KR101683573B1

KR101683573B1 - 안구 단층 촬영 영상에서의 시세포 층 정량화 검출 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101683573B1
Application number: KR1020150045552A
Authority: KR
Inventors: 박해정; 배종원
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2016-12-07
Also published as: KR20160117011A

Abstract

본 발명은 안구의 단층 촬영 영상에서 시세포 층을 정량화하여 검출하는 방법과 그 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 시세포 층 정량화 검출 장치는, 빛 간섭 단층 촬영을 이용하여 취득한 안구의 3차원 볼륨 영상을 입력받는 영상 입력부; 상기 3차원 볼륨 영상의 신호 크기를 정규화하고, 다운 샘플링을 한 후, 3차원 이방성 커널 마스크를 이용하여 노이즈를 제거하고, 에지를 강화시키는 전처리를 수행하는 영상 전처리부; 상기 전처리한 3차원 볼륨 영상을 미분하고, 상기 미분한 신호의 극점을 기준으로 IS, ILM, RPE 시세포 층을 각 추출하는 시세포 층 추출부; 및 안구 병변의 종류를 입력받고 상기 입력받은 안구 병변의 종류에 따라 상기 추출된 각 시세포 층을 정량화하는 시세포 정량화부를 포함한다.
본 발명에 따른 시세포 층 정량화 검출 장치는 임상적으로 의미가 있는 시세포 층을 자동으로 검출하고, 또한 안구 질환으로 인하여 불규칙적으로 변화되어 있는 시세포 층을 오류 없이 올바르게 검출하여 정량화하는 효과가 있다.

Description

안구 단층 촬영 영상에서의 시세포 층 정량화 검출 장치 및 그 방법{Apparatus and Method for Detection of Regularized Layer of Visual Cells in Eyeball Tomography}

본 발명은 안구의 단층 촬영 영상에서 시세포 층을 정량화하여 검출하는 방법과 그 장치에 관한 것이다.

본래 안구의 시세포 층은 수평적으로 균일하게 층을 이루는데, 질환이 걸린 안구의 경우는 시세포 층이 불규칙하게 변형되어 있는 경우가 많이 있다. 따라서 시세포 층의 형태와 두께를 기초로 안구 질환의 병변을 판단하는 것이 가능하다.

기존에는 이와 같은 시세포 층의 형태를 의사가 임상적으로 확인하여 안구 질환을 판단하였다. 그러나 이와 같은 인술을 동원한 임상적인 진단에는 많은 시간과 인력이 투입되어야 한다는 한계가 있다. 또한 안구의 질환을 진단하기 위하여 안저검사 등 기타 여러 검사들이 병행되어 왔지만, 이러한 검사 방법들만으로는 안구에서 질환으로 인한 미세한 초기 변화를 알아내기 힘들다는 한계점이 있다.

이에 빛 간섭 단층 촬영(Optical Coherence Tomography, OCT)과 같은 단층 촬영 장치를 이용하여 획득된 단층 촬영 영상에서 안구의 질환 증세를 진단하는 장치와 방법들이 개발되고 있다. 일례로는 하기 선행기술문헌과 같이 빛 간섭 단층 촬영 영상에서의 망막 지도를 패턴 분석하여 시신경 질병을 진단하는 방법에 제안된 바가 있다.

빛 간섭 단층 촬영은 빛은 투과시켜 조직 내에서 반사되는 빛의 도달 시간 차이를 이용하여 비침습적으로 안구 및 기타 인체 조직의 3차원 단층 영상을 촬영하는 도구이다. 빛 간섭 단층 촬영 기구는 안구의 단층 영상을 취득하고, 단층 영상을 연속적으로 쌓아 3차원 단층 영상을 획득한다. 빛 간섭 단층 촬영은 마이크로미터 스케일의 해상도로 안구 조직의 3차원 단층 영상을 촬영할 수 있어서, 안구의 망막에 발생한 질환 및 그 진행 상황을 확인하기 위하여 용이하게 사용될 수 있다.

그런데 이와 같은 및 간섭 단층 촬영을 이용하여 획득한 3차원의 고해상도 영상 데이터는 안구 질환의 진단에 이를 이용함에 있어서, 그 양이 매우 방대함으로 컴퓨터를 이용한 자동화된 분석의 필요성이 있다.

그런데 병변을 지니고 있는 안구 내 조직은 정상적인 안구와 비교하였을 때 불규칙하게 변형되어 있는 경우가 많기 때문에 안과적 병변이 존재하는지 여부를 판단하는 중요한 척도가 되는 시세포 층을 자동 검출함에 있어서 오류가 많이 발생하게 되고, 그에 따라 안구 질환을 자동 진단함에 있어서도 오류 발생 가능성이 커질 수 있다는 문제점이 있다.

미국 공개특허 : US 2008-0309881 A1 "PATTERN ANALYSIS OF RETINAL MAPS FOR THE DIAGNOSIS OF OPTIC NERVE DISEASES BY OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY" (2008.12.18.)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 안구의 단층을 촬영한 3차원 볼륨 영상을 분석하여 임상적으로 의미가 있는 시세포 층을 자동으로 검출하고, 또한 안구 질환으로 인하여 불규칙적으로 변화되어 있는 시세포 층을 오류 없이 올바르게 검출하여 정량화하는, 시세포 층 정량화 방법 및 그에 관한 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 유형에 따른 시세포 층 검출 장치는 안구 단층촬영(Tomography) 영상을 입력받는 영상 입력부; 상기 안구 단층촬영 영상에서 미리 정해진 적어도 하나 이상의 시세포 층을 검출하는 시세포 층 검출부; 및 안구 질환 정보를 입력받고 상기 입력받은 안구 질환 정보에 따라 상기 검출된 시세포 층에서 오검출된 영역을 정정하여 상기 시세포 층을 정량화하는 시세포 층 정량화부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 안구 단층촬영 영상은 빛 간섭 단층 촬영(Optical Coherence Tomography) 장치를 이용하여 촬영한 영상인 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서 상기 영상 입력부는 3차원의 상기 안구 단층촬영 영상을 입력받거나, 또는 적어도 하나 이상의 2차원의 안구 단층 영상을 포함하는 상기 안구 단층촬영 영상을 입력받는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 안구 단층촬영 영상은 망막 내 황반 부위를 포함하는 상기 시세포 층의 층상 구조를 나타내는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 안구 단층촬영 영상의 신호 크기를 정규화하거나, 노이즈 제거 필터링을 하거나, 영상 선명화 신호 처리를 수행하는 것 중 적어도 어느 하나 이상을 수행하여, 상기 안구 단층촬영 영상을 전처리하는 영상 전처리부를 더 포함하고, 상기 시세포 층 검출부는 상기 전처리한 안구 단층촬영 영상에서 상기 시세포 층을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서 상기 영상 전처리부는 상기 안구 단층촬영 영상에 대하여, 영상의 신호 크기를 미리 정해진 기준에 따라 조절하는 정규화를 수행하거나, 다운 샘플링을 수행하여 영상 크기를 줄이거나, 중간값(Median) 필터링과 가우시안 필터링 중 적어도 하나 이상을 수행하여 노이즈를 제거하거나, 영상의 에지를 강화하는 영상 선명화 신호처리를 수행하는 것 중 적어도 어느 하나 이상을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서 상기 시세포 층 검출부는 상기 안구 단층촬영 영상에서 상기 시세포 층의 층상 구조에 수직한 방향으로 검사선을 설정하고, 상기 검사선 선상의 영상 신호 크기의 변화를 나타내는 검사선 상 영상 신호 성분을 획득하고, 상기 획득한 검사선 상 영상 신호 성분을 분석하여 상기 시세포 층을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서 상기 시세포 층 검출부는 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 분석하여 검출한 상기 시세포 층을 2차원 또는 3차원으로 적층하여 상기 안구 단층촬영 영상에서 2차원 또는 3차원으로 상기 시세포 층을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서 상기 시세포 층 검출부는 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 내절 부분(Inner Segment)과 외절 부분(Outer Segment)으로 구분하고, 상기 검사선 상 영상 신호 성분의 영상 신호값의 상승 또는 하강 정도를 기준으로, 상기 내절 부분에서 제1 시세포 층을 검출하거나, 또는 상기 외절 부분에서 제2 시세포 층, 제3 시세포 층 중 적어도 하나 이상을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서 상기 시세포 층 검출부는 상기 검사선 상 영상 신호 성분에서 2개의 국부 최대값과 상기 2개의 국부 최대값 사이에 위치하는 1개의 국부 최소값을 검출하고, 상기 국부 최소값을 기준으로 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 상기 내절 부분과 상기 외절 부분으로 구분하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서 상기 시세포 층 검출부는, 상기 검사선 상 영상 신호 성분에 대하여, 상기 내절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제1 시세포 층을, 상기 외절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제2 시세포 층을, 상기 외절 부분에서 영상 신호값의 하강 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제3 시세포 층을, 각 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서 상기 시세포 층 검출부는 상기 검사선 상 영상 신호 성분의 영상 신호값의 상승 정도 또는 하강 정도를 상기 검사선 상 영상 신호 성분에 대한 미분값을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서 상기 제1 시세포 층은 ILM(Inner Limiting Membrane) 층, 상기 제2 시세포 층은 IS(Inner Segment) 층, 상기 제3 시세포 층은 RPE(Retinal Pigment Epithelium) 층인 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서 상기 안구 질환 정보는 안구 질환 종류에 관한 정보를 포함하고, 상기 시세포 층 정량화부는 상기 안구 질환 정보에 따라 선택된 적어도 하나 이상의 상기 시세포 층에 대하여, 상기 시세포 층 검출부에서 2차원 또는 3차원으로 검출한 상기 시세포 층에 있어서, 상기 시세포 층이 불연속적이거나 또는 미리 정해진 기준 이상의 신호 크기의 변화가 있는 영역을 오검출 영역으로 검출하고, 상기 시세포 층에서 상기 오검출 영역을 정정하여, 상기 시세포 층을 정량화하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서 상기 시세포 층 정량화부는 상기 시세포 층에서 상기 오검출 영역을 정정할 때, 다른 상기 시세포 층을 이용하여 상기 오검출 영역을 정정하거나, 또는 상기 시세포 층에서 상기 오검출 영역의 이웃 영역을 이용하여 상기 오검출 영역을 보간하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서 상기 시세포 층 정량화부는, 상기 안구 질환 종류가 황반원공(Macular Hole, MH)에 해당하는 경우, 상기 시세포 층 검출부에서 검출된 상기 시세포 층 중 ILM 층과 IS 층에 대하여, 상기 황반원공에 따른 병변 영역인 원공 영역에 해당하는 상기 ILM 층을 상기 IS 층으로 대체하고, 상기 안구 질환 종류가 당뇨성 황반부종(Diabetic macular Edema, DME) 또는 망막정맥분지폐쇄(Branch Retinal Vein Occlusion, BRVO) 또는 노인성 황반변성(Age-related Macular Degeneration, AMD) 중 어느 하나에 해당하는 경우, 상기 시세포 층 검출부에서 검출된 상기 IS 층 또는 상기 RPE 층에 대하여, 미리 정해진 기준 이상의 영상 신호 크기의 변화가 있는 불연속 구간을 검출하고, 상기 불연속 구간이 검출되면 보간법을 이용하여 상기 불연속 구간을 보간하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서 상기 안구 질환 정보는 안구 질환 종류에 관한 정보를 포함하고, 상기 시세포 층 정량화부는 상기 안구 질환 정보에 따라 선택된 적어도 하나 이상의 상기 시세포 층에 대하여, 상기 시세포 층의 위치를 오검출하였는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 오검출 한 경우, 상기 시세포 층의 위치를 정정하여, 상기 시세포 층을 정량화하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서 상기 시세포 층 정량화부는, 상기 안구 질환 종류가 고도 근시(High Myopia, HM)에 해당하는 경우, 상기 시세포 층 중 ILM 층, IS 층, RPE 층 중 적어도 어느 하나가 상기 망막 단층촬영 영상을 벗어나는 구간을 보유하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 망막 단층촬영 영상을 벗어난 상기 시세포 층의 구간에서 시세포 층의 위치를 정정하고, 상기 안구 질환 종류가 망막 전 막(Epi-retinal Membrane, ERM)에 해당하는 경우, 상기 검사선 상 영상 신호 성분 중 내절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도를 산출하여, 상기 상승 정도가 큰 순서대로 2개의 후보 층을 검출하고, 상기 검출된 2개의 상기 후보 층 중에서 망막 황반 부위에 더 가까운 상기 후보 층을 ILM 층으로 정정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 또 다른 유형에 따른 시세포 층 검출 장치는, 망막 내 황반 부위를 포함하는 시세포 층의 층상 구조를 나타내는 안구 단층촬영(Tomography) 영상을 입력받는 영상 입력부; 상기 안구 단층촬영 영상에서 상기 시세포 층의 층상 구조에 수직한 방향으로 검사선을 설정하고, 상기 검사선 선상의 영상 신호 크기의 변화를 나타내는 검사선 상 영상 신호 성분을 획득하고, 상기 획득한 검사선 상 영상 신호 성분을 분석하여 미리 정해진 적어도 하나 이상의 상기 시세포 층을 검출하는 시세포 층 검출부;를 포함할 수 있다.

여기서 상기 안구 단층촬영 영상의 신호 크기를 정규화하고 노이즈 제거 필터링을 하고 영상 선명화 신호 처리를 수행하여, 상기 안구 단층촬영 영상을 전처리하는 영상 전처리부를 더 포함하고, 상기 시세포 층 검출부는 상기 전처리한 안구 단층촬영 영상에서 상기 시세포 층을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서 상기 제1 시세포 층은 ILM(Inner Limiting Membrane) 층, 상기 제2 시세포 층은 IS(Inner Segment) 층, 상기 제3 시세포 층은 RPE(Retinal Pigment Epithelium) 층이고, 상기 시세포 층 검출부는, 상기 검사선 상 영상 신호 성분에 대하여, 상기 내절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제1 시세포 층을, 상기 외절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제2 시세포 층을, 상기 외절 부분에서 영상 신호값의 하강 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제3 시세포 층을, 각 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 또 다른 유형에 따른 시세포 층 검출 방법은 안구 단층촬영(Tomography) 영상을 입력받는 영상 입력 단계; 상기 안구 단층촬영 영상에서 미리 정해진 적어도 하나 이상의 시세포 층을 검출하는 시세포 층 검출 단계; 및 안구 질환 정보를 입력받고 상기 입력받은 안구 질환 정보에 따라 상기 검출된 시세포 층에서 오검출된 영역을 정정하여 상기 시세포 층을 정량화하는 시세포 층 정량화 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 시세포 층 정량화 검출 방법은, 임상적으로 의미 있는 안구의 특정 시세포 층(IS, ILM, RPE)을 자동으로 검출하고, 또한 질환으로 인하여 불규칙하게 변형된 시세포 층에 대하여도 강인하게 시세포 층을 자동으로 정량화하여 검출하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시세포 층 검출 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시세포 층 검출 장치의 블록도이다.
도 3은 영상 전처리부가 안구 단층촬영 영상을 전처리하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 영상 전처리부의 세부 블록도이다.
도 5는 안구 단층촬영 영상을 복수개의 2차원 안구 단층 영상의 집합으로 나타낸 참고도이다.
도 6은 안구 단층촬영 영상에 대하여 획득된 검사선 상 영상 신호 성분이 정규화된 것을 나타내는 참고도이다.
도 7은 검사선 상 영상 신호 성분을 분석한 결과를 나타내는 참고도이다.
도 8은 검사선 상 영상 신호 성분에서 검출한 제1 내지 제3 시세포 층을 나타내는 참고도이다.
도 9는 안구 단층촬영 영상에서 2차원으로 상기 시세포 층을 검출한 결과 영상이다.
도 10은 시세포 층 검출부의 세부 블록도이다.
도 11은 황반원공(Macular Hole, MH)의 안구 단층촬영 영상 및 그에 대한 시세포 층 정량화부의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 12는 당뇨성 황반부종(Diabetic macular Edema, DME) 또는 망막정맥분지폐쇄(Branch Retinal Vein Occlusion, BRVO)의 안구 단층촬영 영상 및 그에 대한 시세포 층 정량화부의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 13은 노인성 황반변성(Age-related Macular Degeneration, AMD)의 안구 단층촬영 영상 및 그에 대한 시세포 층 정량화부의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 14는 고도 근시(High Myopia, HM)의 안구 단층촬영 영상 및 그에 대한 시세포 층 정량화부의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 15는 망막 전 막(Epi-retinal Membrane, ERM)의 안구 단층촬영 영상 및 그에 대한 시세포 층 정량화부의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시세포 층 검출 장치의 블록도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시세포 층 검출 방법의 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

안구의 시세포 층은 수평적으로 균일하게 층을 이루는데, 질환이 걸린 안구의 경우는 시세포 층이 불규칙하게 변형되어 있는 경우가 많이 있다. 따라서 시세포 층의 형태와 두께를 기초로 안구 질환의 병변을 판단하는 것이 가능하다. 그리고 이와 같은 시세포 층의 형태와 두께에 관한 정보를 획득하기 위하여는, 빛 간섭 단층 촬영(Optical Coherence Tomography, OCT)과 같은 단층 촬영 장치를 이용할 수 있다.

이와 같은 및 간섭 단층 촬영을 이용하여 획득한 3차원의 고해상도 영상 데이터는 안구 질환의 진단에 이를 이용함에 있어서, 그 양이 매우 방대함으로 컴퓨터를 이용한 자동화된 분석의 필요성이 있다.

예를 들면 망막 상에 질환이 생기게 되는 경우 수평적으로 균일하게 층을 이루는 시세포 층이 기형적인 형태를 띠게 된다. 예를 들어 중심성장액맥락망막병증 질환이 걸린 안구의 경우는 시세포의 특정 층에 장액(Fluid) 구역이 형성되는 것이 주요 특징이고, 황반원공 질환의 경우 시세포의 특정 층에 원공(Hole)이 형성되는 것이 주요 특징이다. 즉 위와 같은 망막 질환이 걸린 안구의 시세포 층은 안구의 황반(macular lutea)을 중심으로 한 일정한 거리 내의 구간에서 시세포의 특정 층에 이상 구간이 형성되는 병변(Lesion)이 나타난다.

참고로 여기서 황반이란 눈의 각막과 수정체의 중심에 수직으로 들어온 빛이 맺히는 부분으로, 망막의 중심부에 일정한 거리만큼 함몰되어 있는 부위를 지칭한다. 또한 병변이란 병이 원인이 되어 일어나는 생체의 변화를 의미한다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안구 질환에 따라 변형된 시세포 층에 대하여도 강인하게 시세포 층을 검출할 수 있는 시세포 층 검출 장치와 그에 관한 방법을 개시한다. 또한 본 발명은 일반적인 안구에 대하여도 오류가 발생하지 않고 시세포 층을 검출할 수 있는 시세포 층 검출 장치와 그 방법을 개시한다. 특히 본 발명은 1차적으로 일반 안구에 적용이 가능한 시세포 층 검출부를 개시하고, 2차적으로 질환에 따라 변형된 시세포 층에 대하여 변형된 시세포 층에서의 오검출 영역을 정정하고 정량화된 시세포 층을 검출하기 위한 시세포 층 정량화부를 개시한다.

본 발명에 따른 망막 내 병변 검출 장치는 상술한 빛 간섭 단층 촬영을 이용하여 획득된 안구 단층촬영 영상을 이용하여 시세포 층을 자동으로 검출할 수 있다.

그러나 본 발명에 따른 시세포 층 검출 장치와 그 방법은 빛 간섭 단층 촬영 방법 이외에 다양한 방법을 통하여 획득된 안구 단층촬영 영상을 이용하여서도 동일 방식으로 시세포 층을 자동으로 검출하고 정량화할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 시세포 층 검출 장치와 그 방법은 빛 간섭 단층 촬영 방법에 한정되지 않는다.

이하에서는 본 발명에 따른 시세포 층 검출 장치와 그 방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시세포 층 검출 장치의 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 시세포 층 검출 장치는 영상 입력부(100), 시세포 층 검출부(200), 시세포 층 정량화부(300)를 포함할 수 있다.

영상 입력부(100)는 안구 단층촬영(Tomography) 영상을 입력받는다.

시세포 층 검출부(200)는 상기 안구 단층촬영 영상에서 미리 정해진 적어도 하나 이상의 시세포 층을 검출한다.

시세포 층 정량화부(300)는 안구 질환 정보를 입력받고 상기 입력받은 안구 질환 정보에 따라 상기 검출된 시세포 층에서 오검출된 영역을 정정하여 상기 시세포 층을 정량화한다.

도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시세포 층 검출 장치의 블록도이다.

상기 실시예에서 상기 시세포 층 검출 장치는 영상 전처리부(150)를 더 포함할 수 있다.

영상 전처리부(150)는 상기 안구 단층촬영 영상의 신호 크기를 정규화하거나, 노이즈 제거 필터링을 하거나, 영상 선명화 신호 처리를 수행하는 것 중 적어도 어느 하나 이상을 수행하여, 상기 안구 단층촬영 영상을 전처리한다.

이와 같이 영상 전처리부(150)가 더 포함되는 경우 시세포 층 검출부(200)는 상기 전처리한 안구 단층촬영 영상에서 상기 시세포 층을 검출한다.

이하에서는 본 발명에 따른 시세포 층 검출 장치의 각 구성에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저 영상 입력부(100)와 안구 단층촬영 영상에 대하여 설명한다.

여기서 상기 안구 단층촬영 영상은 빛 간섭 단층 촬영(Optical Coherence Tomography) 장치를 이용하여 촬영한 영상일 수 있다. 또한 상술한 바와 같이 상기 안구 단층촬영 영상은 빛 간섭 단층 촬영 방법 이외의 다른 다양한 단층촬영 방법을 이용하여 획득될 수도 있으며, 빛 간섭 단층 촬영 영상에 국한되지는 않는다고 할 것이다.

여기서 영상 입력부(100)는 3차원의 상기 안구 단층촬영 영상을 입력받거나, 또는 적어도 하나 이상의 2차원의 안구 단층 영상을 포함하는 상기 안구 단층촬영 영상을 입력받을 수 있다. 즉 영상 입력부(100)는 3차원의 볼륨 영상인 안구 단층촬영 영상을 입력받을 수 있다. 또는 적어도 1개 이상의 2차원의 안구 단층 영상으로 구성된 데이터로써 안구 단층촬영 영상을 입력받을 수도 있다.

여기서 상기 안구 단층촬영 영상은 망막 내 황반 부위를 포함하는 상기 시세포 층의 층상 구조를 나타내는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 2차원의 안구 단층 영상은 안구의 수정체가 어느 한쪽을 향하고 안구의 황반이 다른 쪽에 위치하도록 하여 안구를 횡단하는 방향으로 촬영된 단층 영상인 것이 바람직하다. 예를 들면 2차원의 안구 단층 영상은 안구의 수정체가 위로 향하고 안구의 황반이 아래 쪽에 위치하도록 하여 안구를 횡단하는 방향으로 촬영된 단층 영상이 될 수 있다. 또한 3차원의 상기 안구 단층촬영 영상은 위와 같이 동일한 방식으로 방향이 정렬된 3차원 영상 볼륨 데이터가 될 수 있다.

다음으로는 영상 전처리부(150)에 대하여 보다 상세히 설명한다.

시세포 층 검출부(200)에서 안구 단층촬영 영상에서 정확하게 시세포 층을 검출하고 정량화하기 위해서는, 영상 입력부(100)에서 입력받은 안구 단층촬영 영상을 시세포 층 검출에 맞게 전처리할 필요가 있다. 이는 단층촬영 과정에서 촬영 환경 또는 안구 내 유리체의 상태에 따라 취득되는 영상의 품질이 변경될 수 있기 때문이다. 따라서 영상 전처리부(150)에서는 객체 검출 성능을 높이기 위하여 안구 단층촬영 영상에서 노이즈를 제거하고 신호의 크기를 정규화하고 영상을 선명화하는 신호처리 중 적어도 어느 하나 이상을 수행하는 것이 바람직하다. 즉 영상 전처리부(150)는 상기 안구 단층촬영 영상의 신호 크기를 정규화하고 노이즈 제거 필터링을 하고 영상 선명화 신호 처리를 수행하여, 상기 안구 단층촬영 영상을 전처리할 수 있다.

여기서 영상 전처리는 3차원의 볼륨 데이터인 영상 단층촬영 영상 전체에 대하여 수행될 수 있고, 또는 2차원의 영상 단층 영상 각각에 대하여 수행될 수도 있다.

먼저 영상 전처리부(150)는 영상 입력부(100)가 입력받은 안구 단층촬영 영상에서 신호의 강도(Intensity)가 고르지 못하거나 히스토그램(Histogram) 상 한 쪽으로 치우쳐 분포되어 있는 경우에 대비하여, 영상을 구성하고 있는 화소들의 영상 신호 크기의 범위를 정규화할 수 있다. 여기서 영상 전처리부(150)는 안구 단층촬영 영상 내의 각 화소들의 신호 크기를 미리 정해진 기준에 따라 변경하여 정규화를 수행할 수 있고, 예를 들면 화소들 중 최대값과 최저값이 미리 정해진 특정값과 일치하도록 안구 단층촬영 영상 내의 화소들의 신호 크기를 선형 함수 또는 비선형 함수를 이용하여 변경할 수 있다.

또한 영상 전처리부(150)는 시세포 층 검출부(200)가 안구 단층촬영 영상에서 보다 빠르게 시세포 층을 검출하기 위하여, 다운 샘플링(Down Sampling)을 통해 안구 단층촬영 영상의 크기를 줄일 수 있다.

또한 영상 전처리부(150)는 안구 단층촬영 영상에서 필터링을 통하여 노이즈를 제거할 수 있다. 빛 간섭 단층 촬영에서 획득되는 안구 단층촬영 영상에서는 촬영에서 발생하는 노이즈가 내재되어 있다. 이와 같은 노이즈는 영상의 선명도를 크게 저하시켜 시세포 층 검출부(200)의 성능을 저하시키는 주된 요인이 된다. 따라서 영상 전처리부(150)는 중간값 필터링(Median filtering) 또는 가우시안 필터링(Gaussian filtering)을 수행하여 노이즈를 제거할 수 있다. 여기서 영상 전처리부(150)는 공지된 다양한 종류의 노이즈 제거 필터를 사용할 수 있음은 물론이다.

여기서 망막 내 시세포 층간 구조는 시세포 층에 수평한 방향 쪽(이하에서 시세포 층에 수평한 방향 쪽을 x 축 방향, 수직한 방향 쪽을 y 축 방향이라고 지칭한다.)으로 평행하게 형성되는 패턴을 보이기 때문에, 영상 전처리부(150)는 위와 같은 특성을 이용하여, 시세포 층에 수평한 방향 즉 x축 방향으로 이방성(Anisotropic)을 가진 커널 마스크(Kernel mask)를 사용하여 필터링을 수행하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 안구 단층촬영 영상이 3차원의 볼륨 데이터인 경우 상기 필터링은 3차원의 커널 마스크를 이용하여 수행될 수 있다. 또한 만일 2차원의 안구 단층 영상에 대하여 수행되는 경우는 2차원의 커널 마스크를 이용하여 수행될 수도 있다.

또한 영상 전처리부(150)는 안구 단층촬영 영상을 선명화하는 신호처리를 수행할 수 있다. 여기서 영상 전처리부(150)는 신호의 고주파 성분을 증폭시켜주는 선형 또는 비선형 필터인 언샵 마스크(Unsharp mask)를 사용하여 영상 선명화 신호처리를 할 수 있다. 또는 영상 전처리부(150)는 다양한 마스크 또는 커널을 이용하여 안구 단층촬영 영상을 선명화하거나 영상에서 에지를 강화하는 신호처리를 수행할 수 있다. 또한 영상 전처리부(150)는 기존의 공지된 다양한 영상 에지 강화 기술을 이용하여 영상을 선명화하는 신호처리를 할 수 있다.

도 3은 영상 전처리부(150)가 안구 단층촬영 영상을 전처리하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다. 도 3의 (a)는 안구 단층촬영 영상의 원본 영상이고, (b)는 영상 전처리부(150)가 노이즈를 제거하는 필터링을 수행한 결과 영상이고, (c)는 영상 전처리부(150)가 영상 선명화 신호처리를 수행한 결과 영상이다.

영상 전처리부(150)는 상술한 정규화, 다운 샘플링, 노이즈 제거, 영상 선명화 동작을 수행하기 위하여, 각 동작을 수행하는 영상 신호 크기 정규화부(151), 다운 샘플링 부(152), 노이즈 제거 필터링 부(153), 영상 선명화부(154) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

도 4는 위와 같은 하부 구성을 포함하는 영상 전처리부(150)의 세부 블록도이다.

이처럼 영상 전처리부(150)는 상기 안구 단층촬영 영상에 대하여, 영상의 신호 크기를 미리 정해진 기준에 따라 조절하는 정규화를 수행하거나, 다운 샘플링을 수행하여 영상 크기를 줄이거나, 중간값(Median) 필터링과 가우시안 필터링 중 적어도 하나 이상을 수행하여 노이즈를 제거하거나, 영상의 에지를 강화하는 영상 선명화 신호처리를 수행하는 것 중 적어도 어느 하나 이상을 수행할 수 있다.

이와 같이 영상 전처리부(150)가 더 포함되는 경우 시세포 층 검출부(200)는 상기 전처리한 안구 단층촬영 영상에서 상기 시세포 층을 검출할 수 있다.

다음으로는 시세포 층 검출부(200)의 동작에 대하여 보다 상세히 설명한다.

시신경 세포 층 즉 시세포 층은 여러 가지 종류의 층으로 이루어지는데, 여기서 시세포 층 검출부(200)는 망막 내 질환의 진단을 위하여, 망막의 질환을 나타내는 망막 내 병변을 검출하는데 의미 있는 시세포 층을 검출하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 시세포 층은 망막 내 황반 상부의 IS(Inner Segment) 층, RPE(Retinal pigment epithelium) 층, ILM(Inner limiting membrane) 층 중 어느 하나의 층인 것이 바람직하다. 상기 IS 층, RPE 층, ILM 층은 안구 내 질환을 판단함에 있어서 임상학적으로 유의한 정보를 포함하는 시세포 층이므로, 시세포 층 검출부(200)는 위 시세포 층들 중 적어도 어느 하나를 검출하는 것이 바람직하다.

도 9를 참조하면 ILM 층(L1), IS 층(L2), RPE 층(L3)을 확인할 수 있다.

다음에는 시세포 층 검출부(200)가 안구 단층촬영 영상에서 시세포 층을 검출함에 있어서 처리하는 데이터와 시세포 층을 검출하는 검사선을 설정하는 방법에 대하여 먼저 상세히 설명한다.

여기서 시세포 층 검출부(200)는 상기 안구 단층촬영 영상에서 망막 내 황반 부위를 일단에 위치하도록 하는 상기 시세포 층의 단면을 나타내는 2차원의 안구 단층 영상을 획득하고, 상기 안구 단층 영상에서 상기 시세포 층을 검출할 수 있다.

영상 입력부(100)가 3차원의 볼륨 영상인 안구 단층촬영 영상을 입력받는 경우, 먼저 시세포 층 검출부(200)는 상기 안구 단층촬영 영상의 단면으로 상기 2차원 안구 단층 영상을 획득하고, 여기서 시세포 층을 검출할 수 있다. 만일 영상 입력부(100)가 적어도 하나 이상의 2차원 안구 단층 영상을 포함하는 데이터로 안구 단층촬영 영상을 입력받는 경우, 시세포 층 검출부(200)는 상기 안구 단층촬영 영상에 포함된 2차원의 안구 단층 영상에 대하여 시세포 층을 검출할 수 있다.

여기서 2차원의 안구 단층 영상은 안구의 수정체가 어느 한쪽을 향하고 안구의 황반이 다른 쪽에 위치하도록 하여 안구를 횡단하는 방향으로 촬영된 단층 영상인 것이 바람직하다. 예를 들면 2차원의 안구 단층 영상은 안구의 수정체가 위로 향하고 안구의 황반이 아래 쪽에 위치하도록 하여 안구를 횡단하는 방향으로 촬영된 단층 영상이 될 수 있다.

또는 시세포 층 검출부(200)는 3차원의 상기 안구 단층촬영 영상에서 직접 시세포 층을 검출할 수도 있다. 즉 시세포 층 검출부(200)는 3차원의 볼륨 데이터인 안구 단층촬영 영상에 대하여, 이로부터 2차원 단면을 나타내는 데이터를 획득하지 않고, 3차원의 볼륨 데이터에서 직접 시세포 층을 검출할 수도 있다.

도 5는 안구 단층촬영 영상을 복수개의 2차원 안구 단층 영상의 집합으로 나타낸 참고도이다.

이와 같이 3차원의 볼륨 데이터인 안구 단층촬영 영상 또는 2차원의 안구 단층 영상에서 시세포 층을 검출함에 있어서, 시세포 층 검출부(200)는 다음에서 상세히 설명할 바와 같이 3차원의 볼륨 데이터인 안구 단층촬영 영상 또는 2차원의 안구 단층 영상에서 검사선을 설정하고, 검사선 상 영상 신호 성분을 획득하고, 상기 획득한 검사선 상 영상 신호 성분에서 시세포 층을 검출할 수 있다.

여기서 시세포 층 검출부(200)는 상기 안구 단층촬영 영상에서 상기 시세포 층의 층상 구조에 수직한 방향으로 검사선을 설정하고 상기 검사선 선상의 영상 신호 크기의 변화를 나타내는 검사선 상의 영상 신호 성분을 획득하고, 상기 획득한 검사선 상의 영상 신호 성분을 분석하여 상기 시세포 층을 검출할 수 있다. 여기서 상기 검사선 상 영상 신호 성분은 영상 신호의 크기(Intensity)의 변화를 나타내는 신호 성분이다. 즉 시세포 층에 수직한 방향으로 설정된 상기 검사선 상의 각 화소들의 영상 신호 크기를 나타낸다.

도 6은 도 5와 같은 안구 단층촬영 영상에 대하여 획득된 검사선 상 영상 신호 성분을 나타내는 참고도이다.

즉 시세포 층 검출부는 3차원의 상기 안구 단층촬영 영상에서 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 직접 획득하여, 상기 검사선 상 영상 신호 성분 상에서 상기 시세포 층을 검출할 수 있고, 또는 2차원의 안구 단층 영상에서 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 획득하여 상기 시세포 층을 검출할 수도 있다.

여기서 시세포 층 검출부(200)는 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 분석하여 검출한 상기 시세포 층을 2차원 또는 3차원으로 적층하여 상기 안구 단층촬영 영상에서 2차원 또는 3차원으로 상기 시세포 층을 검출할 수 있다. 여기서 상기 2차원의 안구 단층 영상에서 시세포 층을 검출하는 경우 상기 시세포 층은 2차원의 안구 단층 영상 상에서 검출되는 선이 될 수 있다. 또는 상기 3차원의 안구 단층촬영 영상에서 3차원으로 시세포 층을 검출하는 경우 상기 시세포 층은 3차원의 안구 단층촬영 영상 내에서 검출되는 면이 될 수 있다.

다음에는 시세포 층 검출부(200)의 세부 동작에 대하여 보다 상세히 설명한다.

시세포 층 검출부(200)는, 상기 검사선 상 영상 신호 성분의 영상 신호 크기를 정규화하고, 상기 정규화한 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 분석하여 상기 시세포 층을 검출할 수 있다. 영상 전처리부(150)가 포함될 경우, 영상 전처리부(150)에서 노이즈 제거 필터링과 같은 전처리 과정을 통하여 영상 신호의 정규화된 분포가 다시 변경될 수 있으므로, 시세포 층 검출부(200)는 입력받은 전처리된 안구 단층촬영 영상에 대하여 영상 신호 크기의 분포를 조정하는 정규화를 다시 수행한다.

도 6은 안구 단층촬영 영상에 대하여 획득된 검사선 상 영상 신호 성분이 위와 같은 정규화를 통하여 크기가 0 내지 1 사이로 정규화된 것을 나타내는 참고도이다.

다음으로 시세포 층 검출부(200)는 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 내절 부분(Inner Segment)과 외절 부분(Outer Segment)으로 구분할 수 있다.

여기서 시세포 층 검출부(200)는 상기 검사선 상 영상 신호 성분에서 2개의 국부 최대값과 상기 2개의 국부 최대값 사이에 위치하는 1개의 국부 최소값을 검출하고, 상기 국부 최소값을 기준으로 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 상기 내절 부분과 상기 외절 부분으로 구분할 수 있다.

여기서 검사선 상 영상 신호 성분의 상기 2개의 국부 최대값과 국부 최소값은 검사선 상 영상 신호 성분의 미분값을 이용하여 검출할 수 있다.

도 7은 상기 2개의 국부 최대값(H1, H2)과 국부 최소값(L1), 그리고 국부 최소값(L1)을 기준으로 분리된 내절과 외절 부분을 나타내는 참고도이다. 여기서 상기 2개의 국부 최대값 H1과 H2는 각각 망막이 시작되는 부분과 황반 부분을 나타낸다.

다음으로 시세포 층 검출부(200)는 상기 검사선 상 영상 신호 성분의 영상 신호값의 상승 또는 하강 정도를 기준으로, 상기 내절 부분에서 제1 시세포 층을 검출하거나, 또는 상기 외절 부분에서 제2 시세포 층, 제3 시세포 층 중 적어도 하나 이상을 검출할 수 있다.

여기서 상기 제1 시세포 층은 ILM(Inner Limiting Membrane) 층, 상기 제2 시세포 층은 IS(Inner Segment) 층, 상기 제3 시세포 층은 RPE(Retinal Pigment Epithelium) 층이 될 수 있다.

여기서 시세포 층 검출부(200)는 상기 검사선 상 영상 신호 성분의 영상 신호값의 상승 정도 또는 하강 정도를 상기 검사선 상 영상 신호 성분에 대한 미분값을 이용하여 산출할 수 있다.

여기서 시세포 층 검출부(200)는, 상기 검사선 상 영상 신호 성분에 대하여, 상기 내절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제1 시세포 층을 검출할 수 있다.

또한 시세포 층 검출부(200)는 상기 외절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제2 시세포 층을 검출할 수 있다.

또한 시세포 층 검출부(200)는 상기 외절 부분에서 영상 신호값의 하강 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제3 시세포 층을 검출할 수 있다.

도 8은 위와 같이 검사선 상 영상 신호 성분에서 검출한 제1 내지 제3 시세포 층을 나타내는 참고도이다.

상술한 바와 같이 시세포 층 검출부(200)는 검사선 상 영상 신호 성분에서 검출한 상기 시세포 층을 2차원 또는 3차원으로 적층하여 상기 안구 단층촬영 영상에서 2차원 또는 3차원으로 상기 시세포 층을 검출할 수 있다.

도 9는 시세포 층 검출부(200)가 검사선 상 영상 신호 성분에서 검출한 상기 시세포 층을 2차원으로 적층하여 상기 안구 단층촬영 영상에서 2차원으로 상기 시세포 층을 검출한 결과 영상이다. 도 9와 같이 시세포 층 검출부(200)는 제1 시세포 층으로 ILM 층(L1), 제2 시세포 층으로 IS 층(L2), 제3 시세포 층으로 RPE 층(L3)을 각 검출할 수 있다.

또한 시세포 층 검출부(200)는 검사선 상 영상 신호 성분에서 검출한 상기 시세포 층을 2차원 또는 3차원으로 적층하는 과정에서 노이즈로 인하여 연속성을 가지지 않도록 검출된 시세포 층 위치를 보정하여 각 시세포 층의 연속성이 유지되도록 보정을 수행할 수 있다. 여기서 시세포 층 검출부(200)는 2차원 또는 3차원으로 적층되는 시세포 층의 곡선 또는 곡면이 불연속적인 경우 불연속적인 지점의 데이터를 보정하여 시세포 층의 연속성이 유지되도록 보정을 수행할 수 있다. 예를 들면 시세포 층 검출부(200)는 정상적으로 검출된 시세포 층 데이터를 이용하여 불연속 지점의 보간을 수행하는 신호처리를 할 수 있다. 여기서 시세포 층 검출부(200)가 수행하는 보정은 아래에서 상세히 설명할 시세포 층 정량화부(300)가 오검출된 영역을 정정하는 동작과는 다른 것으로, 시세포 층 검출부(200)는 정상적인 망막 조직에 따른 영상에서 시세포 층을 보정하는 것을 전제로 한다. 이를 위하여 시세포 층 검출부(200)는 2차원 또는 3차원으로 적층되는 시세포 층의 곡선 또는 곡면이 불연속적인 경우를 판단함에 있어서, 미리 정해진 기준 즉 신호 크기의 변화 정도 또는 신호 크기가 변화한 화소 수 등을 고려하여 노이즈에 의한 신호의 불연속인지 여부를 판단하고, 노이즈에 의한 신호의 불연속이라고 판단되는 경우에 한하여 보정을 수행할 수 있다.

도 10은 상술한 시세포 층 검출부(200)의 각 동작을 수행하는 하부 구성을 포함하는 시세포 층 검출부(200)의 세부 블록도이다. 시세포 층 검출부(200)가 영상을 정규화하고, 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 내절 부분과 외절 부분으로 구분하고, 상기 제1 내지 제3 시세포 층을 검출하고, 상기 보정하는 동작은 각각 영상 정규화부(201), 시세포 층 구조 분석부(202), 시세포 층 추출부(203), 보정부(204)가 수행할 수 있다.

시세포 층 검출부(200)는 검사선 상 영상 신호 성분을 내절 부분과 외절 부분으로 구분하고 상기 제1 내지 제3 시세포 층을 검출함에 있어서, 필요에 따라 상기 정규화 작업과 보정 작업은 생략할 수도 있다. 그에 따라 시세포 층 검출부(200)는 시세포 층 구조 분석부(202), 시세포 층 추출부(203)를 포함하고, 필요에 따라 영상 정규화부(201) 또는 보정부(204)는 포함하지 않을 수도 있다.

다음으로는 시세포 층 정량화부(300)에 대하여 보다 상세히 설명한다.

상술한 바와 같이 정상안의 경우에는 상술한 시세포 층 검출부(200)의 구성을 통하여 제1 내지 제3 시세포 층을 정상적으로 검출하는 것이 가능하다. 그러나 질환으로 인하여 망막 조직이 변형된 안구의 경우는, 시세포 층 검출부(200)가 망막 단층촬영 영상 내에서 시세포 층을 잘못 검출하는 경우가 발생하게 된다. 본 발명에 따른 시세포 층 정량화부(300)는 위와 같이 질환으로 인하여 오검출된 시세포 층 영역을 정정하여 시세포 층이 정상적으로 검출되도록 정량화하는 동작을 수행한다.

여기서, 상기 안구 질환 정보는 안구 질환 종류에 관한 정보를 포함할 수 있다. 또한 상기 안구 질환 정보는 안구 질환 종류와 함께 병변 영역에 관한 정보를 포함할 수도 있다.

여기서 시세포 층 정량화부(300)는 안구 질환의 종류와 그에 따른 망막 시세포 층의 변형 형태에 따라 다른 방법을 이용하여 시세포 층을 정량화 할 수 있다. 도 11 내지 도 15의 각 (a)는 질병의 종류에 따른 시세포 층의 변형 형태를 나타내는 참고도이다. 여기서 도 11은 황반원공(Macular Hole, MH), 도 12는 당뇨성 황반부종(Diabetic macular Edema, DME) 또는 망막정맥분지폐쇄(Branch Retinal Vein Occlusion, BRVO), 도 13은 노인성 황반변성(Age-related Macular Degeneration, AMD), 도 14는 고도 근시(High Myopia, HM), 도 15는 망막 전 막(Epi-retinal Membrane, ERM)의 각 경우에 획득된 안구 단층촬영 영상을 나타내는 영상이다.

먼저 시세포 층 정량화부(300)는 검출된 시세포 층에서 불연속 구간이 나타나는 경우, 주변의 연속적으로 검출된 시세포 층을 이용하여, 불연속 구간이 연속되도록 시세포 층을 수정할 수 있다.

도 11, 도 12를 참조하면, 황반원공(Macular Hole, MH), 당뇨성 황반부종(Diabetic macular Edema, DME), 망막정맥분지폐쇄(Branch Retinal Vein Occlusion, BRVO), 노인성 황반변성(Age-related Macular Degeneration, AMD)의 경우, 어느 하나 이상의 시세포 층이 불연속적이거나 또는 미리 정해진 기준 이상의 신호 크기의 변화가 있는 영역으로 나타남을 확인할 수 있다.

여기서 시세포 층 정량화부(300)는 상기 안구 질환 정보에 따라 선택된 적어도 하나 이상의 상기 시세포 층에 대하여, 시세포 층 검출부(200)에서 2차원 또는 3차원으로 검출한 상기 시세포 층에 있어서, 상기 시세포 층이 불연속적이거나 또는 미리 정해진 기준 이상의 신호 크기의 변화가 있는 영역을 오검출 영역으로 검출할 수 있다.

이때 시세포 층 정량화부(300)는 상기 안구 질환 정보에 따라, ILM 층, IS 층, RPE 층 중 적어도 어느 하나의 상기 시세포 층에 대하여 상기 오검출 영역을 검출할 수 있다.

여기서 시세포 층 정량화부(300)는 상기 시세포 층이 미리 정해진 기준 이상으로 변화하는 경우 해당 구간을 오검출 영역으로 검출할 수 있다. 이 경우 시세포 층 정량화부(300)는 상기 시세포 층에 대하여 미분값을 산출하고, 상기 산출한 미분값을 기준으로 상기 시세포 층이 미리 정해진 기준 이상으로 변화하는지 여부를 판단하여, 상기 오검출 영역을 검출할 수 있다.

시세포 층 정량화부(300) 위와 같이 검출된 상기 오검출 영역을 정정하여, 상기 시세포 층을 정량화할 수 있다. 이때 시세포 층 정량화부(300)는 상기 시세포 층에서 상기 오검출 영역을 정정함에 있어서, 다른 상기 시세포 층 즉 오검출되지 않은 다른 시세포 층을 이용하여 상기 오검출 영역을 정정할 수 있다. 또는 시세포 층 정량화부(300)는 상기 시세포 층에서 상기 오검출 영역의 이웃 영역 즉, 상기 시세포 층에서 오검출되지 않은 이웃 영역을 이용하여 보간을 수행하여 상기 시세포 층의 오검출 영역을 정정할 수 있다.

먼저 상기 안구 질환 종류가 황반원공(Macular Hole, MH)에 해당하는 경우를 살펴본다.

도 11은 황반원공 질환이 있는 안구의 단층촬영 영상이다.

이때 시세포 층 정량화부(300)는, 시세포 층 검출부(200)에서 검출된 상기 시세포 층 중 ILM 층과 IS 층에 대하여, 상기 황반원공에 따른 병변 영역인 원공 영역에 해당하는 상기 ILM 층을 상기 IS 층으로 대체할 수 있다.

황반원공의 경우 망막의 황반 부위에 원공이 생겨 ILM 층을 포함하는 황반 상부 조직이 일부 손실된다. 따라서 황반원공 질환을 포함하는 안구 단층촬영 영상에 대하여 시세포 층 검출부(200)가 시세포 층을 검출하면, 도 11의 (b)와 같이 원공 부위가 연속적이지 못한 층 구조로 판정됨에 따라, ILM 층이 오검출되는 문제점이 있다.

이에 시세포 층 정량화부(300)는 상술한 방법으로 ILM 층을 정정한다. 즉 시세포 층 정량화부(300)는 안구 단층촬영 영상에서 상기 원공에 해당하는 지역을 설정하고, 해당 지역에서 나타나는 오검출을 정정한다. 이를 위하여 시세포 층 정량화부(300)는 상기 서술한 바와 같이, 상기 설정한 원공 지역에서 검출되는 ILM층은 실제로 존재하지 않는 오검출된 층이므로, 해당 지역의 ILM 층을 정상적으로 검출된 IS 층과 동일하게 취급하여, 도 12의 (c)와 같이 해당 지역에서의 ILM 층을 IS 층으로 대체한다.

다음으로 상기 안구 질환 종류가 당뇨성 황반부종(Diabetic macular Edema, DME) 또는 망막정맥분지폐쇄(Branch Retinal Vein Occlusion, BRVO) 또는 노인성 황반변성(Age-related Macular Degeneration, AMD) 중 어느 하나에 해당하는 경우를 살펴본다. 이 경우 시세포 층 정량화부(300)는, 시세포 층 검출부(200)에서 검출된 상기 IS 층 또는 상기 RPE 층에 대하여, 미리 정해진 기준 이상의 영상 신호 크기의 변화가 있는 불연속 구간을 검출하고, 상기 불연속 구간이 검출되면 보간법을 이용하여 상기 불연속 구간을 보간할 수 있다.

상기 안구 질환 종류가 당뇨성 황반부종(Diabetic macular Edema, DME) 또는 망막정맥분지폐쇄(Branch Retinal Vein Occlusion, BRVO)인 경우를 보다 상세히 살펴본다.

도 12는 당뇨성 황반부종(Diabetic macular Edema, DME) 또는 망막정맥분지폐쇄(Branch Retinal Vein Occlusion, BRVO)이 있는 안구의 단층촬영 영상이다.

당뇨성 황반부종(DME)와 망막정맥분지폐쇄(BRVO)의 경우는 모두 망막 내 삼출물(exudate), 출혈(hemorrhage) 등으로 인하여, 안구 단층촬영 영상에서 망막 상부로부터 그림자(shadow)가 드리워져 도 12의 (a)와 같이 IS 층 또는 RPE 층이 소실되는 현상이 나타난다. 따라서 상기 두 질환을 가진 안구에 대하여 시세포 층 검출부(200)가 시세포 층을 검출하면, 도 12의 (b)와 같이 소실된 IS 층 및 RPE 층 대신 삼출물 및 출혈부를 시세포 층으로 오검출하게 된다.

이에 시세포 층 정량화부(300)는, 상술한 바와 같이 시세포 층 검출부(200)에서 검출된 상기 IS 층 또는 상기 RPE 층에 대하여, 미리 정해진 기준 이상의 영상 신호 크기의 변화가 있는 불연속 구간을 검출하고, 상기 불연속 구간을 보간할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이 삼출물 및 출혈이 있는 부위에서 그림자가 생성되어 망막 단층촬영 영상에서 시세포 층이 소실되어 시세포 층이 오검출되는 바, 시세포 층 정량화부(300)는 검출된 시세포 층에 대하여 미분을 수행하여 미분값의 크기가 미리 정해진 일정한 기준보다 큰 경우 불연속 구간이 나타나는 구간으로 검출할 수 있다.

이때 시세포 층 정량화부(300)는 상술한 바와 같이 시세포 층에서 이웃하는 영역을 이용하여 보간법을 이용하여 위와 같이 소실되어 오검출 된 불연속 구간을 보간함으로써, 시세포 층을 정정할 수 있다. 여기서 시세포 층 정량화부(300)는 다양한 보간 함수를 이용하여 시세포 층의 불연속 구간에 대한 보간을 수행할 수 있다. 예를 들면 시세포 층 정량화부(300)는 스플라인 보간 함수를 이용하는 스플라인 보간법(Spline Interpolation)을 이용할 수 있다.

도 12의 (c)는 위와 같이 보간되어 정정된 IS 층과 RPE 층을 나타내는 참고도이다.

다음으로 상기 안구 질환 종류가 노인성 황반변성(Age-related Macular Degeneration, AMD)인 경우를 보다 상세히 살펴본다.

도 13은 노인성 황반변성(Age-related Macular Degeneration, AMD)이 있는 안구의 단층촬영 영상이다.

노인성 황반변성(AMD)의 경우는 대표적으로 망막하 장액, 섬유혈관 상처, 색소상피 탈락, 단백질 찌꺼기 등의 병변이 나타난다. 이 경우 시세포 층간 구조에 나타나는 공통적인 현상은 IS 층과 RPE 층이 도 13의 (a)와 같이 심하게 훼손된다는 점이다. 따라서 이와 같은 경우 시세포 층 검출부(200)는 도 13의 (b)와 같이 IS 층과 RPE층을 비롯한 시세포 층을 오검출하게 된다.

이에 시세포 층 정량화부(300)는 상술한 바와 같이 시세포 층 검출부(200)에서 검출된 상기 IS 층 또는 상기 RPE 층에 대하여, 미리 정해진 기준 이상의 영상 신호 크기의 변화가 있는 불연속 구간을 검출하고, 상기 불연속 구간을 보간할 수 있다.

이때 시세포 층 정량화부(300)는 상술한 바와 같이 시세포 층에서 정상적으로 검출된 영역을 이용하여 보간법을 이용하여 위와 같이 훼손되어 오검출 된 불연속 구간을 보간함으로써, 시세포 층을 정정할 수 있다. 이 경우 시세포 층이 심하게 훼손된 관계로, 선형 보간법을 이용하여 보간을 수행하는 것이 바람직하다.

다음으로 시세포 층 정량화부(300)는 시세포 층의 위치가 오검출 된 경우 시세포 층을 정정할 수 있다.

여기서 시세포 층 정량화부(300)는 상기 안구 질환 정보에 따라 선택된 적어도 하나 이상의 상기 시세포 층에 대하여, 상기 시세포 층의 위치를 오검출하였는지 여부를 판단할 수 있다. 그리고 상기 판단 결과 오검출한 경우, 상기 시세포 층의 위치를 정정하여, 상기 시세포 층을 정량화할 수 있다.

다음으로 상기 안구 질환 종류가 고도 근시(High Myopia, HM)에 해당하는 경우를 보다 상세히 살펴본다.

도 14는 고도 근시(High Myopia, HM)이 있는 안구의 단층촬영 영상이다.

여기서 시세포 층 정량화부(300)는, 상기 시세포 층 중 ILM 층, IS 층, RPE 층 중 적어도 어느 하나가 상기 망막 단층촬영 영상을 벗어나는 구간을 보유하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 망막 단층촬영 영상을 벗어난 상기 시세포 층의 구간에서 시세포 층의 위치를 정정할 수 있다.

고도근시(HM)의 경우는 망막의 곡률이 증가한 비정상적 형태를 가지며, 이에 따라 도 14의 (a)와 같이 망막 단층촬영 영상에서 영상 획득 구역(Field of View, FOV)에 망막이 온전하게 들어오지 못하는 경우가 많다. 이로 인해 시세포 층 검출부(200)가 고도근시 질환을 가지는 안구에 대하여 획득한 안구 단층촬영 영상에서 시세포 층을 검출하는 경우 도 14의 (b)와 같이 시세포 층의 위치를 잘못 검출하는 오류가 발생하게 된다.

이에 시세포 층 정량화부(300)는 상기 시세포 층이 상기 망막 단층촬영 영상을 벗어나는 구간을 보유하는지 여부를 판단하고, 벗어나는 구간이 있는 경우 벗어난 상기 시세포 층의 구간의 위치를 정정하는 것이 바람직하다. 예를 들면 시세포 층 정량화부(300)는 도 14의 (c)와 같이 망막 단층촬영 영상을 벗어난 상기 시세포 층의 구간에서 시세포 층의 위치를 망막 단층촬영 영상의 경계선으로 처리할 수 있다.

다음으로 상기 안구 질환 종류가 망막 전 막(Epi-retinal Membrane, ERM)에 해당하는 경우를 보다 상세히 살펴본다.

도 15는 망막 전 막(Epi-retinal Membrane, ERM)이 있는 안구의 단층촬영 영상이다.

여기서 시세포 층 정랑화부(300)는 상기 검사선 상 영상 신호 성분 중 내절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도를 산출하여, 상기 상승 정도가 큰 순서대로 2개의 후보 층을 검출하고, 상기 검출된 2개의 상기 후보 층 중에서 망막 황반 부위에 더 가까운 상기 후보 층을 ILM 층으로 정정할 수 있다.

망막 전 막(ERM)의 경우는 도 15의 (a)와 같이 망막의 앞쪽에 또 다른 막이 형성되는 현상이 나타난다. 이와 같이 형성되는 망막 전 막은 망막의 상부에 존재하며 높은 반사율을 지니고 있는 경우가 많고, 증상의 진행 정도에 따라 막이 망막 표면에서 박리될 수 있다. 이로 인해 시세포 층 검출부(200)는 도 15의 (b)와 같이 망막 전 막을 ILM 층으로 오검출하여, ILM 층의 위치를 오검출하게 된다.

이에 시세포 층 정량화부(300)는 상기 검사선 상 영상 신호 성분 중 내절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도를 산출하여, 상기 상승 정도가 큰 순서대로 2개의 후보 층을 검출하고, 상기 검출된 2개의 상기 후보 층 중에서 망막 황반 부위에 더 가까운 상기 후보 층을 ILM 층으로 정정하는 것이 바람직하다. 여기서 상기 상승 정도는 상기 검사선 상 영상 신호 성분의 미분값을 이용하여 산출할 수 있다. 도 15의 (c)는 이와 같이 ILM 층을 정정한 결과를 나타내는 참고도이다.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시세포 층 검출 장치의 블록도이다.

상기 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시세포 층 검출 장치는 영상 입력부(100), 시세포 층 검출부(200)를 포함할 수 있다. 여기서 영상 입력부(100), 시세포 층 검출부(200)는 도 1 내지 도 15를 참조하면서 위에서 상세히 설명한 본 발명에 따른 시세포 층 검출 장치의 영상 입력부(100), 시세포 층 검출부(200)와 동일한 방식으로 동작할 수 있다. 이에 중복되는 부분은 생략하고 간략히 서술한다.

영상 입력부(100)는 망막 내 황반 부위를 포함하는 시세포 층의 층상 구조를 나타내는 안구 단층촬영(Tomography) 영상을 입력받는다.

시세포 층 검출부(200)는 상기 안구 단층촬영 영상에서 상기 시세포 층의 층상 구조에 수직한 방향으로 검사선을 설정하고, 상기 검사선 선상의 영상 신호 크기의 변화를 나타내는 검사선 상 영상 신호 성분을 획득하고, 상기 획득한 검사선 상 영상 신호 성분을 분석하여 미리 정해진 적어도 하나 이상의 상기 시세포 층을 검출한다.

여기서 상기 시세포 층 검출 장치는 필요에 따라 영상 전처리부(150)를 더 포함할 수 있다.

영상 전처리부(150)는 상기 안구 단층촬영 영상의 신호 크기를 정규화하고 노이즈 제거 필터링을 하고 영상 선명화 신호 처리를 수행하여, 상기 안구 단층촬영 영상을 전처리한다.

이와 같이 영상 전처리부(150)가 포함되는 경우 시세포 층 검출부(200)는 상기 전처리한 안구 단층촬영 영상에서 상기 시세포 층을 검출한다.

시세포 층 검출부(200)는 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 내절 부분(Inner Segment)과 외절 부분(Outer Segment)으로 구분하고, 상기 검사선 상 영상 신호 성분의 영상 신호값의 상승 또는 하강 정도를 기준으로, 상기 내절 부분에서 제1 시세포 층을 검출하거나, 또는 상기 외절 부분에서 제2 시세포 층, 제3 시세포 층 중 적어도 하나 이상을 검출할 수 있다.

여기서 시세포 층 검출부(200)는, 상기 검사선 상 영상 신호 성분에 대하여, 상기 내절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제1 시세포 층을, 상기 외절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제2 시세포 층을, 상기 외절 부분에서 영상 신호값의 하강 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제3 시세포 층을, 각 검출할 수 있다.

도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시세포 층 검출 방법의 흐름도이다.

상기 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시세포 층 검출 방법은 영상 입력 단계(S100), 시세포 층 검출 단계(S200), 시세포 층 정량화 단계(S300)를 포함할 수 있다. 또한 필요에 따라 영상 전처리 단계(S150)를 더 포함할 수도 있다. 여기서 영상 입력 단계(S100), 영상 전처리 단계(S150), 시세포 층 검출 단계(S200), 시세포 층 정량화 단계(S300)는 도 1 내지 도 15를 참조하면서 위에서 상세히 설명한 본 발명에 따른 시세포 층 검출 장치의 영상 입력부(100), 영상 전처리부(150), 시세포 층 검출부(200), 시세포 층 정량화 부(300)와 동일한 방식으로 동작할 수 있다. 이에 중복되는 부분은 생략하고 간략히 서술한다.

영상 입력 단계(S100)는 안구 단층촬영(Tomography) 영상을 입력받는다.

시세포 층 검출 단계(S200)는 상기 안구 단층촬영 영상에서 미리 정해진 적어도 하나 이상의 시세포 층을 검출한다.

시세포 층 정량화 단계(S300)는 안구 질환 정보를 입력받고 상기 입력받은 안구 질환 정보에 따라 상기 검출된 시세포 층에서 오검출된 영역을 정정하여 상기 시세포 층을 정량화한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 영상 입력부
150 : 영상 전처리부
151 : 영상 신호 크기 정규화부
152 : 다운 샘플링 부
153 : 노이즈 제거 필터링부
154 : 영상 선명화부
200 : 시세포 층 검출부
201 : 영상 정규화부
202 : 시세포 층 구조 분석부
203 : 시세포 층 추출부
204 : 보정부
300 : 시세포 층 정량화부
S100 : 영상 입력 단계
S150 : 영상 전처리 단계
S200 : 시세포 층 검출 단계
S300 : 시세포 층 정량화 단계

Claims

안구 영상에서의 시세포 층 검출 장치에 있어서,
안구 단층촬영(Tomography) 영상을 입력받는 영상 입력부;
상기 안구 단층촬영 영상에서 미리 정해진 적어도 하나 이상의 시세포 층을 검출하는 시세포 층 검출부; 및
안구 질환 정보를 입력받고 상기 입력받은 안구 질환 정보에 따라 상기 검출된 시세포 층에서 오검출된 영역을 정정하여 상기 시세포 층을 정량화하는 것으로서, 안구 질환 종류에 따라 상기 시세포 층에 포함된 적어도 하나의 계층이 상기 안구 단층촬영 영상의 구간을 벗어나는지 여부를 기초로 상기 시세포 층의 위치를 정정하거나, 상기 시세포 층을 검출할 때 이용된 영상 신호 성분에서의 영상 신호값의 상승 정도를 기초로 검출된 후보 층을 상기 시세포 층에 포함된 어느 하나의 계층으로 정정하는 시세포 층 정량화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시세포 층 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 안구 단층촬영 영상은 빛 간섭 단층 촬영(Optical Coherence Tomography) 장치를 이용하여 촬영한 영상인 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 영상 입력부는 3차원의 상기 안구 단층촬영 영상을 입력받거나, 또는 적어도 하나 이상의 2차원의 안구 단층 영상을 포함하는 상기 안구 단층촬영 영상을 입력받는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 안구 단층촬영 영상은 망막 내 황반 부위를 포함하는 상기 시세포 층의 층상 구조를 나타내는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치
제1항에 있어서,
상기 안구 단층촬영 영상의 신호 크기를 정규화하거나, 노이즈 제거 필터링을 하거나, 영상 선명화 신호 처리를 수행하는 것 중 적어도 어느 하나 이상을 수행하여, 상기 안구 단층촬영 영상을 전처리하는 영상 전처리부를 더 포함하고,
상기 시세포 층 검출부는 상기 전처리한 안구 단층촬영 영상에서 상기 시세포 층을 검출하는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
제5항에 있어서, 상기 영상 전처리부는 상기 안구 단층촬영 영상에 대하여,
영상의 신호 크기를 미리 정해진 기준에 따라 조절하는 정규화를 수행하거나,
다운 샘플링을 수행하여 영상 크기를 줄이거나,
중간값(Median) 필터링과 가우시안 필터링 중 적어도 하나 이상을 수행하여 노이즈를 제거하거나,
영상의 에지를 강화하는 영상 선명화 신호처리를 수행하는 것 중 적어도 어느 하나 이상을 수행하는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
제4항에 있어서,
상기 시세포 층 검출부는 상기 안구 단층촬영 영상에서 상기 시세포 층의 층상 구조에 수직한 방향으로 검사선을 설정하고, 상기 검사선 선상의 영상 신호 크기의 변화를 나타내는 검사선 상 영상 신호 성분을 획득하고, 상기 획득한 검사선 상 영상 신호 성분을 분석하여 상기 시세포 층을 검출하는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
제7항에 있어서,
상기 시세포 층 검출부는 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 분석하여 검출한 상기 시세포 층을 2차원 또는 3차원으로 적층하여 상기 안구 단층촬영 영상에서 2차원 또는 3차원으로 상기 시세포 층을 검출하는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
제7항에 있어서,
상기 시세포 층 검출부는 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 내절 부분(Inner Segment)과 외절 부분(Outer Segment)으로 구분하고, 상기 검사선 상 영상 신호 성분의 영상 신호값의 상승 또는 하강 정도를 기준으로, 상기 내절 부분에서 제1 시세포 층을 검출하거나, 또는 상기 외절 부분에서 제2 시세포 층, 제3 시세포 층 중 적어도 하나 이상을 검출하는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
제9항에 있어서,
상기 시세포 층 검출부는 상기 검사선 상 영상 신호 성분에서 2개의 국부 최대값과 상기 2개의 국부 최대값 사이에 위치하는 1개의 국부 최소값을 검출하고, 상기 국부 최소값을 기준으로 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 상기 내절 부분과 상기 외절 부분으로 구분하는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
제10항에 있어서, 상기 시세포 층 검출부는, 상기 검사선 상 영상 신호 성분에 대하여,
상기 내절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제1 시세포 층을,
상기 외절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제2 시세포 층을,
상기 외절 부분에서 영상 신호값의 하강 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제3 시세포 층을, 각 검출하는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
제10항에 있어서,
상기 시세포 층 검출부는 상기 검사선 상 영상 신호 성분의 영상 신호값의 상승 정도 또는 하강 정도를 상기 검사선 상 영상 신호 성분에 대한 미분값을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
제9항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제1 시세포 층은 ILM(Inner Limiting Membrane) 층,
상기 제2 시세포 층은 IS(Inner Segment) 층,
상기 제3 시세포 층은 RPE(Retinal Pigment Epithelium) 층인 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
제8항에 있어서,
상기 안구 질환 정보는 안구 질환 종류에 관한 정보를 포함하고,
상기 시세포 층 정량화부는 상기 안구 질환 정보에 따라 선택된 적어도 하나 이상의 상기 시세포 층에 대하여,
상기 시세포 층 검출부에서 2차원 또는 3차원으로 검출한 상기 시세포 층에 있어서, 상기 시세포 층이 불연속적이거나 또는 미리 정해진 기준 이상의 신호 크기의 변화가 있는 영역을 오검출 영역으로 검출하고,
상기 시세포 층에서 상기 오검출 영역을 정정하여, 상기 시세포 층을 정량화하는 것을 특징으로 하는 시세포 층 검출 장치.
제14항에 있어서,
상기 시세포 층 정량화부는 상기 시세포 층에서 상기 오검출 영역을 정정할 때,
다른 상기 시세포 층을 이용하여 상기 오검출 영역을 정정하거나,
또는 상기 시세포 층에서 상기 오검출 영역의 이웃 영역을 이용하여 상기 오검출 영역을 보간하는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
제15항에 있어서, 상기 시세포 층 정량화부는,
상기 안구 질환 종류가 황반원공(Macular Hole, MH)에 해당하는 경우, 상기 시세포 층 검출부에서 검출된 상기 시세포 층 중 ILM 층과 IS 층에 대하여, 상기 황반원공에 따른 병변 영역인 원공 영역에 해당하는 상기 ILM 층을 상기 IS 층으로 대체하고,
상기 안구 질환 종류가 당뇨성 황반부종(Diabetic macular Edema, DME) 또는 망막정맥분지폐쇄(Branch Retinal Vein Occlusion, BRVO) 또는 노인성 황반변성(Age-related Macular Degeneration, AMD) 중 어느 하나에 해당하는 경우, 상기 시세포 층 검출부에서 검출된 상기 IS 층 또는 RPE 층에 대하여, 미리 정해진 기준 이상의 영상 신호 크기의 변화가 있는 불연속 구간을 검출하고, 상기 불연속 구간이 검출되면 보간법을 이용하여 상기 불연속 구간을 보간하는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
제7항에 있어서,
상기 안구 질환 정보는 안구 질환 종류에 관한 정보를 포함하고,
상기 시세포 층 정량화부는 상기 안구 질환 정보에 따라 선택된 적어도 하나 이상의 상기 시세포 층에 대하여, 상기 시세포 층의 위치를 오검출하였는지 여부를 판단하고,
상기 판단 결과 오검출 한 경우, 상기 시세포 층의 위치를 정정하여, 상기 시세포 층을 정량화하는 것을 특징으로 하는 시세포 층 검출 장치.
제17항에 있어서, 상기 시세포 층 정량화부는,
상기 안구 질환 종류가 고도 근시(High Myopia, HM)에 해당하는 경우, 상기 시세포 층 중 ILM 층, IS 층, RPE 층 중 적어도 어느 하나가 망막 단층촬영 영상을 벗어나는 구간을 보유하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 망막 단층촬영 영상을 벗어난 상기 시세포 층의 구간에서 시세포 층의 위치를 정정하고,
상기 안구 질환 종류가 망막 전 막(Epi-retinal Membrane, ERM)에 해당하는 경우, 상기 검사선 상 영상 신호 성분 중 내절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도를 산출하여, 상기 상승 정도가 큰 순서대로 2개의 후보 층을 검출하고, 상기 검출된 2개의 상기 후보 층 중에서 망막 황반 부위에 더 가까운 상기 후보 층을 ILM 층으로 정정하는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치
안구 영상에서의 시세포 층 검출 장치에 있어서,
망막 내 황반 부위를 포함하는 시세포 층의 층상 구조를 나타내는 안구 단층촬영(Tomography) 영상을 입력받는 영상 입력부;
상기 안구 단층촬영 영상에서 상기 시세포 층의 층상 구조에 수직한 방향으로 검사선을 설정하고, 상기 검사선 선상의 영상 신호 크기의 변화를 나타내는 검사선 상 영상 신호 성분을 획득하고, 상기 획득한 검사선 상 영상 신호 성분을 분석하여 미리 정해진 적어도 하나 이상의 상기 시세포 층을 검출하되, 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 내절 부분(Inner Segment)과 외절 부분(Outer Segment)으로 구분하고, 상기 검사선 상 영상 신호 성분과 관련된 영상 신호값의 상승 또는 하강 정도를 기준으로, 상기 내절 부분에서 제1 시세포 층을 검출하거나, 또는 상기 외절 부분에서 제2 시세포 층, 제3 시세포 층 중 적어도 하나 이상을 검출하는 시세포 층 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시세포 층 검출 장치.
제19항에 있어서,
상기 안구 단층촬영 영상의 신호 크기를 정규화하고 노이즈 제거 필터링을 하고 영상 선명화 신호 처리를 수행하여, 상기 안구 단층촬영 영상을 전처리하는 영상 전처리부를 더 포함하고,
상기 시세포 층 검출부는 상기 전처리한 안구 단층촬영 영상에서 상기 시세포 층을 검출하는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
삭제
제19항에 있어서,
상기 시세포 층 검출부는 상기 검사선 상 영상 신호 성분에서 2개의 국부 최대값과 상기 2개의 국부 최대값 사이에 위치하는 1개의 국부 최소값을 검출하고, 상기 국부 최소값을 기준으로 상기 검사선 상 영상 신호 성분을 상기 내절 부분과 상기 외절 부분으로 구분하는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
제19항에 있어서,
상기 제1 시세포 층은 ILM(Inner Limiting Membrane) 층,
상기 제2 시세포 층은 IS(Inner Segment) 층,
상기 제3 시세포 층은 RPE(Retinal Pigment Epithelium) 층이고,
상기 시세포 층 검출부는, 상기 검사선 상 영상 신호 성분에 대하여,
상기 내절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제1 시세포 층을,
상기 외절 부분에서 영상 신호값의 상승 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제2 시세포 층을,
상기 외절 부분에서 영상 신호값의 하강 정도가 최대인 지점을 기준으로 상기 제3 시세포 층을, 각 검출하는 것을 특징으로 하는, 시세포 층 검출 장치.
안구 영상에서의 시세포 층 검출 방법에 있어서,
안구 단층촬영(Tomography) 영상을 입력받는 영상 입력 단계;
상기 안구 단층촬영 영상에서 미리 정해진 적어도 하나 이상의 시세포 층을 검출하는 시세포 층 검출 단계; 및
안구 질환 정보를 입력받고 상기 입력받은 안구 질환 정보에 따라 상기 검출된 시세포 층에서 오검출된 영역을 정정하여 상기 시세포 층을 정량화하되, 안구 질환 종류에 따라 상기 시세포 층에 포함된 적어도 하나의 계층이 상기 안구 단층촬영 영상의 구간을 벗어나는지 여부를 기초로 상기 시세포 층의 위치를 정정하거나, 상기 시세포 층을 검출할 때 이용된 영상 신호 성분에서의 영상 신호값의 상승 정도를 기초로 검출된 후보 층을 상기 시세포 층에 포함된 어느 하나의 계층으로 정정하는 시세포 층 정량화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시세포 층 검출 방법.