KR20160056044A - 의료 영상 재구성 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 의료 영상 재구성 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 단면이 아닌 전체 두께 또는 일정 두께 및 방향을 선택한 후에 해당 선택 영역 내의 의료 영상을 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 선택 방향으로 중첩하여 중첩 2차원 의료 영상을 획득하기 위한 의료 영상 재구성 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 의료 영상 재구성 장치에 있어서, 3차원 의료 영상을 획득하기 위한 3차원 의료 영상 획득부; 획득 대상 2차원 의료 영상의 투영 방향을 선택하기 위한 선택부; 상기 투영 방향에 따른 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 상기 3차원 의료 영상을 중첩하기 위한 의료 영상 중첩부; 및 상기 중첩의 결과에 따른 2차원 의료 영상을 획득하기 위한 2차원 의료 영상 획득부를 포함할 수 있다.

Description

의료 영상 재구성 장치 및 그 방법{Apparatus and Method for Reconstructing Medical Image}
본 발명은 의료 영상 재구성 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원(3D) 의료 영상(예를 들어, 컴퓨터 단층 촬영 영상)으로부터 2차원(2D) 의료 영상(예를 들어, 세펄로 영상)을 획득하기 위한 의료 영상 재구성 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
이하의 본 발명의 실시예에서는 3차원 의료 영상의 일 예로 컴퓨터 단층 촬영(CT : Computed Tomography) 영상을 예로 들어 설명하고, 2차원 의료 영상의 일 예로 세펄로 영상(Cephalo Image)을 예로 들어 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님을 미리 밝혀둔다.
일반적으로, 컴퓨터 단층 촬영(CT), 초음파 등이 3차원 의료 영상은 피검체를 개괄적이고 일목요연하게 파악할 수 있는 장점이 있다. 그러나 피검체의 내부 단면 등을 더욱 자세히 관찰하기 위해서는 3차원 의료 영상보다는 2차원 의료 영상을 이용하는 것이 효과적일 수 있다. 따라서 3차원 의료 영상과 2차원 의료 영상을 함께 디스플레이한다면 사용자가 피검체에 대하여 개괄적이고 면밀한 관찰을 동시에 할 수 있다.
이러한 종래의 3차원 의료 영상과 2차원 의료 영상을 디스플레이하는 방식의 일예로서 대한민국공개특허번호 제10-2013-0138612호(2013년 12월 19일 공개)를 살펴보면 다음과 같다.
종래의 3차원 의료 영상과 2차원 의료 영상을 디스플레이하는 장치는, 피검체에 대한 3차원 의료 영상을 획득하는 3차원 영상 획득부, 획득된 3차원 의료 영상에 대한 외부 입력에 기초하여 피검체에 대한 적어도 하나의 단면을 선택하는 단면 선택부, 선택된 적어도 하나의 단면에 상응하게 피검체를 스캔하여 2차원 의료 영상을 획득하는 2차원 영상 획득부, 및 2차원 의료 영상과 3차원 의료 영상을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.
이때, 단면 선택부는, 획득된 3차원 의료 영상 상에 위치할 적어도 하나의 윈도우를 생성하는 윈도우 생성부, 3차원 의료 영상 상에서 상기 생성된 적어도 하나의 윈도우를 이동시키는 윈도우 제어부, 및 선택된 적어도 하나의 단면과 인접한 적어도 하나의 단면을 추가로 선택하는 추가 단면 선택부를 포함한다.
그리고 2차원 영상 획득부는, 선택된 적어도 하나의 단면에 상응하게 피검체를 스캔하여 적어도 하나의 제 1 이차원 의료 영상을 획득하는 제 1 영상 획득부, 단면과 인접한 적어도 하나의 단면에 상응하게 피검체를 스캔하여 적어도 하나의 제 2 이차원 의료 영상을 획득하는 제 2 영상 획득부, 및 적어도 하나의 제 1 이차원 의료 영상 및 적어도 하나의 제 2 이차원 의료 영상을 합성함으로써 적어도 하나의 합성 2차원 의료 영상을 획득하는 합성 영상 획득부를 포함한다.
그러나 상기 종래 기술은 적어도 어느 하나의 단면과 그 단면에 인접한 적어도 하나의 단면에 상응하는 제 2 이차원 의료 영상을 획득하여 합성함으로써 적어도 하나의 합성 2차원 의료 영상을 획득할 수 있으나, 단면이 아닌 전체 두께 또는 일정 두께를 선택한 후에 해당 선택 영역(범위) 내의 의료 영상을 중첩하여 중첩 2차원 의료 영상을 획득할 수 없는 단점이 있다.
왜냐하면, 초음파 빔(Beam) 또는 엑스선 빔이 방사형으로 진행되는 특성으로 인하여 일정 간격 이상 이격된 서로 다른 단면에 상응하는 2차원 의료 영상 간의 확대 정도가 다르기 때문에, 종래 기술에서 사용하는 방식과 같은 단순한 영상 합성 방식으로 선택 영역(범위) 내의 의료 영상을 중첩하여 중첩 2차원 의료 영상을 획득하는 경우 부정확한 중첩 2차원 의료 영상이 획득되게 된다.
따라서 상기와 같은 종래 기술은 단면이 아닌 전체 두께 또는 일정 두께를 선택한 후에 해당 선택 영역(범위) 내의 의료 영상을 중첩하여 중첩 2차원 의료 영상을 획득할 수 없는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.
따라서 본 발명은 단면이 아닌 전체 두께 또는 일정 두께 및 방향을 선택한 후에 해당 선택 영역(범위) 내의 의료 영상을 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 선택 방향으로 중첩하여 중첩 2차원 의료 영상을 획득하기 위한 의료 영상 재구성 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 의료 영상 재구성 장치에 있어서, 3차원 의료 영상을 획득하기 위한 3차원 의료 영상 획득부; 획득 대상 2차원 의료 영상의 투영 방향을 선택하기 위한 선택부; 상기 투영 방향에 따른 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 상기 3차원 의료 영상을 중첩하기 위한 의료 영상 중첩부; 및 상기 중첩의 결과에 따른 2차원 의료 영상을 획득하기 위한 2차원 의료 영상 획득부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 의료 영상 재구성 장치에서의 의료 영상 재구성 방법에 있어서, (a) 3차원 의료 영상을 획득하는 단계; (b) 획득 대상 2차원 의료 영상의 투영 방향을 선택하는 단계; (c) 상기 투영 방향에 따른 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 상기 3차원 의료 영상을 중첩하는 단계; 및 (d) 상기 중첩의 결과에 따른 2차원 의료 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 단면이 아닌 전체 두께 또는 일정 두께 및 방향을 선택한 후에 해당 선택 영역(범위) 내의 의료 영상을 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 선택 방향으로 중첩함으로써, 보기를 원하는 선택 영역 내의 의료 영상이 중첩된 2차원 의료 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 한 번의 컴퓨터 단층 촬영(CT) 검사로 3차원 컴퓨터 단층 촬영 영상 및 2차원 세펄로(Cephalo) 영상과 같은 2 종류의 의료 영상 데이터를 획득함으로써, 각각 의료 영상을 촬영할 경우에 발생하는 추가적인 피폭을 제거하여 피검자(환자)의 피폭선량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 세펄로 영상 촬영 장치를 구현하기 위해 일정 이상의 확대도가 보장되는 암(Arm)을 장착해야만 하는 필요성을 제거할 수 있고, 그에 따라 의료 장비의 크기를 소형화할 수 있으며, 또한 의료 장치의 설치 공간을 축소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 단층 촬영 영상 획득 과정을 설명하기 위한 도면,
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 단층 촬영 영상을 설명하기 위한 도면,
도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 세펄로 영상 재구성 시의 선택 방향 및 선택 영역(범위)을 설명하기 위한 도면,
도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 재구성 세펄로 영상을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 재구성 장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 획득하고자 하는 세펄로 영상에 따른 방향 및 영역 선택 과정을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 의료 영상을 중첩하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료 영상 재구성 장치의 구성도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 획득하고자 하는 세펄로 영상에 따른 방향 및 영역 선택 과정을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 재구성 방법에 대한 흐름도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료 영상 재구성 방법에 대한 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체의 기재에 있어서 일부 구성요소들을 단수형으로 기재하였다고 해서, 본 발명이 그에 국한되는 것은 아니며, 해당 구성요소가 복수 개로 이루어질 수 있음을 알 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 단층 촬영 영상 획득 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 단층 촬영 영상을 설명하기 위한 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 단층 촬영 장치에서는 피검체(12)를 사이에 두고 엑스선(X-Ray) 발생기(11)와 센서 등의 엑스선 검출기(Detector, 13)가 대향하여 배치된다. 그리고 엑스선 발생기(11)와 엑스선 검출기(13)가 피검체(12)를 사이에 두고 회전하면서 엑스선 발생기(11)에서 발생된 엑스선을 피검체(12)에 대해 여러 방향에서 조사하고, 피검체(12)를 투과한 여러 방향의 엑스선을 엑스선 검출기(13)로 검출한 후, 그 검출된 엑스선 데이터들을 재구성하여 3차원 의료 영상을 획득한다. 여기서, 엑스선은 도 1a에 도시된 바와 같이 방사형의 빔 특성을 가진다. 즉, 엑스선은 빔의 진행 방향에 따라 방사형으로 퍼지게 된다.
한편, 도 1a에서 획득된 3차원 의료 영상은 예를 들어 도 1b의 "14"에 도시된 바와 같다. 이때, 획득된 3차원 의료 영상(14)은 모든 방향, 즉 커로우널(Coronal) 방향(전후 방향), 액시얼(Axial) 방향(상하 방향), 및 새지털(Sagittal) 방향(좌우 방향)에 대한 모든 단면 정보를 포함한다. 따라서 3차원 의료 영상(14)에 포함된 커로우널 방향과 새지털 방향에 대한 단면 정보를 이용하면 커로우널 방향(전후 방향)의 단면 정보가 중첩된 후전 방향(PA, Posteriora-Anterior) 세펄로(Cephalo) 영상(15)과 새지털 방향(좌우 방향)의 단면 정보가 중첩된 측방향(LAT, Lateral) 세팔로 영상(17)을 각각 획득할 수 있고, 필요하다면 액시얼 방향(상하 방향)의 단면 정보가 중첩된 세펄로 영상(16)을 획득할 수도 있다.
도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 세펄로 영상 재구성 시의 선택 방향 및 선택 영역(범위)을 설명하기 위한 도면이고, 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 재구성 세펄로 영상을 설명하기 위한 도면으로, 아직 후처리가 미적용된 세펄로 영상을 나타낸다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 시작 위치(18)를 정한 후에 새지털 방향(좌측 방향 또는 우측 방향)의 단면 정보를 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 중첩함으로써 보기를 원하는 선택 영역 내의 측방향 세펄로 영상(도 1d의 20)을 획득하거나, 다른 시작 위치(19)를 정한 후에 커로우널 방향(앞쪽 방향 또는 뒤쪽 방향)의 단면 정보를 방사상의 빔 경로를 고려하여 중첩함으로써 보기를 원하는 선택 영역 내의 후전방향 세펄로 영상(도 1d의 21)을 획득한다. 이러한 방식으로 필요하다면 액시얼 방향(상측 방향 또는 하측 방향)의 단면 정보가 중첩된 세펄로 영상도 획득할 수 있다.
여기서, 선택 영역은 전술한 바와 같이 시작 위치(18, 19)로부터 선택 방향으로 끝까지 정하여 해당 영역 내의 단면 정보가 중첩되도록 하거나, 시작 위치(18, 19)로부터 선택 방향으로 종료 위치까지 정하여 해당 영역 내의 단면 정보가 중첩되도록 할 수도 있다.
그리고 선택 영역 내의 단면 정보 중첩은 선택 영역 내에 있는 모든 단면 정보의 값을 합산(Sum)하거나 평균(Average)을 취하거나 그 외의 공지의 방식을 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 재구성 장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 획득하고자 하는 세펄로 영상에 따른 방향 및 영역 선택 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 의료 영상을 중첩하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 재구성 장치(200)는, 3차원(3D) 의료 영상을 획득하기 위한 3차원 의료 영상 획득부(210), 획득 대상 2차원 의료 영상에 따른 방향 및 영역, 즉 투영 방향 및 투영 영역을 을 선택하기 위한 방향 및 영역 선택부(220), 방향 및 영역 선택부(220)에서 선택된 선택 방향과 선택 영역 내의 상기 3차원 의료 영상에 포함된 단면 정보를 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 중첩하기 위한 의료 영상 중첩부(230), 및 의료 영상 중첩부(230)에서의 중첩 결과에 따른 2차원 의료 영상을 획득하기 위한 2차원 의료 영상 획득부(240)를 포함한다.
다음으로, 상기 각 구성 요소에 대하여 도 2 내지 도 4를 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면, 다음과 같다.
먼저, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 장치(도면에 도시되지 않음)가 일예로 피검자의 두부를 촬영하여 3차원 컴퓨터 단층 촬영 정보를 의료 영상 재구성 장치(200)의 3차원 의료 영상 획득부(210)로 전달한다. 이때, 컴퓨터 단층 촬영 장치는 기존과 동일한 컴퓨터 단층 촬영 선량(제 1 선량)으로 촬영을 수행한다.
그리고 3차원 의료 영상 획득부(210)는 컴퓨터 단층 촬영 장치로부터 3차원 컴퓨터 단층 촬영 정보를 전달받아 소정의 재구성 알고리즘을 적용하여 3차원(3D) 의료 영상을 획득한다. 이러한 3차원 의료 영상 획득부(210)에서의 3차원 의료 영상 획득 과정은 기존의 공지 기술과 동일하므로, 여기서는 더 이상 설명하지 않기로 한다.
그리고 방향 및 영역 선택부(220)는 획득하고자 하는 세펄로 영상(획득 대상 2차원 의료 영상, PA 및 LAT)에 따른 방향 및 영역을 선택한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 새지털 방향의 세펄로 영상(LAT)을 획득하고자 하는 경우 어느 하나의 시작 위치(310)를 정한 후에 새지털 방향(320)으로 끝 지점까지를 선택 영역으로 정하거나, 커로우널 방향의 세펄로 영상(PA)을 획득하고자 하는 경우 어느 하나의 시작 위치(310)를 정한 후에 커로우널 방향(330)으로 끝 지점까지를 선택 영역으로 정할 수 있다. 이러한 방식으로 액시얼 방향 및 영역도 정할 수 있다. 이때, 시작 위치(310)는 CT 복셀(Voxel)을 이용하여 설정할 수 있다.
여기서, 선택 영역은 전술한 바와 같이 시작 위치(310)로부터 선택 방향으로 끝 지점까지를 선택 영역으로 정할 수 있으나, 다른 시작 위치로부터 선택 방향으로 특정 종료 위치까지를 선택 영역으로 정할 수도 있다.
한편, 다른 예로 선택 영역을 미리 정한 경우(예를 들어, 선택 영역을 일측 끝 지점부터 타측 끝 지점까지로 미리 정한 경우), 획득하고자 하는 세펄로 영상(획득 대상 2차원 의료 영상)에 따른 방향만을 선택하도록 방향 선택부를 구현할 수도 있다.
그리고 의료 영상 중첩부(230)는 방향 및 영역 선택부(220)에서 선택된 선택 방향과 선택 영역 내의 상기 3차원 의료 영상에 포함된 단면 정보를 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 중첩한다. 이때, 의료 영상 중첩부(230)는 선택 영역 내의 상기 3차원 의료 영상에 포함된 단면 정보의 값을 방사상의 빔 경로에 따라 합산(Sum)하거나 평균(Average)을 취하거나 그 외의 공지의 방식을 사용하여 중첩할 수 있다.
여기서, 방사상의 빔 경로를 고려하여 3차원 의료 영상을 중첩하는 과정은, 도 4에 도시된 바와 같이, 엑스선(X-Ray) 발생기(410)에서 발생된 엑스선(420)의 방사형 특성에 따른 복셀 매칭(Voxel Matching)을 이용하여 3차원 의료 영상을 중첩한다. 즉, 엑스선(420)의 방사형 특성으로 인하여 엑스선 발생기(410)와 오브젝트(Object) 사이의 거리에 따라 동일한 빔이 지나가는 화소의 위치가 다르므로 3차원 의료 영상 중첩 시, 이 위치들을 고려하여 영상을 중첩하여야 한다. 다시 말하면, 엑스선(420)의 방사형 특성으로 인하여 엑스선 발생기(410)와 근접한 복셀과 엑스선 발생기(410)와 떨어진 복셀의 확대율, 다시 말해 엑스선 발생기와 해당 복셀 간 거리 대 엑스선 발생기와 엑스선 검출기 간 거리의 비가 다르므로, 방사상의 빔 경로에 따른 확대율의 차이를 고려한 복셀 매칭을 통해 3차원 의료 영상을 중첩한다.
이에 대하여 좀 더 상세히 살펴보면, 컴퓨터 단층 촬영의 영상 특성상 실물 크기의 영상 구현이 가능하고, 복셀의 위치 별 확대율의 차이는 없다. 그러나 실제 세펄로 영상에서는 엑스선의 방사형 특성으로 인해 엑스선 검출기와 멀리 떨어진 지점의 영상이 더 확대되는 결과로 나타나고 있다. 그에 따라, 현재 교정학 분야에서도 이러한 거리에 따른 확대 정도를 감안한 측정법이 제시되고 있으므로, 이러한 측정 기준을 충족시키기 위해서 본 발명의 실시예에서는 방사상의 빔 경로에 따른 확대율 차이를 고려한 복셀값의 합산 또는 평균을 수행하여 2차원 세펄로 영상을 획득한다.
다시 말해, 의료 영상 중첩부(230)는 방향 및 영역 선택부(220)에서 원하는 선택 방향과 선택 영역이 선택되면, 3차원 의료 영상 외부의 선택 방향 상의 일 지점으로부터 상기 선택 방향을 향해 3차원 의료 영상으로 조사되는 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 설정하고, 상기 방사상의 빔 경로에 대한 각 단면의 확대율이 반영되도록 상기 선택 방향에 수직인 3차원 의료 영상의 단면 정보를 선택 영역만큼 중첩시킨다.
이때, 단면 정보의 중첩은 합산 또는 평균을 통해 가능한데, 백그라운드(Background)의 증가를 억제하기 위해 적용된 평균 방법은 병변(Lesion)에 대한 시그널(Signal)을 감소시키는 결과를 초래할 수도 있으므로, 평균 영역 선택, 오브젝트(Object)에 대한 가중치 부여(임계치 이상 값에 대한 가중치 부여) 등의 콘트라스트(Contrast) 보상 방법을 적용할 수 있다.
그리고 2차원 의료 영상 획득부(240)는 의료 영상 중첩부(230)에서 중첩된 결과를 이용하여 2차원 의료 영상(2차원 세펄로 영상)을 획득하여 출력한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예는 한 번의 컴퓨터 단층 촬영(CT) 검사로 3차원 컴퓨터 단층 촬영 영상 및 2차원 세펄로 영상과 같은 2 종류의 의료 영상 데이터를 획득할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예는 컴퓨터 단층 촬영(CT) 검사 후에 추가적인 세펄로 촬영이 필요한 경우 부가적인 환자 피폭을 없애기 위해 적용할 수 있는 반면에, 본 발명의 다른 실시예로 세펄로 영상 획득만을 위한 컴퓨터 단층 촬영(CT)도 가능하며 이때에는 조사선량을 기존 원-샷 세펄로(One-shot Cephalo) 촬영 수준으로 낮춘 조건에서도 구현이 가능하다. 저선량 조건 촬영 시 이를 보상하기 위하여 Fps(Frame per second) 감소, 일정 방향에서만의 엑스선(X-ray) 조사 등의 방법이 적용될 수 있으며, 그에 따라 발생하는 스트릭(Streak)은 기본적으로 합산 또는 평균 수행으로 감소시킬 수 있고, 그 외에도 프로젝션(Projection)을 첨부하는 방식으로 감소시킬 수도 있다. 또한, 획득하고자 하는 세펄로 영상의 선택 방향에 알맞은 복셀(Voxel, 3차원 화소)을 설정한 후 해당 복셀에 대해서만 재구성을 수행하여 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상을 거치지 않고 세펄로 영상을 바로 획득하여 영상 획득 시간을 감소시킬 수 있다. 이러한 본 발명의 다른 실시예를 도 5 및 도 6을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료 영상 재구성 장치의 구성도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 획득하고자 하는 세펄로 영상에 따른 방향 및 영역 선택 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료 영상 재구성 장치(500)는, 획득 대상 2차원 의료 영상에 따른 방향을 선택하기 위한 방향 선택부(510), 방향 선택부(510)에서 선택된 선택 방향에 따른 복셀(Voxel)을 선정하여 정렬하기 위한 복셀 정렬부(520), 방향 선택부(510)에서 선택된 선택 방향에 따라 복셀 정렬부(520)에서 정렬된 복셀에 대한 3차원 의료 영상을 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 중첩하기 위한 의료 영상 중첩부(530), 및 의료 영상 중첩부(530)에서의 중첩 결과에 따른 2차원 의료 영상을 획득하기 위한 2차원 의료 영상 획득부(540)를 포함한다.
다음으로, 상기 각 구성 요소에 대하여 도 5 및 도 6을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면, 다음과 같다.
먼저, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 장치(도면에 도시되지 않음)가 일예로 피검자의 두부를 촬영한다. 이때, 컴퓨터 단층 촬영 장치는 세펄로 영상 획득을 위한 저선량(제 2 선량)으로 촬영을 수행한다. 여기서, 제 2 선량은 제 1 선량 대비 1/5로 감소시켜 촬영할 수 있다. 이때, Fps 감소, 일정 구간만의 엑스선(X-ray) 조사 등의 저선량 보상 방법을 적용할 수 있다.
그리고 방향 선택부(510)는 획득하고자 하는 세펄로 영상(획득 대상 2차원 의료 영상)에 따른 방향을 선택한다. 예를 들어, 측방향 세펄로 영상을 획득하고자 하는 경우 새지털 방향을 선택하고, 후전 방향 세펄로 영상을 획득하고자 하는 경우 커로우널 방향을 선택한다. 이러한 방식으로 액시얼 방향을 선택할 수도 있다.
그리고 복셀 정렬부(520)는 방향 선택부(510)에서 선택된 선택 방향에 따라 상응하는 복셀(Voxel)만을 선정하여 정렬함으로써, 불필요한 복셀 수를 줄여 연산 속도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 복셀 정렬부(520)는 선택 방향이 새지털 방향인 경우 복수의 제 1 복셀(620)을 선정하여 정렬하고, 선택 방향이 커로우널 방향인 경우 복수의 제 2 복셀(610)을 선정하여 정렬한다.
여기서, 복셀 정렬부(520)는 선정된 복셀 위치로부터 선택 방향으로 특정 종료 위치 또는 끝 지점까지를 선택 영역으로 정하는 기능을 더 수행할 수도 있다. 또는, 다른 예로 선택 영역을 미리 정하도록 구현할 수도 있다. 한편, 또 다른 예로 복셀 정렬부(520)가 선택 영역을 정하는 것이 아니라, 전술한 일 실시예와 같이 방향 및 영역 선택부가 선택 영역을 정하도록 구현할 수도 있다.
한편, 이상의 과정 중 방향 선택부(510)의 방향 선택과 복셀 정렬부(520)의 복셀 정렬 등은 컴퓨터 단층 촬영(CT) 장치(도면에 도시되지 않음)의 촬영 전에 진행되는 것도 가능하다. 다시 말해, 방향 선택부(510)의 방향 선택과 복셀 정렬부(520)의 복셀 정렬 후 저선량으로 3차원 컴퓨터 단층 촬영 영상을 얻을 수도 있다.
그리고 의료 영상 중첩부(530)는 정렬된 복셀에 따라 재구성(예 : 일반 컴퓨터 단층 촬영(CT) 재구성)을 수행하여 3차원 의료 영상을 획득하고, 의료 영상 중첩부(530)에서 방향 선택부(510)에 선택된 선택 방향에 따라 선택 영역 내의 3차원 의료 영상(예 : 3차원 컴퓨터 단층 촬영 영상)을 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 중첩한다. 이때, 의료 영상 중첩부(530)는 선택 영역 내의 3차원 의료 영상을 방사상의 빔 경로에 따라 합산(Sum)하거나 평균(Average)을 취하거나 그 외의 공지의 방식을 사용하여 중첩할 수 있다. 여기서, 방사상의 빔 경로를 고려하여 3차원 의료 영상을 중첩하는 과정은, 도 4에서 전술한 바와 같이, 엑스선(X-Ray) 발생기(410)에서 발생된 엑스선(420)의 방사형 특성에 따른 복셀 매칭을 이용하여 3차원 의료 영상을 중첩한다.
그리고 2차원 의료 영상 획득부(540)는 의료 영상 중첩부(530)에서 중첩된 결과를 이용하여 2차원 의료 영상(2차원 세펄로 영상)을 획득하여 출력한다.
본 발명의 다른 실시예는 세펄로(Cephalo) 촬영 기능이 없는 의료 영상 촬영 장비(예 : 컴퓨터 단층 촬영 장비)로부터 촬영된 3차원 컴퓨터 단층 촬영 영상을 재구성하여 2차원 세펄로 영상을 획득할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 재구성 방법에 대한 흐름도로서, 그 구체적인 실시 예는 도 2 내지 도 4의 의료 영상 재구성 장치에 대한 설명에서 상세히 전술한 바 있으므로, 여기서는 그 동작 과정에 대하여 간략하게 설명하기로 한다.
먼저, 3차원 의료 영상 획득부(210)가 3차원(3D) 의료 영상을 획득한다(710).
그리고 방향 및 영역 선택부(220)가 획득 대상 2차원 의료 영상에 따른 방향 및 영역을 선택한다(720).
그리고 의료 영상 중첩부(230)가 방향 및 영역 선택부(220)에서 선택된 선택 방향에 따라 방향 및 영역 선택부(220)에서 선택된 선택 영역 내의 상기 3차원 의료 영상을 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 중첩한다(730). 예를 들어, 의료 영상 중첩부(230)는 방향 및 영역 선택부(220)에서 원하는 선택 방향과 선택 영역이 선택되면, 3차원 의료 영상 외부의 선택 방향 상의 일 지점으로부터 상기 선택 방향을 향해 3차원 의료 영상으로 조사되는 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 설정하고, 상기 방사상의 빔 경로에 대한 각 단면의 확대율이 반영되도록 상기 선택 방향에 수직인 3차원 의료 영상의 단면 정보를 선택 영역만큼 중첩시킨다.
그리고 2차원 의료 영상 획득부(240)가 의료 영상 중첩부(230)에서의 중첩 결과에 따른 2차원 의료 영상을 획득한다(740).
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료 영상 재구성 방법에 대한 흐름도로서, 그 구체적인 실시 예는 도 5 및 도 6의 의료 영상 재구성 장치에 대한 설명에서 상세히 전술한 바 있으므로, 여기서는 그 동작 과정에 대하여 간략하게 설명하기로 한다.
먼저, 방향 선택부(510)가 획득 대상 2차원 의료 영상에 따른 방향을 선택한다(810).
그리고 복셀 정렬부(520)가 방향 선택부(510)에서 선택된 선택 방향에 따른 복셀(Voxel)을 선정하여 정렬한다(820).
그리고 복셀 정렬부(520)에서 정렬된 복셀에 따라 재구성(예 : 일반 컴퓨터 단층 촬영(CT) 재구성)을 수행하여 3차원 의료 영상을 획득한다.
그리고 의료 영상 중첩부(530)가 방향 선택부(510)에서 선택된 선택 방향에 따라 선택 영역 내의 3차원 의료 영상을 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 중첩한다(830).
그리고 2차원 의료 영상 획득부(540)가 의료 영상 중첩부(530)에서의 중첩 결과에 따른 2차원 의료 영상을 획득한다(840).
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 의료 영상 재구성 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
210 : 3차원 의료 영상 획득부 220 : 방향 및 영역 선택부
230 : 의료 영상 중첩부 240 : 2차원 의료 영상 획득부

Claims (11)

  1. 의료 영상 재구성 장치에 있어서,
    3차원 의료 영상을 획득하기 위한 3차원 의료 영상 획득부;
    획득 대상 2차원 의료 영상의 투영 방향을 선택하기 위한 선택부;
    상기 투영 방향에 따른 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 상기 3차원 의료 영상을 중첩하기 위한 의료 영상 중첩부; 및
    상기 중첩의 결과에 따른 2차원 의료 영상을 획득하기 위한 2차원 의료 영상 획득부
    를 포함하는 의료 영상 재구성 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 의료 영상 중첩부는,
    상기 3차원 의료 영상 외부의 상기 투영 방향 상의 일 지점으로부터 상기 투영 방향을 향하는 상기 방사상의 빔 경로(Beam Path)에 대해 상기 투영 방향에 수직인 상기 3차원 의료 영상의 단면 정보를 상기 투영 방향으로 중첩하는, 의료 영상 재구성 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 의료 영상 중첩부는,
    상기 방사상의 빔 경로에 대한 상기 각 단면 정보의 확대율이 반영되도록 중첩하는, 의료 영상 재구성 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선택부는, 상기 획득 대상 2차원 의료 영상의 투영 영역을 선택하는 기능을 더 수행하고,
    상기 의료 영상 중첩부는, 상기 투영 영역 내의 상기 3차원 의료 영상을 상기 투영 방향에 따른 상기 방사상의 빔 경로를 고려하여 중첩하는, 의료 영상 재구성 장치.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 의료 영상 중첩부는,
    상기 3차원 의료 영상의 값을 상기 방사상의 빔 경로에 따라 합산(Sum)하거나 평균(Average)을 취하여 중첩하는, 의료 영상 재구성 장치.
  6. 의료 영상 재구성 장치에서의 의료 영상 재구성 방법에 있어서,
    (a) 3차원 의료 영상을 획득하는 단계;
    (b) 획득 대상 2차원 의료 영상의 투영 방향을 선택하는 단계;
    (c) 상기 투영 방향에 따른 방사상의 빔 경로(Beam Path)를 고려하여 상기 3차원 의료 영상을 중첩하는 단계; 및
    (d) 상기 중첩의 결과에 따른 2차원 의료 영상을 획득하는 단계
    를 포함하는 의료 영상 재구성 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 3차원 의료 영상 외부의 상기 투영 방향 상의 일 지점으로부터 상기 투영 방향을 향하는 상기 방사상의 빔 경로(Beam Path)에 대해 상기 투영 방향에 수직인 상기 3차원 의료 영상의 단면 정보를 상기 투영 방향으로 중첩하는, 의료 영상 재구성 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 방사상의 빔 경로에 대한 상기 각 단면 정보의 확대율이 반영되도록 중첩하는, 의료 영상 재구성 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 획득 대상 2차원 의료 영상의 투영 영역을 선택하는 단계를 더 포함하고,
    상기 (c) 단계는, 상기 투영 영역 내의 상기 3차원 의료 영상을 상기 투영 방향에 따른 상기 방사상의 빔 경로를 고려하여 중첩하는, 의료 영상 재구성 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 3차원 의료 영상의 값을 상기 방사상의 빔 경로에 따라 합산(Sum)하거나 평균(Average)을 취하여 중첩하는, 의료 영상 재구성 방법.
  11. 상기 제 6항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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