KR101492801B1 - Operating medical navigation system and method for heart surgery with registration of oct image and 3-dimensional image - Google Patents

Operating medical navigation system and method for heart surgery with registration of oct image and 3-dimensional image Download PDF

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Abstract

본 발명은 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 심장 수술 내비게이션 시스템으로서, 환자의 심장에 삽입되어 OCT 영상을 촬영하는 OCT 촬영 모듈; 상기 OCT 촬영 모듈로부터 전달받은 OCT 영상과 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 영상 정합 모듈; 및 상기 영상 정합 모듈에서 획득된 정합 영상을 출력하는 출력 모듈을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 (1) 환자의 심장에 삽입되어 OCT 영상을 촬영하는 OCT 촬영 모듈로부터 전달받은 OCT 영상과 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 단계; 및 (2) 상기 단계 (1)에서 획득된 정합 영상을 출력하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템 및 방법에 따르면, OCT 촬영 모듈에서 촬영된 OCT 영상과 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하고 출력함으로써, 고해상도의 OCT 영상이 정합된 정합 영상을 통해 수술 도중 실시간으로 변화하는 심장 내부의 구조 및 병변의 위치를 의료진이 정확하게 파악할 수 있고, 각종 수술 도구를 심장에 삽입하였을 때 정합 영상을 통해 수술 도구의 위치를 정확하게 추적할 수 있어 심장 수술의 정확성과 안정성을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a cardiac surgery navigation system through matching of an OCT image and a cardiac 3D image. More specifically, the present invention relates to a cardiac surgery navigation system comprising: an OCT imaging module for capturing an OCT image inserted into a heart of a patient; An image matching module for acquiring a matching image by matching an OCT image received from the OCT imaging module and a three-dimensional image of a heart photographed before surgery; And an output module for outputting a matching image obtained by the image matching module.
More particularly, the present invention relates to a method of navigating a heart surgery through the matching of an OCT image and a cardiac 3D image. More specifically, the present invention relates to a method of navigating an OCT image through an OCT imaging module, Acquiring a matching image by matching three-dimensional images of a heart photographed before surgery; And (2) outputting the matching image obtained in the step (1).
According to the cardiac surgery navigation system and method through the matching of the OCT image and the cardiac 3D image proposed in the present invention, the OCT image captured by the OCT imaging module and the three-dimensional image of the heart captured before surgery are acquired to obtain a matching image By this output, the medical staff can accurately grasp the structure and the location of the internal structure of the heart, which changes in real time during the surgery through the matched image of the high-resolution OCT images. When the surgical instruments are inserted into the heart, It is possible to accurately track the position of the instrument and improve the accuracy and stability of heart surgery.

Description

OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템 및 방법{OPERATING MEDICAL NAVIGATION SYSTEM AND METHOD FOR HEART SURGERY WITH REGISTRATION OF OCT IMAGE AND 3-DIMENSIONAL IMAGE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a system and a method for navigating a heart surgery through matching of an OCT image and a heart 3D image,

본 발명은 심장 수술 내비게이션 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 OCT(Optical Coherence Tomography) 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heart surgery navigation system and method, and more particularly, to a heart surgery navigation system and method through matching of an OCT (Optical Coherence Tomography) image and a heart 3D image.

의학적으로 수술이란 피부나 점막, 기타 조직을 의료 기기를 사용하여 자르거나 째거나 조작을 가하여 병을 고치는 것을 말한다. 특히, 수술부위의 피부를 절개하여 열고 그 내부에 있는 기관 등을 치료, 성형하거나 제거하는 개복 수술 등은 출혈, 부작용, 환자의 고통, 흉터 등의 문제로 인하여 최근에는 최소한의 절개만으로 수술을 진행하는 방법이 각광받고 있다.
Medically, surgery refers to the use of medical devices to cut skin, mucous membranes, and other tissues, or to repair the disease by manipulating or manipulating it. Particularly, the incision of the skin of the surgical site to open and treat or mold or remove the internal organs is often performed with minimal incision due to bleeding, side effects, pain and scarring of the patient. Is becoming popular.

영상 유도 수술(image-guided surgery, IGS)은 이와 같이 최소한의 절개가 요구되는 수술에서, 영상을 통해 의료진의 시야를 확보하고 수술의 정확성과 안정성을 높일 수 있는 방법이다. 수술용 내비게이션 시스템은, 이와 같은 영상 유도 수술에 필요한 시스템으로서, MRI(자기 공명 영상법), CT(Coherence Tomography), PET(Positron Emission Tomography)와 같은 의료용 영상 데이터를 저장하고 수술 중에 의료진이 보고자 하는 환자의 환부에 대응하는 영상 데이터를 모니터를 통해 보여주는 역할을 한다.
Image-guided surgery (IGS) is a method to ensure the view of the medical staff and improve the accuracy and stability of the operation through the image in the operation requiring minimum incision. The surgical navigation system is a system necessary for such image guided surgery and stores medical image data such as MRI (Magnetic Resonance Imaging), CT (Coherence Tomography), and PET (Positron Emission Tomography) And displays the image data corresponding to the affected part of the patient through the monitor.

한편, 다양한 수술 중 심장 수술에 있어서, 심장 수술 시 심장 내부는 의료진이 직접 볼 수가 없기 때문에, 심장의 내부 영상을 획득하여 의료진에게 제공해 주는 것은 매우 중요하다. 그러나 심장 수술에 있어서도, 일반적으로 수술 전 촬영한 환자의 의료용 영상 데이터를 통해서, 의료진들은 환자의 심장의 구조와 병변의 위치를 대략적으로 예측하게 된다. 심장은 비선형 장기이고 지속적으로 움직이기 때문에, 이와 같이 환자가 수술 전 찍은 영상만으로 의료진이 현재 환자의 심장 구조를 파악하는 데에는 한계가 있다.
On the other hand, it is very important to acquire the internal image of the heart and provide it to the medical staff, since the heart can not see the inside of the heart during the various operations during heart surgery. However, even in cardiac surgery, medical imaging data from patients who were taken preoperatively generally allow physicians to roughly predict the structure of the patient's heart and the location of the lesion. Since the heart is a nonlinear organ and is constantly moving, there is a limit to how the medical staff can grasp the current heart structure of the patient only by the images taken before the operation.

따라서 움직이는 심장 환경 하에서도 의료진이 심장 내부 구조 및 병변의 위치를 실시간으로 확인하여 심장 수술의 정확성과 안정성을 높일 수 있는 시스템 및 방법의 개발이 시급히 필요한 실정이다.Therefore, it is urgently required to develop a system and a method which can improve the accuracy and stability of the heart surgery by confirming the position of the internal structure of the heart and the lesion in real time in the moving heart environment.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, OCT 촬영 모듈에서 촬영된 OCT 영상과 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하고 출력함으로써, 고해상도의 OCT 영상이 정합된 정합 영상을 통해 수술 도중 실시간으로 변화하는 심장 내부의 구조 및 병변의 위치를 의료진이 정확하게 파악할 수 있고, 각종 수술 도구를 심장에 삽입하였을 때 정합 영상을 통해 수술 도구의 위치를 정확하게 추적할 수 있어 심장 수술의 정확성과 안정성을 향상시킬 수 있는, OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems of the previously proposed methods. By acquiring and outputting a matching image by matching an OCT image photographed by an OCT photographing module with a three-dimensional image of a heart photographed before surgery, The medical staff can accurately grasp the position of the internal structure of the heart and the lesion that changes in real time during the surgery through the matched OCT images of the OCT images. When the various surgical tools are inserted into the heart, And to provide a cardiac surgery navigation system and method through matching of an OCT image and a cardiac 3D image, which can accurately track heart surgery and enhance the accuracy and stability of a heart surgery.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템은,According to an aspect of the present invention, there is provided a cardiac surgery navigation system for matching an OCT image and a cardiac 3D image,

환자의 심장에 삽입되어 OCT 영상을 촬영하는 OCT 촬영 모듈;An OCT imaging module for capturing an OCT image inserted into a patient's heart;

상기 OCT 촬영 모듈로부터 전달받은 OCT 영상과 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 영상 정합 모듈; 및An image matching module for acquiring a matching image by matching an OCT image received from the OCT imaging module and a three-dimensional image of a heart photographed before operation; And

상기 영상 정합 모듈에서 획득된 정합 영상을 출력하는 출력 모듈을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
And an output module for outputting the matching image obtained by the image matching module.

바람직하게는, 상기 심장의 삼차원 영상은, 삼차원 CT 또는 MRI 영상일 수 있다.
Preferably, the three-dimensional image of the heart may be a three-dimensional CT or MRI image.

바람직하게는,Preferably,

상기 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 저장하고, 상기 영상 정합 모듈에 제공하는 삼차원 영상 저장 모듈을 더 포함할 수 있다.
And a three-dimensional image storage module for storing the three-dimensional image of the heart taken before the operation and providing the three-dimensional image to the image matching module.

바람직하게는, 상기 OCT 촬영 모듈은, 심장경(cardioscope)으로 구성되는 내시경일 수 있다.
Preferably, the OCT imaging module may be an endoscope composed of a cardioscope.

바람직하게는, 상기 영상 정합 모듈은,Preferably, the image matching module includes:

표면 정합(surface registration) 또는 점 정합(point registration)을 통해 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득할 수 있다.
It is possible to obtain a matching image by matching the OCT image with the 3D image of the heart through surface registration or point registration.

더욱 바람직하게는, 상기 영상 정합 모듈은,More preferably, the image matching module includes:

자유 유형 변환(free form transformation) 또는 박판 스플라인 변환(thin plate spline transformation)을 이용하여 서로 상이한 좌표의 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합하는 표면 정합 모듈을 더 포함할 수 있다.
And a surface matching module for matching the three-dimensional image of the heart with the OCT image of mutually different coordinates using free form transformation or thin plate spline transformation.

더욱 바람직하게는, 상기 영상 정합 모듈은,More preferably, the image matching module includes:

상기 환자의 심장 내부의 특징점 또는 특징 영역을 기준으로 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합하는 점 정합 모듈을 더 포함할 수 있다.
And a point matching module for matching the OCT image with the 3D image of the heart based on feature points or feature regions within the heart of the patient.

바람직하게는, 상기 영상 정합 모듈은,Preferably, the image matching module includes:

상기 OCT 촬영 모듈에서 OCT 영상을 촬영함에 따라, 실시간으로 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득할 수 있다.
As the OCT imaging module captures the OCT image, the OCT image and the three-dimensional image of the heart are matched with each other in real time to obtain a matching image.

바람직하게는, 상기 영상 정합 모듈은,Preferably, the image matching module includes:

상기 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상으로부터 상기 OCT 촬영 모듈이 바라보는 방향에 대응하는 영상을 추출하며, 상기 추출한 영상과 상기 촬영된 OCT 영상을 정합하여 정합 영상을 획득할 수 있다.
Extracts an image corresponding to a direction in which the OCT imaging module views the three-dimensional image of the heart taken before the operation, and obtains a matching image by matching the extracted OCT image with the extracted OCT image.

바람직하게는,Preferably,

상기 영상 정합 모듈에서 획득한 정합 영상을 저장하는 정합 영상 저장 모듈을 더 포함할 수 있다.
And a matching image storage module for storing the matching image acquired by the image matching module.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 방법은,According to an aspect of the present invention, there is provided a method for navigating a heart surgery through matching of an OCT image and a heart-shaped 3D image,

(1) 환자의 심장에 삽입되어 OCT 영상을 촬영하는 OCT 촬영 모듈로부터 전달받은 OCT 영상과 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 단계; 및(1) acquiring a matching image by matching an OCT image received from an OCT imaging module inserted in a heart of a patient and capturing an OCT image with a three-dimensional image of a heart captured before operation; And

(2) 상기 단계 (1)에서 획득된 정합 영상을 출력하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
(2) outputting the matching image obtained in the step (1).

바람직하게는, 상기 심장의 삼차원 영상은, 삼차원 CT 또는 MRI 영상일 수 있다.
Preferably, the three-dimensional image of the heart may be a three-dimensional CT or MRI image.

바람직하게는, 상기 단계 (1) 이전에는,Preferably, prior to step (1)

상기 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 저장하는 단계를 더 포함하며,Further comprising storing a three-dimensional image of the heart taken before the operation,

상기 단계 (1)에서는, 상기 저장된 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득할 수 있다.
In the step (1), a matching image can be obtained by matching the three-dimensional image of the stored heart.

바람직하게는, 상기 OCT 촬영 모듈은, 심장경(cardioscope)으로 구성되는 내시경일 수 있다.
Preferably, the OCT imaging module may be an endoscope composed of a cardioscope.

바람직하게는, 상기 단계 (1)에서는,Preferably, in the step (1)

표면 정합(surface registration) 또는 점 정합(point registration)을 통해 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득할 수 있다.
It is possible to obtain a matching image by matching the OCT image with the 3D image of the heart through surface registration or point registration.

더욱 바람직하게는, 상기 표면 정합은,More preferably,

자유 유형 변환(free form transformation) 또는 박판 스플라인 변환(thin plate spline transformation)을 이용하여 서로 상이한 좌표의 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합할 수 있다.
A free form transformation or a thin plate spline transformation may be used to match the 3D image of the heart with the OCT image of different coordinates.

더욱 바람직하게는, 상기 점 정합은,More preferably,

상기 환자의 심장 내부의 특징점 또는 특징 영역을 기준으로 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합할 수 있다.
The OCT image and the three-dimensional image of the heart can be matched based on the feature points or feature regions of the heart of the patient.

바람직하게는,Preferably,

상기 단계 (1)에서는, 상기 OCT 촬영 모듈에서 OCT 영상을 촬영함에 따라, 실시간으로 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하고,In the step (1), as the OCT image is imaged by the OCT imaging module, the OCT image and the three-dimensional image of the heart are matched with each other in real time to obtain a matching image,

상기 단계 (2)에서는, 상기 실시간으로 획득한 정합 영상을 실시간으로 출력할 수 있다.
In the step (2), the matching image obtained in real time can be output in real time.

바람직하게는, 상기 단계 (1)은,Preferably, the step (1)

(1-1) 환자의 심장에 삽입되어 OCT 영상을 촬영하는 OCT 촬영 모듈로부터 OCT 영상을 전달받는 단계;(1-1) receiving an OCT image from an OCT imaging module that is inserted into a patient's heart and captures an OCT image;

(1-2) 상기 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상으로부터 상기 OCT 촬영 모듈이 바라보는 방향에 대응하는 영상을 추출하는 단계; 및(1-2) extracting an image corresponding to a direction in which the OCT photographing module is viewed from a three-dimensional image of the heart photographed before the operation; And

(1-3) 상기 추출한 영상과 상기 촬영된 OCT 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
(1-3) acquiring a matching image by matching the extracted image with the photographed OCT image.

바람직하게는, 상기 단계 (1) 이후에는,Preferably, after the step (1)

상기 단계 (1)에서 획득한 정합 영상을 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include storing the registered image obtained in the step (1).

본 발명에서 제안하고 있는 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템 및 방법에 따르면, OCT 촬영 모듈에서 촬영된 OCT 영상과 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하고 출력함으로써, 고해상도의 OCT 영상이 정합된 정합 영상을 통해 수술 도중 실시간으로 변화하는 심장 내부의 구조 및 병변의 위치를 의료진이 정확하게 파악할 수 있고, 각종 수술 도구를 심장에 삽입하였을 때 정합 영상을 통해 수술 도구의 위치를 정확하게 추적할 수 있어 심장 수술의 정확성과 안정성을 향상시킬 수 있다.According to the cardiac surgery navigation system and method through the matching of the OCT image and the cardiac 3D image proposed in the present invention, the OCT image captured by the OCT imaging module and the three-dimensional image of the heart captured before surgery are acquired to obtain a matching image By this output, the medical staff can accurately grasp the structure and the location of the internal structure of the heart, which changes in real time during the surgery through the matched image of the high-resolution OCT images. When the surgical instruments are inserted into the heart, It is possible to accurately track the position of the instrument and improve the accuracy and stability of heart surgery.

도 1은 종래의 심장 수술 내비게이션 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템에서, 수술 전 서브시스템의 세부적인 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템에서, 수술 중 서브시스템의 세부적인 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템에서, 영상 정합 모듈의 세부적인 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 방법에서, 단계 S100의 세부적인 흐름을 도시한 도면.Figure 1 illustrates a conventional cardiac surgery navigation system.
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to an OCT system and a heart surgery system.
3 is a diagram illustrating a detailed configuration of a preoperative subsystem in a cardiac surgery navigation system through matching of an OCT image and a cardiac 3D image according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates a detailed configuration of an intraoperative subsystem in a cardiac surgery navigation system through matching of an OCT image and a cardiac 3D image according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 illustrates a detailed configuration of an image matching module in a cardiac surgery navigation system through matching of an OCT image and a cardiac 3D image according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 illustrates a flow chart of a cardiac surgery navigation method through matching of an OCT image and a cardiac 3D image according to an embodiment of the present invention. FIG.
7 is a detailed flowchart of step S100 in a cardiac surgery navigation method through matching of an OCT image and a cardiac 3D image according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

도 1은 종래의 심장 수술 내비게이션 시스템(10)을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 심장 수술 내비게이션 시스템(10)은, 일반적인 수술용 내비게이션 시스템(10)과 같이, 수술 전 촬영된 MRI, CT, PET 등과 같은 의료용 영상 데이터를 저장하고, 수술 중에 심장, 특히 환부에 대응하는 영상 데이터를 모니터(13)로 출력할 수 있다. 보다 구체적으로는, 종래의 심장 수술 내비게이션 시스템(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이 적외선 카메라(11) 및 프로브(12) 등을 구비하고, 프로브(12)를 적외선 카메라(11)를 통해 인식하여 프로브(12)가 가리키는 위치에 대응하는 영상 데이터를 모니터(13)에 출력함으로써, 수술 내비게이션을 할 수 있다. 그러나 심장은 비선형 장기이고 지속적으로 움직이므로, 수술 전 촬영하여 저장된 의료용 영상 데이터를 이용하여 의료진이 현재 환자의 심장 구조를 파악하는 데에는 한계가 있다.
FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional cardiac surgery navigation system 10. FIG. 1, the conventional cardiac surgery navigation system 10 stores medical image data such as MRI, CT, PET, and the like, which were taken before an operation, like a general surgery navigation system 10, It is possible to output image data corresponding to the heart, particularly the affected part, to the monitor 13. [ More specifically, the conventional cardiac surgery navigation system 10 includes an infrared camera 11 and a probe 12 as shown in FIG. 1, and the probe 12 is connected to the infrared camera 11 And outputs the image data corresponding to the position indicated by the probe 12 to the monitor 13, thereby enabling the surgical navigation to be performed. However, since the heart is a non-linear organs and continuously moving, there is a limit to how medical staff can grasp the current heart structure of the patient by using pre-operative images and stored medical image data.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템은, 수술 전 서브시스템(preoperative subsystem)(100)과 수술 중 서브시스템(intraoperative subsystem)(200)을 포함하여 구성될 수 있다.
2 is a view illustrating a configuration of a cardiac surgery navigation system through matching of an OCT image and a cardiac 3D image according to an embodiment of the present invention. 2, the cardiac surgery navigation system through the matching of the OCT image and the cardiac 3D image according to an embodiment of the present invention includes a preoperative subsystem 100 and an intraoperative and a subsystem 200.

수술 전 서브시스템(100)은, 수술 전에 환자의 심장 삼차원 영상을 촬영하고 저장할 수 있다. 수술 전 서브시스템(100)은 이하에서 상세히 설명할 수술 중 서브시스템(200)에 심장의 삼차원 영상을 전달하여, 영상 정합이 이루어지도록 할 수 있다. 수술 전 서브시스템(100)의 세부적인 구성에 대해서는, 추후 도 3을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
The pre-operative subsystem 100 may capture and store a patient's cardiac 3D image prior to surgery. The pre-operative subsystem 100 may deliver a three-dimensional image of the heart to an in-surgery subsystem 200, which will be described in greater detail below, to enable image matching. The detailed configuration of the pre-operative subsystem 100 will be described later in detail with reference to FIG.

수술 중 서브시스템(200)은, 수술 중에 심장 내부의 OCT 영상을 촬영하고, 수술 전 서브시스템(100)으로부터 전달받은 심장의 삼차원 영상과 촬영된 OCT 영상을 정합하여 정합 영상을 생성하며, 생성한 정합 영상을 출력하여 수술 중인 의료진에게 제공할 수 있다. 수술 중 서브시스템(200)의 세부적인 구성에 대해서는, 추후 도 4를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
During the operation, the subsystem 200 captures an OCT image in the heart during surgery, generates a matching image by matching the 3D image of the heart received from the pre-operation subsystem 100 with the captured OCT image, The matching image can be outputted and provided to the medical staff in operation. The detailed configuration of the operation subsystem 200 will be described in detail later with reference to FIG.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템에서, 수술 전 서브시스템(100)의 세부적인 구성을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템의 수술 전 서브시스템(100)은, 삼차원 영상 저장 모듈(120)을 포함하여 구성될 수 있으며, 삼차원 영상 촬영 모듈(110)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
FIG. 3 is a diagram illustrating a detailed configuration of a pre-operative subsystem 100 in a cardiac surgery navigation system through matching of an OCT image and a cardiac 3D image according to an embodiment of the present invention. 3, the preoperative subsystem 100 of the cardiac surgery navigation system through the matching of the OCT image and the cardiac 3D image according to an embodiment of the present invention includes a three-dimensional image storage module 120, And may further comprise a three-dimensional image capturing module 110.

삼차원 영상 촬영 모듈(110)은, 수술 전 환자의 심장을 촬영하여 삼차원 영상을 얻는 구성일 수 있다. 이때, 삼차원 영상 촬영 모듈(110)은 삼차원 CT 또는 MRI의 이미징 모달리티(imaging modality)일 수 있다. 이미징 모달리티의 종류에 따라, 삼차원 영상 촬영 모듈(110)에서 촬영된 심장의 삼차원 영상은, 삼차원 CT 또는 MRI 영상 등일 수 있다.
The three-dimensional imaging module 110 may be configured to acquire a three-dimensional image by photographing the heart of a patient before surgery. At this time, the three-dimensional imaging module 110 may be an imaging modality of three-dimensional CT or MRI. Depending on the type of imaging modality, the three-dimensional image of the heart photographed by the three-dimensional imaging module 110 may be a three-dimensional CT or MRI image.

삼차원 영상 저장 모듈(120)은, 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 저장하고, 영상 정합 모듈(220)에 제공할 수 있다. 즉, 삼차원 영상 촬영 모듈(110)에서 촬영된 환자의 심장 삼차원 영상을 저장하고, 이하에서 상세히 설명할 수술 중 서브시스템(200)에 전달하여, 수술 중 의료진이 심장 구조 및 병변의 위치 등을 파악하는 데에 사용되도록 할 수 있다.
The three-dimensional image storage module 120 may store the three-dimensional image of the heart photographed before operation and provide the three-dimensional image to the image matching module 220. That is, the cardiac 3D image of the patient photographed by the three-dimensional imaging module 110 is stored and transmitted to the subsystem 200 during the surgery to be described in detail below, so that the medical staff can identify the heart structure and the location of the lesion And the like.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템에서, 수술 중 서브시스템(200)의 세부적인 구성을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템의 수술 중 서브시스템(200)은, OCT 촬영 모듈(210), 영상 정합 모듈(220) 및 출력 모듈(230)을 포함하여 구성될 수 있으며, 정합 영상 저장 모듈(240)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
4 is a diagram illustrating a detailed configuration of an intraoperative subsystem 200 in a cardiac surgery navigation system through matching of an OCT image and a cardiac 3D image according to an embodiment of the present invention. 4, an intraoperative subsystem 200 of a cardiac surgery navigation system through matching of an OCT image and a cardiac 3D image according to an embodiment of the present invention includes an OCT imaging module 210, An output module 220, and an output module 230, and may further include a matching image storage module 240.

OCT 촬영 모듈(210)은, 환자의 심장에 삽입되어 OCT 영상을 촬영할 수 있다. 이때, OCT 촬영 모듈(210)은, 심장경(cardioscope)으로 구성되는 내시경일 수 있다. OCT 촬영 모듈(210)은, 팁의 FOV(field of view)가 제한되어 있기 때문에, 팁을 여러 각도로 움직이면서 360도 모든 방향에서의 심장 내부 삼차원 영상을 획득할 수 있다.
The OCT imaging module 210 can be inserted into the patient's heart to take an OCT image. At this time, the OCT imaging module 210 may be an endoscope composed of a cardioscope. The OCT imaging module 210 can acquire an intracardiac three-dimensional image in all directions 360 degrees while moving the tip at various angles because the FOV (field of view) of the tip is limited.

OCT 촬영 모듈(210)은, 근적외선 파장을 이용하고 해상도가 높을 뿐 아니라, 레이저 출력이 낮고 전리 방사선이 필요 없다. 또한, OCT 촬영 모듈(210)은, 피부투과율이 3~4㎜ 정도이기 때문에 초음파 영상장비보다 심장 내부 구조뿐만 아니라 병변의 특성 등까지 고화질로 얻을 수 있다. OCT 촬영 모듈(210)은, 촬영한 심장 내부의 OCT 영상을 영상 정합 모듈(220)에 전달할 수 있다.
The OCT photographing module 210 uses a near infrared ray wavelength, has a high resolution, has a low laser output, and does not require ionizing radiation. In addition, since the OCT imaging module 210 has a skin permeability of about 3 to 4 mm, not only the internal structure of the heart but also the characteristics of the lesion can be obtained at a higher quality than the ultrasound imaging equipment. The OCT photographing module 210 can transmit the OCT image of the photographed heart to the image matching module 220.

영상 정합 모듈(220)은, OCT 촬영 모듈(210)로부터 전달받은 OCT 영상과 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 정합(registration)하여 정합 영상을 획득할 수 있다. 특히, 영상 정합 모듈(220)은, OCT 촬영 모듈(210)에서 OCT 영상을 촬영함에 따라, 실시간으로 OCT 영상과 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하여, 심장 수술에 즉시 사용할 수 있다. 이때, OCT 촬영 모듈(210)에서 촬영된 OCT 영상은 삼차원 볼륨으로 바로 획득이 가능하기 때문에, 수술 전 서브시스템(100)으로부터 전달받은 심장의 삼차원 영상과의 영상 정합이 신속하고 용이하게 처리될 수 있다.
The image matching module 220 can obtain a matching image by registering an OCT image transmitted from the OCT imaging module 210 and a three-dimensional image of a heart photographed before operation. Particularly, as the OCT imaging module 210 captures the OCT image, the image matching module 220 acquires the matching image by matching the OCT image with the 3D image of the heart in real time, and can immediately use the OCT image for cardiac surgery. Since the OCT image photographed by the OCT imaging module 210 can be directly acquired in the three-dimensional volume, the image matching with the three-dimensional image of the heart received from the pre-operation subsystem 100 can be quickly and easily processed have.

또한, 영상 정합 모듈(220)은, 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상으로부터 OCT 촬영 모듈(210)이 바라보는 방향에 대응하는 영상을 추출하며, 추출한 영상과 촬영된 OCT 영상을 정합하여 정합 영상을 획득할 수 있다. 즉, 수술 전 서브시스템(100)으로부터 전달받은 영상은 심장의 삼차원 영상이므로, OCT 영상과의 정합을 통해 정확한 정보를 제공하기 위해서는, OCT 촬영 모듈(210)이 바라보는 방향에 대응하는 영상을 추출하여 영상의 정합을 처리할 수 있다.
The image matching module 220 extracts an image corresponding to the direction in which the OCT photographing module 210 looks from the three-dimensional image of the heart photographed before the operation, matches the extracted OCT image with the extracted image, Can be obtained. That is, since the image received from the pre-operation subsystem 100 is a three-dimensional image of the heart, in order to provide accurate information through matching with the OCT image, an image corresponding to the direction of the OCT photographing module 210 is extracted So that the matching of the images can be processed.

한편, 영상 정합 모듈(220)은, 표면 정합(surface registration) 또는 점 정합(point registration)을 통해 OCT 영상과 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득할 수 있다. 이하에서는, 영상 정합 모듈(220)의 세부적인 구성에 대하여 도 5를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
Meanwhile, the image matching module 220 can acquire a matching image by matching a three-dimensional image of the heart with the OCT image through surface registration or point registration. Hereinafter, the detailed configuration of the image matching module 220 will be described in detail with reference to FIG.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템에서, 영상 정합 모듈(220)의 세부적인 구성을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템의 영상 정합 모듈(220)은, 표면 정합 모듈(221) 및 점 정합 모듈(222)을 포함하여 구성될 수 있다.
FIG. 5 is a diagram illustrating a detailed configuration of an image matching module 220 in a cardiac surgery navigation system through matching of an OCT image and a cardiac 3D image according to an embodiment of the present invention. 5, the image matching module 220 of the cardiac surgery navigation system through the matching of the OCT image and the cardiac 3D image according to an exemplary embodiment of the present invention includes a surface matching module 221 and a point matching module 222).

표면 정합 모듈(221)은, 자유 유형 변환(free form transformation) 또는 박판 스플라인 변환(thin plate spline transformation)을 이용하여 서로 상이한 좌표의 OCT 영상과 심장의 삼차원 영상을 정합할 수 있다. 즉, OCT 촬영 모듈(210)에서 촬영한 OCT 영상과 수술 전 촬영한 삼차원 CT나 MRI와 같은 심장의 삼차원 영상은, 서로 상이한 좌표의 이미지이다. 따라서 표면 정합 모듈(221)에서는 자유 유형 변환, 박판 스플라인 변환 등의 변환 기법을 이용하여 서로 상이한 두 좌표에 있는 영상을 정합할 수 있다.
The surface matching module 221 may match the 3D image of the heart with the OCT image of different coordinates using free form transformation or thin plate spline transformation. That is, the OCT image taken by the OCT photographing module 210 and the three-dimensional image of the heart such as the three-dimensional CT or MRI taken before the operation are images of mutually different coordinates. Accordingly, in the surface matching module 221, images in two different coordinates can be matched by using a conversion technique such as free type conversion and thin plate spline conversion.

점 정합 모듈(222)은, 환자의 심장 내부의 특징점 또는 특징 영역을 기준으로 OCT 영상과 심장의 삼차원 영상을 정합할 수 있다. 즉, OCT 영상과 심장의 삼차원 영상에서 공통되는 특징점 또는 특징 영역을 기준으로 하여, 영상의 정합을 처리할 수 있다.
The point matching module 222 can match the OCT image with the three-dimensional image of the heart based on the feature points or feature regions within the heart of the patient. That is, the matching of images can be processed based on feature points or feature regions common to the OCT image and the three-dimensional image of the heart.

출력 모듈(230)은, 영상 정합 모듈(220)에서 획득된 정합 영상을 출력할 수 있다. 특히, 출력 모듈(230)은, 영상 정합 모듈(220)에서 실시간으로 획득된 정합 영상을 실시간으로 출력하기 때문에, 심장 수술 시 심장 내부를 효과적으로 내비게이션 할 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는, 정합 영상을 출력 모듈(230)을 통해 출력함으로써, 의료진은 심장이 움직이더라도 실시간으로 심장 내부의 구조 및 병변의 위치 등을 파악하여 안전하고 정확하게 심장 수술을 할 수 있다. 또한, 출력 모듈(230)은 정합 영상 이외에도 OCT 영상이나 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상 등을 함께 출력하여, 의료진이 다양한 영상 정보를 통해 정확한 판단을 하도록 도울 수 있다.
The output module 230 may output the matching image obtained by the image matching module 220. [ In particular, since the output module 230 outputs the matching image obtained in real time in the image matching module 220 in real time, it is possible to effectively navigate the inside of the heart during the heart surgery. In this way, according to the present invention, the registered image is outputted through the output module 230, so that the medical staff can grasp the structure of the heart and the position of the lesion in real time even if the heart moves, so that the heart surgery can be performed safely and accurately. In addition, the output module 230 may output an OCT image or a three-dimensional image of the heart taken before the surgery together with the matching image, so that the medical staff can make an accurate judgment through various image information.

정합 영상 저장 모듈(240)은, 영상 정합 모듈(220)에서 획득한 정합 영상을 저장할 수 있다. 정합 영상 저장 모듈(240)은, 정합 영상 이외에 OCT 영상을 더 저장할 수도 있다.
The matching image storage module 240 may store the matching image acquired by the image matching module 220. [ The matching image storage module 240 may further store the OCT image in addition to the matching image.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템은, 수술을 시행하는 의료진에게 수술 중에 정합 영상을 제공하여 내비게이션을 하는 것을 목적으로 하므로, 수술 중 서브시스템(200)이 수술 전 촬영된 심장의 삼차원 영상을 전달받을 수 있다면, 수술 전 서브시스템(100)을 별도로 구비하지 않고서도 구현될 수 있다. 즉, 수술 중 서브시스템(200)이 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 저장하고, 이를 이용하여 수술 중에 정합 영상을 획득하도록 구현될 수도 있다.
Meanwhile, the cardiac surgery navigation system through the matching of the OCT image and the cardiac 3D image according to an embodiment of the present invention aims at providing a matching image during operation to the medical staff performing surgery, If the system 200 is capable of receiving a three-dimensional image of the heart taken before surgery, it may be implemented without having the pre-operative subsystem 100 separately. That is, the operation subsystem 200 may store the three-dimensional image of the heart taken before the operation and acquire the matching image during surgery using the three-dimensional image.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 방법은, OCT 영상과 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 단계(S100) 및 정합 영상을 출력하는 단계(S200)를 포함하여 구현될 수 있으며, 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 저장하는 단계(S10) 및 획득한 정합 영상을 저장하는 단계(S300)를 더 포함하여 구현될 수 있다.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of navigating a heart surgery through matching of an OCT image and a heart 3D image according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, a cardiac surgery navigation method through matching of an OCT image and a cardiac 3D image according to an embodiment of the present invention includes acquiring a matching image by matching an OCT image and a three-dimensional image of a heart (S100 And outputting a matching image (S200). The method may further include storing a three-dimensional image of a heart photographed before operation (S10) and storing the acquired matching image (S300) Can be implemented.

단계 S10에서는, 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 저장할 수 있다. 단계 S10은 수술 전 서브시스템(100)의 삼차원 영상 저장 모듈(120)에 의해 처리될 수 있으며, 삼차원 영상 촬영 모듈(110)에서 촬영한 영상을 저장할 수 있다. 이때, 심장의 삼차원 영상은, 삼차원 CT 또는 MRI 영상일 수 있다.
In step S10, a three-dimensional image of the heart taken before the operation can be stored. The step S10 may be processed by the three-dimensional image storage module 120 of the pre-operation subsystem 100, and may store images taken by the three-dimensional image capturing module 110. [ At this time, the three-dimensional image of the heart may be a three-dimensional CT or an MRI image.

단계 S100에서는, 환자의 심장에 삽입되어 OCT 영상을 촬영하는 OCT 촬영 모듈(210)로부터 전달받은 OCT 영상과, 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 정합하여, 정합 영상을 획득할 수 있다. 이때, 단계 S100은 수술 중 서브시스템(200)의 영상 정합 모듈(220)에 의해 처리될 수 있으며, 단계 S10에서 저장된 심장의 삼차원 영상을 OCT 영상과 정합하여 정합 영상을 획득할 수 있다.
In step S100, a matching image can be acquired by matching the OCT image transmitted from the OCT imaging module 210 inserted into the heart of the patient and capturing the OCT image, and the 3D image of the heart captured before the operation. At this time, step S100 can be processed by the image matching module 220 of the subsystem 200 during operation, and the matching image can be obtained by matching the three-dimensional image of the heart stored in step S10 with the OCT image.

또한, OCT 촬영 모듈(210)은, 심장경(cardioscope)으로 구성되는 내시경일 수 있으며, 심장 내부를 삼차원으로 촬영한 영상일 수 있다. 단계 S100에서는, OCT 촬영 모듈(210)에서 OCT 영상을 촬영함에 따라, 실시간으로 OCT 영상과 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득할 수 있다.
In addition, the OCT imaging module 210 may be an endoscope composed of a cardioscope, and may be an image captured in three dimensions within the heart. In step S100, as the OCT imaging module 210 captures an OCT image, a matching image can be obtained by matching the OCT image and the three-dimensional image of the heart in real time.

한편, 단계 S100에서는, 표면 정합(surface registration) 또는 점 정합(point registration)을 통해 OCT 영상과 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득할 수 있다. 이때, 표면 정합은, 자유 유형 변환(free form transformation) 또는 박판 스플라인 변환(thin plate spline transformation)을 이용하여 서로 상이한 좌표의 OCT 영상과 심장의 삼차원 영상을 정합할 수 있다. 또한, 점 정합은, 환자의 심장 내부의 특징점 또는 특징 영역을 기준으로 OCT 영상과 심장의 삼차원 영상을 정합할 수 있다.
Meanwhile, in step S100, a matching image can be obtained by matching the OCT image with the three-dimensional image of the heart through surface registration or point registration. At this time, the surface matching can match the three-dimensional image of the heart with the OCT image of different coordinates using free form transformation or thin plate spline transformation. Also, the point matching can match the 3D image of the heart with the OCT image based on the feature points or feature regions inside the patient's heart.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 방법에서, 단계 S100의 세부적인 흐름을 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 방법의 단계 S100은, 환자의 심장에 삽입되어 OCT 영상을 촬영하는 촬영 모듈로부터 OCT 영상을 전달받는 단계(S110), 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상으로부터 촬영 모듈이 바라보는 방향에 대응하는 영상을 추출하는 단계(S120) 및 추출한 영상과 촬영된 OCT 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 단계(S130)를 포함하여 구현될 수 있다.
FIG. 7 is a detailed flowchart of step S100 in a cardiac surgery navigation method through matching of an OCT image and a cardiac 3D image according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, step S100 of the cardiac surgery navigation method through the matching of the OCT image and the cardiac 3D image according to an embodiment of the present invention includes a step of acquiring OCT (S120) of extracting an image corresponding to a direction in which the imaging module looks from the three-dimensional image of the heart photographed before operation (S120), and acquiring a matching image by matching the extracted image and the photographed OCT image (S130). ≪ / RTI >

단계 S110에서는, 환자의 심장에 삽입되어 OCT 영상을 촬영하는 OCT 촬영 모듈(210)로부터 OCT 영상을 전달받을 수 있다. OCT 촬영 모듈(210)은 유무선으로 영상 정합 모듈(220)을 포함하는 수술 중 서브시스템(200)과 데이터를 송수신할 수 있으며, 유무선 통신을 이용하여 OCT 영상을 영상 정합 모듈(220)에 전달할 수 있다.
In step S110, the OCT image may be received from the OCT imaging module 210 inserted in the patient's heart and imaging the OCT image. The OCT imaging module 210 can transmit and receive data to and from an operating subsystem 200 including an image matching module 220 in a wired or wireless manner and can transmit OCT images to an image matching module 220 using wire / have.

단계 S120에서는, 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상으로부터 OCT 촬영 모듈(210)이 바라보는 방향에 대응하는 영상을 추출할 수 있다. 단계 S120은 영상 정합 모듈(220)에 의해 처리될 수 있으며, 삼차원 영상 저장 모듈(120)로부터 전송받은 심장의 삼차원 영상을 처리하여 OCT 촬영 모듈(210) 방향의 영상을 추출할 수 있다.
In step S120, an image corresponding to the direction in which the OCT photographing module 210 is viewed can be extracted from the three-dimensional image of the heart photographed before the operation. Step S120 may be processed by the image matching module 220 and may process a three-dimensional image of the heart received from the three-dimensional image storage module 120 to extract an image in the direction of the OCT imaging module 210.

단계 S130에서는, 추출한 영상과 촬영된 OCT 영상을 정합하여 정합 영상을 획득할 수 있다. 즉, 영상 정합 모듈(220)은, 단계 S120에서 추출한 영상과 단계 S110에서 전달받은 OCT 영상을 정합하여 정합 영상을 획득할 수 있다. 단계 S120에서 추출한 영상을 사용하기 때문에, 정확하고 신속하게 영상의 정합이 처리될 수 있다.
In step S130, a matching image can be acquired by matching the extracted image with the photographed OCT image. That is, the image matching module 220 can obtain a matching image by matching the image extracted in step S120 and the OCT image received in step S110. Since the image extracted in step S120 is used, the matching of the image can be accurately and quickly performed.

단계 S200에서는, 단계 S100에서 획득된 정합 영상을 출력할 수 있다. 특히, 단계 S200에서는, 실시간으로 획득한 정합 영상을 실시간으로 출력할 수 있다. 이와 같은 실시간 정합 영상의 출력을 통해, 의료진은 심장 수술 과정에서 심장의 내부 구조와 심장에 삽입된 각종 수술 도구의 위치 등을 신속하고 정확하게 파악할 수 있다.
In step S200, the registered image obtained in step S100 can be output. Particularly, in step S200, the registered images acquired in real time can be output in real time. Through the output of the real-time matching image, the medical staff can quickly and accurately grasp the internal structure of the heart and the positions of various surgical instruments inserted in the heart during the cardiac surgery.

단계 S300에서는, 단계 S100에서 획득한 정합 영상을 저장할 수 있다. 정합 영상의 저장은 정합 영상 저장 모듈(240)에 의해 처리될 수 있으며, OCT 촬영 모듈(210)에서 촬영된 OCT 영상 등을 더 저장할 수도 있다.
In step S300, the registered image acquired in step S100 can be stored. The registration of the registered image may be processed by the registered image storage module 240, and the OCT image captured by the OCT photographing module 210 may be further stored.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention.

10: 내비게이션 시스템 11: 적외선 카메라
12: 프로브 13: 모니터
100: 수술 전 서브시스템 110: 삼차원 영상 촬영 모듈
120: 삼차원 영상 저장 모듈 200: 수술 중 서브시스템
210: OCT 촬영 모듈 220: 영상 정합 모듈
221: 표면 정합 모듈 222: 점 정합 모듈
230: 출력 모듈 240: 정합 영상 저장 모듈
S10: 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 저장하는 단계
S100: OCT 영상과 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 단계
S110: 환자의 심장에 삽입되어 OCT 영상을 촬영하는 촬영 모듈로부터 OCT 영상을 전달받는 단계
S120: 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상으로부터 촬영 모듈이 바라보는 방향에 대응하는 영상을 추출하는 단계
S130: 추출한 영상과 촬영된 OCT 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 단계
S200: 정합 영상을 출력하는 단계
S300: 획득한 정합 영상을 저장하는 단계10: Navigation system 11: Infrared camera
12: Probe 13: Monitor
100: Preoperative subsystem 110: Three-dimensional imaging module
120: Three-dimensional image storage module 200:
210: OCT photographing module 220: image registration module
221: Surface matching module 222: Point matching module
230: output module 240: matching image storage module
S10: Storing the 3D image of the heart taken before the operation
S100: acquiring the matching image by matching the OCT image with the 3D image of the heart
S110: receiving the OCT image from the imaging module inserted into the heart of the patient and capturing the OCT image
S120: extracting an image corresponding to a direction in which the photographing module is viewed from the three-dimensional image of the heart photographed before the operation
S130: acquiring a matching image by matching the extracted image with the photographed OCT image
S200: Step of outputting a matching image
S300: Step of storing the acquired matching image

Claims (20)

심장 수술 내비게이션 시스템으로서,
환자의 심장에 삽입되어 OCT 영상을 촬영하는 OCT 촬영 모듈(210);
상기 OCT 촬영 모듈(210)로부터 전달받은 OCT 영상과 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 영상 정합 모듈(220); 및
상기 영상 정합 모듈(220)에서 획득된 정합 영상을 출력하는 출력 모듈(230)을 포함하되,
상기 영상 정합 모듈(220)은,
자유 유형 변환(free form transformation) 또는 박판 스플라인 변환(thin plate spline transformation)을 이용하여 서로 상이한 좌표의 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합하는 표면 정합 모듈(221); 및
상기 환자의 심장 내부의 특징점 또는 특징 영역을 기준으로 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합하는 점 정합 모듈(222)을 더 포함하여,
표면 정합(surface registration) 또는 점 정합(point registration)을 통해 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는, OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템.
As a cardiac surgery navigation system,
An OCT photographing module 210 for photographing an OCT image inserted into the heart of a patient;
An image matching module 220 which obtains a matching image by matching the OCT image received from the OCT imaging module 210 with a three-dimensional image of a heart photographed before surgery; And
And an output module 230 for outputting the matching image obtained by the image matching module 220,
The image matching module 220,
A surface matching module 221 for matching the three-dimensional image of the heart with the OCT image of mutually different coordinates using free form transformation or thin plate spline transformation; And
And a point matching module (222) for matching the OCT image with the three-dimensional image of the heart on the basis of feature points or feature regions within the heart of the patient,
Wherein the OCT image and the heart 3D image are acquired through surface registration or point registration to obtain a matching image. system.
제1항에 있어서, 상기 심장의 삼차원 영상은,
삼차원 CT 또는 MRI 영상인 것을 특징으로 하는, OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템.
2. The method according to claim 1, wherein the three-
Dimensional CT or MRI image, wherein the OCT image and the cardiac 3D image match each other.
제1항에 있어서,
상기 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 저장하고, 상기 영상 정합 모듈(220)에 제공하는 삼차원 영상 저장 모듈(120)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a three-dimensional image storage module (120) for storing the three-dimensional image of the heart photographed before the operation and providing the three-dimensional image to the image matching module (220) Surgical navigation system.
제1항에 있어서, 상기 OCT 촬영 모듈(210)은,
심장경(cardioscope)으로 구성되는 내시경인 것을 특징으로 하는, OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템.
The apparatus according to claim 1, wherein the OCT photographing module (210)
Wherein the endoscope is an endoscope composed of a cardioscope and a heart cardioscope.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 영상 정합 모듈(220)은,
상기 OCT 촬영 모듈(210)에서 OCT 영상을 촬영함에 따라, 실시간으로 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는, OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템.
The apparatus of claim 1, wherein the image matching module (220)
Wherein the OCT imaging module (210) captures an OCT image and obtains a matching image by matching the OCT image with a three-dimensional image of the heart in real time. Surgical navigation system.
제1항에 있어서, 상기 영상 정합 모듈(220)은,
상기 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상으로부터 상기 OCT 촬영 모듈(210)이 바라보는 방향에 대응하는 영상을 추출하며, 상기 추출한 영상과 상기 촬영된 OCT 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는, OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템.
The apparatus of claim 1, wherein the image matching module (220)
Extracts an image corresponding to a direction in which the OCT photographing module 210 looks from the three-dimensional image of the heart photographed before the operation, and matches the extracted OCT image with the extracted image to obtain a registered image , Cardiac surgery navigation system through matching of OCT image and cardiac 3D image.
제1항에 있어서,
상기 영상 정합 모듈(220)에서 획득한 정합 영상을 저장하는 정합 영상 저장 모듈(240)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 시스템.
The method according to claim 1,
And a matching image storage module (240) for storing the matching image acquired by the image matching module (220).
심장 수술 내비게이션 시스템이 심장 수술 중 영상을 제공하여 내비게이션 하는 방법으로서,
(1) 환자의 심장에 삽입되어 OCT 영상을 촬영하는 OCT 촬영 모듈(210)로부터 전달받은 OCT 영상과 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 단계; 및
(2) 상기 단계 (1)에서 획득된 정합 영상을 출력하는 단계를 포함하며,
상기 단계 (1)에서는,
표면 정합(surface registration) 또는 점 정합(point registration)을 통해 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하되,
상기 표면 정합은, 자유 유형 변환(free form transformation) 또는 박판 스플라인 변환(thin plate spline transformation)을 이용하여 서로 상이한 좌표의 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합하고,
상기 점 정합은, 상기 환자의 심장 내부의 특징점 또는 특징 영역을 기준으로 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합하는 것을 특징으로 하는, OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 방법.
CLAIMS 1. A method for providing a cardiac surgical navigation system for providing images during heart surgery,
(1) acquiring a matching image by matching an OCT image received from an OCT photographing module 210 inserted into a heart of a patient and capturing an OCT image with a three-dimensional image of a heart photographed before surgery; And
(2) outputting the matching image obtained in the step (1)
In the above step (1)
The OCT image and the three-dimensional image of the heart are matched through surface registration or point registration to obtain a matching image,
Wherein the surface matching is performed by using free form transformation or thin plate spline transformation to match the OCT image of different coordinates with the 3D image of the heart,
Wherein the point matching is performed by matching the OCT image with the three-dimensional image of the heart based on feature points or feature regions of the heart of the patient.
제11항에 있어서, 상기 심장의 삼차원 영상은,
삼차원 CT 또는 MRI 영상인 것을 특징으로 하는, OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 방법.
12. The method of claim 11, wherein the three-
Dimensional CT or MRI image, wherein the OCT image and the heart 3D image match each other.
제11항에 있어서, 상기 단계 (1) 이전에는,
상기 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상을 저장하는 단계를 더 포함하며,
상기 단계 (1)에서는, 상기 저장된 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는, OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 방법.
12. The method of claim 11, wherein, prior to step (1)
Further comprising storing a three-dimensional image of the heart taken before the operation,
The method according to claim 1, wherein in step (1), a matching image is obtained by matching the stored three-dimensional images of the heart, thereby matching the OCT image and the heart 3D image.
제11항에 있어서, 상기 OCT 촬영 모듈(210)은,
심장경(cardioscope)으로 구성되는 내시경인 것을 특징으로 하는, OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 방법.
12. The method of claim 11, wherein the OCT imaging module (210)
A cardiac surgery navigation method through matching of an OCT image and a cardiac 3D image, characterized by being an endoscope consisting of a cardioscope.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제11항에 있어서,
상기 단계 (1)에서는, 상기 OCT 촬영 모듈(210)에서 OCT 영상을 촬영함에 따라, 실시간으로 상기 OCT 영상과 상기 심장의 삼차원 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하고,
상기 단계 (2)에서는, 상기 실시간으로 획득한 정합 영상을 실시간으로 출력하는 것을 특징으로 하는, OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 방법.
12. The method of claim 11,
In step (1), as the OCT imaging module 210 captures an OCT image, the OCT image is matched with the 3D image of the heart in real time to acquire a matching image,
Wherein the matching image obtained in real time is output in real time in the step (2).
제11항에 있어서, 상기 단계 (1)은,
(1-1) 환자의 심장에 삽입되어 OCT 영상을 촬영하는 OCT 촬영 모듈(210)로부터 OCT 영상을 전달받는 단계;
(1-2) 상기 수술 전 촬영한 심장의 삼차원 영상으로부터 상기 OCT 촬영 모듈(210)이 바라보는 방향에 대응하는 영상을 추출하는 단계; 및
(1-3) 상기 추출한 영상과 상기 촬영된 OCT 영상을 정합하여 정합 영상을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 방법.
12. The method of claim 11, wherein step (1)
(1-1) receiving an OCT image from an OCT imaging module 210 that is inserted into a patient's heart and captures an OCT image;
(1-2) extracting an image corresponding to a direction viewed by the OCT imaging module 210 from a three-dimensional image of the heart taken before the operation; And
(1-3) acquiring a matching image by matching the extracted image with the photographed OCT image, and performing cardiac surgery navigation through the matching of the OCT image and the cardiac 3D image.
제11항에 있어서, 상기 단계 (1) 이후에는,
상기 단계 (1)에서 획득한 정합 영상을 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, OCT 영상과 심장 삼차원 영상의 정합을 통한 심장 수술 내비게이션 방법.12. The method of claim 11, wherein after step (1)
The method of claim 1, further comprising the step of storing the registered image obtained in the step (1), wherein the OCT image and the cardiac 3D image are matched.
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