KR102054106B1 - 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 방법 및 장치 - Google Patents

생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 의료 영상 장치 및 이를 이용하는 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 의료 영상 장치는, 대상체의 목적 부위에 대한 의료 영상 신호를 획득하는 보어; 및 상기 보어를 통해 획득된 의료 영상 신호를 처리하여 제1 의료 영상을 생성하는 데이터 처리부를 포함하고, 상기 데이터 처리부는, 기준 의료 영상과 상기 제1 의료 영상을 정합하여 정합 의료 영상을 생성하여 상기 생성된 정합 의료 영상의 각 복셀에 대한 복셀 그룹 정보를 획득하고, 상기 획득된 복셀 그룹 정보를 이용하여 상기 정합 의료 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보를 생성하고, 상기 생성된 복셀 정보 중 시각 정보를 기 설정된 기준 시각 정보로 변환하는 동시에 상기 복셀 정보 중 공간 정보를 이용하여 상기 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하고, 상기 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 추정된 영상 강도를 이용하여 상기 기준 시각 정보에 해당하는 볼륨 영상을 생성한다.

Description

생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CONCURRENT CORRECTION OF MOTION AND MEASURING TIME IN VOLUME IMAGE FOR BIOMETRIC FOURTH DIMENSION IMAGING ACQUISITION}
본 발명은 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 방법 및 장치를 제공한다.
일반적으로, 기능적 자기 공명 영상 기술(functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI)은 MRI 장치를 이용하여 뇌의 활성화 양상을 측정하는 영상 기술로, 뇌가 활동할 때 혈류 안의 산소 수준(blood oxygenation level-dependent, BOLD)을 반복 측정하여 기능적으로 활성화된 정도를 나타내는 기술이다.
이러한 MRI 장치는 대상체(예: 사람 또는 동물 등)를 복수의 슬라이스들로 구분하고, 각 슬라이스에 대응하는 세그먼트 영상을 적층하여 기능적 자기 공명 영상을 획득할 수 있다. 다만, MRI 장치는 각 슬라이스에 대응하는 세그먼트 영상을 서로 다른 시점에 획득하기 때문에, 획득된 세그먼트 영상을 획득 순서에 따라 적층할 경우 인접한 세그먼트 영상들 간의 시각 차이가 발생될 수 있다. 이러한 시각 차이를 보정하여 하나의 시점의 영상을 생성하기 위해 MRI 장치는 슬라이스 타이밍(slice timing) 방식을 이용할 수 있다. 슬라이스 타이밍 방식은 서로 다른 시각에 획득된 세그먼트 영상들이 동일한 시각에 획득된 것과 같이 보정하는 방식을 의미한다.
기능적 자기 공명 영상을 획득할 시 대상체에 의한 움직임이 발생되면 획득된 영상에는 발생된 움직임에 의한 잡음이 포함될 수 있다. MRI 장치는 잡음이 포함된 영상을 보정하기 위해 움직임이 발생된 영상에 대한 움직임 보정 및 시각 보정을 수행할 수 있다.
움직임이 발생된 영상에 대한 움직임 보정 및 시각 보정을 수행하기 위해서는 해당 영상에 대한 움직임 보정이 먼저 수행되어야 한다. 이를 위해 MRI 장치는 움직임이 발생된 영상을 기준 영상과 정합할 수 있다. 기능적 자기 공명 영상의 경우 각 세그먼트 볼륨이 서로 다른 시점에서 획득되었기 때문에, 정합 시 각 세그먼트 영상이 공간적으로 부정확하게 정렬될 수 있다. 따라서, 각 세그먼트 영상을 공간적으로 정확하게 정렬하기 위해서는 시각 보정이 수행되어야 한다. 그러나, 시각 보정을 수행하기 위해서는 해당 영상의 각 세그먼트 영상이 공간적으로 정확하게 정렬되어야 하므로, 움직임 보정 및 시각 보정에 의한 딜레마가 생기게 된다.
따라서, 움직임이 발생된 영상에 대한 움직임 보정 및 시각 보정을 정확하게 수행하기 위한 방법이 요구된다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 움직임 보정 및 시각 보정이 동시에 가능한 의료 영상 장치 및 의료 영상 보정 방법을 제공하는 것이다.
구체적으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 움직임이 발생된 영상에 대한 움직임 보정 및 시각 보정을 동시에 정확하게 수행하기 위한 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 방법은, 대상체의 목적 부위에 대한 의료 영상 신호를 획득하여 상기 획득된 의료 영상 신호를 처리하여 제1 의료 영상을 생성하는 단계; 기준 의료 영상과 상기 제1 의료 영상을 정합하여 정합 의료 영상을 생성하여 상기 생성된 정합 의료 영상의 각 복셀(voxel)에 대한 복셀 그룹 정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 복셀 그룹 정보를 이용하여 상기 정합 의료 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보를 생성하는 단계; 상기 생성된 복셀 정보 중 시각 정보를 기 설정된 기준 시각 정보로 변환하는 동시에 상기 복셀 정보 중 공간 정보를 이용하여 상기 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하는 단계; 및 상기 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 추정된 영상 강도를 이용하여 상기 기준 시각 정보에 해당하는 볼륨 영상을 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 장치는, 대상체의 목적 부위에 대한 의료 영상 신호를 획득하는 보어; 및 상기 보어를 통해 획득된 의료 영상 신호를 처리하여 제1 의료 영상을 생성하는 데이터 처리부를 포함하고, 상기 데이터 처리부는, 기준 의료 영상과 상기 제1 의료 영상을 정합하여 정합 의료 영상을 생성하여 상기 생성된 정합 의료 영상의 각 복셀(voxel)에 대한 복셀 그룹 정보를 획득하고, 상기 획득된 복셀 그룹 정보를 이용하여 상기 정합 의료 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보를 생성하고, 상기 생성된 복셀 정보 중 시각 정보를 기 설정된 기준 시각 정보로 변환하는 동시에 상기 복셀 정보 중 공간 정보를 이용하여 상기 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하고, 상기 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 추정된 영상 강도를 이용하여 상기 기준 시각 정보에 해당하는 볼륨 영상을 생성한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 볼륨 영상을 생성할 시 움직임 발생에 따른 볼륨 세그먼트들 간의 시각 보정 및 움직임 보정을 동시에 수행함으로써, 각 볼륨 영상에 대한 정확한 보정이 가능하다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 의료 영상 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 의료 영상 장치의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 의료 영상 장치에서 의료 영상의 움직임 보정 및 시각 보정을 동시에 수행하기 위한 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 의료 영상 장치에서 의료 영상의 움직임 보정 및 시각 보정을 동시에 수행하기 위한 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 5, 도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 의료 영상 장치에서 볼륨 영상에 대한 움직임 보정 및 시각 보정을 위한 방법을 설명하기 위한 예시도들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 의료 영상 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 의료 영상 장치(1000)는 대상체(예: 사람, 동물 등)(10)의 목적 부위에 대한 의료 영상을 획득하기 위해 대상체(10)가 반입되는 원통형의 보어(bore)(100), 대상체(10)가 놓이고 보어(100) 내부로 반입시키는 이송부(150) 및 보어(100)를 제어하여 적어도 하나의 의료 영상을 획득하는 데이터 처리부(200)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 목적 부위는 척추, 흉부, 상복부, 하복부, 폐, 뇌, 간, 정맥류, 자궁, 전립선, 고환, 근골격계, 갑상선 또는 유방 등을 포함할 수 있다. 그러나, 목적 부위는 이에 제한되는 것은 아니며 의료 영상 장치(1000)에서 영상으로 획득 가능한 다양한 부위가 될 수 있다. 상기 의료 영상 장치(1000)는 자기 공명 영상(Magnetic Resonance Image, MRI) 장치 및 기능적 자기 공명 영상(Functional MRI) 장치 등일 수 있다. 상기 목적 부위에 대한 의료 영상은 2차원 영상, 3차원 볼륨 영상, 한 컷의 스틸 영상, 복수개의 컷으로 구성된 동영상, 또는 다양한 단면상을 갖는 복수개의 영상 등일 수 있다. 제시된 실시예에서는 기능적 자기 공명 영상 장치에서 3차원 볼륨 영상을 획득하기 위한 예로 설명하도록 한다.
의료 영상 장치(1000)는 데이터 처리부(200)의 제어에 의해 제1 신호를 보어(100)로 인가하여 보어(100) 내부에 일정한 자기장을 형성하고, 자기장 내에 위치한 대상체(10)의 원자핵을 공명시키기 위한 제2 신호를 조사하는데, 보어(100) 내부에는 자기장을 형성하고, 자기장이 형성된 대상체(10)로 제2 신호를 조사하며, 제2 신호 조사에 의해 생성된 제3 신호를 수신하는 적어도 하나의 코일이 구비될 수 있다. 여기서, 제1 신호는 전류 신호이고, 제2 신호는 RF 신호이며, 제3 신호는 자기 공명 신호일 수 있다.
적어도 하나의 코일에 의해 보어(100) 내부에 자기장이 형성되고, 제2 신호가 대상체(10)로 조사되면 대상체의 원자핵에 대한 공명 현상이 발생되어 원자핵으로부터 제3 신호가 발생될 수 있다. 이와 같이 발생된 제3 신호는 적어도 하나의 코일을 통해 데이터 처리부(200)로 전달될 수 있다. 데이터 처리부(200)는 수신된 제3 신호를 처리하여 의료 영상을 생성하는데, 이와 같이 생성된 의료 영상은 3차원 볼륨 영상일 수 있다. 데이터 처리부(200)는 표시부(250) 및 입력부(260)를 포함하고, 표시부(250)를 통해 의료 영상을 표시하고, 입력부(260)를 통해 영상 획득 또는 데이터 처리에 관한 사용자의 입력을 수신할 수 있다.
3차원 볼륨 영상은 대상체(10)를 다양한 방향에 대응하는 복수의 슬라이스들로 구분하고, 구분된 각 슬라이스에 해당하는 볼륨 세그먼트를 순차적으로 결합한 영상일 수 있다. 각 슬라이스에 대응하여 제2 신호를 조사하는 적어도 하나의 코일은 각 슬라이스에 대응하는 위치로 이동 가능하게 구비될 수 있다. 각 슬라이스에 대응하는 제2 신호가 적어도 하나의 코일을 통해 순차적으로 조사되고, 제2 신호 조사에 의해서 생성된 슬라이스별 제3 신호가 수신되면 데이터 처리부(200)는 수신된 제3 신호를 처리하여 각 슬라이스에 해당하는 볼륨 세그먼트를 순차적으로 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 볼륨 세그먼트는 표시부(250)를 통해 순차적으로 표시될 수 있다.
각 슬라이스에 대응하는 제2 신호는 적어도 하나의 코일을 통해 일정 간격(time of repetition, TR)으로 조사되는데, 조사되는 제2 신호의 순서는 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 대상체(10)의 복수의 슬라이스들이 10개로 이루어진 경우 적어도 하나의 코일은 x축, y축 또는 z축 이동을 통해 10개의 슬라이스들 각각에 대응하여 제2 신호를 조사할 수 있다. 다양한 실시예에서 적어도 하나의 코일은 x축, y축 또는 z축 이동을 통해 10개의 슬라이스들 중 홀수에 해당하는 슬라이스들에 대응하여 제2 신호를 조사하고, 짝수에 해당하는 슬라이스들에 대응하여 제2 신호를 조사할 수도 있다.
대상체(10)의 뇌 활성화 양상을 측정하기 위해 의료 영상 장치(1000)는 보어(100) 내부에 위치한 대상체(10)의 머리 영역을 스캔하여 적어도 하나의 볼륨 영상을 획득할 수 있다. 스캔하는 방식은 상기에서 설명한 바와 같이 보어(100)를 통해 제1 신호 및 제2 신호가 대상체(10)에 조사되어 자기장 생성 및 원자핵 공명에 의한 제3 신호를 수신하는 방식으로 수행될 수 있다. 적어도 하나의 볼륨 영상은 대상체(10)의 머리 부분을 복수의 슬라이스들로 구분하고, 각 슬라이스에 대응하는 볼륨 세그먼트를 적층하는 방식으로 생성될 수 있다. 예를 들어, 각 슬라이스에 따른 볼륨 세그먼트는 단면 영상일 수 있다. 구체적으로, 의료 영상 장치(1000)는 특정 시각 마다 볼륨 영상을 획득하는데, 해당 특정 시각 동안 특정 시각 동안 대상체(10)의 각 슬라이스에 해당하는 볼륨 세그먼트를 기 설정된 순서에 따라 획득하고, 획득된 볼륨 세그먼트 각각을 획득 순서에 따라 적층하여 하나의 볼륨 영상을 생성할 수 있다. 이와 같이 볼륨 세그먼트가 획득될 시 호흡 등과 같은 대상체(10)의 움직임이 발생될 수 있으며, 이로 인해 시계열적으로 획득되는 각 볼륨 세그먼트가 서로 다른 방향 또는 각도로 적층되어 부정확한 볼륨 영상이 생성될 수 있다. 또한, 볼륨 영상을 생성하기 위해 획득되는 각 볼륨 세그먼트의 획득 순서에 의해 인접한 볼륨 세그먼트 간의 획득 시각에 대한 차이가 있기 때문에, 인접하는 볼륨 세그먼트 간의 영상 강도(intensity)에 대한 차이가 있을 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 의료 영상 장치(1000)는 볼륨 영상의 볼륨 세그먼트들 간의 시각 보정 및 움직임 보정을 동시에 수행할 수 있다.
먼저, 의료 영상 장치(1000)는 계층적 정합 기법을 통해 제1 볼륨 영상을 기준 볼륨 영상에 정합(registration)하고, 이를 기반으로 하여 제1 볼륨 내에 어느 볼륨 세그먼트에서 움직임이 존재하는지를 판단할 수 있다. 여기서, 기준 볼륨 영상은 일반적으로 첫번째 획득된 3차원 볼륨 영상일 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 기준 볼륨 영상은 다양하게 설정될 수 있다. 또한, 기준 볼륨 영상과 제1 볼륨 영상을 정합하기 위해 강체 변환 정합(rigid body transformation registration) 방식이 사용될 수 있으며, 이 또한 한정되지 않으며, 정합을 위한 다양한 방식이 사용될 수 있다. 강체 변환 정합의 경우 이동 변환 및 회전 변환이 동시에 이루어질 수 있다. 구체적으로, 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상과 제1 볼륨 영상을 정합하고, 기준 볼륨 영상에 제1 볼륨 영상을 정합한 정도를 나타내는 기준 정합 데이터를 생성할 수 있다. 의료 영상 장치(1000)는 생성된 기준 정합 데이터를 이용하여 제1 볼륨 영상의 부분 볼륨 세그먼트들을 변환하고, 변환된 부분 볼륨 세그먼트들과 기준 볼륨 영상에 기반하여 제1 차이 데이터를 산출할 수 있다. 의료 영상 장치(1000)는 산출된 제1 차이 데이터를 이용하여 기준 정합 데이터를 보정하여 제1 보정 정합 데이터를 생성하고, 제1 보정 정합 데이터를 이용하여 제1 볼륨 영상의 부분 볼륨 세그먼트들 중 적어도 일부를 변환할 수 있다. 의료 영상 장치(1000)는 변환된 적어도 일부의 부분 볼륨 세그먼트들과 기준 볼륨 영상에 기반하여 제2 차이 데이터를 산출하고, 산출된 제2 차이 데이터를 제1 보정 정합 데이터를 보정하여 제2 보정 정합 데이터를 생성할 수 있다.
의료 영상 장치(1000)는 제1 보정 정합 데이터 또는 제2 보정 정합 데이터를 이용하여 특정 시각 마다 획득되는 하나 이상의 볼륨 영상의 각 볼륨 세그먼트를 기준 볼륨 영상의 각 볼륨 세그먼트에 정합할 수 있다. 구체적으로, 의료 영상 장치(1000)는 제1 볼륨 영상의 각 복셀(voxel)의 공간 정보(예: 3차원 좌표값)가 기준 볼륨 영상의 각 복셀의 공간 정보와 일치하도록 제1 볼륨 영상의 각 복셀의 공간 정보를 변환하여 기준 볼륨 영상과 제1 볼륨 영상을 정합한 정합 볼륨 영상을 생성할 수 있다. 이와 같이 정합에 의해 제1 볼륨 영상의 각 복셀의 위치 정보가 변환되면 제1 볼륨 영상의 각 복셀의 영상 강도 및 각 복셀이 획득된 시각(예: 측정 시각)도 함께 변환될 수 있다. 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상과의 정합을 통해 제1 볼륨 영상의 각 볼륨 세그먼트를 구성하는 각 복셀의 위치가 기준 볼륨 영상의 어느 복셀의 위치로 변환되었는지를 확인할 수 있다. 또한, 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상과의 정합을 통해 제1 볼륨 영상의 각 볼륨 세그먼트들 구성하는 각 복셀이 변환된 위치에서 측정된 시각을 확인할 수 있다.
의료 영상 장치(1000)는 정합 볼륨 영상의 각 복셀의 영상 강도 및 측정 시각을 획득하고, 획득된 영상 강도 및 측정 시각에 기반하여 해당 복셀에 인접한 인접 복셀들 각각의 영상 강도 및 측정 시각을 추정할 수 있다. 예를 들어, 특정 복셀에 인접하는 인접 복셀들은 특정 복셀의 3차원 좌표값(xk, yk, zk)과의 차이값이 임계 차이값(r)보다 작은 차이값을 가지는 복셀들일 수 있다. 의료 영상 장치(1000)는 이중 선형 보간법(bilinear interpolation)을 이용하여 인접 복셀들 각각의 영상 강도 및 측정 시각을 추정할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 인접 복셀들 각각의 영상 강도 및 측정 시각을 추정하기 위한 다양한 방식이 이용될 수 있다. 다양한 실시예에서 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상의 각 복셀의 영상 강도 및 측정 시각을 획득하고, 획득된 영상 강도 및 측정 시각에 기반하여 해당 복셀에 인접한 인접 복셀들 각각의 영상 강도 및 측정 시각을 추정할 수 있다.
이를 통해서 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상 및 정합 볼륨 영상의 각 복셀의 영상 강도 및 측정 시각과, 해당 복셀들 각각에 인접한 인접 복셀들 각각의 영상 강도 및 측정 시각에 대한 정보를 포함하는 복셀 그룹 정보를 획득할 수 있다. 이와 같이 획득된 복셀 그룹 정보는 {[I1(x1,y1,z1), T1(x1,y1,z1)],[I1(x2,y2,z2), T1(x2,y2,z2)], ..., [I2(M12(xN,yN,zN)), T2(M12(xN,yN,zN))]}와 같이 표현될 수 있다. 여기서, I1(x1,y1,z1)은 기준 볼륨 영상의 특정 복셀의 영상 강도 정보를 나타내고, T1(x1,y1,z1)은 기준 볼륨 영상의 특정 복셀의 측정 시각 정보를 나타낼 수 있다. 또한, I2(M12(xN,yN,zN))은 정합 볼륨 영상의 특정 복셀의 영상 강도 정보를 나타내고, T2(M12(xN,yN,zN))은 정합 볼륨 영상의 특정 복셀의 측정 시각 정보를 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에서 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상 및 제1 볼륨 영상을 정합할 시 전체 볼륨 단위로 수행하거나, 각 슬라이스 단위로 수행하거나, 각 볼륨 세그먼트 단위로 수행할 수 있다. 예를 들어, 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상 전체와 제1 볼륨 영상 전체를 정합하거나, 기준 볼륨 영상의 각 슬라이스 및 제1 볼륨 영상의 각 슬라이스를 정합하거나, 기준 볼륨 영상의 각 볼륨 세그먼트 및 제1 볼륨 영상의 각 볼륨 세그먼트를 정합할 수 있다. 의료 영상 장치(1000)는 이와 같이 정합을 통해 생성된 변형 함수(예: 이동 변환, 회전 변환 등의 움직임 정도에 관련된 함수)를 이용하여 정합 볼륨 영상의 각 복셀(및 각 복셀의 인접 복셀들)의 측정 시각을 산출할 수 있다.
의료 영상 장치(1000)는 획득된 복셀 그룹 정보를 이용하여 기준 볼륨 영상 및 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 각 복셀에 대한 복셀 정보는 3차원 공간 정보(예: 해당 복셀 위치의 영상 강도 정보) 및 시각 정보(예: 해당 복셀을 측정(또는 획득)한 시각)를 포함하는 4차원 공간 정보로서 표현될 수 있다. 예를 들어, 복셀 정보는 In(xnm, ynm, znm, tnm)(n, m은 자연수)와 같은 데이터로 나타낼 수 있다. 이와 같이 생성된 복셀 정보를 이용하여 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상의 각 복셀 및 제1 볼륨 영상의 각 복셀을 4차원 공간(예: x축, y축, x축, t(시각)축)에 표현할 수 있다.
의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 시각 정보를 기 설정된 제1 기준 시각 정보와 일치하도록 변환하고, 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 시각 정보를 기 설정된 제2 기준 시각 정보와 일치하도록 변환할 수 있다. 이와 동시에, 의료 영상 장치(1000)는 제1 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하고, 제2 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정할 수 있다. 구체적으로, 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상의 각 복셀의 측정 시각을 제1 기준 볼륨 시각으로 변환하고, 정합 볼륨 영상의 각 복셀의 측정 시각을 제2 기준 볼륨 시각으로 변환할 수 있다. 이와 동시에 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 3차원 공간 정보를 이용하여 제1 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하고, 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 3차원 공간 정보를 이용하여 제2 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정할 수 있다. 이와 같이 제1 기준 시각 정보 및 제2 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하기 위해 의료 영상 장치(1000)는 B-스플라인(spline) 등과 같은 4차원 보간법을 이용할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 제1 기준 시각 정보 및 제2 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하기 위한 다양한 방식이 이용될 수 있다.
의료 영상 장치(1000)는 제1 기준 볼륨 시각에 해당하여 각 복셀의 추정된 영상 강도를 가지는 볼륨 영상을 생성하고, 제2 기준 볼륨 시각에 해당하여 각 복셀의 추정된 영상 강도를 가지는 볼륨 영상을 생성할 수 있다.
이를 통해서 의료 영상 장치는 볼륨 영상을 생성할 시 움직임 발생에 따른 볼륨 세그먼트들 간의 시각 보정 및 움직임 보정을 동시에 수행함으로써, 각 볼륨 영상에 대한 정확한 보정이 가능하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 의료 영상 장치의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 의료 영상 장치(1000)는 보어(100) 및 데이터 처리부(200)를 포함할 수 있다. 보어(100)는 코일부(110)를 포함하고, 데이터 처리부(200)는 신호 생성부(210), 수신부(220), 영상 처리부(230), 저장부(240), 표시부(250), 입력부(260) 및 제어부(270)를 포함할 수 있다.
먼저, 보어(100)에 관련하여 살펴보면 보어(100)의 코일부(110)는 데이터 처리부(200)로부터 자기장이 형성되도록 하기 위한 제1 신호 및 대상체(10)의 원자핵을 공명시키기 위한 제2 신호가 수신되면 제1 신호에 기반하여 자기장을 형성하고, 형성된 자기장 내 대상체(10)에 제2 신호를 조사하여 대상체(10)의 원자핵을 공명시키며, 원자핵으로부터 발생된 제3 신호를 데이터 처리부(200)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 제1 신호는 경사 전류 신호이고, 제2 신호는 RF 신호이며, 제3 신호는 자기 공명 신호일 수 있다.
코일부(110)는 보어(100) 내부에 소정의 방향을 따라 배치된 적어도 하나의 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소정의 방향은 보어(100)의 원통 방향일 수 있다. 적어도 하나의 코일은 정자장(Static magnetic field)을 형성하는 정자장 코일, 정자장에 경사(gradient)를 인가하여 경사자장(gradient field)을 형성하는 경사 코일 및 대상체(10)에 RF 신호를 조사하여 대상체(100)의 원자핵을 공명시키고 원자핵으로부터 발생된 자기 공명 신호를 수신하는 RF 코일 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 코일들은 제시한 실시예로 한정되지 않으며, 각 동작을 수행하기 위해 다양한 종류의 코일이 사용될 수 있다.
다양한 실시예에서 적어도 하나의 코일 중 RF 코일은 대상체(10)의 복수의 슬라이스들 각각에 대한 볼륨 세그먼트를 획득하기 위해 각 슬라이스에 대응하는 위치로 이동 가능하도록 형성될 수 있다.
다음으로, 데이터 처리부(200)에 관련하여 살펴보면 데이터 처리부(200)의 신호 생성부(210)는 제어부(270)의 제어에 의해 보어(100) 내에 자기장이 형성되도록 하기 위한 제1 신호 및 대상체(10)의 원자핵을 공명시키기 위한 제2 신호를 보어(100)로 전달할 수 있다.
송수신부(220)는 보어(100)로부터 제3 신호를 수신하고, 보어(100)의 코일부(110)를 제어하기 위한 제어 신호를 보어(100)로 전달할 수 있다.
영상 처리부(230)는 수신부(220)를 통해서 수신된 제3 신호를 처리하여 볼륨 영상을 생성할 수 있다.
저장부(240)는 의료 영상 장치(1000)에서 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 구체적으로, 영상 처리부(230)를 통해서 생성된 적어도 하나의 볼륨 영상을 저장할 수 있다.
표시부(250)는 생성된 볼륨 영상을 표시할 수 있다. 표시부(250)는 기준 볼륨 영상과 특정 볼륨 영상을 정합한 정합 영상 및 움직임 보정 및 시각 보정에 의해 생성된 볼륨 영상을 표시할 수 있다.
입력부(260)는 키보드, 마우스, 터치 스크린 패널 등 제한되지 않는다. 입력부(260)는 의료 영상 장치(1000)를 설정하고, 의료 영상 장치의 동작을 지시할 수 있다. 예를 들어, 의료인은 입력부(260)를 통해 이동부(150)를 이동하거나, 의료 영상을 획득하거나, 획득된 의료 영상을 표시 또는 선택 등의 동작을 수행하기 위한 요청 또는 지시를 입력할 수 있다.
제어부(270)는 코일부(110), 신호 생성부(210), 수신부(220), 영상 처리부(230), 저장부(240), 표시부(250) 및 입력부(260)와 동작 가능하게 연결되며, 의료 영상 장치(1000)에 대한 다양한 명령들을 수행할 수 있다.
구체적으로, 제어부(270)는 입력부(260)에 의해서 대상체(10)의 의료 영상을 획득하기 위한 입력이 있으면 보어(100)의 코일부(110)를 제어하기 위한 제어 신호를 송수신부(220)를 통해 보어(100)로 전달할 수 있다. 제어부(270)는 신호 생성부(210)를 통해 보어(100) 내에 자기장이 형성되도록 하기 위한 제1 신호 및 대상체(10)의 원자핵을 공명시키기 위한 제2 신호를 보어(100)로 전달하고, 송수신부(230)를 통해 보어(100)로부터 제3 신호를 수신할 수 있다. 제어부(270)는 영상 처리부(230)를 통해서 제3 신호를 처리하여 볼륨 영상을 생성하고, 생성된 볼륨 영상에 움직임이 검출된 경우 해당 볼륨 영상에 대한 움직임 보정 및 시각 보정을 동시에 수행할 수 있다.
움직임 보정 및 시각 보정을 동시에 수행하기 위해 제어부(270)는 기준 볼륨 영상과 제1 볼륨 영상을 정합하여 정합 볼륨 영상을 생성하고, 기준 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 그룹 정보를 생성할 수 있다. 제어부(270)는 생성된 복셀 그룹 정보를 이용하여 기준 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 및 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보를 획득할 수 있다. 이에 대해서 구체적으로, 제어부(270)는 기준 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각과, 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 획득할 수 있다. 제어부(270)는 기준 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 이용하여 기존 볼륨 영상의 해당 복셀에 인접한 인접 복셀들 각각의 영상 강도 및 측정 시각을 추정할 수 있다. 제어부(270)는 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 이용하여 정합 볼륨 영상의 해당 복셀에 인접한 인접 복셀들 각각의 영상 강도 및 측정 시각을 추정할 수 있다. 이를 통해서 제어부(270)는 기준 볼륨 영상 및 정합 볼륨 영상 각각의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각과, 인접 픽셀들 각각의 영상 강도 및 측정 시각을 포함하는 복셀 그룹 정보를 획득할 수 있다. 제어부(270)는 획득된 복셀 그룹 정보를 이용하여 기준 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 및 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보를 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 복셀 정보는 각 복셀에 대한 위치를 나타내는 공간 정보 및 각 복셀이 측정된 시각을 나타내는 시각 정보가 포함될 수 있다. 다양한 실시예에서 제어부(270)는 기준 볼륨 영상 및 제1 볼륨 영상을 정합할 시 전체 볼륨 단위로 수행하거나, 각 슬라이스 단위로 수행하거나, 각 볼륨 세그먼트 단위로 수행할 수 있다. 제어부(270)는 이와 같이 정합을 통해 생성된 변형 함수를 이용하여 정합 볼륨 영상의 각 복셀의 측정 시각을 산출할 수 있다.
제어부(270)는 기준 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 시각 정보를 기 설정된 제1 기준 시각 정보로 변환하고, 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 시각 정보를 기 설정된 제2 기준 정보로 변환할 수 있다. 이와 동시에 제어부(270)는 기준 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 공간 정보를 이용하여 제1 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하고, 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 공간 정보를 이용하여 제2 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정할 수 있다. 제1 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도 및 제2 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하기 위해 제어부(270)는 B-스플라인과 같은 4차원 보간법을 이용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제어부(270)는 제1 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 추정된 영상 강도를 이용하여 제1 기준 시각 정보에 해당하는 볼륨 영상을 생성하고, 제2 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 추정된 영상 강도를 이용하여 제2 기준 시각 정보에 해당하는 볼륨 영상을 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 제1 기준 시각 정보에 해당하는 볼륨 영상은 기준 볼륨 영상에 대한 움직임 보정 및 시각 보정이 동시에 이루어진 영상이고, 제2 기준 시각 정보에 해당하는 볼륨 영상은 제1 볼륨 영상에 대한 움직임 보정 및 시각 보정이 동시에 이루어진 영상일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 의료 영상 장치에서 의료 영상의 움직임 보정 및 시각 보정을 동시에 수행하기 위한 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다. 하기에서 제1 볼륨 영상은 의료 영상일 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상과 제1 볼륨 영상을 정합하여 정합 볼륨 영상을 생성하고(S300), 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 그룹 정보를 획득할 수 있다(S305). 예를 들어, 의료 영상 장치(1000)는 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 획득할 수 있다. 의료 영상 장치(1000)는 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 이용하여 정합 볼륨 영상의 해당 복셀에 인접한 인접 복셀들 각각의 영상 강도 및 측정 시각을 추정할 수 있다. 이를 통해서 의료 영상 장치(1000)는 정합 볼륨 영상 각각의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각과, 인접 픽셀들 각각의 영상 강도 및 측정 시각을 포함하는 복셀 그룹 정보를 획득할 수 있다.
의료 영상 장치(1000)는 생성된 복셀 그룹 정보를 이용하여 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보를 획득할 수 있다(S310). 구체적으로, 의료 영상 장치(1000)는 획득된 복셀 그룹 정보를 이용하여 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보를 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 복셀 정보는 각 복셀에 대한 위치를 나타내는 공간 정보 및 각 복셀이 측정된 시각을 나타내는 시각 정보가 포함될 수 있다.
의료 영상 장치(1000)는 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 시각 정보를 기 설정된 기준 시각 정보로 변환할 수 있다(S315). 의료 영상 장치(1000)는 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 공간 정보를 이용하여 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정할 수 있다(S320). S315 및 S320은 동시에 수행될 수 있다.
의료 영상 장치(1000)는 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 추정된 영상 강도를 이용하여 기준 시각 정보에 해당하는 볼륨 영상을 생성할 수 있다(S325).
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 의료 영상 장치에서 의료 영상의 움직임 보정 및 시각 보정을 동시에 수행하기 위한 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다. 하기에서 제1 볼륨 영상은 의료 영상일 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상과 제1 볼륨 영상을 정합하여 정합 볼륨 영상을 생성하고(S400), 기준 볼륨 영상 및 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 그룹 정보를 획득할 수 있다(S405). 예를 들어, 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각과, 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 획득할 수 있다. 의료 영상 장치(1000)는 기존 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보를 이용하여 기존 볼륨 영상의 해당 복셀에 인접한 인접 복셀들 각각의 영상 강도 및 측정 시각을 추정하고, 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 이용하여 정합 볼륨 영상의 해당 복셀에 인접한 인접 복셀들 각각의 영상 강도 및 측정 시각을 추정할 수 있다. 이를 통해서 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상 및 정합 볼륨 영상 각각의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각과, 인접 픽셀들 각각의 영상 강도 및 측정 시각을 포함하는 복셀 그룹 정보를 획득할 수 있다.
의료 영상 장치(1000)는 생성된 복셀 그룹 정보를 이용하여 기준 볼륨 정합 및 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보를 획득할 수 있다(S410). 구체적으로, 의료 영상 장치(1000)는 획득된 복셀 그룹 정보를 이용하여 기준 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 정보 및 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보를 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 복셀 정보는 각 복셀에 대한 위치를 나타내는 공간 정보 및 각 복셀이 측정된 시각을 나타내는 시각 정보가 포함될 수 있다.
의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 시각 정보를 기 설정된 제1 기준 시각 정보로 변환하고, 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 시각 정보를 기 설정된 제2 기준 시각 정보로 변환할 수 있다(S415). 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 공간 정보를 이용하여 제1 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하고, 정합 볼륨 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 공간 정보를 이용하여 제2 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정할 수 있다(S420). S415 및 S420은 동시에 수행될 수 있다.
의료 영상 장치(1000)는 제1 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 추정된 영상 강도를 이용하여 제1 기준 시각 정보에 해당하는 볼륨 영상을 생성하고, 제2 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 추정된 영상 강도를 이용하여 제2 기준 시각 정보에 해당하는 볼륨 영상을 생성할 수 있다(S425).
도 5, 도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 의료 영상 장치에서 볼륨 영상에 대한 움직임 보정 및 시각 보정을 위한 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 의료 영상 장치(1000)는 도 5의 (a)와 같이 복수의 복셀들(500)로 구성된 볼륨 영상(502)을 획득할 수 있다. 의료 영상 장치(1000)는 특정 시각 동안 볼륨 세그먼트(504, 506, 508, 510, 512, 514)들을 기 설정된 획득 시각에 따라 획득하고, 획득 시각순으로 획득된 볼륨 세그먼트들(504, 506, 508, 510, 512, 514)을 적층하여 볼륨 영상을 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 볼륨 영상(502)의 각 볼륨 세그먼트는 획득 시각에 따라 서로 다른 영상 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 획득된 볼륨 영상(502)이 6개의 볼륨 세그먼트들로 구성된 경우 제1 볼륨 세그먼트(504), 제2 볼륨 세그먼트(506), 제3 볼륨 세그먼트(508), 제4 볼륨 세그먼트(510), 제5 볼륨 세그먼트(512) 및 제6 볼륨 세그먼트(514)는 서로 다른 영상 강도를 가질 수 있다. 제1 볼륨 세그먼트(504)는 제1 영상 강도를 가지고, 제2 볼륨 세그먼트(506)는 제2 영상 강도를 가지고, 제3 볼륨 세그먼트(508)는 제3 영상 강도를 가지고, 제4 볼륨 세그먼트(510)는 제4 영상 강도를 가지고, 제5 볼륨 세그먼트(512)는 제5 영상 강도를 가지며, 제6 볼륨 세그먼트(514)는 제6 영상 강도를 가질 수 있다.
또한, 도 5의 (a)와 같은 볼륨 영상(502)은 도 5의 (d)와 같이 볼륨 세그먼트들(504, 506, 508, 510, 512, 514) 각각에 따라 서로 다른 측정 시각을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 볼륨 세그먼트(504), 제2 볼륨 세그먼트(506), 제3 볼륨 세그먼트(508), 제4 볼륨 세그먼트(510), 제5 볼륨 세그먼트(512) 및 제6 볼륨 세그먼트(514)는 서로 다른 측정 시각을 가질 수 있다. 제1 볼륨 세그먼트(504)는 제1 측정 시각을 가지고, 제2 볼륨 세그먼트(506)는 제4 측정 시각을 가지고, 제3 볼륨 세그먼트(508)는 제2 측정 시각을 가지고, 제4 볼륨 세그먼트(510)는 제5 측정 시각을 가지고, 제5 볼륨 세그먼트(512)는 제3 측정 시각을 가지며, 제6 볼륨 세그먼트(514)는 제6 측정 시각을 가질 수 있다. 제1 측정 시각, 제2 측정 시각, 제3 측정 시각, 제4 측정 시각, 제5 측정 시각 및 제6 측정 시각 순으로 각 볼륨 세그먼트가 획득된 경우 볼륨 영상(502)은 제1 볼륨 세그먼트(504), 제3 볼륨 세그먼트(508), 제5 볼륨 세그먼트(512), 제2 볼륨 세그먼트(506), 제4 볼륨 세그먼트(510) 및 제6 볼륨 세그먼트(514) 순으로 적층되어 생성될 수 있다.
의료 영상 장치(1000)는 도 5의 (b)와 같이 다음 볼륨 영상(516)을 획득할 수 있다. 획득된 볼륨 영상(516)이 움직임이 발생된 경우 볼륨 영상(516)은 도 5의 (b)와 같이 회전 및/또는 이동된 영상일 수 있다. 이러한 경우 의료 영상 장치(1000)는 도 5의 (c)와 같이 도 5의 (b)의 볼륨 영상(516)을 기준 볼륨 영상(예: 도 5의 (a)의 볼륨 영상(502))에 정합하여 정합된 정합 볼륨 영상(518)을 생성할 수 있다. 정합 볼륨 영상(518)은 정합에 의해 각 볼륨 세그먼트의 영상 강도가 서로 다른 값을 가질 수 있다. 또한, 획득된 볼륨 영상(516)은 도 5의 (e)와 같이 각 세그먼트에 따라 제1 측정 시각 내지 제6 측정 시각을 가질 수 있으나, 정합에 의해 도 5의 (f)와 같이 각 볼륨 세그먼트에 따른 측정 시각 또한 변환될 수 있다.
이와 같이 의료 영상 장치(1000)가 움직임 검출에 따라 볼륨 영상에 대한 움직임 보정을 수행하기 위해 정합을 수행할 경우 앞서 설명한 바와 같이 각 볼륨 세그먼트의 영상 강도 및 측정 시각이 변경되므로, 이를 함께 보정하여 정확한 볼륨 영상을 획득할 필요가 있다.
하기에서는 의료 영상 장치(1000)가 움직임 검출에 따른 움직임 보정 및 시각 보정을 동시에 수행하기 위한 동작을 도 6a, 도 6b 및 도 6c를 참조하여 설명하도록 한다. 제시된 실시예에서는 볼륨 영상의 각 복셀의 영상 강도를 도 6a 및 도 6c와 같이 색상으로 표현하며, 노란색의 복셀이 가장 작은 영상 강도를 가지고, 붉은색의 복셀이 가장 큰 영상 강도를 가지는 것으로 가정한다.
도 1 및 도 6a를 참조하면, 의료 영상 장치(1000)는 도 6a의 (b)와 같이 움직임이 발생한 제1 볼륨 영상(612)을 도 6a의 (a)와 같은 기준 볼륨 영상(600)에 정합하여 도 6a의 (c)와 같은 정합 볼륨 영상(624)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 의료 영상 장치(1000)는 제1 볼륨 영상(612)의 각 복셀(614, 616, 618, 620, 622)의 공간 정보(예: 3차원 위치 정보)를 기준 볼륨 영상(600)의 각 복셀(602, 604, 606, 608, 610)의 공간 정보와 일치시키기 위해 정합 행렬을 이용하여 제1 볼륨 영상(612)의 각 복셀의 공간 정보를 변환시킬 수 있다. 이러한 경우 제1 볼륨 영상(612)의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각 또한 변환될 수 있다. 이를 통해서 의료 영상 장치(1000)는 제1 볼륨 영상(612)의 각 복셀이 기준 볼륨 영상(600)의 어느 복셀과 정합되는지를 확인할 수 있고, 제1 볼륨 영상(612)의 각 복셀이 정합되는 기준 볼륨 영상(600)의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 이용하여 정합된 제1 볼륨 영상(612)의 각 복셀의 영상 강도 및 측정 시각을 추정할 수 있다.
또한, 의료 영상 장치(1000)는 제1 볼륨 영상(612)의 각 복셀에 인접하는 인접 복셀들 각각의 위치가 기준 볼륨 영상(600)의 어느 복셀과 정합되는지를 확인할 수 있고, 제1 볼륨 영상(612)의 각 복셀에 인접하는 인접 복셀들 각각이 정합되는 기준 볼륨 영상(600)의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 이용하여 정합된 제1 볼륨 영상(612)의 각 복셀에 인접하는 인접 복셀들 각각에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 추정할 수 있다. 예를 들어, 의료 영상 장치(1000)는 제1 볼륨 영상(612) 및 기준 볼륨 영상(600)의 정합을 통해 제1 볼륨 영상(612)의 제1 복셀(614)이 기준 볼륨 영상(600)의 어느 복셀과 정합되는지 확인할 수 있고, 제1 복셀(614)의 인접 복셀들(616, 618, 620, 622)이 기준 볼륨 영상(600)의 어느 복셀들과 정합되는지를 확인할 수 있다. 이러한 경우 제1 볼륨 영상(612)의 제1 복셀(614) 및 인접 복셀들(616, 618, 620, 622)은 정합 볼륨 영상(624)의 제1 복셀(626) 및 인접 복셀들(628, 630, 632, 634)로 변환될 수 있다. 정합 볼륨 영상(624)의 제1 복셀(626)에 대한 영상 강도 및 측정 시각은 기준 볼륨 영상(600)의 제1 복셀(602)에 대한 영상 강도 및 측정 시각에 기반하여 추정될 수 있고, 정합 볼륨 영상(624)의 제1 복셀(626)의 인접 복셀들(628, 630, 632, 634) 각각에 대한 영상 강도 및 측정 시각은 기준 볼륨 영상(600)의 제1 복셀(602)의 인접 복셀들(604, 606, 608, 610) 각각에 대한 영상 강도 및 측정 시각에 기반하여 추정될 수 있다.
의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상(600) 및 정합 볼륨 영상(624)의 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각과, 기준 볼륨 영상(600)의 각 복셀에 인접하는 인접 복셀들 각각에 대한 영상 강도 및 측정 시각 및 정합 볼륨 영상(624)의 각 복셀에 인접하는 인접 복셀들 각각에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 포함하는 복셀 그룹 정보를 생성할 수 있다. 의료 영상 장치(1000)는 이와 같이 생성된 복셀 그룹 정보를 이용하여 기준 볼륨 영상(600)의 각 복셀에 대한 복셀 정보 및 정합 볼륨 영상(624)의 각 복셀에 대한 복셀 정보를 생성할 수 있다.
의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상(600)의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 시각 정보를 기 설정된 제1 기준 시각 정보로 변환하고, 정합 볼륨 영상(624)의 각 복셀에 대한 복셀 정보 중 시각 정보를 기 설정된 제2 기준 시각 정보로 변환할 수 있다. 이러한 제1 기준 시각 정보는 도 6b와 같이 기준 볼륨 영상(600)의 볼륨 세그먼트들(홀수 볼륨 세그먼트들 및 짝수 볼륨 세그먼트들)이 획득되는 특정 시각(t11~t18)의 중간에 해당하는 시각(t1c)일 수 있고, 제2 기준 시각 정보는 제1 볼륨 영상(612)의 볼륨 세그먼트들(홀수 볼륨 세그먼트들 및 짝수 볼륨 세그먼트들)이 획득되는 특정 시각(t21~t28)의 중간에 해당하는 시각(t2c)일 수 있다.
하기에서는 도 6c를 참조하여 의료 영상 장치(1000)가 정합 볼륨 영상(624)의 제1 복셀(626)의 인접 복셀들(628, 630, 632, 634) 각각에 대한 영상 강도를 추정하는 실시예를 설명하도록 한다.
이를 위해 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상(600)의 제1 복셀(602)에서의 거리가 기 설정된 임계 거리에 해당하는 복셀들을 제1 복셀(602)의 인접 복셀로서 선택할 수 있다. 이와 같이 선택된 인접 복셀들은 도 6c의 (a)와 같이 기준 볼륨 영상(600)의 제1 복셀(602)에서 임계 거리(r)에 위치한 복셀들(604, 606, 608, 610)일 수 있다. 이러한 경우 선택된 복셀들은 영상 강도(I1) 및 측정 시각(T1)을 가지는 {[I1(x1,y1,z1), T1(x1,y1,z1)], [I1(x2,y2,z2), T1(x2,y2,z2)], …[I1(xn,yn,zn), T1(xn,yn,zn)]}와 같은 다차원 좌표로서 나타낼 수 있다(예: n > 0).
다만, 제1 볼륨 영상(612)의 경우 제1 볼륨 영상(612)의 제1 복셀(612) 및 제1 복셀(612)에 인접하는 인접 복셀들(616, 618, 620, 622)의 위치가 정합 행렬(예: Mf)에 의해 기준 볼륨 영상(600)의 제1 복셀(602) 및 제1 복셀(602)의 인접 복셀들(604, 606, 608, 610) 각각에 대응하도록 변환되므로, 의료 영상 장치(1000)는 정합 볼륨 영상(624)의 제1 복셀(626)에서의 거리가 임계 거리에 해당하는 복셀들을 제1 복셀(626)의 인접 복셀로서 선택할 수 있다. 이와 같이 선택된 인접 복셀들은 도 6c의 (a)와 같이 정합 볼륨 영상(624)의 제1 복셀(626)에서 임계 거리(r)에 위치한 복셀들(628, 630, 632, 634)일 수 있다. 이러한 경우 선택된 복셀들은 영상 강도(I2) 및 측정 시각(T2)을 가지는 {[I2(Mf (x1,y1,z1)), T2(Mf(x1,y1,z1))], [I2(Mf(x2,y2,z2)), T2(Mf((x2,y2,z2))], ... [I2(Mf(xN,yN,zN)), T2(Mf (xN,yN,zN))]}와 같은 다차원 좌표로서 나타낼 수 있다(예: N > 0).
이어서, 의료 영상 장치(1000)는 도 6c의 (b)와 같이 기준 볼륨 영상(600)의 제1 복셀(602) 및 제1 복셀(602)의 인접 복셀들(604, 606, 608, 610)과, 정합 볼륨 영상(624)의 제1 복셀(626) 및 제1 복셀(626)의 인접 복셀들(628, 630, 632, 634)을 다차원 공간(636)의 함수로 표현할 수 있다. 이러한 경우 기준 볼륨 영상(600)의 제1 복셀(602) 및 제1 복셀(602)의 인접 복셀들(604, 606, 608, 610)과, 정합 볼륨 영상(624)의 제1 복셀(626) 및 제1 복셀(626)의 인접 복셀들(628, 630, 632, 634) 각각은 측정 시각별로 영상 강도에 따라 다차원 공간에 배치될 수 있다. 예를 들어, 의료 영상 장치(1000)는 {[I1(x1,y1,z1), T1(x1,y1,z1)], [I1(x2,y2,z2), T1(x2,y2,z2)], …[I2(Mf(xN,yN,zN)), T2(Mf (xN,yN,zN))]}와 같은 다차원 좌표를 도 6c의 (b)와 같이 다차원 공간에 표시할 수 있다.
의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상(600)의 제1 복셀(602)의 측정 시각을 제1 기준 시각(t1c)으로 변환하여 기준 볼륨 영상(600)의 제1 복셀(602)을 제1 위치(638)로 이동시키고, 제1 위치(638)에서의 영상 강도를 추정할 수 있다. 의료 영상 장치(1000)는 기준 볼륨 영상(600)의 제1 복셀(602)의 인접 복셀들(604, 606, 608, 610) 각각의 측정 시각을 제1 기준 시각(t1c)으로 변환하여 기준 볼륨 영상(600)의 제1 복셀(602)의 인접 복셀들(604, 606, 608, 610) 각각을 제1 위치(638)로 이동시키고, 제1 위치(638)에서의 영상 강도를 추정할 수 있다. 의료 영상 장치(1000)는 정합 볼륨 영상(624)의 제1 복셀(626)의 측정 시각을 제2 기준 시각(t2c)으로 변환하여 정합 볼륨 영상(624)의 제1 복셀(626)을 제2 위치(640)로 이동시키고, 제2 위치(640)에서의 영상 강도를 추정할 수 있다. 의료 영상 장치(1000)는 정합 볼륨 영상(624)의 제1 복셀(626)의 인접 복셀들(628, 630, 632, 634) 각각의 측정 시각을 제2 기준 시각(t2c)으로 변환하여 정합 볼륨 영상(624)의 제1 복셀(626)의 인접 복셀들을 제2 위치(640)로 이동시키고, 제2 위치(640)에서의 영상 강도를 추정할 수 있다. 의료 영상 장치(1000)는 영상 강도를 추정하기 위해 B-스플라인과 같은 다차원 보간법을 이용할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 제1 기준 시각 정보 및 제2 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하기 위한 다양한 방식이 이용될 수 있다.
의료 영상 장치는 제1 기준 시각(t1c)에서 각 복셀의 추정된 영상 강도를 이용하여 볼륨 영상을 생성하고, 제2 기준 시각(t2c)에 각 복셀의 추정된 영상 강도를 이용하여 볼륨 영상을 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 볼륨 영상들은 움직임 보정 및 시각 보정이 동시에 수행된 볼륨 영상일 수 있다.
이와 같이 본 발명은 볼륨 영상을 생성할 시 움직임 발생에 따른 볼륨 세그먼트들 간의 움직임 보정 및 시각 보정을 동시에 수행함으로써, 각 볼륨 영상에 대한 정확한 보정을 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 장치 및 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 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 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 보어
110: 코일부
150: 이송부
200: 데이터 처리부
210: 신호 생성부
220: 송수신부
230: 영상 처리부
240: 저장부
250: 표시부
260: 입력부
270: 제어부
1000: 의료 영상 장치

Claims (16)

  1. 대상체의 목적 부위에 대한 의료 영상 신호를 획득하여 상기 획득된 의료 영상 신호를 처리하여 제1 의료 영상을 생성하는 단계;
    기준 의료 영상과 상기 제1 의료 영상을 정합하여 정합 의료 영상을 생성하여 상기 생성된 정합 의료 영상의 각 복셀(voxel)에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 획득하는 단계;
    상기 각 복셀에 인접한 인접 복셀들 각각에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 획득하는 단계;
    상기 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각과 상기 인접 복셀들 각각에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 복셀 그룹 정보로서 획득하는 단계;
    상기 획득된 복셀 그룹 정보를 이용하여 상기 정합 의료 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보를 생성하는 단계;
    상기 생성된 복셀 정보 중 시각 정보를 기 설정된 기준 시각 정보로 변환하는 동시에 상기 복셀 정보 중 공간 정보를 이용하여 상기 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하는 단계; 및
    상기 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 추정된 영상 강도를 이용하여 상기 기준 시각 정보에 해당하는 의료 영상을 생성하는 단계를 포함하는, 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 의료 영상과 상기 제1 의료 영상을 정합할 시 상기 기준 의료 영상과 상기 제1 의료 영상의 전체 볼륨 단위로 수행되거나, 상기 기준 의료 영상과 상기 제1 의료 영상을 슬라이스(slice) 단위로 구분하여 수행되거나, 상기 기준 의료 영상과 상기 제1 의료 영상을 세그먼트(segment) 단위로 구분하여 수행되는, 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 방법.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기준 의료 영상과 상기 제1 의료 영상을 정합할 시 생성된 변환 함수를 이용하여 상기 정합 의료 영상의 각 복셀에 대한 측정 시각을 추정하는, 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복셀 정보는,
    상기 각 복셀에 대한 영상 강도 및 상기 측정 시각을 4차원 공간 정보로 나타낸 정보인, 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 복셀 정보는,
    상기 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각과 상기 인접 복셀들 각각에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 4차원 공간 정보로서 나타낸 정보인, 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하는 단계는,
    4차원 보간 방식을 이용하여 상기 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하는 단계를 포함하는, 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 방법.
  9. 대상체의 목적 부위에 대한 의료 영상 신호를 획득하는 보어; 및
    상기 보어를 통해 획득된 의료 영상 신호를 처리하여 제1 의료 영상을 생성하는 데이터 처리부를 포함하고,
    상기 데이터 처리부는,
    기준 의료 영상과 상기 제1 의료 영상을 정합하여 정합 의료 영상을 생성하여 상기 생성된 정합 의료 영상의 각 복셀(voxel)에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 획득하고,
    상기 각 복셀에 인접한 인접 복셀들 각각에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 획득하고,
    상기 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각과 상기 인접 복셀들 각각에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 복셀 그룹 정보로서 획득하고,
    상기 획득된 복셀 그룹 정보를 이용하여 상기 정합 의료 영상의 각 복셀에 대한 복셀 정보를 생성하고,
    상기 생성된 복셀 정보 중 시각 정보를 기 설정된 기준 시각 정보로 변환하는 동시에 상기 복셀 정보 중 공간 정보를 이용하여 상기 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하고,
    상기 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 추정된 영상 강도를 이용하여 상기 기준 시각 정보에 해당하는 의료 영상을 생성하는, 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 데이터 처리부는,
    상기 기준 의료 영상과 상기 제1 의료 영상을 정합할 시 상기 기준 의료 영상과 상기 제1 의료 영상의 전체 볼륨 단위로 수행하거나, 상기 기준 의료 영상과 상기 제1 의료 영상을 슬라이스(slice) 단위로 구분하여 수행하거나, 상기 기준 의료 영상과 상기 제1 의료 영상을 세그먼트(segment) 단위로 구분하여 수행하는, 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 장치.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 데이터 처리부는,
    상기 기준 의료 영상과 상기 제1 의료 영상을 정합할 시 생성된 변환 함수를 이용하여 상기 정합 의료 영상의 각 복셀에 대한 측정 시각을 추정하는, 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 복셀 정보는,
    상기 각 복셀에 대한 영상 강도 및 상기 측정 시각을 4차원 공간 정보로 나타낸 정보인, 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 장치.
  14. 삭제
  15. 제9항에 있어서, 상기 복셀 정보는,
    상기 각 복셀에 대한 영상 강도 및 측정 시각과 상기 인접 복셀들 각각에 대한 영상 강도 및 측정 시각을 4차원 공간 정보로서 나타낸 정보인, 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 장치.
  16. 제9항에 있어서, 상기 데이터 처리부는,
    상기 기준 시각 정보에 해당하는 각 복셀의 영상 강도를 추정하기 위해 4차원 보간 방식을 이용하는, 생체 4차원 영상 획득에서 볼륨 내 움직임 및 측정 시각 동시 보정 장치.
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