KR101146796B1 - Apparatus and method for modeling cranioface and apparatus for simulating craniofacial surgery - Google Patents

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KR101146796B1
KR101146796B1 KR1020100112470A KR20100112470A KR101146796B1 KR 101146796 B1 KR101146796 B1 KR 101146796B1 KR 1020100112470 A KR1020100112470 A KR 1020100112470A KR 20100112470 A KR20100112470 A KR 20100112470A KR 101146796 B1 KR101146796 B1 KR 101146796B1
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이상윤
최나래
황진규
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A craniofacial modeling apparatus and a method thereof are provided to model a craniofacial image having an anatomical structure similar to a real person. CONSTITUTION: A first image generating unit(110) obtains an MRI(Magnetic Resonance Image) about a cranioface. The first image generating unit generates a first image including a tissue image about one or more tissues. A second image generating unit(120) generates a second image about outside of the cranioface. An image matching unit(150) generates the modeled cranioface image.

Description

두개안면 모델링 장치와 그 방법 및 두개안면 성형 시뮬레이션 장치{Apparatus and method for modeling cranioface and Apparatus for simulating craniofacial surgery}Apparatus and method for modeling cranioface and Apparatus for simulating craniofacial surgery

본 발명의 실시예들은 두개안면(Cranioface) 모델링 장치, 방법 및 두개안면 성형 시뮬레이션 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실제 사람과 유사한 해부학적 구조를 가지는 두개안면 이미지를 모델링하는 장치 및 그 방법과 이를 이용하여 성형 후의 두개안면을 시뮬레이션하는 장치에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a cranioface modeling apparatus, a method, and a craniofacial shaping simulation apparatus, and more particularly, an apparatus and a method for modeling a cranial face image having an anatomical structure similar to a real person, and a method thereof. The present invention relates to an apparatus for simulating a cranial face after molding.

두개안면 수술(Craniofacial Surgery)은 안면 기형(Malformation)을 교정하기 위한 치료용 목적이나 주걱턱이나 사각턱을 교정하기 위한 미용 목적 등과 같이 다양한 목적으로 시술되고 있는 외과 수술 분야 중 하나이다. Craniofacial Surgery is one of the surgical fields that are being used for various purposes, such as for the purpose of correcting facial malformation, or for the purpose of correcting the spatula or square jaw.

두개안면 수술은 뼈를 절삭하는 수술을 포함할 수 있는데, 뼈를 절삭하는 경우 절삭 전의 원 상태로 복귀시키는 것이 매우 어렵기 때문에, 성형 시술자는 피시술자의 상태를 체크하고 수술 후의 결과를 시뮬레이션하는 과정을 필수적으로 수행하여야 한다. Craniofacial surgery may involve surgery to cut bones, because when cutting bones, it is very difficult to return them to their original state prior to cutting, so that the plastic surgeon checks the condition of the subject and simulates the results after surgery. It must be done.

이 경우, 다양한 자료들을 사용하여 가상으로 혹은 실제 두개안면과 대응되는 두개안면 모델을 제작하여 수술 과정을 미리 실습하는데, 이러한 실습을 일반적으로 두개안면 성형 시뮬레이션이라고 한다. 이와 관련하여, 종래에는 물리적 모델을 사용한 두개안면 성형 시뮬레이션, 엑스레이(X-ray)를 이용한 두개안면 성형 시뮬레이션, 컴퓨터 단층 촬영(CT: Computer Tomography)을 이용한 두개안면 성형 시뮬레이션이 일반적으로 사용되었다. In this case, a variety of data are used to create a craniofacial model that virtually corresponds to the actual cranial face and pre-practice the surgical procedure. This practice is commonly referred to as craniofacial plastic simulation. In this regard, conventionally, craniofacial shaping simulations using physical models, craniofacial shaping simulations using X-rays, and craniofacial shaping simulations using computer tomography (CT) have generally been used.

물리적 모델을 이용한 두개안면 성형 시뮬레이션 방법의 경우, 물리적 도구를 이용하여 시뮬레이션하기 때문에 실제 수술과 같은 훈련 효과를 얻을 수 있다. In the case of craniofacial shaping simulation method using a physical model, it simulates using a physical tool, so the training effect can be obtained like a real surgery.

그러나, 물리적 모델을 이용한 두개안면 성형 시뮬레이션 방법은 두개안면 모델을 제작하는데 많은 비용이 소모되고, 일부가 절삭된 두개안면 모델을 재활용할 수 없어 비용적인 면에서 효율적이지 못한 문제점이 있었다. However, the craniofacial shaping simulation method using a physical model is expensive to produce a craniofacial model, there is a problem in that it is inefficient in terms of cost because it can not recycle the partially cut skull model.

또한, 엑스레이를 이용한 종래의 두개안면 성형 시뮬레이션 방법의 경우, 성형 시술자는 두부 계측법(Cephalometry)을 이용하여 2차원의 엑스레이 영상으로부터 3차원의 두개안면 모델을 상상하여 예측한 후 성형 수술을 수행하였다. In addition, in the conventional craniofacial shaping simulation method using x-rays, the plastic surgeon performed plastic surgery after imagining and predicting a three-dimensional craniofacial model from a two-dimensional x-ray image using cephalometry.

그러나, 엑스레이를 이용한 종래의 두개안면 성형 시뮬레이션 방법은 성형 시술자의 주관적인 의견이 많이 반영되어 피시술자의 만족감을 충족시킬 수 없었고, 시술 후의 두개안면의 형상을 정확하게 예측(시뮬레이션)할 수 없다는 문제점이 있었다. However, the conventional craniofacial shaping simulation method using x-rays reflects a lot of subjective opinions of the shaping operator and cannot satisfy the satisfaction of the subject, and there is a problem in that the shape of the cranial face after the procedure cannot be accurately predicted (simulated).

그리고, 컴퓨터 단층 촬영을 이용한 두개안면 성형 시뮬레이션 방법의 경우, 광경화 조형법(Stereolithography)이나 급속 조형법(Rapid Prototyping) 등의 기법을 사용하여 물리적인 두개안면 모델을 만들거나 3차원 컴퓨터 그래픽스 기술을 적용하여 횡단면의 2차원 CT 영상을 통해 가상의 3차원 컴퓨터 모델을 생성하여 두개안면 성형 시뮬레이션을 수행하였다. In addition, in the case of the craniofacial shaping simulation method using computed tomography, techniques such as stereolithography and rapid prototyping are used to create a physical craniofacial model or to use 3D computer graphics technology. In this study, a virtual three-dimensional computer model was generated from a two-dimensional CT image of a cross-section to perform craniofacial shaping simulation.

그런데, 컴퓨터 단층 촬영 영상에서는 뼈 조직과 같이 투과율이 낮은 조직은 선명하게 보이지만 근육 조직이나 지방 조직과 같이 투과율이 높은 조직은 선명하게 보이지 않으므로, 종래의 컴퓨터 단층 촬영을 이용한 두개안면 성형 시뮬레이션 방법에서는 근육 조직 내지 지방 조직에 대해서는 Tetrahedral 구조로 뼈와 표피 사이의 내부 조직들에 대한 가상 조직을 생성하여 두개안면을 모델링하였다. However, in a computed tomography image, low-transmittance tissue such as bone tissue is clearly visible, but high-transmittance tissue, such as muscle tissue or adipose tissue, is not clearly visible. For tissue to adipose tissue, the cranial face was modeled by creating a virtual tissue for internal tissues between bone and epidermis with Tetrahedral structure.

그러나, 컴퓨터 단층 촬영을 이용한 두개안면 성형 시뮬레이션 방법에서는 근육 조직의 외형 및 위치 등이 가상으로 결정되기 때문에, 시뮬레이션된 두개안면 모델과 실제 성형 후의 얼굴이 일치하지 않을 수 있으며, 시뮬레이션된 두개안면 모델이 특정 표정을 가지도록 하는 경우, 상당히 어색한 결과를 초래할 수 있는 문제점이 있었다. However, in the craniofacial shaping simulation method using computed tomography, since the appearance and location of muscle tissue are virtually determined, the simulated craniofacial model and the face after actual shaping may not coincide. If you have a certain facial expression, there was a problem that can lead to quite awkward results.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 자기 공명 영상(MRI: Magnetic Resonance Image)를 이용하여 실제 사람과 유사한 해부학적 구조를 가지는 두개안면 이미지를 모델링하는 장치 및 그 방법과 이를 이용하여 성형 후의 두개안면을 시뮬레이션하는 장치를 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention is an apparatus and method for modeling a craniofacial image having an anatomical structure similar to a real person using a magnetic resonance image (MRI) and the same An apparatus for simulating cranial facial after molding is proposed.

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention may be derived by those skilled in the art through the following examples.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 두개안면을 모델링하기 위한 장치에 있어서, 상기 두개안면에 대한 자기 공명 영상을 획득하고, 상기 자기 공명 영상을 이용하여 상기 두개안면에 존재하는 적어도 하나의 조직에 대한 조직 별 이미지를 포함하는 제1 이미지를 생성하는 제1 이미지 생성부 - 상기 조직 별 이미지는 상기 두개안면의 표정 변화에 대응하여 위치 또는 형태의 변경이 가능함 -; 상기 두개안면의 외부에 대한 제2 이미지를 생성하는 제2 이미지 생성부; 및 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 정합하여 모델링된 두개안면 이미지를 생성하는 이미지 정합부를 포함하는 두개안면 모델링 장치가 제공된다. According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object, in the device for modeling the cranial face, obtaining a magnetic resonance image for the cranial face, using the magnetic resonance image on the cranial face A first image generator for generating a first image including a tissue-specific image of at least one tissue present, wherein the tissue-specific image can be changed in position or shape in response to a change in facial expression of the cranial face; A second image generator for generating a second image of the outside of the cranial face; And an image registration unit for generating a cranial face image modeled by matching the first image and the second image.

상기 적어도 하나의 조직은 표피 조직, 근육 조직, 및 뼈 조직 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. The at least one tissue may comprise at least one of epidermal tissue, muscle tissue, and bone tissue.

상기 제1 이미지 생성부는 상기 자기 공명 영상을 획득하기 위한 자기 공명 영상 장치를 포함하고, 상기 자기 공명 영상 장치의 반복 시간(TR: repetition time) 및 에코 시간(TE: echo time)을 조절하여 상기 조직 별 이미지를 생성할 수 있다. The first image generator includes a magnetic resonance imaging apparatus for acquiring the magnetic resonance image, and adjusts the repetition time (TR) and echo time (TE) of the magnetic resonance imaging apparatus to adjust the tissue. You can create a star image.

상기 제1 이미지 생성부는 고정된 제1 표정을 갖는 상기 두개안면에 대해 획득된 제1 자기 공명 영상으로부터 상기 적어도 하나의 조직에 대한 제1 조직 별 이미지를 생성하고, 고정된 제2 표정을 갖는 상기 두개안면에 대해 획득된 제2 자기 공명 영상으로부터 상기 적어도 하나의 조직에 대한 제2 조직 별 이미지를 생성하며, 상기 제1 조직 별 이미지 및 상기 제2 조직 별 이미지를 이용하여 상기 두개안면의 표정 변화에 따른 상기 적어도 하나의 조직의 변형을 측정하고, 상기 측정된 적어도 하나의 조직의 변형을 이용하여 상기 위치 또는 형태의 변경 가능한 조직 별 이미지를 포함하는 상기 제1 이미지를 생성할 수 있다. The first image generating unit generates a first tissue-specific image of the at least one tissue from the first magnetic resonance image obtained for the cranial face having a fixed first facial expression, and has the fixed second facial expression. A second tissue-specific image of the at least one tissue is generated from a second magnetic resonance image acquired for the cranial face, and the facial expression change of the cranial face using the first tissue-specific image and the second tissue-specific image. The deformation of the at least one tissue according to the measurement, and by using the measured deformation of the at least one tissue may generate the first image including a changeable tissue-specific image of the position or shape.

상기 적어도 하나의 조직은 표피 조직 및 근육 조직을 포함하되, 상기 제1 이미지 생성부는 상기 제1 조직 별 이미지와 상기 제2 조직 별 이미지를 비교하여 상기 근육 조직의 탄력성, 상기 근육 조직의 움직임에 따라 형태가 변형되는 상기 표피 조직의 범위, 및 상기 근육 조직의 움직임에 따른 상기 표피 조직의 형태 변형의 거리에 따른 감쇠 정도 중에서 적어도 하나를 측정하여 상기 적어도 하나의 조직의 변형을 측정할 수 있다. The at least one tissue includes epidermal tissue and muscle tissue, wherein the first image generator compares the first tissue-specific image and the second tissue-specific image to determine elasticity of the muscle tissue and movement of the muscle tissue. Deformation of the at least one tissue may be measured by measuring at least one of a range of the epidermal tissue whose shape is deformed and attenuation degree according to a distance of the shape deformation of the epidermal tissue according to the movement of the muscle tissue.

상기 제1 이미지 생성부는 상기 제1 표정에서 상기 제2 표정으로 변화하는 상기 두개안면에 대해 연속적으로 자기 공명 영상을 획득하고, 상기 연속적으로 획득된 자기 공명 영상을 이용하여 상기 적어도 하나의 조직의 변형 과정을 측정하고, 상기 측정된 적어도 하나의 조직의 변형 과정을 더 이용하여 상기 위치 또는 형태의 변경 가능한 조직 별 이미지를 포함하는 상기 제1 이미지를 생성할 수 있다. The first image generating unit continuously acquires a magnetic resonance image of the cranial face changing from the first facial expression to the second facial expression, and deforms the at least one tissue by using the continuously acquired magnetic resonance image. The process may be measured and the first image including the changeable tissue-specific image of the position or shape may be generated by further using the measured deformation process of the at least one tissue.

상기 제2 이미지 생성부는 3D 레이저 스캐너 및 스테레오 카메라 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 제2 이미지를 생성할 수 있다. The second image generator may generate the second image by using at least one of a 3D laser scanner and a stereo camera.

상기 이미지 정합부는 열적외선 센서, 근적외선 센서 및 비주얼(Visual) 센서 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 두개안면 상의 복수의 특징점을 추출하고, 상기 추출된 복수의 특징점을 이용하여 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 정합할 수 있다. The image matching unit extracts a plurality of feature points on the cranial face using at least one of a thermal infrared sensor, a near infrared sensor, and a visual sensor, and uses the extracted feature points to extract the first image and the second image. Images can be matched.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 두개안면에 대한 성형을 예측하는 장치에 있어서, 상기 두개안면에 대한 자기 공명 영상을 획득하고, 상기 자기 공명 영상을 이용하여 상기 두개안면에 존재하는 적어도 하나의 조직에 대한 조직 별 이미지를 포함하는 제1 이미지를 생성하는 제1 이미지 생성부 - 상기 조직 별 이미지는 상기 두개안면의 표정 변화에 대응하여 위치 또는 형태의 변경 가능함 -; 상기 두개안면의 외부에 대한 제2 이미지를 생성하는 제2 이미지 생성부; 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 정합하여 모델링된 두개안면 이미지를 생성하는 이미지 정합부; 및 시술하고자 하는 성형 수술의 형태에 따라 상기 모델링된 두개안면 이미지에 포함된 상기 조직 별 이미지의 위치 또는 형태를 변경시켜 상기 두개안면에 대한 성형 후의 이미지를 생성하는 이미지 변형부를 포함하는 두개안면 성형 시뮬레이션 장치가 제공된다. Further, according to another embodiment of the present invention, in the apparatus for predicting the molding for the cranial face, obtaining a magnetic resonance image for the cranial face, at least one present in the cranial face using the magnetic resonance image A first image generator for generating a first image including tissue-specific images of tissues of the tissues, wherein the tissue-specific images can be changed in position or shape in response to a change in facial expression of the cranial face; A second image generator for generating a second image of the outside of the cranial face; An image registration unit generating the cranial face image modeled by matching the first image and the second image; And an image deformation unit configured to generate a post-molding image of the cranial face by changing the position or shape of the tissue-specific image included in the modeled cranial face image according to the shape of the plastic surgery to be performed. An apparatus is provided.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 두개안면을 모델링하기 위한 방법에 있어서, 상기 두개안면에 대한 자기 공명 영상을 획득하고, 상기 획득된 자기 공명 영상을 이용하여 상기 두개안면에 존재하며 상기 두개안면의 표정 변화에 대응하여 위치 또는 형태의 변경이 가능한 적어도 하나의 조직에 대한 조직 별 이미지를 포함하는 제1 이미지를 생성하는 단계; 상기 두개안면의 외부에 대한 제2 이미지를 생성하는 단계; 및 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 정합하여 모델링된 두개안면 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 두개안면 모델링 방법이 제공된다. In addition, according to another embodiment of the present invention, in the method for modeling the cranial face, obtaining a magnetic resonance image for the cranial face, by using the obtained magnetic resonance image present in the cranial face Generating a first image including tissue-specific images of at least one tissue capable of changing its position or shape in response to a change in facial expression of the cranial face; Generating a second image of the outside of the cranial face; And generating a cranial face image modeled by matching the first image and the second image.

본 발명에 따르면, 실제 사람과 유사한 해부학적 구조를 가지는 두개안면 이미지를 모델링할 수 있게 된다. According to the present invention, it is possible to model a craniofacial image having an anatomical structure similar to a real person.

또한, 본 발명에 따르면, 성형 후의 두개안면을 정확하게 시뮬레이션할 수 있게 된다. In addition, according to the present invention, it is possible to accurately simulate the cranial face after molding.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 두개안면 성형 시뮬레이션 장치의 전체적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 2에서는 자기 공명 영상 장치의 반복 시간 및 에코 시간을 조절하여 획득한 두개안면 내부의 근육 조직의 이미지의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 두개안면 모델링 장치의 동작의 흐름을 개괄적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 두개안면 성형 시뮬레이션 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a craniofacial shaping simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an image of muscle tissue inside the cranial face obtained by adjusting the repetition time and the echo time of the magnetic resonance imaging apparatus.
3 is a view schematically showing the flow of operation of the cranial face modeling apparatus.
Figure 4 is a flow chart showing the overall flow of the craniofacial shaping simulation method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as "first" and "second" may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term “and / or” includes any combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 두개안면 성형 시뮬레이션 장치의 전체적인 구성을 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a craniofacial shaping simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 두개안면 성형 시뮬레이션 장치(100)는 제1 이미지 생성부(110), 제2 이미지 생성부(120), 이미지 정합부(130) 및 이미지 변형부(140)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 이미지 생성부(110), 제2 이미지 생성부(120) 및 이미지 정합부(130)는 두개안면에 대한 3D 모델을 생성하기 위한 두개안면 모델링 장치(150)를 구성할 수 있다. Referring to FIG. 1, the craniofacial shaping simulation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include a first image generator 110, a second image generator 120, an image aligner 130, and image deformation. It may include a portion 140. Here, the first image generator 110, the second image generator 120, and the image matcher 130 may configure the cranial face modeling device 150 for generating a 3D model for the cranial face.

이하에서는 제1 이미지 생성부(110), 제2 이미지 생성부(120) 및 이미지 정합부(130)로 구성되는 두개안면 모델링 장치(150)에 대해 먼저 설명하고, 두개안면 모델링 장치(150)와 이미지 변형부(140)로 구성되는 두개안면 성형 시뮬레이션 장치를 계속하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the cranial face modeling apparatus 150 including the first image generating unit 110, the second image generating unit 120, and the image matching unit 130 will be described first. The craniofacial shaping simulation device including the image deforming unit 140 will be described.

먼저, 두개안면 모델링 장치(150)에 대해 설명하면 다음과 같다. First, the craniofacial modeling apparatus 150 will be described.

제1 이미지 생성부(110)는 두개안면에 대한 자기 공명 영상(MRI: Magnetic Resonance Image)을 획득하고, 획득된 자기 공명 영상을 이용하여 두개안면에 대한 제1 이미지를 생성한다. 이를 위해, 제1 이미지 생성부(110)는 자기 공명 영상 촬영 장치(미도시)를 포함할 수 있다. The first image generator 110 acquires a magnetic resonance image (MRI) of the cranial face and generates a first image of the cranial face using the acquired magnetic resonance image. To this end, the first image generator 110 may include a magnetic resonance imaging apparatus (not shown).

제1 이미지는 두개안면에 존재하는 적어도 하나의 조직을 포함하는 이미지를 의미하는 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 조직에는 표피 조직, 근육 조직, 지방 조직, 뼈 조직 등이 포함될 수 있다. 다시 말해, 제1 이미지 생성부(110)는 두개안면에 존재하는 여러 조직들을 분리하여 조직 별로 이미지를 생성하고, 이를 종합하여 제1 이미지를 생성한다. 이에 따라, 제1 이미지에는 두개안면 외부의 표피 조직 이미지, 두개안면 내부의 근육 조직 이미지, 지방 조직 이미지, 뼈 조직 이미지가 포함된다. The first image refers to an image including at least one tissue present in the cranial face. According to one embodiment of the present invention, the at least one tissue includes epidermal tissue, muscle tissue, adipose tissue, bone tissue, and the like. Can be. In other words, the first image generator 110 generates an image for each tissue by separating several tissues present on the cranial face, and generates a first image by combining the tissues. Accordingly, the first image includes an epidermal tissue image outside the skull, an image of muscle tissue inside the skull, an adipose tissue image, and a bone tissue image.

이와 같이, 제1 이미지 생성부(110)는 두개안면의 내부에 존재하는 여러 조직들에 대한 조직 별 이미지를 생성함으로써 두개안면의 내부를 중심으로 모델링을 수행한다. 제1 이미지 생성부(110)의 제1 이미지 생성 동작에 대해 보다 상세히 설명하면 아래와 같다. As such, the first image generator 110 generates an image for each tissue existing in the interior of the cranial face and performs modeling around the inside of the cranial face. Hereinafter, the first image generating operation of the first image generating unit 110 will be described in detail.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 이미지 생성부(110)는 자기 공명 영상 장치(미도시)의 반복 시간(TR: repetition time) 및 에코 시간(TE: echo time)을 조절하여 조직 별 이미지를 생성할 수 있다. 즉, 두개안면에 존재하는 조직들은 서로 다른 이완 시간(Relaxation Time, T1, T2)을 가지므로, 제1 이미지 생성부(110)는 자기 공명 영상 장치(미도시)의 반복 시간 및 에코 시간을 각 조직 별로 조절함으로써 조직들 각각에 대한 이미지를 생성할 수 있다. 도 2에서는 자기 공명 영상 장치(미도시)의 반복 시간 및 에코 시간을 조절하여 획득한 두개안면 내부의 근육 조직의 이미지의 일례를 도시하고 있다. According to an embodiment of the present invention, the first image generator 110 adjusts a repetition time (TR) and an echo time (TE) of the magnetic resonance imaging apparatus (not shown), and images for each tissue. Can be generated. That is, since the tissues present in the cranial face have different relaxation times (T1, T2), the first image generator 110 measures the repetition time and the echo time of the magnetic resonance imaging apparatus (not shown). By adjusting by organization, you can create an image of each of the organizations. 2 illustrates an example of an image of muscle tissue inside the cranial face obtained by adjusting a repetition time and an echo time of a magnetic resonance imaging apparatus (not shown).

한편, 제1 이미지 생성부(110)는 모델링된 두개안면 이미지에 피시술자의 실제 두개안면의 표정 변화가 반영되도록 하기 위해 두개안면의 표정 변화에 대응하여 위치 또는 형태의 변경이 가능하도록 조직 별 이미지를 생성한다. On the other hand, the first image generation unit 110 to change the image of the tissue so that the position or shape can be changed in response to the facial expression change of the cranial face in order to reflect the actual facial expression change of the subject to the modeled cranial facial image. Create

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 이미지 생성부(110)는 서로 다른 표정을 갖는 두개안면으로부터 2 이상의 자기 공명 영상을 획득하고, 획득된 2 이상의 자기 공명 영상으로부터 2 이상의 조직 별 이미지를 생성하며, 생성된 2 이상의 조직 별 이미지를 이용하여 두개안면에서의 표정 변화에 따른 조직들의 위치 또는 형태의 변경을 측정하고, 측정된 조직들의 위치 또는 형태의 변경을 이용하여 형태의 위치 또는 형태의 변경이 가능한 조직 별 이미지를 포함하는 제1 이미지를 생성할 수 있다. To this end, according to an embodiment of the present invention, the first image generator 110 obtains two or more magnetic resonance images from the cranial faces having different expressions, and two or more tissue-specific images from the obtained two or more magnetic resonance images. Measure the change of the position or shape of the tissues according to the facial expression change in the cranial face using the generated two or more tissue-specific images, and use the measured position or shape of the tissue to change the position or shape of the shape. A first image including a tissue-specific image of which can be changed may be generated.

다시 말해, 제1 이미지 생성부(110)는 i) 고정된 제1 표정을 갖는 두개안면으로부터 제1 자기 공명 영상을 획득하고, 획득된 제1 자기 공명 영상으로부터 두개안면에 존재하는 적어도 하나의 조직에 대한 제1 조직 별 이미지를 생성하고, ii) 고정된 제2 표정을 갖는 두개안면으로부터 제2 자기 공명 영상을 획득하고, 획득된 제2 자기 공명 영상으로부터 상기 적어도 하나의 조직에 대한 제2 조직 별 이미지를 생성하며, iii) 제1 조직 별 이미지 및 제2 조직 별 이미지를 비교하여 두개안면의 표정 변화에 따른 적어도 하나의 조직의 위치 또는 형태의 변경을 측정하고, 측정된 적어도 하나의 조직의 위치 또는 형태의 변경을 이용하여 위치 또는 형태의 변경 가능한 조직 별 이미지를 생성할 수 있다. In other words, the first image generating unit 110 i) obtains a first magnetic resonance image from the cranial face having a fixed first facial expression, and at least one tissue present in the cranial face from the acquired first magnetic resonance image. Generate a first tissue-specific image for, ii) obtain a second magnetic resonance image from the cranial face with a fixed second facial expression, and obtain a second tissue for the at least one tissue from the acquired second magnetic resonance image Generate a star image, and iii) compare the first tissue-specific image and the second tissue-specific image to measure a change in the position or shape of at least one tissue according to a change in facial expression of the cranial face, and The change of position or shape may be used to generate a changeable tissue-specific image of the position or shape.

보다 상세하게, 제1 이미지 생성부(110)는 제1 조직 별 이미지와 제2 조직 별 이미지를 비교하여 근육 조직의 탄력성, 근육 조직의 움직임에 따라 형태가 변형되는 표피 조직의 범위, 및 근육 조직의 움직임에 따른 표피 조직의 형태 변형의 거리에 따른 감쇠 정도 중에서 적어도 하나를 측정하여 적어도 하나의 조직의 위치 또는 형태의 변경을 측정할 수 있다. In more detail, the first image generator 110 compares the image of the first tissue and the image of the second tissue to compare the elasticity of the muscle tissue, the extent of the epidermal tissue whose shape is changed according to the movement of the muscle tissue, and the muscle tissue. The change in the position or shape of the at least one tissue may be measured by measuring at least one of the degree of attenuation according to the distance of the shape deformation of the epidermal tissue according to the movement of the.

이 때, 표정의 변화가 보다 자연스럽게 표현되도록 하기 위해 고정된 제1 표정은 무표정이고, 고정된 제2 표정은 무표정 이외의 특정 표정(일례로, 웃는 표정, 우는 표정, 찡그린 표정 등)인 것이 바람직하다. In this case, in order to express the change of expression more naturally, the fixed first facial expression is expressionless, and the fixed second facial expression is preferably a specific facial expression (eg, a smiling expression, a crying facial expression, a grimace, etc.) other than the expressionless expression. Do.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 이미지 생성부(110)는 고정된 제1 표정에서 고정된 제2 표정으로 변화하는 두개안면에 대해 연속적으로(실시간으로) 자기 공명 영상을 획득하고, 연속적으로 획득된 자기 공명 영상을 이용하여 적어도 하나의 조직의 변형 과정을 측정한 후, 측정된 적어도 하나의 조직의 변형 과정을 더 이용하여 위치 또는 형태의 변경 가능한 조직 별 이미지를 포함하는 제1 이미지를 생성할 수 있다. 이와 같이 조직의 변형 및 조직의 변형 과정을 모두 이용하여 제1 이미지를 생성하는 경우, 표정의 변화를 보다 더 자연스럽게 두개안면 이미지를 통해 표현할 수 있게 된다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the first image generator 110 acquires magnetic resonance images continuously (in real time) with respect to the cranial face changing from the fixed first facial expression to the fixed second facial expression. The method may further include measuring a deformation process of at least one tissue by using continuously acquired magnetic resonance images, and then using the measured deformation process of at least one tissue, further comprising a changeable tissue-specific image of a position or shape. You can create an image. As such, when the first image is generated by using both the deformation of the tissue and the deformation process of the tissue, the facial expression may be more naturally expressed through the cranial facial image.

일례로서, 연속적인 자기 공명 영상을 획득하기 위해 제1 이미지 생성부(110)는 심근의 움직임(Myocardial Motion), 유체 흐름(Fluid Flow), 민감성 변화(Susceptibility Variation) 등과 같이 객체 자체의 특성을 측정하여 객체의 물리적(Physical) 또는 생리학적(Physiological) 특성을 나타내기 위해 일반적으로 사용되는 RF tagging 펄스열로 두개안면 외부의 표정변화를 실시간으로 찍어서 표정의 변화를 영상으로 확인하고, 데이터를 방사상 모양(Radial Trajectory)으로 획득하며 언더샘플링(Undersampling)하여 짧은 시간 동안 자기 공명 영상을 얻을 수 있기 때문에 영상을 연속적으로 획득할 수 있다.For example, in order to acquire a continuous magnetic resonance image, the first image generator 110 measures characteristics of the object itself such as myocardial motion, fluid flow, and susceptibility variation. RF tagging pulse train is generally used to show the physical or physiological characteristics of an object. It can be acquired by Radial Trajectory and undersampling to obtain a magnetic resonance image for a short time, so that images can be acquired continuously.

제2 이미지 생성부(120)는 두개안면의 외부에 대한 제2 이미지를 생성한다. 다시 말해, 제2 이미지 생성부(120)는 두개안면의 외부 형상을 모델링하여 제2 이미지를 생성한다. The second image generator 120 generates a second image of the outside of the cranial face. In other words, the second image generator 120 generates a second image by modeling an external shape of the cranial face.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 이미지 생성부(220)는 3D 레이저 스캐너 및 스테레오 카메라(일례로, CCD(Charge Coupled Device) 카메라) 중에서 적어도 하나를 이용하여 제2 이미지를 생성할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the second image generator 220 may generate the second image using at least one of a 3D laser scanner and a stereo camera (for example, a charge coupled device (CCD) camera). .

보다 상세하게, 성형 수술 직전과 같이 정밀한 예측이 필요한 경우, 제2 이미지 생성부(120)는 3D 레이저 스캐너를 이용하여 두개안면 외부의 세밀한 변화까지 측정하여 제2 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 간단한 예측만이 필요한 경우 빠른 결과의 예측을 위해 제2 이미지 생성부(120)는 스테레오 카메라를 이용하여 두개안면의 외부에 대한 연속적인 영상을 획득하고, 이로부터 두개안면 외부의 특징점을 3차원으로 복원하여 두개안면의 외부에 대한 제2 이미지를 생성할 수 있다.In more detail, when precise prediction is required, such as just before plastic surgery, the second image generator 120 may generate a second image by measuring even minute changes outside the cranial face using a 3D laser scanner. In addition, when only simple prediction is required, the second image generator 120 acquires a continuous image of the outside of the cranial face by using a stereo camera, and from this, the feature point outside the cranial face is obtained. Restoring to a dimension may generate a second image of the outside of the cranial face.

이미지 정합부(130)는 두개안면의 내부를 중심으로 생성된 제1 이미지와 두개안면의 외부에 대한 제2 이미지를 정합하여 모델링된 두개안면 이미지를 생성한다. The image aligning unit 130 generates a craniofacial image modeled by matching a first image generated around the inside of the cranial face with a second image about the outside of the cranial face.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이미지 정합부(130)는 적어도 하나의 센서를 이용하여 두개안면 상에 위치하는 복수의 특징점을 추출하고, 추출된 특징점들을 이용하여 제1 이미지와 제2 이미지를 정합할 수 있다. 일례로서, 이미지 정합부(130)는 열적외선(Thermal Infrared) 센서, 근적외선(Near Infrared) 센서 및 비주얼(Visual) 센서를 포함하고, 상기의 센서들 중 적어도 하나를 이용하여 제1 이미지와 제2 이미지를 정합할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the image matching unit 130 extracts a plurality of feature points located on the cranial eye using at least one sensor, and extracts the first image and the second image using the extracted feature points. Can match. As an example, the image matching unit 130 may include a thermal infrared sensor, a near infrared sensor, and a visual sensor, and the first image and the second image may be formed using at least one of the above sensors. Images can be matched.

여기서, 열적외선 센서는 인체에서 방출되는 가시광선 영역과는 다른 고유 스펙트럼을 획득함으로써 물체 특성에 따라 고유의 특징 패턴을 얻을 수 있다. 이러한 특성으로 인해 열적외선 센서를 이용하는 경우, 가시광선 영역의 영상취득에서 문제가 되는 조명에 강인한 두개안면 외부에 대한 영상 패턴을 얻을 수 있다는 장점이 있다. Here, the thermal infrared sensor may obtain a unique characteristic pattern according to an object characteristic by obtaining a unique spectrum different from the visible light region emitted from the human body. Due to these characteristics, when using a thermal infrared sensor, there is an advantage that can obtain an image pattern for the outside of the cranial face that is robust to the illumination that is a problem in the acquisition of the visible light region.

그리고, 적어도 하나의 센서로부터 얻어진 부가적인 특징 정보들은 비주얼 영상에서 얻기 힘든 특징 정보를 포함하고 있으므로, 이를 이용하는 경우, 이미지 정합부(130)는 보다 정밀한 3차원 두개안면 외부 모델링을 수행할 수 있게 된다. In addition, since additional feature information obtained from at least one sensor includes feature information that is difficult to obtain in a visual image, when using this, the image matching unit 130 may perform more accurate three-dimensional external modeling of the cranial face. .

또한, 센서를 통해 획득된 정보들은 표피 또는 표피 바로 아래의 정보들을 포함하므로, 이미지 정합부(130)는 두개안면의 내부를 중심으로 하는 제1 이미지와 두개안면의 외부에 대한 제2 이미지를 용이하게 정합할 수 있게 된다. In addition, since the information obtained through the sensor includes the epidermis or the information just below the epidermis, the image registration unit 130 facilitates the first image centering on the inside of the cranial face and the second image of the outside of the cranial face. Can match.

정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 두개안면 모델링 장치(150)는 두개안면에 대한 내부 이미지(제1 이미지)와 외부 이미지(제2 이미지)를 별개로 생성하고 생성된 2개의 이미지들을 정합함으로써, 보다 세밀한 두개안면 이미지를 모델링할 수 있게 된다. 이와 같이 생성된 두개안면 이미지는 내부 조직의 이미지의 변형이 가능하므로, 표정의 변화를 세밀하게 표현할 수 있는 장점이 있다. 도 3에서는 위에서 설명한 두개안면 모델링 장치(150)의 동작의 흐름을 개괄적으로 도시하고 있다. In summary, the craniofacial modeling apparatus 150 according to an embodiment of the present invention separately generates an inner image (first image) and an outer image (second image) of the cranial face and matches the generated two images. By doing so, it is possible to model a more detailed craniofacial image. Since the craniofacial images generated as described above can be modified in the image of the internal tissue, there is an advantage of expressing the change of expression in detail. 3 schematically illustrates the flow of operation of the cranial face modeling apparatus 150 described above.

다음으로, 두개안면 모델링 장치(150)에 의해 생성된 두개안면 이미지를 이용하여 이미지 변형부(140)가 성형 후의 두개안면 이미지를 생성하는 동작(즉, 두개안면 성형 시뮬레이션 장치(100)의 동작)에 대해 설명하기로 한다. Next, an operation in which the image deformer 140 generates a cranial face image after shaping using the cranial face images generated by the cranial face modeling device 150 (that is, the operation of the cranial face shaping simulation device 100). This will be described.

이미지 변형부(140)는 시술하고자 하는 성형 수술의 형태에 따라 상기 모델링된 두개안면 이미지에 포함된 조직 별 이미지의 위치 또는 형태를 변경시켜 두개안면에 대한 성형 후의 이미지를 생성한다. The image deforming unit 140 generates a post-molding image of the cranial face by changing the position or shape of the tissue-specific image included in the modeled craniofacial image according to the shape of the plastic surgery to be performed.

일례로서, 성형 수술의 형태가 턱뼈의 절삭과 같은 절삭 수술인 경우, 이미지 변형부(140)는 모델링된 두개안면 이미지에서 턱뼈의 일부를 절삭(뼈 조직의 이미지를 형태의 변경)하고, 절삭된 턱뼈에 맞도록 근육, 지방질 등을 이동(근육 조직 및 지방 조직의 위치 변경)시켜 성형 후의 두개안면 이미지를 생성할 수 있다. As an example, when the shape of the plastic surgery is a cutting operation such as cutting of the jaw bone, the image deformation unit 140 cuts a part of the jaw bone in the modeled craniofacial image (changes the shape of the bone tissue) and cuts Muscles, fats, and the like can be moved (repositioning of muscle tissue and adipose tissue) to fit the jawbone to produce a craniofacial image after molding.

이 경우, 조직 별 이미지는 두개안면의 표정 변화에 따라 위치 또는 형태의 변경이 가능하므로, 이미지 변형부(140)는 특정 표정을 가지는 성형 후의 두개안면 이미지를 생성할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이미지 변형부(140)는 뼈 조직의 절삭 정도, 근육 조직의 탄력성, 근육 조직의 움직임에 따라 형태가 변형되는 표피 조직의 범위, 및 근육 조직의 움직임에 따른 표피 조직의 형태 변형의 거리에 따른 감쇠 정도 중에서 적어도 하나를 이용하여 조직 별 이미지의 위치 또는 형태를 변경시킬 수 있다. In this case, since the tissue-specific image may be changed in position or shape according to the facial expression change of the cranial face, the image deformer 140 may generate the cranial face image after molding having a specific facial expression. To this end, according to an embodiment of the present invention, the image deforming unit 140 is the extent of epidermal tissue whose shape is modified according to the degree of cutting of bone tissue, elasticity of muscle tissue, movement of muscle tissue, and movement of muscle tissue By using at least one of the degree of attenuation according to the distance of the shape deformation of the epidermal tissue according to the position or shape of the image for each tissue can be changed.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 두개안면 성형 시뮬레이션 장치(100)는 성형 후의 무표정한 두개안면 이미지뿐만 아니라 특정한 표정을 가지는 두개안면 이미지를 생성할 수 있으므로, 보다 정확하게 성형 후의 두개안면의 형상을 예측할 수 있는 장점을 가진다.
As such, the craniofacial shaping simulation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention can generate a cranial facial image having a specific facial expression as well as an unexpressed cranial facial image after molding, and thus more accurately shape the shape of the cranial facial after molding. It has a predictable advantage.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 두개안면 성형 시뮬레이션 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다. 이하, 도 4를 참조하여 각 단계 별로 수행되는 과정을 설명하기로 한다. Figure 4 is a flow chart showing the overall flow of the craniofacial shaping simulation method according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a process performed for each step will be described with reference to FIG. 4.

먼저, 단계(S410)에서는 두개안면에 대한 자기 공명 영상을 획득하고, 획득된 자기 공명 영상을 이용하여 두개안면에 존재하는 적어도 하나의 조직에 대한 조직 별 이미지를 포함하는 제1 이미지를 생성한다. 이 때, 적어도 하나의 조직은 표피 조직, 근육 조직, 및 뼈 조직 중에서 적어도 하나를 포함하고, 조직 별 이미지는 두개안면의 표정 변화에 따라 위치 또는 형태가 변경 가능하도록 생성된다. 이에 따라 두개안면의 내부를 중심으로 모델링된 이미지가 생성된다. First, in operation S410, a magnetic resonance image of a cranial face is obtained, and a first image including tissue-specific images of at least one tissue existing on the cranial face is generated using the acquired magnetic resonance image. In this case, the at least one tissue includes at least one of epidermal tissue, muscle tissue, and bone tissue, and the tissue-specific image is generated to be changeable in position or shape according to a change in facial expression of the cranial face. Accordingly, an image modeled around the inside of the cranial face is generated.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계(S410)에서는 자기 공명 영상 장치의 반복 시간(TR) 및 에코 시간(TE)을 조절하여 조직 별 이미지를 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, in operation S410, an image for each tissue may be generated by adjusting the repetition time TR and the echo time TE of the magnetic resonance imaging apparatus.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계(S410)에서는 서로 다른 제1 표정 및 제2 표정을 가지는 두개안면으로부터 제1 자기 공명 영상 및 제2 자기 공명 영상을 획득하고, 획득된 제1 자기 공명 영상/제2 자기 공명 영상을 이용하여 제1 조직 별 이미지 및 제2 조직 별 이미지를 생성하며, 생성된 제1 조직 별 이미지/제2 조직 별 이미지를 이용하여 두개안면에서의 표정 변화에 따른 조직들의 변형을 측정하고, 측정된 조직들의 변형을 이용하여 형태의 위치 또는 형태의 변경이 가능한 조직 별 이미지를 생성할 수 있다. Further, according to an embodiment of the present invention, in step S410, a first magnetic resonance image and a second magnetic resonance image are obtained from the cranial facial surfaces having different first and second facial expressions, and the obtained first magnetic image is obtained. The first tissue-specific image and the second tissue-specific image are generated using the resonance image / second magnetic resonance image, and according to the facial expression change in the cranial face using the generated first tissue-specific image / second tissue-specific image The deformation of the tissues may be measured, and the deformation of the tissues may be used to generate a tissue-specific image capable of changing the position or shape of the shape.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계(S410)는 제1 표정에서 제2 표정으로 변화하는 두개안면에 대해 연속적으로(실시간으로) 자기 공명 영상을 획득하고, 연속적으로 획득된 자기 공명 영상을 이용하여 적어도 하나의 조직의 변형 과정을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 단계(S410)에서는 측정된 적어도 하나의 조직의 변형 과정을 더 이용하여 위치 또는 형태의 변경 가능한 조직 별 이미지를 포함하는 제1 이미지를 생성할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, in step S410, magnetic resonance images are acquired continuously (in real time) with respect to the cranial face changing from the first facial expression to the second facial expression, and the continuously acquired magnetic resonance images The method may further include measuring a deformation process of the at least one tissue. In this case, in operation S410, a first image including a tissue-specific image of a position or shape may be generated by further using the measured deformation process of at least one tissue.

다음으로, 단계(S420)에서는 두개안면의 외부에 대한 제2 이미지를 생성한다. Next, in step S420, a second image of the outside of the cranial face is generated.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계(S420)에서는 3D 레이저 스캐너 및 스테레오 카메라 중에서 적어도 하나를 이용하여 제2 이미지를 생성할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in operation S420, a second image may be generated using at least one of a 3D laser scanner and a stereo camera.

단계(S430)에서는 두개안면의 내부를 중심으로 생성된 제1 이미지와 두개안면의 외부에 대한 제2 이미지를 정합하여 모델링된 두개안면 이미지를 생성한다. In operation S430, the modeled skull-face image is generated by matching the first image generated around the inside of the skull-face and the second image of the outside of the skull-face.

일례로서, 단계(S430)에서는 적어도 하나의 센서를 이용하여 두개안면 상에 위치하는 복수의 특징점을 추출하고, 추출된 특징점들을 이용하여 제1 이미지와 제2 이미지를 정합할 수 있다. As an example, in operation S430, a plurality of feature points located on the cranial face may be extracted using at least one sensor, and the first image and the second image may be matched using the extracted feature points.

이와 같이, 단계(S410) 내지 단계(S430)의 수행을 통해 두개안면에 대한 모델링된 이미지가 생성된다. In this way, the modeled image for the cranial face is generated by performing steps S410 to S430.

마지막으로, 단계(S440)에서는 시술하고자 하는 성형 수술의 형태에 따라 모델링된 두개안면 이미지에 포함된 조직 별 이미지의 위치 또는 형태를 변경시켜 두개안면에 대한 성형 후의 이미지를 생성한다. Finally, in step S440, the shape or shape of the tissue-specific image included in the craniofacial image modeled according to the shape of the plastic surgery to be performed is changed to generate a post-molding image for the cranial face.

지금까지 본 발명에 따른 두개안면 성형 시뮬레이션 방법의 실시예들에 대하여 설명하였고, 앞서 도 1에서 설명한 두개안면 성형 시뮬레이션 장치(100)에 관한 구성이 본 실시예에도 그대로 적용 가능하다. 이에, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.The embodiments of the craniofacial shaping simulation method according to the present invention have been described so far, and the configuration of the craniofacial shaping simulation apparatus 100 described above with reference to FIG. 1 is applicable to the present embodiment as it is. Hereinafter, a detailed description will be omitted.

또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일실시예들의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that may be executed by various computer means to be recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Examples of program instructions such as magneto-optical, ROM, RAM, flash memory, etc. may be executed by a computer using an interpreter as well as machine code such as produced by a compiler. Contains high-level language codes. The hardware device described above may be configured to operate as at least one software module to perform the operations of one embodiment of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 위치 또는 형태의 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 위치 또는 형태의 변경이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and changes in position or form are possible. Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims to be described later but all changes having a position or form equivalent or equivalent to those of the claims are within the scope of the present invention. Will belong.

100: 두개안면 성형 시뮬레이션 장치
110: 제1 이미지 생성부 120: 제2 이미지 생성부
130: 이미지 정합부 140: 이미지 변형부
150: 두개안면 모델링 장치
100: craniofacial shaping simulation device
110: first image generator 120: second image generator
130: image registration unit 140: image transformation unit
150: craniofacial modeling device

Claims (14)

두개안면을 모델링하기 위한 장치에 있어서,
상기 두개안면에 대한 자기 공명 영상을 획득하고, 상기 자기 공명 영상을 이용하여 상기 두개안면에 존재하는 적어도 하나의 조직에 대한 조직 별 이미지를 포함하는 제1 이미지를 생성하는 제1 이미지 생성부 - 상기 조직 별 이미지는 상기 두개안면의 표정 변화에 대응하여 위치 또는 형태의 변경이 가능함 -;
상기 두개안면의 외부에 대한 제2 이미지를 생성하는 제2 이미지 생성부; 및
상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 정합하여 모델링된 두개안면 이미지를 생성하는 이미지 정합부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 두개안면 모델링 장치. In the apparatus for modeling the cranial face,
A first image generator for acquiring a magnetic resonance image of the cranial face and generating a first image including tissue-specific images of at least one tissue existing on the cranial face using the magnetic resonance image; The tissue-specific image may be changed in position or shape in response to a change in facial expression of the cranial face;
A second image generator for generating a second image of the outside of the cranial face; And
An image registration unit generating a cranial face image modeled by matching the first image and the second image
Craniofacial modeling device comprising a. 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 조직은 표피 조직, 근육 조직, 및 뼈 조직 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 두개안면 모델링 장치. The method of claim 1,
The at least one tissue comprises at least one of epidermal tissue, muscle tissue, and bone tissue. 제1항에 있어서,
상기 제1 이미지 생성부는
상기 자기 공명 영상을 획득하기 위한 자기 공명 영상 장치를 포함하고,
상기 자기 공명 영상 장치의 반복 시간(TR: repetition time) 및 에코 시간(TE: echo time)을 조절하여 상기 조직 별 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 두개안면 모델링 장치. The method of claim 1,
The first image generator
A magnetic resonance imaging apparatus for acquiring the magnetic resonance imaging;
And the image for each tissue is generated by adjusting a repetition time (TR) and an echo time (TE) of the magnetic resonance imaging apparatus. 제1항에 있어서,
상기 제1 이미지 생성부는
고정된 제1 표정을 갖는 상기 두개안면에 대해 획득된 제1 자기 공명 영상으로부터 상기 적어도 하나의 조직에 대한 제1 조직 별 이미지를 생성하고,
고정된 제2 표정을 갖는 상기 두개안면에 대해 획득된 제2 자기 공명 영상으로부터 상기 적어도 하나의 조직에 대한 제2 조직 별 이미지를 생성하며,
상기 제1 조직 별 이미지 및 상기 제2 조직 별 이미지를 이용하여 상기 두개안면의 표정 변화에 따른 상기 적어도 하나의 조직의 변형을 측정하고, 상기 측정된 적어도 하나의 조직의 변형을 이용하여 상기 위치 또는 형태의 변경 가능한 조직 별 이미지를 포함하는 상기 제1 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 두개안면 모델링 장치. The method of claim 1,
The first image generator
Generating a first tissue-specific image of the at least one tissue from a first magnetic resonance image obtained for the craniofacial face having a fixed first facial expression,
Generating a second tissue-specific image of the at least one tissue from a second magnetic resonance image obtained for the craniofacial eye having a fixed second facial expression,
Measuring the deformation of the at least one tissue according to the facial expression change of the cranial face using the first tissue-specific image and the second tissue-specific image, the position or by using the measured deformation of the at least one tissue And generating the first image including a tissue-specific image of a shape changeable. 제4항에 있어서,
상기 적어도 하나의 조직은 표피 조직 및 근육 조직을 포함하되,
상기 제1 이미지 생성부는 상기 제1 조직 별 이미지와 상기 제2 조직 별 이미지를 비교하여 상기 근육 조직의 탄력성, 상기 근육 조직의 움직임에 따라 형태가 변형되는 상기 표피 조직의 범위, 및 상기 근육 조직의 움직임에 따른 상기 표피 조직의 형태 변형의 거리에 따른 감쇠 정도 중에서 적어도 하나를 측정하여 상기 적어도 하나의 조직의 변형을 측정하는 것을 특징으로 하는 두개안면 모델링 장치. The method of claim 4, wherein
The at least one tissue includes epidermal tissue and muscle tissue,
The first image generating unit compares the image of the first tissue and the image of the second tissue, and the elasticity of the muscle tissue, the range of the epidermal tissue that is deformed according to the movement of the muscle tissue, and the muscle tissue. And deform the at least one tissue by measuring at least one of the degree of attenuation according to the distance of the shape deformation of the epidermal tissue according to the movement. 제4항에 있어서,
상기 제1 이미지 생성부는
상기 제1 표정에서 상기 제2 표정으로 변화하는 상기 두개안면에 대해 연속적으로 자기 공명 영상을 획득하고,
상기 연속적으로 획득된 자기 공명 영상을 이용하여 상기 적어도 하나의 조직의 변형 과정을 측정하고,
상기 측정된 적어도 하나의 조직의 변형 과정을 더 이용하여 상기 위치 또는 형태의 변경 가능한 조직 별 이미지를 포함하는 상기 제1 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 두개안면 모델링 장치. The method of claim 4, wherein
The first image generator
Continuously obtaining magnetic resonance images of the cranial face changing from the first facial expression to the second facial expression,
Measuring the deformation process of the at least one tissue by using the continuously obtained MR images,
And using the measured at least one tissue deformation process to generate the first image including a tissue-specific image of the position or shape. 제1항에 있어서,
상기 제2 이미지 생성부는
3D 레이저 스캐너 및 스테레오 카메라 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 제2 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 두개안면 모델링 장치. The method of claim 1,
The second image generating unit
And a second image is generated using at least one of a 3D laser scanner and a stereo camera. 제1항에 있어서,
상기 이미지 정합부는
열적외선 센서, 근적외선 센서 및 비주얼(Visual) 센서 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 두개안면 상의 복수의 특징점을 추출하고, 상기 추출된 복수의 특징점을 이용하여 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 정합하는 것을 특징으로 하는 두개안면 모델링 장치. The method of claim 1,
The image matching unit
Extracting a plurality of feature points on the cranial face using at least one of a thermal infrared sensor, a near infrared sensor, and a visual sensor, and matching the first image and the second image using the extracted plurality of feature points. Craniofacial modeling device, characterized in that. 두개안면에 대한 성형을 시뮬레이션하는 장치에 있어서,
상기 두개안면에 대한 자기 공명 영상을 획득하고, 상기 자기 공명 영상을 이용하여 상기 두개안면에 존재하는 적어도 하나의 조직에 대한 조직 별 이미지를 포함하는 제1 이미지를 생성하는 제1 이미지 생성부 - 상기 조직 별 이미지는 상기 두개안면의 표정 변화에 대응하여 위치 또는 형태의 변경 가능함 -;
상기 두개안면의 외부에 대한 제2 이미지를 생성하는 제2 이미지 생성부;
상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 정합하여 모델링된 두개안면 이미지를 생성하는 이미지 정합부; 및
시술하고자 하는 성형 수술의 형태에 따라 상기 모델링된 두개안면 이미지에 포함된 상기 조직 별 이미지의 위치 또는 형태를 변경시켜 상기 두개안면에 대한 성형 후의 이미지를 생성하는 이미지 변형부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 두개안면 성형 시뮬레이션 장치. In the apparatus for simulating the molding on the cranial face,
A first image generator for acquiring a magnetic resonance image of the cranial face and generating a first image including tissue-specific images of at least one tissue existing on the cranial face using the magnetic resonance image; The tissue-specific image may be changed in position or shape in response to a change in facial expression of the cranial face;
A second image generator for generating a second image of the outside of the cranial face;
An image registration unit generating the cranial face image modeled by matching the first image and the second image; And
Image deformation unit for generating a post-molding image for the cranial face by changing the position or shape of the image for each tissue included in the modeled cranial face image according to the type of plastic surgery to be performed
Skull face molding simulation device comprising a. 제9항에 있어서,
상기 적어도 하나의 조직은 표피 조직, 근육 조직 및 뼈 조직 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 두개안면 성형 시뮬레이션 장치. 10. The method of claim 9,
And said at least one tissue comprises at least one of epidermal tissue, muscle tissue and bone tissue. 제10항에 있어서,
상기 이미지 변형부는
상기 뼈 조직의 절삭 정도, 상기 근육 조직의 탄력성, 상기 근육 조직의 움직임에 따라 형태가 변형되는 상기 표피 조직의 범위, 및 상기 근육 조직의 움직임에 따른 상기 표피 조직의 형태 변형의 거리에 따른 감쇠 정도 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 조직 별 이미지의 위치 또는 형태를 변경시키는 것을 특징으로 하는 두개안면 성형 시뮬레이션 장치. The method of claim 10,
The image transformation unit
The degree of attenuation according to the cutting degree of the bone tissue, the elasticity of the muscle tissue, the extent of the epidermal tissue whose shape is deformed according to the movement of the muscle tissue, and the distance of the shape deformation of the epidermal tissue according to the movement of the muscle tissue. Skull face simulation apparatus characterized in that for changing the position or shape of the image for each tissue using at least one of. 제9항에 있어서,
상기 제1 이미지 생성부는
상기 자기 공명 영상을 획득하기 위한 자기 공명 영상 장치를 포함하고,
상기 자기 공명 영상 장치의 반복 시간(TR) 및 에코 시간(TE)을 조절하여 상기 조직 별 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 두개안면 성형 시뮬레이션 장치. 10. The method of claim 9,
The first image generator
A magnetic resonance imaging apparatus for acquiring the magnetic resonance imaging;
And the image for each tissue is generated by adjusting the repetition time (TR) and echo time (TE) of the magnetic resonance imaging apparatus. 제9항에 있어서,
상기 제1 이미지 생성부는
고정된 제1 표정을 갖는 상기 두개안면에 대해 획득된 제1 자기 공명 영상으로부터 상기 적어도 하나의 조직에 대한 제1 조직 별 이미지를 생성하고,
고정된 제2 표정을 갖는 상기 두개안면에 대해 획득된 제2 자기 공명 영상으로부터 상기 적어도 하나의 조직에 대한 제2 조직 별 이미지를 생성하며,
상기 제1 조직 별 이미지 및 상기 제2 조직 별 이미지를 이용하여 상기 두개안면의 표정 변화에 따른 상기 적어도 하나의 조직의 변형을 측정하고, 상기 측정된 적어도 하나의 조직의 변형을 이용하여 상기 위치 또는 형태의 변경이 가능한 조직 별 이미지를 포함하는 상기 제1 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 두개안면 성형 시뮬레이션 장치. 10. The method of claim 9,
The first image generator
Generating a first tissue-specific image of the at least one tissue from a first magnetic resonance image obtained for the craniofacial face having a fixed first facial expression,
Generating a second tissue-specific image of the at least one tissue from a second magnetic resonance image obtained for the craniofacial eye having a fixed second facial expression,
Measuring the deformation of the at least one tissue according to the facial expression change of the cranial face using the first tissue-specific image and the second tissue-specific image, the position or by using the measured deformation of the at least one tissue And generating the first image including a tissue-specific image of which shape can be changed. 두개안면을 모델링하기 위한 방법에 있어서,
상기 두개안면에 대한 자기 공명 영상을 획득하고, 상기 획득된 자기 공명 영상을 이용하여 상기 두개안면에 존재하며 상기 두개안면의 표정 변화에 대응하여 위치 또는 형태의 변경이 가능한 적어도 하나의 조직에 대한 조직 별 이미지를 포함하는 제1 이미지를 생성하는 단계;
상기 두개안면의 외부에 대한 제2 이미지를 생성하는 단계; 및
상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 정합하여 모델링된 두개안면 이미지를 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 두개안면 모델링 방법. In a method for modeling a cranial face,
Acquiring a magnetic resonance image of the cranial face, using the obtained magnetic resonance image tissue for at least one tissue present in the cranial face and capable of changing the position or shape in response to the facial expression change of the cranial face Generating a first image comprising a star image;
Generating a second image of the outside of the cranial face; And
Generating a craniofacial image modeled by matching the first image and the second image
Craniofacial modeling method comprising a.
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