가상 대장 내시경 시스템을 위한 고속 경로 생성 알고리즘

Abstract

삼차원 CT 영상을 이용하여 대장 내부의 병변을 관찰하고 진단하기 위한 비침습적 검사 방법인 가상 대장 내시경을 위하여 가상 카메라의 관찰점과 관찰 방향을 제공하기 위한 적절한 경로가 필요하다． 특히， 인간의 대장은 매우 길고 복잡하므로 사용자가 직접 경로를 생성하려면 많은 시간이 걸리고 정확한 결과를 기대하기 어렵다． 또한 경로를 자동으로 섕성하는 기존의 방법들은 계산량이 많아 약 수 분에서 수 십분 이상의 수행 시간이 걸리고，사람의 대장이 가지는 대표적인 구조인 두께가 급격히 변하거나 곡률이 큰 영역에서 적절한 중앙선을 얻기 어려우며， 끊김이 있는 부적절한 경로를 생성하고， 평활화된 경로가 대상쳬의 표면과 충돌할 가능성을 배제할 수 없다． 이 논문에서는 계산량이 적은 거리 지도 및 제안된 순서 지도를 이용하여 끊김이 없고 적절한 중앙선을 얻는 고속의 알고리즘을 제안한다． 순서 지 도는 대상쳬 내부의 각 복셀에서의 가능한 경로의 방향을 나타내며 거리 지도는 대상체 내부의 각 복셀과 가장 가까운 배경 복셀까지의 거리를 나 타낸다． 제안한 방법에서는 두 지도들을 이용하여 끝점에서 출발하여 시작점을 향하는 동시에 더욱 넓은 영역으로 진행하는 경로를 얻으므로， 대상 체의 두께와 곡률의 크기에 관계 없이 적절한 중앙선을 얻을 수 있다． 이와 함께 , 경로의 충돌 가능성을 완전히 제거 할 수 있는 간단한 평활화 방법을 제안한다． 알고리즘의 적절성을 검증하기 위해 사람의 대장의 특징을 가친 팬텀 （phantom) 데이터를 이용하여 실험하였다． 사람의 대장 CT 데이터 를 이용하여 8OOMHz PC에서 l분 이내에 적절한 경로를 얻었으며 이를 따라 이동하는 가상의 카메라로부터 만족할만한 가상 대장 내시경 영 상을 얻을 수 있음을 보였다．