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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최영
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 중앙대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
이 논문의 연구 히스토리 (7)
2016
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현대 사회가 빠르게 산업화되면서 동맥경화로 인한 혈관 질환은 증가되고 있다. 이러한 순환기 질환의 예방 및 조기 발견을 위한 정성적인 진단 방법을 개선하기 위하여 최근에는 CFD(computed fluid dynamics)와 FSI(fluid-structure interaction) 기법 등 공학적 계산을 활용한 병변 부위 진단의 정량화를 위한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 컴퓨터와 해석 기법의 발달로 인하여 혈관 내벽 모델을 강체로 가정하는 CFD 해석 기법에서 혈관 벽의 움직임까지 고려한 FSI 해석 기법으로 변화되고 있다.
이러한 FSI 해석을 위해서는 내?외벽을 포함하는 3차원 혈관 모델이 필요하지만 의료 이미지들의 특성으로 인하여 한 가지의 의료용 이미지만으로는 내?외벽을 포함하는 3차원 혈관 모델을 생성하기 어려움이 따른다. 따라서 본 논문에는 실제 환자의 여러 가지 종류의 의료용 이미지들을 이용하여 보다 정확한 혈관의 해석 결과를 위한 정밀한 3차원 혈관 모델을 생성하는 두 가지 방법을 제안하였다.
IVUS 이미지들의 위치와 방향을 계산하기 위하여 CT 이미지를 활용한 첫 번째 방법은 촬영과 사용이 어려운 양방향 X-ray 앤지오그램 이미지를 이용하지 않고 IVUS 이미지들의 위치와 방향을 손쉽게 계산할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 하지만 IVUS 이미지들의 촬영 경로와 CT 이미지들의 중심선이 다를 수가 있고 이로 인하여 IVUS 이미지들의 위치와 방향에서 오차가 발생할 수 있다는 단점을 가지고 있다.
CT, IVUS, 양방향 X-ray 앤지오그램 이미지들을 이용하여 혈관 모델을 생성하는 두 번째 방법은 IVUS 이미지 촬영 시 혈관 내에 삽입되는 카테터로 인한 변형이 제거된 상태의 혈관 모델을 생성할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 환자 시술 시, 촬영하기 까다로운 양방향 X-ray 이미지를 필요로 한다는 단점을 가지고 있다.
이와 같이 본 논문에서 제안하는 두 가지의 혈관 모델 생성 방법은 실제 혈관의 두께와 곡률을 동시에 반영한다는 장점을 가지고 있다. 이는 CT 이미지만을 이용한 연구와 양방향 X-ray 앤지오그램과 IVUS 이미지를 이용한 연구들을 통하여 생성된 모델에서는 반영할 수 없는 것들이다. 이러한 혈관 모델의 특성은 해석 시 정확한 결과를 도출하는 데에 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.
이러한 FSI 해석을 위해서는 내?외벽을 포함하는 3차원 혈관 모델이 필요하지만 의료 이미지들의 특성으로 인하여 한 가지의 의료용 이미지만으로는 내?외벽을 포함하는 3차원 혈관 모델을 생성하기 어려움이 따른다. 따라서 본 논문에는 실제 환자의 여러 가지 종류의 의료용 이미지들을 이용하여 보다 정확한 혈관의 해석 결과를 위한 정밀한 3차원 혈관 모델을 생성하는 두 가지 방법을 제안하였다.
IVUS 이미지들의 위치와 방향을 계산하기 위하여 CT 이미지를 활용한 첫 번째 방법은 촬영과 사용이 어려운 양방향 X-ray 앤지오그램 이미지를 이용하지 않고 IVUS 이미지들의 위치와 방향을 손쉽게 계산할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 하지만 IVUS 이미지들의 촬영 경로와 CT 이미지들의 중심선이 다를 수가 있고 이로 인하여 IVUS 이미지들의 위치와 방향에서 오차가 발생할 수 있다는 단점을 가지고 있다.
CT, IVUS, 양방향 X-ray 앤지오그램 이미지들을 이용하여 혈관 모델을 생성하는 두 번째 방법은 IVUS 이미지 촬영 시 혈관 내에 삽입되는 카테터로 인한 변형이 제거된 상태의 혈관 모델을 생성할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 환자 시술 시, 촬영하기 까다로운 양방향 X-ray 이미지를 필요로 한다는 단점을 가지고 있다.
이와 같이 본 논문에서 제안하는 두 가지의 혈관 모델 생성 방법은 실제 혈관의 두께와 곡률을 동시에 반영한다는 장점을 가지고 있다. 이는 CT 이미지만을 이용한 연구와 양방향 X-ray 앤지오그램과 IVUS 이미지를 이용한 연구들을 통하여 생성된 모델에서는 반영할 수 없는 것들이다. 이러한 혈관 모델의 특성은 해석 시 정확한 결과를 도출하는 데에 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.
목차
목 차 iList of Figures vList of Tables x1. 서론 11.1 연구 배경 11.2 연구 목적 31.3 연구 개요 51.3.1. CT와 IVUS 이미지를 이용한 혈관 모델링 방법 61.3.2. CT, IVUS, 양방향 X-ray 앤지오그램 이미지를 이용한 혈관 모델링 방법 72. 의료용 이미지의 특성 및 관련 연구 112.1 의료용 이미지 112.1.1. CT 이미지 112.1.2. IVUS 이미지 142.1.3. X-ray 앤지오그램 이미지 162.2 관련 연구 182.2.1. CT 이미지 기반의 혈관 모델링 182.2.2. IVUS 이미지 기반의 혈관 모델링 202.2.3. 혈관 모델의 곡률의 변화에 따른 FSI 해석 결과 분석 223. CT와 IVUS 이미지를 이용한 3차원 혈관 모델링 303.1 혈관 모델의 기준점 결정 343.2 IVUS 이미지를 통한 혈관 내외벽 단면 추출 363.3 CT 이미지를 이용한 3차원 내벽 모델 생성 383.4 삼차원 내벽 모델의 단면 추출 403.4.1. 삼차원 내벽 모델의 중심선 계산 413.4.2. 내벽 단면 추출 453.5 정합을 통한 IVUS 이미지의 위치와 방향 계산 483.5.1 Iterative closest point 알고리즘 483.5.2 다차원 최적화 알고리즘 이용한 정합 543.5.3 단면들간의 정합 563.5 내외벽을 포함하는 3차원 혈관 모델 생성 594. CT, IVUS, biplane X-ray angiogram 이미지들을 이용한 3차원 혈관 모델 생성 654.1 카테터의 삽입으로 인해 변형된 상태의 3차원 내벽 모델 생성 704.1.1. 변형된 상태의 혈관 내외벽 단면 추출 714.1.2. 삼차원 카테터 경로 복원 734.1.3. IVUS 이미지들의 위치와 방향 계산 764.2 카테터에 의한 변형이 없는 상태의 3차원 내벽 모델 생성 794.3 카테터로 인한 변형이 없는 상태의 3차원 내외벽 모델 계산 804.3.1. 중심선 계산 및 단면 추출 814.3.2. 삼차원 혈관 모델간의 대응관계 정의 및 단면 추출 824.3.3. 서로 다른 상태의 3차원 혈관 모델 정합 834.4 분기점을 포함하는 카테터에 의한 변형이 없는 상태의3차원 혈관 모델링 874.4.1. 분기를 포함하는 카테터에 의한 변형이 없는 상태의 3차원 내벽 모델 생성 및 단면 추출 894.4.2. 분기점을 포함하는 카테터로 인해 변형된 상태의 3차원 내외벽 모델 생성 및 단면 추출 934.4.3 정합을 통한 분기점을 포함하는 카테터로 인한 변형이 없는 상태의 3차원 내외벽 모델 생성 965. 결론 1035.1 내외벽을 포함하는 혈관 모델 생성 방법 1035.2 한계점과 향후 연구 106참고 문헌 108국 문 초 록 121Abstract 123감사의 글 125
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