KR101485900B1 - 방사선 불투과성 반구형 입체 표지를 기반으로 하는 ct 혈관 조영 영상과 x-선 혈관 조영 영상 간의 정합 방법 - Google Patents
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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 심혈관 진단 및 방사선 불투과성 반구형 표지를 기반한 이종영상 정합을 이용한 심혈관 시술 방법을 제공하려는 목적은, 시술 대상의 환자를 등록하고 혈관조영검사장치에서 혈관 조영술(Diagnostic Angiography)을 이용하여 환자를 진단하고, 시술 유도(Procedure Planning)가 필요한 환자인지를 확인하고, 속이 빈 반구 형태의 물체에 격자무늬로 방사선 불투과성 물질을 부착해 만든 방사선 불투과성 입체표지(3D Radiopaque Marker)를 환자의 가슴 중앙에 부착하고, X-선 CT 스캐너에서 CT 혈관 조영술(CCTA)을 통한 3차원 혈관 모델 및 입체 표지 영상을 획득하고, 관상동맥 도관술(Coronary Catheterization)을 위해 X-선 투시 시술실(X-Ray Fluoroscopy Room)로 환자를 이송하여 혈관조영검사장치에서 X-선 혈관 심장 촬영(2D X-Ray CINE Angiogram)을 실시하고, 2차원으로 투영된 입체표지 영상을 획득하고, CCTA 영상의 3차원 표지와 X선 혈관 심장 촬영의 2차원 표지간의 정합을 시행하고, X선 혈관 심장 촬영 영상의 혈관과 3차원 혈관 모델의 정합 정도를 판별하고, 정합이 잘되었는지를 확인하여, X-선 투시법을 이용한 관상동맥 도관술을 시행하고, 다시 정합이 필요한지를 확인하여 시술 결과 확인하고 시술을 종료하는 것을 특징으로 하는 심혈관 진단 및 방사선 불투과성 반구형 표지를 기반한 이종영상 정합을 이용한 심혈관 시술 방법에 의해 달성된다.
Description
본 발명은 심혈관 진단 및 방사선 불투과성 반구형 표지를 기반한 이종영상 정합을 이용한 심혈관 시술 방법에 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 방사선 불투과성 반구형 표지를 기반한 이종영상 정합을 이용한 심혈관 시술 방법에 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 방사선 불투과성 반구형 표지를 기반한 이종영상 정합을 이용한 심혈관 시술 방법을 제공하려는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 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 혈관조영검사장치에서 심혈관 진단 및 방사선 불투과성 반구형 표지를 기반한 이종영상 정합을 이용한 심혈관 시술을 시행하는 방법으로서,
시술 대상의 환자를 등록하고 혈관조영검사장치에서 혈관 조영술(Diagnostic Angiography)을 이용하여 환자를 진단하고, 시술 유도(Procedure Planning)가 필요한 환자인지를 확인하고, 속이 빈 반구 형태의 물체에 격자무늬로 방사선 불투과성 물질을 부착해 만든 방사선 불투과성 입체표지(3D Radiopaque Marker)를 환자의 가슴 중앙에 부착하고, X-선 CT 스캐너에서 CT 혈관 조영술(CCTA)을 통한 3차원 혈관 모델 및 입체 표지 영상을 획득하고, 관상동맥 도관술(Coronary Catheterization)을 위해 X-선 투시 시술실(X-Ray Fluoroscopy Room)로 환자를 이송하여 혈관조영검사장치에서 X-선 혈관 심장 촬영(2D X-Ray CINE Angiogram)을 실시하고, 2차원으로 투영된 입체표지 영상을 획득하고, CCTA 영상의 3차원 표지와 X선 혈관 심장 촬영의 2차원 표지간의 정합을 시행하고, X선 혈관 심장 촬영 영상의 혈관과 3차원 혈관 모델의 정합 정도를 판별하고, 정합이 잘되었는지를 확인하여, X-선 투시법을 이용한 관상동맥 도관술을 시행하고, 다시 정합이 필요한지를 확인하여 시술 결과 확인하고 시술을 종료하는 것을 특징으로 하는 심혈관 진단 및 방사선 불투과성 반구형 표지를 기반한 이종영상 정합을 이용한 심혈관 시술 방법을 제공한다.
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 방법의 흐름도를 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 방법의 흐름도를 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 CCTA가 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 방법의 흐름도를 도시한다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 먼저 단계 S10에서 시술 대상의 환자를 등록하고 상기 혈관조영검사장치(200)에서 혈관 조영술(Diagnostic Angiography)을 이용하여 환자를 진단하고, 이어서 시술 유도(Procedure Planning)가 필요한 환자인지를 확인한다(S20). 시술 유도(Procedure Planning)가 필요한 환자인 경우, 방사선 불투과성 입체표지(3D Radiopaque Marker)를 환자의 가슴 중앙에 부착한다(S30). 상기 방사선 불투과성 입체 표지는 속이 빈 반구 형태의 물체에 격자무늬로 방사선 불투과성 물질을 부착해 만들고, 이 물체는 어떠한 각도로 방사선에 투영 되어도 유일한 모습을 보이도록 구성되어 있다. 상기 X-선 CT 스캐너(100)에서 CT 혈관 조영술(CCTA)을 통한 3차원 혈관 모델 및 입체 표지 영상을 획득하고, 관상동맥 도관술(Coronary Catheterization)을 위해 X-선 투시 시술실(X-Ray Fluoroscopy Room)로 환자를 이송하여 혈관조영검사장치(200)에서 X-선 혈관 심장 촬영(2D X-Ray CINE Angiogram)을 실시하고(S40, S50, S60), 2차원으로 투영된 입체표지 영상을 획득하고, CCTA 영상의 3차원 표지와 시네(Cine) 영상 즉, X선 혈관 심장 촬영의 2차원 표지간의 정합을 시행한다. 즉, CCTA 영상의 회전 각도를 계산한다(S70, S80). 이어, 시네 영상의 혈관과 3차원 혈관 모델의 정합 정도를 판별하고, 정합이 잘되었는지를 확인하여(S90, S100) 정합이 잘 되었다고 확인된 경우는 X-선 투시법을 이용한 관상동맥 도관술을 시행하고, 여기서 다시 정합이 필요한지를 확인하여 정합이 필요 없는 경우는 시술 결과 확인하고 시술을 종료한다(S110, S120, S130).
한편, 상기 단계 S20에서 프로시저 플래닝이 필요한 환자가 아닌 경우는 X-선 투시법을 이용한 관상동맥 도관술을 시행하는 단계로 진행하여 이후의 단계를 진행한다. 상기 시네 영상의 혈관과 3차원 혈관 모델의 정합 정도를 판별하고, 정합이 잘 되었는지를 확인할 때, 정합이 잘 되지 않은 것으로 판단된 경우는 CCTA 영상의 3차원 표지와 X선 혈관 심장 촬영의 2차원 표지간의 정합을 시행하는 단계로 복귀한다.
또한, 상기 X-선 투시법을 이용한 관상동맥 도관술 시행 이후 환자의 움직임 또는 줌인으로 인하여 표지가 확인되지 않는 경우 등은 다시 정합이 필요하다고 판단하여 CCTA 영상의 3차원 표지와 X선 혈관 심장 촬영의 2차원 표지간의 정합을 시행하는 단계로 복귀한다.
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 이와 같이 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 방법을 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
400: 카테터
200a: C 암 디텍터 300: 방사선 불투과성 입체표지
400: 카테터
Claims (1)
- 엑스선을 여러 각도에서 인체에 투영하고 컴퓨터로 재구성하여 인체 내부 단면의 모습을 화상을 처리하기 위한 X-선 CT 스캐너로부터 획득된 CT 혈관 조영 영상과, 카테터(Cather)를 환자의 혈관에 넣고 조영제를 주입하여 인체의 혈관을 엑스선을 통해서 볼 수 있게 하는 혈관조영검사장치로부터 획득된 X-선 혈관 조영 영상 간의 정합 방법으로서,
속이 빈 반구 형태의 물체에 격자무늬로 방사선 불투과성 물질을 부착해 만든 방사선 불투과성 반구형 표지(3D Radiopaque Maker)를 환자에 부착하는 단계;
상기 X-선 CT 스캐너를 이용하여 상기 불투과성 반구형 입체 표지가 부착된 환자에 대한 3차원 혈관 모델의 CT 혈관 조영 영상을 획득하는 단계;
상기 혈관조영검사장치를 이용하여 상기 불투과성 반구형 입체 표지가 부착된 환자에 대한 X-선 혈관 조영 영상을 획득하는 단계;
상기 X-선 혈관 조영 영상 내의 방사선 불투과성 반구형 입체 표지와 상기 CT 혈관 조영 영상 내의 방사선 불투과성 반구형 입체 표지가 정합되는 영상 간 회전 각도에 따라, 상기 3차원 혈관 모델의 CT 혈관 조영 영상을 2차원의 상기 X-선 혈관 조영 영상 위에 투영하는 단계; 및
상기 3차원 혈관 모델의 CT 혈관 조영 영상이 2차원의 상기 X-선 혈관 조영 영상 위에 투영된 두 영상 간의 정합 여부를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, CT 혈관 조영 영상과 X-선 혈관 조영 영상 간의 정합 방법.
Priority Applications (2)
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| KR20130035898A KR101485900B1 (ko) | 2013-04-02 | 2013-04-02 | 방사선 불투과성 반구형 입체 표지를 기반으로 하는 ct 혈관 조영 영상과 x-선 혈관 조영 영상 간의 정합 방법 |
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| KR101485900B1 true KR101485900B1 (ko) | 2015-01-26 |
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ID=51992171
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|---|---|---|---|---|
| KR20180099039A (ko) | 2017-02-28 | 2018-09-05 | 연세대학교 산학협력단 | 영상 데이터베이스 기반 2차원 x-선 영상 및 3차원 ct 영상의 실시간 정합 방법 및 그 장치 |
| KR20190084380A (ko) | 2018-01-08 | 2019-07-17 | 숭실대학교산학협력단 | 2차원 x-선 조영영상의 혈관 구조 추출 방법, 이를 수행하기 위한 기록매체 및 장치 |
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| JP2003132356A (ja) | 2001-07-25 | 2003-05-09 | Koninkl Philips Electronics Nv | 二つの３次元画像データセットを位置合わせする方法及び装置 |
| US20040258289A1 (en) | 2003-04-15 | 2004-12-23 | Joachim Hornegger | Method for digital subtraction angiography using a volume dataset |
| KR20120000729A (ko) * | 2010-06-28 | 2012-01-04 | 주식회사 사이버메드 | 엑스레이 이미지와 씨티 3차원 모델 정합을 통한 혈관 치료용 마이크로 로봇의 위치 추적 방법 |
-
2013
- 2013-04-02 KR KR20130035898A patent/KR101485900B1/ko active IP Right Grant
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