Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP (대한전자공학회논문지SP)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Automatic Skin Basal Cell Carcinoma Detection Using Protophorphyrin IX((PpIX) Fluorescence Image

PpIX 형광영상을 이용한 피부 기저세포암 자동검출

  • Yu, Hong-Yeon (Department of Electronics and Information Engineering, Chonnam National University) ;
  • Jun, Do-Young (Department of Electronics and Information Engineering, Chonnam National University) ;
  • Kim, Min-Sung (Department of Electronics and Information Engineering, Chonnam National University) ;
  • Hong, Sung-Hoon (School of Electronics and Computer Engineering, Chonnam National University)
  • 유홍연 (전남대학교 전자정보통신공학과) ;
  • 전도영 (전남대학교 전자정보통신공학과) ;
  • 김민성 (전남대학교 전자정보통신공학과) ;
  • 홍성훈 (전남대학교 전자컴퓨터공학부)
  • Published : 2008.01.25
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Abstract

In this paper, we propose an auto-detection algorithm of basal cell carcinoma(BCC) from the protophorphyrin IX(PpIX) fluorescence image induced by appling the methyl 5-aminolaevulinate(MAL) ointment-induced protophorphyrin IX(PpIX) to the skin tumour area and then shining the wood lamp on the area. The proposed algorithm first generates 3 mask areas-tumor area, suspected tumor area and tumor free area and then applies local watershed algorithm to the turner and the suspected tumor areas to make small watershed regions that include similar luminance value pixels. Next, small watershed regions are merged by hierarchical queue based fast region merging that uses the difference between the average luminance values of adjacent watershed regions as a region merging criterion and finally BCC regions are detected. 50 tissue samples are acquired from the tumour regions of 10 patients with BCC that are extracted by using the proposed algorithm and are performed pathological examination by expert dermatologist. Experiment result shows the rate of tumor detection from BCC lesion using presurgical in vivo of MAL-indeuced PpIX fluorescence has high sensitivity 94.1% and relatively high specificity 82.6%.

본 논문은 PpIX 유도물질인 포르피린 혼합제 methyl 5-aminolaevulinate(MAL)를 환자의 피부 종양부위에 도포하고, 우드램프를 이용하여 획득한 PpIX 형광영상으로부터 기저세포암을 검출하는 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 형광영상의 밝기값 특징을 분석하여 육안으로 확인이 가한 암이 존재하는 영역, 암이 존재할 수 있는 의심영역 및 암이 없는 정상영역으로 구분한다. 그리고 암이 존재하는 영역을 포함한 의심영역에 대해 국부적 워터쉐드 알고리즘을 적용하여 인접화소와 유사한 값을 가지는 소규모의 영역으로 분할한다. 그리고 국부적 워터쉐드 알고리즘으로 분할된 소규모 영역들의 평균 밝기값 차이를 병합기준 척도로 사용하는 계층적 큐 기반의 고속 영역병합을 수행하여 정확한 기저세포암을 추출한다. 10명의 기저세포암 환자에게 제안 알고리즘을 적용하여 검출한 암영역에 대해 50개의 조직 샘플을 획득하고, 피부과 전문의가 병리학적 검사를 수행했다. 실험결과 제안된 알고리즘은 94.1%의 민감도와 82.6%의 정확도로 신뢰성 있는 추출결과를 제공한다.

Keywords

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