KR20220146046A - Method and apparatus for decomposing multi-material based on dual-energy technique - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물질을 분리하는, 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for separating multiple substances based on dual energy technology, and more particularly, to a method and apparatus for separating substances.
일반적인 디지털 방사선 촬영(digital radiography, DR) 영상의 경우 3차원의 물체 내부를 통과하여 감약된 방사선 정보가 2차원의 디텍터로 감지되어 영상화 하는 작업으로, 감약의 정도가 다르게 나타나는 성질을 이용하여 물체 내부 장기 및 물질이 구분된 영상이 나타난다. 이때, 방사선이 통과하는 경로에 다양한 물질이 위치하면서 복합적인 감약이 일어나게 되고, 감약이 작은 물질들(예컨대, 연조직 등)의 경우 낮은 대조도로 인해 다른 물체와 구별하기가 어렵다는 단점이 있다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 연구자들은 연부조직만 분리된 영상을 만들고자 하였으며 그중에서 두 가지 다른 에너지를 가지는 방사선의 감약 차이를 이용하여 영상에서 밀도가 높은 물질과 밀도가 낮은 물질의 신호를 감쇄시키거나 증폭시켜 제거함으로써 영상의 물질 구분력을 증가시키는 이중 에너지 기법을 연구 중에 있다.In the case of general digital radiography (DR) images, radiation information that has been attenuated by passing through a three-dimensional object is detected and imaged by a two-dimensional detector. Images with organs and substances separated are displayed. At this time, there is a disadvantage that complex attenuation occurs as various substances are positioned in the path through which radiation passes, and it is difficult to distinguish substances with low attenuation (eg, soft tissue, etc.) from other objects due to low contrast. In order to overcome this problem, researchers tried to create an image in which only soft tissue is separated. A dual-energy technique that increases the material discrimination power of images by amplifying and removing them is under study.
이중 에너지 기법을 사용한 경우 기존 디지털 방사선 촬영(DR) 영상에 비해 물질 구분력이 향상되는 것을 확인할 수 있다. 특히 고밀도 물질(예컨대, 뼈 등) 뒤에 숨겨져 식별하기 어려운 병변이나 이물질의 경우 이중 에너지 기법을 사용하여 물질 대조도를 증가시킴으로서 진단 정확성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.When the dual energy technique is used, it can be seen that the material discrimination ability is improved compared to the existing digital radiography (DR) image. In particular, in the case of lesions or foreign substances that are difficult to identify because they are hidden behind a high-density material (eg, bones, etc.), it can be confirmed that the diagnostic accuracy is improved by using the dual energy technique to increase the material contrast.
하지만, 기존 이중 에너지 방법의 경우 이중 촬영 및 양자 노이즈 보상을 위한 과선량 조사에 따른 환자 피폭선량 증가와 이중 촬영 시 발생되는 모션블러로 인한 영상 왜곡은 큰 문제점이다.However, in the case of the existing dual energy method, an increase in patient exposure dose due to overdose irradiation for dual imaging and quantum noise compensation and image distortion due to motion blur generated during dual imaging are major problems.
최근, 이중 에너지 엑스선 흡수법(dual energy x-ray absorptiometry, DEXA) 등과 같은 광자 계수 검출기 기반 영상 장치의 보급화를 통해 위의 문제점을 극복할 수 있으며, 3차원 영상에서 기존 두 가지의 물질을 분리하는 것을 넘어서 세가지 이상의 물질을 분리하고자 하는 연구가 진행중이다.Recently, through the popularization of photon counting detector-based imaging devices such as dual energy x-ray absorptiometry (DEXA), the above problem can be overcome, and it is possible to separate the two existing materials in a 3D image. Beyond that, research to isolate three or more substances is ongoing.
본 발명이 이루고자 하는 목적은, 이중 에너지 기법을 기반으로 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 다중 물질을 분리하여 물질별 영상을 획득하는, 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and apparatus for separating multiple substances based on a dual energy technique by separating multiple substances from a dual energy image of an object based on the dual energy technique to obtain an image for each substance.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other objects not specified in the present invention may be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법은, 대상체에 대한 이중 에너지 영상을 획득하는 단계; 및 미리 설정된 물질 분리 알고리즘과 사전에 획득된 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 기반으로, 상기 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 복수개의 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득하는 단계;를 포함한다.In accordance with a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, there is provided a method for separating multiple materials based on a dual energy technique, comprising: acquiring a dual energy image of an object; and acquiring a substance image of each of a plurality of substances from a dual energy image of the object based on a preset substance separation algorithm and a constant value of the substance separation algorithm obtained in advance.
여기서, 분리하고자 하는 물질에 대응되는 교정용 팬텀을 통해 획득한 이중 에너지 영상과 분리하고자 하는 물질의 두께를 기반으로, 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Here, based on the dual energy image obtained through the phantom for calibration corresponding to the material to be separated and the thickness of the material to be separated, the method may further include a step of obtaining a constant value of the material separation algorithm.
여기서, 상기 교정용 팬텀은, 분리하고자 하는 물질이 n개인 경우, n개의 물질의 밀도 순서에 따라 서로 인접하는 제1 물질과 제2 물질의 물질의 조합으로 이루어지는 n-1개의 서브 팬텀을 포함할 수 있다.Here, when the number of materials to be separated is n, the phantom for calibration may include n-1 sub-phantoms composed of a combination of materials of a first material and a material of a second material adjacent to each other according to the order of density of the n materials. can
여기서, 상기 서브 팬텀은, 상기 제1 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제1 서브 팬텀; 및 상기 제1 서브 팬텀의 일면에 위치하고, 상기 제2 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제2 서브 팬텀;을 포함할 수 있다.Here, the sub-phantom may include: a first sub-phantom having a stepped shape made of the first material; and a second sub-phantom located on one surface of the first sub-phantom and having a stepped shape made of the second material.
여기서, 상기 물질 분리 알고리즘 상수값 획득 단계는, 각각의 상기 서브 팬텀에 대하여, 상기 서브 팬텀을 통해 이중 에너지 영상을 획득하고, 획득한 상기 서브 팬텀의 이중 에너지 영상 및 상기 서브 팬텀에 대응되는 상기 제1 물질과 상기 제2 물질 각각에 대한 두께를 기반으로 상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 분리에 이용되는 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, the step of obtaining a constant value for the material separation algorithm may include, for each of the sub-phantoms, acquiring a dual-energy image through the sub-phantom, and the acquired dual-energy image of the sub-phantom and the second corresponding to the sub-phantom. It may consist of obtaining a constant value of the material separation algorithm used to separate the first material and the second material based on the thicknesses of each of the first material and the second material.
여기서, 상기 물질 분리 알고리즘 상수값 획득 단계는, 상기 서브 팬텀의 이중 에너지 영상 및 상기 서브 팬텀에 대응되는 상기 제1 물질과 상기 제2 물질 각각에 대한 두께를 기반으로 상기 제1 물질과 상기 제2 물질에 대한 두께-강도 룩업 테이블(look-up table)을 획득하고, 상기 두께-강도 룩업 테이블을 기반으로 상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 분리에 이용되는 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, the step of obtaining a constant value for the material separation algorithm includes the first material and the second material based on the dual energy image of the sub-phantom and the thicknesses of the first material and the second material corresponding to the sub-phantom, respectively. Obtain a thickness-intensity look-up table for a material, and obtain a constant value of the material separation algorithm used to separate the first material and the second material based on the thickness-intensity look-up table It can be done by doing
여기서, 상기 물질 영상 획득 단계는, 각각의 상기 서브 팬텀으로부터 획득한 상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 분리에 이용되는 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 기반으로, 상기 대상체의 상기 이중 에너지 영상으로부터 복수개의 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, the obtaining of the material image may include, based on a constant value of the material separation algorithm used to separate the first material and the second material obtained from each of the sub-phantoms, from the dual energy image of the object. It may consist of acquiring a material image for each of a plurality of materials.
여기서, 상기 물질 영상 획득 단계는, 상기 대상체의 상기 이중 에너지 영상으로부터 분리하고자 하는 복수개의 물질의 밀도가 높은 물질에서 낮은 물질의 순서에 따라, 서로 인접하는 2개의 상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 분리에 이용되는 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 기반으로 상기 이중 에너지 영상으로부터 물질 분리 영상을 획득하고, 상기 물질 분리 영상 중 상기 제1 물질에 대응되는 물질 영상을 상기 이중 에너지 영상에서 제거하며, 상기 제1 물질에 대응되는 물질 영상이 제거된 상기 이중 에너지 영상으로 다음 물질 분리를 수행하는 과정을, 반복적으로 수행하여 상기 대상체의 상기 이중 에너지 영상으로부터 복수개의 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, in the obtaining of the material image, two adjacent materials of the first material and the second material are adjacent to each other according to an order of a material having a high density to a material having a low density of a plurality of materials to be separated from the dual energy image of the object. obtaining a material separation image from the dual energy image based on a constant value of the material separation algorithm used for separation of A process of performing the next material separation with the dual energy image from which the material image corresponding to the first material is removed is repeatedly performed to obtain a material image of each of a plurality of substances from the dual energy image of the object. can be done
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장되어 상기한 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법 중 어느 하나를 컴퓨터에서 실행시킨다.A computer program according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above technical problem is stored in a computer-readable storage medium and executes any one of the above-described dual-energy technique-based multi-material separation methods in a computer.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치는, 이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리하는 다중 물질 분리 장치로서, 이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리하기 위한 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 프로그램에 따라 이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리하기 위한 동작을 수행하는 하나 이상의 프로세서;를 포함하고, 상기 프로세서는, 대상체에 대한 이중 에너지 영상을 획득하고, 미리 설정된 물질 분리 알고리즘과 사전에 획득된 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 기반으로, 상기 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 복수개의 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득한다.A dual-energy technique-based multi-material separation device according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object is a multi-material separation device that separates multiple materials based on the dual energy technique, and multiple materials based on the dual energy technique a memory for storing one or more programs for separating them; and one or more processors that perform an operation for separating multiple materials based on a dual energy technique according to the one or more programs stored in the memory, wherein the processor acquires a dual energy image of the object, A substance image of each of a plurality of substances is acquired from the dual energy image of the object based on a set substance separation algorithm and a constant value of the substance separation algorithm obtained in advance.
여기서, 상기 프로세서는, 분리하고자 하는 물질에 대응되는 교정용 팬텀을 통해 획득한 이중 에너지 영상과 분리하고자 하는 물질의 두께를 기반으로, 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득할 수 있다.Here, the processor may obtain a constant value of the material separation algorithm based on a double energy image obtained through a phantom for calibration corresponding to the material to be separated and the thickness of the material to be separated.
여기서, 상기 교정용 팬텀은, 분리하고자 하는 물질이 n개인 경우, n개의 물질의 밀도 순서에 따라 서로 인접하는 제1 물질과 제2 물질의 물질의 조합으로 이루어지는 n-1개의 서브 팬텀을 포함할 수 있다.Here, when the number of materials to be separated is n, the phantom for calibration may include n-1 sub-phantoms composed of a combination of materials of a first material and a material of a second material adjacent to each other according to the order of density of the n materials. can
여기서, 상기 서브 팬텀은, 상기 제1 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제1 서브 팬텀; 및 상기 제1 서브 팬텀의 일면에 위치하고, 상기 제2 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제2 서브 팬텀;을 포함할 수 있다.Here, the sub-phantom may include: a first sub-phantom having a stepped shape made of the first material; and a second sub-phantom located on one surface of the first sub-phantom and having a stepped shape made of the second material.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법 및 장치에 의하면, 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 2개의 물질만이 아닌 3개 이상의 물질을 분리하여 영상화함으로써, 부가적인 정보 제공을 통한 진단 및 검사의 정확도를 향상시킬 수 있다.According to the dual-energy technique-based multi-material separation method and apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, by separating and imaging three or more substances, not just two substances, from a dual-energy image of an object, diagnosis through provision of additional information And it can improve the accuracy of the inspection.
또한, 본 발명은 기존 3차원 영상 기반 방법에 비해 빠른 촬영 시간으로 환자의 편의성 증대를 기대할 수 있으며, 환자가 받는 피폭선량을 저감시킬 수 있다.In addition, the present invention can expect an increase in patient convenience due to a faster imaging time compared to the existing three-dimensional image-based method, and can reduce the exposure dose received by the patient.
또한, 본 발명은 엑스선 파노라마 촬영 기기, 디지털 단층 영상 합성 기기(digital tomosynthesis), 단일 광자 방출 컴퓨터 단층 촬영 기기(single-photon emission computed tomography), 양전자 방출 단층 촬영 기기(positron emission tomography) 등과 같은 다양한 방사선 영상 기기에 적용할 수 있다.In addition, the present invention relates to various types of radiation such as X-ray panoramic imaging device, digital tomosynthesis, single-photon emission computed tomography, positron emission tomography, and the like. It can be applied to video equipment.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법을 설명하기 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교정용 팬텀의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 교정용 팬텀을 통해 획득한 이중 에너지 영상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 두께-강도 룩업 테이블의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법의 실험 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시한 실험 환경에서 획득한 이중 에너지 영상을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시한 이중 에너지 영상으로부터 획득한 물질 영상을 나타내는 도면이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for separating multiple substances based on a dual energy technique according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for separating multiple materials based on a dual energy technique according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining an example of a phantom for calibration according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of a dual energy image acquired through the phantom for calibration shown in FIG. 3 .
5 is a diagram illustrating an example of a thickness-intensity lookup table according to a preferred embodiment of the present invention.
6 is a diagram for explaining an experimental environment of a method for separating multiple substances based on a dual energy technique according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a dual energy image obtained in the experimental environment shown in FIG. 6 .
FIG. 8 is a diagram illustrating a material image obtained from the dual energy image shown in FIG. 7 .
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments published below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the publication of the present invention to be complete, and are common in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those with knowledge of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.
본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예컨대, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.In the present specification, terms such as “first” and “second” are for distinguishing one component from other components, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 명세서에서 각 단계들에 있어 식별부호(예컨대, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In the present specification, identification symbols (eg, a, b, c, etc.) in each step are used for convenience of description, and identification numbers do not describe the order of each step, and each step is clearly specified in a specific order in context. Unless stated otherwise, it may occur differently from the specified order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
본 명세서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예컨대, 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성 요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this specification, expressions such as “have”, “may have”, “include” or “may include” indicate the presence of a corresponding feature (eg, a numerical value, function, operation, or component such as a part). and does not exclude the presence of additional features.
이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법 및 장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the dual-energy technique-based multi-material separation method and apparatus according to the present invention will be described in detail.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치에 대하여 설명한다.First, a dual-energy technique-based multi-material separation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 .
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for separating multiple substances based on a dual energy technique according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치(이하 '다중 물질 분리 장치'라 한다)(100)는 이중 에너지 기법을 기반으로 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 다중 물질을 분리하여 물질별 영상을 획득할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a dual-energy technique-based multi-material separation apparatus (hereinafter referred to as a 'multi-material separation device') 100 according to a preferred embodiment of the present invention provides multiple By separating the substances, an image for each substance can be obtained.
여기서, 이중 에너지 영상은 대상체에 30 KeV ~ 60 KeV의 저 에너지 방사선을 조사하여 획득한 저 에너지 영상과, 대상체에 80 KeV ~ 144 KeV의 고 에너지 방사선을 조사하여 획득한 고 에너지 영상을 말한다.Here, the dual energy image refers to a low energy image obtained by irradiating an object with low energy radiation of 30 KeV to 60 KeV, and a high energy image obtained by irradiating an object with high energy radiation of 80 KeV to 144 KeV.
즉, 본 발명은 엑스선 및 감마선을 이용한 디지털 방사선 촬영(digital radiography, DR) 및 이중 에너지 엑스선 흡수법(dual energy x-ray absorptiometry, DEXA) 영상 시스템에서, 이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리함으로써, 기존 이중 에너지 기법과 동일한 조건에서 더 많은 물질의 정보를 획득함으로써, 진단 및 검사의 정확도를 향상시킬 수 있다.That is, the present invention is a digital radiography (DR) and dual energy x-ray absorptiometry (DEXA) imaging system using X-rays and gamma rays, by separating multiple materials based on the dual energy technique. , it is possible to improve the accuracy of diagnosis and examination by acquiring more material information under the same conditions as the existing dual energy technique.
보다 자세히 설명하면, 다중 물질 분리 장치(100)는 미리 설정된 물질 분리 알고리즘의 상수값을 사전에 획득하고, 사전에 획득한 물질 분리 알고리즘의 상수값을 이용하여 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 복수개의 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득할 수 있다.In more detail, the
여기서, 물질 분리 알고리즘은 아래의 [수학식 1]과 같이 분리하고자 하는 물질의 영상과 이중 에너지 영상 간의 관계식을 나타내는 방정식일 수 있다.Here, the material separation algorithm may be an equation representing a relational expression between an image of a material to be separated and a dual energy image as shown in
여기서, td는 분리하고자 하는 제1 물질의 영상을 나타낸다. ts는 분리하고자 하는 제2 물질의 영상을 나타낸다. PL은 이중 에너지 영상 중 저 에너지 영상을 나타낸다. PH은 이중 에너지 영상 중 고 에너지 영상을 나타낸다.Here, t d represents an image of the first material to be separated. t s represents an image of the second material to be separated. P L represents a low-energy image among dual-energy images. P H represents a high-energy image among dual-energy images.
즉, 아래의 [수학식 2]와 같은 선형 감약 계수와 두께에 따른 저 에너지 및 고 에너지 강도 산출 식을 이용하여, 위의 [수학식 1]과 같은 방정식을 도출할 수 있다.That is, the equation as in [Equation 1] can be derived by using the linear attenuation coefficient as shown in
그리고, 본 발명은 위의 [수학식 1]과 같은 물질 분리 알고리즘의 상수값(a0, a1, a2, a3, a4, a5, b0, b1, b2, b3, b4, b5)을 사전에 획득할 수 있다.And, the present invention is a constant value (a 0 , a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , a 5 , b 0 , b 1 , b 2 , b 3 of the material separation algorithm as in [Equation 1] above. , b 4 , b 5 ) can be obtained in advance.
이를 위해, 다중 물질 분리 장치(100)는 하나 이상의 프로세서(110), 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130) 및 통신 버스(150)를 포함할 수 있다.To this end, the
프로세서(110)는 다중 물질 분리 장치(100)가 동작하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 프로세서(110)는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)에 저장된 하나 이상의 프로그램(131)을 실행할 수 있다. 하나 이상의 프로그램(131)은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(110)에 의해 실행되는 경우 다중 물질 분리 장치(100)로 하여금 이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리하기 위한 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.The processor 110 may control the
컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)는 이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리하기 위한 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)에 저장된 프로그램(131)은 프로세서(110)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 다중 물질 분리 장치(100)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.The computer-readable storage medium 130 is configured to store computer-executable instructions or program code, program data and/or other suitable form of information for separating multiple substances based on dual energy techniques. The
통신 버스(150)는 프로세서(110), 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)를 포함하여 다중 물질 분리 장치(100)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
다중 물질 분리 장치(100)는 또한 하나 이상의 입출력 장치를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(170) 및 하나 이상의 통신 인터페이스(190)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(170) 및 통신 인터페이스(190)는 통신 버스(150)에 연결된다. 입출력 장치(도시하지 않음)는 입출력 인터페이스(170)를 통해 다중 물질 분리 장치(100)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다.The
그러면, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법에 대하여 설명한다.Next, a dual energy method-based multi-material separation method according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5 .
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법을 설명하기 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교정용 팬텀의 일례를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 3에 도시된 교정용 팬텀을 통해 획득한 이중 에너지 영상의 일례를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 두께-강도 룩업 테이블의 일례를 나타내는 도면이다.Figure 2 is a flow chart illustrating a dual energy technique-based multi-material separation method according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is a view for explaining an example of a phantom for calibration according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 4 is a view showing an example of a dual energy image obtained through the phantom for correction shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a view showing an example of a thickness-intensity lookup table according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 다중 물질 분리 장치(100)의 프로세서(110)는 분리하고자 하는 물질에 대응되는 교정용 팬텀을 통해 획득한 이중 에너지 영상과 분리하고자 하는 물질의 두께를 기반으로, 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득할 수 있다(S110).Referring to FIG. 2 , the processor 110 of the
여기서, 교정용 팬텀은 분리하고자 하는 물질(또는 분리하고자 하는 물질과 유사한 선형 감약 계수값을 가지는 물질)로 이루어지는 계단식 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 교정용 팬텀은 두께가 서로 상이한 영역들의 조합으로 이루어지도록 계단식 형상으로 이루어질 수 있다.Here, the phantom for calibration may be formed in a stepwise form made of a material to be separated (or a material having a linear attenuation coefficient value similar to that of the material to be separated). That is, the orthodontic phantom may be formed in a stepped shape so as to be formed by a combination of regions having different thicknesses.
이때, 교정용 팬텀은 분리하고자 하는 물질이 n개인 경우, n개의 물질의 밀도 순서에 따라 서로 인접하는 제1 물질과 제2 물질의 물질의 조합으로 이루어지는 n-1개의 서브 팬텀을 포함할 수 있다.In this case, when the number of materials to be separated is n, the calibration phantom may include n-1 sub-phantoms composed of a combination of materials of the first material and the second material adjacent to each other according to the density order of the n materials. .
그리고, 서브 팬텀은 제1 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제1 서브 팬텀 및 제1 서브 팬텀의 일면에 위치하고 제2 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제2 서브 팬텀을 포함할 수 있다. 이때, 제1 서브 팬텀과 제2 서브 팬텀은 제1 서브 팬텀의 계단 방향(즉, 제1 물질의 두께가 상이해 지는 방향)과 제2 서브 팬텀의 계단 방향(즉, 제2 물질의 두께가 상이해 지는 방향)이 서로 직교하도록 배치될 수 있다.In addition, the sub-phantom may include a first sub-phantom of a stepped shape made of a first material and a second sub-phantom of a step-like shape positioned on one surface of the first sub-phantom and made of a second material. In this case, the first sub-phantom and the second sub-phantom have a step direction of the first sub-phantom (that is, a direction in which the thickness of the first material is different) and a step direction of the second sub-phantom (that is, the thickness of the second material is different directions) may be disposed to be orthogonal to each other.
예컨대, 제1 물질인 "알루미늄(aluminum)"과 제2 물질인 "아크릴(acryl)"을 분리하는 경우, 서브 팬텀은 도 3에 도시된 바와 같이, "알루미늄(aluminum)"으로 이루어지는 계단식 형태의 제1 서브 팬텀과 "아크릴(acryl)"로 이루어지는 계단식 형태의 제2 서브 팬텀으로 이루어지며, 제1 서브 팬텀의 계단 방향과 제2 서브 팬텀의 계단 방향은 서로 직교할 수 있다. 이와 같은 서브 팬텀에 방사선을 조사하여 도 4에 도시된 바와 같은 이중 에너지 영상(저 에너지 영상, 고 에너지 영상)을 획득할 수 있다. 그리고, 3개의 물질(뼈, 지방, 근육)을 분리하는 경우, 3개의 물질 중 가장 밀도가 높은 물질(뼈)을 제1 물질로 하는 계단식 형태의 제1 서브 팬텀과 두번째로 밀도가 높은 물질(근육)을 제2 물질로 하는 계단식 형태의 제2 서브 팬텀을 도 3에 도시된 바와 같이 배치하여 서브 팬텀 1을 제작하고, 제작한 서브 팬텀 1을 통해 이중 에너지 영상을 획득할 수 있다. 아울러, 두번째로 밀도가 높은 물질(근육)을 제1 물질로 하는 계단식 형태의 제1 서브 팬텀과 세번째로 밀도가 높은 물질(지방)을 제2 물질로 하는 계단식 형태의 제2 서브 팬텀을 도 3에 도시된 바와 같이 배치하여 서브 팬텀 2를 제작하고, 제작한 서브 팬텀 2를 통해 이중 에너지 영상을 획득할 수 있다.For example, when the first material "aluminum" and the second material "acryl" are separated, the sub-phantom has a stepped shape made of "aluminum" as shown in FIG. 3 . The first sub-phantom and the second sub-phantom in a stepped shape made of “acryl” are formed, and the step direction of the first sub-phantom and the step direction of the second sub-phantom may be orthogonal to each other. By irradiating the sub-phantom with radiation, a dual energy image (low energy image, high energy image) as shown in FIG. 4 may be obtained. And, when three materials (bone, fat, and muscle) are separated, a first sub-phantom in a stepped form using the highest density material (bone) as a first material among the three materials and a second dense material ( A second sub-phantom having a stepped shape using muscle) as the second material is arranged as shown in FIG. 3 to produce
즉, 프로세서(110)는 각각의 서브 팬텀에 대하여, 서브 팬텀을 통해 이중 에너지 영상을 획득하고, 획득한 서브 팬텀의 이중 에너지 영상 및 서브 팬텀에 대응되는 제1 물질과 제2 물질 각각에 대한 두께를 기반으로 제1 물질과 제2 물질의 분리에 이용되는 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득할 수 있다.That is, for each sub-phantom, the processor 110 obtains a dual-energy image through the sub-phantom, and the obtained dual-energy image of the sub-phantom and the thickness of each of the first material and the second material corresponding to the sub-phantom. A constant value of a material separation algorithm used for separation of the first material and the second material may be obtained based on .
이때, 프로세서(110)는 서브 팬텀의 이중 에너지 영상 및 서브 팬텀에 대응되는 제1 물질과 제2 물질 각각에 대한 두께를 기반으로 도 5에 도시된 바와 같은 제1 물질과 제2 물질에 대한 두께-강도 룩업 테이블(look-up table)을 획득하고, 두께-강도 룩업 테이블을 기반으로 제1 물질과 제2 물질의 분리에 이용되는 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득할 수도 있다.At this time, the processor 110 calculates the thickness of the first material and the second material as shown in FIG. 5 based on the dual energy image of the sub-phantom and the thickness of each of the first material and the second material corresponding to the sub-phantom. - A strength look-up table may be obtained, and a constant value of a material separation algorithm used for separation of the first material and the second material may be obtained based on the thickness-strength look-up table.
예컨대, 분리하고자 하는 물질로 이루어지는 교정용 팬텀을 통해 획득한 이중 에너지 영상(PL, PH)과 분리하고자 하는 물질들의 두께, 즉 교정용 팬텀의 두께(td, ts)를 이용하여 위의 [수학식 1]과 같은 물질 분리 알고리즘의 상수값(a0, a1, a2, a3, a4, a5, b0, b1, b2, b3, b4, b5)을 획득할 수 있다. 그리고, 3개의 물질(뼈, 지방, 근육)을 분리하는 경우, 서브 팬텀 1(제1 물질: 뼈 & 제2 물질: 근육)을 통해 획득한 이중 에너지 영상으로부터 뼈(제1 물질)-근육(제2 물질)을 분리하기 위한 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득하고, 서브 팬텀 2(제1 물질: 근육 & 제2 물질: 지방)를 통해 획득한 이중 에너지 영상으로부터 근육(제1 물질)-지방(제2 물질)을 분리하기 위한 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득할 수 있다. 즉, 각각의 서브 팬텀별로 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득할 수 있다. For example, using the double energy image (PL , P H ) obtained through the calibration phantom made of the material to be separated and the thickness of the material to be separated, that is, the thickness of the calibration phantom (t d , t s ), Constant value of the material separation algorithm as in [Equation 1] (a 0 , a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , a 5 , b 0 , b 1 , b 2 , b 3 , b 4 , b 5 ) can be obtained. And, when three materials (bone, fat, muscle) are separated, bone (first material)-muscle ( The constant value of the material separation algorithm for separating the second material) is obtained, and muscle (first material)-fat is obtained from the dual energy image obtained through sub-phantom 2 (first material: muscle & second material: fat). A constant value of the material separation algorithm for separating (second material) may be obtained. That is, it is possible to obtain a constant value of the material separation algorithm for each sub-phantom.
그리고, 프로세서(110)는 특이값 분해(Singular Value Decomposition, SVD), 신경망(neural network) 등과 같은 딥러닝 기법, 최소 제곱법 등의 다양한 분석법을 통해 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득할 수 있다.In addition, the processor 110 may obtain the constant value of the material separation algorithm through various analysis methods such as a singular value decomposition (SVD), a deep learning technique such as a neural network, or the least squares method.
이후, 프로세서(110)는 대상체에 대한 이중 에너지 영상을 획득할 수 있다(S130).Thereafter, the processor 110 may acquire a dual energy image of the object ( S130 ).
즉, 프로세서(110)는 대상체에 대한 이중 에너지 영상을 방사선 영상 기기(도시하지 않음)로부터 제공받을 수 있다.That is, the processor 110 may receive a dual energy image of the object from a radiation imaging device (not shown).
그런 다음, 프로세서(110)는 물질 분리 알고리즘과 사전에 획득된 물질 분리 알고리즘의 상수값을 기반으로, 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 복수개의 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득할 수 있다(S150).Then, the processor 110 may acquire a substance image of each of the plurality of substances from the dual energy image of the object based on the substance separation algorithm and the constant value of the substance separation algorithm obtained in advance ( S150 ).
즉, 프로세서(110)는 각각의 서브 팬텀으로부터 획득한 제1 물질과 제2 물질의 분리에 이용되는 물질 분리 알고리즘의 상수값을 기반으로, 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 복수개의 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득할 수 있다.That is, the processor 110 obtains a substance image of each of a plurality of substances from a dual energy image of an object based on a constant value of a substance separation algorithm used to separate the first substance and the second substance obtained from each sub-phantom. can be obtained.
보다 자세히 설명하면, 프로세서(110)는 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 분리하고자 하는 복수개의 물질의 밀도가 높은 물질에서 낮은 물질의 순서에 따라, 서로 인접하는 2개의 제1 물질과 제2 물질의 분리에 이용되는 물질 분리 알고리즘의 상수값을 기반으로 이중 에너지 영상으로부터 물질 분리 영상을 획득하고, 물질 분리 영상 중 제1 물질에 대응되는 물질 영상을 이중 에너지 영상에서 제거하며, 제1 물질에 대응되는 물질 영상이 제거된 이중 에너지 영상으로 다음 물질 분리를 수행하는 과정을, 반복적으로 수행하여 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 복수개의 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득할 수 있다.In more detail, the processor 110 is configured to separate two adjacent first and second materials according to an order of a material having a high density to a material having a low density of a plurality of materials to be separated from the dual energy image of the object. A material separation image is obtained from a dual energy image based on a constant value of a material separation algorithm used, a material image corresponding to a first material among the material separation images is removed from the dual energy image, and a material image corresponding to the first material A process of performing the next material separation using the removed dual energy image may be repeatedly performed to obtain a material image of each of a plurality of substances from the dual energy image of the object.
예컨대, 3개의 물질(뼈, 지방, 근육)을 분리하는 경우, 서브 팬텀 1(제1 물질: 뼈 & 제2 물질: 근육)을 통해 획득한 상수값을 이용하여 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 뼈에 대한 물질 영상과 근육에 대한 물질 영상을 획득하고, 서브 팬텀 2(제1 물질: 근육 & 제2 물질: 지방)를 통해 획득한 상수값을 이용하여 이전 물질 분리 과정에서 획득한 뼈(제1 물질)에 대한 물질 영상이 제거된 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 근육에 대한 물질 영상과 지방에 대한 물질 영상을 획득할 수 있다.For example, when three materials (bone, fat, muscle) are separated, a constant value obtained through sub-phantom 1 (first material: bone & second material: muscle) is used to form the bone from the dual energy image of the object. A substance image of a muscle and a substance image of the muscle are acquired, and the bone (first substance) obtained in the previous material separation process using the constant value acquired through sub-phantom 2 (first substance: muscle & second substance: fat) ), a material image of a muscle and a material image of a fat may be acquired from the dual energy image of the object from which the material image of ) has been removed.
그러면, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법의 성능에 대하여 설명한다.Then, the performance of the dual-energy technique-based multi-material separation method according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 8 .
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법의 실험 환경을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 6에 도시한 실험 환경에서 획득한 이중 에너지 영상을 나타내는 도면이며, 도 8은 도 7에 도시한 이중 에너지 영상으로부터 획득한 물질 영상을 나타내는 도면이다.6 is a diagram for explaining an experimental environment of a method for separating multiple substances based on a dual energy technique according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing a dual energy image obtained in the experimental environment shown in FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating a material image obtained from the dual energy image shown in FIG. 7 .
도 6에 도시된 바와 같은, 지방(Fat), 근육(Muscle) 및 뼈(Bone)가 근육과 비슷한 백그라운드 물질(BG)로 이루어진 임의의 구 형상의 내부에 포함된 대상체를 통해 획득한 이중 에너지 영상은 도 7에 도시된 바와 같다.As shown in FIG. 6 , a dual energy image obtained through an object in which fat, muscle, and bone are included in an arbitrary spherical shape made of background material (BG) similar to muscle. is as shown in FIG. 7 .
그리고, 본 발명에 따라 사전에 획득한 뼈(제1 물질)-근육(제2 물질)을 분리하기 위한 물질 분리 알고리즘의 상수값과, 근육(제1 물질)-지방(제2 물질)을 분리하기 위한 물질 분리 알고리즘의 상수값을 이용하여, 도 7에 도시된 이중 에너지 영상으로부터 획득한 물질 영상은 도 8에 도시된 바와 같다.And, the constant value of the material separation algorithm for separating the bone (first material)-muscle (second material) obtained in advance according to the present invention and muscle (first material)-fat (second material) are separated The material image obtained from the dual energy image shown in FIG. 7 is as shown in FIG. 8 by using the constant value of the material separation algorithm for
본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.The operations according to the present embodiments may be implemented in the form of program instructions that can be performed through various computer means and recorded in a computer-readable storage medium. Computer-readable storage medium represents any medium that participates in providing instructions to a processor for execution. A computer-readable storage medium may include program instructions, data files, data structures, or a combination thereof. For example, there may be a magnetic medium, an optical recording medium, a memory, and the like. A computer program may be distributed over a networked computer system so that computer readable code is stored and executed in a distributed manner. Functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment may be easily inferred by programmers in the technical field to which the present embodiment belongs.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present embodiments are for explaining the technical idea of the present embodiment, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.
100 : 다중 물질 분리 장치,
110 : 프로세서,
130 : 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체,
131 : 프로그램,
150 : 통신 버스,
170 : 입출력 인터페이스,
190 : 통신 인터페이스100: multi-material separation device;
110: processor;
130: computer-readable storage medium;
131: program,
150: communication bus;
170: input/output interface;
190: communication interface
Claims (13)
미리 설정된 물질 분리 알고리즘과 사전에 획득된 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 기반으로, 상기 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 복수개의 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득하는 단계;
를 포함하는 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.acquiring a dual energy image of the object; and
acquiring a substance image of each of a plurality of substances from a dual energy image of the object based on a preset substance separation algorithm and a constant value of the substance separation algorithm obtained in advance;
A dual-energy technique-based multi-material separation method comprising a.
분리하고자 하는 물질에 대응되는 교정용 팬텀을 통해 획득한 이중 에너지 영상과 분리하고자 하는 물질의 두께를 기반으로, 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득하는 단계;
를 더 포함하는 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.In claim 1,
obtaining a constant value of the material separation algorithm based on a double energy image obtained through a phantom for calibration corresponding to a material to be separated and a thickness of a material to be separated;
A dual-energy technique-based multi-material separation method further comprising a.
상기 교정용 팬텀은,
분리하고자 하는 물질이 n개인 경우, n개의 물질의 밀도 순서에 따라 서로 인접하는 제1 물질과 제2 물질의 물질의 조합으로 이루어지는 n-1개의 서브 팬텀을 포함하는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.In claim 2,
The calibration phantom is
When the number of materials to be separated is n, including n-1 sub-phantoms consisting of a combination of materials of a first material and a material of a second material adjacent to each other according to the order of density of the n materials,
Multi-material separation method based on dual energy technique.
상기 서브 팬텀은,
상기 제1 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제1 서브 팬텀; 및
상기 제1 서브 팬텀의 일면에 위치하고, 상기 제2 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제2 서브 팬텀;
을 포함하는 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.In claim 3,
The sub phantom is
a first sub-phantom in a stepped form made of the first material; and
a second sub-phantom located on one surface of the first sub-phantom and having a stepped shape made of the second material;
A dual-energy technique-based multi-material separation method comprising a.
상기 물질 분리 알고리즘 상수값 획득 단계는,
각각의 상기 서브 팬텀에 대하여, 상기 서브 팬텀을 통해 이중 에너지 영상을 획득하고, 획득한 상기 서브 팬텀의 이중 에너지 영상 및 상기 서브 팬텀에 대응되는 상기 제1 물질과 상기 제2 물질 각각에 대한 두께를 기반으로 상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 분리에 이용되는 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득하는 것으로 이루어지는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.In claim 3,
The material separation algorithm constant value acquisition step is,
For each of the sub-phantoms, a dual-energy image is obtained through the sub-phantom, and the obtained dual-energy image of the sub-phantom and the thickness of each of the first material and the second material corresponding to the sub-phantom are measured. based on obtaining a constant value of the material separation algorithm used for separation of the first material and the second material,
Multi-material separation method based on dual energy technique.
상기 물질 분리 알고리즘 상수값 획득 단계는,
상기 서브 팬텀의 이중 에너지 영상 및 상기 서브 팬텀에 대응되는 상기 제1 물질과 상기 제2 물질 각각에 대한 두께를 기반으로 상기 제1 물질과 상기 제2 물질에 대한 두께-강도 룩업 테이블(look-up table)을 획득하고, 상기 두께-강도 룩업 테이블을 기반으로 상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 분리에 이용되는 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득하는 것으로 이루어지는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.In claim 5,
The material separation algorithm constant value acquisition step is,
A thickness-intensity look-up table for the first material and the second material based on the dual energy image of the sub-phantom and the thicknesses of the first material and the second material corresponding to the sub-phantom, respectively table) and obtaining a constant value of the material separation algorithm used for separation of the first material and the second material based on the thickness-intensity lookup table,
Multi-material separation method based on dual energy technique.
상기 물질 영상 획득 단계는,
각각의 상기 서브 팬텀으로부터 획득한 상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 분리에 이용되는 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 기반으로, 상기 대상체의 상기 이중 에너지 영상으로부터 복수개의 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득하는 것으로 이루어지는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.In claim 5,
The material image acquisition step includes:
Based on the constant value of the material separation algorithm used to separate the first material and the second material obtained from each of the sub-phantoms, a material image of each of a plurality of materials from the dual energy image of the object is obtained. consisting of obtaining
Multi-material separation method based on dual energy technique.
상기 물질 영상 획득 단계는,
상기 대상체의 상기 이중 에너지 영상으로부터 분리하고자 하는 복수개의 물질의 밀도가 높은 물질에서 낮은 물질의 순서에 따라, 서로 인접하는 2개의 상기 제1 물질과 상기 제2 물질의 분리에 이용되는 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 기반으로 상기 이중 에너지 영상으로부터 물질 분리 영상을 획득하고, 상기 물질 분리 영상 중 상기 제1 물질에 대응되는 물질 영상을 상기 이중 에너지 영상에서 제거하며, 상기 제1 물질에 대응되는 물질 영상이 제거된 상기 이중 에너지 영상으로 다음 물질 분리를 수행하는 과정을, 반복적으로 수행하여 상기 대상체의 상기 이중 에너지 영상으로부터 복수개의 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득하는 것으로 이루어지는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 방법.In claim 7,
The material image acquisition step includes:
The material separation algorithm used to separate two adjacent first and second materials according to an order of a material having a high density to a material having a low density of a plurality of materials to be separated from the dual energy image of the object Obtaining a material separation image from the dual energy image based on a constant value of , removing a material image corresponding to the first material from the material separation image from the dual energy image, Consists of repeatedly performing the process of performing the next material separation with the removed dual energy image to obtain a material image for each of a plurality of substances from the dual energy image of the object,
Multi-material separation method based on dual energy technique.
이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리하기 위한 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리; 및
상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 프로그램에 따라 이중 에너지 기법을 기반으로 다중 물질을 분리하기 위한 동작을 수행하는 하나 이상의 프로세서;
를 포함하고,
상기 프로세서는,
대상체에 대한 이중 에너지 영상을 획득하고,
미리 설정된 물질 분리 알고리즘과 사전에 획득된 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 기반으로, 상기 대상체의 이중 에너지 영상으로부터 복수개의 물질 각각에 대한 물질 영상을 획득하는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치.A multi-material separation device that separates multiple materials based on a dual energy technique, comprising:
a memory storing one or more programs for separating multiple substances based on the dual energy technique; and
one or more processors that perform an operation for separating multiple materials based on a dual energy technique according to the one or more programs stored in the memory;
including,
The processor is
Acquire a dual energy image of the object,
acquiring a substance image for each of a plurality of substances from a dual energy image of the object based on a preset substance separation algorithm and a constant value of the substance separation algorithm obtained in advance,
Multi-material separation device based on dual energy technique.
상기 프로세서는,
분리하고자 하는 물질에 대응되는 교정용 팬텀을 통해 획득한 이중 에너지 영상과 분리하고자 하는 물질의 두께를 기반으로, 상기 물질 분리 알고리즘의 상수값을 획득하는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치.In claim 10,
The processor is
To obtain a constant value of the material separation algorithm based on the double energy image obtained through a phantom for calibration corresponding to the material to be separated and the thickness of the material to be separated,
Multi-material separation device based on dual energy technique.
상기 교정용 팬텀은,
분리하고자 하는 물질이 n개인 경우, n개의 물질의 밀도 순서에 따라 서로 인접하는 제1 물질과 제2 물질의 물질의 조합으로 이루어지는 n-1개의 서브 팬텀을 포함하는,
이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치.In claim 11,
The calibration phantom is
When the number of materials to be separated is n, including n-1 sub-phantoms consisting of a combination of materials of a first material and a material of a second material adjacent to each other according to the order of density of the n materials,
Multi-material separation device based on dual energy technique.
상기 서브 팬텀은,
상기 제1 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제1 서브 팬텀; 및
상기 제1 서브 팬텀의 일면에 위치하고, 상기 제2 물질로 이루어지는 계단식 형태의 제2 서브 팬텀;
을 포함하는 이중 에너지 기법 기반 다중 물질 분리 장치.
In claim 12,
The sub phantom is
a first sub-phantom in a stepped form made of the first material; and
a second sub-phantom located on one surface of the first sub-phantom and having a stepped shape made of the second material;
A dual-energy technique-based multi-material separation device comprising a.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210052848A KR102518283B1 (en) | 2021-04-23 | 2021-04-23 | Method and apparatus for decomposing multi-material based on dual-energy technique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210052848A KR102518283B1 (en) | 2021-04-23 | 2021-04-23 | Method and apparatus for decomposing multi-material based on dual-energy technique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220146046A true KR20220146046A (en) | 2022-11-01 |
| KR102518283B1 KR102518283B1 (en) | 2023-04-04 |
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ID=84042482
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210052848A KR102518283B1 (en) | 2021-04-23 | 2021-04-23 | Method and apparatus for decomposing multi-material based on dual-energy technique |
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| KR (1) | KR102518283B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101425530B1 (en) * | 2013-07-24 | 2014-08-05 | 한국과학기술원 | Apparatus for Correction of Object Classification Algorism Using X-ray Computed Tomography |
| KR20150018665A (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-24 | 삼성전자주식회사 | X-ray imaging apparatus and control method for the same |
| KR20160036903A (en) * | 2014-09-26 | 2016-04-05 | 삼성전자주식회사 | X-ray apparatus and control method for the same |
| KR101790135B1 (en) * | 2016-08-05 | 2017-10-26 | 한국원자력연구원 | Phantom device |
-
2021
- 2021-04-23 KR KR1020210052848A patent/KR102518283B1/en active IP Right Grant
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| KR101790135B1 (en) * | 2016-08-05 | 2017-10-26 | 한국원자력연구원 | Phantom device |
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|---|---|
| KR102518283B1 (en) | 2023-04-04 |
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