KR101903996B1 - 의료 영상 시뮬레이션 방법 및 그 방법을 이용한 장치 - Google Patents
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Abstract
의료 영상에 기초하여 생성된 3차원 가상 모델과 의료 영상을 융합하는 의료 영상 시뮬레이션 방법이 개시된다. 일 실시예는 특정 장기와 관련된 제1 의료 영상을 획득하고, 제1 의료 영상에 기초하여 3차원 가상 모델을 생성하며, 3차원 가상 모델을 절단하기 위한 절단면을 설정하고, 제1 의료 영상에 기초하여 절단면에 대응되는 제2 의료 영상을 생성하며, 3차원 가상 모델과 제2 의료 영상에 기초하여 절단면에 따라 절단된 3차원 가상 모델을 디스플레이 하는 단계들을 포함한다.
Description
아래 실시예들은 의료 영상에 기초하여 생성된 3차원 가상 모델과 의료 영상을 융합하는 의료 영상 시뮬레이션 방법 및 그 방법을 이용한 장치에 관한 것이다.
의료기관에서 의료 영상을 이용하여 질병의 진단, 치료계획 수립, 또는 치료경과 평가 등을 수행하고자 할 경우, 의사는 모니터에 표시된 환자의 의료 영상을 판독하여 병변부의 상태나 경시 변화를 관찰한다.
CT, MRI 등 의료 영상 기반 진단 기기의 발전으로 인하여 종양, 혈관 협착 등의 질병을 진단하는 데 의료 영상 기반 진단 기기가 이용될 수 있다. 즉, 이러한 의료 영상 기반 진단 기기를 이용함으로써, 종양, 혈관 협착 등의 질병을 진단하기 위한 1차 판독이 수행될 수 있다.
일 측에 따른 의료 영상 시뮬레이션 방법은 특정 장기와 관련된 제1 의료 영상을 획득하는 단계; 상기 제1 의료 영상에 기초하여 상기 특정 장기의 외형과 상기 특정 장기의 내부 형상을 포함하는 3차원 가상 모델을 생성하는 단계; 상기 3차원 가상 모델을 절단하기 위한 절단면을 설정하는 단계; 상기 제1 의료 영상에 기초하여 상기 절단면에 대응되는 제2 의료 영상을 생성하는 단계; 및 상기 3차원 가상 모델과 상기 제2 의료 영상에 기초하여 상기 절단면에 따라 절단된 3차원 가상 모델을 디스플레이 하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 절단된 3차원 가상 모델은 상기 절단면을 포함하고, 상기 디스플레이 하는 단계는 상기 절단면을 상기 제2 의료 영상으로 디스플레이 하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 절단된 3차원 가상 모델은 제1 부분 모델과 제2 부분 모델을 포함하고, 상기 제1 부분 모델은 제1 절단면을 포함하며, 상기 제2 부분 모델은 제2 절단면을 포함하고, 상기 디스플레이 하는 단계는 상기 제2 의료 영상에 기초하여 상기 제1 절단면과 상기 제2 절단면 각각을 디스플레이 하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 의료 영상을 생성하는 단계는 상기 제1 의료 영상에 포함된 복수의 단면들 중 상기 절단면에 대응되는 적어도 하나의 단면을 추출하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 단면을 이용하여 상기 제2 의료 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 절단면을 설정하는 단계는 상기 절단면을 설정하는 절단면 설정 인터페이스를 제공하는 단계; 상기 절단면 설정 인터페이스를 통해 절단면 설정 입력을 수신하는 단계; 및 상기 절단면 설정 입력에 반응하여 상기 절단면을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 3차원 가상 모델을 생성하는 단계는 상기 특정 장기의 외형과 상기 특정 장기의 내부 형상을 각각 세그먼테이션 하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 의료 영상 시뮬레이션 방법은 상기 3차원 가상 모델의 움직임 또는 상기 절단된 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하는 움직임 제어 인터페이스를 제공하는 단계; 상기 움직임 제어 인터페이스를 통해 움직임 제어 입력을 수신하는 단계; 상기 움직임 제어 입력에 반응하여 상기 3차원 가상 모델의 움직임 또는 상기 절단된 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하는 단계; 및 상기 제어된 움직임에 따라 상기 3차원 가상 모델 또는 상기 절단된 3차원 가상 모델을 디스플레이 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하기 위한 움직임 제어 입력은 상기 3차원 가상 모델을 이동시키는 입력, 상기 3차원 가상 모델을 회전시키는 입력, 상기 3차원 가상 모델을 확대시키는 입력, 또는 상기 3차원 가상 모델을 축소시키는 입력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 절단된 3차원 가상 모델은 제1 부분 모델과 제2 부분 모델을 포함하고, 상기 절단된 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하기 위한 움직임 제어 입력은 상기 제1 부분 모델과 상기 제2 부분 모델을 독립적으로 이동시키는 입력, 상기 제1 부분 모델과 상기 제2 부분 모델을 대칭적으로 이동시키는 입력, 상기 제1 부분 모델과 상기 제2 부분 모델을 독립적으로 회전시키는 입력, 상기 제1 부분 모델과 상기 제2 부분 모델을 대칭적으로 회전시키는 입력, 상기 제1 부분 모델과 상기 제2 부분 모델을 독립적으로 확대 또는 축소시키는 입력, 또는 상기 제1 부분 모델과 상기 제2 부분 모델을 함께 확대 또는 축소시키는 입력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 의료 영상 시뮬레이션 방법은 상기 3차원 가상 모델의 투명도 또는 상기 절단된 3차원 가상 모델의 투명도를 설정하는 투명도 설정 인터페이스를 제공하는 단계; 상기 투명도 설정 인터페이스를 통해 투명도 설정 입력을 수신하는 단계; 상기 투명도 설정 입력에 반응하여 상기 외형의 투명도를 변경하는 단계; 및 상기 변경된 외형의 투명도에 따라 상기 3차원 가상 모델 또는 상기 절단된 3차원 가상 모델을 디스플레이 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 의료 영상 시뮬레이션 방법은 상기 특정 장기의 형태에 영향을 주는 파라미터를 획득하는 단계; 및 상기 파라미터에 기초하여 상기 특정 장기의 외형 또는 상기 특정 장기의 내부 형상을 변형하는 단계; 및 상기 변형된 외형과 상기 변형된 내부 형상에 기초하여 상기 3차원 가상 모델 또는 상기 절단된 3차원 가상 모델을 디스플레이 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 파라미터는 중력 기준 상기 특정 장기의 오리엔테이션으로 인한 형태 변화와 관련된 파라미터, 생리작용으로 인한 형태 변화와 관련된 파라미터, 또는 상기 특정 장기 주변에 위치한 다른 장기로 인한 형태 변화와 관련된 파라미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 절단면은 평면을 포함하고, 상기 평면은 적어도 세 개의 점들의 위치들, 또는 적어도 하나의 점의 위치와 법선(normal vector)으로 표현될 수 있다.
또한, 상기 절단면은 곡면을 포함하고, 상기 곡면은 서로 연결된 적어도 세 개의 점들의 위치들, 또는 연속적인(continuous) 3차원 함수로 표현될 수 있다.
다른 일 측에 따른 의료 영상 시뮬레이션 장치는 특정 장기와 관련된 제1 의료 영상을 획득하는 의료 영상 획득부; 상기 제1 의료 영상에 기초하여 상기 특정 장기의 외형과 상기 특정 장기의 내부 형상을 포함하는 3차원 가상 모델을 생성하는 가상 모델 생성부; 및 상기 제1 의료 영상과 상기 3차원 가상 모델에 기초하여 의료 영상 융합 데이터를 생성하는 의료 영상 융합 데이터 생성부를 포함한다.
이 때, 상기 의료 영상 시뮬레이션 장치는 상기 의료 영상 융합 데이터를 전송하는 전송부를 더 포함하고, 상기 의료 영상 융합 데이터는 적어도 상기 제1 의료 영상과 상기 3차원 가상 모델을 포함할 수 있다.
또한, 상기 의료 영상 시뮬레이션 장치는 가시화 데이터를 생성하기 위하여 상기 의료 영상 융합 데이터를 처리하는 의료 영상 융합 데이터 처리부; 및 상기 의료 영상 융합 데이터 처리부를 위한 미리 정해진 복수의 인터페이스들을 제공하는 인터페이스부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 의료 영상 시뮬레이션 장치는 상기 가시화 데이터를 디스플레이 하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 의료 영상 융합 데이터 처리부는 상기 3차원 가상 모델을 절단하기 위한 절단면을 설정하는 절단면 설정부; 상기 제1 의료 영상에 기초하여 상기 절단면에 대응되는 제2 의료 영상을 생성하는 의료 영상 생성부; 및 상기 가시화 데이터를 생성하기 위하여 상기 3차원 가상 모델과 상기 제2 의료 영상을 융합하는 융합부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 미리 정해진 복수의 인터페이스들은 상기 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하는 움직임 제어 인터페이스, 상기 3차원 가상 모델의 투명도를 설정하는 투명도 설정 인터페이스, 상기 특정 장기의 형태에 영향을 주는 파라미터를 획득하는 파라미터 획득 인터페이스, 또는 상기 3차원 가상 모델을 절단하기 위한 절단면을 설정하는 절단면 설정 인터페이스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 의료 영상 시뮬레이션 장치는 전송부를 더 포함하고, 상기 의료 영상 융합 데이터 생성부는 상기 의료 영상 융합 데이터 처리부로부터 절단면을 획득하고, 상기 절단면에 기초하여 상기 의료 영상 융합 데이터를 갱신하며, 상기 전송부는 상기 갱신된 의료 영상 융합 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 상기 절단면은 평면 또는 곡면을 포함하고, 상기 평면은 적어도 세 개의 점들의 위치들, 또는 적어도 하나의 점의 위치와 법선(normal vector)으로 표현되며, 상기 곡면은 서로 연결된 적어도 세 개의 점들의 위치들, 또는 연속적인(continuous) 3차원 함수로 표현될 수 있다.
또한, 상기 인터페이스부는 마우스, 키보드, 터치 인터페이스 장치, 손 동작 인식 장치, 또는 3차원 모션 센싱 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 방법을 나타낸 동작 흐름도.
도 2는 일 실시예에 따라 생성된 3차원 가상 모델을 설명하기 위한 도면.
도 3은 일 실시예에 따른 3차원 가상 모델과 의료 영상에 기초하여 절단면에 따라 절단된 3차원 가상 모델을 디스플레이 하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 일 실시예에 따른 움직임 설정 인터페이스 및 절단면 설정 인터페이스를 설명하기 위한 도면.
도 5는 일 실시예에 따른 투명도 설정 인터페이스에 따라 3자원 가상 모델이 디스플레이 되는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6은 일 실시예에 따른 가상 모델의 절단면과 의료 영상을 융합하는 의료 영상 시뮬레이션 방법을 나타낸 동작 흐름도.
도 7a 내지 도 7e는 실시예들에 따른 의료 영상 시뮬레이션 장치를 나타낸 블록도.
도 2는 일 실시예에 따라 생성된 3차원 가상 모델을 설명하기 위한 도면.
도 3은 일 실시예에 따른 3차원 가상 모델과 의료 영상에 기초하여 절단면에 따라 절단된 3차원 가상 모델을 디스플레이 하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 일 실시예에 따른 움직임 설정 인터페이스 및 절단면 설정 인터페이스를 설명하기 위한 도면.
도 5는 일 실시예에 따른 투명도 설정 인터페이스에 따라 3자원 가상 모델이 디스플레이 되는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6은 일 실시예에 따른 가상 모델의 절단면과 의료 영상을 융합하는 의료 영상 시뮬레이션 방법을 나타낸 동작 흐름도.
도 7a 내지 도 7e는 실시예들에 따른 의료 영상 시뮬레이션 장치를 나타낸 블록도.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 방법은 제1 의료 영상을 획득하는 단계(110), 3차원 가상 모델을 생성하는 단계(120), 절단면을 설정하는 단계(130), 절단면에 대응되는 제2 의료 영상을 생성하는 단계(140), 및 디스플레이 하는 단계(150)를 포함한다.
제1 의료 영상을 획득하는 단계(110)는 특정 장기(예를 들어, 간, 심장 등)와 관련된 제1 의료 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 제1 의료 영상은 3차원 볼륨(volume), 복수의 2차원 단면들, 또는 이들의 조합으로 이루어진 영상으로, 예를 들어 CT, MRI, 또는 초음파 등 의료 기기를 이용하여 촬영된 의료 영상을 포함할 수 있다.
또한, 3차원 가상 모델을 생성하는 단계(120)는 제1 의료 영상에 기초하여 특정 장기의 외형 및 내부 형상(예를 들어, 내부 혈관 및 종양 등)을 포함하는 3차원 가상 모델을 생성할 수 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 단계(120)에 의해 생성된 3차원 가상 모델(200)은 특정 장기의 외형(210) 및 해당 장기의 내부 혈관(230)을 포함할 수 있다. 나아가, 3차원 가상 모델(200)은 해당 장기에 발생된 종양(220)을 더 포함할 수 있다.
이 때, 3차원 가상 모델을 생성하는 단계(120)는 특정 장기의 외형과 해당 장기의 내부 형상을 각각 세그먼테이션 하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 세그먼테이션은 의료 영상 데이터에서 중요한 의미를 가지는 관심 영역을 추출하고, 추출된 관심 영역을 다른 영역들로부터 구별하는 기법을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 3차원 가상 모델을 생성하는 단계(120)는 제1 의료 영상에 기초하여 특정 장기의 외형, 해당 장기의 내부 혈관, 해당 장기의 종양 등 주요 부분들을 세그먼테이션 할 수 있다. 이로 인하여, 3차원 가상 모델을 생성하는 단계(120)는 해당 장기의 외형, 내부 혈관, 및 종양 등을 3차원 형상으로 재구성 할 수 있다.
이 경우, 재구성된 3차원 형상은 다양한 방식들에 의해 표현될 수 있다. 예를 들어, 3차원 가상 모델을 생성하는 단계(120)는 재구성된 3차원 형상의 표면을 복수의 점들 사이의 연결선으로 구성함으로써 재구성된 3차원 형상을 표현할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 3차원 가상 모델을 생성하는 단계(120)는 재구성된 3차원 형상의 내부를 정사면체(tetrahedron) 등 다면체로 채움으로써 재구성된 3차원 형상을 표현할 수 있다.
나아가, 3차원 가상 모델을 생성하는 단계(120)는 재구성된 3차원 형상을 보다 사실적으로 표현하기 위하여 재구성된 3차원 형상에 텍스처(texture)를 적용할 수 있다. 예를 들어, 3차원 가상 모델을 생성하는 단계(120)는 3차원 형상으로 재구성된 장기의 외형에 해당 장기의 색깔이나 재질에 대응되는 텍스처를 적용할 수 있다.
또한, 절단면을 설정하는 단계(130)는 3차원 가상 모델을 절단하기 위한 절단면을 설정할 수 있고, 절단면에 대응되는 제2 의료 영상을 생성하는 단계(140)는 제1 의료 영상에 기초하여 절단면에 대응되는 제2 의료 영상을 생성할 수 있다. 절단면을 설정하는 단계(130)와 절단면에 대응되는 제2 의료 영상을 생성하는 단계(140)와 관련된 보다 상세한 사항들은 후술한다.
또한, 디스플레이 하는 단계(150)는 3차원 가상 모델과 제2 의료 영상에 기초하여 절단면에 따라 절단된 3차원 가상 모델을 디스플레이 할 수 있다.
이 때, 절단된 3차원 가상 모델은 절단면을 포함할 수 있다. 이 경우, 디스플레이 하는 단계(150)는 절단면을 제2 의료 영상으로 디스플레이 할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 하는 단계(150)는 3차원 가상 모델에 포함된 절단면을 제2 의료 영상으로 대체하여 디스플레이 할 수 있다.
즉, 일 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 방법은 의료 영상으로부터 생성된 3차원 가상 모델과 실제 의료 영상을 융합하여 디스플레이 함으로써, 보다 정확한 진단 및 치료를 가능하게 하는 기술을 제공할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 디스플레이 하는 단계(150)는 절단면에 따라 절단된 결과 두 개 이상의 부분들로 분리된 3차원 가상 모델을 디스플레이 할 수 있다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 절단된 3차원 가상 모델(300)은 제1 부분 모델(310)과 제2 부분 모델(320)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 부분 모델(310)은 제1 절단면(315)을 포함하고, 제2 부분 모델(320)은 제2 절단면(325)를 포함할 수 있다.
여기서, 디스플레이 하는 단계(150)는 제2 의료 영상에 기초하여 제1 절단면(315)과 제2 절단면(325) 각각을 디스플레이 할 수 있다. 이 경우, 제1 절단면(315)에 표시되는 의료 영상과 제2 절단면(325)에 표시되는 의료 영상은 서로 거울상(mirror) 이미지일 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 하는 단계(150)는 제1 부분 모델(310)에 포함된 제1 절단면(315)을 제2 의료 영상으로 대체하여 디스플레이 하고, 제2 부분 모델(320)에 포함된 제2 절단면(325)을 제2 의료 영상의 거울상 이미지로 대체할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 디스플레이 하는 단계(150)는 제2 의료 영상에 기초하여 절단면을 디스플레이 하는 대신, 3차원 가상 모델에 기초하여 절단면을 디스플레이 할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 하는 단계(150)는 3차원 가상 모델에 기초하여 절단면의 내부를 디스플레이 할 수 있다. 이 경우, 절단면에는 절단면을 통하여 노출되는 내부 혈관이나 종양 등이 디스플레이 될 수 있다.
이 때, 절단면을 통하여 노출되는 내부 혈관이나 종양 등이 볼륨 모델(Volume model, 3차원 형상이 다면체로 채워짐으로써 재구성되는 모델) 이나 텍스처 등을 이용한 다양한 방식들에 의해 표현될 수 있음은 단계(120)을 통하여 기술된 바와 같다.
한편, 도면에 표시하지는 아니하였으나, 절단면을 설정하는 단계(130)는 절단면을 설정하는 절단면 설정 인터페이스를 제공하는 단계, 절단면 설정 인터페이스를 통해 절단면 설정 입력을 수신하는 단계, 및 절단면 설정 입력에 반응하여 절단면을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 절단면 설정 인터페이스는 마우스, 키보드, 3D 모션 센싱 장치, 및 손동작 인식 장치 등 다양한 종류의 입력 장치와 연동될 수 있다. 절단면을 설정하는 단계(130)는 이러한 입력 장치의 입력에 반응하여 디스플레이에 커서나 가상의 수술 도구 등을 표시함으로써 사용자의 입력이 용이하게 만들 수 있다.
이 때, 절단면을 설정하는 단계(130)는 절단면을 설정하기 위한 절단면 설정 명령이 완료되기 전까지 3차원 가상 모델 위에 가상의 절단면 라인을 디스플레이 함으로써 화상 피드백(visual feedback)을 제공할 수 있다. 이용자는 화상 피드백을 이용하여 3차원 가상 모델 위에 디스플레이 되는 가상의 절단면 라인을 원하는 위치나 형태에 맞게끔 조작할 수 있다. 나아가, 절단면을 설정하는 단계(130)는 절단면 설정 명령이 완료되면 해당 절단면을 확정 지을 수 있다.
예를 들어, 절단면을 설정하는 단계(130)가 마우스를 이용한 절단면 설정 인터페이스를 제공하는 경우를 가정하자. 이 경우, 절단면을 설정하는 단계(130)는 이용자로부터 마우스 클릭 입력을 수신하면 절단면 설정 명령이 시작되었다고 인지할 수 있다. 이용자는 마우스를 클릭한 상태로 커서 또는 가상의 수술 도구를 드래그하여 움직일 수 있고, 절단면을 설정하는 단계(130)는 커서 또는 가상의 수술 도구가 움직이는 위치에 따라 가상의 절단면을 디스플레이 할 수 있다. 마지막으로, 이용자가 마우스 클릭을 릴리즈(release)하면 절단면을 설정하는 단계(130)는 절단면 설정 명령이 완료되었다고 인지할 수 있다.
도 4의 420을 참조하면, 다른 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 방법은 손동작 인식 장치와 연동되어 3차원 가상 모델의 절단면을 설정하는 절단면 설정 인터페이스를 제공할 수 있다. 이용자가 원하는 절단면의 모양에 맞게 손을 편 뒤 손을 움직이는 경우, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 손동작 인식 장치를 이용하여 이용자의 손동작 입력을 인식하고 손의 모양과 손의 이동 경로에 따라 3차원 가상 모델 상에 절단면을 설정할 수 있다.
단계(130)에 의해 설정된 절단면은 평면 또는 곡면을 포함할 수 있다. 절단면이 평면인 경우, 절단면은 적어도 세 개의 점들의 위치들, 또는 적어도 하나의 점의 위치와 법선(normal vector)으로 표현될 수 있다. 절단면이 곡면인 경우, 절단면은 서로 연결된 적어도 세 개의 점들의 위치들, 또는 연속적인(continuous) 3차원 함수로 표현될 수 있다.
또한, 제2 의료 영상을 생성하는 단계(140)는 단계(130)에서 설정된 절단면에 표시될 제2 의료 영상을 제1 의료 영상으로부터 추출할 수 있다. 보다 구체적으로, 도면에 도시되지는 아니하였으나, 절단면에 대응되는 제2 의료 영상을 생성하는 단계(140)는 제1 의료 영상에 포함된 복수의 단면들 중 절단면에 대응되는 적어도 하나의 단면을 추출하는 단계, 및 적어도 하나의 단면을 이용하여 제2 의료 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 의료 영상은 특정 장기와 관련된 복수의 단면들을 포함할 수 있다. 이 경우, 단계(120)은 해당 장기와 관련된 복수의 단면들에 기초하여 3차원 가상 모델을 생성할 수 있다. 따라서, 3차원 가상 모델과 제1 의료 영상은 좌표축이 매칭된 상태일 수 있다.
단계(130)에서 절단면이 설정되면, 제2 의료 영상을 생성하는 단계(140)는 제1 의료 영상에 포함된 복수의 단면들 중 절단면에 대응되는 단면을 추출할 수 있다.
나아가, 제1 의료 영상은 인체 내 특정 장기 이외의 다른 부분들과 관련된 영상을 포함할 수 있다. 이 경우, 제2 의료 영상을 생성하는 단계(140)는 추출된 단면으로부터 특정 장기에 해당하는 부분을 추출함으로써, 제2 의료 영상을 생성할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 단계(130)에서 설정된 절단면이 곡면일 수 있다. 이 경우, 절단면은 제1 의료 영상에 포함된 복수의 단면들 중 어느 하나의 단면과 일대일로 매칭되지 않을 수 있다. 따라서, 제2 의료 영상을 생성하는 단계(140)는 제1 의료 영상에 포함된 복수의 단면들 중 해당 곡면에 대응되는 복수의 단면들을 추출할 수 있다. 제2 의료 영상을 생성하는 단계(140)는 추출된 복수의 단면들로부터 해당 곡면의 형태에 매칭되는 제2 의료 영상을 생성할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 단계(130)에서 설정된 절단면이 평면이지만, 제1 의료 영상에 포함된 복수의 단면들과 평행하지 아니한 평면일 수 있다. 이 경우에도, 절단면은 제1 의료 영상에 포함된 복수의 단면들 중 어느 하나의 단면과 일대일로 매칭되지 않을 수 있다. 따라서, 제2 의료 영상을 생성하는 단계(140)는 제1 의료 영상에 포함된 복수의 단면들 중 해당 평면에 대응되는 복수의 단면들을 추출할 수 있다. 제 2 의료 영상을 생성하는 단계(140)는 추출된 복수의 단면들로부터 해당 단면의 형태에 매칭되는 제2 의료 영상을 생성할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 움직임 설정 인터페이스 및 절단면 설정 인터페이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 방법은 3차원 가상 모델의 움직임 또는 절단된 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하는 움직임 제어 인터페이스를 제공하는 단계, 움직임 제어 인터페이스를 통해 움직임 제어 입력을 수신하는 단계, 움직임 제어 입력에 반응하여 3차원 가상 모델의 움직임 또는 절단된 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하는 단계, 및 제어된 움직임에 따라 3차원 가상 모델 또는 절단된 3차원 가상 모델을 디스플레이 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 움직임 제어 입력은 3차원 가상 모델 또는 절단된 3차원 가상 모델을 이동, 회전, 확대, 또는 축소시키는 입력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 움직임 제어 입력은 절단된 3차원 가상 모델에 포함된 제1 부분 모델과 제2 부분 모델이 각각 독립적으로 움직이도록 제어하거나, 대칭적으로 움직이도록 제어할 수 있다.
이 때, 움직임 제어 인터페이스는 마우스, 키보드, 3D 모션 센싱 장치, 및 손동작 인식 장치 등 다양한 종류의 입력 장치와 연동될 수 있다.
예를 들어, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 손동작 인식 장치와 연동되어 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하는 움직임 제어 인터페이스를 제공할 수 있다. 이용자가 손을 반시계 방향으로 회전시키면, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 손동작 인식 장치를 이용하여 이용자의 손동작 입력을 인식하고 3차원 가상 모델을 반시계 방향으로 회전시켜 디스플레이 할 수 있다(410).
다른 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 방법은 손동작 인식 장치와 연동되어 3차원 가상 모델의 절단면을 설정하는 절단면 설정 인터페이스를 제공할 수 있다. 이용자가 원하는 절단면의 모양에 맞게 손을 편 뒤 손을 움직이는 경우, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 손동작 인식 장치를 이용하여 이용자의 손동작 입력을 인식하고 손의 모양과 손의 이동 경로에 따라 3차원 가상 모델 상에 절단면을 설정할 수 있다(420).
또 다른 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 방법은 손동작 인식 장치와 연동되어 절단된 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하는 움직임 제어 인터페이스를 제공할 수 있다.
여기서, 절단된 3차원 가상 모델은 제1 부분 모델과 제2 부분 모델을 포함할 수 있다. 여기서, 디스플레이의 좌측 편에 표시되는 부분 모델이 제1 부분 모델이고, 디스플레이의 우측 편에 표시되는 부분 모델이 제2 부분 모델일 수 있다.
이 때, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 이용자의 왼손을 제1 부분 모델과 대응시키고, 이용자의 오른손을 제2 부분 모델에 대응시킬 수 있다.
예를 들어, 이용자가 양 손을 서로 다른 방향으로 회전시키는 경우(예를 들어, 왼손은 시계 방향으로 회전시키고 오른손은 반시계 방향으로 회전시키는 경우), 의료 영상 시뮬레이션 방법은 손동작 인식 장치를 이용하여 이용자의 손동작 입력을 인식하고 제1 부분 모델을 시계 방향으로, 제2 부분 모델을 반시계 방향으로 회전시켜 디스플레이 할 수 있다(430).
또 다른 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 방법은 마우스에 의해 조절되는 슬라이드 바와 연동되어 절단된 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하는 움직임 제어 인터페이스를 제공할 수 있다.
여기서, 절단된 3차원 가상 모델은 제1 부분 모델과 제2 부분 모델을 포함할 수 있고, 디스플레이의 좌측 편에 표시되는 부분 모델이 제1 부분 모델이고, 디스플레이의 우측 편에 표시되는 부분 모델이 제2 부분 모델일 수 있다.
이 때, 이용자가 슬라이드 바를 초기 중앙 위치로부터 좌우로 이동시키는 경우 의료 영상 시뮬레이션 방법은 제1 부분 모델과 제2 부분 모델을 각각 대칭적으로 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 이용자가 슬라이드 바를 우로 이동시키는 경우 의료 영상 시뮬레이션 방법은 제1 부분 모델을 시계 방향으로 회전시키고 제2 부분 모델을 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 반대로, 이용자가 슬라이드 바를 좌로 이동시키는 경우 의료 영상 시뮬레이션 방법은 제1 부분 모델을 반시계 방향으로 회전시키고 제2 부분 모델을 시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 의료 영상 시뮬레이션 방법은 슬라이드 바가 이동된 정도에 따라 제1 부분 모델과 제2 부분 모델 각각을 회전시키는 각도를 결정할 수 있다.
또한, 이용자가 슬라이드 바를 초기 좌측 위치로부터 우로 이동시키는 경우 의료 영상 시뮬레이션 방법은 제1 부분 모델과 제2 부분 모델을 각각 대칭적으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 이용자가 슬라이드 바를 우로 이동시키는 경우 의료 영상 시뮬레이션 방법은 제1 부분 모델을 왼쪽 방향으로 이동시키고 제2 부분 모델을 오른쪽 방향으로 이동시킬 수 있다. 의료 영상 시뮬레이션 방법은 슬라이드 바가 초기 위치로부터 이동된 정도에 따라 제1 부분 모델과 제2 부분 모델 각각을 이동시키는 거리를 결정할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 방법은 마우스의 스크롤 입력이나 미리 정해진 손동작 등에 반응하여 3차원 가상 모델 또는 절단된 3차원 가상 모델을 확대하거나 축소시킬 수 있다.
도면에 도시하지 아니하였으나, 또 다른 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 방법은 움직임 제어 인터페이스를 통해 제1 부분 모델과 제2 부분 모델을 각각 움직임에 따라, 절단면의 일부만을 디스플레이 할 수 있다.
예를 들어, 절단면이 설정되는 경우, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 3차원 가상 모델을 절단되지 아니한 상태로 디스플레이 하면서 3차원 가상 모델 위에 가상의 절단면 라인을 표시할 수 있다.
이용자로부터 제1 부분 모델(또는, 제2 부분 모델)을 움직이는 움직임 제어 입력을 수신하는 경우, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 입력된 움직임 제어 입력의 강도에 따라 제1 부분 모델(또는, 제2 부분 모델)을 조금씩 이동시킬 수 있다. 이 경우, 절단면의 일부만 노출될 수 있고, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 노출되는 일부의 절단면에 대응되는 제2 의료 영상의 일부만을 디스플레이 할 수 있다.
제1 부분 모델과 제2 부분 모델이 각각 다른 방향으로 회전함에 따라 노출되는 단면적을 디스플레이 하는 방법에는 도 1 내지 도 3을 통하여 기술된 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 5는 일 실시예에 따른 투명도 설정 인터페이스에 따라 3자원 가상 모델이 디스플레이 되는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 방법은 3차원 가상 모델의 투명도 또는 절단된 3차원 가상 모델의 투명도를 설정하는 투명도 설정 인터페이스를 제공하는 단계, 투명도 설정 인터페이스를 통해 투명도 설정 입력을 수신하는 단계, 투명도 설정 입력에 반응하여 3차원 가상 모델의 외형의 투명도 또는 절단된 3차원 가상 모델의 외형의 투명도를 변경하는 단계, 및 변경된 외형의 투명도에 따라 3차원 가상 모델 또는 절단된 3차원 가상 모델을 디스플레이 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 투명도 제어 인터페이스는 마우스, 키보드, 3D 모션 센싱 장치, 및 손동작 인식 장치 등 다양한 종류의 입력 장치와 연동될 수 있다.
예를 들어, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 마우스에 의해 조절되는 슬라이드 바와 연동되어 3차원 가상 모델의 투명도를 설정하는 투명도 제어 인터페이스를 제공할 수 있다.
즉, 이용자가 슬라이드 바를 초기 좌측 위치로부터 우로 이동시키는 경우 의료 영상 시뮬레이션 방법은 3차원 가상 모델에 포함된 외형의 투명도를 설정할 수 있다.
보다 구체적으로, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 기본적으로 3차원 가상 모델에 포함된 외형의 투명도를 0%로 설정할 수 있다(510). 이 경우, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 3차원 가상 모델에 포함된 내부 형상(예를 들어, 혈관이나 종양 등)은 디스플레이 하지 아니하고, 3차원 가상 모델에 포함된 외형만을 디스플레이 할 수 있다.
이용자가 슬라이드 바를 초기 좌측 위치로부터 우로 이동시키는 경우, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 3차원 가상 모델에 포함된 외형의 투명도를 증가시킬 수 있다(520). 이 경우, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 3차원 가상 모델에 포함된 내부 형상(예를 들어, 혈관이나 종양 등)과 외형을 함께 디스플레이 할 수 있다. 이 때, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 외형을 반투명하게 디스플레이 할 수 있고, 반투명한 정도는 슬라이드 바의 위치에 따라 결정될 수 있다.
나아가, 이용자가 슬라이드 바를 우측 끝까지 이동시키는 경우, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 3차원 가상 모델에 포함된 외형의 투명도를 100%로 설정할 수 있다(530). 이 경우, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 3차원 가상 모델에 포함된 외형은 디스플레이 하지 아니하고, 3차원 가상 모델에 포함된 내부 형상(예를 들어, 혈관이나 종양 등) 만을 디스플레이 할 수 있다.
이러한 투명도 제어 인터페이스는 절단된 3차원 가상 모델에 대하여도 그대로 적용될 수 있다.
보다 구체적으로, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 기본적으로 절단된 3차원 가상 모델에 포함된 외형의 투명도를 0%로 설정할 수 있다. 이 경우, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 절단된 3차원 가상 모델에 포함된 내부 형상(예를 들어, 혈관이나 종양 등)은 디스플레이 하지 아니하고, 절단된 3차원 가상 모델에 포함된 외형과 절단면 만을 디스플레이 할 수 있다. 이 때, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 절단면을 제2 의료 영상으로 대체하여 디스플레이 할 수 있다.
이용자가 슬라이드 바를 초기 좌측 위치로부터 우로 이동시키는 경우, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 절단된 3차원 가상 모델에 포함된 외형의 투명도를 증가시킬 수 있다. 이 경우, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 절단된 3차원 가상 모델에 포함된 내부 형상(예를 들어, 혈관이나 종양 등)과 외형을 함께 디스플레이 할 수 있다. 이 때, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 외형과 절단면을 반투명하게 디스플레이 할 수 있고, 반투명한 정도는 슬라이드 바의 위치에 따라 결정될 수 있다.
나아가, 이용자가 슬라이드 바를 우측 끝까지 이동시키는 경우, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 절단된 3차원 가상 모델에 포함된 외형의 투명도를 100%로 설정할 수 있다. 이 경우, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 절단된 3차원 가상 모델에 포함된 외형과 절단면은 디스플레이 하지 아니하고, 절단된 3차원 가상 모델에 포함된 내부 형상(예를 들어, 혈관이나 종양 등) 만을 디스플레이 할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 가상 모델의 절단면과 의료 영상을 융합하는 의료 영상 시뮬레이션 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 방법은 우선 특정 장기와 관련된 의료 영상을 획득한다(610). 의료 영상 시뮬레이션 방법은 특정 장기의 가시화용 모델을 생성하기 위하여 특정 장기에 포함된 외형, 혈관, 및 종양 등을 각각 세그먼테이션 할 수 있다(620). 의료 영상 시뮬레이션 방법은 3차원 가상 모델과 의료 영상을 융합함으로써 가시화용 모델을 생성할 수 있다(630).
또한, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하는 조작 입력이나 3차원 가상 모델의 투명도를 제어하는 투명도 설정 입력을 수신할 수 있다(631, 632). 의료 영상 시뮬레이션 방법은 조작 입력이나 투명도 설정 입력에 따라 가시화용 모델을 제어함으로써 가시화용 모델을 디스플레이 할 수 있다(640).
이 때, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 특정 장기의 형태에 영향을 주는 파라미터를 획득하고, 획득된 파라미터에 기초하여 해당 장기의 외형 또는 해당 장기의 내부 형상을 변형하며, 변형된 외형과 변형된 내부 형상에 기초하여 가시화용 모델을 생성할 수 있다.
여기서, 특정 장기의 형태에 영향을 주는 파라미터는 중력 기준 해당 장기의 오리엔테이션으로 인한 형태 변화와 관련된 파라미터, 생리작용으로 인한 형태 변화와 관련된 파라미터, 또는 해당 장기 주변에 위치한 다른 장기로 인한 형태 변화와 관련된 파라미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 사람의 자세에 따라 간, 심장, 또는 위 등의 장기에 중력이 작용하는 방향이 달라지므로, 중력 기준 특정 장기의 오리엔테이션으로 인하여 해당 장기의 형태가 변형될 수 있다. 또한, 혈액 순환, 호흡, 소환, 배설, 또는 생식 등 각종 생리작용에 의하여도 특정 장기의 형태가 변형될 수 있다. 뿐만 아니라, 특정 장기의 주변에 위치한 다른 장기에 의하여 해당 장기의 형태가 변형될 수 있다.
따라서, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 파라미터 별로 사전에 특정 장기를 대상으로 시뮬레이션 한 결과를 해당 장기에 반영함으로써, 해당 장기의 형태 변화를 제어할 수 있다.
더 나아가, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 이러한 시뮬레이션 결과에 기초하여 생성된 가시화용 모델을 순차적인 애니메이션 방식으로 디스플레이 할 수 있다(640).
또한, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 3차원 가상 모델의 절단면을 설정할 수 있다(650). 의료 영상 시뮬레이션 방법은 설정된 절단면에 대응되는 의료 영상의 단면을 추출할 수 있다(670). 의료 영상 시뮬레이션 방법은 추출된 의료 영상과 3차원 가상 모델의 절단면을 융합할 수 있고(660), 융합 결과를 디스플레이 할 수 있다(640).
이하, 일 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 방법을 이용한 진단 및 치료 시나리오를 설명한다. 의료 영상 시뮬레이션 방법은 CT, MIR, 또는 초음파 등 환자의 의료 영상을 획득할 수 있다. 의료 영상 시뮬레이션 방법은 의료 영상에 기초하여 3차원 가상 모델을 생성할 수 있다.
의료 영상 시뮬레이션 방법은 생성된 3차원 가상 모델을 디스플레이 할 수 있다. 이 경우, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 각종 인터페이스를 제공함으로써 환자의 장기를 정밀하게 시뮬레이션 하는 기술을 제공할 수 있다.
예를 들어, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 3차원 가상 모델을 원하는 시점으로 회전시키거나, 3차원 가상 모델의 투명도를 조절하는 인터페이스를 제공할 수 있다. 의료 영상 시뮬레이션 방법은 3차원 가상 모델의 내부 혈관이나 종양의 위치를 정밀하게 디스플레이 하기 위하여 3차원 가상 모델을 확대시키는 인터페이스를 제공할 수 있다.
의료 영상 시뮬레이션 방법은 이러한 내부 혈관의 위치와 종양의 위치를 고려하여 절단면을 설정하는 기술을 제공할 수 있다. 의료 영상 시뮬레이션 방법은 설정된 절단면을 기준으로 장기를 절개할 수 있고, 절단면에 대응되는 실제 의료 영상을 직관적으로 디스플레이 할 수 있다. 뿐만 아니라, 의료 영상 시뮬레이션 방법은 장기가 절개된 뒤의 동작을 순차적인 애니메이션 형태로 디스플레이 함으로써 수술 결과를 예측하는 기술을 제공할 수 있다.
도 6에 도시된 각 단계들에는 도 1 내지 도 5를 통하여 기술된 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 7a 내지 도 7e는 실시예들에 따른 의료 영상 시뮬레이션 장치를 나타낸 블록도이다.
도 7a을 참조하면, 일 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 장치(700)는 의료 영상 획득부(710), 가상 모델 생성부(720), 및 의료 영상 융합 데이터 생성부(730)를 포함한다.
이 때, 의료 영상 획득부(710)는 특정 장기와 관련된 제1 의료 영상을 획득할 수 있고, 가상 모델 생성부(720)는 제1 의료 영상에 기초하여 해당 장기의 외형과 해당 장기의 내부 형상을 포함하는 3차원 가상 모델을 생성할 수 있다.
또한, 의료 영상 융합 데이터 생성부(730)는 제1 의료 영상과 3차원 가상 모델에 기초하여 의료 영상 융합 데이터를 생성할 수 있다.
여기서, 의료 영상 융합 데이터는 제1 의료 영상과 3차원 가상 모델을 포함할 수 있다. 즉, 의료 영상 시뮬레이션 장치(700)는 제1 의료 영상으로부터 도출된 3차원 가상 모델뿐 아니라 제1 의료 영상 자체도 함께 포함하는 의료 영상 융합 데이터를 생성할 수 있다.
이로 인하여, 의료 영상 시뮬레이션 장치(700)는 보다 정확한 진단, 치료, 및 수술을 가능하게 하는 기술을 제공할 수 있다. 예를 들어, 3차원 가상 모델은 전체 장기 형상, 해당 장기 내 주요 혈관의 형상, 해당 장기 내 종양의 부위나 크기 등을 파악하기 용이하도록 하는 정보를 제공할 수 있다. 반면, 제1 의료 영상은 해당 장기의 실제 상태 등을 알려주는 실제 의료 영상 정보를 제공할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 일 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 장치(700)는 전송부(740)를 더 포함한다.
이 때, 전송부(740)는 의료 영상 융합 데이터 생성부(730)로부터 생성된 의료 영상 융합 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들어, 전송부(740)는 의료 영상 시뮬레이션 장치(700)와 구별되는 컴퓨팅 장치로 의료 영상 융합 데이터를 전송할 수 있다. 이 경우, 의료 영상 시뮬레이션 장치(700)와 구별되는 컴퓨팅 장치는 전송 받은 의료 영상 융합 데이터를 이용하여 가시화 데이터를 디스플레이 하는 등 다양한 동작을 수행할 수 있다. 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 도 1 내지 도 6을 통하여 기술된 사항들 및 후술되는 사항들을 통하여 컴퓨팅 장치의 동작을 명확하게 이해할 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 7c를 참조하면, 일 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 장치(700)는 의료 영상 융합 데이터 처리부(750) 및 인터페이스부(760)를 더 포함한다.
이 때, 의료 영상 융합 데이터 처리부(750)는 가시화 데이터를 생성하기 위하여 의료 영상 융합 데이터를 처리하고, 인터페이스부(760)는 의료 영상 융합 데이터 처리부(750)를 위한 미리 정해진 복수의 인터페이스들을 제공할 수 있다. 여기서, 인터페이스부(760)는 마우스, 키보드, 터치 인터페이스 장치, 손 동작 인식 장치, 또는 3차원 모션 센싱 장치 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
의료 영상 융합 데이터 처리부(750) 및 인터페이스부(760)와 관련된 보다 상세한 사항들은 도 7d 및 도 7e를 참조하여 후술한다.
도 7d를 참조하면, 일 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 장치(700)는 디스플레이부(770)를 더 포함한다.
이 때, 디스플레이부(770)는 의료 영상 융합 데이터 처리부(750)에 의해 생성된 가시화 데이터를 디스플레이 할 수 있다.
일 실시예에 따른 의료 영상 융합 데이터 처리부(750)는 인터페이스부(760)를 통한 입력에 반응하여 디스플레이부(770)에 의해 디스플레이 되는 가시화 데이터를 생성하기 위하여 3차원 가상 모델을 제어할 수 있다.
예를 들어, 인터페이스부(760)는 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하는 움직임 제어 인터페이스, 3차원 가상 모델의 투명도를 설정하는 투명도 설정 인터페이스, 및 장기의 형태에 영향을 주는 파라미터를 획득하는 파라미터 획득 인터페이스 등을 제공할 수 있다.
이 경우, 의료 영상 융합 데이터 처리부(750)는 움직임 제어 인터페이스를 통한 입력에 반응하여 3차원 가상 모델의 움직임(이동, 회전, 확대, 축소 등)을 제어할 수 있다. 또한, 의료 영상 융합 데이터 처리부(750)는 투명도 설정 인터페이스를 통한 입력에 반응하여 3차원 가상 모델의 투명도를 설정할 수 있다. 뿐만 아니라, 의료 영상 융합 데이터 처리부(750)는 파라미터 획득 인터페이스를 통한 입력에 반응하여, 해당 입력에 대응되는 시뮬레이션 결과에 기초하여 3차원 가상 모델이 순차적인 애니메이션 방식으로 디스플레이 되도록 제어할 수 있다.
다른 실시예에 따른 의료 영상 융합 데이터 처리부(750)는 인터페이스부(760)를 통한 입력에 반응하여 3차원 가상 모델을 절단하기 위한 절단면을 설정하고, 3차원 가상 모델의 절단면에 실제 의료 영상을 융합할 수 있다.
보다 구체적으로, 의료 영상 융합 데이터 처리부(750)는 절단면 설정부, 의료 영상 생성부, 및 융합부를 포함할 수 있다(도면 미 표시).
여기서, 인터페이스부(760)는 3차원 가상 모델을 절단하기 위한 절단면을 설정하는 절단면 설정 인터페이스를 제공할 수 있다. 이 경우, 절단면 설정부는 절단면 설정 인터페이스를 통한 입력에 반응하여 3차원 가상 모델을 절단하기 위한 절단면을 설정할 수 있다.
또한, 의료 영상 생성부는 제1 의료 영상에 기초하여 절단면에 대응되는 제2 의료 영상을 생성하며, 융합부는 가시화 데이터를 생성하기 위하여 3차원 가상 모델과 제2 의료 영상을 융합할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 의료 영상 융합 데이터 처리부(750)는 인터페이스부(760)를 통한 입력에 반응하여 디스플레이부(770)에 의해 디스플레이 되는 가시화 데이터를 생성하기 위하여 절단된 3차원 가상 모델을 제어할 수 있다.
예를 들어, 인터페이스부(760)는 절단된 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하는 움직임 제어 인터페이스, 절단된 3차원 가상 모델의 투명도를 설정하는 투명도 설정 인터페이스, 및 장기의 형태에 영향을 주는 파라미터를 획득하는 파라미터 획득 인터페이스 등을 제공할 수 있다.
이 경우, 의료 영상 융합 데이터 처리부(750)는 움직임 제어 인터페이스를 통한 입력에 반응하여 절단된 3차원 가상 모델의 움직임(이동, 회전, 확대, 축소 등)을 제어할 수 있다. 또한, 의료 영상 융합 데이터 처리부(750)는 투명도 설정 인터페이스를 통한 입력에 반응하여 절단된 3차원 가상 모델의 투명도를 설정할 수 있다. 뿐만 아니라, 의료 영상 융합 데이터 처리부(750)는 파라미터 획득 인터페이스를 통한 입력에 반응하여, 해당 입력에 대응되는 시뮬레이션 결과에 기초하여 절단된 3차원 가상 모델이 순차적인 애니메이션 방식으로 디스플레이 되도록 제어할 수 있다.
도 7e를 참조하면, 일 실시예에 따른 의료 영상 시뮬레이션 장치(700)는 전송부(740)를 더 포함한다.
이 때, 의료 영상 융합 데이터 생성부(730)는 의료 영상 융합 데이터 처리부(750)로부터 절단면을 획득하고, 획득된 절단면에 기초하여 의료 영상 융합 데이터를 갱신할 수 있다.
이 경우, 갱신된 의료 영상 융합 데이터는 제1 의료 영상, 3차원 가상 모델, 및 절단면을 포함할 수 있다. 전송부(740)는 갱신된 의료 영상 융합 데이터를 의료 영상 시뮬레이션 장치(700)와 구별되는 컴퓨팅 장치로 전송할 수 있다.
여기서, 절단면은 적어도 세 개의 점들의 위치들, 또는 적어도 하나의 점의 위치와 법선(normal vector)으로 표현되는 평면 또는 서로 연결된 적어도 세 개의 점들의 위치들, 또는 연속적인(continuous) 3차원 함수로 표현되는 곡면을 포함할 수 있다.
도 7a 내지 도 7e에 도시된 각 모듈들에는 도 1 내지 도 5를 통하여 기술된 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (24)
- 특정 장기와 관련된 제1 의료 영상을 획득하는 단계;
상기 제1 의료 영상에 기초하여 상기 특정 장기의 외형과 상기 특정 장기의 내부 형상을 포함하는 3차원 가상 모델을 생성하는 단계;
상기 3차원 가상 모델의 투명도를 설정하는 제1 인터페이스를 제공하는 단계;
상기 제1 인터페이스를 통한 입력에 반응하여, 상기 3차원 가상 모델의 투명도를 설정하는 단계;
상기 투명도에 기초하여, 상기 3차원 가상 모델의 외형 및 내부 형상을 단계적으로 표시하는 단계;
상기 내부 형상을 고려하여 상기 3차원 가상 모델을 절단하기 위한 절단면을 설정하는 제2 인터페이스를 제공하는 단계;
상기 제2 인터페이스를 통한 입력에 반응하여, 상기 절단면을 설정하는 단계;
상기 절단면의 표시 방식에 따라, 상기 제1 의료 영상 혹은 상기 3차원 가상 모델에 포함된 상기 내부 형상 중 어느 하나에 기초하여 상기 절단면에 대응되는 제2 의료 영상을 생성하는 단계; 및
상기 3차원 가상 모델과 상기 제2 의료 영상에 기초하여, 상기 절단면에 따라 절단된 3차원 가상 모델을 디스플레이 하는 단계
를 포함하는 의료 영상 시뮬레이션 방법. - 제1항에 있어서,
상기 절단된 3차원 가상 모델은 상기 절단면을 포함하고,
상기 디스플레이 하는 단계는
상기 절단면을 상기 제2 의료 영상으로 디스플레이 하는 단계
를 포함하는 의료 영상 시뮬레이션 방법. - 제1항에 있어서,
상기 절단된 3차원 가상 모델은 제1 부분 모델과 제2 부분 모델을 포함하고, 상기 제1 부분 모델은 제1 절단면을 포함하며, 상기 제2 부분 모델은 제2 절단면을 포함하고,
상기 디스플레이 하는 단계는
상기 제2 의료 영상에 기초하여 상기 제1 절단면과 상기 제2 절단면 각각을 디스플레이 하는 단계
를 포함하는 의료 영상 시뮬레이션 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제2 의료 영상을 생성하는 단계는
상기 제1 의료 영상에 포함된 복수의 단면들 중 상기 절단면에 대응되는 적어도 하나의 단면을 추출하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 단면을 이용하여 상기 제2 의료 영상을 생성하는 단계
를 포함하는 의료 영상 시뮬레이션 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 3차원 가상 모델을 생성하는 단계는
상기 특정 장기의 외형과 상기 특정 장기의 내부 형상을 각각 세그먼테이션 하는 단계
를 포함하는 의료 영상 시뮬레이션 방법. - 제1항에 있어서,
상기 3차원 가상 모델의 움직임 또는 상기 절단된 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하는 움직임 제어 인터페이스를 제공하는 단계;
상기 움직임 제어 인터페이스를 통해 움직임 제어 입력을 수신하는 단계;
상기 움직임 제어 입력에 반응하여 상기 3차원 가상 모델의 움직임 또는 상기 절단된 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하는 단계; 및
상기 제어된 움직임에 따라 상기 3차원 가상 모델 또는 상기 절단된 3차원 가상 모델을 디스플레이 하는 단계
를 더 포함하는 의료 영상 시뮬레이션 방법. - 제7항에 있어서,
상기 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하기 위한 움직임 제어 입력은 상기 3차원 가상 모델을 이동시키는 입력, 상기 3차원 가상 모델을 회전시키는 입력, 상기 3차원 가상 모델을 확대시키는 입력, 또는 상기 3차원 가상 모델을 축소시키는 입력 중 적어도 하나를 포함하는 의료 영상 시뮬레이션 방법. - 제7항에 있어서,
상기 절단된 3차원 가상 모델은 제1 부분 모델과 제2 부분 모델을 포함하고,
상기 절단된 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하기 위한 움직임 제어 입력은 상기 제1 부분 모델과 상기 제2 부분 모델을 독립적으로 이동시키는 입력, 상기 제1 부분 모델과 상기 제2 부분 모델을 대칭적으로 이동시키는 입력, 상기 제1 부분 모델과 상기 제2 부분 모델을 독립적으로 회전시키는 입력, 상기 제1 부분 모델과 상기 제2 부분 모델을 대칭적으로 회전시키는 입력, 상기 제1 부분 모델과 상기 제2 부분 모델을 독립적으로 확대 또는 축소시키는 입력, 또는 상기 제1 부분 모델과 상기 제2 부분 모델을 함께 확대 또는 축소시키는 입력 중 적어도 하나를 포함하는 의료 영상 시뮬레이션 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 특정 장기의 형태에 영향을 주는 파라미터를 획득하는 단계; 및
상기 파라미터에 기초하여 상기 특정 장기의 외형 또는 상기 특정 장기의 내부 형상을 변형하는 단계; 및
상기 변형된 외형과 상기 변형된 내부 형상에 기초하여 상기 3차원 가상 모델 또는 상기 절단된 3차원 가상 모델을 디스플레이 하는 단계
를 더 포함하는 의료 영상 시뮬레이션 방법. - 제11항에 있어서,
상기 파라미터는 중력 기준 상기 특정 장기의 오리엔테이션으로 인한 형태 변화와 관련된 파라미터, 생리작용으로 인한 형태 변화와 관련된 파라미터, 또는 상기 특정 장기 주변에 위치한 다른 장기로 인한 형태 변화와 관련된 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는 의료 영상 시뮬레이션 방법. - 제1항에 있어서,
상기 절단면은 평면을 포함하고,
상기 평면은 적어도 세 개의 점들의 위치들, 또는 적어도 하나의 점의 위치와 법선(normal vector)으로 표현되는 의료 영상 시뮬레이션 방법. - 제1항에 있어서,
상기 절단면은 곡면을 포함하고,
상기 곡면은 서로 연결된 적어도 세 개의 점들의 위치들, 또는 연속적인(continuous) 3차원 함수로 표현되는 의료 영상 시뮬레이션 방법. - 제1항 내지 4항, 제6항 내지 제9항 및 제11항 내지 제14항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
- 특정 장기와 관련된 제1 의료 영상을 획득하는 의료 영상 획득부;
상기 제1 의료 영상에 기초하여 상기 특정 장기의 외형과 상기 특정 장기의 내부 형상을 포함하는 3차원 가상 모델을 생성하는 가상 모델 생성부;
상기 제1 의료 영상과 상기 3차원 가상 모델에 기초하여 의료 영상 융합 데이터를 생성하는 의료 영상 융합 데이터 생성부
가시화 데이터를 생성하기 위하여 상기 의료 영상 융합 데이터를 처리하는 의료 영상 융합 데이터 처리부; 및
상기 의료 영상 융합 데이터 처리부를 위한 미리 정해진 복수의 인터페이스들을 제공하는 인터페이스부;
를 포함하고.
상기 의료 영상 융합 데이터 처리부는
투명도에 기초하여, 상기 3차원 가상 모델의 외형 및 내부 형상을 단계적으로 표시하는 3차원 가상 모델 형상 표시부;
상기 내부 형상을 고려하여, 상기 3차원 가상 모델을 절단하기 위한 절단면을 설정하는 절단면 설정부;
상기 절단면의 표시 방식을 고려하여, 상기 제1 의료 영상 혹은 상기 3차원 가상 모델에 포함된 내부 형상 중 어느 하나에 기초하여 상기 절단면에 대응되는 제2 의료 영상을 생성하는 의료 영상 생성부; 및
상기 가시화 데이터를 생성하기 위하여 상기 3차원 가상 모델과 상기 제2 의료 영상을 융합하는 융합부
를 포함하는 의료 영상 시뮬레이션 장치. - 제16항에 있어서,
상기 의료 영상 융합 데이터를 전송하는 전송부
를 더 포함하고,
상기 의료 영상 융합 데이터는 적어도 상기 제1 의료 영상과 상기 3차원 가상 모델을 포함하는 의료 영상 시뮬레이션 장치. - 삭제
- 제16항에 있어서,
상기 가시화 데이터를 디스플레이 하는 디스플레이부
를 더 포함하는 의료 영상 시뮬레이션 장치. - 삭제
- 제16항에 있어서,
상기 미리 정해진 복수의 인터페이스들은
상기 3차원 가상 모델의 움직임을 제어하는 움직임 제어 인터페이스, 상기 3차원 가상 모델의 투명도를 설정하는 투명도 설정 인터페이스, 상기 특정 장기의 형태에 영향을 주는 파라미터를 획득하는 파라미터 획득 인터페이스, 또는 상기 3차원 가상 모델을 절단하기 위한 절단면을 설정하는 절단면 설정 인터페이스 중 적어도 하나를 포함하는 의료 영상 시뮬레이션 장치. - 제16항에 있어서,
전송부를 더 포함하고,
상기 의료 영상 융합 데이터 생성부는 상기 의료 영상 융합 데이터 처리부로부터 절단면을 획득하고, 상기 절단면에 기초하여 상기 의료 영상 융합 데이터를 갱신하며,
상기 전송부는 상기 갱신된 의료 영상 융합 데이터를 전송하는 의료 영상 시뮬레이션 장치. - 제22항에 있어서,
상기 절단면은 평면 또는 곡면을 포함하고,
상기 평면은 적어도 세 개의 점들의 위치들, 또는 적어도 하나의 점의 위치와 법선(normal vector)으로 표현되며, 상기 곡면은 서로 연결된 적어도 세 개의 점들의 위치들, 또는 연속적인(continuous) 3차원 함수로 표현되는 의료 영상 시뮬레이션 장치. - 제16항에 있어서,
상기 인터페이스부는 마우스, 키보드, 터치 인터페이스 장치, 손 동작 인식 장치, 또는 3차원 모션 센싱 장치 중 적어도 하나를 포함하는 의료 영상 시뮬레이션 장치.
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