KR20130098531A - 씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법 - Google Patents

씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 씨티에 의한 투영 영상 획득 과정인 제 1 단계(S100)와, 상기 투영 영상을 입체 영상으로 재구성하는 과정인 제 2 단계(S200)와, 재구성 영상과 스캔 데이터 영상의 정합 과정인 제 3 단계(S300) 및 정합 결과를 이용해서 재구성 영상에서 메탈영역의 3차원 좌표를 확인하는 과정인 제 4 단계(S400)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 메탈 아티팩트에 의해 씨티 영상이 불분명하게 만들지는 것을 현저하게 감소시키는 효과가 발생된다.

Description

씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법{Metal artifact reduction method of CT}
본 발명은 치과 촬영 등에 사용되는 씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법에 관한 것이다.
치과 진료에서는 환자의 치아에 충치가 발생하는 등 치아에 손상이 발생하면 손상된 치아를 치과용 충진재(Dental fillings)로 때우거나 인공 보철 장치(Prosthetic devices) 등으로 대체하게 된다.
상기 치과용 충진재 또는 인공 보철 장치를 장착한 치아를 가진 환자가 씨티 촬영을 하게 되면, 상기 치과용 충진재 또는 인공 보철 장치 등과 같은 금속성 대상물은 엑스 레이를 거의 투과시키지 않아 주위의 연조직(Soft tissue) 또는 뼈 구조들(Skeletal structures)에 스트리크 아티팩트(Streak artifact)와 스타-버스트 아티팩트(Star-burst artifact) 같은 메탈 아티팩트(Metal artifact)를 만든다.
상기 메탈 아티팩트는 자신뿐만 아니라 주위 다른 물체의 영상에 영향을 주어 엑스 레이 씨티 영상을 불분명하게 만드는 문제를 발생시킨다.
종래에는 메탈 아티팩트에 의해 엑스 레이 씨티 영상을 불분명하게 만들고 불분명한 엑스 레이 씨티 영상을 의사가 판독함으로써 환자의 치아 상태를 잘못 진단하게 하는 문제가 발생된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 메탈 아티팩트에 의해 씨티 영상이 불분명하게 만들어지는 것을 현저하게 감소시키는 씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 씨티에 의한 투영 영상을 입체 영상으로 재구성한 재구성 영상과 스캔 데이터 영상의 정합 과정인 제 3 단계(S300) 및
정합 결과를 이용해서 재구성 영상에서 메탈영역의 3차원 좌표를 확인하는 과정인 제 4 단계(S400)
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법을 제공한다.
그리고 확인된 3차원 좌표 데이터를 시뮬레이션에서 투영 영상에 맵핑 및 제거하는 과정인 제 5 단계(S500)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 투영 영상 보정하는 과정인 제 6 단계(S600)와, 복수의 보정된 투영 영상을 입체 영상으로 재구성하는 과정인 제 7 단계(S700)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 투영 영상 보정하는 과정은 메탈부(612)를 주변 데이터의 값으로 보정하여 보정 투영 영상(700)으로 변화시키는 과정일 수 있다.
상기 재구성 영상과 스캔 데이터 영상의 정합 과정은 구강내 스케너(400)를 이용하여 치아의 3차원 표면 스캔 데이터를 획득하고, 상기 3차원 표면 스캔 데이터와 재구성 영상(300)을 정합하는 과정일 수 있다.
상기 정합 과정은 3차원 표면 스캔 데이터 중 메탈 부분(402)과 비메탈 부분(404)을 포함하는 메탈 둘레부 데이터(410)를 재구성 영상(300)과 정합시키는 과정일 수 있다.
본 발명에 의하면 메탈 아티팩트에 의해 씨티 영상이 불분명하게 만들지는 것을 현저하게 감소시키는 효과가 발생된다.
그리고 본 발명은 정합 과정에서 3차원 표면 스캔 데이터 중 메탈 부분과 비메탈 부분을 포함하는 최소한의 메탈 둘레부 데이터를 재구성 영상 중 메탈 부분과 비메탈 부분을 포함하는 메탈 둘레부 데이터와 정합시키는 과정을 통하여 정합 과정에 최소한의 시간과 노력만 사용되는 효과가 발생된다.
도 1은 씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법을 나타내는 순서도.
도 2는 도 1의 제 3 단계까지를 나타내는 개략도.
도 3은 도 1의 제 3 단계 이후를 나타내는 개략도.
도 4는 본 발명이 적용되기 전후의 영상을 나타내는 개략도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 인체에 삽입된 금속 물질에 의해 씨티 영상에 메탈 아티팩트가 발생되는 것을 감소시키기 위해서 스캔 영상을 이용하는 것이 핵심이며, 본 발명이 적용되는 주요 분야는 치과 치료 분야이나, 기타 다른 의학 분야에도 적용될 수 있다.
아래의 실시예에서는 본 발명이 치과 치료를 위해 사용되는 것을 기준으로 설명한다.
도 1은 씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법을 나타내는 순서도이고, 도 2는 도 1의 제 3 단계까지를 나타내는 개략도이며, 도 3은 도 1의 제 3 단계 이후를 나타내는 개략도이며, 도 4는 본 발명이 적용되기 전후의 영상을 나타내는 개략도이다.
본 발명인 씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법은 시작 과정을 거쳐 진행되는 씨티(CT: Computer Tomography)에 의한 투영 영상 획득 과정인 제 1 단계(S100)와, 상기 제 1 단계(S100)를 거친 후에 진행되는 복수의 투영 영상을 입체 영상으로 재구성하는 과정인 제 2 단계(S200)와, 제 2 단계(S200)를 거친 후에 진행되는 재구성 영상과 스캔 데이터 영상의 정합 과정인 제 3 단계(S300)와, 상기 제 3 단계(S300)를 거친 후에 진행되는 정합 결과를 이용해서 재구성 영상에서 메탈영역의 3차원 좌표를 확인하는 과정인 제 4 단계(S400)와, 상기 제 4 단계(S400)를 거친 후에 진행되는 과정인 확인된 3차원 좌표 데이터를 시뮬레이션에서 투영 영상에 맵핑 및 제거하는 과정인 제 5 단계(S500)와, 제 5 단계(S500)를 거친 후에 진행되는 과정인 투영 영상 보정하는 과정인 제 6 단계(S600)와, 상기 제 6 단계(S600)를 거친 후에 진행되는 복수의 보정된 투영 영상을 입체 영상으로 재구성하는 과정인 제 7 단계(S700) 및 종료하는 과정을 포함하여 구성된다.
상기 제 1 단계(S100)인 씨티(100)에 의한 투영 영상 획득 과정은 치과에서 일반적으로 수행되는 과정으로 도 2의 (a)에 도시된 씨티(100) 장치를 이용하여 환자 구강 내의 엑스레이 촬영을 수행하고 도 2의 (b)와 같은 복수개의 투영 영상(200)을 획득하는 과정이다.
일반적으로 알려진 바와 같이 씨티(100) 촬영의 경우에 환자의 구강을 중심으로 하여 일정 각도 범위 내에서 회전되면서 촬영이 진행되어 복수개의 투영 영상(200)이 획득된다.
그리고 상기 제 2 단계(S200)인 복수의 투영 영상을 입체 영상으로 재구성하는 과정은 다양한 영상 재구성 알고리듬이 적용될 수 있으며, 본 실시예에서는 필터역투영법(FBP: Filtered Back Projection)을 기본으로 하여 콘빔씨티(Conebeam CT)에 적용하도록 개선한 에프디케이(FDK: Feldkamp, Davis, Kress)가 사용된다.
상기 에프디케이에 의해 획득된 재구성 영상(300)은 도 1의 (c)에 나타나며 이 경우의 치아 영상 단면(310)에는 하악의 우측 어금니 부분에 3개의 메탈이 나타나지만, 메탈 아티팩트에 의해 영상의 왜곡이 심하게 나타난다.
상기 제 3 단계(S300)인 재구성 영상과 스캔 데이터 영상의 정합 과정은 구강내 스케너(400)와 석고모형 등을 이용하여 치아의 3차원 표면 스캔 데이터를 획득하고, 상기 3차원 표면 스캔 데이터와 재구성 영상(300)을 정합하는 과정이다.
상기 정합 이전에는 3차원 표면 스캔 데이터와 재구성 영상(300)이 서로 크기와 각도 등이 상이한 상태이므로 이를 보정하여 3차원 표면 스캔 데이터와 재구성 영상(300)이 서로 겹쳐질 수 있도록 정합하는 과정이 진행되는 것이다.
상기 정합 과정은 최소한의 시간과 노력만 사용되는 것이 바람직함으로 3차원 표면 스캔 데이터 전체와 재구성 영상(300) 전체를 정합하는 것보다 3차원 표면 스캔 데이터 중 메탈 부분(402)과 최소한의 비메탈 부분(404)을 포함하는 메탈 둘레부 데이터(410)를 재구성 영상(300) 중 메탈 부분과 비메탈 부분을 포함하는 메탈 둘레부 데이터와 정합시키는 과정을 진행시킨다.
상기 메탈 부분(402)과 최소한의 비메탈 부분(404)을 포함하는 메탈 둘레부 데이터(410)를 이용하는 것은 메탈 부분(402)만을 이용할 경우에 재구성 영상(300) 중 메탈 부분이 불명확한 상태이므로 정합이 어렵기 때문이다.
따라서, 상기 정합 과정에서 비메탈 부분(404)은 반드시 필요하나, 비메탈 부분(404)이 클수록 정합 과정에서 소요되는 시간과 노력은 증가됨으로 정합 과정에서 필요한 최소한의 부분만 사용되는 것이 바람직하다.
도 2의 (c)에 도시된 재구성 영상(300)에 도 2의 (d)에 도시된 치아의 3차원 표면 스캔 데이터 중 메탈 부분(402)과 비메탈 부분(404)을 포함하는 최소한의 메탈 둘레부 데이터(410)를 재구성 영상(300) 중 메탈 둘레부 데이터와 정합시키는 과정을 거치면 도 2의 (d)에 도시된 메탈표시 재구성 영상(500)이 획득된다.
한편, 상기 제 4 단계(S400)인 정합 결과를 이용해서 재구성 영상에서 메탈영역의 3차원 좌표를 확인하는 과정은 도 3의 (a)와 같이 상기 메탈표시 재구성 영상(500)에서 정합된 3차원 표면 스캔 데이터의 메탈 부분(402)에 대응되는 메탈 영역의 3차원 좌표를 확인하는 과정이다.
그리고 상기 제 5 단계(S500)인 확인된 3차원 좌표 데이터를 시뮬레이션에서 투영 영상에 맵핑 및 제거하는 과정은 알고리즘에 의해 씨티 촬영을 통해 획득될 수 있는 투영 영상과 같은 시뮬레이션 투영 영상(610)을 도출한 후에 상기 메탈 영역의 3차원 좌표 데이터만 상기 시뮬레이션 투영 영상(610)에 맵핑하고 제거하는 과정이다.
위 과정은 투영 영상을 통하여 재구성 영상을 획득하는 과정을 역으로 진행하는 경우이며, 이러한 과정을 통하여 획득된 복수의 투영 영상(600)은 도 3의 (b)에 도시된다.
상기 복수의 투영 영상(600)에는 메탈 부분에 해당되는 메탈부(612)가 다른 부분과 식별되도록 표시된다.
상기 제 6 단계(S600)인 투영 영상(600)을 보정하는 과정은 도 3의 (b)에 도시된 메탈부(612)를 주변 데이터의 적당한 값으로 보정하여 도 3의 (c)에 도시된 보정 투영 영상(700)으로 변화시키는 과정이다.
상기 제 7 단계(S700)인 복수의 보정된 투영 영상(700)을 입체 영상(800)으로 재구성하는 과정에는 상기 에프디케이(FDK)가 사용되며, 재구성된 영상(800)에는 하악의 우측 어금니 부분에 화살표 주위로 3개의 메탈이 존재하나, 메탈 아티팩트는 상당히 감소된 것을 알 수 있다.
본 발명은 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 적용되지 않은 경우를 나타내는 도 4의 (a)의 경우보다 본 발명이 적용된 경우를 나타내는 도 4의 (b)에서 메탈 아티팩트가 현저히 감소된 것을 알 수 있다.
본 발명에 의하면 메탈 아티팩트에 의해 씨티 영상이 불분명하게 만들지는 것을 현저하게 감소시키는 효과가 발생된다.
그리고 본 발명은 정합 과정에서 3차원 표면 스캔 데이터 중 메탈 부분과 비메탈 부분을 포함하는 최소한의 메탈 둘레부 데이터를 재구성 영상 중 메탈 부분과 비메탈 부분을 포함하는 메탈 둘레부 데이터와 정합시키는 과정을 통하여 정합 과정에 최소한의 시간과 노력만 사용되는 효과가 발생된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 씨티 200: 투영 영상
300: 재구성 영상 400: 스캔너
410: 메탈 부분 700: 보정 투영 영상

Claims (7)

  1. 씨티에 의한 투영 영상을 입체 영상으로 재구성한 재구성 영상과 스캔 데이터 영상의 정합 과정인 제 3 단계(S300) 및
    정합 결과를 이용해서 재구성 영상에서 메탈영역의 3차원 좌표를 확인하는 과정인 제 4 단계(S400)
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    확인된 3차원 좌표 데이터를 시뮬레이션에서 투영 영상에 맵핑 및 제거하는 과정인 제 5 단계(S500)
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    투영 영상 보정하는 과정인 제 6 단계(S600)와,
    복수의 보정된 투영 영상을 입체 영상으로 재구성하는 과정인 제 7 단계(S700)
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 투영 영상 보정하는 과정은 메탈부(612)를 주변 데이터의 값으로 보정하여 보정 투영 영상(700)으로 변화시키는 과정인 것을 특징으로 하는 씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법.
  5. 씨티에 의한 투영 영상을 입체 영상으로 재구성한 재구성 영상과 스캔 데이터 영상의 정합 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재구성 영상과 스캔 데이터 영상의 정합 과정은 구강내 스케너(400)를 이용하여 치아의 3차원 표면 스캔 데이터를 획득하고, 상기 3차원 표면 스캔 데이터와 재구성 영상(300)을 정합하는 과정인 것을 특징으로 하는 씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 정합 과정은 3차원 표면 스캔 데이터 중 메탈 부분(402)과 비메탈 부분(404)을 포함하는 메탈 둘레부 데이터(410)를 재구성 영상(300)과 정합시키는 과정인 것을 특징으로 하는 씨티의 메탈 아티팩트 감소 방법.
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