KR20110130968A - Three-axis motion tracking device for medical image device and method of correcting medical image using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 의료 영상 장치와 함께 사용될 수 있는 3축 움직임 추적 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 의료 영상 장치의 사용시 환자의 움직임에 따라 나타날 수 있는 의료 영상의 왜곡을 보정하기 위한 3축 움직임 추적 장치 및 이를 이용한 의료 영상 보정 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a three-axis motion tracking device that can be used in conjunction with a medical imaging device, and more particularly to a three-axis motion tracking device for correcting the distortion of the medical image that may appear according to the movement of the patient when using the medical imaging device And a medical image correction method using the same.
근래 의료분야에서는 각종 질병의 조기 진단 또는 수술을 목적으로 인체의 생체 조직에 대한 정보를 영상화하여 획득하기 위한 각종 영상 장치가 널리 이용되고 있다. 이러한 의료 영상 장치의 대표적인 예로는 자기공명 촬영장치(Magnetic Resonance Imaging), 양전자 방출 단층촬영장치(Positron Emission Tomography), X선 단층촬영장치(X-ray Computer Tomography) 등을 들 수 있다. 이들 장치는 각기 고유한 장점과 단점을 갖기 때문에 최근에 와서는 이러한 각각의 영상 장치를 통합한 PET-MRI, PET-CT와 같은 통합형 영상장치에 관한 연구개발도 많이 진행되고 있다. Recently, in the medical field, various imaging apparatuses for imaging and obtaining information about biological tissues of the human body have been widely used for the purpose of early diagnosis or surgery of various diseases. Representative examples of such medical imaging apparatuses include magnetic resonance imaging, positron emission tomography, and X-ray tomography. Since these devices have their own advantages and disadvantages, research and development on integrated imaging devices such as PET-MRI and PET-CT incorporating each of these imaging devices has been progressing in recent years.
한편, 이러한 의료영상장치는 기본적으로 촬영대상이 고정된 상태라는 가정하에 인체의 생체조직 정보를 전기신호로 획득한 후 이를 다시 영상으로 재구성하는 장치라는 점에서 공통된다. 따라서, 영상장치가 인체를 스캔하면서 신호를 획득하는 동안 인체의 움직임이 있으면 영상은 전체적 또는 부분적으로 영향을 받아 영상의 왜곡과 같은 오류를 일으키게 된다.On the other hand, such a medical imaging apparatus is common in that it is basically a device that acquires biological tissue information of a human body as an electric signal and reconstructs it into an image under the assumption that the photographing target is fixed. Therefore, if there is movement of the human body while acquiring a signal while the imaging apparatus scans the human body, the image is affected in whole or in part to cause an error such as distortion of the image.
특히, 주파수 성분으로 신호를 획득하는 MRI의 경우에는 이러한 움직임이 영상 전체에 영향을 주게 되고, 하나의 영상을 얻는데 약 30분 정도의 시간을 필요로 하는 PET의 경우에도 이러한 움직임은 심각한 문제를 유발한다. 예를 들어, PET 영상 획득시 움직임에 의한 병변의 번짐은 병변의 부피를 과대하게 평가하거나 병변의 정도를 과소 평가하도록 하여 진단 결과를 바꾼다거나 수술시 종양조직을 과대 혹은 과소평가한 나머지 정상조직에 불필요한 피해를 끼칠 수 있다. 특히, 뇌수술의 전 단계로서 진행된 촬영에 있어서 나타날 수 있는 이러한 영상의 오류는 인체에 회복 불능의 피해를 가져올 수 있다는 점에서 더욱 심각한 문제가 된다. 따라서, 종래로부터 이러한 문제점을 해결하기 위한 여러 가지 방법들이 시도되어 왔다.In particular, in the case of MRI, which acquires a signal using frequency components, such movement affects the entire image, and even in the case of PET, which requires about 30 minutes to acquire one image, such movement causes serious problems. do. For example, bleeding due to movement during PET imaging can result in overestimation of the volume of the lesion or underestimation of the lesion's extent, altering the diagnosis results, or over or underestimating tumor tissue during surgery. It can cause unnecessary damage. In particular, the error of the image that may appear in the imaging proceeded as a pre-stage of brain surgery is a more serious problem in that it can cause irreparable damage to the human body. Therefore, various methods have been attempted to solve this problem.
그 중 가장 대표적인 예로서, 영상을 획득하는 동안 인체의 움직임을 검출함으로써 왜곡된 영상을 보정하는 방안이 제안되어 있다. 이와 관련하여, 인체의 움직임을 검출하는 장치로서 압력센서, 온도센서 등과 같이 인체와 직접 접촉하여 움직임을 측정하거나, 레이저 변위 센서, 광학식 추적장치와 같이 비접촉식으로 인체의 움직임을 측정하는 장치가 연구 개발되고 있다. As a representative example, a method of correcting a distorted image by detecting a motion of a human body while acquiring an image has been proposed. In this regard, as a device for detecting the movement of the human body, a device for measuring the movement by directly contacting the human body such as a pressure sensor or a temperature sensor, or a non-contact movement such as a laser displacement sensor or an optical tracking device has been researched and developed. It is becoming.
이들 중, 업계에서는 광학식 추적장치가 현재 의료 영상에서의 움직임으로 인한 왜곡 제거를 위한 촬영중 인체의 움직임을 측정하는 데 가장 효과적이며 효율적인 것으로 받아들여지고 있다. 그러나, 이는 아직도 활발히 연구 중인 분야이며, 현재 상용화된 몇몇의 광학식 추적장치가 나왔으나 고도의 정확성 및 신뢰성을 요구하는 의료 분야에 널리 사용되기에는 정확성 등과 같은 여러 문제점들이 남아있는 실정이다. 예컨대, 종래 동일선상에 놓인 2개의 카메라를 이용하여 인체의 움직임을 측정하는 광학식 추적장치가 제안되어 있으나, 이러한 구조로는 인체의 움직임을 정확하고 신뢰성 있게 측정하는 데 한계가 있었다. 실례로 2개의 카메라를 이용한 경우, 2개의 카메라가 놓인 동일선상에 직교한 축 상에서의 움직임 측정이 다른 축에서의 움직임 측정보다 높은 오차를 보이는 단점이 있으며, 단층촬영기의 구경이 작은 경우의 적용에 어려움이 있다.Among them, the optical tracking device is currently considered to be the most effective and efficient method for measuring the movement of the human body during imaging to remove distortion caused by the movement in the medical image. However, this is still an active area of research, and several optical tracking devices are commercially available, but many problems such as accuracy remain to be widely used in the medical field requiring high accuracy and reliability. For example, an optical tracking device for measuring the movement of the human body using two cameras placed on the same line has been proposed, but such a structure has a limitation in accurately and reliably measuring the movement of the human body. For example, when two cameras are used, the motion measurement on an axis orthogonal to the two cameras shows a higher error than the motion measurement on another axis. There is difficulty.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 의료 영상 장치와 함께 사용될 수 있는 3축 움직임 추적 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a three-axis motion tracking device that can be used with a medical imaging device.
본 발명의 보다 구체적인 목적은 의료 영상 장치의 사용시 환자의 움직임에 따라 나타날 수 있는 의료 영상의 왜곡을 보다 정확하고 신뢰성 있는 방식으로 보정해 줄 수 있는 3축 움직임 추적 장치를 제공하는 것이다.A more specific object of the present invention is to provide a three-axis motion tracking device that can correct the distortion of the medical image that can appear according to the movement of the patient when using the medical imaging device in a more accurate and reliable manner.
본 발명의 다른 목적은 3축 움직임 추적 장치를 이용한 의료 영상 보정 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention to provide a medical image correction method using a three-axis motion tracking device.
이러한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치는, 환자의 신체 부위에 부착되거나 그에 의해 보유된 움직임 표지를 서로 실질적으로 직교하는 세 축의 방향에서 각각 촬영하여 움직임 표지의 움직임을 각각 측정하도록 작동되는 3개의 카메라와, 이 3개의 카메라와 접속되어 상기 측정된 움직임 표지의 움직임을 분석하여 상기 움직임 표지의 움직임을 각 3축에서의 병진(Translation) 운동 및 각 3축을 회전축으로 하는 회전(Rotation) 운동에 관한 분석결과, 즉 6개의 움직임 파라미터로 출력하도록 작동되는 컨트롤러를 포함한다. In order to solve this problem, the three-axis motion tracking device for a medical imaging apparatus according to an embodiment of the present invention, each in the direction of three axes that are substantially orthogonal to each other movement signs attached to or held by the body part of the patient Three cameras which are photographed and respectively operated to measure the movement of the movement marker, and are connected to the three cameras to analyze the movement of the measured movement marker to translate the movement of the movement marker in each of three axes. And a controller operable to output the analysis result of the rotation motion having each of the three axes as the rotation axis, that is, the six motion parameters.
또한, 상기 3축 움직임 추적 장치는 상기 분석결과에 응답하여 상기 환자의 신체 부위를 스캔한 영상을 움직임 보정하도록 작동되는 컨트롤러를 추가로 포함할 수 있다. 아울러, 상기 추가의 컨트롤러는 상기 의료 영상 장치에 접속되어 상기 환자의 신체 부위를 스캔하도록 제어할 수 있다.In addition, the three-axis motion tracking device may further include a controller operable to correct the motion of the scanned image of the body part of the patient in response to the analysis result. In addition, the additional controller may be connected to the medical imaging apparatus and control to scan the body part of the patient.
상기 움직임 표지는 서로 실질적으로 직교하는 세 축에 놓여진 카메라가 효과적으로 표지의 움직임을 관찰할 수 있는 형태로 다면체 형상을 취할 수 있다. 본 발명의 그림에선 육면체 형상을 예로 들고 있다. The movement indicator may have a polyhedron shape in such a way that a camera placed on three axes substantially perpendicular to each other can effectively observe the movement of the indicator. In the figure of the present invention, the shape of a cube is taken as an example.
상기 3개의 카메라는 상기 움직임 표지의 움직임을 촬영하여, 매 시간에 촬영된 표지의 X축, Y축 및 Z축에서의 병진(수평) 운동 정도 및 각 축을 회전축으로 한 회전 운동 정도를 측정하도록 구성된다. The three cameras are configured to photograph the movement of the movement indicator, and measure the degree of translation (horizontal) movement and the rotational movement of each axis as the rotation axis of the cover image taken every hour. do.
또한, 상기 움직임 표지는 스캔되는 환자의 신체 부위에 부착되거나 보유된다.In addition, the movement marker is attached or held to the body part of the patient to be scanned.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 3축 움직임 추적 장치를 이용하여 의료 영상을 보정하는 방법이 제공된다. 상기 영상 보정 방법은, 의료 영상이 스캔되는 환자의 신체 부위에 움직임 표지를 부착하거나 보유시키는 단계와, 상기 3축 움직임 추적 장치에 구비된 3개의 카메라를 상기 움직임 표지를 촬영하도록 이동시키는 단계와 - 상기 3개의 카메라는 상기 움직임 표지를 서로 실질적으로 직교하는 세 축의 방향에서 각각 촬영하여 움직임 표지의 움직임을 측정하도록 작동됨 -, 제1 컨트롤러가 상기 환자의 신체 부위를 스캔하라는 제1 신호를 상기 의료 영상 장치로 발행하는 단계와, 제2 컨트롤러가 상기 움직임 표지의 움직임을 촬영하라는 제2 신호를 상기 3개의 카메라로 발행하는 단계와, 상기 의료 영상 장치가 상기 제1 신호에 응답하여 상기 환자의 신체 부위를 스캔하여 스캔 영상을 출력하는 단계와, 상기 3개의 카메라가 상기 움직임 표지 영상을 각각 출력하는 단계와, 상기 제2 컨트롤러가 상기 움직임 표지 영상을 분석하여 분석 결과를 출력하고 상기 분석 결과를 상기 제1 컨트롤러로 전달하는 단계와, 상기 제1 컨트롤러가 상기 분석 결과에 기초하여 상기 스캔 영상을 움직임 보정하는 단계를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, a method of correcting a medical image using a three-axis motion tracking device is provided. The image correction method may include attaching or retaining a motion mark to a body part of a patient to which a medical image is scanned, and moving three cameras provided in the 3-axis motion tracking device to capture the motion mark; The three cameras are operative to measure the movement of the movement indicator by respectively photographing the movement indicator in directions of three axes that are substantially orthogonal to each other-a first signal for the first controller to scan the body part of the patient. Issuing to the imaging device, issuing a second signal to the three cameras for the second controller to capture the motion of the movement indicator, and the medical imaging device is in response to the first signal; Outputting a scanned image by scanning a portion, and the three cameras respectively display the motion mark image Outputting an analysis result by analyzing the motion indicator image by the second controller, and transmitting the analysis result to the first controller; and by the first controller, the scan image based on the analysis result Motion correction.
이상 설명 드린 본 발명의 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치는 의료 영상 장치의 사용시 환자의 움직임에 따라 나타날 수 있는 의료 영상의 왜곡을 종래에 비해 훨씬 정확하고 신뢰성 있는 방식으로 보정해 줄 수 있다. 또한, 이에 따라, 상기 3축 움직임 추적 장치와 함께 사용되는 의료 영상 장치는 종래에 비해 훨씬 정확하고 신뢰성 있는 의료 영상을 제공할 수 있다. As described above, the three-axis motion tracking device for medical imaging apparatus of the present invention can correct the distortion of the medical image that may appear according to the movement of the patient when using the medical imaging apparatus in a much more accurate and reliable manner than in the related art. In addition, accordingly, the medical imaging apparatus used in conjunction with the three-axis motion tracking device can provide a much more accurate and reliable medical image than in the prior art.
도1은 본 발명에 따른 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치를 구성하는 3개의 카메라와 움직임 표지를 나타내는 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치가 사용되는 일 예로서 움직임 표지가 환자의 두부 부위에 부착되는 예를 도시한다.
도3은 본 발명에 따른 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치가 사용되는 다른 예로서 움직임 표지가 환자의 흉부 부위에 부착되는 예를 도시한다.
도4는 본 발명에 따른 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치에서 컨트롤러에 의해 움직임 표지의 움직임이 분석되는 모습을 도시한다.
도5는 본 발명에 따른 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치가 의료 영상 장치와 함께 이용되는 전체 모습을 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing three cameras and a motion marker constituting a three-axis motion tracking device for a medical imaging apparatus according to the present invention.
2 illustrates an example in which a motion marker is attached to a head region of a patient as an example in which a three-axis motion tracking device for a medical imaging apparatus according to the present invention is used.
3 illustrates an example in which a motion marker is attached to a chest portion of a patient as another example in which a three-axis motion tracking device for a medical imaging apparatus according to the present invention is used.
4 is a view illustrating a motion of a motion marker by a controller in a three-axis motion tracking device for medical imaging apparatus according to the present invention.
Figure 5 is a perspective view showing the overall appearance of the three-axis motion tracking device for medical imaging apparatus used with the medical imaging apparatus according to the present invention.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명에 따른 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치를 구성하는 3개의 카메라(12)와 움직임 표지(16)를 나타내는 사시도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 3축 움직임 추적 장치(10)는 3개의 카메라(12)와, 3개의 카메라(12)가 서로 실질적으로 직교하는 세 축, 예컨대 X축, Y축 및 Z축 상에 각각 배치되도록 이들을 지지하는 프레임(14)과, (도시되지 않은) 환자의 신체 부위에 부착되거나 보유되는 움직임 표지(16)를 포함한다.1 is a perspective view showing three
3개의 카메라(12)는 움직임 표지(16)를 촬영하도록 배치되는데, 이 때 도1에 도시된 바와 같이 세 축이 직교하는 가상의 원점이 움직임 표지(16)의 중심에 놓이도록 배치된다. 물론 이는 이상적인 경우이고, 3개의 카메라(12)는 각 카메라에 대해 움직임 표지(16)가 촬영될 수 있는 형태로만 배치되면 된다. 이와 같이, 3개의 카메라(12)는 움직임 표지(16)를 서로에 대해 직교하는 3축의 방향에서 각각 촬영하여 움직임 표지의 움직임을 각각 측정하도록 작동된다.The three
일반적으로 고체성 부재의 움직임은 X축, Y축 및 Z축의 3축의 병진운동 및 회전운동, 즉 6개의 파라미터로 표현될 수 있고, 이는 하나의 카메라를 이용하여 측정될 수도 있다. 그러나, 하나의 카메라로 측정 가능한 6개의 파라미터 중 높은 정확성과 신뢰성을 갖는 파라미터는 2축의 병진운동과 1축의 회전운동뿐이다. 따라서, 3개의 카메라(12)가 위와 같이 배치된 본 발명에 따른 3축 움직임 추적 장치(10)는 6개의 파라미터 모두를 높은 정확성과 신뢰성으로 측정 가능하다. In general, the movement of the solid member can be expressed by three axes of translational and rotational movements, i.e., six parameters of the X-axis, Y-axis, and Z-axis, which may be measured using one camera. However, of the six parameters that can be measured with one camera, the only parameters with high accuracy and reliability are two axis translation and one axis rotation. Therefore, the three-axis
본 발명에 따른 3축 움직임 추적 장치(10)는, 환자의 움직임이 의료 영상에 나쁜 영향을 줄 수 있는 임의의 의료 영상 장치와 함께 이용될 수 있다. 이러한 의료 영상 장치로는 (도1에 도시되어 있지 않은) 자기공명촬영장치(MRI), 양전자 방출 단층촬영장치(PET), X선 단층촬영장치(X-ray CT), 또는 이들이 복합된 임의의 의료 영상 장치일 수 있다.The three-axis
카메라(12)는 CCD 카메라, 적외선 카메라 등 2차원 영상을 촬영할 수 있는 임의의 카메라로 구성될 수 있다. The
움직임 표지(16)는 카메라(12)에 의해 움직임이 파악되기 용이한 형태 또는 표식을 갖도록 구성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 움직임 표지(16)는 다면체 형상을 가질 수 있으며, 본 발명의 그림에선 육면체 형상으로 구성되어 있다. The
또한, 움직임 표지(16)는 의료 영상이 스캔되는 신체 부위의 움직임을 그대로 측정할 수 있는 곳에 부착되거나 보유되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 의료 영상이 스캔되는 부위가 환자의 두부인 경우는 두부의 상단 등에 표지를 부착함으로써, 표지의 움직임을 통해 두부의 움직임을 쉽게 측정가능하다. 도2는 의료 영상이 스캔되는 부위가 환자의 두부인 경우, 움직임 표지(16)가 환자의 두부에 부착된 예를 보여 준다. 이 때, 움직임 표지(16)는 환자의 두부에 단단히 부착되어 환자의 두부와 동일한 움직임을 갖는 것이 바람직하고, 이를 위해서는 임의의 공지된 부착 방법이 이용될 수 있다. 도2에서 3축 움직임 추적 장치(10)는 도시되지 않은 의료 영상 장치에 이동 가능하게 장착되어 움직임 표지(16)를 촬영하도록 이동되어 있다. In addition, the
3축 움직임 추적 장치(10)를 의료 영상 장치에 이동 가능하게 장착하는 구성은 임의의 공지된 방법에 의해 구현 가능하다. 예를 들어, 3축 움직임 추적 장치(10)는 링크, 모터 및 소정의 제어장치 등을 이용하여 의료 영상 장치 내에서 이동 가능하도록 장착될 수 있고, 임의의 원하는 위치에서 움직임 표지(16)의 촬영을 위해 멈추도록 구성될 수 있다. The configuration for movably mounting the 3-axis
도3은 의료 영상이 스캔되는 부위가 환자의 흉부인 경우, 움직임 표지(16)가 환자의 흉부에 부착된 예를 보여 준다. 도2에 도시된 예와 유사한 방식으로, 움직임 표지(16)는 환자의 흉부에 단단히 부착되어 있고, 3축 움직임 추적 장치(10)는 도시되지 않은 의료 영상 장치 내에서 움직임 표지(16)를 촬영하도록 이동되어 있다.FIG. 3 shows an example in which the
도2 및 도3에서는 움직임 표지가 각각 환자의 두부와 흉부에 부착된 모습을 도시하고 있으나 이는 예시에 불과하고 본 발명은 이에 한정되지 않고 움직임 표지가 의료 영상 장치에 의해 스캔되는 환자의 임의의 신체 부위에 부착되는 것을 포괄한다.In Figures 2 and 3, the motion markers are attached to the head and chest of the patient, respectively. However, this is merely an example, and the present invention is not limited thereto. Any body of the patient whose motion markers are scanned by the medical imaging apparatus is shown. Includes attachment to the site.
본 발명에 따른 3축 움직임 추적 장치(10)에서는 도4에 도시된 바와 같이 3개의 카메라(12a, 12b, 12c)가 움직임 분석용 컨트롤러(7)에 접속되도록 구성된다. 컨트롤러(7)는 3개의 카메라(12a, 12b, 12c)에서 촬영된 움직임 표지 영상 신호를 수신하고 이에 따라 움직임 표지(16)의 움직임을 분석하도록 구성될 수 있다.In the three-axis
도4에 도시된 3개의 카메라는 각각 가상의 X축, Y축 및 Z축 상에 놓인 제1 카메라(12a), 제2 카메라(12b) 및 제3 카메라(12c)일 수 있다. 제1 카메라(12a)는 주로 움직임 표지(16)의 X축 방향 회전운동과, Y축 및 Z축 방향의 병진운동을 파악하는 기능을 담당한다. 또한, 제2 카메라(12b)는 주로 움직임 표지(16)의 Y축 방향 회전운동과, X축 및 Z축 방향의 병진운동을 파악하는 기능을 담당한다. 한편, 제3 카메라(12c)는 주로 움직임 표지(16)의 Z축 방향 회전운동과, X축 및 Y축 방향의 병진운동을 파악하는 기능을 담당한다.The three cameras shown in FIG. 4 may be the first camera 12a, the
이와 같이 제1 내지 제3 카메라(12a, 12b, 12c)에 의해 파악된 움직임 표지(16)의 회전 및 병진운동에 관한 정보는 세 개의 경로를 통해 움직임 분석용 컨트롤러(7)의 영상획득카드(17)로 보내진다. 영상획득카드(17)에서는 위 획득된 정보를 소정의 움직임 분석 알고리즘에 의하여 분석하고, 최종적으로는 6개의 파라미터를 포함하는 분석결과를 제공할 수 있다. 6개의 파라미터는 X축, Y축 및 Z축 방향의 회전운동 및 병진운동일 수 있다.As described above, the information about the rotation and the translational movement of the
도5는 본 발명에 따른 3축 움직임 추적 장치(10)가 의료 영상 장치(20)와 함께 이용되는 전체 모습의 일 예를 사시도로 나타낸 것이다.5 is a perspective view showing an example of the overall appearance that the three-axis
도5에서 환자(30)는 지지대(40) 상에 눕혀진 상태로 의료 영상 장치(20)에 의해 두부가 스캔된다. 두부가 스캔되는 동안 두부가 움직이는 것은 두부의 스캔 영상에 좋지 않은 영향을 끼치므로 두부의 움직임을 추적하고 이를 기초로 두부의 스캔 영상을 보정할 필요가 있다. 이를 위해, 본 발명에 따르면, 3축 움직임 추적 장치(10)가 제공된다. 3축 움직임 추적 장치(10)는 3개의 카메라(12)를 지지하는 프레임(14)과, 의료 영상 장치(20)에 접속되어 환자의 두부를 스캔하도록 제어하는 제1 컨트롤러(5)와, 3개의 카메라(12)와 접속되어 촬영된 3개의 움직임 표지 영상을 분석하여 6개의 움직임 파라미터를 출력하도록 작동되는 제2 컨트롤러(7)를 포함한다. In FIG. 5, the
3개의 카메라(12)는 환자의 신체 부위에 부착되거나 그에 의해 보유된 움직임 표지(16)를 가상의 X축, Y축 및 Z축 방향에서 각각 촬영하여 움직임 표지의 움직임을 각각 측정하도록 작동된다. 즉, 3개의 카메라(12)는 움직임 표지(16)의 움직임을 X축, Y축 및 Z축 방향으로의 병진 운동 및 회전 운동으로 출력할 수 있도록 표지를 촬영하도록 구성된다. 또한, 프레임(14)은 가상의 X축, Y축 및 Z축이 교차하는 가상의 원점이 움직임 표지(16) 상에 배치되도록 조정될 수 있다. The three
한편, 제1 컨트롤러(5)는 제2 컨트롤러(7)와 접속되어 제2 컨트롤러(7)의 분석결과에 응답하여 환자의 신체 부위를 스캔한 영상을 움직임 보정하도록 작동될 수 있다. 일 예로, 제1 컨트롤러(5)는 제2 컨트롤러(7)로부터 전달된 움직임 파라미터에 맞추어 의료 영상 장치(20)가 환자의 신체 부위를 스캔하는 동안의 좌표축을 상기 파라미터와 같은 방향 및 정도로 이동시키거나 회전시켜 마치 환자가 전혀 움직이지 않은 것처럼 스캔하도록 제어하는 형태로 구현될 수 있다.Meanwhile, the
또한, 제1 컨트롤러(5)에 의한 상기 스캔 영상의 움직임 보정은 의료 영상 장치(20)가 환자의 신체 부위를 스캔하는 동안 이루어질 수도 있고 스캔이 완료된 이후에 이루어질 수도 있다.In addition, the motion correction of the scan image by the
의료 영상 장치(20)는 자기공명 촬영장치(MRI), 양전자 방출 단층촬영장치(PET), X선 단층촬영장치(X-ray CT), 또는 이들이 복합된 임의의 의료 영상 장치일 수 있다. The
이러한 구성에 의하면, 의료 영상 장치(20)를 이용하여 환자의 생체정보를 획득하는 동안, 환자의 움직임을 보다 정밀하고 신뢰성 있는 방식으로 추적할 수 있다. 또한, 추적된 정보가 제2 컨트롤러(7)에서 분석되고 제1 컨트롤러(5)로 전달됨으로써 환자의 움직임에 따른 화상의 왜곡을 충실하게 보정할 수 있게 되어 의료 영상 장치는 종래에 비해 훨씬 정확하고 신뢰성 있는 의료 영상을 제공할 수 있다.According to this configuration, while acquiring the biometric information of the patient using the
이하에서는, 도5에 기초하여 본 발명의 일 실시예에 따른, 3축 움직임 추적 장치를 이용한 의료 영상 보정 방법의 일 예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an example of a medical image correction method using a three-axis motion tracking apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5.
우선, 의료 영상을 얻기 위해 의료 영상 장치(20)에 의해 스캔되는 환자의 신체 부위에 움직임 표지(16)가 공지된 부착 방식에 의해 단단히 부착되거나 보유된다. 도5는 움직임 표지(16)가 환자의 두부에 부착된 예를 도시하고 있다. 다음으로, 3개의 카메라(12)가 움직임 표지(16)를 촬영하도록 3개의 카메라(12)를 지지하는 프레임(14)이 의료 영상 장치(20) 내에서 이동된다. 이 때, 3개의 카메라(12)는 움직임 표지(16)를 서로 실질적으로 직교하는 세 축의 방향에서 각각 촬영하여 움직임 표지 영상을 각각 출력하도록 작동된다. 따라서, 3개의 카메라(12)를 지지하는 프레임(14)을 움직임 표지(16) 쪽으로 이동시킬 때에는 3개의 카메라(12)가 놓인 가상의 X축, Y축 및 Z축이 교차하는 가상의 원점이 움직임 표지(16)의 중심에 놓이도록 하는 것이 바람직하다. 그러나, 이는 이상적인 경우이고, 상기 가상의 원점은 움직임 표지(16) 상에 놓이는 것으로 충분하다. 즉, 3개의 카메라(12)는 각 카메라에 대해 움직임 표지(16)가 촬영될 수 있는 형태로만 배치되면 된다. First, the
이어서, 의료 영상 장치(20)에 접속된 제1 컨트롤러(5)가 환자의 신체 부위를 스캔하라는 신호(1)를 의료 영상 장치(20)로 발행한다. 이와 동시에 제1 컨트롤러(5)는 제2 컨트롤러(7)로 신호(11)를 보내고, 이에 따라 3개의 카메라(12)와 접속된 제2 컨트롤러(7)는 움직임 표지(16)의 움직임을 촬영하라는 신호(111)를 3개의 카메라(12)로 발행한다.Subsequently, the
이에 따라, 의료 영상 장치(20)는 신호(1)에 응답하여 환자의 신체 부위를 스캔하여 스캔 영상을 출력하고, 출력된 스캔 영상은 신호(2)를 통해 제1 컨트롤러(5)로 전달된다. 또한, 3개의 카메라(12)는 움직임 표지 영상을 각각 출력하고, 출력된 움직임 표지 영상은 신호(22)를 통해 제2 컨트롤러(7)로 전달된다. 이어서, 제2 컨트롤러(7)는 움직임 표지 영상을 분석하여 분석 결과를 출력한다. 분석 결과는 6개의 파라미터, 즉 움직임 표지(16)의 X축, Y축 및 Z축 방향의 회전운동 및 병진운동으로 표시될 수 있고, 이에 관한 정보는 신호(3)을 통해 제2 컨트롤러(7)로부터 제1 컨트롤러(5)로 전달된다. 제1 컨트롤러(5)에서는 이러한 분석결과를 바탕으로 소정의 알고리즘에 따라 환자 신체 부위의 스캔이 진행되는 동안 발생한 환자의 임의의 움직임에 따른 스캔 영상의 움직임 또는 왜곡을 보정한다.Accordingly, the
예를 들어, 환자 두부의 스캔이 진행되는 동안, 스캔이 시작된 지 1분이 경과된 시점에서 3개의 카메라(12)를 통해 환자 두부가 X축의 양의 방향으로 2cm 병진운동, Y축의 음의 방향으로 1cm 병진운동, Z축 방향으로 10도만큼 회전 이동하는 것이 측정되었다면, 환자 두부를 촬영하는 동안의 좌표축을 이러한 병진 및 회전운동과 같은 방향 및 정도로 이동시키거나 회전시켜 마치 환자가 전혀 움직이지 않은 것처럼 보정할 수 있다. 이러한 스캔 영상의 움직임 보정은 스캔이 진행되는 동안 또는 스캔이 종료된 후 소정의 알고리즘에 따라 이루어질 수 있다. 본 발명에 의하면, 이러한 구성에 의해 정확하고 신뢰성 높은 스캔 영상을 얻을 수 있다. For example, while the scan of the head of the patient is in progress, one minute after the start of the scan, the three heads of the patient's head are moved in the positive direction of the X axis in the positive direction of the X axis and in the negative direction of the Y axis through the three
이상, 본 발명의 기술적 사상을 구체적인 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 상기 구체적인 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니고, 단지 본 발명을 보다 이해하기 쉽도록 하기 위한 예에 불과하다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형, 변경 및 치환 등을 본 발명에 가할 수 있음은 자명하다.As mentioned above, although the technical idea of this invention was demonstrated in detail through the specific Example, the specific Example is not limited to this invention, It is only the example for making it easier to understand this invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, changes and substitutions may be made to the present invention within the scope of the technical idea of the present invention.
5: 제1 컨트롤러
7: 제2 컨트롤러
10: 3축 움직임 추적 장치
12: 카메라
12a: 제1 카메라
12b: 제2 카메라
12c: 제3 카메라
14: 프레임
16: 움직임 표지
17: 영상 획득 카드
20: 의료 영상 장치
30: 환자
40: 지지대5: first controller
7: second controller
10: 3-axis motion tracking device
12: camera
12a: first camera
12b: second camera
12c: third camera
14: frame
16: motion signs
17: video acquisition card
20: medical imaging device
30: patient
40: support
Claims (12)
환자의 신체 부위에 부착되거나 그에 의해 보유된 움직임 표지를 서로 실질적으로 직교하는 세 축의 방향에서 각각 촬영하여 움직임 표지의 움직임을 각각 측정하도록 작동되는 3개의 카메라와,
상기 3개의 카메라와 접속되어 상기 측정된 움직임 표지의 움직임을 분석하여 상기 움직임 표지의 X축, Y축 및 Z축 방향으로의 병진 운동 및 회전 운동에 관한 분석결과를 출력하도록 작동되는 컨트롤러
를 포함하는 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치.3-axis motion tracking device for medical imaging device,
Three cameras operable to respectively measure the movement markers attached to or retained by the patient's body parts in the directions of three axes which are substantially orthogonal to each other, respectively to measure the movement of the movement markers;
A controller connected to the three cameras, the controller operable to analyze the measured movement of the movement indicator and output analysis results of translational and rotational movements in the X-, Y- and Z-axis directions of the movement indicator
3-axis motion tracking device for a medical imaging device comprising a.
의료 영상이 스캔되는 환자의 신체 부위에 움직임 표지를 부착하거나 보유시키는 단계와,
상기 3축 움직임 추적 장치에 구비된 3개의 카메라를 상기 움직임 표지를 촬영하도록 이동시키는 단계와 - 상기 3개의 카메라는 상기 움직임 표지를 서로 실질적으로 직교하는 세 축의 방향에서 각각 촬영하여 움직임 표지 영상을 각각 출력하도록 구성됨 -,
제1 컨트롤러가 상기 환자의 신체 부위를 스캔하라는 제1 신호를 상기 의료 영상 장치로 발행하는 단계와,
제2 컨트롤러가 상기 움직임 표지의 움직임을 촬영하라는 제2 신호를 상기 3개의 카메라로 발행하는 단계와,
상기 의료 영상 장치가 상기 제1 신호에 응답하여 상기 환자의 신체 부위를 스캔하여 스캔 영상을 출력하는 단계와,
상기 3개의 카메라가 상기 움직임 표지 영상을 각각 출력하는 단계와,
상기 제2 컨트롤러가 상기 움직임 표지 영상을 분석하여 분석 결과를 출력하고 상기 분석 결과를 상기 제1 컨트롤러로 전달하는 단계와,
상기 제1 컨트롤러가 상기 분석 결과에 기초하여 상기 스캔 영상을 움직임 보정하는 단계
를 포함하는 의료 영상 보정 방법.A method of correcting a medical image using a three-axis motion tracking device for a medical imaging device,
Attaching or retaining a motion marker to the body part of the patient where the medical image is scanned;
Moving three cameras provided in the three-axis motion tracking device to capture the motion indicator, and the three cameras respectively photograph the motion indicator in three axis directions that are substantially orthogonal to each other. Configured to output-,
A first controller issuing a first signal to the medical imaging apparatus to scan a body part of the patient;
A second controller issuing a second signal to the three cameras to photograph the motion of the motion indicator;
Outputting a scanned image by scanning the body part of the patient in response to the first signal by the medical imaging apparatus;
Outputting the motion indicator images by the three cameras, respectively;
Analyzing, by the second controller, the motion indicator image and outputting an analysis result and transferring the analysis result to the first controller;
Motion-correcting the scanned image based on the analysis result by the first controller
Medical image correction method comprising a.
환자의 신체 부위에 부착되거나 그에 의해 보유된 움직임 표지를 서로 실질적으로 직교하는 세 축의 방향에서 각각 촬영하여 움직임 표지 영상을 각각 출력하도록 작동되는 3개의 카메라를 지지하는 프레임과,
상기 3개의 카메라와 접속되어 상기 촬영된 3개의 움직임 표지 영상을 분석하여 상기 움직임 표지의 X축, Y축 및 Z축 방향으로의 병진 운동 및 회전 운동에 관한 분석결과를 출력하도록 작동되는 컨트롤러
를 포함하고,
상기 프레임은 상기 세 축이 교차하는 가상의 원점이 상기 움직임 표지 상에 배치되도록 조정 가능한, 의료 영상 장치용 3축 움직임 추적 장치.3-axis motion tracking device for medical imaging device,
A frame supporting three cameras, each of which is attached to or held by the patient's body part and is respectively operated in three directions of directions substantially perpendicular to each other to output a motion marker image, respectively;
A controller which is connected to the three cameras and is operable to analyze the photographed three motion marker images and output an analysis result of translational and rotational movements in the X, Y and Z axes of the motion marker;
Including,
And the frame is adjustable such that a virtual origin at which the three axes intersect is disposed on the motion marker.
The medical imaging apparatus of claim 1 or 10, wherein the medical imaging apparatus is a magnetic resonance imaging apparatus (MRI), a positron emission tomography apparatus (PET), an X-ray tomography apparatus (X-ray CT), or any combination thereof. 3-axis motion tracking device for medical imaging device, which is a medical imaging device.
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