3차원 무릎 자기공명영상 내에서 영역화와 정합 기법을 반복적으로 이용한 다중 해상도 기반의 뼈 영역화 기법 (Bone Segmentation Method based on Multi-Resolution using Iterative Segmentation and Registration in 3D Magnetic Resonance Image)

서지정보

· 발행기관 : 한국방송∙미디어공학회
· 수록지 정보 : 방송공학회 논문지 / 17권 / 1호 / 74 ~ 81페이지
· 저자명 : 박상현, 이수찬, 윤일동, 이상욱

초록

최근 의료 장비들이 발전하고 진단 및 연구에 다양하게 이용되면서 이로부터 얻은 3차원 의료 영상들을 자동으로 처리해주는 기술의 수요가 늘고 있다. 자동 뼈 영역화는 이러한 기술들 중 하나로써 골다공증이나 뼈 골절, 골격질환 등의 진단의 효율성을 크게 높여줄 것으로 기대되고 있다. 현재까지 자동 뼈 영역화를 위한 연구들이 다양하게 진행되었지만 2차원 영상과는 달리 많은 데이터양과 주변 조직과의 모호한 경계들이 많다는 의료영상의 특성 때문에, 실제 진단에 사용할 수 있을만한 성능을 얻지 못하고 있다. 본 논문에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위해 다중 해상도를 기반으로 하여 수행속도가 빠르고 영역화 성능이 좋은 자동 뼈 영역화 기법을 제안한다. 낮은 해상도 단계에서는 학습된 집합의 뼈 정보들을 바탕으로 최근 제안된 제한된 브랜치 앤 민컷 기법을 이용하여 대략적인 뼈 위치 및 비슷한 템플릿을 검출하고, 이후 해상도를 높여가면서 정합 과정과 영역화 과정을 반복적으로 수행한다. 제안하는 기법의 성능을 확인하기 위해 무릎 자기공명영상(magnetic resonance image)내에서 대퇴골(femur)과 경골(tibia)을 영역화 하는 실험을 진행하였으며, 100개의 학습 데이터들을 바탕으로 50개 영상에서 뼈들을 영역화 하였다. 제안하는 기법은 정확성 및 수행속도 측면에서 제한된 브랜치 앤 민컷에 비해 향상된 결과를 나타냈다.

영어초록

Recently, medical equipments are developed and used for diagnosis or studies. In addition, demand of techniques which automatically deal with three dimensional medical images obtained from the medical equipments is growing. One of the techniques is automatic bone segmentation which is expected to enhance the diagnosis efficiency of osteoporosis, fracture, and other bone diseases. Although various researches have been proposed to solve it, they are unable to be used in practice since a size of the medical data is large and there are many low contrast boundaries with other tissues. In this paper, we present a fast and accurate automatic framework for bone segmentation based on multi-resolutions. On a low resolution step, a position of the bone is roughly detected using constrained branch and mincut which find the optimal template from the training set. Then, the segmentation and the registration are iteratively conducted on the multiple resolutions. To evaluate the performance of the proposed method, we make an experiment with femur and tibia from 50 test knee magnetic resonance images using 100 training set. The proposed method outperformed the constrained branch and mincut in aspect of segmentation accuracy and implementation time.

참고자료

· 없음