A Study of Guide System for Cerebrovascular Intervention

Due to the recent advancement in digital imaging technology, development of intervention equipment has become generalize. Video arbitration procedure is a process to insert a tiny catheter and a guide wire in the body, so in order to enhance the effectiveness and safety of this treatment, the high-quality of x-ray of image should be used. However, the increasing of radiation has become the problem. Therefore, the studies to improve the performance of x-ray detectors are being actively processed. Moreover, this intervention is based on the reference of the angiographic imaging and 3D medical image processing. In this paper, we propose a guidance system to support this intervention. Through this intervention, it can solve the problem of the existing 2D medical images based vessel that has a formation of cerebrovascular disease, and guide the real-time tracking and optimal route to the target lesion by intervention catheter and guide wire tool. As a result, the system was completely composed for medical image acquisition unit and image processing unit as well as a display device. The experimental environment, guide services which are provided by the proposed system Brain Phantom (complete intracranial model with aneurysms, ref H+N-S-A-010) was taken with x-ray and testing. To generate a reference image based on the Laplacian algorithm for the image processing which derived from the cerebral blood vessel model was applied to DICOM by Volume ray casting technique. $A^*$ algorithm was used to provide the catheter with a guide wire tracking path. Finally, the result does show the location of the catheter and guide wire providing in the proposed system especially, it is expected to provide a useful guide for future intervention service.

뇌혈관 중재시술 지원 가이드 시스템에 관한 연구

최근 디지털 영상장비 개발 기술의 발전으로 인하여 중재 시술이 일반화되고 있다. 중재 영상시술은 미세한 카테터와 가이드와이어를 체내에 삽입하고 시술하는 기술적 특성으로 인하여, 시술의 효과와 안전성을 높이기위해서는 엑스선영상의 고화질이어야 한다. 이로인하여 방사선 피폭량이 증가하는 문제점을 갖고 있다. 따라서 엑스선 디텍터의 성능을 개선하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한, 혈관 조영술을 기반으로 한 중재시술은 참조 영상 처리와 3D 의료 영상처리 기술이 요구된다. 본 논문에서는 중재시술을 지원하기 위한 가이드 시스템을 제안하고자 한다. 뇌혈관질환의 중재시술에 기존 혈관조형검사기반의 2D 의료영상이 갖고 있는 문제점을 해결하고, 중재시술 도구인 카테터와 가이드와이어의 목표 병변까지 실시간 위치 추적과 최적의 경로를 안내 해주고자 한다. 이를 위한 전체 시스템은 의료영상 획득부와 영상처리부 그리고 디스플레이 디바이스부로 구성하였다. 그리고 제안한 시스템에서 제공하는 가이드서비스의 실험환경은 브레인 팬텀(Complete intracranial model with aneurysms, ref H+N-S-A-010)을 엑스선으로 촬영하면서 실험하였다. 그리고 참조 영상을 생성하기 위해서 라프라시안 알고리즘 기반의 뇌혈관 모델링과 DICOM에서 추출한 이미지 처리를 위해 Volume ray casting 기법을 적용하였다. 그리고 카테터와 가이드와이어의 위치추적과 경로 제공을 위해 $A^*$ 알고리즘을 적용하였다. 끝으로 제안한 시스템에서 제공하는 카테터와 가이드와이어의 위치추적 수행결과를 보인다. 제안한 시스템은 향후 중재시술에 유용한 안내 서비스를 제공할 것으로 기대하고 있다.