을 극복하기 위해 많은 연구들이 진행되고 있다.
한국등록특허공보 제10-0719350호는 마모그래피를 통해 생성된 피진단자의 유방 주변 이미지를 유방 영역과 배경 영역으로 적응적(adaptive)으로 분류하고, 유방 영역에서 악성 종양의 존재 여부를 진단함으로써 피진단자의 특성을 감안한 유방암 진단시스템 및 진단방법에 관한 것이다.
한국등록특허공보 제10-1081603호는 유방 촬영 영상을 통해 생성된 유방 원본 영상에서 노이즈를 제거시키고, 시드 포인트를 자동적으로 추출한 후, 그래프 컷을 활용하여 영상을 분할하고, 유방의 전체 영상에서 분할된 영역의 밀집도를 측정함으로써, 조기에 유방 영역에서 악성 종양의 존재 여부를 정확도 높게 진단하도록 하는 방법, 시스템 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 디지털유방단층합성법 영상을 이용하여 저선량으로 유방조영술 영상과 유사한 영상을 생성하는 디지털유방단층합성법 영상을 이용한 유방조영술영상 합성장치 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에 따른 디지털유방단층합성법 영상을 이용한 유방조영술영상 합성장치는,
X선 검출기로부터 영상데이터를 수신받는 입력부 및 상기 수신된 영상데이터를 전처리과정으로 디지털유방단층합성법(digital breast tomosynthesis) 영상을 생성하고, 상기 생성된 디지털유방단층합성법 영상으로부터 전방투사(forward projection) 영상 및 최대강도투사(maximum intensity projection) 영상을 생성하며, 상기 생성된 전방투사 영상에 저역필터를 적용하고, 상기 생성된 최대강도투사 영상에 고역필터를 적용하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 수신된 영상데이터의 히스토그램을 백그라운드(background) 신호와 유방영역신호로 나누어 각각 히스토그램을 변조하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 전처리과정을 완료한 후, 여과후 역투영 방법(filtered back-projection)을 이용하여 영상이 생성된 상기 디지털유방단층합성법 영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 필터링된 최대강도투사 영상에 기 설정 상수를 곱하여 상기 필터링된 전방투사 영상과 픽셀값들의 차이를 줄여주는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 저역필터가 적용된 전방투사 영상 및 상기 기 설정된 상수의 곱이 적용된 최대강도투사 영상을 기 설정된 비율로 정합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디지털유방단층합성법 영상을 이용한 유방조영술영상 합성방법은,
X선 검출기로부터 영상데이터를 수신받는 단계, 상기 수신된 영상데이터를 전처리과정으로 디지털유방단층합성법(digital breast tomosynthesis) 영상을 생성하는 단계, 상기 생성된 디지털유방단층합성법 영상으로부터 전방투사 영상 및 최대강도투사 영상을 생성하는 단계, 상기 생성된 전방투사 영상에 저역필터를 적용하고, 상기 생성된 최대강도투사 영상에 고역필터를 적용하는 단계 및 상기 저역필터가 적용된 전방투사 영상과 상기 고역필터가 적용된 최대강도투사 영상을 기설정된 비율로 정합하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 디지털유방단층합성법 영상을 이용한 유방조영술영상 합성장치 및 그 방법은 디지털유방단층합성법 영상을 이용하여 저선량으로 유방조영술 영상과 유사한 영상을 생성한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유방조영술영상 합성장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부가 영상처리를 통해 유방조영술 영상과 유사한 영상을 생성하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유방조영술영상 합성방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부가 영상처리를 통해 유방조영술 영상과 유사한 영상을 생성하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유방조영술영상 합성방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유방조영술영상 합성장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 유방조영술영상 합성장치(1)는 디지털유방단층합성법 영상을 이용하여 유방조영술 영상과 유사한 영상을 생성한다. 유방조영술영상 합성장치(1)는 입력부(110), 제어부(120), 출력부(130) 및 저장부(140)를 포함한다.
입력부(110)는 X선 검출기로부터 영상데이터를 수신받는다. 상기 영상데이터는 유방 영상데이터이다. 입력부(110)는 BMP, JPG(JPEG), GIF, EPS, TIF(TIFF), PSD, PIC, DXF. PP3, PICT, PNG, DCS(Desktop Color Separations), FlashPix, PCX, PDF, PIXAR, Raw, Scitex CT(sct), Targa 중 하나의 파일 포맷으로 생성된 영상을 수신할 수 있다.
제어부(120)는 입력부(110)에서 수신된 영상데이터를 전처리과정과 디지털 유방단층합성법 영상을 이용하여 유방조영술 영상과 유사한 영상을 생성한다.
여기서, 디지털유방단층합성법은 한번의 스캔으로부터 피사체의 2.5차원적 해부학적 정보를 줄 수 있다. 특히, 기존의 유방조영술과 달리 깊이 방향에 따른 정보를 가지고 있기 때문에 좀 더 정확한 진단뿐만 아니라 치료 후, 예후에 이르기까지 다양하게 응용될 수 있는 기법이다.
제어부(120)는 수신된 영상데이터를 히스토그램 평탄화 및 공간필터링 등의 기법을 이용하여 전처리과정을 수행한다. 제어부(120)는 백그라운드(background) 신호와 유방영역신호를 나누어 각각 히스토그램을 변조할 수 있다.
제어부(120)는 전처리과정을 수행한 후, 여과후 역투영 방법(filtered back-projection)을 이용하여 영상이 제건된 디지털유방단층합성법 영상을 생성한다. 특히, 제어부(120)는 여과후 역투영 방법을 이용함으로써 빠른 시간 안에 생성 결과를 도출할 수 있다.
제어부(120)는 생성된 디지털유방단층합성법 영상으로부터 전방투사(forward projection) 영상과 최대강도투사(maximum intensity projection) 영상을 생성한다. 상기 최대강도투사 영상은 디지털유방단층합성법으로 생성된 삼차원 볼륨 영상에서 선-중심투사(ray-driven projection)를 할 경우, 각 선(ray)이 가지는 픽셀들 중 최대값만 추출하는 방식이다.
특히, 전처리과정을 수행한 후, 생성된 디지털유방단층합성법 영상은 콘트라스트(contrast)가 증가하지만 노이즈(noise)도 함께 증가하기 때문에 제어부(120)는 전방투사 영상에 저역필터를 적용하고, 최대강도투사 영상에 고역필터를 적용한다. 여기서, 제어부(120)는 전방투사 영상에 노이즈를 감소하기 위해 저역필터를 적용하여 필터링을 하고, 최대강도투사 영상에 작은 구조에 대한 정보 즉, 고역 정보만 필요하기 때문에 고역필터를 적용하여 필터링한다.
제어부(120)는 필터링된 최대강도투사 영상에 필터링된 전방투사 영상과 픽셀값들의 차이를 줄여주고, 즉 자릿수(order of magnitude)를 맞춰 주기 위해 필터링된 최대강도투사 영상에 모든 픽셀에 적절한 기 설정된 상수를 곱한다.
제어부(120)는 필터링된 전방투사 영상과 기 설정된 상수의 곱이 적용된 최대강도투사 영상을 기 설정된 비율로 정합한다. 이 때, 기 설정된 비율은 생성되는 결과 영상데이터가 최적의 상태를 유지하도록 하는 비율일 수 있다.
출력부(130)는 제어부(120)에서 생성된 결과 영상데이터를 출력한다. 출력부(130)는 액정, 프로젝트, 프린트 등을 이용하여 디스플레이로 사용자에게 출력할 수 있 수 있다.
저장부(140)는 입력부(110)에서 수신된 영상데이터 및 제어부(120)에서 생성된 영상데이터가 저장된다. 저장부(140)는 영상처리를 수행하는 알고리즘이 저장된다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부가 영상처리를 통해 유방조영술 영상과 유사한 영상을 생성하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 도 2는 유방의 외곽이 밝게 왜곡된 디지털유방단층합성법 영상을 도시하고 있고, 도 3은 전방투사 영상을 도시하며, 도 4는 최대강도투사 영상을 도시하고, 도 5는 저역필터 후, 전방투사 영상을 도시하며, 도 6은 고역필터 후, 최대강도투사 영상을 도시하고, 도 7은 최종 합성영상을 도시한다.
여기서, 디지털유발단층합성법의 경우 제한된 각에서도 영상을 생성하고, 넓은 영역을 조사하기 때문에 영상 품질이 크게 떨어뜨릴 수 있는 조건들을 가지고 있다. 상세하게는 영상 대조도의 저하, 노이즈의 증가, 외곽부분의 영상 왜곡등이 있다.
하지만 제어부(110)는 왜곡된 영상을 전방투사법, 최대강도투사법, 저역필터, 고역필터 등을 이용하여 유방조영술 영상과 유사한 영상을 생성할 수 있다. 즉, 제어부(110)는 전처리된 영상데이터를 이용하여 생성된 디지털 유방단층합성법 영상을 다시 전방투사법하여 얻은 영상들을 합성하여 유방조영술 영상과 유사한 형태의 영상을 생성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유방조영술영상 합성방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 유방조영술영상 합성방법은 수신된 영상데이터에 전처리를 수행하고, 이를 통해 디지털유방단층합성법 영상을 생성하며, 생성된 디지털유방단층합성법 영상을 이용하여 유방조영술 영상과 유사한 영상을 생성한다. 특히, 유방조영술영상 합성방법은 추가적인 스캔을 필요로 하지 않음으로써, 인체 내 방사선 흡수량을 피할 수 있으며, 보다 정확한 판독이 가능하다.
제1 단계는 영상데이터를 수신한다(S100). 제1 단계는 X선 검출기로부터 영상데이터를 수신받는다. 상기 수신된 데이터는 유방 영상데이터이다.
제2 단계는 전처리과정을 수행한다(S110). 제2 단계는 수신된 영상데이터를 히스토그램 평탄화 및 공간필터링 등의 기법을 이용하여 전처리과정을 수행한다. 제2 단계는 백그라운드 신호와 유방영역신호를 나누어 각각 히스토그램을 변조할 수 있다.
제3 단계는 디지털유방단층합성법 영상을 생성한다(S120). 제3 단계는 전처리과정이 수행된 영상데이터에 여과후 역투영 방법을 이용하여 영상이 제건된 디지털유방단층합성법 영상을 생성한다. 특히, 제3 단계는 여과후 역투영 방법을 이용하여 보다 빠른 시간 안에 생성된 결과를 생성할 수 있다.
제4 단계는 전방투사 영상을 생성한다(S130). 제4 단계는 제3 단계에서 생성된 디지털유방단층합성법 영상에 전방투사법을 수행하여 전방투사 영상을 생성한다.
제5 단계는 저역필터를 수행하여 필터링을 한다(S140). 제5 단계는 제4 단계에서 생성된 전방투사 영상에 저역필터를 수행하여 노이즈를 감소시킨다. 여기서, 제5 단계는 최종단계인 전방투사 영상과 최대강도투사 영상을 정합할 때, 최대강도투사 영상의 고역 정보가 묻히는 경향을 제거하기 위해 전방투사 영상에 저역필터를 수행하는 역할도 한다.
제6 단계는 최대강도투사 영상을 생성한다(S150). 제6 단계는 제3 단계에서 생성된 디지털유방단층합성법 영상에 최대강도투사법을 수행하여 최대강도투사 영상을 생성한다.
제7 단계는 고역필터를 수행하여 필터링을 한다(S160). 제7 단계는 제6 단계에서 생성된 최대강도투사 영상에 고역필터를 수행하여 작은 구조에 대한 정보만을 추출할 수 있다.
제8 단계는 영상보정을 한다(S170). 제8 단계는 제7 단계에서 필터링된 최대강도투사 영상에 제5 단계에서 필터링된 전방투사 영상과 픽셀값들의 차이를 줄여주기 위해 모든 픽셀에 적절한 기 설정된 상수를 곱한다.
여기서, 제4 단계, 제5 단계와 제6 단계, 제7 단계, 제8 단계가 개별적으로 수행될 수 있다. 따라서, 제4 단계와 제 6단계는 동시에 수행될 수 있다.
제9 단계는 영상정합을 한다(S180). 제9 단계는 제5 단계를 수행한 전방투사 영상과 제8 단계를 수행한 최대강도투사 영상을 정합한다. 제9 단계는 전방투사 영상과 최대강도투사 영상을 기 설정된 비율로 정합한다. 상기 기 설정된 비율은 생성된 결과 영상데이터가 최적의 상태를 유지하도록 하는 비율일 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 장치에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 하드디스크, ROM, RAM, CD-ROM, 하드 디스크, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 포함될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
1: 유방조영술영상 합성장치
110: 입력부
120: 제어부
130: 출력부
140: 저장부
110: 입력부
120: 제어부
130: 출력부
140: 저장부
Claims (7)
- X선 검출기로부터 영상데이터를 수신받는 입력부; 및
상기 수신된 영상데이터를 전처리과정으로 디지털유방단층합성법(digital breast tomosynthesis) 영상을 생성하고, 상기 생성된 디지털유방단층합성법 영상으로부터 전방투사(forward projection) 영상 및 최대강도투사(maximum intensity projection) 영상을 생성하며, 상기 생성된 전방투사 영상에 저역필터를 적용하고, 상기 생성된 최대강도투사 영상에 고역필터를 적용하는 제어부를 포함하는 디지털유방단층합성법 영상을 이용한 유방조영술영상 합성장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 수신된 영상데이터의 히스토그램을 백그라운드(background) 신호와 유방영역신호로 나누어 각각 히스토그램을 변조하는 것을 특징으로 하는 디지털유방단층합성법 영상을 이용한 유방조영술영상 합성장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 전처리과정을 완료한 후, 여과후 역투영 방법(filtered back-projection)을 이용하여 영상이 생성된 상기 디지털유방단층합성법 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털유방단층합성법 영상을 이용한 유방조영술영상 합성장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 고역필터가 적용된 최대강도투사 영상에 기 설정 상수를 곱하여 상기 저역필터가 적용된 전방투사 영상과 픽셀값들의 차이를 줄여주는 것을 특징으로 하는 디지털유방단층합성법 영상을 이용한 유방조영술영상 합성장치.
- 제 4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 저역필터가 적용된 전방투사 영상 및 상기 기 설정된 상수의 곱이 적용된 최대강도투사 영상을 기 설정된 비율로 정합하는 것을 특징으로 하는 디지털유방단층합성법 영상을 이용한 유방조영술영상 합성장치.
- 유방조영술영상 합성장치의 제어부에서 수행되는 디지털유방단층합성법 영상을 이용한 유방조영술영상 합성방법에 있어서,
X선 검출기로부터 영상데이터를 수신받는 단계;
상기 수신된 영상데이터를 전처리과정으로 디지털유방단층합성법(digital breast tomosynthesis) 영상을 생성하는 단계;
상기 생성된 디지털유방단층합성법 영상으로부터 전방투사 영상 및 최대강도투사 영상을 생성하는 단계;
상기 생성된 전방투사 영상에 저역필터를 적용하고, 상기 생성된 최대강도투사 영상에 고역필터를 적용하는 단계; 및
상기 저역필터가 적용된 전방투사 영상과 상기 고역필터가 적용된 최대강도투사 영상을 기설정된 비율로 정합하는 단계를 포함하는 디지털유방단층합성법 영상을 이용한 유방조영술영상 합성방법.
- 제 6항에 기재된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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Non-Patent Citations (1)
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| Yiheng Zhang 외 6인. "Artifact reduction methods for truncated projections in iterative breast tomosynthesis reconstruction" |
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