$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

조영증강 초음파 진단에서 파라미터 영상 생성 및 개선 기법
Parametric Image Generation and Enhancement in Contrast-Enhanced Ultrasonography 원문보기

정보처리학회논문지. KIPS transactions on software and data engineering. 소프트웨어 및 데이터 공학, v.6 no.4, 2017년, pp.211 - 216  

김신해 (한동대학교 전산전자공학부) ,  이은림 (한동대학교 전산전자공학부) ,  조은비 (한동대학교 전산전자공학부) ,  김호준 (한동대학교 전산전자공학부)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 논문에서는 조영증강 초음파 진단시스템에서 유용성과 성능을 개선하기 위한 영상처리 기법을 제안한다. 의료초음파 영상에서 진단 파라미터 데이터를 가시화 하는 방법론으로서 연속적인 픽셀 값을 갖는 전이시간 데이터의 표현과, 4가지 유형의 값으로 분류되는 병변 진단 파라미터 영상을 생성하는 방법을 제시한다. 또한 생성된 파라미터 영상에서 노이즈를 제거하기 위한 방법론으로서 MRF 모델을 이용한 영상개선 기법을 제안한다. 이러한 파라미터 영상 생성기법은 초음파 진단 데이터에서 조영증강 패턴의 동적인 변화에 대한 육안 판별의 한계를 극복할 수 있게 한다. 제안된 방법은 원영상에서 영역의 윤곽선을 명확하게 하며 4가지 색상을 통하여 병변의 특성에 관한 시각적 판단을 용이하게 한다. MRF기반 영상개선 과정에서 연속적인 픽셀 값에 대한 에너지함수를 정의하고 이를 최적화 하는 기법을 개발하였으며 실제 의료영상을 사용한 실험을 통하여 제안된 이론의 유용성을 평가하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes image processing techniques that improve usability and performance in a diagnostic system of the contrast-enhanced ultrasonography. For a methodology for visualizing diagnostic parameter data in an ultrasonic medical image, an expression of transition time data with successive pi...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문은 초음파 진단과정에서 의료전문가의 판단을 보조하는 영상처리 기술에 관한 연구로서 그 의의를 갖는다. 초음파 진단 영상에서 조영증강 패턴의 동적인 특성을 육안으로 쉽게 판별하기 위한 파라미터 가시화 기법을 제안하고 그 방법론을 고찰하였다.
  • 이는 동적 가중치를 사용하는 영상추적 기법을 적용하였는데 이는 본 논문의 중심 주제가 아니므로 상세한 내용의 기술은 생략하였다. 본 논문의 핵심주제는 그림에 보인 바와 같이 2단계로 이루어지는 파라미터 영상 생성기법과 영상 개선 기법에 대한 내용이다. 영상의 분석과정을 통하여 조영제의 전이시간 데이터가 산출되며 이를 통해 생성한 정규화된 값으로 적색과 녹색범위의 색상 정보 및 픽셀의 명도 값을 생성하게 된다.
  • MRF 모델은 영상에서 픽셀들 간의 종속성을 반영하는 영상 모델링 기법으로, 영상처리 분야의 다양한 문제에 적용됐으며 특히 영상분할 및 복원 등의 응용에서 많은 연구사례가 발표된 바 있다[9]. 본 연구에서는 Gibbs 분포로 정의되는 MRF의 가정으로부터 에너지 함수를 정의하고 이에 대한 최적화 과정을 통하여 초음파 데이터의 파라미터 영상을 개선하는 기법을 제시한다. 에너지 함수에서 영상의 흔들림 현상과 노이즈 및 에지(edge) 성분을 반영하는 요소와 MRF의 정의를 반영하는 클릭(clique)의 포텐셜 함수(potential function)를 상호 결합하도록 함으로써 최적으로 개선된 영상을 추출한다.
  • 본 연구에서는 MRF 모델을 사용한 파라미터 영상의 개선기법을 소개한다. 영상의 픽셀들 간에 관계로부터 정의된 클리크함수로 에너지함수를 모델링하고 이에 대한 최적화 과정을 통하여 파라미터 영상에서 노이즈가 점진적으로 개선될 수 있음을 보인다.
  • 간질환 진단을 위한 조영증강 초음파 영상에서 조영제 확산 패턴과 조영제 도달시간에 대한 변화는 매우 중요한 파라미터가 된다. 본 연구에서는 이러한 정보를 가시화하기 위한 파라미터 영상 생성 기법을 제시한다. 간 병변 진단을 위하여 ROI(Region of Interest)와 참조영역을 지정하고, 평균 명도변화 곡선(TIC: Time Intensity Curve)을 ROI의 각 픽셀에 대한 TIC와 비교 분석한다.
  • 초음파 영상에 나타나는 조영증강 패턴의 변화는 여러 가지 질환 진단에 중요한 단서가 되지만 급속도로 변화하는 동영상에서 조영증강 패턴의 특성을 육안으로 판별하는 것은 매우 어렵다. 이에 본 연구에서는 두 가지 유형의 파라미터 영상생성기법을 구현하였다. 첫 번째는 영상의 각 위치 별로 명도변화 곡선(TIC)을 분석하여 조영제의 전이 시점을 산출하고 이를 픽셀 값으로 생성하여 전이시간 정보를 시각적으로 판단 할 수 있게 하는 방법이다.
  • 또한 조영제의 전이 속도는 혈관의 분포와 연관하여 간질환의 판단과 간의 섬유화정도를 측정하는 지표가 될 수 있음이 연구된 바 있다[3]. 이에 본 연구에서는 일차적으로 조영증강 초음파 동영상으로부터 조영제의 전이산 정보를 정적인 영상으로 가시화하는 영상생성 기법을 구현하였다. 이는 시간에 따라 변하는 조영제의 전이효과를 대상 영역별로 구분하여 명암 또는 색상의 상대적인 값으로 비교, 판단할 수 있게 한다.
  • 그런데 조영증강 패턴의 동적인 변화 과정은 매우 빠른 속도로 진행되어 그 특성을 육안으로 판별하기가 매우 어렵다. 이에 본 연구에서는 조영증강 패턴의 다양한 특성을 정적인 단일 영상으로 표현하는 방법을 제시하고, 영상에서 노이즈와 왜곡을 개선하는 방법론을 제안한다.
  • 본 논문은 초음파 진단과정에서 의료전문가의 판단을 보조하는 영상처리 기술에 관한 연구로서 그 의의를 갖는다. 초음파 진단 영상에서 조영증강 패턴의 동적인 특성을 육안으로 쉽게 판별하기 위한 파라미터 가시화 기법을 제안하고 그 방법론을 고찰하였다. 초음파 영상내의 각 위치에 대한 조영제 전이시간의 상대적 값을 정적인 단일영상으로 표현하여 시각적으로 판단할 수 있게 하며, 병변을 특성을 분석하기 위한 보조정보로서 조영증강 패턴을 4가지 유형으로 분류하고 이를 영상으로 생성하였다.

가설 설정

  • 33px;">ηs는 픽셀 위치 s에 대한 이웃(neighborhood) 픽셀의 집합을 의미한다. 다시 말해서 MRF의 가정은 영상에서 나타날 수 있는 데이터의 모든 조합에 대하여 나타날 확률이 0보다 크며, 어떤 임의의 위치에 대한 픽셀값의 확률은 그 이웃에 속한 픽셀값에 대한 조건부 확률로 결정된다는 가정이다. 픽셀값의 샘플링을 위하여 Gibbs 분포식을 정의한 확률 P는 지수함수값으로 산출되기 때문에 항상 양의 값을 갖게 되고, 따라서 모든 사건이 양의 확률 값을 갖게 된다.
  • 초음파 영상은 조영제 확산 패턴에 대해 MRF의 가정, 즉 다음 두 조건을 만족한다고 가정한다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
조영증강 패턴을 통해 간 특성을 육안으로 판별하기 어려운 이유는? 예컨대 영상에서 조영증강 효과의 전이 시간과 조영증강 패턴의 특성을 간 섬유화 진단 및 병변 특성 분석에 적용하는 연구가 발표된 바 있다[3-6]. 그런데 조영증강 패턴의 동적인 변화 과정은 매우 빠른 속도로 진행되어 그 특성을 육안으로 판별하기가 매우 어렵다. 이에 본 연구에서는 조영증강 패턴의 다양한 특성을 정적인 단일 영상으로 표현하는 방법을 제시하고, 영상에서 노이즈와 왜곡을 개선하는 방법론을 제안한다.
일차적으로 조영증강 초음파 동영상으로부터 조영제의 전이산 정보를 정적인 영상으로 가시화하는 영상생성 기법의 기능은? 이에 본 연구에서는 일차적으로 조영증강 초음파 동영상으로부터 조영제의 전이산 정보를 정적인 영상으로 가시화하는 영상생성 기법을 구현하였다. 이는 시간에 따라 변하는 조영제의 전이효과를 대상 영역별로 구분하여 명암 또는 색상의 상대적인 값으로 비교, 판단할 수 있게 한다.
간 병변의 특성을 악성 및 양성 등의 분류에 따라 그 특성을 색상으로 구분하여 시각화하는 방법의 단점은 무엇이며, 이는 어떤 요소가 되는가? 기존의 연구에서 간 병변의 특성을 악성 및 양성 등의 분류에 따라 그 특성을 색상으로 구분하여 시각화하는 방법이 제안되었다[4]. 그러나 이 방법에서 초음파 영상의 마이크로 버블효과로 인하여 파라미터 영상에 다량의 노이즈가 나타나게 된다. 이는 영상에서 영역간의 윤곽선을 왜곡시킴으로써 시각적인 판단을 어렵게 하는 요소가 된다. 영상의 복원 및 개선기법으로 MRF 모델 기반의 방법론이 제안되었다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (9)

  1. Roberto Iezzi, Gianluigi Petrone, Angela Ferrante, Libero Lauriola, Glaudio Vincenzoni, Michele Fabio la Torre, Francesco Snider, Guido Rindi, and Lorenzo Bonomo, "The role of contrast-enhanced ultrasound(CEUS) in visualizing atherosclerotic carotid plaque vulnerability: Which injection protocol? Which scanning technique," European Journal of Radiology, Vol.84, No.1, pp.865-871, 2015. 

  2. L. Chiorean, V. Cantisani, C. Jenssen, P. S. Sidhu, U. Baum, and C. F. Dietrich, "Focal masses in a non-cirrhotic liver: The additional benefit of CEUS over baseline imaging," European Journal of Radiology, Vol.84, No.1, pp.1636-1643, 2015. 

  3. N. Li, H. Ding, P. Fan, X. Lin, C. Xu, W. Wang, X. Xu, and J. Wang, "Intrahepatic transit time predicts liver fibrosis in patients with chronic hepatitis B: quantitative assessment with contrast-enhanced ultrasonography," Ultrasound in Medicine and Biology, Vol.36, No.7, pp.1066-1075, 2010. 

  4. N. Rognin, M. Arditi, L. Mercier, J. Peter, A. Frinking, M. Schneider, G. Perrenoud, A. Anaye, J. Meuwly, and F. Tranquart, "Parametric imaging for characterizing focal liver lesions in contrast-enhanced ultrasound," IEEE Transaction on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. Vol. 57, No.11, pp.2503-2511, 2010. 

  5. L. Royer, A. Krupa, G. Dardenne, A. E. Bras, E. Marchand, and M. Marchal, "Real-time Target tracking of soft tissues in 3D Ultrasound images based on robust visual information and mechanical simulation," Medical Image Analysis, Vol.35, No.1, pp.582-598, 2017. 

  6. A. Lim, S. Taylor-Robinson, N. Patel, R. Eckersley, R. Goldin, G. Hamilton, G. Foster, H. Thomas, D. Cosgrove, and M. Blomley, "Hepatic vein transit times using a microbubble agent can predict disease severity non-invasively in patients with hepatitis C," Gut 2005, Vol.54, No.1, pp.128-133, 2005. 

  7. S. Mule, N. Kachenoura, O. Lucidarme, A. Oliverira, C. Pellot-Barakat, A. Herment, and F. Frouin, "An automatic respiratory gating method for the improvement of microcirculation evaluation: application to contrast-enhanced ultrasound studies of focal liver lesions," Physics in Medicine and Biology, Vol.56, No.1, pp.5153-5165, 2011. 

  8. C. Dietrich, "Characterisation of focal liver lesions with contrast enhanced ultrasonography," European Journal of Radiology, Vol.51, No.1, pp.9-17, 2004. 

  9. C. Lin, K. Muchtar, and C. Yeh, "Robust techniques for abandoned and removed object based on Markov random field," Journal of Visual Communication and Image Representation, Vol.39, No.1, pp.181-195, 2016. 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로