KR101938048B1 - 수정된 딕슨 기법을 통해 획득한 자기 공명 영상을 이용한 암을 진단하기 위한 장치 및 이 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 - Google Patents

수정된 딕슨 기법을 통해 획득한 자기 공명 영상을 이용한 암을 진단하기 위한 장치 및 이 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 Download PDF

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KR101938048B1 KR1020170030024A KR20170030024A KR101938048B1 KR 101938048 B1 KR101938048 B1 KR 101938048B1 KR 1020170030024 A KR1020170030024 A KR 1020170030024A KR 20170030024 A KR20170030024 A KR 20170030024A KR 101938048 B1 KR101938048 B1 KR 101938048B1
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Abstract

본 발명은 수정된 딕슨 기법을 통해 획득한 자기 공명 영상을 이용한 암을 진단하기 위한 장치 및 이 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공한다. 이러한 본 발명은 마그넷 및 코일을 통해 검사 대상 주변에 자기장을 형성하고, 상기 자기장으로 인해 상기 검사 대상으로부터 발생하는 자기 공명 신호를 측정하는 측정부와, 상기 스캔부의 자기 공명 신호로부터 각각 물 이미지 및 지방 이미지를 포함하는 복수의 자기 공명 영상을 구성하고, 상기 구성된 자기 공명 영상에서 분석 영역을 지정한 후, 상기 물 이미지 및 지방 이미지를 이용하여 상기 분석 영역의 지방 분율을 산출하여, 상기 산출된 지방 분율에 따라 암을 진단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 장치와, 이를 위한 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공한다.

Description

수정된 딕슨 기법을 통해 획득한 자기 공명 영상을 이용한 암을 진단하기 위한 장치 및 이 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체{Apparatus for diagnosing cancer using magnetic resonance images obtained modified-Dixon technique, method thereof and computer recordable medium storing program to perform the method}
본 발명은 암 진단 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수정된 딕슨 기법(modified Dixon)을 통해 획득한 자기 공명 영상(MRI: magnetic resonance imaging)을 이용하여 암을 진단할 수 있는 장치 및 이 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 관한 것이다.
자기 공명 영상(MRI)은 영상화를 수행하기 위해 자기 공명 현상을 이용하는 기술이다. 자기 공명 현상의 원리는 인체 전반에 걸쳐 존재하는 수소 원자핵과 같은, 단일 프로톤을 포함하는 원자핵에서 프로톤이 스핀 운동(spin motion)을 하여 소형 자석과 유사하게 되는 것을 포함한다. 또한, 이들 소형 자석의 스핀 축은 뚜렷한 규칙적인 패턴이 없으며, 외부 자기장이 인가되면, 이들 소형 자석은 외부 자기장의 자력선에 따라 재배열될 것이다. 구체적으로, 외부 자기장의 자력선에 대해 평행 또는 역평행(anti-parallel)의 두 방향으로 재배열될 것이다. 외부 자기장의 자력선에 평행한 방향은 양의 종축으로 알려져 있다. 한편, 외부 자기장의 자력선에 역평행한 방향은 음의 종축으로 알려져 있다. 원자핵은 종방향 자화 성분만을 가지며, 이는 방향 및 크기(magnitude) 모두를 갖는다. 특정 주파수의 무선 주파수(RF) 펄스를 이용하여 외부 자기장내의 원자핵을 여기시킴에 따라 이들 원자핵의 스핀 축이 양의 종축 또는 음의 종축으로부터 벗어나서 공명을 일으키는데, 이것이 자기 공명 현상이다. 일단 상기 원자핵의 스핀 축이 양의 종축 또는 음의 종축으로부터 벗어나면, 원자핵은 횡방향 자화 성분을 갖는다. RF 펄스의 전송이 중단된 후, 여기된 원자핵은 흡수된 에너지를 전자기파의 형태로 점진적으로 방출하면서 자기 공명 신호를 방출하고, 그의 위상 및 에너지 수준은 모두 여기 전(pre-excitation) 상태로 복귀된다. 원자핵에 의해 방출된 자기 공명 신호에 공간 부호화(spatial encoding)와 같은 추가 처리를 수행함으로써 영상을 재구성할 수 있다. 인체 내부에서 지방의 수소 원자핵 및 물의 수소 원자핵은 분자 환경이 상이하므로, 동일한 RF 펄스를 이용하여 여기를 수행할 경우 이들은 상이한 공명 주파수를 갖는다. 상이한 에코 시간에서 신호가 수집되면, 지방 조직 및 물은 상이한 위상 및 신호 강도를 나타낸다.
한국공개특허 제-2006-0051101호 2006년 05월 19일 공개 (명칭: ＭＲ 화상 생성 방법 및 ＭＲＩ 장치)
본 발명의 목적은 자기 공명 영상을 통해 암을 진단할 수 있는 장치 및 이 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 장치는 마그넷 및 코일을 통해 검사 대상 주변에 자기장을 형성하고, 상기 자기장으로 인해 상기 검사 대상으로부터 발생하는 자기 공명 신호를 획득하는 스캔부와, 상기 스캔부의 자기 공명 신호로부터 각각 물 이미지 및 지방 이미지를 포함하는 복수의 자기 공명 영상을 구성하고, 상기 구성된 자기 공명 영상에서 분석 영역을 지정한 후, 상기 물 이미지 및 지방 이미지를 이용하여 상기 분석 영역의 지방 분율을 산출하여, 상기 산출된 지방 분율에 따라 암을 진단하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는
수학식
Figure 112017023613186-pat00001
를 이용하여 상기 지방 분율을 산출하며, 상기 FF는 지방 분율이고, 상기 SIfat은 지방 이미지의 신호 강도이고, 상기 SIwater는 물 이미지의 신호 강도인 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 복수의 자기 공명 영상의 요추 L1 내지 L4 중 대뇌 피질 껍질 및 척추뼈몸통정맥 영역이 포함되지 않는 골수 영역을 분석 영역으로 설정하고, 상기 골수 영역 중 형태 변화가 있는 부분을 상기 분석 영역에서 제외하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 2-포인트 수정된 딕슨(modified Dixon) 기법에 따라 상기 자기 공명 영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 터보 스핀 에코(turbo spin-echo) 기법에 따라 상기 자기 공명 영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 방법은 각각 물 이미지 및 지방 이미지를 포함하는 복수의 자기 공명 영상을 획득하는 단계와, 상기 획득한 자기 공명 영상에서 분석 영역을 지정하는 단계와, 상기 물 이미지 및 지방 이미지를 이용하여 상기 분석 영역의 지방 분율을 산출하는 단계와, 상기 산출된 지방 분율에 따라 암을 진단하는 단계를 포함한다.
상기 분석 영역의 지방 분율을 산출하는 단계는 수학식
Figure 112017023613186-pat00002
를 이용하여 상기 지방 분율을 산출하며, 상기 FF는 지방 분율이고, 상기 SIfat은 지방 이미지의 신호 강도이고, 상기 SIwater는 물 이미지의 신호 강도인 것을 특징으로 한다.
상기 분석 영역을 지정하는 단계는 복수의 자기 공명 영상의 요추 L1 내지 L4 중 대뇌 피질 껍질 및 척추뼈몸통정맥 영역이 포함되지 않는 골수 영역을 분석 영역으로 설정하는 단계와, 상기 골수 영역 중 형태 변화가 있는 부분을 상기 분석 영역에서 제외하는 단계를 포함한다.
상기 자기 공명 영상을 획득하는 단계는 2-포인트 수정된 딕슨(modified Dixon) 기법을 통해 상기 자기 공명 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.
상기 자기 공명 영상을 획득하는 단계는 터보 스핀 에코(turbo spin-echo) 기법에 따라 상기 자기 공명 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 서로 다른 위상을 가지는 복수의 자기 공명 신호로부터 각각 물 이미지 및 지방 이미지를 포함하는 복수의 자기 공명 영상을 구성하는 단계와, 상기 획득한 자기 공명 영상에서 분석 영역을 지정하는 단계와, 상기 물 이미지 및 지방 이미지를 이용하여 상기 분석 영역의 지방 분율을 산출하는 단계와, 상기 산출된 지방 분율이 소정 수치 미만이면 암이 발생한 것으로 판별하는 단계;를 포함하는 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공한다.
상기 분석 영역의 지방 분율을 산출하는 단계는 수학식
Figure 112017023613186-pat00003
를 이용하여 상기 지방 분율을 산출하며, 상기 FF는 지방 분율이고, 상기 SIfat은 지방 이미지의 신호 강도이고, 상기 SIwater는 물 이미지의 신호 강도인 것을 특징으로 한다.
상기 분석 영역을 지정하는 단계는 복수의 자기 공명 영상의 요추 L1 내지 L4 중 대뇌 피질 껍질 및 척추뼈몸통정맥 영역이 포함되지 않는 골수 영역을 분석 영역으로 설정하는 단계와, 상기 골수 영역 중 형태 변화가 있는 부분을 상기 분석 영역에서 제외하는 단계를 포함한다.
상기 자기 공명 영상을 획득하는 단계는 2-포인트 수정된 딕슨(modified Dixon) 기법을 통해 상기 자기 공명 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.
상기 자기 공명 영상을 획득하는 단계는 터보 스핀 에코(turbo spin-echo) 기법에 따라 상기 자기 공명 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 자기 공명 영상을 통해 지방 분율을 산출하고, 산출된 지방 분율에 따라 암을 진단할 수 있다. 따라서 본 발명은 정규화된 방법을 통해 암을 진단할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기공명영상을 이용한 악성종양 진단을 위한 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자기공명영상을 이용한 악성종양 진단을 위한 물 이미지, 지방 이미지 및 지방 분율을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상을 이용하여 암 진단하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상에서 분석 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상에서 물 이미지 및 지방 이미지를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상(MRI: magnetic resonance imaging)을 이용한 악성종양 진단을 위한 장치에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기공명영상을 이용한 악성종양 진단을 위한 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자기공명영상을 이용한 악성종양 진단을 위한 물 이미지, 지방 이미지 및 지방 분율을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 암 진단을 위한 장치(이하, '진단장치')(10)는 스캔부(110), 입력부(130), 표시부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
스캔부(110)는 소위, MRI 장치의 본체에 해당하며, 기본적으로, 스캔부(110)는 마그넷 및 코일을 통해 검사 대상(1: 예컨대, 환자의 인체) 주변에 자기장을 형성하고, 상기 자기장으로 인해 상기 검사 대상으로부터 자기 공명(MR: magnetic resonance) 신호를 발생시킨다. 그러면, 제어부(150)는 자기 공명 신호를 수신하고, 수신된 자기 공명 신호를 이용하여 자기 공명 영상을 생성할 수 있다. 이러한 자기 공명 영상은 2 포인트 수정 딕슨 기법(two-point mDixon) 및 터보 스핀 에코(turbo spin-echo) 기법을 이용하여 생성된다.
스캔부(110)는 주자장 코일, 그래디언트 코일, RF 코일 등을 포함하는 복수의 코일(111)을 포함한다. 이러한 복수의 코일(111) 각각은 전체적으로 원통형의 형상을 가지며, 원통형의 보어(112) 내에 동축으로 배열된다. 자기 공명 현상을 이용하여 촬영 대상(1, 예컨대, 환자의 인체)은 크래들(113) 상에서 보어(112) 안, 즉, 복수의 코일(111) 내로 이동된다. 주자장 코일은 보어(112)에 정자장을 생성한다. 정자장의 방향은 일반적으로 촬영 대상(1)의 몸축 방향에 평행하며, 따라서 수평 자장이다. 주자장 코일은 통상, 초전도 마그네트를 이용하여 구성된다. 그러나 주자장 코일은 초전도 마그네트 외에 저항성 마그네트 등을 이용하여 구성될 수도 있다. 그래디언트 코일은 서로 직교하는 3개의 축, 즉, 슬라이스축, 위상축 및 주파수축을 따라, 각각 주자장 코일에 의해서 생성된 정자장의 세기가 그래디언트를 겪게 하는데 이용되는 3개의 자장 그래디언트를 생성한다. 자장 그래디언트를 생성하기 위해, 그래디언트 코일은 3개로 구성된다. 제어부(150)의 제어에 따라 그래디언트 코일이 구동되어 자장 그래디언트가 발생된다. 방향이 슬라이스축의 방향에 대응하는 자장 그래디언트를 슬라이싱 자장 그래디언트라고 칭하고, 방향이 위상축의 방향에 대응하는 자장 그래디언트를 위상 인코딩 자장 그래디언트라고 칭하고, 방향이 주파수축의 방향에 대응하는 자장 그래디언트를 판독 자장 그래디언트(또는, 주파수 인코딩 자장 그래디언트)라고 칭할 수 있다. 3차원 공간에 정의된 직교 좌표계에서의 좌표축이 정자장의 공간에서의 상호 직교하는 축과 관련되고, 그것이 X, Y, Z축이라고 하면, X, Y, Z축 중 어느 것도 슬라이스축으로서 간주될 수 있다. 본 실시예에서, 슬라이스축은 촬영 대상(1)의 몸 축과 정렬될 수 있으며, Z축으로서 간주된다. 다른 2개의 축 중에서 하나는 위상축이고, 다른 축은 주파수축이다. 또한, 슬라이스축, 위상축 및 주파수축은, 상호간의 직교성을 유지하면서, X, Y, Z축에 대해서 임의의 경사로 기울 수 있다. 제어부(150)의 제어에 따라 RF 코일은 RF 펄스를 인가한다. RF 코일은 정자장 공간에서, 촬영 대상(1)내에 스핀을 여기 할 때 이용되는 고주파 자기장을 형성한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 터보 스핀 에코(TSE: turbo spin-echo) 방식을 이용한다. 고주파 자기장을 형성하는 것을 RF 여기 신호의 송신이라고 말하고, RF 여기 신호를 RF 펄스라고 한다. 여기된 스핀에 의해 발생된 전자파, 즉, 자기 공명(MR) 신호는 RF 코일에 의해 수신되어 제어부(150)로 전달된다.
제어부(150)는 진단장치(10)의 전반적인 동작 및 진단장치(10)의 내부 블록들 간 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 데이터 처리 기능을 수행할 수 있다. 이러한 제어부(150)는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit : CPU), 애플리케이션 프로세서(Application Processor), GPU(Graphic Processing Unit) 등이 될 수 있다. 제어부(150)는 RF 코일로부터 수신한 자기 공명 신호로부터 자기 공명 영상을 생성한다. 여기서, 자기 공명 영상은 자기 공명 영상은 시상면 T1 강조 이미지(Sagittal T1-weighted image), 시상면 T2 강조 이미지(Sagittal T2-weighted image), 축 T1 강조 이미지(Axial T1-weighted image), 축 T2 강조 이미지(Axial T2-weighted image) 등을 포함한다. 특히, 자기 공명 영상은 2-포인트(point) 변형 딕슨(modified Dixon) 기법에 의해 얻어진다. 즉, 특히, 제어부(150)는 요추의 물 및 지방 각각에 의해 발생되며, 서로 동위상(in-phase) 또는 역위상(out of phase)인 MR 신호를 획득하여, 2개의 화상 신호의 합을 이용하여 물 이미지를 구성하고, 2개의 화상 신호의 차이를 이용하여 지방 이미지를 구성한다.
이를 위하여, 제어부(150)는 자기 공명 신호를 디지털 데이터의 형태의 자기 공명 영상으로부터 변환할 수 있다. 획득한 자기 공명 신호는 주파수 도메인, 예컨대, 푸리에 공간에서 정의된 신호가 될 수 있다. 방향이 위상축 방향 및 주파수축 방향에 대응하는 자장 그래디언트가 인가되어, 2개의 축을 따라 자기 공명 신호의 소스의 분포를 인코딩한다. 예를 들어, 푸리에 공간이 주파수 도메인으로서 채택되는 경우, 자기 공명 신호는 2차원 푸리에 공간에서 정의된 신호로서 제공된다. 2차원 푸리에 공간을 k 공간이라고 지칭할 수 있다. 위상 인코딩 자장 그래디언트 및 주파수 인코딩 자장 그래디언트는 2차원 푸리에 공간에서의 샘플링된 신호의 위치를 결정한다.
특히, 제어부(150)는 물 이미지 및 지방 이미지를 생성하기 위해 2 포인트 수정 딕슨 기법(2 point modified Dixon technique)을 이용할 수 있다. 제어부(150)는 물 양성자 및 지방 양성자 각각의 동위상(in-phase) 및 역위상(opposed-phase)을 포함하는 자기 공명 신호를 수집하고, 이와 같이, 수집된 자기 공명 신호는 상이한 위상을 갖는 신호이며, 제어부(150)는 이러한 신호를 조작(예컨대, 합 연산, 차 연산 등)하여 물 이미지 및 지방 이미지를 생성한다. 이러한 물 이미지 및 지방 이미지가 도 2의 (a) 및 (b)에 각각 도시되었다. 제어부(150)는 이러한 물 이미지 및 지방 이미지로부터 지방 분율을 산출한다. 산출된 지방 분율은 도 2의 (c)에 도시된 바와 같다. 그리고 제어부(150)는 산출된 지방 분율에 따라 암을 진단할 수 있다. 지방 분율 산출과 진단 방법에 대해서는 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다.
입력부(130)는 사용자장치(200)의 각 종 기능, 동작 등을 제어하기 위한 사용자의 키 조작을 입력받고 입력 신호를 생성하여 제어부(150)에 전달한다. 이러한 입력 신호는 에코 시간(TE: echo time), 반복 시간(TR: repetiton time) 등을 설정하는 신호가 될 수 있다. 입력부(130)는 키보드, 마우스 등을 예시할 수 있다. 입력부(130)는 전원 on/off를 위한 전원 키, 문자 키, 숫자 키, 방향키 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 입력부(130)의 기능은 표시부(140)가 터치스크린으로 구현된 경우, 표시부(140)에서 이루어질 수 있으며, 표시부(140)만으로 모든 기능을 수행할 수 있는 경우, 입력부(130)는 생략될 수도 있다.
표시부(140)는 제어부(150)로부터 화면 표시를 위한 데이터, 예컨대, 자기 공명 영상을 수신하여 수신된 데이터를 화면으로 표시할 수 있다. 또한, 표시부(140)는 진단장치(10)의 메뉴, 데이터, 기능 설정 정보 및 기타 다양한 정보를 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다. 표시부(140)가 터치스크린으로 형성되는 경우, 입력부(130)의 기능의 일부 또는 전부를 대신 수행할 수 있다. 표시부(140)는 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display), 유기 발광 다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diodes), 능동형 유기 발광 다이오드(AMOLED, Active Matrix Organic Light Emitting Diodes) 등으로 형성될 수 있다.
그러면, 전술한 진단장치(10)의 자기 공명 영상을 이용하여 암을 진단하기 위한 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상을 이용하여 암 진단하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상에서 분석 영역을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상에서 물 이미지 및 지방 이미지를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제어부(150)는 S110 단계에서 입력부(130)를 통해 에코 시간(TE: echo time), 반복 시간(TR: repetition time) 등의 파라미터를 입력 받고, 스캔부(110)를 제어하여 검사 대상(1)의 요추에 대한 복수의 자기 공명 영상을 획득한다. 자기 공명 영상은 시상면 T1 강조 이미지(Sagittal T1-weighted image), 시상면 T2 강조 이미지(Sagittal T2-weighted image), 축 T1 강조 이미지(Axial T1-weighted image), 축 T2 강조 이미지(Axial T2-weighted image) 등을 포함한다. 특히, 자기 공명 영상은 2-포인트(point) 변형 딕슨(modified Dixon) 기법에 의해 얻어진다. 즉, 특히, 제어부(150)는 요추의 물 및 지방 각각에 의해 발생되며, 서로 동위상(in-phase) 또는 역위상(out of phase)인 MR 신호를 획득하여, 2개의 화상 신호의 합을 이용하여 물 이미지를 구성하고, 2개의 화상 신호의 차이를 이용하여 지방 이미지를 구성한다. 즉, 제어부(150)는 각각이 물 이미지 및 지방 이미지를 포함하는 복수의 자기 공명 영상을 획득한다.
다음으로, 제어부(150)는 S120 단계에서 요추의 자기 공명 영상에서 분석 영역(ROI)을 설정한다. 이때, 제어부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 자기 공명 영상 중 어느 하나의 영상의 L1에서 L4까지 각각의 요추 부분에 분석 영역(ROI)을 설정한다. 여기서, MR 영상은 동위상 정중 시상면(mid-sagittal in phase) 이미지가 될 수 있다. 특히, 분석 영역(ROI)은 대뇌 피질 껍질(cortical shell) 및 척추뼈몸통정맥(basivertebral vein) 영역이 포함되지 않으면서 가능한 많은 골수 영역을 포함되도록 설정된다.
또한, 어느 하나의 자기 공명 영상의 분석 영역(ROI)이 결정되면, 분석 영역이 결정된 자기 공명 영상에 인접한 복수의 자기 공명 영상에 해당 분석 영역(ROI)과 동일한 크기 및 위치에 분석 영역(ROI)이 설정된다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 물 이미지(가) 및 지방 이미지(나) 각각의 정중 시상면(mid-sagittal) 이미지(m)에 분석 영역(ROI)이 결정되면, 정중 시상면(mid-sagittal) 이미지에 인접한 좌우 각각 2개의 분할시상면(parasagittal) 이미지(P)에 양면으로 복사되어 총 5개의 이미지에 분석 영역(ROI)이 설정된다. 추가적으로, 제어부(150)는 전술한 바와 같이, 분석 영역(ROI)이 설정된 후, 분석 영역(ROI) 내의 압박 골절(compression fractures), 척추 종판 이상(vertebral endplate signal change) 및 쉬모를 결절(Schmorl's node)과 같은 형태 변화가 있는 부분은 분석 영역(ROI)에서 제외한다.
다음으로, 제어부(150)는 S130 단계에서 복수의 자기 공명 영상의 분석 영역(ROI)을 이용하여 요추의 지방 분율을 산출한다. 이때, 제어부(150)는 다음의 수학식 1을 통해 복수의 자기 공명 영상 각각의 지방 분율을 구하고, 복수의 자기 공명 영상 각각의 지방 분율의 평균을 최종 지방 분율로 산출한다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같은 5쌍의 MR 영상 각각에서 지방 및 물 이미지를 이용하여 다음의 수학식 1을 통해 지방 분율(FF)을 산출하고, 5쌍의 MR 영상 각각으로부터 산출된 지방 분율(FF)의 평균을 최종적으로 요추의 지방 분율로 산출한다.
Figure 112017023613186-pat00004
여기서, FF는 지방 분율이고, SIfat은 지방 이미지의 신호 강도이며, SIwater는 물 이미지의 신호 강도이다.
전술한 바와 같이, 요추의 지방 분율(FF)을 산출한 후, 제어부(150)는 산출된 지방 분율(FF)에 따라 요추에 악성 종양이 발생되었는지 여부에 대해서 진단한다. 즉, 제어부(150)는 앞서 산출된 지방 분율(FF)이 기 설정된 수치 미만이면, 요추에 악성 종양이 있는 것으로 진단한다. 임상 실험 결과, 암 환자의 경우, 요추의 지방 분율(FF)은 58.27 ± 3.16%이며, 암 환자가 아닌 경우, 요추의 지방 분율(FF)은 70.48 ± 1.83%가 될 수 있다. 예컨대, 제어부(150)는 요추의 지방 분율(FF)이 60% 미만이면 암 환자, 즉, 요추에 악성 종양이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
한편, 앞서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 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 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 와이어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
10: 진단 장치 110: 스캔부
111: 코일 112: 보어
113: 크래들 130: 입력부
140: 표시부 150: 제어부

Claims (15)

  1. 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 장치에 있어서,
    마그넷 및 코일을 통해 검사 대상 주변에 자기장을 형성하고, 상기 자기장으로 인해 상기 검사 대상으로부터 발생하는 자기 공명 신호를 획득하는 스캔부;
    상기 스캔부의 자기 공명 신호로부터 각각 물 이미지 및 지방 이미지를 포함하는 복수의 자기 공명 영상을 구성하고, 상기 구성된 자기 공명 영상에서 분석 영역을 지정한 후, 상기 물 이미지 및 지방 이미지를 이용하여 상기 분석 영역의 지방 분율을 산출하여, 상기 산출된 지방 분율에 따라 암을 진단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    수학식
    Figure 112017023613186-pat00005
    를 이용하여 상기 지방 분율을 산출하며,
    상기 FF는 지방 분율이고,
    상기 SIfat은 지방 이미지의 신호 강도이고,
    상기 SIwater는 물 이미지의 신호 강도인 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    복수의 자기 공명 영상의 요추 L1 내지 L4 중 대뇌 피질 껍질 및 척추뼈몸통정맥 영역이 포함되지 않는 골수 영역을 분석 영역으로 설정하고,
    상기 골수 영역 중 형태 변화가 있는 부분을 상기 분석 영역에서 제외하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    2-포인트 수정된 딕슨(modified Dixon) 기법에 따라 상기 자기 공명 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    터보 스핀 에코(turbo spin-echo) 기법에 따라 상기 자기 공명 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 장치.
  6. 진단 장치의 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 방법에 있어서,
    상기 진단 장치의 제어부가 상기 진단 장치의 스캔부를 통해 각각 물 이미지 및 지방 이미지를 포함하는 복수의 자기 공명 영상을 획득하는 단계;
    상기 제어부가 상기 획득한 자기 공명 영상에서 분석 영역을 지정하는 단계;
    상기 제어부가 상기 물 이미지 및 지방 이미지를 이용하여 상기 분석 영역의 지방 분율을 산출하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 산출된 지방 분율이 소정 수치 미만이면 암이 발생한 것으로 진단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분석 영역의 지방 분율을 산출하는 단계는
    수학식
    Figure 112017023613186-pat00006
    를 이용하여 상기 지방 분율을 산출하며,
    상기 FF는 지방 분율이고,
    상기 SIfat은 지방 이미지의 신호 강도이고,
    상기 SIwater는 물 이미지의 신호 강도인 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 분석 영역을 지정하는 단계는
    복수의 자기 공명 영상의 요추 L1 내지 L4 중 대뇌 피질 껍질 및 척추뼈몸통정맥 영역이 포함되지 않는 골수 영역을 분석 영역으로 설정하는 단계; 및
    상기 골수 영역 중 형태 변화가 있는 부분을 상기 분석 영역에서 제외하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 자기 공명 영상을 획득하는 단계는
    2-포인트 수정된 딕슨(modified Dixon) 기법을 통해 상기 자기 공명 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 자기 공명 영상을 획득하는 단계는
    터보 스핀 에코(turbo spin-echo) 기법에 따라 상기 자기 공명 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 방법.
  11. 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 있어서,
    서로 다른 위상을 가지는 복수의 자기 공명 신호로부터 각각 물 이미지 및 지방 이미지를 포함하는 복수의 자기 공명 영상을 획득하는 단계;
    상기 획득한 자기 공명 영상에서 분석 영역을 지정하는 단계;
    상기 물 이미지 및 지방 이미지를 이용하여 상기 분석 영역의 지방 분율을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 지방 분율이 소정 수치 미만이면 암이 발생한 것으로 판별하는 단계;를 포함하는 자기 공명 영상을 이용한 암 진단 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 분석 영역의 지방 분율을 산출하는 단계는
    수학식
    Figure 112017023613186-pat00007
    를 이용하여 상기 지방 분율을 산출하며,
    상기 FF는 지방 분율이고,
    상기 SIfat은 지방 이미지의 신호 강도이고,
    상기 SIwater는 물 이미지의 신호 강도인 것을 특징으로 하는 암 진단 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 분석 영역을 지정하는 단계는
    복수의 자기 공명 영상의 요추 L1 내지 L4 중 대뇌 피질 껍질 및 척추뼈몸통정맥 영역이 포함되지 않는 골수 영역을 분석 영역으로 설정하는 단계; 및
    상기 골수 영역 중 형태 변화가 있는 부분을 상기 분석 영역에서 제외하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 암 진단 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 자기 공명 영상을 획득하는 단계는
    2-포인트 수정된 딕슨(modified Dixon) 기법을 통해 상기 자기 공명 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 암 진단 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 자기 공명 영상을 획득하는 단계는
    터보 스핀 에코(turbo spin-echo) 기법에 따라 상기 자기 공명 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 암 진단 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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