개선된 가변형 능동모델을 이용한 흉부 컴퓨터단층영상에서 폐 실질의 분할

김창수,최석윤,Kim, Chang-Soo,Choi, Seok-Yoon 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.10

흉부 컴퓨터단층영상에서의 얻어진 폐 영상은 볼륨과 형태 등의 정량적인 정보들로서 진단과 수술 계획 등에 있어서 필연적 정보를 제공한다. 일반적인 영상분할은 이미지를 구성 요소영역이나 목적물에 따라 나누는 방법이다. 그러나 재분할을 하는 단계에서 최종영상은 에너지 최소화를 해결하는 정도에 의존하며, 분할은 응용대상의 관심 영역에서 객체나 물체의 경계에서 정지하게 된다. 가변형 능동모델은 컴퓨터 비젼, 영상처리 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 또한 영역 분할은 현재까지 많은 연구가 되고 있으며, Xu에 의해서 GVF라는 새로운 형태의 외부힘이 제안되고 있다. 본 논문에서 제안하는 알고리듬은 흉부 컴퓨터단층영상에서 실질을 자동 분할하기 위해서 에너지 최소화 방법을 사용하고, 영역분할을 위해 개선된 가변형 능동모델을 제안한다. 알고리듬은 정확한 영역분할을 위해서 기존 방법과 다른 개선된 외부힘을 정의하는 것이다. 임상의 실험은 흉부 컴퓨터단층영상에서 진단에 필요로 하는 폐 실질의 분할이 성공적인 결과를 나타내었다. We present an automated, energy minimized-based method for Lung parenchyma segmenting Chest Computed Tomography(CT) datasets. Deformable model is used for energy minimized segmentation. Quantitative knowledge including expected volume, shape of Chest CT provides more feature constrain to diagnosis or surgery operation planning. Segmentation subdivides an lung image into its consistent regions or objects. Depends on energy-minimizing, the level detail image of subdivision is carried. Segmentation should stop when the objects or region of interest in an application have been detected. The deformable model that has attracted the most attention to date is popularly known as snakes. Snakes or deformable contour models represent a special case of the general multidimensional deformable model theory. This is used extensively in computer vision and image processing applications, particularly to locate object boundaries, in the mean time a new type of external force for deformable models, called gradient vector flow(GVF) was introduced by Xu. Our proposed algorithm of deformable model is new external energy of GVF for exact segmentation. In this paper, Clinical material for experiments shows better results of proposal algorithm in Lung parenchyma segmentation on Chest CT.

디지털 유방영상에서 미세석회화의 자동군집화 기법 개발

최석윤(Seok-Yoon Choi) · 김창수(Chang-Soo Kim) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2009 방사선기술과학 Vol.32 No.1

유방 촬영술(Digital mammography)은 유방암의 조기 진단에서 매우 중요한 진단 방법으로서 비촉지성 유방암의 조기 발견율을 높여 유방암에 따른 여성의 사망률을 감소시키고 있다. 그 중에서도 유방 병변의 미세석회화(Microcalcification)는 조기 유방암의 진단에 있어서 중요한 병변으로 보고 되고 있으며, 선별 검사로 임상적 유용성이 확립된 상태이다. 유방 촬영술에서 미세석회화 소견은 영상의학과 전문의가 판독하여 조직검사에서 양성 및 악성 병변에 대하여 각각 군집의 개수, 군집 당 석회화 수, 미세석회화 크기와 범위, 미세석회화 형태, 동반 종괴의 유무 등을 분석하여 최종적으로 진단을 확정한다. 그러므로 군집화된 미세석회화의 정보는 유방암 예측에 있어 임상적인 실질 정보를 가지고 있으며, 의사에게 진단을 위한 검사의 기본적인 가이드라인을 제시한다. 따라서 본 연구에서는 유방 촬영술의 디지털 영상에 나타난 미세석회화의 정량적인 계산을 위해서 DoG filter, Adaptive thresholding, Expectation Maximization의 3단계를 제안한다. 제안한 알고리듬을 실험을 통하여 군집화 및 각 클러스터 내의 미세석회화의 분포 개수, 길이를 측정하였으며, 임상의사에게 디지털 유방영상의 분석을 통하여 초기 유방암 진단의 지표를 제시할 것으로 사료된다. 그리고 이는 객관적인 유방암 컴퓨터자동검출(CAD)에 사용될 수 있는 병변의 정보로서 가능성을 보였다. Digital Mammography is an efficient imaging technique for the detection and diagnosis of breast pathological disorders. Six mammographic criteria such as number of cluster, number, size, extent and morphologic shape of microcalcification, and presence of mass, were reviewed and correlation with pathologic diagnosis were evaluated. It is very important to find breast cancer early when treatment can reduce deaths from breast cancer and breast incision. In screening breast cancer, mammography is typically used to view the internal organization. Clusterig microcalcifications on mammography represent an important feature of breast mass, especially that of intraductal carcinoma. Because microcalcification has high correlation with breast cancer, a cluster of a microcalcification can be very helpful for the clinical doctor to predict breast cancer. For this study, three steps of quantitative evaluation are proposed : DoG filter, adaptive thresholding, Expectation maximization. Through the proposed algorithm, each cluster in the distribution of microcalcification was able to measure the number calcification and length of cluster also can be used to automatically diagnose breast cancer as indicators of the primary diagnosis.

SPECT 영상을 사용한 기능적 심근형태의 자동 계측법 개발

최석윤(Seok-yoon Choi),고성진(Seong-Jin Ko),강세식(Se-Sik Kang),김창수(Chang-soo Kim),김정훈(Jung-Hoon Kim) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2012 방사선기술과학 Vol.35 No.2

핵의학 검사에 있어서 심근 관류스캔은 관상동맥질환의 혈역학적 중요성을 평가하는 좋은 방법이다. 그러나 판독효율을 높이기 위해서 자동화된 정량적 계측 방법이 추가적으로 제시되어야한다. 본 연구에서는 판독에 필요한 심근의 3차원 기능모델과 심근 두께 계산 모델을 제시한다. 개발을 위해서 SPECT로 부터 심장의 단축단면상을 얻었고 전처리를 방정식을 적용하여 좌심근 두께의 모델링을 구현하였다. 실험결과 슬라이스 단축방향 영상으로부터 내벽과 외벽을 계측하는데 성공하였고, 계산된 좌표를 이용해서 3차원 모델링을 구현하였다. 다음 라플라스 식을 사용하여 심벽 두께의 3차원 모델을 완성하였다. 3차원 모델을 통해서 결절 부위가 쉽게 관찰할 수 있고, 3차원 모델의 회전을 통해서 병변의 위치를 빨리 파악할 수 있는 특징을 가진다. 판독 보조지표로서의 개발된 제안된 모델은 보조적 판독정보를 제공하고 오진의 확률을 낮추는데 기여할 것으로 예상한다. 허혈성 심장질환 환자의 조기 진단에도 큰 역할을 할 것이다. For the examination of nuclear medicine, myocardial scan is a good method to evaluate a hemodynamic importance of coronary heart disease. but, the automatized qualitative measurement is additionally necessary to improve the decoding efficiency. we suggests the creation of cardiac three-dimensional model and model of three-dimensional cardiac thickness as a new measurement. For the experiment, cardiac reduced cross section was obtained from SPECT. Next, the pre-process was performed and image segmentation was fulfilled by level set. for the modeling of left cardiac thickness, it was realized by applying difference equation of two-dimensional laplace equation. As the result of experiment, it was successful to measure internal wall and external wall and three-dimensional modeling was realized by coordinate. and, with laplace formula, it was successful to develop the thickness of cardiac wall. through the three-dimensional model, defects were observed easily and position of lesion was grasped rapidly by the revolution of model. The model which was developed as the support index of decoding will provide decoding information to doctor additionally and reduce the rate of false diagnosis as well as play a great role for diagnosing IHD early.

CT 영상에서 뇌출혈의 자동인식

최석윤(Seok-Yoon Choi),강세식(Se-Sik Kang),김창수(Chang-Soo Kim),김정훈(Jung-Hoon Kim),김동현(Dong-Hyun Kim),예수영(Soo-Young Ye),고성진(Seong-Jin Ko) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2013 방사선기술과학 Vol.36 No.2

CT 검사 시 뇌출혈의 부위는 심각한 정도에 따라 인지하기 어려운 경우도 있으며, 응급상황에서 숙련이 되지 않은 의료진에게는 부담을 준다. 응급상황에서 검사와 동시에 뇌출혈부위를 자동으로 빨리 파악하고 정량적인 정보를 제공하는 보조적인 역할은 필요하며, 컴퓨터를 이용한 자동 검출 및 인식 시스템은 출혈부위 진단에 매우 큰 도움을 줄 수 있다. 본 연구에서는 출혈부위를 문턱치값 처리, 모폴로지 연산, 원형률 계산을 접목하여 뇌 출혈부위의 자동검출에 성공하였고 검출 후보군에서 잘 못 선정된 영역을 판정하기위한 주성분분석을 이용한 분류기 개발에 성공하였다. 개발된 시스템을 응급상황의 뇌출혈 환자에게 적용한다면 의료진에게 수술계획을 위한 유용한 정보가 될 것으로 사료된다. The CT examination sometimes fail to localize the cerebral hemorrhage part depending on the seriousness and may embarrass the pathologist if he/she is not trained enough for emergencies. Therefore, an assisting role is necessary for examination, automatic and quick detection of the cerebral hemorrhage part, and supply of the quantitative information in emergencies. the computer based automatic detection and recognition system may be of a great service to the bleeding part detection. As a result of this research, we succeeded not only in automatic detection of the cerebral hemorrhage part by grafting threshold value handling, morphological operation, and roundness calculation onto the bleeding part but also in development of the PCA based classifier to screen any wrong choice in the detection candidate group. We think if we apply the new developed system to the cerebral hemorrhage patient in his critical condition, it will be very valuable data to the medical team for operation planning.

두경부 종양의 적응방사선치료시 변형영상정합을 이용한 합성선량 평가

황철환(Chul-Hwan Hwang),고성진(Seong-Jin Ko),김창수(Chang-Soo Kim),김정훈(Jung-Hoon Kim),김동현(Dong-Hyun Kim),최석윤(Seok-Yoon Choi),예수영(Soo-Young Ye),강세식(Se-Sik Kang) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2013 방사선기술과학 Vol.36 No.3

적응방사선치료(adaptive radiotherapy, ART)시 획득된 다단계 CT영상으로부터 변형영상정합을 이용하여 전체 처방선량에 대한 주변 정상조직의 합성선량을 획득하고, 각각의 단일 치료계획으로부터 합산되어진 선량을 비교분석하여 임상적 의의를 얻고자 한다. 2011년 5월 1부터 2012년 7월 31일까지 두경부 종양으로 3차원 입체조형치료, 세기변조방사선치료를 시행한 환자 중에서 치료기간 중 종양크기의 변화, 체중의 급격한 감소 등으로 인해 적응방사선치료를 시행한 환자를 대상으로 하였다. 변형영상정합을 이용하여 전체 처방선량에 대한 주변 정상조직의 합성선량을 획득할 수 있었으며, 단일 치료계획으로부터 합산되어진 선량과의 비교에서 하악골(48.95±3.89 vs 49.10±3.55 Gy), 구강(36.93±4.03 vs 38.97±5.08 Gy), 이하선(35.71±6.22 vs 36.12±6.70 Gy), 턱관절(18.41±9.60 vs 20.13±10.42 Gy)에서 차이의 결과를 보였다. 적응방사선치료시 변형영상정합에 의한 합성선량과 단일 치료계획으로부터 합산되어진 선량과의 유의한 차이를 확인할 수 있었으며, 다단계 CT영상을 사용하는 경우 변형영상정합에 의한 합성선량 획득은 주변 정상조직에 대해 보다 정확한 평가가 가능할 것으로 사료된다. In adaptive radiotherapy(ART), generated composite dose of surrounding normal tissue on overall treatment course which is using deformable image registration from multistage images. Also, compared with doses summed by each treatment plan and clinical significance is considered. From the first of May, 2011 to the last of July, 2012. Patients who were given treatment and had the head and neck cancer with 3-dimension conformal radiotherapy or intensity modulated radiotherapy, those who were carried out adaptive radiotherapy cause of tumor shrinkage and weight loss. Generated composite dose of surrounding normal tissue using deformable image registration was been possible, statistically significant difference was showed to mandible(48.95±3.89 vs 49.10±3.55 Gy), oral cavity(36.93±4.03 vs 38.97±5.08 Gy), parotid gland(35.71±6.22 vs 36.12±6.70 Gy) and temporomandibular joint(18.41±9.60 vs 20.13±10.42 Gy) compared with doses summed by each treatment plan. The results of this study show significant difference between composite dose by deformable image registration and doses summed by each treatment plan, composite dose by deformable image registration may generate more exact evaluation to surrounding normal tissue in adaptive radiotherapy.

방사선치료 시 C-Rad system을 이용한 셋업의 평가

박은태(Eun-Tae Park),고성진(Seong-Jin Ko),최석윤(Seok-yoon Choi),김정훈(Jung-Hoon Kim),김창수(Chang-soo Kim),김동현(Dong-Hyun Kim),강세식(Se-Sik Kang) 한국콘텐츠학회 2012 한국콘텐츠학회논문지 Vol.12 No.5

방사선 치료에 있어서 정확한 환자 포지셔닝과 셋업은 치료의 성패를 좌우할 수 있는 중요한 인자이다. 기존의 방사선 치료실내에 장착된 3-laser system을 이용한 셋업에서, 최근에는 체표면 윤곽 스캐닝 시스템(C-Rad system)의 사용이 시도되고 있다. 체표면 윤곽 스캐닝 시스템의 유용성을 평가하기 위하여 C-Rad system과 3-laser system을 이용한 셋업 오차의 정확도를 비교, 평가함으로써 임상에서의 유용성을 확인하고자 하였다. 인체부위는 내부적인 움직임이 없고, 고정용구의 적용이 간편한 두경부로 한정하였으며, Alderson Rando anthropomorphic phantom과 두경부에 병변이 있는 방사선 치료 환자 10명을 대상으로 하였다. Phantom을 대상으로 한 C-RAD system의 셋업 에러 평균과 표준편차는 X축 0.55 ± 0.51mm, Y축 -0.2 ± 0.523 mm, Z축 -0.85 ± 0.587 mm로 나타났으며, 환자를 대상으로 한 실험에서는 X축 -0.05 ± 0.621 mm, Y축 0.075 ± 0.755 mm, Z축 -1.025 ± 0.617 mm로 산출되어, 전반적으로 3-laser system에 비해 셋업의 정확도가 우수하였으나, Z축의 에러 발생률은 C-RAD system이 약간 높게 나타났다. 체표면 윤곽 스캐닝 시스템은 두경부의 방사선 치료 시에 정확한 포지셔닝을 유도함으로써 셋업오차를 최소화 시키는데 기여할 것으로 사료된다. In radiotherapy, accurate patient positioning and set up are important factor that treatment can influence success. In generally, the 3-laser system is used when the patient set up. But today the body surface scanning system(C-Rad system) is trying to use. Compare and evaluate the C-Rad system and the 3-laser system to check availability. Head and neck that are no movement of internal organs and easy to apply fixation device are limited. Alderson Rando anthropomorphic phantom and 10 patients who have lesions of head and neck are targeted. C-RAD system`s setup error mean and standard deviation are the X axis(0.55 ± 0.51 mm), Y axis(-0.2 mm ± 0.523 mm), Z axis(-0.85 ± 0.587 mm) in the phantom study, and in the patient study X axis(-0.05 ± 0.621 mm), Y axis(0.075 ± 0.755 mm) Z axis(-1.025 ± 0.617 mm). So C-RAD system is better than 3-laser system mostly, but C-RAD system`s error rate is a little worse than 3-laser system in the Z axis. When radiation treatment of head and neck, body surface contour scanning system contribute to correct positioning and minimize the set up error.

방사선(학)과 학생들의 임상실습만족도에 관한 연구

고성진(Seong-Jin Ko),강세식(Se-Sik Kang),김창수(Chang-Soo Kim),최석윤(Seok-Yoon Choi),김정훈(Jung-Hoon Kim) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2011 방사선기술과학 Vol.34 No.4

급변하는 의료환경에 적응할 수 있는 현장실무형 인재양성을 위해 방사선(학)과 학생들을 대상으로 임상실습교육의 만족도를 조사하였다. 조사 대상자는 학제에 따라 3년제와 4년제 학생 302명을 대상으로 설문을 실시하였다. 수집된 자료는 SPSS/PC+ Win 13 버전을 사용하여 분석하였다. 첫째, 일반적 특성 분포와 임상실습 특성은 빈도분석, 둘째, 변인에 따른 임상실습 만족도 차이는 일원분산분석, 셋째, 변인 간 관계는 단순 적률상관관계로 분석하였다. 임상실습교육과 관련하여 실습과목의 도움, 지도자의 전문성, 실습내용, 실습환경, 실습시간, 실습 후 평가, 그리고 실습 전반에 대한 만족도 분석 결과, 실습 전반에 대한 만족도가 가장 높았고, 임상실습 내용, 시간 순이었다. 그리고 임상실습교육 만족도 관련 요인들은 높은 상관관계를 지니는 것으로 분석되었다. Students enrolled in Department of Radiologic Science were surveyed on satisfaction of clinical practice. Purpose of the survey was to cultivate field-oriented talents capable of changing medical environment. Total 302 students in three-year and four-year school system were surveyed withSPSS/PC+ Win 13 version. Firstly, frequency analysis was used for distribution of general characteristics and clinical practice characteristics. Secondly, one-way analysis of variance was used to identify difference in the level of satisfaction based on variables. Thirdly, simple product-moment co-relation was used to analyze relations between variables. Among other variables, which include support to clinical practice class, instructors’ expertise, practice subjects, practice environment, practice time, evaluation after practice and overall practice, students were most satisfied with overall practice, which was followed by practice subjects and time. This indicates high co-relation between factors affecting satisfaction of clinical practice education.

컴퓨터보조진단을 이용한 유방 초음파영상에서의 미세석회화 검출 효율

이진수(JinSoo Lee),고성진(Seong-Jin Ko),강세식(Se-Sik Kang),김정훈(Jung-Hoon Kim),박형후(Hyung-Hu Park),최석윤(Seok-Yoon Choi),김창수(Chang-Soo Kim) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2012 방사선기술과학 Vol.35 No.3

유방영상은 유방 전체의 재현 가능한 영상을 만들며, 만져지지 않는 조기 유방암의 가장 중요한 소견인 미세석회화와 종괴를 발견할 수 있어 유방 질환의 일차적인 선별검사로 이용되고 있다. 유방 병변의 미세석회화는 조기 유방암의 진단에 있어서 중요한 병변으로 보고되고 있지만 유방초음파 검사에서 검출이 어렵다. 본 연구에서는 유방초음파 영상에서 미세석회화 검출을 위해 6가지의 질감분석 파라미터를 이용하였으며, 정상 초음파영상과 미세석회화가 보이는 초음파 영상 간의 병변인식률을 알아보았다. 실험결과로는 유방촬영영상과 유방 초음파영상에서 병변을 구별하는 컴퓨터자동진단 인식률은 70∼98%로 상당히 높은 결과를 나타내었다. ROC 분석에서도 평균대조도와 엔트로피 파라미터의 특이도는 다소 낮게 나타났으나, 나머지 4개 파라미터의 민감도와 특이도는 90% 이상을 나타내어 초음파영상에서 미세석회화 검출의 가능성을 보였다. 향후 6가지 질감분석 알고리즘들 외에 추가적인 파라미터 알고리즘의 연구가 계속 진행되어 컴퓨터자동진단의 실용화기반을 마련한다면 전문의 진단의 예비단계로서 더욱 중요한 의미를 가질 것이며, 유방암의 조기진단에 매우 유용할 것으로 사료된다. Digital Mammography makes it possible to reproduce the entire breast image. And it is used to detect microcalcification and mass which are the most important point of view of nonpalpable early breast cancer, so it has been used as the primary screening test of breast disease. It is reported that microcalcification of breast lesion is important in diagnosis of early breast cancer. In this study, six types of texture features algorithms are used to detect microcalcification on breast US images and the study has analyzed recognition rate of lesion between normal US images and other US images which microcalification is seen. As a result of the experiment, Computer aided diagnosis recognition rate that distinguishes mammography and breast US disease was considerably high 70∼98%. The average contrast and entropy parameters were low in ROC analysis, but sensitivity and specificity of four types parameters were over 90%. Therefore it is possible to detect microcalcification on US images. If not only six types of texture features algorithms but also the research of additional parameter algorithm is being continually proceeded and basis of practical use on CAD is being prepared, it can be a important meaning as pre -reading. Also, it is considered very useful things for early diagnosis of breast cancer.