관형태에 가중치를 둔 다중위상 영상의 정합 기법

Abstract

병변이 정확하게 파악되지 않을 때 조직이나 혈관 등을 잘 보이게 하기 위해 조영제를 넣어 다중위상 영상(Multi-phase)들을 생성하고, 그 영상들의 차이를 바탕으로 진단을 수행하는 경우가 많다. 영상들의 차이를 구하기 위해서는 먼저 영상들의 정합이 필요한데, 특히 조영제가 지나간 부분이 혈관인지 종양인지 구분하는 작업을 위해 혈관에서의 정확한 정합이 필요하다. 두 영상을 정합하지 않고 차이 값을 구할 경우 다소 알아보기 힘든 결과를 나타내지만 제안된 기법을 이용하여 정합한 후 차이 값을 구한 경우 병변의 위치를 뚜렷하게 보여주는 효과를 줄 수 있다. 의료영상에서 간이나 폐, 혈관과 같은 3차원 물체들은 비선형(non-rigid)변화가 가능하기 때문에 정밀한 정합이 어렵다. 이러한 비선형 변화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 혈관 그 외의 부분을 모두 같은 가중치(weight)로 정합했기 때문에 전체적인 정합 성능이 우수할 지라도, 혈관에서의 높은 정합 성능을 기대하기는 어렵다. 본 논문에서는 정합 전처리 과정에서 헤시안 행렬(Hessian Matrix)의 고유치(eigen value)를 활용하는 혈관 강화 필터를 통해 측정된 해당 복셀(voxel)의 혈관 가능성을 통해 혈관에 높은 정합 가중치를 주는 방식을 이용하여 혈관에서의 정합성능을 향상시켜주는 기법을 제안한다. 높은 정밀도를 위해 특징점 기반(feature-based registration)이 아닌 영상 기반 정합기법(intensity-based registration)을 따른다. 제안하는 기법의 성능을 측정하기 위해 환자에게 조영제를 투입한 후 50초가 지난 뒤의 영상과 20분이 지난 후의 3차원 간 MRI 영상을 정합하는 실험을 진행하였다. 실험 결과는 제안하는 기법이 혈관의 정합 정확도를 높여주고 있음을 보여준다.

Image registration is an important issue for exact localization of vessel and tunor. Multi-phase registration will be helpful for them, if deformation on vessel has good performance. Compared with the initial difference before deformation, the difference after exact registration provides enhanced visibility for lesion. In medical image analysis, exact registration is not easy problem due to 3D organs such as liver, lung and vessel can move non-rigidly. This paper presents a 3D Medical Image Registration with Vesselness. This work propose a method for vessel registration on 3D MRI image, using Hessian-based vessel enhancement. To improve registration accuracy especially on vessel, this work requires preprocessing for evaluating Vesselness using eigenvalue of the Hessian matrix of image intensity. The evaluated vesselness will be weighting factor for datacost. This work design an image-based registration algorithm for improving accuracy. For evaluationg the performance of this work, we use multi-phase 3D MRI registration of liver between portal venous and equibrium state. Experiments shows the improved accuracy of deformation, especially on vessel.