WO2014175558A1 - 심근 생존능 분석 방법 및 장치 - Google Patents

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WO2014175558A1
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viability
analyzing
myocardium
monochromatic
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장혁재
경욱 민제임스
심학준
장영걸
조익성
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연세대학교 산학협력단
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    • A61B5/026—Measuring blood flow

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for analyzing myocardial viability. More specifically, the present invention relates to a myocardial viability analysis method and apparatus that can accurately analyze the myocardial viability by solving fine contrast enhancement problem and flux hardening phenomenon using a computed tomography.
  • the present invention relates to Korean Patent Application Nos. 10-2013-0045414 and 10-2013-0045417, filed April 23, 2013, and Korean Patent Application No. 10-2013-0045423, filed April 24, 2013. Claiming benefit, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
  • Myocardium myocardium
  • Myocardium is a muscle involved in the contraction and relaxation of the heart is an essential element for the blood supply throughout the body, analyzing the survival of this myocardium is a very important factor in determining the treatment method have.
  • Delayed augmentation imaging is currently the most widely used criterion for evaluating myocardial viability.
  • the delayed augmentation image uses infarcted myocardium in which the inflow and outflow of blood flow are slower than those of normal myocardium.
  • FIG. 1 an energy distribution diagram of x-ray photons coming out of a CT tube in a CT is disclosed.
  • the tube voltage kVp (kilovoltage peak) is the maximum value of the energy of the x-ray photons emitted from the tube. That is, a tube voltage of 80 kVp means that the maximum photon energy from the tube is 80 keV.
  • the solid line shows an example of the energy distribution diagram of photons at 80 kVp
  • the dotted line is 100 kVp
  • the one-dot chain is 120 kVp
  • the two-dot chain is 140 kVp.
  • CT has the advantage of better spatial resolution than MR, it has been pointed out that the low contrast resolution of CT makes it difficult to distinguish weak contrast-enhanced signals with delay enhancement.
  • infarcted myocardium had a slower blood flow compared to normal myocardium, and there was also a study of survival analysis using delayed augmentation and early circulating perfusion images.
  • early circulating perfusion images had limitations such as normal myocardial but infarcted low myocardium. Referring to FIG. 2, the portion indicated by the black arrow is a low shade portion caused by the infarcted myocardium, but the portion indicated by the white arrow corresponds to an artificial low shade portion caused by the flux hardening phenomenon.
  • iodine In general, iodine (Iodine) is used as a CT contrast agent, iodine shows a low build-up with a high permeability is lower the higher the voltage, the higher the permeability. On the other hand, the lower the voltage, the more quantum noise becomes, so the noise in the image is higher, and the higher the voltage, the quantum noise is reduced and less noise in the image.
  • 3 illustrates an example of an image illustrating a difference of an image according to voltage when iodine is used as a CT contrast agent.
  • the basic principle of CT using X-rays is that the extent to which X-rays are attenuated as they pass through the material varies from material to material. This is called a linear attenuation coefficient, which is a Hounsfield Unit (HU), and also depends on the energy of photons that make up x-rays. At present, the energy of photons from the CT tube has a polychromatic distribution, which is a fundamental cause of beam hardening.
  • HU Hounsfield Unit
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2011-0024600 discloses a method for interpreting a breast tissue CT image using a dual energy principle.
  • An object of the present invention is to analyze the images taken using dual energy CT to analyze the viability of myocardium more precisely. More specifically, an object of the present invention is to solve the problem of fine contrast enhancement of delayed augmentation image and the problem of flux hardening of the initial circulating perfusion image.
  • Myocardial viability analysis method for achieving the above object is to obtain a delayed augmented image of the myocardium using a dual energy CT (Computed Tomography) within the predetermined range Converting and generating a plurality of monochromatic delay-enhanced images according to voltage values. Extracting a representative monochromatic delay-enhanced image having the highest contrast to noise ratio (CNR) value among the plurality of monochromatic delay-enhanced images; Analyzing the viability of the myocardium by analyzing the monochrome delayed augmented image.
  • CT Computed Tomography
  • the preset range may be 40 keV to 140 keV.
  • the converting and generating the delayed augmented image into a plurality of monochrome delayed augmented images according to voltage values within a preset range may include a plurality of monochromatic colors for the delayed augmented image at intervals of 1 keV within a range of 40 keV to 140 keV.
  • the delay augmented image may be generated.
  • the myocardial viability analysis apparatus for achieving the above object by using a dual-energy CT (Computed Tomography), the image acquisition unit for obtaining the delayed augmented image of the myocardium, the delayed augmented image Monochromatic image generation unit converting and generating a plurality of monochromatic delay augmented images according to voltage values within a preset range. Among the plurality of monochromatic delay augmented images, a representative monochromatic delay augmented image having the highest contrast to noise ratio (CNR) value is generated. And a viability evaluation unit for analyzing the viability of the myocardium by analyzing the image selection unit for extracting the representative monochromatic delayed augmented image.
  • CNR contrast to noise ratio
  • the preset range may be 40 keV to 140 keV.
  • the monochromatic image generator may generate a plurality of monochromatic delay augmented images of the delay augmented image at intervals of 1 keV within a range of 40 keV to 140 keV.
  • Myocardial viability analysis method for achieving the above object is a step of acquiring the initial circulating perfusion image of the myocardium by using CT (Computed Tomography), the delay-enhanced image of the myocardium And acquiring the delayed augmented image and the initial circulating perfusion image to analyze the viability of the myocardium.
  • CT Computerputed Tomography
  • the method may further include generating a substraction image of the myocardium based on a difference between a Hounsfield Unit (HU) value of the delayed augmented image and the HU value of the initial circulating perfusion image.
  • HU Hounsfield Unit
  • the difference image may be analyzed to analyze the viability of the myocardium.
  • the analyzing of the viability of the myocardium may be determined as a myocardial infarction for the position where the HU value exceeds a predetermined threshold in the difference image.
  • myocardial viability analysis apparatus for achieving the above object is an image acquisition unit for obtaining a delayed augmented image and initial circulating perfusion image of the myocardium using the CT (Computed Tomography) and the delay And a viability evaluation unit for analyzing the viability of the myocardium by comprehensively analyzing the augmented image and the initial circulating perfusion image.
  • the difference image generator may further include generating a difference image of the myocardium based on a difference between a hounsfield unit (HU) value of the delayed augmented image and the HU value of the initial circulating perfusion image.
  • the viability evaluation unit may analyze the difference image to analyze the viability of the myocardium.
  • the viability evaluation unit may determine a myocardial infarction in the position where the HU value exceeds a predetermined threshold in the difference image.
  • Myocardial viability analysis method for achieving the above object is to obtain an initial circulating perfusion image of the myocardium using dual energy CT (Computed Tomography) Generating and transforming the delayed augmented image into a monochromatic delayed augmented image and using the dual energy CT. And analyzing the perfusion image and the monochromatic delay-enhanced image to analyze the viability of the myocardium.
  • dual energy CT Computed Tomography
  • the analyzing of the myocardial viability may be analyzed by using the difference between the Hounsfield Unit (HU) value of the monochromatic delayed enhancement image and the HU value of the monochromatic initial circulating perfusion image.
  • HU Hounsfield Unit
  • the method may further include generating a substraction image of the myocardium based on a difference between a Hounsfield Unit (HU) value of the monochrome delay enhancement image and an HU value of the monochrome initial circulating perfusion image.
  • HU Hounsfield Unit
  • the difference image may be analyzed to analyze the viability of the myocardium.
  • the analyzing of the viability of the myocardium may be determined as a myocardial infarction for the position where the HU value exceeds a predetermined threshold in the difference image.
  • converting the initial cyclic perfusion image into the monochromatic initial cyclic perfusion image and converting the delay augmented image into a monochromatic delay enhanced image may include a CNR (Contrast) in a plurality of monochromatic images formed according to voltage. to a monochrome initial cyclic perfusion image and the monochrome delay augmented image.
  • CNR Contrast
  • myocardial viability analysis apparatus for achieving the above object is an image obtained by using the dual energy CT (Computed Tomography) to acquire the initial circulating perfusion image of the myocardium and the delayed augmentation image of the myocardium Acquisition unit Monochromatic image generating unit for generating and generating the initial cyclic perfusion image into a monochromatic initial cyclic perfusion image, and converts and generates the delay-enhanced image into a monochromatic (Monochromatic) delay-enhanced image, and the monochrome initial circulating perfusion image and the And a viability evaluation unit analyzing the delayed augmented image to analyze the viability of the myocardium.
  • CT Computer Tomography
  • the viability evaluation unit may analyze the viability of the myocardium by using the difference between the Hounsfield Unit (HU) value of the monochromatic delay enhanced image and the HU value of the monochromatic initial circulating perfusion image.
  • HU Hounsfield Unit
  • the method may further include a difference image generation unit configured to generate a substraction image of the myocardium based on a difference between a hounsfield unit (HU) value of the monochrome delay enhancement image and a HU value of the monochrome initial circulating perfusion image.
  • the viability evaluation unit may analyze the difference image to analyze the viability of the myocardium.
  • the viability evaluation unit may determine a myocardial infarction in the position where the HU value exceeds a predetermined threshold in the difference image.
  • the monochromatic image generating unit converts and generates a monochromatic image having a highest Contrast to Noise Ratio (CNR) value to the monochromatic initial cyclic perfusion image and the monochromatic delay augmented image in a plurality of monochromatic images formed according to voltage.
  • CNR Contrast to Noise Ratio
  • the viability of the myocardium may be analyzed by analyzing the image photographed using CT more precisely. More specifically, according to the present invention, by analyzing the viability by using the difference between the initial cyclic perfusion image and the delay-enhanced image of the virtual monochromatic, fine contrast enhancement problem of the delay-enhanced image and flux hardening phenomenon of the initial circulating perfusion image Can be solved.
  • the present invention can provide a technique for analyzing the myocardial viability that can analyze the monochromatic delay-enhanced image having an optimal contrast to noise ratio (CNR) value, thereby minimizing false diagnosis due to noise.
  • CNR contrast to noise ratio
  • the present invention has the effect that can perform the necessary procedure while preventing additional intervention.
  • the present invention has the effect of contributing to the improvement of the quality of medical services in terms of the maximum therapeutic effect with minimal invasion.
  • 1 is an energy distribution diagram of x-ray photons coming out of a CT tube in CT.
  • 3 is an image for explaining a CT image in which the transmission force varies depending on the voltage.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a myocardial viability analysis method according to an embodiment of the present invention.
  • 5 and 6 are images for comparing and explaining a virtual monochrome image obtained by using a single energy image and a dual energy CT.
  • 7 and 8 are other images for comparing and explaining a virtual monochrome image obtained by using a single energy image and a dual energy CT.
  • CNR contrast to noise ratio
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an apparatus for analyzing myocardial viability according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining a myocardial viability analysis method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is an example of a delay augmented image according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating an apparatus for analyzing myocardial viability according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a flowchart for explaining a myocardial viability analysis method according to another embodiment of the present invention.
  • 16 and 17 are images for explaining and comparing a virtual monochrome image acquired by using a single energy image and a dual energy CT.
  • 18 and 19 are other images for comparing and explaining a virtual monochrome image obtained by using a single energy image and a dual energy CT.
  • CNR contrast to noise ratio
  • 21 is an example of a monochrome initial circulating perfusion image.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating an apparatus for analyzing myocardial viability according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a myocardial viability analysis method according to an embodiment of the present invention.
  • a dual augmented energy CT (DECT; Duel Energy Computed Tomography) is used to obtain a delayed augmented image of the myocardium (S110).
  • DECT Duel Energy Computed Tomography
  • the delay augmented image acquired in operation S110 is converted into a plurality of monochromatic delay augmented images according to voltage values within a preset range.
  • GSI Gemstone Spectral Imaging
  • GSI computed tomography
  • kV switching and Gemstone detectors can be used to acquire monochrome images.
  • FIG. 5 illustrates a virtual monochrome CT image in which a CT image photographed with a single energy is transformed and generated by using a dual energy CT.
  • a beam hardening problem occurs at a portion indicated by an arrow due to the multi-color energy distribution of x-ray photons.
  • the image of FIG. 6 is formed in a single color, the beam hardening problem is overcome and the image quality is improved compared to the image of FIG. 5.
  • FIG. 7 a CT image photographed using a single energy 80 keV is illustrated in FIG. 7, and a virtual monochrome CT image transformed and generated using a dual energy CT is illustrated in FIG. 8. Comparing the displayed inside, it can be seen that the beam hardening problem is overcome compared to the image of FIG. 7 because the image of FIG. 8 is formed in a single color. That is, the shadow of the image of FIG. 8 is smoother than that of FIG. 7.
  • the preset range may be 40 keV to 140 keV, and in particular, a plurality of monochromatic delay enhanced images may be generated for the delay enhanced image at intervals of 1 keV. That is, a total of 101 monochromatic delay-enhanced images may be generated for each voltage value in the range of 40 keV to 140 keV.
  • a representative monochrome delay enhancement image having the highest Contrast to Noise Ratio (CNR) value is extracted from the plurality of monochrome delay enhancement images generated in step S120 (S130).
  • CNR Contrast to Noise Ratio
  • the monochromatic delay enhanced image is generated in a graph ranging from 40 keV to 140 keV. Since the highest CNR is formed at 68 keV, the monochromatic delay enhanced image of 68 keV is selected as the representative monochromatic delay enhanced image. can do.
  • the infarction of the myocardium may be determined based on the Hounsfield Unit (HU) value of the representative monochrome delayed augmented image.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an apparatus for analyzing myocardial viability according to an embodiment of the present invention.
  • the myocardial viability analysis apparatus 10 may include an image acquisition unit 11, a monochrome image generation unit 12, an image selection unit 13, and a viability evaluation unit 14. It is configured to include.
  • the image acquisition unit 11 acquires a delayed augmented image of the myocardium using dual energy CT (Computed Tomography).
  • the monochrome image generator 12 converts and generates a delayed augmented image into a plurality of monochromatic delayed augmented images according to voltage values within a preset range.
  • the preset range may be 40 keV to 140 keV.
  • the monochrome image generator 12 may generate a plurality of monochrome delayed augmented images of the delayed augmented image at intervals of 1 keV within a range of 40 keV to 140 keV.
  • the image selector 13 extracts a representative monochrome delay enhancement image having the highest contrast to noise ratio (CNR) value among the plurality of monochrome delay enhancement images.
  • CNR contrast to noise ratio
  • the viability evaluation unit 14 analyzes the representative monochromatic delayed augmented image to analyze the viability of the myocardium.
  • 11 is a flowchart for explaining a myocardial viability analysis method according to another embodiment of the present invention.
  • 12 is an example of an initial circulating perfusion image according to another embodiment of the present invention.
  • 13 is an example of a delay augmented image according to an embodiment of the present invention.
  • an initial circulating perfusion image of the myocardium is obtained using computed tomography (S210).
  • S210 computed tomography
  • FIG. 12 an example of an initial circulating perfusion image is shown.
  • the portion indicated by the black arrow is infarcted by the myocardial myocardium, and shows a low shade compared to the normal myocardium due to the influx of the myocardium.
  • a CT is used to acquire a delayed augmented image of the myocardium.
  • FIG. 3 an example of a delay augmented image is illustrated. 13 shows a high-enhancement of the myocardial myocardial myocardial myocardial infarction of the myocardium, which is slower than the normal myocardium.
  • a substraction image of the myocardium is generated based on the difference between the Hounsfield Unit (HU) value of the delayed augmented image and the HU value of the initial circulating perfusion image (S230).
  • HU Hounsfield Unit
  • S230 initial circulating perfusion image
  • infarcted myocardium shows higher shading than normal myocardium in delayed augmented imaging
  • infarcted myocardium shows low shading in comparison with normal myocardium.
  • the difference between the infarcted myocardium and the normal myocardium can be made more pronounced to overcome the limitation of low contrast enhancement.
  • the delayed augmented image and the initial circulating perfusion image are comprehensively analyzed to analyze the viability of the myocardium (S240). More specifically, in step S240, the myocardial viability may be analyzed by analyzing the difference image generated in step S230, and may be determined as a myocardial infarction at a position where the HU value exceeds a predetermined threshold in the difference image.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating an apparatus for analyzing myocardial viability according to another embodiment of the present invention.
  • the myocardial viability analysis apparatus 20 includes an image acquisition unit 21, a difference image generation unit 22, and a viability evaluation unit 23.
  • the image acquisition unit 21 acquires a delayed augmented image and initial circulating perfusion image of the myocardium by using CT (Computed Tomography).
  • the difference image generator 22 is a substraction image of the myocardium based on the difference between the Hounsfield Unit (HU) value of the delay-enhanced image acquired by the image acquirer 21 and the HU value of the initial circulating perfusion image.
  • the viability evaluation unit 23 analyzes the myocardial viability by comprehensively analyzing the delayed enhancement image and the initial circulating perfusion image.
  • the viability evaluation unit 23 may analyze the difference image generated by the difference image generation unit 22 to analyze the viability of the myocardium. In this case, the viability evaluation unit 23 may determine a myocardial infarction at a position where the HU value exceeds a preset threshold in the difference image.
  • FIG. 15 is a flowchart for explaining a myocardial viability analysis method according to another embodiment of the present invention.
  • an initial circulating perfusion image of the myocardium is obtained by using a dual energy CT (DECT) (S310).
  • DECT dual energy CT
  • the initial circulating perfusion image acquired in step S310 is transformed into a monochromatic initial cyclic perfusion image and generated (S320).
  • S320 monochromatic initial cyclic perfusion image and generated.
  • GSI Gemstone Spectral Imaging
  • GSI computed tomography
  • kV switching and Gemstone detectors can be used to acquire monochrome images.
  • FIG. 16 illustrates a virtual monochromatic CT image obtained by transforming a CT image photographed with a single energy using dual energy CT.
  • a beam hardening problem occurs at a portion indicated by an arrow due to the multi-color energy distribution of x-ray photons.
  • the image of FIG. 17 is formed in a single color, the beam hardening problem is overcome and the image quality is improved as compared to the image of FIG. 16.
  • FIG. 18 a CT image photographed using a single energy 80 keV is illustrated in FIG. 18, and a virtual monochrome CT image transformed and generated using a dual energy CT is illustrated in FIG. 19. Comparing the displayed inside, it can be seen that the beam hardening problem is overcome compared to the image of FIG. 18 because the image of FIG. 19 is formed in a single color. That is, the shadow of the image of FIG. 19 is smoother than that of FIG. 18.
  • a plurality of monochromatic initial cyclic perfusion images corresponding to respective voltage values may be generated. For example, a total of 101 monochromatic initial cyclic perfusion images may be generated for each voltage value in the range of 40 keV to 140 keV.
  • the monochrome initial cyclic perfusion image having the highest Contrast to Noise Ratio (CNR) value among the plurality of monochrome initial cyclic perfusion images may be selected as the representative monochrome initial cyclic perfusion image.
  • a representative monochromatic initial circulating perfusion image may be used in the subsequent evaluation of viability through the steps S350 and S360. Through this, the precision of the viability evaluation can be further increased. Referring to FIG. 20, the monochromatic image is generated in the range of 40 keV to 140 keV in a graph. Since the highest CNR is formed at 68 keV, the monochromatic image of 68 keV may be selected as the representative image.
  • FIG. 21 shows an example of a monochromatic initial circulating perfusion image of the myocardium.
  • the portion indicated by the black arrow in FIG. 10 is a myocardial myocardial myocardial infarction compared to the normal myocardium, and shows a low shadow (Hypo-enhancement) compared to the normal myocardium.
  • a delayed augmented image of the myocardium is obtained using dual energy CT (DECT).
  • step S340 GE Healthcare's Gemstone Spectral Imaging (GSI) computed tomography (CT) equipment may be used to acquire a monochrome image.
  • GSI Gemstone Spectral Imaging
  • CT computed tomography
  • a plurality of monochromatic delay augmented images corresponding to respective voltage values may be generated. For example, a total of 101 monochromatic delay-enhanced images may be generated for each voltage value in the range of 40 keV to 140 keV.
  • the monochrome initial cyclic perfusion image having the highest Contrast to Noise Ratio (CNR) value among the plurality of monochrome delay enhancement images may be selected as the representative monochrome delay enhancement image.
  • the representative monochromatic delay-enhanced image may be used in the subsequent evaluation of viability through the steps S350 and S360. Through this, the precision of the viability evaluation can be further increased.
  • FIG. 22 an example of a monochrome delay enhancement image is illustrated.
  • the portion indicated by the black arrow is a myocardial myocardial infarction, which shows a high-enhancement compared to the normal myocardium due to a slow outflow compared to the normal myocardium.
  • Substraction images of the myocardium are generated based on the difference between the Hounsfield Unit (HU) value of the monochromatic delay enhanced image and the HU value of the monochromatic initial circulating perfusion image (S350).
  • HU Hounsfield Unit
  • S350 monochromatic initial circulating perfusion image
  • the difference in enhancement between the infarcted myocardium and the normal myocardium can be made more pronounced to overcome the limitation of low contrast enhancement.
  • the viability of the myocardium may be analyzed by using a difference between the Hounsfield Unit (HU) value of the monochromatic delay enhanced image and the HU value of the monochromatic initial circulating perfusion image.
  • the myocardial viability may be analyzed by analyzing the difference image generated in operation S350. More specifically, in the difference image, the myocardial infarction may be determined at a position where the HU value exceeds a predetermined threshold.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating an apparatus for analyzing myocardial viability according to another embodiment of the present invention.
  • the apparatus for analyzing myocardial viability 30 includes an image acquisition unit 31, a monochrome image generation unit 32, and a viability evaluation unit 34.
  • the myocardial viability analysis apparatus 30 may further comprise a difference image generating unit 33.
  • the image acquisition unit 31 acquires an initial circulating perfusion image of the myocardium and a delayed augmentation image of the myocardium by using dual energy CT.
  • the monochrome image generator 32 converts and generates an initial cyclic perfusion image into a monochromatic initial cyclic perfusion image, and converts and generates a delay-enhanced image into a monochromatic delay-enhanced image.
  • the monochrome image generator 32 converts the monochrome image having the highest contrast to noise ratio (CNR) value into the monochrome initial circular perfusion image and the monochrome delay enhancement image in the monochrome image formed in plural in accordance with voltage. Can be generated.
  • CNR contrast to noise ratio
  • the difference image generator 33 generates a substraction image of the myocardium based on the difference between the Hounsfield Unit (HU) value of the monochrome delay enhancement image and the HU value of the monochrome initial circulating perfusion image.
  • HU Hounsfield Unit
  • the viability evaluation unit 34 analyzes the monochromatic initial circulating perfusion image and the delayed augmented image to analyze the viability of the myocardium.
  • the viability evaluation unit 34 may analyze the viability of the myocardium by using the difference between the Hounsfield Unit (HU) value of the monochromatic delayed augmentation image and the HU value of the monochromatic initial circulating perfusion image.
  • HU Hounsfield Unit
  • the viability evaluation unit 34 may analyze the difference image generated by the difference image generation unit 33 to analyze the viability of the myocardium. In this case, the viability evaluation unit 34 may determine a myocardial infarction at a position where the HU value exceeds a preset threshold in the difference image.
  • the method and apparatus for evaluating myocardial viability according to the present invention are not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments may be modified in various ways. All or part may be optionally combined.

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Abstract

미세한 조영 증가 문제 및 선속 경화 현상을 해결하여 정밀하게 심근의 생존능을 분석할 수 있는 심근 생존능 분석 기술이 개시된다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 심근 생존능 분석 방법은 이중 에너지 CT(Computed Tomography)를 이용하여, 심근의 초기 순환 관류 영상을 획득하는 단계 초기 순환 관류 영상을 단색(Monochromatic) 초기 순환 관류 영상으로 변환하는 단계 이중 에너지 CT를 이용하여, 심근의 지연 증강 영상을 획득하는 단계 지연 증강 영상을 단색(Monochromatic) 지연 증강 영상으로 변환하는 단계 및 단색 초기 순환 관류 영상 및 단색 지연 증강 영상을 분석하여 심근의 생존능을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

심근 생존능 분석 방법 및 장치
본 발명은 심근 생존능 분석 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 컴퓨터 단층촬영을 이용하여 미세한 조영 증가 문제 및 선속 경화 현상을 해결하여 정밀하게 심근의 생존능을 분석할 수 있는 심근 생존능 분석 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 2013년 4월 23일 출원된 한국특허출원 제 10-2013-0045414호 및 제10-2013-0045417호와 2013년 4월 24일 출원된 한국특허출원 제10-2013-0045423호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
현대인들의 식습관이 서구화 되면서 심혈관에 관련된 질병이 많이 증가하였고, 이에 따라 최근 심혈관 질병 치료에 대하여 많은 연구가 활발히 진행되고 있다. 심근(myocardium)은 심장의 수축과 이완에 관여하는 근육으로 몸 전체에의 혈액 공급을 위해 필수적인 요소라고 할 수 있으며, 이러한 심근의 생존능을 분석하는 것이 치료 방법을 결정하는 데 매우 중요한 요소로 작용되고 있다. 현재 지연 증강 영상이 심근의 생존능 평가에 가장 널리 쓰이고 있는 판단 기준이다. 이러한, 지연 증강 영상은 경색된 심근이 정상 심근에 비하여 혈류의 유입과 유출이 모두 느린 성질을 이용한 것이다.
최근 컴퓨터 단층 촬영(CT; Computed Tomography) 기술이 급속도로 발전함에 따라, 지속적으로 움직이는 심장을 짧은 시간 내에 영상화 하는 것이 가능해 졌고, 이러한 심장 CT(Cardiac CT)를 이용하여, 자기공명(MR Magnetic Resonance) 촬영을 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 도 1을 참조하면, CT에서 CT 튜브에서 나오는 x-선 광자의 에너지 분포도가 개시된다. CT에서 관전압 kVp(kilovoltage peak)는 튜브에서 방출되는 x선 광자의 에너지의 최대값을 의미한다. 즉, 관전압 80 kVp는 튜브에서 나오는 최대 광자 에너지가 80 keV라는 것이다. 도 1에서, 실선은 80 kVp에서, 점선은 100 kVp, 일점 쇄선은 120 kVp, 이점 쇄선은 140 kVp에서의 광자의 에너지 분포도의 일 예를 도시한 것이다.
하지만 CT의 기술적 한계로 인하여 대체할 수 있다는 가능성만 제시되고 임상에서는 거의 쓰이지 않고 있는 실정이다. CT가 MR보다 공간 분해능이 뛰어나다는 장점이 있지만 CT의 낮은 대조도 분해능으로 인하여 지연 증강된 미약한 조영제 신호를 구별하기 힘들다는 점이 단점으로 지적되었다.
또한, 경색된 심근은 정상 심근에 비해 혈류의 유입도 늦다는 점을 이용하여 지연 증강 영상과 초기 순환 관류영상을 사용한 생존능 분석 연구도 있었다. 하지만 초기 순환 관류 영상을 획득하는 데 있어서 CT의 선속 경화 현상(Beam hardening effect)때문에 정상 심근이지만 경색된 심근처럼 저음영으로 나오는 한계를 보였다. 도 2를 참조하면, 검은색 화살표로 표시된 부분은 경색된 심근으로 생긴 저음영 부분이지만, 하얀색 화살표로 표시된 부분은 선속 경화 현상으로 생긴 인공적인 저음영 부분에 해당한다. 그리고, 일반적으로 요오드(Iodine)를 CT 조영제로 사용하는데, 요오드는 전압이 낮을수록 투과력이 낮아 높은 증강을 보이며 전압이 높을수록 투과력이 높아 낮은 증강을 보인다. 반면, 전압이 낮을수록 양자 노이즈가 심해져 영상에서의 잡음이 심하며, 전압이 높을수록 양자 노이즈는 감소해 영상에서의 잡음이 덜하다. 도 3에는 CT 조영제로 요오드가 사용되었을 때, 전압에 따른 영상의 차이를 도시한 영상의 예가 도시되어 있다.
X-선을 이용한 CT의 기본 원리는 X-선이 물질을 통과할 때 감약되는 정도가 물질에 따라 다르다는 것이다. 이를 선형감약계수(linear attenuation coefficient)라고 하며, 그 단위는 HU(Hounsfield Unit)이고, x-선을 이루는 광자(photon)의 에너지에도 의존한다. 현재 CT의 Tube에서 나오는 광자의 에너지는 다색(Polychromatic) 분포를 가지며, 이것은 빔하드닝 현상의 근본적인 원인이 된다.
관련하여, 한국공개특허 제10-2011-0024600호는 "이중 에너지 원리를 이용한 유방조직 CT 영상 해석방법"을 개시한다.
본 발명의 목적은 이중 에너지 CT를 이용하여 촬영된 영상을 분석하여 보다 정밀하게 심근의 생존능을 분석하는 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 지연 증강 영상의 미세한 조영 증강 문제 및 초기 순환 관류 영상의 선속 경화 현상 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 심근 생존능 분석 방법은 이중 에너지 CT(Computed Tomography)를 이용하여, 상기 심근의 지연 증강 영상을 획득하는 단계 상기 지연 증강 영상을 기 설정된 범위 내의 전압 값들에 따른 복수개의 단색(Monochromatic) 지연 증강 영상으로 변환 생성하는 단계 상기 복수개의 단색 지연 증강 영상 중, CNR(Contrast to Noise Ratio) 값이 가장 높은 대표 단색 지연 증강 영상을 추출하는 단계 및 상기 대표 단색 지연 증강 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 기 설정된 범위는 40 keV 내지 140 keV일 수 있다.
또한, 상기 지연 증강 영상을 기 설정된 범위 내의 전압 값들에 따른 복수개의 단색 지연 증강 영상으로 변환 생성하는 단계는, 40 keV 내지 140 keV 범위 내에서, 1 keV 간격으로 상기 지연 증강 영상에 대한 복수개의 단색 지연 증강 영상을 생성할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 심근 생존능 분석 장치는 이중 에너지 CT(Computed Tomography)를 이용하여, 상기 심근의 지연 증강 영상을 획득하는 영상 획득부 상기 지연 증강 영상을 기 설정된 범위 내의 전압 값들에 따른 복수개의 단색(Monochromatic) 지연 증강 영상으로 변환 생성하는 단색 영상 생성부 상기 복수개의 단색 지연 증강 영상 중, CNR(Contrast to Noise Ratio) 값이 가장 높은 대표 단색 지연 증강 영상을 추출하는 영상 선택부 및 상기 대표 단색 지연 증강 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석하는 생존능 평가부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 기 설정된 범위는 40 keV 내지 140 keV일 수 있다.
또한, 단색 영상 생성부는, 40 keV 내지 140 keV 범위 내에서, 1 keV 간격으로 상기 지연 증강 영상에 대한 복수개의 단색 지연 증강 영상을 생성할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 방법은 CT(Computed Tomography)를 이용하여, 심근의 초기 순환 관류 영상을 획득하는 단계 CT를 이용하여, 상기 심근의 지연 증강 영상을 획득하는 단계 및 상기 지연 증강 영상 및 상기 초기 순환 관류 영상을 종합 분석하여 심근의 생존능을 분석하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 상기 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 기초로 상기 심근에 대한 차 영상(Substraction image)을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 심근의 생존능을 분석하는 단계는, 상기 차 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석할 수 있다.
이 때, 상기 심근의 생존능을 분석하는 단계는, 상기 차 영상에서 HU 값이 기 설정된 임계치를 넘는 위치에 대하여 심근 경색으로 판단할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 장치는 CT(Computed Tomography)를 이용하여, 심근의 지연 증강 영상 및 초기 순환 관류 영상을 획득하는 영상 획득부 및 상기 지연 증강 영상 및 상기 초기 순환 관류 영상을 종합 분석하여 심근의 생존능을 분석하는 생존능 평가부를 포함한다.
이 때, 상기 지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 상기 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 기초로 상기 심근에 대한 차 영상(Substraction image)을 생성하는 차 영상 생성부를 더 포함하고, 상기 생존능 평가부는, 상기 차 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석할 수 있다.
이 때, 상기 생존능 평가부는, 상기 차 영상에서 HU 값이 기 설정된 임계치를 넘는 위치에 대하여 심근 경색으로 판단할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 방법은 이중 에너지 CT(Computed Tomography)를 이용하여, 심근의 초기 순환 관류 영상을 획득하는 단계 상기 초기 순환 관류 영상을 단색(Monochromatic) 초기 순환 관류 영상으로 변환 생성하는 단계 이중 에너지 CT를 이용하여, 상기 심근의 지연 증강 영상을 획득하는 단계 상기 지연 증강 영상을 단색(Monochromatic) 지연 증강 영상으로 변환 생성하는 단계 및 상기 단색 초기 순환 관류 영상 및 상기 단색 지연 증강 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 심근의 생존능을 분석하는 단계는, 상기 단색 지연 증강 영상의HU(Hounsfield Unit) 값과 상기 단색 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 이용하여 상기 심근의 생존능을 분석할 수 있다.
이 때, 상기 단색 지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 상기 단색 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 기초로 상기 심근에 대한 차 영상(Substraction image)을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 심근의 생존능을 분석하는 단계는, 상기 차 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석할 수 있다.
이 때, 상기 심근의 생존능을 분석하는 단계는, 상기 차 영상에서 HU 값이 기 설정된 임계치를 넘는 위치에 대하여 심근 경색으로 판단할 수 있다.
이 때, 상기 초기 순환 관류 영상을 상기 단색 초기 순환 관류 영상으로 변환하는 단계 및 상기 지연 증강 영상을 단색 지연 증강 영상으로 변환하는 단계 각각은, 전압에 따라 복수개 형성되는 단색 영상에 있어서, CNR(Contrast to Noise Ratio) 값이 가장 높은 단색 영상을 상기 단색 초기 순환 관류 영상 및 상기 단색 지연 증강 영상으로 변환할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 장치는 이중 에너지 CT(Computed Tomography)를 이용하여 심근의 초기 순환 관류 영상 및 상기 심근의 지연 증강 영상을 획득하는 영상 획득부 상기 초기 순환 관류 영상을 단색(Monochromatic) 초기 순환 관류 영상으로 변환 생성하고, 상기 지연 증강 영상을 단색(Monochromatic) 지연 증강 영상으로 변환 생성하는 단색 영상 생성부 및 상기 단색 초기 순환 관류 영상 및 상기 지연 증강 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석하는 생존능 평가부를 포함한다.
이 때, 상기 생존능 평가부는, 상기 단색 지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 상기 단색 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 이용하여 상기 심근의 생존능을 분석할 수 있다.
이 때, 상기 단색 지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 상기 단색 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 기초로 상기 심근에 대한 차 영상(Substraction image)을 생성하는 차 영상 생성부를 더 포함하고, 상기 생존능 평가부는, 상기 차 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석할 수 있다.
이 때, 상기 생존능 평가부는, 상기 차 영상에서 HU 값이 기 설정된 임계치를 넘는 위치에 대하여 심근 경색으로 판단할 수 있다.
이 때, 상기 단색 영상 생성부는, 전압에 따라 복수개 형성되는 단색 영상에 있어서, CNR(Contrast to Noise Ratio) 값이 가장 높은 단색 영상을 상기 단색 초기 순환 관류 영상 및 상기 단색 지연 증강 영상으로 변환 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 보다 정밀하게 CT를 이용하여 촬영된 영상을 분석하여 심근의 생존능을 분석할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따르면, 가상 단색의 초기 순환 관류 영상 및 지연 증강 영상의 차 영상을 이용하여, 생존능을 분석하여, 지연 증강 영상의 미세한 조영 증강 문제 및 초기 순환 관류 영상의 선속 경화 현상 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, CT의 뛰어난 공간 분해능을 이용하여 심근의 생존능을 정확히 판단하여 진단의 정확성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 최적의 CNR(Contrast to Noise Ratio) 값을 갖는 단색 지연 증강 영상을 분석하여, 노이즈에 의한 오진단을 최소화할 수 있는 심근의 생존능 분석 기술을 제공할 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 추가 중재 시술을 방지하면서도 꼭 필요한 시술은 시행할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 최소의 침습으로 최대의 치료 효과라는 관점에서도 의료 서비스의 질적 향상에 이바지하는 효과를 갖는다.
도 1은 CT에서 CT 튜브에서 나오는 x-선 광자의 에너지 분포도이다.
도 2는 선속 경화 현상 때문에 생기는 인공적인 저음영 부분을 설명하기 위한 영상이다.
도 3은 전압에 따라 투과력이 달라지는 CT 영상을 설명하기 위한 영상이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 심근 생존능 분석 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 5 및 도 6은 단일 에너지 영상과 이중 에너지 CT를 활용하여 획득한 가상의 단색 영상을 비교 설명하기 위한 영상이다.
도 7 및 도 8은 단일 에너지 영상과 이중 에너지 CT를 활용하여 획득한 가상의 단색 영상을 비교 설명하기 위한 다른 영상이다.
도 9는 최적의 CNR(Contrast to Noise Ratio)을 갖는 단색 영상을 선택하는 기술을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 심근 생존능 분석 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초기 순환 관류 영상의 일 예이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지연 증강 영상의 일 예이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 16 및 도 17은 단일 에너지 영상과 이중 에너지 CT를 활용하여 획득한 가상의 단색 영상을 비교 설명하기 위한 영상이다.
도 18 및 도 19은 단일 에너지 영상과 이중 에너지 CT를 활용하여 획득한 가상의 단색 영상을 비교 설명하기 위한 다른 영상이다.
도 20은 최적의 CNR(Contrast to Noise Ratio)을 갖는 단색 영상을 선택하는 기술을 설명하기 위한 그래프이다.
도 21은 단색 초기 순환 관류 영상의 일 예이다.
도 22은 단색 지연 증강 영상의 일 예이다.
도 23는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 생존능 분석 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 심근 생존능 분석 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 심근 생존능 분석 방법은 먼저, 이중 에너지 CT(DECT; Duel Energy Computed Tomography)를 이용하여, 상기 심근의 지연 증강 영상을 획득한다(S110).
그리고, S110 단계에서 획득한 지연 증강 영상을 기 설정된 범위 내의 전압 값들에 따른 복수개의 단색(Monochromatic) 지연 증강 영상으로 변환 생성한다(S120). 이 때, 단색의 영상을 획득하기 위하여 고속 관전압 스위칭(rapid kV switching) 기법과 Gemstone이라는 디텍터를 사용하는 이중 에너지 컴퓨터 단층촬영기인 GE Healthcare의 GSI(Gemstone Spectral Imaging) CT(computed tomography) 장비가 사용될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 도 5는 단일 에너지로 촬영한 CT 영상을, 이중 에너지 CT를 활용하여 변환 생성한 가상의 단색 CT 영상이 개시된다. 도 5의 영상은 x-선 광자의 다색의 에너지 분포 때문에 화살표가 지칭하는 부분에 빔하드닝 문제가 발생하였다. 하지만, 도 6의 영상은 단색으로 형성되기 때문에 도 5의 영상에 비하여 빔하드닝 문제를 극복하고, 영상의 질이 향상된 것을 볼 수 있다.
그리고, 도 7 및 도 8을 참조하면, 도 7에는 단일 에너지 80keV로 촬영한 CT 영상이, 도 8에는 이중 에너지 CT를 활용하여 변환 생성한 가상의 단색 CT 영상이 개시된다. 표시된 내측을 비교하면, 도 8의 영상은 단색으로 형성되기 때문에 도 7의 영상에 비하여 빔하드닝 문제가 극복된 것을 볼 수 있다. 즉, 도 7에 비하여 도 8의 영상의 음영이 보다 부드럽게 처리된 것을 볼 수 있다.
또한 S120 단계에서, 기 설정된 범위는 40 keV 내지 140 keV일 수 있으며, 특히 이의 범위에서 1 keV 간격으로 상기 지연 증강 영상에 대한 복수개의 단색 지연 증강 영상을 생성할 수 있다. 즉, 40 keV 내지 140 keV 범위에서 각 전압 수치마다 총 101개의 단색 지연 증강 영상을 생성할 수 있다.
이 후, S120 단계에서 생성한 복수개의 단색 지연 증강 영상 중, CNR(Contrast to Noise Ratio) 값이 가장 높은 대표 단색 지연 증강 영상을 추출한다(S130). 이를 통하여, 생존능 평가의 정밀도를 보다 높일 수 있다. 도 9를 참조하면, 40 keV 내지 140 keV 범위에서 단색 지연 증강 영상이 생성된 것을 그래프로 도시하였으며, 68 keV에서 가장 높은 CNR이 형성되므로, 68keV의 단색 지연 증강 영상을 대표 단색 지연 증강 영상으로 선정할 수 있다.
그리고, S120 단계에서 추출 및 선택된 대표 단색 지연 증강 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석한다(S140). 이 때, 대표 단색 지연 증강 영상의 영상의HU(Hounsfield Unit) 값에 기초하여 심근의 경색을 판별할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 생존능 분석 장치의 구성 및 동작에 대하여 설명하도록 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 심근 생존능 분석 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 심근 생존능 분석 장치(10)는 영상 획득부(11), 단색 영상 생성부(12), 영상 선택부(13) 및 생존능 평가부(14)를 포함하여 구성된다.
영상 획득부(11)는 이중 에너지 CT(Computed Tomography)를 이용하여 심근의 지연 증강 영상을 획득한다.
단색 영상 생성부(12)는 지연 증강 영상을 기 설정된 범위 내의 전압 값들에 따른 복수개의 단색(Monochromatic) 지연 증강 영상으로 변환 생성한다. 이 때, 상기 기 설정된 범위는 40 keV 내지 140 keV일 수 있다. 또한, 단색 영상 생성부(12)는 40 keV 내지140 keV 범위 내에서, 1 keV 간격으로 상기 지연 증강 영상에 대한 복수개의 단색 지연 증강 영상을 생성할 수 있다.
영상 선택부(13)는 복수개의 단색 지연 증강 영상 중, CNR(Contrast to Noise Ratio) 값이 가장 높은 대표 단색 지연 증강 영상을 추출한다.
생존능 평가부(14)는 대표 단색 지연 증강 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석한다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생존능 분석 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다. 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초기 순환 관류 영상의 일 예이다. 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 지연 증강 영상의 일 예이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 방법은 먼저, CT(Computed Tomography)를 이용하여, 심근의 초기 순환 관류 영상을 획득한다(S210). 도 12를 참조하면 초기 순환 관류 영상의 일 예가 도시되어 있다. 도 12에서 검은색 화살표로 표시된 부분이 경색된 심근으로 정상 심근에 비하여 유입이 늦음으로 정상 심근에 비하여 저음영(Hypo-enhancement)을 보이고 있다.
그리고, CT를 이용하여, 상기 심근의 지연 증강 영상을 획득한다(S220). 도 3을 참조하면, 지연 증강 영상의 일 예가 도시되어 있다. 도 13에서 검은색 화살표로 표시된 부분이 경색된 심근으로 정상 심근에 비하여 유출이 늦음으로 정상 심근에 비하여 고음영(Hyper-enhancement)을 보이고 있다.
지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 기초로 상기 심근에 대한 차 영상(Substraction image)을 생성한다(S230). 도 2에서, 지연 증강 영상의 고음영이라고 하기에는 미세한 조영 증강으로 판별이 어려워, 경색된 심근의 정확한 위치와 크기를 추출하기 어렵다. 이의 문제점을 해결하기 위하여, 지연 증강 영상에서는 경색된 심근이 정상 심근에 비해 고음영을 보이고 있고, 초기 순환 관류 영상에서는 경색된 심근이 정상 심근에 비해 저음영을 보이는 특징을 이용한다. 즉, 지연 증강 영상과 초기 순환 관류 영상의 차 영상을 구하여, 경색된 심근과 정상 심근간의 증강 차이를 더욱 두드러지게 하여 낮은 조영 증강의 한계를 극복할 수 있다.
이 후, 지연 증강 영상 및 초기 순환 관류 영상을 종합 분석하여 심근의 생존능을 분석한다(S240). 보다 구체적으로, S240 단계에서는, S230 단계에서 생성된 차 영상을 분석하여 심근의 생존능을 분석할 수 있으며, 차 영상에서 HU 값이 기 설정된 임계치를 넘는 위치에 대하여 심근 경색으로 판단할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생존능 분석 장치의 구성 및 동작에 대하여 설명하도록 한다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 장치(20)는 영상 획득부(21), 차 영상 생성부(22), 및 생존능 평가부(23)를 포함하여 구성된다.
영상 획득부(21)는 CT(Computed Tomography)를 이용하여, 심근의 지연 증강 영상 및 초기 순환 관류 영상을 획득한다.
차 영상 생성부(22)는 영상 획득부(21)에서 획득한 지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 기초로 상기 심근에 대한 차 영상(Substraction image)을 생성한다.
생존능 평가부(23)는 지연 증강 영상 및 초기 순환 관류 영상을 종합 분석하여 심근의 생존능을 분석한다. 이러한, 생존능 평가부(23)는 차 영상 생성부(22)에서 생성된 차 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석할 수 있다. 이 때, 생존능 평가부(23)는 차 영상에서 HU 값이 기 설정된 임계치를 넘는 위치에 대하여 심근 경색으로 판단할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 생존능 분석 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 방법은 먼저, 이중 에너지 CT(DECT; Dual Energy CT)를 이용하여 심근의 초기 순환 관류 영상을 획득한다(S310).
이 후, S310 단계에서 획득한 초기 순환 관류 영상을 단색(Monochromatic) 초기 순환 관류 영상으로 변환 생성한다(S320). 이 때, 단색의 영상을 획득하기 위하여 고속 관전압 스위칭(rapid kV switching) 기법과 Gemstone이라는 디텍터를 사용하는 이중 에너지 컴퓨터 단층촬영기인 GE Healthcare의 GSI(Gemstone Spectral Imaging) CT(computed tomography) 장비가 사용될 수 있다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 도 16은 단일 에너지로 촬영한 CT 영상을, 이중 에너지 CT를 활용하여 변환 생성한 가상의 단색 CT 영상이 개시된다. 도 16의 영상은 x-선 광자의 다색의 에너지 분포 때문에 화살표가 지칭하는 부분에 빔하드닝 문제가 발생하였다. 하지만, 도 17의 영상은 단색으로 형성되기 때문에 도 16의 영상에 비하여 빔하드닝 문제를 극복하고, 영상의 질이 향상된 것을 볼 수 있다.
그리고, 도 18 및 도 19를 참조하면, 도 18에는 단일 에너지80keV로 촬영한 CT 영상이, 도 19에는 이중 에너지 CT를 활용하여 변환 생성한 가상의 단색 CT 영상이 개시된다. 표시된 내측을 비교하면, 도 19의 영상은 단색으로 형성되기 때문에 도 18의 영상에 비하여 빔하드닝 문제가 극복된 것을 볼 수 있다. 즉, 도 18에 비하여 도 19의 영상의 음영이 보다 부드럽게 처리된 것을 볼 수 있다.
그리고, 측정 장비의 기 설정된 전압 범위 내에서, 각 전압 수치에 대응하는 복수개의 단색 초기 순환 관류 영상을 생성할 수 있다. 일 예로 단색 초기 순환 관류 영상을 40 keV 내지 140 keV 범위에서 각 전압 수치마다 총 101개 생성할 수 있다. 그리고, 복수개의 단색 초기 순환 관류 영상 중 CNR(Contrast to Noise Ratio) 값이 가장 높은 단색 초기 순환 관류 영상을 대표 단색 초기 순환 관류 영상으로 선정할 수 있다. 또한, 이후의 S350 단계 및 S360 단계를 통한 생존능 평가에서 대표 단색 초기 순환 관류 영상을 활용할 수 있다. 이를 통하여, 생존능 평가의 정밀도를 보다 높일 수 있다. 도 20을 참조하면, 40 keV 내지 140 keV 범위에서 단색 영상이 생성된 것을 그래프로 도시하였으며, 68 keV에서 가장 높은 CNR이 형성되므로, 68keV의 단색 영상을 대표 영상으로 선정할 수 있다.
도 21에는 심근의 단색 초기 순환 관류 영상의 일 예가 도시되어 있다. 도 10에서 검은색 화살표로 표시된 부분이 경색된 심근으로 정상 심근에 비하여 유입이 늦음으로 정상 심근에 비하여 저음영(Hypo-enhancement)을 보이고 있다.
그리고, 이중 에너지 CT(DECT)를 이용하여 상기 심근의 지연 증강 영상을 획득한다(S330).
이 후, S330 단계에서 획득한 지연 증강 영상을 단색(Monochromatic) 지연 증강 영상으로 변환 생성한다(S340). 이 때 S340 단계에서는, 단색의 영상을 획득하기 위하여 GE Healthcare의 GSI(Gemstone Spectral Imaging) CT(computed tomography) 장비가 사용될 수 있다.
그리고, 측정 장비의 기 설정된 전압 범위 내에서, 각 전압 수치에 대응하는 복수개의 단색 지연 증강 영상을 생성할 수 있다. 일 예로 단색 지연 증강 영상을 40 keV 내지 140 keV 범위에서 각 전압 수치마다 총 101개 생성할 수 있다. 그리고, 복수개의 단색 지연 증강 영상 중 CNR(Contrast to Noise Ratio) 값이 가장 높은 단색 초기 순환 관류 영상을 대표 단색 지연 증강 영상으로 선정할 수 있다. 또한, 이후의 S350 단계 및 S360 단계를 통한 생존능 평가에서 대표 단색 지연 증강 영상을 활용할 수 있다. 이를 통하여, 생존능 평가의 정밀도를 보다 높일 수 있다.
도 22를 참조하면, 단색 지연 증강 영상의 일 예가 도시되어 있다. 도 22에서 검은색 화살표로 표시된 부분이 경색된 심근으로 정상 심근에 비하여 유출이 늦음으로 정상 심근에 비하여 고음영(Hyper-enhancement)을 보이고 있다.
그리고, 단색 지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 상기 단색 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 기초로 상기 심근에 대한 차 영상(Substraction image)을 생성한다(S350). 도 22에서, 단색 지연 증강 영상의 고음영이라고 하기에는 미세한 조영 증강으로 판별이 어려워, 경색된 심근의 정확한 위치와 크기를 추출하기 어렵다. 이의 문제점을 해결하기 위하여, 단색 지연 증강 영상에서는 경색된 심근이 정상 심근에 비해 고음영을 보이고 있고, 단색 초기 순환 관류 영상에서는 경색된 심근이 정상 심근에 비해 저음영을 보이는 특징을 이용한다. 즉, 단색 지연 증강 영상과 단색 초기 순환 관류 영상의 차 영상을 구하여, 경색된 심근과 정상 심근간의 증강 차이를 더욱 두드러지게 하여 낮은 조영 증강의 한계를 극복할 수 있다.
그리고, 단색 초기 순환 관류 영상 및 단색 지연 증강 영상을 분석하여 심근의 생존능을 분석한다(S360). 이 때, 상기 단색 지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 상기 단색 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 이용하여 상기 심근의 생존능을 분석할 수 있다. 그리고, S360 단계에서는 S350 단계에서 생성된 차 영상을 분석하여 심근의 생존능을 분석할 수 있으며, 보다 구체적으로 차영상에서 HU 값이 기 설정된 임계치를 넘는 위치에 대하여 심근 경색으로 판단할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 생존능 분석 장치의 구성 및 동작에 대하여 설명하도록 한다.
도 23는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 23을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 장치(30)는 영상 획득부(31), 단색 영상 생성부(32), 및 생존능 평가부(34)를 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 심근 생존능 분석 장치(30)는 차 영상 생성부(33)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
영상 획득부(31)는 이중 에너지 CT(Computed Tomography)를 이용하여 심근의 초기 순환 관류 영상 및 상기 심근의 지연 증강 영상을 획득한다.
단색 영상 생성부(32)는 초기 순환 관류 영상을 단색(Monochromatic) 초기 순환 관류 영상으로 변환 생성하고, 지연 증강 영상을 단색(Monochromatic) 지연 증강 영상으로 변환 생성한다. 이 때, 단색 영상 생성부(32)는 전압에 따라 복수개 형성되는 단색 영상에 있어서, CNR(Contrast to Noise Ratio) 값이 가장 높은 단색 영상을 상기 단색 초기 순환 관류 영상 및 상기 단색 지연 증강 영상으로 변환 생성할 수 있다.
차 영상 생성부(33)는 단색 지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 단색 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 기초로 상기 심근에 대한 차 영상(Substraction image)을 생성한다.
생존능 평가부(34)는 단색 초기 순환 관류 영상 및 지연 증강 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석한다. 그리고, 생존능 평가부(34)는 단색 지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 단색 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 이용하여 상기 심근의 생존능을 분석할 수 있다.
또한, 생존능 평가부(34)는 차 영상 생성부(33)에서 생성된 차 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석할 수 있다. 이 때, 생존능 평가부(34)는 차 영상에서 HU 값이 기 설정된 임계치를 넘는 위치에 대하여 심근 경색으로 판단할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 심근 생존능 평가 방법 및 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (20)

  1. CT(Computed Tomography)를 이용하여, 지연 증강 영상을 획득하는 단계 및
    상기 지연 증강을 종합 분석하여 심근의 생존능을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 지연 증강 영상을 획득하는 단계는, 이중 에너지 CT(Computed Tomography)를 이용하여, 지연 증강 영상을 획득하고,
    상기 심근의 생존능을 분석하는 단계 이전에,
    상기 지연 증강 영상을 기 설정된 범위 내의 전압 값들에 따른 복수개의 단색(Monochromatic) 지연 증강 영상으로 변환 생성하는 단계 및
    상기 복수개의 단색 지연 증강 영상 중, CNR(Contrast to Noise Ratio) 값이 가장 높은 대표 단색 지연 증강 영상을 추출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 심근의 생존능을 분석하는 단계는, 상기 대표 단색 지연 증강 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 기 설정된 범위는 40 keV 내지 140 keV인 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 지연 증강 영상을 기 설정된 범위 내의 전압 값들에 따른 복수개의 단색 지연 증강 영상으로 변환 생성하는 단계는,
    40 keV 내지 140 keV 범위 내에서, 1 keV 간격으로 상기 지연 증강 영상에 대한 복수개의 단색 지연 증강 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 CT를 이용하여, 상기 심근의 초기 순환 관류 영상을 획득하는 단계 및
    상기 지연 증강 영상 및 상기 초기 순환 관류 영상을 종합 분석하여 심근의 생존능을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 심근의 생존능을 분석하는 단계는, 상기 차 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 심근의 생존능을 분석하는 단계는,
    상기 차 영상에서 HU 값이 기 설정된 임계치를 넘는 위치에 대하여 심근 경색으로 판단하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 지연 증강 영상을 획득하는 단계는, 이중 에너지 CT(Computed Tomography)를 이용하여 지연 증강 영상을 획득하고,
    상기 심근의 생존능을 분석하는 단계 이전에,
    이중 에너지 CT(Computed Tomography)를 이용하여, 심근의 초기 순환 관류 영상을 획득하는 단계
    상기 초기 순환 관류 영상을 단색(Monochromatic) 초기 순환 관류 영상으로 변환 생성하는 단계
    이중 에너지 CT를 이용하여, 상기 심근의 지연 증강 영상을 획득하는 단계 및
    상기 지연 증강 영상을 단색(Monochromatic) 지연 증강 영상으로 변환 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 심근의 생존능을 분석하는 단계는, 상기 단색 초기 순환 관류 영상 및 상기 단색 지연 증강 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 심근의 생존능을 분석하는 단계는,
    상기 단색 지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 상기 단색 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 이용하여 상기 심근의 생존능을 분석하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 단색 지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 상기 단색 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 기초로 상기 심근에 대한 차 영상(Substraction image)을 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 심근의 생존능을 분석하는 단계는, 상기 차 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 심근의 생존능을 분석하는 단계는,
    상기 차 영상에서 HU 값이 기 설정된 임계치를 넘는 위치에 대하여 심근 경색으로 판단하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 초기 순환 관류 영상을 상기 단색 초기 순환 관류 영상으로 변환하는 단계 및 상기 지연 증강 영상을 단색 지연 증강 영상으로 변환하는 단계 각각은,
    전압에 따라 복수개 형성되는 단색 영상에 있어서, CNR(Contrast to Noise Ratio) 값이 가장 높은 단색 영상을 상기 단색 초기 순환 관류 영상 및 상기 단색 지연 증강 영상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 방법.
  13. CT(Computed Tomography)를 이용하여, 지연 증강 영상을 획득하는 영상 획득부 및
    상기 지연 증강을 종합 분석하여 심근의 생존능을 분석하는 생존능 평가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 영상 획득부는, 이중 에너지 CT(Computed Tomography)를 이용하여, 상기 심근의 지연 증강 영상을 획득하는 것을 특징으로 하며,
    상기 지연 증강 영상을 기 설정된 범위 내의 전압 값들에 따른 복수개의 단색(Monochromatic) 지연 증강 영상으로 변환 생성하는 단색 영상 생성부 및
    상기 복수개의 단색 지연 증강 영상 중, CNR(Contrast to Noise Ratio) 값이 가장 높은 대표 단색 지연 증강 영상을 추출하는 영상 선택부를 더 포함하고,
    상기 생존능 평가부는, 상기 대표 단색 지연 증강 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 영상 획득부는, CT를 이용하여 초기 순환 관류 영상을 더 획득하고,
    상기 생존능 평가부는, 상기 지연 증강 영상 및 상기 초기 순환 관류 영상을 종합 분석하여 심근의 생존능을 분석하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 상기 초기 순환 관류 영상의 HU 값의차이를 기초로 상기 심근에 대한 차 영상(Substraction image)을 생성하는 차 영상 생성부를 더 포함하고,
    상기 생존능 평가부는, 상기 차 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 생존능 평가부는,
    상기 차 영상에서 HU 값이 기 설정된 임계치를 넘는 위치에 대하여 심근 경색으로 판단하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 장치.
  18. 청구항 13에 있어서
    상기 영상 획득부는, 이중 에너지 CT(Computed Tomography)를 이용하여, 상기 심근의 지연 증강 영상 및 초기 순환 관류 영상을 획득하는 것을 특징으로 하며,
    상기 초기 순환 관류 영상을 단색(Monochromatic) 초기 순환 관류 영상으로 변환 생성하고, 상기 지연 증강 영상을 단색(Monochromatic) 지연 증강 영상으로 변환 생성하는 단색 영상 생성부를 더 포함하고,
    상기 생존능 평가부는, 상기 단색 초기 순환 관류 영상 및 상기 지연 증강 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 생존능 평가부는,
    상기 단색 지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 상기 단색 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 이용하여 상기 심근의 생존능을 분석하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 장치.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 단색 지연 증강 영상의 HU(Hounsfield Unit) 값과 상기 단색 초기 순환 관류 영상의 HU 값의 차이를 기초로 상기 심근에 대한 차 영상(Substraction image)을 생성하는 차 영상 생성부를 더 포함하고,
    상기 생존능 평가부는, 상기 차 영상을 분석하여 상기 심근의 생존능을 분석하는 것을 특징으로 하는 심근 생존능 분석 장치.
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