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PpIX 형광영상을 이용한 피부 기저세포암 자동검출
Automatic Skin Basal Cell Carcinoma Detection Using Protophorphyrin IX((PpIX) Fluorescence Image

유홍연   (전남대학교 전자정보통신공학과UU0001112  ); 전도영   (전남대학교 전자정보통신공학과UU0001112  ); 김민성   (전남대학교 전자정보통신공학과UU0001112  ); 홍성훈   (전남대학교 전자컴퓨터공학부UU0001112  );
  • 초록

    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.


    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%.


  • 주제어

    기저세포암 .   형광영상 .   국부 워터쉐드 .   계층적 큐.  

  • 참고문헌 (16)

    1. 김은정, 윤숙정, 이지범, 김성진, 원영호, 이승철, "Mohs 미세도식술로 치료한 안면부 기저세포암의 임상 및 병리조직학적 연구," 대한피부과학회지, 제44권, 6호, 721-726쪽, 2006년 
    2. Braum R. P., French L. E. and Saurat J. H., "Dermoscopy of Pigmented Lesions: A Valuable Tool in the Diagnosis of Melanoma", Swiss medical Weekly, Vol. 134, pp.83-90, 2004 
    3. M. Burroni, L. Alparone, F. Argenti, "A new algorithm for border description of polarized light surface microscopic images of pigmented skin lesions," IEEE Trans. Medical Imaging, Vol. 25, no. 12, pp.1655-1656, Dec 2006 
    4. L. Xu, M. Jackowski, A. Goshtasby, D. Roseman, S. Bines, C. Yu, A. Dhawan, A. Huntley, "Segmentation of skin cancer images," Image and Vision Computing, Vol. 17, pp. 65-74, Jan 1999 
    5. F. Fischer, E. F. Dickson, J. C. Kennedy, R. H. Pottier, H. Wieland, "A affordable, portable fluorescence imaging device for skin lesion detection using a dual wavelength approach for image contrast enhancement and aminolaevulinic acid-induced protoporphyrin IX. Part I. design, spectral and spatial characteristics," Lasers in Medical Science, Vol. 16, no. 3, June 2001 
    6. 유홍연, 홍성훈, "객체 윤곽선 특징 정보를 이용한 고속 객체분할 알고리즘," 제19회 신호처리합동학술대회논문집, pp.118, 한양대학교(안산캠퍼스), September 2006 
    7. Munchurl Kim, J.G. Jeon, J.S. Kwak, M.H. Lee, and C. Ahn, "Moving object segmentation in video sequence by user interaction and automatic object tracking," Image and Vision Computing, Vol. 19, pp. 245-260, 2001 
    8. 김영진, 강희영, 이은소, 김유찬, "기저세포암에서 국소 광역동요법의 치료효과," 대한피부과학회지, 제45권, 2호, 127-133쪽, 2007 
    9. 박승우, "광역동치료에서 약물전달기술을 이용한 광활성제 전달," 대한소화기학회지, 제49권, 5호, 300-313쪽, 2007년 
    10. 오신택, 임준희, 이준영, 조백기, 박경신, 이은희, "기저세포암의 조직학적 아형에 따른 면역조직학적 지표 비교분석," 대한피부과학회지, 제44권, 7호, 811-817쪽, 2006년 
    11. 유홍연, 홍성훈, "객체기반 비디오 편집 시스템을 위한 불확실 영역기반 사용자 지원 비디오 객체 분할 기법," 멀티미디어학회 논문지, Vol 9. No. 5, pp.529-541, May 2006 
    12. Do Hyun Chung, G. Sapiro, "Segmenting skin lesions with partial-differential-equations-based image processing," IEEE Trans. Medical Imaging, Vol. 19, no. 7, pp.763-767, July 2000 
    13. 남용희, 김보중, 서영준, 이증훈, 박장규, "거대 기저 세포암 1예," 대한피부과학회지, 제44권, 2호, 224-226쪽, 2006년 
    14. G. A. Hance, S. E. Umbaugh, R. H. Moss, W. V. Stoeker, "Unsupervised Color Image Segmentation with Application to Skin Tumor Borders," IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine, Vol. 15, pp. 104-111, Jan-Feb 1996 
    15. Q. Peng, T. Warloe, K. Berg, J. Moan, M. Kongshaug, Karl-Erlk Glercksky, J. M. Nesland, "5-Aminolaevulinic acid-based photodynamic therapy clinical research and future challenges", Cancer, Vol. 79, no. 12, pp.2282-2308, June 1997 
    16. Luc Vincent and Pierre Soille, "Watersheds in Digital Spaces: An Efficient Algorithm Based on Immersion Simulations", IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 13, no. 6, Jun 1991 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Park, Dong-In ; Kim, Tae-Won ; Ko, Yuh-Ho ; Choi, Jae-Gark 2010. "Modified Watershed Algorithm for Extracting Correct Edge and Reducing Processing Time" 멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society, 13(10): 1463~1473     

 저자의 다른 논문

  • 유홍연 (2)

    1. 2004 "동영상 편집을 위한 객체분할 기술" 정보처리학회지 = Korea information processing society review 11 (1): 84~92    
    2. 2006 "객체기반 비디오 편집 시스템을 위한 불확실 영역기반 사용자 지원 비디오 객체 분할 기법" 멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society 9 (5): 529~541    
  • 전도영 (0)

  • 홍성훈 (11)

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