KR20210050830A - Apparatus and method for improving area segmentation performance in medical image data - Google Patents
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Abstract
Description
본원은 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치 및 방법에 관한 것이다.The present application relates to an apparatus and method for improving region division performance of medical image data.
CT(Computed Tomography)와 같은 의료 영상 데이터는 환자의 상태 및 병변의 발견, 변화 등을 관찰하기 위한 용도로 활용되며 많은 정보를 포함하고 있다. 이러한 CT를 활용하면, 환자의 신체에 대한 내부 단면을 획득할 수 있고, 이는 2D 이미지 형태로 저장되며 진단을 위한 결정적인 도구로 활용되고 있다.Medical image data such as CT (Computed Tomography) is used for observing the patient's condition and lesion detection and changes, and contains a lot of information. By utilizing such CT, an internal cross section of the patient's body can be obtained, which is stored in the form of a 2D image and is used as a crucial tool for diagnosis.
의료진은 환자 등의 대상자의 상태를 파악하기 위하여 CT 등의 의료 영상 데이터를 분석하며, 각각의 촬영 슬라이드에 대한 면밀한 분석을 통해 문제 상황을 인식하고 판단하게 된다. 이러한 분석을 용이하게 하도록 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 예시적으로 영역 분할 기술을 활용하여 장기나 병변의 경계면을 추출하는 경우, 대상자를 진단할 때 고려할 사항을 쉽게 관찰할 수 있고, 환자나 다른 의료진에게 이를 설명하기 쉽게 하기 때문에 영역 분할과 관련된 기술 분야는 점차 발전하고 있는 추세이다.The medical staff analyzes medical image data such as CT to grasp the condition of the subject such as the patient, and recognizes and judges the problem situation through in-depth analysis of each shooting slide. Various methods can be applied to facilitate such an analysis. For example, in the case of extracting the boundary of an organ or lesion using a segmentation technique, it is possible to easily observe items to be considered when diagnosing a subject, and Because it is easy to explain this, the technical field related to domain division is gradually developing.
특히, 환자 등의 대상자에 대한 단층 촬영 영상인 CT는 Dicom 규격의 형태로 이루어져 있으며, 이는 국제 표준으로서 컴퓨터에서 확인 가능한 정지영상 포맷으로의 변경이 용이하다는 이점이 있다.In particular, CT, which is a tomography image of a subject such as a patient, is made in the form of Dicom standard, which is an international standard and has the advantage that it is easy to change to a still image format that can be checked on a computer.
또한 최근 들어, 항암 치료 등의 발전에 따라, 수술 계획 수립 시 또는 항암제 반응성 평가 시의 정밀도를 높이기 위하여 기존의 2D 영상 데이터를 넘어 3차원적 입체 정보의 필요성이 점차 증가하고 있다. 특히, 복수의 2D 형태의 의료 영상 데이터를 이용하여 영역 분할 방법을 적용하면 인체 기관, 조직 등에 대한 3D 모델링을 수행할 수 있는데, 이러한 경우, 일반적인 2D 의료 영상 데이터는 촬영시 획득한 raw data를 일정한 간격의 단면 영상으로 재구성하게 되는 과정에서 영상 데이터의 해상도는 낮아지게 되므로, 3D 모델링 결과에서 인체 기관, 조직의 특성에 따라 특정부위(예를 들면, 간의 모서리 부분 등)에서는 불명확한 경계면을 나타내는 경우가 많다는 한계가 있다.In addition, in recent years, according to the development of anticancer treatment, the need for 3D stereoscopic information is gradually increasing beyond the existing 2D image data in order to increase the precision when establishing an operation plan or when evaluating anticancer drug reactivity. In particular, if a region segmentation method is applied using a plurality of 2D medical image data, 3D modeling of human organs, tissues, etc. can be performed. Since the resolution of the image data is lowered in the process of reconstructing the cross-sectional image of the interval, the 3D modeling result shows an unclear boundary surface in a specific area (for example, the edge of the liver, etc.) according to the characteristics of human organs and tissues. There is a limit that there are many.
본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-1004342호에 개시되어 있다.The technology behind the present application is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1004342.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, CT 등의 2D 의료 영상 데이터로부터 인체 기관, 장기, 조직 등의 관심 영역의 해부학적 특성을 고려한 분석을 통한 단면 재구성을 활용하여 관심 영역에 대한 3차원 모델링 시 경계면 추출의 정확도를 향상시킬 수 있는 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.The present application is intended to solve the problems of the prior art described above, and uses a cross-sectional reconstruction through analysis in consideration of the anatomical characteristics of the region of interest such as human organs, organs, tissues, etc. from 2D medical image data such as CT. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for improving region division performance of medical image data that can improve the accuracy of boundary surface extraction during 3D modeling.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인체 기관, 장기, 조직 등의 관심 영역에 대한 3차원 모델링 시 관심 영역에서 굴곡이 크거나 날카로운 끝면을 가져 경계면 추출이 어려운 영역의 경계면을 보다 정확히 추출하기 위한 것을 목적으로 한다.The present application is to solve the problems of the prior art described above, and when three-dimensional modeling of a region of interest such as human organs, organs, tissues, etc., the boundary surface of the region where the boundary surface is difficult to extract due to the large curvature or sharp end surface in the region of interest It aims to extract accurately.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problem to be achieved by the embodiments of the present application is not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may exist.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 방법은, 입력된 복수의 2D 의료 영상 데이터 각각에 대하여 관심 영역에 대한 영역 분할을 수행하는 단계, 상기 영역 분할 결과 획득된 상기 관심 영역에 대한 경계의 각 지점에서의 픽셀 밝기 변화에 기초하여 상기 경계 중 후보 영역을 결정하는 단계, 상기 영역 분할 결과에 기초하여 상기 복수의 2D 의료 영상 데이터로부터 관심 영역에 대한 3D 모델을 구축하는 단계, 상기 3D 모델로부터 상기 후보 영역의 적어도 일부를 포함하도록 소정의 각도 방향의 복수의 단면을 생성하는 단계, 상기 복수의 단면 각각에서의 상기 후보 영역과 연계된 픽셀 밝기 변화에 기초하여 관심 영역에 대한 분할 성능이 향상된 단면을 선택 단면으로 결정하는 단계 및 상기 선택 단면을 기초로 하여 상기 3D 모델을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the method for improving region division performance of medical image data according to an embodiment of the present application includes performing region division for an ROI for each of a plurality of input 2D medical image data. Determining a candidate region of the boundary based on a change in pixel brightness at each point of the boundary of the region of interest obtained as a result of the region division, from the plurality of 2D medical image data based on the region division result Constructing a 3D model for a region of interest, generating a plurality of cross-sections in a predetermined angular direction to include at least a portion of the candidate region from the 3D model, and associated with the candidate region in each of the plurality of cross-sections It may include determining a cross section with improved segmentation performance for the region of interest based on a change in pixel brightness as a selected cross section, and correcting the 3D model based on the selected cross section.
또한, 상기 후보 영역을 결정하는 단계는, 상기 경계의 각 지점 중 상기 관심 영역에 대한 수직 방향의 픽셀 밝기 변화 조건을 미충족하는 지점을 상기 후보 영역으로 결정할 수 있다.In the determining of the candidate region, a point of each point of the boundary that does not satisfy a condition for changing the brightness of a pixel in a vertical direction with respect to the ROI may be determined as the candidate region.
또한, 상기 픽셀 밝기 변화 조건은, 픽셀 밝기 변화량의 미분값이 해당 지점과 소정 수준 이상 근접한 영역에서 기 설정된 상한값을 초과하는 영역이 적어도 일부 존재하고, 상기 소정 수준 이상 근접한 영역의 외부에서는 기 설정된 하한값 이하를 유지하는 경우 충족되는 것일 수 있다.In addition, the pixel brightness change condition includes at least a part of a region in which the differential value of the pixel brightness change amount exceeds a preset upper limit value in a region close to a corresponding point by a predetermined level or more, and a preset lower limit value outside the region close to the predetermined level or more. If the following is maintained, it may be satisfied.
또한, 상기 3D 모델을 구축하는 단계는, 상기 복수의 2D 의료 영상 데이터에 기초하여 3차원 공간 상에서 관심 영역에 대한 점군(Point Clous) 데이터를 도출하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of constructing the 3D model may include deriving point cloud data for a region of interest in a 3D space based on the plurality of 2D medical image data.
또한, 상기 소정의 각도 방향의 복수의 단면을 생성하는 단계는, 상기 후보 영역에 대하여 모든 각도 방향에 대한 복수의 단면을 생성할 수 있다.In addition, the step of generating the plurality of cross-sections in the predetermined angular direction may generate a plurality of cross-sections in all angular directions for the candidate region.
또한, 상기 소정의 각도 방향의 복수의 단면을 생성하는 단계는, 상기 후보 영역에 대한 샘플링된 3차원 데이터에 기초하여 관심 영역에 대한 분할 성능이 향상될 확률이 기 설정된 임계 확률 이상인 것으로 판단되는 소정의 각도 방향을 선별하여 상기 복수의 단면을 생성할 수 있다.In addition, the step of generating the plurality of cross sections in the predetermined angular direction may include a predetermined probability that the segmentation performance for the region of interest is improved based on the sampled 3D data for the candidate region is determined to be greater than or equal to a preset threshold probability. It is possible to generate the plurality of cross-sections by selecting the angular direction of.
또한, 상기 관심 영역은 소정의 복강 내 장기(Organ)를 포함할 수 있다.In addition, the region of interest may include a predetermined intraperitoneal organ.
또한, 상기 소정의 각도 방향의 복수의 단면을 생성하는 단계는, 상기 관심 영역에 해당하는 장기의 해부학적 특성을 고려하여 소정의 각도 방향을 선별하여 상기 복수의 단면을 생성할 수 있다.In addition, in the step of generating the plurality of cross-sections in the predetermined angular direction, the plurality of cross-sections may be generated by selecting a predetermined angular direction in consideration of an anatomical characteristic of an organ corresponding to the region of interest.
또한, 상기 후보 영역을 결정하는 단계는, 상기 관심 영역에 해당하는 장기의 해부학적 특성을 고려하여 수행될 수 있다.In addition, the step of determining the candidate region may be performed in consideration of anatomical characteristics of an organ corresponding to the region of interest.
또한, 상기 후보 영역을 결정하는 단계는, 상기 관심 영역에 대한 경계 중 곡률이 기 설정된 임계 곡률을 초과하는 지점에서 상기 후보 영역을 결정할 수 있다.In addition, in the determining of the candidate region, the candidate region may be determined at a point in which a curvature exceeds a predetermined threshold curvature among boundaries of the ROI.
또한, 상기 2D 의료 영상 데이터는 CT 영상 데이터를 포함할 수 있다.In addition, the 2D medical image data may include CT image data.
한편, 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치는, 입력된 복수의 2D 의료 영상 데이터 각각에 대하여 관심 영역에 대한 영역 분할을 수행하는 영역 분할부, 상기 영역 분할 결과 획득된 상기 관심 영역에 대한 경계의 각 지점에서의 픽셀 밝기 변화에 기초하여 상기 경계 중 후보 영역을 결정하는 후보 영역 결정부, 상기 영역 분할 결과에 기초하여 상기 복수의 2D 의료 영상 데이터로부터 관심 영역에 대한 3D 모델을 구축하는 3차원 변환부 및 상기 3D 모델로부터 상기 후보 영역의 적어도 일부를 포함하도록 소정의 각도 방향의 복수의 단면을 생성하고, 상기 복수의 단면 각각에서의 상기 후보 영역과 연계된 픽셀 밝기 변화에 기초하여 관심 영역에 대한 분할 성능이 향상된 단면을 선택 단면으로 결정하는 단면 선택부를 포함할 수 있다.Meanwhile, the apparatus for improving region segmentation performance of medical image data according to an exemplary embodiment of the present application includes a region segmentation unit that performs region segmentation for an ROI for each of a plurality of input 2D medical image data, and is obtained as a result of segment segmentation. A candidate region determining unit for determining a candidate region among the boundaries based on a change in pixel brightness at each point of the boundary with respect to the region of interest, and 3D for the region of interest from the plurality of 2D medical image data based on the region division result A three-dimensional conversion unit for constructing a model and a plurality of cross-sections in a predetermined angular direction to include at least a portion of the candidate area from the 3D model, and change in pixel brightness associated with the candidate area in each of the plurality of cross-sections A cross-section selection unit configured to determine a cross-section with improved division performance for the region of interest based on the selected cross-section.
또한, 상기 3차원 변환부는 상기 선택 단면을 기초로 하여 상기 3D 모델을 보정할 수 있다.In addition, the 3D conversion unit may correct the 3D model based on the selected cross section.
또한, 상기 단면 선택부는, 상기 후보 영역에 대하여 모든 각도 방향에 대한 복수의 단면을 생성하거나, 상기 후보 영역에 대한 샘플링된 3차원 데이터에 기초하여 관심 영역에 대한 분할 성능이 향상될 확률이 기 설정된 임계 확률 이상인 것으로 판단되는 소정의 각도 방향을 선별하여 상기 복수의 단면을 생성하거나, 상기 관심 영역의 해부학적 특성을 고려하여 소정의 각도 방향을 선별하여 상기 복수의 단면을 생성할 수 있다.In addition, the cross-section selector may generate a plurality of cross-sections in all angular directions with respect to the candidate area, or a probability that the segmentation performance for the ROI is improved based on the sampled 3D data for the candidate area is preset. The plurality of cross-sections may be generated by selecting a predetermined angular direction determined to be greater than or equal to a critical probability, or the plurality of cross-sections may be generated by selecting a predetermined angular direction in consideration of an anatomical characteristic of the region of interest.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described problem solving means are merely exemplary and should not be construed as limiting the present application. In addition to the above-described exemplary embodiments, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description of the invention.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, CT 등의 2D 의료 영상 데이터로부터 인체 기관, 장기, 조직 등의 관심 영역의 해부학적 특성을 고려한 분석을 통한 단면 재구성을 활용하여 관심 영역에 대한 3차원 모델링 시 경계면 추출의 정확도를 향상시킬 수 있는 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치 및 방법을 제공할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, the 3D modeling of the region of interest by utilizing the cross-sectional reconstruction through analysis considering the anatomical characteristics of the region of interest such as human organs, organs, tissues, etc. from 2D medical image data such as CT An apparatus and method for improving region segmentation performance of medical image data capable of improving the accuracy of boundary surface extraction may be provided.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 인체 기관, 장기, 조직 등의 관심 영역에 대한 3차원 모델링 시 관심 영역에서 굴곡이 크거나 날카로운 끝면을 가져 경계면 추출이 어려운 영역의 경계면을 보다 정확히 추출할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, when three-dimensional modeling of a region of interest such as human organs, organs, tissues, etc., it is possible to more accurately extract the boundary surface of the region where the boundary surface is difficult to extract because the region of interest has a large or sharp end surface have.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 인체 기관, 장기, 조직 등의 관심 영역에 대한 3차원 모델의 경계가 명확해짐에 따라 해당 관심 영역과 연계된 용적 계산 등의 정확도가 향상될 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, as the boundary of the 3D model for the region of interest such as human organs, organs, tissues, etc. becomes clear, the accuracy of the volume calculation associated with the region of interest may be improved.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effect obtainable in the present application is not limited to the above-described effects, and other effects may exist.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치를 포함하는 의료 영상 데이터 분석 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 관심 영역의 경계의 각 지점에서의 수직 방향의 픽셀 밝기 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 픽셀 밝기 변화 조건을 충족하는 지점에서의 픽셀 밝기 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 4는 영역 분할 성능이 향상된 3D 모델을 생성하거나 보정하기 위하여 복수의 단면을 생성하기 위한 각도 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 다양한 각도 방향에 기초하여 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치에 의해 생성되는 복수의 단면을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 결정된 후보 영역에 대하여 관심 영역에 대한 분할 성능이 향상된 단면을 선택 단면으로 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치의 개략적인 구성도이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 방법의 동작 흐름도이다.1 is a schematic configuration diagram of a medical image data analysis system including an apparatus for improving region division performance of medical image data according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
2 is a diagram for explaining a change in brightness of a pixel in a vertical direction at each point of a boundary of an ROI.
3 is a graph schematically illustrating a change in pixel brightness at a point satisfying a pixel brightness change condition according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
4 is a diagram for explaining angular directions for generating a plurality of cross sections in order to generate or correct a 3D model with improved region division performance.
5 to 7 are views exemplarily illustrating a plurality of cross sections generated by the apparatus for improving area division performance of medical image data according to an exemplary embodiment of the present disclosure based on various angular directions.
FIG. 8 is a diagram for explaining determining as a selected cross section a cross section having improved segmentation performance for an ROI for a determined candidate region.
9 is a schematic configuration diagram of an apparatus for improving region division performance of medical image data according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
10 is a flowchart illustrating a method of improving segmentation performance of medical image data according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present application. However, the present application may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present application, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout the present specification, when a part is said to be "connected" with another part, it is not only the case that it is "directly connected", but also "electrically connected" or "indirectly connected" with another element interposed therebetween. "Including the case.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the present specification, when a member is positioned "on", "upper", "upper", "under", "lower", and "lower" of another member, this means that a member is located on another member. This includes not only the case where they are in contact but also the case where another member exists between the two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the entire specification of the present application, when a certain part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
본원은 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본원은 의료 영상 데이터에 대하여 특정 영역에 대한 영역 분할(Segmentation)의 성능을 향상하기 위한 장치 및 방법으로서 복수의 CT 영상을 3차원 공간에서 정렬하고 영역 분할이 명확한(용이한) 축(axis)을 기준으로 단면을 생성하여 경계면 추출의 정확도를 향상하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present application relates to an apparatus and method for improving region division performance of medical image data. In particular, the present application is an apparatus and method for improving the performance of segmentation for a specific area with respect to medical image data. An apparatus and method for improving the accuracy of boundary surface extraction by generating a cross section based on ).
참고로, 본원의 실시예에 관한 설명 중 방향이나 위치에 관련된 용어(좌측 방향, 우측 방향, 상하 방향 등)는 도면에 나타나 있는 각 구성의 배치 상태를 기준으로 설명한 것이다. 예를 들면, 도1에서 보았을 때 좌측 방향은 9시방향, 우측 방향은 3시방향, 상방은 12시방향, 하방은 6시방향일 수 있다.For reference, in the description of the embodiments of the present application, terms related to a direction or a position (left direction, right direction, vertical direction, etc.) are described based on the arrangement state of each component shown in the drawings. For example, when viewed in FIG. 1, the left direction may be a 9 o'clock direction, the right direction may be a 3 o'clock direction, an upper direction may be a 12 o'clock direction, and a lower direction may be a 6 o'clock direction.
다만, 이러한 방향 설정은 본원 장치에 입력되는 의료 영상 데이터가 촬영된 방향, 의료 영상 데이터를 바라보는 방향 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 필요에 따라서는 도 1 기준 상향이 수평 방향(좌우 방향)을 향하도록 의료 영상 데이터가 획득될 수 있고, 다른 예로 도 1 기준 상향이 비스듬한 경사 방향을 향하도록 의료 영상 데이터가 회전될 수 있다.However, such a direction setting may vary depending on a direction in which medical image data input to the present apparatus is captured, a direction in which the medical image data is viewed, and the like. For example, if necessary, medical image data may be acquired so that the upward direction of FIG. 1 faces a horizontal direction (left and right direction), and as another example, the medical image data may be rotated so that the upward direction of FIG. 1 faces an oblique oblique direction. I can.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치를 포함하는 의료 영상 데이터 분석 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a medical image data analysis system including an apparatus for improving region division performance of medical image data according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 1을 참조하면, 본원의 의료 영상 데이터 분석 시스템(10)은 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치(100)를 포함할 수 있다. 또한, 도 1을 참조하면 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 예를 들어, 2차원 화상으로 촬영된 복수의 2D 의료 영상 데이터(1)를 입력으로 수신하여 복수의 2D 의료 영상 데이터로부터 도출된 3D 모델(2)을 제공하도록 구현될 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면 2D 의료 영상 데이터(1)는 CT 영상 데이터를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the medical image
또한, 도 1의 (a)는 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치(100)에 의해 제공되는 3D 모델(2)의 일 실시예이고, 도 1의 (b)는 구현된 3D 모델(2) 중 뾰족하거나 날카로운 모서리를 포함하거나 다른 장기와 인접하여 다른 장기와의 구분에 어려움이 존재하는 등의 원인으로 경계면의 명확한 구분이 어려운 영역의 경계면을 본원에 따라 보정한 3차원 Mesh 생성 결과를 확대하여 나타낸 것이다.In addition, (a) of FIG. 1 is an embodiment of a 3D model (2) provided by the
또한, 도 1을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 복강 내 장기인 간을 관심 영역으로 설정하여, 간 영역에 대한 영역 분할 후 3차원 모델링에 따른 볼륨(3차원 오브젝트)을 생성할 수 있다. 이 때, 간의 해부학적 형태 및 위치 특성에 따라서 영역 분할이 잘 되는 부분과 안되는 부분이 존재하게 되며, 한가지 조건의 설정 만으로는 모든 영역에서 영역의 분할이 만족스러운 3D 모델이 획득되기 어려우며 이러한 현상은 특히 협소하거나 치밀한 영역(예를 들면, 간의 가장자리 영역)에서 더욱 두드러질 수 있다.In addition, referring to FIG. 1, the
또한, 본원의 일 실시예에 따르면 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치(100)(이하, '영역 분할 성능 향상 장치(100)'라 한다.)는, 의료 영상 촬영 장치(미도시)로부터 복수의 2D 의료 영상 데이터(1)를 수신할 수 있다. 또한, 영역 분할 성능 향상 장치(100)에 의해 생성된 3D 모델(2)은 사용자 단말(미도시)로 전송되어 저장되거나 사용자 단말(미도시)의 디스플레이 모듈에 의해 표시되도록 구현될 수 있다. 또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 의료 영상 촬영 장치(미도시)의 하위에 포함되는 장치로 구비될 수 있다. 다른 예로, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 사용자 단말(미도시)의 하위에 포함되는 장치로 구비될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present application, the
본원의 일 실시예에 따르면, 의료 영상 촬영 장치(미도시)는 의료용 컴퓨터 단층 촬영(Computed Tomography, CT) 스캐너, X-선 촬영 기기, 자기공명영상(MRI) 기기 등을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 즉, 본원의 의료 영상 촬영 장치 및 분석의 대상이 되는 의료 영상 데이터는 특정한 유형으로 한정되지 않으며, 환자 등의 대상자의 신체 내부를 촬영하는 종래의 의료 분야 촬영 기기 및 앞으로 개발될 촬영 기기를 폭넓게 포함하는 개념으로 이해됨이 바람직하다.According to an embodiment of the present application, the medical imaging apparatus (not shown) may include a medical computed tomography (CT) scanner, an X-ray imaging device, a magnetic resonance imaging (MRI) device, etc. It is not limited only. That is, the medical imaging apparatus of the present application and medical image data to be analyzed are not limited to a specific type, and include a wide range of conventional medical field imaging devices and imaging devices to be developed in the future for imaging the inside of the body of a subject such as a patient. It is desirable to be understood as a concept.
예를 들면, 사용자 단말(미도시)은, 스마트폰(Smartphone), 스마트패드 (SmartPad), 태블릿 PC등과 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communication), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말기 같은 모든 종류의 유/무선 통신 장치를 포함할 수 있다.For example, a user terminal (not shown) includes a smartphone, a smart pad, a tablet PC, etc. and a personal communication system (PCS), a global system for mobile communication (GSM), a personal digital cellular (PDC), PHS (Personal Handyphone System), PDA (Personal Digital Assistant), IMT (International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA (Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA (W-Code Division Multiple Access), Wibro (Wireless Broadband Internet) ) It can include all kinds of wired/wireless communication devices such as terminals.
본원의 일 실시예에 따르면, 전술한 의료 영상 촬영 장치, 영역 분할 성능 향상 장치(100) 및 사용자 단말은 상호 연결되는 네트워크(미도시)로 통신할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the above-described medical imaging apparatus, region division
여기서, 네트워크(미도시)는 예시적으로 예시적으로 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5G 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 와이파이(Wi-fi) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.Here, the network (not shown) is exemplified by way of example 3GPP (3rd Generation Partnership Project) network, LTE (Long Term Evolution) network, 5G network, WIMAX (World Interoperability for Microwave Access) network, Internet, LAN (Local Area Network), Wireless LAN (Wireless Local Area Network), WAN (Wide Area Network), PAN (Personal Area Network), Bluetooth network, Wi-fi network, satellite broadcasting network, analog broadcasting network , Digital Multimedia Broadcasting (DMB) networks, and the like are included, but are not limited thereto.
영역 분할 성능 향상 장치(100)는 입력된 복수의 2D 의료 영상 데이터(1) 각각에 대하여 관심 영역에 대한 영역 분할을 수행할 수 있다. 여기서, 영역 분할을 수행한다는 것은 관심 영역에 대한 경계(컨투어, Contour)를 추출하는 것으로 이해될 수 있다.The
본원의 일 실시예에 따르면, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 의미론적 영역 분할(Semantic Segmentation) 기법을 활용하거나 2D 의료 영상 데이터(1)의 각 영역의 명암도 또는 명암의 분포도, 관심 영역에 해당하는 장기, 기관 등의 형태학적 정보를 고려하여 관심 영역에 대한 1차적인 영역 분할을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present application, the
본원의 일 실시예에 따르면, 관심 영역은 소정의 복강 내 장기(Organ)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 관심 영역은 간, 신장, 비장, 폐, 위 등을 포함할 수 있다. 다만, 본원에서의 관심 영역은 특정 장기(Organ)에 한정되는 것은 아니며, 혈관, 조직, 종양 병변, 뼈, 골반 등 의료 영상 데이터로부터 확인 가능한 대상자 체내에 존재하는 다양한 요소를 폭넓게 포함할 수 있다. 특히, 본원은 원만한 곡선(곡면)을 가지는 장기(예를 들면, 심장, 신장, 비장 등)의 외부 경계면 추출 뿐만 아니라, 굴곡이 크거나 날카로운 끝면을 가지는 장기(예를 들면, 간 등)의 외부 경계면 또한 용이하게 추출할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the region of interest may include a predetermined intraperitoneal organ. For example, the region of interest may include the liver, kidneys, spleen, lungs, stomach, and the like. However, the region of interest in the present application is not limited to a specific organ, and may widely include various elements present in the subject's body that can be identified from medical image data such as blood vessels, tissues, tumor lesions, bones, and pelvis. In particular, the present application not only extracts the external boundary surface of organs (eg, heart, kidney, spleen, etc.) having a smooth curve (curved surface), but also externally of organs (eg, liver, etc.) having a large or sharp end surface. The interface also has an effect that can be easily extracted.
영역 분할 성능 향상 장치(100)는 영역 분할 결과 획득된 관심 영역에 대한 경계의 각 지점에서의 픽셀 밝기 변화에 기초하여 관심 영역에 대한 경계 중 후보 영역을 결정할 수 있다. 여기서, 후보 영역은 선행된 영역 분할 결과 획득된 관심 영역에 대한 경계 중 경계가 불명확하거나 모호한 영역으로 결정될 수 있다. 달리 말해, 후보 영역은 복수의 2D 의료 영상 데이터(1)로부터 3D 모델(2)을 구축할 경우, 관심 영역에 대한 경계면이 부정확하게 나타날 가능성이 높은 영역을 의미할 수 있다. 즉, 후보 영역은 경계면을 새롭게 분석해야 할 영역을 의미할 수 있다.The
이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여, 영역 분할 성능 향상 장치(100)가 후보 영역을 결정하는 프로세스에 대해 상세히 서술하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 2 and 3, a process of determining a candidate area by the
도 2는 관심 영역의 경계의 각 지점에서의 수직 방향의 픽셀 밝기 변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 도 2의 (a)는 수직 방향의 픽셀 밝기 변화가 비교적 명확한 지점에서의 픽셀 밝기 변화 그래프를 나타내고, 도 2의 (b)는 수직 방향의 픽셀 밝기 변화가 다소 불명확한 지점에서의 픽셀 밝기 변화 그래프를 나타낸 것이다.2 is a diagram for explaining a change in brightness of a pixel in a vertical direction at each point of a boundary of an ROI. Referring to FIG. 2, (a) of FIG. 2 shows a graph of a change in pixel brightness at a point where a change in pixel brightness in a vertical direction is relatively clear, and FIG. 2 (b) is a point where a change in pixel brightness in a vertical direction is somewhat unclear. This is a graph of the pixel brightness change at.
도 2를 참조하면, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는, 영역 분할 결과 획득된 관심 영역에 대한 경계(도 2를 참조하면, 붉은색으로 표시된 경계선)의 각 지점에서의 픽셀 밝기 변화에 기초하여 후보 영역을 결정할 수 있다. 구체적으로, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는, 경계의 각 지점 중 관심 영역에 대한 수직 방향의 픽셀 밝기 변화 조건을 미충족하는 지점을 후보 영역으로 결정할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
여기서, 본원의 일 실시예에 따른 픽셀 밝기 변화 조건은 픽셀 밝기 변화량의 미분값이 해당 지점과 소정 수준 이상 근접한 영역에서 기 설정된 상한값을 초과하는 영역이 적어도 일부 존재하고, 해당 지점과 소정 수준 이상 근접한 영역의 외부에서는 기 설정된 하한값 이하를 유지하는 경우 충족되는 것일 수 있다. 이렇듯 본원은 이 중의 임계값(상한값 및 하한값)을 후보 영역 결정을 위한 기준으로 도입함으로써 경계면의 재설정이 필요한 후보 영역을 보다 면밀하게 검출할 수 있다.Here, in the pixel brightness change condition according to the exemplary embodiment of the present disclosure, there is at least a part of a region in which the differential value of the pixel brightness change amount exceeds a preset upper limit value in a region close to a corresponding point by a predetermined level or more, and is close to the corresponding point by a predetermined level or more. Outside of the region, it may be satisfied if it is maintained below a preset lower limit. As described above, the present application introduces the threshold values (upper limit and lower limit values) among them as a criterion for determining the candidate region, so that the candidate region requiring resetting of the boundary can be more closely detected.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 픽셀 밝기 변화 조건을 충족하는 지점에서의 픽셀 밝기 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.3 is a graph schematically illustrating a change in pixel brightness at a point satisfying a pixel brightness change condition according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 3을 참조하면, 도 3의 (a)는 경계 중 선택된 소정의 지점을 기준으로 하여 픽셀 밝기 변화량을 나타낸 그래프이고, 도 3의 (b)는 (a)의 픽셀 밝기 변화량을 미분(예를 들면, 1차 미분)한 픽셀 밝기 변화량의 미분값을 선택된 소정의 지점을 기준으로 하여 나타낸 그래프이다. 도 3의 (a) 및 (b)에서 선택된 소정의 지점은 가로축을 기준으로 점선으로 표시되어 있다.Referring to FIG. 3, FIG. 3(a) is a graph showing the amount of change in pixel brightness based on a predetermined point selected among the boundaries, and FIG. 3(b) is a derivative (for example) of the amount of change in pixel brightness in (a). For example, this is a graph showing a differential value of a pixel brightness change amount obtained by first-order differentiation based on a selected predetermined point. The predetermined points selected in FIGS. 3A and 3B are indicated by dotted lines based on the horizontal axis.
도 3의 (b)를 참조하면, 도 3에 도시된 본원의 픽셀 밝기 변화 조건을 충족하는 지점의 경우, 해당 지점과 소정 수준 이상 근접한 영역에서 기 설정된 상한값(upper threshold)을 초과하는 영역이 존재할 조건 및 해당 지점과 소정 수준 이상 근접한 영역의 외부에서는 기 설정된 하한값(lower threshold) 이하를 유지할 조건을 모두 충족하는 것을 확인할 수 있다. 이렇듯 픽셀 밝기 변화 조건을 충족하는 경우에는, 해당 지점에서는 관심 영역에 대한 경계가 명확하게 구분되도록 영역 분할이 비교적 정확하게 수행된 것으로 판단될 수 있고, 이러한 경우 픽셀 밝기 변화 조건을 만족하는 해당 지점은 후보 영역으로 결정되지(선택되지) 않을 수 있다.Referring to (b) of FIG. 3, in the case of a point that satisfies the pixel brightness change condition of the present application shown in FIG. 3, an area exceeding a preset upper threshold exists in an area close to the point by a predetermined level or more. It can be seen that all of the conditions and conditions for maintaining a preset lower threshold or less are satisfied outside of the condition and a region close to the corresponding point by a predetermined level or more. If the pixel brightness change condition is satisfied as described above, it can be determined that the region segmentation has been performed relatively accurately so that the boundary of the region of interest is clearly distinguished at the corresponding point. In this case, the corresponding point that satisfies the pixel brightness change condition is a candidate It may not be determined (not selected) as a region.
반대로, 도 2의 (b)의 경우와 같이, 해당 지점을 기준으로 픽셀 밝기의 변화가 명확하게 나타나지 않는 경우(달리 말해 본원의 픽셀 밝기 변화 조건을 충족하지 않는 경우), 해당 지점은 후보 영역으로 결정(선택)되어 이후, 해당 후보 영역에 대한 경계를 명확히 하기 위한 과정이 진행되게 된다.Conversely, as in the case of (b) of FIG. 2, when a change in pixel brightness does not appear clearly based on a corresponding point (in other words, when the pixel brightness change condition of the present application is not satisfied), the corresponding point is a candidate region. It is determined (selected), and thereafter, a process for clarifying the boundary for the corresponding candidate region proceeds.
본원의 일 실시예에 따르면, 후보 영역 결정을 위한 기 설정된 상한값, 기 설정된 하한값 및 상한값 충족 여부와 하한값 충족 여부의 기준이 되는 해당 지점에서의 근접 영역의 범위(또는 길이, 폭 등)값은 관심 영역의 유형, 의료 영상 데이터의 해상도, 2D 의료 영상 데이터(1)의 평균 픽셀값, 픽셀값의 중간값 및 2D 의료 영상 데이터(1)의 픽셀값 범위 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 다른 예로, 후보 영역 결정을 위한 기 설정된 상한값, 기 설정된 하한값 및 상한값 충족 여부와 하한값 충족 여부의 기준이 되는 해당 지점에서의 근접 영역의 범위(또는 길이, 폭 등)값은 사용자 입력에 의해 조정되도록 구현될 수 있다. 이 경우, 사용자는 후보 영역 결정을 위한 기 설정된 상한값, 기 설정된 하한값 및 상한값 충족 여부와 하한값 충족 여부의 기준이 되는 해당 지점에서의 근접 영역의 범위 중 적어도 하나를 사용자 입력을 통해 다양하게 조정함으로써 필요에 따라 후보 영역이 어느 정도 수준에서 결정되도록 할지를 결정할 수 있고, 나아가 영역 분할 성능 향상 장치(100)을 통해 획득하고자 하는 3D 모델(2)의 정확도, 해상도 등을 포함하는 스펙을 변화시켜, 획득하고자 하는 3D 모델(2)의 요구사항에 부합하도록 할 수 있다.According to an embodiment of the present application, the value of the range (or length, width, etc.) of the proximity region at a corresponding point, which is a criterion for whether a predetermined upper limit value, a preset lower limit value, and an upper limit value is met, and whether the lower limit value is met, for determining a candidate region is of interest. It may be determined based on at least one of a region type, a resolution of the medical image data, an average pixel value of the 2D
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 관심 영역에 대한 경계 중 곡률이 기 설정된 임계 곡률을 초과하는 지점에서 후보 영역을 결정하도록 설계될 수 있다. 여기서, 관심 영역에 대한 경계 중 곡률이 기 설정된 임계 곡률 이하에 해당하는 지점은 해당 지점과 인접한 관심 영역의 형상이 비교적 완만하여 경계 검출이 비교적 잘 수행되는 영역으로 이해될 수 있고, 반대로 관심 영역에 대한 경계 중 곡률이 기 설정된 임계 곡률을 초과하는 지점은 해당 지점과 인접한 관심 영역의 형상이 뾰족한 형상을 가지거나 날카로운 모서리를 가지는 등 경계 검출이 부정확하게 수행될 확률이 높은 영역으로 이해될 수 있다. 이렇듯 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 1차적으로 검출된 경계의 각 지점의 곡률 정보(예를 들면, 곡률 반지름 등)에 기초하여 해당 지점에서의 경계 검출의 난이도를 유추할 수 있고 획득된 경계 검출 난이도에 기초하여 경계면의 재 검출이 필요할 가능성이 높은 후보 영역을 우선적으로 선택하도록 구현될 수 있다.In addition, according to an exemplary embodiment of the present disclosure, the
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 관심 영역에 해당하는 장기의 해부학적 특성을 고려하여 후보 영역을 결정할 수 있다. 달리 말해, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 관심 영역에 해당하는 장기의 해부학적 특성을 고려하여 관심 영역의 모든 부분에 대하여 후보 영역 탐색을 수행하는 것이 아니라, 해당 장기의 특징이 뚜렷한 영역(예를 들면, 특히 뾰족한 부분, 각진 부분 등)에서 후보 영역을 우선적으로 결정하도록 동작할 수 있다.In addition, according to the exemplary embodiment of the present disclosure, the
구체적으로 예를 들어 설명하면, 예를 들어, 관심 영역이 '간'인 경우, 일반적으로 전체적으로 살펴보았을 때 간은 좌측 영역은 완만하고, 우측 영역은 비교적 뾰족하고 날카로운 모서리를 포함할 수 있다. 따라서, 좌측 영역에서보다 우측 영역에서의 경계 검출의 난이도가 더 높을 수 있다. 이러한, 관심 영역의 해부학적 특성을 고려하여 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 간의 좌측 영역에서보다 우측 영역에서 우선적으로 후보 영역을 결정하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 관심 영역이 어느 장기에 해당하는지에 대한 정보에 기초하여 해당 장기의 일반적인 형상 등에 기초하여 비교적 완만한 형상을 가질 확률이 높은 영역과 뾰족하거나 날카로운 모서리를 가질 확률이 높은 영역에서의 후보 영역 결정을 위한 기 설정된 상한값, 기 설정된 하한값 및 상한값 충족 여부와 하한값 충족 여부의 기준이 되는 해당 지점에서의 근접 영역의 범위를 각각 다르게 설정할 수 있다.Specifically, for example, when the region of interest is'liver', generally, when viewed as a whole, the left region of the liver is gentle, and the right region may include relatively sharp and sharp edges. Accordingly, the difficulty of detecting the boundary in the right area may be higher than in the left area. In consideration of the anatomical characteristics of the region of interest, the
또한, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는, 영역 분할 결과에 기초하여 복수의 2D 의료 영상 데이터(1)로부터 관심 영역에 대한 3D 모델(2')을 구축할 수 있다. 여기서, 구축되는 관심 영역에 대한 3D 모델(2')는 모호하거나 부정확한 경계면을 포함할 수 있다. 달리 말해, 이 단계에서 생성되는 3D 모델(2')은 앞서 결정된 후보 영역에 대한 보정(경계 재설정)이 수행되기 전의 3D 모델을 지칭하는 것일 수 있다.In addition, the
관심 영역에 대한 3차원의 오브젝트는 CT 촬영에 의해서 2차원 이미지로 변환되어 저장되지만, 2차원 이미지 정보의 손실이 크지 않은 상태라면 다시 3차원 공간 상에서의 3차원 오브젝트로의 가공이 가능하다. 이 때, 소실된 정보는 보간(Interpolation)에 의해 생성이 가능하다.The 3D object of the ROI is converted into a 2D image by CT scan and stored, but if the loss of 2D image information is not significant, it is possible to process it into a 3D object in a 3D space again. At this time, the lost information can be generated by interpolation.
이와 관련하여, 본원의 일 실시예에 따르면, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 3D 모델(2')을 구축하기 위하여 복수의 2D 의료 영상 데이터(1)에 기초하여 3차원 공간 상에서 관심 영역에 대한 점군(Point Cloud) 데이터를 도출하는 것일 수 있다. 달리 말해, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 3D 모델 구축을 위한 기법으로 여러 방향에서 촬영된 2D 이미지를 종합하여 3차원 공간 상의 포인트 클라우드(점군, Point Cloud)로 변환하는 방식을 활용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 이후 생성된 3D모델(2) 또는 재구성된 3차원 데이터에 기초하여 임의의 축 또는 임의의 각도 방향을 이용하여 새로운 단면(1')을 생성할 수 있다.In this regard, according to an embodiment of the present application, the
영역 분할 성능 향상 장치(100)는 복수의 2D 의료 영상 데이터(1)에 기초하여 3차원 공간 상에서의 관심 영역의 각 부분의 x축, y축 및 z축에 대한 모든 픽셀값을 소정의 간격으로 할당할 수 있다(채울 수 있다). 영역 분할 성능 향상 장치(100)에 의해 구축된 3D 모델(2')(달리 말해, 보정되기 전의 3D 모델)은 후보 영역에 대한 분할 성능을 개선하기 위한 다른 각도 방향의 단면을 획득하기 위해 활용될 수 있다.The region segmentation
영역 분할 성능 향상 장치(100)는 구축된 3D 모델(2')로부터 후보 영역의 적어도 일부를 포함하도록 소정의 각도 방향의 복수의 단면(1')을 생성할 수 있다.The region division
이하에서는 도 4 내지 도 7을 참조하여, 영역 분할 성능 향상 장치(100)에 의해 소정의 각도 방향의 복수의 단면(1')을 생성하는 과정에 대해 상세히 서술하도록 한다.Hereinafter, a process of generating a plurality of
도 4는 영역 분할 성능이 향상된 3D 모델을 생성하거나 보정하기 위하여 복수의 단면을 생성하기 위한 각도 방향을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining angular directions for generating a plurality of cross sections in order to generate or correct a 3D model with improved region division performance.
도 4를 참조하면, 소정의 지점을 기준으로 임의의 모든 각도 방향(θ)에 대한 단면(1')을 생성할 수 있다. 또한, 도 4를 참조하면, 각도 방향(θ)은 대상자의 신체를 바라보는 방향에 기초하여 서로 다른 방식으로 측정되는 것일 수 있다(θ 1 또는 θ 2 ). Referring to FIG. 4, cross-sections 1 ′ for all arbitrary angular directions θ may be generated based on a predetermined point. In addition, referring to FIG. 4, the angular direction θ may be measured in different ways based on the direction in which the subject's body is viewed ( θ 1 Or θ 2 ) .
도 4를 참조하면, 도 4는 설명의 편의를 위하여 각도 방향(θ)을 대상자의 신체의 중심점을 기준으로 측정하고 있으나 각도 방향(θ) 산출을 위한 기준 위치는 결정된 후보 영역의 위치(좌표)로 결정될 수 있다.Referring to Figure 4, Figure 4 position (coordinates) of the reference position for measuring the angular orientation (θ) for convenience relative to the center point of the subject body, but the angular orientation (θ) calculation of the description is determined candidate regions Can be determined as
본원의 일 실시예에 따르면, 소정의 각도 방향(θ)이 결정되면, 이에 따라 후보 영역의 적어도 일부를 포함하는 단면(1')을 생성하기 위한 축(axis)이 결정되고, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 결정된 임의의 축(axis)에 기초하여 단면(1')을 생성하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present application, when a predetermined angular direction θ is determined, an axis for generating a cross section 1'including at least a portion of the candidate region is determined accordingly, and the region division performance is improved. The
도 5 내지 도 7은 다양한 각도 방향에 기초하여 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치에 의해 생성되는 복수의 단면을 예시적으로 나타낸 도면이다.5 to 7 are views exemplarily illustrating a plurality of cross sections generated by the apparatus for improving area division performance of medical image data according to an exemplary embodiment of the present disclosure based on various angular directions.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 결정된 후보 영역에 대하여 모든 각도 방향에 대한 복수의 단면(1')(예를 들면, 후보 영역을 기준으로 360도 전방위의 단면(1'))을 생성할 수 있다.Referring to FIGS. 5 to 7, the
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 후보 영역에 대한 샘플링된 3차원 데이터에 기초하여 관심 영역에 대한 분할 성능이 향상될 확률이 기 설정된 임계 확률 이상인 것으로 판단되는 소정의 각도 방향을 선별하여 복수의 단면(1')을 생성할 수 있다. 이는, 상술한 모든 각도 방향에 대한 단면(1')을 생성하는 방식의 경우, 모든 각도 방향에 대한 데이터를 고려하여 단면(1')을 생성할 수 있으므로 정확한 결과를 획득할 수 있다는 장점이 있으나 모든 각도 방향을 고려함으로써 연산 시간(예를 들면, 모든 각도 방향의 단면(1')을 생성하는데 소요되는 시간)이 커질 수 있기 때문이다. 달리 말해, 영역 분할 성능 장치(100)는 연산 시간을 단축하기 위하여 모든 각도 방향을 고려하는 것이 아니라 샘플링된 3차원 데이터를 활용하여 개략적인 변화량(예를 들면, 픽셀 밝기의 변화량)을 파악하고 그 중에서 가장 가능성이 높은 각도 방향(달리 말해, 가장 가능성이 높은 축의 변화)을 선별하여 단면(1')을 생성할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present application, the
예를 들어, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 샘플링된 3차원 데이터로서 후보 영역에 대한 소정의 방향의 라인 데이터만을 추출한 후, 해당 라인 데이터에서의 샘플링된 픽셀값의 밝기 변화를 이용하여 소정의 각도 방향을 선별하도록 구현될 수 있다. 여기서, 라인 데이터 추출을 위한 소정의 방향 선택은 기 설정된 간격을 가지는 θ 값을 선택함으로써 샘플링된 일부 방향에 대하여만 수행되는 것일 수 있다.For example, the region division
도 6 및 도 7을 참조하면, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 예시적으로 샘플링된 3차원 데이터를 활용하여 모든 각도 방향이 아닌 90도, 45도, 13도 및 0도의 각도 방향을 선별하여 단면(1')을 생성(도 6)하거나, 모든 각도 방향이 아닌 22.5도, 45도, 67.5도, 90도, 112.5도, 135도 및 157.5도의 각도 방향을 선별하여 단면(1')을 생성(도 7)할 수 있다.Referring to FIGS. 6 and 7, the
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 관심 영역에 해당하는 장기(Organ)의 해부학적 특성을 고려하여 소정의 각도 방향을 선별하여 복수의 단면(1')을 생성할 수 있다. 예를 들어, 관심 영역이 '간'인 경우, 일반적으로 전체적으로 살펴보았을 때 간은 좌측 영역은 완만하고, 우측 영역은 비교적 뾰족하고 날카로운 모서리를 포함할 수 있다. 따라서, 좌측 영역에서보다 우측 영역에서의 경계 검출의 난이도가 더 높을 수 있다. 이러한, 관심 영역의 해부학적 특성을 고려하여 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 결정된 후보 영역의 관심 영역에서의 위치 정보 등에 기초하여 서로 다른 각도 방향 사이의 상이한 기울기 특성 등을 고려하여 소정의 각도 방향을 선별하여 단면(1')을 생성하는 경우, 상술한 샘플링된 3차원 데이터를 활용하는 경우와 마찬가지로 연산 시간을 감축할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to an exemplary embodiment of the present application, the
본원의 일 실시예에 따르면, 하나의 후보 영역에 대하여 상술한 모든 각도 방향에 대한 단면을 생성하는 방식, 샘플링된 3차원 데이터에 기초하여 소정의 각도 방향을 선별하여 단면을 생성하는 방식 및 관심 영역에 해당하는 장기의 해부학적 특성을 고려하여 소정의 각도 방향을 선별하는 방식은 관심 영역의 유형, 의료 영상 데이터의 해상도, 확보된 2D 의료 영상 데이터(1)의 평균 픽셀값, 픽셀값의 중간값 및 2D 의료 영상 데이터(1)의 픽셀값 범위 중 적어도 하나에 기초하여 결정되도록 구현될 수 있다. 다른 예로, 상술한 3가지의 단면 생성 방식 중 어느 하나의 방식을 선택하는 것은, 영역 분할 성능 향상 장치(100)에 인가되는 별도의 사용자 입력에 기초하여 사용자가 선택하는 방식으로 수행될 수 있다.According to an embodiment of the present application, a method of generating a cross section for all the angular directions described above for one candidate region, a method of generating a cross section by selecting a predetermined angular direction based on sampled 3D data, and a region of interest The method of selecting a predetermined angular direction in consideration of the anatomical characteristics of the organ corresponding to is the type of the region of interest, the resolution of the medical image data, the average pixel value of the secured 2D medical image data (1), and the median value of the pixel value. And a pixel value range of the 2D
영역 분할 성능 향상 장치(100)는 생성된 복수의 단면(1') 각각에서의 후보 영역과 연계된 픽셀 밝기 변화에 기초하여 관심 영역에 대한 분할 성능이 향상된 단면을 선택 단면으로 결정할 수 있다. 여기서, 분할 성능이 향상된 단면이란 기 구축된 3D 모델(2) 생성 시에 활용되었던 2D 의료 영상 데이터(1)에 대비하여 후보 영역에 대한 경계를 보다 명확하게 구분할 수 있는 데이터를 포함하는 단면(1')이 생성된 복수의 단면(1') 중 존재하는 경우, 이를 기초로 하여 기 구축된 3D 모델(2')을 보정하여 보정된 3D 모델(2)을 생성한다면 관심 영역에 대한 경계면이 명확해질 수 있는 단면을 가리키는 것으로 이해될 수 있다.The
본원의 일 실시예에 따른 영역 분할 성능 향상 장치(100)는, 복수의 단면(1') 중 상술한 픽셀 밝기 변화 조건을 충족하는 지점이 존재하는 단면(1')을 선택 단면으로 결정할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 상술한 픽셀 밝기 변화 조건을 충족하는 지점이 존재하는 단면(1')이 복수개 인경우, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 픽셀 밝기 변화 조건을 충족하는 지점이 존재하는 복수개의 단면(1') 모두를 선택 단면으로 결정할 수 있다. 실시예에 따라 후보 영역 결정을 위한 픽셀 밝기 변화 조건과 선택 단면 결정을 위한 픽셀 밝기 변화 조건의 세부 조건(예를 들면, 상한값, 하한값 등)은 서로 다르게 결정될 수 있다.The
다른 예로, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는, 복수의 단면(1') 각각에서 후보 영역과 연계된 픽셀 밝기 변화값(해당 단면(1')에서 후보 영역에 해당하는 지점에서의 픽셀 밝기 변화값)이 큰 순서로 복수의 단면(1') 정렬하여 기 설정된 단면 개수만큼의 상위 순서 단면을 선택 단면으로 결정하도록 구현될 수 있다.As another example, the region division
또 다른 예로, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는, 복수의 단면(1') 각각에서 후보 영역과 연계된 픽셀 밝기 변화값(해당 단면(1')에서 후보 영역에 해당하는 지점에서의 픽셀 밝기 변화값)이 기 설정된 임계 변화값 이상인 모든 단면(1')을 선택 단면으로 결정하도록 구현될 수 있다.As another example, the region division
선택 단면이 결정되고 나면, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 선택 단면을 기초로 하여 구축된 3D 모델(2')을 보정할 수 있다. 여기서, 구축된 3D 모델(2')을 보정할 수 있다는 것의 의미는, 기존의 모호한 경계면을 결정된 선택 단면을 기초로 하여 명확한 경계면(윤곽선)으로 변경함으로써 실제 관심 영역(장기 등)에 보다 가까운 3D 모델(2)을 생성할 수 있다는 것으로 이해될 수 있다. After the selected cross section is determined, the region division
만일, 선택 단면에서의 관심 영역에 대한 경계 지점이 선행된 영역 분할 결과에 기초하여 결정된 경계에서의 지점(달리 말해, 후보 영역)과 상이한 지점에 위치하게 되는 경우, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 선택 단면에서의 경계 지점을 3D 모델(2) 상에서의 경계 지점으로 재설정할 수 있다. 달리 말해, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 선택 단면으로부터 관심 영역의 실제 경계에 보다 가까운 경계 지점을 탐색할 수 있다. 이러한 경계 지점 재설정 및 재설정된 경계 지점의 3차원 공간 상의 좌표 설정은 하기 식 1-1 및 식 1-2에 의해 의하여 수행될 수 있다.If the boundary point for the region of interest in the selected section is located at a point different from the point at the boundary (in other words, the candidate region) determined based on the preceding region division result, the
[식 1-1][Equation 1-1]
여기서, x, y, z는 기존 후보 영역의 좌표(현재 지점의 좌표)이고, x', y', z'는 변경된 경계 지점의 좌표이고, Rx(θ), Ry(θ) 및 Rz(θ)는 하기 식 1-2에 의해 계산될 수 있다.Here, x , y , z are the coordinates of the existing candidate area (the coordinates of the current point), x' , y' , z'are the coordinates of the changed boundary point, and Rx(θ) , Ry(θ) and Rz(θ ) Can be calculated by the following equation 1-2.
[식 1-2][Equation 1-2]
여기서, θ는 선택 단면에 해당하는 회전 각도일 수 있다.Here, θ may be a rotation angle corresponding to the selected cross section.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 상기 식 1-1 및 식 1-2는 소정의 각도 방향의 복수의 단면(1') 생성시, 결정된 후보 영역에 매칭되는 지점을 생성된 단면(1') 내의 좌표로 변환하는 경우에도 활용될 수 있다.In addition, according to an exemplary embodiment of the present disclosure, when Equation 1-1 and Equation 1-2 generate a plurality of
종합하면, 영역 분할 성능 향상 장치(100)는 모호한 경계면에 해당하는 후보 영역에 대하여 여러 각도 방향의 단면(1')을 생성하고, 생성된 단면(1') 중 관심 영역에 대한 경계 정보를 명확히 제공할 수 있는 단면(1')을 소정의 기준에 따라 선택하여 3D 모델(2)을 생성하거나 기 구축된 3D 모델(2')을 보정함으로써 선택 영역에 대한 경계면이 날카롭거나 각진 부위에서도 명확하게 구분되는 보정된 3D 모델(2)을 제공할 수 있다.In summary, the region division
도 8은 결정된 후보 영역에 대하여 관심 영역에 대한 분할 성능이 향상된 단면을 선택 단면으로 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a diagram for explaining determining as a selected cross section a cross section having improved segmentation performance for an ROI for a determined candidate region.
도 8을 참조하면, 도 8의 (a)는 영역 분할 결과 획득된 모호한 경계면에 해당하는 후보 영역을 나타낸 것이고, 도 8의 (b)는 후보 영역의 적어도 일부를 포함하도록 소정의 각도 방향으로 생성된 복수의 단면(1')의 일 예를 나타낸 것이고, 도 3의 (c1) 및 (c2)는 후보 영역과 연계된 픽셀 밝기 변화에 기초한 분할 성능이 향상되어 선택 단면으로 결정된 단면(1')을 예시적으로 나타낸 것이다.Referring to FIG. 8, (a) of FIG. 8 shows a candidate region corresponding to an ambiguous boundary obtained as a result of segmentation, and (b) of FIG. 8 is generated in a predetermined angular direction to include at least a portion of the candidate region. An example of a plurality of cross-sections (1') is shown, and (c1) and (c2) of FIG. 3 are cross-sections (1') determined as a selected cross-section by improving the segmentation performance based on the change in pixel brightness associated with the candidate area. Is shown by way of example.
예를 들어, (c1)은 θ 값이 20도인 각도 방향의 선택 단면이고, (c2)는 θ 값이 110도인 각도 방향의 선택 단면일 수 있다.For example, (c1) may be a selected cross section in the angular direction in which the θ value is 20 degrees, and (c2) may be a selected cross section in the angular direction in which the θ value is 110 degrees.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치의 개략적인 구성도이다.9 is a schematic configuration diagram of an apparatus for improving region division performance of medical image data according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 9를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치(100)는, 영역 분할부(110), 후보 영역 결정부(120), 3차원 변환부(130) 및 단면 선택부(140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, the
영역 분할부(110)는, 입력된 복수의 2D 의료 영상 데이터(1) 각각에 대하여 관심 영역에 대한 영역 분할을 수행할 수 있다.The
후보 영역 결정부(120)는, 영역 분할 결과 획득된 관심 영역에 대한 경계의 각 지점에서의 픽셀 밝기 변화에 기초하여 경계 중 후보 영역을 결정할 수 있다.The
3차원 변환부(130)는, 영역 분할 결과에 기초하여 복수의 2D 의료 영상 데이터(1)로부터 관심 영역에 대한 3D 모델(2')을 구축할 수 있다. 또한, 3차원 변환부(130)는, 단면 선택부(140)에 의해 결정된 선택 단면을 기초로 하여 3D 모델을 보정할 수 있다.The
단면 선택부(140)는, 3D 모델(2')로부터 후보 영역의 적어도 일부를 포함하도록 소정의 각도 방향의 복수의 단면(1')을 생성할 수 있다. 또한, 단면 선택부(140)는 복수의 단면(1') 각각에서의 후보 영역과 연계된 픽셀 밝기 변화에 기초하여 관심 영역에 대한 분할 성능이 향상된 단면을 선택 단면으로 결정할 수 있다.The
이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본원의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다.Hereinafter, based on the details described above, the operation flow of the present application will be briefly described.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 방법의 동작 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a method of improving segmentation performance of medical image data according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 10에 도시된 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 방법은 앞서 설명된 영역 분할 성능 향상 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 영역 분할 성능 향상 장치(100)에 대하여 설명된 내용은 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.The method for improving region division performance of medical image data illustrated in FIG. 10 may be performed by the
도 10을 참조하면, 단계 S1010에서 영역 분할부(110)는, 입력된 복수의 2D 의료 영상 데이터(1) 각각에 대하여 관심 영역에 대한 영역 분할을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 10, in step S1010, the
다음으로, 단계 S1020에서 후보 영역 결정부(120)는, 영역 분할 결과 획득된 관심 영역에 대한 경계의 각 지점에서의 픽셀 밝기 변화에 기초하여 경계 중 후보 영역을 결정할 수 있다.Next, in operation S1020, the
구체적으로, 단계 S1020에서 후보 영역 결정부(120)는, 경계의 각 지점 중 관심 영역에 대한 수직 방향의 픽셀 밝기 변화 조건을 미충족하는 지점을 후보 영역으로 결정할 수 있다. 특히, 픽셀 밝기 변화 조건은, 본원의 일 실시예에 따르면, 픽셀 밝기 변화량의 미분값이 해당 지점과 소정 수준 이상 근접한 영역에서 기 설정된 상한값을 초과하는 영역이 적어도 일부 존재하고, 소정 수준 이상 근접한 영역의 외부에서는 기 설정된 하한값 이하를 유지하는 경우 충족되는 것일 수 있다.Specifically, in step S1020, the
또한, 단계 S1020에서 후보 영역 결정부(120)는, 관심 영역에 해당하는 장기의 해부학적 특성을 고려하여 후보 영역을 결정할 수 있다.In addition, in step S1020, the
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 단계 S1020에서 후보 영역 결정부(120)는, 관심 영역에 대한 경계 중 곡률이 기 설정된 임계 곡률을 초과하는 지점에서 후보 영역을 결정할 수 있다.In addition, according to an exemplary embodiment of the present disclosure, in step S1020, the
다음으로, 단계 S1030에서 3차원 변환부(130)는, 영역 분할 결과에 기초하여 복수의 2D 의료 영상 데이터(1)로부터 관심 영역에 대한 3D 모델(2')을 구축할 수 있다.Next, in step S1030, the
구체적으로, 단계 S1030에서 3차원 변환부(130)는 복수의 2D 의료 영상 데이터(1)에 기초하여 3차원 공간 상에서 관심 영역에 대한 점군(Point Clous) 데이터를 도출하는 것일 수 있다.Specifically, in step S1030, the
다음으로, 단계 S1040에서 단면 선택부(140)는, 단계 S1030에서 구축된 3D 모델(2')로부터 후보 영역의 적어도 일부를 포함하도록 소정의 각도 방향의 복수의 단면(1')을 생성할 수 있다.Next, in step S1040, the
일 예로, 단계 S1040에서 단면 선택부(140)는, 후보 영역에 대하여 모든 각도 방향에 대한 복수의 단면(1')을 생성할 수 있다.For example, in step S1040, the
다른 예로, 단계 S1040에서 단면 선택부(140)는, 후보 영역에 대한 샘플링된 3차원 데이터에 기초하여 관심 영역에 대한 분할 성능이 향상될 확률이 기 설정된 임계 확률 이상인 것으로 판단되는 소정의 각도 방향을 선별하여 복수의 단면(1')을 생성할 수 있다.As another example, in step S1040, the
또 다른 예로, 단계 S1040에서 단면 선택부(140)는, 관심 영역에 해당하는 장기의 해부학적 특성을 고려하여 소정의 각도 방향을 선별하여 복수의 단면(1')을 생성할 수 있다.As another example, in step S1040, the
다음으로, 단계 S1050에서 단면 선택부(150)는, 복수의 단면(1') 각각에서의 후보 영역과 연계된 픽셀 밝기 변화에 기초하여 관심 영역에 대한 분할 성능이 향상된 단면을 선택 단면으로 결정할 수 있다.Next, in step S1050, the section selector 150 may determine a section with improved segmentation performance for the region of interest as the selected section based on a change in pixel brightness associated with the candidate region in each of the plurality of
다음으로, 단계 S1060에서 3차원 변환부(130)는, 선택 단면을 기초로 하여 상기 3D 모델을 보정할 수 있다.Next, in step S1060, the
상술한 설명에서, 단계 S1010 내지 S1060은 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.In the above description, steps S1010 to S1060 may be further divided into additional steps or may be combined into fewer steps, according to an embodiment of the present disclosure. In addition, some steps may be omitted as necessary, or the order between steps may be changed.
본원의 일 실시 예에 따른 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 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. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method for improving area division performance of medical image data according to an exemplary embodiment of the present disclosure may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded in the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the present invention, and vice versa.
또한, 전술한 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.In addition, the above-described method for improving area division performance of medical image data may be implemented in the form of a computer program or application executed by a computer stored in a recording medium.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present application is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present application pertains will be able to understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and are not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present application.
10: 의료 영상 데이터 분석 시스템
100: 의료 영상 데이터의 영역 분할 성능 향상 장치
110: 영역 분할부
120: 후보 영역 결정부
130: 3차원 변환부
140: 단면 선택부
1: 2D 의료 영상 데이터
1': 단면
2': 보정 전 3D 모델
2: 보정 후 3D 모델10: medical image data analysis system
100: Apparatus for improving area division performance of medical image data
110: area division
120: candidate area determination unit
130: 3D transform unit
140: section selector
1: 2D medical image data
1': cross section
2': 3D model before correction
2: 3D model after calibration
Claims (13)
입력된 복수의 2D 의료 영상 데이터 각각에 대하여 관심 영역에 대한 영역 분할을 수행하는 단계;
상기 영역 분할 결과 획득된 상기 관심 영역에 대한 경계의 각 지점에서의 픽셀 밝기 변화에 기초하여 상기 경계 중 후보 영역을 결정하는 단계;
상기 영역 분할 결과에 기초하여 상기 복수의 2D 의료 영상 데이터로부터 관심 영역에 대한 3D 모델을 구축하는 단계;
상기 3D 모델로부터 상기 후보 영역의 적어도 일부를 포함하도록 소정의 각도 방향의 복수의 단면을 생성하는 단계;
상기 복수의 단면 각각에서의 상기 후보 영역과 연계된 픽셀 밝기 변화에 기초하여 관심 영역에 대한 분할 성능이 향상된 단면을 선택 단면으로 결정하는 단계; 및
상기 선택 단면을 기초로 하여 상기 3D 모델을 보정하는 단계,
를 포함하는, 영역 분할 성능 향상 방법.In the method for improving area division performance of medical image data,
Performing region division on an ROI for each of the plurality of input 2D medical image data;
Determining a candidate region of the boundary based on a change in pixel brightness at each point of the boundary of the ROI obtained as a result of the division of the region;
Constructing a 3D model of an ROI from the plurality of 2D medical image data based on a result of the division of the region;
Generating a plurality of cross sections in a predetermined angular direction to include at least a portion of the candidate region from the 3D model;
Determining a cross section with improved segmentation performance for the region of interest as a selection cross section based on a change in pixel brightness associated with the candidate region in each of the plurality of cross sections; And
Correcting the 3D model based on the selected cross section,
Comprising, the method for improving the region division performance.
상기 후보 영역을 결정하는 단계는,
상기 경계의 각 지점 중 상기 관심 영역에 대한 수직 방향의 픽셀 밝기 변화 조건을 미충족하는 지점을 상기 후보 영역으로 결정하는 것인, 영역 분할 성능 향상 방법.The method of claim 1,
The step of determining the candidate region,
And determining a point of each point of the boundary that does not satisfy a condition for changing the brightness of a pixel in a vertical direction with respect to the region of interest as the candidate region.
상기 픽셀 밝기 변화 조건은,
픽셀 밝기 변화량의 미분값이 해당 지점과 소정 수준 이상 근접한 영역에서 기 설정된 상한값을 초과하는 영역이 적어도 일부 존재하고, 상기 소정 수준 이상 근접한 영역의 외부에서는 기 설정된 하한값 이하를 유지하는 경우 충족되는 것인, 영역 분할 성능 향상 방법.The method of claim 2,
The pixel brightness change condition is,
It is satisfied when there is at least a part of an area in which the differential value of the pixel brightness change amount exceeds a preset upper limit value in an area close to the point by a predetermined level or more, and maintains a preset lower limit value or less outside the area close to the predetermined level , How to improve segmentation performance.
상기 3D 모델을 구축하는 단계는,
상기 복수의 2D 의료 영상 데이터에 기초하여 3차원 공간 상에서 관심 영역에 대한 점군(Point Clous) 데이터를 도출하는 단계를 포함하는 것인, 영역 분할 성능 향상 방법.The method of claim 1,
Building the 3D model,
And deriving point cloud data for a region of interest in a 3D space based on the plurality of 2D medical image data.
상기 소정의 각도 방향의 복수의 단면을 생성하는 단계는,
상기 후보 영역에 대하여 모든 각도 방향에 대한 복수의 단면을 생성하는 것인, 영역 분할 성능 향상 방법.The method of claim 1,
The step of generating a plurality of cross-sections in the predetermined angular direction,
To generate a plurality of cross-sections in all angular directions for the candidate region, the method for improving region division performance.
상기 소정의 각도 방향의 복수의 단면을 생성하는 단계는,
상기 후보 영역에 대한 샘플링된 3차원 데이터에 기초하여 관심 영역에 대한 분할 성능이 향상될 확률이 기 설정된 임계 확률 이상인 것으로 판단되는 소정의 각도 방향을 선별하여 상기 복수의 단면을 생성하는 것인, 영역 분할 성능 향상 방법.The method of claim 1,
The step of generating a plurality of cross-sections in the predetermined angular direction,
To generate the plurality of cross-sections by selecting a predetermined angular direction determined to be greater than or equal to a preset threshold probability that the probability of improving the segmentation performance for the region of interest based on the sampled 3D data for the candidate region How to improve partitioning performance.
상기 관심 영역은 소정의 복강 내 장기(Organ)를 포함하는 것인, 영역 분할 성능 향상 방법.The method of claim 1,
The region of interest is to include a predetermined intraperitoneal organ (Organ), the method for improving the region division performance.
상기 소정의 각도 방향의 복수의 단면을 생성하는 단계는,
상기 관심 영역에 해당하는 장기의 해부학적 특성을 고려하여 소정의 각도 방향을 선별하여 상기 복수의 단면을 생성하는 것인, 영역 분할 성능 향상 방법.The method of claim 7,
The step of generating a plurality of cross-sections in the predetermined angular direction,
To generate the plurality of cross-sections by selecting a predetermined angular direction in consideration of the anatomical characteristics of the organ corresponding to the region of interest.
상기 후보 영역을 결정하는 단계는,
상기 관심 영역에 해당하는 장기의 해부학적 특성을 고려하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 영역 분할 성능 향상 방법.The method of claim 7,
The step of determining the candidate region,
A method for improving region division performance, characterized in that it is performed in consideration of the anatomical characteristics of an organ corresponding to the region of interest.
상기 후보 영역을 결정하는 단계는,
상기 관심 영역에 대한 경계 중 곡률이 기 설정된 임계 곡률을 초과하는 지점에서 상기 후보 영역을 결정하는 것을 특징으로 하는, 영역 분할 성능 향상 방법. The method of claim 9,
The step of determining the candidate region,
And determining the candidate region at a point in which a curvature exceeds a preset critical curvature among boundaries of the ROI.
상기 2D 의료 영상 데이터는 CT 영상 데이터를 포함하는 것인, 영역 분할 성능 향상 방법.The method of claim 1,
The 2D medical image data includes CT image data.
입력된 복수의 2D 의료 영상 데이터 각각에 대하여 관심 영역에 대한 영역 분할을 수행하는 영역 분할부;
상기 영역 분할 결과 획득된 상기 관심 영역에 대한 경계의 각 지점에서의 픽셀 밝기 변화에 기초하여 상기 경계 중 후보 영역을 결정하는 후보 영역 결정부;
상기 영역 분할 결과에 기초하여 상기 복수의 2D 의료 영상 데이터로부터 관심 영역에 대한 3D 모델을 구축하는 3차원 변환부; 및
상기 3D 모델로부터 상기 후보 영역의 적어도 일부를 포함하도록 소정의 각도 방향의 복수의 단면을 생성하고, 상기 복수의 단면 각각에서의 상기 후보 영역과 연계된 픽셀 밝기 변화에 기초하여 관심 영역에 대한 분할 성능이 향상된 단면을 선택 단면으로 결정하는 단면 선택부,
를 포함하고,
상기 3차원 변환부는 상기 선택 단면을 기초로 하여 상기 3D 모델을 보정하는 것인, 영역 분할 성능 향상 장치.In the apparatus for improving area division performance of medical image data,
A region dividing unit for performing region division on an ROI for each of the plurality of input 2D medical image data;
A candidate region determining unit determining a candidate region among the boundaries based on a change in pixel brightness at each point of the boundary with respect to the region of interest obtained as a result of dividing the region;
A 3D conversion unit for constructing a 3D model for a region of interest from the plurality of 2D medical image data based on a result of the region division; And
A plurality of cross-sections in a predetermined angular direction are generated from the 3D model to include at least a portion of the candidate area, and segmentation performance for a region of interest based on a change in pixel brightness associated with the candidate area in each of the plurality of cross-sections A section selector that determines this enhanced section as the selected section,
Including,
The 3D conversion unit corrects the 3D model based on the selected cross section.
상기 단면 선택부는,
상기 후보 영역에 대하여 모든 각도 방향에 대한 복수의 단면을 생성하거나,
상기 후보 영역에 대한 샘플링된 3차원 데이터에 기초하여 관심 영역에 대한 분할 성능이 향상될 확률이 기 설정된 임계 확률 이상인 것으로 판단되는 소정의 각도 방향을 선별하여 상기 복수의 단면을 생성하거나,
상기 관심 영역의 해부학적 특성을 고려하여 소정의 각도 방향을 선별하여 상기 복수의 단면을 생성하는 것인, 영역 분할 성능 향상 장치.The method of claim 12,
The cross-section selection unit,
Create a plurality of cross sections in all angular directions for the candidate region, or
Based on the sampled 3D data for the candidate region, the plurality of cross sections are generated by selecting a predetermined angular direction determined to be greater than or equal to a preset threshold probability that the probability of improving the segmentation performance for the region of interest, or
To generate the plurality of cross-sections by selecting a predetermined angular direction in consideration of the anatomical characteristics of the region of interest.
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