• 전기전자학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.557-570
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• 2019

In this study, a novel hierarchical approach is investigated to extract coronary vessel from X-ray angiogram. First, we propose to combine Decimation-free Directional Filter Bank (DDFB) and Homographic Filtering (HF) in order to enhance X-ray coronary angiographic image for segmentation purposes. Because the blood vessel ensures that blood flows in only one direction on vessel branch, the DDFB filter is suitable to be used to enhance the vessels at different orientations and radius. In the combination with HF filter, our method can simultaneously normalize the brightness across the image and increases contrast. Next, a coarse-to-fine strategy for iterative segmentation based on Otsu algorithm is applied to extract the main coronary vessels in different sizes. Furthermore, we also propose a new approach to segment very small vessels. Specifically, based on information of the main extracted vessels, we introduce a new method to extract junctions on the vascular tree and level of nodes on the tree. Then, the window based segmentation is applied to locate and extract the small vessels. Experimental results on our coronary X-ray angiography dataset demonstrate that the proposed approach can outperform standard method and attain the accuracy of 71.34%.

• 정보과학회 논문지
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• 제43권4호
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• pp.419-429
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• 2016

최근 관상동맥 영역화 결과로부터 삼차원 표면 모델을 생성함으로써 혈관 구조적 정보의 렌더링 효율성의 증대뿐만 아니라 전산유체역학를 이용한 혈류 역학 시뮬레이션을 통해 혈류분획예비력과 같은 생리적 정보들을 획득하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 혈관 영역화 과정에서 획득한 혈관 구조 정보를 입력 데이터로 사용하여 관상동맥의 삼차원 삼각 표면 메쉬 모델을 생성하는 방법을 제안한다. 관상동맥 영역화 결과로부터 삼각형 표면 메쉬 모델을 만드는 방법으로는 Marching cube 알고리즘에 기반한 방법들이 있지만 이산적인 영상 공간에서 수행되는 알고리즘으로 가늘고 다양한 굴곡을 갖는 혈관 경계를 표현하기 힘들다. 제안된 방법은 관상동맥 영역화 과정에서 추정한 혈관 중심좌표와 법선 벡터 그리고 직경 정보를 이용하여 기존 방법들보다 정교하게 단일 혈관 가닥들에 대한 삼각 표면 메쉬들을 생성하고 분기가 일어나 중첩되는 메쉬들은 메쉬 병합 기법을 사용하여 처리함으로써 통합된 관상동맥 메쉬를 생성한다.

• Korean Circulation Journal
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• 제54권1호
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• pp.30-39
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• 2024

Background and Objectives: Intravascular ultrasound (IVUS) evaluation of coronary artery morphology is based on the lumen and vessel segmentation. This study aimed to develop an automatic segmentation algorithm and validate the performances for measuring quantitative IVUS parameters. Methods: A total of 1,063 patients were randomly assigned, with a ratio of 4:1 to the training and test sets. The independent data set of 111 IVUS pullbacks was obtained to assess the vessel-level performance. The lumen and external elastic membrane (EEM) boundaries were labeled manually in every IVUS frame with a 0.2-mm interval. The Efficient-UNet was utilized for the automatic segmentation of IVUS images. Results: At the frame-level, Efficient-UNet showed a high dice similarity coefficient (DSC, 0.93±0.05) and Jaccard index (JI, 0.87±0.08) for lumen segmentation, and demonstrated a high DSC (0.97±0.03) and JI (0.94±0.04) for EEM segmentation. At the vessel-level, there were close correlations between model-derived vs. experts-measured IVUS parameters; minimal lumen image area (r=0.92), EEM area (r=0.88), lumen volume (r=0.99) and plaque volume (r=0.95). The agreement between model-derived vs. expert-measured minimal lumen area was similarly excellent compared to the experts' agreement. The model-based lumen and EEM segmentation for a 20-mm lesion segment required 13.2 seconds, whereas manual segmentation with a 0.2-mm interval by an expert took 187.5 minutes on average. Conclusions: The deep learning models can accurately and quickly delineate vascular geometry. The artificial intelligence-based methodology may support clinicians' decision-making by real-time application in the catheterization laboratory.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제23권12호
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• pp.1514-1519
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• 2019

혈관내 초음파(IVUS)는 인간 관상 동맥의 혈관 벽 구조를 관찰하고 평가하는데 적용되는 영상이다. IVUS는 정기적으로 관상 동맥에서 죽상 동맥 경화 병변을 찾는 데 적용된다. 혈관 구조의 자동 분할은 관상 동맥 장애를 감지하는데 중요하다. 따라서 본 논문에서는 혈관 내 영상에서 퍼지 이진화 기법을 적용하여 효과적으로 내막/외막 영역을 추출하는 방법을 제안한다. 제안된 방법에서는 혈관을 탐색하기 위해 기본적으로 퍼지 이진화 기법을 적용하지만 픽셀 강도의 상이한 균질성을 갖는 경우에는 평균 이진화 기법을 적용한다. 우리는 퍼지 이진화 결과와 평균 이진화 결과를 IVUS 이미지와 차별화하여 혈관벽의 내부/ 외부를 감지하기에 효과적인 자동 분할 방법을 구현하였다. 제안된 방법의 구현 결과로부터 Intima-Media Thickness (IMT) 또는 대상 영역의 부피와 같은 중요한 통계를 쉽게 계산할 수 있도록 하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.196-204
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• 2016

세계보건기구협회에의 통계에 따르면 심장 혈관 질환의 발병률이 가장 높은 것으로 알려져 있다. CTA영상을 사용하여 관상동맥 및 대동맥 질환을 치료 및 검사할 수 있다. 혈관을 3차원으로 복원하는 과정이 의사의 숙련도에 따라 결과가 상이하며 복원 시간이 길다는 단점이 있으며 이를 극복하고자 자동으로 정확한 혈관을 추출하는 연구들이 진행되어 왔다. 본 논문에서는 자동 및 반자동 분할 기법인 Region Competition, Geodesic Active Contour(GAC), Multi-atlas based segmentation, Active Shape Model(ASM) 알고리즘을 CTA영상에 적용하여 대동맥 기부를 추출하였으며 하우스도르프 거리, 볼륨, 영상처리속도, 사용자 관여 여부, 그리고 관상동맥 심문 검출률을 비교 및 분석하였다. 추출된 3차원 대동맥 모델 중 가장 높은 정확도를 나타낸 알고리즘은 GAC인 반면 사용자 관여가 가장 높았기 때문에 실제 시술에 적용하기 위해서는 자동 분할 알고리즘 개선이 필요하다

• ETRI Journal
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• 제39권5호
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• pp.662-671
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• 2017

Coronary artery disease (CAD) is a major cause of death in the world. As a non-invasive imaging modality, computed tomography angiography (CTA) is now usually used in clinical practice for CAD diagnosis. Precise quantification of coronary stenosis is of great interest for diagnosis and treatment planning. In this paper, a novel cluster method based on a Modified Student's t-Mixture Model is applied to separate the region of vessel lumen from other tissues. Then, the area of the vessel lumen in each slice is computed and the estimated value of it is fitted with a curve. Finally, the location and the level of the most stenoses are captured by comparing the calculated and fitted areas of the vessel. The proposed method has been applied to 17 clinical CTA datasets and the results have been compared with reference standard degrees of stenosis defined by an expert. The results of the experiment indicate that the proposed method can accurately quantify the stenosis of the coronary artery in CTA.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.414-416
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• 2012

본 논문에서는 X-선 혈관 조영 영상 내 심혈관의 추출 방법을 제안한다. 본 방법은 불균일 조명 보정 필터를 사용함으로써 X-선 영상 내에서 나타나는 일정하지 않은 contrast, 낮은 명암도 및 불균일 조명 문제를 해결한다. 또한 영상의 지역적인 밝기 값의 변화의 특징을 고려하면서 분할 대상영역의 각 픽셀들의 2 차 미분((second partial derivation)을 행렬의 요소(element)로 갖는 Hessian 행렬의 고유치 (eigenvalue)를 영역확장의 문턱치 결정에 이용하여 전역적인 밝기값(intensity)만을 사용하는 분할의 단점을보완하였다.