본 논문에서는 방사선치료계획 4D CT 영상에서 호흡이 다른 CT 영상 간 비강체 정합을 통한 자동 폐종양 위치 추적 방법을 제안한다. 제안방법은 두 단계로 구성된다. 첫째, 4D CT의 각 위상영상에서 폐 분할 후 최대흡기와 호기 위상영상 간 폐 경계 정보를 이용한 어파인 정합을 수행하고, 최대흡기와 호기 사이에 위상영상들의 어파인 변환벡터를 호흡량에 따라 예측한다. 둘째, 예측된 어파인 변환벡터를 적용하고 이웃하는 위상영상 간 비강체 정합을 수행함으로써 변형벡터를 구한다. 예측된 어파인 변환벡터와 변형벡터를 이용하여 한 번의 호흡 주기에 해당하는 4D CT 전체 위상영상에서 폐종양의 위치를 자동 추적한다. 본 제안방법의 결과를 평가하기 위하여 질적 및 양적 평가와 수행시간 측정을 수행하였다. 실험결과 제안방법은 정합 절차를 간소화하여 수행시간을 줄이면서 폐의 전역 및 지역적 움직임을 측정함으로써 4D CT 영상에서 종양의 위치를 효율적으로 추적할 수 있음을 알 수 있었다.
In this paper, we propose an automatic lung tumor tracking method using inter-phase deformable registration in 4D CT images for radiation treatment planning. Our method consists of following two steps. First, the lungs is segmented in each phase of the 4D CT images and lung boundary information based affine registration is performed between end-inspiration(EI) and end-expiration(EE) phases. Affine transformation vectors of other phases between EI and EE are estimated along respiratory rate. Second, estimated affine transformation vectors are applied and deformation vectors are calculated by performing deformable registration between neighbor phase images. Tumor locations in one respiratory cycle(EE-EI-EE) are automatically tracked by using estimated affine transformation vectors and deformation vectors. To evaluate the result of our method, we performed qualitative and quantitative evaluations, and processing time. The experimental results show that the proposed sequential inter-phase deformable registration method can efficiently track the tumors in all phases of 4D CT images by measuring global and local motions while reducing the processing time through simplification of the registration procedure.
