KR102590461B1 - Method and apparatus for decomposing multi-material based on dual-energy technique - Google Patents

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Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법 및 장치는, 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 2개의 물질만이 아닌 3개 이상의 물질을 분리하여 영상화함으로써 부가적인 정보 제공을 통한 진단 및 검사의 정확도를 향상시킬 수 있고, 영상 열화를 보정하는 과정과 가장 밀도가 높은 물질의 영향을 제거하는 과정을 통해 보다 정확한 물질 분리를 수행할 수 있다.The dual energy technique-based multi-substance separation method and device according to a preferred embodiment of the present invention separates and images not only two substances but three or more substances from the dual energy image of the object, thereby providing additional information for diagnosis and testing. Accuracy can be improved, and more accurate material separation can be performed through the process of correcting image deterioration and removing the influence of the densest material.

Description

이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법 및 장치{Method and apparatus for decomposing multi-material based on dual-energy technique}{Method and apparatus for decomposing multi-material based on dual-energy technique}

본 발명은 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물질을 분리하는, 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and device for separating multiple materials based on dual energy technology, and more specifically, to a method and device for separating materials.

일반적인 디지털 방사선 촬영(digital radiography, DR) 영상의 경우 3차원의 물체 내부를 통과하여 감약된 방사선 정보가 2차원의 디텍터로 감지되어 영상화 하는 작업으로, 감약의 정도가 다르게 나타나는 성질을 이용하여 물체 내부 장기 및 물질이 구분된 영상이 나타난다. 이때, 방사선이 통과하는 경로에 다양한 물질이 위치하면서 복합적인 감약이 일어나게 되고, 감약이 작은 물질들(예컨대, 연조직 등)의 경우 낮은 대조도로 인해 다른 물체와 구별하기가 어렵다는 단점이 있다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 연구자들은 연부조직만 분리된 영상을 만들고자 하였으며 그중에서 두 가지 다른 에너지를 가지는 방사선의 감약 차이를 이용하여 영상에서 밀도가 높은 물질과 밀도가 낮은 물질의 신호를 감쇄시키거나 증폭시켜 제거함으로써 영상의 물질 구분력을 증가시키는 이중 에너지 기법을 연구 중에 있다.In the case of general digital radiography (DR) imaging, the attenuated radiation information passing through the inside of a three-dimensional object is detected by a two-dimensional detector and imaged. The property of showing different degrees of attenuation is used to capture the inside of the object. An image with organs and substances separated appears. At this time, complex attenuation occurs as various materials are located in the path through which the radiation passes, and materials with small attenuation (e.g., soft tissue, etc.) have the disadvantage of being difficult to distinguish from other objects due to low contrast. To overcome this problem, researchers attempted to create images in which only soft tissue was separated, using the difference in attenuation of radiation with two different energies to attenuate the signals of high-density and low-density materials in the image. We are currently researching a dual energy technique that increases the ability to distinguish between materials in an image by amplifying or removing them.

이중 에너지 기법을 사용한 경우 기존 디지털 방사선 촬영(DR) 영상에 비해 물질 구분력이 향상되는 것을 확인할 수 있다. 특히 고밀도 물질(예컨대, 뼈 등) 뒤에 숨겨져 식별하기 어려운 병변이나 이물질의 경우 이중 에너지 기법을 사용하여 물질 대조도를 증가시킴으로서 진단 정확성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.When using the dual energy technique, it can be seen that the ability to distinguish substances is improved compared to existing digital radiography (DR) images. In particular, in the case of lesions or foreign substances that are difficult to identify hidden behind high-density materials (e.g., bone, etc.), diagnostic accuracy can be confirmed to be improved by increasing material contrast using dual energy techniques.

하지만, 기존 이중 에너지 방법의 경우 이중 촬영 및 양자 노이즈 보상을 위한 과선량 조사에 따른 환자 피폭선량 증가와 이중 촬영 시 발생되는 모션블러로 인한 영상 왜곡은 큰 문제점이다.However, in the case of the existing dual energy method, the increase in patient radiation dose due to excessive dose irradiation for double imaging and quantum noise compensation and image distortion due to motion blur generated during dual imaging are major problems.

최근, 이중 에너지 엑스선 흡수법(dual energy x-ray absorptiometry, DEXA) 등과 같은 광자 계수 검출기 기반 영상 장치의 보급화를 통해 위의 문제점을 극복할 수 있으며, 3차원 영상에서 기존 두 가지의 물질을 분리하는 것을 넘어서 세가지 이상의 물질을 분리하고자 하는 연구가 진행중이다.Recently, the above problems can be overcome through the popularization of photon counting detector-based imaging devices such as dual energy x-ray absorptiometry (DEXA), and the separation of two existing materials in 3D images Beyond this, research is underway to separate three or more substances.

본 발명이 이루고자 하는 목적은, 영상 열화를 보정하는 과정과 가장 밀도가 높은 물질의 영향을 제거하는 과정을 통해, 이중 에너지 기법을 기반으로 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 다중 물질을 분리하여 물질별 영상을 획득하는, 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.The purpose of the present invention is to separate multiple substances from the dual energy image of the object based on the dual energy technique, through a process of correcting image deterioration and removing the influence of the densest substance, to produce images for each substance. The aim is to provide a dual energy technique-based multi-material separation method and device.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other unspecified objects of the present invention can be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and its effects.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법은, 대상체에 대한 이중 에너지 영상을 획득하는 단계; 상기 대상체의 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정하여 복원 이중 에너지 영상을 획득하는 단계; 분리하고자 하는 복수개의 물질 중 가장 밀도가 높은 물질에 대응되는 두께-강도 룩업 테이블(look-up table)을 기반으로 상기 대상체의 복원 이중 에너지 영상으로부터 가장 밀도가 높은 물질에 대응되는 고밀도 물질 영상을 획득하는 단계; 미리 학습된 이미지 변환 모델을 이용하여 상기 고밀도 물질 영상에 대응되는 가중치 맵 영상을 획득하는 단계; 상기 대상체의 복원 이중 에너지 영상 및 상기 가중치 맵 영상을 기반으로 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상을 획득하는 단계; 및 분리하고자 하는 복수개의 물질 중 상기 가장 밀도가 높은 물질을 제외한 나머지 물질에 대응되는 교정용 팬텀을 통해 획득한 물질별 두께-강도 룩업 테이블(look-up table)을 기반으로, 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로부터 상기 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득하는 단계;를 포함한다.A dual energy technique-based multiple material separation method according to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object includes the steps of acquiring a dual energy image of an object; Obtaining a restored dual energy image by correcting image deterioration of the dual energy image of the object; Obtain a high-density material image corresponding to the densest material from the reconstructed dual energy image of the object based on a thickness-intensity look-up table corresponding to the densest material among the plurality of materials to be separated. steps; Obtaining a weight map image corresponding to the high-density material image using a pre-learned image transformation model; acquiring a high-density material-removed dual-energy image based on the reconstructed dual-energy image of the object and the weight map image; and removal of the high-density material based on a thickness-strength look-up table for each material obtained through a calibration phantom corresponding to the remaining materials excluding the highest density material among the plurality of materials to be separated. and obtaining a material image for each of the remaining materials from the energy image.

여기서, 상기 두께-강도 룩업 테이블은, 상기 교정용 팬텀의 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정하여 획득한 복원 이중 에너지 영상 및 상기 교정용 팬텀에 대응되는 물질의 두께를 기반으로 획득되며, 상기 교정용 팬텀에 대응되는 이중 에너지 영상의 영상 열화 보정과 상기 대상체에 대응되는 이중 에너지 영상의 영상 열화 보정은 서로 동일한 영상 열화 보정 방법을 이용할 수 있다.Here, the thickness-intensity lookup table is obtained based on the restored dual energy image obtained by correcting image deterioration of the dual energy image of the calibration phantom and the thickness of the material corresponding to the calibration phantom, The same image deterioration correction method may be used to correct image deterioration of a dual energy image corresponding to a phantom and to correct image deterioration of a dual energy image corresponding to the object.

여기서, 상기 가중치 맵 영상 획득 단계는, 상기 고밀도 물질 영상을 상기 미리 학습된 이미지 변환 모델에 입력하고, 상기 미리 학습된 이미지 변환 모델로부터 출력되는 제1 에너지에 대한 제1 가중치 맵 영상과 제2 에너지에 대한 제2 가중치 맵 영상을 통해, 상기 고밀도 물질 영상에 대응되는 상기 가중치 맵 영상을 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, in the step of acquiring the weight map image, the high-density material image is input to the pre-learned image conversion model, and a first weight map image and a second energy for the first energy output from the pre-learned image conversion model are obtained. The weight map image corresponding to the high-density material image may be obtained through a second weight map image for .

여기서, 실제 환자의 컴퓨터 단층 촬영(Computed Tomography, CT) 영상을 포함하는 학습 데이터를 이용하여 상기 이미지 변환 모델을 학습하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Here, the method may further include learning the image conversion model using learning data including computed tomography (CT) images of actual patients.

여기서, 상기 이미지 변환 모델 학습 단계는, 상기 학습 데이터에 포함된 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상 각각에 대하여, 상기 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상을 이용하여 상기 제1 에너지에 대한 제1 방사선 영상(Digitally Reconstructed Radiography, DRR)과 상기 제2 에너지에 대한 제2 방사선 영상(DRR)을 획득하고, 상기 가장 밀도가 높은 물질에 대응되는 두께-강도 룩업 테이블을 기반으로 상기 제1 방사선 영상(DRR)과 상기 제2 방사선 영상(DRR)을 이용하여 고밀도 물질 학습 영상을 획득하고, 상기 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상을 이용하여 상기 가장 밀도가 높은 물질이 제거된 상기 제1 에너지에 대한 제1 고밀도 물질 제거 방사선 영상과 상기 제2 에너지에 대한 제2 고밀도 물질 제거 방사선 영상을 획득하며, 상기 제1 방사선 영상(DRR)과 상기 제1 고밀도 물질 제거 방사선 영상을 이용하여 상기 제1 에너지에 대한 제1 고밀도 물질 영상을 획득하고, 상기 제2 방사선 영상(DRR)과 상기 제2 고밀도 물질 제거 방사선 영상을 이용하여 상기 제2 에너지에 대한 제2 고밀도 물질 영상을 획득하며, 상기 고밀도 물질 학습 영상과 상기 제1 고밀도 물질 영상을 이용하여 상기 제1 에너지에 대한 제1 가중치 맵 학습 영상을 획득하고, 상기 고밀도 물질 학습 영상과 상기 제2 고밀도 물질 영상을 이용하여 상기 제2 에너지에 대한 제2 가중치 맵 학습 영상을 획득하며, 상기 학습 데이터에 포함된 상기 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상 각각에 대해 획득한 상기 고밀도 물질 학습 영상, 상기 제1 가중치 맵 학습 영상 및 상기 제2 가중치 맵 학습 영상을 기반으로, 상기 고밀도 물질 학습 영상을 입력 데이터로 하고, 상기 제1 가중치 맵 학습 영상과 상기 제2 가중치 맵 학습 영상을 정답 레이블(label)로 하여, 상기 이미지 변환 모델을 학습하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, in the image conversion model learning step, for each computed tomography (CT) image included in the learning data, a first radiation image (digitally) for the first energy is generated using the computed tomography (CT) image. Reconstructed Radiography (DRR) and a second radiation image (DRR) for the second energy are acquired, and the first radiation image (DRR) and the second radiation image (DRR) are obtained based on a thickness-intensity lookup table corresponding to the densest material. A high-density material learning image is acquired using a second radiation image (DRR), and a first high-density material removal radiation for the first energy from which the densest material is removed using the computed tomography (CT) image. Obtaining an image and a second high-density material removal radiation image for the second energy, and using the first radiation image (DRR) and the first high-density material removal radiation image to obtain a first high-density material removal radiation image for the first energy Obtain a second high-density material image for the second energy using the second radiation image (DRR) and the second high-density material removal radiation image, and obtain the high-density material learning image and the first high-density material. Obtaining a first weight map learning image for the first energy using an image, and obtaining a second weight map learning image for the second energy using the high-density material learning image and the second high-density material image; , Based on the high-density material learning image, the first weight map learning image, and the second weight map learning image obtained for each of the computed tomography (CT) images included in the learning data, the high-density material learning image may be used as input data, and the image transformation model may be learned using the first weight map learning image and the second weight map learning image as correct answer labels.

여기서, 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상 획득 단계는, 상기 대상체의 복원 이중 에너지 영상 중 상기 제1 에너지에 대한 제1 복원 이중 에너지 영상으로부터 상기 제1 가중치 맵 영상을 이용하여 상기 제1 에너지에 대한 제1 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상을 획득하고, 상기 대상체의 복원 이중 에너지 영상 중 상기 제2 에너지에 대한 제2 복원 이중 에너지 영상으로부터 상기 제2 가중치 맵 영상을 이용하여 상기 제2 에너지에 대한 제2 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상을 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, the step of acquiring the high-density material removal dual energy image includes using the first weight map image from the first reconstructed dual energy image for the first energy among the reconstructed dual energy images of the object. 1 Obtain a high-density material-removed dual energy image, and obtain a second high-density map image for the second energy using the second weight map image from the second reconstructed dual energy image for the second energy among the reconstructed dual energy images of the object. Material removal can be achieved by acquiring dual energy images.

여기서, 상기 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상 획득 단계는, 상기 나머지 물질에 대응되는 물질별 두께-강도 룩업 테이블을 기반으로, 상기 제1 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상과 상기 제2 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상을 이용하여 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로부터 상기 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, the step of acquiring a material image for each of the remaining materials is based on a thickness-intensity lookup table for each material corresponding to the remaining materials, and the first high-density material removal dual energy image and the second high-density material removal dual energy image. It can be achieved by obtaining a material image for each of the remaining materials from the high-density material removal dual energy image.

여기서, 상기 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상 획득 단계는, 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로부터 분리하고자 하는 상기 나머지 물질의 밀도가 높은 물질에서 낮은 물질의 순서에 따라, 대상 물질에 대응되는 두께-강도 룩업 테이블을 기반으로 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로부터 대상 물질 분리 영상을 획득하고, 상기 대상 물질 분리 영상을 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상에서 제거하며, 상기 대상 물질 분리 영상이 제거된 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로 다음 물질 분리를 수행하는 과정을, 반복적으로 수행하여 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로부터 상기 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, the step of acquiring a material image for each of the remaining materials includes a thickness-intensity lookup corresponding to the target material in the order of materials from high density to low density of the remaining materials to be separated from the high-density material removal dual energy image. Based on the table, a target material separation image is obtained from the high-density material removal dual energy image, the target material separation image is removed from the high-density material removal dual energy image, and the high-density material removal dual energy image from which the target material separation image is removed is obtained. The process of performing the next material separation using the energy image may be repeatedly performed to obtain a material image for each of the remaining materials from the high-density material removal dual energy image.

여기서, 상기 교정용 팬텀은, 분리하고자 하는 물질이 n개인 경우, n개의 물질 중 가장 밀도가 낮은 물질인 제1 물질과 나머지 물질 중 하나인 제2 물질의 조합으로 이루어지는 n-1개의 서브 팬텀을 포함하며, 상기 서브 팬텀은, 상기 제1 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제1 서브 팬텀 및 상기 제1 서브 팬텀의 일면에 위치하고 상기 제2 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제2 서브 팬텀을 포함할 수 있다.Here, when the number of materials to be separated is n, the calibration phantom is n-1 sub-phantoms composed of a combination of a first material, which is the lowest density material among the n materials, and a second material, which is one of the remaining materials. The sub-phantom may include a first sub-phantom made of the first material in a stepped form and a second sub-phantom located on one side of the first sub-phantom and made of the second material in a stepped form.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장되어 상기한 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법 중 어느 하나를 컴퓨터에서 실행시킨다.A computer program according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above technical problem is stored in a computer-readable storage medium and executes any one of the above-described dual energy technique-based multi-material separation methods on a computer.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치는, 이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리하는 다중 물질 분리 장치로서, 이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리하기 위한 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 프로그램에 따라 이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리하기 위한 동작을 수행하는 하나 이상의 프로세서;를 포함하고, 상기 프로세서는, 대상체에 대한 이중 에너지 영상을 획득하고, 상기 대상체의 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정하여 복원 이중 에너지 영상을 획득하며, 분리하고자 하는 복수개의 물질 중 가장 밀도가 높은 물질에 대응되는 두께-강도 룩업 테이블(look-up table)을 기반으로 상기 대상체의 복원 이중 에너지 영상으로부터 가장 밀도가 높은 물질에 대응되는 고밀도 물질 영상을 획득하고, 미리 학습된 이미지 변환 모델을 이용하여 상기 고밀도 물질 영상에 대응되는 가중치 맵 영상을 획득하며, 상기 대상체의 복원 이중 에너지 영상 및 상기 가중치 맵 영상을 기반으로 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상을 획득하고, 분리하고자 하는 복수개의 물질 중 상기 가장 밀도가 높은 물질을 제외한 나머지 물질에 대응되는 교정용 팬텀을 통해 획득한 물질별 두께-강도 룩업 테이블(look-up table)을 기반으로, 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로부터 상기 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득한다.The dual energy technique-based multi-material separation device according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object is a multi-material separation device that separates multiple substances based on the dual energy technique. memory for storing one or more programs to separate; and one or more processors that perform an operation to separate multiple substances based on a dual energy technique according to the one or more programs stored in the memory, wherein the processor acquires a dual energy image of the object, and A restored dual energy image is acquired by correcting image deterioration of the dual energy image of the object, and the object is separated based on a thickness-intensity look-up table corresponding to the material with the highest density among the plurality of materials to be separated. Obtain a high-density material image corresponding to the densest material from the reconstructed dual energy image, obtain a weight map image corresponding to the high-density material image using a pre-learned image transformation model, and reconstruct the dual energy of the object. Based on the image and the weight map image, a dual energy image of high-density material removal is obtained, and the thickness of each material is obtained through a calibration phantom corresponding to the remaining materials excluding the highest density material among the plurality of materials to be separated- Based on an intensity look-up table, a material image for each of the remaining materials is obtained from the high-density material removal dual energy image.

여기서, 상기 두께-강도 룩업 테이블은, 상기 교정용 팬텀의 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정하여 획득한 복원 이중 에너지 영상 및 상기 교정용 팬텀에 대응되는 물질의 두께를 기반으로 획득되며, 상기 교정용 팬텀에 대응되는 이중 에너지 영상의 영상 열화 보정과 상기 대상체에 대응되는 이중 에너지 영상의 영상 열화 보정은 서로 동일한 영상 열화 보정 방법을 이용할 수 있다.Here, the thickness-intensity lookup table is obtained based on the restored dual energy image obtained by correcting image deterioration of the dual energy image of the calibration phantom and the thickness of the material corresponding to the calibration phantom, The same image deterioration correction method may be used to correct image deterioration of a dual energy image corresponding to a phantom and to correct image deterioration of a dual energy image corresponding to the object.

여기서, 상기 프로세서는, 상기 고밀도 물질 영상을 상기 미리 학습된 이미지 변환 모델에 입력하고, 상기 미리 학습된 이미지 변환 모델로부터 출력되는 제1 에너지에 대한 제1 가중치 맵 영상과 제2 에너지에 대한 제2 가중치 맵 영상을 통해, 상기 고밀도 물질 영상에 대응되는 상기 가중치 맵 영상을 획득할 수 있다.Here, the processor inputs the high-density material image into the pre-learned image transformation model, and outputs a first weight map image for the first energy and a second weight map image for the second energy output from the pre-learned image transformation model. Through the weight map image, the weight map image corresponding to the high-density material image can be obtained.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법 및 장치에 의하면, 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 2개의 물질만이 아닌 3개 이상의 물질을 분리하여 영상화함으로써, 부가적인 정보 제공을 통한 진단 및 검사의 정확도를 향상시킬 수 있다.According to the dual energy technique-based multi-substance separation method and device according to a preferred embodiment of the present invention, diagnosis is provided by providing additional information by separating and imaging not only two substances but three or more substances from the dual energy image of the object. And the accuracy of inspection can be improved.

또한, 영상 열화를 보정하는 과정과 가장 밀도가 높은 물질의 영향을 제거하는 과정을 통해, 보다 정확한 물질 분리를 수행할 수 있다.In addition, more accurate material separation can be performed through a process of correcting image deterioration and removing the influence of the densest material.

또한, 본 발명은 기존 3차원 영상 기반 방법에 비해 빠른 촬영 시간으로 환자의 편의성 증대를 기대할 수 있으며, 환자가 받는 피폭선량을 저감시킬 수 있다.In addition, the present invention can be expected to increase patient convenience with a faster imaging time compared to existing 3D image-based methods, and can reduce the radiation dose received by patients.

또한, 본 발명은 엑스선 파노라마 촬영 기기, 디지털 단층 영상 합성 기기(digital tomosynthesis), 단일 광자 방출 컴퓨터 단층 촬영 기기(single-photon emission computed tomography), 양전자 방출 단층 촬영 기기(positron emission tomography) 등과 같은 다양한 방사선 영상 기기에 적용할 수 있다.In addition, the present invention relates to various radiological imaging devices such as X-ray panoramic imaging equipment, digital tomosynthesis, single-photon emission computed tomography, and positron emission tomography. It can be applied to video equipment.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법을 설명하기 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교정용 팬텀의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 두께-강도 룩업 테이블의 획득 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시한 두께-강도 룩업 테이블의 획득 과정의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 변환 모델의 학습 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시한 고밀도 물질 학습 영상의 획득 과정의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 6에 도시한 가중치 맵 학습 영상의 획득 과정의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 과정의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대상체의 이중 에너지 영상의 일례를 설명하기 위한 도면으로, 도 10의 (a)는 시뮬레이션 기반 수학적 대상체 정보를 나타내고, 도 10의 (b)는 도 10의 (a)에 따른 대상체의 이중 에너지 영상을 나타낸다.
도 11은 도 10에 도시한 대상체의 이중 에너지 영상에 대응되는 가중치 맵 영상을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 10에 도시한 대상체의 이중 에너지 영상에서 다중 물질 분리를 수행한 결과를 나타내는 도면이다.
Figure 1 is a block diagram illustrating a dual energy technique-based multi-material separation device according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flowchart illustrating a dual energy technique-based multi-material separation method according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram for explaining an example of a calibration phantom according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram for explaining the process of obtaining a thickness-strength lookup table according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the acquisition process of the thickness-strength lookup table shown in FIG. 4.
Figure 6 is a diagram for explaining the learning process of an image conversion model according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of the acquisition process of the high-density material learning image shown in FIG. 6.
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of the acquisition process of the weight map learning image shown in FIG. 6.
Figure 9 is a diagram illustrating an example of a dual energy technique-based multi-material separation process according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a dual energy image of an object according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 10(a) represents simulation-based mathematical object information, and FIG. 10(b) represents the image of FIG. 10. Shows a dual energy image of the object according to (a).
FIG. 11 is a diagram showing a weight map image corresponding to the dual energy image of the object shown in FIG. 10.
FIG. 12 is a diagram showing the results of performing multi-material separation on the dual energy image of the object shown in FIG. 10.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to provide a general understanding of the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those with knowledge of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings that can be commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.

본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예컨대, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.In this specification, terms such as “first” and “second” are used to distinguish one component from another component, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.

본 명세서에서 각 단계들에 있어 식별부호(예컨대, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In this specification, identification codes (e.g., a, b, c, etc.) for each step are used for convenience of explanation. The identification codes do not describe the order of each step, and each step is clearly ordered in a specific order in context. Unless specified, it may occur differently from the specified order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the opposite order.

본 명세서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예컨대, 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성 요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this specification, expressions such as “have,” “may have,” “includes,” or “may include” indicate the presence of the corresponding feature (e.g., a numerical value, function, operation, or component such as a part). indicates, does not rule out the presence of additional features.

이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법 및 장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the dual energy technique-based multi-material separation method and device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치에 대하여 설명한다.First, a multi-material separation device based on dual energy technology according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.Figure 1 is a block diagram illustrating a dual energy technique-based multi-material separation device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치(이하 '다중 물질 분리 장치'라 한다)(100)는 영상 열화를 보정하는 과정과 가장 밀도가 높은 물질의 영향을 제거하는 과정을 통해, 이중 에너지 기법을 기반으로 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 다중 물질을 분리하여 물질별 영상을 획득할 수 있다.Referring to FIG. 1, a dual energy technique-based multi-material separation device (hereinafter referred to as 'multi-material separation device') 100 according to a preferred embodiment of the present invention includes a process of correcting image deterioration and separation of the highest density material. Through the process of removing the influence, multiple substances can be separated from the dual energy image of the object based on the dual energy technique, and images for each substance can be obtained.

여기서, 이중 에너지 영상은 대상체에 30 keV ~ 60 keV의 저 에너지 방사선을 조사하여 획득한 저 에너지 영상과, 대상체에 80 keV ~ 144 keV의 고 에너지 방사선을 조사하여 획득한 고 에너지 영상을 말한다.Here, the dual energy image refers to a low-energy image obtained by irradiating low-energy radiation of 30 keV to 60 keV to the object and a high-energy image obtained by irradiating high-energy radiation of 80 keV to 144 keV to the object.

즉, 본 발명은 엑스선 및 감마선을 이용한 디지털 방사선 촬영(digital radiography, DR) 및 이중 에너지 엑스선 흡수법(dual energy x-ray absorptiometry, DEXA) 영상 시스템에서, 이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리함으로써, 기존 이중 에너지 기법과 동일한 조건에서 더 많은 물질의 정보를 획득함으로써, 진단 및 검사의 정확도를 향상시킬 수 있다.That is, the present invention is a digital radiography (DR) and dual energy x-ray absorptiometry (DEXA) imaging system using X-rays and gamma rays, by separating multiple substances based on a dual energy technique. , the accuracy of diagnosis and testing can be improved by obtaining more material information under the same conditions as the existing dual energy technique.

이를 위해, 다중 물질 분리 장치(100)는 하나 이상의 프로세서(110), 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130) 및 통신 버스(150)를 포함할 수 있다.To this end, the multi-material separation device 100 may include one or more processors 110, a computer-readable storage medium 130, and a communication bus 150.

프로세서(110)는 다중 물질 분리 장치(100)가 동작하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 프로세서(110)는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)에 저장된 하나 이상의 프로그램(131)을 실행할 수 있다. 하나 이상의 프로그램(131)은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(110)에 의해 실행되는 경우 다중 물질 분리 장치(100)로 하여금 이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리하기 위한 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.The processor 110 may control the multi-material separation device 100 to operate. For example, the processor 110 may execute one or more programs 131 stored in the computer-readable storage medium 130. One or more programs 131 may include one or more computer-executable instructions, which, when executed by the processor 110, cause the multi-material separation device 100 to separate multiple materials based on a dual energy technique. It may be configured to perform an operation to separate.

컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)는 이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리하기 위한 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)에 저장된 프로그램(131)은 프로세서(110)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 다중 물질 분리 장치(100)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.The computer-readable storage medium 130 is configured to store computer-executable instructions, program code, program data, and/or other suitable forms of information for separating multiple substances based on dual energy techniques. The program 131 stored in the computer-readable storage medium 130 includes a set of instructions executable by the processor 110. In one embodiment, computer-readable storage medium 130 includes memory (volatile memory, such as random access memory, non-volatile memory, or an appropriate combination thereof), one or more magnetic disk storage devices, optical disk storage devices, flash It may be memory devices, another form of storage medium that can be accessed by the multi-material separation device 100 and store desired information, or a suitable combination thereof.

통신 버스(150)는 프로세서(110), 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)를 포함하여 다중 물질 분리 장치(100)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.Communication bus 150 interconnects various other components of multi-material separation device 100, including processor 110 and computer-readable storage medium 130.

다중 물질 분리 장치(100)는 또한 하나 이상의 입출력 장치를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(170) 및 하나 이상의 통신 인터페이스(190)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(170) 및 통신 인터페이스(190)는 통신 버스(150)에 연결된다. 입출력 장치(도시하지 않음)는 입출력 인터페이스(170)를 통해 다중 물질 분리 장치(100)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다.The multi-material separation device 100 may also include one or more input/output interfaces 170 and one or more communication interfaces 190 that provide an interface for one or more input/output devices. The input/output interface 170 and communication interface 190 are connected to the communication bus 150. Input/output devices (not shown) may be connected to other components of the multi-material separation device 100 via input/output interface 170.

그러면, 도 2 내지 도 8를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법에 대하여 설명한다.Then, a multi-material separation method based on dual energy technique according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 8.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법을 설명하기 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교정용 팬텀의 일례를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 두께-강도 룩업 테이블의 획득 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시한 두께-강도 룩업 테이블의 획득 과정의 일례를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 변환 모델의 학습 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 6에 도시한 고밀도 물질 학습 영상의 획득 과정의 일례를 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 도 6에 도시한 가중치 맵 학습 영상의 획득 과정의 일례를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a multi-material separation method based on dual energy technique according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a calibration phantom according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram for explaining the acquisition process of the thickness-strength lookup table according to a preferred embodiment of the present invention, and Figure 5 is a diagram for explaining an example of the acquisition process for the thickness-strength lookup table shown in Figure 4. 6 is a diagram illustrating the learning process of the image conversion model according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the acquisition process of the high-density material learning image shown in FIG. 6, and FIG. 8 is This is a diagram to explain an example of the acquisition process of the weight map learning image shown in FIG. 6.

도 2를 참조하면, 다중 물질 분리 장치(100)의 프로세서(110)는 교정용 팬텀을 이용하여 물질별 두께-강도 룩업 테이블(look-up table)을 획득할 수 있다(S110).Referring to FIG. 2, the processor 110 of the multi-material separation device 100 may obtain a thickness-strength look-up table for each material using a calibration phantom (S110).

여기서, 두께-강도 룩업 테이블은 교정용 팬텀의 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정하여 획득한 복원 이중 에너지 영상 및 교정용 팬텀에 대응되는 물질의 두께를 기반으로 획득될 수 있다.Here, the thickness-intensity lookup table can be obtained based on the restored dual energy image obtained by correcting image deterioration of the dual energy image of the calibration phantom and the thickness of the material corresponding to the calibration phantom.

그리고, 교정용 팬텀은 분리하고자 하는 물질(또는 분리하고자 하는 물질과 유사한 선형 감약 계수값을 가지는 물질)로 이루어지는 계단식 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 교정용 팬텀은 두께가 서로 상이한 영역들의 조합으로 이루어지도록 계단식 형상으로 이루어질 수 있다.In addition, the calibration phantom may be formed in a stepped form made of the material to be separated (or a material having a linear attenuation coefficient similar to the material to be separated). That is, the calibration phantom may be formed in a stepped shape so that it is made up of a combination of areas with different thicknesses.

이때, 교정용 팬텀은 분리하고자 하는 물질이 n개인 경우, n개의 물질 중 가장 밀도가 낮은 물질인 제1 물질과 나머지 물질 중 하나인 제2 물질의 조합으로 이루어지는 n-1개의 서브 팬텀을 포함할 수 있다.At this time, when the number of materials to be separated is n, the calibration phantom will include n-1 sub-phantoms composed of a combination of a first material, which is the lowest density material among the n materials, and a second material, which is one of the remaining materials. You can.

이때, 하나의 서브 팬텀은 도 3에 도시된 바와 같이 제1 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제1 서브 팬텀 및 제1 서브 팬텀의 일면에 위치하고 제2 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제2 서브 팬텀을 포함할 수 있다. 이때, 제1 서브 팬텀과 제2 서브 팬텀은 제1 서브 팬텀의 계단 방향(즉, 제1 물질의 두께가 상이해 지는 방향)과 제2 서브 팬텀의 계단 방향(즉, 제2 물질의 두께가 상이해 지는 방향)이 서로 직교하도록 배치될 수 있다. 이와 같은 서브 팬텀에 방사선을 조사하여 이중 에너지 영상(제1 이중 에너지 영상 및 제2 이중 에너지 영상)을 획득할 수 있다.At this time, as shown in FIG. 3, one sub-phantom may include a first sub-phantom made of a first material in a stepped form and a second sub-phantom located on one side of the first sub-phantom and made of a second material in a stepped form. You can. At this time, the first sub-phantom and the second sub-phantom are divided into the step direction of the first sub-phantom (i.e., the direction in which the thickness of the first material is different) and the step direction of the second sub-phantom (i.e., the direction in which the thickness of the second material is different). Different directions) may be arranged to be orthogonal to each other. By irradiating radiation to such a sub-phantom, a dual energy image (a first dual energy image and a second dual energy image) can be obtained.

보다 자세히 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 프로세서(110)는 분리하고자 하는 복수개의 물질에 대응되는 교정용 팬텀에 포함된 각각의 서브 팬텀을 통해 두께-강도 룩업 테이블을 획득할 수 있다.In more detail, as shown in FIG. 4, the processor 110 may obtain a thickness-strength lookup table through each sub-phantom included in the calibration phantom corresponding to the plurality of materials to be separated.

즉, 프로세서(110)는 서브 팬텀에 대한 이중 에너지 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 이중 에너지 영상은 제1 에너지(30 keV ~ 60 keV의 저 에너지)에 대한 제1 이중 에너지 영상 및 제2 에너지(80 keV ~ 144 keV의 고 에너지)에 대한 제2 이중 에너지 영상을 포함할 수 있다.That is, the processor 110 can acquire a dual energy image for the sub-phantom. Here, the dual energy image may include a first dual energy image for a first energy (low energy of 30 keV to 60 keV) and a second dual energy image for a second energy (high energy of 80 keV to 144 keV). You can.

그리고, 프로세서(110)는 이중 에너지 영상(제1 이중 에너지 영상 및 제2 이중 에너지 영상)의 영상 열화를 보정하여 복원 이중 에너지 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 복원 이중 에너지 영상은 제1 에너지에 대한 제1 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정하여 획득한 제1 복원 이중 에너지 영상 및 제2 에너지에 대한 제2 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정하여 획득한 제2 복원 이중 에너지 영상을 포함할 수 있다.Additionally, the processor 110 may obtain a restored dual energy image by correcting image deterioration of the dual energy image (the first dual energy image and the second dual energy image). Here, the restored dual energy image is a first restored dual energy image obtained by correcting image deterioration of the first dual energy image for the first energy and a restored dual energy image obtained by correcting the image deterioration of the second dual energy image for the second energy. It may include a second reconstructed dual energy image.

일반적으로 방사선 영상은 산란, 노이즈와 같은 영상 열화가 발생되며, D = I + S + N으로 모델링할 수 있다. 여기서, D는 획득한 이중 에너지 영상을 나타내고, I는 이상적인 이중 에너지 영상을 나타내며, S는 산란선 성분이 포함된 영상을 나타내고, N은 노이즈 성분이 포함된 영상을 나타낸다. 산란선의 경우 하드웨어적인 방법(Grid technique, Air-gap technique, Narrow-detector technique 등), 소프트웨어적인 방법(Hybrid-cassette technique, De-convolution technique, Prior-information technique 등) 또는 하드웨어적인 방법과 소프트웨어적인 방법을 혼합한 형태의 방법(T. Kawamura et al, Improvement in image quality and workflow of x-ray examinations using a new image processing method, "virtual grid technology", FUJIFLIM RESEARCH & DEVELOPMENT, 60, 2015, 21-27 참고)을 통해 산란선의 영향을 제거할 수 있다. 노이즈의 경우 소프트웨어적인 방법(mean filter, average filter, wiener filter, moving average filter, median filter 등을 이용한 Filtering technique, Domain transformation technique, machine learning, deep learning 등을 이용한 Prior-information technique 등)을 통해 노이즈의 영향을 제거할 수 있다. 본 발명에 따른 이중 에너지 영상의 영상 열화는 종래의 다양한 기법을 통해 수행될 수 있으며, 특정 기법에 한정되지는 않는다. 다만, 본 발명에 따른 교정용 팬텀에 대응되는 이중 에너지 영상의 영상 열화 보정과 대상체에 대응되는 이중 에너지 영상의 영상 열화 보정은 서로 동일한 영상 열화 보정 방법(영상 열화 보정 기법과 관련 파라미터)을 이용할 수 있다.In general, radiation images suffer from image deterioration such as scattering and noise, and can be modeled as D = I + S + N. Here, D represents the acquired dual energy image, I represents the ideal dual energy image, S represents the image including the scattered ray component, and N represents the image including the noise component. In the case of scattered lines, hardware methods (Grid technique, Air-gap technique, Narrow-detector technique, etc.), software methods (Hybrid-cassette technique, De-convolution technique, Prior-information technique, etc.), or hardware and software methods. A mixed method (see T. Kawamura et al, Improvement in image quality and workflow of x-ray examinations using a new image processing method, "virtual grid technology", FUJIFLIM RESEARCH & DEVELOPMENT, 60, 2015, 21-27 ) can be used to remove the influence of scattered rays. In the case of noise, noise can be reduced through software methods (Filtering technique using mean filter, average filter, wiener filter, moving average filter, median filter, etc., Prior-information technique using Domain transformation technique, machine learning, deep learning, etc.). The impact can be eliminated. Image deterioration of a dual energy image according to the present invention can be performed through various conventional techniques and is not limited to a specific technique. However, the same image deterioration correction method (image deterioration correction technique and related parameters) can be used for image deterioration correction of the dual energy image corresponding to the calibration phantom according to the present invention and image deterioration correction of the dual energy image corresponding to the object. there is.

그리고, 프로세서(110)는 복원 이중 에너지 영상(제1 복원 이중 에너지 영상 및 제2 복원 이중 에너지 영상)과 해당 서브 팬텀에 대응되는 물질의 두께를 기반으로 해당 물질에 대한 두께-강도 룩업 테이블을 획득할 수 있다.Then, the processor 110 obtains a thickness-intensity lookup table for the corresponding material based on the reconstructed dual energy image (the first reconstructed dual energy image and the second reconstructed dual energy image) and the thickness of the material corresponding to the sub-phantom. can do.

예컨대, 물질 분리 알고리즘은 아래의 [수학식 1]과 같이 분리하고자 하는 물질의 두께와 이중 에너지 영상 간의 관계식을 나타내는 방정식일 수 있다.For example, the material separation algorithm may be an equation representing the relationship between the thickness of the material to be separated and the dual energy image, as shown in [Equation 1] below.

Figure 112021065633741-pat00001
Figure 112021065633741-pat00001

Figure 112021065633741-pat00002
Figure 112021065633741-pat00002

여기서, td는 분리하고자 하는 제1 물질의 두께를 나타낸다. ts는 분리하고자 하는 제2 물질의 두께를 나타낸다. PL은 이중 에너지 영상 중 제1 에너지(저 에너지)에 대한 제1 이중 에너지 영상을 나타낸다. PH은 이중 에너지 영상 중 제2 에너지(고 에너지)에 대한 제2 이중 에너지 영상을 나타낸다.Here, t d represents the thickness of the first material to be separated. t s represents the thickness of the second material to be separated. P L represents the first dual energy image for the first energy (low energy) among the dual energy images. P H represents the second dual energy image for the second energy (high energy) among the dual energy images.

즉, 아래의 [수학식 2]와 같은 선형 감약 계수와 두께에 따른 저 에너지 및 고 에너지 강도 산출 식을 이용하여, 위의 [수학식 1]과 같은 방정식을 도출할 수 있다.In other words, an equation such as [Equation 1] above can be derived using the linear attenuation coefficient and the low-energy and high-energy intensity calculation equation according to thickness, such as [Equation 2] below.

Figure 112021065633741-pat00003
Figure 112021065633741-pat00003

Figure 112021065633741-pat00004
Figure 112021065633741-pat00004

그리고, 위의 [수학식 1]과 같은 물질 분리 알고리즘의 상수값(a0, a1, a2, a3, a4, a5, b0, b1, b2, b3, b4, b5)을 사전에 계산하여, 해당 물질에 대한 두께-강도 룩업 테이블을 획득할 수 있다. 이때, 프로세서(110)는 특이값 분해(Singular Value Decomposition, SVD), 신경망(neural network) 등과 같은 딥러닝 기법, 최소 제곱법 등의 다양한 분석법을 통해 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득할 수 있다.And, the constant values of the material separation algorithm as in [Equation 1] above (a 0 , a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , a 5 , b 0 , b 1 , b 2 , b 3 , b 4 , b 5 ) can be calculated in advance to obtain a thickness-strength lookup table for the corresponding material. At this time, the processor 110 may obtain the constant value of the material separation algorithm through various analysis methods such as deep learning techniques such as Singular Value Decomposition (SVD) and neural network, and least squares method.

프로세서(100)는 위와 같은 과정을 교정용 팬텀에 포함된 각각의 서브 팬텀에 대하여 수행하여, 분리하고자 하는 복수개의 물질 각각에 대응되는 두께-강도 룩업 테이블을 획득할 수 있다.The processor 100 may perform the above process for each sub-phantom included in the calibration phantom to obtain a thickness-intensity lookup table corresponding to each of the plurality of materials to be separated.

예컨대, 3개의 물질(뼈, 근육, 지방)을 분리하는 경우, 3개의 물질 중 가장 밀도가 낮은 물질(지방)을 제1 물질로 하는 계단식 형태의 제1 서브 팬텀과 다른 물질(뼈)을 제2 물질로 하는 계단식 형태의 제2 서브 팬텀을 도 5의 (a)의 좌측과 같이 배치하여 서브 팬텀 1을 제작하고, 도 5의 (b)의 좌측과 같이 이중 에너지 영상(Low kVp (bone-fat) 및 High kVp (bone-fat))을 획득할 수 있다.For example, when separating three substances (bone, muscle, and fat), a first sub-phantom in a stepped form with the substance with the lowest density among the three substances (fat) as the first substance and the other substance (bone) are separated. Sub-phantom 1 was produced by arranging the second sub-phantom in a stepped form made of two materials as shown on the left side of FIG. 5 (a), and a dual energy image (Low kV p (bone) as shown on the left side of FIG. 5 (b) -fat) and High kV p (bone-fat)) can be obtained.

아울러, 3개의 물질 중 가장 밀도가 낮은 물질(지방)을 제1 물질로 하는 계단식 형태의 제1 서브 팬텀과 다른 물질(근육)을 제2 물질로 하는 계단식 형태의 제2 서브 팬텀을 도 5의 (a)의 우측과 같이 배치하여 서브 팬텀 2를 제작하고, 도 5의 (b)의 우측과 같이 이중 에너지 영상(Low kVp (muscle-fat) 및 High kVp (muscle-fat))을 획득할 수 있다.In addition, a first sub-phantom in a stepped form with the least dense material (fat) among the three materials as the first material and a second sub-phantom in a stepped form with another material (muscle) as the second material are shown in FIG. 5. Create sub-phantom 2 by placing it as shown on the right side of (a), and acquire dual energy images (Low kV p (muscle-fat) and High kV p (muscle-fat)) as shown on the right side of (b) of Figure 5. can do.

그런 다음, 서브 팬텀 1에 대한 이중 에너지 영상(Low kVp (bone-fat) 및 High kVp (bone-fat))의 영상 열화를 보정하여 복원 이중 에너지 영상(보정된 Low kVp (bone-fat) 및 보정된 High kVp (bone-fat))을 획득할 수 있다.Then, the image degradation of the dual energy image (Low kV p (bone-fat) and High kV p (bone-fat)) for sub-phantom 1 is corrected to obtain a restored dual energy image (corrected Low kV p (bone-fat) ) and corrected High kV p (bone-fat)) can be obtained.

아울러, 서브 팬텀 2에 대한 이중 에너지 영상(Low kVp (muscle-fat) 및 High kVp (muscle-fat))의 영상 열화를 보정하여 복원 이중 에너지 영상(보정된 Low kVp (muscle-fat) 및 보정된 High kVp (muscle-fat))을 획득할 수 있다.In addition, the image degradation of the dual energy image (Low kV p (muscle-fat) and High kV p (muscle-fat)) for Sub-Phantom 2 was corrected and the restored dual energy image (corrected Low kV p (muscle-fat)) was restored. and corrected High kV p (muscle-fat)) can be obtained.

그런 다음, 서브 팬텀 1에 대응되는 물질(뼈-지방)의 두께, 서브 팬텀 1에 대응되는 복원 이중 에너지 영상(보정된 Low kVp (bone-fat) 및 보정된 High kVp (bone-fat)), 서브 팬텀 2에 대응되는 물질(근육-지방)의 두께 및 서브 팬텀 2에 대응되는 복원 이중 에너지 영상(보정된 Low kVp (muscle-fat) 및 보정된 High kVp (muscle-fat))을 이용하여, 뼈에 대한 두께-강도 룩업 테이블 t(PL, PH), 지방에 대한 두께-강도 룩업 테이블 t지방(PL, PH) 및 근육에 대한 두께-강도 룩업 테이블 t근육(PL, PH)을 획득할 수 있다.Then, the thickness of the material (bone-fat) corresponding to sub-phantom 1, the reconstructed dual energy image corresponding to sub-phantom 1 (corrected Low kV p (bone-fat) and corrected High kV p (bone-fat) ), the thickness of the material (muscle-fat) corresponding to sub-phantom 2, and the reconstructed dual-energy image (corrected Low kV p (muscle-fat) and corrected High kV p (muscle-fat)) corresponding to sub-phantom 2. Using the thickness-strength lookup table for bone t bone (P L , P H ), the thickness-strength lookup table for fat t fat (P L , P H ) and the thickness-strength lookup table t muscle (P L , P H ) can be obtained.

그리고, 프로세서(110)는 학습 데이터를 이용하여 신경망(neural network)을 포함하는 이미지 변환 모델을 학습할 수 있다(S120).Additionally, the processor 110 may learn an image transformation model including a neural network using the training data (S120).

여기서, 학습 데이터는 실제 환자의 컴퓨터 단층 촬영(Computed Tomography, CT) 영상을 포함할 수 있다.Here, the learning data may include computed tomography (CT) images of actual patients.

보다 자세히 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 프로세서(110)는 훈련 데이터 획득 과정과 가중치 맵 예측 훈련 과정을 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 학습 데이터에 포함된 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상 각각에 대하여 방사선(Digitally Reconstructed Radiography, DRR) 영상 획득 과정, 고밀도 물질 학습 영상 획득 과정, 고밀도 물질 제거 방사선 영상 획득 과정, 고밀도 물질 영상 획득 과정 및 가중치 맵 학습 영상 획득 과정을 수행하여, 훈련 데이터 획득 과정을 수행할 수 있다. 그리고, 프로세서(110)는 학습 데이터에 포함된 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상 각각에 대해 획득한 고밀도 물질 학습 영상 및 가중치 맵 학습 영상(제1 가중치 맵 학습 영상 및 제2 가중치 맵 학습 영상)을 기반으로, 고밀도 물질 학습 영상을 입력 데이터로 하고, 가중치 맵 학습 영상(제1 가중치 맵 학습 영상과 제2 가중치 맵 학습 영상)을 정답 레이블(label)로 하여, 이미지 변환 모델을 학습할 수 있다. 예컨대, 프로세서(110)는 머신러닝/딥러닝 기반의 이미지 변환 모델에 고밀도 물질 학습 영상을 입력하고, 이미지 변환 모델로부터 출력되는 가중치 맵 예측 영상(제1 가중치 맵 예측 영상 및 제2 가중치 맵 예측 영상)과 정답 레이블인 가중치 맵 학습 영상(제1 가중치 맵 학습 영상과 제2 가중치 맵 학습 영상)과 비교하여 오차를 계산하며, 계산한 오차를 피드백하여 이미지 변환 모델의 파라미터를 수정하는 과정을, 이미지 변환 모델의 출력인 가중치 맵 예측 영상(제1 가중치 맵 예측 영상 및 제2 가중치 맵 예측 영상)과 정답 레이블인 가중치 맵 학습 영상(제1 가중치 맵 학습 영상과 제2 가중치 맵 학습 영상)이 서로 실질적으로 동일할 때까지 반복적으로 수행하여 이미지 변환 모델을 학습할 수 있다.In more detail, as shown in FIG. 6, the processor 110 may perform a training data acquisition process and a weight map prediction training process. The processor 110 performs a digitally reconstructed radiography (DRR) image acquisition process, a high-density material learning image acquisition process, a high-density material removal radiation image acquisition process, and a high-density material image for each computed tomography (CT) image included in the learning data. The training data acquisition process can be performed by performing the acquisition process and the weight map learning image acquisition process. And, the processor 110 is based on the high-density material learning image and the weight map learning image (the first weight map learning image and the second weight map learning image) obtained for each computed tomography (CT) image included in the learning data. In this way, an image transformation model can be learned by using the high-density material learning image as input data and the weight map learning image (the first weight map learning image and the second weight map learning image) as the correct answer label. For example, the processor 110 inputs a high-density material learning image to a machine learning/deep learning-based image conversion model, and the weight map prediction image (a first weight map prediction image and a second weight map prediction image) output from the image conversion model. ) and the correct answer label, the weight map learning image (the first weight map learning image and the second weight map learning image), calculate the error, and feed back the calculated error to modify the parameters of the image conversion model. The weight map prediction image (the first weight map prediction image and the second weight map prediction image), which is the output of the transformation model, and the weight map training image (the first weight map training image and the second weight map training image) which are the answer labels are substantially different from each other. You can learn an image conversion model by performing it repeatedly until it is the same.

즉, 프로세서(110)는 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상을 이용하여 제1 에너지에 대한 제1 방사선 영상(DRR)과 제2 에너지에 대한 제2 방사선 영상(DRR)을 획득할 수 있다.That is, the processor 110 may acquire a first radiation image (DRR) for the first energy and a second radiation image (DRR) for the second energy using a computed tomography (CT) image.

그리고, 프로세서(110)는 가장 밀도가 높은 물질에 대응되는 두께-강도 룩업 테이블을 기반으로 제1 방사선 영상(DRR)과 제2 방사선 영상(DRR)을 이용하여 고밀도 물질 학습 영상을 획득할 수 있다.In addition, the processor 110 can acquire a high-density material learning image using the first radiation image (DRR) and the second radiation image (DRR) based on a thickness-intensity lookup table corresponding to the material with the highest density. .

또한, 프로세서(110)는 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상을 이용하여 가장 밀도가 높은 물질이 제거된 제1 에너지에 대한 제1 고밀도 물질 제거 방사선 영상과 제2 에너지에 대한 제2 고밀도 물질 제거 방사선 영상을 획득할 수 있다.In addition, the processor 110 uses computed tomography (CT) images to create a first high-density material-removed radiation image for the first energy from which the densest material has been removed and a second high-density material-removed radiation image for the second energy. can be obtained.

그리고, 프로세서(110)는 제1 방사선 영상(DRR)과 제1 고밀도 물질 제거 방사선 영상을 이용하여 제1 에너지에 대한 제1 고밀도 물질 영상을 획득하고, 제2 방사선 영상(DRR)과 제2 고밀도 물질 제거 방사선 영상을 이용하여 제2 에너지에 대한 제2 고밀도 물질 영상을 획득할 수 있다.Then, the processor 110 acquires a first high-density material image for the first energy using the first radiation image (DRR) and the first high-density material removal radiation image, and uses the second radiation image (DRR) and the second high-density material removal radiation image. A second high-density material image for the second energy can be obtained using a material-removed radiation image.

그리고, 프로세서(110)는 고밀도 물질 학습 영상과 제1 고밀도 물질 영상을 이용하여 제1 에너지에 대한 제1 가중치 맵 학습 영상을 획득하고, 고밀도 물질 학습 영상과 제2 고밀도 물질 영상을 이용하여 제2 에너지에 대한 제2 가중치 맵 학습 영상을 획득할 수 있다.Then, the processor 110 acquires a first weight map learning image for the first energy using the high-density material learning image and the first high-density material image, and obtains a second weight map learning image using the high-density material learning image and the second high-density material image. A second weight map learning image for energy can be obtained.

예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 실제 환자의 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상을 통해 제1 방사선 영상(저 에너지(L)에 대한 DDR 영상)과 제2 방사선 영상(고 에너지(H)에 대한 DDR 영상)을 획득할 수 있다. 그런 다음, 뼈에 대한 두께-강도 룩업 테이블 t(PL, PH)을 기반으로 제1 방사선 영상(저 에너지(L)에 대한 DDR 영상 PL)과 제2 방사선 영상(고 에너지(H)에 대한 DDR 영상 PH)을 이용하여 고밀도 물질 학습 영상을 획득할 수 있다.For example, as shown in FIG. 7, a first radiology image (DDR image for low energy (L)) and a second radiology image (for high energy (H)) are obtained through a computed tomography (CT) image of an actual patient. DDR video) can be acquired. Then, based on the thickness-intensity lookup table t bone (P L , P H ) for the bone, the first radiological image (DDR image for low energy (L) P L ) A high-density material learning image can be obtained using the DDR image P H ) for ).

아울러, 도 8에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상을 이용하여 제1 방사선 영상(저 에너지(L)에 대한 DDR 영상)과 제2 방사선 영상(고 에너지(H)에 대한 DDR 영상)을 획득하고, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상을 이용하여 뼈 정보가 제거된 제1 고밀도 물질 제거 방사선 영상(뼈 정보가 제거된 저 에너지(L)에 대한 DDR 영상)과 제2 고밀도 물질 제거 방사선 영상(뼈 정보가 제거된 고 에너지(H)에 대한 DDR 영상)을 획득할 수 있다. 그런 다음, 제1 방사선 영상(저 에너지(L)에 대한 DDR 영상)과 제1 고밀도 물질 제거 방사선 영상(뼈 정보가 제거된 저 에너지(L)에 대한 DDR 영상)을 이용하여 제1 고밀도 물질 영상(저 에너지(L)에 대한 Bone 영상)을 획득하고, 제2 방사선 영상(고 에너지(H)에 대한 DDR 영상)과 제2 고밀도 물질 제거 방사선 영상(뼈 정보가 제거된 고 에너지(H)에 대한 DDR 영상)을 이용하여 제2 고밀도 물질 영상(고 에너지(H)에 대한 Bone 영상)을 획득할 수 있다. 그런 다음, 고밀도 물질 학습 영상과 제1 고밀도 물질 영상(저 에너지(L)에 대한 Bone 영상)을 이용하여 제1 가중치 맵 학습 영상(저 에너지(L)에 대한 Weight map 영상)을 획득하고, 고밀도 물질 학습 영상과 제2 고밀도 물질 영상(고 에너지(H)에 대한 Bone 영상)을 이용하여 제2 가중치 맵 학습 영상(고 에너지(H)에 대한 Weight map 영상)을 획득할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 8, a first radiological image (DDR image for low energy (L)) and a second radiological image (DDR image for high energy (H)) are obtained using computed tomography (CT) images. ) is acquired, and a first high-density material removal radiology image from which bone information is removed (DDR image for low energy (L) from which bone information is removed) and a second high-density material removal radiation image from which bone information is removed using computed tomography (CT) images. An image (DDR image for high energy (H) with bone information removed) can be acquired. Then, the first radiological image (DDR image for low energy (L)) and the first high-density material-depleted radiological image (DDR image for low energy (L) with bone information removed) are used to create a first high-density material image. (Bone image for low energy (L)) is acquired, and a second radiological image (DDR image for high energy (H)) and a second high-density material-removed radiological image (high energy (H) with bone information removed) are acquired. A second high-density material image (bone image for high energy (H)) can be acquired using the DDR image for high energy (H). Then, the first weight map learning image (weight map image for low energy (L)) is acquired using the high-density material learning image and the first high-density material image (bone image for low energy (L)), and the high-density material image (bone image for low energy (L)) is used to obtain the first weight map learning image (weight map image for low energy (L)) A second weight map learning image (weight map image for high energy (H)) can be obtained using the material learning image and the second high-density material image (bone image for high energy (H)).

이후, 프로세서(110)는 대상체에 대한 이중 에너지 영상을 획득할 수 있다(S130).Afterwards, the processor 110 may acquire a dual energy image of the object (S130).

즉, 프로세서(110)는 대상체에 방사선을 조사하여 이중 에너지 영상을 획득할 수 있다.That is, the processor 110 can acquire a dual energy image by irradiating radiation to the object.

여기서, 이중 에너지 영상은 제1 에너지(30 keV ~ 60 keV의 저 에너지)에 대한 제1 이중 에너지 영상 및 제2 에너지(80 keV ~ 144 keV의 고 에너지)에 대한 제2 이중 에너지 영상을 포함할 수 있다.Here, the dual energy image may include a first dual energy image for a first energy (low energy of 30 keV to 60 keV) and a second dual energy image for a second energy (high energy of 80 keV to 144 keV). You can.

그런 다음, 프로세서(110)는 대상체의 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정하여 복원 이중 에너지 영상을 획득할 수 있다(S140).Then, the processor 110 may correct image deterioration of the dual energy image of the object and obtain a restored dual energy image (S140).

즉, 프로세서(110)는 대상체의 이중 에너지 영상(제1 이중 에너지 영상 및 제2 이중 에너지 영상)의 영상 열화를 보정하여 복원 이중 에너지 영상을 획득할 수 있다.That is, the processor 110 may obtain a restored dual energy image by correcting image deterioration of the dual energy image (the first dual energy image and the second dual energy image) of the object.

여기서, 복원 이중 에너지 영상은 제1 에너지에 대한 제1 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정하여 획득한 제1 복원 이중 에너지 영상 및 제2 에너지에 대한 제2 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정하여 획득한 제2 복원 이중 에너지 영상을 포함할 수 있다.Here, the restored dual energy image is a first restored dual energy image obtained by correcting image deterioration of the first dual energy image for the first energy and a restored dual energy image obtained by correcting the image deterioration of the second dual energy image for the second energy. It may include a second reconstructed dual energy image.

이때, 교정용 팬텀에 대응되는 이중 에너지 영상의 영상 열화 보정과 대상체에 대응되는 이중 에너지 영상의 영상 열화 보정은 서로 동일한 영상 열화 보정 방법(영상 열화 보정 기법과 관련 파라미터)을 이용할 수 있다.At this time, the same image deterioration correction method (image deterioration correction technique and related parameters) can be used to correct image deterioration of the dual energy image corresponding to the calibration phantom and to correct image deterioration of the dual energy image corresponding to the object.

그런 다음, 프로세서(110)는 대상체의 복원 이중 에너지 영상으로부터 가장 밀도가 높은 물질에 대응되는 고밀도 물질 영상을 획득할 수 있다(S150).Then, the processor 110 may obtain a high-density material image corresponding to the material with the highest density from the reconstructed dual energy image of the object (S150).

즉, 프로세서(110)는 분리하고자 하는 복수개의 물질 중 가장 밀도가 높은 물질에 대응되는 두께-강도 룩업 테이블을 기반으로 대상체의 복원 이중 에너지 영상(제1 에너지에 대한 제1 복원 이중 에너지 영상 및 제2 에너지에 대한 제2 복원 이중 에너지 영상)으로부터 가장 밀도가 높은 물질에 대응되는 고밀도 물질 영상을 획득할 수 있다.That is, the processor 110 generates a restored dual energy image of the object (a first restored dual energy image for the first energy and a second restored dual energy image for the first energy) based on a thickness-intensity lookup table corresponding to the material with the highest density among the plurality of materials to be separated. A high-density material image corresponding to the material with the highest density can be obtained from the second restored dual energy image for 2 energies.

예컨대, 뼈에 대한 두께-강도 룩업 테이블 t(PL, PH)을 기반으로 제1 복원 이중 에너지 영상(저 에너지(L)에 대한 복원 이중 에너지 영상 PL)과 제2 복원 이중 에너지 영상(고 에너지(H)에 대한 복원 이중 에너지 영상 PH)을 이용하여 고밀도 물질 영상을 획득할 수 있다.For example, a first reconstructed dual energy image (reconstructed dual energy image P L for low energy (L)) and a second reconstructed dual energy image based on the thickness-intensity lookup table t bone (P L , P H ) for bone. A high-density material image can be obtained using (restored dual energy image P H for high energy (H)).

그런 다음, 프로세서(110)는 미리 학습된 이미지 변환 모델을 이용하여 고밀도 물질 영상에 대응되는 가중치 맵 영상을 획득할 수 있다(S160).Then, the processor 110 may obtain a weight map image corresponding to the high-density material image using a pre-learned image transformation model (S160).

즉, 프로세서(110)는 고밀도 물질 영상을 미리 학습된 이미지 변환 모델에 입력하고, 미리 학습된 이미지 변환 모델로부터 출력되는 제1 에너지에 대한 제1 가중치 맵 영상과 제2 에너지에 대한 제2 가중치 맵 영상을 통해, 고밀도 물질 영상에 대응되는 가중치 맵 영상을 획득할 수 있다.That is, the processor 110 inputs a high-density material image into a pre-learned image conversion model, and generates a first weight map image for the first energy and a second weight map for the second energy output from the pre-learned image conversion model. Through the image, a weight map image corresponding to the high-density material image can be obtained.

그런 다음, 프로세서(110)는 대상체의 복원 이중 에너지 영상 및 가중치 맵 영상을 기반으로 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상을 획득할 수 있다(S170).Then, the processor 110 may acquire a high-density material-removed dual energy image based on the reconstructed dual energy image and the weight map image of the object (S170).

즉, 프로세서(110)는 대상체의 복원 이중 에너지 영상 중 제1 에너지에 대한 제1 복원 이중 에너지 영상으로부터 제1 가중치 맵 영상을 이용하여 제1 에너지에 대한 제1 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상을 획득할 수 있다.That is, the processor 110 acquires the first high-density material removal dual energy image for the first energy using the first weight map image from the first reconstructed dual energy image for the first energy among the reconstructed dual energy images of the object. You can.

그리고, 프로세서(110)는 대상체의 복원 이중 에너지 영상 중 제2 에너지에 대한 제2 복원 이중 에너지 영상으로부터 제2 가중치 맵 영상을 이용하여 제2 에너지에 대한 제2 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상을 획득할 수 있다.And, the processor 110 acquires a second high-density material removal dual energy image for the second energy using the second weight map image from the second reconstructed dual energy image for the second energy among the reconstructed dual energy images of the object. You can.

마지막으로, 프로세서(110)는 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로부터 분리하고자 하는 복수개의 물질 중 가장 밀도가 높은 물질을 제외한 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득할 수 있다(S180).Finally, the processor 110 may acquire a material image for each of the materials remaining except for the material with the highest density among the plurality of materials to be separated from the high-density material removal dual energy image (S180).

즉, 프로세서(110)는 분리하고자 하는 복수개의 물질 중 가장 밀도가 높은 물질을 제외한 나머지 물질에 대응되는 교정용 팬텀을 통해 획득한 물질별 두께-강도 룩업 테이블을 기반으로, 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로부터 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득할 수 있다.That is, the processor 110 removes the high-density material using a dual energy image based on the thickness-intensity lookup table for each material obtained through the calibration phantom corresponding to the remaining materials excluding the material with the highest density among the plurality of materials to be separated. It is possible to obtain material images for each of the remaining materials.

보다 자세히 설명하면, 프로세서(110)는 나머지 물질에 대응되는 물질별 두께-강도 룩업 테이블을 기반으로, 제1 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상과 제2 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상을 이용하여 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로부터 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득할 수 있다.In more detail, the processor 110 uses the first high-density material removal dual energy image and the second high-density material removal dual energy image to remove the high-density material based on a thickness-intensity lookup table for each material corresponding to the remaining materials. From the energy image, material images for each of the remaining materials can be obtained.

즉, 프로세서(110)는 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상(제1 에너지에 대한 제1 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상 및 제2 에너지에 대한 제2 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상)으로부터 분리하고자 하는 나머지 물질의 밀도가 높은 물질에서 낮은 물질의 순서에 따라, 대상 물질에 대응되는 두께-강도 룩업 테이블을 기반으로 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상(제1 에너지에 대한 제1 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상 및 제2 에너지에 대한 제2 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상)으로부터 대상 물질 분리 영상을 획득할 수 있다.That is, the processor 110 determines the density of the remaining material to be separated from the high-density material removal dual energy image (the first high-density material removal dual energy image for the first energy and the second high-density material removal dual energy image for the second energy). In order from high to low materials, high-density material removal dual energy image (first high-density material removal dual energy image for the first energy and second energy for the second energy) based on the thickness-intensity lookup table corresponding to the target material. A target material separation image can be obtained from the second high-density material removal dual energy image.

그리고, 프로세서(110)는 대상 물질 분리 영상을 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상(제1 에너지에 대한 제1 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상 및 제2 에너지에 대한 제2 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상)에서 제거할 수 있다.Then, the processor 110 removes the target material separation image from the high-density material removal dual energy image (the first high-density material removal dual energy image for the first energy and the second high-density material removal dual energy image for the second energy). You can.

그리고, 프로세서(110)는 대상 물질 분리 영상이 제거된 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상(제1 에너지에 대한 제1 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상 및 제2 에너지에 대한 제2 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상)으로 다음 물질 분리를 수행하는 과정을, 반복적으로 수행하여 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상(제1 에너지에 대한 제1 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상 및 제2 에너지에 대한 제2 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상)으로부터 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득할 수 있다.Then, the processor 110 converts the target material separation image into a removed high-density material removal dual energy image (a first high-density material removal dual energy image for the first energy and a second high-density material removal dual energy image for the second energy). The process of performing the following material separation is performed iteratively to remove the remaining dense material from the dual energy image (the first dense material removed dual energy image for the first energy and the second dense material removed dual energy image for the second energy). Material images can be obtained for each material.

그러면, 도 9 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 과정의 일례에 대하여 설명한다.Then, an example of a dual energy technique-based multi-material separation process according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 12.

도 9는 본 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 과정의 일례를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대상체의 이중 에너지 영상의 일례를 설명하기 위한 도면으로, 도 10의 (a)는 시뮬레이션 기반 수학적 대상체 정보를 나타내고, 도 10의 (b)는 도 10의 (a)에 따른 대상체의 이중 에너지 영상을 나타내며, 도 11은 도 10에 도시한 대상체의 이중 에너지 영상에 대응되는 가중치 맵 영상을 나타내는 도면이고, 도 12는 도 10에 도시한 대상체의 이중 에너지 영상에서 다중 물질 분리를 수행한 결과를 나타내는 도면이다.Figure 9 is a diagram for explaining an example of a multi-material separation process based on dual energy technique according to a preferred embodiment of the present invention, and Figure 10 is a diagram for explaining an example of a dual energy image of an object according to a preferred embodiment of the present invention. As a diagram, Figure 10(a) shows simulation-based mathematical object information, Figure 10(b) shows a dual energy image of the object according to Figure 10(a), and Figure 11 shows the simulation-based mathematical object information shown in Figure 10. This is a diagram showing a weight map image corresponding to the dual energy image of the object, and FIG. 12 is a diagram showing the result of performing multi-material separation on the dual energy image of the object shown in FIG. 10.

도 9를 참조하면, 3개의 물질(뼈, 근육, 지방)을 분리하는 경우, "지방"을 제1 물질로 하는 계단식 형태의 제1 서브 팬텀과 "뼈"를 제2 물질로 하는 계단식 형태의 제2 서브 팬텀을 포함하는 서브 팬텀 1을 통해 서브 팬텀 1에 대한 이중 에너지 영상을 획득하고, "지방"을 제1 물질로 하는 계단식 형태의 제1 서브 팬텀과 "근육"을 제2 물질로 하는 계단식 형태의 제2 서브 팬텀을 포함하는 서브 팬텀 2를 통해 서브 팬텀 2에 대한 이중 에너지 영상을 획득할 수 있다. 그런 다음, 서브 팬텀 1에 대한 이중 에너지 영상과 서브 팬텀 2에 대한 이중 에너지 영상 각각의 영상 열화를 보정할 수 있다. 이때, 산란선의 영향을 제거하기 위해 De-convolution technique을 이용하였고, 노이즈의 영향을 제거하기 위해 Domain transformation technique을 이용하였다. 그런 다음, 서브 팬텀 1에 대응되는 물질(뼈-지방)의 두께, 서브 팬텀 1에 대응되는 영상 열화가 보정된 이중 에너지 영상, 서브 팬텀 2에 대응되는 물질(근육-지방)의 두께 및 서브 팬텀 2에 대응되는 영상 열화가 보정된 이중 에너지 영상을 이용하여, 뼈에 대한 두께-강도 룩업 테이블 t(PL, PH), 지방에 대한 두께-강도 룩업 테이블 t지방(PL, PH) 및 근육에 대한 두께-강도 룩업 테이블 t근육(PL, PH)을 획득할 수 있다.Referring to FIG. 9, when three substances (bone, muscle, and fat) are separated, a first sub-phantom in a stepped form with “fat” as the first material and a stepped form with “bone” as the second material. A dual energy image of sub-phantom 1 is acquired through sub-phantom 1, which includes a second sub-phantom, and a step-shaped first sub-phantom with “fat” as the first material and “muscle” as the second material. A dual energy image of sub-phantom 2 can be obtained through sub-phantom 2, which includes a second sub-phantom in a stepped form. Then, image deterioration of the dual energy image for sub-phantom 1 and the dual energy image for sub-phantom 2 can be corrected. At this time, the de-convolution technique was used to remove the effect of scattering lines, and the domain transformation technique was used to remove the effect of noise. Then, the thickness of the material (bone-fat) corresponding to sub-phantom 1, the dual energy image with image degradation corrected for sub-phantom 1, the thickness of the material (muscle-fat) corresponding to sub-phantom 2, and the sub-phantom Using a dual - energy image with image degradation corrected corresponding to ) and the thickness-strength lookup table for muscle t muscle (P L , P H ) can be obtained.

이후, 도 10에 도시된 바와 같은 대상체에 대한 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정할 수 있다. 이때, 교정용 팬텀에 대한 이중 에너지 영상의 영상 열화 보정에 이용된 기법(산란선의 영향을 제거하기 위한 De-convolution technique과 노이즈의 영향을 제거하기 위한 Domain transformation technique)과 파라미터를 이용하여, 대상체의 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정하였다.Thereafter, image deterioration of the dual energy image of the object as shown in FIG. 10 may be corrected. At this time, the technique used to correct image deterioration of the dual energy image for the calibration phantom (De-convolution technique to remove the effect of scattering lines and Domain transformation technique to remove the effect of noise) and parameters were used to determine the size of the object. Image degradation of the dual energy image was corrected.

그런 다음, 대상체에 대응되는 영상 열화가 보정된 이중 에너지 영상 및 뼈에 대한 두께-강도 룩업 테이블 t(PL, PH)을 기반으로 고밀도 물질 영상(즉, 뼈 영상)을 획득할 수 있다.Then, a high-density material image (i.e., bone image) can be obtained based on the dual energy image with image deterioration corrected for the object and the thickness-intensity lookup table t bone (P L , P H ) for bone. .

그런 다음, 미리 학습되어 구축된 이미지 변환 모델을 이용하여, 도 11에 도시된 바와 같이, 고밀도 물질 영상(즉, 뼈 영상)에 대응되는 가중치 맵 영상을 획득할 수 있다.Then, using the image transformation model learned and built in advance, a weight map image corresponding to the high-density material image (i.e., bone image) can be obtained, as shown in FIG. 11.

그런 다음, 대상체에 대응되는 영상 열화가 보정된 이중 에너지 영상 및 가중치 맵 영상을 기반으로, 고밀도 물질(즉, 뼈)이 제거된 뼈 분리 이중 에너지 영상을 획득할 수 있다.Then, based on the dual energy image and the weight map image from which image deterioration corresponding to the object has been corrected, a bone separation dual energy image from which high-density material (i.e., bone) has been removed can be obtained.

마지막으로, 고밀도 물질(즉, 뼈)이 제거된 고밀도 물질 분리 이중 에너지 영상, 지방에 대한 두께-강도 룩업 테이블 t지방(PL, PH) 및 근육에 대한 두께-강도 룩업 테이블 t근육(PL, PH)을 기반으로, 지방 분리 영상과 근육 분리 영상을 획득할 수 있다. 이에 따라, 도 12에 도시된 바와 같이, 이중 에너지 영상을 통해 뼈 분리 영상, 지방 분리 영상 및 근육 분리 영상을 획득할 수 있다.Finally, dense material separation dual energy imaging with the dense material (i.e. bone) removed, a thickness-intensity lookup table for fat t fat (P L , P H ) and a thickness-intensity lookup table for muscle t muscle (P Based on L , P H ), fat separation images and muscle separation images can be obtained. Accordingly, as shown in FIG. 12, a bone separation image, a fat separation image, and a muscle separation image can be obtained through dual energy imaging.

본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.Operations according to the present embodiments may be implemented in the form of program instructions that can be performed through various computer means and recorded on a computer-readable storage medium. A computer-readable storage medium refers to any medium that participates in providing instructions to a processor for execution. A computer-readable storage medium may include program instructions, data files, data structures, or combinations thereof. For example, there may be magnetic media, optical recording media, memory, etc. A computer program may be distributed over networked computer systems so that computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner. Functional programs, codes, and code segments for implementing this embodiment can be easily deduced by programmers in the technical field to which this embodiment belongs.

본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.These embodiments are intended to explain the technical idea of the present embodiment, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these examples. The scope of protection of this embodiment should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of this embodiment.

100 : 다중 물질 분리 장치,
110 : 프로세서,
130 : 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체,
131 : 프로그램,
150 : 통신 버스,
170 : 입출력 인터페이스,
190 : 통신 인터페이스
100: multi-material separation device,
110: processor,
130: computer-readable storage medium,
131: program,
150: communication bus,
170: input/output interface,
190: communication interface

Claims (13)

대상체에 대한 이중 에너지 영상을 획득하는 단계;
상기 대상체의 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정하여 복원 이중 에너지 영상을 획득하는 단계;
분리하고자 하는 복수개의 물질 중 가장 밀도가 높은 물질에 대응되는 두께-강도 룩업 테이블(look-up table)을 기반으로 상기 대상체의 복원 이중 에너지 영상으로부터 가장 밀도가 높은 물질에 대응되는 고밀도 물질 영상을 획득하는 단계;
미리 학습된 이미지 변환 모델을 이용하여 상기 고밀도 물질 영상에 대응되는 가중치 맵 영상을 획득하는 단계;
상기 대상체의 복원 이중 에너지 영상 및 상기 가중치 맵 영상을 기반으로 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상을 획득하는 단계; 및
분리하고자 하는 복수개의 물질 중 상기 가장 밀도가 높은 물질을 제외한 나머지 물질에 대응되는 교정용 팬텀을 통해 획득한 물질별 두께-강도 룩업 테이블(look-up table)을 기반으로, 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로부터 상기 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득하는 단계;
를 포함하고,
상기 가중치 맵 영상 획득 단계는,
상기 고밀도 물질 영상을 상기 미리 학습된 이미지 변환 모델에 입력하고, 상기 미리 학습된 이미지 변환 모델로부터 출력되는 제1 에너지에 대한 제1 가중치 맵 영상과 제2 에너지에 대한 제2 가중치 맵 영상을 통해, 상기 고밀도 물질 영상에 대응되는 상기 가중치 맵 영상을 획득하는 것으로 이루어지는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.
Obtaining a dual energy image of an object;
Obtaining a restored dual energy image by correcting image deterioration of the dual energy image of the object;
Obtain a high-density material image corresponding to the densest material from the reconstructed dual energy image of the object based on a thickness-intensity look-up table corresponding to the densest material among the plurality of materials to be separated. steps;
Obtaining a weight map image corresponding to the high-density material image using a pre-learned image transformation model;
acquiring a high-density material-removed dual-energy image based on the reconstructed dual-energy image of the object and the weight map image; and
Dual energy to remove the high-density material based on a thickness-strength look-up table for each material obtained through a calibration phantom corresponding to the materials other than the densest material among the plurality of materials to be separated. Obtaining a material image for each of the remaining materials from the image;
Including,
The weight map image acquisition step is,
Inputting the high-density material image into the pre-learned image conversion model, through a first weight map image for first energy and a second weight map image for second energy output from the pre-learned image conversion model, Consisting of acquiring the weight map image corresponding to the high-density material image,
Multi-material separation method based on dual energy technique.
제1항에서,
상기 두께-강도 룩업 테이블은,
상기 교정용 팬텀의 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정하여 획득한 복원 이중 에너지 영상 및 상기 교정용 팬텀에 대응되는 물질의 두께를 기반으로 획득되며,
상기 교정용 팬텀에 대응되는 이중 에너지 영상의 영상 열화 보정과 상기 대상체에 대응되는 이중 에너지 영상의 영상 열화 보정은 서로 동일한 영상 열화 보정 방법을 이용하는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.
In paragraph 1:
The thickness-strength lookup table is,
It is obtained based on the reconstructed dual energy image obtained by correcting image deterioration of the dual energy image of the calibration phantom and the thickness of the material corresponding to the calibration phantom,
Image deterioration correction of the dual energy image corresponding to the calibration phantom and image deterioration correction of the dual energy image corresponding to the object use the same image deterioration correction method,
Multi-material separation method based on dual energy technique.
삭제delete 제1항에서,
실제 환자의 컴퓨터 단층 촬영(Computed Tomography, CT) 영상을 포함하는 학습 데이터를 이용하여 상기 이미지 변환 모델을 학습하는 단계;
를 더 포함하는 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.
In paragraph 1:
Learning the image conversion model using learning data including computed tomography (CT) images of actual patients;
A dual energy technique-based multi-material separation method further comprising:
제4항에서,
상기 이미지 변환 모델 학습 단계는,
상기 학습 데이터에 포함된 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상 각각에 대하여,
상기 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상을 이용하여 상기 제1 에너지에 대한 제1 방사선 영상(Digitally Reconstructed Radiography, DRR)과 상기 제2 에너지에 대한 제2 방사선 영상(DRR)을 획득하고, 상기 가장 밀도가 높은 물질에 대응되는 두께-강도 룩업 테이블을 기반으로 상기 제1 방사선 영상(DRR)과 상기 제2 방사선 영상(DRR)을 이용하여 고밀도 물질 학습 영상을 획득하고,
상기 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상을 이용하여 상기 가장 밀도가 높은 물질이 제거된 상기 제1 에너지에 대한 제1 고밀도 물질 제거 방사선 영상과 상기 제2 에너지에 대한 제2 고밀도 물질 제거 방사선 영상을 획득하며,
상기 제1 방사선 영상(DRR)과 상기 제1 고밀도 물질 제거 방사선 영상을 이용하여 상기 제1 에너지에 대한 제1 고밀도 물질 영상을 획득하고, 상기 제2 방사선 영상(DRR)과 상기 제2 고밀도 물질 제거 방사선 영상을 이용하여 상기 제2 에너지에 대한 제2 고밀도 물질 영상을 획득하며,
상기 고밀도 물질 학습 영상과 상기 제1 고밀도 물질 영상을 이용하여 상기 제1 에너지에 대한 제1 가중치 맵 학습 영상을 획득하고, 상기 고밀도 물질 학습 영상과 상기 제2 고밀도 물질 영상을 이용하여 상기 제2 에너지에 대한 제2 가중치 맵 학습 영상을 획득하며,
상기 학습 데이터에 포함된 상기 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상 각각에 대해 획득한 상기 고밀도 물질 학습 영상, 상기 제1 가중치 맵 학습 영상 및 상기 제2 가중치 맵 학습 영상을 기반으로, 상기 고밀도 물질 학습 영상을 입력 데이터로 하고, 상기 제1 가중치 맵 학습 영상과 상기 제2 가중치 맵 학습 영상을 정답 레이블(label)로 하여, 상기 이미지 변환 모델을 학습하는 것으로 이루어지는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.
In paragraph 4,
The image conversion model learning step is,
For each computed tomography (CT) image included in the learning data,
A first digitally reconstructed radiography (DRR) image for the first energy and a second radiological image (DRR) for the second energy are acquired using the computed tomography (CT) image, and the highest density is obtained. Acquire a high-density material learning image using the first radiological image (DRR) and the second radiological image (DRR) based on a thickness-intensity lookup table corresponding to the high-density material,
Using the computed tomography (CT) image, obtain a first high-density material-removed radiation image for the first energy and a second high-density material-removed radiation image for the second energy from which the densest material has been removed; ,
Obtain a first high-density material image for the first energy using the first radiation image (DRR) and the first high-density material removal radiation image, and obtain the second radiation image (DRR) and the second high-density material removal. Obtaining a second high-density material image for the second energy using a radiation image,
Obtain a first weight map learning image for the first energy using the high-density material learning image and the first high-density material image, and obtain a first weight map learning image for the first energy using the high-density material learning image and the second high-density material image. Obtain a second weight map training image for
Based on the high-density material learning image, the first weight map learning image, and the second weight map learning image obtained for each of the computed tomography (CT) images included in the learning data, the high-density material learning image is generated. Consists of learning the image transformation model using input data and the first weight map learning image and the second weight map learning image as correct answer labels,
Multi-material separation method based on dual energy technique.
제1항에서,
상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상 획득 단계는,
상기 대상체의 복원 이중 에너지 영상 중 상기 제1 에너지에 대한 제1 복원 이중 에너지 영상으로부터 상기 제1 가중치 맵 영상을 이용하여 상기 제1 에너지에 대한 제1 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상을 획득하고,
상기 대상체의 복원 이중 에너지 영상 중 상기 제2 에너지에 대한 제2 복원 이중 에너지 영상으로부터 상기 제2 가중치 맵 영상을 이용하여 상기 제2 에너지에 대한 제2 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상을 획득하는 것으로 이루어지는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.
In paragraph 1:
The high-density material removal dual energy image acquisition step is,
Obtaining a first high-density material-removed dual energy image for the first energy using the first weight map image from the first reconstructed dual energy image for the first energy among the reconstructed dual energy images of the object,
Consisting of obtaining a second high-density material-removed dual energy image for the second energy using the second weight map image from the second reconstructed dual energy image for the second energy among the reconstructed dual energy images of the object,
Multi-material separation method based on dual energy technique.
제6항에서,
상기 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상 획득 단계는,
상기 나머지 물질에 대응되는 물질별 두께-강도 룩업 테이블을 기반으로, 상기 제1 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상과 상기 제2 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상을 이용하여 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로부터 상기 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득하는 것으로 이루어지는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.
In paragraph 6:
The material image acquisition step for each of the remaining materials is,
Based on a thickness-intensity lookup table for each material corresponding to the remaining material, the remaining material is removed from the high-density material removal dual energy image using the first high-density material removal dual energy image and the second high-density material removal dual energy image. Consists of acquiring a material image for each,
Multi-material separation method based on dual energy technique.
제7항에서,
상기 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상 획득 단계는,
상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로부터 분리하고자 하는 상기 나머지 물질의 밀도가 높은 물질에서 낮은 물질의 순서에 따라, 대상 물질에 대응되는 두께-강도 룩업 테이블을 기반으로 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로부터 대상 물질 분리 영상을 획득하고, 상기 대상 물질 분리 영상을 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상에서 제거하며, 상기 대상 물질 분리 영상이 제거된 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로 다음 물질 분리를 수행하는 과정을, 반복적으로 수행하여 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로부터 상기 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득하는 것으로 이루어지는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.
In paragraph 7:
The material image acquisition step for each of the remaining materials is,
Removal of the high-density material Based on the thickness-intensity lookup table corresponding to the target material, in the order of material from high to low density of the remaining material to be separated from the dual energy image, removal of the high-density material from the dual energy image The process of acquiring a separation image, removing the target material separation image from the high-density material removal dual energy image, and performing the next material separation with the high-density material removal dual energy image from which the target material separation image was removed, is repeated. Consisting of obtaining a material image for each of the remaining materials from the high-density material removal dual energy image,
Multi-material separation method based on dual energy technique.
제1항에서,
상기 교정용 팬텀은,
분리하고자 하는 물질이 n개인 경우, n개의 물질 중 가장 밀도가 낮은 물질인 제1 물질과 나머지 물질 중 하나인 제2 물질의 조합으로 이루어지는 n-1개의 서브 팬텀을 포함하며,
상기 서브 팬텀은,
상기 제1 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제1 서브 팬텀 및 상기 제1 서브 팬텀의 일면에 위치하고 상기 제2 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제2 서브 팬텀을 포함하는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.
In paragraph 1:
The calibration phantom is,
When there are n substances to be separated, it includes n-1 sub-phantoms consisting of a combination of a first substance, which is the lowest density substance among the n substances, and a second substance, which is one of the remaining substances,
The sub-phantom is,
Comprising a first sub-phantom in a stepped form made of the first material and a second sub-phantom in a stepped form located on one side of the first sub-phantom and made of the second material,
Multi-material separation method based on dual energy technique.
제1항, 제2항, 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a computer-readable storage medium for executing the dual energy technique-based multi-material separation method according to any one of claims 1, 2, 4 to 9 on a computer. 이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리하는 다중 물질 분리 장치로서,
이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리하기 위한 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리; 및
상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 프로그램에 따라 이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리하기 위한 동작을 수행하는 하나 이상의 프로세서;
를 포함하고,
상기 프로세서는,
대상체에 대한 이중 에너지 영상을 획득하고,
상기 대상체의 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정하여 복원 이중 에너지 영상을 획득하며,
분리하고자 하는 복수개의 물질 중 가장 밀도가 높은 물질에 대응되는 두께-강도 룩업 테이블(look-up table)을 기반으로 상기 대상체의 복원 이중 에너지 영상으로부터 가장 밀도가 높은 물질에 대응되는 고밀도 물질 영상을 획득하고,
미리 학습된 이미지 변환 모델을 이용하여 상기 고밀도 물질 영상에 대응되는 가중치 맵 영상을 획득하며,
상기 대상체의 복원 이중 에너지 영상 및 상기 가중치 맵 영상을 기반으로 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상을 획득하고,
분리하고자 하는 복수개의 물질 중 상기 가장 밀도가 높은 물질을 제외한 나머지 물질에 대응되는 교정용 팬텀을 통해 획득한 물질별 두께-강도 룩업 테이블(look-up table)을 기반으로, 상기 고밀도 물질 제거 이중 에너지 영상으로부터 상기 나머지 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득하고,
상기 프로세서는,
상기 고밀도 물질 영상을 상기 미리 학습된 이미지 변환 모델에 입력하고, 상기 미리 학습된 이미지 변환 모델로부터 출력되는 제1 에너지에 대한 제1 가중치 맵 영상과 제2 에너지에 대한 제2 가중치 맵 영상을 통해, 상기 고밀도 물질 영상에 대응되는 상기 가중치 맵 영상을 획득하는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치.
A multi-material separation device that separates multiple materials based on dual energy technology,
A memory storing one or more programs for the separation of multiple substances based on dual energy techniques; and
One or more processors that perform an operation to separate multiple substances based on a dual energy technique according to the one or more programs stored in the memory;
Including,
The processor,
Acquire a dual energy image of the object,
Obtaining a restored dual energy image by correcting image deterioration of the dual energy image of the object,
Obtain a high-density material image corresponding to the densest material from the reconstructed dual energy image of the object based on a thickness-intensity look-up table corresponding to the densest material among the plurality of materials to be separated. do,
Obtaining a weight map image corresponding to the high-density material image using a pre-learned image transformation model,
Obtaining a high-density material removal dual energy image based on the reconstructed dual energy image of the object and the weight map image,
Dual energy to remove the high-density material based on a thickness-strength look-up table for each material obtained through a calibration phantom corresponding to the materials other than the densest material among the plurality of materials to be separated. Obtaining a material image for each of the remaining materials from the image,
The processor,
Inputting the high-density material image into the pre-learned image conversion model, through a first weight map image for first energy and a second weight map image for second energy output from the pre-learned image conversion model, Obtaining the weight map image corresponding to the high-density material image,
Multi-material separation device based on dual energy technique.
제11항에서,
상기 두께-강도 룩업 테이블은,
상기 교정용 팬텀의 이중 에너지 영상의 영상 열화를 보정하여 획득한 복원 이중 에너지 영상 및 상기 교정용 팬텀에 대응되는 물질의 두께를 기반으로 획득되며,
상기 교정용 팬텀에 대응되는 이중 에너지 영상의 영상 열화 보정과 상기 대상체에 대응되는 이중 에너지 영상의 영상 열화 보정은 서로 동일한 영상 열화 보정 방법을 이용하는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치.
In paragraph 11:
The thickness-strength lookup table is,
It is obtained based on the reconstructed dual energy image obtained by correcting image deterioration of the dual energy image of the calibration phantom and the thickness of the material corresponding to the calibration phantom,
Image deterioration correction of the dual energy image corresponding to the calibration phantom and image deterioration correction of the dual energy image corresponding to the object use the same image deterioration correction method,
Multi-material separation device based on dual energy technique.
삭제delete
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