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4D CT의 각 위상영상에서 폐 분할 후, 최대흡기 및 최대호기 위상영상 간 폐 경계 정보를 이용하여, 어파인 정합을 수행하고, 호흡량에 따라 어파인 변환벡터를 산출하는 변환벡터 예측부 및상기 변환벡터 예측부에서 산출된 어파인 변환벡터와 위상영상 간 비강체 정합으로 산출된 변형벡터로 폐종양의 위치를 자동 추적하는 폐종양 위치 추적부를 포함하는 것을 특징으로 하는 4차원 컴퓨터 단층촬영 영상의 폐종양 위치 추적 시스템
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제1항에 있어서,상기 변환벡터 예측부는,각 위상영상에서 밝기값 정보를 기반으로 폐영역을 분할하는 폐영역 분할부 및각 위상영상 중에 호흡량이 가장 큰 최대흡기와 호흡량이 가장 적은 최대호기의 분할된 폐영역의 경계정보를 이용하여 어파인 정합을 수행하는 어파인 정합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 4차원 컴퓨터 단층촬영 영상의 폐종양 위치 추적 시스템
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제2항에 있어서,상기 폐영역 분할부는, 폐 영역 분할을 위한 밝기값 임계치를 설정하는 임계값 설정부;상기 임계값으로 2차원 영역성장법의 역 연산을 수행하여, 배경, 흉부, 기관지, 폐영역으로 순차적 분할을 수행하는 순차 분할부 및3차원 분기 기반 영역성장법으로 기관과 좌우 기관지를 제거하여, 폐 영역 만을 분할하는 기관/기관지 제거부를 포함하는 것을 특징으로 하는 4차원 컴퓨터 단층촬영 영상의 폐종양 위치 추적 시스템
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제2항에 있어서,상기 어파인 정합부는,최대흡기 및 최대호기 위상영상에서 분할된 폐영역의 경계 일지점에서 이웃하는 점을 추적하여, 폐영역의 경계정보를 추출하는 경계정보 추출부;추출된 상기 경계정보에 거리값을 설정하여, 거리맵을 형성하는 거리맵형성부 및최대흡기 위상영상의 경계에 해당하는 거리맵의 값이 최소가 되는 초기 어파인 변환벡터(AT)를 산출하고, 상기 초기 어파인 변환벡터를 이용하여, 각 위상영상의 호흡량에 따른 어파인 변환벡터(ATe)를 산출하는 변환벡터 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 4차원 컴퓨터 단층촬영 영상의 폐종양 위치 추적 시스템
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제4항에 있어서,초기 어파인 변환벡터는,x, y, z 방향의 크기, 이동, 회전, 전단의 변환 정보를 가지고 있는 변화벡터로써 12개의 파라미터(Sx, Sy, Sz, Tx, Ty, Tz, Rx, Ry, Rz, Shx, Shy, Shz)로 구되며, 상기 초기 어파인 변환벡터를 이용하여, 각 위상영상의 호흡량에 따라 어파인 변환벡터 ATe(Sx’, Sy’, Sz’, Tx’, Ty’, Tz’, Rx’, Ry’, Rz’, Shx’, Shy’, Shz’)를 산출하며, 상기 어파인 변환벡터는 [수학식 1]로 산출되는 것을 특징으로 하며, Sx’, Sy’, Sz’는 예측하고자 하는 x, y, z 방향의 크기변환, Tx’, Ty’, Tz’는 이동변환, Rx’, Ry’, Rz’는 회전변환, Shx’, Shy’, Shz’는 전단 변환이며, N은 폐 호흡량에 따라 어파인 변환벡터를 예측하기 위한 값이며, endInsRes는 최대흡기의 호흡량, preRes는 정합하고자 하는 위상에서의 호흡량, postRes는 정합의 기준이 되는 위상에서의 호흡량인 것을 특징으로 하는 4차원 컴퓨터 단층촬영 영상의 폐종양 위치 추적 시스템
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제1항에 있어서,상기 폐종양 위치 추적부는,최대흡기 위상영상을 중심으로 최대 호기 위상영상까지 양방향으로 이웃하는 위상영상 간 비강체 정합을 수행하는 비강체 정합부;상기 비강체 정합으로 산출된 폐 영역에서 각 픽셀의 변형벡터를 산출하는 변형벡터 산출부 및 상기 변형벡터 및 상기 변환벡터 예측부에서 산출된 변환벡터로 호흡주기의 전체 위상 영상에서 종양의 위치를 추적하는 종양 위치 추적부를 포함하는 것을 특징으로 하는 4차원 컴퓨터 단층촬영 영상의 폐종양 위치 추적 시스템
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제6항에 있어서,상기 변형벡터는 [수학식 2]로 산출되며, 상기 [수학식 2]에서 Vt(x)와 Vs(ATe(x))는 각각 정합의 기준이 되는 영상의 폐 영역과 예측된 변환벡터 적용 후 비강체 정합이 될 영상의 폐 영역에서 픽셀 x의 밝기값이며, ∇Vt와 ∇Vs는 기준이 되는 영상과 정합이 될 영상에서의 기울기, ??ㅇ??는 기울기의 크기이며, u(x)의 첫 번째 식은 두 영상 간 밝기값 차이를 통해 변형벡터의 크기이며, 두 번째 식은 두 영상의 기울기 정보 기반의 변형벡터의 방향이며, α와 β는 가중치를 주기 위한 상수인 것을 특징으로 하는 4차원 컴퓨터 단층촬영 영상의 폐종양 위치 추적 시스템
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제6항에 있어서,상기 비강체 정합부는 이전과 현재 시점에서 산출된 비용함수의 수치가 설정된 임계값 이하가 될 때까지 반복적으로 비강체 정합을 수행하고, 상기 비용함수는 [수학식 3]으로 산출되며, 상기 [수학식 3]에서 Г는 분할된 폐 영역, Vt(x)와 Vs(x)는 기준이 되는 영상과 정합이 될 영상에서 픽셀 x의 밝기값인 것을 특징으로 하는 4차원 컴퓨터 단층촬영 영상의 폐종양 위치 추적 시스템
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제6항에 있어서,상기 종양 위치 추적부는,최대 호기 위상영상에서 종양부위를 T1로 분할하고, 호흡주기에 따라 T2 내지 T9의 종양 위치를 [수학식 4]로 산출하며, 상기 [수학식 4]에서 ATe는 어파인 변환벡터이고, d는 비강체 정합을 통해 계산된 변형벡터이고, ATe-1와 d-1는 각각 역 변환벡터와 역 변형벡터이며, T는 종양의 위치이며, i는 호흡주기의 각 위상으로써 호흡주기에서 최대흡기를 중심으로 왼쪽은 호기 상태, 오른쪽은 흡기 상태이며, N은 최대흡기에서 호기까지 획득된 위상영상의 수인 것을 특징으로 하는 4차원 컴퓨터 단층촬영 영상의 폐종양 위치 추적 시스템
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(a) 변환벡터 예측부를 이용하여, 4D CT의 각 위상영상에서 폐 분할 후, 최대흡기 및 최대호기 위상영상 간 폐 경계 정보를 이용하여, 어파인 정합을 수행하고, 호흡량에 따라 어파인 변환벡터를 산출하는 단계 및 (b) 폐종양 위치 추적부를 이용하여, 상기 (a) 단계에서 산출된 어파인 변환벡터와 위상영상 간 비강체 정합으로 산출된 변형벡터로 폐종양의 위치를 자동 추적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 4차원 컴퓨터 단층촬영 영상의 폐종양 위치 추적 시스템
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제10항에 있어서, 상기 (a) 단계는,(a-1) 폐영역 분할부를 이용하여, 각 위상영상에서 밝기값 정보를 기반으로 폐영역을 분할하는 단계 및(a-2) 어파인 정합부를 이용하여, 각 위상영상 중에 호흡량이 가장 큰 최대흡기와 호흡량이 가장 적은 최대호기의 분할된 폐영역의 경계정보를 이용하여 어파인 정합을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 4차원 컴퓨터 단층촬영 영상의 폐종양 위치 추적 시스템
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제11항에 있어서,상기 (a-1) 단계는,(a-1-1) 임계값 설정부(111)로 폐 영역 분할을 위한 밝기값의 임계값을 설정하는 단계;(a-1-2) 순차 분할부(112)로 2차원 영역성장법의 역 연산을 수행하여, 배경에서 흉부를 분할하고, 흉부에서 기관지를 분할하고, 기관지에서 폐 영역을 분할하는 단계 및(a-1-3) 기관/기관지 제거부(113)를 이용하여, 기관과 좌우 기관지를 분할하고 제거하여, 폐 영역만을 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 4차원 컴퓨터 단층촬영 영상의 폐종양 위치 추적 시스템
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제11항에 있어서,상기 (a-2) 단계는,(a-2-1) 경계정보 추출부를 이용하여, 최대흡기 및 최대호기 위상영상에서 분할된 폐영역의 경계 일지점에서 이웃하는 점을 추적하여, 폐영역의 경계정보를 추출하는 하는 단계;(a-2-2) 거리맵 형성부를 이용하여, 추출된 상기 경계정보에 거리값을 설정하여, 거리맵을 형성하는 단계;(a-2-3) 변환벡터 산출부를 이용하여, 최대흡기 위상영상의 경계에 해당하는 거리맵의 값이 최소가 되는 초기 어파인 변환벡터(AT)를 산출하는 단계 및(a-2-4) 상기 초기 어파인 변환벡터로 각 위상영상의 호흡량에 따른 어파인 변환벡터를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 4차원 컴퓨터 단층촬영 영상의 폐종양 위치 추적 시스템
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제10항에 있어서,상기 (b) 단계는,(b-1) 비강체 정합부를 이용하여, 최대흡기 위상영상을 중심으로 최대 호기 위상영상을 비강체 정합을 수행하는 단계;(b-2) 변형벡터 산출부를 이용하여, 상기 비강체 정합으로 산출된 폐 영역에서 각 픽셀의 변형벡터를 산출하는 단계 및 (b-3) 종양 위치 추적부를 이용하여, 상기 변형벡터 및 상기 변환벡터 예측부에서 산출된 변환벡터로 호흡주기의 전체 위상 영상에서 종양의 위치를 추적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 4차원 컴퓨터 단층촬영 영상의 폐종양 위치 추적 시스템
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