KR102250086B1 - 의료 영상 정합 방법, 이를 포함하는 장치 및 컴퓨터 기록 매체 - Google Patents

의료 영상 정합 방법, 이를 포함하는 장치 및 컴퓨터 기록 매체 Download PDF

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Abstract

의료 영상 정합 방법, 그 장치 및 기록매체를 제공한다. 본 의료 영상 정합 방법은, 정합용 영상과 표시용 영상을 포함하는 복수 개의 제1 의료 영상들을 정합하는 제1 정합을 수행하고, 복수 개의 제1 의료 영상들과 모달리티가 다른 제2 의료 영상을 상기 정합용 영상과 정합하는 제2 정합을 수행하며, 제1 정합과 제2 정합을 이용하여, 제2 의료 영상의 단면에 대응하는 제1 의료 영상의 단면을 표시용 영상으로부터 추출한다.

Description

의료 영상 정합 방법, 이를 포함하는 장치 및 컴퓨터 기록 매체{Method for registering medical images, apparatus and computer readable media including thereof}
본 개시는 모달리티(modality)가 상이한 의료 영상들을 정합하는 방법, 이를 포함한 장치 및 컴퓨터 기록 매체 장치에 관한 것이다.
최근 의료기술의 발달로 인해 높은 해상도의 의료 영상을 얻을 수 있고 의료 기구의 미세한 조작이 가능해 짐에 따라서, 시술 부위를 노출시키기 위한 절개를 하지 않고도 피부에 작은 구멍을 만든 뒤 혈관 혹은 기타 원하는 신체 부위에 직접 카테터나 의료용 바늘을 넣고 의학 영상 장비로 몸 속을 관찰하면서 치료하는 방법이 개발되고 있다. 이를 "영상을 이용하는 시술법", "인터벤션(Interventional) 영상 시술법" 또는 "중재적 영상 시술법"이라고 부른다.
시술자는 장기나 병변의 위치를 영상을 통해 파악한다. 게다가 시술을 하는 동안 환자는 호흡을 하거나 움직이게 되는데 이에 따른 변화를 파악해야 한다. 따라서 시술자는 실시간 영상을 토대로 호흡이나 움직임을 정확하고 빠르게 파악하여 시술을 시행해야 하는데, 이 때 초음파 실시간 영상에서 장기와 병변의 형상을 육안으로 파악하기 쉽지 않다.
초음파 영상과 대조적으로, MR(Magnetic Resonance) 또는 CT 영상은 장기와 병변을 명확히 식별할 수 있다. 하지만, MR 또는 CT 영상은 의료 시술 중 실시간으로 영상이 획득될 수 없기 때문에, 의료 시술 중 발생되는 환자의 호흡과 움직임이 반영되지 않는 단점이 있다.
본 개시는 모달리티가 다른 복수 개의 의료 영상을 정합하는 방법, 이를 포함한 장치 및 컴퓨터 기록매체를 제공한다.
일 유형에 따르는 의료 영상 정합 방법은, 정합용 영상과 표시용 영상을 포함하는 복수 개의 제1 의료 영상들을 정합하는 제1 정합을 수행하는 단계; 상기 복수 개의 제1 의료 영상들과 모달리티가 다른 제2 의료 영상을 상기 정합용 영상과 정합하는 제2 정합을 수행하는 단계; 및 상기 제1 정합과 제2 정합을 이용하여, 상기 제2 의료 영상의 단면에 대응하는 상기 제1 의료 영상의 단면을 상기 표시용 영상으로부터 추출하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 제1 의료 영상의 단면과 상기 제2 의료 영상의 단면은, 대상체에 대한 동일한 뷰일 수 있다.
또한, 상기 정합용 영상과 상기 표시용 영상은, 동일한 대상체에 대해 서로 다른 시간에서 촬영된 영상들일 수 있다.
그리고, 상기 정합용 영상과 상기 표시용 영상에 포함된 개체 중 적어도 일부는 선명도가 서로 다를 수 있다.
또한, 상기 정합용 영상에서 제1 개체는 제2 개체보다 선명하고, 상기 표시용 영상에서 상기 제2 개체는 제1 개체보다 선명할 수 있다.
그리고, 상기 제1 정합으로부터 상기 정합용 영상과 상기 표시용 영상간의 변환 관계인 제1 변환 관계를 산출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 정합으로부터 상기 제2 의료 영상과 상기 정합용 영상간의 변환 관계인 제2 변환 관계를 산출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 의료 영상의 단면을 추출하는 단계는, 상기 제2 정합을 이용하여 상기 제2 의료 영상의 단면에 대한 좌표 정보를 상기 정합용 영상에서의 좌표 정보로 변환하는 단계; 상기 제1 정합을 이용하여 상기 정합용 영상에서의 좌표 정보를 상기 표시용 영상에서의 좌표 정보로 변환하는 단계; 및 상기 표시용 영상에서의 좌표 정보를 갖는 상기 제1 의료 영상의 단면을 상기 표시용 영상으로부터 추출하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 의료 영상의 단면과 상기 제2 의료 영상의 단면을 함께 표시하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 의료 영상은 기촬영된 의료 영상이고, 상기 제2 의료 영상은 실시간으로 촬영되는 영상일 수 있다.
또한, 상기 제1 의료 영상은 MR, CT, PET, SPECT, 및 X-ray 영상 중 어느 하나이고, 상기 제2 의료 영상은 초음파 영상일 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 의료 영상 장치는, 정합용 영상과 표시용 영상을 포함하는 복수 개의 제1 의료 영상들을 정합하는 제1 정합을 수행하는 제1 정합부; 상기 복수 개의 제1 의료 영상들과 모달리티가 다른 제2 의료 영상을 상기 정합용 영상과 정합하는 제2 정합을 수행하는 제2 정합부; 및 상기 제1 정합과 제2 정합을 이용하여, 상기 제2 의료 영상의 단면에 대응하는 제2 의료 영상의 단면을 상기 표시용 영상으로부터 추출하는 추출부;를 포함한다.
그리고, 상기 제1 의료 영상의 단면과 상기 제2 의료 영상의 단면은, 대상체에 대한 동일한 뷰일 수 있다.
또한, 상기 정합용 영상과 상기 표시용 영상은, 대상체에 대해 서로 다른 시간에서 촬영된 영상들일 수 있다.
그리고, 상기 정합용 영상과 상기 표시용 영상에 포함된 개체 중 적어도 일부는 선명도가 서로 다를 수 있다.
또한, 상기 정합용 영상에서 제1 개체는 제2 개체보다 선명하고, 상기 표시용 영상에서 상기 제2 개체는 제1 개체보다 선명할 수 있다.
그리고, 상기 추출부는, 상기 제2 정합을 이용하여 상기 제1 의료 영상의 단면에 대한 좌표 정보를 상기 정합용 영상에서의 좌표 정보로 변환하고, 상기 정합용 영상에서의 좌표 정보를 상기 표시용 영상에서의 좌표 정보로 변환하며, 상기 표시용 영상에서의 좌표 정보를 갖는 상기 제2 의료 영상의 단면을 상기 표시용 영상으로부터 추출할 수 있다.
또한, 상기 제1 의료 영상의 단면과 상기 제2 의료 영상의 단면을 함께 표시하는 디스플레이부;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 의료 영상은 기촬영된 의료 영상이고, 상기 제2 의료 영상은 실시간으로 촬영되는 영상일 수 있다.
일 실시예에 따른 의료 영상 정합 방법 및 장치는 정합이 용이하다.
그리고, 일 실시예에 따른 의료 영상 정합 방법 및 장치는 사용자에게 유익한 의료 영상을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 시간에 따라 간을 촬영한 MR 영상을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 정합 장치를 구체적으로 표시한 블럭도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 의료 영상들의 정합 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에서 "대상체"는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 또는 혈관을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100)을 도시한다. 도 1을 참조하면 시스템(100)은 제1 의료 장치(110), 제2 의료 장치(120), 정합 장치(130) 및 표시 장치(140)를 포함한다.
제1 의료 장치(110)와 제2 의료 장치(120)는 각각 제1 의료 영상과 제2 의료 영상을 생성하여 정합 장치(130)에 제공한다. 제1 의료 영상과 제2 의료 영상은 상이한 모달리티(modality)를 갖는다. 즉, 제1 의료 영상과 제2 의료 영상은 생성 방식 및 원리가 상이할 수 있다. 정합 장치(130)는 제1 의료 영상과 제2 의료 영상을 각각 획득하고, 상이한 모달리티를 갖는 제1 의료 영상과 제2 의료 영상을 정합한다. 정합 장치(130)가 정합한 영상은 표시 장치(140)를 통해 표시될 수 있다.
제1 의료 장치(110)는 비실시간으로 대상체의 관심 볼륨(VOI: Volume of Interest)에 대한 제1 의료 영상을 생성한다. 제1 의료 장치(110)의 비실시간 특성을 고려할 때, 제1 의료 영상은 의료 시술 이전에 미리 생성되는 것일 수 있다.
예컨대, 제1 의료 장치(110)는 CT(computed tomography) 영상 장치, MR(magnetic resonance)영상 장치, 엑스선(X-ray) 영상 장치, SPECT(single photon emission computed tomography) 영상장치, PET(positron emission tomography) 영상장치 중 어느 하나로 일 수 있다. 이하의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 제1 의료 영상이 MR 또는 CT영상인 것을 가정하나, 이에 한정되지 않는다.
제1 의료 장치(110)에서 생성한 CT 영상 또는 MR 영상의 경우 장기의 위치나 병변의 위치가 명확하게 구별이 되는 장점이 있다. 하지만 CT(computed tomography)영상 이나 MR(magnetic resonance)영상은 시술하는 동안 환자가 호흡을 하거나 뒤척일 때 장기가 변형되거나 위치가 변할 수 있는데, 이러한 환자의 움직임에 따른 장기의 변형과 변위를 영상에 실시간으로 반영할 수 없다는 문제점이 있다.
제1 의료 장치(110)가 실시간으로 영상을 출력할 수 없는 각각의 이유는 CT(computed tomography)영상의 경우 방사선을 이용한 촬영방법이기 때문에 환자와 시술자가 장시간 방사능에 노출될 우려가 있어 짧은 시간의 촬영이 권장되며, MR(magnetic resonance)영상의 경우 한번 촬영하는데 시간이 오래 걸리기 때문이다. 일반적으로 CT 영상은 환자의 호흡이 일시적으로 정지된 상태, 예컨대 최대 들숨 상태에서 촬영된다.
제2 의료 장치(120)는 대상체의 관심 볼륨에 대하여 실시간으로 제2 의료 영상을 제공한다. 예를 들어, 대상체의 신체 활동에 따른 장기의 변형과 변위가 발생되면, 실시간으로 제2 의료 영상에 변화가 나타난다. 다만, 제2 의료 영상의 경우 모든 장기와 병변이 명확히 관찰될 수 없는 경우가 있고, 장기의 변형과 변위를 제2 의료 영상만으로 파악하기는 어려움이 존재한다.
일 실시예에 따르면, 제2 의료 장치(120)는 환자에 대한 중재적 의료 시술 과정에서 실시간으로 영상을 생성하는 초음파 영상장치(ultrasonography machine)일 수 있다. 다만, 제2 의료 장치(120)는 실시간으로 영상을 제공하는 OCT(optical coherence tomography) 등의 다른 의료 장치일 수도 있으며, 초음파 영상장치에 한정되는 것은 아니다.
제2 의료 장치(120)가 초음파 영상 장치인 경우, 제2 의료 장치(120)는 프로브(probe)(121)를 이용하여 초음파를 대상체에 조사하고, 반사되는 초음파를 검출함으로써 초음파 영상을 생성한다. 프로브(121)는 일반적으로 압전 변환기(piezoelectric transducer)를 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 프로브는 정전 용량의 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 정전 용량형 초음파 변환기(capacitive micromachined ultrasonic transducer, cMUT), 자기장의 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 자기형 초음파 변환기(magnetic micromachined ultrasonic transducer, mMUT), 광학적 특성의 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 광학형 초음파 검출기(Optical ultrasonic detection) 등을 포함할 수도 있다.
프로브(121)로부터 수 내지 수백 MHz 범위의 초음파가 환자 신체 내부의 특정 부위에 전달되면, 이 초음파는 여러 다른 조직들(tissues) 사이의 계층들로부터 부분적으로 반사된다. 초음파는 신체 내부에서의 밀도 변화가 있는 개체들, 예를 들어, 혈장(blood plasma) 내의 혈구들(blood cells), 장기들(organs) 내의 작은 조직들(structures) 등에서 반사된다.
이와 같이 반사된 초음파들은 프로브(121)의 변환기를 진동시키고, 변환기는 이 진동들에 따른 전기적 펄스들(electrical pulses)을 출력한다. 이와 같은 전기적 펄스들이 영상으로 변환된다. 개체들이 서로 상이한 초음파 반사 특성을 갖는 경우, B 모드의 초음파 영상에서는 각 개체들이 서로 상이한 밝기 값으로 나타날 수 있다.
제1 의료 장치(110) 또는 제2 의료 장치(120)가 촬영하는 의료 영상들은 2차원의 단면들을 축척하여 생성된 3차원 영상일 수 있다. 예컨대, 제1 의료 장치(110)는 단면의 위치(location)와 방향(orientation)을 변화시키면서, 다수의 단면들을 촬영한다. 이와 같은 단면들이 축적되면 환자 신체의 특정 부위를 3차원적으로 나타내는 3차원 볼륨(volume)의 영상 데이터가 생성될 수 있다. 이와 같이 단면들을 축적하여 3차원 볼륨의 영상 데이터를 생성하는 방식을 MPR(Multiplanar reconstruction) 방식이라고 한다. 이와 유사하게, 제2 의료 장치(120)는 프로브(121)를 핸드 스윕(Hand Sweep)하거나 와블링(Wabbling)함으로써, 또는 2D 어레이 방식의 프로브(121)를 통해서 3차원 볼륨의 영상 데이터를 생성할 수 있다.
이하의 설명에서는 제1 의료 영상 또는 제2 의료 영상은 모두 3차원인 것으로 가정하여 설명한다. 또한, 제1 의료 영상은 환자의 관심장기의 밝기를 향상시키기 위하여, 조영 증강된 영상일 수 있다.
한편, 제2 의료 장치(120)에 의해 얻을 수 있는 의료 영상, 예를 들면 초음파 영상들은 실시간 영상을 얻을 수 있는 장점이 있으나, 다수의 잡음이 포함되므로 장기의 윤곽, 내부 구조나 병변을 식별해내기가 어렵다는 단점이 있다. 왜냐하면, 병변과 주변 조직은 서로 유사한 초음파 특성을 갖기 때문에 초음파 영상에서는 병변과 주변 조직의 경계에서 나타나는 명암의 대비, 즉 개체의 에지 콘트라스트(Edge Contrast)가 상대적으로 낮다. 또한, 초음파의 간섭 및 산란으로 인한 잡음(noise)과 인공물(artifact)이 존재한다. 즉, 초음파 의료 영상은 MR 또는 CT 영상보다 빠르게 획득 가능한 대신에, 신호 대 잡음비(SNR)와 개체의 에지 콘트라스트가 낮기 때문에, 초음파 영상은 MR 또는 CT 영상에서의 식별 가능한 장기 및 병변이 명확히 구분되지 않는다는 단점이 있다.
정합 장치(130)는 제1 의료 장치(110)로부터 획득한 제1 의료 영상과 제2 의료 장치(120)로부터 획득한 제2 의료 영상을 정합(registration)한다. 의료 영상들의 정합은 제1 의료 장치(110)와 제2 의료 장치(120)가 사용하는 좌표계를 서로 대응시키는 과정을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 의료 장치(110)와 제2 의료 장치(120)는 DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine)에 따른 좌표계를 사용할 수 있다.
일 실시예에 따른 정합 장치(130)는 제1 의료 영상과 제2 의료 영상에서 모두 뚜렷하게 나타나는 횡격막과 하대정맥의 정보를 이용하여 간 영역에 대한 제1 의료 영상과 제2 의료 영상을 정합할 수 있다. 따라서, 관심장기인 간에 대한 정보가 제2 의료 영상에서 손실되었다 하더라도 하대정맥과 횡격막을 이용하면 간 영역에 대한 제1 의료 영상과 제2 의료 영상을 정합할 수 있다.
다만, 상술된 간, 횡격막, 하대정맥은 하나의 실시예일뿐, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 관심장기가 간인 경우, 간에 인접한 신장, 담낭, 간문맥(Portal vein), 간정맥(Hepatic vein), 하대정맥(IVC) 중 적어도 하나 이상이 이용될 수 있다. 관심장기가 신장인 경우, 신장에 인접한 하대정맥(IVC), 간, 담낭, 비장(Spleen), 신정맥(Renal veins) 중 적어도 하나 이상이 이용될 수 있다. 관심장기가 갑상샘인 경우, 갑상샘에 인접한 경동맥, 경정맥 중 적어도 하나 이상이 이용될 수 있다. 관심장기가 췌장인 경우, 췌장에 인접한 하대정맥(IVC), 비정맥(Splenic vein), 비동맥(Splenic artery), 비장(Spleen) 중 적어도 하나 이상이 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 정합된 영상은 제1 의료 영상과 제2 의료 영상이 융합된 영상(fusion image)일 수 있다. 다른 실시예에서 정합된 영상은 같은 관측시점에서의 제1 의료 영상과 제2 의료 영상을 나란하게 배치한 영상일 수도 있다. 정합된 영상은 디스플레이 장치(140)에 의해 디스플레이 된다.
도 1에 도시된 실시예에서는 제2 의료 장치(120), 정합 장치(130) 및 디스플레이 장치(140)가 각각 독립된 장치를 구성하고 있으나, 다른 실시예에 따르면 제2 의료 장치(120), 정합 장치(130) 및 디스플레이 장치(140)가 단일의 장치로 구현될 수 있다.
한편, 제1 의료 영상이라 하더라도 촬영된 시간에 따라 개체의 선명도가 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 의료 영상이 간을 촬영한 MR 영상인 경우, 동맥기, 정맥기 및 지연기에 따라 선명하게 표시되는 개체가 달라질 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 시간에 따라 간을 촬영한 MR 영상을 도시한 도면이다. 도 2의 (i)는 동맥기(arterial-dominant phase) 영상(210)이며, 도 2의 (ii)는 정맥기(portal-venous phase) 영상(220)이고, 도 2의 (iii)는 지연기(delayed phase) 영상(230)이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 동맥기 영상(210)에서는 간의 개체 중 복대동맥(Adominal Aorta: AA)(241)이 선명하게 표시되고, 정맥기 영상(220)에서는 간 표면(liver surface)(242), 혈관(vessel)(243), 하부대정맥(inferior vena cava: IVC)(244)가 선명하게 표시되며, 지연기 영상(230)에서는 종양(Tumor)(245)가 선명하게 표시될 수 있다.
그리하여, 초음파 영상과 MR 영상을 정합하고자 할 때, 초음파 영상 및 동맥기 영상(210) 또는 정맥기 영상(220)에 공통으로 선명하게 표시되는 개체인 복대동맥(241)나 간 표면(242)을 특징으로 선택하여 상기한 특징을 정합하면 초음파 영상과 MR 영상의 정합이 용이하다. 그러나, 진단시 종양이 선명한 MR 영상이 표시되는 것이 사용자에게 유용하므로, 표시되는 영상은 지연기 영상(230)일 수 있다. 따라서, 모달리티가 상기한 의료 영상들을 정합함에 있어서, 정합용 영상과 표시용 영상이 달라질 수 있다.
도 3은 도 1의 정합 장치(130)를 구체적으로 표시한 블럭도이다. 도 3을 참조하면, 정합 장치(130)는 영상 획득부(310), 저장부(320), 사용자 인터페이스(330) 및 영상 처리부(340)를 포함할 수 있다. 다만, 도시된 구성요소들이 모두 필수 구성요소들은 아니며, 도시된 구성요소들 이외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수도 있다.
영상 획득부(310)는 제1 의료 장치(110) 및 제2 의료 장치(120)으로부터 각각 제1 의료 영상과 제2 의료 영상을 획득한다. 영상 획득부(310)는 제1 의료 장치(110) 및 제2 의료 장치(120)로부터 제1 의료 영상 및 제2 의료 영상을 획득하기 위한 인터페이스들(312, 314)을 포함한다. 제1 인터페이스(312) 및 제2 인터페이스(314)는 제1 의료 장치(110) 및 제2 의료 장치(120)와 직접 또는 간접으로 연결되기 위한 인터페이스를 의미한다.
제1 인터페이스(312)는 제1 의료 장치(110)가 의료시술 이전에 미리 촬영한 제1 의료 영상을 획득하기 위하여, 제1 의료 장치(110)과 직접 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 의료 영상이, 다른 외부 저장매체(USB, CD, DVD 등) 또는 네트워크 인터페이스를 통해서 획득되는 경우 제1 인터페이스(312)는 생략될 수 있다. 영상 획득부(310)는 획득한 제1 의료 영상을 저장부(320)에 저장할 수 있다. 여기서 제1 의료 영상은 다른 시간에 촬영된 복수 개의 영상일 수 있다. 예를 들어, 제1 의료 영상에 간에 대한 MR 영상인 경우, 동맥기 영상, 정맥기 영상 및 지연기 영상 중 적어도 두 개를 포함할 수 있다. 제2 인터페이스(314)는 제2 의료 장치(120)가 촬영하는 제2 의료 영상을 획득하고, 제2 의료 영상의 단면을 실시간으로 획득할 수 있다.
사용자 인터페이스(330)는 사용자로부터 정합 장치(130)을 조작하기 위한 입력을 수신하고, 정합 장치(130)가 획득한 제1 의료 영상, 제2 의료 영상 또는 정합된 의료 영상을 출력한다. 사용자 인터페이스(330)는 사용자가 직접 정합 장치(130)를 조작하기 위한 버튼, 키 패드, 스위치, 다이얼 또는 터치 인터페이스를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(330)는 영상을 디스플레이하기 위한 디스플레이부을 포함할 수 있으며, 터치스크린으로 구현될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 사용자 인터페이스(330)는 HID(Human Interface Device) 들을 연결하기 위한 I/O 포트를 구비할 수 있다. 사용자 인터페이스(330)는 영상의 입/출력을 위한 I/O 포트를 구비할 수 있다.
영상 처리부(340)는 제1 의료 영상과 제2 의료 영상을 정합하고, 사용자 인터페이스(330)로 출력하며, 제1 정합부(342), 제2 정합부(344) 및 추출부(346)를 포함할 수 있다. 제1 정합부(342)는 복수 개의 제1 의료 영상들을 정합한다. 복수 개의 제1 의료 영상들을 정합할 때, 제1 정합부(342)는 복수 개의 제1 의료 영상들로부터 공통의 특징을 추출한다. 예를 들어, 복수 개의 제1 의료 영상들이 간에 대한 MR 영상인 경우, 제1 정합부(342)는 간 표면을 공통의 특징으로 선택하여, 간 표면을 일치시킴으로써 복수개의 간에 대한 MR 영상을 정합할 수 있다. 복수 개의 제1 의료 영상들은 동일한 좌표계를 갖을 수 있으며, 미세한 틀어짐이 있을 수 있다. 복수 개의 제1 의료 영상들 각각을 정합시킴으로써, 제1 정합부(342)는 복수 개의 제1 의료 영상들간의 변환 관계를 산출할 수 있다.
제1 정합부(342)는 복수 개의 제1 의료 영상들을 일대일 매칭시킴으로써 정합할 수도 있고, 의료 영상들을 융합하여 하나의 융합 영상(fusion image)을 생성함으로써 정합할 수도 있다. 제1 정합부(342)에서 정합된 영상은 저장부(320)에 저장될 수 있다. 이하 설명의 편의를 도모하기 위해 제1 정합부(342)는 복수 개의 제1 의료 영상들을 일대일 매칭시키는 것으로 한다. 그러나, 이에 한정되지 않음은 물론이다. 예를 들어, 제1 정합부(342)는 간에 대한 동맥기 영상, 정맥기 영상 및 지연기 영상을 하나의 영상으로 생성할 수도 있다.
한편, 복수 개의 제1 의료 영상 중 일부는 제2 의료 영상과 정합하기 위해 사용되는 정합용 영상일 수 있고, 다른 일부는 제2 의료 영상의 단면과 함께 표시되기 위해 사용되는 표시용 영상일 수 있다. 정합용 영상 및 표시용 영상 각각은 복수 개의 개체, 예를 들어, 복대동맥, 하부대동맥, 표면, 종양 등을 포함할 수 있다. 그리고, 정합용 영상과 표시용 영상에 포함된 개체 중 적어도 일부는 선명도가 다를 수 있다. 예를 들어, 동맥기 영상에서는 복대동맥이 선명하고, 정맥기 영상에서는 간 표면, 혈관, 하부대정맥이 선명하며 지연기 영상에서는 종양이 선명할 수 있다. 간 표면, 복대동맥, 또는 혈관 등은 초음파 영상에서도 잘 나타내므로 동맥기 영상 및 정맥기 영상은 정합용 영상으로 이용될 수 있다. 시술시 사용자는 개체 중 종양의 위치를 확인하고자 하므로, 표시용 영상으로 지연기 영상이 이용될 수 있다.
제2 정합부(344)는 정합용 영상과 제2 의료 영상을 정합할 수 있다. 정합 방법은 개체 중 공통의 특징을 선택하고, 공통의 특징을 일치시킴으로써 정합용 영상과 제2 의료 영상을 정합할 수 있다. 예를 들어, 제2 정합부(344)는 간에 대한 MR 영상 중 동맥기 영상 또는 정맥기 영상에서 혈관 또는 간 표면을 추출한다. 또한, 제2 정합부(344)는 간에 대한 초음파 영상에서 혈관 또는 간 표면을 추출한다. 그리하여, MR 영상의 혈관 또는 간 표면을 초음파 영상의 혈관 및 간 표면과 일치시킴으로써 정합용 영상과 초음파 영상을 정합시킬 수 있다. 제2 정합부(344)는 정합용 영상과 제2 의료 영상을 정합하는 과정을 통해, 정합용 영상과 제2 의료 영상간의 변환 관계를 산출할 수 있다.
한편, 제2 의료 장치(120)는 제2 의료 영상의 단면을 실시간으로 정합 장치(130)에 인가할 수 있다. 프로브가 회전 또는 이동함에 따라 제2 의료 영상의 단면에 대한 좌표 정보가 변경되면, 정합 장치(130)는 변경된 좌표 정보를 갖는 제1 의료 영상의 단면을 제2 의료 장치(120)로부터 수신할 수 있다.
그리하여, 추출부(346)는 제1 및 제2 정합을 이용하여, 제2 의료 영상의 단면에 대응하는 제1 의료 영상의 단면을 표시용 영상으로부터 추출할 수 있다. 구체적으로, 추출부(346)는, 제2 정합을 이용하여 제2 의료 영상의 단면에 대한 좌표 정보를 정합용 영상에서의 좌표 정보로 변환시키고, 정합용 영상에서의 좌표 정보를 표시용 영상에서의 좌표 정보로 변환하며, 표시용 영상에서의 좌표 정보를 갖는 단면을 표시용 영상으로부터 추출할 수 있다. 제1 의료 영상의 단면과 제2 의료 영상의 단면은 대상체에 대한 동일한 뷰일 수 있다. 예를 들어, 추출부(346)는 초음파 영상의 단면에 대한 좌표 정보를 정합용 영상인 동맥기 영상에서의 좌표 정보로 변환하고, 동맥기 영상에서의 좌표 정보를 표시용 영상인 지연기 영상에서의 좌표 정보로 변환시킨다. 그리고, 추출부(346)는 지연기 영상에서의 좌표 정보를 갖는 단면을 지연기 영상으로부터 추출할 수 있다.
그리고, 제1 의료 영상의 단면 및 제2 의료 영상의 단면은 표시 장치(140) 또는 사용자 인터페이스(330)로 인가되어, 제1 의료 영상의 단면 및 제2 의료 영상의 단면이 함께 표시될 수 있다. 제1 의료 영상의 단면 및 제2 의료 영상의 단면이 각각이 영역을 달리하여 표시될 수도 있고, 융합되어 하나의 영상으로 표시될 수도 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 의료 영상들의 정합 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 정합 장치(130)의 제1 정합부(342)는 정합용 영상 및 표시용 영상을 포함하는 복수 개의 제1 의료 영상을 정합한다(S410). 정합 장치(130)는 제1 의료 장치(110)로부터 복수 개의 제1 의료 영상들을 수신한다. 복수 개의 제1 의료 영상들은 3차원 영상일 수 있다. 상기한 정합용 영상 및 표시용 영상은 서로 다른 시간에서 촬영된 영상들이며, 정합용 영상과 표시용 영상에 포함된 개체 중 적어도 일부는 선명도가 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 정합용 영상에서 제1 개체는 제2 개체보다 선명하고, 표시용 개체에서 상기한 제2 개체는 상기한 제1 개체보다 선명할 수 있다.
제1 정합부(342)는 정합용 영상과 표시용 영상 각각으로부터 공통된 특징을 선택하고, 공통된 특징을 일치시킴으로써 정합용 영상과 표시용 영상을 정합할 수 있다. 이외에도 정합 방법은 다양할 수 있다.
복수 개의 제1 의료 영상들을 정합함으로써, 제1 정합부(342)는 상기 정합용 영상(XMR1)과 상기 표시용 영상(XMR2)간의 변환 관계인 제1 변환 관계(T1)를 하기 수학식 1과 같이 산출할 수 있다. 제1 정합부(342)는 복수 개의 제1 의료 영상들 및 제1 변환 관계(T1)를 저장부(320)에 저장할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112014046361717-pat00001
그리고, 제2 정합부(344)는 정합용 영상과 제2 의료 영상을 정합할 수 있다(S420). 정합 장치(130)는 제2 의료 장치(120)로부터 제2 의료 영상을 수신하고, 제2 정합부(344)는 저장부(320)로부터 정합용 영상을 로드할 수 있다. 제2 의료 영상은 정합용 영상 즉, 제1 의료 영상과 모달리티가 상이하다. 제2 정합부(344)는 정합용 영상과 제2 의료 영상 각각으로부터 공통의 특징을 선택하고, 공통의 특징을 일치시킴으로써 정합용 영상과 제2 의료 영상을 정합할 수 있다. 이외에도 정합 방법은 다양할 수 있다.
제2 정합부(344)는 정합용 영상과 제2 의료 영상을 정합함으로써 상기 정합용 영상(XMR1)과 상기 제2 의료 영상(XUS2)간의 변환 관계인 제2 변환 관계(T2)를 하기 수학식 2과 같이 산출할 수 있다. 제2 정합부(344)는 제2 변환 관계(T2)를 저장부(320)에 저장할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112014046361717-pat00002
추출부(346)는 상기한 제1 정합과 제2 정합을 이용하여, 상기 제2 의료 영상의 단면에 대응하는 제1 의료 영상의 단면을 표시용 용상으로부터 추출할 수 있다(S430). 영상 획득부(310)는 제2 의료 장치(120)로부터 제2 의료 영상의 단면 및 상기한 제2 의료 영상의 단면에 대한 좌표 정보를 획득할 수 있다. 상기한 좌표 정보는 제2 의료 영상의 단면에 대한 방향 및 위치 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 획득된 제2 의료 영상의 단면 및 좌표 정보는 추출부(346)로 인가된다. 추출부(346)는 제2 정합 과정에서 획득된 제2 변환 관계(T2)를 이용하여 하기 수학식 3과 같이 제2 의료 영상의 단면에 대한 좌표 정보 (XUS (t))를 정합용 영상에서의 좌표 정보(XMR1 (t))로 변환한다.
[수학식 3]
Figure 112014046361717-pat00003
또한, 추출부(346)는 제1 정합 과정에서 획득된 제1 변환 관계(T1)를 이용하여 하기 수학식 4과 같이 정합용 영상에서의 좌표 정보(XMR1 (t))를 표시용 영상에서의 좌표 정보(XMR2 (t))로 변환한다.
[수학식 4]
Figure 112014046361717-pat00004
그리고, 추출부(346)는 표시용 영상에서의 좌표 정보(XMR2 (t))를 갖는 단면을 표시용 영상으로부터 추출할 수 있다. 상기한 제1 의료 영상의 단면과 제2 의료 영상의 단면은 대상체에 대한 동일한 뷰일 수 있다.
제1 의료 영상의 단면과 제2 의료 영상의 단면은 사용자 인터페이스(330) 또는 표시 장치(140)를 통해 외부로 함께 표시될 수 있다. 제1 의료 영상의 단면과 제2 의료 영상의 단면은 하나의 화면에 영역을 달리하여 표시될 수도 있고, 하나의 영역에 중첩되어 표시될 수도 있다.
한편, 상술한 의료 영상들의 정합 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 본 발명의 실시예에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 제1 의료 장치 120: 제2 의료 장치
130: 정합 장치 140: 표시 장치
310: 영상 획득부 320: 저장부
330: 사용자 인터페이스 340: 영상 처리부
342: 제1 정합부 344: 제2 정합부
346: 추출부

Claims (20)

  1. 정합용 영상과 표시용 영상을 포함하는 복수 개의 제1 의료 영상들을 정합하는 제1 정합을 수행하는 단계;
    상기 복수 개의 제1 의료 영상들과 모달리티가 다른 제2 의료 영상을 상기 정합용 영상과 정합하는 제2 정합을 수행하는 단계; 및
    상기 제1 정합과 제2 정합을 이용하여, 상기 제2 의료 영상의 단면에 대응하는 상기 제1 의료 영상의 단면을 상기 표시용 영상으로부터 추출하는 단계;를 포함하고,
    상기 정합용 영상과 상기 표시용 영상은 동일 대상체에 대해 서로 다른 시간에서 촬영된 영상들이며,
    상기 정합용 영상에서 제1 개체는 제2 개체보다 선명하고,
    상기 표시용 영상에서 상기 제2 개체는 상기 제1 개체보다 선명한 의료 영상 정합 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 의료 영상의 단면과 상기 제2 의료 영상의 단면은,
    대상체에 대한 동일한 뷰인 의료 영상 정합 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 정합으로부터 상기 정합용 영상과 상기 표시용 영상간의 변환 관계인 제1 변환 관계를 산출하는 단계;를 더 포함하는 의료 영상 정합 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 정합으로부터 상기 제2 의료 영상과 상기 정합용 영상간의 변환 관계인 제2 변환 관계를 산출하는 단계;를 더 포함하는 의료 영상 정합 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 의료 영상의 단면을 추출하는 단계는,
    상기 제2 정합을 이용하여 상기 제2 의료 영상의 단면에 대한 좌표 정보를 상기 정합용 영상에서의 좌표 정보로 변환하는 단계;
    상기 제1 정합을 이용하여 상기 정합용 영상에서의 좌표 정보를 상기 표시용 영상에서의 좌표 정보로 변환하는 단계; 및
    상기 표시용 영상에서의 좌표 정보를 갖는 상기 제1 의료 영상의 단면을 상기 표시용 영상으로부터 추출하는 단계;를 포함하는 의료 영상 정합 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 의료 영상의 단면과 상기 제2 의료 영상의 단면을 함께 표시하는 단계;를 더 포함하는 의료 영상 정합 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 의료 영상은 기촬영된 의료 영상이고,
    상기 제2 의료 영상은 실시간으로 촬영되는 영상인 의료 영상 정합 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 의료 영상은 MR, CT, PET, SPECT, 및 X-ray 영상 중 어느 하나이고,
    상기 제2 의료 영상은 초음파 영상인 의료 영상 정합 방법.
  12. 정합용 영상과 표시용 영상을 포함하는 복수 개의 제1 의료 영상들을 정합하는 제1 정합을 수행하는 제1 정합부;
    상기 복수 개의 제1 의료 영상들과 모달리티가 다른 제2 의료 영상을 상기 정합용 영상과 정합하는 제2 정합을 수행하는 제2 정합부; 및
    상기 제1 정합과 제2 정합을 이용하여, 상기 제2 의료 영상의 단면에 대응하는 제1 의료 영상의 단면을 상기 표시용 영상으로부터 추출하는 추출부;를 포함하고,
    상기 정합용 영상과 상기 표시용 영상은 동일 대상체에 대해 서로 다른 시간에서 촬영된 영상들이며,
    상기 정합용 영상에서 제1 개체는 제2 개체보다 선명하고,
    상기 표시용 영상에서 상기 제2 개체는 상기 제1 개체보다 선명한 의료 영상 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 의료 영상의 단면과 상기 제2 의료 영상의 단면은,
    대상체에 대한 동일한 뷰인 의료 영상 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 추출부는,
    상기 제2 정합을 이용하여 상기 제1 의료 영상의 단면에 대한 좌표 정보를 상기 정합용 영상에서의 좌표 정보로 변환하고, 상기 정합용 영상에서의 좌표 정보를 상기 표시용 영상에서의 좌표 정보로 변환하며, 상기 표시용 영상에서의 좌표 정보를 갖는 상기 제2 의료 영상의 단면을 상기 표시용 영상으로부터 추출하는 의료 영상 장치.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 의료 영상의 단면과 상기 제2 의료 영상의 단면을 함께 표시하는 디스플레이부;를 더 포함하는 의료 영상 장치.
  19. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 의료 영상은 기촬영된 의료 영상이고,
    상기 제2 의료 영상은 실시간으로 촬영되는 영상인 의료 영상 장치.
  20. 제 1항, 제 2항, 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 의료 영상 정합 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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