KR102032047B1 - 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법은, 안구에 대한 광간섭단층 촬영을 통해 시신경 유두 및 안구의 최후방에 위치한 공막에 관한 단층 영상을 획득하되, 얼굴을 마주하는 방향에서 바라 보는 영상 확보를 할 수 있도록 관상 단면에 관한 단층 영상을 획득하는 단계; 상기 획득한 단층 영상을 통해 상기 시신경 유두의 좌표와 공막의 최후방 포인트(DPE; Deepest Point of Eyeball)에 관한 좌표를 산출하는 단계; 및 상기 시신경 유두를 기준으로 한 상기 최후방 포인트의 상대 위치를 연산하고, 그 연산된 결과를 녹내장 진단의 기초 자료로 활용하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법 및 장치{Image analysis method and apparatus for glaucoma diagnosis}

본 발명은 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안구 후면에 위치한 시신경 유두와 공막의 최후방 포인트 간의 상대 위치 변화에 따라 녹내장 위험군을 분류할 수 있도록 하여, 녹내장을 더욱 정밀하게 진단할 수 있도록 하는 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법 및 장치에 관한 것이다.

녹내장은 안압의 상승으로 인해 시신경에 장애가 생겨 시야 결손 및 시력 손상을 일으키는 것으로, 안과 질환 중 매우 위험하고 빈번하게 발생하고 있는 질환 중 하나이다.

이러한 녹내장 진단의 요소로 안압이 중요한 비중을 차지하기는 하나, 우리나라의 녹내장 환자의 80퍼센트는 정상 안압 범위에서 발병한다. 즉, 안압은 녹내장 발병의 절대적인 원인이 아니라 발명 원인 중 하나일 뿐이다.

따라서, 이러한 안압 뿐만 아니라, 시신경 또는 망막의 정상 여부 및 사상판을 둘러 싸고 있는 공막(안구 후면에 위치)의 변형 정도 등 다양한 요소를 기준으로 정밀하게 녹내장을 진단할 것이 요구된다.

종래에는 일본등록특허 특허번호 제5832744호(광간섭 단층 촬영에 의한 시신경 장애 진단을 위한 망막 맵의 패턴 해석)와 같이, 2차원적인 광간섭단층촬영을 통해 시신경 및 망막을 직접 촬영하여 녹내장을 진단하고자 하는 시도가 이루어져 왔으나, 이러한 진단 방법 만으로는 시신경이 모여 있는 안구 후면에 대한 정확한 정보를 얻을 수 없어 녹내장을 정밀하게 진단하지 못하는 단점이 있었다.

한편, 도 1에는 정상적인 안구의 구조와 공막(101)이 시신경 유두(102)에 대해 뒤틀린 위치에 존재하는 비정상적인 안구의 구조가 도시되어 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 안구 후면에 위치한 시신경 유두와 공막의 최후방 포인트 간의 상대 위치 변화에 따라 녹내장 위험군을 분류하여 녹내장 진단의 정밀성을 높일 수 있게 하는 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법은, 안구에 대한 광간섭단층 촬영을 통해 시신경 유두 및 안구의 최후방에 위치한 공막에 관한 단층 영상을 획득하되, 얼굴을 마주하는 방향에서 바라 보는 영상 확보를 할 수 있도록 관상 단면에 관한 단층 영상을 획득하는 단계; 상기 획득한 단층 영상을 통해 상기 시신경 유두의 좌표와 공막의 최후방 포인트(DPE; Deepest Point of Eyeball)에 관한 좌표를 산출하는 단계; 및 상기 시신경 유두를 기준으로 한 상기 최후방 포인트의 상대 위치를 연산하고, 그 연산된 결과를 녹내장 진단의 기초 자료로 활용하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 상대 위치는, 상기 최후방 포인트의 시신경 유두에 대한 각도 및 거리에 의해 연산되는 것이 바람직하다.

상기 시신경 유두는 장축과 단축을 가진 타원형으로 형성되고, 상기 단축의 기준 좌표축이 상기 최후방 포인트의 연장선 상에 위치하도록, 상기 단축과 장축을 설정하며, 상기 최후방 포인트의 시신경 유두에 대한 각도는, 상기 시신경 유두 좌표의 원점을 가로 지르는 수평선과, 그 최후방 포인트와 동일한 선상에 위치한 상기 단축 간의 사잇각인 것이 바람직하다.

본 발명은, 상기 시신경 유두의 틀어진 정도를, 상기 원점과 황반을 가로 지르는 선을 기준으로 한 황반 좌표축과 상기 시신경 유두 좌표축 간의 기울어진 제1각도로 연산하고, 상기 최후방 포인트의 시신경 유두에 대한 기울어진 총 각도를, 상기 수평선과 황반 사이의 제2각도와 상기 제1각도의 총합으로 연산하며, 상기 제2각도/상기 총 각도에 해당하는 기울기를 녹내장 진단을 위한 하나의 요소로 하는 것이 바람직하다.

상기 기울기가 0.67 이상 1.43 이하인 경우에는 녹내장 위험군으로 분류하는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 녹내장 진단을 위한 영상 분석 장치는, 안구에 대한 광간섭단층 촬영을 통해 시신경 유두 및 안구의 최후방에 위치한 공막에 관한 단층 영상을 획득하되, 얼굴을 마주하는 방향에서 바라 보는 영상 확보를 할 수 있도록 관상 단면에 관한 단층 영상을 획득하는 영상 획득부; 제어부의 제어신호에 기초하여 상기 영상 획득부에서 획득한 단층 영상을 통해 상기 시신경 유두의 좌표와 공막의 최후방 포인트(DPE; Deepest Point of Eyeball)에 관한 좌표를 산출하고, 상기 시신경 유두를 기준으로 한 상기 최후방 포인트의 상대 위치를 연산하는 연산부; 및 상기 연산부에 의해 연산된 값을 기설정된 기준값과 비교하여 녹내장 위험군에 속한 영상을 판별하는 판독부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법은, 기존의 2차원적인 광간섭단층촬영을 통해 시신경이나 망막을 직접 촬영하고 그 촬영된 영상을 기초로 녹내장을 평가하는 것과는 달리, 관상 단면에 관한 단층 영상을 통해 안구 후면에 위치한 시신경 유두와 공막의 최후방 포인트 간의 상대 위치 정보를 획득하고, 그 상대 위치 정보를 안압과 같은 녹내장 진단의 하나의 요소로 활용할 수 있게 됨으로써, 녹내장 위험군을, 시신경과 가장 관련성이 높은 안구 후면 정보를 통해 분류할 수 있게 됨에 따라, 녹내장 진단의 정밀성을 더욱 높일 수 있는 장점을 기대할 수 있게 한다.

도 1은 정상적인 안구의 구조와 공막이 시신경 유두에 대해 뒤틀린 위치에 존재하는 비정상적인 안구의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법의 흐름에 관한 블럭도.
도 3은 본 발명 일실시예에 채용된 영상 획득 단계를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명 일실시예에 채용된 좌표 산출 단계를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명 일실시예에 채용된 결과 활용 단계를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 녹내장 진단을 위한 영상 분석 장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법의 흐름에 관한 블럭도이고, 도 3은 본 발명 일실시예에 채용된 영상 획득 단계를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명 일실시예에 채용된 좌표 산출 단계를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명 일실시예에 채용된 결과 활용 단계를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법은, 광간섭단층 촬영을 통해 영상을 획득하되 관상 단면에 관한 단층 영상을 기초로, 안구 후면에 위치한 시신경 유두(1)(맹점)와 공막의 최후방 포인트(2) 간의 상대 위치를 도출한 후, 그 결과를 녹내장 진단의 요소로 활용하고자 하는 것으로, 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 영상 획득 단계와 좌표 산출 단계와 결과 활용 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 영상 획득 단계에서는, 시신경 유두(1) 및 안구의 최후방에 위치한 공막에 관한 단층 영상을 획득하기 위하여 안구에 대한 광간섭단층 촬영이 수행되고, 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 그 촬영을 통해 얻어진 영상에서 사람의 얼굴을 마주하는 방향에서 바라 보는 시각에서의 관상 단면 영상을 확보할 수 있게 된다.

즉, 종래의 영상 획득 방법에 의하면, 안구 내부의 3차원적인 모양을 이미지화한 데이터 획득을 통해 정확한 분석을 하지 못하고, 안구의 횡단면을 통한 2차원적 분석을 하였기 때문에, 분석의 한계가 있는 문제점이 있었으나, 본 실시예에 의하면 연속된 관상단면의 분석을 통해서 안구내부의 3차원적인 이미지 데이터 획득이 가능하게 됨에 따라, 더욱 정밀하고 신뢰성 있는 분석이 가능하다.

상기 좌표 산출 단계에서는, 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 상기 획득한 관상 단면에 관한 단층 영상을 통해 상기 시신경 유두(1)의 좌표와 공막의 최후방 포인트(2)(DPE; Deepest Point of Eyeball)에 관한 좌표가 산출된다. 즉, 상기 시신경 유두(1)를 기준점으로 한 좌표를 설정하고, 그 좌표를 기준으로 하여 상기 공막의 최후방 포인트(2)의 상대위치에 관한 좌표값을 산출할 수 있게 된다.

여기서, 상기 DPE라는 parameter는 안구내면을 3차원적으로 나타내는 가장 간단하고, 효과적인 수단이다. 예컨대, 녹내장 안에서 안구가 변성될 때 보이는 3차원적 이미지는, 후면부 전 조직이 튜브가 길어지는 것과 같은 모습으로 변화되기 때문에, 그 변화된 DPE(길게 늘어진 부분) 모양이 반영되어야 하기 때문에, 안구 분석을 위해서는 상기 DPE가 가장 합리적인 지표가 된다 할 것이다.

상기 결과 활용 단계에서는, 예컨대 상기 시신경 유두(1)에 대한 최후방 포인트(2)의 각도나 거리 등과 같이, 상기 시신경 유두(1)를 기준으로 한 상기 최후방 포인트(2)의 상대 위치를 연산하고, 그 연산된 결과를 기설정된 기준값과 비교하여 녹내장 진단의 기초 자료로 활용하게 된다.

즉, 수많은 환자를 통해 시신경 유두(1)에 대한 최후방 포인트(2)의 상대 위치에 관한 신뢰성 있는 녹내장 임상 데이터를 확보하고, 그 확보된 결과를 기준값으로 설정한 후, 그 설정값과 상기 연산된 결과값을 비교함으로써 녹내장을 더욱 정밀하게 진단할 수 있는 것이다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법은, 기존의 2차원적인 광간섭단층촬영을 통해 시신경이나 망막을 직접 촬영하고 그 촬영된 영상을 기초로 녹내장을 평가하는 것과는 달리, 관상 단면에 관한 단층 영상을 통해 안구 후면에 위치한 시신경 유두(1)와 공막의 최후방 포인트(2) 간의 상대 위치 정보를 획득하고, 그 상대 위치 정보를 안압과 같은 녹내장 진단의 하나의 요소로 활용할 수 있게 됨으로써, 녹내장 위험군을, 시신경과 가장 관련성이 높은 안구 후면 정보를 통해 분류할 수 있게 됨에 따라, 녹내장 진단의 정밀성을 더욱 높일 수 있는 장점을 기대할 수 있게 한다.

한편, 상기 상대 위치는, 다양한 방법으로 표시 및 연산할 수 있으나, 본 실시예에서는 상기 최후방 포인트(2)의 시신경 유두(1)에 대한 각도 및 거리에 의해 연산된다 .

도 4에 잘 도시된 바와 같이, 상기 시신경 유두(1)는 완전한 타원형은 아니지만, 대체로 장축과 단축을 가진 타원형으로 형성된다. 특히, 상기 시신경 유두(1)는 망막 위의 시신경이 모여 뇌로 들어가지는 지점에 해당하고, 공막은 시신경을 둘러 싸고 있는 막과 연결되어 있어서, 공막은 상기 시신경 유두(1)의 변형과 매우 밀접한 관계에 있다. 예컨대, 안구 후면의 공막 부분의 변형으로 상기 최후방 포인트(2)의 변형이 발행하는 경우에는, 상기 시신경 유두(1) 부분의 단축이 변형이 발생하게 된다.

따라서, 상기 최후방 포인트(2)는 대체로 상기 시신경 유두(1)의 단축과 동일한 연장선 상에 위치하기 때문에, 상기 장축과 단축을, 그 단축의 기준 좌표축이 상기 최후방 포인트(2)의 연장선 상에 위치하도록 설정하는 것이 바람직하다.

이러한 설정 기준에 의하면, 상기 최후방 포인트(2)의 시신경 유두(1)에 대한 각도는, 상기 시신경 유두(1) 좌표의 원점을 가로 지르는 수평선과, 그 최후방 포인트(2)와 동일한 선상에 위치한 상기 단축 간의 사잇각으로 정의할 수 있다.

그러나, 이러한 각도는 상기 시신경 유두(1)가 어느 정도 틀어져 있는지 여부와 관계없이 수평선으로 기준으로 한 데이터이기 때문에, 최후방 포인트(2) 위치를 표시하는 하나의 수단으로 활용할 수는 있으나, 안구의 정상과 비정상을 구별하는 용도로의 활용은 어렵다.

즉, 상기 최후방 포인트(2)를 이리 알려져 있는 임상적 기준이 되는 다른 부분과 비교하여, 해당 단층 영상이 녹내장 위험군에 속하는지 여부를 판단하는 것이 바람직하다.

예컨대, 본 실시예에서는 상기 시신경 유두(1)의 틀어진 정도를 상기 원점과 황반 좌표축(F)을 가로 지르는 선을 기준으로 한 황반 좌표축(F) 좌표축과 상기 시신경 유두 좌표축(D) 간의 기울어진 제1각도(θ1)로 연산하고, 상기 최후방 포인트(2)의 시신경 유두(1)에 대한 기울어진 총 각도는, 상기 수평선과 황반 좌표축(F) 사이의 제2각도(θ2)와 상기 제1각도(θ1)의 총합으로 연산하도록 구성되었으며, 상기 제2각도(θ2)/상기 총 각도에 해당하는 기울기를 녹내장 진단을 위한 하나의 요소로 활용하였다.

도 5에 잘 도시된 바와 같이, 다수의 임상 대상자를 기준으로 상기 기울기를 도출한 결과, 녹내장인 경우에는 대략 기울기가 1.04로 수렴된다.

본 실시예는 이러한 데이터를 기준으로 녹내장 위험군을 분류할 수 있게 되는데, 예컨대 상기 기울기가 0.67 이상 1.43 이하인 경우에 녹내장일 가능성이 높은 그룹으로 분류한 후, 환자로부터 얻은 다른 데이터들과 함께 심층적인 분석을 수행함으로써, 자칫 안압과 같은 데이터에만 의존하여 녹내장 진단을 하게 되는 경우 발생할 수 있는 문제점을 극복할 수 있게 하는 장점을 기대할 수 있게 한다.

한편, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 녹내장 진단을 위한 영상 분석 장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 녹내장 진단을 위한 영상 분석 장치는, 영상 획득부와 연산부와 판독부를 포함하여 이루어진다.

상기 영상 획득부는, 안구에 대한 광간섭단층 촬영을 통해 시신경 유두(1) 및 안구의 최후방에 위치한 공막에 관한 단층 영상을 획득하되, 얼굴을 마주하는 방향에서 바라 보는 영상 확보를 할 수 있도록 관상 단면에 관한 단층 영상을 획득(도 3 참조)하는 역할을 한다.

상기 연산부는, 제어부의 제어신호에 기초하여 상기 영상 획득부에서 획득한 단층 영상을 통해 상기 시신경 유두(1)의 좌표와 공막의 최후방 포인트(2)(DPE; Deepest Point of Eyeball)에 관한 좌표를 산출(도 4 참조)하고, 상기 시신경 유두(1)를 기준으로 한 상기 최후방 포인트(2)의 상대 위치를 연산하는 역할을 한다.

상기 판독부는, 상기 연산부에 의해 연산된 값을 기설정된 기준값(도 5의 기울기 참조)과 비교하여 녹내장 위험군에 속한 영상을 판별하는 역할을 한다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예에 따른 녹내장 진단을 위한 영상 분석 장치는, 앞에서 설명한 영상 분석 방법과 마찬가지로, 녹내장 위험군을 단순히 전통적인 녹내장 진단의 기준이 되었던 안압과 같은 요소에 의해 분류하는 것이 아니라. 시신경과 가장 관련성이 높은 안구 후면 정보를 통해 분류할 수 있게 됨에 따라, 녹내장 진단의 정밀성을 더욱 높일 수 있는 장점을 도출한다.

이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

1:시신경 유두 2:최후방 포인트
3:황반 D:시신경 유두 좌표축
F:황반 좌표축 θ1:제1각도
θ2:제2각도

Claims (6)

1. 영상 획득부에서, 안구에 대한 광간섭단층 촬영을 통해 시신경 유두 및 안구의 최후방에 위치한 공막에 관한 단층 영상을 획득하되, 얼굴을 마주하는 방향에서 바라 보는 영상 확보를 할 수 있도록 관상 단면에 관한 단층 영상을 획득하는 단계;
   연산부에서, 상기 획득한 단층 영상을 통해 상기 시신경 유두의 좌표와 공막의 최후방 포인트(DPE; Deepest Point of Eyeball)에 관한 좌표를 산출하고, 상기 시신경 유두를 기준으로 한 상기 최후방 포인트의 상대 위치를 연산하는 단계; 및
   판독부에서, 상기 연산부에 의해 연산된 값을 기설정된 기준값과 비교하여 녹내장 위험군에 속한 영상을 판별하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상대 위치는, 상기 최후방 포인트의 시신경 유두에 대한 각도 및 거리에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 시신경 유두는 장축과 단축을 가진 타원형으로 형성되고,
   상기 단축의 기준 좌표축이 상기 최후방 포인트의 연장선 상에 위치하도록, 상기 단축과 장축을 설정하며,
   상기 최후방 포인트의 시신경 유두에 대한 각도는, 상기 시신경 유두 좌표의 원점을 가로 지르는 수평선과, 그 최후방 포인트와 동일한 선상에 위치한 상기 단축 간의 사잇각인 것을 특징으로 하는 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 시신경 유두의 틀어진 정도는, 상기 원점과 황반을 가로 지르는 선을 기준으로 한 황반 좌표축과 상기 시신경 유두 좌표축 간의 기울어진 제1각도로 연산하고,
   상기 최후방 포인트의 시신경 유두에 대한 기울어진 총 각도는, 상기 수평선과 황반 사이의 제2각도와 상기 제1각도의 총합으로 연산하며,
   상기 제2각도/상기 총 각도에 해당하는 기울기를 녹내장 진단을 위한 하나의 요소로 하는 것을 특징으로 하는 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 기울기가 0.67 이상 1.43 이하인 경우에는 녹내장 위험군으로 분류하는 것을 특징으로 하는 녹내장 진단을 위한 영상 분석 방법.
6. 안구에 대한 광간섭단층 촬영을 통해 시신경 유두 및 안구의 최후방에 위치한 공막에 관한 단층 영상을 획득하되, 얼굴을 마주하는 방향에서 바라 보는 영상 확보를 할 수 있도록 관상 단면에 관한 단층 영상을 획득하는 영상 획득부;
   제어부의 제어신호에 기초하여 상기 영상 획득부에서 획득한 단층 영상을 통해 상기 시신경 유두의 좌표와 공막의 최후방 포인트(DPE; Deepest Point of Eyeball)에 관한 좌표를 산출하고, 상기 시신경 유두를 기준으로 한 상기 최후방 포인트의 상대 위치를 연산하는 연산부; 및
   상기 연산부에 의해 연산된 값을 기설정된 기준값과 비교하여 녹내장 위험군에 속한 영상을 판별하는 판독부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 녹내장 진단을 위한 영상 분석 장치.