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초음파 영상에서 간 질환 병변 추출 및 분석 기법
Focal Liver Mass Detection and Analysis in Ultrasound Images 원문보기

한국정보처리학회 2013년도 제40회 추계학술발표대회, 2013 Nov. 08, 2013년, pp.1386 - 1389  

이승강 (한동대학교 대학원 정보통신공학과) ,  박은비 (한동대학교 전산전자공학부) ,  김호준 (한동대학교 전산전자공학부) ,  황병갑 ((주)메디센서)

초록
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조영증강 초음파 동영상은 측정 부위의 혈류의 형태와 특성 정보를 포함하지만, 이를 육안으로 판별하는 것은 매우 어려운 일이다. 이에 본 연구에서는 초음파 영상으로부터 간 질환과 연관한 병변을 추출하고 그 특성을 분석하기 위한 기반 기술로서 영상 처리분석 기법을 제안한다. 마이크로버블(microbubble) 형태의 노이즈와 빠른 속도로 변화하는 각 프레임의 영상으로부터 근사화된 원형 또는 타원 형태로 나타나는 병변을 추출하기 위하여 허프 변환(Hough transform)을 이용한 병변 추출 기법을 제시하며, 추출한 병변의 특성을 분석하기 위하여 TIC(time intensity curve)의 특성과 조영 효과의 전이 시간(transit time) 등의 정보를 영상의 형태로 가시화하는 방법과 MRF(Markov random field) 모델을 이용한 영상개선 기법을 소개한다. 제안된 이론은 실제 간 질환 진단 초음파 영상에 적용하여 그 유용성을 평가한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 병변으로 인한 혈관의 형태 변화와 혈류의 속도 변화 등을 분석하기 위하여 다량의 초음파 동영상을 분석하여 유용한 파라미터 데이터를 시각적으로 표현하는 연구는 의료 분야의 실용적인 측면에서 매우 긴요한 연구라 할 수 있다[2]. 본 연구에서는 간 질환 진단을 위한 조영증강 초음파 동영상에서 병변의 형태를 추출하고 그 특성을 분석하는 방법을 제시한다.
  • 조영증강 초음파 영상은 마이크로버블로 인한 다량의 노이즈를 포함한다. 본 연구에서는 노이즈로 인하여 윤곽선 정보가 상당 부분 소실된 병변의 형태를 추출하기 위하여 원형 허프 변환에 기반을 둔 윤곽선 추출 기법과 윤곽선 정보의 복원 기법을 구현하였으며, 실험적으로 검증하였다. 병변 조직의 특성을 분석하기 위하여 파라미터 영상을 생성하였으며, 영상의 개선을 위한 MRF 기반의 알고리즘을 제시하였다.
  • 조영증강 초음파 영상의 특성으로 인하여 생성된 파라미터 영상도 다량의 노이즈와 병변 형태의 왜곡을 포함한다. 이에 본 연구에서는 MRF 모델로부터 에너지 함수를 정의하고 이를 최적화하는 과정을 통하여 파라미터 영상을 개선하는 방법론을 제시한다. 식 (5)는 이와 같은 MRF 모델의 조건을 나타낸다.

가설 설정

  • 식에서 ηs 은 임의의 픽셀 s 에 대한 이웃(neighborhood) 픽셀의 집합을 의미한다. 다시 말해서, 영상 패턴 Xs 가 특정 값을 가질 확률은 해당 픽셀의 이웃 픽셀의 상태에 대한 조건부 확률로써 결정된다는 가정이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 연구에서 제시한 병변 추출 기법은 무엇을 기반으로 하는가? 본 연구에서 제시한 병변 추출 기법은 에지(edge) 정보의 추출과 허프 변환(Hough transform) 데이터를 기반으로 한다. 프레임 간 영상의 일관성 정보를 분석하여 비정상 프레임을 제거하고, 조영 효과의 확산단계 구간의 일련의 프레임 영상에서 에지 정보를 추출한다.
초음파 진단은 어떤 장점을 가지고 있는가? 소화기 질환에 대한 비침습적 진단 방법으로서 초음파 진단은 기존의 CT(computer tomography)나 MRI(magnetic resonance imaging) 진단과 비교하여 방사능 노출이 없고 가격이 저렴하다는 장점을 가지고 있다. 특히 최근의 다양한 연구에서 조영증강 초음파 영상이 간 섬유화 진단 및 간경변 진단 등 소화기 질환의 진단에 매우 효과적으로 적용될 수 있음이 보고된 바 있다[1].
기존의 연구에서 발표된 간 질환 진단을 위한 조영증강 초음파 영상의 유용한 파라미터를 추출하기 위해 무엇을 해야 하는가? 기존의 연구에서 발표된 간 질환 진단을 위한 조영증강 초음파 영상의 유용한 파라미터로 조영제의 전이 시간, 그리고 조영 효과가 지속되는 시간 등을 들 수 있다. 이러한 파라미터들을 추출하기 위해 영상에서 픽셀 단위로 TIC 형태 변화를 분석하여야 하는데, 일반적인 영상에서 적용되는 영상처리 기술과는 달리 조영증강 초음파 영상이 갖는 몇 가지 특성으로 인해 이러한 진단 파라미터의 추출을 어렵게 한다. 조영증강 초음파 영상은 초음파 조영제의 마이크로버블의 막이 초음파에 반응하여 진동하게 된다.
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