KR102505539B1 - Method for providing information on segmentation of liver and device for using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 간 분절 분할에 대한 정보 제공 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for providing information on liver segmentation and an apparatus using the same.
간은 해부학적으로 8개의 구획으로 나뉘어져 있다. 간은 입체로 되어있어, 한 단면에서 다 보이지 않는다. 종래에는 간이나 혈관 등을 확인할 때 CT 영상을 평면적인 2D 영상으로 보거나, CT 기기의 촬영용 컴퓨터에서 생성된 입체 영상을 직접 보며 확인하여 입체적으로 공간감 있게 확인하기에는 부족하다. The liver is anatomically divided into eight compartments. The liver is three-dimensional, so it cannot be seen in one section. Conventionally, when checking the liver or blood vessels, it is insufficient to view a CT image as a flat 2D image or directly view a 3D image generated by a computer for imaging a CT device to check it in a three-dimensional sense of space.
의료 서비스의 향상 등을 위하여 진단의 정확성이 더욱 요구되고 있음에 따라, 병변의 진단 및 수술과 관련하여 필요한 간과 혈관의 정보를 알 수 있는 새로운 방법의 개발이 요구된다. As the accuracy of diagnosis is further demanded for the improvement of medical services, etc., the development of a new method for obtaining liver and blood vessel information necessary for diagnosis of lesions and surgery is required.
발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.The background description of the invention has been prepared to facilitate understanding of the present invention. It should not be construed as an admission that matters described in the background art of the invention exist as prior art.
기존의 이미지 프로세싱 기법의 분할 방식은 촬영 영상에 따라 분할 결과가 정확하지 않은 문제가 있다. The segmentation method of the existing image processing technique has a problem in that the segmentation result is not accurate depending on the captured image.
이에, 인공지능 알고리즘 기반의 시스템을 도입함으로써 CT 영상에서 간과 간 혈관 영역을 빠르고 정확하게 분할하여 판독 및 수술 계획 수립 환경을 개선하고자 하였다.Therefore, by introducing an artificial intelligence algorithm-based system, we tried to improve the reading and surgical planning environment by quickly and accurately segmenting the liver and liver blood vessel regions in the CT image.
본 발명의 발명자들은, 간 분절 분할 시스템에 대하여 간 영역과 간 혈관 영역을 분할하도록 학습된 영역 분할 모델과, 이로부터 분할된 간 영역 및 혈관 영역을 입체 볼륨으로 재구성하고자 하였다.The inventors of the present invention attempted to reconstruct a region segmentation model learned to divide a liver region and a liver blood vessel region for a liver segmentation system, and the divided liver region and blood vessel region into a three-dimensional volume.
보다 구체적으로, 본 발명의 발명자들은, CT 영상을 학습한 분할 모델과, 이로부터 추출된 간 및 간 혈관 영역의 마스크를 기초로 입체 간 및 입체 간 혈관을 생성하고자 하였다. 생성된 입체 간 혈관을 이용하여, 복수 개의 영역으로 입체 간을 분할하고자 하였다. More specifically, the inventors of the present invention tried to create a three-dimensional liver and three-dimensional liver blood vessels based on a segmentation model learned from CT images and a mask of the liver and liver blood vessels region extracted therefrom. An attempt was made to divide the three-dimensional liver into a plurality of regions using the generated inter-dimensional blood vessels.
특히, 본 발명의 발명자들은, 간을 관통해 가는 간정맥 (Hepatic vein), 간문맥 (portal vein) 두가지 혈관의 위치를 기반으로 분할하고자 하였다. In particular, the inventors of the present invention tried to divide based on the location of two blood vessels, the hepatic vein and the portal vein, which pass through the liver.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 분할 모델을 이용하여 수신된 CT 영상에 대하여 간 및 간 혈관 영역의 마스크를 획득하고, 이에 기초하여 입체 간 및 입체 간 혈관 볼륨을 생성하여, 생성된 입체 간 혈관을 이용하여 입체 간을 분할하는, 간 분할 정보 제공 방법 및 이를 이용한 장치를 제공하는 것이다. Therefore, the problem to be solved by the present invention is to obtain a mask of the liver and liver blood vessel region for the received CT image using a segmentation model, and based on this, create a three-dimensional liver and three-dimensional inter-vascular volume, and create a three-dimensional image. It is to provide a liver segmentation information providing method for segmenting a three-dimensional liver using liver blood vessels and an apparatus using the same.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 간 분할 정보 제공 방법이 제공된다. 상기 방법은, 프로세서에 의해 구현되는 간 분할 정보 제공 방법으로서, 복부 영상을 포함하는 CT 영상을 수신하는 단계, CT 영상을 입력으로 하여, 간 영역의 마스크를 출력하도록 구성된 인공 신경망 네트워크 기반 제 1 분할 모델을 이용하여, 수신된 CT 영상을 기초로 간 영역의 마스크를 획득하는 단계, 간 혈관 영역에 대한 마스크를 출력하도록 구성된 인공 신경망 네트워크 기반 제 2 분할 모델을 이용하여, 수신된 CT 영상을 기초로 간 혈관 영역의 마스크를 획득하는 단계, 분할된 간 영역 마스크를 기초로 입체 간 을 생성하는 단계, 분할된 간 혈관 영역 마스크를 기초로 입체 간 혈관을 생성하는 단계, 및 입체 간 혈관을 이용하여 복수 개의 영역으로 입체 간을 분할하는 단계를 포함한다.In order to solve the above problems, a method for providing segmentation information according to an embodiment of the present invention is provided. The method, as a method for providing liver segmentation information implemented by a processor, includes receiving a CT image including an abdominal image, first segmentation based on an artificial neural network configured to output a mask of the liver region using the CT image as an input Obtaining a mask of the liver region based on the received CT image using a model, using a second segmentation model based on an artificial neural network configured to output a mask for the liver blood vessel region, based on the received CT image Obtaining a mask of the liver blood vessel region, generating a three-dimensional liver based on the divided liver region mask, generating a three-dimensional liver blood vessel based on the divided liver blood vessel region mask, and using the three-dimensional liver blood vessel and dividing the three-dimensional space into two regions.
본 발명의 특징에 따르면, CT 영상을 수신한 이후에, CT 영상의 크기를 변경하여 미리 결정된 여러 개의 장으로 샘플링 (sampling) 하는 단계, 또는 간 영역 및 간 혈관에 윈도우 값을 적용한 CT 이미지로 변환하는 단계, 또는 히스토그램 평활화 및 정규화를 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to a feature of the present invention, after receiving the CT image, the size of the CT image is changed and sampled into several predetermined fields, or the CT image is converted into a CT image by applying window values to the liver region and liver blood vessels. or applying histogram equalization and normalization.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 입체 간을 생성하는 단계는, 간 영역 마스크를 포함하는 슬라이스와 서로 이웃한 슬라이스에서 특정 픽셀과 같은 값을 가진 픽셀을 인접한 미리 결정된 방향으로 검출하는 단계, 특정 픽셀과 같은 값을 가진 픽셀을 서로 연결하는 복수의 그래프로 생성하는 단계, 복수의 그래프 중 연결된 노드 수가 가장 큰 그래프를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the step of generating a three-dimensional liver comprises: detecting a pixel having the same value as a specific pixel in a slice including a liver region mask and a slice adjacent to each other in an adjacent predetermined direction; The method may further include generating a plurality of graphs in which pixels having the same value are connected to each other, and detecting a graph having the largest number of connected nodes among the plurality of graphs.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 입체 간을 분할하는 단계는, 검출된 연결된 노드 수가 가장 큰 그래프에 해당하는 입체 간을 이용하여, 입체 간 혈관을 이용하여 복수 개의 영역으로 입체 간을 분할하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the step of segmenting the three-dimensional space is the step of dividing the three-dimensional space into a plurality of regions by using the three-dimensional liver corresponding to the graph with the largest number of detected connected nodes and using the inter-dimensional blood vessels. may further include.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수 개의 영역으로 입체 간을 분할하는 단계는, 입체 간 혈관을 점선으로 추출하는 단계, 추출된 점선의 위치와 방향을 이용하여 입체 간을 복수 개의 영역으로 분할하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the dividing of the three-dimensional space into a plurality of regions includes extracting inter-dimensional blood vessels as dotted lines, and dividing the three-dimensional space into a plurality of regions using the positions and directions of the extracted dotted lines. Further steps may be included.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수 개의 영역으로 분할된 입체 간의 부피를 각각 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the method may further include measuring volumes between three-dimensional regions divided into a plurality of regions.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수 개의 영역으로 입체 간을 분할하는 단계 이후에, 분할된 복수 개의 간 영역을 합쳐서 하나의 볼륨으로 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, after the step of dividing the three-dimensional body into a plurality of regions, a step of generating a single volume by merging the plurality of divided liver regions may be further included.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 간 분할에 대한 정보 제공용 장치가 제공된다. 본 장치는, 복부 영상을 포함하는 CT 영상을 수신하도록 구성된 통신부, 및 통신부와 연결된 프로세서를 포함한다. 이때, 프로세서는, CT 영상을 입력으로 하여, 간 영역의 마스크를 출력하도록 구성된 인공 신경망 네트워크 기반 제 1 분할 모델을 이용하여, 수신된 CT 영상을 기초로 간 영역의 마스크를 획득하고, 간 혈관 영역에 대한 마스크를 출력하도록 구성된 인공 신경망 네트워크 기반 제 2 분할 모델을 이용하여, 수신된 CT 영상을 기초로 간 혈관 영역의 마스크를 획득하고, 분할된 간 영역 마스크를 기초로 입체 간을 생성하고, 분할된 간 혈관 영역 마스크를 기초로 입체 간 혈관을 생성하고, 입체 간 혈관을 이용하여 복수 개의 영역으로 입체 간을 분할하도록 구성된다.In order to solve the above problems, an apparatus for providing information on liver segmentation according to another embodiment of the present invention is provided. The apparatus includes a communication unit configured to receive a CT image including an abdominal image, and a processor connected to the communication unit. At this time, the processor obtains a mask of the liver region based on the received CT image by using an artificial neural network-based first segmentation model configured to output a mask of the liver region by taking the CT image as an input, and A mask of the liver blood vessel region is obtained based on the received CT image using an artificial neural network network-based second segmentation model configured to output a mask for , a stereoscopic liver is generated based on the segmented liver region mask, and segmentation is performed. A three-dimensional liver blood vessel is generated based on the obtained liver blood vessel region mask, and the three-dimensional liver is divided into a plurality of regions using the three-dimensional liver blood vessel.
본 발명의 특징에 따르면, 프로세서는, CT 영상을 수신한 이후에, CT 영상의 크기를 변경하여 미리 결정된 여러 개의 장으로 샘플링 (sampling) 하고, 또는 간 영역 및 간 혈관에 윈도우 값을 적용한 CT 이미지로 변환하고, 또는 히스토그램 평활화 및 정규화를 적용하도록 구성될 수 있다.According to a feature of the present invention, the processor, after receiving the CT image, changes the size of the CT image and samples it into several predetermined fields, or applies a window value to the liver region and liver blood vessels. , or to apply histogram smoothing and normalization.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 프로세서는, 간 영역 마스크를 포함하는 슬라이스와 서로 이웃한 슬라이스에서 특정 픽셀과 같은 값을 가진 픽셀을 인접한 미리 결정된 방향으로 검출하고, 특정 픽셀과 같은 값을 가진 픽셀을 서로 연결하는 복수의 그래프로 생성하고, 복수의 그래프 중 연결된 노드 수가 가장 큰 그래프를 검출하도록 더 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the processor detects a pixel having the same value as a specific pixel in a slice including a liver region mask and a slice adjacent to each other in an adjacent predetermined direction, and detects a pixel having the same value as the specific pixel. It may be further configured to generate a plurality of graphs connected to each other and detect a graph having the greatest number of connected nodes among the plurality of graphs.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 프로세서는, 입체 간을 분할하는 경우, 검출된 연결된 노드 수가 가장 큰 그래프에 해당하는 입체 간을 이용하여, 입체 간 혈관을 이용하여 복수 개의 영역으로 입체 간을 분할하도록 더 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, when dividing a three-dimensional space, the processor divides the three-dimensional space into a plurality of regions using the three-dimensional space corresponding to the graph with the largest number of detected connected nodes and using the inter-dimensional blood vessels. It can be further configured to do.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 프로세서는, 입체 간 혈관을 점선으로 추출하고, 추출된 점선의 위치와 방향을 이용하여 입체 간을 복수 개의 영역으로 분할하도록 더 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the processor may be further configured to extract inter-dimensional blood vessels as dotted lines and divide the inter-dimensions into a plurality of regions using the positions and directions of the extracted dotted lines.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 프로세서는, 복수 개의 영역으로 분할된 입체 간의 부피를 각각 측정하도록 더 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the processor may be further configured to measure volumes between solids divided into a plurality of regions, respectively.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 프로세서는, 복수 개의 영역으로 입체 간을 분할한 이후에, 분할된 복수 개의 간 영역을 합쳐서 하나의 볼륨으로 생성하도록 더 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the processor may be further configured to create a single volume by combining the divided plurality of liver regions after dividing the three-dimensional liver into a plurality of regions.
본 발명은, 분할 모델에 기초하여 간 및 간 혈관을 분할하여 복수 개의 영역으로 간을 분할하는 시스템을 제공함으로써 병변의 진단 또는 수술과 관련하여 필요한 간과 혈관의 정보를 입체적이고, 공간감 있게 제공할 수 있다.The present invention provides a system for dividing the liver into a plurality of regions by dividing the liver and liver blood vessels based on a segmentation model, thereby providing information on the liver and blood vessels necessary for diagnosis or surgery of lesions in a three-dimensional and spatial sense. there is.
이에, 본 발명은 딥 러닝 모델에 기초한 간 분할 시스템을 제공함에 따라, 정확도 높은 판독과 수술 계획 수립이 가능할 수 있다. Accordingly, the present invention provides a liver segmentation system based on a deep learning model, so that highly accurate reading and surgical planning can be established.
특히, 본 발명은 이미지 프로세싱 기법의 분할 방식이 아닌, 딥러닝 기반 간 및 간 혈관 분할 알고리즘을 이용함에 따라, 사용자의 입력 없이 간 영역 및 간 혈관 영역을 자동으로 분할하여, 복수 개의 영역으로 분할된 간을 빠르고 정확하게 제공할 수 있다.In particular, the present invention uses a deep learning-based liver and liver blood vessel segmentation algorithm, rather than a segmentation method of image processing techniques, to automatically segment the liver region and liver blood vessel region without user input, thereby dividing the divided regions into a plurality of regions. Liver can be served quickly and accurately.
나아가, 컴퓨터와 연결된 홀로그램 장치에 가시화된 영상을 제공하여 수술이나 진료하는데 있어, 의료진의 워크 플로우를 향상시킬 수 있다. Furthermore, by providing a visualized image to a hologram device connected to a computer, it is possible to improve a medical staff's workflow in surgery or treatment.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.Effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 간 분할에 대한 정보 제공용 장치에 기초한 간 분할 시스템을 예시적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 간 분할에 대한 정보 제공용 장치의 구성을 예시적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 간 분할에 대한 정보 제공용 장치로부터 간 분할에 대한 정보를 수신 받아 출력하는 의료진 장치의 구성을 예시적으로 도시한 것이다.
도 4는 일 실시예에 따른 간 분할 정보 제공 방법의 절차를 도시한 것이다.
도 5a 내지 5d는 일 실시예에 따른 간 분할 정보 제공 방법을 예시적으로 도시한 것이다.
도 6은 일 실시예에 따른 간 분할 결과를 도시한 것이다. 1 illustrates a liver segmentation system based on an apparatus for providing information on liver segmentation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustratively illustrates the configuration of an apparatus for providing information on liver segmentation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 illustratively illustrates the configuration of a medical device for receiving and outputting information on liver segmentation from a device for providing information on liver segmentation according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates a procedure of a liver segmentation information providing method according to an embodiment.
5A to 5D illustrate a liver segmentation information providing method according to an exemplary embodiment.
6 illustrates liver segmentation results according to an embodiment.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조부호가 사용될 수 있다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various forms different from each other, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for like elements.
본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this document, expressions such as "has," "may have," "includes," or "may include" indicate the existence of a corresponding feature (eg, numerical value, function, operation, or component such as a part). , which does not preclude the existence of additional features.
본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는(3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.In this document, expressions such as “A or B,” “at least one of A and/and B,” or “one or more of A or/and B” may include all possible combinations of the items listed together. . For example, “A or B,” “at least one of A and B,” or “at least one of A or B” (1) includes at least one A, (2) includes at least one B, Or (3) may refer to all cases including at least one A and at least one B.
본 문서에서 사용된 "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.Expressions such as “first,” “second,” “first,” or “second,” used in this document may modify various elements, regardless of order and/or importance, and refer to one element as It is used only to distinguish it from other components and does not limit the corresponding components. For example, a first user device and a second user device may represent different user devices regardless of order or importance. For example, without departing from the scope of rights described in this document, a first element may be named a second element, and similarly, the second element may also be renamed to the first element.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.A component (e.g., a first component) is "(operatively or communicatively) coupled with/to" another component (e.g., a second component); When referred to as "connected to", it should be understood that the certain component may be directly connected to the other component or connected through another component (eg, a third component). On the other hand, when an element (eg, a first element) is referred to as being “directly connected” or “directly connected” to another element (eg, a second element), the element and the above It may be understood that other components (eg, a third component) do not exist between the other components.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~ 를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것 만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된)프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.As used in this document, the expression "configured to" means "suitable for," "having the capacity to," depending on the circumstances. ," "designed to," "adapted to," "made to," or "capable of." The term "configured (or set) to" may not necessarily mean only "specifically designed to" hardware. Instead, in some contexts, the phrase "device configured to" may mean that the device is "capable of" in conjunction with other devices or components. For example, the phrase "a processor configured (or configured) to perform A, B, and C" may include a dedicated processor (e.g., embedded processor) to perform those operations, or by executing one or more software programs stored in a memory device. , may mean a general-purpose processor (eg, CPU or application processor) capable of performing corresponding operations.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.Terms used in this document are only used to describe a specific embodiment, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art described in this document. Among the terms used in this document, terms defined in a general dictionary may be interpreted as having the same or similar meaning as the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this document, an ideal or excessively formal meaning. not be interpreted as In some cases, even terms defined in this document cannot be interpreted to exclude the embodiments of this document.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.Each feature of the various embodiments of the present invention can be partially or entirely combined or combined with each other, and as those skilled in the art can fully understand, various interlocking and driving operations are possible, and each embodiment can be implemented independently of each other. It may be possible to implement together in an association relationship.
본 명세서의 해석의 명확함을 위해, 이하에서는 본 명세서에서 사용되는 용어들을 정의하기로 한다.For clarity of interpretation of this specification, terms used in this specification will be defined below.
본 명세서에서 사용되는 용어, "개체"는 간 분할을 하고자 하는 모든 대상을 의미할 수 있다. 이때, 본 명세서 내에 개시된 개체는, 인간을 제외한 모든 포유 동물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As used herein, the term "subject" may refer to any subject for which liver segmentation is desired. In this case, the subject disclosed in this specification may be any mammal except for humans, but is not limited thereto.
본 명세서에서 사용되는 용어, “CT 영상”은, 영상 진단 장치로부터 촬영된 의료 영상으로, 복부 영역을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. As used herein, the term “CT image” is a medical image captured by an image diagnosis device, and may include an abdominal region, but is not limited thereto.
한편, CT 영상은, 2차원 영상, 3차원 영상, 한 컷의 스틸 영상, 또는 복수 개의 컷으로 구성된 동영상일 수 있다. 예를 들어, CT 영상이 복수 개의 컷으로 구성된 동영상일 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 간 분할에 대한 정보 제공 방법에 따라 복수 개의 CT 영상 각각에 대하여 간 영역 및 간 혈관 영역에 대한 마스크를 획득할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 영상 진단 장치로부터의 CT 영상의 수신과 동시에 간 분할을 수행할 수 있어, 실시간으로 간, 간 혈관 및 분할된 간에 대한 정보를 제공할 수 있다. Meanwhile, the CT image may be a 2D image, a 3D image, a still image of one cut, or a video composed of a plurality of cuts. For example, when a CT image is a video composed of a plurality of cuts, a mask for the liver region and liver blood vessel region is generated for each of the plurality of CT images according to the method for providing information on liver segmentation according to an embodiment of the present invention. can be obtained As a result, the present invention can perform liver segmentation simultaneously with reception of the CT image from the imaging diagnosis device, and thus can provide information on the liver, liver blood vessels, and divided liver in real time.
본 명세서에서 사용되는 용어, “제 1 분할 모델”은 복부 영역을 포함한 CT 영상을 입력으로 하여, 간 영역에 대한 마스크를 출력하도록 구성된 모델일 수 있다.As used herein, the term “first segmentation model” may be a model configured to output a mask for the liver region by taking a CT image including the abdominal region as an input.
보다 구체적으로 제 1 분할 모델은, CT 영상에 기초하여 간 영역의 마스크를 획득하도록 CT 영상을 학습하여 얻어진 모델일 수 있다.More specifically, the first segmentation model may be a model obtained by learning the CT image to obtain a mask of the liver region based on the CT image.
본 명세서에서 사용되는 용어, “제 2 분할 모델”은 복부 영역을 포함한 CT 영상을 입력으로 하여, 간 혈관 영역에 대한 마스크를 출력하도록 구성된 모델일 수 있다.As used herein, the term “second segmentation model” may be a model configured to output a mask for the liver blood vessel region by taking a CT image including the abdominal region as an input.
보다 구체적으로 제 2 분할 모델은, CT 영상에 기초하여 간 혈관 영역의 마스크를 획득하도록 다수의 환자에서 획득한 CT 입체 볼륨 영상을 CNN 구조로 학습하여 얻어진 모델일 수 있다. More specifically, the second segmentation model may be a model obtained by learning CT stereoscopic volume images obtained from multiple patients using a CNN structure to obtain a mask of the liver blood vessel region based on the CT images.
한편, 분할 모델들은, U-net 기반의 분할 학습 모델일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 분할 모델들은 VGG net, DenseNet 및, encoder-decoder structure를 갖는 FCN (Fully Convolutional Network), SegNet, DeconvNet, DeepLAB V3+와 같은 DNN (deep neural network), SqueezeNet, Alexnet, ResNet18, MobileNet-v2, GoogLeNet, Resnet-v2, Resnet50, Resnet101, Inception-v3 중 선택된 적어도 하나의 알고리즘에 기초할 수 있다. Meanwhile, the division models may be U-net-based division learning models, but are not limited thereto. For example, split models include VGG net, DenseNet, Fully Convolutional Network (FCN) with an encoder-decoder structure, deep neural network (DNN) such as SegNet, DeconvNet, DeepLAB V3+, SqueezeNet, Alexnet, ResNet18, and MobileNet-v2. , GoogLeNet, Resnet-v2, Resnet50, Resnet101, and Inception-v3.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 간 분할에 대한 정보 제공용 장치에 기초한 간 분할 시스템을 설명한다.Hereinafter, a liver segmentation system based on an apparatus for providing information on liver segmentation according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 간 분할에 대한 정보 제공용 장치에 기초한 간 분할 시스템을 예시적으로 도시한 것이다.1 illustrates a liver segmentation system based on an apparatus for providing information on liver segmentation according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 1을 참조하면, 간 분할 시스템 (1000)은, 개체에 대한 복부 영상을 포함한 CT 영상을 기초로 간 분할에 대한 정보를 제공하도록 구성된 시스템일 수 있다. 이때, 간 분할 시스템 (1000) 은, CT 영상에 기초하여, 개체의 간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100), 간 분할에 대한 정보를 수신하는 의료진 장치 (200) 및 CT 영상을 제공하는 영상 진단 장치 (300) 로 구성될 수 있다.First, referring to FIG. 1 , a
먼저, 간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100) 는 영상 진단 장치 (300) 로부터 제공된 사용자의 CT 영상을 기초로 간 및 간 혈관을 분할하기 위해 다양한 연산을 수행하는 범용 컴퓨터, 랩탑, 및/또는 데이터 서버 등을 포함할 수 있다. 이때, 의료진 장치 (200) 는 간 분할과 연관된 웹 페이지를 제공하는 웹 서버 (web server) 또는 모바일 웹 사이트를 제공하는 모바일 웹 서버 (mobile web server) 에 액세스하기 위한 장치일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. First, the
보다 구체적으로, 간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100) 는 영상 진단 장치 (300) 로부터 CT 영상을 수신하고, 수신된 CT 영상으로부터 간 분할과 연관된 정보를 제공할 수 있다. 이때, 영상 진단 장치 (300) 는, 복수의 분할 모델을 이용할 수 있다.More specifically, the
간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100) 는 개체에 대한 간 분할과 연관된 데이터를 의료진 장치 (200) 로 제공할 수 있다.The
이와 같이 간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100) 로부터 제공되는 데이터는 의료진 장치 (200) 에 설치된 웹 브라우저를 통해 웹 페이지로 제공되거나, 어플리케이션, 또는 프로그램 형태로 제공될 수 있다. 다양한 실시예에서 이러한 데이터는 클라이언트-서버 환경에서 플랫폼에 포함되는 형태로 제공될 수 있다.Data provided from the
다음으로, 의료진 장치 (200) 는 개체에 대한 간 분할에 대한 정보 제공을 요청하고 평가 결과 데이터를 나타내기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 전자 장치로서, 스마트폰, 태블릿 PC (Personal Computer), 노트북 및/또는 PC 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Next, the
의료진 장치 (200) 는 간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100) 로부터 개체에 대한 간 및 간 혈관에 관한 정보를 수신하고, 수신된 결과를 표시부를 통해 표시할 수 있다. 여기서 정보는, 분할 모델에 의해 획득한 입체 간 및 입체 간 혈관뿐만 아니라, 간 혈관에 의해 복수개로 분할된 간의 부피 등을 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100) 와 의료진 장치 (200) 가 분리된 것으로 설명하였으나, 간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100) 와 의료진 장치 (200) 는 하나의 장치로 구현될 수 있다. 또는 간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100) 와 영상 진단 장치 (300) 는 하나의 장치로 구현될 수도 있다.The
도 2를 참조하여, 본 발명의 간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100) 의 구성 요소에 대하여 구체적으로 설명한다.Referring to FIG. 2, components of the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 간 분할에 대한 정보 제공용 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 2 is a schematic diagram illustrating an apparatus for providing information on liver segmentation according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100)는 저장부 (110), 통신부 (120) 및 프로세서 (130) 를 포함한다.Referring to FIG. 2 , an
먼저, 저장부 (110) 는 개체에 대한 간 분할을 하기 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 다양한 실시예에서 저장부 (110) 는 플래시 메모리 타입, 하드디스크 타입, 멀티미디어 카드 마이크로 타입, 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램, SRAM, 롬, EEPROM, PROM, 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장 매체를 포함할 수 있다.First, the
통신부 (120) 는 간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100) 가 외부 장치와 통신이 가능하도록 연결한다. 통신부 (120) 는 유/무선 통신을 이용하여 의료진 장치 (200), 나아가 영상 촬영용 장치 (300) 와 연결되어 다양한 데이터를 송수신할 수 있다. 구체적으로, 통신부 (120) 는 영상 촬영용 장치 (300) 로부터 개체의 복부 영상을 포함한 CT 영상을 수신할 수 있다. 또한, 통신부 (120) 는 의료진 장치 (200) 로 평가 결과를 전달할 수 있다. The
프로세서 (130) 는 저장부 (110) 및 통신부 (120) 와 동작 가능하게 연결되며, 개체에 대한 간을 분할 하기 위한 다양한 명령들을 수행할 수 있다. The
구체적으로, 프로세서 (130) 는 통신부 (120) 를 통해 수신된 CT 영상을 기초하여 간 및 간 혈관 영역을 분할하고, 분할된 영역을 기초로 간을 복수 개의 영역으로 분할하도록 구성될 수 있다. Specifically, the
프로세서 (130) 는 복부 영상을 포함하는 CT 영상에 기초하여, 간 영역에 대한 마스크를 출력하도록 구성된 제 1 분할 모델 및 간 혈관 영역에 대한 마스크를 출력하도록 구성된 제 2 분할 모델을 실행할 수 있다. 나아가 출력된 간 혈관 마스크 영역에 기초하여 간 영역을 복수 개의 영역으로 분할하도록 구성된 알고리즘을 이용하여, 최종적으로 간을 복수 개의 영역으로 분할할 수 있다.The
한편, 간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100) 는 하드웨어 적으로 설계된 것에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100) 의 프로세서 (130) 는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 이에, 간 분할 결과는 상기 소프트웨어가 연결된 영상 촬영용 장치 (300) 의 표시부 (미도시) 를 통해 표시될 수도 있다.On the other hand, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 간 분할에 대한 정보 제공용 장치로부터 간 분할에 대한 정보를 수신 받아 출력하는 의료진 장치의 구성을 예시적으로 도시한 것이다. FIG. 3 illustratively illustrates the configuration of a medical device for receiving and outputting information on liver segmentation from a device for providing information on liver segmentation according to an embodiment of the present invention.
도 3을 함께 참조하면, 의료진 장치 (200) 는 통신부 (210), 표시부 (220), 저장부 (230) 및 프로세서 (240) 를 포함한다.Referring together with FIG. 3 , the
통신부 (210) 는 의료진 장치 (200) 가 외부 장치와 통신이 가능하도록 연결한다. 통신부 (210) 는 유/무선 통신을 이용하여 간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100) 와 연결되어 간 분할과 연관된 다양한 데이터를 송신할 수 있다. 구체적으로, 통신부 (210) 는 간 분할에 대한 정보 제공용 장치 (100) 로부터 개체의 간 분할과 연관된 정보, 예를 들어 복수 개의 영역으로 분할된 간 각각의 부피 등의 정보를 수신할 수 있다. 상기 정보들은 CT 영상에 대하여 표시되어 제공될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The
표시부 (220) 는 개체의 간 분할과 연관된 정보를 나타내기 위한 다양한 인터페이스 화면을 표시할 수 있다. 예를 들어, 표시부 (220) 는 개체의 복수 개의 영역으로 분할된 간을 가시화하여 제공할 수 있고, 분할된 간 각각의 부피를 측정한 값을 분할된 간에 표시하여 제공할 수 있다.The
다양한 실시예에서 표시부 (220) 는 터치스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치 (touch), 제스처 (gesture), 근접, 드래그 (drag), 스와이프 (swipe) 또는 호버링 (hovering) 입력 등을 수신할 수 있다. In various embodiments, the
저장부 (230) 는 결과 데이터를 나타내기 위한 사용자 인터페이스를 제공하기 위해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 다양한 실시예에서 저장부 (230) 는 플래시 메모리 타입 (flash memory type), 하드디스크 타입 (hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입 (multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리 (예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램 (Random Access Memory, RAM), SRAM (Static Random Access Memory), 롬 (Read-Only Memory, ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. The
프로세서 (240) 는 통신부 (210), 표시부 (220) 및 저장부 (230) 와 동작 가능하게 연결되며, 결과 데이터를 나타내기 위한 사용자 인터페이스를 제공하기 위한 다양한 명령들을 수행할 수 있다. The
이하에서는, 도 4, 및 도 5a 내지 5d를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 간 분할 정보 제공 방법을 구체적으로 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 간 분할에 대한 정보 제공 방법의 절차를 예시적으로 도시한 것이다. Hereinafter, a liver segmentation information providing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5A to 5D. 4 exemplarily illustrates a procedure of a method for providing information on liver segmentation according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 간 분할에 대한 정보 제공의 절차는 다음과 같다. 먼저, 개체의 복부 영상을 포함하는 CT 영상이 수신된다 (S410). 그 다음, 제 1 분할 모델을 이용하여 간 영역의 마스크 획득 및 제 2 분할 모델을 이용하여 간 혈관 영역의 마스크를 획득한다 (S420). 다음으로, 분할된 간 영역 마스크를 기초로 입체 간이 생성되고 분할된 간 혈관 영역 마스크를 기초로 입체 간 혈관이 생성된다 (S430). 마지막으로 입체 간 혈관을 이용하여 복수 개의 영역으로 입체 간이 분할된다 (S440). First, referring to FIG. 4 , a procedure for providing information on liver segmentation according to an embodiment of the present invention is as follows. First, a CT image including an abdominal image of an object is received (S410). Then, a mask of the liver region is acquired using the first segmentation model and a mask of the liver blood vessel region is obtained using the second segmentation model (S420). Next, a three-dimensional liver is created based on the divided liver region mask, and a three-dimensional liver blood vessel is created based on the divided liver blood vessel region mask (S430). Finally, the three-dimensional liver is divided into a plurality of regions using the three-dimensional blood vessels (S440).
보다 구체적으로 CT 영상이 수신되는 단계 (S410) 에서 복부 영상을 포함하는 CT 영상이 수신될 수 있다. 예를 들어, 간 및 간 혈관 분할을 위해 입력된 512*512 크기로 이루어진 CT 영상일 수 있다. More specifically, in the step of receiving a CT image (S410), a CT image including an abdominal image may be received. For example, it may be a CT image having a size of 512*512 input for liver and liver blood vessel segmentation.
본 발명의 일 실시예에 따르면, CT 영상이 수신되는 단계 (S410) 에서 복수 개의 CT 영상이 수신될 수 있다. 예를 들어, 영상 촬영 장치가 구동되어 실시간으로 촬영된 CT 영상이 획득될 수 있음에 따라, CT 영상이 수신되는 단계 (S410) 에서 복수 개의 CT 영상이 획득될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a plurality of CT images may be received in step S410 of receiving the CT images. For example, as a CT image captured in real time by driving an imaging device can be acquired, a plurality of CT images can be acquired in the step of receiving the CT image (S410).
CT 영상이 수신된 이후에, CT 영상은 전처리가 진행될 수 있다. CT 영상의 크기가 변경되고, 간 영역 및 간 혈관을 강조하기 위해 윈도우 값이 적용될 수 있다. 그 다음 원본 이미지의 명암 대비를 개선시키기 위해 이미지 처리 기법이 적용될 수 있다. After the CT image is received, preprocessing may be performed on the CT image. The size of the CT image is changed, and a window value may be applied to emphasize the liver region and liver blood vessels. Image processing techniques may then be applied to improve the contrast of the original image.
예를 들어, 이미지 선명화(Image Sharpening, IS), 히스토그램 평활화(Histogram Equalization, HE), 대비 제한 적응 히스토그램 평활화(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization, CLAHE) 기법을 적용하여 전체 의료 영상에 균일화를 적용시킬 수 있다. For example, equalization can be applied to the entire medical image by applying Image Sharpening (IS), Histogram Equalization (HE), and Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization (CLAHE) techniques. there is.
도 5a 내지 도 5d 는 일 실시예에 따른 간 분할 정보 제공 방법을 예시적으로 도시한 것이다.5A to 5D illustrate a method for providing liver segmentation information according to an exemplary embodiment.
예를 들어, 도 5a를 함께 참조하면, 복부 영상을 포함하는 CT 영상을 수신하는 단계 (S410)를 통해 수신된 512*512 크기로 이루어진 CT 영상 (502)을 가로 256 pixel, 세로 256pixel로 크기 변경할 수 있다. 12 비트로 이루어진 CT DICOM 이미지에서 간 영역이 가지는 HU(Hounsfield Unit) 값 40~60 사이를 강조하기 위해 윈도우 값(Width:180, Center:50)을 적용하여 8비트 CT 이미지로 변환한 후 히스토그램 평활화를 적용할 수 있다. 도 4b의 (b)를 참조하면, 기존의 0~255 사이의 픽셀 분포를 지니고 있는 8비트 이미지를 0~1 사이의 픽셀 분포로 정규화 (Normalize)(508) 하여 간 영역이 강조된 CT 이미지(504)를 획득할 수 있다. 예를 들어, 간 영역이 강조된 CT 이미지(504)는 간 영역 마스크를 획득하는데 사용될 수 있다.For example, referring to FIG. 5A together, a
복부 영상을 포함하는 CT 영상을 수신하는 단계 (S410)를 통해 수신된 512*512 크기로 이루어진 CT 영상 (502) 가로 128 pixel, 세로 128 pixel로 크기 변경하여 128*128 픽셀 크기의 128장으로 샘플링 (sampling) 할 수 있다. 간의 혈관을 강조하기 위해 윈도우 값(Width:500, Center:0)을 적용하여 8비트 CT 이미지로 변환한 후 히스토그램 평활화를 적용할 수 있다. 도 5a의 (b)를 참조하면, 기존의 0~255 사이의 픽셀 분포를 지니고 있는 8비트 이미지를 0~1 사이의 픽셀 분포로 정규화(510) 하여 CT 이미지(506)를 획득할 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고, CT 영상을 전처리할 수 있는 다양한 방식이 채용될 수 있다. CT 이미지 (506) 은 간 혈관 영역의 마스크를 획득하는데 사용될 수 있다. The
다음으로, 간 혈관 영역의 마스크를 획득하는 단계 (S420)에서 복부 영상을 포함하는 CT 영상을 입력으로 하여 간 영역의 마스크를 출력하도록 구성된 제 1 분할 모델 및 간 혈관 영역 마스크를 출력하도록 구성된 제 2 분할 모델이 이용될 수 있다.Next, in obtaining a mask of the liver blood vessel region (S420), a first segmentation model configured to output a mask of the liver region by taking the CT image including the abdominal image as input and a second segment configured to output the mask of the liver blood vessel region A split model may be used.
예를 들어, 도 5b를 함께 참조하면, CT 영상(512)이 수신되는 단계 (S410)에서 획득한 전처리가 진행된 CT 영상(514), 예를 들어 도 5a에서의 CT 이미지(504)를 제 1 분할 모델에 입력하여 간 (Liver) 영역(518)의 마스크를 획득할 수 있다. For example, referring to FIG. 5B together, the preprocessed
CT 영상이 수신되는 단계 (S410)에서 획득한 전처리가 진행된 CT 영상 (516), 예를 들어 도 5a에서의 CT 이미지 (506) 을 제 2 분할 모델에 입력하여 간 혈관인 간정맥 (Hepatic Vein) 영역(520) 및 간문맥 (Portal Vein) 영역(522)의 마스크를 획득할 수 있다.The preprocessed
제 1 분할 모델은, 간 영역 마스크를 출력하도록 복수의 CT 영상이 U-net 2D 구조로 학습된 모델일 수 있고, 제 2 분할 모델은, 간 혈관 영역 마스크를 출력하도록 복수의 환자에서 획득한 CT 영상이 U-net 입체 기반의 CNN 구조로 학습된 모델일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The first segmentation model may be a model obtained by learning a plurality of CT images in a U-net 2D structure to output a liver region mask, and the second segmentation model may include CTs obtained from a plurality of patients to output a liver vascular region mask. The image may be a model learned with a U-net stereoscopic based CNN structure, but is not limited thereto.
그 다음, 분할된 간 영역 마스크를 기초로 입체 간을 생성 및 분할된 간 혈관 영역 마스크를 기초로 입체 간 혈관이 생성된다 (S430).Next, a three-dimensional liver is generated based on the divided liver region mask, and a three-dimensional liver blood vessel is created based on the divided liver region mask (S430).
예를 들어, 도 5c를 참조하면, (a)는 입체 간, (b)는 입체 간 혈관, (c)는 입체 간에서 입체 간 혈관의 위치 확인을 위한 결과 표시일 수 있다.For example, referring to FIG. 5C , (a) may be a three-dimensional liver, (b) a three-dimensional blood vessel, and (c) may be a result display for positioning of a three-dimensional blood vessel in a three-dimensional liver.
보다 구체적으로, 도 5b를 함께 참조하면, 획득한 복수 개의 간 영역 마스크(608)를 원본 크기인 512*512 크기로 변경한 후, 하나로 합쳐서 입체 간을 생성할 수 있다. More specifically, referring to FIG. 5B , a plurality of acquired liver area masks 608 may be changed to an original size of 512*512, and then merged into one to create a three-dimensional liver.
더 나아가, 간 영역이 아닌 부분을 제거하기 위해 생성한 입체 간에 LCC (Largest Connected Component) 알고리즘을 적용할 수 있다. LCC (Largest Connected Component) 알고리즘을 적용하여 가장 큰 입체 간만 남기고 작은 볼륨 영역은 제거할 수 있다. Furthermore, LCC (Largest Connected Component) algorithm may be applied between the generated three-dimensional bodies in order to remove parts other than the liver region. By applying the LCC (Largest Connected Component) algorithm, small volume regions can be removed while leaving only the largest solid liver.
본 개시에서 LCC (Largest Connected Component)알고리즘은, 간 영역의 마스크를 획득하는 단계 (S420)에서 획득한 간 영역 마스크를 포함하는 슬라이스와 서로 이웃한 슬라이스에서 특정 픽셀과 같은 값을 가진 픽셀을 인접한 26 방향으로 검출할 수 있다. 그 다음, 특정 픽셀과 같은 값을 가진 픽셀을 서로 연결하여 복수의 그래프로 생성할 수 있다. 생성된 복수의 그래프 중 연결된 노드 수가 가장 큰 그래프를 검출하여, 검출한 그래프만 남길 수 있다. 이를 통해 가장 큰 입체 간만 남기고 작은 볼륨 영역, 즉 간 영역이 아닌 부분을 제거할 수 있다. In the present disclosure, the LCC (Largest Connected Component) algorithm acquires a liver region mask obtained in the step (S420) of a slice including a liver region mask and a pixel having the same value as a specific pixel in a slice adjacent to each other. direction can be detected. Then, a plurality of graphs can be created by connecting pixels having the same value as a specific pixel. Among a plurality of generated graphs, a graph with the largest number of connected nodes may be detected, and only the detected graph may be left. Through this, it is possible to remove a small volume region, that is, a part that is not a liver region, leaving only the largest three-dimensional liver.
도 5c의 (a)는 검출된 노드 수가 가장 큰 그래프에 해당하는 입체 간일 수 있다. (a)는, 입체 간 혈관을 이용하여 복수 개의 영역으로 입체 간을 분할하는 단계 (S440)에 이용될 수 있다.(a) of FIG. 5C may be a three-dimensional cross corresponding to a graph in which the number of detected nodes is the largest. (a) may be used in the step of dividing the three-dimensional liver into a plurality of regions using the three-dimensional blood vessels (S440).
26방향은 큐브의 보이지 않는 정중앙 가운데 블록(픽셀)을 둘러싸고 있는 블록(픽셀)은 26개일 수 있다. 즉, 특정 픽셀과 인접한 26개의 픽셀에서 같은 종류(값)를 찾을 수 있다.In the 26 directions, there may be 26 blocks (pixels) surrounding the block (pixel) in the center of the cube that is invisible. That is, the same type (value) can be found in 26 pixels adjacent to a specific pixel.
본 개시에서, 노드란 연결구조에서 데이터의 기본 단위를 의미할 수 있다. 즉, 그래프를 구성하는 요소로서, 그래프를 이루는 점과 선 중에서 점을 노드라 할 수 있다. In the present disclosure, a node may mean a basic unit of data in a connection structure. That is, as an element constituting a graph, a point among points and lines constituting the graph may be referred to as a node.
도 5c의 (b)는 입체 간 혈관, 간정맥 (Hepatic vein)(524) 및 간문맥(Portal vein)(526)을 나타낸 것이다. 보다 구체적으로, 간 혈관 영역의 마스크를 획득하는 단계 (S420)에서 획득한 128*128*128 크기의 간 정맥 영역 마스크(520) 및 간문맥 영역 마스크(522)를 원본 크기인 512*512*N 크기로 변경하고, 입력 영상과 같은 영상 개수를 가진 입체 간 혈관을 생성할 수 있다. (b) of FIG. 5C shows three-dimensional liver blood vessels, a
생성된 입체 간 혈관을 이용하여 복수 개의 영역으로 입체 간이 분할된다 (S440). 도 5c의 (c)는 입체 간(a)에서 입체 간 혈관(b)의 위치 확인을 위한 결과 표시일 수 있다.The three-dimensional liver is divided into a plurality of regions using the generated inter-dimensional blood vessels (S440). (c) of FIG. 5C may display a result for confirming the position of the three-dimensional blood vessel (b) in the three-dimensional liver (a).
이하에서는, 도 5d를 참조하여, 간을 복수 개의 영역으로 분할하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method of dividing the liver into a plurality of regions will be described in detail with reference to FIG. 5D.
분할된 간 영역 마스크를 기초로 입체 간을 생성 및 분할된 간 혈관 영역 마스크를 기초로 입체 간 혈관이 생성되는 단계 (S430)에서 생성된 입체 간 혈관을 바탕으로 클로드 쿠이노(Claude Couinaud)가 제안한 방식으로 간을 분할할 수 있다.Based on the three-dimensional liver vessels generated in the step of generating a three-dimensional liver based on the segmented liver region mask and generating the three-dimensional liver vessels based on the segmented liver vessel region mask (S430), Claude Couinaud proposed The liver can be divided in this way.
본 개시에서, 클로드 쿠이노가 제안한 방식이란 간은 해부학적으로 8개의 구획으로 나뉘어져 있다. 혈관 흐름에 따라 즉, 간정맥을 기준으로 4개의 분절(section)로 나누며, 다시 간문맥을 기준으로 상하로 나누어 총 8개 구역(segment)이 있다. In the present disclosure, according to the method proposed by Claude Quinault, the liver is anatomically divided into eight compartments. According to the blood vessel flow, that is, it is divided into 4 segments based on the hepatic vein, and then divided up and down based on the portal vein, and there are a total of 8 segments.
생성된 입체 간 혈관에서 Axial 영상을 추출하여 합성하면 도 5d의 528 및 534와 같은 영상이 만들어질 수 있다. 이 영상을 분할할 구분선을 찾기 위해 입체 간 혈관을 점선으로 추출하면 도 5d의 529, 530, 535, 536와 같은 영상이 생성될 수 있다. 531, 532, 533 은 간정맥 영역이고, 537, 538은 간문맥 영역일 수 있다. 추출된 점선의 위치와 방향을 이용하여 간을 복수 개의 영역으로 분할할 수 있다. By extracting and synthesizing axial images from the created three-dimensional blood vessels, images such as 528 and 534 in FIG. 5D can be created. If the three-dimensional blood vessels are extracted as dotted lines in order to find dividing lines to divide the image, images such as 529, 530, 535, and 536 in FIG. 5D can be generated.
보다 구체적으로, 추출된 점선에서 각 끝점을 찾고, 끝점들과 연결되어 만나는 중심점을 찾을 수 있다. 그 다음, 중심점과 끝점을 있는 선을 따라서 분할할 영역을 구분할 수 있다. 간정맥은 간 영역을 세로로 분할할 수 있고, 간문맥은 간 영역을 가로로 분할할 수 있다.More specifically, it is possible to find each end point in the extracted dotted line, and find a center point connected to the end points and meeting them. Then, the region to be divided can be divided along the line with the center point and the end point. Hepatic veins can longitudinally divide the liver region, and hepatic portal veins can horizontally divide the liver region.
본 발명의 다양한 실시예에 있어서, 복수 개의 영역으로 분할된 입체 간의 부피를 각각 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 도 5d의 539를 참조하면, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 영역의 부피를 각각 측정하여, 의료진 장치에 제공할 수 있다. In various embodiments of the present invention, a step of measuring each volume between three-dimensional regions divided into a plurality of regions may be further included. Referring to 539 of FIG. 5D , volumes of
도 6 은 분할된 최종 결과일 수 있다. 보다 구체적으로, 복수 개의 영역으로 입체 간을 분할하는 단계 (S440) 이후에, 분할된 복수 개의 간 영역을 합쳐서 하나의 볼륨으로 생성할 수 있다. 생성된 볼륨을 홀로그램 장치에 가시화할 수 있다. 6 may be the final result of division. More specifically, after dividing the three-dimensional liver into a plurality of regions (S440), a single volume may be created by combining the divided plurality of liver regions. The created volume can be visualized on the hologram device.
도 5d를 함께 참조하면, 2, 3, ,4, 5, 6, 7, 8 영역은 각각 도 6의 (I), (II), (III), (IV), (V), (VI), (VII)일 수 있다. Referring to FIG. 5D together,
본 발명의 다양한 실시예에 있어서, 분할된 영역 또는 분할된 영역 각각의 부피에 기초하여 수술 방법과 관련된 정보를 의료진 장치에 제공할 수 있다.In various embodiments of the present invention, information related to a surgical method may be provided to a medical staff device based on the divided region or the volume of each divided region.
예를 들어, 종양의 위치와 크기에 따라, 종괴절제술(wedge resection), 구역절제술(segmentectomy), 연접제술(lobectomy)로 나뉠 수 있다. 종양의 위치와 크기에 따른, 수술 방법 또는 분할된 영역 중 절제할 영역에 대한 정보를 더 제공할 수 있다. For example, according to the location and size of the tumor, it can be divided into wedge resection, segmentectomy, and lobectomy. Depending on the location and size of the tumor, information on a surgical method or a region to be resected among the divided regions may be further provided.
제시된 실시예에서 설명한 수술 방법 및 제공 장치는 상술한 내용으로 한정되지 않으며, 다양하게 구성될 수 있다. The surgical method and providing apparatus described in the presented embodiment are not limited to the above-described contents and may be configured in various ways.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and may be variously modified and implemented without departing from the technical spirit of the present invention. there is. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 간 분할에 대한 정보 제공용 장치
110, 230: 저장부
120, 210: 통신부
130, 240: 프로세서
200: 의료진 장치
220: 표시부
300: 영상 촬영 디바이스
502, 512: 원본 크기 CT 영상
504, 514: 간 영역이 강조된 CT 이미지
506, 516: 간 혈관 영역이 강조된 CT 이미지
508, 510: 정규화
518: 간 (Liver) 영역의 마스크
520: 간정맥 (Hepatic Vein) 영역의 마스크
522: 간문맥 (Portal Vein) 영역의 마스크
524: 간정맥 (Hepatic Vein) 526: 간문맥 (Portal Vein)100: device for providing information on liver division
110, 230: storage unit
120, 210: communication department
130, 240: processor
200: medical staff device
220: display unit
300: video recording device
502, 512: original size CT image
504, 514: CT images with liver regions highlighted
506, 516: CT images with liver vascular regions highlighted
508, 510: Normalization
518: Liver area mask
520: mask of hepatic vein area
522: Mask of the portal vein area
524: Hepatic Vein 526: Portal Vein
Claims (14)
복부 영상을 포함하는 CT 영상을 수신하는 단계;
상기 CT 영상을 입력으로 하여, 간 영역의 마스크를 출력하도록 구성된 인공 신경망 네트워크 기반 제 1 분할 모델을 이용하여, 수신된 상기 CT 영상을 기초로 간 영역의 마스크를 획득하는 단계;
간 혈관 영역에 대한 마스크를 출력하도록 구성된 인공 신경망 네트워크 기반 제 2 분할 모델을 이용하여, 수신된 상기 CT 영상을 기초로 간 혈관 영역의 마스크를 획득하는 단계;
상기 간 영역 마스크를 포함하는 슬라이스와 서로 이웃한 슬라이스에서 특정 픽셀과 같은 값을 가진 픽셀을 인접한 미리 결정된 방향으로 검출하는 단계,
상기 특정 픽셀과 같은 값을 가진 픽셀을 서로 연결하는 복수의 그래프로 생성하는 단계,
상기 복수의 그래프 중 연결된 노드 수가 가장 큰 그래프를 검출하는 단계를 포함하는, 분할된 상기 간 영역 마스크를 기초로 입체 간을 생성하는 단계,
분할된 상기 간 혈관 영역 마스크를 기초로 입체 간 혈관을 생성하는 단계; 및
상기 입체 간 혈관을 이용하여 복수 개의 영역으로 상기 입체 간을 분할하는 단계를 포함하는 간 분할 정보 제공 방법.As a method for providing segmentation information implemented by a processor,
Receiving a CT image including an abdominal image;
obtaining a liver mask based on the received CT image using a first segmentation model based on an artificial neural network configured to output a liver mask by taking the CT image as an input;
obtaining a mask of the liver blood vessel region based on the received CT image by using a second segmentation model based on an artificial neural network configured to output a mask of the liver blood vessel region;
Detecting a pixel having the same value as a specific pixel in a slice adjacent to the slice including the liver region mask in a predetermined direction;
Generating a plurality of graphs connecting pixels having the same value as the specific pixel;
Generating a three-dimensional liver based on the segmented liver region mask, including detecting a graph having the largest number of connected nodes among the plurality of graphs;
generating a three-dimensional liver blood vessel based on the segmented liver blood vessel region mask; and
and dividing the three-dimensional liver into a plurality of regions using the three-dimensional blood vessels.
상기 CT 영상을 수신한 이후에,
상기 CT 영상의 크기를 변경하여 미리 결정된 여러 개의 장으로 샘플링 (sampling) 하는 단계 , 또는
간 영역 및 간 혈관에 윈도우 값을 적용한 CT 이미지로 변환하는 단계, 또는
히스토그램 평활화 및 정규화를 적용하는 단계를 더 포함하는 간 분할 정보 제공 방법.According to claim 1,
After receiving the CT image,
changing the size of the CT image and sampling it into several predetermined fields; or
Converting a CT image to which window values are applied to the liver region and liver blood vessels; or
A method for providing segmentation information further comprising applying histogram equalization and normalization.
상기 입체 간을 분할하는 단계는,
상기 검출된 연결된 노드 수가 가장 큰 그래프에 해당하는 상기 입체 간을 이용하여 상기 입체 간 혈관을 이용하여 복수 개의 영역으로 상기 입체 간을 분할하는 단계인 간 분할 정보 제공 방법.According to claim 1,
The step of dividing the three-dimensional space,
and dividing the three-dimensional liver into a plurality of regions by using the three-dimensional liver corresponding to a graph in which the number of the detected connected nodes is the largest, and using the three-dimensional blood vessels.
복수 개의 영역으로 입체 간을 분할하는 단계는,
상기 입체 간 혈관을 점선으로 추출하는 단계, 추출된 점선의 위치와 방향을 이용하여 상기 입체 간을 복수 개의 영역으로 분할하는 단계를 포함하는 간 분할 정보 제공 방법.For any one of claims 1, 2 and 4,
The step of dividing the three-dimensional space into a plurality of regions,
The method of providing liver segmentation information, comprising: extracting the three-dimensional blood vessel as a dotted line; and dividing the three-dimensional liver into a plurality of regions using the position and direction of the extracted dotted line.
상기 복수 개의 영역으로 분할된 상기 입체 간의 부피를 각각 측정하는 단계를 더 포함하는 간 분할 정보 제공 방법.According to claim 1,
The method of providing liver segmentation information further comprising the step of measuring each volume of the three-dimensional space divided into the plurality of regions.
복수 개의 영역으로 입체 간을 분할하는 단계 이후에,
상기 분할된 복수 개의 간 영역을 합쳐서 하나의 볼륨으로 생성하는 단계를 더 포함하는 간 분할 정보 제공 방법.According to claim 1,
After the step of dividing the solid into a plurality of regions,
The method of providing liver segmentation information further comprising generating a single volume by merging the plurality of divided liver regions.
및 상기 통신부와 연결된 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 CT 영상을 입력으로 하여, 간 영역의 마스크를 출력하도록 구성된 인공 신경망 네트워크 기반 제 1 분할 모델을 이용하여, 수신된 상기 CT 영상을 기초로 간 영역의 마스크를 획득하고,
간 혈관 영역에 대한 마스크를 출력하도록 구성된 인공 신경망 네트워크 기반 제 2 분할 모델을 이용하여, 수신된 상기 CT 영상을 기초로 간 혈관 영역의 마스크를 획득하고,
상기 간 영역 마스크를 포함하는 슬라이스와 서로 이웃한 슬라이스에서 특정 픽셀과 같은 값을 가진 픽셀을 인접한 미리 결정된 방향으로 검출하고,
상기 특정 픽셀과 같은 값을 가진 픽셀을 서로 연결하는 복수의 그래프로 생성하고,
상기 복수의 그래프 중 연결된 노드 수가 가장 큰 그래프를 검출하도록 구성되어, 분할된 상기 간 영역 마스크를 기초로 입체 간을 생성하고,
분할된 상기 간 혈관 영역 마스크를 기초로 입체 간 혈관을 생성하고,
상기 입체 간 혈관을 이용하여 복수 개의 영역으로 상기 입체 간을 분할하도록 구성된 간 분할에 대한 정보 제공용 장치.A communication unit configured to receive a CT image including an abdominal image;
And a processor connected to the communication unit,
the processor,
Obtaining a mask of the liver region based on the received CT image using a first segmentation model based on an artificial neural network configured to output a mask of the liver region by using the CT image as an input;
Obtaining a mask of the liver blood vessel region based on the received CT image using a second segmentation model based on an artificial neural network configured to output a mask of the liver blood vessel region;
Detecting a pixel having the same value as a specific pixel in a slice including the liver region mask and a slice adjacent to each other in an adjacent predetermined direction;
Creating a plurality of graphs connecting pixels having the same value as the specific pixel;
configured to detect a graph having the largest number of connected nodes among the plurality of graphs, and generate a three-dimensional liver based on the segmented liver region mask;
creating a three-dimensional liver blood vessel based on the segmented liver blood vessel region mask;
An apparatus for providing information on liver segmentation configured to divide the three-dimensional liver into a plurality of regions using the three-dimensional blood vessels.
상기 프로세서는,
상기 CT 영상을 수신한 이후에,
상기 CT 영상의 크기를 변경하여 미리 결정된 여러 개의 장으로 샘플링 (sampling) 하고, 또는
간 영역 및 간 혈관에 윈도우 값을 적용한 CT 이미지로 변환하고, 또는
히스토그램 평활화 및 정규화를 적용하도록 더 구성된 간 분할에 대한 정보 제공용 장치.According to claim 8,
the processor,
After receiving the CT image,
Changing the size of the CT image and sampling it into several predetermined fields, or
Converting to a CT image with window values applied to the liver area and liver blood vessels, or
An informative device for interdivision further configured to apply histogram equalization and normalization.
상기 프로세서는,
상기 입체 간을 분할하는 경우, 상기 검출된 연결된 노드 수가 가장 큰 그래프에 해당하는 상기 입체 간을 이용하여 상기 입체 간 혈관을 이용하여 복수 개의 영역으로 상기 입체 간을 분할하도록 구성된 간 분할에 대한 정보 제공용 장치.According to claim 8,
the processor,
When dividing the three-dimensional liver, information on liver segmentation configured to divide the three-dimensional liver into a plurality of regions by using the three-dimensional liver corresponding to the graph in which the number of the detected connected nodes is the largest is provided and the three-dimensional liver is divided into a plurality of regions using the three-dimensional blood vessels device for.
상기 프로세서는,
상기 입체 간 혈관을 점선으로 추출하고, 추출된 점선의 위치와 방향을 이용하여 상기 입체 간을 복수 개의 영역으로 분할하도록 구성된 간 분할에 대한 정보 제공용 장치.For any one of clauses 8, 9 and 11,
the processor,
An apparatus for providing information on liver segmentation configured to extract the three-dimensional blood vessel as a dotted line and divide the three-dimensional liver into a plurality of regions using the position and direction of the extracted dotted line.
상기 프로세서는,
상기 복수 개의 영역으로 분할된 상기 입체 간의 부피를 각각 측정하도록 더 구성된 간 분할에 대한 정보 제공용 장치.According to claim 8,
the processor,
An apparatus for providing information on liver division further configured to measure volumes of the three-dimensional liver divided into the plurality of regions, respectively.
상기 프로세서는,
상기 복수 개의 영역으로 입체 간을 분할한 이후에, 상기 분할된 복수 개의 간 영역을 합쳐서 하나의 볼륨으로 생성하도록 더 구성된 간 분할에 대한 정보 제공용 장치.According to claim 8,
the processor,
After dividing the three-dimensional liver into the plurality of regions, the apparatus for providing information on liver segmentation further configured to generate a single volume by merging the divided plurality of liver regions.
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- 2022-06-21 KR KR1020220075396A patent/KR102505539B1/en active
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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KR102505539B9 (en) | 2023-06-12 |
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