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복부 CT 영상에서 위의 자동적인 추출 및 체적 계산
Automatic Extraction of Stomach from Abdominal CT Image and Volumetry 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 소프트웨어 및 응용, v.28 no.2, 2001년, pp.124 - 131  

박승란 (충남대학교 정보통신공학과) ,  박종원 (충남대학교 정보통신공학과) ,  노승무 (충남대학교 일반외과)

초록
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복부 CT 영상에서 위의 자동적인 추출에 대하여 연구하였다. 복부 CT 영상에서 여러 장기가 비슷한 명암 값을 나타내며 분포 해 있다. 본 논문에서는 복부 CT 영상의 여러 장기 가운데 위를 자동적으로 추출하는 알고리즘을 개발하였다. 위는 움직이는 장기이며, 음식물로 채워진 부분과 공기로 채원진 부분으로 나뉘어져 있다. 이를 바탕으로 히스토그램 분석을 통한 명암 값 정보와 위치 정보를 이용하여 위를 탐색하고, 주변 다른 장기를 제거하는 다듬기 과정으로 완전한 위 추출 알고리즘을 완성하였다. 또한 돼지 실험에서 추출된 위의 체적을 비교하여, 개발된 알고리즘의 정확성을 검증한 결과 약 95%의 정확도를 보였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 정상인의 복부 CT 영상에서 위에 대한 명암 값을 분석한 결과, 음식물 로 채워진 부분에 대한 명암 값은 85 - 88, 공기로 채 워진 부분에 대한 명암 값은 0-10 분포로 항상 동일 하게 나타났다. 따라서, 이를 바탕으로 본 연구에서는 복부 CT 영상 내에서 위의 위치를 추적하여 자동적으 로 위를 추출할 수 있는 알고리즘을 개발하였다.
  • 본 논문은 복부 CT 영상의 특징과 전처리 과정을 먼저 기술한 후 명암 값 탐색을 바탕으로 한 위 추출 과 정, 그리고 추출된 위의 체적 계산 과정, 알고리즘의 정 확성을 검증하기 위한 실험과 결론으로 구성되어 있다.
  • 본 연구에서 개발된 알고리즘을 돼지 복부 영상에 적 용시켜 보았다. 생후 4 개월 된 Landraw 종 24Kg, 돼지 를 동물용 마취제 mmpum를 사용한 후 7mm, 10mm 간 격으로 복부 CT 영상을 촬영하였다.
  • 정상인의 경우 위에 대한 명암 값은 항상 동일하기 때문에 처음 히스토그램 분석을 통해 얻은 명암 값 분 포가 모든 CT 영상에 대해 일률적으로 적용될 수 있다. 이 범위에 어긋날 경우 비정상 위를 가진 환자의 CT 영상으로 간주한다’ 본 논문에서는 정상인의 복부 CT 영상으로 제한하고 알고리즘을 개발하였다. 따라서 이를 바탕으로 각 명암 값에 해당되는 픽셀만을 남기고 나머 지는 노이즈로 간주하고 픽셀 값을 흰색으로 제거시킨 다.
  • 그리고, 본 알고리즘을 돼지 복부 영상에 적용시켜 본 결과 실험에 의한 실 측치와 5% 이하의 오차율을 보이며 위가 추출되었다. 이로써 본 연구는 복부 CT 영상 내에서 위의 정확한 추출을 수행하는 알고리즘을 개발하였다. 이는 움직이는 장기의 자동적인 추출이라는 점에 의의를 둘 수 있으며, 본 연구에서 개발된 알고리즘은 추출된 위의 체적을 이용한 위 배출 기능의 정확한 계산, 일정한 크기 이상의 종양에 대한 자동 인식과 의학용 프로그램의 제작 등에 폭 넓게 이용될 수 있을 것이다.
  • 컴퓨터가 의료 영상을 분석하고 진단 할 수 있는 시스템을 구축하기 위한 첫 단계로 의료 영상을 정확하게 분석 할 수 있는 알고리즘 개발이 선행되어야 한다. 이에 본 연구는 복부 CT 영상내의 여러 장기 가운데 움 직이는 장기인 위를 선택하여 이를 일반적인 영상처리 알고리즘을 이용하여 자동적으로 추출해 내는 방법을 연구하였다 [2] [3] [4] [5] [6] [7L
  • 지금까지 복부 CT 영상의 특징을 파악하고 CT 영상 에서 위의 자동적인 추출에 대하여 연구하였다. 한 사람 의 복부 CT 영상은 15 - 20 슬라이스로 구성되어 있으며 header 파일을 수록하고 있다.
  • 지금까지 언급된 과정으로 위에 대한 자동적인 추출 이 이루어졌다. 추출에 대한 정확성을 검증하기 위하여 외과 전문의의 도움으로 총 50명에 해당하는 복부 CT 영상에 본 알고리즘을 적용시켜 보았다. 또한 알고리즘 적용으로 추출된 위 영상과 외과 전문의에 의해 수동으 로 추출된 위 영상에 대해 체적을 계산해 보았다.
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참고문헌 (11)

  1. J. K. Udupa and G. T. Hermen, '3D Imaging in Medicine,' CRC Press, 1991 

  2. H. E. Burdick, 'Digital Imaging theory and application,' McGraw-Hill, inc. 1997 

  3. S. E. Umbaugh, 'Computer Vision and Image processing : A Practical Approach Using CVIPtools,' Prentice Hall PTR , 1998 

  4. D. H. BALLARD and C. M. BROWN 'Computer Vision,' Prentice Hall, 1982 

  5. J. R. Parker, 'Algorithm for image processing and Computer Vision,' John Wiley and Sons, inc. 1997 

  6. M. J. CARLOTTO, 'Histogram Analysis Using a Scale Space Approach,' IEEE Transaction on PAMI, pp 121-129, Jan. 1987 

  7. S. H. Yoo, J. S. Cho, S. M. Noh, K. S. Shin, J. W. Park, 'Advanced Liver Segmentation by Using Pixel Ratio in Abdominal CT Image' 2000 International Technical Conference on Circuits/ Systems, Computers and Communications(ITC-CSCC2000), Vol.1, pp.39-42, 2000 

  8. Information Processing Engineering Dept., 'DICOM2 Installation and Usage Manual,' UTC, France 

  9. J. Bradley, 'XV : Interactive Image Display for the X Window System,' version 3.0a, 1994 

  10. S. H. Yoo, H. K. Yoo, Y. C. Sung, J. S. Cho, S. M. Noh, K. S. Shin, J. W. Park, 'Segmentation of Liver and Spleen by using Lattice estimation system in abdominal CT image' ITC-CSCC'99, Vol.2, pp.991 - 994, 1999 

  11. NEMA draft standards, 'Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM),' Part 1 - 14 

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