KR102072476B1 - Apparatus and method for detecting tumor for image-guided surgery - Google Patents

Apparatus and method for detecting tumor for image-guided surgery Download PDF

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Abstract

영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 방법은 수술 계획을 위해 촬영된 환자의 영상을 획득하는 단계; 획득된 영상에서 클러스터링 영상처리를 위한 파라미터를 추출하는 단계; 영상 유도 수술 진행 중 촬영된 환자의 영상을 비디오 프레임 형식으로 전송하는 단계; 비디오 프레임을 수신하고, 프레임별로 파라미터를 적용한 클러스터링 영상처리에 의해 종양을 탐색하는 단계; 및 현재 프레임에서 탐색된 종양의 위치 및 크기를 표시하도록 출력하는 단계;를 포함한다. A tumor detection apparatus and method for image guided surgery are provided. Tumor detection method for image guided surgery according to an embodiment of the present invention comprises the steps of acquiring an image of a patient taken for surgery planning; Extracting a parameter for clustering image processing from the acquired image; Transmitting an image of a patient photographed during an image guided surgery in a video frame format; Receiving a video frame and searching for a tumor by clustering image processing applying a parameter for each frame; And outputting to indicate the location and size of the tumor detected in the current frame.

Description

영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치 및 그 방법{Apparatus and method for detecting tumor for image-guided surgery} Apparatus and method for detecting tumor for image-guided surgery

본 발명은 종양 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 영상 유도 수술중 촬영된 영상에서 종양을 탐색하는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a tumor detection apparatus and a method thereof, and more particularly, to a tumor detection apparatus and method for image-guided surgery to search for tumors in the image taken during image-guided surgery.

최근 종양 절제술의 정확도를 높이기 위해 복강경이나 내시경을 이용한 영상유도 수술이 시행되고 되고 있다. 이러한 영상유도 수술은 최소 침습 수술로서 환자의 회복속도가 빠르고 수술부위를 최적화하여 정확하게 수술할 수 있어서 많은 각광을 받고 있다. 특히, 영상유도 수술은 신체의 손상을 최소화하고 수술의 정확성과 안전성을 높여 생존율과 수술 후의 삶의 질을 높일 수 있다. Recently, image-guided surgery using laparoscopic or endoscopy has been performed to increase the accuracy of tumor resection. Such image-guided surgery is a minimally invasive surgery, and the patient's recovery speed is fast and the surgical site can be optimized to operate accurately, which has attracted much attention. In particular, image-guided surgery can increase the survival rate and quality of life after surgery by minimizing damage to the body and increasing the accuracy and safety of the surgery.

이때, 영상 유도 수술은 수술 전에 촬영된 의료영상을 참고적인 보조영상으로 이용하며 수술 중 복강경이나 내시경 영상을 확인하면서 수술을 진행하게 된다. At this time, the image-guided surgery uses the medical image taken before the operation as a reference auxiliary image and proceeds with the operation while checking the laparoscopy or endoscope image during the operation.

그러나 복강경이나 내시경 영상은 병변의 부분적인 정보만을 제공하여 병변 전체의 위치나 크기 등의 정보를 정확하게 제공하지 못하므로 수술 중 병변의 영상을 제공하는 방안의 개선이 필요한 실정이다. However, laparoscopic or endoscopic images do not provide accurate information such as the location or size of the entire lesion by providing only partial information of the lesion. Therefore, an improvement of a method of providing an image of the lesion during surgery is needed.

KRKR 10-170104310-1701043 B1B1

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 영상 유도 기반의 수술 진행중 환자의 수술 부위에 대한 영상 정보를 실시간으로 표시할 수 있는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, an embodiment of the present invention is a tumor detection apparatus for image guided surgery that can display the image information on the surgical site of the patient in real time during the image-guided surgery and its To provide a method.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 수술 계획을 위해 촬영된 환자의 영상을 획득하고, 상기 획득된 영상에서 클러스터링 영상처리를 위한 파라미터를 추출하는 파라미터 추출부; 및 영상 촬영부에 의해 영상 유도 수술 진행 중 촬영된 환자의 영상을 비디오 프레임 형식으로 수신하고, 프레임별로 상기 파라미터를 적용한 상기 클러스터링 영상처리에 의해 종양을 탐색하며, 현재 프레임에서 탐색된 종양의 위치 및 크기를 표시하도록 디스플레이부로 출력하게 하는 종양 탐색부;를 포함하는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention for solving the above problems, a parameter extraction unit for obtaining an image of a patient photographed for surgery planning, and extracting a parameter for clustering image processing from the obtained image; And receiving the image of the patient taken during the image guided operation by the image capturing unit in a video frame format, searching for a tumor by the clustering image processing applying the parameter for each frame, and detecting the location of the tumor in the current frame. Provided is a tumor detection device for image-guided surgery comprising a; tumor search unit to output to the display unit to display the size.

일 실시예에서, 상기 파라미터 추출부는 상기 환자의 영상 중 종양이 관찰되는 영상이 선택되고, 선택된 영상에서 군집 개수를 검출하며, 상기 검출된 군집 중에서 종양이 속한 군집을 탐색하여 상기 군집 개수 및 상기 종양이 속한 군집 정보를 상기 종양 탐색부로 전송할 수 있다.In one embodiment, the parameter extracting unit is selected from the image of the tumor is observed in the image of the patient, detects the number of clusters in the selected image, and search for the cluster to which the tumor belongs from the detected population the number of the population and the tumor This cluster information may be transmitted to the tumor search unit.

일 실시예에서, 상기 파라미터 추출부는 상기 선택된 영상에서 군집의 개수 변화에 따른 오차제곱합(SSE; Sum of Squares error)을 산출하고, 상기 산출된 오차제곱합을 그래프로 변환하여 화면에 출력하며, 상기 출력된 그래프에서 왜곡이 가장 빨리 증가하는 시점의 군집 개수를 식별할 수 있다.In one embodiment, the parameter extractor calculates an SUM (Sum of Squares error) according to the change in the number of clusters in the selected image, converts the calculated error square sum into a graph, and outputs the result to the screen, wherein the output In the graph, it is possible to identify the number of clusters at the time when the distortion increases the fastest.

일 실시예에서, 상기 파라미터 추출부는 상기 선택된 영상에서 상기 산출된 군집 개수를 적용하고, 종양의 위치를 입력받아 입력된 종양의 위치가 속해있는 군집을 탐색할 수 있다.In one embodiment, the parameter extractor may apply the calculated number of clusters in the selected image, receive a position of a tumor, and search for a cluster to which the input tumor position belongs.

일 실시예에서, 상기 종양 탐색부는 상기 프레임별로 상기 파라미터를 기초로 k-means 알고리즘에 의해 종양을 탐색할 수 있다.In one embodiment, the tumor search unit may search for a tumor by the k-means algorithm based on the parameter for each frame.

일 실시예에서, 상기 종양 탐색부는 현재 프레임에서 탐색된 종양의 위치를 윤곽선으로 표시하고, 해당 종양의 크기를 산출하여 표시하도록 상기 디스플레이부로 출력할 수 있다.In one embodiment, the tumor search unit may display the position of the tumor detected in the current frame as an outline, and output to the display unit to calculate and display the size of the tumor.

일 실시예에서, 상기 획득된 환자의 영상은 MRI 영상, CT 영상, X-ray 영상 및 PET 영상 중 어느 하나일 수 있다.In one embodiment, the acquired image of the patient may be any one of an MRI image, CT image, X-ray image and PET image.

일 실시예에서, 상기 탐색된 종양은 뇌종양일 수 있다.In one embodiment, the explored tumor may be a brain tumor.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 파라미터 추출부가 수술 계획을 위해 촬영된 환자의 영상을 영상 촬영부로부터 획득하는 단계; 상기 파라미터 추출부가 상기 획득된 영상에서 클러스터링 영상처리를 위한 파라미터를 추출하는 단계; 상기 영상 촬영부가 영상 유도 수술 진행 중 촬영된 환자의 영상을 비디오 프레임 형식으로 종양 탐색부로 전송하는 단계; 상기 종양 탐색부가 상기 비디오 프레임을 수신하고, 프레임별로 상기 파라미터를 적용한 상기 클러스터링 영상처리에 의해 종양을 탐색하는 단계; 및 상기 종양 탐색부가 현재 프레임에서 탐색된 종양의 위치 및 크기를 표시하도록 디스플레이부로 출력하는 단계;를 포함하는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 방법이 제공된다. According to another aspect of the invention, the step of extracting the parameter image of the patient taken for surgery planning from the imaging unit; Extracting, by the parameter extracting unit, a parameter for clustering image processing from the obtained image; Transmitting, by the image capturing unit, an image of a patient photographed during an image guided surgery to a tumor search unit in a video frame format; Receiving the video frame by the tumor search unit and searching for a tumor by the clustering image processing to which the parameter is applied for each frame; And outputting the tumor search unit to a display unit to display the position and size of the tumor searched in the current frame.

일 실시예에서, 상기 추출하는 단계는 상기 환자의 영상 중 종양이 관찰되는 영역이 선택되는 단계; 선택된 영상에서 군집 개수를 검출하는 단계; 상기 검출된 군집 중에서 종양이 속한 군집을 탐색하는 단계; 및 상기 군집 개수 및 상기 종양이 속한 군집 정보를 상기 종양 탐색부로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, the extracting step may include selecting a region where a tumor is observed in an image of the patient; Detecting the number of clusters in the selected image; Searching for a population to which a tumor belongs among the detected populations; And transmitting the cluster number and cluster information to which the tumor belongs to the tumor search unit.

일 실시예에서, 상기 검출하는 단계는 상기 선택된 영상에서 군집의 개수 변화에 따른 오차제곱합(SSE; Sum of Squares error)을 산출하는 단계; 상기 산출된 오차제곱합을 그래프로 변환하여 화면에 출력하는 단계; 및 상기 출력된 그래프에서 왜곡이 가장 빨리 증가하는 시점의 군집 개수를 식별하는 단계를 포함할 수 있다.The detecting may include calculating a sum of squares error (SSE) according to a change in the number of clusters in the selected image; Converting the calculated error square sum into a graph and outputting the result to a screen; And identifying the number of clusters at the time when the distortion is most rapidly increased in the output graph.

일 실시예에서, 상기 종양이 속한 군집을 탐색하는 단계는 상기 선택된 영상에서 상기 산출된 군집 개수를 적용하고, 종양의 위치를 입력받아 입력된 종양의 위치가 속해있는 군집을 탐색할 수 있다.In one embodiment, the step of searching for the cluster to which the tumor belongs may apply the calculated number of clusters in the selected image, search for a cluster to which the location of the input tumor belongs by receiving the location of the tumor.

일 실시예에서, 상기 종양을 탐색하는 단계는 상기 프레임별로 상기 파라미터를 기초로 k-means 알고리즘에 의해 종양을 탐색할 수 있다.In one embodiment, the step of searching for the tumor may search for the tumor by the k-means algorithm based on the parameter for each frame.

일 실시예에서, 상기 출력하는 단계는 현재 프레임에서 탐색된 종양의 위치를 윤곽선으로 표시하는 단계; 및 해당 종양의 크기를 산출하여 표시하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the outputting step includes the step of contouring the location of the detected tumor in the current frame; And calculating and displaying the size of the tumor.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치 및 그 방법은 수술 계획 단계에서 촬영된 영상으로부터 클러스터링을 위한 파라미터를 추출하고 수술 진행 중에 촬영된 영상에 파라미터를 적용하여 종양을 탐색하고 실시간으로 병변의 위치 및 크기를 표시함으로써, 수술 부위를 정확하게 추적할 수 있는 동시에 수술 시간을 단축할 수 있으므로 의료 수술 중에 발생할 수 있는 오류를 최소화할 수 있다. Tumor detection device and method for image guided surgery according to an embodiment of the present invention extracts the parameters for clustering from the image taken in the operation planning stage and search for tumor by applying the parameter to the image taken during the operation By displaying the location and size of the lesion in real time, it is possible to accurately track the surgical site and at the same time shorten the operation time, thereby minimizing errors that may occur during medical surgery.

또한, 본 발명은 수술 계획 단계에서 추출된 파라미터를 이용하여 수술 진행중 촬영된 영상 스트리밍을 실시간으로 처리함으로써, 의료 영상 또는 진단 장치의 종류에 제약이 없이 다양한 의료 영상 및 진단 장치를 활용한 장비에 적용 가능하여 기존의 장비에 적용할 수 있으므로 저렴한 비용으로 시스템을 구축할 수 있다. In addition, the present invention by applying the parameters extracted in the operation planning stage in real time processing the image streaming during the operation, it is applied to the equipment utilizing a variety of medical images and diagnostic devices without restriction on the type of medical image or diagnostic device Because it can be applied to existing equipment, it is possible to build a system at low cost.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치를 개략적으로 도시한 블록도,
도 2는 도 1에서 획득되는 환자의 영상을 도시한 도면,
도 3은 도 1에서 클러스터링 결과를 도시한 도면,
도 4는 도 1에서 탐색된 종양 위치를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 방법을 도시한 순서도, 그리고,
도 6은 도 5에서 파라미터 검출 과정을 나타낸 순서도이다.
1 is a block diagram schematically showing a tumor detection apparatus for image guided surgery according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a diagram illustrating an image of a patient acquired in FIG. 1;
3 is a diagram illustrating clustering results in FIG. 1;
Figure 4 is a view showing the tumor location searched in Figure 1,
5 is a flowchart illustrating a tumor detection method for image guided surgery according to an embodiment of the present invention, and
FIG. 6 is a flowchart illustrating a parameter detection process in FIG. 5.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치를 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. Hereinafter, a tumor detection apparatus for image guided surgery according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a block diagram schematically showing a tumor detection apparatus for image guided surgery according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치(100)는 파라미터 추출부(110) 및 종양 탐색부(120)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the tumor detection apparatus 100 for image guided surgery according to an embodiment of the present invention includes a parameter extractor 110 and a tumor searcher 120.

본 발명은 영상 촬영부(10)로부터 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치(100)로 실시간 스트리밍으로 영상 데이터를 전송하여 종양의 위치 및 크기를 표시하기 위한 것이다. 여기서, 종양을 탐색하기 위한 클러스터링 영상처리 알고리즘을 스트리밍된 영상에 적용하기 위해서는 군집 개수와 군집 정보라는 파라미터가 요구된다. 본 발명은 이러한 파라미터를 사전에 의료진에 의해 선택한 환자의 영상을 클러스터링 영상처리 알고리즘을 적용하여 찾는다. The present invention is to display the location and size of the tumor by transmitting the image data in real time streaming from the image capturing unit 10 to the tumor detection device 100 for image guided surgery. Here, in order to apply a clustering image processing algorithm for searching for a tumor to a streamed image, parameters such as cluster number and cluster information are required. The present invention finds an image of a patient who has previously selected such a parameter by a medical staff by applying a clustering image processing algorithm.

보다 구체적으로, 본 발명은 수술 계획 단계와 수술 진행 단계를 구분하고, 수술 계획 단계에서 획득된 환자의 영상으로부터 추출된 파라미터를 이용하여 수술 진행 중 촬영된 영상으로부터 종양의 위치 및 크기를 표시함으로써 의료진이 수술 중의 종양 상태를 확인할 수 있도록 한다. More specifically, the present invention distinguishes between the surgery planning stage and the surgery progress stage, and displays the position and size of the tumor from the image taken during the surgery by using parameters extracted from the patient's image acquired in the surgery planning stage. The tumor status during the surgery can be checked.

일례로, 수술 계획 단계에서, 환자의 영상으로부터 최적 군집 개수와 종양이 속해 있는 군집 등과 같은 클러스터링 위한 파라미터를 탐색한다. 이어서 수술 진행 단계에서는 수술중 영상 촬영부(10)로부터 전송되는 스트리밍 영상에 대하여 수술 계획 단계에서 획득한 파라미터 정보를 이용하여 실시간으로 종양을 탐색하여 디스플레이부(130)로 출력할 수 있다.For example, in the surgery planning step, a parameter for clustering such as an optimal number of clusters and a cluster to which a tumor belongs is searched for from an image of a patient. Subsequently, in the surgery progress step, the tumor may be searched for in real time using parameter information obtained in the surgery planning step with respect to the streaming image transmitted from the image capturing unit 10 during surgery, and may be output to the display 130.

이에 의해, 수술 진행중에 수술 대상인 종양의 상태를 실시간으로 용이하게 파악할 수 있는 동시에 저렴한 비용으로 시스템을 구현할 수 있다.As a result, it is possible to easily identify the condition of the tumor to be operated in real time during the operation and implement the system at a low cost.

여기서, 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치(100)는 영상 촬영부(10)로부터 영상을 획득할 수 있다. 이때, 영상 촬영부(10)는 자기공명영상장치(MRI; Magnetic Resonance Imaging), 전산화단층촬영 장치(CT; Computed Tomography), X-ray 장치 및 양전자단층 촬영 장치(PET; Positron Emission Tomography) 장치 중 어느 하나일 수 있다. Here, the tumor detection apparatus 100 for image guided surgery may acquire an image from the image capturing unit 10. In this case, the image capturing unit 10 may include a magnetic resonance imaging apparatus (MRI), a computed tomography (CT) device, an X-ray device, and a positron emission tomography (PET) device. It may be either.

파라미터 추출부(110)는 수술 계획을 위해 영상 촬영부(10)에서 촬영된 환자의 영상을 획득한다. 여기서, 영상 촬영부(10)로부터 획득된 영상은 영상 유도 수술을 계획하기 위한 것이다. 이때, 수술 전에 의료진에 의해 환자의 영상으로부터 종양의 위치를 확인하여 수술 계획을 수립할 수 있다.The parameter extractor 110 acquires an image of a patient photographed by the image capturing unit 10 to plan a surgery. Here, the image obtained from the image capturing unit 10 is for planning the image guided surgery. At this time, the surgery can be established by checking the position of the tumor from the patient's image before the surgery.

도 2는 도 1에서 획득되는 환자의 영상을 도시한 도면이다. 여기서, 도 2에 도시된 영상은 뇌하수체 종양을 촬영한 MRI 영상의 일례이다. FIG. 2 is a diagram illustrating an image of a patient acquired in FIG. 1. 2 is an example of an MRI image of a pituitary tumor.

또한 파라미터 추출부(110)는 영상 촬영부(10)로부터 획득된 영상에서 클러스터링 영상처리를 위한 파라미터를 추출한다. 여기서, 클러스터링 영상처리는 수술 진행 중에 촬영된 영상으로부터 종양을 탐색하기 위한 것으로 영상 내에서 특정 부분을 클러스터링하는 처리이다. In addition, the parameter extractor 110 extracts a parameter for clustering image processing from an image obtained from the image capturing unit 10. Here, clustering image processing is for searching for a tumor from an image taken during the operation and is a process of clustering a specific portion in the image.

이와 같은 클러스터링은 후술하는 종양 탐색부(120)에서 수행된다. 이때, 실시간 처리를 위해 해당 영상에 포함된 군집 개수와 군집 정보 등의 파라미터를 기반으로 클러스터링이 수행된다. 이를 위해 파라미터 추출부(110)는 수술 계획 단계에서 해당 환자의 영상으로부터 파라미터를 추출할 수 있다. Such clustering is performed in the tumor search unit 120 to be described later. At this time, clustering is performed based on parameters such as the number of clusters and cluster information included in the corresponding image for real-time processing. To this end, the parameter extraction unit 110 may extract a parameter from the image of the patient in the surgery planning step.

보다 구체적으로, 파라미터 추출부(110)는 먼저, 환자의 영상 중 종양이 관찰되는 영역이 선택될 수 있다. 이때, 종양이 관찰되는 영역은 의료진에 의해 선택될 수 있다.More specifically, the parameter extractor 110 may first select a region where a tumor is observed in an image of a patient. In this case, the region where the tumor is observed may be selected by a medical staff.

또한 파라미터 추출부(110)는 의료진에 의해 선택된 영상에서 최적 군집 개수를 검출할 수 있다. 일례로, 파라미터 추출부(110)는 엘보(Elbow) 알고리즘에 의해 최적 군집 개수를 추출할 수 있다.In addition, the parameter extractor 110 may detect the optimal number of clusters in the image selected by the medical staff. For example, the parameter extractor 110 may extract the optimal number of clusters by an elbow algorithm.

이때, 파라미터 추출부(110)는 선택된 영상에서 군집의 개수 변화에 따른 오차제곱합(SSE; Sum of Squares error)을 산출할 수 있다. 즉, 선택된 영상에서 군집의 개수(k)를 1부터 증가시키면서 그에 따른 오차제곱합(SSE)을 산출할 수 있다.In this case, the parameter extractor 110 may calculate a sum of squares error (SSE) according to a change in the number of clusters in the selected image. That is, while increasing the number k of clusters in the selected image from 1, the error sum sum SSE may be calculated.

또한 파라미터 추출부(110)는 산출된 오차제곱합(SSE)을 그래프로 변환할 수 있다. 즉, 파라미터 추출부(110)는 군집 개수(k)에 대한 오차제곱합(SSE)의 그래프로 변환하여 디스플레이부와 같은 화면에 출력할 수 있다.In addition, the parameter extractor 110 may convert the calculated error square sum SSE into a graph. That is, the parameter extracting unit 110 may convert the graph into the graph of the error square sum SSE with respect to the number of clusters k and output the graph to the same screen as the display unit.

또한, 파라미터 추출부(110)는 출력된 그래프에서 왜곡이 가장 빨리 증가하는 시점의 군집의 개수(k)를 식별할 수 있다. 이때, 파라미터 추출부(110)는 해당 군집의 개수(k)를 최적 군집 개수로 검출할 수 있다.In addition, the parameter extractor 110 may identify the number k of clusters at the time when the distortion is most rapidly increased in the output graph. At this time, the parameter extraction unit 110 may detect the number k of the corresponding cluster as the optimal number of clusters.

또한 파라미터 추출부(110)는 검출된 군집 중에서 종양이 속한 군집을 탐색할 수 있다. 이때, 파라미터 추출부(110)는 입력부(11)를 통하여 의료진에 의해 확인된 종양의 위치가 입력될 수 있다.In addition, the parameter extraction unit 110 may search for a cluster to which the tumor belongs among the detected clusters. In this case, the parameter extraction unit 110 may input the location of the tumor confirmed by the medical staff through the input unit 11.

즉, 파라미터 추출부(110)는 선택된 영상에서 산출된 최적 군집 개수를 적용하고, 입력된 종양의 위치가 속해 있는 군집을 탐색할 수 있다.That is, the parameter extractor 110 may apply the optimal number of clusters calculated from the selected image and search for a cluster to which the location of the input tumor belongs.

또한 파라미터 추출부(110)는 추출된 최적 군집 개수 및 탐색된 종양이 속한 군집 정보를 종양 탐색부(120)로 전송할 수 있다. 여기서, 파라미터 추출부(110)는 수술 진행 중 환자의 영상을 촬영하여 종양 탐색부(120)로 종양을 탐색하는 경우 종양 탐색부(120)로 파라미터 정보를 전송할 수 있다.In addition, the parameter extractor 110 may transmit the extracted optimal number of colonies and cluster information to which the searched tumor belongs to the tumor search unit 120. Here, the parameter extractor 110 may transmit parameter information to the tumor searcher 120 when the tumor is searched by the tumor searcher 120 by capturing an image of the patient during the operation.

종양 탐색부(120)는 영상 촬영부(10)에 의해 영상 유도 수술 진행 중 촬영된 환자의 영상을 비디오 프레임 형식으로 수신한다. 즉, 종양 탐색부(120)는 영상 촬영부(10)로부터 비디오 프레임 형식으로 전송된 영상을 환자의 영상을 수신한다. The tumor search unit 120 receives an image of a patient photographed during the image guided operation by the image photographing unit 10 in a video frame format. That is, the tumor search unit 120 receives the image of the patient from the image transmitted from the image capturing unit 10 in the video frame format.

또한, 종양 탐색부(120)는 파라미터 추출부(110)에서 추출된 파라미터를 적용하여 수신된 프레임별로 종양을 탐색한다. 여기서, 탐색 대상 종양은 뇌하수체 종양 등과 같은 뇌종양일 수 있지만, 종양의 종류에 특별히 한정되지 않고 다양한 형태의 종양일 수 있다. In addition, the tumor search unit 120 searches for the tumor for each received frame by applying the parameters extracted by the parameter extraction unit 110. Here, the tumor to be searched may be a brain tumor such as a pituitary tumor or the like, but is not particularly limited to the type of tumor and may be a tumor of various forms.

보다 구체적으로, 종양 탐색부(120)는 각 프레임별로 클러스터링 영상처리에 의해 종양을 탐색한다. 여기서, 클러스터링 영상처리는 사전에 정해진 특정 수의 군집을 통해 주어진 데이터 집합(비디오 스트리밍 영상)을 분류할 수 있는 알고리즘에 의해 수행될 수 있다. 일례로, 클러스터링 영상처리는 k-means 알고리즘에 의해 수행될 수 있다. More specifically, the tumor search unit 120 searches for tumors by clustering image processing for each frame. Here, clustering image processing may be performed by an algorithm capable of classifying a given data set (video streaming image) through a predetermined number of clusters. In one example, clustering image processing may be performed by a k-means algorithm.

즉, 종양 탐색부(120)는 각 프레임별로 파라미터 추출부(110)에서 추출된 최적 군집 개수 및 종양이 속한 군집 등과 같은 파라미터를 기초로 k-means 알고리즘을 수행함으로써 영상에서 종양을 탐색할 수 있다. 여기서, 클러스터링 영상처리는 k-means 알고리즘에 의해 수행되는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않고 다양한 형태의 알고리즘이 적용될 수도 있다. That is, the tumor search unit 120 may search for tumors in the image by performing a k-means algorithm based on parameters such as the optimal number of clusters extracted by the parameter extractor 110 and the clusters to which the tumor belongs to each frame. . Here, the clustering image processing is described as being performed by the k-means algorithm, but not limited thereto, and various types of algorithms may be applied.

이때, 종양 탐색부(120)는 영상 촬영부(10)에서 전송된 특정 비디오 프레임에 대하여 종양을 탐색하고, 종양이 탐색되지 않은 경우, 다음 프레임에 대한 종양 탐색을 수행할 수 있다. In this case, the tumor search unit 120 may search for the tumor with respect to a specific video frame transmitted from the image capturing unit 10, and if the tumor is not searched, the tumor search may be performed for the next frame.

또한 종양 탐색부(120)는 현재 프레임에서 탐색된 종양의 위치 및 크기를 표시하도록 디스플레이부(130)로 출력한다. 이때, 종양 탐색부(120)는 종양의 위치 및 크기를 표시하여 디스플레이부(130)로 출력할 수 있다.In addition, the tumor search unit 120 outputs the position and size of the tumor detected in the current frame to the display unit 130. In this case, the tumor search unit 120 may display the position and size of the tumor and output the same to the display unit 130.

여기서, 종양 탐색부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이, 현재 프레임에서 탐색된 종양의 위치를 윤곽석으로 표시하도록 디스플레이부(130)로 출력할 수 있다. 또한, 종양 탐색부(120)는 현재 프레임에서 해당 종양에 대응하는 면적을 산출하여 종양의 크기를 산출하고 이를 표시하도록 디스플레이부(130)로 출력할 수 있다.Here, the tumor search unit 120 may output to the display unit 130 to display the location of the tumor searched in the current frame as a contour stone, as shown in FIG. In addition, the tumor search unit 120 may calculate an area corresponding to the corresponding tumor in the current frame, calculate the size of the tumor, and output the same to the display 130.

도 3은 도 1에서 클러스터링 결과를 도시한 도면이고, 도 4는 도 1에서 탐색된 종양 위치를 나타낸 도면이다. FIG. 3 is a diagram showing clustering results in FIG. 1, and FIG. 4 is a diagram showing tumor locations searched for in FIG. 1.

종양 탐색부(120)가 군집 개수 10개, 군집 군 번호 8을 적용하여 k-means 클러스터링 알고리즘을 수행한 결과가 도 3에 도시된다. 여기서, 영상의 중앙에 종양에 속하는 군집이 탐색될 수 있다. 3 shows a result of performing the k-means clustering algorithm by applying the tumor search unit 120 to the number of clusters 10 and group number 8. Here, a cluster belonging to a tumor may be searched at the center of the image.

이를 이용하여, 종양 탐색부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 현재 촬영된 영상에서 종양의 위치를 직사각형 윤곽선으로 표시하도록 디스플레이부(130)로 출력할 수 있다. 이때, 종양 탐색부(120)는 직사각형 윤곽선에 대응하는 픽셀을 연산하여 종양의 크기를 표시하도록 디스플레이부(130)로 출력할 수 있다.Using this, the tumor search unit 120 may output the tumor to the display unit 130 to display the location of the tumor in a rectangular outline as shown in FIG. 4. In this case, the tumor search unit 120 may calculate a pixel corresponding to the rectangular outline and output the same to the display 130 to display the size of the tumor.

이와 같은 구성에 의해, 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치(100)는 정확하게 수술 부위를 추적할 수 있는 동시에 수술 시간을 단축할 수 있으므로 의료 수술 중에 발생할 수 있는 오류를 최소화할 수 있다. 또한 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치(100)는 다양한 의료 영상 및 진단 장치를 활용한 장비에 적용 가능하여 기존의 장비에 적용할 수 있으므로 저렴한 비용으로 시스템을 구축할 수 있다. By such a configuration, the tumor detection device 100 for image guided surgery can accurately track the surgical site and at the same time shorten the operation time, thereby minimizing errors that may occur during medical surgery. In addition, the tumor detection device 100 for image-guided surgery can be applied to the equipment using a variety of medical imaging and diagnostic devices can be applied to the existing equipment can be built at a low cost system.

이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 방법을 설명한다. Hereinafter, a tumor detection method for image guided surgery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 방법을 도시한 순서도이다. 5 is a flowchart illustrating a tumor detection method for image guided surgery according to an embodiment of the present invention.

영상 유도 수술을 위한 종양 검출 방법(100)은 환자의 영상을 촬영하는 단계(S201), 파라미터를 추출하는 단계(S202), 수술 진행중 영상을 촬영하는 단계(S203), 프레임별로 종양을 탐색하는 단계(S204), 및 종양의 위치 및 크기를 표시하는 단계(S205)를 포함한다. The tumor detection method 100 for image-guided surgery includes the steps of taking an image of a patient (S201), extracting a parameter (S202), taking an image of a surgery in progress (S203), and searching for a tumor for each frame. (S204), and displaying the position and size of the tumor (S205).

보다 상세히 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, 영상 촬영부(10)에 의해 수술 계획을 위한 환자의 영상을 촬영한다(단계 S201). 여기서, 영상 촬영부(10)는 자기공명영상장치(MRI), 전산화단층촬영 장치(CT), X-ray 장치 및 양전자단층촬영 장치(PET) 중 어느 하나일 수 있다. In more detail, as shown in FIG. 5, first, an image capturing unit 10 captures an image of a patient for a surgical plan (step S201). Here, the image capturing unit 10 may be any one of a magnetic resonance imaging apparatus (MRI), a computerized tomography apparatus (CT), an X-ray apparatus, and a positron emission tomography apparatus (PET).

이때, 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치(100)의 파라미터 추출부(110)는 촬영된 환자의 영상을 영상 촬영부(10)로부터 획득한다. 여기서, 획득된 영상은 영상 촬영부(10)로부터 제공되는 영상으로 MRI 영상, CT 영상, X-ray 영상 및 PET 영상 중 어느 하나일 수 있다. 또한 획득된 영상은 뇌를 촬영한 영상일 수 있지만 이에 한정되지 않고 심장 등과 같이 다양한 신체부위를 촬영한 영상일 수 있다. At this time, the parameter extraction unit 110 of the tumor detection device 100 for the image guided surgery to obtain the image of the patient taken from the image capturing unit 10. Here, the acquired image is an image provided from the image capturing unit 10 and may be any one of an MRI image, a CT image, an X-ray image, and a PET image. The acquired image may be an image of a brain, but is not limited thereto and may be an image of various body parts such as a heart.

이와 같이 영상 촬영부(10)로부터 획득된 영상은 영상 유도 수술을 계획하기 위한 것이다. 이때, 수술 전에 의료진에 의해 환자의 영상으로부터 종양의 위치를 확인하여 수술 계획을 수립할 수 있다.As such, the image obtained from the image capturing unit 10 is for planning an image guided surgery. At this time, the surgery can be established by checking the position of the tumor from the patient's image before the surgery.

다음으로, 파라미터 추출부(110)는 영상 촬영부(10)로부터 획득된 영상에서 클러스터링 영상처리를 위한 파라미터를 추출한다(단계 S202). 여기서, 클러스터링 영상처리는 수술 진행 중에 촬영된 영상으로부터 종양을 탐색하기 위한 것으로 영상 내에서 특정 부분을 클러스터링하는 처리이다. Next, the parameter extraction unit 110 extracts a parameter for clustering image processing from the image acquired from the image capturing unit 10 (step S202). Here, the clustering image processing is for searching for a tumor from an image taken during the operation and is a process of clustering a specific portion in the image.

이와 같은 클러스터링은 후술하는 단계 S204에서 수행된다. 이때, 실시간 처리를 위해 해당 영상에 포함된 군집 개수와 군집 정보 등의 파라미터를 기반으로 클러스터링이 수행된다. 이를 위해 수술 계획 단계에서 해당 환자의 영상으로부터 파라미터를 추출할 수 있다. 이와 같은 파라미터의 추출은 도 6을 참조하여 더 구체적으로 설명한다. Such clustering is performed in step S204 described later. At this time, clustering is performed based on parameters such as the number of clusters and cluster information included in the corresponding image for real-time processing. For this purpose, parameters can be extracted from the patient's image in the surgical planning stage. Extraction of such parameters will be described in more detail with reference to FIG. 6.

다음으로, 영상 촬영부(10)에 의해 영상 유도 수술 진행 중에 환자의 영상을 촬영한다(단계 S203). 여기서, 영상 촬영부(10)는 촬영된 환자의 영상을 비디오 프레임 형식으로 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치(100)의 종양 탐색부(120)로 전송한다. Next, the image capturing unit 10 captures an image of the patient during the image guided surgery (step S203). Here, the image capturing unit 10 transmits the captured image of the patient to the tumor search unit 120 of the tumor detection device 100 for image guided surgery in the form of a video frame.

다음으로, 종양 탐색부(120)는 영상 촬영부(10)로부터 비디오 프레임을 수신하고, 단계 S202에서 추출된 파라미터를 적용하여 프레임별로 종양을 탐색한다(단계 S204). 여기서, 탐색 대상 종양은 뇌하수체 종양 등과 같은 뇌종양일 수 있지만, 종양의 종류에 특별히 한정되지 않고 다양한 형태의 종양일 수 있다. Next, the tumor searching unit 120 receives the video frame from the image capturing unit 10 and searches for the tumor for each frame by applying the parameters extracted in step S202 (step S204). Here, the tumor to be searched may be a brain tumor such as a pituitary tumor or the like, but is not particularly limited to the type of tumor and may be a tumor of various forms.

보다 구체적으로, 종양 탐색부(120)는 각 프레임별로 클러스터링 영상처리에 의해 종양을 탐색한다. 여기서, 클러스터링 영상처리는 사전에 정해진 특정 수의 군집을 통해 주어진 데이터 집합(비디오 스트리밍 영상)을 분류할 수 있는 알고리즘에 의해 수행될 수 있다. 일례로, 클러스터링 영상처리는 k-means 알고리즘일 수 있다. More specifically, the tumor search unit 120 searches for tumors by clustering image processing for each frame. Here, clustering image processing may be performed by an algorithm capable of classifying a given data set (video streaming image) through a predetermined number of clusters. In one example, the clustering image processing may be a k-means algorithm.

즉, 종양 탐색부(120)는 각 프레임별로 단계 S202에서 추출된 최적 군집 개수 및 종양이 속한 군집 등과 같은 파라미터를 기초로 k-means 알고리즘을 수행함으로써 영상에서 종양을 탐색할 수 있다. 이와 같은 클러스터링 영상 처리는 k-means 알고리즘에 한정되지 않고 다양한 형태의 알고리즘이 적용될 수도 있다. That is, the tumor search unit 120 may search for tumors in the image by performing a k-means algorithm based on parameters such as the optimal number of clusters extracted in step S202 and the population to which the tumor belongs to each frame. Such clustering image processing is not limited to the k-means algorithm, and various types of algorithms may be applied.

이때, 종양 탐색부(120)는 영상 촬영부(10)에서 전송된 비디오 특정 프레임에 대하여 종양을 탐색하고, 종양이 탐색되지 않은 경우, 다음 프레임에 대한 종양 탐색을 수행할 수 있다. In this case, the tumor search unit 120 may search for the tumor with respect to the video specific frame transmitted from the image capturing unit 10, and if the tumor is not searched, the tumor search may be performed for the next frame.

다음으로, 종양 탐색부(120)는 현재 프레임에서 탐색된 종양의 위치 및 크기를 표시한다(단계 S205). 이때, 종양 탐색부(120)는 종양의 위치 및 크기를 표시하여 디스플레이부(130)로 출력할 수 있다.Next, the tumor search unit 120 displays the position and size of the tumor searched in the current frame (step S205). In this case, the tumor search unit 120 may display the position and size of the tumor and output the same to the display unit 130.

여기서, 종양 탐색부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이, 현재 프레임에서 탐색된 종양의 위치를 윤곽석으로 표시하도록 디스플레이부(130)로 출력할 수 있다. 또한, 종양 탐색부(120)는 현재 프레임에서 해당 종양에 대응하는 면적을 산출하여 종양의 크기를 산출하고 이를 표시하도록 디스플레이부(130)로 출력할 수 있다.Here, the tumor search unit 120 may output to the display unit 130 to display the location of the tumor searched in the current frame as a contour stone, as shown in FIG. In addition, the tumor search unit 120 may calculate an area corresponding to the corresponding tumor in the current frame, calculate the size of the tumor, and output the same to the display 130.

도 6은 도 5에서 파라미터 검출 과정을 나타낸 순서도이다. FIG. 6 is a flowchart illustrating a parameter detection process in FIG. 5.

파라미터 검출 과정(300)은 종양이 관찰된 영상이 선택되는 단계(S301), 최적 군집 개수를 검출하는 단계(S302), 종양이 속한 군집을 탐색하는 단계(S303), 및 최적 군집 개수 및 종양이 속한 군집 정보를 전송하는 단계(304)를 포함한다. The parameter detection process 300 includes selecting an image in which a tumor is observed (S301), detecting an optimal number of clusters (S302), searching for a cluster to which a tumor belongs (S303), and selecting an optimal number of tumors and a tumor. Transmitting cluster information belonging to (304).

보다 상세히 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 파라미터 추출부(110)는 환자의 영상 중 종양이 관찰되는 영역이 선택된다(단계 S301). 여기서, 종양이 관찰되는 영역은 의료진에 의해 선택될 수 있다.In more detail, as shown in FIG. 6, first, the parameter extraction unit 110 selects a region where a tumor is observed in an image of a patient (step S301). Here, the region where the tumor is observed may be selected by the medical staff.

다음으로, 파라미터 추출부(110)는 의료진에 의해 선택된 영상에서 최적 군집 개수를 검출한다(단계 S302). 일례로, 파라미터 추출부(110)는 엘보(Elbow) 알고리즘에 의해 최적 군집 개수를 추출할 수 있다.Next, the parameter extraction unit 110 detects the optimal number of clusters from the image selected by the medical staff (step S302). For example, the parameter extractor 110 may extract the optimal number of clusters by an elbow algorithm.

이때, 파라미터 추출부(110)는 선택된 영상에서 군집의 개수 변화에 따른 오차제곱합(SSE; Sum of Squares error)을 산출할 수 있다. 즉, 선택된 영상에서 군집의 개수(k)를 1부터 증가시키면서 그에 따른 오차제곱합(SSE)을 산출할 수 있다.In this case, the parameter extractor 110 may calculate a sum of squares error (SSE) according to a change in the number of clusters in the selected image. That is, while increasing the number k of clusters in the selected image from 1, the error sum sum SSE may be calculated.

다음으로, 파라미터 추출부(110)는 산출된 오차제곱합(SSE)을 그래프로 변환할 수 있다. 즉, 파라미터 추출부(110)는 군집 개수(k)에 대한 오차제곱합(SSE)의 그래프로 변환하여 디스플레이부와 같은 화면에 출력할 수 있다.Next, the parameter extractor 110 may convert the calculated error square sum SSE into a graph. That is, the parameter extracting unit 110 may convert the graph into the graph of the error square sum SSE with respect to the number of clusters k and output the graph to the same screen as the display unit.

다음으로, 파라미터 추출부(110)는 출력된 그래프에서 왜곡이 가장 빨리 증가하는 시점의 군집의 개수(k)를 식별할 수 있다. 이때, 파라미터 추출부(110)는 해당 군집의 개수(k)를 최적 군집 개수로 검출할 수 있다.Next, the parameter extractor 110 may identify the number k of clusters at the time when the distortion is increased fastest in the output graph. At this time, the parameter extraction unit 110 may detect the number k of the corresponding cluster as the optimal number of clusters.

다음으로, 파라미터 추출부(110)는 검출된 군집 중에서 종양이 속한 군집을 탐색한다(단계 S303). 이때, 파라미터 추출부(110)는 입력부(11)를 통하여 의료진에 의해 확인된 종양의 위치가 입력될 수 있다.Next, the parameter extraction unit 110 searches for a cluster to which the tumor belongs among the detected clusters (step S303). In this case, the parameter extraction unit 110 may input the location of the tumor confirmed by the medical staff through the input unit 11.

즉, 파라미터 추출부(110)는 선택된 영상에서 산출된 최적 군집 개수를 적용하고, 입력된 종양의 위치가 속해 있는 군집을 탐색할 수 있다.That is, the parameter extractor 110 may apply the optimal number of clusters calculated from the selected image and search for a cluster to which the location of the input tumor belongs.

다음으로, 파라미터 추출부(110)는 최적 군집 개수 및 종양이 속한 군집 정보를 종양 탐색부(120)로 전송한다(단계 S304). 여기서, 파라미터 추출부(110)는 수술 진행 중 환자의 영상을 촬영하여 종양 탐색부(120)로 종양을 탐색하는 경우 종양 탐색부(120)로 파라미터 정보를 전송할 수 있다.Next, the parameter extraction unit 110 transmits the optimal population number and cluster information to which the tumor belongs to the tumor search unit 120 (step S304). Here, the parameter extractor 110 may transmit parameter information to the tumor searcher 120 when the tumor is searched by the tumor searcher 120 by capturing an image of the patient during the operation.

이와 같은 방법에 의해, 본 발명은 정확하게 수술 부위를 추적할 수 있는 동시에 수술 시간을 단축할 수 있으므로 의료 수술 중에 발생할 수 있는 오류를 최소화할 수 있다. 또한 본 발명은 다양한 의료 영상 및 진단 장치를 활용한 장비에 적용 가능하여 기존의 장비에 적용할 수 있으므로 저렴한 비용으로 시스템을 구축할 수 있다. By this method, the present invention can accurately track the surgical site and at the same time shorten the operation time, thereby minimizing errors that may occur during medical surgery. In addition, the present invention can be applied to the equipment utilizing a variety of medical imaging and diagnostic devices can be applied to the existing equipment can be built a system at a low cost.

상기와 같은 방법들은 도 1에 도시된 바와 같은 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치(100)에 의해 구현될 수 있고, 특히, 이러한 단계들을 수행하는 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 이러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다. Such methods may be implemented by the tumor detection device 100 for image guided surgery as shown in FIG. 1, and in particular, may be implemented as a software program that performs these steps, in which case such a program They may be stored in a computer readable recording medium or transmitted by computer data signals combined with carriers in a transmission medium or communication network.

이때, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함하며, 예를 들면, ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등일 수 있다. At this time, the computer readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data readable by a computer system is stored, and for example, ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, magnetic tape, Floppy disks, hard disks, optical data storage devices, and the like.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention, within the scope of the same idea, the addition of components Other embodiments may be easily proposed by changing, deleting, adding, etc., but this will also fall within the scope of the present invention.

100 : 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치
110 : 파라미터 추출부 120 : 종양 탐색부
130 : 디스플레이부 10 : 영상 촬영부
11 : 입력부
100: Tumor detection device for image guided surgery
110: parameter extraction unit 120: tumor search unit
130: display unit 10: video recording unit
11 input unit

Claims (16)

수술 계획을 위해 촬영된 환자의 영상을 획득하고, 상기 획득된 영상에서 클러스터링 영상처리를 위한 파라미터를 추출하는 파라미터 추출부; 및
영상 촬영부에 의해 영상 유도 수술 진행 중 촬영된 환자의 영상을 비디오 프레임 형식으로 수신하고, 프레임별로 상기 파라미터를 적용한 상기 클러스터링 영상처리에 의해 종양을 탐색하며, 현재 프레임에서 탐색된 종양의 위치 및 크기를 표시하도록 디스플레이부로 출력하게 하는 종양 탐색부;
를 포함하는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치.
A parameter extracting unit obtaining an image of a patient photographed for a surgical plan and extracting a parameter for clustering image processing from the obtained image; And
Receive images of the patient taken during the image-guided surgery by the imaging unit in the form of a video frame, search for tumors by the clustering image processing applying the parameters for each frame, location and size of the tumors found in the current frame A tumor search unit for outputting to a display unit to display a;
Tumor detection device for image-guided surgery comprising a.
제1항에 있어서,
상기 파라미터 추출부는 상기 환자의 영상 중 종양이 관찰되는 영상이 선택되고, 선택된 영상에서 군집 개수를 검출하며, 상기 검출된 군집 중에서 종양이 속한 군집을 탐색하여 상기 군집 개수 및 상기 종양이 속한 군집 정보를 상기 종양 탐색부로 전송하는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치.
The method of claim 1,
The parameter extracting unit selects an image in which the tumor is observed from the image of the patient, detects the number of clusters in the selected image, searches for a cluster to which the tumor belongs among the detected clusters, and displays the number of clusters and cluster information to which the tumor belongs. Tumor detection device for image guided surgery to transmit to the tumor search unit.
제2항에 있어서,
상기 파라미터 추출부는 상기 선택된 영상에서 군집의 개수 변화에 따른 오차제곱합(SSE; Sum of Squares error)을 산출하고, 상기 산출된 오차제곱합을 그래프로 변환하여 화면에 출력하며, 상기 출력된 그래프에서 왜곡이 가장 빨리 증가하는 시점의 군집 개수를 식별하는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치.
The method of claim 2,
The parameter extractor calculates a sum of squares error (SSE) according to a change in the number of clusters in the selected image, converts the calculated sum of squares into a graph, outputs the result to a screen, and the distortion in the output graph. Tumor detection device for image guided surgery to identify the number of clusters of the fastest growing time point.
제3항에 있어서,
상기 파라미터 추출부는 상기 선택된 영상에서 상기 산출된 군집 개수를 적용하고, 종양의 위치를 입력받아 입력된 종양의 위치가 속해있는 군집을 탐색하는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치.
The method of claim 3,
The parameter extractor applies the calculated number of clusters in the selected image, receives a tumor position, and detects a cluster to which the input tumor position belongs.
제1항에 있어서,
상기 종양 탐색부는 상기 프레임별로 상기 파라미터를 기초로 k-means 알고리즘에 의해 종양을 탐색하는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치.
The method of claim 1,
The tumor detection unit is a tumor detection device for image-guided surgery to search for tumors by the k-means algorithm based on the parameters for each frame.
제1항에 있어서,
상기 종양 탐색부는 현재 프레임에서 탐색된 종양의 위치를 윤곽선으로 표시하고, 해당 종양의 크기를 산출하여 표시하도록 상기 디스플레이부로 출력하는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치.
The method of claim 1,
The tumor detecting unit displays the location of the tumor detected in the current frame as an outline, and outputs to the display unit to calculate and display the size of the tumor tumor detection device for image guided surgery.
제1항에 있어서,
상기 획득된 환자의 영상은 MRI 영상, CT 영상, X-ray 영상 및 PET 영상 중 어느 하나인 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치.
The method of claim 1,
The acquired patient image is any one of MRI image, CT image, X-ray image and PET image of the tumor detection device for image guided surgery.
제1항에 있어서,
상기 탐색된 종양은 뇌종양인 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 장치.
The method of claim 1,
Tumor detection device for the image-guided surgery is the tumor is brain tumor.
파라미터 추출부가 수술 계획을 위해 촬영된 환자의 영상을 영상 촬영부로부터 획득하는 단계;
상기 파라미터 추출부가 상기 획득된 영상에서 클러스터링 영상처리를 위한 파라미터를 추출하는 단계;
상기 영상 촬영부가 영상 유도 수술 진행 중 촬영된 환자의 영상을 비디오 프레임 형식으로 종양 탐색부로 전송하는 단계;
상기 종양 탐색부가 상기 비디오 프레임을 수신하고, 프레임별로 상기 파라미터를 적용한 상기 클러스터링 영상처리에 의해 종양을 탐색하는 단계; 및
상기 종양 탐색부가 현재 프레임에서 탐색된 종양의 위치 및 크기를 표시하도록 디스플레이부로 출력하는 단계;
를 포함하는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 방법.
Obtaining, by the parameter extracting unit, an image of the patient photographed for the surgery plan from the image capturing unit;
Extracting, by the parameter extracting unit, a parameter for clustering image processing from the obtained image;
Transmitting, by the image capturing unit, an image of a patient photographed during an image guided surgery to a tumor search unit in a video frame format;
Receiving the video frame by the tumor search unit and searching for a tumor by the clustering image processing to which the parameter is applied for each frame; And
Outputting to the display unit the tumor search unit to display the position and size of the tumor detected in the current frame;
Tumor detection method for image-guided surgery comprising a.
제9항에 있어서,
상기 추출하는 단계는,
상기 환자의 영상 중 종양이 관찰되는 영역이 선택되는 단계;
선택된 영상에서 군집 개수를 검출하는 단계;
상기 검출된 군집 중에서 종양이 속한 군집을 탐색하는 단계; 및
상기 군집 개수 및 상기 종양이 속한 군집 정보를 상기 종양 탐색부로 전송하는 단계를 포함하는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 방법.
The method of claim 9,
The extracting step,
Selecting an area in which the tumor is observed in the image of the patient;
Detecting the number of clusters in the selected image;
Searching for a cluster to which a tumor belongs among the detected clusters; And
And transmitting the cluster number and the cluster information to which the tumor belongs to the tumor search unit.
제10항에 있어서,
상기 검출하는 단계는,
상기 선택된 영상에서 군집의 개수 변화에 따른 오차제곱합(SSE; Sum of Squares error)을 산출하는 단계;
상기 산출된 오차제곱합을 그래프로 변환하여 화면에 출력하는 단계; 및
상기 출력된 그래프에서 왜곡이 가장 빨리 증가하는 시점의 군집 개수를 식별하는 단계를 포함하는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 방법.
The method of claim 10,
The detecting step,
Calculating a sum of squares error (SSE) according to a change in the number of clusters in the selected image;
Converting the calculated error square sum into a graph and outputting the result to a screen; And
And identifying the number of clusters at the time when the distortion is most rapidly increased in the output graph.
제11항에 있어서,
상기 종양이 속한 군집을 탐색하는 단계는 상기 선택된 영상에서 상기 산출된 군집 개수를 적용하고, 종양의 위치를 입력받아 입력된 종양의 위치가 속해있는 군집을 탐색하는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 방법.
The method of claim 11,
The step of searching for a cluster to which the tumor belongs comprises applying the calculated number of clusters in the selected image, and receiving the location of the tumor to detect the cluster to which the location of the input tumor belongs to the tumor detection method for surgery.
제9항에 있어서,
상기 종양을 탐색하는 단계는 상기 프레임별로 상기 파라미터를 기초로 k-means 알고리즘에 의해 종양을 탐색하는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 방법.
The method of claim 9,
The detecting of the tumor may include detecting a tumor by a k-means algorithm based on the parameter for each frame.
제9항에 있어서,
상기 출력하는 단계는
현재 프레임에서 탐색된 종양의 위치를 윤곽선으로 표시하는 단계; 및
해당 종양의 크기를 산출하여 표시하는 단계를 포함하는 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 방법.
The method of claim 9,
The output step is
Contouring the location of the detected tumor in the current frame; And
A tumor detection method for image-guided surgery comprising calculating and displaying the size of the tumor.
제9항에 있어서,
상기 획득된 환자의 영상은 MRI 영상, CT 영상, X-ray 영상 및 PET 영상 중 어느 하나인 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 방법.
The method of claim 9,
The acquired patient image is any one of the MRI image, CT image, X-ray image and PET image tumor detection method for image-guided surgery.
제9항에 있어서,
상기 탐색된 종양은 뇌종양인 영상 유도 수술을 위한 종양 검출 방법.
The method of claim 9,
The tumor is a tumor detection method for image-guided surgery is a brain tumor.
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