KR101265981B1 - System and method for producing a vertebra information of korean human body - Google Patents

System and method for producing a vertebra information of korean human body Download PDF

Info

Publication number
KR101265981B1
KR101265981B1 KR1020120099973A KR20120099973A KR101265981B1 KR 101265981 B1 KR101265981 B1 KR 101265981B1 KR 1020120099973 A KR1020120099973 A KR 1020120099973A KR 20120099973 A KR20120099973 A KR 20120099973A KR 101265981 B1 KR101265981 B1 KR 101265981B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
spine
vertebral
image
information
human
Prior art date
Application number
KR1020120099973A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이상호
이상환
김선태
박경석
성원경
이승우
홍순찬
이민호
서동민
이승복
Original Assignee
한국과학기술정보연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술정보연구원 filed Critical 한국과학기술정보연구원
Priority to KR1020120099973A priority Critical patent/KR101265981B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101265981B1 publication Critical patent/KR101265981B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computed tomography [CT]
    • A61B6/032Transmission computed tomography [CT]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/45For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
    • A61B5/4538Evaluating a particular part of the muscoloskeletal system or a particular medical condition
    • A61B5/4566Evaluating the spine
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B42/00Obtaining records using waves other than optical waves; Visualisation of such records by using optical means
    • G03B42/02Obtaining records using waves other than optical waves; Visualisation of such records by using optical means using X-rays
    • G03B42/026Obtaining records using waves other than optical waves; Visualisation of such records by using optical means using X-rays for obtaining three-dimensional pictures
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00Image enhancement or restoration
    • G06T5/70Denoising; Smoothing

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

PURPOSE: A Korean human body backbone information manufacturing method and a system thereof are provided to measure a 3D backbone model in a computer, thereby accurately measuring a Korean human body backbone. CONSTITUTION: A transformed parameter is inputted in a CT(Computerized Tomography) image(S202). A human body backbone data set is generated by input(S204). In the CT image, masking data is generated(S206). A base mask is generated according to each backbone(S210). The base mask is processed by smoothing(S212). [Reference numerals] (AA) Start; (BB) End; (S202) Obtain a CT image by photographing human body backbone with a CT scan through an image acquisition unit; (S204) Generate a human body backbone data set by receiving a conversion parameter for the CT image; (S206) Generate masking data by classifying a part corresponding to each backbone with a separate color in the CT image of the human body backbone data set; (S208) Set an HU threshold through the confirmation of an HU value for a desired area; (S210) Generate a base mask by zoning the image per each backbone; (S212) Generate 3D model data by smoothing the base mask to indicate shape characteristics of each backbone; (S214) Obtain numerical information of main part indicating the shape of the backbone by measuring at the outside of the backbone or a cut section for the 3D model data or measuring the height of disk; (S216) Calculate bone mineral density of pure body parts except for a backbone column part by cutting pedicles adjacent to a vertebral body for the 3D model data; (S218) Extract the backbone from a first neck bone(C1) to a sacrum and perform a bone mineral density(BMD) test; (S220) Perform a spinal segmental functional test with two backbones as one set; (S222) Store a bone mineral density test result and a functional test result by corresponding to the 3D model data; (S224) Measuring compressive strength by mounting with resin to apply uniform load on the upper and lower plates of the cut backbone body; (S226) Store the measured compressive strength by corresponding to the 3D model data

Description

한국인 인체척추 정보의 제작방법 및 시스템{System and method for producing a vertebra information of Korean human body}System and method for producing a vertebra information of Korean human body}

본 발명은 한국인의 인체척추에 대해 컴퓨터 단층 촬영(Computerized Tomography, 이하 CT)을 하여 척추뼈의 생김새에 대한 3차원 형상 정보와 척추 형상의 특정 지점을 계측하여 얻은 수치 정보, 그리고 척추체의 분절 기능성 및 압축 강도를 나타내는 물성 정보를 제작할 수 있도록 하는 한국인 인체척추 정보의 제작방법 및 시스템에 관한 것이다.
The present invention is a computerized tomography (CT) of the human spine of the Korean by the three-dimensional shape information about the appearance of the vertebrae and the numerical information obtained by measuring a specific point of the spine shape, and the segmental function of the vertebral body and The present invention relates to a method and system for producing Korean human spine information that enables the production of physical property information indicative of compressive strength.

사람의 몸에 대한 정보는 의학, 과학, 공학 분야에서부터 의·식·주 환경의 계획과 설계에 이르는 광범위한 분야에서 필요로 하고 있다. 아픈 곳을 치료하는 의학 분야뿐만 아니라 인간에게 적합한 제품을 생산하고, 최적화된 생활환경을 설계하는 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. Information about the human body is needed in a wide range of fields, from medicine, science and engineering to the planning and design of the food, food and state environment. In addition to the medical field that treats sore places, it is used in various fields such as producing products suitable for human beings and designing optimized living environments.

인체 모델이란 컴퓨터 가상공간에서 인간을 대신하는 모델로 사람이 직접 실험대에 오를 수 없는 위험한 상황의 결과를 예측하는데 사용되는 모델을 말한다. 즉 목적에 의하여 부여된 환경에서 사람을 대신하여 결과를 예측하는데 사용되는 모델을 말한다. 인체 모델은 인체의 생김새에 대한 정보를 제공하는 형상 정보, 인체를 구성하는 여러 부분의 성질에 대한 물성 정보, 인체의 각 부분의 움직임에 대한 움직임 정보로 구성된다.The human body model is a model that replaces human beings in computer virtual space and is a model used to predict the consequences of dangerous situations in which a person cannot directly enter a laboratory. In other words, it is a model used to predict outcomes on behalf of humans in the environment given by purpose. The human body model is composed of shape information that provides information on the appearance of the human body, physical property information on the properties of various parts of the human body, and motion information on the movement of each part of the human body.

그런데, 한국인의 인체에 대한 정보는 기술표준원에서 2003년부터 수행한 모든 국민이 사용하는 의류, 가구, 주택, 자동차 등의 산업제품과 생활공간 설계에 필요한 인체 치수 데이터를 확보하기 위해 한국인의 인체 치수 및 인체 형상을 측정한 한국인 인체치수 조사사업(Size Korea)이 유일하다. 이 사업은 약 2만명의 한국인을 대상으로 인체 측정기를 사용한 직접 측정과 특수 측정 장비를 이용한 동작 측정, 전신 스캐너를 사용한 3D 측정에서 3차원 형상 및 자동 측정된 인체 치수를 포함하고 있다.However, the information on the human body of Koreans is to be measured by the Korean Agency for Technology and Standards. Korea's only human body size measurement project (Size Korea) that measures the shape of the human body. The project includes about 20,000 Koreans, direct measurements using an anthropometer, motion measurements using special measurement equipment, and three-dimensional shapes and automatically measured human dimensions in 3D measurements using a full-body scanner.

그러나 이 한국인 인체치수 조사사업에서는 한국인의 외형 3D 스캐너를 사용하고 있으므로 외형 3차원 형상 정보만을 가지고 있어 한국인 몸체의 내부에 있는 뼈대나 골격에 대한 형상 정보나 뼈대의 물성 정보는 포함하고 있지 않다. 이러한 한국인 골격의 형상 및 물성 정보는 위에서 설명한 바와 같이 3차원 인체 모델 개발이나 인공 관절 및 임플란트 개발 등에 유용하게 활용할 수 있는 필수적인 정보라 할 수 있다.However, this Korean human body size research project uses a Korean external 3D scanner, so it only has external 3D shape information, and does not include the shape information or the physical properties of the skeleton or skeleton inside the Korean body. As described above, the shape and physical properties of the Korean skeleton can be said to be essential information that can be usefully used for the development of a three-dimensional human model or the development of artificial joints and implants.

한편, 인체 모델링 및 인체 가시화 연구는 IT 분야와 의학 분야의 융합으로 구체화되고 있다. 처음에는 단순한 치료 과정의 일부분으로 인체에 대한 CT나 MRI 영상을 활용하다가 다양한 단층촬영 장치와 여러 기술들이 개발되면서 단순한 2차원 영상으로부터 3차원 입체 영상을 만들 수 있어 의학 연구, 교육 및 임상 진단 치료 분야에 활용되고 있다. On the other hand, human body modeling and human visualization research is being embodied by the convergence of IT and medical fields. Initially using CT or MRI images of the human body as part of a simple treatment process, various tomography devices and technologies have been developed to create three-dimensional stereoscopic images from simple two-dimensional images. It is utilized in.

따라서, 이런 인체 모델링 기술들의 발달로 인해 다양한 3차원 인체 모델의 활용도가 커지면서 질병의 영상 분석 및 진단, 새로운 수술치료 보조도구로서 활용되고, 재활, 스포츠, 자동차, 군사, 안전 및 영상물 제작 등 인체 구조와 직간접적으로 관련이 있는 분야에서 폭넓게 응용될 수 있도록 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 기술이 요구되고 있다.
Therefore, due to the development of human body modeling technology, various three-dimensional human body models are used more and more, and they are used as image analysis and diagnosis of diseases and new surgical treatment aids, and human body structure such as rehabilitation, sports, automobile, military, safety and image production. There is a need for a technique for producing Korean human spine information that can be widely applied in a field directly or indirectly related to it.

대한민국 등록특허공보 제1,137,991호(등록일: 2012년04월12일)Republic of Korea Patent No. 1,137,991 (Registration date: April 12, 2012)

전술한 요구에 부응하기 위한 본 발명의 목적은, 한국인의 인체척추에 대해 컴퓨터 단층 촬영(CT)을 하여 척추뼈의 생김새에 대한 3차원 형상 정보와 척추 형상의 특정 지점을 계측하여 얻은 수치 정보, 그리고 척추체의 분절 기능성 및 압축 강도를 나타내는 물성 정보를 제작할 수 있도록 하는 한국인 인체척추 정보의 제작방법 및 시스템을 제공함에 있다.
An object of the present invention for meeting the above-described needs is, by performing a computed tomography (CT) of the human spine of the Korean people, the three-dimensional shape information on the appearance of the vertebrae and numerical information obtained by measuring a specific point of the spine shape, In addition, the present invention provides a method and system for producing Korean human spine information that enables the production of physical information representing the segmental functionality and compressive strength of the vertebral body.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 인체의 척추를 컴퓨터 단층 촬영하여 획득한 CT 이미지를 이용하여 인체 척추 정보를 제작하는 인체 척추 정보 제작 방법에 있어서, (a) 상기 CT 이미지에 대해 변환 파라미터를 입력받아 인체척추 데이터셋(data set)을 생성하는 단계; (b) 상기 인체척추 데이터셋의 CT 이미지에서 각각의 척추뼈에 해당하는 부위를 별도의 색으로 구분하여 마스킹 데이터를 생성하는 단계; (c) 상기 각각의 척추뼈에서 사용자가 원하는 영역에 대한 HU 값의 확인을 통해 HU 영역대(Threshold)를 설정하는 단계; (d) 상기 각각의 척추뼈별로 영상구역화 하여 기본 마스크(base mask)를 생성하는 단계; 및 (e) 상기 각 척추뼈의 형상 특징을 나타내도록 상기 기본 마스크에 대해 스무싱(Smoothing) 처리하여 3차원 모델 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, in the method of producing human spine information using the CT image obtained by computed tomography of the human spine, (a) the CT image Generating a human spine data set by receiving a conversion parameter with respect to the control unit; (b) generating masking data by distinguishing a region corresponding to each vertebra from the CT image of the human vertebrae data set with a separate color; (c) setting a HU area threshold by checking HU values for areas desired by a user in each vertebra; (d) generating a base mask by image segmenting the respective vertebrae; And (e) smoothing the basic mask to generate three-dimensional model data so as to represent the shape characteristics of the respective vertebrae.

또한, 상기 (a) 단계에서 상기 변환 파라미터는 가로, 세로의 pixel 갯수, Pixel Size, Slice Distance를 포함할 수 있다.In addition, in the step (a), the conversion parameter may include the number of horizontal and vertical pixels, the Pixel Size, and the Slice Distance.

또한, 상기 (a) 단계에서 상기 인체척추 데이터셋은 영상에 대해 Anterior, Posterior, Right, Left, Top 및 Bottom의 6 개 방향 설정이 완료된 것이라 할 수 있다.In addition, in the step (a), the human spine data set may be said to have completed six orientations of anterior, posterior, right, left, top, and bottom for the image.

또한, 상기 (d) 단계에서 상기 각각의 척추뼈별로 영상구역화 하는 것은, 상기 기본 마스크를 각 척추뼈별로 마스크를 복사하고, 마스크별로 해당 척추뼈에 대한 이미지 영역을 명확히 하기 위해 이웃하고 있는 다른 척추뼈의 경계 영역을 제거 및 수정하여 각 척추뼈별로 독립된 마스크를 가지도록 하여 상기 각각의 척추뼈를 구분하는 것이라 할 수 있다.Also, in the step (d), the image segmentation for each vertebra is performed by copying a mask for each vertebra and for clarifying an image region of the vertebra for each vertebra. By removing and modifying the boundary region of the bone to have a separate mask for each vertebrae can be said to distinguish each of the vertebrae.

또한, (f) 상기 3차원 모델 데이터에 대해 척추의 형상을 표현하는 주요 부분의 수치 정보를 척추뼈 외형에서 측정하거나, 절단면에서 측정하거나 또는 디스크 높이를 측정하여 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method may further comprise the step of obtaining the numerical information of the main part representing the shape of the spine with respect to the three-dimensional model data in the vertebrae outline, measured in the cutting plane or by measuring the height of the disk. .

또한, 상기 디스크 높이의 측정은 정중단면에서 절단하여 sagittal plane에서 디스크 높이를 측정하고, body center 중심으로 coronal plane 절단하여 해당 평면에서 디스크 높이를 측정할 수 있다.In addition, the measurement of the height of the disk can be measured in the middle plane by cutting the height of the disk in the sagittal plane, and by cutting the coronal plane around the center of the body center can measure the height of the disk in the plane.

또한, 상기 sagittal plane에서의 측정은 목뼈, 등뼈, 허리뼈 모든 영역에 해당되며, 상기 coronal plane에서의 측정은 등뼈와 허리뼈에 해당될 수 있다.In addition, the measurement in the sagittal plane may correspond to all areas of the neck, spine and lumbar spine, and the measurement in the coronal plane may correspond to the spine and lumbar spine.

또한, 상기 목뼈 디스크 높이의 측정은 상기 sagittal plane에서 vertebral body의 앞, 중간, 끝 부분의 코너점을 기준으로 높이를 측정할 수 있다.In addition, the measurement of the neck disk height may be measured based on the corner points of the front, middle, and end of the vertebral body in the sagittal plane.

또한, (g) 상기 3차원 모델 데이터에 대해 척추체에 인접한 pedicle에서 절단하여 척추 후궁 부위를 제외한 순수 몸체 부분의 골밀도를 다음 수학식에 따라 HU 값을 기준으로 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
In addition, (g) may further include calculating the bone density of the pure body portion excluding the spinal posterior region by cutting in the pedicle adjacent to the vertebral body with respect to the three-dimensional model data based on the HU value according to the following equation.

또한, 상기 척추뼈의 몸체 부분의 Hu 값은 척추뼈고리뿌리(pedicle of vertebral arch) 부분을 몸체에 가깝게 절단하여 산출할 수 있다.In addition, the Hu value of the body portion of the vertebrae can be calculated by cutting the pedicle of the vertebral arch (pedicle of vertebral arch) close to the body.

또한, (h) 각 척추가 절단된 척추 관절에 대해 이중에너지 X선 흡수법(DEXA, Dual Energy X-ray Absorption)을 적용해 골밀도(BMD) 검사를 수행하는 단계; 및 (i) 상기 골밀도 검사 결과를 상기 3차원 모델 데이터에 대응시켜 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, (h) performing a bone mineral density (BMD) test by applying Dual Energy X-ray Absorption (DEXA) to the vertebral joints in which each spine is cut; And (i) storing the bone density test results in correspondence with the 3D model data.

또한, (j) 척추뼈 2개를 한 조로 척추 분절 기능성 시험을 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 척추 분절 기능성 시험은, 각 운동 분절에서의 굽힘-응답 특성을 시험하는 것으로, 척추사이원반으로 연결된 척추뼈 2개단을 한 조의 시험체로 제작하고, 상단 척추뼈 윗끝판과 하단 척추뼈 아랫끝판 부분을 본시멘트(bone cement)를 포함하는 레진으로 고정하여 순수굽힘하중(pure moment) 부하가 가능한 시험기에 장착하며, 앞굽힘, 폄, 왼쪽굽힘, 오른쪽 굽힘, 비틀림(시계방향, 반시계방향), 압축 하중 순으로 가하여 각 하중 단계에서 회전각을 기록하게 된다.Further, (j) further comprising the step of performing a spinal segment functional test in a pair of two vertebrae, wherein the spinal segment functional test is to test the bending-response characteristics in each motor segment, A tester that can produce pure bending moment load by making two connected vertebrae into a set of test specimens and fixing the upper vertebral upper end plate and the lower vertebral lower end plate with resin containing bone cement. The angle of rotation is recorded in each load step by applying forward bending, 폄, left bending, right bending, torsion (clockwise, counterclockwise), and compression load.

또한, (k) 목뼈, 등뼈, 허리뼈로 구성된 각 척추 관절이 적출되고, 근육과 인대를 포함하는 연조직을 제거되며, pedicle 부분이 몸통에 가깝게 절단된 시험체에 대해, 상기 절단된 척추 몸통의 위, 아래 판에 균일한 하중이 가해지도록 레진으로 마운트(mount)하여 압축 강도를 측정하는 단계; 및 (l) 상기 측정된 압축 강도를 상기 3차원 모델 데이터에 대응시켜 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, (k) for the test body in which each vertebral joint consisting of the neck, spine, and lumbar spine was removed, the soft tissues including muscles and ligaments were removed, and the pedicle portion was cut close to the trunk, the stomach of the cut spinal torso Measuring compressive strength by mounting with resin so that a uniform load is applied to the lower plate; And (l) storing the measured compressive strength in correspondence with the 3D model data.

그리고, 상기 (k) 단계는 상기 시험체를 만능재료시험기를 이용하여 일정한 속도로 하중을 가하여 압축 강도를 측정하되, 압축력이 가해지는 시점부터 척추 몸통 높이(앞쪽, 뒤쪽 몸통 높이의 평균)의 20 내지 30 %에 해당하는 변위만큼 압축을 가하여 압축 강도를 측정할 수 있다.
And, the step (k) is to measure the compressive strength by applying a load at a constant speed to the test body using a universal testing machine, 20 to 20 of the height of the spinal torso height (average of the front, rear torso height) from the time the compressive force is applied The compressive strength can be measured by applying a compression equal to 30% displacement.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 인체의 척추를 컴퓨터 단층 촬영하여 CT 이미지를 획득하는 CT 이미지 획득부; 상기 CT 이미지에 대해 변환 파라미터를 입력받아 인체척추 데이터셋(data set)을 생성하고, 상기 인체척추 데이터셋의 CT 이미지에서 각각의 척추뼈에 해당하는 부위를 별도의 색으로 구분하여 마스킹 데이터를 생성하는 마스킹 데이터 생성부; 상기 각각의 척추뼈에서 사용자가 원하는 영역에 대한 HU 값의 확인을 통해 HU 영역대(Threshold)를 설정하고, 상기 각각의 척추뼈별로 영상구역화 하여 기본 마스크(base mask)를 생성하는 기본마스크 생성부; 상기 각 척추뼈의 형상 특징을 나타내도록 상기 기본 마스크에 대해 스무싱(Smoothing) 처리하여 3차원 모델 데이터를 생성하는 모델데이터 생성부; 상기 3차원 모델 데이터에 대해 척추의 형상을 표현하는 주요 부분의 수치 정보를 척추뼈 외형에서 측정하거나, 절단면에서 측정하거나 또는 디스크 높이를 측정하여 획득하는 수치정보 획득부; 상기 3차원 모델 데이터에 대해 척추체에 인접한 pedicle에서 절단하여 척추 후궁 부위를 제외한 순수 몸체 부분의 골밀도(ρ)를 HU 값을 기준으로 산출하는 골밀도 계산부; 각 척추 관절에 대해 이중에너지 X선 흡수법(DEXA, Dual Energy X-ray Absorption)을 적용해 골밀도(BMD) 검사를 수행하며, 골밀도 검사 결과를 상기 3차원 모델 데이터에 대응시켜 저장하는 골밀도 측정부; 상기 적출한 척추뼈 2개를 한 조로 척추 분절 기능성 시험을 수행하는 척추분절 기능성시험부; 및 목뼈, 등뼈, 허리뼈로 구성된 각 척추 관절이 적출되고, 근육과 인대를 포함하는 연조직이 제거되며, pedicle 부분이 몸통에 가깝게 절단된 시험체에 대해, 상기 절단된 척추 몸통의 위, 아래 판에 균일한 하중이 가해지도록 레진으로 마운트(mount)하여 압축 강도를 측정하고, 측정된 압축 강도를 상기 3차원 모델 데이터에 대응시켜 저장하는 압축강도 측정부를 포함하는 인체 척추 정보 제작 시스템이 제공된다.On the other hand, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, a CT image acquisition unit for obtaining a CT image by computed tomography of the human spine; Generate a human spine data set by receiving a conversion parameter for the CT image, and generate masking data by distinguishing a region corresponding to each vertebra in a CT image of the human spine data set by a separate color. A masking data generator; A base mask generation unit for generating a base mask by setting a HU region threshold by checking a HU value for a region desired by the user in each vertebra and segmenting the image for each vertebra. ; A model data generation unit for generating three-dimensional model data by smoothing the basic mask to represent the shape characteristics of each vertebra; Numerical information acquisition unit for obtaining the numerical information of the main portion representing the shape of the spine with respect to the three-dimensional model data in the vertebrae outline, measured in the cutting plane or by measuring the height of the disk; A bone density calculator for cutting the 3D model data from a pedicle adjacent to the vertebral body and calculating a bone density (ρ) of the pure body portion excluding the spinal posterior region based on the HU value; BMD test is performed for each vertebral joint by applying Dual Energy X-ray Absorption (DEXA), and the bone density measuring unit stores the bone density test result in correspondence with the 3D model data. ; Spinal segment functional test unit for performing a spinal segment functional test in a pair of the two extracted vertebrae; And a test piece in which each vertebral joint consisting of the neck, spine, and lumbar spine is removed, the soft tissue including the muscles and ligaments is removed, and the pedicle portion is cut close to the trunk, the upper and lower plates of the cut spinal trunk. There is provided a system for producing human spine information including a compressive strength measuring unit mounted on a resin to measure a uniform load and measuring compressive strength, and storing the measured compressive strength in correspondence with the three-dimensional model data.

여기서, 상기 변환 파라미터는 가로, 세로의 pixel 갯수, Pixel Size, Slice Distance를 포함할 수 있다.Here, the conversion parameter may include the number of pixels horizontally and vertically, the pixel size, and the slice distance.

또한, 상기 인체척추 데이터셋은 영상에 대해 Anterior, Posterior, Right, Left, Top 및 Bottom의 6 개 방향 설정이 완료된 것이다.In addition, the human spine data set is the six direction setting of the image, Anterior, Posterior, Right, Left, Top and Bottom is completed.

또한, 상기 각각의 척추뼈별로 영상구역화 하는 것은, 상기 기본 마스크를 각 척추뼈별로 마스크를 복사하고, 마스크별로 해당 척추뼈에 대한 이미지 영역을 명확히 하기 위해 이웃하고 있는 다른 척추뼈의 경계 영역을 제거 및 수정하여 각 척추뼈별로 독립된 마스크를 가지도록 하여 상기 각각의 척추뼈를 구분한 것이다.In addition, the image segmentation for each vertebra is to copy the basic mask to each vertebra, and to remove the boundary region of the neighboring vertebrae to clarify the image area of the vertebra for each mask. And modified to have an independent mask for each vertebrae to distinguish each of the vertebrae.

또한, 상기 수치정보 획득부의 상기 디스크 높이의 측정은 정중단면에서 절단하여 sagittal plane에서 디스크 높이를 측정하고, body center 중심으로 coronal plane 절단하여 해당 평면에서 디스크 높이를 측정하는 것이다.In addition, the measurement of the disk height of the numerical information acquisition unit is to measure the height of the disk in the sagittal plane by cutting in the median cross-section, and to measure the height of the disk in the plane by cutting the coronal plane to the center of the body center.

또한, 상기 sagittal plane에서의 측정은 목뼈, 등뼈, 허리뼈 모든 영역에 해당되며, 상기 coronal plane에서의 측정은 등뼈와 허리뼈에 해당될 수 있다.In addition, the measurement in the sagittal plane may correspond to all areas of the neck, spine and lumbar spine, and the measurement in the coronal plane may correspond to the spine and lumbar spine.

또한, 상기 목뼈 디스크 높이의 측정은 상기 sagittal plane에서 vertebral body의 앞, 중간, 끝 부분의 코너점을 기준으로 높이를 측정할 수 있다.In addition, the measurement of the neck disk height may be measured based on the corner points of the front, middle, and end of the vertebral body in the sagittal plane.

또한, 상기 골밀도 계산부는, 상기 3차원 모델 데이터에 대해 척추체에 인접한 pedicle에서 절단하여 척추 후궁 부위를 제외한 순수 몸체 부분의 골밀도를 다음 수학식에 따라 HU 값을 기준으로 산출할 수 있다.
In addition, the bone density calculation unit, by cutting in the pedicle adjacent to the vertebral body with respect to the three-dimensional model data may calculate the bone density of the pure body portion excluding the spinal posterior region based on the HU value according to the following equation.

또한, 상기 척추뼈의 몸체 부분의 Hu 값은 척추뼈고리뿌리(pedicle of vertebral arch) 부분을 몸체에 가깝게 절단하여 산출할 수 있다.In addition, the Hu value of the body portion of the vertebrae can be calculated by cutting the pedicle of the vertebral arch (pedicle of vertebral arch) close to the body.

또한, 상기 골밀도 측정부는, 각 척추 관절에 대해 이중에너지 X선 흡수법(DEXA, Dual Energy X-ray Absorption)을 적용해 골밀도(BMD) 검사를 수행하여, 상기 골밀도 검사 결과를 상기 3차원 모델 데이터에 대응시켜 저장하게 된다.In addition, the bone density measurement unit, by applying a Dual Energy X-ray Absorption (DEXA, Dual Energy X-ray Absorption) for each spine joint to perform a bone density (BMD) test, the bone density test results to the 3D model data Will be stored in response to

또한, 상기 척추분절 기능성시험부는, 상기 척추사이원반으로 연결된 척추뼈 2개단을 한 조의 시험체로 제작하고, 상단 척추뼈 윗끝판과 하단 척추뼈 아랫끝판 부분을 본시멘트(bone cement)를 포함하는 레진으로 고정하여 순수굽힘하중(pure moment) 부하가 가능한 시험기에 장착하며, 앞굽힘, 폄, 왼쪽굽힘, 오른쪽 굽힘, 비틀림(시계방향, 반시계방향), 압축 하중 순으로 가하여 각 하중 단계에서 회전각을 기록하게 된다.In addition, the spinal segment functional test unit is made of a test body of two pairs of vertebrae connected to the intervertebral disc, and a resin including bone cement in the upper vertebral upper end plate and the lower vertebral lower end plate part. Mounted on the tester capable of pure moment load by fixing it in the direction of rotation, and applying the forward bending, 폄, left bending, right bending, torsion (clockwise, counterclockwise), and compression load Will be recorded.

그리고, 상기 압축강도 측정부는, 상기 시험체를 만능재료시험기를 이용하여 일정한 속도로 하중을 가하여 압축 강도를 측정하되, 압출력이 가해지는 시점부터 척추 몸통 높이(앞쪽, 뒤쪽 몸통 높이의 평균)의 20 내지 30 %에 해당하는 변위만큼 압축을 가하여 압축 강도를 측정할 수 있다.
In addition, the compressive strength measuring unit, by applying a load to the test body at a constant speed using a universal material tester to measure the compressive strength, from the time the extruded force is applied 20 of the spine trunk height (an average of the front and rear trunk height) The compressive strength can be measured by applying compression by a displacement corresponding to 30%.

본 발명에 의하면, 한국인 인체 척추에 대해 CT나 MRI 촬영하여 인체 척추의 개별 뼈들을 구역화 함으로써 3차원 골격 모델을 제작할 수 있을 뿐만 아니라 3차원 척추 모델을 컴퓨터 상에서 다양한 방법으로 계측하여 한국인 척추의 수치 정보를 제작할 수 있다. 또한 한국인의 척추를 특정한 방법으로 적출하여 폄, 굽힘, 비틀림, 압축강도 등의 척추 물성을 측정할 수 있다.According to the present invention, CT or MRI imaging of the human human spine can be made by zoning individual bones of the human spine to produce a three-dimensional skeletal model, and by measuring the three-dimensional spine model in various ways on a computer, the numerical information of the Korean spine. Can be produced. In addition, the spine of Koreans can be extracted in a specific way to measure spine physical properties such as deflection, bending, torsion, and compressive strength.

이렇게 제작된 한국인 척추의 형상 및 물성 정보는 다양한 인체 척추 모델의 개발이나 각종 인공 척추 디스크 개발 등에 입력 데이터로서 이용할 수 있기 때문에, 개발된 3차원 인체 척추 모델을 이용하여 가상 척추 수술을 수행함으로써 수술 기법의 평가, 인공 척추 디스크의 형상 설계, 척추 수술 교육 및 훈련, 각종 척추 수술 시뮬레이터 개발 등 새로운 수술치료 보조도구로 활용할 수 있고, 재활, 스포츠, 자동차, 군사, 안전 및 영상물 제작 등 인체 구조와 직간접적으로 관련이 있는 다양한 분야에서 폭넓게 응용할 수 있다.
The Korean spine's shape and physical information can be used as input data for developing various human spine models or various artificial spinal discs. It can be used as a new surgical treatment aid such as evaluation of the shape, shape design of artificial spinal disc, education and training of spinal surgery, and development of various spinal surgery simulators. It can be applied in a wide range of fields.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인체 척추 정보 제작 시스템의 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인체 척추 정보 제작 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 변환 파라미터를 입력받는 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 생성된 인체척추 데이터셋의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 선택영역에 대한 Profile Line 확인을 통해 Threshold 값을 설정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 기본 마크스를 생성하는 화면의 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 생성된 척추뼈의 3D 오브젝트 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 모델 데이터에서 목뼈 3-7번 치수를 측정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 모델 데이터에서 등뼈 1-12번 치수를 측정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 모델 데이터에서 허리뼈 1-5번 치수를 측정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 sagittal plane에서 디스크 높이를 측정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 coronal plane에서 디스크 높이를 측정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 목뼈 디스크 높이를 측정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 척추 관절에 대해 골밀도 검사를 수행하는 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 척추 분절에 대한 굽힘 시험이나 척추원반 압축 시험 등 기능성 시험의 예를 나타낸 도면이다.
1 is a block diagram schematically showing a functional block of the human spine information production system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an operation for explaining a method for producing human spine information according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of receiving a conversion parameter according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of a human spine data set generated according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an example of setting a threshold value by checking a profile line of a selected region according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an example of a screen for generating a basic mark according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing an example of the 3D object of the vertebrae created in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of measuring dimensions 3-7 of the cervical vertebrae from three-dimensional model data according to an exemplary embodiment of the present invention.
9 is a view showing an example of measuring the spine 1-12 dimension in the three-dimensional model data according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing an example of measuring the dimension 1-5 of the lumbar spine in the three-dimensional model data according to an embodiment of the present invention.
11 is a view showing an example of measuring the height of the disk in the sagittal plane according to an embodiment of the present invention.
12 is a view showing an example of measuring the height of the disk in the coronal plane according to an embodiment of the present invention.
13 is a view showing an example of measuring the height of the neck bone disc according to an embodiment of the present invention.
14 is a view showing an example of performing a bone density test on the spinal joint according to an embodiment of the present invention.
15 is a view showing an example of a functional test, such as bending test or spinal disc compression test for spinal segments 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 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. However, this is not intended to be limited to the particular embodiment of the present invention, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에 따른 한국인 인체 척추 정보 제작 방법 및 시스템의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.An embodiment of a method and system for producing human spine information in accordance with the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components will be given the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템의 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing a functional block of a system for producing human spine information in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은, 이미지 획득부(110), 마스킹 데이터 생성부(120), 기본마스크 생성부(130), 모델데이터 생성부(140), 수치정보 획득부(150), 골밀도 계산부(160), 골밀도 측정부(170), 척추분절 기능성시험부(180) 및 압축강도 측정부(190) 등을 포함한다.Referring to FIG. 1, the Korean human spine information production system 100 according to an embodiment of the present invention may include an image acquirer 110, a masking data generator 120, a basic mask generator 130, and model data generation. The unit 140, the numerical information acquisition unit 150, bone density calculation unit 160, bone density measurement unit 170, spinal segment functional test unit 180 and compressive strength measurement unit 190 and the like.

이미지 획득부(110)는 인체의 척추를 컴퓨터 단층(CT) 촬영하여 CT 이미지를 획득한다. 여기서, 이미지 획득부(110)는 CT 촬영 이외에 MRI 촬영하여 인체 척추에 관한 이미지를 획득할 수 있다.The image acquirer 110 acquires a CT image by performing a computed tomography (CT) scan of the human spine. Here, the image acquisition unit 110 may acquire an image of the human spine by MRI in addition to CT imaging.

마스킹 데이터 생성부(120)는 CT 이미지에 대해 변환 파라미터를 입력받아 인체척추 데이터셋(data set)을 생성하고, 인체척추 데이터셋의 CT 이미지에서 각각의 척추뼈에 해당하는 부위를 별도의 색으로 구분하여 마스킹 데이터를 생성한다. 여기서, 변환 파라미터는 가로, 세로의 pixel 갯수, Pixel Size, Slice Distance를 포함할 수 있다. 또한, 인체척추 데이터셋은 영상에 대해 Anterior, Posterior, Right, Left, Top 및 Bottom의 6 개 방향 설정이 완료된 것이다.The masking data generation unit 120 receives a conversion parameter for the CT image to generate a human spine data set, and a region corresponding to each vertebra in the CT image of the human spine data set as a separate color. Create masking data separately. Here, the conversion parameter may include the number of pixels horizontally and vertically, the pixel size, and the slice distance. In addition, the human spine dataset has six orientation settings for the image: Anterior, Posterior, Right, Left, Top, and Bottom.

기본마스크 생성부(130)는 각각의 척추뼈에서 사용자가 원하는 영역에 대한 HU 값의 확인을 통해 HU 영역대(Threshold)를 설정하고, 각각의 척추뼈별로 영상구역화 하여 기본 마스크(base mask)를 생성한다. 또한, 각각의 척추뼈별로 영상구역화 하는 것은, 기본 마스크를 각 척추뼈별로 마스크를 복사하고, 마스크별로 해당 척추뼈에 대한 이미지 영역을 명확히 하기 위해 이웃하고 있는 다른 척추뼈의 경계 영역을 제거 및 수정하여 각 척추뼈별로 독립된 마스크를 가지도록 하여 각각의 척추뼈를 구분한 것이다.The base mask generation unit 130 sets the HU area threshold by checking the HU value for the area desired by the user in each vertebra, and sets a base mask by image segmentation for each vertebra. Create In addition, image segmentation for each vertebra also copies the mask from each vertebra to the base mask, and removes and modifies the border regions of neighboring vertebrae to clarify the image area for that vertebra per mask. Each vertebra has a separate mask to separate each vertebra.

모델데이터 생성부(140)는 각 척추뼈의 형상 특징을 나타내도록 기본 마스크에 대해 스무싱(Smoothing) 처리하여 3차원 모델 데이터를 생성한다.The model data generator 140 smoothes the basic mask to represent the shape characteristics of each vertebra and generates three-dimensional model data.

수치정보 획득부(150)는 3차원 모델 데이터에 대해 척추의 형상을 표현하는 주요 부분의 수치 정보를 척추뼈 외형에서 측정하거나, 절단면에서 측정하거나 또는 디스크 높이를 측정하여 획득한다.The numerical information acquiring unit 150 acquires numerical information of a main part representing the shape of the spine with respect to the 3D model data by measuring the shape of the vertebrae, measuring the cutting surface, or measuring the height of the disc.

또한, 수치정보 획득부(150)는 디스크 높이의 측정에 대해 정중단면에서 절단하여 sagittal plane에서 디스크 높이를 측정하고, body center 중심으로 coronal plane 절단하여 해당 평면에서 디스크 높이를 측정하는 것이다.In addition, the numerical information acquisition unit 150 measures the height of the disk in the sagittal plane by cutting in the middle section for the measurement of the height of the disk, and by cutting the coronal plane to the center of the body center to measure the height of the disk in the plane.

이때, sagittal plane에서의 측정은 목뼈, 등뼈, 허리뼈 모든 영역에 해당되며, coronal plane에서의 측정은 등뼈와 허리뼈에 해당될 수 있다. 또한, 목뼈 디스크 높이의 측정은 sagittal plane에서 vertebral body의 앞, 중간, 끝 부분의 코너점을 기준으로 높이를 측정할 수 있다.At this time, the measurement in the sagittal plane corresponds to all areas of the neck, spine and lumbar spine, and the measurement in the coronal plane may correspond to the spine and lumbar spine. In addition, the neck height can be measured based on the corner points of the front, middle and end of the vertebral body in the sagittal plane.

또한, 골밀도 계산부(160)는, 3차원 모델 데이터에 대해 척추체에 인접한 pedicle에서 절단하여 척추 후궁 부위를 제외한 순수 몸체 부분의 골밀도(ρ)를 다음 수학식1에 따라 HU 값을 기준으로 산출할 수 있다.In addition, the bone density calculation unit 160 may calculate the bone density (ρ) of the pure body portion excluding the vertebral posterior region by cutting at the pedicle adjacent to the vertebral body with respect to the 3D model data based on the HU value according to Equation 1 below. Can be.

Figure 112012072915472-pat00001
Figure 112012072915472-pat00001

또한, 척추뼈의 몸체 부분의 Hu 값은 척추뼈고리뿌리(pedicle of vertebral arch) 부분을 몸체에 가깝게 절단하여 산출할 수 있다.In addition, the Hu value of the body portion of the vertebrae can be calculated by cutting the pedicle of the vertebral arch (pedicle of vertebral arch) close to the body.

골밀도 측정부(170)는 목뼈, 등뼈, 허리뼈로 구성된 각 척추 관절이 적출되면, 적출된 각 척추 관절에 대해 이중에너지 X선 흡수법(DEXA, Dual Energy X-ray Absorption)을 적용해 골밀도(BMD) 검사를 수행하며, 골밀도 검사 결과를 3차원 모델 데이터에 대응시켜 저장한다. When the vertebral joints composed of the neck, spine, and lumbar spine are extracted, the bone density measuring unit 170 applies dual energy X-ray absorption (DEXA) to each of the extracted vertebral joints. BMD) test is performed, and the bone density test result is stored in correspondence with the 3D model data.

즉, 골밀도 측정부(170)는, 목뼈 7개, 등뼈 12개, 허리뼈 5 개로 구성된 각 척추 관절의 운동 특성 시험을 위해 첫째목뼈(C1)로부터 엉치뼈(sacrum)까지 척추를 한번에 적출하되, 윗쪽으로는 바깥뒤통수뼈융기(external occipital protuberance) 부분을 절단하고, 가쪽으로는 척추 가로돌기(trancerse process) 가쪽 1 cm 이상 떨어진 곳의 갈비뼈(rib)를 절단하며, 아래쪽으로는 엉치뼈의 첫번째단(S1) 아래 부분을 절단하여 적출하며, 적출한 각 척추 관절에 대해 이중에너지 X선 흡수법(DEXA, Dual Energy X-ray Absorption)을 적용해 골밀도(BMD) 검사를 수행하여, 골밀도 검사 결과를 3차원 모델 데이터에 대응시켜 저장하게 된다.That is, the bone density measuring unit 170, the first spine from the first neck (C1) to the sacral (sacrum) to extract the vertebrae at the same time to test the motion characteristics of each vertebral joint consisting of seven neck bones, 12 spines, 5 hips, The upper part cuts the external occipital protuberance, the side cuts the ribs 1 cm or more away from the transverse process, and the lower end of the sacrum. (S1) The lower part is cut and extracted, and bone density (BMD) test is performed on each extracted vertebral joint by applying Dual Energy X-ray Absorption (DEXA). It is stored in correspondence with the three-dimensional model data.

또한, 척추분절 기능성시험부(180)는, 척추사이원반으로 연결된 척추뼈 2개단을 한 조의 시험체로 제작하고, 상단 척추뼈 윗끝판과 하단 척추뼈 아랫끝판 부분을 본시멘트(bone cement)를 포함하는 레진으로 고정하여 순수굽힘하중(pure moment) 부하가 가능한 시험기에 장착하며, 앞굽힘, 폄, 왼쪽굽힘, 오른쪽 굽힘, 비틀림(시계방향, 반시계방향), 압축 하중 순으로 가하여 각 하중 단계에서 회전각도 기록하게 된다.In addition, the spinal segment functional test unit 180, the two vertebrae connected to the intervertebral disc is produced in a set of test bodies, and the upper vertebral upper end plate and the lower vertebral lower end plate part includes bone cement. It is fixed to resin and mounted on a tester capable of pure moment load, and is applied at each load step by applying forward bending, 폄, left bending, right bending, torsion (clockwise, counterclockwise), and compression load. The rotation angle will also be recorded.

압축강도 측정부(190)는 목뼈, 등뼈, 허리뼈로 구성된 각 척추 관절을 적출하고, 근육과 인대를 포함하는 연조직을 제거하며, pedicle 부분을 몸통에 가깝게 절단한 시험체에 대해, 절단된 척추 몸통의 위, 아래 판에 균일한 하중이 가해지도록 레진으로 마운트(mount)하여 압축 강도를 측정하고, 측정된 압축 강도를 3차원 모델 데이터에 대응시켜 저장한다.The compressive strength measuring unit 190 extracts each vertebral joint composed of the neck, spine, and lumbar spine, removes the soft tissue including the muscle and the ligaments, and cuts the pedicle to the torso. The compressive strength is measured by mounting the resin so that a uniform load is applied to the upper and lower plates of the upper and lower plates, and the measured compressive strength is stored in correspondence with the 3D model data.

그리고, 압축강도 측정부(190)는, 시험체를 만능재료시험기를 이용하여 일정한 속도로 하중을 가하여 압축 강도를 측정하되, 압출력이 가해지는 시점부터 척추 몸통 높이(앞쪽, 뒤쪽 몸통 높이의 평균)의 20 내지 30 %에 해당하는 변위만큼 압축을 가하여 압축 강도를 측정할 수 있다.
In addition, the compressive strength measuring unit 190, by applying a load to the test body at a constant speed using a universal testing machine to measure the compressive strength, the height of the spine torso (the average of the front and rear torso height) from the time the extrusion force is applied The compressive strength can be measured by applying compression by a displacement corresponding to 20-30% of.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation method for explaining a method of manufacturing Korean human spine information according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은, 먼저 이미지 획득부(110)를 통해 인체 척추를 CT 촬영하여 CT 이미지를 획득한다(S202).Referring to FIG. 2, the Korean human spine information production system 100 according to an embodiment of the present invention first obtains a CT image by CT imaging a human spine through the image acquisition unit 110 (S202).

이때, 이미지 획득부(110)는 CT 이미지를 획득하는 CT 촬영 장치뿐만 아니라 인체 척추에 대해 자기 공명을 이용해 촬영하는 자기공명(MRI) 촬영 장치로도 구현할 수 있다.In this case, the image acquisition unit 110 may be implemented not only as a CT imaging apparatus for acquiring a CT image, but also as a magnetic resonance (MRI) imaging apparatus for capturing the human spine using magnetic resonance.

이어, 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은, CT 이미지에 대해 도 3에 도시된 바와 같이 변환 파라미터를 입력받아 도 4에 도시된 바와 같은 인체척추 데이터셋(data set)을 생성한다(S204). 여기서, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 변환 파라미터를 입력받는 예를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 생성된 인체척추 데이터셋의 한 예를 나타낸 도면이다.Subsequently, the Korean human spine information production system 100 receives a conversion parameter for a CT image as shown in FIG. 3 and generates a human spine data set as shown in FIG. 4 (S204). . 3 is a diagram illustrating an example of receiving a conversion parameter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a human spine data set generated according to an embodiment of the present invention.

이때, 변환 파라미터는 가로, 세로의 pixel 갯수, Pixel Size, Slice Distance를 포함할 수 있다. 또한, 인체척추 데이터셋은 예를 들면, DICOM image set으로 영상에 대해 Anterior, Posterior, Right, Left, Top 및 Bottom의 6 개 방향 설정이 완료된 것이라 할 수 있다. 즉, 6 개의 방향 설정을 마치게 되면, DICOM Image Set를 Software Program 에서 작업할 수 있는 Project File 환경이 조성된다고 할 수 있다.In this case, the conversion parameter may include the number of horizontal and vertical pixels, the Pixel Size, and the Slice Distance. In addition, the human spine data set is a DICOM image set, for example, the six orientation settings of the image, anterior, posterior, right, left, top, and bottom may be completed. In other words, when the six directions are set, the Project File environment for creating a DICOM Image Set can be created in the Software Program.

이어, 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은, 인체척추 데이터셋의 CT 이미지에서 각각의 척추뼈에 해당하는 부위를 별도의 색으로 구분하여 마스킹 데이터를 생성한다(S206).Subsequently, the Korean human spine information production system 100 generates masking data by distinguishing the areas corresponding to the respective vertebrae from the CT images of the human spine data set with a separate color (S206).

이어, 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은, 각각의 척추뼈에서 도 5에 도시된 바와 같이 사용자가 원하는 영역에 대한 HU 값의 확인을 통해 HU 영역대(Threshold)를 설정한다(S208). 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 선택영역에 대한 Profile Line 확인을 통해 Threshold 값을 설정하는 예를 나타낸 도면이다.Subsequently, the Korean human spine information production system 100 sets the HU area threshold through the confirmation of the HU value for the area desired by the user as shown in FIG. 5 in each vertebra (S208). 5 is a diagram illustrating an example of setting a threshold value by checking a profile line of a selected region according to an exemplary embodiment of the present invention.

즉, 기본 마스크 생성 작업시 사용자가 원하고자 하는 영역(예, 척추뼈)에 대한 HU 값을 Profile line 을 통하여 확인하여 보고, 기본 마스크의 HU 영역대를 설정(Thresholding)함으로써 각 해당 뼈에 대한 마스크 생성을 돕도록 하는 것이다.That is, when creating the basic mask, check the HU value of the area (eg, vertebral bone) that the user wants through the profile line, and set the HU area band of the basic mask to mask the corresponding bone. To help create it.

이어, 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은, 각각의 척추뼈별로 영상을 구역화 하여 도 6에 도시된 바와 같이 기본 마스크(base mask)를 생성한다(S210). 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 기본 마크스를 생성하는 화면의 예를 나타낸 도면이다. 이렇게 생성한 기본 마스크는 표본의 목뼈, 등뼈, 허리뼈, 엉치뼈, 꼬리뼈 모두를 포함하고 있는 마스크로써, 컴포넌트에 해당하는 각 뼈별로 별도의 마스크를 생성(ROI 별 Bone Mask)하여 영상 구역화 작업을 실행토록 한다.Subsequently, the Korean human spine information production system 100 segments the image for each vertebra and generates a base mask as shown in FIG. 6 (S210). 6 is a diagram illustrating an example of a screen for generating a basic mark according to an embodiment of the present invention. The basic mask created is a mask that includes all of the neck, spine, lumbar spine, sacrum, and tailbone of the specimen, and creates a separate mask for each bone corresponding to the component (Bone Mask by ROI) to perform image segmentation. To execute.

여기서, 각각의 척추뼈별로 영상 구역화 하는 것은, 기본 마스크를 각 척추뼈별로 마스크를 복사하고, 마스크별로 해당 척추뼈에 대한 이미지 영역을 명확히 하기 위해 이웃하고 있는 다른 척추뼈의 경계 영역을 제거 및 수정하여 각 척추뼈별로 독립된 마스크를 가지도록 하여 각각의 척추뼈를 구분하는 것이라 할 수 있다. Here, image segmentation for each vertebra is performed by removing the basic mask by copying the mask for each vertebra and removing and modifying border regions of neighboring vertebrae to clarify the image area for the vertebrae for each mask. Thus, each vertebra can have an independent mask to distinguish each vertebra.

각 표본별로 생성된 Project File에는, 표본의 목뼈부터 꼬리뼈까지 척추의 모든 영역을 담고 있는 기본 마스크가 생성되어 있다. 이와 같은 기본 마스크는 각 뼈별로 구분되어 있지 않기 때문에 3 차원 모델을 생성하기 위해서는 각 뼈별로 구분하여야 한다.In the project file created for each specimen, a basic mask is created that contains all the regions of the spine, from the neck to the tailbone of the specimen. Since these basic masks are not separated for each bone, they must be separated for each bone in order to create a 3D model.

이어, 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은, 각 척추뼈의 형상 특징을 나타내도록 기본 마스크에 대해 스무싱(Smoothing) 처리하여 도 7에 도시된 바와 같은 3차원 모델 데이터를 생성한다(S212). 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 생성된 척추뼈의 3D 오브젝트 예를 나타낸 도면이다. 여기서, 척추뼈에 대한 3D Objects 생성이 완료되면, 최종적으로 예컨대, STL data 형식의 3 차원 모델 데이터로 출력하여 저장한다.Subsequently, the Korean human spine information production system 100 generates a three-dimensional model data as shown in FIG. 7 by smoothing a basic mask to represent the shape characteristics of each vertebra (S212). . 7 is a view showing an example of the 3D object of the vertebrae created in accordance with an embodiment of the present invention. Here, when the generation of 3D Objects for the vertebrae is completed, it is finally output as 3D model data of STL data format and stored.

이어, 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은, 3차원 모델 데이터에 대해 척추뼈 외형에서 측정하거나, 절단면에서 측정하거나 또는 디스크 높이를 측정하여 척추의 형상을 표현하는 주요 부분의 수치 정보를 획득한다(S214).Subsequently, the Korean human spine information production system 100 obtains numerical information of the main part representing the shape of the spine by measuring the contour of the vertebrae, measuring the cut surface, or measuring the height of the disc with respect to the 3D model data. (S214).

예를 들면, 3차원 모델 데이터에 대해 도 8에 도시된 바와 같이 목뼈 3-7번 치수를 앞쪽, 위쪽, 가쪽에서 측정할 수 있다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 모델 데이터에서 목뼈 3-7번 치수를 측정하는 예를 나타낸 도면이다. 도 8에서, 목뼈 3-7번의 측정 변수는 TPW(Transverse Process width), EPWl(Outter maximum width of lower endplate), SCD(maximal Spinal Canal Depth), SCW(maximal Spinal Canal Width), PL1l(Pedicle length within vertebral body in pedicle screw trajectory), PDAsl(Pedicle screw insertion angle), PDWl,r(Pedicle width(perpendicular to long axis)(left,right)), PDHl,r(Pedicle height(long axis)(left,right)), EPWuM(Maximal uncinate process width with outer cortex), EPWuA(Anterior uncinate process width with inner cortex), EPWuP(Posterior uncinate process width with inner cortex), EPDu(Upper endplate depth), EPDl(Lower endplate depth), VBHp(Posterior vertebral body height), VBHa(Anterior vertebral body height), SPL(Spinous process length from center of upper endplate), ADH(Anterior disk height), CDH(Center disk height), PDH(Posterior disk height) 등을 포함한다.For example, as shown in FIG. 8, three-dimensional model data can be measured from the front, the top, and the side of the neck bone 3-7. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of measuring dimensions 3-7 of the cervical vertebrae from three-dimensional model data according to an exemplary embodiment of the present invention. In FIG. 8, measurement parameters of the cervical vertebrae 3-7 include transverse process width (TPW), Outter maximum width of lower endplate (EPWl), maximal spinal canal depth (SCD), maximal spinal canal width (SCW), and pedicle length within PL1l. vertebral body in pedicle screw trajectory, PDAsl (Pedicle screw insertion angle), PDWl, r (Pedicle width (perpendicular to long axis) (left, right)), PDHl, r (Pedicle height (long axis) (left, right) ), Maximum uncinate process width with outer cortex (EPWuM), Interior uncinate process width with inner cortex (EPWuA), Interior uncinate process width with inner cortex (EPWuP), Upper endplate depth (EPDu), Lower endplate depth (EPDl), VBHp Including interior vertebral body height (VBHa), interior vertebral body height (VBHa), spine process length from center of upper endplate (SPL), interior disk height (ADH), center disk height (CDP), and interior disk height (PDH) do.

또한, 3차원 모델 데이터에 대해 도 9에 도시된 바와 같이 예를 들면, 등뼈 1-12번 치수를 위쪽이나 가쪽에서 측정할 수 있다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 모델 데이터에서 등뼈 1-12번 치수를 측정하는 예를 나타낸 도면이다. 도 9에서, 등뼈 1-12번의 측정 변수는 TPW(Transverse Process width), EPWuM(Maximal upper endplate width), EPWl(Maximal lower endplate width), SCD(Maximal spinal canal depth), SCW(Maximal spinal canal width), PL1l(Pedicle length within vertebral body in pedicle screw trajectory), PL2l(Pedicle length out of vertebral body in pedicle screw trajectory), PDAsl(Pedicle screw insertion angle), PDWl,r(Pedicle width(perpendicular to long axis)(left,right)), PDHl,r(Pedicle height(long axis)(left,right)), EPDu(Upper endplate depth), EPDl(Lower endplate depth), VBHp(Posterior vertebral body height), VBHa(Anterior vertebral body height), SPL(Spinous process length from center of upper endplate), PDlt(Pedicle angle in sagittal plane), ADH(Anterior disk height), CDH(Center disk height), PDH(Posterior disk height), LDH(Lateral disk height at left), RDH(lateral disk height at right) 등을 포함한다.In addition, as shown in FIG. 9 for 3D model data, for example, the spine 1-12 dimension can be measured from above or from side. 9 is a view showing an example of measuring the spine 1-12 dimension in the three-dimensional model data according to an embodiment of the present invention. In Figure 9, the measurement parameters of the spine 1-12 is TPW (Transverse Process width), EPWuM (Maximal upper endplate width), EPWl (Maximal lower endplate width), SCD (Maximal spinal canal depth), SCW (Maximal spinal canal width) , PL1l (Pedicle length within vertebral body in pedicle screw trajectory), PL2l (Pedicle length out of vertebral body in pedicle screw trajectory), PDAsl (Pedicle screw insertion angle), PDWl, r (Pedicle width (perpendicular to long axis) (left right)), PDHl, r (Pedicle height (long axis) (left, right)), EPDu (Upper endplate depth), EPDl (Lower endplate depth), VBHp (Posterior vertebral body height), VBHa (Anterior vertebral body height) (SPL), Spinous process length from center of upper endplate, PDlt (Pedicle angle in sagittal plane), ADH (Anterior disk height), CDH (Center disk height), PDH (Position disk height), LDH (Lateral disk height at left), lateral disk height at right (RDH), and the like.

또한, 3차원 모델 데이터에 대해 도 10에 도시된 바와 같이 예를 들면, 허리뼈 1-5번 치수를 앞쪽이나 윗쪽, 가쪽에서 측정할 수 있다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 모델 데이터에서 허리뼈 1-5번 치수를 측정하는 예를 나타낸 도면이다. 도 10에서, 허리뼈 1-5번의 측정 변수는 TPW(Transverse Process width), EPWuM(Maximal upper endplate width), EPWl(Maximal lower endplate width), SCD(Maximal spinal canal depth), SCW(Maximal spinal canal width), PL1l(Pedicle length within vertebral body in pedicle screw trajectory), PL2l(Pedicle length out of vertebral body in pedicle screw trajectory), PDAsl(Pedicle screw insertion angle), PDWl,r(Pedicle width(perpendicular to long axis)(left,right)), PDHl,r(Pedicle height(long axis)(left,right)), EPDu(Upper endplate depth), EPDl(Lower endplate depth), VBHp(Posterior vertebral body height), VBHa(Anterior vertebral body height), SPL(Spinous process length from center of upper endplate), PDlt(Pedicle angle in sagittal plane), ADH(Anterior disk height), CDH(Center disk height), PDH(Posterior disk height), LDH(Lateral disk height at left), RDH(lateral disk height at right) 등을 포함한다.In addition, as shown in FIG. 10 with respect to the 3D model data, for example, the dimension 1-5 of the lumbar spine can be measured from the front side, the upper side, and the side. 10 is a view showing an example of measuring the dimension 1-5 of the lumbar spine in the three-dimensional model data according to an embodiment of the present invention. In FIG. 10, the measurement variables of the lumbar spine 1-5 are TPW (Transverse Process width), Maximum Upper Endplate Width (EPWuM), Maximum Lower Endplate Width (EPWl), Maximum Spinal Canal Depth (SCD), and Maximum Spinal Canal Width (SCW). ), PL1l (Pedicle length within vertebral body in pedicle screw trajectory), PL2l (Pedicle length out of vertebral body in pedicle screw trajectory), PDAsl (Pedicle screw insertion angle), PDWl, r (Pedicle width (perpendicular to long axis) ( left, right)), PDHl, r (Pedicle height (long axis) (left, right)), EPDu (Upper endplate depth), EPDl (Lower endplate depth), Interior vertebral body height (VBHp), Anterior vertebral body height), Spinal process length from center of upper endplate, PDlt (Pedicle angle in sagittal plane), ADH (Anterior disk height), CDH (Center disk height), PDH (Position disk height), LDH (Lateral disk height) at left), lateral disk height at right (RDH), and the like.

또한, 디스크 높이의 측정은 도 11에 도시된 바와 같이 정중단면에서 절단하여 sagittal plane에서 디스크 높이를 측정하고, 도 12에 도시된 바와 같이 body center 중심으로 coronal plane 절단하여 해당 평면에서 디스크 높이를 측정할 수 있다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 sagittal plane에서 디스크 높이를 측정하는 예를 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 coronal plane에서 디스크 높이를 측정하는 예를 나타낸 도면이다. 이때, 측정항목의 기본 단위는 길이 mm, 각도 도(degree)를 사용한다. 또한, sagittal plane에서의 측정은 목뼈, 등뼈, 허리뼈 모든 영역에 해당되며, coronal plane에서의 측정은 등뼈와 허리뼈에 해당될 수 있다. In addition, the measurement of the height of the disk is to measure the height of the disk in the sagittal plane by cutting in the median cross-section as shown in Figure 11, by cutting the coronal plane around the body center as shown in Figure 12 to measure the height of the disk in the plane can do. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of measuring a disk height in a sagittal plane according to an embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a diagram illustrating an example of measuring a disk height in a coronal plane according to an embodiment of the present invention. In this case, the basic unit of measurement items is length mm and angle degrees. In addition, measurements in the sagittal plane correspond to all areas of the neck, spine and lumbar spine, and measurements in the coronal plane may correspond to the spine and lumbar spine.

그리고, 목뼈 디스크 높이의 측정은 도 13에 도시된 바와 같이 sagittal plane에서 vertebral body의 앞, 중간, 끝 부분의 코너점을 기준으로 높이를 측정할 수 있다. 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 목뼈 디스크 높이를 측정하는 예를 나타낸 도면이다.And, the height of the neck disk can be measured based on the corner points of the front, middle, and end of the vertebral body in the sagittal plane as shown in FIG. 13 is a view showing an example of measuring the height of the neck bone disc according to an embodiment of the present invention.

이어, 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은, 3차원 모델 데이터에 대해 척추체에 인접한 pedicle에서 절단하여 척추 후궁 부위를 제외한 순수 몸체 부분의 골밀도를 수학식1에 따라 HU(Hounsfield Unit) 값을 기준으로 산출한다(S216). Subsequently, the Korean human spine information production system 100 cuts the bone density of the pure body portion excluding the spinal posterior region by cutting from the pedicle adjacent to the vertebral body with respect to the 3D model data based on the Hounsfield Unit (HU) value according to Equation (1). It calculates as (S216).

여기서, 척추뼈의 몸체 부분의 HU 값은 3차원 모델 데이터에 대해 척추뼈고리뿌리(pedicle of vertebral arch) 부분을 몸체에 가깝게 절단하여 산출할 수 있다. 이때, 척추뼈고리뿌리 부분을 절단하여 남은 척추몸통 부분의 새로운 마스크를 생성한다. 새롭게 생성된 마스크의 등록정보 보기 기능을 활용하여 평균 HU값과 표준편차를 기록한다.Here, the HU value of the body portion of the vertebrae may be calculated by cutting a pedicle of vertebral arch portion closer to the body with respect to the 3D model data. At this time, the vertebral ring portion is cut to create a new mask of the remaining vertebral trunk portion. Record the average HU value and standard deviation using the properties view function of the newly created mask.

이어, 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은, 목뼈 7개, 등뼈 12개, 허리뼈 5 개로 구성된 각 척추 관절의 운동 특성 시험을 위해 첫째목뼈(C1)로부터 엉치뼈(sacrum)까지 척추가 한번에 적출되고, 적출된 각 척추 관절에 대해 이중에너지 X선 흡수법(DEXA, Dual Energy X-ray Absorption)을 적용해 도 14에 도시된 바와 같이 골밀도(BMD) 검사를 수행한다(S218). 도 14는 본 발명의 실시예에 따라 척추 관절에 대해 골밀도 검사를 수행하는 예를 나타낸 도면이다. Subsequently, the Korean human spine information production system 100 includes a spine at the same time from the first neck C1 to the sacrum to test the motion characteristics of each vertebral joint including 7 necks, 12 spines, and 5 hips. A bone density (BMD) test is performed as shown in FIG. 14 by applying Dual Energy X-ray Absorption (DEXA) to each extracted spinal joint (S218). 14 is a view showing an example of performing a bone density test on the spinal joint according to an embodiment of the present invention.

이때, 윗쪽으로는 바깥뒤통수뼈융기(external occipital protuberance) 부분이 절단되고, 가쪽으로는 척추 가로돌기(trancerse process) 가쪽 1 cm 이상 떨어진 곳의 갈비뼈(rib)가 절단되며, 아래쪽으로는 엉치뼈의 첫번째단(S1) 아래 부분이 절단되어 적출된다.At this time, the external occipital protuberance is cut at the top, the rib is cut at least 1 cm away from the transverse process, and the lower part of the sacrum is cut at the bottom. The lower part of the first stage S1 is cut and extracted.

여기서, 시험에 사용할 척추의 적출은 뼈 및 주요 인대가 손상되지 않게 주의해야 한다. 엉치뼈는 가쪽 부분 절단시 양쪽 날개(ala of sacrum) 부분이 절단될 수 있다. 적출된 척추체는 주요 인대를 제외한 불필요한 연조직(soft tissue) 부분이 제거되고, 척추사이원반(interverebral disk), 섬유테(annulus fibrosus), 관절주머니(joint capsule) 앞세로인대(anterior longitudinal ligament), 뒤세로인대(posterior longitudinal ligament), 황색인대(ligamentum flavum), 가시사이인대(interspinous ligament), 가시끝인대(supraspinous ligament)가 보존된 상태이다. 등뼈의 경우 척추 관절주머니 내 구조물을 보존하기 위해 머리관절(joint of head rib) 부분의 구조물이 추가로 보존된 것이다. 단, 갈비뼈와 가로돌기가 연결된 구조물들은 제거된다.Here, the extraction of the spine to be used in the test should be careful not to damage the bones and major ligaments. The sacrum bone can be cut at both sides of the ala of sacrum. The removed vertebral body removes unnecessary soft tissues except the major ligaments, interverebral disk, annulus fibrosus, anterior longitudinal ligament, and posterior longitudinal ligament. The posterior longitudinal ligament, ligamentum flavum, interspinous ligament, and supraspinous ligament are preserved. In the case of the spine, the structure of the joint of the head rib portion is additionally preserved to preserve the structure in the vertebral joint pocket. However, ribs and transverse structures are removed.

이어, 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은, 척추분절 기능성시험부(180)를 통해 척추뼈 2개를 한 조로 척추 분절 기능성 시험을 수행한다(S220). Subsequently, the Korean human spine information production system 100 performs a spinal segment functional test in a pair of two vertebrae through the spinal segment functional test unit 180 (S220).

이때, 척추 기능성 시험은 각 운동 분절에서의 굽힘-응답 특성을 시험하는 것으로, 척추사이원반으로 연결된 척추뼈 2개단을 한 조의 시험체로 제작한다. 시험기에 시험체를 고정할 때 움직임 없는 확실한 고정을 위해, 상단 척추뼈 윗끝판과 하단 척추뼈 아랫끝판 부분을 본시멘트(bone cement)를 포함하는 레진으로 고정하여 순수굽힘하중(pure moment) 부하가 가능한 시험기에 장착하며, 도 15에 도시된 바와 같이 앞굽힘, 폄, 왼쪽굽힘, 오른쪽 굽힘, 비틀림(시계방향, 반시계방향), 압축 하중 순으로 가하여 각 하중 단계에서 회전각을 기록하게 된다. 도 15는 본 발명의 실시예에 따라 척추 분절에 대한 굽힘 시험이나 척추원반 압축 시험 등 기능성 시험의 예를 나타낸 도면이다. 이때, 운동분절의 원활한 운동을 보장하기 위해 척추몸통 높이의 절반 이하가 레진 내에 고정되도록 조절한다. 보다 확실한 고정을 보장받기 위해 몸통이나 고리 부분에 나사못을 삽입한 후 레진에 고정할 수 있다.At this time, the spine functional test is to test the bending-response characteristics in each segment of motion, and the two ends of the vertebrae connected to the intervertebral disc are manufactured as a set of test bodies. In order to ensure a stable movement without fixing the test body to the tester, the upper vertebral upper end plate and the lower vertebral lower end part can be fixed with a resin containing bone cement to enable pure moment load. Mounted on the tester, as shown in Figure 15, the front bend, 폄, left bend, right bend, torsion (clockwise, counterclockwise), compressive load in order to record the angle of rotation at each load step. 15 is a view showing an example of a functional test, such as bending test or spinal disc compression test for spinal segments according to an embodiment of the present invention. At this time, in order to ensure the smooth movement of the exercise segment is adjusted so that less than half of the height of the spine trunk is fixed in the resin. To ensure a more secure fixation, screws can be inserted into the torso or ring and secured to the resin.

이어, 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은, 골밀도 검사 결과와 기능성 시험 결과를 3차원 모델 데이터에 대응시켜 저장한다(S222). 이때, 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은 시험 결과 각 운동 방향에 대한 응답특성 시험값을 얻게 되고, 시험 값을 텍스트 파일로 저장하며, 필요시 그래프 형태로도 표현할 수 있다.Subsequently, the Korean human spine information production system 100 stores the bone density test result and the functional test result in correspondence with the 3D model data (S222). In this case, the human spine information production system 100 obtains a response characteristic test value for each movement direction as a result of the test, stores the test value as a text file, and can also be expressed in a graph form if necessary.

이어, 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은, 목뼈, 등뼈, 허리뼈로 구성된 각 척추 관절이 적출되고, 근육과 인대를 포함하는 연조직이 제거되며, pedicle 부분이 몸통에 가깝게 절단된 시험체에 대해, 절단된 척추 몸통의 위, 아래 판에 균일한 하중이 가해지도록 레진으로 마운트(mount)하여 압축 강도를 측정한다(S224).Subsequently, the Korean human spine information production system 100 includes a test piece in which each vertebral joint composed of the neck, the spine, and the lumbar spine is extracted, the soft tissue including the muscle and the ligaments is removed, and the pedicle portion is cut close to the trunk. , The compressive strength is measured by mounting with resin so that a uniform load is applied to the upper and lower plates of the cut vertebral trunk (S224).

이때, 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은 시험체를 만능재료시험기를 이용하여 일정한 속도로 하중을 가하여 압축 강도를 측정하되, 압출력이 가해지는 시점부터 척추 몸통 높이(앞쪽, 뒤쪽 몸통 높이의 평균)의 20 내지 30 %에 해당하는 변위만큼 압축을 가하여 압축 강도를 측정할 수 있다.At this time, the Korean human spine information production system 100 measures the compressive strength by applying a load to the test body at a constant speed using a universal testing machine, but from the time the extruded force is applied (vertical torso height (average of the height of the front and rear torso) The compressive strength can be measured by applying compression by a displacement corresponding to 20 to 30% of).

이어, 한국인 인체 척추 정보 제작 시스템(100)은, 측정된 압축 강도를 3차원 모델 데이터에 대응시켜 저장한다(S226).Subsequently, the Korean human spine information production system 100 stores the measured compressive strength in correspondence with the 3D model data (S226).

이때, 시험결과는 압축량과 그에 상응하는 하중값을 텍스트 파일 형태로 표현하거나, 필요에 의해 변위-하중 그래프로 표현할 수 있다. 결과값은 예를 들면, 표본명_bdcomp.txt 형태로 저장할 수 있다. 텍스트 파일의 첫번째 줄에 자료의 내용을 알 수 있는 설명문을 삽입할 수 있다.In this case, the test results may be expressed in the form of a text file of the compression amount and the corresponding load value, or may be represented by a displacement-load graph as necessary. The result can be stored, for example, in the form sample_bdcomp.txt. In the first line of the text file you can insert descriptive text to identify the contents of the data.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 한국인의 인체척추에 대해 컴퓨터 단층 촬영(CT)을 하여 척추뼈의 생김새에 대한 3차원 형상 정보와 척추 형상의 특정 지점을 계측하여 얻은 수치 정보, 그리고 척추체의 분절 기능성 및 압축 강도를 나타내는 물성 정보를 제작할 수 있도록 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법 및 시스템을 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, three-dimensional shape information about the appearance of the vertebrae and numerical information obtained by measuring specific points of the vertebral shape by performing computed tomography (CT) on the human spine of Koreans, and segmentation of the vertebral body It is possible to realize a method and system for producing Korean human spine information that enables the production of physical property information indicating functionality and compressive strength.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. Only. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

본 발명은 한국인의 인체척추에 대해 컴퓨터 단층 촬영(CT)을 하여 척추뼈의 생김새에 대한 3차원 형상 정보와 척추 형상의 특정 지점을 계측하여 얻은 수치 정보, 그리고 척추체의 분절 기능성 및 압축 강도를 나타내는 물성 정보를 제작할 수 있도록 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법 및 시스템에 적용할 수 있다.
The present invention shows the three-dimensional shape information about the appearance of the vertebrae by the computed tomography (CT) of the human spine of the Korean, the numerical information obtained by measuring a specific point of the spine shape, and the segmental function and compressive strength of the vertebral body It can be applied to the production method and system of Korean human spine information that enables the production of property information.

100 : 한국인인체 척추정보 제작 시스템 110 : 이미지 획득부
120 : 마스킹 데이터 생성부 130 : 기본마스크 생성부
140 : 모델데이터 생성부 150 : 수치정보 획득부
160 : 골밀도 검사부 170 : 압축강도 측정부
100: human human spine information production system 110: image acquisition unit
120: masking data generation unit 130: basic mask generation unit
140: model data generation unit 150: numerical information acquisition unit
160: bone density test unit 170: compressive strength measurement unit

Claims (26)

한국인 인체의 척추를 컴퓨터 단층 촬영하여 획득한 CT 이미지를 이용하여 인체 척추 정보를 제작하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법에 있어서,
(a) 상기 CT 이미지에 대해 변환 파라미터를 입력받아 인체척추 데이터셋(data set)을 생성하는 단계;
(b) 상기 인체척추 데이터셋의 CT 이미지에서 각각의 척추뼈에 해당하는 부위를 별도의 색으로 구분하여 마스킹 데이터를 생성하는 단계;
(c) 상기 각각의 척추뼈에서 사용자가 원하는 영역에 대한 HU 값의 확인을 통해 HU 영역대(Threshold)를 설정하는 단계;
(d) 상기 각각의 척추뼈별로 영상구역화 하여 기본 마스크(base mask)를 생성하는 단계; 및
(e) 상기 각 척추뼈의 형상 특징을 나타내도록 상기 기본 마스크에 대해 스무싱(Smoothing) 처리하여 3차원 모델 데이터를 생성하는 단계;
를 포함하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법.
In the method of producing Korean human spine information using CT images obtained by computed tomography of the human spine of the human body,
(a) receiving a conversion parameter for the CT image to generate a human spine data set;
(b) generating masking data by distinguishing a region corresponding to each vertebra from the CT image of the human vertebrae data set with a separate color;
(c) setting a HU area threshold by checking HU values for areas desired by a user in each vertebra;
(d) generating a base mask by image segmenting the respective vertebrae; And
(e) smoothing the basic mask to represent shape features of each vertebra and generating three-dimensional model data;
Method of producing Korean human spine information comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 상기 변환 파라미터는 가로, 세로의 pixel 갯수, Pixel Size, Slice Distance를 포함하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법.
The method of claim 1,
In the step (a), the conversion parameter is a method of producing Korean human spine information, characterized in that the horizontal, vertical number of pixels, Pixel Size, Slice Distance.
제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 상기 인체척추 데이터셋은 영상에 대해 Anterior, Posterior, Right, Left, Top 및 Bottom의 6 개 방향 설정이 완료된 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법.
The method of claim 1,
In the step (a), the human spine dataset is a method for producing Korean human spine information, characterized in that the six orientation settings of the image, Anterior, Posterior, Right, Left, Top and Bottom is completed for the image.
제 1 항에 있어서,
상기 (d) 단계에서 상기 각각의 척추뼈별로 영상구역화 하는 것은, 상기 기본 마스크를 각 척추뼈별로 마스크를 복사하고, 마스크별로 해당 척추뼈에 대한 이미지 영역을 명확히 하기 위해 이웃하고 있는 다른 척추뼈의 경계 영역을 제거 및 수정하여 각 척추뼈별로 독립된 마스크를 가지도록 하여 상기 각각의 척추뼈를 구분하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법.
The method of claim 1,
In the step (d), the image segmentation for each vertebra is performed by copying the basic mask to each vertebra and copying the mask to each vertebra and clarifying the image area of the vertebra for each mask. Method of producing Korean human spine information, characterized in that to separate the respective vertebrae by removing and modifying the boundary area to have an independent mask for each vertebrae.
제 1 항에 있어서,
(f) 상기 3차원 모델 데이터에 대해 척추의 형상을 표현하는 주요 부분의 수치 정보를 척추뼈 외형에서 측정하거나, 절단면에서 측정하거나 또는 디스크 높이를 측정하여 획득하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법.
The method of claim 1,
(f) obtaining numerical information of the main part representing the shape of the spine with respect to the three-dimensional model data by measuring at the vertebral outline, measuring at the cutting plane, or measuring the disc height;
Method of producing Korean human spine information further comprising a.
제 5 항에 있어서,
상기 디스크 높이의 측정은 정중단면에서 절단하여 sagittal plane에서 디스크 높이를 측정하고, body center 중심으로 coronal plane 절단하여 해당 평면에서 디스크 높이를 측정하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법.
The method of claim 5, wherein
The measurement of the height of the disk is a method for producing human spinal information, characterized in that the cutting in the median cross section to measure the height of the disk in the sagittal plane, the coronal plane to the center of the body center to measure the height of the disk in the plane.
제 6 항에 있어서,
상기 sagittal plane에서의 측정은 목뼈, 등뼈, 허리뼈 모든 영역에 해당되며, 상기 coronal plane에서의 측정은 등뼈와 허리뼈에 해당되는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법.
The method according to claim 6,
The measurement on the sagittal plane corresponds to all areas of the neck, spine and lumbar spine, and the measurement on the coronal plane corresponds to the spine and lumbar spine.
제 7 항에 있어서,
상기 목뼈 디스크 높이의 측정은 상기 sagittal plane에서 vertebral body의 앞, 중간, 끝 부분의 코너점을 기준으로 높이를 측정하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법.
The method of claim 7, wherein
The measurement of the height of the cervical disc is a method for producing human spinal information of the human body, characterized in that the height is measured based on the corner points of the front, middle, and end of the vertebral body in the sagittal plane.
제 1 항에 있어서,
(g) 상기 3차원 모델 데이터에 대해 척추체에 인접한 pedicle에서 절단하여 척추 후궁 부위를 제외한 순수 몸체 부분의 골밀도를 다음 수학식에 따라 HU 값을 기준으로 산출하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법.
Figure 112012072915472-pat00002

The method of claim 1,
(g) calculating bone density of the pure body portion excluding the spinal posterior region by cutting at the pedicle adjacent to the vertebral body with respect to the 3D model data based on the HU value according to the following equation;
Method of producing Korean human spine information further comprising a.
Figure 112012072915472-pat00002

제 9 항에 있어서,
상기 척추뼈의 몸체 부분의 Hu 값은 척추뼈고리뿌리(pedicle of vertebral arch) 부분을 몸체에 가깝게 절단하여 산출하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법.
The method of claim 9,
The Hu value of the body portion of the vertebrae is a method of producing Korean human spine information, characterized in that calculated by cutting a pedicle of the vertebral arch (pedicle of vertebral arch) close to the body.
제 1 항에 있어서,
(h) 상기 각각의 척추뼈에 대해 이중에너지 X선 흡수법(DEXA, Dual Energy X-ray Absorption)을 적용해 골밀도(BMD) 검사를 수행하는 단계; 및
(i) 상기 골밀도 검사 결과를 상기 3차원 모델 데이터에 대응시켜 저장하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법.
The method of claim 1,
(h) performing a bone mineral density (BMD) test on each of the vertebrae by applying Dual Energy X-ray Absorption (DEXA); And
(i) storing the bone density test results in correspondence with the three-dimensional model data;
Method of producing Korean human spine information further comprising a.
제 1 항에 있어서,
(j) 척추뼈 2개를 한 조로 척추 분절 기능성 시험을 수행하는 단계를 더 포함하고,
상기 척추 분절 기능성 시험은, 각 운동 분절에서의 굽힘-응답 특성을 시험하는 것으로, 척추사이원반으로 연결된 척추뼈 2개단을 한 조의 시험체로 제작하고, 상단 척추뼈 윗끝판과 하단 척추뼈 아랫끝판 부분을 본시멘트(bone cement)를 포함하는 레진으로 고정하여 순수굽힘하중(pure moment) 부하가 가능한 시험기에 장착하며, 앞굽힘, 폄, 왼쪽굽힘, 오른쪽 굽힘, 비틀림(시계방향, 반시계방향), 압축 하중 순으로 가하여 각 하중 단계에서 회전각도 기록하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법.
The method of claim 1,
(j) further performing a spinal segment functional test in pairs of two vertebrae,
The spinal segment functional test is to test the bending-response characteristics in each segment of motion. The two vertebrae connected to the intervertebral discs are made of a set of test specimens, and the upper vertebral upper end plate and the lower vertebral end plate part. Is mounted on a tester capable of pure moment load by fixing it with a resin containing bone cement.Forward bending, shock, left bending, right bending, torsion (clockwise, counterclockwise), Method of producing Korean human spine information, characterized in that the rotation angle is recorded at each load step in the order of compression load.
제 1 항에 있어서,
(k) 목뼈, 등뼈, 허리뼈로 구성된 각 척추 관절이 적출되고, 근육과 인대를 포함하는 연조직이 제거되며, pedicle 부분이 몸통에 가깝게 절단된 시험체에 대해, 상기 절단된 척추 몸통의 위, 아래 판에 균일한 하중이 가해지도록 레진으로 마운트(mount)하여 압축 강도를 측정하는 단계; 및
(l) 상기 측정된 압축 강도를 상기 3차원 모델 데이터에 대응시켜 저장하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법.
The method of claim 1,
(k) For the test body in which each vertebral joint consisting of the neck, spine and lumbar spine is removed, the soft tissue containing the muscles and ligaments is removed, and the pedicle portion is cut close to the trunk, above and below the cut vertebral torso. Measuring compressive strength by mounting with resin to apply a uniform load to the plate; And
(l) storing the measured compressive strength in correspondence with the three-dimensional model data;
Method of producing Korean human spine information further comprising a.
제 13 항에 있어서,
상기 (k) 단계는 상기 시험체를 만능재료시험기를 이용하여 일정한 속도로 하중을 가하여 압축 강도를 측정하되, 압출력이 가해지는 시점부터 척추 몸통 높이(앞쪽, 뒤쪽 몸통 높이의 평균)의 20 내지 30 %에 해당하는 변위만큼 압축을 가하여 압축 강도를 측정하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법.
The method of claim 13,
In the step (k), the compressive strength is measured by applying a load to the test body at a constant speed using a universal testing machine, and 20 to 30 of the height of the spinal torso (an average of the front and rear torso heights) from the time when the extrusion force is applied. A method of producing Korean human spine information, characterized in that the compressive strength is measured by applying compression by a displacement equal to%.
인체의 척추를 컴퓨터 단층 촬영하여 CT 이미지를 획득하는 CT 이미지 획득부;
상기 CT 이미지에 대해 변환 파라미터를 입력받아 인체척추 데이터셋(data set)을 생성하고, 상기 인체척추 데이터셋의 CT 이미지에서 각각의 척추뼈에 해당하는 부위를 별도의 색으로 구분하여 마스킹 데이터를 생성하는 마스킹 데이터 생성부;
상기 각각의 척추뼈에서 사용자가 원하는 영역에 대한 HU 값의 확인을 통해 HU 영역대(Threshold)를 설정하고, 상기 각각의 척추뼈별로 영상구역화 하여 기본 마스크(base mask)를 생성하는 기본마스크 생성부;
상기 각 척추뼈의 형상 특징을 나타내도록 상기 기본 마스크에 대해 스무싱(Smoothing) 처리하여 3차원 모델 데이터를 생성하는 모델데이터 생성부;
상기 3차원 모델 데이터에 대해 척추의 형상을 표현하는 주요 부분의 수치 정보를 척추뼈 외형에서 측정하거나, 절단면에서 측정하거나 또는 디스크 높이를 측정하여 획득하는 수치정보 획득부;
상기 3차원 모델 데이터에 대해 척추체에 인접한 pedicle에서 절단하여 척추 후궁 부위를 제외한 순수 몸체 부분의 골밀도(ρ)를 HU 값을 기준으로 산출하는 골밀도 계산부;
목뼈, 등뼈, 허리뼈로 구성된 각 척추 관절이 적출되고, 적출된 각 척추 관절에 대해 이중에너지 X선 흡수법(DEXA, Dual Energy X-ray Absorption)을 적용해 골밀도(BMD) 검사를 수행하며, 골밀도 검사 결과를 상기 3차원 모델 데이터에 대응시켜 저장하는 골밀도 측정부;
상기 적출된 척추뼈 2개를 한 조로 척추 분절 기능성 시험을 수행하는 척추분절 기능성시험부; 및
목뼈, 등뼈, 허리뼈로 구성된 각 척추 관절이 적출되고, 근육과 인대를 포함하는 연조직이 제거되며, pedicle 부분이 몸통에 가깝게 절단된 시험체에 대해, 상기 절단된 척추 몸통의 위, 아래 판에 균일한 하중이 가해지도록 레진으로 마운트(mount)하여 압축 강도를 측정하고, 측정된 압축 강도를 상기 3차원 모델 데이터에 대응시켜 저장하는 압축강도 측정부;
를 포함하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 시스템.
CT image acquisition unit for obtaining a CT image by computed tomography of the spine of the human body;
Generate a human spine data set by receiving a conversion parameter for the CT image, and generate masking data by distinguishing a region corresponding to each vertebra in a CT image of the human spine data set by a separate color. A masking data generator;
A base mask generation unit for generating a base mask by setting a HU region threshold by checking a HU value for a region desired by the user in each vertebra and segmenting the image for each vertebra. ;
A model data generation unit for generating three-dimensional model data by smoothing the basic mask to represent the shape characteristics of each vertebra;
Numerical information acquisition unit for obtaining the numerical information of the main portion representing the shape of the spine with respect to the three-dimensional model data in the vertebrae outline, measured in the cutting plane or by measuring the height of the disk;
A bone density calculator for cutting the 3D model data from a pedicle adjacent to the vertebral body and calculating a bone density (ρ) of the pure body portion excluding the spinal posterior region based on the HU value;
Each vertebral joint consisting of the neck, spine, and lumbar spine is extracted, and bone mineral density (BMD) tests are performed on the extracted vertebral joints by applying Dual Energy X-ray Absorption (DEXA). A bone density measuring unit configured to store the bone density test result in correspondence with the 3D model data;
Spinal segment functional test unit for performing a spinal segment functional test in a pair of the two extracted vertebrae; And
Each vertebral joint consisting of the neck, spine and lumbar spine is removed, the soft tissues including muscles and ligaments are removed, and the pedicle part is cut close to the trunk, and uniformly on the upper and lower plates of the cut vertebral trunk. A compressive strength measuring unit which mounts with a resin to apply a load to measure compressive strength, and stores the measured compressive strength in correspondence with the three-dimensional model data;
Korean human spine information production system comprising a.
제 15 항에 있어서,
상기 변환 파라미터는 가로, 세로의 pixel 갯수, Pixel Size, Slice Distance를 포함하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 시스템.
The method of claim 15,
The conversion parameter is a human body spinal column production system, characterized in that it comprises a horizontal, vertical number of pixels, Pixel Size, Slice Distance.
제 15 항에 있어서,
상기 인체척추 데이터셋은 영상에 대해 Anterior, Posterior, Right, Left, Top 및 Bottom의 6 개 방향 설정이 완료된 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 시스템.
The method of claim 15,
The human spine data set is a Korean human spine information production system, characterized in that the six orientation settings of the image is completed, Anterior, Posterior, Right, Left, Top and Bottom.
제 15 항에 있어서,
상기 각각의 척추뼈별로 영상구역화 하는 것은, 상기 기본 마스크를 각 척추뼈별로 마스크를 복사하고, 마스크별로 해당 척추뼈에 대한 이미지 영역을 명확히 하기 위해 이웃하고 있는 다른 척추뼈의 경계 영역을 제거 및 수정하여 각 척추뼈별로 독립된 마스크를 가지도록 하여 상기 각각의 척추뼈를 구분하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 시스템.
The method of claim 15,
The image segmentation for each vertebra is performed by removing the basic mask by copying the mask for each vertebra and removing and modifying boundary regions of neighboring vertebrae in order to clarify the image area of the vertebra for each mask. Korean human spine information system, characterized in that to distinguish each of the vertebrae by having a separate mask for each vertebrae.
제 15 항에 있어서,
상기 수치정보 획득부의 상기 디스크 높이의 측정은 정중단면에서 절단하여 sagittal plane에서 디스크 높이를 측정하고, body center 중심으로 coronal plane 절단하여 해당 평면에서 디스크 높이를 측정하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 시스템.
The method of claim 15,
The measurement of the height of the disk of the numerical information acquisition unit measures the height of the disc at the sagittal plane by cutting at the median cross section, and measures the height of the disc at the corresponding plane by cutting the coronal plane around the body center. Production system.
제 19 항에 있어서,
상기 sagittal plane에서의 측정은 목뼈, 등뼈, 허리뼈 모든 영역에 해당되며, 상기 coronal plane에서의 측정은 등뼈와 허리뼈에 해당되는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 시스템.
The method of claim 19,
The measurement in the sagittal plane corresponds to all areas of the neck, spine and lumbar spine, and the measurement in the coronal plane corresponds to the spine and lumbar spine.
제 20 항에 있어서,
상기 목뼈 디스크 높이의 측정은 상기 sagittal plane에서 vertebral body의 앞, 중간, 끝 부분의 코너점을 기준으로 높이를 측정하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 시스템.
21. The method of claim 20,
The measurement of the height of the neck bone disc is the production system of the human body spinal information of Korean characterized in that the height is measured based on the corner points of the front, middle, and end of the vertebral body in the sagittal plane.
제 15 항에 있어서,
상기 골밀도 계산부는, 상기 3차원 모델 데이터에 대해 척추체에 인접한 pedicle에서 절단하여 척추 후궁 부위를 제외한 순수 몸체 부분의 골밀도를 다음 수학식에 따라 HU 값을 기준으로 산출하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 시스템.
Figure 112012072915472-pat00003

The method of claim 15,
The bone density calculation unit, the human body spinal information of the three-dimensional model data by cutting in the pedicle adjacent to the vertebral body and calculates the bone density of the pure body portion excluding the spinal condyle region based on the HU value according to the following equation Production system.
Figure 112012072915472-pat00003

제 22 항에 있어서,
상기 척추뼈의 몸체 부분의 Hu 값은 척추뼈고리뿌리(pedicle of vertebral arch) 부분을 몸체에 가깝게 절단하여 산출하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 시스템.
23. The method of claim 22,
The Hu value of the body portion of the vertebrae is produced by cutting a pedicle of the vertebral (pedicle of vertebral arch) portion close to the body of the human body spine information production system.
제 15 항에 있어서,
상기 골밀도 측정부는, 상기 적출된 각 척추 관절에 대해 이중에너지 X선 흡수법(DEXA, Dual Energy X-ray Absorption)을 적용해 골밀도(BMD) 검사를 수행하여, 상기 골밀도 검사 결과를 상기 3차원 모델 데이터에 대응시켜 저장하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 시스템.
The method of claim 15,
The bone density measuring unit performs a bone mineral density (BMD) test by applying dual energy X-ray absorption (DEXA) to each of the extracted vertebral joints, and calculates the bone density test result by the 3D model. Korean human spine information production system, characterized in that for storing in correspondence with data.
제 15 항에 있어서,
상기 척추분절 기능성 시험부는, 척추사이원반으로 연결된 척추뼈 2개단을 한 조의 시험체로 제작하고, 상단 척추뼈 윗끝판과 하단 척추뼈 아랫끝판 부분을 본시멘트(bone cement)를 포함하는 레진으로 고정하여 순수굽힘하중(pure moment) 부하가 가능한 시험기에 장착하며, 앞굽힘, 폄, 왼쪽굽힘, 오른쪽 굽힘, 시계방향 또는 반시계방향의 비틀림, 압축 하중 순으로 가하여 각 하중 단계에서 회전각을 기록하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 시스템.
The method of claim 15,
The spinal segment functional test unit, the two vertebrae connected to the intervertebral discs are made of a set of test specimens, and the upper vertebral upper end plate and the lower vertebral lower end plate part are fixed with a resin including bone cement. Equipped with a tester capable of pure moment load, recording the angle of rotation at each load step by applying forward bending, shock, left bending, right bending, clockwise or counterclockwise torsion, and compression load Korean human spine information production system.
제 15 항에 있어서,
상기 압축강도 측정부는, 상기 시험체를 만능재료시험기를 이용하여 일정한 속도로 하중을 가하여 압축 강도를 측정하되, 압출력이 가해지는 시점부터 척추 몸통 높이(앞쪽, 뒤쪽 몸통 높이의 평균)의 20 내지 30 %에 해당하는 변위만큼 압축을 가하여 압축 강도를 측정하는 것을 특징으로 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 시스템.
The method of claim 15,
The compressive strength measuring unit measures the compressive strength by applying a load to the test body at a constant speed using a universal testing machine, but 20 to 30 of the height of the spinal torso (an average of the front and rear torso height) from the time the extruded force is applied Korean human spine information production system characterized in that the compressive strength is measured by applying a compression amount corresponding to%.
KR1020120099973A 2012-09-10 2012-09-10 System and method for producing a vertebra information of korean human body KR101265981B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120099973A KR101265981B1 (en) 2012-09-10 2012-09-10 System and method for producing a vertebra information of korean human body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120099973A KR101265981B1 (en) 2012-09-10 2012-09-10 System and method for producing a vertebra information of korean human body

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101265981B1 true KR101265981B1 (en) 2013-05-22

Family

ID=48666531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120099973A KR101265981B1 (en) 2012-09-10 2012-09-10 System and method for producing a vertebra information of korean human body

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101265981B1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103400385A (en) * 2013-07-22 2013-11-20 西安电子科技大学 Method for extracting stomach CT (Computed Tomography) image suspected to be lymph node based on sparse dynamic integrated selection
KR101379698B1 (en) 2013-06-25 2014-04-04 한국과학기술정보연구원 Apparatus and method for producing a 3 dimensional model and physical property information of human bone
KR20170023244A (en) * 2015-08-19 2017-03-03 인하대학교 산학협력단 Vertebra modeling apparatus for 3d printing and method thereof
RU2640451C2 (en) * 2015-11-03 2018-01-09 Алексей Сергеевич Нехлопочин Method for determination of sagittal size of compressing factor
WO2018221801A1 (en) * 2017-06-01 2018-12-06 서울대학교병원 Method for automatically calculating muscle mass from tomographic image
US11928815B2 (en) 2020-06-22 2024-03-12 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and apparatus for analyzing medical image
WO2024090992A1 (en) * 2022-10-27 2024-05-02 아주대학교산학협력단 Muscle mass measurement system and muscle mass measurement method using same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011131040A (en) 2009-11-27 2011-07-07 Fujifilm Corp Apparatus, method and program for vertebra segmentation
JP2011253009A (en) 2010-06-01 2011-12-15 Kansai Medical Univ Bone solid model and method of producing the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011131040A (en) 2009-11-27 2011-07-07 Fujifilm Corp Apparatus, method and program for vertebra segmentation
JP2011253009A (en) 2010-06-01 2011-12-15 Kansai Medical Univ Bone solid model and method of producing the same

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101379698B1 (en) 2013-06-25 2014-04-04 한국과학기술정보연구원 Apparatus and method for producing a 3 dimensional model and physical property information of human bone
CN103400385A (en) * 2013-07-22 2013-11-20 西安电子科技大学 Method for extracting stomach CT (Computed Tomography) image suspected to be lymph node based on sparse dynamic integrated selection
CN103400385B (en) * 2013-07-22 2016-05-25 西安电子科技大学 The doubtful lymph node extracting method of stomach CT image that sparse dynamic integrity is selected
KR20170023244A (en) * 2015-08-19 2017-03-03 인하대학교 산학협력단 Vertebra modeling apparatus for 3d printing and method thereof
KR101714891B1 (en) * 2015-08-19 2017-03-23 인하대학교 산학협력단 Vertebra modeling apparatus for 3d printing and method thereof
RU2640451C2 (en) * 2015-11-03 2018-01-09 Алексей Сергеевич Нехлопочин Method for determination of sagittal size of compressing factor
WO2018221801A1 (en) * 2017-06-01 2018-12-06 서울대학교병원 Method for automatically calculating muscle mass from tomographic image
KR101936506B1 (en) * 2017-06-01 2019-01-09 서울대학교병원 Method for calculating amount of muscles from CT images automatically
US11928815B2 (en) 2020-06-22 2024-03-12 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and apparatus for analyzing medical image
WO2024090992A1 (en) * 2022-10-27 2024-05-02 아주대학교산학협력단 Muscle mass measurement system and muscle mass measurement method using same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101265981B1 (en) System and method for producing a vertebra information of korean human body
EP2245569B1 (en) Medical imaging method and system for providing a finite-element model
Pfaeffli et al. Post-mortem radiological CT identification based on classical ante-mortem X-ray examinations
Sylvestre et al. Finite element modeling of the growth plate in a detailed spine model
Campbell et al. An automated method for landmark identification and finite-element modeling of the lumbar spine
Lalonde et al. Method to geometrically personalize a detailed finite-element model of the spine
JP2016093497A (en) Apparatus and method for supporting spine deformity correction fixation technique, program and method for manufacturing rod for use in spine deformity correction fixation technique
CN111261295A (en) Method and device for establishing thoracolumbar spine explosive fracture simulation model
Aroeira et al. Three-dimensional geometric model of the middle segment of the thoracic spine based on graphical images for finite element analysis
Grünwald et al. Assessment of adolescent idiopathic scoliosis from body scanner image by finite element simulations
Takano et al. Biomechanical study of vertebral compression fracture using finite element analysis
Le Bras et al. Three-dimensional (3D) detailed reconstruction of human vertebrae from low-dose digital stereoradiography
GB2382698A (en) Bone simulation analysis
Teoh et al. Bone material properties and fracture analysis: Needle insertion for spinal surgery
Divya et al. Finite element analysis of human lumbar spine
KR20160126185A (en) Method, System and Computer Program for Fracture Evaluation via X-Ray Image Processing using Computer
Długosz et al. An improved kinematic model of the spine for three-dimensional motion analysis in the Vicon system
Hadagali Subject-specific finite element modeling of the adolescent thoracic spine for scoliosis research
Leardini et al. Advanced multimodal visualisation of clinical gait and fluoroscopy analyses in the assessment of total knee replacement
Groesel et al. Alternative solution of virtual biomodeling based on CT-scans
Li An approach to lumbar vertebra biomechanical analysis using the finite element modeling based on CT Images
Wolański et al. Preoperative planning the lumbar spine stabilization with posterior intervertebral systems
KR102367095B1 (en) A method for preparing 3d bone model reflecting 2d image of target bone and a 3d bone model prepared thereby
VIRAPONGSE et al. The spine in 3D: computed tomographic reformation from 2D axial sections
Pettigrew et al. Virtual preoperative measurement and surgical manipulation of sagittal spinal alignment using a novel research and educational software program

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160406

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170327

Year of fee payment: 5