KR20140002998A - 진단 영상 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

진단 영상 장치 및 그 동작 방법이 개시된다. 피검체의 심장에 대한 3차원 볼륨 데이터에서 관심 판막이 심장벽에 붙어 있는 제1 포인트 및 제2 포인트를 검출하고, 상기 제1 포인트 및 상기 제2 포인트를 연결한 가상선이 기준면과 평행해지도록 상기 3차원 볼륨 데이터를 회전시키고, 상기 회전된 3차원 볼륨 데이터를 기반으로 상기 관심 판막에 대한 3차원 표준 뷰를 획득하는 영상 처리 장치 및 상기 3차원 표준 뷰를 표시하는 표시 장치를 포함하는 진단 영상 장치가 개시된다.

Description

진단 영상 장치 및 그 동작 방법{DIAGNOSIS IMAGE APPARATUS AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 진단 영상 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
진단 영상 장치는 초음파 영상 장치, 컴퓨터단층촬영(Computed Tomography: CT) 장치 또는 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging: MRI) 장치 등의 의료 영상 장치일 수 있다.
진단 영상 장치는 피검체(subject)의 심장에 대한 3차원 볼륨 데이터를 기반으로 심장의 특성들을 측정 또는 평가할 수 있고, 심장의 질환 여부를 진단할 수 있다. 진단 영상 장치가 초음파 영상 장치인 경우, 3차원 심초음파(Three-Dimensional Echocardiography)를 통해 피검체 심장에 대한 3차원 볼륨 데이터를 획득할 수 있다. 진단 영상 장치는 표시 장치를 포함하고, 표시 장치는 3차원 볼륨 데이터를 기반으로 2차원 평면 영상이나 3차원 영상 등을 표시할 수 있다. 표시 장치에 사용자가 원하는 단면에 대한 2차원 평면 영상이나 사용자가 원하는 시점(viewpoint)에 대한 3차원 영상이 표시되기 위해서는, 3차원 볼륨 데이터의 회전과 같은 영상 처리가 필요하다. 3차원 볼륨 데이터의 회전은 마우스, 놉 버튼(Knob Button) 등의 입력 장치를 통한 사용자 입력을 통해 수행될 수 있다.
그런데, 3차원 볼륨 데이터의 회전은 사용자가 직관적으로 인식하기 어려워, 사용자가 3차원 볼륨 데이터의 회전을 조절하기 어려운 문제점이 있다. 그리고, 사용자의 입력이 필요하므로, 진단 시간이 지연될 수 있다. 또한, 사용자가 원하는 평면이 정확하게 표시되지 않는 경우가 발생하여, 진단의 정확도가 감소할 수 있다.
따라서 효율적인 진단 영상 장치 및 그 동작 방법이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 효율적인 진단 영상 장치 및 그 동작 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 영상 장치는, 피검체의 심장에 대한 3차원 볼륨 데이터에서 관심 판막이 심장벽에 붙어 있는 제1 포인트 및 제2 포인트를 검출하고, 상기 제1 포인트 및 상기 제2 포인트를 연결한 가상선이 기준면과 평행해지도록 상기 3차원 볼륨 데이터를 회전시키고, 상기 회전된 3차원 볼륨 데이터를 기반으로 상기 관심 판막에 대한 3차원 표준 뷰를 획득하는 영상 처리 장치 및 상기 3차원 표준 뷰를 표시하는 표시 장치를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 진단 영상 장치의 동작 방법은, 피검체의 심장에 대한 3차원 볼륨 데이터에서 관심 판막이 심장벽에 붙어 있는 제1 포인트 및 제2 포인트를 검출하는 단계, 상기 제1 포인트 및 상기 제2 포인트를 연결한 가상선이 기준면과 평행해지도록 상기 3차원 볼륨 데이터를 회전시키는 단계 및 상기 회전된 3차원 볼륨 데이터를 기반으로 상기 관심 판막에 대한 3차원 표준 뷰를 획득하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는, 피검체의 심장에 대한 3차원 볼륨 데이터에서 관심 판막이 심장벽에 붙어 있는 제1 포인트 및 제2 포인트를 검출하고, 상기 제1 포인트 및 상기 제2 포인트를 연결한 가상선이 기준면과 평행해지도록 상기 3차원 볼륨 데이터를 회전시키고, 상기 회전된 3차원 볼륨 데이터를 기반으로 상기 관심 판막에 대한 3차원 표준 뷰를 획득한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 효율적인 진단 영상 장치 및 그 동작 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 영상 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 영상 처리 장치가 획득하는 3차원 볼륨 데이터의 일 예를 나타낸다.
도 3은 도 1의 영상 처리 장치에서 도 2의 3차원 볼륨 데이터를 회전시키는 예를 나타낸다.
도 4는 도 1의 영상 처리 장치가 관심 판막별로 3차원 표준 뷰를 획득하는 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진단 영상 장치의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 영상 장치(100)를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참고하면, 진단 영상 장치(100)는 영상 처리 장치(110) 및 표시 장치(120)를 포함한다. 진단 영상 장치(100)는 저장 장치(130) 및 입력 장치(140)를 더 포함할 수 있다. 피검체(subject, 200)는 인체를 포함하는 동물체이고, 심장(210)을 포함한다.
진단 영상 장치(100)는 피검체(200)의 심장(210)에 대한 3차원 볼륨 데이터를 기반으로, 심장(210)의 특성들을 측정 또는 평가하거나 심장(210)의 질환 여부를 진단하는 장치이다. 예를 들어, 진단 영상 장치(100)는 초음파 영상 장치, 컴퓨터단층촬영(Computed Tomography: CT) 장치 또는 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging: MRI) 장치 등의 의료 영상 장치일 수 있다.
영상 처리 장치(110)는 피검체(200)의 심장(210)에 대한 3차원 볼륨 데이터를 획득한다.
도 2는 도 1의 영상 처리 장치(110)가 획득하는 3차원 볼륨 데이터(300)의 일 예를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 3차원 볼륨 데이터(300)는 피검체(200)의 심장(210)에 대한 것이다. 3차원 볼륨 데이터(300)는 복수의 복셀(voxel)값을 포함할 수 있다. 복셀값은 휘도 및/또는 색상을 지시할 수 있다. 3차원 볼륨 데이터(300)에서 복셀값 각각의 위치는 XYZ 좌표계에서 3차원 좌표값(x, y, z)로 구별될 수 있다.
진단 영상 장치(100)가 초음파 영상 장치인 경우, 3차원 심초음파(Three-Dimensional Echocardiography)를 통해 심장(210)에 대한 3차원 볼륨 데이터(300)를 획득할 수 있다.
3차원 볼륨 데이터(300)는 스캔 장치(미도시)를 통해 피검체(200)의 심장(210)을 스캔함으로써 획득될 수 있다. 예를 들어, 스캔 장치는 프로브일 수 있다. 스캔 장치는 진단 영상 장치(110)에 포함되거나, 진단 영상 장치(110)와 연결 가능한 외부 장치일 수 있다. 영상 처리 장치(110)는 스캔 장치로부터 3차원 볼륨 데이터(300)를 전달받을 수 있다. 또는, 스캔 장치를 통해 획득된 3차원 볼륨 데이터(300)는 저장 장치(130)에 저장되고, 영상 처리 장치(110)는 저장 장치(130)로부터 3차원 볼륨 데이터(300)를 로드(load)할 수 있다.
영상 처리 장치(110)는 3차원 볼륨 데이터(300)를 기반으로 특정 단면에 대한 2차원 평면 영상을 획득할 수 있다. 영상 처리 장치(110)는 3차원 볼륨 데이터(300)를 기반으로 특정 시점(viewpoint)에서 특정 부분의 3차원 영상을 획득할 수 있다. 또한, 영상 처리 장치(110)는 3차원 볼륨 데이터(300)를 특정 방향으로 특정 각도로 회전시킬 수 있다.
영상 처리 장치(110)는 3차원 볼륨 데이터(300)에서 관심 판막(interesting valve)이 심장벽(heart wall)에 붙어 있는 제1 포인트 및 제2 포인트를 검출한다. 예를 들어, 관심 판막은 대동맥판(aortic valve), 승모판(mitral valve), 폐동맥판(pulmonic valve) 또는 삼천판(tricuspid valve)일 수 있다.
영상 처리 장치(110)는 제1 포인트 및 제2 포인트를 연결한 가상선이 기준면과 평행해지도록 3차원 볼륨 데이터(300)를 회전시킨다. 기준면은 3차원 볼륨 데이터(300)에 대해 미리 설정된 가상 평면이다.
도 3은 도 1의 영상 처리 장치(110)에서 도 2의 3차원 볼륨 데이터(300)를 회전시키는 예를 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 영상 처리 장치(110)는 3차원 볼륨 데이터(300)에서 관심 판막이 심장벽에 붙어 있는 제1 포인트(11) 및 제2 포인트(12)를 검출한다. 도 3에서는 설명의 편의를 위해 3차원 볼륨 데이터(300)로부터 획득된, 관심 판막에 대한 2차원 단면 영상(10) 및 2차원 단면 영상(10)에 대응되는 3차원 영상(30)을 나타내었다.
영상 처리 장치(110)는 3차원 볼륨 데이터(300)를 기반으로 심장벽 및 원형 형태인 판막륜(annulus)를 검출할 수 있다. 영상 처리 장치(110)는 3차원 볼륨 데이터(300)의 복셀값의 휘도 차이를 이용하여 심장벽 및 판막륜을 검출할 수 있다. 또한, 심장벽과 관심 판막의 판막륜(annulus)이 만나는 지점들로부터 제1 포인트(11) 및 제2 포인트(12)를 검출할 수 있다.
영상 처리 장치(110)는 제1 포인트(11) 및 제2 포인트(12)를 연결한 가상선(13)이 기준면과 평행해지도록 3차원 볼륨 데이터(300)를 회전시킨다. 도 3에서 기준면은 XY평면이나, 이에 제한되는 것은 아니다. 기준면은 관심 판막의 종류에 따라 결정될 수 있다.
영상 처리 장치(110)는 3차원 볼륨 데이터(300)의 복셀값을 분석하고 처리함으로써, 제1 포인트(11) 및 제2 포인트(12)를 자동으로 검출하고, 가상선(13)과 기준면(예를 들어, XY 평면)과의 각도를 자동으로 검출하고, 검출된 각도를 기반으로 3차원 볼륨 데이터(300)를 자동으로 회전시킬 수 있다.
영상 처리 장치(110)는 회전된 3차원 볼륨 데이터(300)를 기반으로 관심 판막에 대한 3차원 표준 뷰(standard view)를 획득한다.
도 4는 도 1의 영상 처리 장치(110)가 관심 판막별로 3차원 표준 뷰를 획득하는 예를 나타낸다.
도 1 및 도 4를 참고하면, 영상 처리 장치(110)는 회전된 3차원 볼륨 데이터를 기반으로 관심 판막에 대응되는 2개의 평면(bi-plane) 영상(2000)을 결정한다. 표시 장치(120)는 관심 판막에 대응되는 2개의 평면 영상(2000)을 표시할 수 있다. 2개의 평면 영상(2000)은 입력 장치(140)를 통해 입력되는 사용자 입력을 기반으로 결정될 수 있다. 사용자는 표시 장치(120)에 표시되는 2개의 평면 영상(2000)으로 위치를 확인할 수 있다.
2개의 평면 영상(2000)이 결정되면, 영상 처리 장치(110)는 3차원 모드로 전환하여 2개의 평면 영상(2000)에 대응되는 관심 판막에 대한 3차원 영상(3000)을 획득한다. 표시 장치는 3차원 영상(3000)을 표시할 수 있다.
영상 처리 장치(110)는 3차원 영상(3000)을 특정 방향으로 특정 각도로 회전시킴으로써 관심 판막에 대한 3차원 표준 뷰(3000S)를 획득한다. 특정 방향 및 특정 각도는 관심 판막에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 관심 판막이 승모판(mitral valve)인 경우, 3차원 영상(3000)이 X축을 회전축으로 90도 회전되고, 반시계 방향으로 90도 회전되어, 승모판에 대한 3차원 표준 뷰(3000S)가 획득된다.
영상 처리 장치(110)는 3차원 영상(3000)을 미리 설정된 특정 방향 및 특정 각도로 회전시킴으로써 자동으로 3차원 표준 뷰(3000S)를 획득할 수 있다.
또는, 입력 장치(140)를 통해 입력되는 사용자 입력을 기반으로 특정 방향 및 특정 각도가 결정되고, 영상 처리 장치(110)는 3차원 영상(3000)을 사용자 입력을 통해 결정된 특정 방향으로 특정 각도로 회전시켜 3차원 표준 뷰(3000S)를 획득할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진단 영상 장치의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5를 참고하면, 진단 영상 장치는 피검체의 심장에 대한 3차원 볼륨 데이터(300)에서 관심 판막이 심장벽에 붙어 있는 제1 포인트 및 제2 포인트를 검출할 수 있다(S110). 진단 영상 장치는 제1 포인트 및 상기 제2 포인트를 연결한 가상선이 기준면과 평행해지도록 상기 3차원 볼륨 데이터(300)를 회전시킨다(S120). 진단 영상 장치는 회전된 3차원 볼륨 데이터(300)를 기반으로 관심 판막에 대한 3차원 표준 뷰를 획득한다(S130).
도 5의 동작 방법은 도 1의 진단 영상 장치(100)에서 수행될 수 있다. 동작 방법의 각 단계는 도 1 내지 도 4에서 설명한 내용이 적용될 수 있다. 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 효율적인 진단 영상 장치 및 그 동작 방법이 제공될 수 있다.
판막의 위치 정보를 통해 3차원 볼륨 데이터의 각도를 보정하여, 각도가 틀어지지 않은 정확한 3차원 표준 뷰가 획득될 수 있다. 3차원 볼륨 데이터의 각도 보정이 자동으로 처리되므로, 사용자가 진단 영상 장치의 조작의 편의성을 증가시킨다. 또한, 사용자가 원하는 3차원 영상을 얻기 위한 3차원 볼륨 데이터 처리 시간이 단축될 수 있다. 따라서 피검체 심장의 특성들을 측정, 평가 또는 진단하는 시간이 단축될 수 있다. 또한, 정확한 3차원 표준 뷰가 획득되어, 진단의 정확도가 증가될 수 있다.
한편, 상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 램, USB, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등), PC 인터페이스(PC Interface)(예를 들면, PCI, PCI-express, Wifi 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 피검체의 심장에 대한 3차원 볼륨 데이터에서 관심 판막이 심장벽에 붙어 있는 제1 포인트 및 제2 포인트를 검출하고,
    상기 제1 포인트 및 상기 제2 포인트를 연결한 가상선이 기준면과 평행해지도록 상기 3차원 볼륨 데이터를 회전시키고,
    상기 회전된 3차원 볼륨 데이터를 기반으로 상기 관심 판막에 대한 3차원 표준 뷰를 획득하는 영상 처리 장치; 및
    상기 3차원 표준 뷰를 표시하는 표시 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 영상 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 처리 장치는 상기 3차원 볼륨 데이터를 기반으로 심장벽 및 원형 형태인, 상기 관심 판막의 판막륜(annulus)를 검출하고, 상기 심장벽과 상기 판막륜이 만나는 지점들로부터 상기 제1 포인트 및 상기 제2 포인트를 검출하는 것을 특징으로 하는 진단 영상 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 처리 장치는 상기 회전된 3차원 볼륨 데이터를 기반으로 상기 관심 판막에 대응되는 2개의 평면(bi-plane) 영상을 결정하고,
    3차원 모드로 전환하여 상기 2개의 평면 영상에 대응되는 3차원 영상을 획득하고,
    상기 3차원 영상을 특정 방향으로 특정 각도로 회전시킴으로써 상기 3차원 표준 뷰를 획득하는 것을 특징으로 하는 진단 영상 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    입력 장치를 더 포함하고,
    상기 입력 장치를 통해 입력되는 제1 사용자 입력을 기반으로 상기 2개의 평면 영상이 결정되는 것을 특징으로 하는 진단 영상 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 특정 방향 및 상기 특정 각도는 상기 관심 판막에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 진단 영상 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 입력 장치를 통해 입력되는 제2 사용자 입력을 기반으로 상기 특정 방향 및 상기 특정 각도가 결정되는 것을 특징으로 하는 진단 영상 장치.
  7. 피검체의 심장에 대한 3차원 볼륨 데이터에서 관심 판막이 심장벽에 붙어 있는 제1 포인트 및 제2 포인트를 검출하는 단계;
    상기 제1 포인트 및 상기 제2 포인트를 연결한 가상선이 기준면과 평행해지도록 상기 3차원 볼륨 데이터를 회전시키는 단계; 및
    상기 회전된 3차원 볼륨 데이터를 기반으로 상기 관심 판막에 대한 3차원 표준 뷰를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 영상 장치의 동작 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 3차원 표준 뷰를 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 영상 장치의 동작 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 포인트 및 상기 제2 포인트를 검출하는 단계는:
    상기 3차원 볼륨 데이터를 기반으로 심장벽 및 원형 형태인, 상기 관심 판막의 판막륜(annulus)를 검출하는 단계; 및
    상기 심장벽과 상기 판막륜이 만나는 지점들로부터 상기 제1 포인트 및 상기 제2 포인트를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 영상 장치의 동작 방법.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 3차원 표준 뷰를 획득하는 단계는:
    상기 회전된 3차원 볼륨 데이터를 기반으로 상기 관심 판막에 대응되는 2개의 평면(bi-plane) 영상을 결정하는 단계;
    3차원 모드로 전환하여 상기 2개의 평면 영상에 대응되는 3차원 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 3차원 영상을 특정 방향으로 특정 각도로 회전시킴으로써 상기 3차원 표준 뷰를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 영상 장치의 동작 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 2개의 평면(bi-plane) 영상을 결정하는 단계는:
    제1 사용자 입력을 입력받는 단계; 및
    상기 제1 사용자 입력을 기반으로 상기 2개의 평면 영상을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 영상 장치의 동작 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 특정 방향 및 상기 특정 각도는 상기 관심 판막에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 진단 영상 장치의 동작 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 3차원 표준 뷰를 획득하는 단계는:
    제2 사용자 입력을 입력받는 단계; 및
    상기 제2 사용자 입력을 기반으로 상기 특정 방향 및 상기 특정 각도가 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 영상 장치의 동작 방법.
  14. 제7 항 내지 제13 항 중 어느 한 항의 진단 영상 장치의 동작 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  15. 피검체의 심장에 대한 3차원 볼륨 데이터에서 관심 판막이 심장벽에 붙어 있는 제1 포인트 및 제2 포인트를 검출하고,
    상기 제1 포인트 및 상기 제2 포인트를 연결한 가상선이 기준면과 평행해지도록 상기 3차원 볼륨 데이터를 회전시키고,
    상기 회전된 3차원 볼륨 데이터를 기반으로 상기 관심 판막에 대한 3차원 표준 뷰를 획득하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
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