KR20030043572A

KR20030043572A - 의료영상분할장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20030043572A
Application number: KR1020020015012A
Authority: KR
Inventors: 김동성
Original assignee: 주식회사 인피니트테크놀로지
Priority date: 2001-11-23
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-06-02
Also published as: KR100428234B1

Abstract

본 발명은 의료영상분할장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 의료영상분할장치는 사용자와의 인터페이스를 제공하는 사용자 인터페이스부와; 의료영상에 대한 정보를 입력하는 볼륨데이터입력부와; 상기 볼륨데이터를 전달받아 그 의료영상의 소정위치에 대한 2차원영상을 생성하여 표시하고 그 2차원영상에 대한 분할을 수행하는 2차원영상표시제어부와; 상기 볼륨데이터를 전달받아 그 의료영상에 대한 3차원영상을 생성하여 표시하고 그 3차원영상에 대한 분할을 수행한 후 그 결과를 상기 2차원영상표시제어부로 전달하며 상기 2차원영상표시제어부로부터 상기 2차원영상의 위치정보 및 2차원영상의 분할결과를 전달받아 상기 3차원영상에 표시하는 3차원영상표시제어부;를 포함하여 구성되며, 2차원 및 3차원영상 중 어느 하나의 분할결과를 2차원과 3차원영상 모두에게 적용하고, 분할의 종류별로 공통적인 분할정보 및 분할결과들을 별도로 관리함으로써, 의료영상에 대한 분할작업을 보다 능률적으로 수행할 수 있도록 한다는 특징이 있다.

Description

의료영상분할장치 및 그 방법{Medical image segmentation apparatus and method thereof}

본 발명은 영상처리기법(Image Processing Technique)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 의료영상에서 관심부위를 분리시키는 의료영상분할기법에 관한 것이다.

영상처리기법이란 다차원 영상데이터를 입력받아 배경이 되는 전체영상으로부터 관심영역을 분리하거나, 필요한 정보를 얻기 위해 영상데이터로부터 특징정보를 추출하거나, 영상의 질을 개선하기 위해 영상을 복원하거나 재처리하는 등의 일련의 과정을 수행하는 방법을 의미한다. 이들 중, 특히, 전체영상으로부터 관심영역을 분리하는 기술을 '분할기술'이라 말한다. 이러한 '분할기술'은 의료분야의 진단이나 연구가 진행될 때 그 대상이 되는 관심영역을 전체영상으로부터 분할한 후, 그 관심영역을 2차원이나 3차원영상으로 표현함으로써 진단이나 연구 결과의 정확성이나 능률성을 향상시킨다. 따라서, '분할기술'은 의료영상처리분야에 있어서 필수적으로 사용되는 영상처리기법이다.

한편, 일반적인 영상분할방법들은 각 차원의 영상을 분할할 때 그 차원의 가시화정보만을 활용해서 분할을 수행하고 검증한다. 예를 들어, 2차원 영상을 분할하고자 할 경우 2차원영상의 가시화정보만을 활용하고, 3차원 영상을 분할하고자 할 경우 3차원영상의 가시화 정보만을 활용하여야 한다. 즉, 종래의 영상분할방법에 의하면, 2차원영상에서 분할을 수행할 경우 분할영역의 기하학적인 특성을 이용하지만, 검증을 위해 3차원영상의 가시화정보를 활용하는 경우는 없었다. 또한, 기존의 영상분할방법에 의하면, 3차원영상의 가시화정보를 이용한 분할결과를 2차원영상의 분할에 적용하는 경우도 없었다. 따라서, 종래의 영상분할방법을 이용할 경우, 사용자 인터페이스가 제한적으로 제공된다는 단점이 있었다.

또한, 종래의 영상분할방법을 이용할 경우, 분할 종류별 분할도구들과 수정작업을 위한 그리기도구가 각각 별도로 동작함으로써, 분할 및 수정작업이 비능률적으로 수행되었다. 즉, 분할 종류별 분할도구들과 수정작업을 위한 그리기도구 각각의 동작환경을 별도로 설정하여야 하며, 각 분할도구의 분할결과들과 그리기도구의 수정결과가 독립적으로 존재함으로써, 각 분할도구를 이용한 분할의 방법 및 그 처리결과들이 유기적인 조화를 이루지 못하여 통합(Synergy)효과를 발휘할 수 없었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 각 차원의 영상을 분할할 때, 그 차원의 가시화정보 및 다른 차원의 가시화정보를 활용할 수 있도록 하고, 분할종류별 분할도구들과 수정작업을 위한 그리기도구가 서로 유기적으로 동작하도록 하는 의료영상분할장치 및 그 방법을 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 의료영상분할장치에 대한 개략적인 블록도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2차원영상 표시제어부에 대한 개략적인 블록도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원영상 표시제어부에 대한 개략적인 블록도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 의료영상분할방법에 대한 처리 흐름도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 2차원영상 분할과정에 대한 처리 흐름도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 조건부수정과정에 대한 처리 흐름도,

도 7 내지 도 12e는 본 발명의 실시예에 따른 의료영상분할장치의 동작과정을 설명하기 위한 예시화면들.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

100 : 사용자 인터페이스부 200 : 제어부

300 : 볼륨데이터 입력부 400 : 2차원영상 표시제어부

500 : 3차원영상 표시제어부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 의료영상분할장치는 사용자의 조작신호를 입력하는 사용자 인터페이스부와; 의료영상에 대한 정보를 3차원적 위치의 함수로 표시되는 볼륨데이터로 입력하는 볼륨데이터입력부와; 상기 볼륨데이터입력부로부터 의료영상에 대한 볼륨데이터를 전달받아 그 의료영상의 소정위치에 대한 2차원영상을 생성하여 표시하고, 그 2차원영상에 대한 분할을 수행하는 2차원영상표시제어부와; 상기 볼륨데이터입력부로부터 의료영상에 대한 볼륨데이터를 전달받아 그 의료영상에 대한 3차원영상을 생성하여 표시하고, 그 3차원영상에 대한 분할을 수행한 후 그 결과를 상기 2차원영상표시제어부로 전달하며, 상기 2차원영상표시제어부로부터 상기 2차원영상의 위치정보 및 2차원영상의 분할결과를 전달받아 상기 3차원영상에 표시하는 3차원영상표시제어부와; 상기 사용자 인터페이스부를 통해 입력되는 사용자의 조작신호에 의거하여 상기 2차원영상표시제어부 및 3차원영상표시제어부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 의료영상분할방법은 의료영상에 대한 정보를 3차원적 위치함수로 표시되는 볼륨데이터로 입력받는 제1 과정과; 상기 볼륨데이터로부터 의료영상에 대한 2차원 및 3차원영상을 생성하여 화면에 디스플레이하는 제2 과정과; 상기 디스플레이된 2차원 및 3차원영상 중 어느 하나의 소정영역에 대한 분할이 요청되면, 그에 대한 응답으로 분할을 수행한 후, 그 분할결과를 2차원과 3차원영상 모두에게 적용하는 제3 과정과; 상기 분할된 영상의 소정영역에 대한 수정 작업이 요청된 경우, 그에 대한 응답으로 수정을 수행한 후, 그 수정된 영역 중 기 설정된 수정조건들을 만족하는 영역만을 분할에 적용하는 제4 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여, 본 발명에 따른 의료영상분할장치 및 그 방법에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 의료영상분할장치에 대한 개략적인 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 의료영상분할장치는 사용자 인터페이스부(100), 제어부(200), 볼륨데이터입력부(300), 2차원영상표시제어부(400) 및 3차원영상표시제어부(500)를 포함한다.

볼륨데이터입력부(300)는 의료영상에 대한 정보를 3차원적 위치의 함수로 표시되는 볼륨데이터로 입력한다. 예를 들어, CT나 MRI 단면 스캐닝 결과로 생성된 볼륨데이터를 각 장치들로 직접 입력받아 저장하고자 하는 경우, 볼륨데이터 입력부(300)는 각 장치들과 접속하여 해당 데이터를 입력받기 위한 접속 하드웨어 및 이를 저장하기 위한 하드디스크 또는 메모리 소자로 구성될 수 있다. 한편, 이미 측정되어 다른 저장매체(예컨대, 플로피 디스크, CD-ROM 등)에 저장된 데이터를 읽어들이는 경우, 볼륨데이터 입력부(300)는 그와 같은 시스템 내/외부 저장장치와 접속하여 해당 데이터를 입력받기 위한 접속 하드웨어와, 이를 저장하기 위한 하드디스크 또는 메모리소자로 구성될 수 있다.

2차원영상표시제어부(400)는 볼륨데이터입력부(300)로부터 의료영상에 대한 볼륨데이터를 전달받아 그 의료영상의 소정위치에 대한 2차원영상을 생성하여 표시하고, 그 2차원영상에 대한 분할을 수행한다. 이 때, 2차원영상표시제어부(400)는 3차원영상표시제어부(500)로부터 3차원영상에 대한 분할결과를 전달받아 현재 표시하고 있는 2차원영상에 표시한다. 즉, 2차원영상표시제어부(400)는 3차원영상표시제어부(500)로부터 3차원영상에 대한 3차원 원(original)영상정보와 그 분할결과를 전달받고, 원영상에 분할결과를 반영하여 새로운 3차원영상을 생성한다. 그리고, 2차원영상표시제어부(400)는 그 생성된 3차원영상정보에 의거하여 화면에 보여줄 2차원영상을 생성한 후, 그 결과를 2차원영상에 표시하는 것이다.

한편, 2차원영상표시제어부(400)는 2차원영상에 대한 분할결과를 3차원영상표시제어부(500)로 전달하여, 2차원영상에 대한 분할결과가 3차원영상에도 적용되도록 한다.

3차원영상표시제어부(500)는 볼륨데이터입력부(300)로부터 의료영상에 대한 볼륨데이터를 전달받아 그 의료영상에 대한 3차원영상을 생성하여 표시하고, 그 3차원영상에 대한 분할을 수행한다. 그리고, 그 결과를 2차원영상표시제어부(400)로 전달한다. 한편, 3차원영상표시제어부(500)는 2차원영상표시제어부(400)로부터 현재 표시되고 있는 2차원영상의 위치정보 및 2차원영상의 분할결과를 전달받아 그에 따른 3차원영상정보를 도출한 후, 그 결과를 3차원영상에 표시한다. 즉, 2차원영상에 대한 분할결과를 3차원영상에 적용하도록 한다.

한편, 사용자 인터페이스부(100)는 사용자와의 인터페이스를 제공한다. 또한, 제어부(200)는 사용자 인터페이스부(100)를 통해 입력되는 사용자의 조작신호에 의거하여, 2차원영상표시제어부(400) 및 3차원영상표시제어부(500)의 동작을 제어한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2차원영상표시제어부(400)에 대한 개략적인 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 2차원영상표시제어부(400)는 2차원이미지 생성부(405), 위치선택부(410), 2차원분할부(415), 매개변수관리자(420), 로컬변수버퍼(425), 공유변수버퍼(430), 객체관리자(435),객체버퍼(440), 보호관리자(445), 보호영역저장부(450), 그리기도구(455), 조건매개변수버퍼(460), 3차원인터페이스부(465) 및 디스플레이제어부(470)를 포함한다.

3차원인터페이스부(3차원 I/F)(465)는 3차원영상표시제어부('도 1'의 500)와의 데이터교환을 위한 인터페이스를 제공한다.

2차원이미지 생성부(405)는 볼륨데이터입력부('도 1'의 300)로부터 전달되는 볼륨데이터에 의해 화면에 디스플레이할 2차원영상을 생성하고, 3차원 I/F(465)로부터 전달되는 3차원분할결과를 이용하여 현재 디스플레이되고 있는 2차원영상에 분할정보를 표시한다. 즉, 3차원분할결과가 2차원영상에도 적용되도록 한다. 다시말하면, 3차원영상은 2차원영상이 연속적으로 들어가 있는 자료구조 형태를 가지므로, 3차원분할결과로부터 k번째의 2차원영상을 인출하기 위해 (k-1)*이미지크기(Image size)로부터 이미지크기(Image size) 만큼의 데이터를 가져오면 되는 것이다.

한편, 3차원영상에서의 분할이 2차원영상에서의 분할보다 더 용이한 경우는 분할하고자 하는 기관이 3차원영상에서 가시화가 잘되고, 배경 영역과 구분되어지는 경우이다. 이러한 경우로서, 갈비뼈와 척추를 예로 들을 수 있는데, 갈비뼈와 척추는 3차원영상에서 가시화가 잘되고, 혈관 등에 조영제를 넣지 않는 경우, 3차원상에서 외곽에 위치한 갈비뼈와 척추를 그리기도구로 쉽게 분리할 수 있기 때문이다.

위치선택부(410)는 3차원영상표시제어부('도 1'의 500)로부터 3차원영상 상에 표시되는 슬라이스 위치정보(Slice Number)를 전달받아 그 위치에 해당되는 영상데이터를 비트맵(bitmap)구조로 변경하여 화면에 보여준다. 이 때, 슬라이스란 3차원영상의 소정위치에 대한 단면으로서, 2차원영상의 표시단위를 말한다. 따라서, 위치선택부(410)는 3차원영상표시제어부('도 1'의 500)로부터 전달된 슬라이스 정보에 의거하여 해당 2차원영상정보를 선택한 후, 화면에 디스플레이한다.

2차원분할부(415)는 사용자 인터페이스부('도 1'의 100)를 통해 선택된 선택정보에 의거하여 2차원영상에 대한 분할을 수행한다. 예를 들어, 사용자가 마우스 등을 이용하여 2차원영상 상의 원하는 영역을 선택하면, 그 영역에 대한 분할을 수행한다.

이 때, 의료영상에서 사용될 수 있는 분할의 방법은 영역의 특성을 이용하는 방법, 경계의 특성을 이용하는 방법 및 영역 및 경계의 특성을 모두 이용하는 혼합 방법이 있는데, 2차원영상표시제어부(400)에서는 보다 효과적인 처리를 수행하기 위해, 이러한 분할의 종류별로 공통적으로 적용되는 2차원분할부(415)의 동작환경정보들 및 각 분할의 종류별로 도출된 2차원영상의 분할결과들을 별도로 관리한다.

이를 위해, 도 2의 예에서는 각 분할의 종류별로 공통적으로 적용되는 공유변수들을 저장/관리하기 위한 공유변수버퍼(430)와, 각 분할의 종류별로 개별적으로 적용되는 로컬변수들을 저장/관리하기 위한 로컬변수버퍼(425)를 포함하며, 이들(430, 425)은 매개변수관리자(420)에 의해 제어를 받는다. 매개변수관리자(420)는 2차원분할부(415) 또는 그리기도구(455)의 요청에 의해 공유변수버퍼(430) 및 로컬변수버퍼(425)에서 관리되는 매개변수들을 2차원분할부(415) 또는 그리기도구(455)에게 제공하는 역할을 한다. 이와 같이 분할을 위해 설정되는 변수들의 예로는 최대/최소 밝기값, 최대 강도(Max intensity), 형태의 확장/침식(Morphological dilation/erosion)횟수, 최대/최소 임계치, 내성(tolerance), 채움(fill holes) 여부, ROI 종류, 페인트 종류, 페인트 브러쉬폭, 프로파게이션(propagation) 방향 등을 설정하는 변수 등이 있으며, 이들 중 최대/최소 밝기값, 최대 강도(Max intensity), 형태의 확장/침식(Morphological dilation/erosion)횟수, 최대/최소 임계치를 설정하는 변수들은 각 분할에 모두 적용되는 공유변수들이고, 내성(tolerance)을 설정하는 변수는 2D/3D 그로우(Grow)에만 적용되는 로컬변수이고, 채움(fill holes) 여부를 설정하는 변수는 쓰레스홀딩(Thresholding)과 2D/3D 그로우(Grow)에만 적용되는 로컬변수이고, 페인트 종류(paint type), 페인트 브러쉬폭(paint brush width) 설정 변수는 페인트에만 적용되는 로컬변수이고, 프로파게이션(propagation) 방향 설정변수는 ROI와 2D 그로우(Grow)에만 적용되는 로컬변수이다. 이 때, 그리기도구(455)는 사용자의 선택에 의해 분할된 분할결과를 수작업에 의해 수정하고자 하는 경우, 그 수정작업을 수행하기 위해 제공되며, 사용자 인터페이스부('도 1'의 100)를 통해 입력되는 사용자의 선택정보에 의해 동작한다.

또한, 각 분할의 종류별로 그 분할에 사용되는 객체들을 별도의 객체버퍼(440)에 저장하고, 객체관리자(435)에 의해 그 객체들을 관리하도록 한다. 이 때, 객체버퍼(440)는 슬라이스단위로 객체들의 분할정보를 저장하는데, 이러한 분할정보들은 인접한 슬라이스의 분할정보의 영향을 받는다. 예를 들어, 이전 슬라이스에 적용된 분할정보들을 현재 슬라이스의 분할에 적절히 적용할 수 있도록 한다. 이처럼 다음 슬라이스의 분할에 연속적으로 적용되는 분할정보로는 씨앗점의 위치, ROI 정보 등이 있다.

한편, 2차원분할부(415)는 사용자의 선택에 의해 설정된 분할대상영역을 분할할 때, 그 분할대상영역의 정보가 다른 영역으로 새나가는 것을 방지하기 위해, 즉, 분할대상영역을 보호하기 위해, 분할대상영역의 인접영역을 먼저 분할하고, 그 분할영역을 보호영역으로 설정한 후, 상기 분할대상영역에 대한 분할을 수행하도록 한다. 이를 위해, 도 2의 예에서는 보호영역으로 설정된 영역들을 별도로 관리하는 보호영역저장부(450)와, 그 보호영역저장부(450)를 관리하는 보호관리자(445)를 포함한다.

보호관리자(445)는 2차원분할부(415)를 통해 분할대상영역이 선택되면, 먼저, 그 분할대상영역의 경계위치를 도출하고, 그 경계위치에 인접한 영역들을 도출한다. 그리고, 그 인접영역을 먼저 분할하고, 그 분할영역을 보호영역으로 설정한다. 즉, 그 분할영역을 라벨링하여 보호영역저장부(450)에 저장한다. 그리고, 2차원분할부(415)를 통해 분할작업이 요청되면, 분할작업을 위해 선택된 분할대상영역이 보호영역저장부(450)에 저장된 영역인지를 확인한 후, 그렇지 않은 경우만 해당 영역에 대한 분할을 수행하도록 한다.

또한, 그리기도구(455)는 사용자 인터페이스부('도 1'의 100)를 통해 선택된 선택정보에 의해 2차원영상의 소정영역에 대한 영상이 수정된 경우, 그 수정된 영역 중 기 설정된 수정조건들을 만족하는 영역만을 분할에 적용한다. 다시 말해, 그리기도구(455)는 조건부 수정을 수행한다. 조건매개변수버퍼(460)는 이를 위한 수정조건들을 저장관리하고, 그리기도구(455)의 요청에 따라 해당 수정조건들을 그리기도구(455)에게 제공한다. 이 때, 조건부 수정을 위해 설정되는 수정조건들의 예는 영역의 밝기값 등이 있다. 그리기도구(455)는 이러한 조건부 수정을 위해 화소의 조건을 검사하면서 수정작업을 수행한다.

디스플레이제어부(470)는 2차원이미지 생성부(405), 위치선택부(410), 2차원 분할부(415) 및 그리기도구(455)의 처리 결과에 따른 2차원영상을 화면에 표시하도록 제어한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원영상표시제어부(500)에 대한 개략적인 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원영상표시제어부(500)는 3차원가시화부(510), 위치표시부(520), 3차원분할부(530), 2차원인터페이스부(2차원 I/F)(540) 및 디스플레이제어부(550)를 포함한다.

2차원인터페이스부(2차원 I/F)(540)는 2차원영상표시제어부('도 1'의 400)와의 데이터교환을 위한 인터페이스를 제공한다.

3차원가시화부(510)는 볼륨데이터입력부('도 1'의 300)로부터 전달되는 볼륨데이터에 의해 화면에 디스플레이할 3차원영상을 생성하고, 2차원 I/F(540)로부터 전달되는 2차원분할결과를 이용하여 현재 디스플레이되고 있는 3차원영상에 분할정보를 표시한다. 즉, 2차원분할결과가 3차원영상에도 적용되도록 한다. 다시말하면, 2차원분할결과는 소정의 이미지 크기(image size)를 갖는 영상으로서, 분할결과를 표시할 수 있는 배열의 형태로 저장되어 있는데, 이러한 2차원분할결과를 3차원영상에 적용하기 위해, 첫 번째 2차원영상에 해당되는 분할배열부터 순차적으로 연결하여 3차원 분할결과를 생성하고, 그 3차원분할결과를 이용하여 분할된 3차원영상으로 가시화한다. 이 때, 3차원 분할결과에 해당되는 볼륨만을 선택하여 3차원영상으로 가시화할 수도 있고, 3차원 분할결과에 해당하는 볼륨을 제외한 부분만을 선택하여 3차원영상으로 가시화할 수도 있다.

한편, 3차원영상을 화면에 디스플레이하기 위해 사용되는 가시화 엔진은 VR엔진, MIP엔진 및 MinIP엔진을 사용하는 것이 가능하다. 'VR엔진'은 볼륨렌더링(Volume Rendering) 엔진을 말하며, 3차원 데이터를 레이_트레이싱(ray tracing)과 같은 볼륨렌더링(volume rendering) 방법에 의해 투영되는 영상을 비트맵(bitmap)으로 만들어 화면에 보여주고, 'MIP엔진'은 최대밝기표시(Maximum Intensity Projection)엔진을 말하며, 레이_트레이싱(ray tracing)으로 만나는 모든 3차원 복셀(voxel)들 중에서 밝기값이 최대가 되는 복셀이 투영(projection)되는 화면의 화소에 대한 밝기값을 기준으로 하여 비트맵(bitmap)을 만들어 화면에 보여주고, 'MinIP엔진'은 최소밝기표시(Minimum Intensity Projection)엔진을 말하며, 레이_트레이싱(ray tracing)으로 만나는 모든 3차원 복셀(voxel)들 중에서 밝기값이 최소가 되는 것이 투영(projection)되는 화면의 화소에 대한 밝기값을 기준으로 하여 비트맵(bitmap)을 만들어 화면에 보여준다.

위치표시부(520)는 2차원표시제어부에서 디스플레이하고 있는 슬라이스의 2차원영상의 위치를 3차원영상 상에 직선으로 표시한다. 위치표시부(520)는 2차원영상표시제어부(400)의 위치선택부('도 2'의 410)와 슬라이스 위치정보(Slice Number)를 상호 교환한다. 따라서, 2차원영상표시제어부(400)에서 표시하는 영상이 변경되면, 그 때의 슬라이스 위치정보에 의거하여 위치표시부(520)는 3차원영상 상의 직선표시위치를 이동시키고, 위치표시부(520)에서 슬라이스 위치를 표시하기 위한 직선을 이동시키면, 그 때의 슬라이스 위치정보에 의거하여 2차원영상표시제어부(400)의 표시 영상이 변경된다.

3차원분할부(530)는 사용자 인터페이스부('도 1'의 100)를 통해 선택된 선택정보에 의거하여 3차원영상에 대한 분할을 수행한다. 예를 들어, 사용자가 마우스 등을 이용하여 3차원영상 상의 원하는 영역을 선택하면, 3차원분할부(530)는 그 영역에 대한 분할을 수행한다. 이 때, 3차원분할부(530)는 3차원 볼륨 자체의 특성을 이용하여 분할을 수행하며, 수행된 분할결과를 분할결과 배열에 저장한다. 즉, 3차원분할부(530)는 연결성과 동질성의 특성을 만족하는 3차원 볼륨을 한 개의 객체로 분할하고, 이렇게 분할된 객체는 3차원 분할결과 배열에 그 객체를 구성하는 배열의 위치에 분할객체의 ID를 저장한다. 또한, 3차원분할부(530)는 3차원 분할결과를 2차원영상표시제어부(400)로 전달하여 3차원분할결과가 2차원영상에서도 적용될 수 있도록 한다.

따라서, 2차원 I/F(540)는 2차원영상표시제어부(400)로부터 2차원영상정보를 전달받아 3차원가시화부(510)로 전달하고, 2차원영상표시제어부(400)로부터 2차원 슬라이스 위치정보를 전달받아 위치표시부(520)로 전달하고, 3차원분할부(530)로부터 3차원분할결과를 전달받아 2차원영상표시제어부(400)로 전달한다.

한편, 디스플레이제어부(550)는 3차원가시화부(510), 위치표시부(520) 및 3차원분할부(530)의 처리 결과에 의거하여 3차원영상을 화면에 디스플레이하도록 제어한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 의료영상분할방법에 대한 처리 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 의료영상분할방법은 다음과 같다. 먼저, 분할대상이 되는 의료영상정보가 3차원적 위치함수로 표시되는 볼륨데이터로 입력되면(s100), 그 의료영상정보로부터 2차원 및 3차원영상을 각각 도출하여 별도의 디스플레이를 통해 2차원 및 3차원영상을 디스플레이한다(s110). 이 때, 볼륨데이터는 CT나 MRI 단면 스캐닝 등에 의해 생성된다. 한편, 그 의료영상정보로부터 2차원 및 3차원영상을 도출하는 구체적인 과정은 이미 공지된 기술이므로 본 명세서에서는 그 구체적인 설명을 생략한다.

그리고, 2차원 및 3차원영상으로 표시된 의료영상 중 어느 하나의 소정영역에 대한 분할이 요청되면(s120), 그에 대한 응답으로 분할을 수행한 후, 그 분할결과를 2차원과 3차원영상 모두에게 적용한다(s130 내지 s190).

즉, 사용자가 소정영역을 선택한 후, 그 영역에 대한 분할을 요청하면(s120), 사용자의 작업영역에 따라(s130), 작업영역이 2차원영상표시영역이면 2차원영상분할을 수행하고(s140), 작업영역이 3차원영상표시영역이면 3차원영상분할을 수행한다(s170). 그리고, 그 각각의 영상분할 결과를 다른 차원의 영상에도 적용한다(s150, s180). 다시 말하면, 2차원영상의 분할결과를 3차원영상에 적용하고(s150), 3차원영상의 분할결과를 2차원영상에 적용한다(s180). 다만, 2차원영상에 대한 분할을 수행한 경우, 그 분할정보를 슬라이스 단위로 별도 저장/관리하는 과정(s160)을 더 수행한다. 이는 2차원영상을 분할하기 위해 임의의 슬라이스가선택된 경우, 그 슬라이스에 대한 분할을 수행하기 위해 그 이전 슬라이스에 대한 분할정보를 참조할 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같이 의료영상의 소정영역에 대한 분할이 이루어진 후, 사용자의 수작업에 의한 수정작업이 요청된 경우, 그에 대한 수정작업을 수행하는데, 이 때, 수정을 위해 선택된 모든 영역에 대한 수정을 수행하는 것이 아니라, 수정을 위해 선택된 영역 중 기 설정된 수정조건들을 만족하는 영역만을 분할에 적용한다. 즉, 조건부 수정을 수행한다(s190). 예를 들어, 밝기값이 수정조건으로 선택된 경우, 최대 밝기값과 최소 밝기값으로 설정된 밝기값의 범위 안에 있는 화소들만이 수정되는 것이다. 즉, 밝기값이 조건에 만족하는 화소만이 수정된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 2차원영상 분할과정(s140)에 대한 처리 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 2차원영상 분할과정(s140) 수행시 사용자가 분할하고자 하는 영역에 대한 영역보호 기능을 선택한 경우(s141), 그 분할대상영역의 인접영역을 먼저 분할하여(s142), 그 분할된 영역을 라벨링한 후, 보호영역으로 별도 관리한다(s143). 그 후, 분할대상영역으로 설정된 영역에 대한 분할을 수행한다(s144). 이 때, 상기 과정(s142, s143)에서 보호영역으로 관리되는 영역은 분할대상역역에서 제외한다. 이로써, 분할대상영역으로 설정된 영역을 분할하고자 할 때, 설정된 영역 이외의 영역이 분할에 포함되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

도 5의 예에서는 2차원영상분할과정(s140)에 대한 설명만 언급되었지만, 이러한 과정은 3차원영상분할과정(s170)에서도 동일하게 수행된다.

한편, 2차원영상분할 및 3차원영상분할시 서로 다른 종류의 분할을 수행한경우, 그 분할의 종류별로 각 분할을 수행하기 위해 설정된 분할정보들은 별도로 관리한다. 이는 분할을 위해 설정된 설정값들 중 각 분할의 종류별로 서로 다르게 설정되는 값들도 있지만, 모든 분할에 공통적으로 적용되는 값들도 있기 때문에 이들을 별도로 관리함으로써, 분할을 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 하기 위함이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 조건부수정과정(s190)에 대한 처리 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 조건부수정을 위해서는 사용자가 수정작업을 수행한 경우(s191), 수정된 영역 중 조건에 맞는 영역을 선택하여(s192), 선택된 영역의 수정내용만을 분할에 포함시킨다(s193).

도 7 내지 도 12e는 본 발명의 실시예에 따른 의료영상분할장치의 동작과정을 설명하기 위한 예시화면들이다.

먼저, 도 7은 2차원영상과 3차원영상을 동시에 디스플레이하는 화면에 대한 예시화면이다. 도 7을 참조하면, 화면 좌측의 영상표시 영역에는 2차원영상을 디스플레이하고, 화면 우측의 영상표시영역에는 3차원영상을 디스플레이하고 있다. 이처럼 2차원영상과 3차원영상을 동시에 디스플레이함으로써, 사용자는 해당 영상에 대한 진단을 보다 정확하게 할 수 있는 것이다.

도 8a 내지 도 8c는 3차원영상의 분할결과를 2차원영상에 적용하는 화면에 대한 예시화면들이다. 먼저, 도 8a를 참조하면, 화면 우측의 3분할된 영역에는 CT 또는 MRI 등에 의해 스캐닝된 MPR 이미지가 디스플레이되고 있고, 화면 좌측의 영역에는 화면 우측의 MPR 이미지에 대한 3차원영상이 디스플레이되고 있다.

도 8b는 도 8a에 도시된 3차원영상에 대한 분할결과에 대한 예시화면이다. 도 8b를 참조하면, 도 8a의 3차원영상표시 영역에서 소정의 관심영역을 선택한 경우, 화면 좌측의 영역에 나타난 바와 같이, 해당 영역만을 분할하여 디스플레이하고 있다.

도 8c는 도 8b와 같은 3차원 분할결과를 2차원영상에 적용한 예를 나타내는 예시화면이다. 도 8c는 도 8b의 3차원 분할결과 표시영역에 표시된 3차원영상을 가로선으로 절단한 결과에 대한 2차원영상을 순차적으로 디스플레이하고 있다.

도 9는 연속된 두 개의 슬라이스 영상에 분할정보가 전달되는 예를 나타내기 위한 예시화면이다. 즉, 도 9의 화면 좌측에는 현재 슬라이스 영상이 디스플레이되고 있고, 화면 우측에는 다음 슬라이스 영상이 디스플레이되고 있다. 도 9를 참조하면, 현재 슬라이스(화면 좌측)에 적용된 분할방법인 SRG(Seeded Region Growing) 방법이 다음 슬라이스(화면 우측)에 전달된 경우, SRG 방법에 의한 분할을 수행하기 위해 화면 좌측에서 설정된 씨앗점(A)이 화면 우측에 전달되어 화면 우측의 화면이 그 씨앗점(A)에 의해 자동으로 분할되는 것을 알 수 있다.

도 10a 및 도 10b는 서로 다른 분할방법들 간 옵션을 공유하는 예를 나타내기 위한 예시화면들이다. 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 도 10a에서 쓰레스홀딩(Thresholding)을 수행하기 위해 설정한 분할 옵션 변수들이 도 10b의 2차원 영역확장(region growing)을 수행하기 위해 그대로 사용됨을 알 수 있다. 즉, 도 10a 및 도 10b의 의료영상 표시영역 하단에 위치한 옵션 설정영역(B)에 설정된 옵션값들이 공통적으로 사용되고 있다.

도 11a 및 도 11b는 조건부 수정을 수행하는 예를 나타내기 위한 예시화면들이다. 도 11a는 관심영역을 설정한 경우에 대한 예시화면이고, 도 11b는 도 11a에서 설정한 관심영역 중 조건에 맞는 영역만을 분할에 포함한 경우에 대한 예시화면이다. 즉, 도 11a에서 하얀색으로 표시된 부분이 관심영역으로 설정된 부분으로서, 척추뼈와 근육 등이 관심영역에 포함되어 있고, 도 11b는 그 관심영역 중 척추뼈 만을 제외한 경우를 보여준다.

도 12a 내지 도 12e는 영역보호기능에 의한 영상분할의 예를 보여주는 예시화면들이다. 즉, 도 12a 내지 도 12e는 전체 의료영상 중 척추표시영역만을 분할하기 위해, 영역보호기능을 선택한 경우에 대한 예시화면이다. 먼저, 도 12a는 척추와 연결되어 있는 혈관표시영역을 분할한 결과를 나타내고, 도 12b는 도 12a에서 분할된 영역(혈관)을 보호(Protection)시킨 결과를 나타내고, 도 12c는 SRG 방법에 의해 척추표시영역을 3차원분할 한 결과를 나타내고, 도 12d는 도 12b에서 보호된 혈관표시영역을 해제시킨 결과를 나타내고, 도 12e는 척추표시영역만을 분할하여 제거한 최종결과를 나타낸다.

이상의 설명은 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며 첨부한 특허청구범위 내에서 다양하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 의료영상분할장치 및 그 방법은각 차원의 영상을 분할할 때, 그 차원의 가시화정보 및 다른 차원의 가시화정보를 활용할 수 있도록 함으로써, 보다 광범위한 사용자 인터페이스를 제공한다는 장점이 있다. 예를 들어, 본 발명의 의료영상분할장치 및 그 방법을 이용하여 2차원영상을 분할하고자 하는 경우, 2차원영상의 가시화정보 및 3차원영상의 가시화정보를 모두 활용할 수 있다.

또한, 분할종류별 분할도구들과 수정작업을 위한 그리기도구가 서로 유기적으로 동작하도록 함으로써, 영상의 분할 및 수정작업을 보다 능률적으로 수행할 수 있도록 한다는 장점이 있다. 예를 들어, 분할 종류별 분할도구들 및 그리기도구 각각의 동작환경을 동시에 설정할 수 있고, 각 분할도구 및 그리기도구의 처리결과를 통합 관리함으로써, 시너지효과를 극대화할 수 있다.

Claims

의료영상분할장치에 있어서,

사용자와의 인터페이스를 제공하는 사용자 인터페이스부와,

의료영상에 대한 정보를 3차원적 위치의 함수로 표시되는 볼륨데이터로 입력하는 볼륨데이터입력부와,

상기 볼륨데이터입력부로부터 의료영상에 대한 볼륨데이터를 전달받아 그 의료영상의 소정위치에 대한 2차원영상을 생성하여 표시하고, 그 2차원영상에 대한 분할을 수행하는 2차원영상표시제어부와,

상기 볼륨데이터입력부로부터 의료영상에 대한 볼륨데이터를 전달받아 그 의료영상에 대한 3차원영상을 생성하여 표시하고, 그 3차원영상에 대한 분할을 수행한 후 그 결과를 상기 2차원영상표시제어부로 전달하며, 상기 2차원영상표시제어부로부터 상기 2차원영상의 위치정보 및 2차원영상의 분할결과를 전달받아 상기 3차원영상에 표시하는 3차원영상표시제어부와,

상기 사용자 인터페이스부를 통해 입력되는 사용자의 조작신호에 의거하여 상기 2차원영상표시제어부 및 3차원영상표시제어부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상분할장치.
제1항에 있어서, 상기 2차원영상표시제어부는

상기 3차원영상표시제어부로부터 전달된 3차원영상에 대한 분할결과를 현재표시하고 있는 2차원영상에 표시하는 것을 특징으로 하는 의료영상분할장치.
제1항에 있어서, 상기 2차원영상표시제어부는

상기 사용자 인터페이스부를 통해 선택된 선택정보에 의해 2차원영상에 대한 분할을 수행하는 2차원분할부와,

분할의 종류별로 공통적으로 적용되는 상기 2차원분할부의 동작환경정보들 및 분할의 종류에 따른 2차원영상의 분할결과들을 별도로 관리하는 공통관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상분할장치.
제3항에 있어서, 상기 2차원분할부는

상기 선택정보에 의해 설정된 분할대상영역을 보호하기 위해, 상기 분할대상영역의 인접영역을 먼저 분할하고, 그 분할영역을 보호영역으로 설정한 후, 상기 분할대상영역에 대한 분할을 수행하는 것을 특징으로 하는 의료영상분할장치.
제3항에 있어서, 상기 2차원영상표시제어부는

상기 사용자 인터페이스부를 통해 선택된 선택정보에 의해 2차원영상의 소정영역에 대한 영상이 수정된 경우, 그 수정된 영역 중 기 설정된 수정조건들을 만족하는 영역만을 분할에 적용하는 수정부와,

상기 수정조건들을 저장 관리하고, 상기 수정부의 요청에 따라 그 수정조건들을 상기 수정부에게 제공하는 조건관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상분할장치.
의료영상분할방법에 있어서,

의료영상에 대한 정보를 3차원적 위치함수로 표시되는 볼륨데이터로 입력받는 제1 과정과,

상기 볼륨데이터로부터 의료영상에 대한 2차원 및 3차원영상을 생성하여 화면에 디스플레이하는 제2 과정과,

상기 디스플레이된 2차원 및 3차원영상 중 어느 하나의 소정영역에 대한 분할이 요청되면, 그에 대한 응답으로 분할을 수행한 후, 그 분할결과를 2차원과 3차원영상 모두에게 적용하는 제3 과정과,

상기 분할된 영상의 소정영역에 대한 수정 작업이 요청된 경우, 그에 대한 응답으로 수정을 수행한 후, 그 수정된 영역 중 기 설정된 수정조건들을 만족하는 영역만을 분할에 적용하는 제4 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상분할방법.
제6항에 있어서, 상기 제3 과정은

분할이 요청된 분할대상영역을 보호하기 위해, 상기 분할대상영역의 인접영역을 먼저 분할하고, 그 분할영역을 보호영역으로 설정한 후, 상기 분할대상영역에 대한 분할을 수행하는 것을 특징으로 하는 의료영상분할방법.
제6항에 있어서, 상기 제3 과정은

2차원영상에 대한 분할을 수행한 경우, 상기 2차원영상에 대한 분할을 수행하기 위해 선택된 분할정보를, 다음 2차원영상 분할 수행시 참조하기 위해, 별도로 저장관리하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상분할방법.
제6항에 있어서, 상기 제3 과정은

분할의 종류별로 각각의 분할을 수행하기 위해 선택된 분할정보 및 분할결과들을, 다음 분할 수행시 참조하기 위해, 별도로 저장관리하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상분할방법.