KR102275334B1

KR102275334B1 - 컬러의 3d 이미지를 결합하기 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102275334B1
Application number: KR1020197033771A
Authority: KR
Inventors: 레이먼드 사마니고; 존 엘. 토미치
Original assignee: 레이던 컴퍼니
Priority date: 2017-04-17
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2021-07-08
Also published as: TWI676024B; JP2020516413A; WO2018194739A1; US20190295329A1; US10102682B1; CA3060256A1; CN110753954A; US10650612B2; US10366545B2; EP3613019B1; TW201839389A; EP4220568A1; IL270076B; CN110753954B; US20180300956A1; US20190035164A1; KR20190139968A; JP6854919B2; EP3613019A1

Abstract

관통 방사선으로 3차원 스캔을 수행함으로써 획득된 데이터를 시각화하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 원시 밀도 어레이는 스캔으로부터 형성되며, 각 원시 밀도 어레이는 3차원 어레이이다. 처리 밀도 어레이는, 두 개의 원시 밀도 어레이들 간의 차이를 구하고, 처리 밀도 어레이를 회전하고, 처리 밀도 어레이에 전면 광 어레이를 곱하고, 및 이미지를 형성하도록 처리 밀도 어레이를 평면 상에 투영하는 것과 같은 하나 이상의 동작으로 형성되고, 상기 투영하는 것은 이미지의 픽셀에 각각 대응하는 벡터의 세트 각각에 대한 복수의 통계 중 하나 이상을 계산하는 것을 포함하며, 상기 복수의 통계는 벡터 평균, 벡터 최대값, 및 벡터 표준 편차를 포함한다.

Description

컬러의 3D 이미지를 결합하기 위한 시스템 및 방법

본 발명에 따른 실시예의 하나 이상의 측면은 이미징(imaging)에 관한 것이며, 보다 구체적으로 객체(object)의 내부 구조를 나타내는 이미지를 디스플레이하는 것에 관한 것이다.

컴퓨터화된 축 단층 촬영(CAT: Computerized Axial Tomography) 스캔은, 환자와 같은 객체의 내부 구조에 대한 정보를 획득하기 위해 사용될 수 있는 진단 절차(diagnostic procedure)이다. CAT 스캔(CAT scans)은 암의 징후(indications)를 검출하기 위하여 이용될 수 있다. 췌장과 같은 일부 기관의 암은, 신체 내의 기관의 위치 및 주변 조직의 동질성(homogeneity) 때문에 CAT 스캔으로 검출하기 어려울 수도 있다. 이러한 특성은 CAT 스캔 이미지에서 인식할 수 있는 세부 사항(detail)을 감소시킬 수 있다.

따라서, CAT 스캔으로부터 데이터를 처리하기 위해 개선된 시스템 및 방법에 대한 필요가 있다.

본 개시의 실시예의 측면은, 예를 들어, 관통 방사선(penetrating radiation)으로 하나 이상의 3차원 스캔(three-dimensional scans)을 수행함으로써 획득된 데이터를 시각화하기(visualizing) 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 원시 밀도 어레이(Raw density arrays)는 스캔으로부터 형성되며, 각 원시 밀도 어레이는 3차원 어레이(three-dimensional array)이다. 처리 밀도 어레이는, 두 개의 원시 밀도 어레이들 간의 차이(difference)를 구하고(taking), 처리 밀도 어레이를 회전하고, 처리 밀도 어레이에 전면 광 어레이(front-lighting array)를 곱하고, 및 이미지를 형성하도록 처리 밀도 어레이를 평면 상에 투영하는 것과 같은 하나 이상의 동작으로 형성되고, 상기 투영하는 것은 이미지의 픽셀에 각각 대응하는 벡터의 세트 각각에 대한 복수의 통계 중 하나 이상을 계산하는 것을 포함하며, 상기 복수의 통계(statistics)는 벡터 평균(vector mean), 벡터 최대값(vector maximum), 및 벡터 표준 편차(vector standard deviation)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 스캔 데이터(scan data)를 시각화하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은, 복수의 원시 밀도 어레이(raw density arrays)로부터 제1 처리 밀도 어레이(first processed density array)를 형성하는 단계 - 상기 제1 처리 밀도 어레이 및 상기 원시 밀도 어레이 각각은, 복수의 어레이 요소를 갖는 3차원 어레이이고, 상기 원시 밀도 어레이 각각의 각 요소는, 객체의 스캔된 부분의 밀도를 나타냄 -; 복수의 픽셀 위치에서 복수의 제1 픽셀 값을 형성하도록, 상기 제1 처리 밀도 어레이를 평면 상에 투영하는(projecting) 단계; 및 복수의 픽셀을 포함하는 이미지를 디스플레이하는 단계 - 각각의 픽셀은, 대응하는 제1 픽셀 값과 동일한 제1 값을 가짐 - 를 포함하고, 상기 투영하는 단계는, 상기 평면에 수직인 라인을 따라 상기 픽셀 위치를 통과하는, 상기 제1 처리 밀도 어레이의 복수의 어레이 요소의 각각의 픽셀에 대한 벡터 - 상기 벡터는 어레이 요소에 대응함 - 를 형성하는 단계; 각각의 벡터에 대한 복수의 통계(statistics)를 계산하는 단계; 및 각각의 벡터에 대한 제1 픽셀 값을 상기 복수의 통계에 대한 통계의 가중된(weighted) 합으로 계산하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 복수의 통계는, 벡터 평균, 벡터 최대값 및 벡터 표준 편차로 구성된 그룹으로부터 선택된 2개의 통계를 포함하고, 상기 방법은, 상기 복수의 원시 밀도 어레이로부터 제2 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계; 상기 복수의 픽셀 위치에서 복수의 제2 픽셀 값을 형성하도록, 상기 제2 처리 밀도 어레이를 상기 평면 상으로 투영하는 단계; 상기 복수의 원시 밀도 어레이로부터 제3 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계; 및 상기 복수의 픽셀 위치에서 복수의 제3 픽셀 값을 형성하도록, 상기 제3 처리 밀도 어레이를 상기 평면 상으로 투영하는 단계를 더 포함하고, 상기 이미지를 디스플레이하는 단계는, 상기 대응하는 제1 픽셀 값에 비례하는 제1 색 강도(first color intensity), 대응하는 상기 제2 픽셀 값에 비례하는 제2 색 강도, 및 대응하는 상기 제3 픽셀 값에 비례하는 제3 색 강도로 상기 이미지의 각 픽셀을 디스플레이하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 복수의 원시 밀도 어레이로부터 상기 제1 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계는, 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제2 원시 밀도 어레이에서 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제1 원시 밀도 어레이를 감산하는(subtracting) 단계를 포함하고, 상기 복수의 원시 밀도 어레이로부터 상기 제2 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계는, 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제3 원시 밀도 어레이에서 상기 제1 원시 밀도 어레이를 감산하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 원시 밀도 어레이로부터 상기 제3 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계는, 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제4 원시 밀도 어레이에서 상기 제1 원시 밀도 어레이를 감산하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 제1 원시 밀도 어레이는, 상기 객체로의 콘트라스트 에이전트(contrast agent)의 도입(introduction) 이전에 수행된 스캔의 결과(result)이고, 상기 제2 원시 밀도 어레이는, 상기 객체로의 콘트라스트 에이전트의 도입 이후에 제1 시간 간격(first time interval)으로 수행된 스캔의 결과이고, 상기 제3 원시 밀도 어레이는, 상기 객체로의 콘트라스트 에이전트의 도입 이후에 제2 시간 간격으로 수행된 스캔의 결과이며, 상기 제4 원시 밀도 어레이는, 상기 객체로의 콘트라스트 에이전트의 도입 이후에 제3 시간 간격으로 수행된 스캔의 결과이고, 상기 제1 시간 간격보다 상기 제2 시간 간격이 더 길고, 상기 제2 시간 간격보다 상기 제3 시간 간격이 더 길다.

일 실시예에서, 상기 복수의 원시 밀도 어레이로부터 상기 제1 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계는, 제3 처리 밀도 어레이를 형성하도록, 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제2 원시 밀도 어레이에서 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제1 원시 밀도 어레이를 감산하는 단계; 및 제4 처리 밀도 어레이를 형성하도록, 상기 제1 원시 밀도 어레이의 3 차원 중 하나에 평행한 축에 대해 제1 각도를 통해(though) 상기 제3 처리 밀도 어레이를 회전시키는(rotating) 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 축은 상기 평면에 평행하다.

일 실시예에서, 상기 제3 처리 밀도 어레이는, 복수의 2 차원 슬라이스(slices)로 구성되고, 각각의 슬라이스는, 상기 축에 수직인 2 차원 어레이이고, 상기 제3 처리 밀도 어레이를 회전시키는 단계는, 상기 제4 처리 밀도 어레이의 대응하는 슬라이스를 형성하도록, 상기 제1 각도를 통해 상기 슬라이스 각각을 회전시키는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 제3 처리 밀도 어레이의 슬라이스를 회전시키는 것은, 상기 제3 처리 밀도 어레이의 상기 슬라이스의 복수의 요소로부터, 상기 제4 처리 밀도 어레이의 대응하는 슬라이스의 요소의 값을 보간하는(interpolating) 것을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 보간하는 것은, 이중선형보간법(bilinear interpolation method)을 사용하는 것을 포함한다.

일 실시예에서, 각각의 벡터는, 상기 제1 처리 밀도 어레이의 1 차원 서브 어레이(sub-array)이고, 상기 평면은, 상기 어레이의 3 차원의 제1 차원에 수직이고, 상기 1 차원 서브 어레이는, 상기 제1 차원을 따라(along) 위치한다.

일 실시예에서, 상기 제1 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계는, 제2 원시 밀도 어레이에서 제1 원시 밀도 어레이를 감산하는 것에 의해, 제3 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계 - 상기 제3 처리 밀도 어레이는 복수의 2 차원 슬라이스로 구성되고, 각각의 슬라이스는 상기 평면에 수직인 2 차원 어레이임 - ; 및 상기 슬라이스와 동일한 차원(dimensions)을 갖는 전면 광 어레이(front-lighting array)에 의해, 각각의 슬라이스를 요소 별로(element by element) 곱하는(multiplying) 단계를 포함하고, 상기 전면 광 어레이의 제1 어레이 요소(first array element)는, 상기 평면에 수직인 라인을 따라 상기 제3 처리 밀도 어레이로부터 분리된 가상 뷰 포인트(virtual viewing point)에 더 가깝고, 상기 가상 뷰 포인트로부터 떨어진 상기 전면 광 어레이의 제2 어레이 요소의 값보다 작은 값을 가진다.

일 실시예에서, 상기 전면 광 어레이의 요소의 인접(contiguous) 서브세트 내에서, 상기 전면 광 어레이의 상기 요소 각각은, 상기 요소의 제1 좌표의 제곱에 비례하는 값을 가지고, 상기 제1 좌표는, 상기 평면에 수직인 방향의 좌표이다.

일 실시예에서, 상기 전면 광 어레이의 요소의 제1 인접(contiguous) 서브세트 내에서, 상기 전면 광 어레이의 상기 요소 각각은, 상기 요소의 제1 좌표의 네제곱수에 비례하는 값을 가지고, 상기 제1 좌표는, 상기 평면에 수직인 방향의 좌표이다.

일 실시예에서, 상기 방법은, 상기 전면 광 어레이의 요소의 제1 인접 서브세트를 포함하고, 임계치를 초과하는 제1 좌표를 가지는 상기 전면 광 어레이의 상기 요소 각각은, 제로(zero)의 값을 가진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 객체의 내부에 대한 뷰를 생성하기 위한 시스템이 제공되며, 상기 시스템은, 관통 방사선(penetrating radiation)으로 상기 객체를 스캔하고, 상기 객체를 관통하는 상기 관통 방사선의 전송(transmission)를 측정하기 위한 스캐너; 처리 회로; 및 디스플레이를 포함하고, 상기 처리 회로는, 복수의 원시 밀도 어레이로부터 제1 처리 밀도 어레이를 형성하고 - 상기 제1 처리 밀도 어레이 및 상기 원시 밀도 어레이 각각은 복수의 어레이 요소를 포함하는 3 차원 어레이이고, 상기 원시 밀도 어레이 각각의 각 요소는 스캔된 객체의 밀도를 나타냄 -; 복수의 픽셀 위치에서 복수의 제1 픽셀 값을 형성하도록, 상기 제1 처리 밀도 어레이를 평면 상에 투영하고; 및 복수의 픽셀을 포함하는 이미지를 디스플레이하도록 - 각각의 픽셀은, 대응하는 제1 픽셀 값과 동일한 제1 값을 가짐 - 구성되고, 상기 투영하는 것은, 상기 평면에 수직인 라인을 따라 상기 픽셀 위치를 통과하는, 상기 제1 처리 밀도 어레이의 상기 복수의 어레이 요소의 각각의 픽셀에 대한 벡터 - 상기 벡터는 어레이 요소에 대응함 - 를 형성하고; 각각의 벡터에 대한 복수의 통계를 계산하고; 및 각각의 벡터에 대한 상기 제1 픽셀 값을 상기 복수의 통계에 대한 통계의 가중된(weighted) 합으로 계산하는 것을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 복수의 통계는, 벡터 평균, 벡터 최대값 및 벡터 표준 편차로 구성된 그룹으로부터 선택된 2개의 통계를 포함하고, 상기 복수의 원시 밀도 어레이로부터 상기 제1 처리 밀도 어레이를 형성하는 것은, 제3 처리 밀도 어레이를 형성하도록, 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제2 원시 밀도 어레이에서 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제1 원시 밀도 어레이를 감산하고; 및 제4 처리 밀도 어레이를 형성하도록, 상기 제1 원시 밀도 어레이의 3 차원 중 하나에 평행한 축에 대해 제1 각도를 통해 상기 제3 처리 밀도 어레이를 회전시키는 것을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제3 처리 밀도 어레이는, 복수의 2 차원 슬라이스로 구성되고, 각각의 슬라이스는, 상기 축에 수직인 2 차원 어레이이고, 상기 제3 처리 밀도 어레이를 회전시키는 것은, 상기 제4 처리 밀도 어레이의 대응하는 슬라이스(slice)를 형성하도록, 상기 제1 각도를 통해 상기 슬라이스 각각을 회전시키는 것을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 제1 처리 밀도 어레이를 형성하는 것은, 제2 원시 밀도 어레이에서 제1 원시 밀도 어레이를 감산하는 것에 의해, 제3 처리 밀도 어레이를 형성하고 - 상기 제3 처리 밀도 어레이는 복수의 2 차원 슬라이스로 구성되고, 각각의 슬라이스는 상기 평면에 수직인 2 차원 어레이임 - ; 및 상기 슬라이스와 동일한 차원(dimensions)을 갖는 전면 광 어레이(front-lighting array)에 의해, 각각의 슬라이스를 요소별로(element by element) 곱하는 것을 포함하고, 상기 전면 광 어레이의 제1 어레이 요소(first array element)는, 상기 평면에 수직인 라인을 따라 상기 제3 처리 밀도 어레이로부터 분리된 가상 뷰 포인트(virtual viewing point)에 더 가깝고, 상기 가상 뷰 포인트로부터 떨어진 상기 전면 광 어레이의 제2 어레이 요소의 값보다 작은 값을 가진다.

일 실시예에서, 상기 전면 광 어레이의 요소의 인접 서브세트 내에서, 상기 전면 광 어레이의 상기 요소 각각은, 상기 요소의 제1 좌표의 제곱에 비례하는 값을 가지고, 상기 제1 좌표는, 상기 평면에 수직인 방향의 좌표이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 객체의 내부에 대한 뷰를 생성하기 위한 시스템이 제공되고, 상기 시스템은, 처리 회로; 및 디스플레이를 포함하고, 상기 처리 회로는, 복수의 원시 밀도 어레이로부터 제1 처리 밀도 어레이를 형성하고 - 상기 제1 처리 밀도 어레이 및 상기 원시 밀도 어레이 각각은 복수의 어레이 요소를 포함하는 3 차원 어레이이고, 상기 원시 밀도 어레이 각각의 각 요소는 스캔된 객체의 밀도를 나타냄 - ; 복수의 픽셀 위치에서 복수의 제1 픽셀 값을 형성하도록, 상기 제1 처리 밀도 어레이를 평면 상에 투영하고; 및 복수의 픽셀을 포함하는 이미지를 디스플레이하도록 구성되고 - 각각의 픽셀은, 대응하는 제1 픽셀 값과 동일한 제1 값을 가짐 - , 상기 투영하는 것은, 상기 평면에 수직인 라인을 따라 상기 픽셀 위치를 통과하는, 상기 제1 처리 밀도 어레이의 상기 복수의 어레이 요소의 각각의 픽셀에 대한 벡터 - 상기 벡터는 어레이 요소에 대응함 - 를 형성하고; 각각의 벡터에 대한 복수의 통계를 계산하고; 및 각각의 벡터에 대한 상기 제1 픽셀 값을 상기 복수의 통계에 대한 통계의 가중된(weighted) 합으로 계산하는 것을 포함한다.

특징(Features), 측면, 및 실시예는 다음과 같이 첨부된 도면과 함께 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 객체의 내부의 이미지를 생성하기 위한 시스템이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 객체의 내부의 이미지를 생성하기 위한 방법의 흐름도이다.

첨부된 도면과 관련하여 아래에 제시되는 상세한 설명은, 본 발명에 따라 제공되는 3 차원 이미징 데이터(three-dimensional imaging data)를 디스플레이하기 위한 시스템 및 방법의 예시적인 실시예에 대한 설명으로 의도된 것이며, 본 발명이 구성되거나 또는 사용될 수 있는 형태만을 나타내도록 의도된 것은 아니다. 본 설명은 도시된 실시예와 관련하여 본 발명의 특징을 제시한다. 그러나, 동일하거나 동등한 기능(functions) 및 구조가 본 발명의 정신 및 범위 내에서 포함되도록 또한 의도되는 상이한 실시예에 의해 달성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서의 다른 곳에서 언급된 바와 같이, 같은 구성 요소 번호는 같은 구성 요소 또는 특징을 나타내기 위한 것이다.

컴퓨터화된 축 단층 촬영(CAT) 스캔은, 객체(예를 들어, 환자)가 방사선 소스(radiation source)로부터 관통(예를 들어, X선(X-ray)) 방사선으로 여러 방향에서 방사되고(illuminated), 전송된(transmitted) 방사선의 원시 스캔 이미지(raw scan image)가 형성되어, 각각의 예로는, 검출기에 의해서, 복수의 원시 스캔 이미지를 형성하며, 상기 이미지 각각은 2차원 어레이(two-dimensional array)로 표현될 수 있다. 방사선은 다른 종류의 물질로 다른 비율로 감쇠될(attenuated) 수 있으며, 따라서, 각 이미지의 각 포인트(point)는 방사선(radiation)이 방사선 소스(radiation source)로부터 검출기로 이동한(traveled) 경로상의 물질의 조성물(compositions)의 감쇠율(attenuation rates)에 따라 전송된 방사선 강도(radiant intensity)에 대응할 수 있다. 원시 스캔 이미지의 조합(combination)으로부터, 객체의 "밀도(density)"의 3차원 모델(three-dimensional model)이 형성될 수 있으며, 여기서, CAT 스캔에 대하여 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "밀도"는 관통 방사선의 감쇠의 국부적 비율(local rate)을 의미한다. 예들이 인간 환자의 CAT 스캔의 맥락(context)에서 본 개시에서 설명되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 일부 실시예에서는 자기 공명 이미징 스캔(magnetic resonance imaging scans) 또는 양전자 방사 단층 촬영 스캔(positron emission tomography scans), 인간 환자 이외의 객체에 대한 스캔과 같은 다른 종류의 3차원 밀도 데이터(three-dimensional density data)를 제공하는 스캔이 유사한 방식으로 처리될 수 있다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 서브 복셀 레벨(sub-voxel level)에 3차원으로 공간적으로 등록된 스캔을 생성하고, 3 색 디스플레이(3 color display)에 자신을 부여하는(lend) 스캔의 값들 사이에서의 차이가 있는, 스캔을 생성하는 다른 스캔 방법이 사용된다. 다른 종류의 스캔의 경우에, 밀도는 그에 따라 정의될 수 있으며, 양전자 방사 단층 촬영 스캔의 경우에, 예를 들어, 밀도는 베타 플러스 방사(beta plus emission)에 의해 감쇠하는(decay) 핵(nuclei)의 밀도일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "객체(object)"는 스캔될 수 있는 어떤 것을 포함하며, 인간 환자, 동물, 식물, 무생물체, 및 이들의 조합을 제한 없이 포함한다.

이미징되는(imaged) 객체가 인간 환자(또는 다른 살아있는 객체)인 경우, 콘트라스트 에이전트(contrast agent)가 사용되어(예를 들어, 환자에 의해 주입되거나 섭취됨) 일부 조직의 밀도를 선택적으로 변경할(alter) 수 있다. 상기 콘트라스트 에이전트는 예를 들어 비교적 불투명한 물질(opaque substance)(즉, 관통 방사선에 상대적으로 불투명)을 포함할 수 있다. 콘트라스트 에이전트를 포함하는 조직의 밀도가 결과로 증가할 수 있으며, 조직 내의 콘트라스트 에이전트의 농도에 따른 정도로 증가될 수 있다. 도 1은 일 실시예에 따라 스캔을 수행하고, 그 결과를 처리 및 디스플레이하기 위한 시스템의 블록도를 도시한다. 시스템은 스캐너(110), (이하에서 추가로 상세하게 설명되는) 처리 회로(processing circuit)(115), 이미지 또는 동영상(movie) 형태의 이미지의 시퀀스를 디스플레이하기 위한 디스플레이(display)(120), 및 키보드 또는 마우스와 같은 하나 이상의 입력 장치(input devices)(125)를 포함하며, 이는 오퍼레이터(operator)(예를 들어, 영상의학과의사(radiologist))가 상기 시스템을 운영하고(operate), 디스플레이될 이미지의 처리에 영향을 미치는 파라미터를 설정하는 데 사용할 수 있다. 처리 회로(115), 디스플레이(120), 및 입력 장치(125)는 단일 시스템(unitary system)의 일부일 수 있거나, 또는 처리 회로(115)를 가지는 분산 시스템(distributed system)일 수 있고, 예를 들어, 별도로(separate) 디스플레이(120) 및 입력 장치(125)에 통신적으로 연결될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 일부 실시예에서 서버는 이미지를 저장하고, 클라이언트는 이미지를 호출하고(call), 이미지 처리(image processing)가 서버 또는 클라이언트에서 수행되거나, 또는 둘 모두에서 수행된다.

복수의 스캔이 수행될 수 있고, 함께 분석될 수 있다. 예를 들어, 콘트라스트 에이전트가 주입되기 전에 제1 스캔이 수행될 수 있고, 콘트라스트 에이전트의 농도가 변화함에 따라 콘트라스트 에이전트의 주입 후에 복수의 후속 스캔(several subsequent scans)이 다양한 시간으로(예를 들어, 일정한 간격으로) 수행될 수 있다. 콘트라스트 에이전트의 농도가 처음에 증가하는 비율(rate)인, 피크 농도(peak concentration)에 도달하면, 콘트라스트 에이전트의 농도가 후속으로 감소하는 비율 모두는 조직의 유형에 의존할 수 있다.

일부 실시예에서, CAT 스캔을 진단 툴(diagnostic tool)로 사용하는 것을 돕기 위해 CAT 스캔 데이터로부터 이미지를 생성하도록, 다양한 방법이 사용될 수 있다. 도 2에 예시되고 이하에서 더 상세히 설명되는 단계들, 또는 "동작(acts)"의 시퀀스는, 예를 들어, 4개의 스캔의 세트로부터 컬러 동영상(color movie)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 4개 이상 또는 미만의 스캔이 사용된다. 일부 실시예에서, 동작(205)에서 (원시 스캔 이미지를 원시 밀도 어레이로 변환하는(converts) 처리 회로(115)의 일부를 통해, 또는 이러한 변환을 수행하는 처리 회로(115)에서 실행되는 프로세스(processes)를 통해, 스캐너(110)로부터) 3차원 스캔 데이터를 포함하는 어레이가 수신될 수 있으며, 동작(210)에서 차이를 형성하도록 감산될(subtracted) 수 있고, 동작(215)에서 (바이어스(bias)의 선택적인 추가 이후에) 필터링될(filtered) 수 있고, 클리핑될(clipped) 수 있다. 동작(220)에서 그 결과는 회전될 수 있고, 동작(225)에서 전면 광 프로세스(front-lighting process)로 될(subjected) 수 있고, 동작(230)에서 평면 상에 투영될 수 있다. 동작(235)에서 이러한 복수의 투영(projections)(예를 들어, 3개의 투영)은 (예를 들어, 컬러 이미지(color image)의 적색, 녹색 및 청색 구성(components)에 대응하는 3 개의 투영으로) 컬러 이미지를 형성하도록 조합될 수 있다. 동작(220 - 230)을 반복함(repeating)으로써 (예를 들어, 각각 약간 다른 각도로 회전된) 컬러 이미지의 시퀀스가 형성될 수 있고, 동작(240)에서 동영상(예를 들어, 스캔된 객체 회전을 보여주는 동영상)으로 조합될(combined) 수 있다. 동작(245)에서 동영상은 오퍼레이터에게 디스플레이될 수 있다. 동작(205 - 240)은 처리 회로(115)에 의해 수행될 수 있다.

제1 목록(Listing 1)에 나열된(listed) 코드(code)는 동영상으로 볼(viewed) 수 있는 이미지의 시퀀스를 생성하기 위한 MATLAB^TM 코드를 보여준다. 상기 코드는 다음과 같습니다. 목록 1의 코드는 복수의 CAT 스캔 데이터 파일을 입력으로 수신한다. 파일(sample_patient_1_a3_no_filt.mat, sample_patient_2_a3_no_filt.mat, sample_patient_3_a3_no_filt.mat, 및 sample_patient_4_a3_no_filt.mat) 각각은 변수 a3에서 "원시 밀도 어레이(raw density array)"(예를 들어, 제1 원시 밀도 어레이, 제2 원시 밀도 어레이, 제3 원시 밀도 어레이, 및 제4 원시 밀도 어레이)로 본원에서 지칭되는 3차원 어레이를 정의한다. 각 원시 밀도 어레이의 각 구성 요소는 구성 요소의 좌표에 대응하는 환자의 물리적 위치에서 작은 부피(small volume) 또는 "복셀"의 조직의 밀도를 나타낸다.

이러한 (3 차원) 원시 밀도 어레이는, 예를 들어, 3차원으로 스캔되고 있는 객체(예를 들어, 환자)의 밀도를 추론하는 디콘볼루션 프로세스(deconvolution process)를 사용하여, (2차원) 원시 스캔 이미지(raw scan images)로부터 생성될 수 있다(동작(205)에서는 수신된다). 제1 파일은 콘트라스트 에이전트가 환자에게 주입되기 전에 수행된 스캔으로부터의 데이터를 포함할 수 있고, 나머지 3개의 파일은 콘트라스트 에이전트를 환자에게 주입한 후 2분 간격(2 minute intervals)으로 수행된 스캔으로부터의 데이터를 포함할 수 있다. 그러나, 콘트라스트 에이전트의 사용이 필요하지 않고/않거나 다른 타이밍 간격(timing intervals) 또는 이미지의 수가 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 단색 투영(monochrome projections) 및 단색 동영상은, 아래에 보다 상세히 설명된 방법을 사용하여 단일 스캔(single scan)으로부터 형성될 수 있다. 제1 목록의 라인(34-41)은 각각 4개의 데이터 파일을 읽고(reading), 각각의 3차원 어레이를 4개의 각각의 변수(scan1, scan2, scan3, 및 scan4)로 복사하는(copying) 효과를 갖는다. 제1 목록의 라인(43 - 45)에서, (콘트라스트 에이전트 없이 취득된) 제1 스캔은 다른 세 개의 스캔에서 감산되어(예를 들어, 구성 요소별로(element-by-element) 감산되어), 각각 변수(scan21, scan31, 및 scan41)에서 3 개의 밀도 어레이 또는 "처리(processed)" 밀도 어레이(density arrays)를 형성한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "처리 밀도 어레이(processed density array)"는 하나 이상의 원시 밀도 어레이로부터 직접 또는 간접적으로 형성된 임의의 3차원 밀도 어레이이며, 추가 처리에 의해, 다른 처리 밀도 어레이를 형성하거나, 또는 이미지 상으로 투영을 형성하기 위해 사용된다. (일부는 선택적일 수 있는 하나 이상의 처리 단계에 의한) 원시 밀도 어레이 또는 다른 처리 밀도 어레이는, 서로 구별하기 위해 제1 처리 밀도 어레이, 제2 처리 밀도 어레이, 제3 처리 밀도 어레이, 제4 처리 밀도 어레이, 제5 처리 밀도 어레이, 제6 처리 밀도 어레이 등으로 지칭될 수 있다.

상술한 바와 같이, 각 밀도 어레이의 각각의 복셀은 객체의(예를 들어, 환자의) 물리적 위치에 대응할 수 있다. 위치(location)의 포지션(position)은 X, Y, 및 Z 축을 가지는 3차원(예를 들어, 카테시안(Cartesian)) 좌표 시스템의 좌표로 식별될 수 있다. 따라서, 모든 복셀은 (환자 내부 어디일 수 있는) 좌표 시스템의 원점(origin)에 대한 포지션에 의해 (예를 들어, 센티미터 또는 밀리미터로) 지정될(specified) 수 있는 X, Y, 및 Z 좌표를 가질 수 있다. 밀도 어레이의 각 구성 요소는 3개의 정수의 튜플(tuple)(또는 3-튜플)로 나타낼(indexed) 수 있으며, 각 구성 요소는 또한 대응하는(간결하게 어레이 구성 요소의 좌표라고 지칭될 수 있는) 복셀의 좌표로 식별될 수 있다. 상기 3-튜플은 (x,　y,　z)로 기록될(written) 수 있으며, 1 및 Nx 사이의 범위의(ranging)) x 인덱스(index), 1 내지 Ny 범위의 y 인덱스, 및 1 내지 Nz 범위의 z 인덱스를 포함할 수 있으며, 여기서 Nx, Ny, Nz는 정수이며, 제1 목록의 라인(64)에서 정의되고, 원시 밀도 어레이의 크기를 지정한다.

제1 목록의 라인(50 - 52)에서, 3 개의 차이(scan 21, scan 31, 및 scan41) 각각은 3차원 메디안 필터(median filter)로 필터링된다. 필터 출력의 각 복셀은, 스칼라(scalar) m을 포함하는 변수 "NMED"를 가지는 필터 입력(filter input)에서 대응하는 복셀 주위의 m　x　m　x　m 근처(neighborhood)의 메디안(median)일 수 있다. 제1 목록의 함수 medfilt3()는 MATLAB^TM에 내장된(built) 동일한 이름의 함수가 아니라, 유사한 효과를 갖는 다른 함수(하지만 벡터 대신에 NMED에 대한 스칼라 값을 수신함)라는 것을 유의해야 한다. 세 개의 필터 출력(filter outputs)은 제1 목록의 후속 부분에 디스플레이하기 위해 각각의 색(레드(red)에 대응하는 변수 red, 그린(green)에 대응하는 변수 grn, 블루(blue)에 대응하는 변수 blu)로 할당된다.

라인(55 - 57)에서 0(zero) 미만인 값을 가지는 색 할당 필터 출력(color-assigned filter outputs)의 구성 요소가 0으로 반올림되고(또는 "클리핑되고"), 라인(60 - 62)에서 세 개의 새로운 어레이가 (과도한 메모리 사용을 피하기 위한, 및 처리 속도를 위한, 단일 정밀 번호(single-precision numbers)로) 초기화된다(initialized). 바이어스(변수 bias)는 필터 및 색 할당 단계 동안 콘트라스트를 조정하는데 사용될 수 있으며, 예를 들어 클리핑 동작 전에 음의 바이어스(negative bias)를 추가하여, 낮은 강도 값은 0으로 설정될 수 있고, 콘트라스트를 증가시킬 수 있다. 바이어스는 제1 목록에서 -1050으로 설정되며, 일부 실시예에서 예를 들어 입력 장치(125)를 사용하여 오퍼레이터(operator)에 의해 설정되거나, 또는 사용되는 콘트라스트 에이전트 또는 이미징되고 있는 신체 부위에 기초할 수 있다.

예를 들어, 인간 환자의 세로 축(즉, 높이 축(height axis))은 Z축으로 정의될 수 있고, 전-후 축(front-rear axis)은 X축으로 정의될 수 있고, 좌-우 축(left-right axis)은 Y축으로 정의될 수 있다. 이미지의 시퀀스는 다양한 크기(amounts)로 회전되는 3차원 어레이의, 평면상의 투영의 시퀀스로 형성될 수 있다. 각 투영은, 평면에 수직인 라인("시뮬레이션되는 뷰 방향(simulated viewing direction)")을 따라 환자로부터 멀리 떨어진 "가상 뷰 포인트(virtual viewing point)"에 위치된 어떤 "가상 뷰어(virtual viewer)"가 환자의 내부 장기가 보여지도록(visible), 환자가 부분적으로 투명한지(transparent) 여부를 볼 수 있는지 추정할(approximate) 수 있다. 예를 들어, 조직 밀도를 나타내는 어레이는 Z축에 대해 회전하고, Y-Z 평면 상에 투영될 수 있으므로, 어떤 가상 뷰어가, 환자가 부분적으로 투명한지, 및 X축을 따라 시뮬레이션된 뷰 방향으로부터 환자를 보는 가상 뷰어를 가지는, 회전 플랫폼 상의 가상 뷰어의 앞에 환자가 서 있는지를 볼 수 있는 가에 대응하는 이미지의 시퀀스를 생성할 수 있다. 다른 실시예에서, 3차원 어레이의 회전축(axis of rotation)은 Z축 대신 X축 또는 Y축일 수 있고, 시뮬레이션된(simulated) 방향은 Y축 또는 Z축을 따를 수 있다.

제1 목록에서, 상수 ROTXY, ROTXZ 및 ROTYZ는, (i) 조직 밀도를 나타내는 어레이가 회전되는 축과 (ii) 가상 뷰어의 뷰 방향(viewing direction)의 상이한 조합을 식별하는 데 사용된다. 일부 실시예에서 시뮬레이션된 뷰 방향은 회전축에 수직으로 선택되므로(즉, 처리 밀도 매트릭스(processed density matrix)가 투영되는 평면이 회전축과 평행하도록 선택되므로), 밀도 어레이가 회전될 때 일부 장기는 다른 장기 앞으로 또는 뒤로 통과한다. 평면은 계산의 용이성을 위해 시스템의 축 중 하나에(및 처리 밀도 어레이의 차원(dimensions) 중 하나에) 수직되도록 선택될 수 있다. 이러한 경우에 투영은 한 번에 처리 밀도 어레이의 하나의 벡터에서 동작할 수 있으며, 각 벡터는 평면에 수직인 1차원 서브어레이(one-dimensional subarray)가 된다. 다른 실시예에서 평면은, 평면에 수직이고, 픽셀 위치를 통과하는 각 라인이 처리 밀도 어레이의 3차원 중 어느 하나와 정렬되지(aligned) 않을 수 있도록 임의의 각도에 있으며, 이러한 경우에 보간(interpolation)은 라인이 통과하는 픽셀에 대해 투영을 수행하기 전에 이러한 각 라인을 따라 밀도 값의 벡터를 형성하는 데 사용될 수 있다.

각 투영에서, 가중치(weighting)는 특정 특징(예를 들어, 특정 장기, 또는 종양과 같은 이상(abnormalities))의 가시성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 가상 뷰어 근처에 있는 특징이 향상되고, 더 멀리 있는 특징이 억제될(suppressed) 수 있으므로, 예를 들어 전면 뷰(front view)에서, 고밀도를 가질 수 있지만, 가상 뷰어에서 더 멀리 떨어져 있는 척추는, 가상 뷰어에 더 가까운 기관을 가릴(obscure) 필요가 없다.

제1 목록의 라인(70 - 72)은 조직 밀도를 나타내는 어레이가 Z 축에 대해 회전되고 Y-Z 평면에 투영되는 경우에 대응한다. 회전축이 Z축이고, 시뮬레이션된 뷰 방향이 X축을 따를 때, 변수 front_lighting의 가중치 어레이(weighting array)는 가상 뷰어에 가까운 객체의 일부를 강조하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 라인(71과 72)은 X 인덱스의 값의 범위를 넘는(over) X 인덱스의 네제곱수로 변경되고(varies)(상기 범위는 X 방향의 처음 120개 구성 요소와 마지막 50개 구성 요소를 제외함), 다른 경우에는 제로인(즉, X 방향의 처음 120개 구성 요소와 마지막 50개 구성 요소가 제로인), X-Y 평면의 2차원 어레이를 형성한다(즉, X 방향과 연관된 제1 좌표와 Y 방향과 연관된 제2 좌표를 갖는다). 이러한 방식으로, 예를 들어 정면 뷰(front view)에서, 척추가 가상 뷰어로부터 가장 먼 50개 구성 요소 내에 완전히 속해지면(falls), 회전된 3차원 어레이가 어레이 front_lighting로 곱해진 후에 투영으로부터 완전히 제거될 수 있다. 유사하게, 고밀도, 및 내부 장기를 가리는 부응되는 고기능(correspondingly high capability)을 또한 가질 수 있는 환자의 늑골(ribs)의 일부는, 가상 뷰어에 가장 가까운 120개의 구성 요소 내에 위치할 수 있으며, 또한 라인(71과 72)의 전면 광 어레이(front-lighting array)의 사용에 의해 제거될 수 있다. (네제곱수 대신 이차로(quadratically) 변경되는) 다른 유사한 전면 광 어레이는 Z 방향을 따라 보기 위해, (라인(67)의) Y축에 대한 회전을 위해, 또는 (라인(69)의) X축에 대한 회전을 위해 형성된다. 제1 목록에서 이차 가중치(quadratic weighting)는 ROTXZ 및 ROTYZ 경우에 사용되고, 네제곱수 가중치(fourth-power weighting)는 ROTXY 경우에 사용되며, 다른 실시예에서 어떤 종류의 가중치(또는 예를 들어, 큐빅 가중치와 같은 다른 종류의 가중치)는 회전축 및 시뮬레이션된 뷰 방향의 임의의 조합으로 사용될 수 있다.

라인(87 - 169)는 처리 밀도 어레이의 다른 회전 각도에 대해 각각의, 각 반복(iteration)에 대해 이미지 시퀀스의 이미지를 생성하는 루프(loop)(본 명세서에서 "각도 루프(angle loop)"라고 지칭됨)를 정의한다(그리고 환자를 통한 다른 뷰 방향을 시뮬레이션한다). 각도 및 각도 증분(angle increment)의 범위는 라인(75 - 80)에 정의된다.

각각의 각도로, 슬라이스 인덱스(slice index) n으로 나타내는(indexed), 라인(89)로부터 라인(123)으로 걸쳐진(extending) for 루프("슬라이스 루프(slice loop)"로 본 명세서에서 지칭됨)에서, (레드, 그린 및 블루에 대응하는) 3개의 처리 밀도 어레이들 각각은 한 번에 하나의 슬라이스가 처리된다. 각각의 슬라이스는, 회전 축을 따라 포지션에 대응하는 인덱스 n에 대한 한 값으로, 회전 축에 수직인 2 차원 어레이이다. 예를 들어, Y축(라인(91 - 94))에 대한 회전에 대해 XZ 평면에 평행한 슬라이스는 처리 밀도 어레이(red_temp, grn_temp, 및 blu_temp) 각각으로부터 추출된다(extracted).

슬라이스 각각은 라인(106 - 108)에서 imrotate()에 대응하는 호출에서 현재 각도로 회전된다. MATLAB^TM 함수(function) imrotate()는, 제3 인수(third argument)에 지정되고 제4 인수에 지정된 크기를 가지는 보간 방법을 사용하여, 제2 인수에 지정된 각도를 통해 함수의 제1 인수인 2차원 어레이를 회전시킨다. 라인(106 - 108)의 예시적인 코드(example code)에서 이중선형보간(bilinear interpolation)이 지정되고, 값 "crop"은 함수에 의해 리턴되는(returned) 어레이가 함수에 제1 인수로 전달된 어레이와 동일한 크기인 것을 지정한다.

라인(110 - 122)에서, 3 개의 새로운 3 차원 어레이가 슬라이스로부터 조합되고(assembled), 전면 광(front lighting)은 가상 뷰어에 가까운 3 차원 어레이의 일부를 강조하도록 적용된다. 전면 광은 어레이 front-_lighting에 의해 각 회전된 슬라이스를 곱함으로써 수행되며(accomplished), 이는 (상술된 바와 같이) 가상 뷰어의 방향으로 더 큰 값을 포함할 수 있다. 상술된 바와 같이 이러한 어레이는 일부 구성 요소에서 값(0)을 또한 포함할 수 있으며, 이는 슬라이스에 대한 제로 영역(zero regions)(예를 들어, 뷰어에서 가장 멀리 떨어진 복셀 의 스트라이프(stripe) 내에 있는 영역 및/또는 가상 뷰어에 가장 가까운 복셀의 스트라이프 내에 있는 영역)으로 설정하는 효과를 가질 수 있다.

3개의 "단색(monochrome)" 어레이 red_im, grn_im, 및 blu_im는, (ROTXZ 또는 ROTYZ의 경우와 같은 Z 축과 평행한 뷰 방향에 대해) 라인(128 - 130)에서, 또는 (ROTXZ의 경우와 같은 X 축과 평행한 뷰 방향에 대해) 라인(150 - 152)에서 형성된다. 각 단색 어레이의 각 픽셀은 뷰 방향과 평행하고, 픽셀 위치를 통과하는 복셀의 벡터에 대한 최대 3개의 통계(statistics)의 가중치가 부여된 합(weighted sum)과 동일하게 설정되며, 상기 3개의 통계는 벡터 평균, 벡터 최대값 및 벡터 표준 편차이다. 예를 들어, 라인(128)을 참조하면, 어레이 red_im의 좌표(27, 52)(상기 좌표(27, 52)는 예시의 목적으로 임의의 값으로 본원에서 사용됨)에서 픽셀은, 1 내지 Nz 범위의 인덱스 n을 가지는 좌표(27, 53, n)를 가지는 복셀의 벡터에 대한 상기 3 개의 통계(즉, 벡터 평균, 벡터 최대값 및 벡터 표준 편차)의 가중치가 부여된 합으로 형성될 수 있다. 복셀의 이러한 벡터는 뷰 방향과 평행하고, 3차원 어레이 red1이 단색 어레이 red_im를 형성하도록 투영되는 평면에 수직이다. MATLAB^TM 함수 mean()는 함수의 제2 인수인 차원(dimension)에 따라 함수의 제1 인수인 어레이의 평균을 계산하여, 제1 인수인 어레이보다 하나의 적은 차원을 가지는 어레이를 리턴한다(return). 3 차원 어레이의 경우, 예를 들어 제3 차원(예를 들어, Z 차원)에 따른 평균은, 각각의 구성 요소가 3 차원 어레이 내에서 Z축에 평행한 대응하는 벡터의 평균인 2차원 어레이이다. 유사하게, MATLAB^TM 함수 max() 및 std()는, 입력 어레이 내 벡터의 최대 값의, 또는 입력 어레이 내 대응하는 벡터의 표준 편차(예를 들어, 샘플 표준 편차(sample standard deviations))의, 어레이를 각각 리턴한다. 가중치(weights) c1, c2 및 c3는, 관심 있는 객체의 일부에 대한 가시성(visibility)을 향상시키고, 관심 없는 부분을 억제하기(suppress) 위해, (예를 들어, 시스템 설계자(system designer)에 의해, 시스템에 의해 자동적으로, 또는 적절한 사용자 인터페이스를 통해 동작 동안 사용자에 의해) 선택될 수 있다. 예를 들어, 특정 기관은 다른 조직보다 콘트라스트 에이전트를 더 빠르게 흡수할 수 있으며, 그 결과로 콘트라스트 에이전트의 주입(injection) 이후 제1 스캔에서 다른 조직보다 상당한 고밀도를 가질 수 있다. 이는 기관을 통과하는 벡터에 대해 큰 값(large value)의 표준 편차를 야기할 수 있으며, 상기 표준 편차가 투영에서 심하게 가중치가 부여되는 경우(즉, c3가 상대적으로 높게 설정된 경우), 상기 기관은 각 투영에서 콘트라스트 에이전트의 주입 이후 제1 스캔에 대응하는 색으로 밝은 영역(bright region)으로 나타날 수 있다.

라인(132 - 140 및 144 - 147)은 (제1 목록의 코드에 다른 변경이 있는 경우) 진단에 사용되는 코드의 라인이며, 제1 목록의 코드의 실행에 영향을 주지 않는다.

라인(157 - 159)에서, 복수의 픽셀을 포함하는 컬러 이미지 - 각 픽셀은 제1 픽셀 값(예를 들어, 레드 강도), 제2 픽셀 값(예를 들어, 그린 강도), 및 제3 픽셀 값(예를 들어, 블루 강도)을 가짐 - 가 형성된다. 컬러 이미지는 3 차원 어레이(three dimensional array) col_im에서 조합되며, 상기 어레이의 제1 2 차원(first two dimensions)은 픽셀 좌표에 대응하며, 상기 어레이의 (1, 2 또는 3의 값을 가지는) 마지막 차원은 3 개의 색(예를 들어, 각각 레드, 그린 및 블루)에 대응한다. col_im의 3 개의 색 구성(three color components)은 3 개의 "단색(monochrome)" 어레이 red_im, grn_im, 및 blu_im이다.

제1 목록의 라인(161 - 167)은 현재 컬러 이미지를 동영상에 프레임으로 추가하며, 플레이될 때 상기 동영상은 각도 루프(angle loop)에 의해 생성된 이미지의 시퀀스를 디스플레이하고, 결과적으로 상기 동영상은 회전축에 대해 스캔된 객체 회전(scanned object rotating)을 디스플레이할 것이다. gain이라는 변수는 이미지의 (및 동영상의) 밝기를 조정한다(adjusts). 이 변수는 라인(11)에서 설정되며, 다른 실시예에서 상기 변수는 예를 들어 입력 장치(125)를 사용하여 오퍼레이터에 의해 설정된다.

제1 목록

용어 "처리 회로"는 데이터 또는 디지털 신호를 처리하는 데 사용되는 하드웨어, 펌웨어 및 소프트웨어의 임의의 조합을 포함하도록 본 명세서에 사용된다. 예를 들어, 처리 회로 하드웨어는 응용 주문형 집적 회로(ASIC: Application Specific Integrated Circuits), 범용 또는 특수 목적 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Units), 디지털 신호 프로세서(DSP: Digital Signal Processors), 그래픽 처리 유닛(GPU: Graphics Processing Units), 및 필드 프로그래밍 가능한 게이트 어레이(FPGA: Field Programmable Gate Arrays)와 같은 프로그래밍 가능한 논리 장치(programmable logic devices)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 처리 회로에서, 각 기능(function)은 그 기능을 수행하도록 구성된(즉, 내장된(hard-wired)) 하드웨어에 의해, 또는 비일시적 저장 매체(non-transitory storage medium)에 저장된 명령을 실행하도록 구성된 CPU와 같은 보다 범용적인 하드웨어(more general purpose hardware)에 의해, 수행된다. 처리 회로는 단일 인쇄 배선 기판(PWB: Printed Wiring Board)으로 제작되거나, 또는 복수의 상호 연결된(several interconnected) PWB에 걸쳐 분산될(distributed) 수 있다. 처리 회로는 다른 처리 회로를 포함할 수 있으며, 예를 들어 처리 회로는 PWB상에서 상호 연결된 두 개의 처리 회로, FPGA 및 CPU를 포함할 수 있다. 처리 회로는 지리적으로 분리되고, 예를 들어 인터넷과 같은 네트워크로 연결된 복수의 처리 유닛을 포함할 수 있다.

용어 "제1(first)", " 제2(second)", " 제3(third)" 등은 다양한 구성 요소, 구성, 영역, 어레이 및/또는 섹션(sections)을 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소, 구성, 영역, 레이어(layers) 및/또는 섹션은 이러한 용어로 제한되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다. 이러한 용어는 하나의 구성 요소, 구성, 영역, 레이어 또는 섹션을 다른 구성 요소, 구성, 영역, 어레이 또는 섹션과 구별하는 데만 사용된다. 따라서, 예를 들어 아래에서 설명되는 제1 구성 요소, 구성, 영역, 어레이 또는 섹션은 발명 개념의 정신과 범위에서 벗어나지 않고 제2 구성 요소, 구성, 영역, 어레이 또는 섹션이라고 할 수 있다.

3차원 이미징 데이터를 디스플레이하기 위한 시스템 및 방법의 제한된 실시예가 본 명세서에 구체적으로 설명되고 예시되었지만, 많은 변경 및 변형은 본 기술 분야의 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 원리에 따라 사용된 3차원 이미징 데이터를 디스플레이하기 위한 시스템 및 방법이 본 명세서에서 구체적으로 설명한 것과 다르게 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 발명은 아래의 청구항 및 이의 등가물에서 정의된다.

Claims

스캔 데이터를 시각화하기 위한 방법에 있어서,
복수의 원시 밀도 어레이(raw density arrays)로부터 제1 처리 밀도 어레이(first processed density array)를 형성하는 단계 - 상기 제1 처리 밀도 어레이 및 상기 원시 밀도 어레이 각각은, 복수의 어레이 요소를 갖는 3차원 어레이이고, 상기 원시 밀도 어레이 각각의 각 요소는, 객체의 스캔된 부분의 밀도를 나타냄 -;
복수의 픽셀 위치에서 복수의 제1 픽셀 값을 형성하도록, 상기 제1 처리 밀도 어레이를 평면 상에 투영하는(projecting) 단계; 및
복수의 픽셀을 포함하는 이미지를 디스플레이하는 단계 - 각각의 픽셀은, 대응하는 제1 픽셀 값과 동일한 제1 값을 가짐 -
를 포함하고,
상기 투영하는 단계는,
상기 평면에 수직인 라인을 따라 상기 픽셀 위치를 통과하는, 상기 제1 처리 밀도 어레이의 복수의 어레이 요소의 각각의 픽셀에 대한 벡터 - 상기 벡터는 어레이 요소에 대응함 - 를 형성하는 단계;
각각의 벡터에 대한 복수의 통계(statistics)를 계산하는 단계; 및
각각의 벡터에 대한 제1 픽셀 값을 상기 복수의 통계에 대한 통계의 가중된(weighted) 합으로 계산하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 복수의 통계는, 벡터 평균, 벡터 최대값 및 벡터 표준 편차로 구성된 그룹으로부터 선택된 2개의 통계를 포함하고,
상기 방법은,
상기 복수의 원시 밀도 어레이로부터 제2 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계;
상기 복수의 픽셀 위치에서 복수의 제2 픽셀 값을 형성하도록, 상기 제2 처리 밀도 어레이를 상기 평면 상으로 투영하는 단계;
상기 복수의 원시 밀도 어레이로부터 제3 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계; 및
상기 복수의 픽셀 위치에서 복수의 제3 픽셀 값을 형성하도록, 상기 제3 처리 밀도 어레이를 상기 평면 상으로 투영하는 단계
를 더 포함하고,
상기 이미지를 디스플레이하는 단계는,
상기 대응하는 제1 픽셀 값에 비례하는 제1 색 강도(first color intensity), 대응하는 상기 제2 픽셀 값에 비례하는 제2 색 강도, 및 대응하는 상기 제3 픽셀 값에 비례하는 제3 색 강도로 상기 이미지의 각 픽셀을 디스플레이하는 단계
를 포함하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 복수의 원시 밀도 어레이로부터 상기 제1 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계는, 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제2 원시 밀도 어레이에서 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제1 원시 밀도 어레이를 감산하는(subtracting) 단계를 포함하고,
상기 복수의 원시 밀도 어레이로부터 상기 제2 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계는, 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제3 원시 밀도 어레이에서 상기 제1 원시 밀도 어레이를 감산하는 단계를 포함하며,
상기 복수의 원시 밀도 어레이로부터 상기 제3 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계는, 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제4 원시 밀도 어레이에서 상기 제1 원시 밀도 어레이를 감산하는 단계를 포함하는,
방법.
제3항에 있어서,
상기 제1 원시 밀도 어레이는,
상기 객체로의 콘트라스트 에이전트(contrast agent)의 도입(introduction) 이전에 수행된 스캔의 결과(result)이고,
상기 제2 원시 밀도 어레이는, 상기 객체로의 콘트라스트 에이전트의 도입 이후에 제1 시간 간격(first time interval)으로 수행된 스캔의 결과이고,
상기 제3 원시 밀도 어레이는, 상기 객체로의 콘트라스트 에이전트의 도입 이후에 제2 시간 간격으로 수행된 스캔의 결과이며,
상기 제4 원시 밀도 어레이는, 상기 객체로의 콘트라스트 에이전트의 도입 이후에 제3 시간 간격으로 수행된 스캔의 결과이고,
상기 제1 시간 간격보다 상기 제2 시간 간격이 더 길고,
상기 제2 시간 간격보다 상기 제3 시간 간격이 더 긴,
방법.
제1항에 있어서,
상기 복수의 원시 밀도 어레이로부터 상기 제1 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계는,
제3 처리 밀도 어레이를 형성하도록, 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제2 원시 밀도 어레이에서 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제1 원시 밀도 어레이를 감산하는 단계; 및
제4 처리 밀도 어레이를 형성하도록, 상기 제1 원시 밀도 어레이의 3 차원 중 하나에 평행한 축에 대해 제1 각도를 통해(though) 상기 제3 처리 밀도 어레이를 회전시키는(rotating) 단계
를 더 포함하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 축은 상기 평면에 평행한,
방법.
제5항에 있어서,
상기 제3 처리 밀도 어레이는, 복수의 2 차원 슬라이스(slices)로 구성되고,
각각의 슬라이스는, 상기 축에 수직인 2 차원 어레이이고,
상기 제3 처리 밀도 어레이를 회전시키는 단계는,
상기 제4 처리 밀도 어레이의 대응하는 슬라이스를 형성하도록, 상기 제1 각도를 통해 상기 슬라이스 각각을 회전시키는 단계
를 포함하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 제3 처리 밀도 어레이의 슬라이스를 회전시키는 것은,
상기 제3 처리 밀도 어레이의 상기 슬라이스의 복수의 요소로부터, 상기 제4 처리 밀도 어레이의 대응하는 슬라이스의 요소의 값을 보간하는(interpolating) 것을 포함하는,
방법.
제8항에 있어서,
상기 보간하는 것은,
이중선형보간법(bilinear interpolation method)을 사용하는 것을 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
각각의 벡터는, 상기 제1 처리 밀도 어레이의 1 차원 서브 어레이(sub-array)이고,
상기 평면은, 상기 어레이의 3 차원의 제1 차원에 수직이고,
상기 1 차원 서브 어레이는, 상기 제1 차원을 따라(along) 위치하는,
방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계는,
제2 원시 밀도 어레이에서 제1 원시 밀도 어레이를 감산하는 것에 의해, 제3 처리 밀도 어레이를 형성하는 단계 - 상기 제3 처리 밀도 어레이는 복수의 2 차원 슬라이스로 구성되고, 각각의 슬라이스는 상기 평면에 수직인 2 차원 어레이임 - ; 및
상기 슬라이스와 동일한 차원(dimensions)을 갖는 전면 광 어레이(front-lighting array)에 의해, 각각의 슬라이스를 요소 별로(element by element) 곱하는(multiplying) 단계
를 더 포함하고,
상기 전면 광 어레이의 제1 어레이 요소(first array element)는,
상기 평면에 수직인 라인을 따라 상기 제3 처리 밀도 어레이로부터 분리된 가상 뷰 포인트(virtual viewing point)에 더 가깝고, 상기 가상 뷰 포인트로부터 떨어진 상기 전면 광 어레이의 제2 어레이 요소의 값보다 작은 값을 가지는,
방법.
제11항에 있어서,
상기 전면 광 어레이의 요소의 인접(contiguous) 서브세트 내에서, 상기 전면 광 어레이의 상기 요소 각각은,
상기 요소의 제1 좌표의 제곱에 비례하는 값을 가지고,
상기 제1 좌표는,
상기 평면에 수직인 방향의 좌표인,
방법.
제11항에 있어서,
상기 전면 광 어레이의 요소의 제1 인접(contiguous) 서브세트 내에서, 상기 전면 광 어레이의 상기 요소 각각은,
상기 요소의 제1 좌표의 네제곱수에 비례하는 값을 가지고,
상기 제1 좌표는,
상기 평면에 수직인 방향의 좌표인,
방법.
제13항에 있어서,
상기 전면 광 어레이의 요소의 제1 인접 서브세트를 포함하는 상기 전면 광 어레이의 요소의 제2 인접 서브세트 내에서, 임계치를 초과하는 제1 좌표를 가지는 상기 전면 광 어레이의 상기 요소 각각은,
제로의 값을 가지는,
방법.
객체의 내부에 대한 뷰를 생성하기 위한 시스템에 있어서,
관통 방사선(penetrating radiation)으로 상기 객체를 스캔하고, 상기 객체를 관통하는 상기 관통 방사선의 전송(transmission)를 측정하기 위한 스캐너;
처리 회로; 및
디스플레이
를 포함하고,
상기 처리 회로는,
복수의 원시 밀도 어레이로부터 제1 처리 밀도 어레이를 형성하고 - 상기 제1 처리 밀도 어레이 및 상기 원시 밀도 어레이 각각은 복수의 어레이 요소를 포함하는 3 차원 어레이이고, 상기 원시 밀도 어레이 각각의 각 요소는 스캔된 객체의 밀도를 나타냄 -;
복수의 픽셀 위치에서 복수의 제1 픽셀 값을 형성하도록, 상기 제1 처리 밀도 어레이를 평면 상에 투영하고; 및
복수의 픽셀을 포함하는 이미지를 디스플레이하도록 - 각각의 픽셀은, 대응하는 제1 픽셀 값과 동일한 제1 값을 가짐 -
구성되고,
상기 투영하는 것은,
상기 평면에 수직인 라인을 따라 상기 픽셀 위치를 통과하는, 상기 제1 처리 밀도 어레이의 상기 복수의 어레이 요소의 각각의 픽셀에 대한 벡터 - 상기 벡터는 어레이 요소에 대응함 - 를 형성하고;
각각의 벡터에 대한 복수의 통계를 계산하고; 및
각각의 벡터에 대한 상기 제1 픽셀 값을 상기 복수의 통계에 대한 통계의 가중된(weighted) 합으로 계산하는 것을 포함하는,
시스템.
제15항에 있어서,
상기 복수의 통계는,
벡터 평균, 벡터 최대값 및 벡터 표준 편차로 구성된 그룹으로부터 선택된 2개의 통계
를 포함하고,
상기 복수의 원시 밀도 어레이로부터 상기 제1 처리 밀도 어레이를 형성하는 것은,
제3 처리 밀도 어레이를 형성하도록, 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제2 원시 밀도 어레이에서 상기 복수의 원시 밀도 어레이의 제1 원시 밀도 어레이를 감산하고; 및
제4 처리 밀도 어레이를 형성하도록, 상기 제1 원시 밀도 어레이의 3 차원 중 하나에 평행한 축에 대해 제1 각도를 통해 상기 제3 처리 밀도 어레이를 회전시키는 것을 더 포함하는,
시스템.
제16항에 있어서,
상기 제3 처리 밀도 어레이는, 복수의 2 차원 슬라이스로 구성되고,
각각의 슬라이스는, 상기 축에 수직인 2 차원 어레이이고,
상기 제3 처리 밀도 어레이를 회전시키는 것은,
상기 제4 처리 밀도 어레이의 대응하는 슬라이스를 형성하도록, 상기 제1 각도를 통해 상기 슬라이스 각각을 회전시키는 것을 포함하는,
시스템.
제15항에 있어서,
상기 제1 처리 밀도 어레이를 형성하는 것은,
제2 원시 밀도 어레이에서 제1 원시 밀도 어레이를 감산하는 것에 의해, 제3 처리 밀도 어레이를 형성하고 - 상기 제3 처리 밀도 어레이는 복수의 2 차원 슬라이스로 구성되고, 각각의 슬라이스는 상기 평면에 수직인 2 차원 어레이임 - ; 및
상기 슬라이스와 동일한 차원(dimensions)을 갖는 전면 광 어레이(front-lighting array)에 의해, 각각의 슬라이스를 요소별로(element by element) 곱하는 것을 더 포함하고,
상기 전면 광 어레이의 제1 어레이 요소(first array element)는,
상기 평면에 수직인 라인을 따라 상기 제3 처리 밀도 어레이로부터 분리된 가상 뷰 포인트(virtual viewing point)에 더 가깝고, 상기 가상 뷰 포인트로부터 떨어진 상기 전면 광 어레이의 제2 어레이 요소의 값보다 작은 값을 가지는,
시스템.
제18항에 있어서,
상기 전면 광 어레이의 요소의 인접 서브세트 내에서, 상기 전면 광 어레이의 상기 요소 각각은,
상기 요소의 제1 좌표의 제곱에 비례하는 값을 가지고,
상기 제1 좌표는,
상기 평면에 수직인 방향의 좌표인,
시스템.
객체의 내부에 대한 뷰를 생성하기 위한 시스템에 있어서,
처리 회로; 및
디스플레이
를 포함하고,
상기 처리 회로는,
복수의 원시 밀도 어레이로부터 제1 처리 밀도 어레이를 형성하고 - 상기 제1 처리 밀도 어레이 및 상기 원시 밀도 어레이 각각은 복수의 어레이 요소를 포함하는 3 차원 어레이이고, 상기 원시 밀도 어레이 각각의 각 요소는 스캔된 객체의 밀도를 나타냄 - ;
복수의 픽셀 위치에서 복수의 제1 픽셀 값을 형성하도록, 상기 제1 처리 밀도 어레이를 평면 상에 투영하고; 및
복수의 픽셀을 포함하는 이미지를 디스플레이하도록 구성되고 - 각각의 픽셀은, 대응하는 제1 픽셀 값과 동일한 제1 값을 가짐 - ,
상기 투영하는 것은,
상기 평면에 수직인 라인을 따라 상기 픽셀 위치를 통과하는, 상기 제1 처리 밀도 어레이의 상기 복수의 어레이 요소의 각각의 픽셀에 대한 벡터 - 상기 벡터는 어레이 요소에 대응함 - 를 형성하고;
각각의 벡터에 대한 복수의 통계를 계산하고; 및
각각의 벡터에 대한 상기 제1 픽셀 값을 상기 복수의 통계에 대한 통계의 가중된(weighted) 합으로 계산하는 것을 포함하는,
시스템.