KR100315422B1 - Method of abstraction and segmentation of 3D features of blood vessels from medical volume data for surgical simulation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 의료 수술 시뮬레이션에서 사용되는 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 의료영상 입체 데이터에서 추출하고 추상화하는 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 평면 웨이브라는 개념을 도입하여 의료영상 볼륨데이터에서 인체의 핏줄에 대한 3차원 정보를 뽑아 일반화된 실린더로 근사화한 다음 추상화하여 심볼릭 형태의 데이터구조로 저장하는 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하기 위하여, 관 삽입 방사선 수술 시뮬레이션에서 필요로 하는 인체의 핏줄에 대한 기하학적 3차원 정보를 평면 웨이브를 이용하여 의료영상 볼륨 데이터에서 추출하는 제 1 단계; 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 일반화된 평면 웨이브를 이용하여 실린더로 근사화하고 추상화하는 제 2 단계; 및 근사화되고 추상화된 기하학적인 3차원 정보를 심볼릭 형태의 데이터 구조로 저장하는 제 3 단계를 포함하며, 의료 수술 시뮬레이션 시스템 등에 이용된다.The present invention relates to a method of extracting and abstracting geometric three-dimensional information about the blood vessels of a human body used in medical surgery simulation from medical stereoscopic data, and to a computer-readable recording medium recording a program for realizing the method. We introduce the concept of planar wave, extract three-dimensional information on the blood vessels of the human body from medical image volume data, approximate them into generalized cylinders, abstract them, and store them in a symbolic data structure. In order to provide a recording computer-readable recording medium, the first step of extracting the geometric three-dimensional information about the blood vessels of the human body required in the tube insertion radiation surgery simulation from the medical image volume data using a plane wave; A second step of approximating and abstracting geometric three-dimensional information about the blood vessels of the human body into a cylinder using a generalized plane wave; And a third step of storing the approximated and abstracted geometric three-dimensional information in a symbolic data structure, and used for a medical surgery simulation system.

Description

의료 수술 시뮬레이션에서 사용되는 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 의료영상 입체 데이터에서 추출하고 추상화하는 방법{Method of abstraction and segmentation of 3D features of blood vessels from medical volume data for surgical simulation}Method of abstraction and segmentation of 3D features of blood vessels from medical volume data for surgical simulation}

본 발명은 의료 수술 시뮬레이션에서 사용되는 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 의료영상 입체 데이터에서 추출하고 추상화하는 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 특히 가상현실(VR) 기술을 이용한 핏줄에 관 삽입 수술 시뮬레이터에서 필요로 하는 핏줄의 3차원적인 기하학적 정보를 의료영상 볼륨 데이터로부터 추출하기 위한 추출 및 추상화 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to a method of extracting and abstracting geometric three-dimensional information about the blood vessels of a human body used in medical surgery simulation from medical stereoscopic data, and to a computer-readable recording medium recording a program for realizing the method. In particular, the extraction and abstraction method for extracting the three-dimensional geometric information of the blood vessels required by the tube implant surgery simulator using the virtual reality (VR) technology from the medical image volume data, and the program for realizing the method are recorded. The present invention relates to a computer-readable recording medium.

도 1 은 일반적인 컴퓨터의 구성예시도이다.1 is an exemplary configuration diagram of a general computer.

도 1 은 일반적인 컴퓨터를 도시하고 있는데, 이는 입력부(11), 중앙 처리부(12), 출력부(13) 및 저장부(14) 등을 포함하여 이루어진다. 본 발명은 이러한 일반적인 컴퓨터를 바탕으로 하여 구성된 의료 수술 시뮬레이션 시스템에서 동작하는 방법에 관한 것이다.1 shows a general computer, which includes an input unit 11, a central processing unit 12, an output unit 13, a storage unit 14, and the like. The present invention relates to a method for operating in a medical surgery simulation system constructed based on such a general computer.

가상현실 기술이 의료분야에 응용되기 시작하면서 많은 의료 시뮬레이션 시스템들이 개발되었고, 현재 많은 분야에서 의료행위의 보조수단으로서 사용되고 있다. 특히 외과 수술의 경우 그 응용이 활발하게 되고 있는데, 주로 인턴 교육용이나 실제 수술이전에 모의수술을 해보는 시스템으로 활용되고 있다.As virtual reality technology has been applied to the medical field, many medical simulation systems have been developed and are currently used as an aid to medical practice in many fields. In particular, in the case of surgery, the application is becoming active, mainly used for intern training or mock surgery before the actual surgery.

본 발명에서는 이러한 수술 시뮬레이터 중에서 심장병(Heart attack)을 치료하는 과정을 시뮬레이션하는 관 삽입 방사선 시뮬레이션 시스템(VIRSS : Vascular and Interventional Radiology Simulation System) 대상으로 한다. 본 시스템은 인체의 핏줄에 관을 삽입하여 심장부근의 핏줄이 막히는 것을 방지하기 위하여 필터를 삽입하거나, 핏줄이 막혔을 경우 레이저를 주사하여 막힘을 뚫는 등의 수술 등의 전 과정을 시뮬레이션하는 시스템으로, 주로 인턴 교육용으로 활용하고 있다. 왜냐하면, 이와같은 수술과정을 인턴교육을 위해 실제 환자를 대상으로 했을 경우 위험하고, 또 환자를 구하기도 힘들기 때문이다.In the present invention, such a surgical simulator is targeted to a Vascular and Interventional Radiology Simulation System (VIRSS) that simulates the process of treating heart attack. This system simulates the entire process of surgery such as inserting a tube into the blood vessel of the human body to prevent clogging around the heart, or inserting a filter or injecting a laser when the blood vessel is blocked to penetrate the blockage. It is mainly used for intern training. This is because such a surgical procedure is dangerous if the actual patient is targeted for internship training, and it is difficult to obtain the patient.

위의 시뮬레이션 시스템에서는 3가지의 중요한 기능 또는 연산을 필요로 하는데, 이들을 살펴보면 다음과 같다.The above simulation system requires three important functions or operations.

먼저, 관이 핏줄을 타고 삽입되는 모습 등 수술 전 과정을 보여주기 위한 실시간 가시화가 필요하다.First, real-time visualization is needed to show the preoperative procedure, such as the tube being inserted through the vein.

둘째, 관이 핏줄에 부딪히면서 삽입되는 과정을 시뮬레이션하여 사용자에게 힘의 피드백(Force Feedback)을 주기 위한 동력학(Dynamics) 시뮬레이션이 필요하다.Second, dynamics simulation is needed to simulate the insertion of the tube into the vein and give the user feedback.

마지막으로, 관이 삽입되면서 핏줄벽과 부딪히는 것을 검사하는 관과 핏줄 벽과의 충돌검사(Collision Detection)가 필요하다.Finally, a collision detection between the tube and the blood vessel wall is needed to examine the tube being inserted into the blood vessel wall.

그런데, 핏줄에 대한 다각형 표면(polygonal surface) 등과 같은 한 가지 데이터 형태로는 위의 3가지 연산을 모두 효율적으로 수행하기가 힘들다.However, it is difficult to efficiently perform all three operations with one data type, such as a polygonal surface for blood vessels.

추출된 핏줄의 기하학적 정보를 이용하여 어떤 심볼릭(symblic) 모델을 만들고, 이로부터 필요에 따라 적정한 데이터 구조로 변환하여 요구되는 연산을 수행하도록 하여야 한다.A symbolic model should be created using the extracted geometrical information, and then converted into an appropriate data structure as needed to perform the required operation.

따라서, 핏줄에 대한 기하학적 3차원 정보를 추상화(abstraction)하여 트리 형태로 구성하고, 필요에 따라 다각형 표면(polygonal surface)이나 함수 형태(implicit surface)로 변환하여 위의 기능을 효율적으로 수행하도록 하여야 한다.Therefore, abstract the geometric 3D information on the blood lines to form a tree shape and convert it into a polygonal surface or an implicit surface as needed to efficiently perform the above functions. .

의료 영상에서 핏줄에 대한 3차원적인 기하학적 정보를 뽑는 것은 매우 어려운 작업이다. 왜냐하면 핏줄(Blood Vessels)은 근육, 폐, 간등 인체의 다른 장기와 거의 유사한 밀도를 갖고, 현재 개발된 대부분의 의료 장비들이 대상체의 밀도를 측정하고 있기 때문에 결과 영상에서 핏줄과 다른 장기를 구별하기 힘들기 때문이다. 이를 극복하기 위해서 최근에 개발된 앤지오그래피(Angiography)라는 기술이 개발되었는데, 이는 영상을 획득하기 전에 방사선에 잘 반응하는 물질(dye)등을 핏줄에 주사한 후 영상을 획득한다. 이렇게 하면 다른 장기들보다 핏줄에 대한 정보가 강하게 나타나게 된다. 본 발명에서 입력으로 사용하는 데이터는 주로 이와 같이 앤지오그래피(Angiography) 방법을 통해서 얻어진 의료영상 볼륨데이터를 사용함을 가정한다.Extracting three-dimensional geometric information about blood vessels from medical images is a difficult task. Blood Vessels are almost as dense as other organs in the human body, such as muscles, lungs, and liver, and because most of the currently developed medical devices measure the density of objects, it is difficult to distinguish between blood and other organs in the resulting image. Because. To overcome this, a recently developed technique called angiography has been developed, which acquires an image after scanning a dye, which reacts well to radiation, onto a blood vessel before the image is acquired. This makes the information about your veins stronger than other organs. It is assumed that the data used as an input in the present invention mainly uses medical image volume data obtained through the angiography method.

의료영상 볼륨 데이터에서 핏줄에 대한 3차원 정보를 뽑는 방법으로 가장 대표적인 알고리즘으로 마칭 큐브(Marching Cubes) 알고리즘이 있다. 이는 핏줄에 대한 표면정보를 추출하는데 매우 효율적이다. 그러나, 추출된 표면은 삼각형의 집합으로 되어 있고 단지 삼각형의 3차원 정보만을 유지하고 있어, 핏줄의 가지(branch), 반경(radius), 그리고 중심축(medial axis)등과 같은 기하학적이고 계층적인 정보를 가지고 있지 않아 시뮬레이션 과정의 가시화에는 효율적이지만, 동력학 시뮬레이션이나 핏줄과 관과의 충돌검사 등에는 효율적이지 못한 문제점이 있었다. 이를 극복하기 위하여 웨이브 전파(wave propagation) 방법이 개발되었다.The most representative algorithm for extracting three-dimensional information about blood vessels from medical image volume data is the Marching Cubes algorithm. This is very efficient for extracting surface information about blood vessels. However, the extracted surface is a set of triangles and retains only the three-dimensional information of the triangle, so that geometric and hierarchical information such as branches, radii, and medial axis of the veins can be obtained. It is efficient to visualize the simulation process because it does not have it, but it is not efficient for dynamic simulation or collision inspection between blood lines and pipes. In order to overcome this, a wave propagation method has been developed.

도 2 은 종래의 웨이브 전파 방법의 흐름예시도이다.2 is a flowchart illustrating a conventional wave propagation method.

종래의 웨이브 전파 방법은 사용자가 핏줄내에 초기 위치를 주면(201), 이점을 씨앗(Seed)으로 하여 초기 웨이브를 설정한 후(202), 웨이브(Wave)를 반복적으로 생성하고, 또 이를 전파하여 초기 위치와 연결된 모든 핏줄을 찾아내게 된다(203, 204). 여기서, 웨이브란 수면위에 돌을 던졌을 때 돌이 떨어진 점을 중심으로 수면파가 퍼져나가는 것처럼 주어진 씨앗점으로부터 그와 연결되어(보통 26-연결성을 기준) 있고 핏줄을 구성하고 있는 복셀(voxel)들의 집합으로 표현할 수 있다. 그리고, 웨이브 전파는 현재의 웨이브를 기준으로 다음 웨이브를 생성하는 것을 말하는데, 다음 웨이브는 현재 웨이브의 각각의 복셀(voxel)에 연결된 복셀들(voxels) 중 현재의 웨이브에 속해있지 않고, 또 핏줄에 해당하는 것들의 집합을 말한다.In the conventional wave propagation method, when the user gives an initial position in the blood line (201), sets the initial wave using the seed as the seed (202), generates the wave repeatedly, and then propagates the wave. It finds all the blood lines associated with the initial position (203, 204). Here, a wave is a collection of voxels that are connected to a given seed point (usually 26-connected) and constitute blood vessels, as the ripple spreads around the point where the stone fell when it was thrown on the surface. It can be expressed as And, wave propagation refers to generating the next wave based on the current wave, which does not belong to the current wave among the voxels connected to each voxel of the current wave, A set of corresponding things.

이 웨이브 전파 방법은 씨앗점과 연결된 모든 핏줄을 찾을 수가 있는데, 특히 핏줄이 가지(branch or bifurcation)를 가질 때 이를 검출하는데 유용하다. 즉, 가지의 검출은 웨이브 전파도중 한 웨이브가 두개의 분리된 컴포넌트를 갖을 때 발생하기 때문에 컴퓨터 비젼에서 사용하고 있는 연결된 컴포넌트 분석(Connected Component Analysis)를 통해서 쉽게 가지점(branching point)를 검출할 수 있다.This wave propagation method finds all the blood lines associated with the seed point, which is especially useful when the blood lines have branches or bifurcation. That is, since branch detection occurs when a wave has two separate components during wave propagation, branching points can be easily detected through the connected component analysis used in computer vision. have.

그러나, 이러한 장점에도 불구하고 이 방법의 치명적인 단점이 있는데, 그것은 전파되는 왜이브가 핏줄의 단면에 평행하지 않아 이의 처리를 위해서 많은 수의 영상이 요구되고, 웨이브가 갖는 독립된 컴포넌트의 계산도 웨이브(wave)가 널리 퍼져서 전파되고 있을 때는 엉뚱한 결과를 초래할 수도 있는 문제점이 있기 때문이다.However, in spite of these advantages, there is a fatal disadvantage of this method, because the propagating dive is not parallel to the cross-section of the vein, which requires a large number of images for its processing. This is because when a wave is spreading and propagating, it may cause erratic results.

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 평면 웨이브라는 개념을 도입하여 의료영상 볼륨데이터에서 인체의 핏줄에 대한 3차원 정보를 뽑아 일반화된 실린더로 근사화한 다음 추상화하여 심볼릭 형태의 데이터구조로 저장하는 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and introduced the concept of plane wave to extract three-dimensional information on the blood vessels of the human body from the medical image volume data, approximated to a generalized cylinder, and then abstracted the symbolic form. It is an object of the present invention to provide a computer readable recording medium storing a method for storing the data structure and a program for realizing the method.

도 1 은 일반적인 컴퓨터의 구성예시도.1 is an exemplary configuration diagram of a general computer.

도 2 은 종래의 웨이브 전파 방법의 흐름예시도.Figure 2 is a flow diagram of a conventional wave propagation method.

도 3a 내지 도 3c 는 본 발명에 따른 의료 수술 시뮬레이션에서 사용되는 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 의료영상 입체 데이터에서 추출하고 추상화하는 방법에 대한 일실시예 개념도.3A to 3C are conceptual views illustrating a method of extracting and abstracting geometric three-dimensional information about blood vessels of a human body used in medical surgery simulation according to the present invention from stereoscopic data of medical images.

도 4 는 본 발명에 따른 핏줄을 볼륨 데이터에서 추출하면서 동시에 일반화된 실린더에 의해서 근사화하는 과정에 대한 일실시예 흐름도.4 is a flow diagram of an embodiment of a process of extracting a blood vessel from volume data and simultaneously approximating it by a generalized cylinder in accordance with the present invention.

도 5a 및 도 5b 는 본 발명에 따른 핏줄을 볼륨 데이터에서 추출하면서 동시에 일반화된 실린더에 의해서 근사화하는 과정에 대한 일실시예 개념도.5A and 5B illustrate an embodiment of a process of extracting a blood vessel from volume data and approximating the same by a generalized cylinder according to the present invention.

도 6a 및 도 6b 는 본 발명에 따른 인체의 핏줄의 추출에서 가지를 검출하는 과정에 대한 일실시예 개념도.6a and 6b is an embodiment conceptual diagram for the process of detecting the branch in the extraction of the blood vessels of the human body according to the present invention.

도 7 은 본 발명에 따른 의료 수술 시뮬레이션에서 사용되는 인체의 핏줄에대한 기하학적인 3차원 정보를 의료영상 입체 데이터에서 추출하고 추상화하는 방법에 대한 일실시예 흐름도.FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of extracting and abstracting geometric three-dimensional information about a blood vessel of a human body used in medical surgery simulation according to the present invention from three-dimensional data of a medical image. FIG.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

11 : 입력부 12 : 중앙 처리부11 input unit 12 central processing unit

13 : 출력부 14 : 저장부13 output unit 14 storage unit

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 의료 수술 시뮬레이션 시스템에 적용되는 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 의료영상 입체 데이터에서 추출하고 추상화하는 방법에 있어서, 관 삽입 방사선 수술 시뮬레이션에서 필요로 하는 인체의 핏줄에 대한 기하학적 3차원 정보를 평면 웨이브를 이용하여 의료영상 볼륨 데이터에서 추출하는 제 1 단계; 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 일반화된 평면 웨이브를 이용하여 실린더로 근사화하고 추상화하는 제 2 단계; 및 근사화되고 추상화된 기하학적인 3차원 정보를 심볼릭 형태의 데이터 구조로 저장하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, in the method for extracting and abstracting the geometric three-dimensional information on the blood vessels of the human body to be applied to the medical surgery simulation system in the medical image stereoscopic data, which is required in the tube implantation radiation surgery simulation A first step of extracting geometric three-dimensional information on the blood vessels of the human body from the medical image volume data using a plane wave; A second step of approximating and abstracting geometric three-dimensional information about the blood vessels of the human body into a cylinder using a generalized plane wave; And a third step of storing the approximated and abstracted geometric three-dimensional information in a symbolic data structure.

또한, 본 발명은, 대용량 프로세서를 구비한 의료 수술 시뮬레이션 시스템에, 관 삽입 방사선 수술 시뮬레이션에서 필요로 하는 인체의 핏줄에 대한 기하학적 3차원 정보를 평면 웨이브를 이용하여 의료영상 볼륨 데이터에서 추출하는 제 1 기능; 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 일반화된 평면 웨이브를 이용하여 실린더로 근사화하고 추상화하는 제 2 기능; 및 근사화되고 추상화된 기하학적인 3차원 정보를 심볼릭 형태의 데이터 구조로 저장하는 제 3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.In addition, the present invention is a medical surgery simulation system having a large-capacity processor, the first to extract geometric three-dimensional information on the blood vessels of the human body required in the tube implantation radiation surgery simulation from the medical image volume data using a plane wave function; A second function of approximating and abstracting geometric three-dimensional information about the blood vessels of the human body into a cylinder by using a generalized plane wave; And a computer readable recording medium storing a program for realizing a third function of storing approximated and abstracted geometric three-dimensional information in a symbolic data structure.

본 발명은 앞서 기술한 선행기술인 웨이브 전파방법의 장점은 살리고 단점을 개선하기 위해서 평면 웨이브(Plane wave)라는 새로운 개념을 도입하였고, 의료영상 볼륨데이터에서 인체의 핏줄에 대한 3차원 정보를 단순히 뽑는데 그치지 않고, 이를 일반화된 실린더로 근사화한 다음 추상화하여 심볼릭(tree구조) 형태의 데이터구조로 저장하여 필요시 그 구조를 다른 구조로 전환하여 효율적인 연산을 수행하도록 하였다.The present invention has introduced a new concept called a plane wave to improve the advantages and improve the disadvantages of the wave propagation method described above, and to simply extract the three-dimensional information about the blood vessels of the human body from the medical image volume data Instead, it is approximated to a generalized cylinder, abstracted, and stored as a symbolic (tree structure) data structure, and if necessary, the structure is converted to another structure to perform an efficient operation.

평면 웨이브는 웨이브의 전파를 주어진 평면상의 복셀로 제한하여 형성된 웨이브들이 갖는 복셀들을 모아 놓은 것으로, 평면의 방정식을 핏줄의 축방향에 직각으로 주게 되면 형성된 평면 웨이브는 핏줄의 단면(cross-section)과 평행하게 된다. 이러한 특성은 나중에 핏줄에 대한 기하학적 정보들(반경, 중심축)을 계산하는데 유용하게 쓰인다.Plane wave is a collection of voxels of waves formed by limiting wave propagation to a given voxel on a given plane. When the plane equation is given perpendicular to the axial direction of the blood line, the plane wave is formed by cross-section of the blood line. Parallel. This property is later useful for calculating geometric information about the blood vessels (radius, central axis).

핏줄을 일반화된 실린더(Generalized Cylinder)에 의해 근사화하는 것은 핏줄의 곡률에 근거해서 하게 되는데, 곡률이 큰 부분에서는 실린더의 간격이 좁고, 곡률이 작은 곳에서는 실린더의 간격이 넓게 하여 근사화하게 된다.The approximation of the blood line by the generalized cylinder is based on the curvature of the blood line. In the large curvature, the interval of the cylinder is narrow, and in the small curvature, the interval of the cylinder is widened to approximate.

본 발명에서는 핏줄의 곡률을 추정하는 방법으로 평면 웨이브의 중심에서 핏줄의 축 방향으로 레이(Ray)를 쏘게 되는데, 이때 레이가 핏줄내를 여행한 거리는 핏줄의 곡률과 반비례 관계가 된다. 이러한 관계를 이용하여 새로운 노드(실린더의 한쪽 끝)를 생성할 위치를 결정하게 된다. 핏줄의 축 방향은 평면 웨이브를 한번 전파시킨후 두 평면 웨이브의 센터를 연결한 벡터를 구하면 쉽게 결정된다.In the present invention, a method of estimating the curvature of the blood lines shoots a ray from the center of the plane wave in the axial direction of the blood lines, where the distance traveled by the ray is inversely related to the curvature of the blood lines. This relationship is used to determine where to create a new node (one end of the cylinder). The axial direction of the vein is easily determined by propagating the plane wave once and then finding the vector connecting the centers of the two plane waves.

최종적으로 구성되는 트리의 각 노드는 그 지점의 3차원 좌표와 그 지점에서의 핏줄의 반경, 가지의 유무, 중심축(medial axis) 등과 같은 정보를 가지고 있게 된다.Each node in the final tree has information such as the three-dimensional coordinates of the point, the radius of the veins at that point, the presence or absence of branches, and the medial axis.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3a 내지 도 3c 는 본 발명에 따른 의료 수술 시뮬레이션에서 사용되는 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 의료영상 입체 데이터에서 추출하고 추상화하는 방법에 대한 일실시예 개념도이다.3A to 3C are conceptual views illustrating a method of extracting and abstracting geometric three-dimensional information about blood vessels of a human body used in medical surgery simulation according to the present invention from three-dimensional data of a medical image.

도 3a 내지 도 3c 에서는 핏줄을 의료영상 볼륨데이터에서 추출하여 일반화된 실린더에 의해 근사화하고 이를 다시 추상화된 트리 데이터 구조로 저장하는 과정을 나누어 보여주고 있다.3A to 3C illustrate a process of extracting blood vessels from medical image volume data, approximating them by generalized cylinders, and storing them as abstracted tree data structures.

도 3a 는 의료영상 볼륨 데이터의 일예시도이고, 도 3b 는 인체의 핏줄이 일반화된 실린더(Generalized cylinder)에 의해 근사화된 일예시도이며, 도 3c 는 추상화된 트리(tree) 데이터 구조의 일예시도이다.FIG. 3A is an example of medical image volume data, FIG. 3B is an example of approximation by a generalized cylinder of a blood vessel of the human body, and FIG. 3C is an example of an abstracted tree data structure. It is also.

도 3a 내지 도 3c 를 통해 의료영상 볼륨 데이터에서 추상화된 트리 데이터 구조가 생성되기까지를 살펴볼 수 있다.3A to 3C, the tree data structure abstracted from the medical image volume data is generated.

본 발명에서는 가상현실(VR)기술을 이용한 핏줄에 관 삽입 수술 시뮬레이터에서 필요로 하는 핏줄의 3차원적인 기하학적 정보를 의료영상 볼륨 데이터로부터 추출하기 위한 방법을 제시하고 있다. 이때 추출되는 핏줄은 그 곡률(Curvature)에 근거하여 일반화된 실린더에 의해서 근사화되고, 생성된 실린더들은 다시 원래 계층적 구조를 유지하면서 트리 데이터 구조로 변환된다. 이런 과정의 전체적인 구성은 핏줄을 볼륨 데이터에서 추출하면서 동시에 일반화된 실린더에 의해서 근사화하기 위한 모듈과 핏줄의 가지(branch)를 검출하기 위한 모듈로 나누어 볼 수 있다.The present invention proposes a method for extracting three-dimensional geometric information of a blood vessel required by a tube insertion surgery simulator using virtual reality (VR) technology from medical image volume data. At this time, the extracted blood line is approximated by a generalized cylinder based on the curvature, and the generated cylinders are converted into a tree data structure while maintaining the original hierarchical structure. The overall composition of this process can be divided into a module for extracting blood vessels from volume data and at the same time a module for approximating by generalized cylinders and a branch for blood vessels.

도 4 는 본 발명에 따른 핏줄을 볼륨 데이터에서 추출하면서 동시에 일반화된 실린더에 의해서 근사화하는 과정에 대한 일실시예 흐름도이다.4 is a flow chart of an embodiment of the process of extracting the blood vessels from the volume data according to the present invention and simultaneously approximating them by a generalized cylinder.

먼저, 도 4 을 참조하여 근사화 과정을 살펴보면, 먼저 새로운 노드가 생성되었다고 가정했을 경우, 새로운 노드의 위치를 결정하고(401), 그 노드에 해당하는 핏줄의 기하학적인 정보를 구하여 그 속성으로 부여한다(402). 이때 핏줄의 반경, 축 방향, 가지등과 같은 정보가 노드에 저장되게 된다.First, referring to the approximation process with reference to FIG. 4, if it is assumed that a new node is created first, the position of the new node is determined (401), and geometric information of the blood lines corresponding to the node is obtained and given as the attribute. (402). At this time, information such as the radius of the blood line, the axial direction, the branch, etc. are stored in the node.

그 다음 평면 웨이브의 중심에서 핏줄의 축 방향을 찾은(403) 후에, 레이를 발사해서 레이가 핏줄내에서 여행한 거리를 근거해서 핏줄의 곡률을 측정한다(404).Next, after finding the axial direction of the vein at the center of the planar wave (403), the ray is fired to measure the curvature of the vein based on the distance the ray has traveled in the vein (404).

레이가 여행한 거리가 어느 값(epsilon) 이하인가를 확인한다(405).It is checked whether the distance traveled by Ray is less than or equal to epsilon (405).

만일, 레이가 여행한 거리가 어느 값(epsilon) 이하이면 이는 더 이상 핏줄이 존재하지 않음을 나타내기 때문에 알고리즘은 종료되고, 그렇지 않으면 새로운 노드의 위치를 결정하는 과정(401)부터 반복 수행하여 핏줄을 일반화된 실린더에 의해서 근사화하고 최종적으로 트리형태의 데이터 구조를 얻게 된다.If the distance traveled by the ray is less than or equal to epsilon, the algorithm terminates because it indicates that there are no more blood lines, otherwise the process repeats from step 401 where the location of the new node is determined. Is approximated by a generalized cylinder and finally a tree-shaped data structure is obtained.

도 5a 및 도 5b 는 본 발명에 따른 핏줄을 볼륨 데이터에서 추출하면서 동시에 일반화된 실린더에 의해서 근사화하는 과정에 대한 일실시예 개념도이다.5A and 5B are conceptual views illustrating a process of extracting a blood vessel from volume data and approximating by a generalized cylinder at the same time according to the present invention.

도 5a 및 도 5b 는 도 4 의 알고리즘을 수행하는 모습을 보여주는 개념도로서 도 5a 에서는 평면웨이브의 생성과 그의 전파에 의한 핏줄의 축 방향을 결정하고 평면웨이브의 센터에서 레이를 쏘아 레이가 이동한 거리에 기준하여 새로운 노드를 만드는 과정을 반복적으로 보여주고 있다.5A and 5B are conceptual views showing the algorithm of FIG. 4. In FIG. 5A, the distance in which the ray moves is determined by generating a plane wave and determining the axial direction of the vein due to its propagation, and shooting a ray from the center of the plane wave. It shows the process of creating a new node repeatedly.

도 5b 는 결과적으로 형성되는 일반화된 실린더를 보여주고 있다.5B shows the resulting generalized cylinder.

도 6a 및 도 6b 는 본 발명에 따른 인체의 핏줄의 추출에서 가지를 검출하는과정에 대한 일실시예 개념도이다.6A and 6B are diagrams illustrating an example of a process of detecting a branch from an extraction of blood vessels of the human body according to the present invention.

두번째로 도 6a 및 도 6b 의 가지 검출 도면을 참조하여 가지 검출 알고리즘을 살펴보면, 앞서 설명한 도 4 의 알고리즘을 반복적으로 수행하다 보면 핏줄의 가지(branch)가 있다 하더라도 이를 무시하는 경우가 발생한다. 이를 보완하기 위하여 가지검출 알고리즘이 추가적으로 개발되었는데 이는 도 4 의 알고리즘에 의해서 새로운 노드를 결정하고 나서, 이전 노드와 새 노드 사이를 일정한 간격으로 나눈 다음(도 6a) 평면 웨이브를 생성시켜 각 지점에서 반경을 조사하게 된다.Secondly, referring to the branch detection algorithm with reference to the branch detection diagrams of FIGS. 6A and 6B, when the algorithm of FIG. 4 is repeatedly performed, the branch detection algorithm may be ignored even if there is a branch of the blood vessel. To compensate for this, a branch detection algorithm was additionally developed, which determines the new node by the algorithm of FIG. 4, divides the old node with the new node at regular intervals (FIG. 6a), and then generates a planar wave to radii at each point. Will be investigated.

그 다음 인접한 지점과의 반경의 차를 구해서 그 차가 매우 크면 그 사이에 가지(branch)가 존재한다고 가정하고, 두 구간을 반복적으로 이등분(Bisection)해 나가면서 두 구간에 대해서 반경의 차를 테스트하고 차가 큰 구간을 새로운 구간으로 정해서 같은 테스트를 반복한다(도 6b). 이와 같은 과정에서 가지(branch)가 존재할 수 구간의 간격이 점차 좁혀지게 되고, 최종적으로 그 구간의 간격이 어느 일정한 값 이하이면 위의 반복적인 이등분을 멈추고 평면 웨이브를 전파시키면서 연결된 컴포넌트 분석(Connected component analysis)을 통해서 독립 컴포넌트의 갯수를 계속 조사해서 가지(branch)를 검출하게 된다.Then, calculate the difference between the radiuses of the adjacent points, assuming that there is a branch between them if the difference is very large, test the difference between the radiuses of the two sections by repeatedly bisectioning the two sections. The same test is repeated by setting a section having a large difference as a new section (FIG. 6B). In this process, the interval between sections where branches can exist is gradually narrowed, and finally, if the interval between the sections is below a certain value, the connected component analysis is performed while stopping the repetitive bisection and propagating the planar wave. In the analysis, the branch is detected by continuously examining the number of independent components.

도 7 은 본 발명에 따른 의료 수술 시뮬레이션에서 사용되는 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 의료영상 입체 데이터에서 추출하고 추상화하는 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of extracting and abstracting geometric three-dimensional information about blood vessels of a human body used in medical surgery simulation according to the present invention from three-dimensional image data.

도 7 는 상기의 설명을 통해 제시한 두 과정을 결합한 형태로 가지 검출 부분이 아주 간략하게 기술되어 있고 알고리즘이 입력 데이터의 전 핏줄에 대해서 동작하도록 하기 위해서 스택(stack)과 같은 데이터 구조를 도입하였다. 여기서 스택은 근사화 알고리즘이 수행 도중에 가지(branch)를 만났을 때, 두개의 독립된 컴포넌트 형태의 웨이브가 존재하게 되는데 이중 하나는 계속 근사화 알고리즘을 수행하고 나머지는 스택에 집어 넣어 나중에 그 가지를 처리하기 위한 시작점으로 쓰게 된다.7 is a very simple description of the branch detection part, which combines the two processes presented through the above description, and introduces a data structure such as a stack so that the algorithm operates on the entire blood line of the input data. . In this case, when the approximation algorithm encounters a branch during execution, two separate component wave forms exist, one of which continues to perform the approximation algorithm and the other is put on the stack to start processing the branch later. Will be written as

도 7 을 기준으로 본 발명에서 제안한 의료영상 볼륨 데이터에서 핏줄을 추출하고 이를 일반화된 실린더에 의해서 근사화하며 실린더간의 구조적이고 계층적인 정보를 이용하여 추상화된 데이터 구조를 생성하는 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 7, a method of extracting a blood line from the medical image volume data proposed by the present invention and approximating it by a generalized cylinder and generating an abstracted data structure using structural and hierarchical information between cylinders is as follows. .

1. 사용자는 초기에 핏줄내의 한 점을 핏줄을 찾기 위한 씨앗점(Seed Position or Seed Voxel)으로 지정한다.1. The user initially specifies a point in the vein as a Seed Position or Seed Voxel.

2. 씨앗점에서부터 웨이브를 전파시켜 초기의 평면 웨이브(plane wave)를 형성하고, 형성된 평면 웨이브를 한번만 전파시켜 다음 평면 웨이브(next plane wave)를 만든다.2. Propagate the wave from the seed point to form an initial plane wave, and propagate the formed plane wave only once to produce the next plane wave.

3. 앞서 구해진 두 평면 웨이브의 센터를 구해서 연결하면 핏줄의 축(axis) 방향을 구할 수 있다. 이때, 평면 웨이브의 센터는 평면 웨이브가 가지고 있는 복셀들의 3차원 좌표들의 평균하여 구할 수 있다.3. Find and connect the centers of the two planar waves previously obtained to find the direction of the axis of the vein. In this case, the center of the plane wave may be obtained by averaging three-dimensional coordinates of the voxels of the plane wave.

4. 구해진 축 방향을 이용하여 평면 웨이브의 센터에서 레이(Ray)를 쏜다. 이때 레이는 핏줄내를 여행하게 되고 최종적으로 핏줄 벽과 만났을 때 멈추게 된다.4. Shoot the ray from the center of the plane wave using the obtained axial direction. Ray travels in the veins and stops when he finally meets the veins wall.

5. 레이가 여행한 거리는 핏줄의 곡률에 반비례하게 되므로 이를 근거로 새로운 노드의 위치를 결정하게 된다.5. The distance traveled by Ray is inversely proportional to the curvature of the vein, thus determining the position of the new node.

6. 새로운 노드의 위치가 결정되면 그 위치에서 평면 웨이브를 만들고 이로부터 핏줄의 반경 등의 정보를 구한다. 그 다음 2항으로 가서 루프를 돌게 된다.6. Once the new node has been located, create a planar wave at that location and obtain information about the radius of the vein. Then go to section 2 to loop.

7. 5항에서 레이가 여행한 거리가 아주 작으면 이 가지를 따라서는 더 이상 핏줄이 존재하지 않으므로 중단하고, 스택(Stack)에서 다른 가지를 가져다가 2-5 과정을 반복한다.7. If Ray traveled very little in Section 5, stop because there are no longer any lines along this branch, take another branch off the stack and repeat steps 2-5.

8. 이전에 만들어진 노드와 5항에서 결정된 새로운 노드 사이에 가지를 검출하는 과정이 삽입되게 된다. 이때 가지가 검출되게 되면 새로운 노드를 형성하고 평면 웨이브는 가지의 수 만큼 독립된 컴포넌트로 만들어지게 되며, 그들을 모두 스택에 저장하게 된다.8. The process of detecting branches is inserted between the previously created node and the new node determined in clause 5. When a branch is detected, a new node is formed, and the planar wave is made of as many independent components as the number of branches, and they are all stored on the stack.

9. 그 다음 다시 스택에서 하나의 평면 웨이브를 가져다가 그와 관련된 핏줄의 가지를 계속해서 추출하고 근사화하게 된다.9. Then we take a plane wave from the stack and continue extracting and approximating the branches of its associated veins.

10. 알고리즘의 최종적인 종료는 스택이 비어 있고 2항에서의 평면 웨이브의 전파가 더 이상 발생하지 않거나 5항의 레이가 여행한 거리가 아주 작을때이다.10. The final termination of the algorithm is when the stack is empty and propagation of the planar wave in section 2 no longer occurs or the distance traveled by the ray in section 5 is very small.

이를 도면의 흐름에 따라 설명하면 다음과 같다.This will be described according to the flow of the drawings.

우선, 핏줄내의 씨앗의 초기위치를 설정한다(701). 초기의 평면 웨이브를 형성하고, 형성된 평면 웨이브를 전파시켜 다음 평면 웨이브를 만든다(702).First, the initial position of the seed in the vein is set (701). An initial plane wave is formed and the formed plane wave propagates to form the next plane wave (702).

평면 웨이브의 전파가 더 이상 이루어지지 않는지를 확인한다(703). 확인 결과, 평면 웨이브의 전파가 이루어지면, 새로운 가지가 있는지를 점검한다(704). 점검 결과, 새로운 가지가 있으면, 평면 웨이브를 분할하고(705), 새로운 평면 웨이브들을 스택에 삽입한다(706).It is confirmed that propagation of the plane wave is no longer made (703). As a result of the propagation of the planar wave, it is checked whether there is a new branch (704). As a result of the check, if there is a new branch, the plane wave is split (705) and new plane waves are inserted into the stack (706).

새로운 가지가 있는지를 점검한 결과, 새로운 가지가 없으면, 새로운 평면 웨이브를 스택에 삽입한다(706).As a result of checking whether there is a new branch, if no new branch exists, a new plane wave is inserted into the stack (706).

그 다음으로, 스택이 비었는지를 검사한다(707). 검사 결과, 스택이 비어있지 않으면, 스택에서 하나의 평면 웨이브에 대한 정보를 끄내어(708), 축 방향을 추정하고, 레이를 발사한다(709). 그리고는 레이가 핏줄내에서 여행한 거리를 측정하고(710), 핏줄의 곡률에 근거해서 새로운 노드를 생성한다(711). 그 다음으로 형성된 평면 웨이브를 전파시켜 다음 평면 웨이브를 만드는 과정(702)부터 반복 수행한다.Next, it is checked if the stack is empty (707). As a result of the inspection, if the stack is not empty, information about one plane wave is retrieved from the stack (708), the axial direction is estimated, and the ray is fired (709). Then, Ray measures the distance traveled in the vein (710) and generates a new node based on the curvature of the vein (711). Next, the formed plane wave is propagated to repeat the process of making the next plane wave (702).

스택이 비었는지를 검사한 결과, 비었으면 평면 웨이브와 레이 주사(Ray shooting)을 이용한 의료영상 볼륨 데이터에서 핏줄을 추출하고 이를 일반화된 실린더에 의해서 근사화하여 핏줄의 기하학인 정보를 추상화딘 트리 데이터 구조로 생성하는 과정을 종료한다.As a result of checking whether the stack is empty, if it is empty, it extracts blood lines from medical image volume data using plane wave and ray shooting and approximates them by generalized cylinder to abstract the geometric information of blood lines. End the process of creating.

평면 웨이브의 전파가 더 이상 이루어지지 않는지를 확인한 결과, 더 이상 이루어지지 않으면, 스택이 비었는지를 검사하는 과정(707)부터 반복 수행한다.As a result of confirming that propagation of the plane wave is no longer performed, if it is not made anymore, the process is repeatedly performed from step 707 of checking whether the stack is empty.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.

상기한 바와 같은 본 발명은, 관 삽입 방사선 수술 시뮬레이션 시스템에서 필요로 하는 인체의 핏줄에 대한 3차원 기하학적 정보를 의료영상 볼륨 데이터에서 단순히 뽑는데 그치지 않고, 이를 일반화된 실린더로 근사화하고 추상화한 다음 심볼릭(트리구조) 형태의 데이터 구조로 저장하여 필요시 그 구조를 다른 구조로 전환하여 효율적인 연산을 수행할 수 있으며, 본 발명의 결과로서 얻어진 핏줄의 트리는 시뮬레이션 과정을 실시간으로 가시화하기 위하여 다각형 표면 형태의 핏줄을 구성할 수 있고, 동력학 시뮬레이션이나 충돌검사를 위해서 함수 형태(implicit surface)로 표현하여 연산을 행할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention is not limited to simply extracting three-dimensional geometrical information about the blood vessels of the human body required by the vascular simulation system, and approximating and abstracting it with a generalized cylinder, and then symbolic ( Tree structure) can be stored as a data structure, and if necessary, the structure can be converted to another structure to perform an efficient operation, and the tree of blood lines obtained as a result of the present invention has a polygonal surface blood line to visualize the simulation process in real time. It is possible to construct a function and to express the function in an implicit surface for dynamic simulation or collision detection.

Claims (7)

의료 수술 시뮬레이션 시스템에 적용되는 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 의료영상 입체 데이터에서 추출하고 추상화하는 방법에 있어서,In the method of extracting and abstracting geometric three-dimensional information about the blood vessels of the human body applied to the medical surgery simulation system from the medical image stereoscopic data, 관 삽입 방사선 수술 시뮬레이션에서 필요로 하는 인체의 핏줄에 대한 기하학적 3차원 정보를 평면 웨이브를 이용하여 의료영상 볼륨 데이터에서 추출하는 제 1 단계;A first step of extracting geometric three-dimensional information on the blood vessels of the human body required for the vascular surgery simulation from the medical image volume data using a plane wave; 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 일반화된 평면 웨이브를 이용하여 실린더로 근사화하고 추상화하는 제 2 단계; 및A second step of approximating and abstracting geometric three-dimensional information about the blood vessels of the human body into a cylinder using a generalized plane wave; And 근사화되고 추상화된 기하학적인 3차원 정보를 심볼릭 형태의 데이터 구조로 저장하는 제 3 단계Third step of storing approximated and abstracted geometric three-dimensional information in symbolic data structure 를 포함하는 의료 수술 시뮬레이션 시스템에 적용되는 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 의료영상 입체 데이터에서 추출하고 추상화하는 방법.A method of extracting and abstracting geometric three-dimensional information about blood vessels of a human body applied to a medical surgery simulation system including a medical image in stereoscopic data. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 심볼릭 형태는,The symbolic form is 트리 구조인 것을 특징으로 하는 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 의료영상 입체 데이터에서 추출하고 추상화하는 방법.A method of extracting and abstracting geometric three-dimensional information about blood vessels of a human body, which is a tree structure, from three-dimensional data of a medical image. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 평면 웨이브는,The plane wave, 웨이브의 전파를 주어진 평면상의 복셀로 제한하여 형성된 웨이브들이 갖는 복셀들을 모아놓은 웨이브인 것을 특징으로 하는 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 의료영상 입체 데이터에서 추출하고 추상화하는 방법.A method of extracting and abstracting geometric three-dimensional information about blood vessels of a human body, characterized in that the wave is a collection of voxels of waves formed by limiting wave propagation to voxels on a given plane. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제 2 단계는,The second step, 핏줄에서 씨앗값의 위치를 설정하는 제 4 단계;A fourth step of setting the position of the seed value in the vein; 평면 웨이브를 발생시키고 이를 전파시켜 다음 평면 웨이브를 생성하고 두 평면 웨이브의 센터를 연결하여 핏줄의 축 방향을 구하는 제 5 단계;Generating a planar wave and propagating it to generate a next planar wave and connecting the centers of the two planar waves to obtain the axial direction of the blood vessels; 구해진 평면 웨이브의 센터에서 핏줄의 축 방향으로 레이를 쏘고 레이가 핏줄 내를 여행한 거리를 사용하여 핏줄의 곡률을 추정하고 이에 근거해서 새로운 노드를 만드는 제 6 단계;A sixth step of shooting a ray from the center of the obtained planar wave in the axial direction of the vein and estimating the curvature of the vein using the distance traveled by the ray in the vein and creating a new node based thereon; 두 노드 사이를 일정한 간격으로 나누고 평면 웨이브를 생성시켜 각 점에서의 반경을 구하고 비교하여 핏줄의 가지를 검출하는 제 7 단계; 및A seventh step of dividing the two nodes at regular intervals and generating a planar wave to find and compare the radius at each point to detect the branch of the blood vessel; And 인체의 핏줄에 대한 정보를 실린더로 근사화하고 추상화하는 제 8 단계Eighth step to approximate and abstract cylinder information about human blood lines 를 포함하는 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 의료영상 입체 데이터에서 추출하고 추상화하는 방법.Extracting and abstracting geometric three-dimensional information about the blood vessels of the human body from the medical image stereoscopic data. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 7 단계는,The seventh step, 핏줄의 가지가 존재할 수 있는 구간이 정해지면 구간의 간격을 좁혀나가기 위해 이분법을 사용하는 것을 특징으로 하는 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 의료영상 입체 데이터에서 추출하고 추상화하는 방법.A method of extracting and abstracting geometric three-dimensional information about blood vessels of a human body from the stereoscopic data of a human body, characterized in that dichotomy is used to narrow the interval of the interval when the section of the blood vessel may be determined. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 7 단계는,The seventh step, 핏줄의 추출 중 가지를 만나면 두 개의 가지가 존재하게 되는데 그 중 한가지는 스택에 넣고 나머지 한가지를 가지고 처리를 계속하다 끝나면 다시 가지 부분으로 돌아와 스택에 들어있는 다른 가지의 정보를 꺼내어 나머지 가지에 대해 처리하는 것을 특징으로 하는 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 의료영상 입체 데이터에서 추출하고 추상화하는 방법.Two branches exist when one of the extracts of the blood lines is encountered. One of them is placed on the stack and the processing continues with the other. When it is finished, it returns to the branches and extracts the information of the other branches in the stack and processes the remaining branches. A method of extracting and abstracting geometric three-dimensional information about blood vessels of a human body from medical image stereoscopic data. 대용량 프로세서를 구비한 의료 수술 시뮬레이션 시스템에,In a medical surgery simulation system with a large processor, 관 삽입 방사선 수술 시뮬레이션에서 필요로 하는 인체의 핏줄에 대한 기하학적 3차원 정보를 평면 웨이브를 이용하여 의료영상 볼륨 데이터에서 추출하는 제 1 기능;A first function of extracting geometric three-dimensional information on the blood vessels of the human body required by the tube insertion radiation surgery simulation from the medical image volume data using a plane wave; 인체의 핏줄에 대한 기하학적인 3차원 정보를 일반화된 평면 웨이브를 이용하여 실린더로 근사화하고 추상화하는 제 2 기능; 및A second function of approximating and abstracting geometric three-dimensional information about the blood vessels of the human body into a cylinder by using a generalized plane wave; And 근사화되고 추상화된 기하학적인 3차원 정보를 심볼릭 형태의 데이터 구조로 저장하는 제 3 기능A third function of storing approximated and abstracted geometric three-dimensional information in a symbolic data structure 을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing this.
KR1019990061902A 1999-12-24 1999-12-24 Method of abstraction and segmentation of 3D features of blood vessels from medical volume data for surgical simulation KR100315422B1 (en)

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