의료 영상의 실시간 홀로그램 렌더링

임상 안과에서 홀로그램 레이저 도플러 영상을 통한 안저 혈관 실시간 관찰의 한계를 극복하기 위한 Coaxlink 기술의 활용에 관하여.

CoaXPress 영상 전송 표준을 사용하는 초고속 디지털카메라의 등장으로 이제 고주파 레이저 도플러 측정과 호환되는 디지털 영상을 수집할 수 있게 되었습니다. 이 카메라는 망막 혈관계의 혈류를 비침습적으로 영상 촬영하는 데 있어 독보적인 수준의 성능과 영상 품질을 구현합니다.

상기 구현에 대한 이 예시에서는 고속, 고해상도의 최첨단 카메라가 안저 혈관계의 세부 사항과 그 역학을 모두 캡처하여 심장 박동을 보여줍니다.
제자리 혈관계 및 가능한 병리의 정확한 홀로그램 영상을 실시간으로 재구성하기 위해서는 시간적 세부 사항뿐만 아니라 형태적 세부 사항도 중요합니다.

광학 센서의 크기가 커지고 속도가 점점 더 빨라짐에 따라 이제 Ametek의 사업부인 Vision Research의 Phantom S710 카메라로 초당 20,000프레임 이상의 프레임 속도로 512×512픽셀(12비트) 영상을 캡처할 수 있게 되었습니다. 또한 그래픽 처리 장치(GPU)의 등장으로 신호 처리 성능도 크게 향상되었습니다. 이러한 상황에서는 카메라와 프로세서 간에 디지털 데이터를 초고속으로 실시간 전송하는 것이 매우 중요한 요소가 됩니다.

이러한 디지털 데이터 전송 성능을 구현하기 위해서는 두 가지 매개 변수를 활용할 수 있습니다. 데이터의 무결성과 타이밍 보존을 보장하면서 최대 연결 속도로 병렬로 구현한 연결의 수입니다. 이를 위해 정보 손실 없이 실시간으로 초고속으로 영상 전송을 관리할 수 있다는 점에서 CoaXPress 산업용 비전 표준이 자연히 선택되었습니다.

Langevin Institute가 파리의 Quinze-Vingt 병원과 협력하여 Phantom S710 카메라와 함께 Euresys의  Coaxlink Octo카드를 선택한 것도 바로 이러한 점을 염두에 둔 것입니다. 각각 8개의 CoaXPress CXP-6 커넥터를 갖춘 이 카드로 인해 Digital Holography Foundation에서 개발한 영상 수집 및 렌더링 소프트웨어인 Holovibes가 탑재된 새로운 임상 홀로그램 도플러 영상 장치를 설계할 수 있었습니다.

포괄적인 시스템 설계 서비스를 제공하는 Euresys의 총판인 Stemmer Imaging은 특정 사용자 요구 사항을 충족하는 최고의 머신 비전 구성 요소를 선택하는 데 도움을 주었습니다. 그런 다음 프로젝트 전반에 걸쳐 기술 지원과 컨설팅을 제공하여 시스템을 원활하게 구현하고 최적의 성능을 구현할 수 있게 했습니다.

Euresys Coaxlink Octo 수집 카드는 Euresys Coaxlink 시리즈의 모든 모델과 마찬가지로 CoaXPress 표준과 호환되며, 동일한 컴퓨터에 두 개 이상의 카드가 설치된 경우 동기화하여 작동할 수 있습니다. 이 카드는 모든 이미지 크기에 대해 Phantom S710 카메라의 최대 전송 용량을 보장합니다.
이 카드는 동일한 컴퓨터 내에서 쌍으로 사용되어 Phantom S710 카메라가 16개의 CoaXPress CXP-6 통신 포트를 통해 제공하는 프레임 속도에 도달합니다. 두 개의 Euresys Coaxlink Octo 카드는 동기화된 취득 데이터를 관리하고, 메모리에 직접 액세스(직접 메모리 액세스 – DMA)하여 컴퓨터의 메모리에서 지연 없이 사용할 수 있는 단일 전역 영상을 실시간으로 재구성합니다. 이 프로세스를 통해 Holovibes 애플리케이션은 수집된 레이저 간섭 패턴을 실시간으로 처리하여 지연 시간을 최소화하면서 뛰어난 품질의 홀로그램 레이저 도플러 영상을 구축하고 표시할 수 있습니다.

오늘날 Coaxlink 기술로 가능해진 이 전례 없는 성능은 초고속 홀로그램 도플러 레이저를 위한 안과 영상 촬영에서 중요한 진전입니다. 자기공명영상(MRI), 컴퓨터 단층촬영(CT), 초음파 영상과 같은 다른 의료 영상 촬영 기술과 마찬가지로 이미지 렌더링을 위한 고속 디지털 컴퓨팅을 기반으로 한 이러한 개선은 진단에 있어 상당한 발전을 가져올 것으로 기대됩니다.

참조

Euresys – Frame Grabber for CoaXPress
AMETEK-Vision Research – Phantom High Speed
Holovibes -The Digital Holography Foundation
Stemmer Imaging