KR101458585B1 - 심혈관 진단 및 치료영상의 실시간 정합을 위한 방사선 불투과성 반구형 표지 - Google Patents
심혈관 진단 및 치료영상의 실시간 정합을 위한 방사선 불투과성 반구형 표지 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 에 관한 것으로, 입체표지를 이용해 영상을 정합하기 때문에 호흡 또는 환자의 움직임 등 모든 외부 환경에 빠르게 반응하여 시술현장에서 실시간 치료유도를 가능하게 함으로써 시술의 정확도를 극대화하는 을 제공하려는 목적은, 엑스선을 여러 각도에서 인체에 투영하고 컴퓨터로 재구성하여 인체 내부 단면의 모습을 화상을 처리하기 위한 X-선 CT 스캐너와 카테터(Cather)를 환자의 혈관에 넣고 조영제를 주입하여 인체의 혈관을 엑스선을 통해서 볼 수 있게 하는 혈관조영검사장치를 구비하는 시스템에서, 혈관조영검사장치를 이용하여 심혈관 모델을 추출하기 위해 혈관 심장 촬영을 수행하고 이어서 다시 심혈관 모델을 추출하기 위해 X-선 CT 스캐너에 의해 CT 단층촬영을 수행하고, 입체표지를 이용해 영상을 정합하여 혈관 심장 촬영도의 심전도를 합성 중첩하기 위한 심혈관 진단 및 치료영상의 실시간 정합을 위한 방사선 불투과성 반구형 표지로서, 반구형 표지는 위도, 경도 계산 방식을 통해 광원(X-Ray)의 위치를 파악하여 X-선 투시장치의 암의 각도를 계산할 수 있도록 속이 빈 반구 형태의 물체에 격자무늬로 방사선 불투과성 물질을 부착하여 제작되고, 중재시술계획 수립을 위해 CCTA가 필요한 환자의 가슴의 중앙에 부착되어 사용되는 것을 특징으로 하는 방사선 불투과성 반구형 표지에 의해 달성된다.
Description
본 발명은 심혈관 진단 및 치료영상의 실시간 정합을 위한 방사선 불투과성 반구형 표지에 관한 것으로, 특히 입체표지를 이용해 영상을 정합하기 때문에 호흡 또는 환자의 움직임 등 모든 외부 환경에 빠르게 반응하여 시술현장에서 실시간 치료유도를 가능하게 함으로써 시술의 정확도를 극대화하는 심혈관 진단 및 치료영상의 실시간 정합을 위한 방사선 불투과성 반구형 표지에 관한 것이다.
심·혈관질환에 대한 중재 치료기술 및 기구가 빠른 속도로 개발됨에 따라 종래에는 치료가 불가능하다고 여겨졌던 질환에 대한 시술적 치료가 적극적으로 시도되고 있다. 예를 들어, 만성폐색병변이나 복합성 관상동맥 질환 또는 구조적 심장질환 영역까지 중재시술 치료의 영역은 지속적으로 확대되고 있다. 그러나 이처럼 중재시술의 적용 영역이 확대되고, 시술의 난이도가 증가함에 따라 불가피하게 관련 합병증 역시 급격히 증가하고 있다. 이와 같은 이유는 시술부위를 실시간으로 관찰할 수 없는 상태에서 과거 영상을 참조하여 시술을 시행하기 때문에 부적절한 위치에 시술을 시행하거나, 혈관 내로 인공 삽입물을 이동시키는 도중 정상혈관에 상처를 유발하기도 한다. 이와 같은 기술적 한계로 인한 불가피한 합병증을 줄이고자 시술현장에서 정확한 시술의 유도를 위한 이종 영상 간 정합 기술이 개발되고 있다. 그러나 현재의 기술은 시술 전 촬영된 CT 관상동맥 조영 영상을 이용하여 별도로 정지 영상 간의 정합을 시행하는 수준에 있는 실정이다. 이와 같은 정지 영상간의 정합은 실제 호흡운동 및 심박으로 인한 혈관의 움직임을 반영하지는 않은 단순한 영상간의 정합의 결과만 제공하기 때문에 치료현장에서 시술의 유도는 매우 힘들다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 기술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 인식하여 개발된 것으로, 입체표지를 이용해 영상을 정합하기 때문에 호흡 또는 환자의 움직임 등 모든 외부 환경에 빠르게 반응하여 시술현장에서 실시간 치료유도를 가능하게 함으로써 시술의 정확도를 극대화하는 심혈관 진단 및 치료영상의 실시간 정합을 위한 방사선 불투과성 반구형 표지를 제공하려는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표지는, 엑스선을 여러 각도에서 인체에 투영하고 컴퓨터로 재구성하여 인체 내부 단면의 모습을 화상을 처리하기 위한 X-선 CT 스캐너와 카테터(Cather)를 환자의 혈관에 넣고 조영제를 주입하여 인체의 혈관을 엑스선을 통해서 볼 수 있게 하는 혈관조영검사장치를 구비하는 시스템에서, 혈관조영검사장치를 이용하여 심혈관 모델을 추출하기 위해 혈관 심장 촬영을 수행하고 이어서 다시 심혈관 모델을 추출하기 위해 X-선 CT 스캐너에 의해 CT 단층촬영을 수행하고, 입체표지를 이용해 영상을 정합하여 혈관 심장 촬영도의 심전도를 합성 중첩하기 위한 심혈관 진단 및 치료영상의 실시간 정합을 위한 방사선 불투과성 반구형 표지로서,
상기 반구형 표지는 위도, 경도 계산 방식을 통해 광원(X-Ray)의 위치를 파악하여 X-선 투시장치의 암의 각도를 계산할 수 있도록 속이 빈 반구 형태의 물체에 격자무늬로 방사선 불투과성 물질을 부착하여 제작되고, 중재시술계획 수립을 위해 CT 혈관 조영술(Coronary Computed Tomography Angiography; CCTA)이 필요한 환자의 가슴의 중앙에 부착되어 사용되는 것을 특징으로 하는 방사선 불투과성 반구형 표지에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면 실시간으로 혈관조영 영상의 표지와 CCTA영상의 표지를 정합하여 영상간의 회전 각도를 찾아내고 이를 이용해 CCTA영상의 3차원 혈관 모델을 2차원 혈관조영 영상 위에 투영함으로써 입체표지를 이용해 영상을 정합하기 때문에 호흡 또는 환자의 움직임 등 모든 외부 환경에 빠르게 반응해 시술현장에서 실시간 치료유도를 가능하게 하여 시술의 정확도를 극대화 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 불투과성 입체 표지 기반 X-선 혈관조영 영상과 CT 혈관 조영 영상간의 실시간 정합 시스템의 구성을 도시한다.
도 2는 이종영상 정합을 통한 실시간 치료유도를 위해 가상의 시술 시나리오를 나타내는 화면을 도시한다.
도 3은 혈관모델을 추출하기 위한 X선 혈관 심장 촬영도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반구형 방사선 불투과성 입체표지를 환자의 가슴에 부착한 그림을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 5(a) 및 (b)는 X-선 혈관 조영술에 의한 심혈관 관상동맥의 영상과 CT 혈관 조영술에 의한 심혈관 관상동맥의 영상을 도시한 도면이다.
도 6은 상기 도 5(a)와 도 5(b)의 영상을 정합한 결과의 화면을 도시한다.
도 7은 중재시술 과정에어 줌인(Zoom-In)되어 상기 입체표지가 영상 내에 완전히 포함되지 않은 화면을 도시한다.
도 8은 각기 다른 영상에 포함된 입체표지의 정합을 통해 X-선 혈관 조영 영상과 CT 혈관 조영 영상의 관상동맥의 모델이 정합된 가상의 도표를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반구형 표지에 대한 개략 사시도를 도시한다.
도 2는 이종영상 정합을 통한 실시간 치료유도를 위해 가상의 시술 시나리오를 나타내는 화면을 도시한다.
도 3은 혈관모델을 추출하기 위한 X선 혈관 심장 촬영도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반구형 방사선 불투과성 입체표지를 환자의 가슴에 부착한 그림을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 5(a) 및 (b)는 X-선 혈관 조영술에 의한 심혈관 관상동맥의 영상과 CT 혈관 조영술에 의한 심혈관 관상동맥의 영상을 도시한 도면이다.
도 6은 상기 도 5(a)와 도 5(b)의 영상을 정합한 결과의 화면을 도시한다.
도 7은 중재시술 과정에어 줌인(Zoom-In)되어 상기 입체표지가 영상 내에 완전히 포함되지 않은 화면을 도시한다.
도 8은 각기 다른 영상에 포함된 입체표지의 정합을 통해 X-선 혈관 조영 영상과 CT 혈관 조영 영상의 관상동맥의 모델이 정합된 가상의 도표를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반구형 표지에 대한 개략 사시도를 도시한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템을 첨부 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 도면에 있어서 동일 또는 유사의 부분에 대해서는 동일 또는 유사의 도면 부호를 부여하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 불투과성 입체 표지 기반 X-선 혈관조영 영상과 CT 혈관 조영 영상간의 실시간 정합 시스템의 구성을 도시한다.
도면을 참조하면, 본 발명의 장치는 엑스선이나 초음파를 여러 각도에서 인체에 투영하고 이를 컴퓨터로 재구성하여 인체 내부 단면의 모습을 화상을 처리하기 위한 X-선 CT 스캐너(100)와 카테터(Cather)를 환자의 혈관에 넣고 조영제를 주입하여 인체의 혈관을 엑스선을 통해서 볼 수 있게 하는 혈관조영검사장치(200)로 구성된다.
본 발명에서 상기 X-선 스캐너로는 Toshiba사의 Aquilion™을 사용하지만 반드시 이것으로 한정되는 것은 아니고 같거나 유사한 기능을 하는 것이라면 어느 것이라도 무방하다.
환자의 가슴 중앙에 입체표지를 부착한 상태에서 상기 시스템의 X-선 CT 스캐너(100)를 이용하여 CT 혈관 조영술을 시행하여 다수의 영상에 포함되는 입체표지들간의 정합에 필요한 영상을 획득한다. 이어서 환자를 관상동맥 중재 시술실로 옮기고 혈관조영검사장치(200)로 X-선 혈관 조영검사를 시행하고, 상기 CT 혈관 조영술로 얻어진 영상 내의 입체표지와 시술로부터 획득한 실시간 X-선 혈관 조영술 영상 내의 입체표지를 실시간으로 정합하여 관상동맥을 정합하도록 함으로써 시술 현장에서 실시간 치료를 유도한다.
도 2는 이종영상 정합을 통한 실시간 치료유도를 위해 가상의 시술 시나리오를 나타내는 화면을 도시한다.
도 3은 혈관모델을 추출하기 위한 X선 혈관 심장 촬영도를 도시하는데, 시험 시 카테터(Catheter) 위치에 관한 가이드를 위해 시술자는 일반적으로 동물체의 내부 구조(Internal Anatomy), 가이드 와이어(Guide Wire), 카테터 거동, 간헐적으로는 필요 시 시각화하도록 투시 촬영장치와 저 X 선량을 이용한다. 이는 이들 간단한 조사를 기록하지 않고 이루어진다. 또한, 시술자가 저장되고 나중에 보다 주의 깊게 세밀히 조사될 수 있는 진단 뷰(Diagnostic View)를 기록하고자 하는 경우, 장비를 작동시켜 시네(Cine)라고 하는 매우 높은 X선 량을 조사한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반구형 방사선 불투과성 입체표지를 환자의 가슴에 부착한 그림을 개념적으로 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 환자의 가슴 중앙에 방사선 불투과성 입체표지(300)가 부착되는데 환자의 혈관에는 카테터(400)가 주입되어 있다. 중재시술을 수행할 경우, X-선 조영술의 영상에는 조영제에 의한 관상동맥이 조영되고 있고 또한 입체표지 또한 투영되어 있다. 도 2의 영상은 도 1의 C 암 디텍터(200a)로부터 입수한 영상이다.
상기 입체표지(300)는 속이 빈 반구 형태의 물체에 격자무늬로 방사선 불투과성 물질을 부착해 만들고, 이 물체는 어떠한 각도로 방사선에 투영 되어도 유일한 모습을 보인다. 중재시술계획 수립을 위해 CT 혈관 조영술(Coronary Computed Tomography Angiography; CCTA)이 필요한 환자의 가슴의 중앙에 입체표지를 부착시키고 CCTA를 촬영하여 영상에 입체표지를 포함하도록 한다. 그리고 환자를 혈관 중재 시술실로 옮겨 혈관 중재시술을 시행함으로써 혈관 조영 영상에서도 2차원으로 투영된 표지의 모습을 확인할 수 있다. 또한, 실시간으로 혈관조영 영상의 표지와 CCTA 영상의 표지를 정합하여 영상간의 회전 각도를 찾아내고 이를 이용해 CCTA 영상의 3차원 혈관 모델을 2차원 혈관조영 영상 위에 투영한다.
도 5(a) 및 (b)는 X-선 혈관 조영술에 의한 심혈관 관상동맥의 영상과 CT 혈관 조영술에 의한 심혈관 관상동맥의 영상을 도시한 도면이다.
도 5(a)의 X-선 2차원 영상의 입체표지(300)와 도 5(b)의 3차원 CT 영상의 입체표지(300) 간의 영상 정합을 실시한다.
도 6은 상기 도 5(a)와 도 5(b)의 영상을 정합한 결과의 화면을 도시하는데, 화면을 보면 두 영상의 입체표지(300)의 정합의 결과 두 영상에서 관상동맥이 또한 정합되어 있음을 알 수 있다.
도 7은 중재시술 과정에어 줌인(Zoom-In)되어 상기 입체표지가 영상 내에 완전히 포함되지 않은 화면을 도시한다.
도 7과 같은 경우 줌아웃(Zoom-Out)하여 영상 내에 입체표지가 모두 포함되도록 한다.
도 8은 각기 다른 영상에 포함된 입체표지의 정합을 통해 X-선 혈관 조영 영상과 CT 혈관 조영 영상의 관상동맥의 모델이 정합된 가상의 도표를 나타낸다.
도 8과 같이 하면, 관상동맥간의 정합이 아니라 입체표지간의 정합을 이용하므로 컴퓨터 연산시간을 최소화할 수 있게 되어 실시간으로 치료유도가 가능하게 된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반구형 표지에 대한 개략 사시도를 도시한다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 반구모형의 표지(300)를 사용하여 위도, 경도 계산 방식을 통해 광원(X-Ray)의 위치를 파악하여 X-선 투시장치 즉,혈관조영검사장치(200)의 암(200a)의 각도를 계산할 수 있다. 전술한 바와 같이, 표지는 방사선 불투과성 물질(300a)이 용착되어 있다. 상기 표지는 탈 부착이 용이하도록 심전도 패드의 형태로 제작될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
지금까지 기술한 본 발명에 의하면 실시간으로 혈관조영 영상의 표지와 CCTA영상의 표지를 정합하여 영상간의 회전 각도를 찾아내고 이를 이용해 CCTA영상의 3차원 혈관 모델을 2차원 혈관조영 영상 위에 투영함으로써 입체표지를 이용해 영상을 정합하기 때문에 호흡 또는 환자의 움직임 등 모든 외부 환경에 빠르게 반응해 시술현장에서 실시간 치료유도를 가능하게 하여 시술의 정확도를 극대화 시킬 수 있다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 표지를 도면을 참조로 하여 상세히 설명하였으나 이와 같은 설명은 예시 목적이지 전술한 바로 본 발명을 한정하는 것이 아님을 이해해야 할 것이며, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명이라기보다는 이하의 부속 특허청구범위에 의해 특정되어 지며, 이러한 본 발명의 특허청구범위는 그 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 형태 또한 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 하며, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100: X-선 CT 스캐너 200: 혈관조영검사장치
200a: C 암 디텍터 300: 방사선 불투과성 입체표지
300a: 방사선 불투과성 물질 400: 카테터
200a: C 암 디텍터 300: 방사선 불투과성 입체표지
300a: 방사선 불투과성 물질 400: 카테터
Claims (1)
- 엑스선을 여러 각도에서 인체에 투영하고 컴퓨터로 재구성하여 인체 내부 단면의 모습을 화상을 처리하기 위한 X-선 CT 스캐너와 카테터(Cather)를 환자의 혈관에 넣고 조영제를 주입하여 인체의 혈관을 엑스선을 통해서 볼 수 있게 하는 혈관조영검사장치를 구비하는 시스템에서, 혈관조영검사장치를 이용하여 심혈관 모델을 추출하기 위해 혈관 심장 촬영을 수행하고 이어서 다시 심혈관 모델을 추출하기 위해 X-선 CT 스캐너에 의해 CT 단층촬영을 수행하고, 입체표지를 이용해 영상을 정합하여 혈관 심장 촬영도의 심전도를 합성 중첩하기 위한 심혈관 진단 및 치료영상의 실시간 정합을 위한 방사선 불투과성 반구형 표지로서,
상기 반구형 표지는 위도, 경도 계산 방식을 통해 광원(X-Ray)의 위치를 파악하여 X-선 투시장치의 암의 각도를 계산할 수 있도록 속이 빈 반구 형태의 물체에 격자무늬로 방사선 불투과성 물질을 부착하여 제작되고, 중재시술계획 수립을 위해 관상동맥 CT 혈관 조영술(Coronary Computed Tomography Angiography; CCTA)이 필요한 환자의 가슴의 중앙에 부착되어 사용되는 것을 특징으로 하는 방사선 불투과성 반구형 표지.
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| KR1020130035896A KR101458585B1 (ko) | 2013-04-02 | 2013-04-02 | 심혈관 진단 및 치료영상의 실시간 정합을 위한 방사선 불투과성 반구형 표지 |
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| US6419680B1 (en) * | 1993-06-10 | 2002-07-16 | Sherwood Services Ag | CT and MRI visible index markers for stereotactic localization |
| US20040116802A1 (en) | 2002-10-05 | 2004-06-17 | Jessop Precision Products, Inc. | Medical imaging marker |
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2013
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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