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대칭성 분석과 레벨셋을 이용한 자기공명 뇌영상의 자동 종양 영역 분할 방법
Automatic Tumor Segmentation Method using Symmetry Analysis and Level Set Algorithm in MR Brain Image 원문보기

信號處理·시스템學會 論文誌 = Journal of the institute of signal processing and systems, v.12 no.4, 2011년, pp.267 - 273  

김보람 ,  박근혜 (영남대학교) ,  김욱현 (영남대학교)

초록
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본 논문은 자기공명 뇌영상을 대상으로 뇌종양 영역을 자동으로 분할하기 위한 방법을 제안한다. 정상적인 뇌영상은 좌우로 대칭인 특징을 지니는 반면에 종양이 존재하는 뇌영상은 종양세포와 부종 및 괴사로 인해 비대칭적인 특징을 가진다. 본 논문에서는 이러한 대칭성을 뇌영상내에 종양영역의 존재 유무를 판별할 수 있는 기준으로 이용한다. 대칭성 분석을 위해서 뇌영역의 윤곽선 정보를 이용해 중심축을 생성하였으며 이는 사전정보를 이용하지 않고 영상의 자체 정보만을 해석해서 중심축을 추출할 수 있다는 점에서 기존의 영상 정합을 통해 해부학적 위치 정보를 추출하고 이를 이용하여 중심축을 찾는 방법과 구별된다. 자기공명 영상에서 정상뇌의 조직은 크게 3가지 클러스터로 분할되며 각 클러스터가 포함하는 영역은 백질과 회백질영역을 포함하는 뇌 실질영역, 뇌척수액(csf)영역, 두개골, 지방 및 뇌막 영역 등으로 나뉜다. 종양이 포함된 영상은 종양과 부종 및 괴사 영역이 추가적으로 존재하며 이는 클러스터링을 이용한 분할을 통해서 구분될 수 있다. 분할된 종양 영역의 중심점은 다음 슬라이스의 종양 영역의 경계를 검출하기 위한 레벨셋 알고리즘에 적용되어 전체 볼륨의 종양 영역의 경계선을 추출하기 위한 초기 시드로 이용된다. 본 논문에서는 3차원 볼륨의 영상(슬라이스)중에서 종양 영역이 존재하는 슬라이스의 종양 영역을 분할하여 이후의 슬라이스에서는 분할작업을 수행하지 않고 영역의 경계선만 추출한다. 자카드 지수와 처리 시간의 비교 분석을 통해 기존의 방법과 비슷한 성능과 빠른 속도로 종양 영역을 분할할 수 있다는 것을 보인다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we proposed the method to detect brain tumor region in MR images. Our method is composed of 3 parts, detection of tumor slice, detection of tumor region and tumor boundary detection. In the tumor slice detection step, a slice which contains tumor regions is distinguished using symmetr...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 3차원 자기공명영상에서 군집화 알고리즘을 이용한 뇌종양의 비대칭적인 특성 분석과 레벨셋 방법을 통해 종양영역의 경계를 분할하는 방법을 제안한다.
  • 그 중에서 자기공명영상(MRI)은 컴퓨터 단층 영상(CT) 와 더불어 뇌에서 발생하는 병변을 판단하기 위한 수단으로 이용된다. 본 논문에서는 다양한 뇌의 병변 중에서, 뇌종양을 검출하는 새로운 알고리즘을 제시하고자 한다. 뇌종양이란 뇌에서 발생하는 비정상적인 세포를 의미하며 두개골 내에서 발생하는 모든 종양을 일컫는다.
  • 본 논문은 자기공명 뇌영상을 대상으로 군집화 알고리즘의 특성을 이용해 뇌의 대칭성을 분석하고, 종양 영역의 자동 경계선 검출 및 분할하는 방법을 제안하였다. 불필요한 연산 과정을 제외한 종양 경계선 검출과정을 통하여 3차원 볼륨 내에 존재하는 종양의 경계선 검출은 평균 1분 이하의 시간이 소요될 수 있었다.
  • 본 절에서는 분할된 종양 영역의 경계선을 검출하는 방법을 설명한다. 그림 6은 종양 영역의 경계선 검출을 하기위한 시스템 구성도를 나타낸다.
  • 본 절에서는 앞 단계에서 탐색한 종양을 포함하는 뇌 영상을 대상으로 종양 영역을 분할하는 방법에 대해서 설명한다. 종양 영역을 분할하기 위한 제안 알고리즘의 처리 과정은 그림 4와 같다.
  • 먼저, 첫 번째 단계는 슬라이스에 종양이 존재하는지 판단하기 위한 과정이다. 좌뇌와 우뇌의 화소 데이터를 기반으로 대칭성을 분석하여 슬라이스 내에 종양영역이 존재하는지 판단하게 된다. 만약, 종양이 존재하지 않는다면 주변 슬라이스로 이동하여 다시 종양의 존재여부를 판단한다.
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참고문헌 (17)

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