314 다리구역화 A B Fig. 1. Visible Human Project showing missing anatomical images of thigh and leg (A); three-dimensional images of lower limbs made from

Size: px

Start display at page:

Download "314 다리구역화 A B Fig. 1. Visible Human Project showing missing anatomical images of thigh and leg (A); three-dimensional images of lower limbs made from"

계인 금
6 years ago
Views:

1 대한해부학회지제 39 권제 4 호 2006 The Korean J. Anat. 39(4), 313~322, 2006 온몸의연속절단면영상만들기 ( 일곱째보고 : 다리의구조물을낱낱이구역화하기 ) 박진서, 황성배 1, 정민석 * 아주대학교의과대학해부학교실, 1 경북전문대학물리치료과 초록 : 한국남성시신의온몸을연속절단해서해부영상을만들었다. 해부영상에서보이는구조물을구역화해서구역화영상을만들면구조물의 3차원영상을만들수있다. 이연구의목적은다리의해부영상에서보이는구조물을낱낱이구역화해서구역화영상을만든다음에퍼뜨려서다른연구자가다리의 3차원영상과가상해부소프트웨어를만드는데도움주는것이다. 해부영상을포함한임시구역화영상 976개 ( 파일형식 PSD, 간격 1.0 mm, 해상도 1,200 1,100) 에서왼다리의구조물 114개 ( 피부 1개, 뼈 32개, 무릎관절의구조물 7개, 근육 60개, 동맥 7개, 신경 7개 ) 를구역화하기로하였다. 어도비포토샵에서구조물의테두리에들어맞는선택을자동, 반자동, 또는수동으로그린다음에선택을층에담았다. 선택속에빛깔을채운다음에임시구역화영상의파일형식을 TIFF로바꾸어서구역화영상 996개를만들었다. 구역화영상을쌓아서이마, 마루구역화영상을만든다음에구역화영상이맞는지살폈다. 이연구에서만든구역화영상과해부영상을함께쌓아서 3차원영상을만든다음에 3차원영상을골라서보고, 돌려서보고, 잘라서보면다리의해부학을익히는데도움될것이다. 이연구의구역화방법을쓰면다른영상에서도많은구조물을빠르고올바르게구역화하는데도움될것이다. 찾아보기낱말 : 해부영상, 구역화영상, 3 차원영상, 왼다리, 구조물, 어도비포토샵 서 한국남성시신의온몸을연속절단해서해부영상 8,510 개 ( 간격 0.2 mm) 를만들었다 ( 김진용등, 2002; 박진서등, 2002; Park et al., 2005a; Park et al., 2006). 이중다리의해부영상 976개 ( 간격 1.0 mm) 에서피부, 뼈, 동맥을구역화해서구역화영상 976개를만들었으며, 이를위해서어도비포토샵 (Adobe Photoshop; 7판 ) 에서구역화하는방법을개발하였다 ( 황성배등, 2003; Park et al., 2005b). 구역화영상과해부영상을쌓아서다리에있는피부, 뼈, 동맥의 3차원영상을만들었다 ( 박진서등, 2004). 그런데뼈와동맥을낱낱이구역화하지않았기때문에각뼈와각동맥의 3차원영상을만들수없었다. 또한근육을구역화하지않았기때문에근육의 3차원영상을만들수없었다. 미국시신의해부영상 ( 간격 1.0 mm) 에서다리에있는피 * 본연구는한국과학재단특정기초연구 (R ) 지원으로수행되었음. * 교신저자 : 정민석 Tel: , Fax: , dissect@ajou.ac.kr 론 부, 뼈, 근육을구역화해서구역화영상을만들고, 구역화영상과해부영상을쌓아서 3차원영상을만든보고가있었다 (Kang et al., 2000). 그런데미국시신의해부영상은넓적다리에서 7개빠지고, 종아리에서 9개빠진단점이있었다 (Fig. 1A) (Spitzer et al., 1996). 또한미국시신의구역화영상은간격이 3.0 mm이고, 무릎관절의구조물, 신경, 동맥을구역화하지않은단점이있었다 (Kang et al., 2000). 이연구의목적은한국시신왼다리의해부영상 976개 ( 간격 1.0 mm) 에서구조물 114개 ( 피부 1개, 뼈 32개, 무릎관절의구조물 7개, 근육 60개, 동맥 7개, 신경 7개 ) 를낱낱이구역화해서구역화영상을만들고, 이구역화영상을해부영상과함께퍼뜨려서다른연구자가다리의 3차원영상과가상해부소프트웨어를만드는데도움주는것이다. 이를위해서이미개발한구역화방법을썼을뿐아니라, 어도비포토샵에서많은구조물을빠르고올바르게구역화하는방법을새로개발해서썼다. 이연구의다른목적은새로개발한구역화방법을알려서다른연구자가다른영상에서빠르고올바르게구역화하는데도움주는것이다. 313

Table 1. Features of the anatomical and segmented images of the left lower limb Image (File name) Interval (Number) Resolution Color depth File size Anatomical images of whole body (0000.tif, 0001.

2 314 다리구역화 A B Fig. 1. Visible Human Project showing missing anatomical images of thigh and leg (A); three-dimensional images of lower limbs made from anatomical images and segmented images of the Visible Human Project (B). Table 1. Features of the anatomical and segmented images of the left lower limb Image (File name) Interval (Number) Resolution Color depth File size Anatomical images of whole body (0000.tif, 0001.tif,..., 8509.tif) 0.2 mm (8,510) 3,040 2, bits color GBytes Anatomical images (3630.tif, 3635.tif,..., 8505.tif) 1.0 mm (976) 1,200 1, bits color 3.6 GBytes Temporary segmented images (3630.psd, 3635.psd,..., 8505.psd) 1.0 mm (976) 1,200 1, bits color 15.3 GBytes Segmented images (3630.tif, 3635.tif,..., 8505.tif) 1.0 mm (976) 1,200 1,100 8 bits color 1.2 GBytes 재료및방법 온몸의해부영상중에서왼다리의해부영상을 1.0 mm 간격으로추렸다. 한국남성시신을대상으로만든해부영상 8,510개 (0000.tif, 0001.tif,..., 8509.tif; 파일형식 tag image file format (TIFF), 간격 0.2 mm, 해상도 3,040 2,008, 빛깔 24 bits color) 중에서파일이름이 5의배수인해부영상 1,702개 (0000.tif, 0005.tif,..., 8505.tif) 를추렸으며, 이결과로간격이 0.2 mm에서 1.0 mm로늘었다. 이중에서엉덩뼈능선아래의해부영상, 즉다리의해부영상 976개 (3630.tif, 3635.tif,..., 8505.tif) 를추렸다. 다음의일은어도비포토샵에서하였다. 해부영상에서왼다리를뺀나머지부분, 즉오른다리와지나친여백을잘라냈으며, 이결과로해상도가 3,040 2,008에서 1,200 1,100으로줄었다 (Table 1). 하나의해부영상에서여백을잘라내는일을액션 (action) 에기록한다음에이액션을모든해부영상에적용해서일괄처리 (batch) 하였다. 왼다리의해부영상에서중요하거나대체로잘보이는구조물 114개를구역화하기로하였다. 구조물을되도록나누어서구역화하기로하였는데, 보기를들면넙다리네갈래근을넙다리곧은근, 가쪽넓은근, 중간넓은근, 안쪽넓은근으로나누어서구역화하기로하였다. 그러나어느구조물은묶어 A B Fig. 2. Layers window of temporary segmented image (4000.psd). Root folder including Anatomical image layer, Black layer, Skin layer, Presence folder including present structures layers, and Absence folder including absent structures layers (A); Root folder, Pelvic bone folder, Bones of thigh folder, Bones of leg folder, and Absence folder (B).

3 박진서, 황성배, 정민석 315 Table 2. One-hundred fourteen segmented structures in the left lower limb, categorized according to systems and regions System RegionSegmented structure Skin(1)* Skin Bones (32) Pelvic bone (2) Sacrum, Hip bone Bones of thigh (2) Femur, Patella Bones of leg (2) Tibia, Fibula Tarsal bones (7) Talus, Calcaneus, Navicular, Medial cuneiform, Intermediate cuneiform, Lateral cuneiform, Cuboid Metatarsal bones (5) 1st metatarsal bone, 2nd metatarsal bone, 3rd metatarsal bone, 4th metatarsal bone, 5th metatarsal bone Phalanges (14) 1st proximal phalanx, 1st distal phalanx, 2nd proximal phalanx, 2nd middle phalanx, 2nd distal phalanx, 3rd proximal phalanx, 3rd middle phalanx, 3rd distal phalanx, 4th proximal phalanx, 4th middle phalanx, 4th distal phalanx, 5th proximal phalanx, 5th middle phalanx, 5th distal phalanx Lateral meniscus, Medial meniscus, Anterior cruciate ligament, Knee joint structures (7) Posterior cruciate ligament, Fibular collateral ligament, Tibial collateral ligament, Patellar ligament Muscles (60) Anterior compartment of thigh (10) Iliopsoas, Iliacus, Psoas major, Tensor fasciae latae, Sartorius, Rectus femoris, Vastus lateralis, Vastus intermedius, Vastus medialis, Articularis genus Gluteus maximus, Gluteus medius, Gluteus minimus, Piriformis, Posterior compartment of thigh (11) Obturator internus, Superior gemellus, Inferior gemellus, Quadratus femoris, Biceps femoris, Semitendinosus, Semimembranosus Arteries (7) Nerves (7) Medial compartment of thigh (6) Anterior compartment of leg (4) Pectineus, Adductor longus, Adductor brevis, Adductor magnus, Gracilis, Obturator externus Tibialis anterior, Extensor digitorum longus, Fibularis tertius, Extensor hallucis longus Posterior compartment of leg (7) Gastrocnemius, Soleus, Plantaris, Popliteus, Tibialis posterior, Flexor digitorum longus, Flexor hallucis longus Lateral compartment of leg (2) Fibularis longus, Fibularis brevis Dorsum of foot (2) Extensor hallucis brevis, Extensor digitorum brevis 1st layer of sole (3) Abductor hallucis, Abductor digiti minimi, Flexor digitorum brevis 2nd layer of sole (5) Quadratus plantae, Lumbricales (4) 3rd layer of sole (3) Flexor hallucis brevis, Flexor digiti minimi brevis, Adductor hallucis 4th layer of sole (7) Dorsal interossei (4), Plantar interossei (3) Internal iliac artery, External iliac artery, Femoral artery, Deep femoral artery, Popliteal artery, Anterior tibial artery, Posterior tibial artery (Number of segmented structures) *Structures, which were already segmented, are segmented no more. Structures, which were already segmented, are segmented in detail. Obturator nerve, Femoral nerve, Sciatic nerve, Tibial nerve, Common fibular nerve, Superficial fibular nerve, Deep fibular nerve 서구역화하기로하였는데, 보기를들면힘살과힘줄을근육으로묶어서구역화하기로하였다. 여러근육이만나서한힘줄을이루는경우에는한근육에힘줄을포함해서구역화하기로하였다. 보기를들면넙다리곧은근에넙다리네갈래근의힘줄을포함해서구역화하기로하였고, 가자미근에발꿈치힘줄을포함해서구역화하기로하였다. 구역화할구조물 114개를계통에따라서피부 1개, 뼈 32개, 무릎관절의구조물 7개, 근육 60개, 동맥 7개, 신경 7개로나누었고, 뼈 32개와근육 60개를부위에따라서나누었다. 구조물의이름과차례를정할때에는해부학용어 ( 다섯째판 ) 를 따랐다 (Table 2) ( 대한해부학회, 2005). 해부영상을인쇄한종이에구조물의테두리를그렸다. 해부영상을 3.0 mm 간격으로종이에인쇄하였다. 그러나볼기부위의해부영상 (3630.tif, 3635.tif,..., 4670.tif) 과발부위의해부영상 (7700.tif, 7705.tif,..., 8505.tif) 은 1.0 mm 간격으로종이에인쇄하였는데, 이것은볼기부위와발부위에있는근육이작고복잡하기때문이었다. 구역화할구조물 114개의테두리를종이에색연필로그렸으며, 이때미국시신의해부영상그림책을참고하였다 (Spitzer & Whitlock, 1998). 종이를넘겨보면서각구조물의테두리를처음부터끝까지

316 다리구역화 이어지게그렸고한결같게그렸는지확인하였다. 온몸의임시구역화영상중에서왼다리의임시구역화영상을추렸다. 이방법은온몸의해부영상중에서왼다리의해부영상을추린방법과비슷하였으며, 이결과로임시구역화영상 976개 (3630.psd, 3635.psd,..., 8505.psd; 파일형식 Photoshop document (PSD), 간격 1.

층이름을모두영어로적었는데, 이것은임시구역화영상을외국에서도쓰게하기위한것이었다. 임시구역화영상에서구조물을다음원칙대로구역화하였다. 이미그린피부의선택을그대로썼다. 이미그린뼈의선택을 32개로나누었고, 이미그린동맥의선택을 7개로나누었다. 이미그리지않은구조물의선택, 즉무릎관절의구조물 7개의선택, 근육 60개의선택, 신경 7개의선택을새로그렸다 (Table 2).

4 316 다리구역화 이어지게그렸고한결같게그렸는지확인하였다. 온몸의임시구역화영상중에서왼다리의임시구역화영상을추렸다. 이방법은온몸의해부영상중에서왼다리의해부영상을추린방법과비슷하였으며, 이결과로임시구역화영상 976개 (3630.psd, 3635.psd,..., 8505.psd; 파일형식 Photoshop document (PSD), 간격 1.0 mm, 해상도 1,200 1,100) 를마련하였다 (Table 1). 임시구역화영상에는해부영상을담은 Anatomical image 층 (layer), 검은빛깔을담은 Black 층 (Fig. 2A), 이미그린피부, 뼈, 동맥의선택 (selection) 을담은 Skin 층, Bone 층, Artery 층이있었다 ( 황성배등, 2003). 층이름을모두영어로적었는데, 이것은임시구역화영상을외국에서도쓰게하기위한것이었다. 임시구역화영상에서구조물을다음원칙대로구역화하였다. 이미그린피부의선택을그대로썼다. 이미그린뼈의선택을 32개로나누었고, 이미그린동맥의선택을 7개로나누었다. 이미그리지않은구조물의선택, 즉무릎관절의구조물 7개의선택, 근육 60개의선택, 신경 7개의선택을새로그렸다 (Table 2). 이미그린뼈와동맥의선택을나눌때, 층이름만바꾸기도하였다. 보기를들면임시구역화영상 370개 (4305.psd, 4310.psd,..., 6150.psd) 에서이미넙다리동맥과오금동맥의선택을그려서 Artery 층에담았다. 이연구에서는임시구역화영상 281개 (4305.psd, 4310.psd,..., 5705.psd) 에서층이름을 Femoral artery 층으로바꾸었고, 임시구역화영상 89개 (5710.psd, 5715.psd,..., 6150.psd) 에서층이름을 Popliteal artery 층으로바꾸었다. 이일을액션에기록해서일괄처리 하였다. 이미그린뼈와동맥의선택을나눌때, 층을복사한다음에선택을지우기도하였다. 보기를들면임시구역화영상 7000.psd에서이미정강뼈와종아리뼈의선택을그려서 Bone 층에담았다. 이연구에서는 Bone 층을복사해서똑같은층을두개만든다음에각층이름을 Tibia 층과 Fibula 층으로바꾸었다. Tibia 층에서종아리뼈의선택을지웠고, Fibula 층에서정강뼈의선택을지웠다. 층을복사해서똑같은층을세개이상만드는경우도있었다. 보기를들면임시구역화영상 7985.psd에서 Bone 층을복사해서 Medial cuneiform 층, Intermediate cuneiform 층, Lateral cuneiform 층, Cuboid 층, 2nd metatarsal bone 층을만들었다. 이미그리지않은구조물의테두리를뚜렷하게만들기위해서해부영상의밝기 (brightness) 와대비 (contrast) 를조절하였다. 즉어두운구조물의테두리를뚜렷하게만들기위해서밝기 ( 기본 0) 를늘렸고 ( 최대 100), 밝은구조물의테두리를뚜렷하게만들기위해서밝기를줄였고 ( 최소- 100), 모호한구조물의테두리를뚜렷하게만들기위해서대비 ( 기본 0) 를늘렸다 ( 최대 100). 구조물에따라서밝기와대비를조절하는정도가달랐는데, 보기를들면볼기부위에있는근육의테두리를뚜렷하게만들기위해서해부영상의밝기를 50으로늘렸고, 대비를 50으로늘렸으며 (Fig. 3A, B), 넓적다리에있는궁둥신경의테두리를뚜렷하게만들기위해서대비만 50으로늘렸다 (Fig. 3C, D). 이일을액션에기록해서일괄처리하였다. 이처럼구조물의테두리를뚜렷하게만들면테두리에들어맞는선택을자동또는반자동 A B Fig. 3. Muscles of gluteal region in the anatomical image (A), which become apparent after increasing brightness and contrast (B); sciatic nerve (arrow) in the anatomical image (C), which becomes apparent after increasing only contrast (D). C D

5 박진서, 황성배, 정민석 317 A B C Fig. 4. Selection, which fits outline of the structure, is automatically drawn with appropriate tolerance of magic wand tool (A); selection, which doesn t fit outline of the structure, is drawn either with great tolerance (B) or with small tolerance (C). 으로그리는데도움되었다. 선택을그린다음에는밝기와대비를조절한해부영상을본래해부영상으로바꾸었으며, 이일도액션에기록해서일괄처리하였다. 이미그리지않은구조물의선택을그릴때, 마술막대기도구 (magic wand tool) 를고른다음에마우스포인터를구조물속에놓고딸깍해서구조물의테두리에들어맞는선택을자동으로그렸다 (Fig. 4A). 선택을그리기에앞서마술막대기도구의받아들임값 (tolerance) 을 30으로정했다. 받아들임값을너무크게정하면 ( 최대 255) 이웃한화소의빛깔이많이달라도받아들여서구조물의테두리보다큰선택을그리기때문이었고 (Fig. 4B), 받아들임값을너무작게정하면 ( 최소 0) 이웃한화소의빛깔이조금만달라도받아들이지않아서구조물의테두리보다작은선택을그리기때문이었다 (Fig. 4C). 그러나구조물빛깔이주변빛깔과아주많이다르면받아들임값을 30보다크게정해서자동화정도를높였고, 구조물빛깔이주변빛깔과비슷하면받아들임값을 30보다작게정해서자동화정도를낮추었다. 선택을그리기에앞서이웃함 (contiguous) 을켰다. 이웃함을끄면이웃하지않지만빛깔이비슷한다른구조물에도선택을그리기때문이었다. 선택을그리기에앞서앤티앨리어스 (anti-aliased) 를껐다. 앤티앨리어스를켜면선택속에빛깔을채울때이빛깔과주변빛깔의중간빛깔이선택에나타나기때문이었다. 선택을그린다음에선택이구조물의테두리에들어맞지않으면자석올가미도구 (magnetic lasso tool) 를써서선택을반자동으로고치거나, 올가미도구 (lasso tool) 또는패스선택도구 (path selection tool) 를써서선택을수동으로고쳤다 ( 황성배등, 2003). 선택을자동으로그리기어려우면자석올가미도구를써서선택을반자동으로그렸고, 선택을반자동으로그리기도어려우면올가미도구를써서선택을수동으로그렸다 ( 황성배등, 2003). 임시구역화영상에구조물의층을만든다음에선택을구 Table 3. Segmented structures; their starting and ending temporary segmented images; and their red, green, blue values for segmented images Starting Ending Segmented temporary temporary Red Green Blue structure segmented segmented value value value image image Skin3630.psd 8505.psd Sacrum 4000.psd 4310.psd Hip bone 3635.psd 4625.psd Femur 4205.psd 6180.psd Patella 5890.psd 6110.psd 조물의층에담았다. 보기를들면 Sacrum 층을만든다음에엉치뼈의선택을 Sacrum 층에담았다. 구조물의층을이웃한임시구역화영상에붙여넣은다음에층에담은선택을지우고자동으로다시그리거나, 층에담은선택을반자동또는수동으로고쳤다. 이일을구조물이나타나는모든임시구역화영상에서되풀이하였다 ( 황성배등, 2003). 각구조물이어느임시구역화영상에있는지표로간추렸다. 보기를들면피부는모든임시구역화영상 (3630.psd, 3635.psd,..., 8505.psd) 에있었고, 엉치뼈는 4000.psd, 4005.psd,..., 4310.psd에있었다 (Table 3). 임시구역화영상에서가장아래부터 Anatomical image 층, Black 층, Skin 층을놓았고, Presence 폴더 (folder) 를만든다음에있는구조물의층을 Presence 폴더에놓았다 (Fig. 2A). 이일을액션에기록해서일괄처리하였다. 임시구역화영상에서없는구조물의층을만들고 Absence 폴더를만든다음에없는구조물의층을 Absence 폴더에놓았다. 이때없는구조물의층구석에한화소의선택을담았다. 이일을액션에기록해서일괄처리하였다. 이결과로모든임시구역화영상에 Anatomical image 층, Black 층,

F), and foot (G, H). 구조물의층 114개 (Table 2) 를포함한층 116개가만들어졌다 (Fig. 2A).

임시구역화영상에서각구조물의선택에정한빛깔 (Table 3) 을채우고 color 층을만든다음에선택을 color 층에담았다.

5A, B) ( 황성배등, 2003). 모든임시구역화영상에서일괄처리하기위해서없는구조물의층을만들고, 없는구조물의층구석에한화소의선택을담아야했다 (Fig. 2A).

층위에다른구조물층을놓았기때문에피부의빛깔이다른구조물의빛깔을가리지않았다 (Fig. 2A; Fig. 5B, D, F, H). 구역화영상을살펴서틀린구역화영상을고쳤다.

이마구역화영상과마루구역화영상을만든다음에살펴서틀린구역화영상을고쳤다. 구역화영상을쌓아서이마구역화영상과마루구역화영상을만들었다 ( 황성배등, 2003).

6 318 다리구역화 A C E G Fig. 5. Corresponding anatomical images (A, C, E, G) and segmented images (B, D, F, H) of the gluteal region(a, B), thigh (C, D), leg (E, F), and foot (G, H). 구조물의층 114개 (Table 2) 를포함한층 116개가만들어졌다 (Fig. 2A). 임시구역화영상에서각구조물의선택에채울빛깔, 즉빨강값, 초록값, 파랑값 ( 최소 0, 최대 255) 을정해서표로간추렸다. 다른구조물의빛깔이서로똑같거나비슷하면빛깔을고쳤다 (Table 3). 임시구역화영상에서각구조물의선택에정한빛깔 (Table 3) 을채우고 color 층을만든다음에선택을 color 층에담았다. 보기를들면엉치뼈의선택에빨강값 175, 초록값 70, 파랑값 190을채우고 Sacrum color 층을만든다음에엉치뼈의선택을 Sacrum color 층에담았다. 이일을액 B D F H 션에기록해서일괄처리하였다 (Fig. 5A, B) ( 황성배등, 2003). 모든임시구역화영상에서일괄처리하기위해서없는구조물의층을만들고, 없는구조물의층구석에한화소의선택을담아야했다 (Fig. 2A). 임시구역화영상의파일형식 (PSD) 을층이없는 TIFF로바꾸고, 해상도 (1,200 1,100) 를그대로두고, 빛깔 (24 bits color) 을 8 bits color로바꾸어서구역화영상을만들었다 (Table 1). 이일을액션에기록해서일괄처리하였다. 임시구역화영상에서 Black 층아래에 Anatomical image 층을놓았기때문에구역화영상에서검은빛깔이해부영상을가렸고, Black 층위에Skin 층을놓았기때문에검은빛깔이피부의빛깔을가리지않았고, Skin 층위에다른구조물층을놓았기때문에피부의빛깔이다른구조물의빛깔을가리지않았다 (Fig. 2A; Fig. 5B, D, F, H). 구역화영상을살펴서틀린구역화영상을고쳤다. 구역화영상을해부영상과함께이어보면서구조물의테두리가해부학지식에들어맞지않는구역화영상을찾았다 (Fig. 5B, D, F, H). 틀린구역화영상을찾으면임시구역화영상을고친다음에구역화영상을다시만들었다. 이마구역화영상과마루구역화영상을만든다음에살펴서틀린구역화영상을고쳤다. 구역화영상을쌓아서이마구역화영상과마루구역화영상을만들었다 ( 황성배등, 2003). 이마구역화영상과마루구역화영상을이마해부영상, 마루해부영상과함께이어보면서구조물의테두리가매끈하지않거나해부학지식에들어맞지않는이마구역화영상과마루구역화영상을찾았다 (Fig. 6). 틀린이마구역화영상과마루구역화영상이있으면임시구역화영상을고친다음에구역화영상을다시만들었다. 왼다리의임시구역화영상 976개 (3630.psd, 3635.psd,..., 8505.psd; 해상도 1,200 1,100) 를온몸의임시구역화영상 1,702개 (0000.psd, 0005.psd,..., 8505.psd; 해상도 3,040 2,008) 에담았다. 이일을액션에기록해서일괄처리하였다. 이것은왼다리에서구역화한구조물과다른부위에서구역화한구조물을이어서보기위한것이었다. 온몸의구역화영상을만들어서해부영상, 자기공명영상, 컴퓨터단층사진과함께둘러보는소프트웨어를만들었다. 임시구역화영상의파일형식 (PSD) 을 joint photographic experts group (JPEG) 으로바꾸고, 해상도 (3,040 2,008) 를 1, 으로줄여서온몸의구역화영상 (0000.jpg, jpg,..., 8505.jpg) 을만들었다. 서로들어맞는구역화영상, 해부영상, 자기공명영상, 컴퓨터단층사진을함께둘러보는소프트웨어를만들었다. 이소프트웨어에구조물의이름, 구조물이있는구역화영상의번호, 구조물에채운빛깔 (Table 3) 을넣었는데, 이것은소프트웨어에서구조물의이름을나타내기위한것이었다 (Fig. 7) ( 박진서등, 2006).

박진서, 황성배, 정민석 319 A B C D Fig. 6. Corresponding coronal anatomical and segmented images (A, B) and corresponding sagittal anatomical and segmented images (C, D). A B C Fig. 7.

결과연구원 5명이왼다리의해부영상 976개에서구조물 114 개를구역화하는데 3달쯤걸렸다. 종이에서구조물의테두리를그릴때, 볼기부위와발부위에있는근육과같은구조물은작고복잡해서시간이오래걸렸다.

해부영상의밝기와대비를조절해서자동화정도를높였는데도, 반자동또는수동으로그려야하는구조물이많았다. 왼다리의임시구역화영상을마련하였다. 임시구역화영상의파일형식이 PSD, 간격이 1.0 mm, 개수가 976개, 해상도가 1,200 1,100, 빛깔이 24 bits color, 모든파일크기가 15.

7 박진서, 황성배, 정민석 319 A B C D Fig. 6. Corresponding coronal anatomical and segmented images (A, B) and corresponding sagittal anatomical and segmented images (C, D). A B C Fig. 7. Browsing software of Visible Korean Human, in which segmented structures names are displayed in the thigh (A), leg (B), and foot (C). 결과연구원 5명이왼다리의해부영상 976개에서구조물 114 개를구역화하는데 3달쯤걸렸다. 종이에서구조물의테두리를그릴때, 볼기부위와발부위에있는근육과같은구조물은작고복잡해서시간이오래걸렸다. 어도비포토샵에서구조물의테두리를따라서선택을그릴때, 피부, 뼈, 동맥은자동또는반자동으로그려서시간이오래걸리지않았으나, 무릎관절의구조물, 근육, 신경은반자동또는수동으로그려서시간이오래걸렸다. 특히울퉁불퉁한구조물의테두리를수동으로그리는데시간이오래걸렸다. 해부영상의밝기와대비를조절해서자동화정도를높였는데도, 반자동또는수동으로그려야하는구조물이많았다. 왼다리의임시구역화영상을마련하였다. 임시구역화영상의파일형식이 PSD, 간격이 1.0 mm, 개수가 976개, 해상도가 1,200 1,100, 빛깔이 24 bits color, 모든파일크기가 15.3 GBytes였다 (Table 1). 임시구역화영상에 Anatomical image 층, Black 층, 구조물의선택을담은층이있었다 (Fig. 2A). 임시구역화영상을제대로쓰기위해서구조물의이름, 구조물이있는구역화영상의번호, 구조물에채운빛깔을간추린표가필요하였다 (Table 3). 왼다리의구역화영상을마련하였다. 구역화영상은임시구역화영상과달리파일형식이 TIFF, 빛깔이 8 bits color, 모든파일크기가 1.2 GBytes였다 (Table 1). 구역화영상을쓰기위해서도구조물을간추린표가필요하였다 (Table 3). 구역화영상은해부영상에들어맞았고, 구역화영상에서왼다리의거의모든구조물 114개 (Table 2) 가올바르게구역화

8 320 다리구역화 되어있었으며, 이것은이마구역화영상, 마루구역화영상과둘러보는소프트웨어에서확인하였다 (Figs. 5-7). 고찰 3차원영상의기본인구역화영상을잘만들기위해서어떻게하는것이바람직한지옛논문에서이미고찰하였으며 ( 황성배등, 2003; Park et al., 2005b), 이논문에서는새로운내용을다음처럼고찰하였다. 첫째, 구역화영상의기본인해부영상은빠진것이없고, 화소가작은것이바람직하다. 다른연구에서쓴미국시신의해부영상은넓적다리에서 7개빠져있었고, 종아리에서 9개빠져있었으나 (Fig. 1A) (Spitzer et al., 1996), 이연구에서쓴한국시신의해부영상은빠진것이없었기때문에구역화영상을빠짐없이만들수있었다. 미국시신의해부영상은화소크기가 0.33 mm였으나 (Spitzer et al., 1996), 이연구의해부영상은화소크기가 0.2 mm였기때문에, 즉해부영상에서구조물이잘보였기때문에좋은구역화영상을만들수있었다. 둘째, 구역화영상의간격이좁은것이바람직하다. 다른연구에서는 3.0 mm 간격으로구역화영상을만들었으나 (Kang et al., 2000), 이연구에서는 1.0 mm 간격으로구역화영상을만들었기때문에 (Table 1) 더좋은3차원영상을만들수있다. 이연구에서해부영상의간격이 0.2 mm였기때문에 (Table 1) 0.2 mm 간격으로구역화할수있었으나이렇게하지않았는데, 이것은 1.0 mm 간격의구역화영상을자동으로보간 (interpolation) 해서 0.2 mm 간격의구역화영상을만들어도결과가비슷하기때문이었다. 하지만 1.0 mm보다큰간격의구역화영상을자동으로보간해서 0.2 mm 간격의구역화영상을만드는것은무리가있다. 셋째, 되도록많은구조물을구역화하는것이바람직하다. 다른연구에서는무릎관절의구조물, 신경, 동맥을구역화하지않았으나 (Kang et al., 2000), 이연구에서는무릎관절의구조물, 신경, 동맥을포함한왼다리의구조물 114개를구역화하였기때문에 (Table 2) 더좋은3차원영상을만들수있다. 다른연구에서는양쪽다리의구조물을구역화하였으나 (Fig. 1B) (Kang et al., 2000), 이연구에서는왼다리의구조물만구역화하였다. 앞으로오른다리의구조물도구역화할계획이다. 이를쉽게하기위해서는왼다리의구역화영상을선대칭으로복사한다음에고쳐서오른다리의구역화영상을만드는요령이필요할것이다. 앞으로다리의더많은인대, 가는동맥, 그리고정맥도구역화할계획이다. 이를제대로하기위해서는더많은절단해부학지식과노력이필요할것이다. 넷째, 구조물을낱낱이나누어서구역화하는것이바람직 하다. 보기를들면넙다리네갈래근을넙다리곧은근, 가쪽넓은근, 중간넓은근, 안쪽넓은근으로나누어서구역화하는것이바람직하다 (Table 2). 낱낱이나누어서구역화한구조물을합치는것은쉽다. 층 4개 (Rectus femoris 층, Vastus lateralis 층, Vastus intermedius 층, Vastus medialis 층 ) 를층 1개 (Quadriceps femoris 층 ) 로합쳐서임시구역화영상을만들수도있고, 층 4개의선택에똑같은빛깔을채워서구역화영상을만들수도있다. 다섯째, 되도록자동으로구역화하는것이바람직하다. 자동으로구역화하면구역화하는시간도줄이고구역화하는사람의오차도줄일수있기때문이다. 따라서이연구에서는마술막대기도구를써서자동으로구역화하는방법을개발하였다 (Fig. 4). 또한해부영상의밝기와대비를조절해서구조물의테두리를뚜렷하게만들고, 이결과로자동화정도를높이는방법을개발하였다 (Fig. 3). 앞으로어도비포토샵에있는거르개 (filter) 의여러기능을써서구조물의테두리를더뚜렷하게만드는방법을개발할계획이다. 각구조물마다알맞은거르개의기능을찾기위해서많이실험해야할것이다. 여섯째, 폴더에층을넣는것이바람직하다. 임시구역화영상에층이적으면폴더에층을넣을필요가없다. 그러나층이많으면 Presence 폴더에있는구조물의층을넣고 Absence 폴더에없는구조물의층을넣어서각임시구역화영상에어느구조물이있는지쉽게알게할필요가있다 (Fig. 2A). Presence 폴더대신에계통과부위폴더에층을넣을수도있는데, 보기를들면 Pelvic bone 폴더에 Sacrum 층과 Hip bone 층을넣고, Bones of thigh 폴더에 Femur 층과 Patella 층을넣고, Bones of leg 폴더에 Tibia 층과 Fibula 층을넣는것이다 (Fig. 2B). 아쉽게도어도비포토샵에서는폴더의밑에폴더를더만들수없기때문에더짜임새있는폴더에층을넣을수없다. 더불어서각구조물이어느임시구역화영상에있는지표로간추리는것이바람직하다 (Table 3). 일곱째, 부위별로구역화하는것이바람직하다. 온몸의임시구역화영상 ( 간격 1.0 mm, 개수 1,702개, 해상도 3,040 2,008, 화소크기 0.2 mm) 에서구역화하는것과달리, 왼다리의임시구역화영상 ( 간격 1.0 mm, 개수 996개, 해상도 1,200 1,100, 화소크기 0.2 mm) 에서구역화하면임시구역화영상의개수가적고, 해상도가낮고, 층이적어서편하다 (Table 1). 왼다리를다구역화한다음에왼다리의임시구역화영상을온몸의임시구역화영상에담으면결과가똑같다. 따라서온몸의임시구역화영상을머리와목, 가슴, 배, 골반과샅, 오른팔, 왼팔, 오른다리, 왼다리의임시구역화영상으로나누어서구역화하는것이바람직하다. 이연구에서개발한구역화방법을쓰면다른연구자가다른영상에서빠르고올바르게구역화하는데도움될것

9 박진서, 황성배, 정민석 321 이다. 이방법을쓰면해부영상에서뿐아니라자기공명영상, 컴퓨터단층사진, 조직영상을포함한모든영상에서도관심있는구조물을빠르고올바르게구역화할수있기때문이다. 게다가어도비포토샵을쓰면구역화프로그램을만들거나얻을필요없이, 그리고컴퓨터를많이공부할필요없이누구나쉽게구역화할수있기때문이다 ( 황성배등, 2003). 이연구에서만든임시구역화영상을가지고여러구역화영상을만들수있다. 임시구역화영상을가지고이논문에서소개한모습의구역화영상 (Fig. 5B, D, F, H) 뿐아니라다른모습의구역화영상도만들수있다. 보기를들면구조물의속에빛깔을채우지않고테두리에만빛깔을칠한구역화영상을만들수있다 ( 황성배등, 2003). 임시구역화영상을가지고왼다리의구조물을더낱낱이구역화하거나왼다리의구조물을새로구역화해서더좋은구역화영상을만들수있다. 이연구에서만든임시구역화영상과구역화영상을가지고여러3차원영상과소프트웨어를만들수있다. 임시구역화영상의선택을쌓고표면재구성해서 3차원영상을만든다음에실시간에골라서보고돌려서볼수있다 ( 이용숙등, 2003). 또는구역화영상과해부영상을함께쌓고부피재구성해서사람몸의실제빛깔이담긴 3차원영상을만든다음에잘라서볼수있다 ( 박진서등, 2004). 더불어구역화영상과해부영상을환자의자기공명영상에정합해서환자에들어맞고실감나는 3차원영상을만든다음에가상수술할수있다 (Li et al., 2006; Park et al., 2006). 참고문헌 김진용, 정민석, 박진서, 안창식, 하동환, 박형선 : 온몸의연속절단면영상만들기 ( 둘째보고 : 해부영상을찍고다듬는방법 ). 대한해부학회지 35: , 대한해부학회 : 해부학용어, 다섯째판. 도서출판아카데미아, 박진서, 정민석, 김진용, 박형선 : 온몸의연속절단면영상만들기 ( 첫째보고 : 포매하고연속절단하는방법 ). 대한해부학회지 35: , 박진서, 정민석, 신병석, 권구주 : 온몸의연속절단면영상만들기 ( 다섯째보고 : 3 차원영상과가상해부소프트웨어를만드는방법 ). 대한해부학회지 37: , 박진서, 정민석, 최승훈, 변호영, 황재연, 신병석, 박형선 : 온몸의연속절단면영상 ( 여섯째보고 : 절단해부학을익히기위해서연속절단면영상을둘러보는소프트웨어 ). 대한해부학회지 39: 35-45, 이용숙, 정민석, 황성배, 왕지남, 유승현 : 자기공명영상의구조물을익히기위한 3 차원영상과소프트웨어. 대한체질인류학회지 16: , 황성배, 정민석, 박진서, 강군용, 박형선 : 온몸의연속절단면영상만들기 ( 셋째보고 : 구역화영상, 관상구역화영상, 시상구역화영상을만드는방법 ). 대한해부학회지 36: , Kang HS, Kim BH, Ryu JW, Hong SH, Chung HW, Cho SY, Kim YH, Hwang SI, Jeong DK, Shin YG: The Visible Man. Three-dimensional interactive musculoskeletal anatomic atlas of the lower limb. Radiographics 20: , Li L, Liu YX, Song ZJ: Three-dimensional reconstruction of registered and fused Chinese Visible Human and patient MRI images. Clin Anat 19: , Park JS, Chung MS, Hwang SB, Lee YS, Har DH, Park HS: Visible Korean Human. Improved serially sectioned images of the entire body. IEEE Trans Med Imaging 24: , 2005a. Park JS, Chung MS, Hwang SB, Lee YS, Har DH: Technical report on semiautomatic segmentation using the Adobe Photoshop. J Digit Imaging 18: , 2005b. Park JS, Chung MS, Hwang SB, Shin BS, Park HS: Visible Korean Human. Its techniques and applications. Clin Anat 19: , Spitzer VM, Ackerman MJ, Scherizinger AL, Whitlock DG: The Visible Human male. A technical report. J Am Med Inform Assoc 3: , Spitzer VM, Whitlock DG: Atlas of the Visible Human Male. Reverse Engineering of the Human Body. Massachusetts, Jones and Bartlett Publishers, 1998.

10 322 다리구역화 Serially Sectioned Images of the Whole Body (Seventh Report: Segmentation of Lower Limb s Structures in Detail) Jin Seo Park, Sung Bae Hwang 1, Min Suk Chung* Department of Anatomy, Ajou University School of Medicine, 1 Department of Physical Therapy, Kyungbuk College ABSTRACT Whole body of a Korean male cadaver was serially sectioned to make anatomical images. Structures in the anatomical images should be segmented to make three-dimensional images of the structures. Purpose of this research is to prepare the segmented images of lower limb in detail, which are distributed to help other investigators make 3D images and virtual dissection software of lower limb. One-hundred fourteen structures (a skin, 32 bones, 7 knee joint structures, 60 muscles, 7 arteries, 7 nerves) of left lower limb were decided to segment in 976 temporary segmented images (PSD file, intervals 1.0 mm, resolution 1,200 1,100) including anatomical images. On the Adobe Photoshop, selections which fit the structures contours were drawn automatically, semiautomatically, or manually; subsequently, the selections were put into the layers. After filling the selections with colors, the temporary segmented images were converted to 996 segmented images (TIFF files). The segmented images were staked to make coronal and sagittal segmented images for verifying segmentation. The corresponding segmented and anatomical images can be used to make three-dimensional images of the 114 structures and virtual dissection software, which are helpful in anatomy study of lower limb. The segmentation techniques of this research can be used to segment many structures in other images quickly and correctly. Key words : Anatomical image, Segmented image, Three-dimensional image, Left lower limb, Structure, Adobe Photoshop

Microsoft Word doc

Microsoft Word doc 의학박사학위논문 온몸의연속절단면영상에서 구조물을구역화하고표면재구성해서 3 차원영상을만드는방법 아주대학교 대학원 의학과 황성배 온몸의연속절단면영상에서 구조물을구역화하고표면재구성해서 3 차원영상을만드는방법 지도교수 정민석 이논문을의학박사학위논문으로제출함. 2007 년 2 월 아주대학교 대학원 의학과 황성배 황성배의의학박사학위논문을인준함. 심사위원장 이 영 돈 인