KR102492950B1 - Apparatus and method for processing artifacts in medical images - Google Patents

Apparatus and method for processing artifacts in medical images Download PDF

Info

Publication number
KR102492950B1
KR102492950B1 KR1020220001018A KR20220001018A KR102492950B1 KR 102492950 B1 KR102492950 B1 KR 102492950B1 KR 1020220001018 A KR1020220001018 A KR 1020220001018A KR 20220001018 A KR20220001018 A KR 20220001018A KR 102492950 B1 KR102492950 B1 KR 102492950B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
artifact
medical image
artifact removal
image
sinogram
Prior art date
Application number
KR1020220001018A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박현숙
김창원
김태진
Original Assignee
주식회사 클라리파이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 클라리파이 filed Critical 주식회사 클라리파이
Priority to KR1020220001018A priority Critical patent/KR102492950B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102492950B1 publication Critical patent/KR102492950B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5258Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0033Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7203Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7253Details of waveform analysis characterised by using transforms
    • A61B5/7257Details of waveform analysis characterised by using transforms using Fourier transforms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7253Details of waveform analysis characterised by using transforms
    • A61B5/726Details of waveform analysis characterised by using transforms using Wavelet transforms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computed tomography [CT]
    • A61B6/032Transmission computed tomography [CT]
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H30/00ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
    • G16H30/40ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for processing medical images, e.g. editing
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/20ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

According to the present invention, an apparatus for processing artifacts in medical images, which removes a beam hardening artifact from the medical image, comprises: a first artifact removal module for receiving the medical image to convert the medical image into a sinogram form and correct artifacts from the sinogram; and a second artifact removal module for correcting residual artifacts from an image-dimensional medical image from which the artifacts are removed to generate a high-quality readout image, wherein the first and second artifact removal modules may have different correction coefficients. According to the present invention, the apparatus can quickly obtain a high-quality readout image.

Description

의료영상의 아티팩트 처리장치 및 처리방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING ARTIFACTS IN MEDICAL IMAGES}Artifact processing device and processing method of medical images {APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING ARTIFACTS IN MEDICAL IMAGES}

본 발명은 의료영상의 아티팩트 처리장치 및 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 의료영상의 아티팩트를 제거하는 의료영상의 아티팩트 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다. The present invention relates to a medical image artifact processing apparatus and processing method, and more particularly, to a medical image artifact processing apparatus and processing method for removing artifacts from a medical image.

일반적으로 의료영상의 획득에서는 X-ray, CT 및 MRI 등과 같은 의료장비가 사용되고 있다. 이러한 의료장비로부터 취득되는 의료영상은 현대의학에 있어서 환자의 진단 및 치료 과정에서 병변의 존재 여부와 그 특징을 판별하여 의사결정을 내리는데 매우 중요한 근거로 활용된다. In general, medical equipment such as X-ray, CT, and MRI is used to acquire medical images. Medical images acquired from these medical devices are used as very important grounds for decision-making by discriminating the presence or absence of lesions and their characteristics in the course of diagnosis and treatment of patients in modern medicine.

종래의 의료영상 처리에 대한 기술은 이미 "대한민국 공개특허공보 제2014-0134903호(의료영상 화질 개선 방법 및 그 장치, 2014.11.25.)"에 의해 공개되어 있다. 상기 공개발명은 의료영상의 노이즈를 개선하기 위한 기술이다.Conventional medical image processing technology has already been disclosed by "Korean Patent Publication No. 2014-0134903 (Medical image quality improvement method and apparatus, 2014.11.25.)". The disclosed invention is a technique for improving noise in medical images.

다만, 의료영상에서 노이즈를 발생시키는 원인은 다양한 것으로 알려져 있다. 일례로, 선속 경화 현상 아티팩트(Beam Hardening Artifact)는 X선이 투과될 때에 뼈와 뼈 사이에서 일어나는 것으로, 일부 에너지가 뼈에 흡수되거나 투과하는 차이로 인해 발생하고 있다. 이에, 의료영상에 포함된 선속 경화 현상 아티팩트를 제거하기 위한 노력이 지속되고 있다. 다만, 선속 경화 현상 아티팩트의 제거에서 의료영상에 왜곡이 발생되는 문제점으로 인해, 아티팩트를 효과적으로 제거하기 위한 연구가 지속되고 있으나 아직까지 구체적 기술을 제시하지 못하고 있다. However, various causes of noise generation in medical images are known. For example, a beam hardening artifact occurs between bones when X-rays pass through the bones, and some energy is absorbed or transmitted through the bones. Accordingly, efforts are being made to remove the beam hardening artifact included in the medical image. However, due to the problem that distortion occurs in medical images in the removal of beam hardening artifacts, research on effectively removing artifacts continues, but no specific technology has been presented yet.

대한민국 공개특허공보 제2014-0134903호(의료영상 화질 개선 방법 및 그 장치, 2014.11.25.)Republic of Korea Patent Publication No. 2014-0134903 (Medical image quality improvement method and apparatus, 2014.11.25.)

본 발명의 목적은 의료영상에 포함된 선속 경화 현상 아티팩트를 제거하는 의료영상의 아티팩트 처리장치 및 처리방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for processing artifacts of medical images to remove beam hardening artifacts included in medical images.

본 발명에 따른 의료영상의 아티팩트 처리장치는 의료영상으로부터 선속 경화 현상 아티팩트(Beam Hardening Artifact)를 제거하는 의료영상의 아티팩트 처리장치에 있어서, 상기 의료영상을 수신하여 상기 의료영상을 사이노그램(Sinogram) 차원으로 변환하고, 상기 사이노그램으로부터 아티팩트를 보정하는 제1 아티팩트 제거모듈 및 상기 아티팩트가 제거된 이미지 차원의 의료영상으로부터 잔여 아티팩트를 보정하여 고화질의 판독영상을 생성하는 제2 아티팩트 제거모듈을 포함하고, 상기 제1 및 제2 아티팩트 제거모듈의 보정계수는 상호 상이할 수 있다.An artifact processing apparatus for a medical image according to the present invention is a medical image artifact processing apparatus for removing a beam hardening artifact from a medical image, wherein the medical image is received and the medical image is converted into a sinogram (Sinogram). ) dimension and a first artifact removal module for correcting artifacts from the sinogram and a second artifact removal module for generating a high-quality reading image by correcting residual artifacts from the medical image of the image dimension from which the artifacts are removed. and the correction coefficients of the first and second artifact removal modules may be different from each other.

상기 제1 아티팩트 제거모듈은 상기 제2 아티팩트 제거모듈과 비교하여 높은 보정계수로 상기 사이노그램 차원으로부터 상기 아티팩트를 제거하고, 상기 제2 아티팩트 제거모듈은 상기 제1 아티팩트 제거모듈과 비교하여 낮은 보정계수로 상기 이미지 차원으로부터 상기 잔여 아티팩트를 제거할 수 있다.The first artifact removal module removes the artifact from the sinogram dimension with a higher correction factor compared to the second artifact removal module, and the second artifact removal module removes the artifact from the sinogram dimension with a lower correction compared to the first artifact removal module. A coefficient can remove the residual artifact from the image dimension.

상기 제2 아티팩트 제거모듈은 상기 이미지 차원에서 상기 의료영상의 잔여 아티팩트를 제거하는 딥러닝 모델을 포함하고, 상기 딥러닝 모델은 상기 제1 아티팩트 제거모듈에서 아티팩트 제거가 완료된 의료영상을 기반으로 학습될 수 있다.The second artifact removal module includes a deep learning model for removing residual artifacts of the medical image in the image dimension, and the deep learning model is to be learned based on the medical image for which artifact removal has been completed in the first artifact removal module. can

상기 딥러닝 모델은 상기 제1 아티팩트 제거모듈에서 아티팩트 제거가 완료된 의료영상과, 상기 잔여 아티팩트가 포함되지 않은 의료영상을 쌍으로 하여 학습되며, 상기 딥러닝 모델의 학습에서는 상기 잔여 아티팩트가 포함회지 않은 의료영상을 기준으로 상기 제1 아티팩트 제거모듈에서 아티팩트 제거가 완료된 의료영상과, 상기 잔여 아티팩트가 포함되지 않은 의료영상의 차이가 최소화되도록 반복 훈련할 수 있다.The deep learning model is learned by pairing a medical image from which artifact removal has been completed in the first artifact removal module and a medical image that does not include the residual artifact, and in the learning of the deep learning model, the residual artifact is not included. Based on the medical images, repeated training may be performed to minimize a difference between a medical image for which artifact removal has been completed in the first artifact removal module and a medical image without residual artifacts.

상기 제1 아티팩트 제거모듈은 상기 의료영상의 의료정보를 기반으로 상기 의료영상을 사이노그램 차원으로 변환하고, 사전에 설정된 규칙에 따라 상기 사이노그램 차원으로부터 상기 아티팩트를 제거할 수 있다.The first artifact removal module may convert the medical image into a sinogram dimension based on medical information of the medical image, and remove the artifact from the sinogram dimension according to a pre-set rule.

상기 제1 아티팩트 제거모듈은 상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램을 사전에 설정된 규칙에 따른 필터커널로 필터링하여 상기 아티팩트를 제거할 수 있다.The first artifact removal module may remove the artifact by filtering the synthesized sinogram of the medical image with a filter kernel according to a pre-set rule.

상기 제1 아티팩트 제거모듈은 상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램을 2차원 푸리에 변환(Fourier Transform)에 적용하여 상기 아티팩트를 제거할 수 있다.The first artifact removal module may remove the artifact by applying a 2D Fourier Transform to the synthesized sinogram of the medical image.

상기 제1 아티팩트 제거모듈은 상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램을 2차원 웨이블릿 변환(Wavelet Transform)에 적용하여 상기 아티팩트를 제거할 수 있다.The first artifact removal module may remove the artifact by applying a 2D wavelet transform to the synthesized sinogram of the medical image.

상기 제1 아티팩트 제거모듈은 상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램을 헤시안(Hessian) 행렬의 고유성분 분해에 적용하여 상기 아티팩트를 제거할 수 있다.The first artifact removal module may remove the artifact by applying the synthesized sinogram of the medical image to eigencomponent decomposition of a Hessian matrix.

한편, 본 발명에 따른 의료영상의 아티팩트 처리방법은 의료영상으로부터 선속 경화 현상 아티팩트(Beam Hardening Artifact)를 제거하는 의료영상의 아티팩트 처리방법에 있어서, 상기 의료영상을 수신하여 상기 의료영상을 사이노그램(Sinogram) 차원으로 변환하고, 상기 사이노그램으로부터 아티팩트를 보정하는 아티팩트 제거단계 및 상기 아티팩트가 제거된 사이노그램을 이미지 차원으로 변환하는 변환단계 및 상기 이미지 차원의 의료영상으로부터 잔여 아티팩트를 보정하여 고화질의 판독영상을 생성하는 잔여 아티팩트 제거단계를 포함하고, 상기 아티팩트 제거단계 및 상기 잔여 아티팩트 제거단계에서의 보정 계수는 상호 상이할 수 있다.Meanwhile, in the artifact processing method of a medical image according to the present invention, in the artifact processing method of a medical image for removing a beam hardening artifact from a medical image, the medical image is received and the medical image is converted into a sinogram. An artifact removal step of converting to (Sinogram) dimension and correcting artifacts from the sinogram, a conversion step of converting the artifact-removed sinogram into an image dimension, and correcting residual artifacts from the image dimension medical image A residual artifact removal step of generating a high-quality readout image may be included, and correction coefficients in the artifact removal step and the residual artifact removal step may be different from each other.

상기 아티팩트 제거단계에서는 상기 잔여 아티팩트 제거단계와 비교하여 높은 보정계수로 상기 사이노그램 차원으로부터 상기 아티팩트를 제거하고, 상기 잔여 아티팩트 제거단계에서는 상기 아티팩트 제거단계와 비교하여 낮은 보정계수로 상기 이미지 차원으로부터 상기 잔여 아티팩트를 제거할 수 있다.In the artifact removal step, the artifact is removed from the sinogram dimension with a correction factor higher than in the residual artifact removal step, and in the residual artifact removal step, the artifact is removed from the image dimension with a correction coefficient lower than in the artifact removal step. The remaining artifacts may be removed.

상기 잔여 아티팩트 제거단계에서는 상기 이미지 차원에서 상기 의료영상의 잔여 아티팩트를 제거하는 딥러닝 모델이 적용되고, 상기 딥러닝 모델은 상기 아티팩트 제거단계에서 아티팩트 제거가 완료된 의료영상을 기반으로 학습될 수 있다.In the residual artifact removal step, a deep learning model for removing residual artifacts of the medical image in the image dimension is applied, and the deep learning model may be learned based on the medical image from which artifact removal is completed in the artifact removal step.

상기 딥러닝 모델은 상기 아티팩트 제거단계에서 아티팩트 제거가 완료된 의료영상과, 상기 잔여 아티팩트가 포함되지 않은 의료영상을 쌍으로 하여 학습되며, 상기 딥러닝 모델의 학습에서는 상기 잔여 아티팩트가 포함회지 않은 의료영상을 기준으로 상기 아티팩트 제거단계에서 아티팩트 제거가 완료된 의료영상과, 상기 잔여 아티팩트가 포함되지 않은 의료영상의 차이가 최소화되도록 반복 훈련할 수 있다.The deep learning model is trained by pairing a medical image from which artifact removal has been completed in the artifact removal step and a medical image that does not contain the residual artifact, and in learning the deep learning model, the medical image that does not include the residual artifact Based on , training may be repeated to minimize a difference between a medical image in which artifact removal is completed in the artifact removal step and a medical image in which the residual artifact is not included.

상기 아티팩트 제거단계는 상기 의료영상의 의료정보를 기반으로 상기 의료영상을 합성 사이노그램 차원으로 변환하고, 사전에 설정된 규칙에 따라 상기 사이노그램 차원으로부터 상기 아티팩트를 제거할 수 있다.In the artifact removal step, the medical image may be converted into a synthesized sinogram dimension based on medical information of the medical image, and the artifact may be removed from the sinogram dimension according to a pre-set rule.

상기 아티팩트 제거단계는 상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램을 사전에 설정된 규칙에 따른 필터커널로 필터링하여 상기 아티팩트를 제거할 수 있다.In the artifact removal step, the artifact may be removed by filtering the synthesized sinogram of the medical image with a filter kernel according to a preset rule.

상기 아티팩트 제거단계는 상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램을 2차원 푸리에 변환(Fourier Transform)에 적용하여 상기 아티팩트를 제거할 수 있다.In the artifact removal step, the artifact may be removed by applying a 2D Fourier Transform to the synthesized sinogram of the medical image.

상기 아티팩트 제거단계는 상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램을 2차원 웨이블릿 변환(Wavelet Transform)에 적용하여 상기 아티팩트를 제거할 수 있다.In the artifact removal step, the artifact may be removed by applying a 2D wavelet transform to the synthesized sinogram of the medical image.

상기 아티팩트 제거단계는 상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램을 헤시안(Hessian) 행렬의 고유성분 분해에 적용하여 상기 아티팩트를 제거할 수 있다.The artifact removal step may remove the artifact by applying the synthetic sinogram of the medical image to eigencomponent decomposition of a Hessian matrix.

본 발명에 따른 의료영상의 아티팩트 처리장치는 상호 다른 보정계수를 기반으로 사이노그램 차원과 이미지 차원에서 아티팩트를 제거하여 영상의 왜곡없이 고화질의 판독영상을 생성하는 효과가 있다. The apparatus for processing artifacts of medical images according to the present invention has an effect of generating high-quality readout images without image distortion by removing artifacts in the sinogram dimension and the image dimension based on mutually different correction coefficients.

또한, 본 발명에 따른 의료영상의 아티팩트 처리장치는 사이노그램 차원에서 아티팩트 제거가 수행된 이미지를 기반으로 딥러닝 모델을 학습한 것에 의해 잔여 아티팩트를 안정적으로 제거하여 고화질의 판독영상을 빠른 시간에 획득하는 효과가 있다.In addition, the apparatus for processing artifacts of medical images according to the present invention reliably removes residual artifacts by learning a deep learning model based on images from which artifact removal has been performed in the sinogram dimension, thereby producing high-quality read images in a short time. has the effect of obtaining it.

이상과 같은 본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention as described above are not limited to the effects mentioned above, and other technical effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 실시예에 따른 의료영상의 아티팩트 처리장치를 개략적으로 나타낸 개념도이고,
도 2는 본 실시예에 따른 제1 아티팩트 제거모듈의 아티팩트 제거방법을 나타낸 흐름도이고,
도 3은 본 실시예에 따른 제1 아티팩트 제거모듈의 아티팩트 제거방법을 나타낸 개념도이고,
도 4는 본 실시예에 따른 제2 아티팩트 제거모듈의 훈련방법을 나타낸 흐름도이고,
도 5는 본 실시예에 따른 제2 아티팩트 제거모듈의 훈련방법을 나타낸 개념도이고,
도 6은 본 실시예에 따른 의료영상의 아티팩트 처리방법을 나타낸 흐름도이다.
1 is a conceptual diagram schematically illustrating an apparatus for processing artifacts of a medical image according to an exemplary embodiment;
2 is a flowchart showing a method for removing artifacts of a first artifact removal module according to this embodiment;
3 is a conceptual diagram showing a method for removing artifacts of a first artifact removal module according to this embodiment;
4 is a flowchart showing a training method of a second artifact removal module according to this embodiment;
5 is a conceptual diagram showing a training method of a second artifact removal module according to this embodiment;
6 is a flowchart illustrating a method for processing artifacts of a medical image according to an exemplary embodiment.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면 상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, this embodiment is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms, but this embodiment only makes the disclosure of the present invention complete, and the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided for complete information. The shapes of elements in the drawings may be exaggeratedly expressed for more clear description, and elements indicated by the same reference numerals in the drawings mean the same elements.

도 1은 본 실시예에 따른 의료영상의 아티팩트 처리장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram schematically illustrating an apparatus for processing artifacts of a medical image according to an exemplary embodiment.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 의료영상의 아티팩트 처리장치(1000, 이하, 처리장치라 칭한다.)는 선속 경화 현상 아티팩트(Beam Hardening Artifact) 제거를 수행할 수 있다. 즉, 처리장치(1000)는 의료장비(10)로부터 취득된 의료영상(30)에 포함되는 아티팩트를 제거하여 고화질의 판독영상(50)을 생성한다. As shown in FIG. 1 , the medical image artifact processing apparatus 1000 (hereinafter, referred to as a processing apparatus) according to the present embodiment may remove beam hardening artifacts. That is, the processing device 1000 removes artifacts included in the medical image 30 obtained from the medical equipment 10 to generate a high-quality readout image 50 .

여기서, 의료장비(10)는 컴퓨터단층촬영기(Computed Tomography, CT), 자기공명 영상장치(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 및 양전자 방출 단층 영상장치(Position Emission Tomography, PET) 등일 수 있으며, 의료영상(30)은 CT 영상일 수 있다. 다만, 의료장비(10) 및 의료영상(30)의 종류는 한정하지 않는다.Here, the medical equipment 10 may be a computed tomography (CT), a magnetic resonance imaging (MRI), a positron emission tomography (PET), or the like, and a medical image (30 ) may be a CT image. However, the types of medical equipment 10 and medical images 30 are not limited.

한편, 처리장치(1000)는 통신모듈(100), 제1 아티팩트 제거모듈(200) 및 제2 아티팩트 제거모듈(300)을 포함할 수 있다.Meanwhile, the processing device 1000 may include a communication module 100 , a first artifact removal module 200 and a second artifact removal module 300 .

통신모듈(100)은 의료장비(10) 또는 데이터베이스(미도시)로부터 제공되는 의료영상(30)을 수신한다. The communication module 100 receives the medical image 30 provided from the medical equipment 10 or a database (not shown).

이에, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 통신모듈(100)을 통해 제공되는 의료영상(30)을 획득한다. 그리고 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 의료영상(30)을 합성 사이노그램(Sinogram) 차원으로 변환하여, 아티팩트 제거를 수행한다. 여기서, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 사전 훈련된 딥러닝 모델을 이용하여 아티팩트 제거를 수행할 수 있으나, 아티팩트 제거 방법은 한정하지 않는다. 그리고 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 아티팩트가 제거된 사이노그램 차원의 의료영상(30)을 이미지 차원으로 변환할 수 있다.Accordingly, the first artifact removal module 200 acquires the medical image 30 provided through the communication module 100 . The first artifact removal module 200 converts the medical image 30 into a synthesized sinogram dimension to perform artifact removal. Here, the first artifact removal module 200 may perform artifact removal using a pre-trained deep learning model, but the artifact removal method is not limited. Also, the first artifact removal module 200 may convert the artifact-removed sinogram dimension medical image 30 into an image dimension.

이에, 제2 아티팩트 제거모듈(300)은 제1 아티팩트 제거모듈(200)로부터 제공되는 이미지 차원의 의료영상(30)을 수신한다. 그리고 제2 아티팩트 제거모듈(300)은 이미지 차원의 의료영상(30)에 대한 잔여 아티팩트를 수행한다. 여기서, 제2 아티팩트 제거모듈(300)은 사전에 훈련된 딥러닝 모델을 이용하여 잔여 아티팩트 제거를 수행할 수 있다. 딥러닝 모델은 제1 아티팩트 제거모듈(200)로부터 출력된 의료영상들을 기반으로 훈련될 수 있다.Accordingly, the second artifact removal module 300 receives the image-dimensional medical image 30 provided from the first artifact removal module 200 . And the second artifact removal module 300 performs residual artifacts on the medical image 30 in the image dimension. Here, the second artifact removal module 300 may perform residual artifact removal using a pre-trained deep learning model. The deep learning model may be trained based on medical images output from the first artifact removal module 200 .

한편, 제1 아티팩트 제거모듈(200) 및 제2 아티팩트 제거모듈(300)은 상호 다른 보정계수로 아티팩트 제거 및 잔여 아티팩트 제거를 수행할 수 있다. Meanwhile, the first artifact removal module 200 and the second artifact removal module 300 may perform artifact removal and residual artifact removal with mutually different correction coefficients.

일례로, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 합성 사이노그램 차원에서 수행되는 아티팩트 제거에서 높은 보정계수를 적용하여 아티팩트를 제거한다. 그리고 제2 아티팩트 제거모듈(300)은 이미지 차원에서 수행되는 잔여 아티팩트 제거에서 낮은 보정계수를 적용하여 아티팩트를 제거한다.For example, the first artifact removal module 200 removes artifacts by applying a high correction coefficient in artifact removal performed in the synthesized sinogram dimension. The second artifact removal module 300 removes artifacts by applying a low correction coefficient in residual artifact removal performed at the image level.

일례로, 합성 사이노그램 차원에서 수행되는 아티팩트 제거 과정에서 약한 보정계수를 이용하여 아티팩트 제거를 수행하고, 이미지 차원에서 수행되는 잔여 아티팩트 제거 과정에서 높은 보정계수를 이용하여 잔여 아티팩트 제거를 수행할 수 있다. 이때, 합성 사이노그램 차원에서는 아티팩트 저감 효율이 저하되고, 이미지 차원에서는 영상에 왜곡을 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.For example, artifact removal can be performed using a weak correction factor in the artifact removal process performed at the synthetic sinogram level, and residual artifact removal can be performed using a high correction factor in the residual artifact removal process performed at the image level. there is. At this time, there is a problem in that artifact reduction efficiency is lowered at the synthesized sinogram level and distortion may occur in the image at the image level.

이에, 본 실시예에 따른 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 높은 보정계수를 적용하고, 제2 아티팩트 제거모듈(300)은 낮은 보정계수를 적용할 수 있다. 즉 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 합성 사이노그램 차원에서 아티팩트를 강하게 제거하고, 제2 아티팩트 제거모듈(300)은 이미지 차원에서 잔여 아티팩트를 상대적으로 약하게 제거하여 효과적으로 아티팩트 및 잔여 아티팩트를 제거하면서도 영상의 왜곡 발생을 해결할 수 있는 이점이 있다.Accordingly, the first artifact removal module 200 according to the present embodiment may apply a high correction coefficient, and the second artifact removal module 300 may apply a low correction coefficient. That is, the first artifact removal module 200 strongly removes artifacts in the synthesized sinogram dimension, and the second artifact removal module 300 relatively weakly removes residual artifacts in the image dimension, effectively removing artifacts and residual artifacts while There is an advantage of being able to solve the distortion of the image.

이하에서는 제1 아티팩트 제거모듈(200) 및 제2 아티팩트 제거모듈(300)에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the first artifact removal module 200 and the second artifact removal module 300 will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 실시예에 따른 제1 아티팩트 제거모듈의 아티팩트 제거방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 본 실시예에 따른 제1 아티팩트 제거모듈의 아티팩트 제거방법을 나타낸 개념도이다.2 is a flowchart illustrating a method of removing artifacts of a first artifact removal module according to an embodiment, and FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a method of removing artifacts of a first artifact removal module according to an embodiment.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 통신모듈(100)로부터 의료영상(30)을 제공받는다(S210).As shown in FIGS. 2 and 3 , the first artifact removal module 200 according to the present embodiment receives a medical image 30 from the communication module 100 (S210).

그리고 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 의료영상(30)을 합성 사이노그램 차원으로 변환한다(S210). 이때, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 의료영상(30)의 의료정보를 기반으로 영상의 화소별 감쇠계수, 엑스선 소스의 초점과 검출기 사이의 거리정보 및 엑스선 소스의 초점과 환자 사이의 거리정보를 결정한다.The first artifact removal module 200 converts the medical image 30 into a synthetic sinogram dimension (S210). At this time, the first artifact removal module 200 is based on the medical information of the medical image 30, the attenuation coefficient for each pixel of the image, distance information between the focus of the X-ray source and the detector, and distance information between the focus of the X-ray source and the patient. decide

일례로, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 의료영상(30)에 대응되는 관접압 정보를 획득하여, 화소별 감쇠계수를 결정한다. 그리고 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 의료영상(30)의 이미지 정보를 기반으로 엑스선 소스의 초점과 검출기 사이의 거리정보 및 엑스선 소스의 초점과 환자 사이의 거리정보를 결정할 수 있다.For example, the first artifact removal module 200 obtains information on the contact pressure corresponding to the medical image 30 and determines the attenuation coefficient for each pixel. Also, the first artifact removal module 200 may determine distance information between the focal point of the X-ray source and the detector and distance information between the focal point of the X-ray source and the patient based on image information of the medical image 30 .

그리고 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 화소별 감쇠계수, 엑스선 소스의 초점과 검출기 사이의 거리정보 및 엑스선 소스의 초점과 환자 사이의 거리정보를 기반으로 합성 사이노그램을 생성한다. 이때, 합성 사이노그램은 결정된 화소별 감쇠계수, 엑스선 소스의 초점과 검출기 사이의 거리정보 및 엑스선 소스의 초점과 환자 사이의 거리정보를 기반으로 회전각도별 투영영상을 수행함으로써 생성될 수 있다.The first artifact removal module 200 generates a synthesized sinogram based on attenuation coefficients for each pixel, distance information between the focal point of the X-ray source and the detector, and distance information between the focal point of the X-ray source and the patient. In this case, the synthesized sinogram may be generated by performing a projection image for each rotation angle based on the determined attenuation coefficient for each pixel, distance information between the focus of the X-ray source and the detector, and distance information between the focus of the X-ray source and the patient.

이후, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 의료영상(30)에 대한 합성 사이노그램으로부터 아티팩트 제거를 수행한다(S230). Thereafter, the first artifact removal module 200 removes artifacts from the synthesized sinogram of the medical image 30 (S230).

일례로, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 의료영상(30)에 대한 합성 사이노그램에 사전에 지정된 규칙에 따라 필터커널을 결정한다. 그리고 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 결정된 필터커널을 기반으로 아티팩트를 제거할 수 있다. 이때, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 아티팩트 성분과 구조적 성분의 국소적 변화 차이를 기반으로 아티팩트 성분의 분리가 용이하도록 사전에 설정된 규칙에 따라 필터커널을 결정한다. 그리고 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 필터커널로 의료영상(30)에 대한 합성 사이노그램을 필터링하여 아티팩트 성분을 제거할 수 있다.As an example, the first artifact removal module 200 determines a filter kernel according to rules specified in advance for the synthesized sinogram of the medical image 30 . Also, the first artifact removal module 200 may remove artifacts based on the determined filter kernel. At this time, the first artifact removal module 200 determines a filter kernel according to a pre-established rule to facilitate separation of artifact components based on the difference in local variation between the artifact component and the structural component. Also, the first artifact removal module 200 may remove artifact components by filtering the synthesized sinogram of the medical image 30 with a filter kernel.

일례로, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 의료영상(30)에 대한 합성 사이노그램에 2차원 푸리에 변환(Fourier Transform)을 적용하여 아티팩트 성분을 제거할 수 있다. 이때, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 2차원 푸리에 변환을 수행하고, 고주파 대역에 사전에 결정된 가중치를 곱한 뒤 이를 역변환하여 의료영상(30)에 대한 합성 사이노그램으로부터 아티팩트 성분을 제거할 수 있다.For example, the first artifact removal module 200 may remove artifact components by applying a 2D Fourier Transform to the synthesized sinogram of the medical image 30 . In this case, the first artifact removal module 200 may remove artifact components from the synthesized sinogram of the medical image 30 by performing 2D Fourier transform, multiplying the high frequency band by a predetermined weight, and inversely transforming the result. there is.

일례로, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 의료영상(30)에 대한 합성 사이노그램에 2차원 웨이블릿 변환(Wavelet Transform)을 적용하여 아티팩트 성분을 제거할 수 있다. 이때, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 아티팩트 성분이 2차원 웨이블릿 영역에서 구조적 성분과 다른 고주파 영역에 위치하는 특성을 이용하여 아티팩트 성분을 제거할 수 있다. 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 의료영상(30)에 대한 합성 사이노그램을 2차원 웨이블릿 변환하고, 사전에 결정된 가중치를 곱한 뒤에 이를 역변환하여 의료영상(30)에 대한 합성 사이노그램으로부터 아티팩트 성분을 제거할 수 있다.For example, the first artifact removal module 200 may remove artifact components by applying a 2D wavelet transform to the synthesized sinogram of the medical image 30 . In this case, the first artifact removal module 200 may remove the artifact component by using a characteristic that the artifact component is located in a high frequency region different from the structural component in the 2D wavelet domain. The first artifact removal module 200 performs two-dimensional wavelet transform on the synthesized sinogram of the medical image 30, multiplies it by a predetermined weight, and inversely transforms it to obtain artifacts from the synthesized sinogram of the medical image 30. components can be removed.

일례로, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 의료영상(30)에 대한 합성 사이노그램에 헤시안(Hessian) 행렬의 고유성분 분해에 기초하여 아티팩트 성분을 제거할 수 있다. 헤시안 행렬은 각 화소에서 수직 및 수평 방향에 대한 2차 편미분을 행렬화한 것이다. 헤시안 행렬에서 고유성분을 분해하였을 때 얻을 수 있는 첫 번째 고유성분은 구조석 성분을, 두 번째 고유성분은 아티팩트 성분을 나타내는 특성이 있다. 이에, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 의료영상(30)에 대한 합성 사이노그램의 각 화소에서 헤시안 행렬의 두 번째 고유성분을 포함하여 의료영상(30)에 대한 합성 사이노그램으로부터 아티팩트 성분을 제거할 수 있다.For example, the first artifact removal module 200 may remove artifact components from the synthesized sinogram of the medical image 30 based on eigencomponent decomposition of a Hessian matrix. A Hessian matrix is a matrix of second order partial derivatives in vertical and horizontal directions at each pixel. When the eigencomponents are decomposed in the Hessian matrix, the first eigencomponent that can be obtained has the property of representing the structural stone component and the second eigencomponent representing the artifact component. Accordingly, the first artifact removal module 200 includes the second eigencomponent of the Hessian matrix at each pixel of the synthesized sinogram of the medical image 30 to generate artifacts from the synthesized sinogram of the medical image 30. components can be removed.

한편, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 아티팩트 성분이 제거된 의료영상(30)에 대한 합성 사이노그램에 필터된 역투영(Filtered Back Projection) 연산을 적용하여 의료영상(30)을 이미지 차원으로 변환한다(S240). Meanwhile, the first artifact removal module 200 converts the medical image 30 into an image dimension by applying a filtered back projection operation to the synthesized sinogram of the medical image 30 from which artifact components have been removed. Convert (S240).

다만, 이는 본 실시예를 설명하기 위한 것으로 합성 사이노그램 차원의 의료영상(30)을 이미지 차원으로 변환시키는 것은 별도의 모듈이 사용될 수 있다. However, this is for explanation of the present embodiment, and a separate module may be used to convert the synthesized sinogram-dimensional medical image 30 into an image dimension.

한편, 제2 아티팩트 제거모듈(300)은 제1 아티팩트 제거모듈(200)에서 아티팩트 성분이 제거된 의료영상(30)에 대한 잔여 아티팩트 성분을 제거할 수 있다. 이때, 제2 아티팩트 제거모듈(300)은 딥러닝 모델을 기반으로 잔여 아티팩트 성분을 제거할 수 있다. Meanwhile, the second artifact removal module 300 may remove residual artifact components of the medical image 30 from which the artifact components are removed in the first artifact removal module 200 . In this case, the second artifact removal module 300 may remove residual artifact components based on the deep learning model.

이을 위해, 딥러닝 모델은 제1 아티팩트 제거모듈(200)에서 아티팩트 성분이 제거된 의료영상을 기반으로 훈련될 수 있다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 딥러닝 모델의 훈련방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다.To this end, the deep learning model may be trained based on medical images from which artifact components are removed in the first artifact removal module 200 . Hereinafter, a method for training a deep learning model will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 실시예에 따른 제2 아티팩트 제거모듈의 훈련방법을 나타낸 흐름도이고, 도 5은 본 실시예에 따른 제2 아티팩트 제거모듈의 훈련방법을 나타낸 개념도이다.4 is a flowchart showing a training method of the second artifact removal module according to this embodiment, and FIG. 5 is a conceptual diagram showing a training method of the second artifact removal module according to this embodiment.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 제2 아티팩트 제거모듈(300)은 딥러닝 모델을 기반으로 잔여 아티팩트를 제거할 수 있다. 이를 위해, 딥러닝 모델은 제1 아티팩트 제거모듈(200)에서 아티팩트 성분이 제거된 의료영상을 기반으로 훈련될 수 있다. As shown in FIGS. 4 and 5 , the second artifact removal module 300 according to the present embodiment may remove residual artifacts based on a deep learning model. To this end, the deep learning model may be trained based on medical images from which artifact components are removed in the first artifact removal module 200 .

일례로, 딥러닝 모델은 제1 아티팩트 제거모듈(200)에서 출력된 의료영상(30)을 수신한다(S410). 그리고 딥러닝 모델은 외부로부터 깨끗한 의료영상, 예를 들어 잔여 아티팩트 성분이 포함되지 않은 의료영상을 수신한다(S420). 그리고 딥러닝 모델은 잔여 아티팩트 성분을 가지고 있는 영상과 잔여 아티팩트 성분이 포함되지 않은 의료영상을 쌍으로 하여 훈련될 수 있다(S430). 이에, 딥러닝 모델은 제1 아티팩트 제거모듈(200)로부터 입력되는 의료영상에서 잔여 아티팩트 성분을 제거하는 기능을 가질 수 있다. As an example, the deep learning model receives the medical image 30 output from the first artifact removal module 200 (S410). The deep learning model receives a clear medical image from the outside, for example, a medical image without residual artifact components (S420). Further, the deep learning model may be trained by pairing an image with residual artifact components with a medical image without residual artifact components (S430). Accordingly, the deep learning model may have a function of removing residual artifact components from the medical image input from the first artifact removal module 200 .

즉, 딥러닝 모델은 제1 아티팩트 제거모듈(200)에서 출력된 의료영상과 깨끗한 의료영상의 차이가 깨끗한 의료영상을 기준으로 최소화될 수 있도록 반복 훈련을 진행함으로써 제1 아티팩트 제거모듈(200)로부터 입력되는 의료영상(30)에서 잔여 아티팩트를 제거하는 기능을 가질 수 있다. That is, the deep learning model performs repetitive training so that the difference between the medical image output from the first artifact removal module 200 and the clear medical image can be minimized based on the clear medical image, so that from the first artifact removal module 200 It may have a function of removing residual artifacts from the input medical image 30 .

이때, 딥러닝 모델의 훈련에서는 딥러닝 모델이 제1 아티팩트 제거모듈(200)의 보정계수보다 낮은 보정계수로 잔여 아티팩트를 제거하도록 훈련하여, 이미지 차원에서 영상의 왜곡이 발생하는 것을 방지할 수 있다.At this time, in the training of the deep learning model, the deep learning model is trained to remove residual artifacts with a correction coefficient lower than the correction coefficient of the first artifact removal module 200, thereby preventing distortion of the image at the image level. .

한편, 딥러닝 모델에 대한 훈련이 완료되면, 제2 아티팩트 제거모듈(300)은 제1 아티팩트 제거모듈(200)로부터 제공되는 의료영상(30)에 대한 잔여 아티팩트 성분을 제거하여 고화질의 판독영상(50)을 생성할 수 있다.On the other hand, when training of the deep learning model is completed, the second artifact removal module 300 removes residual artifact components of the medical image 30 provided from the first artifact removal module 200 to obtain a high-quality read image ( 50) can be created.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 의료영상의 아티팩트 처리방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 다만, 상술된 구성요소에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 동일한 참조부호를 부여하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a method for processing artifacts of medical images according to the present embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, detailed descriptions of the above-described components will be omitted and the same reference numerals will be given for description.

도 6은 본 실시예에 따른 의료영상의 아티팩트 처리방법을 나타낸 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method for processing artifacts of a medical image according to an exemplary embodiment.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 처리장치(1000)는 딥러닝 모델의 훈련이 완료된 이후에, 선속 경화 현상 아티팩트 제거에 적용될 수 있다.As shown in FIG. 6 , the processing apparatus 1000 according to the present embodiment may be applied to removing artifacts of a beam hardening phenomenon after training of a deep learning model is completed.

우선, 통신모듈(100)은 아티팩트 제거 대상인 의료영상(30)을 수신한다(S610). 이때, 의료영상(30)은 의료장비(10) 또는 데이터베이스(미도시)로부터 제공될 수 있다.First, the communication module 100 receives the medical image 30 to be artifact removed (S610). In this case, the medical image 30 may be provided from the medical equipment 10 or a database (not shown).

이에, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 의료영상(30)을 사이노그램 차원으로 변환하여, 의료영상(30)에 대한 합성 사이노그램을 생성한다(S620). 합성 사이노그램은 사전에 결정된 화소별 감쇠계수, 엑스선 소스의 초점과 검출기 사이의 거리정보 및 엑스선 소스의 초점과 환자 사이의 거리정보를 기반으로 회전각도별 투영영상을 수행함으로써 생성될 수 있다.Accordingly, the first artifact removal module 200 converts the medical image 30 into a sinogram dimension to generate a synthesized sinogram for the medical image 30 (S620). The synthesized sinogram may be generated by performing a projection image for each rotation angle based on predetermined attenuation coefficients for each pixel, distance information between the focal point of the X-ray source and the detector, and distance information between the focal point of the X-ray source and the patient.

이후, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 의료영상(30)에 대한 합성 사이노그램으로부터 아티팩트 제거를 수행한다(S630). 이때, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 제2 아티팩트 제거모듈(300)과 비교할 때에 높은 보정계수로 합성 사이노그램에 대한 아티팩트 제거를 수행하여 높은 제거 성능에 도달할 수 있다.Thereafter, the first artifact removal module 200 removes artifacts from the synthesized sinogram of the medical image 30 (S630). In this case, the first artifact removal module 200 may perform artifact removal on the synthesized sinogram with a higher correction coefficient than the second artifact removal module 300 to achieve high removal performance.

이때, 제1 아티팩트 제거모듈(200)은 필터커널, 2차원 푸리에 변환, 2차원 웨이블릿 변환 및 헤시안 행렬 등을 기반으로 합성 사이노그램에 대한 아티팩트 제거를 수행할 수 있다. In this case, the first artifact removal module 200 may perform artifact removal on the synthesized sinogram based on a filter kernel, 2D Fourier transform, 2D wavelet transform, and Hessian matrix.

다만, 이는 본 실시예를 설명하기 위한 것으로 아티팩트 제거 방식을 한정하지는 않으며, 아티팩트 제거에서는 상기 알고리즘이 적용된 딥러닝 모델을 적용하는 것도 가능할 수 있다.However, this is for explanation of the present embodiment and does not limit the artifact removal method, and it may be possible to apply a deep learning model to which the above algorithm is applied in artifact removal.

한편, 합성 사이노그램에 대한 아티팩트 제거가 완료되면, 사이노그램 차원의 의료영상(30)은 이미지 차원으로 변환될 수 있다(S640). Meanwhile, when artifact removal for the synthesized sinogram is completed, the sinogram-dimensional medical image 30 may be converted into an image dimension (S640).

이때, 처리장치(1000)는 합성 사이노그램에 필터된 역투영 연산을 적용하여 의료영상(30)을 이미지 차원으로 변환한다. 합성 사이노그램 차원으로부터 이미지 차원으로의 변환은 제1 아티팩트 제거모듈(200)에서 수행될 수 있으나, 이를 한정하지는 않는다.At this time, the processing device 1000 converts the medical image 30 into an image dimension by applying a filtered back projection operation to the synthesized sinogram. The conversion from the synthesized sinogram dimension to the image dimension may be performed in the first artifact removal module 200, but is not limited thereto.

이후, 제2 아티팩트 제거모듈(300)은 이미지 차원의 의료영상(30)에 대한 잔여 아티팩트 제거를 수행한다(S650). Then, the second artifact removal module 300 removes residual artifacts from the image-dimensional medical image 30 (S650).

이때, 제2 아티팩트 제거모듈(300)은 제1 아티팩트 제거모듈(200)과 비교할 때에 낮은 보정계수로 이미지 차원의 의료영상(30)에 대한 잔여 아티팩트 제거를 수행한다. 이에, 제2 아티팩트 제거모듈(300)은 의료영상(30)의 왜곡없이 판독영상(50)을 생성할 수 있다. 여기서, 제2 아티팩트 제거모듈(300)은 사전에 보정계수가 설정된 딥러닝 모델을 기반으로 의료영상(30)을 왜곡없이 처리할 수 있다.At this time, the second artifact removal module 300 performs residual artifact removal on the image-dimensional medical image 30 with a correction coefficient lower than that of the first artifact removal module 200 . Accordingly, the second artifact removal module 300 may generate the readout image 50 without distortion of the medical image 30 . Here, the second artifact removal module 300 may process the medical image 30 without distortion based on a deep learning model in which a correction coefficient is set in advance.

이후, 처리장치(1000)는 고화질의 판독영상(50)을 판독의사에게 전달하여, 영상진단이 수행되도록 할 수 있다(S660).Thereafter, the processing device 1000 may transmit the high-quality reading image 50 to the reading doctor so that an image diagnosis may be performed (S660).

이와 같이, 본 발명에 따른 의료영상의 아티팩트 처리장치는 상호 다른 보정계수를 기반으로 사이노그램 차원과 이미지 차원에서 아티팩트를 제거하여 영상의 왜곡없이 고화질의 판독영상을 생성하는 효과가 있다.As described above, the apparatus for processing artifacts of medical images according to the present invention has an effect of generating a high-quality readout image without image distortion by removing artifacts in the sinogram dimension and the image dimension based on mutually different correction coefficients.

또한, 본 발명에 따른 의료영상의 아티팩트 처리장치는 사이노그램 차원에서 아티팩트 제거가 수행된 이미지를 기반으로 딥러닝 모델을 학습한 것에 의해 잔여 아티팩트를 안정적으로 제거하여 고화질의 판독영상을 빠른 시간에 획득하는 효과가 있다.In addition, the apparatus for processing artifacts of medical images according to the present invention reliably removes residual artifacts by learning a deep learning model based on images from which artifact removal has been performed in the sinogram dimension, thereby producing high-quality read images in a short time. has the effect of obtaining it.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.One embodiment of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can improve and change the technical spirit of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and changes will fall within the protection scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.

Claims (18)

의료영상으로부터 선속 경화 현상 아티팩트(Beam Hardening Artifact)를 제거하는 의료영상의 아티팩트 처리장치에 있어서,
상기 의료영상을 수신하여 상기 의료영상을 사이노그램(Sinogram) 차원으로 변환하고, 상기 사이노그램으로부터 아티팩트를 보정하는 제1 아티팩트 제거모듈; 및
상기 아티팩트가 제거된 이미지 차원의 의료영상으로부터 잔여 아티팩트를 보정하여 고화질의 판독영상을 생성하는 제2 아티팩트 제거모듈을 포함하고,
상기 제1 및 제2 아티팩트 제거모듈의 보정계수는 상호 상이하며,
상기 제1 아티팩트 제거모듈은
상기 제2 아티팩트 제거모듈과 비교하여 높은 보정계수로 상기 사이노그램 차원으로부터 상기 아티팩트를 제거하고,
상기 제2 아티팩트 제거모듈은
상기 제1 아티팩트 제거모듈과 비교하여 낮은 보정계수로 상기 이미지 차원으로부터 상기 잔여 아티팩트를 제거하는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리장치.
A medical image artifact processing apparatus for removing beam hardening artifacts from medical images,
a first artifact removal module for receiving the medical image, converting the medical image into a sinogram dimension, and correcting an artifact from the sinogram; and
A second artifact removal module for generating a high-quality readout image by correcting residual artifacts from the image-dimensional medical image from which the artifacts are removed;
The correction coefficients of the first and second artifact removal modules are different from each other,
The first artifact removal module
removing the artifact from the sinogram dimension with a higher correction factor compared to the second artifact removal module;
The second artifact removal module
The artifact processing device for medical images, characterized in that for removing the residual artifact from the image dimension with a correction coefficient lower than that of the first artifact removal module.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 제2 아티팩트 제거모듈은
상기 이미지 차원에서 상기 의료영상의 잔여 아티팩트를 제거하는 딥러닝 모델을 포함하고,
상기 딥러닝 모델은
상기 제1 아티팩트 제거모듈에서 아티팩트 제거가 완료된 의료영상을 기반으로 학습되는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리장치.
According to claim 1,
The second artifact removal module
A deep learning model for removing residual artifacts of the medical image in the image dimension;
The deep learning model is
Artifact processing device for medical images, characterized in that learning is performed based on the medical images for which artifact removal has been completed in the first artifact removal module.
제3 항에 있어서,
상기 딥러닝 모델은
상기 제1 아티팩트 제거모듈에서 아티팩트 제거가 완료된 의료영상과, 상기 잔여 아티팩트가 포함되지 않은 의료영상을 쌍으로 하여 학습되며,
상기 딥러닝 모델의 학습에서는
상기 잔여 아티팩트가 포함되지 않은 의료영상을 기준으로 상기 제1 아티팩트 제거모듈에서 아티팩트 제거가 완료된 의료영상과, 상기 잔여 아티팩트가 포함되지 않은 의료영상의 차이가 최소화되도록 반복 훈련하는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리장치.
According to claim 3,
The deep learning model is
A medical image from which artifact removal has been completed in the first artifact removal module and a medical image that does not include the residual artifact are paired and learned;
In the learning of the deep learning model,
Based on the medical image that does not include the residual artifact, the medical image characterized by repeatedly training to minimize the difference between the medical image for which the artifact removal is completed in the first artifact removal module and the medical image that does not include the residual artifact. Artifact processing unit of .
제1 항에 있어서,
상기 제1 아티팩트 제거모듈은
상기 의료영상의 의료정보를 기반으로 상기 의료영상을 사이노그램 차원으로 변환하고, 사전에 설정된 규칙에 따라 상기 사이노그램 차원으로부터 상기 아티팩트를 제거하는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리장치.
According to claim 1,
The first artifact removal module
An artifact processing device for a medical image, characterized in that the medical image is converted into a sinogram dimension based on medical information of the medical image, and the artifact is removed from the sinogram dimension according to a pre-set rule.
제5 항에 있어서,
상기 제1 아티팩트 제거모듈은
상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램을 사전에 설정된 규칙에 따른 필터커널로 필터링하여 상기 아티팩트를 제거하는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리장치.
According to claim 5,
The first artifact removal module
The artefact processing device of the medical image, characterized in that for removing the artifact by filtering the synthesized sinogram of the medical image with a filter kernel according to a pre-set rule.
제5 항에 있어서,
상기 제1 아티팩트 제거모듈은
상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램에 2차원 푸리에 변환(Fourier Transform)을 적용하여 상기 아티팩트를 제거하는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리장치.
According to claim 5,
The first artifact removal module
The artifact processing apparatus of the medical image, characterized in that for removing the artifact by applying a two-dimensional Fourier transform to the synthesized sinogram of the medical image.
제5 항에 있어서,
상기 제1 아티팩트 제거모듈은
상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램에 2차원 웨이블릿 변환(Wavelet Transform)을 적용하여 상기 아티팩트를 제거하는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리장치.
According to claim 5,
The first artifact removal module
The artifact processing apparatus of the medical image, characterized in that for removing the artifact by applying a two-dimensional wavelet transform to the synthesized sinogram of the medical image.
제5 항에 있어서,
상기 제1 아티팩트 제거모듈은
상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램에 헤시안(Hessian) 행렬의 고유성분 분해를 적용하여 상기 아티팩트를 제거하는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리장치.
According to claim 5,
The first artifact removal module
The artifact processing apparatus of the medical image, characterized in that for removing the artifact by applying eigencomponent decomposition of a Hessian matrix to the synthesized sinogram of the medical image.
의료영상으로부터 선속 경화 현상 아티팩트(Beam Hardening Artifact)를 제거하는 의료영상의 아티팩트 처리방법에 있어서,
상기 의료영상을 수신하여 상기 의료영상을 사이노그램(Sinogram) 차원으로 변환하고, 상기 사이노그램으로부터 아티팩트를 보정하는 아티팩트 제거단계;
상기 아티팩트가 제거된 사이노그램을 이미지 차원으로 변환하는 변환단계; 및
상기 이미지 차원의 의료영상으로부터 잔여 아티팩트를 보정하여 고화질의 판독영상을 생성하는 잔여 아티팩트 제거단계를 포함하고,
상기 아티팩트 제거단계 및 상기 잔여 아티팩트 제거단계에서의 보정 계수는 상호 상이하며,
상기 아티팩트 제거단계에서는
상기 잔여 아티팩트 제거단계와 비교하여 높은 보정계수로 상기 사이노그램 차원으로부터 상기 아티팩트를 제거하고,
상기 잔여 아티팩트 제거단계에서는
상기 아티팩트 제거단계와 비교하여 낮은 보정계수로 상기 이미지 차원으로부터 상기 잔여 아티팩트를 제거하는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리방법.
A method for processing artifacts of medical images to remove beam hardening artifacts from medical images,
an artifact removal step of receiving the medical image, converting the medical image into a sinogram dimension, and correcting an artifact from the sinogram;
a conversion step of converting the artifact-removed sinogram into an image dimension; and
A residual artifact removal step of generating a high-quality readout image by correcting residual artifacts from the image-dimensional medical image;
The correction coefficients in the artifact removal step and the residual artifact removal step are different from each other,
In the artifact removal step,
Eliminate the artifact from the sinogram dimension with a higher correction factor compared to the residual artifact removal step;
In the residual artifact removal step,
A method for processing artifacts in medical images, characterized in that for removing the residual artifacts from the image dimension with a lower correction factor compared to the artifact removal step.
삭제delete 제10 항에 있어서,
상기 잔여 아티팩트 제거단계에서는
상기 이미지 차원에서 상기 의료영상의 잔여 아티팩트를 제거하는 딥러닝 모델이 적용되고,
상기 딥러닝 모델은
상기 아티팩트 제거단계에서 아티팩트 제거가 완료된 의료영상을 기반으로 학습되는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리방법.
According to claim 10,
In the residual artifact removal step,
A deep learning model for removing residual artifacts of the medical image in the image dimension is applied,
The deep learning model is
Artifact processing method of a medical image, characterized in that learning is based on the medical image for which the artifact removal is completed in the artifact removal step.
제12 항에 있어서,
상기 딥러닝 모델은
상기 아티팩트 제거단계에서 아티팩트 제거가 완료된 의료영상과, 상기 잔여 아티팩트가 포함되지 않은 의료영상을 쌍으로 하여 학습되며,
상기 딥러닝 모델의 학습에서는
상기 잔여 아티팩트가 포함회지 않은 의료영상을 기준으로 상기 아티팩트 제거단계에서 아티팩트 제거가 완료된 의료영상과, 상기 잔여 아티팩트가 포함되지 않은 의료영상의 차이가 최소화되도록 반복 훈련하는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리방법.
According to claim 12,
The deep learning model is
In the artifact removal step, a medical image from which artifact removal has been completed and a medical image that does not include the residual artifact are paired and learned;
In the learning of the deep learning model,
Artifacts of medical images, characterized in that for repetitive training to minimize the difference between the medical images from which artifact removal has been completed in the artifact removal step and the medical images without the residual artifacts based on the medical images that do not contain the residual artifacts. processing method.
제10 항에 있어서,
상기 아티팩트 제거단계는
상기 의료영상의 의료정보를 기반으로 상기 의료영상을 합성 사이노그램 차원으로 변환하고, 사전에 설정된 규칙에 따라 상기 사이노그램 차원으로부터 상기 아티팩트를 제거하는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리방법.
According to claim 10,
The artifact removal step is
A method for processing artifacts of a medical image, characterized in that the medical image is converted into a synthesized sinogram dimension based on medical information of the medical image, and the artifact is removed from the sinogram dimension according to a pre-set rule.
제14 항에 있어서,
상기 아티팩트 제거단계는
상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램을 사전에 설정된 규칙에 따른 필터커널로 필터링하여 상기 아티팩트를 제거하는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리방법.
According to claim 14,
The artifact removal step is
The artifact processing method of the medical image, characterized in that for removing the artifact by filtering the synthesized sinogram of the medical image with a filter kernel according to a pre-set rule.
제14 항에 있어서,
상기 아티팩트 제거단계는
상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램을 2차원 푸리에 변환(Fourier Transform)에 적용하여 상기 아티팩트를 제거하는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리방법.
According to claim 14,
The artifact removal step is
The artifact processing method of the medical image, characterized in that for removing the artifact by applying a synthesized sinogram of the medical image to a 2-dimensional Fourier transform.
제14 항에 있어서,
상기 아티팩트 제거단계는
상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램을 2차원 웨이블릿 변환(Wavelet Transform)에 적용하여 상기 아티팩트를 제거하는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리방법.
According to claim 14,
The artifact removal step is
The artifact processing method of the medical image, characterized in that for removing the artifact by applying a synthesized sinogram of the medical image to a two-dimensional wavelet transform.
제14 항에 있어서,
상기 아티팩트 제거단계는
상기 의료영상에 대한 합성 사이노그램을 헤시안(Hessian) 행렬의 고유성분 분해에 적용하여 상기 아티팩트를 제거하는 것을 특징으로 하는 의료영상의 아티팩트 처리방법.
According to claim 14,
The artifact removal step is
The artifact processing method of the medical image, characterized in that for removing the artifact by applying the synthesized sinogram of the medical image to the eigencomponent decomposition of the Hessian matrix.
KR1020220001018A 2022-01-04 2022-01-04 Apparatus and method for processing artifacts in medical images KR102492950B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220001018A KR102492950B1 (en) 2022-01-04 2022-01-04 Apparatus and method for processing artifacts in medical images

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220001018A KR102492950B1 (en) 2022-01-04 2022-01-04 Apparatus and method for processing artifacts in medical images

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102492950B1 true KR102492950B1 (en) 2023-01-31

Family

ID=85108916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220001018A KR102492950B1 (en) 2022-01-04 2022-01-04 Apparatus and method for processing artifacts in medical images

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102492950B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140130784A (en) * 2013-05-02 2014-11-12 한국과학기술원 Apparatus and Method of denoising a noise characteristics in reconstructed image
KR20140134903A (en) 2013-05-15 2014-11-25 세종대학교산학협력단 Method and Apparatus for improving quality of medical image
KR101697501B1 (en) * 2015-07-23 2017-01-18 서울대학교산학협력단 Apparatus and method for denoising of ct image

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140130784A (en) * 2013-05-02 2014-11-12 한국과학기술원 Apparatus and Method of denoising a noise characteristics in reconstructed image
KR20140134903A (en) 2013-05-15 2014-11-25 세종대학교산학협력단 Method and Apparatus for improving quality of medical image
KR101697501B1 (en) * 2015-07-23 2017-01-18 서울대학교산학협력단 Apparatus and method for denoising of ct image

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
T. Bayaraa, 외. A Two-Stage Approach for Beam Hardening Artifact Reduction in Low-Dose Dental CBCT. in IEEE Access, vol. 8, pp. 225981-225994, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.3044981. 2020.12.15. 공개.* *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10068332B2 (en) Processing a computed tomography image to reduce windmill artifacts
US9002134B2 (en) Multi-scale image normalization and enhancement
CN101129266A (en) X-ray image processing system
JPH08329242A (en) Method for enhancement of image quality
US20070058880A1 (en) Method and system for treating noise in a generated image
JP2008167949A (en) Radiographic image processing method and apparatus, and program
US8483470B2 (en) Radiological image area extracting apparatus, radiological image area extraction program, and radiographic apparatus
CN106530236B (en) Medical image processing method and system
CN111353958A (en) Image processing method, device and system
CN109074635B (en) Apparatus and method for denoising vector image
KR102472464B1 (en) Image Processing Method and Image Processing Device using the same
JP6671267B2 (en) Image processing apparatus, method and program
KR102492950B1 (en) Apparatus and method for processing artifacts in medical images
JP5353876B2 (en) Image processing device
CN111127371A (en) Image enhancement parameter automatic optimization method, storage medium and X-ray scanning device
KR20200083122A (en) Low Dose Cone Beam Computed Tomography Imaging System Using Total Variation Denoising Technique
KR102486818B1 (en) Motion compensation processing apparatus and method of medical images
CN113658317B (en) Method and device for processing continuous shooting image of electron microscope
CN114255176A (en) Method and device for image denoising, control device and imaging system
KR102492949B1 (en) Processing apparatus and method for medical image
CN113570586A (en) Method and device for creating and processing CT image of neural network system
Sun et al. Improving medical CT Image blind restoration algorithm based on dictionary learning by alternating direction method of multipliers
CN113160080B (en) CR image noise reduction method, device, equipment and medium
Zubair et al. Enhancing Low-Dose CT Image Quality Through Deep Learning: A DoG-Sharpened U-Net Approach With Attention Mechanism
CN111067561B (en) Energy spectrum CT substance decomposition method and device, CT equipment and CT system

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant