KR101294983B1 - Apparatus for electronic colon cleansing to minimize artifacts on three material intersections in virtual colonoscopy - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자적 장세척 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 전자적 장세척 장치를 이용한 전자적 장세척 방법에 있어서, CT 기법에 의해 3차원 볼륨데이터를 획득하는 단계와, 상기 볼륨데이터로부터 대장 내부에 대한 공기 영역과 조영된 물질의 영역을 분할하는 단계와, 상기 대장 내부의 개별 복셀에 대하여 상기 공기와 상기 조영된 물질의 구성 비율, 상기 공기와 대장 내벽의 구성 비율, 그리고 상기 대장 내벽과 상기 조영된 물질의 구성 비율을 각각 연산하는 단계와, 상기 연산된 각각의 구성 비율을 이용하여 상기 공기, 상기 조영된 물질, 상기 대장 내벽의 상대적 구성 비율을 연산하는 단계, 및 상기 상대적 구성 비율을 이용하여 상기 복셀의 밝기값을 설정하여 전자적 장세척을 수행하는 단계를 포함하는 전자적 장세척 방법을 제공한다.
상기 전자적 장세척 방법 및 장치에 따르면, 컴퓨터 단층촬영을 이용한 가상 대장내시경에서 공기와 조영된 물질, 공기와 대장 내벽, 그리고 대장 내벽과 조영된 물질의 구성 비율을 각각 이용하여 각 복셀의 밝기값을 재구성함에 따라 세 물질의 교차 부위에 대한 잡음을 최소화할 수 있고 진단의 정확성 및 효율성을 높일 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to an electronic long cleaning method and apparatus. According to the present invention, in an electronic long cleaning method using an electronic long cleaning device, acquiring three-dimensional volume data by a CT technique, and dividing an air region for the inside of the large intestine from the volume data and a region of the imaged material. Calculating the composition ratio of the air and the contrasted material, the composition ratio of the air and the colon inner wall, and the composition ratio of the colon inner wall and the contrasted material, respectively, for the individual voxels inside the colon; Calculating the relative composition ratio of the air, the contrasted material, and the large intestine wall using the calculated respective composition ratios, and setting the brightness value of the voxel using the relative composition ratios. It provides an electronic long cleaning method comprising the step of performing.
According to the electronic long cleaning method and apparatus, the brightness value of each voxel is determined by using the composition ratio of air and contrast material, air and colon colon wall, and colon colon wall and contrast material in virtual colonoscopy using computed tomography. The reconstruction has the advantage of minimizing noise at the intersection of the three materials and increasing the accuracy and efficiency of the diagnosis.
Description
본 발명은 가상 대장내시경에서 세 물질 교차 부위의 잡음을 최소화하는 전자적 장세척 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 컴퓨터 단층촬영을 이용한 가상 대장내시경에서 전자적 장세척의 효율을 증대시킬 수 있는 가상 대장내시경에서 세 물질 교차 부위의 잡음을 최소화하는 전자적 장세척 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic intestinal device for minimizing noise of three material cross-sections in a virtual colonoscopy, and more particularly, a virtual colonoscopy that can increase the efficiency of electronic intestinal cleaning in a virtual colonoscopy using computed tomography. The present invention relates to an electronic long cleaning device that minimizes noise at three material intersections.
대장암은 여러 가지 암 가운데 발병빈도가 높고 치료가 용이하지 않은 대표적인 질병이다. 대장암은 미국의 경우 암 관련 사망 원인의 두 번째이며, 우리나라의 경우에도 식생활의 서구화에 따라 암 관련 사망 원인의 네 번째에 해당될 정도이다. 따라서, 대장암은 현대인의 건강에 큰 영향을 미치는 질병으로 볼 수 있다.Colorectal cancer is one of many cancers with a high incidence and inability to treat. Colorectal cancer is the second leading cause of cancer-related deaths in the United States, and in Korea, it is the fourth leading cause of cancer-related deaths due to westernization of diet. Therefore, colon cancer can be seen as a disease that greatly affects the health of modern people.
대장암의 치유에 있어 가장 중요한 관건은 효율적인 진단을 통해 조기에 대장의 종양을 발견하는 것이다. 대장암의 조기 발견을 위해서 최근 정기적인 검진이 증가하고 있다. 검진 방법으로는 광학 내시경이 많이 이용된다. 광학 내시경은 광학 탐침을 직장을 통해 대장 내부로 삽입하여 탐침 끝에 부착된 소형 카메라를 조정하여 대장의 내부 표면을 관찰하고 진단하는 방법이다. 이 방법은 탐사 과정에서 카메라 조정이 어려워 고도의 숙련도를 필요로 할 뿐 아니라 오랜 시간이 소요된다. 또한 이러한 침습적인 방법은 환자가 검사 전에 긴 시간의 사전 준비 작업이 필요하고, 장세척과 같은 불편함을 감수해야 하며, 감염과 출혈 등의 부작용이 따른다.The most important factor in the treatment of colorectal cancer is to detect colon tumors early through efficient diagnosis. In order to detect colon cancer early, regular check-ups have recently increased. Optical endoscopes are widely used as a screening method. An optical endoscope is a method of inserting an optical probe into the colon through the rectum to adjust the small camera attached to the tip of the probe to observe and diagnose the internal surface of the colon. This method is difficult to adjust the camera during the exploration process, not only requires a high level of skill, but also takes a long time. In addition, this invasive method requires a long time of preparatory work before the test, bear the inconvenience of intestinal lavage, and side effects such as infection and bleeding.
이러한 단점을 보완하기 위해 CT(Computed Tomography)에서 얻어진 인체의 단면 영상 데이터를 컴퓨터로 처리하는 새로운 진단 방법인 가상 대장내시경(virtual colonoscopy) 기술이 세계적으로 연구 및 개발되고 있다. 가상 대장내시경은 단층 촬영된 영상을 3차원적으로 재구성하는 과정에서 각 내장 기관과 내용물을 개별적으로 분리하여 형상 추적이 가능하므로, 대장 내부의 내용물을 물리적으로 세척해 낼 필요가 없으며, 따라서 환자에게 거부감과 고통을 유발하는 약 복용을 이용한 장세척과 같은 사전 준비 작업이 불필요하다. 또한, 검진 과정에서 광학 탐침을 삽입할 필요가 없으므로 환자에게 전혀 고통을 주지 않는다. 그리고, CT 영상 데이터만 준비되면, 언제든지 빠르고, 정확하고, 세밀한 검사가 가능하다는 장점이 있다. 더욱이, 기존의 광학 내시경은 카메라의 진행 방향으로만 검사가 가능하지만, 가상 대장내시경에서는 카메라의 위치와 방향 조절이 자유로워 진단의 효율성을 높여준다.To cope with these drawbacks, virtual colonoscopy technology, a new diagnostic method that processes computer cross-sectional image data obtained from computed tomography (CT) with a computer, is being researched and developed worldwide. Virtual colonoscopy separates each visceral organ and its contents separately in the process of three-dimensional reconstruction of the tomography image, so that it is not necessary to physically clean the contents of the large intestine. You don't need to do any preliminary preparation, such as rinsing with medications that cause discomfort and pain. In addition, there is no need to insert an optical probe during the examination, so there is no pain for the patient. In addition, if only CT image data is prepared, there is an advantage that a fast, accurate and detailed inspection can be performed at any time. Moreover, the conventional optical endoscope can be inspected only in the direction of the camera, but in the virtual colonoscope, the position and orientation of the camera can be freely adjusted to increase the efficiency of diagnosis.
가상 대장내시경의 목적은 암이나 암이 될 가능성이 있는 용종의 검출이다. 용종이란 대장 내벽에 작게 솟은 조직의 일부로 5mm이상의 크기를 보이면 가상 대장내시경 시에 제거해야 한다. 가상 대장내시경에서 용종 검출율은 대장 내부의 잔변이 깨끗하게 비워졌는지에 의해 크게 영향을 받는다. 그 이유는 대장 내벽에 붙어 있는 잔변의 경우 용종으로 오인되는 경우가 있기 때문이다. 이러한 가상 대장내시경을 이용한 용종 검출의 방법에 관해서는 특허공개 제10-2010-0059489호 등에 개시되어 있다.The purpose of a virtual colonoscopy is to detect cancer or polyps that may become cancerous. A polyp is a part of a small tissue that rises on the inner wall of the colon and should be removed at the time of virtual colonoscopy. The detection rate of polyps in the virtual colonoscopy is greatly influenced by whether the residues inside the colon are cleared. The reason is that the residue on the inner wall of the colon may be mistaken for polyps. The method of polyp detection using such a virtual colonoscope is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-2010-0059489.
용종 검출율을 높이기 위하여 CT 영상에 필수적인 전처리 단계로서 잔변이 조영된 부분을 제거하는 전자적 장세척(Electronic Colon Cleansing)을 수행하게 된다. 이때, CT 영상의 partial volume 효과로 인하여 특히 공기와 대장 내벽, 그리고 조영된 물질이 서로 만나는 부위에 대하여 잡음이 심하게 발생하여 영상 의학과 의사의 판독 정확성을 저하시키는 원인이 되고 있다.In order to increase the polyp detection rate, an electronic colon cleansing is performed to remove the residual areas as a pretreatment step necessary for CT imaging. At this time, due to the partial volume effect of the CT image, noise is generated especially at the area where the air, the colon lining, and the contrasting material meet each other, which causes the reading accuracy of the radiologist to the doctor.
본 발명은, 컴퓨터 단층촬영을 이용한 가상 대장내시경에서 공기와 조영된 물질 및 대장 내벽을 포함하는 세 물질의 교차 부위에 대한 잡음을 최소화함에 따라 진단의 정확성 및 효율성을 높일 수 있는 가상 대장내시경에서 세 물질 교차 부위의 잡음을 최소화하는 전자적 장세척 장치를 제공하는데 목적이 있다The present invention, in the virtual colonoscopy using a computed tomography to minimize the noise at the intersection of the three materials, including the air and the contrast material and the colon lining wall in the virtual colonoscopy that can increase the accuracy and efficiency of diagnosis It is an object to provide an electronic long cleaning device that minimizes noise at material cross-sections.
본 발명은, 전자적 장세척 장치를 이용한 전자적 장세척 방법에 있어서, CT 기법에 의해 3차원 볼륨데이터를 획득하는 단계와, 상기 볼륨데이터로부터 대장 내부에 대한 공기 영역과 조영된 물질의 영역을 분할하는 단계와, 상기 대장 내부의 개별 복셀에 대하여 상기 공기와 상기 조영된 물질의 구성 비율, 상기 공기와 대장 내벽의 구성 비율, 그리고 상기 대장 내벽과 상기 조영된 물질의 구성 비율을 각각 연산하는 단계와, 상기 연산된 각각의 구성 비율을 이용하여 상기 공기, 상기 조영된 물질, 상기 대장 내벽의 상대적 구성 비율을 연산하는 단계, 및 상기 상대적 구성 비율을 이용하여 상기 복셀의 밝기값을 설정하여 전자적 장세척을 수행하는 단계를 포함하는 전자적 장세척 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electronic long cleaning method using an electronic long cleaning device, the method including acquiring three-dimensional volume data by a CT technique, and dividing an air region for the inside of the large intestine from the volume data and a region of the imaged material. Calculating the composition ratio of the air and the contrasted material, the composition ratio of the air and the colon inner wall, and the composition ratio of the colon inner wall and the contrasted material, respectively, for the individual voxels inside the colon; Calculating a relative composition ratio of the air, the contrasted material, and the colon inner wall using the calculated respective composition ratios, and setting a brightness value of the voxel using the relative composition ratios to perform electronic long cleaning. It provides an electronic long cleaning method comprising the step of performing.
여기서, 공기 영역과 조영된 물질의 영역을 분할하는 단계는, 상기 대장 내부의 개별 복셀들의 밝기값을 이용하여, 상기 대장 내부의 단일 객체로 연결된 공기 영역에 대한 복셀들을 분할하는 단계, 및 상기 공기 영역의 표면부에 해당하는 복셀들을 씨앗점으로 하여, 상기 공기 영역의 외부에 존재하는 상기 조영된 물질의 영역을 3차원 씨앗점 영역 성장법을 통해 분할하는 단계를 포함할 수 있다.The dividing of the air region and the region of the contrasted material may include: dividing the voxels for the air region connected to a single object in the large intestine by using brightness values of individual voxels in the large intestine, and the air. The method may include dividing the region of the contrasted material existing outside the air region by using a 3D seed region growing method using voxels corresponding to the surface portion of the region as a seed point.
그리고, 상기 구성 비율을 각각 연산하는 단계는, 상기 대장 내부의 개별 복셀의 밝기값(I)과, 스케일 정규화된 밝기값 기울기의 크기(σwIw) 사이의 관계를 arch 함수로 모델링하는 단계와, 상기 볼륨데이터의 개별 복셀에 대한 I 값 및 σwIw 값을 상기 모델링된 arch 함수 상의 최단거리 위치로 투영하는 단계, 및 상기 arch 함수 상에 최단 거리 위치로 투영된 새로운 밝기값(I´)를 이용하여, 각각의 복셀에 대하여 상기 구성 비율을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.The calculating of the composition ratio may include: modeling a relationship between the brightness value I of the individual voxels in the large intestine and the magnitude (σ w I w ) of the scale normalized brightness value slope with an arch function. And projecting I values and σ w I w values for individual voxels of the volume data to the shortest distance location on the modeled arch function, and a new brightness value (I) projected to the shortest distance location on the arch function. '), Calculating the composition ratio for each voxel.
여기서, 상기 arch 함수로 모델링하는 단계는, 상기 공기와 상기 조영된 물질에 대한 제1 arch 함수, 상기 공기와 상기 대장 내벽에 대한 제2 arch 함수, 그리고 상기 대장 내벽과 상기 조영된 물질에 대한 제3 arch 함수를 각각 모델링할 수 있다. 이때, 상기 제1 arch 함수 내지 제3 arch 함수는 아래의 수학식들로 정의될 수 있다.The modeling with the arch function may include: a first arch function for the air and the contrasted material, a second arch function for the air and the colon inner wall, and a second for the colon inner wall and the contrasted material Each of the three arch functions can be modeled. In this case, the first arch function to the third arch function may be defined by the following equations.
여기서, L은 상기 공기의 기준 밝기값, H는 상기 조영된 물질의 기준 밝기값, M은 상기 대장 내벽의 기준 밝기값이고, arch(I;L,H)는 상기 제1 arch 함수, arch(I;L,M)는 상기 제2 arch 함수, arch(I;M,H)는 상기 제3 arch 함수이다.Where L is a reference brightness value of the air, H is a reference brightness value of the contrasted material, M is a reference brightness value of the inner wall of the colon, and arch (I; L, H) is the first arch function, arch ( I; L, M) is the second arch function, and arch (I; M, H) is the third arch function.
그리고, 상기 새로운 밝기값(I´)를 이용하여 상기 구성 비율을 연산하는 단계에서, 상기 공기와 상기 조영된 물질의 구성 비율인 tL ,1:tH ,1, 상기 공기와 대장 내벽의 구성 비율인 tL ,2:tM ,1, 그리고 상기 대장 내벽과 상기 조영된 물질의 구성 비율인 tM ,2:tH , 2을 아래의 수학식들로 연산할 수 있다.In the calculating of the composition ratio by using the new brightness value I ′, t L , 1 : t H , 1 , which is a composition ratio of the air and the contrasted material, is composed of the air and the colon inner wall. The ratio t L , 2 : t M , 1 , and the composition ratio t M , 2 : t H , 2 of the colon lining and the contrasted material may be calculated by the following equations.
또한, 상기 연산된 각각의 구성 비율을 이용하여, 상기 공기, 상기 조영된 물질, 상기 대장 내벽의 상대적 구성 비율을 연산하는 단계는, 상기 제1 arch 함수 내지 상기 제3 arch 함수를 통합하여 각 arch 함수의 I 축 부분을 각각의 변으로 하는 제1 삼각형을 형성하는 단계와, 상기 제1 삼각형의 각 변에 위치하는 상기 I' 지점을 서로 연결하여 상기 제1 삼각형 내부에 제2 삼각형을 형성하는 단계와, 상기 제2 삼각형의 무게중심을 이용하여 상기 제2 삼각형의 내부를 3개의 삼각형으로 분할하는 단계, 및 상기 3개의 삼각형의 면적 비율을 이용하여 상기 상대적 구성 비율을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.The calculating of the relative composition ratios of the air, the contrasted material, and the large intestine inner wall using the calculated respective composition ratios may be performed by integrating the first arch function and the third arch function. Forming a first triangle with each side of the I-axis portion of the function, and connecting the points I 'located at each side of the first triangle to each other to form a second triangle inside the first triangle; And dividing the inside of the second triangle into three triangles using the center of gravity of the second triangle, and calculating the relative composition ratio using the area ratios of the three triangles. Can be.
여기서, 상기 상대적 구성 비율을 이용하여 상기 복셀의 밝기값을 설정하여 전자적 장세척을 수행하는 단계는, 상기 공기, 상기 조영된 물질, 상기 대장 내벽의 상대적 구성 비율인 tL, tH, tM을 아래의 수학식에 적용하여 상기 복셀의 밝기값을 설정할 수 있다.Here, the step of setting the brightness value of the voxel using the relative composition ratio to perform the electronic long cleaning, the relative composition ratio of the air, the contrasted material, the colon inner wall t L , t H , t M By applying to the following equation can be set the brightness value of the voxel.
여기서, IEC는 상기 설정된 복셀의 밝기값을 나타낸다.Here, I EC represents the brightness value of the set voxel.
그리고, 본 발명은 상기 전자적 장세척 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.The present invention also provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the electronic long cleaning method on a computer.
그리고, 본 발명은, CT 기법에 의해 3차원 볼륨데이터를 획득하는 볼륨데이터 획득부와, 상기 볼륨데이터로부터 대장 내부에 대한 공기 영역과 조영된 물질의 영역을 분할하는 영역 분할부와, 상기 대장 내부의 개별 복셀에 대하여 상기 공기와 상기 조영된 물질의 구성 비율, 상기 공기와 대장 내벽의 구성 비율, 그리고 상기 대장 내벽과 상기 조영된 물질의 구성 비율을 각각 연산하는 구성 비율 연산부와, 상기 연산된 각각의 구성 비율을 이용하여 상기 공기, 상기 조영된 물질, 상기 대장 내벽의 상대적 구성 비율을 연산하는 상대적 비율 연산부, 및 상기 상대적 구성 비율을 이용하여 상기 복셀의 밝기값을 설정하여 전자적 장세척을 수행하는 밝기값 설정부를 포함하는 전자적 장세척 장치를 제공한다.The present invention also provides a volume data acquisition unit for acquiring three-dimensional volume data by a CT technique, an area divider for dividing an air region with respect to the inside of the large intestine from the volume data, and an area of the imaged substance; A composition ratio calculating unit for calculating the composition ratio of the air and the contrasted material, the composition ratio of the air and the colon inner wall, and the composition ratio of the colon inner wall and the contrasted material, respectively, for the individual voxels of Performing the electronic long cleaning by setting the brightness value of the voxel using the relative ratio calculating unit for calculating the relative composition ratio of the air, the contrasted material, the colon inner wall using the composition ratio of An electronic long cleaning device including a brightness value setting unit is provided.
본 발명에 따른 전자적 장세척 방법 및 장치에 따르면, 컴퓨터 단층촬영을 이용한 가상 대장내시경에서 공기와 조영된 물질, 공기와 대장 내벽, 그리고 대장 내벽과 조영된 물질의 구성 비율을 각각 이용하여 각 복셀의 밝기값을 재구성함에 따라 세 물질의 교차 부위에 대한 잡음을 최소화할 수 있고 진단의 정확성 및 효율성을 높일 수 있는 이점이 있다.According to the electronic long cleaning method and apparatus according to the present invention, in the virtual colonoscope using a computed tomography, each of the voxels using the composition ratio of air and contrast material, air and colon colon wall, and colon colon wall and contrast material, respectively By reconstructing the brightness value, it is possible to minimize noise at the intersection of three materials and increase the accuracy and efficiency of diagnosis.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자적 장세척 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1을 이용한 전자적 장세척 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 대장 내부 복셀들의 물질 구성에 따른 분류를 나타낸다.
도 4는 일반적으로 두 물질이 인접한 경계에서의 밝기값 변화의 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 두 물질의 경계에서 기울기 방향으로의 밝기값 변화의 예시를 나타낸다.
도 6 및 도 7은 도 2의 S230 단계에서 I와 σwIw 사이의 관계 모델링을 위한 설명도이다.
도 8은 도 2의 S230 단계를 위해 복셀의 밝기값을 arch 함수 상의 최단거리 위치로 투영하는 것을 나타내는 설명도이다.
도 9는 도 2의 S240 단계를 위한 설명도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전자적 장세척 결과를 나타내는 예이다.1 is a block diagram of an electronic long cleaning device according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an electronic long cleaning method using FIG. 1.
Figure 3 shows the classification according to the material composition of the colon internal voxels in an embodiment of the present invention.
4 generally shows an example of the change in brightness value at the boundary between two materials.
Figure 5 shows an example of the change in the brightness value from the boundary of the two materials to the tilt direction in the embodiment of the present invention.
6 and 7 are explanatory diagrams for modeling the relationship between I and σ w I w in step S230 of FIG. 2.
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating projecting a brightness value of a voxel to the shortest distance position on the arch function for operation S230 of FIG. 2.
9 is an explanatory diagram for step S240 of FIG. 2.
10 illustrates an example of an electronic long cleaning result according to an exemplary embodiment of the present invention.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자적 장세척 장치의 구성도이다. 상기 장치(100)는 볼륨데이터 획득부(110), 영역 분할부(120), 구성 비율 연산부(130), 상대적 비율 연산부(140), 밝기값 설정부(150)를 포함한다.1 is a block diagram of an electronic long cleaning device according to an embodiment of the present invention. The
도 2는 도 1을 이용한 전자적 장세척 방법의 흐름도를 나타낸다. 이하에서는 가상 대장내시경에서 세 물질 교차 부위의 잡음을 최소화하는 전자적 장세척 방법에 관하여 상세히 설명한다.2 is a flowchart illustrating an electronic long cleaning method using FIG. 1. Hereinafter, an electronic intestinal cleaning method for minimizing noise of three material cross-sections in the virtual colonoscope will be described in detail.
먼저, 상기 볼륨데이터 획득부(110)에서는 CT 기법에 의해 3차원 흉부 볼륨데이터를 획득한다(S210). CT 기법을 이용한 영상 데이터 획득 방법은 기존에 공지된 것으로서 상세한 설명은 생략한다.First, the volume
도 3은 본 발명의 실시예에서 대장 내부 복셀들의 물질 구성에 따른 분류를 나타낸다. 전자적 장세척을 수행하기 이전에 대장 내부는 공기, 조영된 물질, 대장 내벽 중 한 가지 물질로 구성된 복셀과, Partial volumn 효과에 의하여 공기와 조영된 물질, 대장 내벽과 조영된 물질, 그리고 공기와 대장 내벽과 같이 두 가지 물질로 구성된 복셀과, 공기와 조영된 물질 및 대장 내벽을 포함하는 세 가지 물질로 구성된 복셀 들로 이루어짐을 알 수 있다. 참고로, 도 3의 예에서는 공기와 대장 내벽의 두 물질로 구성된 복셀의 설명은 생략하여 도시한 것임을 이해하여야 한다.Figure 3 shows the classification according to the material composition of the colon internal voxels in an embodiment of the present invention. Prior to performing an electronic bowel wash, the inside of the large intestine is a voxel composed of air, contrasted material, one of the lining of the large intestine, air and contrasted by the partial volumn effect, the lining and contrasted material of the colon, and air and colon It can be seen that it consists of a voxel composed of two materials, such as an inner wall, and three materials including an air and contrast material, and a colonic inner wall. For reference, in the example of FIG. 3, it is to be understood that the description of the voxel composed of two materials, air and colonic inner wall, is omitted.
다음, 영역 분할부(120)는 상기 볼륨데이터로부터 대장 내부에 대한 공기 영역과 조영된 물질의 영역을 분할한다(S220).Next, the
상기 S220 단계를 위해, 우선 대장 내부의 개별 복셀들의 밝기값을 이용하여, 전체 복부 CT 영상에서 대장 내부의 단일 객체로 연결된 공기 영역에 대한 복셀들을 분할한다. 예를 들어, 개별 복셀들의 밝기값을 CT 영상에서의 공기의 기준 밝기 값(또는 범위)과 비교하여 상기 공기 영역에 대한 복셀들을 구분한다.For the step S220, first, the voxels for the air region connected to a single object in the large intestine are divided using the brightness values of the individual voxels in the large intestine. For example, the voxels for the air region are distinguished by comparing the brightness values of the individual voxels with a reference brightness value (or range) of air in the CT image.
여기서, 조영된 물질의 영역은 대장 내부의 대변이 조영제에 의하여 밝게 조영 증강된 영역을 의미한다. 이러한 조영된 물질의 영역은 대장 내부에 존재하는 물질들 중 밝기값이 매우 높은 특징을 가지며 대장 내부에서도 공기 영역과 인접하여 존재한다. 이 때문에 조영된 물질의 영역은 검출된 공기 영역의 표면에 인접하면서 대장 내부에 존재함과 동시에 공기 영역의 외부에 존재하는, 서로 연결된 밝은 영역들에 해당된다.Here, the region of the contrasted material refers to a region where the feces inside the large intestine are brightly enhanced by the contrast agent. The area of the contrasted substance is characterized by a very high brightness value among the substances present in the large intestine, and also exists adjacent to the air region in the large intestine. For this reason, the area of contrasted material corresponds to the bright areas connected to one another, which are adjacent to the surface of the detected air area and inside the large intestine and at the same time outside the air area.
이러한 조영된 물질의 영역을 분할하기 위해서는, 상기 공기 영역의 표면부에 해당하는 복셀들을 씨앗점으로 하여, 상기 공기 영역의 외부에 존재하는 26-인접 복셀 영역에 대한 조영된 물질의 영역을 3차원 씨앗점 영역 성장법을 통해 분할한다. 여기서, 씨앗점을 이용한 영역 성장법은 기존에 공지된 기술이므로 보다 상세한 설명은 생략한다.In order to divide the area of the contrasted material, the area of the contrasted material with respect to the 26-adjacent voxel area existing outside of the air area is three-dimensional by using the voxels corresponding to the surface portion of the air area as seed points. Split through seed point area growth method. Here, since the region growth method using the seed point is a conventionally known technique, a detailed description thereof will be omitted.
상기 S220 단계 이후, 구성 비율 연산부(130)는 상기 대장 내부의 개별 복셀에 대하여 상기 공기와 상기 조영된 물질의 구성 비율(tL ,1:tH ,1), 상기 공기와 대장 내벽의 구성 비율(tL ,2:tM ,1) 그리고 상기 대장 내벽과 상기 조영된 물질(tM ,2:tH ,2)의 구성 비율을 각각 연산한다(S230).After the step S220, the composition
이러한 구성 비율의 연산 과정에 관하여 상세히 알아보면 다음과 같다.The calculation process of the composition ratio will be described in detail as follows.
우선, 대장 내부의 개별 복셀의 밝기값(I)과, 스케일 정규화된 밝기값 기울기의 크기(σwIw) 사이의 관계를 arch 함수로 모델링한다. 여기서, σw는 영상에서 w 방향에 대한 경계 확산(edge-spread)의 스케일(표준편차) 정도이고, Iw는 w 방향에 대한 밝기값 기울기를 나타낸다.First, the relationship between the brightness value I of the individual voxels inside the large intestine and the magnitude (σ w I w ) of the scale normalized brightness value slope is modeled by the arch function. Here, sigma w is the scale (standard deviation) of the edge-spread with respect to the w direction in the image, and I w represents the slope of the brightness value in the w direction.
도 4는 일반적으로 두 물질이 인접한 경계에서의 밝기값 변화의 예를 나타낸다. 이상적 변화 값(Ideal transition)에 가우시안 경계 확산 함수(Gaussian edge-spread function)를 콘볼루션(convolution) 취하면, 그 경계가 부드러운 계단 형태(Blurred transiton)로 모델링될 수 있다. 여기서, w는 기울기 방향을 나타낸다.4 generally shows an example of the change in brightness value at the boundary between two materials. Convolution of the Gaussian edge-spread function to the ideal transition can be modeled as a smooth Blurred transiton. Here, w represents the tilt direction.
도 5는 본 발명의 실시예에서 두 물질의 경계에서 기울기 방향으로의 밝기값 변화의 예시를 나타낸다. 여기서 또한 w와 I(밝기값)의 관계는 도 4와 같은 부드러운 계단 형태를 갖는다. 이러한 도 5에서 L은 상기 공기의 CT 영상에서의 기준 밝기값, H는 상기 조영된 물질의 CT 영상에서의 기준 밝기값, M은 상기 대장 내벽의 CT 영상에서의 기준 밝기값을 나타낸다.Figure 5 shows an example of the change in the brightness value in the direction of the slope at the boundary of the two materials in an embodiment of the present invention. Here, the relationship between w and I (brightness value) has a smooth step shape as shown in FIG. In FIG. 5, L denotes a reference brightness value in the CT image of the air, H denotes a reference brightness value in the CT image of the contrasted material, and M denotes a reference brightness value in the CT image of the inner wall of the colon.
즉, 도 5는 도 4에 바탕한 것으로서, 두 물질이 접촉한 영역에서 기울기 방향(w 방향)에 따른 밝기값 변화는 부드러운 계단 형태를 보여주기 때문에, 계단 함수(Step function)를 가우시안 함수(Gaussian function)와의 콘볼루션으로 모델링할 수 있다.That is, since FIG. 5 is based on FIG. 4, since the brightness value change according to the tilt direction (w direction) shows a smooth step shape in the region where two materials contact each other, a step function is referred to as a Gaussian function. can be modeled by convolution with a function).
도 6 및 도 7은 도 2의 S230 단계에서 I와 σwIw 사이의 관계 모델링을 위한 설명도이다. 우선 도 6을 통해, 개별 복셀에 대한 w 방향의 밝기값 기울기(Iw) 변화의 가우시안 경계 확산 함수에 대해, 상기 경계 확산 스케일 정도(σw)를 곱셈하면, 스케일 정규화된 밝기값 기울기의 크기(σwIw)를 획득할 수 있음을 알 수 있다. 여기서, 스케일(σw)은 기울기 크기를 스케일링하는 정도를 조절하는 역할을 한다. 즉, 이로부터 w와 σwIw의 관계를 모델링할 수 있다.6 and 7 are explanatory diagrams for modeling the relationship between I and σ w I w in step S230 of FIG. 2. First, through Fig. 6, multiplying the boundary diffusion scale degree σ w by the Gaussian boundary diffusion function of the change in the brightness value slope I w in the w direction for an individual voxel, the magnitude of the scale normalized brightness value slope It can be seen that (σ w I w ) can be obtained. Here, the scale σ w serves to adjust the degree of scaling the slope magnitude. In other words, it is possible to model the relationship between w and σ w I w .
또한, 도 6의 결과로부터, 상기 개별 복셀의 밝기값(I)과 상기 스케일 정규화된 밝기값 기울기의 크기(σwIw) 사이의 관계를 arch 함수로 모델링(I,σwIw)할 수 있다. 즉, 도 7은 도 6을 이용한 arch 함수의 모델링 과정을 나타낸다. 도 7의 (a)는 w 기준의 모델링이다. 그리고, 도 7의 (b)는 I 기준의 모델링으로서 상기 모델링(I,σwIw) 결과에 대응된다. In addition, from the result of FIG. 6, the relationship between the brightness value I of the individual voxel and the magnitude (σ w I w ) of the scale normalized brightness value slope may be modeled (I, σ w I w ) by the arch function. Can be. That is, FIG. 7 illustrates a modeling process of the arch function using FIG. 6. FIG. 7A illustrates modeling of the w criterion. 7B corresponds to a result of the modeling (I, σ w I w ) as modeling of the I criterion.
따라서, 각 복셀의 밝기값(I)과, CT 촬영 시에 측정될 수 있는 각 데이터 별 스케일(σw)을 곱한 스케일 정규화된 밝기값 기울기의 크기(σwIw)는 다음의 수학식 1과 같은 아크(arch) 함수를 이용하여 표현이 가능하다.Therefore, the magnitude (σ w I w ) of the scale normalized brightness value slope multiplied by the brightness value (I) of each voxel and the scale (σ w ) for each data that can be measured at the time of CT imaging is given by
이러한 수학식 1은 공기와 조영된 물질이 접촉한 경계에서의 복셀의 밝기값(I)과 스케일 정규화된 밝기값 기울기의 크기(σwIw)의 I와 σwIw의 arch 함수 모델링 결과이다. 다시 말해서 arch(I;L,H)는 공기의 기준 밝기값(L)과 조영된 물질의 기준 밝기값(H)을 이용한 밝기값 I에 대한 arch 모델링 함수(제1 arch 함수)이다.
상기 수학식 1을 공기와 조영된 물질에 대한 제1 arch 함수라 한다면, 상기 S230 단계에서는 제1 arch 함수 이외에도, 상기 공기와 상기 대장 내벽에 대한 제2 arch 함수, 그리고 상기 대장 내벽과 상기 조영된 물질에 대한 제3 arch 함수를 각각 아래의 수학식 2 및 수학식 3과 같이 모델링한다.If
수학식 2는 공기와 대장 내벽이 접촉한 경계에서의 I와 σwIw의 arch 함수 모델링 결과이다. 즉, arch(I;L,M)는 공기의 기준 밝기값(L)과 대장 내벽의 기준 밝기값(M)을 이용한 밝기값 I에 대한 arch 모델링 함수(제2 arch 함수)이다.
수학식 3은 대장 내벽과 조영된 물질이 접촉한 경계에서의 I와 σwIw의 arch 함수 모델링 결과이다. 즉, arch(I;M,H)는 대장 내벽의 기준 밝기값(M)과 조영된 물질의 기준 밝기값(H)을 이용한 밝기값 I에 대한 arch 모델링 함수(제3 arch 함수)이다.Equation 3 is a result of the arch function modeling of I and σ w I w at the boundary between the colon lining and the contrast material. That is, arch (I; M, H) is an arch modeling function (third arch function) for the brightness value I using the reference brightness value M of the inner wall of the colon and the reference brightness value H of the contrasted material.
여기서, 수학식 1 내지 수학식 3에서 arch 모델링 함수 표현 시에 모두 σwIw 기호를 사용하고 있으나 이는 본 발명의 설명의 편의를 위한 것이다. 따라서, 수학식 1 내지 수학식 3이 모두 동일한 수학식이 아님은 자명한 것이다.Here, in the equations (1) to (3), all of the symbols of the sigma w I w is used in the expression of the arch modeling function, but this is for convenience of description of the present invention. Therefore, it is obvious that
그리고, 수학식 1 내지 수학식 3의 우변의 arch 함수는 아래의 수학식 4와 같은 형태로 나타낼 수 있다.The arch function on the right side of
수학식 4는 변수 x에 대한 분포 밀도 함수의 형태를 갖는다.Equation 4 takes the form of a distribution density function for the variable x.
이렇게 I와 σwIw 사이의 모델링이 수행된 다음에는, 환자를 CT 촬영한 볼륨데이터의 개별 복셀에 대한 I 값 및 σwIw 값(I, σwIw)을 상기 모델링된 arch 함수 상의 최단거리 위치로 투영(projection)한다.So I and σ w I w After modeling is performed, the I value and σ w I w values (I, σ w I w ) for the individual voxels of the volume data of the CT scan of the patient are projected to the shortest distance positions on the modeled arch function ( projection).
도 8은 도 2의 S230 단계를 위해 복셀의 밝기값을 arch 함수 상의 최단거리 위치로 투영하는 것을 나타내는 설명도이다. 이러한 도 8은 설명의 편의상 상기 제1 arch 함수에 대한 투영 실시예를 나타낸다. FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating projecting a brightness value of a voxel to the shortest distance position on the arch function for operation S230 of FIG. 2. 8 illustrates a projection embodiment of the first arch function for convenience of description.
이러한 투영 과정에 따르면, (I, σwIw)을 아크 함수 모델에 투영하여 정확한 물질 구성 비율 측정이 가능한 투영된 데이터 값 (I', σwIw')를 계산할 수 있다.According to this projection process, (I, σ w I w ) can be projected onto the arc function model to calculate the projected data values (I ′, σ w I w ') that allow accurate material composition ratio measurements.
즉, 상기 S230 단계에서, 상기 구성 비율 연산부(130)에서는 arch 함수 상에 최단 거리 위치로 투영된 새로운 밝기값(I´)를 이용하여, 각각의 복셀에 대하여 상기 구성 비율을 연산할 수 있다.That is, in step S230, the composition
이러한 투영을 통하여, 공기와 조영된 물질이 접촉한 경계 부분의 임의의 복셀에서, 제1 arch 함수를 이용한 공기와 조영된 물질의 구성 비율(tL ,1:tH ,1)은 수학식 5과 같이 계산할 수 있다.Through this projection, in any voxel of the boundary portion where the air and the contrasted material are in contact, the composition ratio of the air and the contrasted material using the first arch function (t L , 1 : t H , 1 ) is expressed by Equation 5 It can be calculated as
여기서, tL , 1와 tH ,1의 합은 1과 같다.Here, the sum of t L , 1 and t H , 1 is equal to 1.
이와 비슷한 방식으로, 공기와 대장 내벽이 접촉한 경계 부분의 임의의 복셀에서, 제2 arch 함수를 이용한 공기와 대장 내벽의 구성 비율(tL ,2:tM ,1)은 수학식 6과 같이 계산할 수 있다. In a similar manner, in any voxel at the boundary portion where the air and the colonic inner wall are in contact, the composition ratio of the air and the colonic inner wall using the second arch function (t L , 2 : t M , 1 ) is Can be calculated
여기서도 물론, tL ,2와 tM ,1의 합은 1과 같다.Here too, the sum of t L , 2 and t M , 1 is equal to one.
또한, 대장 내벽과 조영된 물질이 접촉한 경계 부분의 임의의 복셀에서, 제3 arch 함수를 이용한 대장 내벽과 조영된 물질의 구성 비율(tM ,2:tH ,2)은 수학식 7과 같이 계산할 수 있다. In addition, in any voxel of the boundary portion where the inner wall of the colon and the image contacted, the composition ratio (t M , 2 : t H , 2 ) of the colon inner wall and the contrast material using the third arch function is Can be calculated as
여기서도 물론, tM ,2와 tH ,2의 합은 1과 같다.Here too, the sum of t M , 2 and t H , 2 is equal to one.
이상과 같이, 두 물질 사이의 구성 비율이 연산된 다음, 상대적 비율 연산부(140)에서는, 상기 연산된 각각의 구성 비율을 이용하여 상기 공기, 상기 조영된 물질, 상기 대장 내벽에 해당되는 세 물질의 상대적 구성 비율(tL:tH:tM)을 연산한다(S240).As described above, after the composition ratio between the two substances is calculated, the relative
도 9는 도 2의 S240 단계를 위한 설명도이다. 상기 상대적 구성 비율 연산의 과정은 다음과 같다. 9 is an explanatory diagram for step S240 of FIG. 2. The process of calculating the relative composition ratio is as follows.
먼저, 상기 제1 arch 함수 내지 상기 제3 arch 함수를 통합하면, 도 9의 (a)와 같이 각 아크 함수에 대해 한 개의 점(a,b,c)이 각각 존재하게 된다. 이러한 점들은 각각의 아크 함수에 대해 투영된 각각의 I' 지점에 해당된다. First, when the first arch function and the third arch function are integrated, one point (a, b, c) exists for each arc function as shown in FIG. 9 (a). These points correspond to each I 'point projected for each arc function.
다음, 상기 통합한 함수에 대하여, 각 arch 함수의 I 축 부분을 각각의 변으로 하는 제1 삼각형을 도 9의 (b)와 같이 형성한다. 따라서, (b)의 제1 삼각형은 (a)의 L, M, H를 각각 꼭지점으로 하는 삼각형이 된다.Next, with respect to the integrated function, a first triangle having the I axis portion of each arch function as each side is formed as shown in FIG. 9 (b). Therefore, the 1st triangle of (b) becomes a triangle which makes L, M, and H of (a) a vertex, respectively.
이후, 상기 제1 삼각형의 각 변에 위치하는 상기 I' 지점(a,b,c)을 서로 연결하여 상기 제1 삼각형 내부에 제2 삼각형을 형성한다. 따라서, 제2 삼각형은 각 변의 I'에 해당하는 점들(a,b,c)을 각각 꼭지점으로 하는 삼각형이 된다.Thereafter, the I 'points (a, b, c) located at each side of the first triangle are connected to each other to form a second triangle inside the first triangle. Accordingly, the second triangle becomes a triangle having vertices of points a, b, and c corresponding to I 'of each side.
다음, 상기 제2 삼각형의 무게중심(p)을 계산하고, 이 무게중심(p)을 이용하여 상기 제2 삼각형의 내부를 3개의 삼각형으로 분할한다. 본 발명에서는 상기 분할된 3개의 삼각형의 면적 비율을 각각 이용하여 상기 상대적 구성 비율을 연산할 수 있다.Next, the center of gravity p of the second triangle is calculated, and the inside of the second triangle is divided into three triangles using the center of gravity p. In the present invention, the relative composition ratio may be calculated using the area ratios of the divided three triangles, respectively.
도 9의 (b)의 경우는 p에 의해 분할되는 1개 삼각형(음영 영역)에 의한 면적 비율이 상기 대장 내벽의 구성 비율(tM)에 대응되는 것을 보여주는 예시도이다. 물론, 제2 삼각형 내에서, p점과 M점을 연결하여 구분되는 좌측의 분할 삼각형에 대한 면적 비율은 조영된 물질의 구성 비율(tH)에 대응되고, 우측의 분할 삼각형에 면적 비율은 공기의 구성 비율(tL)에 대응된다.9B is an exemplary view showing that the area ratio by one triangle (shading area) divided by p corresponds to the composition ratio t M of the large intestine inner wall. Of course, in the second triangle, the area ratio of the left triangle divided by the p point and the M point corresponds to the composition ratio t H of the imaged material, and the area ratio of the right triangle is air. Corresponds to the composition ratio t L.
이와 같이, 상대적 구성 비율이 연산된 이후, 상기 밝기값 설정부(150)에서는 상기 구하여진 상대적 구성 비율을 이용하여 상기 복셀의 밝기값을 재설정한다(S250). As such, after the relative composition ratio is calculated, the brightness
이를 위해, 상기 공기, 상기 조영된 물질, 상기 대장 내벽의 상대적 구성 비율인 tL, tH, tM을 아래의 수학식 8에 적용하여 상기 복셀의 밝기값을 재설정한다.To this end, the brightness value of the voxel is reset by applying t L , t H , t M , which is a relative composition ratio of the air, the contrasted material, and the colon inner wall, to Equation 8 below.
여기서, IEC는 상기 재설정된 복셀의 밝기값을 나타낸다.Here, I EC represents the brightness value of the reset voxel.
즉, 대장 내부의 복셀에 대하여 공기, 조영된 물질, 대장 내벽이 구성된 비율이 각각 계산되어 있기 때문에, 이 세 가지 물질의 구성 비율을 사용하면, 재구성되는 CT 영상 데이터의 밝기값이 수학식 8과 같이 계산된다. That is, since the ratio of air, contrast material, and colon lining is calculated for the voxels inside the colon, the brightness values of the reconstructed CT image data are calculated using Equation 8 and Calculated as
이와 같이, 촬영된 CT 영상에서 대장 내부 복셀들의 밝기값 I를 IEC로 대체하여 복셀의 밝기값을 재구성하면, 세 물질 교차 부위의 잡음을 최소화하는 전자적 장세척이 자동으로 수행된다(S260).As described above, when the brightness value I of the internal voxels is replaced with I EC in the captured CT image, the electronic long cleaning is automatically performed to minimize the noise of the three material intersections (S260).
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전자적 장세척 결과를 나타내는 예이다. 즉, 도 10은 복부 CT 영상에 대한 전자적 장세척에서 세 물질 교차 부위의 잡음을 최소화하는 본 발명의 방법에 따른 결과 예를 나타낸다. 10 illustrates an example of an electronic long cleaning result according to an exemplary embodiment of the present invention. That is, Figure 10 shows an example of the results according to the method of the present invention to minimize the noise of the three material cross-section in the electronic intestinal cleaning for abdominal CT image.
이를 통해, 도 10의 (a)와 같은 기존 전자적 장세척 결과에 비하여 본원 발명을 적용한 (b)의 결과를 보면 세 물질이 교차하는 부위의 잡음이 최소화된 것을 손쉽게 확인할 수 있다(사각형 블럭 표시 부분 참조).As a result, it can be easily confirmed that the noise of the intersection of the three materials is minimized by looking at the result of (b) to which the present invention is applied as compared to the conventional electronic long cleaning result as shown in FIG. 10 (a). Reference).
이상과 같이, 본 발명의 전자적 장세척 방법에 따르면, 컴퓨터 단층촬영을 이용한 가상 대장내시경에서 공기와 조영된 물질, 공기와 대장 내벽, 그리고 대장 내벽과 조영된 물질의 구성 비율을 각각 이용하여 각 복셀의 밝기값을 재구성함에 따라 세 물질의 교차 부위에 대한 잡음을 최소화할 수 있다. 따라서, 본 발명은 실제 병원의 영상의학과에서 대장을 검진할 때 보조 진단 도구로 활용될 수 있어 기존에 세 물질 교차 부위의 잡음으로 인한 오진단을 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 나아가 가상 대장내시경 시에 발생하는 시각적 부자연스러움 문제를 최소함에 따라 진단의 정확성 및 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다. As described above, according to the electronic long cleaning method of the present invention, each voxel using a composition ratio of air and contrast material, air and colon colon wall, and colon colon wall and contrast material in virtual colonoscopy using computed tomography By reconstructing the brightness of, we can minimize the noise at the intersection of the three materials. Therefore, the present invention can be used as an auxiliary diagnostic tool when examining the large intestine in the imaging department of an actual hospital, which can dramatically reduce the conventional diagnosis due to noise of three material crossover sites, and furthermore, in virtual colonoscopy By minimizing the visual unnaturalness that occurs, there is an advantage that can greatly improve the accuracy and efficiency of the diagnosis.
한편, 이러한 본 발명의 전자적 장세척 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 매체로서 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.Meanwhile, the electronic long cleaning method of the present invention can be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data is stored as a medium that can be read by a computer system.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CO-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CO-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like, which are also implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
100: 전자적 장세척 장치 110: 볼륨데이터 획득부
120: 영역 분할부 130: 구성 비율 연산부
140: 상대적 비율 연산부 150: 밝기값 설정부100: electronic long cleaning device 110: volume data acquisition unit
120: region divider 130: composition ratio calculator
140: relative ratio calculator 150: brightness value setting unit
Claims (15)
상기 볼륨데이터로부터 대장 내부에 대한 공기 영역과 조영된 물질의 영역을 분할하는 영역 분할부;
상기 대장 내부의 개별 복셀에 대하여 상기 공기와 상기 조영된 물질의 구성 비율, 상기 공기와 대장 내벽의 구성 비율, 그리고 상기 대장 내벽과 상기 조영된 물질의 구성 비율을 각각 연산하는 구성 비율 연산부;
상기 연산된 각각의 구성 비율을 이용하여 상기 공기, 상기 조영된 물질, 상기 대장 내벽의 상대적 구성 비율을 연산하는 상대적 비율 연산부; 및
상기 상대적 구성 비율을 이용하여 상기 복셀의 밝기값을 설정하여 전자적 장세척을 수행하는 밝기값 설정부를 포함하는 전자적 장세척 장치.A volume data acquisition unit for acquiring three-dimensional volume data by a CT technique;
An area dividing unit for dividing an air region and an area of contrasted material from the volume data;
A composition ratio calculating unit for calculating a composition ratio of the air and the contrasted material, a composition ratio of the air and the colon inner wall, and a composition ratio of the colon inner wall and the contrasted material with respect to the individual voxels inside the colon;
A relative ratio calculator for calculating a relative ratio of the air, the contrasted material, and the large intestine inner wall using the calculated respective ratios of the components; And
And a brightness value setting unit configured to perform the electronic long cleaning by setting the brightness value of the voxel using the relative composition ratio.
상기 영역 분할부는,
상기 대장 내부의 개별 복셀들의 밝기값을 이용하여, 상기 대장 내부의 단일 객체로 연결된 공기 영역에 대한 복셀들을 분할한 다음,
상기 공기 영역의 표면부에 해당하는 복셀들을 씨앗점으로 하여, 상기 공기 영역의 외부에 존재하는 상기 조영된 물질의 영역을 3차원 씨앗점 영역 성장법을 통해 분할하는 단계를 포함하는 전자적 장세척 장치.The method according to claim 9,
The area divider,
Using the brightness values of the individual voxels in the large intestine, the voxels for the air region connected to a single object in the large intestine are divided,
And dividing the region of the contrasted material existing outside the air region through a three-dimensional seed point region growth method using voxels corresponding to the surface portion of the air region as a seed point. .
상기 구성 비율 연산부는,
상기 대장 내부의 개별 복셀의 밝기값(I)과, 스케일 정규화된 밝기값 기울기의 크기(σwIw) 사이의 관계를 arch 함수로 모델링한 후,
상기 볼륨데이터의 개별 복셀에 대한 I 값 및 σwIw 값을 상기 모델링된 arch 함수 상의 최단거리 위치로 투영한 다음,
상기 arch 함수 상에 최단 거리 위치로 투영된 새로운 밝기값(I´)를 이용하여, 각각의 복셀에 대하여 상기 구성 비율을 연산하는 전자적 장세척 장치.The method according to claim 9,
The composition ratio calculator,
After modeling the relationship between the brightness value (I) of the individual voxels in the large intestine and the magnitude (σ w I w ) of the scale normalized brightness value slope,
Projecting the I and σ w I w values for the individual voxels of the volume data to the shortest distance location on the modeled arch function,
And calculate the composition ratio for each voxel by using the new brightness value (I ') projected to the shortest distance position on the arch function.
상기 구성 비율 연산부는,
상기 arch 함수의 모델링 시에, 상기 공기와 상기 조영된 물질에 대한 제1 arch 함수, 상기 공기와 상기 대장 내벽에 대한 제2 arch 함수, 그리고 상기 대장 내벽과 상기 조영된 물질에 대한 제3 arch 함수를 각각 모델링하고,
상기 제1 arch 함수 내지 제3 arch 함수는 아래의 수학식들로 정의되는 전자적 장세척 장치:
여기서, L은 상기 공기의 기준 밝기값, H는 상기 조영된 물질의 기준 밝기값, M은 상기 대장 내벽의 기준 밝기값이고, arch(I;L,H)는 상기 제1 arch 함수, arch(I;L,M)는 상기 제2 arch 함수, arch(I;M,H)는 상기 제3 arch 함수이다.The method of claim 11,
The composition ratio calculator,
In modeling the arch function, a first arch function for the air and the contrasted material, a second arch function for the air and the colonic inner wall, and a third arch function for the colonic inner wall and the contrasted material Model them separately,
The first to third arch functions are electronic long cleaning devices defined by the following equations:
Where L is a reference brightness value of the air, H is a reference brightness value of the contrasted material, M is a reference brightness value of the inner wall of the colon, and arch (I; L, H) is the first arch function, arch ( I; L, M) is the second arch function, and arch (I; M, H) is the third arch function.
상기 구성 비율 연산부는,
상기 새로운 밝기값(I´)를 이용하여 상기 구성 비율을 연산 시에,
상기 공기와 상기 조영된 물질의 구성 비율인 tL ,1:tH ,1, 상기 공기와 대장 내벽의 구성 비율인 tL ,2:tM ,1, 그리고 상기 대장 내벽과 상기 조영된 물질의 구성 비율인 tM ,2:tH , 2을 아래의 수학식들로 연산하는 전자적 장세척 장치:
The composition ratio calculator,
When calculating the composition ratio using the new brightness value I ',
T L , 1 : t H , 1 , which is the composition ratio of the air and the contrasted material, t L , 2 : t M , 1 , which is the composition ratio of the air, and the inner wall of the colon and the inner wall of the colon and the contrasted material An electronic long cleaning device that calculates the compositional ratio t M , 2 : t H , 2 with the following equations:
상기 상대적 비율 연산부는,
상기 제1 arch 함수 내지 상기 제3 arch 함수를 통합하여 각 arch 함수의 I 축 부분을 각각의 변으로 하는 제1 삼각형을 형성한 후,
상기 제1 삼각형의 각 변에 위치하는 상기 I' 지점을 서로 연결하여 상기 제1 삼각형 내부에 제2 삼각형을 형성한 다음,
상기 제2 삼각형의 무게중심을 이용하여 상기 제2 삼각형의 내부를 3개의 삼각형으로 분할하고, 상기 3개의 삼각형의 면적 비율을 이용하여 상기 상대적 구성 비율을 연산하는 전자적 장세척 장치.The method according to claim 13,
The relative ratio calculator,
Integrating the first arch function to the third arch function to form a first triangle having an I-axis portion of each arch function as each side;
By connecting the points I 'located on each side of the first triangle with each other to form a second triangle inside the first triangle,
And dividing the inside of the second triangle into three triangles by using the center of gravity of the second triangle, and calculating the relative composition ratio by using the area ratio of the three triangles.
상기 밝기값 설정부는,
상기 공기, 상기 조영된 물질, 상기 대장 내벽의 상대적 구성 비율인 tL, tH, tM을 아래의 수학식에 적용하여 상기 복셀의 밝기값을 설정하는 전자적 장세척 장치:
여기서, IEC는 상기 설정된 복셀의 밝기값을 나타낸다.The method according to claim 14,
The brightness value setting unit,
An electronic long cleaning device configured to set brightness values of the voxels by applying t L , t H , and t M , which are relative proportions of the air, the contrasted material, and the inner wall of the colon, to the following equations:
Here, I EC represents the brightness value of the set voxel.
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