KR20080043774A - 블라인드 디콘볼루션으로 노이즈 이미지에서의 구조를공간적으로 향상시키는 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
노이즈있는 이미지의 시퀀스(11)에서 중요한 대상을 향상시키는 방법이 개시되며, 상기 방법은: 이미지의 시퀀스(11)를 획득하는 단계; 이미지 기준을 갖는 시퀀스(11)의 이미지에서 백그라운드상의 중요한 대상에 관련된 특징(61),(62),(71),(72)을 추출하는 단계; 시퀀스(11)의 적어도 2개 이미지와 연관된 중요한 대상의 모션에 대응하는 모션 벡터를 계산하는 단계; 이미지의 디블러링된(deblurred) 시퀀스(13)를 형성하기 위해 대응하는 모션 벡터에 기초한 시퀀스(11)의 각 이미지를 디블러링하는 단계; 이미지 기준에 대하여 이미지의 디블러링된 시퀀스(13)에서 중요한 대상에 관련된 상기 특징(61),(62),(71),(72)을 등록하고, 이미지의 등록된 시퀀스(15)를 산출하는 단계; 및 이미지의 등록된 시퀀스(15)의 적어도 2개의 등록된 이미지에 대하여 중요한 대상 및 백그라운드 둘 다를 시간적 통합과 적분하는 단계를 포함한다.
노이즈, 디콘볼루션, 촬영, 심장, 혈관, 스텐트
Description
본 발명은 2차원(2D) 이미지 영사 및 3차원(3D) 및 4D(심장 페이즈를 갖는 3D) 이미지 재구성에서 모션을 보상하기 위한 방법론 및 시스템에 대한 것이다. 특히, 본 발명은 X선 투시 검사 등으로 생성된 이미지의 확대 및 모션 보상에 관한 것이다. 개시된 본 발명은 예를 들면, 혈관 조영도에서 스텐트(stent) 및 혈관벽과 같은 중요한 가느다란 대상을 향상 시키기 위해, 심장학과 같은 의학 분야에서 그 응용을 찾는다.
예를 들면 전자 생리학 중재술을 위한 것과 같은 X선으로 가이드된 심장 중재술에 있어서, 타깃 심실 구조의 X선 영사로부터의 3D 및 4D 재구성이 이러한 중재술을 계획하고 가이드하기 위해 종종 이용된다. 이러한 예에서, 스텐트 이식동안 이미지의 시퀀스로서 이미지가 획득되며, 이 스텐트 이식은 형광시험하에서 수행된 의료적 중재술이며, 보통 협착증이라고 불리는 병변(lesion)의 위치에서 동맥을 확 장하는 여러 단계를 포함한다. 형광 투시 검사는 매우 노이즈하고 낮은 콘트라스된 이미지를 생산하는 소량의 X선 기술이다. 쉽게 이해되는 바와 같이, 환자의 동맥내로 카테터(catheter)의 도입은, 중재술의 실시간 이미지 처리(imagery)를 임상의에 제공하는 것이 매우 바람직한 정교한 절차이다. 중재술동안 이입된 모션 블러(motion blur) 및 모션 기반 결함(artifact)은 임상의가 겪는 어려움을 더 악화시킨다.
스텐트는 동맥 내에 위치되어 협착증이 나타나는 영역에서의 혈액 순환을 개선하는 외과용 스테인레스 강철 코일이다. 협착증이라 불리는 협착부분(narrowing)이 환자의 관상 동맥 내에서 식별되는 경우, 봉쇄 상태를 개방하여 심장 근육에 대한 혈류(blood flow)를 개선하기 위해 혈관 성형술이라 불리는 절차가 처방될 수 있다. 최근에 혈관 성형술은 스텐트 이식 기술을 점점 더 많이 사용하고 있다. 이러한 스텐트 이식 기술은 효율적으로 병든 혈관을 개방 유지하기 위해 검출된 협착증의 위치에 스텐트 배치의 수술을 포함한다. 이 스텐트는 카테터 및 가이드 와이어에 의해 이입된 모노레일(monorail)에 부착된 풍선(balloon)를 단단하게 둘러 싼다. 일단 제위치에 놓이면, 이 풍선은 부풀려져서 코일을 확장한다. 일단 확장되면, 영구 임플란트로서 여겨질 수 있는 스텐트는 동맥벽을 개방유지시키는 비계(scaffold)와 같이 동작한다. 동맥, 풍선, 스텐트, 모노레일 및 가느다란 가이드 와이어는 노이즈성 형광 투시 검사의 이미지에서 관찰된다.
불행하게도, 이들 대상은 정확한 위치에서 스텐트의 배치 및 확장에 대한 평가를 매우 어렵게 하는 낮은 방사선 사진의 콘트라스트를 보여준다. 또한, 스텐트 이식 수술동안, 풍선 및 이 풍선 주위를 둘러싼 스텐트를 갖는 모노레일은 동맥에 대하여 움직이고, 동맥은 심장 박동의 영향하에서 움직이며, 이 동맥은 환자의 호흡 영향하에서 움직이는 백그라운드상에 보여진다. 이들 움직임은 형광 투시 검사의 이미징 하에서 스텐트 이식의 이후를 시각화하는 것을 여전히 더 어렵게 한다. 특히, 이들 움직임은 줌기능을 비효율적으로 하는데, 이는 중요한 대상이 줌된 이미지 프레임을 벗어나 움직일 수 있기 때문이다. 이미징을 위한 현재 기술의 추가적인 단점은 스텐트 전개 배치시 풍선을 팽창시키기 위하여 풍선내에 이입된 제품내에 콘트라스트제(劑)를 사용할 필요가 있다는 점이다. 콘트라스트제의 사용은 임상의가 풍선 및 동맥의 벽으로부터 스텐트를 구별하지 못하게 한다.
더욱이, 임의 종류의 이미징 동안 환자의 모션은 불일치 데이터를 초래하므로, 따라서 블러링 및 고스트 이미지와 같은 결점을 초래한다. 그러므로, 환자의 모션은 피해야되거나 또는 보상되어야 한다. 실제적으로, 예들 들면 환자의 고정과 같은 모션의 회피는 일반적으로 어렵거나 또는 불가능하다. 따라서, 환자의 모션에 대한/의 보상이 가장 실제적이다. 대다수의 모션 보상 방법은 모든게 동일한 모션 상태에 속하여 이후 재구성을 위한 영사 데이터의 이러한 서브-세트를 사용하는 일치된 영사 데이터를 획득하는 방법에 집중된다. 복수의 이러한 서브-세트를 사용하면, 측정된 대상의 상이한 모션 상태가 재구성될 수 있다. 예를 들면, 한 가지 방법은 X선 감쇄의 시간과 대상의 모션을 보상하도록 병렬 재저장 콘-빔 역영사(parallel re-binning cone-beam backprojection) 방식을 사용했다. 모션 필드는 슬라이딩 윈도우 재구성의 블럭 매칭에 의해 평가되고, 고려중인 복셀(voxel)을 위 한 일치된 데이터는 동일한 방향으로부터 일시적으로 인접한 영사 데이터로부터의 선행 회귀에 의해 모든 영사각을 위해 근사된다. 복셀을 위한 필터링된 영사 데이터는 모션 벡터 필드에 따라 선택된다. 다른 방법은 영사 오퍼레이터를 변경하고 모션 보상된 재구성을 계산하기 위해 사전 계산된 모션 벡터 필드를 사용하여 이미지 재구성에서 모션 효과를 해소한다.
지금까지의 노력에도 불구하고, 모션 블러의 보상으로 3D/4D 데이터 세트를 생성하기 위해 효과적이고 비용 효율적인 방법론을 위한 필요가 남아있다. 다음 세대의 검출기가 훨씬 더 높은 해상도를 보일 가능성과 결합되면, 이러한 모션 블러를 위한 정정은 훨씬 더 바람직하게 된다.
본 발명의 예시적인 실시예에서 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 개선시키는 방법이 개시되며, 이 방법은, 이미지의 시퀀스를 획득하는 단계; 이미지 기준을 갖는 시퀀스의 이미지에서 백그라운드상의 중요한 대상에 관련된 특징을 추출하는 단계; 시퀀스의 적어도 2개 이미지와 연관된 중요한 대상의 모션에 대응하는 모션 벡터를 계산하는 단계; 이미지의 디블러링된(deblurred) 시퀀스를 형성하기 위해 대응하는 모션 벡터에 기초한 시퀀스의 각 이미지를 디블러링하는 단계; 이미지 기준에 대하여 이미지의 디블러링된 시퀀스에서 중요한 대상에 관련된 상기 특징을 등록하고, 이미지의 등록된 시퀀스를 산출하는 단계; 및 이미지의 등록된 시퀀스의 적어도 2개의 등록된 이미지에 대하여 중요한 대상 및 백그라운드 둘 다를 시간적 통합과 적분하는 단계를 포함하다.
또한, 본 발명에서, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 예시적인 방법이 개시되며, 이 방법은, 이미지의 시퀀스를 획득하는 단계; 이미지 기준을 갖는 시퀀스의 이미지에서 백그라운드상의 중요한 대상에 관련된 특징을 추출하는 단계; 시퀀스의 적어도 2개 이미지와 연관된 중요한 대상의 모션에 대응하는 모션 벡터를 계산하는 단계; 및 이미지의 디블러링된(deblurred) 시퀀스를 형성하기 위해 대응하는 모션 벡터에 기초한 시퀀스의 각 이미지를 디블러링하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 예시적인 실시예에서, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 시스템이 개시된다. 이 시스템은, 이미지의 시퀀스를 획득하는 이미징 시스템; 중요한 대상에 근접하게 놓이는 복수의 마커로서, 상기 마커는 이미지의 시퀀스내에서 식별할 수 있는, 중요한 대상에 근접하게 놓이는 복수의 마커; 이미징 시스템과 동작가능하게 통신하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 상기 시퀀스의 적어도 2개 이미지와 연관된 중요한 대상의 모션에 대응하는 모션 벡터를 계산하고, 이미지의 디블러링된 시퀀스를 형성하기 위해 대응하는 모션 벡터에 기반한 시퀀스의 각 이미지를 디블러링하고, 상기 이미지 기준에 대하여 이미지의 디블러링된 시퀀스내에 있는 중요한 대상에 관련된 상기 특징을 등록하여 이미지의 등록된 시퀀스를 산출하고, 이미지의 등록된 시퀀스의 적어도 2개 등록된 이미지에 대한 중요한 대상 및 백그라운드 둘다를 시간적 통합과 적분하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에서, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 의료 검사 이미징 장치가 개시된다. 이 장치는, 이미지의 시퀀스를 획득하는 수단; 이미지 기준을 갖는 시퀀스의 이미지에서 백그라운드상의 중요한 대상에 관련된 특징을 추출하는 수단; 시퀀스의 적어도 2개 이미지와 연관된 중요한 대상의 모션에 대응하는 모션 벡터를 계산하는 수단; 이미지의 디블러링된(deblurred) 시퀀스를 형성하기 위해 대응하는 모션 벡터에 기초한 시퀀스의 각 이미지를 디블러링하는 수단; 이미지 기준에 대하여 이미지의 디블러링된 시퀀스에서 중요한 대상에 관련된 상기 특징을 등록하고, 이미지의 등록된 시퀀스를 산출하는 수단; 및 이미지의 등록된 시퀀스의 적어도 2개의 등록된 이미지에 대하여 중요한 대상 및 백그라운드 둘 다를 시간적 통합과 적분하는 수단을 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에서, 머신이 읽을 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드로 인코딩된 저장 매체가 개시되며, 이 코드는 컴퓨터가 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 위에서 언급된 방법들 중 하나를 구현할 수 있도록 하는 명령어를 포함한다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 컴퓨터 데이터 신호가 개시되며, 이 컴퓨터 데이터 신호는 컴퓨터가 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 위에서 언급된 방법들 중 하나를 구현할 수 있도록 하는 명령어를 포함한다.
개시된 방법론과 연관된 추가 특징, 기능 및 이점은 특히 여기에 첨부된 도면과 관련하여 고찰된 경우, 후술되는 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.
개시된 실시예를 만들거나 사용하는 당업자를 돕기위해, 참조번호가 첨부된 도면에 부기되며, 유사 참조번호는 동일하게 번호가 매겨진다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 X선 이미징 시스템을 기술한 도면.
도 2a 내지 도 2c는 혈관 성형술을 위한 중재술 단계의 예시를 제공하는 도면.
도 3은 개시된 방법론의 예를 묘사하는 블럭도를 기술한 도면.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 이미지 등록을 기술한 도면.
개시된 실시예는 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키고 향상된 이미지의 시퀀스를 디스플레이하기 위한, 이미징 시스템 및 이 이미징 시스템에서 사용되는 컴퓨터가 실행가능한 이미지 처리 방법에 대한 것이다. 이 이미징 시스템 및 방법은 거의 실시간으로 이미지를 획득, 처리 디스플레이하는 수단을 갖는다. 본 발명의 이미징 시스템 및 이미징 처리 방법은 심장학 의료분야에 대한 응용에서 예로서 이후 기술된다. 이러한 응용에서, 중요한 대상은 동맥과 같은 기관, 및 풍선 또는 스텐트와 같은 툴이다. 혈관 성형술이라 불리는 의학적 중재술 동안, 혈관 조영도라 불리는 X선 형광 투시 검사(fluoroscopic) 이미지의 시퀀스내에서 이들 대상이 관찰된다. 이 시스템 및 방법은 스텐트이외의 다른 임의의 중요한 대상 및 혈관촬영이외의 다른 이미지에서의 혈관에 적용될 수 있다. 중요한 대상은 이미지 기준에 대하여 움직임중일 수 있지만 반드시 필수적인 것은 아니며, 백그라운드는 대상 또는 이미지 기준에 대하여 움직임중일 수 있다.
이후 기술되는 실시예는 이미지 처리 시스템 및 이미지 처리 방법에 특히 관련된다. 예시적인 일시예의 이러한 예에서, 형광 투시 검사하에서 실행되는 의료적 중재술이고 보통 협착증이라 불리는 병변의 위치에서 동맥을 확장하기 위한 여러 단계를 포함하는 스텐트 이식 동안 이미지 영사의 시퀀스로서 이미지가 획득된다. 예시적인 실시예에서, 노이즈있는 형광 투시 검사 이미지의 향상을 위하여 종래의 "스텐트 부스트(stent boost)"에 대해 사용되는 툴/프로세스가 이미지 영사의 세트에서 마커 위치를 검출하기 위해 사용된다. 영사 다음의 마커 위치로부터 및 프레임율에서, 마커 이동의 속도 및 방향이 유도될 수 있다. 이후, 이들 벡터는 그 모션 및 사용된 X선 펄스폭에 대응하는 모션 블러(motion blur)를 위하여 이미지를 풀기(deconvolve)위해 사용된다. 유리하게는, 본 발명의 예시적인 실시예는 모션 블러에 대한 보상을 현재의 형광 투시 검사 방법 및 시스템에 대한 거의 실시간, 개선된 형광 투시 검사 이미지에 제공한다.
본 발명에 기술된 바와 같이, 본 발명의 개시는 유리하게는 그 스텐트 및 그 스텐트의 마커에 대한 다수의 2D 영사에 기반한 (심장)스텐트의 명료한 2차원적(2D) 이미징을 허용하고 돕는다. 선택적으로, 이 절차는 그 스텐트 및 그 스텐트의 마커에 대한 다수의 2D 영사로부터 재구성에 기반한 3차원적(3D), 또는 4차원 적(4D)(공통적으로 심장 페이즈를 갖는 3D로 여겨짐) 이미징에 확대되고 적용될 수 있다. 상이한 영사에서의 마커를 검출, 따라서 스텐트의 쉬프트, 회전 및 스케일링을 검출함으로써, 스텐트의 모션에 대한 보상이 구현될 수 있다. 이 보상은 고해상도의 낮은 노이즈 이미지를 산출하기 위해 다수의 영사를 결합하는 것을 돕는다. 유리하게는, 개시된 본 발명은 또한, 모션 블러를 정정함으로써, "스텐트 부스트"를 사용하여 현존 이미지를 향상시킨다. 스텐트가 검출기의 해상도/X선 펄스 길이 및 스텐트 와이어 두께에 비교하여 "고속"으로 움직이는 경우, 모션 블러가 발생한다. 불행히도, 스텐트 부스트를 사용하는 현재 이미징 방법론은 단지 평행이동(translation), 회전, 및 스케일링을 정정하고, 모션 블러에 대한 보상을 제공하지 않는다. 예를 들면, 현재 기술의 평판 패널 검출기의 경우, 만일 검출기가 140 마이크론의 해상도, 스텐트 스피드 10cm/s, 펄스 길이 10ms를 보여주고, 이 스텐트 와이어 두께가 100마이크론이라면, 스텐트는 1mm에 걸쳐 블러링되고, 본 예시에서 이는 7개 픽셀과 같다. 불행하게도, 시스템의 확대(전형적으로, 1.5배)는 블러를 훨씬 악화시킨다(10개 픽셀 이상).
"스텐트 부스트"는 Florent 등의 2005년 1월 6일 공개된 미국 특허 출원 공보 제2005/0002546호(이후 Florent이라 하자)에 개시된 바와 같이 노이즈있는 이미지에서의 스텐트와 같은 저-콘트라스트 구조의 공간적 향상 및 시각화를 개선하는 방법이며, 이 특허 출원 공보의 내용 전체가 참조로서 본 발명에 병합된다. 이 출원은 중재술 페이즈동안, 동적으로 디스플레이되기 위해 실시간으로 이미지를 처리하는 수단을 갖는 방법 및 시스템을 기술한다. 더욱이, Florent는 중요한 저-콘트 라스트 대상을 향상시키고, 노이즈를 최소화하고, 그리고 의료적인 형광 투시 검사 이미지의 시퀀스와 같은 노이즈있는 이미지에서 백그라운드를 쇠퇴하게 하는 시스템 및 방법을 기술한다. 일반적으로, 이 방법론은 중요한 대상으로서 혈관 및 스텐트를 나타내는 혈관 조영도를 타깃으로 하며, 이 혈관 및 스텐트는 로(low)-콘트라스트를 나타내고, 백그라운드상에서 움직임중에 있을 수 있지만 반드시 그렇지는 않으며, 이전에 검출되고 지역화된다.
"스텐트 부스트"는 각 X선 2D 영사 이미지를 위한 스텐트에 관한 X선 마커의 x-y 좌표를 전달한다. 각 이미지에 대응하는 마커의 모션/스피드 벡터가 유도될 수 있는데, 이는 이미지 간의 시가 지속기간이 또한 알려지기 때문이다. 그후, 이들 계산된 벡터 및 알려진 X선 펄스 형상으로부터, 모션 벡터에 의해 표시된 바와 같이, 모션의 방향에 있는 이미지를 또렷하게 하기 위해 사용되는 공간적인 디콘벌루션 커널이 이후 유도될 수 있다.
도 1을 이제 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 의료 검사 장치(10)가 기술된다. 시스템(10)은 이미지의 시퀀스(11)에 대한 디지털 이미지 데이터를 획득하기 위한 수단을 포함하며, 의료적 뷰잉(viewing) 시스템(50, 54)에 연결된다. 일반적으로, 이 의료적 뷰잉 시스템은 실시간 이미지를 처리하기 위해 중재술실 또는 중재술실 가까운 곳에서 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 이미징 시스템은 자신의 제 1 말단에 배열된 X선 튜브(16)와 자신의 다른 한쪽 말단에 배열된 예를 들면 이미지 증감기인 X선 검출기(18)가 구비된 C-아암(14)을 갖는 X선 디바이스(12)이다. 이러한 X선 디바이스(12)는 상이한 X선 위치로부터 테이 블(22)상에 놓여 있는 환자(20)에 대한 X선 영사 이미지(11)를 형성하기에 적합하며, 이를 위해, C-아암(14)의 위치는 다양한 방향으로 변화될 수 있으며, C-아암(14)은 또한 선택적으로 만들어져 공간의 3개축, 즉 도시된 X,Z 및 Y(미도시) 주위를 회전할 수 있다. C-아암(14)은 지지 디바이스(24), 레일 시스템(30)에서 수평 방향으로 변위가능한 피봇(26) 및 슬라이드(28)를 경유하여 천정에 부착될 수 있다. 상이한 X선 위치로부터의 영사의 획득을 위한 이들 모션 및 데이터 획득의 제어는 제어 유닛(50)에 의해 수행된다.
탐침, 바늘, 카테터, 가이드와이어 뿐만 아니라, 이들중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 의료 도구(32)가 생검법 또는 중재술 치료동안과 같이, 환자(20)에게 삽입된다. 환자(20)의 검사존의 3차원 이미지 데이터 세트에 관련한 의료 도구(32)의 위치는 위치 측정 시스템(미도시)으로 습득되고 측정 및/또는 예시적인 실시예에 따라 본 발명에 기술된 바와 같이 재구성된 3D/4D 이미지상에 중첩될 수 있다.
덧붙여, 선택적으로 ECG(ElectroCardioGram) 측정 시스템(34)에는 시스템(10)의 일부로서 X선 디바이스(12)가 마련된다. 예시적인 실시예에서, ECG 측정 시스템(34)은 제어 유닛(50)과 인터페이스된다. 바람직하게, 환자(20)의 ECG는 심장 페이즈의 결정을 돕기 위해 X선 데이터 획득동안 측정되고 기록된다. 예시적인 실시예에서, X선 영사 이미지 데이터(11)를 분할하고 구별하기 위해 심장 페이즈 정보가 사용된다. 예시적인 실시예가 심장 페이즈를 조사하기 위해 ECG의 측정을 참조하여 본 발명에 기술될 것이며, 다른 접근 방식도 가능함이 이해될 것이다. 예 를 들면, 심장 페이즈 및/또는 영사 데이터 분할은 X선 데이터 단독, 다른 파라메타, 또는 추가 센싱된 데이터에 의존하여 성취될 수 있다.
제어 유닛(50)은 X선 디바이스(12)를 제어하고, 이미지 캡쳐를 도우며, 기능 및 프로세싱을 제공하여, 이미지 처리 및 선택적 재구성을 돕는다. 제어 유닛(50)은 연산 유닛(52)에서 처리되기 위해 획득된 데이터(X선 이미지, 위치 데이터 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않음)를 수신한다. 연산 유닛(52)은 또한 제어 유닛(50)으로 제어되고 이 유닛과 인터페이스된다. 다양한 이미지가 중재술 동안 의사를 보조하기 위해 모니터(54)상에 디스플레이된다. 이 시스템은 처리된 이미지 데이터를 디스플레이 및/또는 저장 매체(58)에 제공한다. 이 저장 매체(58)는 대안적으로 외장 저장 수단을 포함할 수 있다. 또한, 이 시스템(10)은 오퍼레이터 입력을 위해 키보드 및 마우스를 포함할 수 있다. 마우스 클릭에 의해 활성화되는 아이콘이 스크린상에 제공될 수 있거나, 또는 특수 푸쉬버튼이 시스템(10)상에 제공되어, 오퍼레이터가 필요에 따라, 이미징 또는 프로세싱을 시작하거나 이미징 또는 프로세싱의 지속기간을 제어하거나, 또는 이미징 또는 프로세싱을 중지하도록 제어를 구성할 수 있다.
계산(예를 들면, X선 제어, 이미지 재구성 등)뿐만 아니라, 규정된 기능 및 원하는 처리를 수행하기 위해, 제어 유닛(50), 연산 유닛(52), 모니터(54) 및 선택적 재구성 유닛(56) 등은 프로세서(들), 컴퓨터(들), 메모리, 스토리지, 레지스터(들), 타이밍, 인터럽트(들), 통신 인터페이스(들), 입/출력 신호 인터페이스등과 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제어 유닛(50), 연산 유닛(52), 모니터(54) 및 선택적 재구성 유닛(56) 등은 X선 영사 이미지(11)의 생성 및 이로부터 3D/4D 이미지의 선택적 재구성을 돕기 위해 필요하면, X선 신호의 정확한 샘플링, 변환, 습득 또는 생성을 가능하게 하는 신호 인터페이스를 포함할 수 있다. 제어 유닛(50), 연산 유닛(52), 모니터(54), 및 선택적인 재구성 유닛(56) 등의 부가적 특징이 충분하게 본 발명에서 다루어진다.
도시된 X선 디바이스(12)는 중재술과 혼합된 예시적인 실시예에 관한 예 및/또는 이전의 상이한 X선 위치로부터 일련의 X선 영사 이미지(11)를 형성하기에 적합하다. X선 영사 이미지(11)로부터, 본 발명에 개시된 실시예의 구현을 돕기위해 모션 벡터가 계산된다. 선택적으로, 3차원적인 이미지 데이터 세트, 3차원적인 재구성 이미지, 및 만약 원한다면, 그로부터 X선 슬라이스 이미지가 마찬가지로 생성될 수 있다. 획득된 영사 이미지(11)는 예시적인 실시예에 따른 방법과 일치하여, 각 이미지 영사(11)에 대응하는 모션 벡터를 계산하고 이미지 영사(11)를 디블러링하기 위해 디콘벌루션을 적용하는 연산 유닛(52)에 인가된다.
선택적으로, 또한 이미지 영사(들)(11)은 본 발명의 이후에 개시된 모션 보상에 기반하여 영사로부터 각 재구성 이미지를 형성하는 재구성 유닛(56)에 인가된다. 결과적인 3D 이미지는 모니터(54)에 디스플레이될 수 있다. 마지막으로, 3차원적인 이미지 데이터 세트, 3차원적인 재구성 이미지, X선 영사 이미지가 보상된 이미지 영사 등이 저장 유닛(58)에 저장될 수 있다.
이제 도 2a 및 도 3을 참조하면, 협착증에서 스텐트를 이입하기 위해, 시술 자는 환자의 동맥(81) 내의 협착증(80a)을 가능한 최선으로 지역화한다. 대응하는 의료적 이미지가 개략적으로 도 2a에 의해 예시된다. 이후, 이미지의 시퀀스(11)가 처리 블럭(102)에 기술된 바와 같이, 캡쳐된다. 처리될 이미지의 시퀀스(11)는 의료 중재술의 단계동안 수개의 서브-시퀀스로 획득되며, 이 이미지 시퀀스는 다음을 포함한다:
a) 도 2a에 의해 개략적으로 예시되며, 카테터(69)의 말단을 넘어 확장하고 협착증의 위치에 있는 동맥의 소관강(small lumen)(80a)을 통과하는 가는 가이드-와이어(65)의 카테터(69)를 통한 동맥(81)내로의 이입과; 스텐트없이, 자신의 말단 주위를 둘러싼 제 1 풍선(balloon)(64)을 갖는 가이드-와이어(65)에 의해 가이드된 제 1 모노레일(60)의 이입; 및 풍선-마커(61,62)를 사용하여 협착증(80a)의 위치에 있는 제 1 풍선(64)의 포지셔닝을 디스플레이하는 의료 이미지의 서브 시퀀스.
b) 도 2a 및 도 2b에 의해 개략적으로 예시되며, 동맥의 확장 부분(80b)이 되도록 협착증의 위치에 있는 동맥(81)의 협관강(narrow lumen)(80a)을 확장하기 위해 이러한 제 1 풍선(64)의 팽창; 이후, 제 1 모노레일(60)으로 제 1 풍선(64)의 제거를 디스플레이하는 의료 이미지의 서브 시퀀스.
c) 도 2b에 의해 개략적으로 예시되며, 스텐트(75a)가 제 2 풍선(74a) 주위를 감싸도록 하여, 카테터(69)와 가는 가이드 와이어(65)를 다시 사용하여, 자신의 말단 주위를 감싸는 제 2 풍선(74a)을 가지고 제 2 모노레일(70)의 이입; 및 풍선-마커(71,72)를 사용하여, 동맥(81)의 이전에 확장된 관강(80b)에서 협착증의 위치에 있는 스텐트로 제 2 풍선의 포지셔닝을 디스플레이하는 의료 이미지의 서브-시 퀀스. 혈관 성형술을 수행하는 제 2 방식으로, 임상의는 단계 a) 및 b)를 생략하고, 곧바로 스텐트가 유일한 풍선 주위를 감싼체 유일한 모노레일상에 유일한 풍선을 이입할 수 있다.
d) 도 2c에 의해 개략적으로 예시되며, 동맥벽내에 임베딩된 확장된 스텐트(75b)가 되는 스텐트(75a)를 형성하는 코일을 확장하기 위해 팽창된 풍선(74b)이 되도록 제 2 풍선(74a)의 팽창을 디스플레이하는 의료 이미지의 서브 시퀀스. 제 2 예시에서, 유일한 풍선은 직접적으로 동맥 확장 및 스텐트 전개 둘 다를 하기 위해 확장된다.
따라서, 영구 임플란트로서 전개된 스텐트(75b)를 고려하면, 의료 이미지의 서브 시퀀스는 제 2 (또는 유일한) 풍선(74b), 제2 (또는 유일한) 모노레일(70), 가이드 와이어(65) 및 카테터(69)의 제거를 나타낸다.
본 발명에서 기술되고, 혈관 성형술로 불리는 의료적 중재술은 수행하기에 어려운데, 이는 일반적으로 부실한 콘트라스트를 보이는 의료 이미지(11)의 이미지 서브 시퀀스 또는 이미지 시퀀스가 형성되기 때문이며, 가이드 와이어(65), 풍선(74a,74b), 스텐트(75a,75b) 및 혈관벽(81)은 노이즈있는 백그라운드상에서 쉽게 구별할 수 없다.
더욱이, 이미지 영사(11)는 호흡 및 심장 모션을 포함하여, 환자의 모션에 영향을 받기 쉽다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 본 발명에 개시된 이미징 시스템은 중재술 동안, 이미지의 시퀀스(11)를 획득하고 디스플레이할 뿐만 아니라 현재의 방법론에 대하여 모션의 보상을 포함하는 이미지를 처리하고 디스플레이하 는 수단을 포함한다.
이제 도 3을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예를 기술하는 블럭도가 도시된다. Florent에 기술된 "스텐트 부스트"를 위한 프로세스와 유사한, 방법론(100)은 보통 움직이고 있는 중요한 대상을 추출하고 지역화하기 위해 위에 기술된 102로부터 원래 캡쳐된 2D 영사 이미지(11)에 적용된 프로세스(104)에 기술된 바와 같이, 초기화를 시작한다. 2D 영사 이미지에서 대상의 지역화는 곧바로 성취될 수 있다. 그러나, 대부분의 대상이 X선 형광 투시 검사에서 분별하기 어려우므로, 이들 대상은 바람직하게는 간접적으로 지역화된다. 따라서, 본 발명의 예시적인 실시예에서, 대상은 관련 마커, 예를 들면 61,62,71 및/또는 72를 먼저 지역화함으로써 지역화된다.
도 3을 계속하고 마찬가지로 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 바람직하게는 초기화는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 정확하게 지역화하는 것을 포함한다. 중요한 대상은 바람직하게는 가이드 와이어 팁(63) 또는 풍선 마커(61,62 또는 71, 72)와 같은 특정한 특징을 먼저 지역화함으로써 간접적으로 지역화된다. 가는 가이드 와이어(65)의 말단에 위치되는 마커(61,62)는 동맥(81)의 협착증에 걸린 존(80a)에 대하여 가이드 와이어(65)의 위치에 대한 결정을 허용한다. 제 1 풍선(64)에 대하여 소정 위치의 모노레일(60)상에 위치된 풍선 마커(61,62)는 동맥의 관상에서 제 1 풍선(64)을 확장하기 전에 협착에 걸린 존(80a)에 대하여 제 1 풍선(64)의 위치 결정을 허용한다. 더욱이, 제 2 풍선(74a)에 대하여 소정 위치의 모노레일(70)상에 위치되는 풍선 마커(71,72)는 스텐트 확장 및 확장된 스텐트(75b) 를 마지막으로 체크 허용 전에, 스텐트(75a)가 제 2 기구(74a) 주위를 감싸도록 하면서, 제 2 풍선(74a)의 위치 결정을 돕는다.
팁(63) 또는 마커(61,62 또는 71,72)로 불리는 이들 특정한 특징은 스텐트(75a,75b) 또는 혈관벽(81)보다 상당히 더 높은 콘트라스트를 보이며, 따라서 이들은 용이하게 원래의 이미지(11)로부터 추출된다. 그러나, 임상의는 수동적으로 팁(63) 및 마커(61,62 또는 71,72)를 선택하거나 또는 이들 팁 및 마커의 좌표 탐지를 수동적으로 개선하는 것을 선정할 수 있다. 이들 팁(63) 및 마커(61,62 또는 71,72)는 특정의, 쉽게 인식가능한 형상을 가지며, 이미지에서 매우 콘트라스트된 물질로 구성된다. 따라서, 이들은 추출하기에 쉽다. 이들 특수한 특징은 불량하게 콘트라스트되는 스텐트(75a,75b) 또는 혈관벽(80a,80b)에 속하지 않으며, 이들 스텐트 또는 혈관벽은 노이즈있는 원래 이미지(11)에서 시술자가 아직 훨씬 덜 구별가능하여 실질적으로 최종적으로 중요한 것임을 주목해야한다. 가이드 와이어 팁(63)은 동맥벽(81)에 속하지 않을 뿐만 아니라 스텐트(75a)에도 속하지 않는데, 이 와이어 팁은 가이드 와이어(65)에 속하기 때문이다. 또한, 풍선-마커(61,62 또는 71,72)는 혈관벽(81)에 속하지 않을 뿐만 아니라 스텐트(75a)에 속하지 않는데, 이는 이들 풍선-마커가 모노레일(60 또는 70)에 속하기 때문이다. 풍선(64,74a,74b)의 위치는 정확히 유도될 수 있는데, 이는 풍선 마커(61,62 또는 71,72)가 풍선(64,74a)에 대하여 특수한 위치를 가지기 때문이다. 또한, 스텐트(75a,75b)는 정확하게 지역화되는데, 이는 비록 스텐트(75a,75b)가 마커(71,72)에 부착되지 않을 지라도 스텐트(75a,75b)가 풍선 마커(71,72)에 대하여 특수한 위 치를 가지기 때문이다. 일단, 중요한 대상의 마커(61,62 또는 71,72)가 추출된다면, 소정 이미지에서 중요한 대상을 위한 속도 벡터가 바람직하게는, 마커 위치에 기초하여, 조사된다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 연속적인 2D 영사 이미지 또는 복수의 2D 영사 이미지 사이의 마커(61,62,71 및/또는 72)의 위치 변동 및 일련의 2D 이미지영사에 기초하여, 모션 또는 속도 벡터가 각 2D 영사 이미지와 연관된 프로세스 블럭(106)에 기술된 바와같이 계산된다. 이 모션 벡터는 프레임간 이미징의 지속기간에 걸쳐 마커(61,62,71 및/또는 72) 위치에서의 변화에 기초한다. 속도 벡터는 바람직하게는, 그러나 반드시 그렇지는 않지만, 모션 벡터의 계산을 위한 최선의 가능한 해상도를 제공하기 위해 바로 가까이에 연속하는 2D 영사 이미지에 기초하여 계산된다.
도 3을 계속하면, 프로세스 블럭(108)에서, 이 방법론은 이미지(11)의 각각에 모션 벡터를 갖는 디콘볼루션을 적용함으로써 이미지를 계속적으로 디블러링한다. 모션 벡터에 기초한 그 이미지와 연관된 모션의 방향에 있는 특정한 생(raw)/원래 이미지(11)를 선명하게 하기 위해 사용되는 공간적인 디콘볼루션 커널이 유도될 수 있다. 이는 결국 모션이 보상 디블러링된 이미지의 시퀀스(13)가 된다. 다른 예시적인 실시예에서, 디콘볼루션 프로세스는 "블라인드 디콘볼루션"을 사용한다. 블라인드 디콘볼루션은 불량하게 결정된 또는 알려지지 않은 블러링 커널의 존재시에 "블러링된(blurred)" 이미지로부터 타깃 대상의 복구를 허용하는 기술이다. 블라인드 디콘볼루션 기술은 공액 경사(conjugate gradient) 또는 최대 가능도 알고 리즘을 사용한다. 블라인드 디콘볼루션은 알려진 커널을 요구하지 않지만, 바람직하게는 블러링 커널의 양호한 첫 번째 평가로서 X선 펄스 정보의 형태 및 모션 벡터를 사용하는 회귀적 알고리즘이다. 이후, 블라인드 디콘볼루션은 회귀적으로 커널에 대한 개선을 평가하여 생 이미지(raw image)의 디블러링을 향상시킨다.
도 3을 계속하면, 디콘볼루션의 결과는 연관된 모션 벡터의 각각을 위하여 일련의 보상 디블러링된 이미지이다. 따라서, 이러한 일련의 보상된 이미지(13)는 Florent에 기술된 바와 같이, 위에 언급된 스텐트 부스트 기술과 이전에 연관된 후속 등록 및 통합 프로세스에 사용될 수 있다. 유리하게는, 모션이 보상된 이미지(13)는 생 이미지 영사 데이터(11)가 사용되던 이전의 방법론과 반대되는 바와 같이, Florent의 노이즈 감소 기술을 위하여 향상된 "시작점(starting point)"를 제공한다.
도 3을 계속하고 이제 도 4를 참조하면, 프로세스 블럭(110)에서, 중요한 이동 대상의 디블러링된 이미지(13)는 이미지 기준에 대하여 등록된다. 이 등록은, 특히 이러한 이미지의 그룹화가 특별한 모션 또는 모션의 페이즈와 연관될 수 있다는 것이 알려지면, 이미지의 서브세트를 포함할 수 있다. 등록 프로세스는 디블러링된 이미지(13)을 본 발명에 기술된 보상을 더 돕도록 하기 위해 공통 기준으로 변환한다. 이 등록 프로세스(110)는 후의 처리과정을 위하여 이미지의 등록된 시퀀스(15)를 산출한다.
이 등록 프로세스를 시작하기 위하여 예시적인 실시예에서, 2개의 마 커(ARef,BRef)가 기준 이미지로 불리는 시퀀스의 한 이미지에서 검출되었으며, 이는 시작 시간에서의 이미지일 수 있다. 마커(ARef,BRef)는 자동 수단에 의해 선택될 수 있다. 이후, 기준 이미지에서의 마커 위치 정보(ARef,BRef) 및 디블러링된 이미지의 현재 이미지에서의 대응하는 추출된 마커(At',Bt')를 사용하여, 등록은 기준 이미지에 자동적으로 현재 이미지를 등록하기 위해 동작된다. 이러한 동작은 기준 이미지의 대응하는 마커에 현재 이미지의 마커를 매칭하고, 가능한 기하학적 연산을 포함하며, 이 기학적 연산은, 기준 이미지의 세그먼트(ARef - BRef)의 중심(CRef)과 현재 이미지의 세그먼트(At' - Bt')의 중심(Ct)을 매칭하기 위해 평행이동(T); 종국적으로 세그먼트(At"- Bt")가 되게, 기준 이미지의 세그먼트(ARef - BRef)의 방향과 현재 이미지의 세그먼트(At' - Bt')의 방향을 매칭하기 위해 회전(R); 종국적으로 세그먼트(At - Bt)가 되는, 기준 이미지의 세그먼트(ARef - BRef)의 길이와 결과적인 세그먼트(At" - At") 길이를 매칭하기 위해 팽창(△)을 포함한다.
이러한 평행이동(T), 회전(R) 및 팽창(△)의 연산은 시퀀스의 현재 시점(t)에서의 현재 이미지와 기준의 이미지 사이에 정의되어, 결국 전체 시퀀스의 등록이 된다. 이러한 등록의 연산은 반드시 디블러링된 이미지(13)의 모든 포인트상에서 수행되지 않는다. 마커를 포함하는 중요한 존은 제한되지 않을 수 있다.
등록은 사전결정된 이미지 기준에 관해, 가령 혈관(81), 가이드 와이어(65), 풍선(64,74a) 및 스텐트(75a,75b)와 같은 중요한 대상의 각 움직임에 대한 효과를 최소화한다. 바람직하게는, 2개의 마커(61,62,71 및/또는 72) 또는 이 보다 많은 마커)는 더 양호한 등록을 위하여 사용된다. 유리하게는, 또한 등록 연산(110)은 그 대상이 특정 이미지의 프레임으로부터 벗어나지 않게, 예를 들면 협착증 또는 스텐트와 같은 대상에 대한 줌인을 돕는다.
도 3 및 프로세스(100)로 돌아가서, 프로세스 블럭(112)에 기술된 바와 같이, 시간적 통합 기술은 등록된 이미지(15)로부터 이미지 중 적어도 2개 상에 수행된다. 이러한 기술은 이미지(15)의 중요한 대상을 향상시키는데, 이는 이 대상이 이미지의 기준에 대하여 이전에 등록되었기 때문이다. 제 1 시간적 통합을 위한 제 1 개수의 이미지는 나머지 모션을 가지는 대상의 블러링을 피하고 백그라운드의 블러링을 야기하도록 하는 협상에 따라 정선된다. 또한, TI1에 의해 표기된 112인 시간적 통합은 연속적인 이미지에서 동일 대상 픽셀에 대응하는 대상 픽셀을 적분하므로, 이들의 세기는 증가된다. 이와 유사하게, 또한 시간적 통합(112)은 연속적인 이미지에서 동일 백그라운드 픽셀에 대응하지 않는 백그라운드 픽셀을 적분하므로, 이들의 세기는 감소하게 된다. 환언하면, 시간적 통합은 등록된 이미지(15)에서 중요한 대상에 대한 모션 상관을 제공하지만, 그러나 백그라운드에 아직 제공하지 않는다. 등록 이후, 백그라운드는 여전히 이미지의 기준에 대하여 움직이고, 시간적 통합은 중요한 대상의 뚜렷하고 상세한 향상을 제공하며, 이 상세한 향상은 실질적으로 시간 일치되고, 반면에 시간 일치되지 않는 백그라운드의 상세는 더 블러링된 다. 예시적인 실시예에서, 시간적 통합은 기준 이미지의 각 픽셀 위치에서, 2개 이상의 이미지상에서 픽셀 세기를 평균화하기 위한 프로세스를 포함한다. 다른 예에서, 시간적 통합은 다음 이미지에 대한 픽셀 세기를 가중 평균내는 회귀적 필터를 포함한다. 즉, 가중 계수인 .베타.를 사용하여 세기가 Y(t-1)에 의해 표기된 이전 시점(t-1)에서 처리된 이미지에, 세기가 X(t)에 의해 표기되고 시점(t)에서 현재 이미지를 결합하기 위한 회귀적 필터는 적분된 현재 이미지의 세기를 나타내는 다음 수학식1에 따른다.
이러한 마지막 기술을 사용하면, 이미지는 시퀀스가 계속됨(sequence proceeds)따라 누진적으로 개선된다. 이러한 연산은 뚜렷하고 상세한 향상을 위해 더 사용된, 블러링된 백그라운드를 갖는 등록 향상된 이미지의 중간 시퀀스(17)를 산출한다. Florent에서 기술된 최적화 기술을 사용하여, 이미지의 추가 향상이 가능하다.
유리하게는, 대상이 이미지에 등록되고 상세가 향상되므로, 오퍼레이터는 풍선(64, 74a) 및 스텐트(75a,75b)의 포지셔닝을 쉽게 관찰할 수 있다. 더욱이, 오퍼레이터는 대상이 이미지의 뷰잉 프레임으로부터 벗어나 움직이지 않는 이점을 가지고 대상의 상세에 용이하게 줌할 수 있다.
심장병에 적용된 본 예시에서, 의료적 중재술 동안, 사용자는 예를 들면 중재술 툴 또는 툴들을 움직일 필요없이, 이미지 처리 단계동안 중재술할 가능성을 갖는다. 무엇보다도, 사용자는 이미지에서 중요한 영역을 선택할 수 있다. 게다가, 사용자는 사용자 의도대로 이미지 프로세싱, 이미지 프로세싱 동작의 지속기간을 활성화하고 제어하며, 이미지 프로세싱 동작을 종료하기 위한 제어권을 갖는다. 특히, 사용자는 대상의 모션이 진단을 위해 중요한지 또는 중요하지 않은지에 의존하면서, 최종 처리된 이미지가 등록을 위해 보상되는지 또는 안되는 지를 선택할 수 있다.
또한, 개시된 실시예의 이점 및 향상으로 인해, 더 이상 시술자가 스텐트(75a,75b)내에 있는 풍선(64,74a)을 팽창하기 위해 풍선(64,74a)내로 콘트라스트제를 이입할 필요가 없음을 이해해야 할 것이다. 기술된 실시예에서, 풍선(64,74a)은 콘트라스트제를 위한 필요없이도, 스텐트(75a,75b) 및 마커(61,62,71 및/또는 72)과 함께 더 잘 시각화된다. 또한, 이러한 특성은 동일 동맥(81)내에서 나란히 2개의 스텐트(75a,75b)의 이입 및 포지셔닝을 포함하는 중재술에 대한 이미지의 시퀀스를 시각화할 필요가 있는 경우 특히 유용하다. 제 1 스텐트(75a,75b)는 명료하게 전개이후에 시각화된다. 이후, 제 2 스텐트(75a,75b)는 이 스텐트의 마커(61,62,71 및/또는 72) 검출에 의해 시각화되고 위치된다. 이들 대상은 추가로 등록되어 향상되며, 이는 비록 콘트라스트제가 풍선(64,74a)을 지역화하기 위해 필요한 경우에 정적 상태 대신에 동적 상태에서, 시술자가 전개동안 스텐트(75a,75b)와 팽창동안 제 2 풍선을 시각화하는 것을 허용한다. 보통, 시술자는 필요시 2개의 스텐트(75a,75b)를 서로 매우 근접하게 위치시킬 수 있는데, 이는 이들의 시각화가 우수하기 때문이다.
본 발명에 개시된 예시적인 실시예는 의료적 중재술 단계가 단순화될 수 있는 방식으로, 도 2c를 참조하여 단계 c)에서 위에 기술된 바와 같이 획득되는 서브 시퀀스의 이미지에 대한 개선을 더 허용하는 것을 이해하는 것이 주목할 가치가 있다. 사실, 형태(74a)로부터 시작하여 형태(74b)를 산출하기 위해 단계 c)에서 풍선(64,74a)을 전개하기 위해, 시술자는 팽창 제품을 풍선(64,74a)으로 이입해야만 한다. 현재 응용에서, 시술자는 일반적으로 풍선(64,74a)을 시각화할 수 있기 위해 다량의 콘트라스트제를 포함하는 팽창 제품을 사용한다. 이러한 콘트라스트제는 서브 시퀀스의 이미지 내에 있는 단독의 검은 대상으로서 풍선(64,74a) 및 스텐트(75a,75b)를 렌더링하는 효과를 갖는다. 이러한 콘트라스트제를 사용하는 경우, 풍선(64,74a) 및 스텐트(75a,75b)는 풍선 팽창 및 스텐트 전개 동안 서로를 분간할 수 없다. 시술자는 적어도 전개된 스텐트 단독의 뷰를 보기위해 검게된 풍선(64,74a)의 제거까지 기다려야만 하고, 이는 단지 정적뷰(static view)가 된다.
반대로, 본 발명에 기술된 예시적인 실시예에서, 팽창 제품에서의 콘트라스트제 사용은 제거되거나, 실질적으로 감소될 수 있다. 결과적으로, 풍선(64,74a)은 이제 투명하게 되고, 따라서 시술자는 시퀀스의 모든 이미지에서 풍선(64,74a)의 팽창 및 스텐트 전개를 동적으로 시각화할 수 있다.
본 발명은 2D, 3D/4D 이미징의 다양한 유형의 응용을 위해 이용될 수 있다. 예시에 의해 본 발명의 바람직한 실시예가 이 실시예가 스텐트의 전자-생리 중재술 및 배치를 위해 이용된 X선 이미징에 적용될 수 있는 바, 본 발명에 기술된다. 바람직한 실시예가 예시 및 X선 이미징 및 중재술을 참조하여 도시되고 기술되었지 만, 본 발명이 X선 이미징 또는 중재술에만 제한되지 않으며, 이미징 시스템 및 응용에 적용될 수 있음을 당업자라면 이해할 것이다. 더욱이, 본 발명에 개시된 응용은 중재술에만 제한되지 않지만 사실, 일반적으로 2D,3D/4D 이미징이 바람직한 임의 응용에 적용가능함을 이해해야 할 것이다.
본 명세서의 위의 다수 실시예에 기술된 시스템 및 방법론은 중재술동안 노이즈있는 구조를 향상시키는 시스템 및 방법을 제공한다. 덧붙여, 개시된 발명은 이들 프로세스를 실행하기 위해 컴퓨터로 구현된 프로세스와 장치의 형태로서 구체화될 수 있다. 본 발명은 플로피 디스켓, CD-ROM, 하드 드라이브, 또는 다른 임의의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체와 같은 유형의 매체(58)에서 구체화된 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 코드의 형태로서 또한 구체화될 수 있으며, 이 경우 컴퓨터 프로그램 코드가 컴퓨터로 로딩되고 컴퓨터에 의해 실행되는 경우, 컴퓨터는 본 발명을 실행하는 장치가 된다. 또한 본 발명은 저장 매체내에 저장되고 컴퓨터로 로딩 및/또는 컴퓨터에 의해 실행되는 것의 여부에 관계없이, 컴퓨터 프로그램 코드의 행태, 또는 전자 보사를 통해 또는 광섬유를 통하여, 전기적 배선 또는 케이블링 상으로와 같은 일부 전송 매체상으로, 변조된 반송파든 또는 반송파가 아니든 전송된 데이터 신호로서 구체화될 수 있으며, 여기서, 컴퓨터 프로그램 코드가 컴퓨터로 로딩되어 컴퓨터에 의해 실행되는 경우, 컴퓨터는 본 발명을 실행하기 위한 장치가 된다. 범용 마이크로프로세서상에서 구현되는 경우, 컴퓨터 프로그램 코드 세그먼트는 특정 로직 회로를 생성하기 위해 마이크로프로세서를 구성한다.
동일한 아이템을 표기하기 위해 "제 1 " 및 "제 2 " 또는 다른 유사한 용어 의 사용은 달리 특별하게 지적하지 않으면, 임의의 특정 순서를 지정하거나 암시하려는 의도가 아님을 이해해야 할 것이다. 만찬가지로, "단수" 또는 다른 유사한 용어의 사용은 달리 특별하게 지적하지 않으면, "복수"를 의미하는 것으로 의도된다.
특정한 센서 및 용어가 예시적인 실시예를 기술하기 위해 열거될지라도, 이러한 센서는 단지 예시를 위한 것이며 제한되지 않음을 추가로 이해해야 할 것이다. 다수의 변형, 대체, 등가는 본 발명의 개시를 궁리하는 사람에게 명백하다. 특히 본 발명에서 라인 적분, 필터, 최대값 취하기 및 덧셈으로 참조된 바와 같이 수학적 기능의 구현을 위하여 이 분야에 다수의 수치적 방법론이 존재함은 명백할 것이다. 많은 가능한 구현이 존재할지라도, 예시적인 실시예를 예시하기 위해 사용된 특정한 구현 방법이 제한되는 것으로 이해되서는 안 될 것이다.
본 발명이 본 발명의 예시적인 실시예를 참조하여 기술되었을 지라도, 본 발명이 이러한 예시적인 실시예로 제한되지 않으며, 다양한 변화가 이루어질 수 있고 등가물이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 발명의 구성요소로 대체될 수 있음을 당업자라며 이해할 것이다. 덧붙여, 다양한 변경 향상예 및/또는 변형예가 본 발명의 필수적 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서도 본 발명의 요지에 특정 상황 또는 재료를 적응될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 궁리된 최선 모드로서 공개된 실시예에 제한되지 않고, 본 발명은 첨부된 청구항의 범위내에 있는 모든 실시예를 포함하는 것으로 해석된다.
본 발명은 2차원(2D) 이미지 영사 및 3차원(3D) 및 4D(심장 페이즈를 갖는 3D) 이미지 재구성에서 모션을 보상하기 위한 방법론 및 시스템에 이용가능하다.
특히, 본 발명은 X선 투시 검사 등으로 생성된 이미지의 확대 및 모션 보상에 이용가능하다. 또한, 본 발명은 예를 들면, 혈관 조영도에서 스텐트(stent) 및 혈관벽과 같은 중요한 가느다란 대상을 향상시키기 위해, 심장학과 같은 의학 분야에 이용가능하다.
Claims (21)
- 노이즈있는 이미지의 시퀀스(11)에서 중요한 대상을 향상시키는 방법으로서,이미지의 시퀀스(11)를 획득하는 단계;이미지 기준을 갖는 시퀀스(11)의 이미지에서 백그라운드상의 중요한 대상에 관련된 특징(61),(62),(71),(72)을 추출하는 단계;시퀀스(11)의 적어도 2개 이미지와 연관된 중요한 대상의 모션에 대응하는 모션 벡터를 계산하는 단계;이미지의 디블러링된(deblurred) 시퀀스(13)를 형성하기 각 이미지의 대응하는 모션 벡터에 기초한 시퀀스(11)의 각 이미지를 디블러링하는 단계;이미지 기준에 대하여 이미지의 디블러링된 시퀀스(13)에서 중요한 대상에 관련된 상기 특징(61),(62),(71),(72)을 등록하고, 이미지의 등록된 시퀀스(15)를 산출하는 단계; 및이미지의 등록된 시퀀스(15)의 적어도 2개의 등록된 이미지에 대하여 중요한 대상 및 백그라운드 둘 다를 시간적분을 통해 적분하는 단계를 포함하는, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 추출 단계는 적어도 2개의 이미지에서 마커(61),(62),(71),(72)를 검출 하는 단계를 포함하는, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 모션 벡터는 상기 이미지의 시퀀스(11)를 획득하는 단계의 시간 프레임당 2개의 연속 이미지에서 마커(61),(62),(71),(72)의 모션에 대응하는, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 디블러링은 디콘볼루션(deconvolution)인, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 디블러링은 블라인드 디콘볼루션(blind convolution)인, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 이미지의 시퀀스(11), 상기 이미지의 디블러링된 시퀀스(13), 상기 등록의 결과(15) 또는 상기 적분단계의 결과 중 어느 하나를 디스플레이 하는 단계를 더 포함하는, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 등록단계는 중요한 등록된 대상에 대하여 줌하는 단계를 더 포함하는, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 적분단계는 블러링하고 이에 의해 백그라운드 및 노이즈를 감소시키면서, 중요한 대상의 세기에서 증가를 제공하는, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,동맥(81) 내에서, 풍선(64),(74a)이라 불리는 툴의 이동 및/또는 포지셔닝(위치지정)하는 단계를 포함하는 의료적 중재술에 대한 의료적 이미지의 시퀀스를 동적으로 디스플레이하는 단계를 더 포함하되,상기 풍선(64),(74a) 및 동맥은 중요한 대상으로 여겨지고, 상기 풍선(64),(74a)은 모노레일(60,70)로 불리는 지지대에 의해 운반되고, 이에 풍선 마커(61,62,71,72)로 불리는 적어도 2개의 지역화 특징이 풍선(64),(74a)의 말단에 부합하여 부착되고 위치되며:여기서, 상기 추출단계는 풍선 마커(61),(62),(71),(72)가 풍선(64,74a)에 관계하거나 동맥(81)에 관계하지 않는, 중요한 대상에 관련된 특징으로 여겨지는 풍선 마커(61),(62),(71),(72)를 추출하는 단계를 포함하고, 상기 모션 벡터를 계산하는 단계는 상기 이미지의 시퀀스(11)를 획득하는 단계의 시간 프레임당 2개의 연속 이미지에서 마커(61),(62),(71),(72)의 모션에 대응하고, 상기 모션 벡터에 기초한 상기 디블러링은 상기 마커(61),(62),(71),(72)의 모션에 대응하며,상기 등록 단계는, 이미지(13)의 내의 풍선 마커(61),(62),(71),(72) 및 관련된 풍선(64),(74a)과 동맥(81)을 등록하는 단계를 포함하고, 적분에 의해 개선된 풍선 및 동맥의 이미지를 생성하는 단계를 포함하는, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 풍선 마커가 추출된 위치에 대하여, 동맥(81) 부분의 특정 위치에서, 동맥(81)내의 포지셔닝 오퍼레이터가 이미지를 시각화하도록 동안 풍선(64),(74a)의 의료적 중재술 동안 상기 이미지를 동적으로 디스플레이하는 단계를 더 포함하는, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 방법.
- 제 8 항에 있어서,실질적으로 적은 콘트라스트제를 갖는 또는 갖지않는 팽창 제품으로 풍선 팽창의 스테이지 동안 스텐트 사용의 이미지를 동적으로 디스플레이하고 시각화하는 단계를 더 포함하는, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 등록하는 단계는,기준 이미지로 불리는 시퀀스(13)의 이미지, 및 중요한 대상에 관련된 기준 이미지내에 있는 기준 마커로 불리는 적어도 하나의 마커를 선택하는 단계;상기 기준 이미지의 기준 마커에 현재 이미지의 마커를 매칭함으로써 현재 이미지의 관련된 중요한 대상 및 마커를 등록하기 위하여, 시퀀스(13)의 현재 이미지내 및 상기 기준 이미지 내에 있는 마커 로케이션 정보를 사용하는 단계를 더 포함하는, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 방법.
- 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 방법으로서,이미지의 시퀀스(11)를 획득하는 단계;이미지 기준을 갖는 시퀀스(11)의 이미지에서 백그라운드상의 중요한 대상에 관련된 특징(61),(62),(71),(72)을 추출하는 단계;시퀀스(11)의 적어도 2개 이미지와 연관된 중요한 대상의 모션에 대응하는 모션 벡터를 계산하는 단계; 및이미지의 디블러링된(deblurred) 시퀀스(13)를 형성하기 위해 그 이미지의 대응하는 모션 벡터에 기초한 시퀀스(11)의 각 이미지를 디블러링하는 단계를 포함하는, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 방법.
- 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 시스템으로서,상기 시스템은,이미지의 시퀀스(11)를 획득하는 이미징 시스템(12);중요한 대상에 근접하게 놓이고, 이미지의 시퀀스(11)내에서 식별할 수 있는, 중요한 대상에 근접하게 놓이는 복수의 마커(61),(62),(71),(72);상기 이미징 시스템(12)과 동작가능하게 통신하는 프로세서(50)를 포함하되, 상기 프로세서(50)는,상기 시퀀스의 적어도 2개 이미지와 연관된 중요한 대상의 모션에 대응하는 모션 벡터를 계산하고,이미지의 디블러링된 시퀀스(13)을 형성하기 위해 그 이미지의 대응하는 모션 벡터에 기반한 시퀀스(11)의 각 이미지를 디블러링하고,상기 이미지 기준에 대하여 이미지의 디블러링된 시퀀스(13)내에 있는 중요한 대상에 관련된 상기 특징(61),(62),(71),(72)를 등록하여 이미지의 등록된 시퀀스(15)를 산출하고,이미지의 등록된 시퀀스(15)의 적어도 2개 등록된 이미지에 대한 중요한 대상 및 백그라운드 둘다를 시간적 적분을 통해 적분하도록 구성된, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 시스템.
- 제 14 항에 있어서,상기 모션 벡터는 상기 이미지의 시퀀스(11)를 획득하는 단계의 시간 프레임 당 2개의 연속적 이미지내에 있는 마커(61),(62),(71),(72)의 모션에 대응하는, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 시스템.
- 제 14 항에 있어서,상기 디블러링은 디콘벌루션(deconvolution) 또는 블라인드 디콘벌루션 중 적어도 하나인, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 시스템.
- 제 14 항에 있어서,이미지의 상기 시퀀스(11), 이미지의 상기 디블러링된 시퀀스(13), 상기 등록 단계의 결과(15), 또는 상기 적분단계의 결과(17) 중 어느 하나를 디스플레이하는 디스플레이 디바이스(54)를 더 포함하는, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 시스템.
- 제 14 항에 있어서,상기 프로세서(50) 또는 상기 이미징 시스템(12)를 제어하는 제어 디바이스를 더 포함하는, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 시스템.
- 노이즈있는 이미지의 시퀀스(11)에서 중요한 대상을 향상시키는 의료 검사 이미징 장치로서,이미지의 시퀀스(11)를 획득하는 수단;이미지 기준을 갖는 시퀀스(11)의 이미지에서 백그라운드상의 중요한 대상에 관련된 특징(61),(62),(71),(72)을 추출하는 수단;시퀀스(11)의 적어도 2개 이미지와 연관된 중요한 대상의 모션에 대응하는 모션 벡터를 계산하는 수단;이미지의 디블러링된(deblurred) 시퀀스(13)를 형성하기 위해 그 이미지의 대응하는 모션 벡터에 기초한 시퀀스(11)의 각 이미지를 디블러링하는 수단;이미지 기준에 대하여 이미지의 디블러링된 시퀀스(13)에서 중요한 대상에 관련된 상기 특징(61),(62),(71),(72)을 등록하고, 이미지의 등록된 시퀀스(15)를 산출하는 수단; 및이미지의 등록된 시퀀스(15)의 적어도 2개의 등록된 이미지에 대하여 중요한 대상 및 백그라운드 둘 다를 시간적 적분을 통해 적분하는 수단를 포함하는, 노이즈있는 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 의료 검사 이미징 장치.
- 컴퓨터가 노이즈있는 이미지의 시퀀스(11)에서 중요한 대상을 향상시키는 방법을 구현할 수 있도록 하는 명령어를 포함하는 머신이 읽을 수 있는 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 저장 매체(58)로서,상기 방법은,이미지의 시퀀스(11)를 획득하는 단계;이미지 기준을 갖는 시퀀스(11)의 이미지에서 백그라운드상의 중요한 대상에 관련된 특징을 추출하는 단계;시퀀스(11)의 적어도 2개 이미지와 연관된 중요한 대상의 모션에 대응하는 모션 벡터를 계산하는 단계;이미지의 디블러링된(deblurred) 시퀀스(13)를 형성하기 위해 대응하는 모션 벡터에 기초한 시퀀스(11)의 각 이미지를 디블러링하는 단계;이미지 기준에 대하여 이미지의 디블러링된 시퀀스에서 중요한 대상에 관련된 상기 특징을 등록하고, 이미지의 등록된 시퀀스(15)를 산출하는 단계; 및이미지의 등록된 시퀀스(15)의 적어도 2개의 등록된 이미지에 대하여 중요한 대상 및 백그라운드 둘 다를 시간적 적분을 통해 적분하는 단계를 포함하는, 머신이 읽을 수 있는 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 저장 매체.
- 컴퓨터가 이미지의 시퀀스(11)에서 중요한 대상을 향상시키는 방법을 구현할 수 있도록 하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 데이터 신호로서,상기 방법은,이미지의 시퀀스(11)를 획득하는 단계;이미지 기준을 갖는 시퀀스(11)의 이미지에서 백그라운드상의 중요한 대상에 관련된 특징을 추출하는 단계;시퀀스(11)의 적어도 2개 이미지와 연관된 중요한 대상의 모션에 대응하는 모션 벡터를 계산하는 단계;이미지의 디블러링된(deblurred) 시퀀스(13)를 형성하기 위해 대응하는 모션 벡터에 기초한 시퀀스(11)의 각 이미지를 디블러링하는 단계;이미지 기준에 대하여 이미지의 디블러링된 시퀀스(13)에서 중요한 대상에 관련된 상기 특징을 등록하고, 이미지의 등록된 시퀀스(13)를 산출하는 단계; 및이미지의 등록된 시퀀스(13)의 적어도 2개의 등록된 이미지에 대하여 중요한 대상 및 백그라운드 둘 다를 시간적 적분을 통해 적분하는 단계를 포함하는, 컴퓨터가 이미지의 시퀀스에서 중요한 대상을 향상시키는 방법을 구현할 수 있도록 하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 데이터 신호.
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