영상 처리와 정합을 이용항 망막 혈관 평가 연구

Abstract

안저 사진은 환자의 망막 상태나 심혈관의 변화를 확인 할 수 있는 도구로서 영상 처리를 통한 평가가 많이 연구되고 있다. 또한, 비침습적이고 반복 획득이 가능하며 CT(Computerized Axial Tomographic Scan)나 MRI(Magnetic Resonance Imaging)같은 혈관 촬영법에 비해 경제적이라는 장점이 부곽되면서 활용가치가 증가하고 있다. 안저 사진에서 확인할 수 있는 혈관 직경 변화와 동맥과 정맥의 직경 비율이 혈관 질환의 진행 상태를 보여준다는 연구 결과들이 좋은 예이다. 혈관 직경의 변화와 동맥과 정맥의 직경 비율로 혈관 질환의 가능성을 판단하려면 정확하고 객관적인 직경 측정 방법이 필요하다. 즉, 사람이 직접 재지 않는 자동 측정 방법이 필요하다. 영상 처리를 통한 자동, 반자동 측정 방법이 보고되고 있는데, 자동 측정 방법은 연산 소요시간 지나치게 길고 측정율이 다소 떨어지는 반면 반자동 측정 방법은 좀 더 정확한 측정 결과를 보이지만 사용자의 개입이 필요하여 재현성과 객관성이 떨어진다. 본 연구에서는 빠른 연산 속도로 시신경유두와 관심 영역에서 혈관들을 검출하기 위해 안저 사진의 화소값과 사진에서 보여지는 동맥, 정맥과 시신경유두의 특성을 이용하였다. 하지만 안저 사진은 특성상 수정체를 통과한 촬영용 조명이 사진 중앙에 집중되고 가장자리로 갈수록 어두워지는 현상을 보인다. 광량 보정이 되지 않은 사진은 사진 중앙부는 밝은 반면 가장자리는 어둡기 때문에 같은 혈관이라도 화소 정보가 다르다. 그렇기 때문에 원본 사진의 화소값으로 동맥과 정맥을 정확히 구분하긴 힘들다. 시신경유두의 특성은 RGB 색 공간의 적색 채널에서 나타나고 혈관들의 특성은 녹색 채널에서 제일 강하게 드러난다. 적색 채널에서 검출된 시신경유두의 반지름으로 관심 영역을 지정하였는데, 시신경유두를 중심으로 2배, 3배 반지름의 동심원 사이를 잡았다. 관심 영역 안의 혈관들은 대조가 가장 크게 나타나는 녹색 채널의 화소 정보를 사용하였다. 안저 사진에 일정하게 분포되지 않은 광량을 사전에 보정 하였고, 보정된 사진에서 혈관들을 검출하여 동맥과 정맥으로 구분하여 직경을 측정하고 동/정맥의 비율(Arteriole Venule Ratio)을 계산하였다. 동맥과 정맥은 곡면에 의한 왜곡을 최소화 하기 위해 가장 가까이 붙어있으며 방향이 비슷한 쌍을 찾아 계산하였다. 본 논문의 방법을 통해 광량 보정된 안저 사진을 확인하고 자동화된 방법으로 혈관을 검출하여 직경을 측정할 수 있었다. 검출된 혈관들을 확인하고 가까이 붙어있는 동맥과 정맥의 직경의 비율로 피험자의 혈관 상태를 확인해 볼 수 있었다.