KR20230113062A - Vascular heterogeneity model-based image reconstruction apparatus and method - Google Patents

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KR20230113062A KR1020220009494A KR20220009494A KR20230113062A KR 20230113062 A KR20230113062 A KR 20230113062A KR 1020220009494 A KR1020220009494 A KR 1020220009494A KR 20220009494 A KR20220009494 A KR 20220009494A KR 20230113062 A KR20230113062 A KR 20230113062A
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박재석
Duc Nhan Nguyen
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

일 실시예에 따른 영상 복원 장치에 의해 수행되는 영상 복원 방법은, 시공간 인코딩 영역에서 획득된 자기공명영상 데이터를 영상 강도 정보와 영상 위상 정보로 분리하는 단계와, 기 학습된 혈관계 다형성 모델을 기반으로 한 상기 영상 강도 정보에 대한 혈관계 적응형 영상처리를 통해 거시 혈관계 신호와 미세 혈관계 신호로 분리되는 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행하는 단계와, 상기 혈관 스케일 별 제한적 처리가 수행된 영상 강도 정보 중 미세 혈관계 신호에 대하여 선택적으로 상세처리를 수행하는 단계와, 상기 영상 위상 정보에 대하여 인공물을 제거하는 단계와, 상기 상세처리가 수행된 영상 강도 정보와 상기 인공물이 제거된 영상 위상 정보에 대하여 물리적 일관성을 강제해 결합하는 단계를 포함한다.An image restoration method performed by an image restoration apparatus according to an embodiment includes the steps of separating magnetic resonance image data obtained in a space-time encoding domain into image intensity information and image phase information, and based on a pre-learned vascular system polymorphism model. performing limited processing for each blood vessel scale separated into a macrovascular system signal and a microvascular system signal through vasculature adaptive image processing on the image intensity information; Selectively performing detailed processing on signals, removing artifacts from the image phase information, and forcing physical consistency on the image intensity information on which the detailed processing has been performed and the image phase information from which the artifacts have been removed. It includes the step of combining the solution.

Description

혈관계 다형성 모델 기반 영상 복원 장치 및 방법{VASCULAR HETEROGENEITY MODEL-BASED IMAGE RECONSTRUCTION APPARATUS AND METHOD}Vascular system polymorphism model-based image restoration apparatus and method {VASCULAR HETEROGENEITY MODEL-BASED IMAGE RECONSTRUCTION APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI) 데이터에 대하여 혈관계 다형성 모델(vascular heterogeneity model)을 기반으로 하여 혈관계 구조 및 기능을 가시화하는 영상 복원 장치와 그 영상 복원 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image restoration device and an image restoration method for visualizing the structure and function of a vascular system based on a vascular heterogeneity model with respect to magnetic resonance imaging (MRI) data.

거시 혈관계와 미세 혈관계의 기능적 지도를 구하는 종래 기술의 경우, 거시 혈관계 영상과 미세 혈관계 영상의 기능적 지도를 구하기 위해 두 번의 조영제 투입이 필요하다. 즉, 종래 기술은 단일 조영제 투입을 통한 단일의 자기공명영상 데이터로부터 두 가지 정보를 동시에 복원하지 못한다.In the case of the prior art for obtaining a functional map of the macro-vascular system and the micro-vascular system, it is necessary to inject a contrast medium twice to obtain a functional map of the macro-vascular system image and the micro-vascular system image. That is, the prior art cannot simultaneously restore two types of information from a single magnetic resonance image data through a single contrast agent injection.

또한, 종래 기술은 미세 혈관계 기능적 지도를 추출하기 위해서는, k-공간의 원(raw) 데이터로부터 영상을 복원하고, 복원된 영상으로부터 미세 혈관계 기능 정보를 패턴 인식 방법을 통해서 추출한다. 따라서, 종래 기술은 미세 혈관계 기능 정보 추출을 위해서 두 번의 과정(즉, 원 데이터로부터의 영상 복원과 패턴 분석)이 필요하다. 즉, 종래 기술은 원 데이터로부터 직접적으로 거시 혈관계 구조 및 미세 혈관계 기능 지도를 동시 추출할 수 없다. 따라서, 종래 기술은 중간 단계에서 발생할 수 있는 인공물 생성 및 잡음 증폭을 효율적으로 제거할 수 없다.In addition, in the prior art, in order to extract a microvascular system functional map, an image is reconstructed from raw data of k-space, and microvascular system function information is extracted from the reconstructed image through a pattern recognition method. Therefore, the prior art requires two processes (ie, image restoration and pattern analysis from original data) to extract microvascular function information. That is, the prior art cannot simultaneously extract macro-vascular system structure and micro-vascular system function maps directly from raw data. Therefore, the prior art cannot efficiently eliminate artifact generation and noise amplification that may occur in an intermediate step.

종래 기술은 영상 복원과 조직의 영상 후처리(segmentation)를 따로 수행하여야 한다. 즉, 종래 기술은 조영증강 영상복원과 영상 후처리가 단일 수학적 프레임(frame)에서 구현되지 않는다.In the prior art, image restoration and tissue image post-processing (segmentation) must be performed separately. That is, in the prior art, contrast enhancement image restoration and image post-processing are not implemented in a single mathematical frame.

대한민국 등록특허공보 제2204371호, 등록일자 2021년 01월 12일.Republic of Korea Patent Registration No. 2204371, registration date January 12, 2021.

일 실시예에 따르면, 자기공명영상 데이터를 영상 강도(magnitude) 정보와 영상 위상(phase) 정보로 분리하여 영상 강도 정보에 대해 혈관계 다형성 모델을 기반으로 혈관계 적응형 영상처리를 수행한 후 인공물이 제거된 영상 위상 정보와 결합하는 영상 복원 방법 및 장치를 제공한다.According to an embodiment, after separating magnetic resonance image data into image intensity information and image phase information, vascular system adaptive image processing is performed on the image intensity information based on a vascular system polymorphism model, and artifacts are removed. Provided is an image restoration method and apparatus combining image phase information.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to those mentioned above, and another problem to be solved that is not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

제 1 관점에 따른 영상 복원 장치에 의해 수행되는 영상 복원 방법은, 시공간 인코딩 영역에서 획득된 자기공명영상 데이터를 영상 강도 정보와 영상 위상 정보로 분리하는 단계와, 기 학습된 혈관계 다형성 모델을 기반으로 한 상기 영상 강도 정보에 대한 혈관계 적응형 영상처리를 통해 거시 혈관계 신호와 미세 혈관계 신호로 분리되는 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행하는 단계와, 상기 혈관 스케일 별 제한적 처리가 수행된 영상 강도 정보 중 미세 혈관계 신호에 대하여 선택적으로 상세처리를 수행하는 단계와, 상기 영상 위상 정보에 대하여 인공물을 제거하는 단계와, 상기 상세처리가 수행된 영상 강도 정보와 상기 인공물이 제거된 영상 위상 정보에 대하여 물리적 일관성을 강제해 결합하는 단계를 포함한다.An image restoration method performed by the image restoration apparatus according to the first aspect includes the steps of separating magnetic resonance image data acquired in a space-time encoding domain into image intensity information and image phase information, and based on a pre-learned vascular system polymorphism model. performing limited processing for each blood vessel scale separated into a macrovascular system signal and a microvascular system signal through vasculature adaptive image processing on the image intensity information; Selectively performing detailed processing on signals, removing artifacts from the image phase information, and forcing physical consistency on the image intensity information on which the detailed processing has been performed and the image phase information from which the artifacts have been removed. It includes the step of combining the solution.

여기서, 상기 자기공명영상 데이터는, 단일 조영제 투입을 통한 단일 조영증강 데이터로부터 획득된 것일 수 있다.Here, the magnetic resonance image data may be obtained from a single contrast enhancement data through a single contrast agent injection.

상기 자기공명영상 데이터는 k-공간에서 언더샘플링된 데이터일 수 있고, 상기 자기공명영상 데이터가 상기 영상 강도 정보와 상기 영상 위상 정보로 분리되기 전에, 상기 k-공간에서 언더샘플링된 데이터와 k-공간의 전체 샘플링 데이터에서 추정된 코일 감도 맵이 감도 선형 연산자를 통해 전처리될 수 있다.The magnetic resonance image data may be undersampled data in k-space, and before the magnetic resonance image data is separated into the image intensity information and the image phase information, the undersampled data in k-space and the k-space A coil sensitivity map estimated from the entire sampling data of the space may be preprocessed through a sensitivity linear operator.

상기 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행하는 단계는, 상기 거시 혈관계 신호는 신호제한 수준을 낮추되 상기 미세 혈관계 신호는 신호제한 수준을 높일 수 있다.In the performing of the limiting processing for each vessel scale, the signal limiting level of the macrovascular signal may be lowered while the signal limiting level of the microvascular system signal may be increased.

상기 선택적으로 상세처리를 수행하는 단계는, 상기 미세 혈관계 신호에 대하여 저차원 영상신호 표현을 통한 기능적 세분화를 할 수 있다.In the step of selectively performing detailed processing, functional segmentation may be performed on the microvascular system signal through expression of a low-dimensional image signal.

상기 시공간 인코딩 영역에서 획득된 자기공명영상 데이터는 k-공간에서 언더샘플링된 데이터일 수 있고, 상기 물리적 일관성을 강제해 결합하는 단계는, 상기 언더샘플링된 데이터와 상기 상세처리가 수행된 영상 강도 정보의 사이 및 상기 언더샘플링된 데이터와 상기 인공물이 제거된 영상 위상 정보의 사이의 간극을 줄이는 방향으로 상기 물리적 일관성을 강제할 수 있다.The magnetic resonance image data acquired in the space-time encoding domain may be undersampled data in k-space, and the combining by forcing the physical coherence may include the undersampled data and the detailed-processed image intensity information. The physical coherence may be enforced in a direction of reducing a gap between , and between the undersampled data and image phase information from which the artifact is removed.

상기 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행하는 단계, 상기 선택적으로 상세처리를 수행하는 단계, 상기 인공물을 제거하는 단계 및 상기 물리적 일관성을 강제해 결합하는 단계를 반복적으로 수행한 후, 반복적 수행에 따라 인공물이 제거된 거시 혈관계 구조 영상과 미세 혈관계 기능 영상을 동시에 획득할 수 있다.After repeatedly performing the limiting processing for each vessel scale, the selectively performing the detailed processing, the removing the artifact, and the forcibly combining the physical consistency, the artifact is changed. The removed macroscopic vascular system structure image and microvascular system function image may be acquired at the same time.

제 2 관점에 따른 영상 복원 장치는, 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리와, 상기 저장된 하나 이상의 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 시공간 인코딩 영역에서 획득된 자기공명영상 데이터를 영상 강도 정보와 영상 위상 정보로 분리하며, 기 학습된 혈관계 다형성 모델을 기반으로 한 상기 영상 강도 정보에 대한 혈관계 적응형 영상처리를 통해 거시 혈관계 신호와 미세 혈관계 신호로 분리되는 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행하고, 상기 혈관 스케일 별 제한적 처리가 수행된 영상 강도 정보 중 미세 혈관계 신호에 대하여 선택적으로 상세처리를 수행하며, 상기 영상 위상 정보에 대하여 인공물을 제거하고, 상기 상세처리가 수행된 영상 강도 정보와 상기 인공물이 제거된 영상 위상 정보에 대하여 물리적 일관성을 강제해 결합한다.An image restoration apparatus according to a second aspect includes a memory for storing one or more programs and a processor for executing the one or more programs, wherein the processor converts magnetic resonance image data obtained in a space-time encoding domain to image intensity information. and image phase information, and performs limited processing for each blood vessel scale separated into macrovascular system signals and microvascular system signals through vascular system adaptive image processing for the image intensity information based on the previously learned vascular system polymorphism model, Among the image intensity information subject to limited processing for each vessel scale, detailed processing is selectively performed on the microvasculature signal, artifacts are removed from the image phase information, and the image intensity information on which the detailed processing has been performed and the artifact are The removed image phase information is combined by forcing physical consistency.

제 3 관점에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체는, 상기 컴퓨터 프로그램이, 프로세서에 의해 실행되면, 상기 영상 복원 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함한다.A computer readable recording medium storing a computer program according to the third aspect includes instructions for causing the processor to perform the image restoration method when the computer program is executed by a processor.

제 4 관점에 따른 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램은, 상기 컴퓨터 프로그램이, 프로세서에 의해 실행되면, 상기 영상 복원 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함한다.A computer program stored in a computer readable recording medium according to a fourth aspect includes instructions for causing the processor to perform the image restoration method when the computer program is executed by a processor.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 자기공명영상 데이터를 영상 강도 정보와 영상 위상 정보로 분리하여 영상 강도 정보에 대해 혈관계 다형성 모델을 기반으로 혈관계 적응형 영상처리를 수행한 후 인공물이 제거된 영상 위상 정보와 결합한다. 이로써, 단일 조영제 투입을 통한 조영증강 자기공명영상 데이터로부터 혈관계 다형성 모델에 기반하여 거시 혈관계의 구조와 미세 혈관계의 기능을 한꺼번에 복원할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, magnetic resonance image data is separated into image intensity information and image phase information, vasculature-adaptive image processing is performed on the image intensity information based on a vascular system polymorphism model, and image phase from which artifacts are removed. combine with information Accordingly, it is possible to simultaneously restore the structure of the macrovascular system and the function of the microvascular system based on the vascular system polymorphism model from the contrast-enhanced magnetic resonance image data through a single contrast agent injection.

아울러, 영상복원 과정에 관련된 파라미터를 전체 혈관계에 같은 신호제한(penalty) 수준을 적용하지 않고 혈관계 다형성 모델에 기반하여 다르게 조정함으로써, 거시 혈관계 신호에서는 신호 강도가 큰 빠른 거리 혈관계 혈류의 변화 정보 및 크기를 정보의 손실 없이 추출하고, 미세 혈관계 신호에서는 잡음이 제거된 시간방향의 기저 벡터와 그에 따른 기능적 지도를 추출할 수 있다.In addition, by adjusting the parameters related to the image restoration process differently based on the vascular polymorphism model instead of applying the same signal penalty level to the entire vascular system, the macroscopic vascular system signal has high signal intensity and the change information and size of blood flow in the vascular system It is possible to extract without loss of information, and extract the noise-removed basis vector in the time direction and the corresponding functional map from the microvascular system signal.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복원 장치를 포함하는 영상 복원 시스템의 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복원 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 영상 복원 장치 내의 프로세서에 포함될 수 있는 인공신경망 모델의 네트워크 구성도.
도 4는 도 3에 나타낸 혈관계 조영제 동적 가중된 딥 어텐션 인공신경망 계층의 구성도.
도 5는 도 4에 나타낸 어텐션 메커니즘을 나타낸 구성도.
도 6은 도 3에 나타낸 인공물 제거를 위한 인공신경망 계층의 구성도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 영상 복원 장치 내의 프로세서에 포함될 수 있는 인공신경망 모델의 네트워크 구성도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 영상 복원 장치 내의 프로세서가 수행하는 영상 복원 방법을 설명하기 위한 흐름도.
1 is a configuration diagram of an image restoration system including an image restoration apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of an image restoration apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1;
3 is a network configuration diagram of an artificial neural network model that may be included in a processor in an image restoration apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a deep attention artificial neural network layer in which a vascular contrast agent is dynamically weighted shown in FIG. 3;
5 is a configuration diagram illustrating the attention mechanism shown in FIG. 4;
6 is a configuration diagram of an artificial neural network layer for removing artifacts shown in FIG. 3;
7 is a network configuration diagram of an artificial neural network model that may be included in a processor in an image restoration apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating an image restoration method performed by a processor in an image restoration apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.The terms used in this specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present invention have been selected from general terms that are currently widely used as much as possible while considering the functions in the present invention, but these may vary depending on the intention of a person skilled in the art or precedent, the emergence of new technologies, and the like. In addition, in a specific case, there is also a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, not simply the name of the term.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 ‘포함’한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. In the entire specification, when a part is said to 'include' a certain component, it means that it may further include other components, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

또한, 명세서에서 사용되는 ‘부’라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA나 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, ‘부’는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 ‘부’는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. ‘부’는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 ‘부’는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 ‘부’들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 ‘부’들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 ‘부’들로 더 분리될 수 있다.In addition, the term 'unit' used in the specification means software or a hardware component such as FPGA or ASIC, and 'unit' performs certain roles. However, 'wealth' is not limited to software or hardware. 'Unit' may be configured to reside in an addressable storage medium and may be configured to reproduce one or more processors. Thus, as an example, 'unit' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, properties, procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays and variables. Functions provided within components and 'parts' may be combined into a smaller number of elements and 'parts' or further separated into additional elements and 'parts'.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복원 장치를 포함하는 영상 복원 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복원 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an image restoration system including an image restoration apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of an image restoration apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 영상 복원 시스템(100)은 자기공명영상 데이터를 영상 강도 정보와 영상 위상 정보로 분리하여 영상 강도 정보에 대해 기 학습된 혈관계 다형성 모델을 기반으로 혈관계 적응형 영상처리를 수행한 후 인공물이 제거된 영상 위상 정보와 결합하는 영상 복원 장치(110)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the image restoration system 100 according to an embodiment separates magnetic resonance image data into image intensity information and image phase information, and based on a vasculature polymorphism model pre-learned for the image intensity information, After performing vasculature adaptive image processing, an image restoration device 110 combining image phase information from which artifacts have been removed is included.

여기서, 영상 복원 장치(110)에 제공되는 자기공명영상 데이터는 단일 조영제 투입을 통한 단일 조영증강 데이터로부터 k-공간에서 언더샘플링된 데이터(10)일 수 있다. 그리고, k-공간에서 언더샘플링된 데이터(10)와 k-공간의 전체 샘플링 데이터에서 추정된 코일 감도 맵(20)이 감도 선형 연산자(101)를 통해 전처리된 후 영상 복원 장치(110)에 제공될 수 있다. 이렇게, 영상 복원 장치(110)에 입력되는 데이터는 복소수 값의 언더샘플링된 동적 조영제 강화 이미지(30, complex-valued undersampled dynamic contrast enhanced image)일 수 있다. 이 경우에, 영상 복원 장치(110)는 인공물이 제거된 거시 혈관계 구조 영상(50, complex-valued reconstructed dynamic contrast enhanced image)과 미세 혈관계 기능 영상(60)을 동시에 획득해 제공할 수 있다. 여기서, 영상 복원 장치(110)는 최적의 매개변수를 결정하기 위해, 복소수 값의 기준 동적 조영제 강화 이미지(40, complex-valued reference dynamic contrast enhanced image)와 평균 제곱 오차(mean squared error, MSE) 손실 함수를 사용하여 종단 간 지도(end-to-end supervised learning) 방식으로 사전 훈련된 인공신경망 모델을 포함할 수 있다.Here, the magnetic resonance image data provided to the image restoration apparatus 110 may be data 10 undersampled in k-space from single contrast enhancement data through a single contrast agent injection. In addition, the coil sensitivity map 20 estimated from the undersampled data 10 in the k-space and the entire sampling data in the k-space is preprocessed through the sensitivity linear operator 101 and then provided to the image restoration apparatus 110. It can be. In this way, data input to the image reconstruction apparatus 110 may be a complex-valued undersampled dynamic contrast enhanced image (30). In this case, the image reconstruction apparatus 110 may simultaneously acquire and provide a macro-vascular system structure image (complex-valued reconstructed dynamic contrast enhanced image) 50 and a micro-vascular system function image 60 from which artifacts are removed. Here, the image reconstruction apparatus 110 uses a complex-valued reference dynamic contrast enhanced image (40) and mean squared error (MSE) loss to determine the optimal parameters. It can include pre-trained artificial neural network models in an end-to-end supervised learning method using functions.

영상 복원 장치(110) 메모리(111) 및 프로세서(112)를 포함한다.The image restoration device 110 includes a memory 111 and a processor 112 .

메모리(111)는 인공물이 제거된 거시 혈관계 구조 영상(50)과 미세 혈관계 기능 영상(60)을 획득하기 위한 하나 이상의 프로그램을 저장한다.The memory 111 stores one or more programs for acquiring the macroscopic vascular system structure image 50 and the microvascular system function image 60 from which artifacts are removed.

프로세서(112)는 저장부(111)에 저장된 하나 이상의 프로그램을 실행한다.The processor 112 executes one or more programs stored in the storage unit 111 .

프로세서(112)는 시공간 인코딩 영역에서 획득된 자기공명영상 데이터를 영상 강도 정보와 영상 위상 정보로 분리하며, 기 학습된 혈관계 다형성 모델을 기반으로 한 영상 강도 정보에 대한 혈관계 적응형 영상처리를 통해 거시 혈관계 신호와 미세 혈관계 신호로 분리되는 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행하고, 혈관 스케일 별 제한적 처리가 수행된 영상 강도 정보 중 미세 혈관계 신호에 대하여 선택적으로 상세처리를 수행하며, 영상 위상 정보에 대하여 인공물을 제거하고, 상세처리가 수행된 영상 강도 정보와 인공물이 제거된 영상 위상 정보에 대하여 물리적 일관성을 강제해 결합한다.The processor 112 separates the magnetic resonance image data acquired in the space-time encoding domain into image intensity information and image phase information, and macroscopically analyzes the image intensity information based on the pre-learned vasculature polymorphism model through vasculature-adaptive image processing. Limited processing is performed for each vessel scale that is divided into vascular system signal and microvascular system signal, selectively performs detailed processing on the microvascular system signal among the image intensity information on which limited processing for each vessel scale has been performed, and artifacts are removed for the image phase information. removed, and the image intensity information on which detailed processing has been performed and the image phase information on which artifacts have been removed are combined by forcing physical consistency.

여기서, 프로세서(112)는 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행할 때에, 거시 혈관계 신호는 신호제한(penalty) 수준을 낮추되 미세 혈관계 신호는 신호제한 수준을 높일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(112)는 미세 혈관계 신호에 대하여 저차원 영상신호 표현을 통한 기능적 세분화를 할 수 있다.Here, when the processor 112 performs limiting processing for each blood vessel scale, it is possible to lower the penalty level for macrovascular signals and increase the penalty level for microvascular signals. For example, the processor 112 may perform functional segmentation on the microvasculature signal through expression of a low-dimensional image signal.

그리고, 프로세서(112)는 물리적 일관성을 강제할 때에, k-공간에서 언더샘플링된 데이터와 상세처리가 수행된 영상 강도 정보의 사이 및 k-공간에서 언더샘플링된 데이터와 인공물이 제거된 영상 위상 정보의 사이의 간극을 줄이는 방향으로 물리적 일관성을 강제할 수 있다.Further, when the processor 112 enforces physical consistency, the image phase information from which the undersampled data and the artifacts are removed between the undersampled data in the k-space and the intensity information of the image on which detailed processing has been performed, and the undersampled data in the k-space Physical consistency can be enforced in the direction of reducing the gap between

한편, 프로세서(112)는 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행하는 것, 선택적으로 상세처리를 수행하는 것, 인공물을 제거하는 것 및 물리적 일관성을 강제해 결합하는 것을 반복적으로 수행한 후, 반복적 수행에 따라 인공물이 제거된 거시 혈관계 구조 영상과 미세 혈관계 기능 영상을 동시에 획득할 수 있다.Meanwhile, the processor 112 repeatedly performs limited processing for each vessel scale, selectively performing detailed processing, removing artifacts, and combining by forcing physical consistency, and then, according to the iterative execution, It is possible to simultaneously acquire a macroscopic vascular system structure image and a microvascular system function image from which artifacts are removed.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 영상 복원 장치(110) 내의 프로세서(112)에 포함될 수 있는 인공신경망 모델의 네트워크 구성도이고, 도 4는 도 3에 나타낸 혈관계 조영제 동적 가중된 딥 어텐션 인공신경망 계층(vascular contrast dynamics-weighted deep attention 3D U-Net layer)의 구성도이며, 도 5는 도 4에 나타낸 어텐션 메커니즘을 나타낸 구성도이고, 도 6은 도 3에 나타낸 인공물 제거를 위한 인공신경망 계층(3D U-Net layer)의 구성도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 영상 복원 장치(110) 내의 프로세서(112)에 포함될 수 있는 인공신경망 모델의 네트워크 구성도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 영상 복원 장치(110) 내의 프로세서(112)가 수행하는 영상 복원 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a network configuration diagram of an artificial neural network model that may be included in the processor 112 in the image restoration apparatus 110 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a dynamic weighted deep attention artificial neural network model shown in FIG. It is a configuration diagram of a neural network layer (vascular contrast dynamics-weighted deep attention 3D U-Net layer), FIG. 5 is a configuration diagram showing the attention mechanism shown in FIG. 4, and FIG. 6 is an artificial neural network layer for removing artifacts shown in FIG. (3D U-Net layer), Figure 7 is a network configuration diagram of an artificial neural network model that can be included in the processor 112 in the image restoration device 110 according to another embodiment of the present invention, Figure 8 is A flowchart illustrating an image restoration method performed by the processor 112 in the image restoration apparatus 110 according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따라 영상 복원 장치(110)를 포함하는 영상 복원 시스템(100)에 의해 수행되는 영상 복원 과정에 대해 예시적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, an image restoration process performed by the image restoration system 100 including the image restoration apparatus 110 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8 .

먼저, 단일 조영제 투입을 통한 단일 조영증강 데이터로부터 k-공간 인코딩 영역에서 언더샘플링된 데이터(10)가 감도 선형 연산자(101)에 입력되고, 감도 선형 연산자(101)는 k-공간의 전체 샘플링 데이터에서 추정된 코일 감도 맵(20)을 이용하여 언더샘플링된 데이터(10)를 전처리하여 복소수 값의 언더샘플링된 동적 조영제 강화 이미지(30)를 영상 복원 장치(110)에 제공한다.First, data 10 undersampled in the k-space encoding domain from single contrast enhancement data through single contrast agent injection is input to the sensitivity linear operator 101, and the sensitivity linear operator 101 outputs the entire sampling data of the k-space. The undersampled data 10 is preprocessed using the coil sensitivity map 20 estimated in , and the undersampled dynamic contrast agent enhanced image 30 of complex value is provided to the image restoration apparatus 110 .

영상 복원 장치(110)의 프로세서(112)는 메모리(111)에 저장되어 있는 인공물이 제거된 거시 혈관계 구조 영상(50)과 미세 혈관계 기능 영상(60)을 획득하기 위한 하나 이상의 프로그램을 실행하거나 기 실행한 상태로서, 복소수 값의 언더샘플링된 동적 조영제 강화 이미지(30)에 대한 영상 복원을 시작한다.The processor 112 of the image reconstruction device 110 executes one or more programs for acquiring the macro-vascular system structure image 50 and the micro-vascular system function image 60 from which artifacts are removed stored in the memory 111, or In the executed state, image restoration of the complex-valued undersampled dynamic contrast agent enhanced image 30 starts.

프로세서(112)는 복소수 값의 언더샘플링된 동적 조영제 강화 이미지(30)에 대하여 영상 강도 정보와 영상 위상 정보로 분리하고, 이후 영상 강도 정보와 영상 위상 정보에 대해 두 개의 분기에서 병렬적인 처리를 수행한다. 예를 들어, 도 3에 나타낸 혈관계 조영제 동적 가중된 딥 어텐션 인공신경망 계층과 같이 영상 강조 정보를 처리하는 분기와 영상 위상 정보를 처리하는 분기를 통하여 병렬적인 처리를 수행할 수 있다(S810).The processor 112 divides the complex-valued undersampled dynamic contrast agent-enhanced image 30 into image intensity information and image phase information, and then performs parallel processing on the image intensity information and image phase information in two branches. do. For example, parallel processing may be performed through a branch processing image emphasis information and a branch processing image phase information, such as the deep attention artificial neural network layer with dynamic weighting of the vascular system contrast agent shown in FIG. 3 ( S810 ).

프로세서(112)는 한 분기에서 기 학습된 혈관계 다형성 모델을 기반으로 한 영상 강도 정보에 대한 혈관계 적응형 영상처리를 통해 거시 혈관계 신호와 미세 혈관계 신호로 분리되는 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행한다. 예를 들어, 프로세서(112)는 거시 혈관계 신호는 신호제한 수준을 낮추되 미세 혈관계 신호는 신호제한 수준을 높일 수 있다. 예컨대, 프로세서(112)는 도 3 및 도 4에 나타낸 혈관계 조영제 동적 가중된 딥 어텐션 인공신경망 계층을 이용하여, 거시 혈관계 신호에 대하여 잡음 제거 및 거시 혈관계 마스크 추정을 수행할 수 있고, 잡음이 제거된 영상과 추정된 거시 혈관계 마스크를 생성할 수 있다(S821). 그리고, 프로세서(112)는 도 3에 나타낸 다층 비-음성 매트릭스 인수분해 계층(multilayered non-negative matrix factorization (NMF) layer)을 이용하여, 혈관 스케일 별 제한적 처리가 수행된 영상 강도 정보 중 미세 혈관계 신호에 대하여 선택적으로 상세처리를 수행한다. 예컨대, 거시 혈관계 마스크를 통과한 미세 혈관계 신호에 대하여 저차원 영상신호 표현을 통한 기능적 세분화를 수행함으로써, 모세혈관 조직에 대해 특성화를 할 수 있다(S822).In one branch, the processor 112 performs limited processing for each blood vessel scale, which is divided into a macrovascular system signal and a microvascular system signal, through vascular system adaptive image processing on image intensity information based on a pre-learned vascular system polymorphism model. For example, the processor 112 may lower the signal limiting level for macrovascular signals and increase the signal limiting level for microvascular signals. For example, the processor 112 may perform noise removal and macrovascular mask estimation on the macrovascular system signal using the vascular contrast agent dynamically weighted deep attention artificial neural network layer shown in FIGS. 3 and 4, and the noise removed An image and an estimated macroscopic vasculature mask may be generated (S821). Further, the processor 112 uses the multilayered non-negative matrix factorization (NMF) layer shown in FIG. 3 to perform microvasculature signals among the image intensity information subjected to limited processing for each vessel scale. Selectively perform detailed processing for . For example, by performing functional segmentation through low-dimensional image signal expression on the microvascular system signal passing through the macrovascular system mask, it is possible to characterize the capillary tissue (S822).

그리고, 프로세서(112)는 다른 분기에서 영상 위상 정보에 포함된 인공물을 제거한다. 예를 들어, 프로세서(112)는 도 3 및 도 6에 나타낸 인공신경망 계층(3D U-Net layer)을 이용하여, 영상 위상 정보에 대하여 인공물을 제거할 수 있다(S831).Then, the processor 112 removes artifacts included in image phase information in other branches. For example, the processor 112 may remove artifacts from the image phase information using the 3D U-Net layer shown in FIGS. 3 and 6 (S831).

이어서, 프로세서(112)는 상세처리가 수행된 영상 강도 정보와 인공물이 제거된 영상 위상 정보에 대하여 물리적 일관성을 강제한다. 예를 들어, 프로세서(112)는 도 3에 나타낸 강도 데이터 일관성 계층(magnitude data consistency layer)을 이용하여 영상 강도 정보에 대하여 물리적 일관성을 갖도록 할 수 있고(S823), 위상 데이터 일관성 계층(phase data consistency layer)을 이용하여 영상 위상 정보에 대하여 물리적 일관성을 갖도록 할 수 있다(S833). 예컨대, 프로세서(112)는 k-공간에서 언더샘플링된 데이터와 상세처리가 수행된 영상 강도 정보의 사이 및 k-공간에서 언더샘플링된 데이터와 인공물이 제거된 영상 위상 정보의 사이의 간극을 줄이는 방향으로 물리적 일관성을 강제할 수 있다.Subsequently, the processor 112 enforces physical consistency with respect to the detailed processed image intensity information and the artifact-removed image phase information. For example, the processor 112 may make the image intensity information have physical consistency using the magnitude data consistency layer shown in FIG. 3 (S823), and the phase data consistency layer (phase data consistency layer). layer) may be used to have physical consistency with respect to image phase information (S833). For example, the processor 112 reduces the gap between data undersampled in k-space and image intensity information on which detailed processing has been performed, and between data undersampled in k-space and image phase information from which artifacts are removed. to enforce physical consistency.

그리고, 프로세서(112)는 물리적 일관성이 각각 강제된 영상 강도 정보와 영상 위상 정보를 결합함으로써, 거시 혈관계의 구조와 미세 혈관계의 기능이 한꺼번에 복원된 영상을 출력한다. 예를 들어, 프로세서(112)는 인공물이 제거된 거시 혈관계 구조 영상(50)과 미세 혈관계 기능 영상(60)을 동시에 획득해 제공한다(S840).Further, the processor 112 outputs an image in which the structure of the macrovascular system and the function of the microvascular system are simultaneously restored by combining the image intensity information and the image phase information for which physical consistency is enforced. For example, the processor 112 simultaneously acquires and provides the macroscopic vascular system structure image 50 and the microvascular system function image 60 from which artifacts are removed (S840).

한편, 프로세서(112)는 앞서 설명한 개별의 처리 과정, 즉 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행하는 과정, 선택적으로 상세처리를 수행하는 과정, 인공물을 제거하는 과정 및 물리적 일관성을 강제해 결합하는 과정을 도 7에 나타낸 바와 같이 복수 회에 걸쳐서 반복적으로 수행할 수 있고, 반복적 수행에 따라 인공물이 제거된 거시 혈관계 구조 영상과 미세 혈관계 기능 영상을 동시에 획득할 수 있다. 이 경우에, 혈관계 조영제 동적 가중된 딥 어텐션 인공신경망 계층 및 인공물 제거를 위한 인공신경망 계층(3D U-Net layer)은 각각 복수 회에 걸친 처리 과정 중에 가중치 등의 매개변수를 공유할 수 있다.Meanwhile, the processor 112 assists the aforementioned individual processing processes, that is, a process of performing limited processing for each vessel scale, a process of selectively performing detailed processing, a process of removing artifacts, and a process of forcing and combining physical consistency. As shown in Fig. 7, it can be performed repeatedly over a plurality of times, and as a result of repeated execution, a macroscopic vascular system structure image and a microvascular system function image from which artifacts are removed can be simultaneously acquired. In this case, the deep attention artificial neural network layer with dynamic weighting of the vascular system contrast agent and the artificial neural network layer for artifact removal (3D U-Net layer) may each share parameters such as a weight during a plurality of processing processes.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 자기공명영상 데이터를 영상 강도 정보와 영상 위상 정보로 분리하여 영상 강도 정보에 대해 혈관계 다형성 모델을 기반으로 혈관계 적응형 영상처리를 수행한 후 인공물이 제거된 영상 위상 정보와 결합한다. 이로써, 단일 조영제 투입을 통한 조영증강 자기공명영상 데이터로부터 혈관계 다형성 모델에 기반하여 거시 혈관계의 구조와 미세 혈관계의 기능을 한꺼번에 복원할 수 있다.As described so far, according to an embodiment of the present invention, magnetic resonance image data is separated into image intensity information and image phase information, and vascular system adaptive image processing is performed on the image intensity information based on the vascular system polymorphism model. Combine the artifact-free image phase information. Accordingly, it is possible to simultaneously restore the structure of the macrovascular system and the function of the microvascular system based on the vascular system polymorphism model from the contrast-enhanced magnetic resonance image data through a single contrast agent injection.

아울러, 영상복원 과정에 관련된 파라미터를 전체 혈관계에 같은 신호제한 수준을 적용하지 않고 혈관계 다형성 모델에 기반하여 다르게 조정함으로써, 거시 혈관계 신호에서는 신호 강도가 큰 빠른 거리 혈관계 혈류의 변화 정보 및 크기를 정보의 손실 없이 추출하고, 미세 혈관계 신호에서는 잡음이 제거된 시간방향의 기저 벡터와 그에 따른 기능적 지도를 추출할 수 있다.In addition, by adjusting the parameters related to the image restoration process differently based on the vascular polymorphism model instead of applying the same signal limiting level to the entire vascular system, the macroscopic vascular signal can obtain information about changes in blood flow in the fast distance vascular system with high signal intensity and size of the information. It is extracted without loss, and the noise-removed basis vector in the time direction and the resulting functional map can be extracted from the microvascular system signal.

한편, 전술한 일 실시예에 따른 영상 복원 방법에 포함된 각각의 단계는, 이러한 단계를 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에서 구현될 수 있다.Meanwhile, each step included in the image restoration method according to the above-described embodiment may be implemented in a computer readable recording medium recording a computer program including instructions for performing these steps.

본 발명에 첨부된 각 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장된 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.Combinations of each step in each flowchart attached to the present invention may be performed by computer program instructions. Since these computer program instructions may be loaded into a processor of a general-purpose computer, a special-purpose computer, or other programmable data processing equipment, the instructions executed by the processor of the computer or other programmable data processing equipment function as described in each step of the flowchart. create a means to do them. These computer program instructions can also be stored on a computer usable or computer readable medium that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functions in a particular way, so that the computer usable or computer readable It is also possible that the instructions stored on the recording medium produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each step of the flowchart. The computer program instructions can also be loaded on a computer or other programmable data processing equipment, so that a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-executed process to generate computer or other programmable data processing equipment. Instructions for performing the processing equipment may also provide steps for executing the functions described at each step in the flowchart.

또한, 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Further, each step may represent a module, segment or portion of code that includes one or more executable instructions for executing the specified logical function(s). It should also be noted that in some alternative embodiments it is possible for the functions mentioned in the steps to occur out of order. For example, two steps shown in succession may in fact be performed substantially concurrently, or the steps may sometimes be performed in reverse order depending on the function in question.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential qualities of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 영상 복원 시스템
101: 감도 선형 연산자
110: 영상 복원 장치
111: 메모리
112: 프로세서
100: video restoration system
101: sensitivity linear operator
110: image restoration device
111: memory
112: processor

Claims (16)

영상 복원 장치에 의해 수행되는 영상 복원 방법에 있어서,
시공간 인코딩 영역에서 획득된 자기공명영상 데이터를 영상 강도(magnitude) 정보와 영상 위상(phase) 정보로 분리하는 단계와,
기 학습된 혈관계 다형성 모델을 기반으로 한 상기 영상 강도 정보에 대한 혈관계 적응형 영상처리를 통해 거시 혈관계 신호와 미세 혈관계 신호로 분리되는 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행하는 단계와,
상기 혈관 스케일 별 제한적 처리가 수행된 영상 강도 정보 중 미세 혈관계 신호에 대하여 선택적으로 상세처리를 수행하는 단계와,
상기 영상 위상 정보에 대하여 인공물을 제거하는 단계와,
상기 상세처리가 수행된 영상 강도 정보와 상기 인공물이 제거된 영상 위상 정보에 대하여 물리적 일관성을 강제해 결합하는 단계를 포함하는
영상 복원 방법.
In the image restoration method performed by the image restoration device,
Separating magnetic resonance image data acquired in the space-time encoding domain into image magnitude information and image phase information;
Performing limited processing for each blood vessel scale separated into a macrovascular system signal and a microvascular system signal through vascular system adaptive image processing on the image intensity information based on the previously learned vascular system polymorphism model;
selectively performing detailed processing on microvasculature signals among the image intensity information on which limited processing for each vessel scale has been performed;
removing artifacts from the image phase information;
Comprising the step of combining by forcing physical consistency with respect to the image intensity information on which the detailed processing has been performed and the image phase information from which the artifact has been removed
How to restore video.
제 1 항에 있어서,
상기 자기공명영상 데이터는, 단일 조영제 투입을 통한 단일 조영증강 데이터로부터 획득된 것인
영상 복원 방법.
According to claim 1,
The magnetic resonance image data is obtained from a single contrast enhancement data through a single contrast agent injection.
How to restore video.
제 2 항에 있어서,
상기 자기공명영상 데이터는 k-공간에서 언더샘플링된 데이터이고,
상기 자기공명영상 데이터가 상기 영상 강도 정보와 상기 영상 위상 정보로 분리되기 전에, 상기 k-공간에서 언더샘플링된 데이터와 k-공간의 전체 샘플링 데이터에서 추정된 코일 감도 맵이 감도 선형 연산자를 통해 전처리되는
영상 복원 방법.
According to claim 2,
The magnetic resonance image data is undersampled data in k-space,
Before the magnetic resonance image data is separated into the image intensity information and the image phase information, the coil sensitivity map estimated from the undersampled data in the k-space and the entire sampling data in the k-space is preprocessed through a sensitivity linear operator. felled
How to restore video.
제 1 항에 있어서,
상기 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행하는 단계는,
상기 거시 혈관계 신호는 신호제한(penalty) 수준을 낮추되 상기 미세 혈관계 신호는 신호제한 수준을 높이는
영상 복원 방법.
According to claim 1,
The step of performing the limited treatment for each vessel scale,
The macrovasculature signal lowers the penalty level, while the microvascular signal increases the penalty level.
How to restore video.
제 1 항에 있어서,
상기 선택적으로 상세처리를 수행하는 단계는,
상기 미세 혈관계 신호에 대하여 저차원 영상신호 표현을 통한 기능적 세분화를 하는
영상 복원 방법.
According to claim 1,
In the step of selectively performing detailed processing,
Functional segmentation through low-dimensional image signal expression for the microvascular system signal
How to restore video.
제 1 항에 있어서,
상기 시공간 인코딩 영역에서 획득된 자기공명영상 데이터는 k-공간에서 언더샘플링된 데이터이고,
상기 물리적 일관성을 강제해 결합하는 단계는,
상기 언더샘플링된 데이터와 상기 상세처리가 수행된 영상 강도 정보의 사이 및 상기 언더샘플링된 데이터와 상기 인공물이 제거된 영상 위상 정보의 사이의 간극을 줄이는 방향으로 상기 물리적 일관성을 강제하는
영상 복원 방법.
According to claim 1,
The magnetic resonance image data obtained in the space-time encoding domain is data undersampled in k-space,
The step of forcing and combining the physical consistency,
Forcing the physical consistency in the direction of reducing the gap between the undersampled data and the image intensity information on which the detailed processing is performed and between the undersampled data and the artifact-removed image phase information.
How to restore video.
제 1 항에 있어서,
상기 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행하는 단계, 상기 선택적으로 상세처리를 수행하는 단계, 상기 인공물을 제거하는 단계 및 상기 물리적 일관성을 강제해 결합하는 단계를 반복적으로 수행한 후, 반복적 수행에 따라 인공물이 제거된 거시 혈관계 구조 영상과 미세 혈관계 기능 영상을 동시에 획득하는
영상 복원 방법.
According to claim 1,
After repeatedly performing the limiting processing for each vessel scale, the selectively performing the detailed processing, the removing the artifact, and the forcibly combining the physical consistency, the artifact is changed. Simultaneous acquisition of removed macroscopic vascular system image and microvascular system function image
How to restore video.
하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리와,
상기 저장된 하나 이상의 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
시공간 인코딩 영역에서 획득된 자기공명영상 데이터를 영상 강도 정보와 영상 위상 정보로 분리하며, 기 학습된 혈관계 다형성 모델을 기반으로 한 상기 영상 강도 정보에 대한 혈관계 적응형 영상처리를 통해 거시 혈관계 신호와 미세 혈관계 신호로 분리되는 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행하고, 상기 혈관 스케일 별 제한적 처리가 수행된 영상 강도 정보 중 미세 혈관계 신호에 대하여 선택적으로 상세처리를 수행하며, 상기 영상 위상 정보에 대하여 인공물을 제거하고, 상기 상세처리가 수행된 영상 강도 정보와 상기 인공물이 제거된 영상 위상 정보에 대하여 물리적 일관성을 강제해 결합하는
영상 복원 장치.
a memory for storing one or more programs;
a processor for executing the stored one or more programs;
the processor,
The magnetic resonance image data obtained in the spatio-temporal encoding domain is separated into image intensity information and image phase information, and macrovascular signal and microvascular signal and microvascular signal are obtained through vascular system adaptive image processing for the image intensity information based on the previously learned vascular system polymorphism model. Limited processing is performed for each vessel scale separated into vascular system signals, selectively detailed processing is performed on microvascular system signals among the image intensity information on which the limited processing for each vessel scale has been performed, and artifacts are removed for the image phase information, Forcing and combining the image intensity information on which the detailed processing has been performed and the image phase information on which the artifact has been removed by forcing physical consistency
video restoration device.
제 8 항에 있어서,
상기 자기공명영상 데이터는, 단일 조영제 투입을 통한 단일 조영증강 데이터로부터 획득된 것인
영상 복원 장치.
According to claim 8,
The magnetic resonance image data is obtained from a single contrast enhancement data through a single contrast agent injection.
video restoration device.
제 9 항에 있어서,
상기 자기공명영상 데이터는 k-공간에서 언더샘플링된 데이터이고,
상기 k-공간에서 언더샘플링된 데이터와 k-공간의 전체 샘플링 데이터에서 추정된 코일 감도 맵이 감도 선형 연산자를 통해 전처리된 후 상기 프로세서에 제공되는
영상 복원 장치.
According to claim 9,
The magnetic resonance image data is undersampled data in k-space,
The coil sensitivity map estimated from the undersampled data in the k-space and the entire sampling data in the k-space is preprocessed through a sensitivity linear operator and then provided to the processor
video restoration device.
제 8 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 거시 혈관계 신호는 신호제한(penalty) 수준을 낮추되 상기 미세 혈관계 신호는 신호제한 수준을 높이는
영상 복원 장치.
According to claim 8,
the processor,
The macrovasculature signal lowers the penalty level, while the microvascular signal increases the penalty level.
video restoration device.
제 8 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 미세 혈관계 신호에 대하여 저차원 영상신호 표현을 통한 기능적 세분화를 하는
영상 복원 장치.
According to claim 8,
the processor,
Functional segmentation through low-dimensional image signal expression for the microvascular system signal
video restoration device.
제 8 항에 있어서,
상기 시공간 인코딩 영역에서 획득된 자기공명영상 데이터는 k-공간에서 언더샘플링된 데이터이고,
상기 프로세서는,
상기 언더샘플링된 데이터와 상기 상세처리가 수행된 영상 강도 정보의 사이 및 상기 언더샘플링된 데이터와 상기 인공물이 제거된 영상 위상 정보의 사이의 간극을 줄이는 방향으로 상기 물리적 일관성을 강제하는
영상 복원 장치.
According to claim 8,
The magnetic resonance image data obtained in the space-time encoding domain is data undersampled in k-space,
the processor,
Forcing the physical consistency in the direction of reducing the gap between the undersampled data and the image intensity information on which the detailed processing is performed and between the undersampled data and the artifact-removed image phase information.
video restoration device.
제 8 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행하는 것, 상기 선택적으로 상세처리를 수행하는 것, 상기 인공물을 제거하는 것 및 상기 물리적 일관성을 강제해 결합하는 것을 반복적으로 수행한 후, 반복적 수행에 따라 인공물이 제거된 거시 혈관계 구조 영상과 미세 혈관계 기능 영상을 동시에 획득하는
영상 복원 장치.
According to claim 8,
the processor,
After performing the limited processing for each vessel scale, selectively performing the detailed processing, removing the artifact, and forcibly combining the physical consistency, the artifact is removed according to the repetitive execution. Simultaneous acquisition of macro-vascular structure images and micro-vascular system function images
video restoration device.
컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서,
상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
시공간 인코딩 영역에서 획득된 자기공명영상 데이터를 영상 강도 정보와 영상 위상 정보로 분리하는 단계와, 기 학습된 혈관계 다형성 모델을 기반으로 한 상기 영상 강도 정보에 대한 혈관계 적응형 영상처리를 통해 거시 혈관계 신호와 미세 혈관계 신호로 분리되는 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행하는 단계와, 상기 혈관 스케일 별 제한적 처리가 수행된 영상 강도 정보 중 미세 혈관계 신호에 대하여 선택적으로 상세처리를 수행하는 단계와, 상기 영상 위상 정보에 대하여 인공물을 제거하는 단계와, 상기 상세처리가 수행된 영상 강도 정보와 상기 인공물이 제거된 영상 위상 정보에 대하여 물리적 일관성을 강제해 결합하는 단계를 포함하는 영상 복원 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
A computer-readable recording medium storing a computer program,
When the computer program is executed by a processor,
Separating magnetic resonance image data acquired in the spatio-temporal encoding domain into image intensity information and image phase information, and macrovascular signal through vasculature-adaptive image processing for the image intensity information based on a pre-learned vasculature polymorphism model performing limited processing for each vessel scale separated into the microvascular system signal, selectively performing detailed processing on the microvascular system signal among the image intensity information on which the limited processing for each vessel scale has been performed, and the image phase information Forcing the processor to perform an image restoration method comprising the step of removing artifacts for , and combining the image intensity information on which the detailed processing has been performed and the image phase information from which the artifacts have been removed by forcing physical consistency. A computer-readable recording medium containing instructions for
컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서,
상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
시공간 인코딩 영역에서 획득된 자기공명영상 데이터를 영상 강도 정보와 영상 위상 정보로 분리하는 단계와, 기 학습된 혈관계 다형성 모델을 기반으로 한 상기 영상 강도 정보에 대한 혈관계 적응형 영상처리를 통해 거시 혈관계 신호와 미세 혈관계 신호로 분리되는 혈관 스케일 별로 제한적 처리를 수행하는 단계와, 상기 혈관 스케일 별 제한적 처리가 수행된 영상 강도 정보 중 미세 혈관계 신호에 대하여 선택적으로 상세처리를 수행하는 단계와, 상기 영상 위상 정보에 대하여 인공물을 제거하는 단계와, 상기 상세처리가 수행된 영상 강도 정보와 상기 인공물이 제거된 영상 위상 정보에 대하여 물리적 일관성을 강제해 결합하는 단계를 포함하는 영상 복원 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
As a computer program stored on a computer-readable recording medium,
When the computer program is executed by a processor,
Separating magnetic resonance image data acquired in the spatio-temporal encoding domain into image intensity information and image phase information, and macrovascular signal through vasculature-adaptive image processing for the image intensity information based on a pre-learned vasculature polymorphism model performing limited processing for each vessel scale separated into the microvascular system signal, selectively performing detailed processing on the microvascular system signal among the image intensity information on which the limited processing for each vessel scale has been performed, and the image phase information Forcing the processor to perform an image restoration method comprising the step of removing artifacts for , and combining the image intensity information on which the detailed processing has been performed and the image phase information from which the artifacts have been removed by forcing physical consistency. A computer program containing instructions for
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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