KR20190041136A - Pet 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PET 영상에서 회백질 영역의 표준섭취계수를 구하고 절단값을 초과하는 표준섭취계수를 갖는 복셀의 부피 합을 정량지표로 하는 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
Description
본 발명은 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PET 영상에서 회백질 영역의 표준섭취계수를 구하고 절단값을 초과하는 표준섭취계수를 갖는 복셀의 부피 합을 정량지표로 하는 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
PET(Positron Emission Tomography) 영상은 양전자를 방출하는 방사성 의약품을 이용하여 인체에 대한 생리, 화학적, 기능적 영상을 나타낼 수 있는 핵의학 검사 방법 중 하나로, 각종 암과 심장 질환, 뇌 질환 등을 진단하는 데 주로 활용되고 있다.
다양한 질환 중 알츠하이머병은 치매를 일으키는 퇴행성 뇌 질환으로 서서히 발병하여 점진적으로 진행되며, 아밀로이드(Amyloid)라는 단백질이 생성되어 뇌에 축적되면서 발생한다는 특징이 있다.
상기 아밀로이드는 알츠하이머병을 발병시키는 원인으로 뇌 속에 집적되어 뇌세포의 독성을 야기하는게 발병의 핵심 원인으로 뇌 속에 아밀로이드의 집적 과정은 알츠하이머병의 진단 및 치료에 있어서 중요한 지표로 인식된다.
이러한, 아밀로이드의 집적 상태를 진단하기 위해서는 담당 의사가 PET 뇌 영상을 통해 육안으로 의사의 경험과 의학적 지식을 바탕으로 주관적인 진단을 내리는 육안적으로 평가하는 방법과 뇌에 아밀로이드 침착을 수치화한 표준화섭취계수비율을 이용하여 진단을 내리는 표준섭취계수비율 평가 방법이 있다.
하지만, 육안적으로 평가하는 방법은 의사의 경험과 의학적 지식을 바탕으로 주관적인 진단을 내리는데 명확한 기준이 정해있지 않아 경험이나 의학적 지식이 부족한 경우에는 정확한 판단이 어려운 문제가 있고, 표준화섭취계수비율을 이용한 평가 방법은 소뇌에서 인공산물이 자주 발생하고, 상기 소뇌에 병소가 있는 경우에는 정량 분석에 영향을 미칠 수 있는 문제가 발생한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 PET 뇌 영상에서 알츠하이머병 진단 시 필요한 영역만의 아밀로이드를 추출하고, 추출된 아밀로이드를 부피 기반으로 정량화하여 객관적이고 정확한 진단을 할 수 있는 정량지표를 제공할 수 있는 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 PET 뇌 영상 중 회백질 영역을 추출하는 단계; 추출된 PET 뇌 영상의 회백질 영역에서 표준섭취계수(SUV, Standardized Uptake Values)를 계산하는 단계; 상기 표준섭취계수(SUV, Standardized Uptake Values)가 절단값을 초과하는 복셀을 추출하고, 추출된 복셀의 부피 합을 계산하는 단계: 및 계산된 부피 합을 부피 기반 정량지표로 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법을 제공한다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 회백질 영역을 추출하는 단계:는 상기 PET 뇌 영상과 MRI 뇌 영상의 정합 단계; 정합된 MRI 영상의 백질 영역을 추출하기 위한 이진화 단계; 및 상기 이진화된 MRI 영상의 백질 영역과 대응하는 PET 뇌 영상의 영역을 제거하는 단계:를 포함한다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 절단값은 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 또는 2.0인 것을 특징으로 한다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 복셀을 추출하는 과정 이후에, 상기 복셀들로 이루어지는 회백질 마스크를 생성하는 단계; 상기 회백질 마스크를 자동 해부학적 표시 아틀라스와 정합시켜 상기 회백질 마스크를 전두엽, 후두엽, 두정엽, 측두엽, 후대상회 및 쐐기앞소엽 부피 영역으로 나누는 단계; 각 부피 영역의 복셀 부피 합을 계산하는 단계; 및 계산된 부피 합을 부피 기반 정량지표로 생성하는 단계;를 더 포함한다.
또한, 본 발명은 컴퓨터를 기능시켜 상기 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법을 수행하는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 더 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 컴퓨터 프로그램이 저장되며, PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석을 수행하는 컴퓨터를 더 제공한다.
본 발명의 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법에 의하면 PET 뇌 영상에서 회백질 영역을 추출하고 추출된 영역의 표준섭취계수만을 이용하여 정량화하므로 관심 영역 이외의 영역에 존재하는 아밀로이드에 의해 측정에 오류가 발생하는 것을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 추출된 영역의 PET 뇌 영상에서 상기 표준섭취계수가 절단값을 초과하는 복셀의 부피 합을 계산하여 정량화된 지표를 제공할 수 있으므로 객관적이고 정확한 판단을 할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 자동 해부학적 표시 아틀라스의 각 뇌 영역의 아밀로이드 생성 정도를 정량지표로 제공하기 때문에 심층 있는 분석이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PET 뇌 영상의 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법의 흐름도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PET 뇌 영상의 회백질 영역을 추출하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PET 뇌 영상의 회백질 영역을 추출하는 과정을 보여주는 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법은 컴퓨터를 기능시켜 상기 PET 뇌 영상에서 아밀로이드의 양을 부피 기반으로 정량지표를 생성하고 분석할 수 있는 기능을 수행하는 컴퓨터 프로그램이다.
또한, 상기 컴퓨터는 일반적인 퍼스널 컴퓨터뿐만 아니라, 스마트폰이나 태블릿 PC와 같은 스마트 기기를 포함하는 광의의 컴퓨팅 장치를 의미한다.
또한, 상기 컴퓨터 프로그램은 별도의 기록 매체에 저장되어 제공될 수 있으며, 상기 기록 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되어 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다.
예를 들면, 상기 기록 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD, DVD와 같은 광 기록 매체, 자기 및 광 기록을 겸할 수 있는 자기-광 기록 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등 단독 또는 조합에 의해 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치일 수 있다.
또한, 상기 컴퓨터 프로그램은 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등이 단독 또는 조합으로 구성된 프로그램일 수 있고, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라, 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드로 짜여진 프로그램일 수 있다.
이하에서는 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법의 흐름도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PET 뇌 영상의 회백질 영역을 추출하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법은 PET 뇌 영상으로부터 알츠하이머병을 판단하기 위해 필요한 부위인 회백질 영역(관심 영역)만을 추출하고 추출된 영역에서 복셀의 부피 합을 정량지표로 제시한다.
먼저, 동일한 인물의 PET 뇌 영상과 MRI 뇌 영상을 입력받는다(S1000).
다음, 상기 입력된 PET 뇌 영상과 MRI 뇌 영상을 정합한다(S2000).
여기서. 정합은 상기 PET 뇌 영상과 상기 MRI 뇌 영상을 서로 겹치는 과정으로, 상기 PET 뇌 영상에서 회백질 영역과 백질 영역을 서로 구분하기 위한 과정이다.
자세하게는, 상기 PET 뇌 영상에서는 백질 영역과 회백질 영역의 구분에 어려움이 있으므로 백질 영역과 회백질 영역의 구분이 명확한 MRI 뇌 영상을 겹쳐, 상기 PET 영상 중 회백질 영역만을 추출하기 위함이다.
또한, 상기 정합은 두 개의 영상을 겹치기 이전에 상기 두 개의 영상의 크기가 일치되도록 사이즈를 스케일 조절한다.
또한, 상기 정합은 의료 영상에서 주로 사용되는 두 영상에서 대응하는 지정된 점을 기반으로 정합하는 점 기반 정합, 서로 대응하는 지역 또는 표면을 추출하여 정합하는 표면 정보 기반 정합 또는 영상 내 명암도를 이용하여 정합하는 복셀 속성 기반 정합 방법일 수 있다.
다음, 정합된 MRI 뇌 영상(10)을 이진화하여 백질 영역(10a)을 추출한다(S3000).
다음, 정합된 PET 뇌 영상(20)에서 이진화된 MRI 영상(12)의 백질 영역을 제거하여 회백질 영역(10b)만을 추출한다(S4000).
다음, 회백질 영역이 추출된 PET 뇌 영상(100)에서 표준섭취계수(SUV,Standardized Uptake Values)를 계산한다(S5000).
상기 표준섭취계수(SUV, Standardized Uptake Values)는 인체 내에 주입한 방사성 의약품이 종양 내에 얼마나 섭취되는지를 평가하는 방법으로 상기 아밀로이드가 상기 의약품을 얼마나 섭취하였는지에 따라 아밀로이드의 양을 확인할 수 있다.
또한, 상기 표준섭취계수(SUV, Standardized Uptake Values)는 아래의 식 1을 이용하여 구할 수 있다.
다음, 상기 표준섭취 계수가 절단값을 초과하는 복셀을 추출한다(S6000).
상기 절단값은 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 또는 2.0일 수 있고, 병의 종류나, 진행 정도에 따라 검사자가 선택적으로 적용이 가능하다.
다음, 상기 절단값을 초과하는 복셀들의 부피의 합을 계산하고(S7000), 계산된 부피의 합을 정량지표로 정의한다(S8000).
즉, 본 발명의 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법은 정량 분석 시 불필요한 영향을 미치는 백질 영역을 제거하고 회백질 영역만을 추출하여 상기 추출된 회백질 영역의 복셀의 부피 단위 기반으로 아밀로이드의 양을 평가할 수 있는 정량지표를 제시함으로써 높은 정확성과 객관적인 판단이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법은 뇌의 부위별로 정량지표를 생성할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법은 상기 절단값을 초과하는 복셀들을 추출한 이후에, 먼저, 상기 추출된 복셀들로 이루어진 회백질 마스크를 생성한다(S9000).
다음, 상기 회백질 마스크를 자동 해부학적 표시 아틀라스와 정합시킨다(S10000).
상기 자동 해부학적 표시 아틀라스는 각기 다른 사람들의 뇌 형태를 표준화하고 이를 복수의 영역으로 구분한 모델이다.
또한, 상기 회백질 마스크를 상기 자동 해부학적 표시 아틀라스를 통해 전두엽, 후두엽, 두정엽, 측두엽, 후대상회 및 쐐기앞소엽 부피 영역으로 분류한다.
다음, 상기 분류된 부피 영역의 각 복셀들의 부피 합을 계산하고(S11000), 상기 분류된 부피 영역의 각 복셀 부피 합을 정량지표로 정의한다(S12000).
즉, 본 발명의 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법은 뇌 전체의 아밀로이드의 양뿐만 아니라, 각 뇌의 주요 부위별로 아밀로이드의 양을 분석할 수 있다는 장점이 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시 하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10:MRI 뇌 영상
10a:백질 영역
10b:회백질 영역 11:이진화된 MRI 뇌 영상
20:PET 뇌 영상 100:회백질 영역이 추출된 PET 뇌 영상
10b:회백질 영역 11:이진화된 MRI 뇌 영상
20:PET 뇌 영상 100:회백질 영역이 추출된 PET 뇌 영상
Claims (6)
- PET 뇌 영상 중 회백질 영역을 추출하는 단계;
추출된 PET 뇌 영상의 회백질 영역에서 표준섭취계수(SUV, Standardized Uptake Values)를 계산하는 단계;
상기 표준섭취계수(SUV, Standardized Uptake Values)가 절단값을 초과하는 복셀을 추출하고, 추출된 복셀의 부피 합을 계산하는 단계: 및
계산된 부피 합을 부피 기반 정량지표로 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법 - 제 1 항에 있어서,
상기 회백질 영역을 추출하는 단계:는
상기 PET 뇌 영상과 MRI 뇌 영상의 정합 단계;
정합된 MRI 영상의 백질 영역을 추출하기 위한 이진화 단계; 및
상기 이진화된 MRI 영상의 백질 영역과 대응하는 PET 뇌 영상의 영역을 제거하는 단계:를 포함하는 것을 특징으로 하는 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법 - 제 2 항에 있어서,
상기 절단값은 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 또는 2.0인 것을 특징으로 하는 포함하는 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법 - 제 3 항에 있어서,
상기 복셀을 추출하는 과정 이후에,
상기 복셀들로 이루어지는 회백질 마스크를 생성하는 단계;
상기 회백질 마스크를 자동 해부학적 표시 아틀라스와 정합시켜 상기 회백질 마스크를 전두엽, 후두엽, 두정엽, 측두엽, 후대상회 및 쐐기앞소엽 부피 영역으로 나누는 단계;
각 부피 영역의 복셀 부피 합을 계산하는 단계; 및
계산된 부피 합을 부피 기반 정량지표로 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정량지표 분석 방법 - 컴퓨터를 기능시켜 제 1 항 내지 제 4 항의 어느 한 항의 방법을 수행하는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램
- 제 5 항의 컴퓨터 프로그램이 저장되며, PET 뇌 영상 아밀로이드 측정을 위한 부피 기반 정략지표 분석을 수행하는 컴퓨터
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