KR102200663B1 - High-resolution magnetic resonance imaging system-compatible 3-dimensional virtual reality system for functional brain imaging study - Google Patents

High-resolution magnetic resonance imaging system-compatible 3-dimensional virtual reality system for functional brain imaging study Download PDF

Info

Publication number
KR102200663B1
KR102200663B1 KR1020190064187A KR20190064187A KR102200663B1 KR 102200663 B1 KR102200663 B1 KR 102200663B1 KR 1020190064187 A KR1020190064187 A KR 1020190064187A KR 20190064187 A KR20190064187 A KR 20190064187A KR 102200663 B1 KR102200663 B1 KR 102200663B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
compatible
virtual reality
mri device
mri
user
Prior art date
Application number
KR1020190064187A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200137584A (en
Inventor
김정희
조영승
정한재
Original Assignee
고려대학교 세종산학협력단
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 고려대학교 세종산학협력단 filed Critical 고려대학교 세종산학협력단
Priority to KR1020190064187A priority Critical patent/KR102200663B1/en
Publication of KR20200137584A publication Critical patent/KR20200137584A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102200663B1 publication Critical patent/KR102200663B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/742Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/003Navigation within 3D models or images

Abstract

기능적 뇌 영상 연구를 위한 고해상도 MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치가 제시된다. 일 실시예에 따른 MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치는, 3차원 가상현실컨텐츠의 설계 및 출력을 수행하는 메인 컴퓨터; 상기 메인 컴퓨터의 입출력 인터페이스로부터 입력 받은 상기 3차원 가상현실컨텐츠를 신호 변환 후 출력하는 MR 호환 신호변환부; 상기 MR 호환 신호변환부로부터 전달받은 상기 3차원 가상현실컨텐츠를 MRI 장치와의 간섭 없이 전송하며, 사용자의 양안에 영상정보를 시현할 수 있도록 일측에는 릴레이 렌즈가 구성되고 타측에는 배율을 위한 광학계가 결합되는 광섬유 케이블; 상기 광섬유 케이블을 통해 전달받은 상기 3차원 가상현실컨텐츠를 MRI 장치 내에 있는 사용자의 양안으로 직접 제공하는 MR 호환 3차원 디스플레이부; 및 상기 MRI 장치 내의 사용자로부터 뇌기능과 관련된 실존적이고 몰입감 높은 반응을 유도 및 측정하기 위해 상기 3차원 가상현실컨텐츠와 함께 실시간 상호작용하기 위해 제공되는 MR 호환 게임패드를 포함하고, 상기 MRI 장치 내의 사용자에게 영상에 의한 3차원 가상현실환경을 제공할 수 있다.A 3D virtual reality device compatible with a high-resolution MRI device for functional brain imaging research is presented. An MRI device compatible 3D virtual reality device according to an embodiment includes: a main computer for designing and outputting 3D virtual reality contents; An MR compatible signal conversion unit for converting a signal and outputting the 3D virtual reality content input from the input/output interface of the main computer; Transmits the 3D virtual reality content received from the MR compatible signal conversion unit without interference with the MRI device, and a relay lens is configured on one side and an optical system for magnification on the other side so that image information can be displayed to both eyes of the user. Fiber optic cables coupled; An MR compatible 3D display unit for directly providing the 3D virtual reality content received through the optical fiber cable to both eyes of a user in an MRI device; And an MR compatible game pad provided for real-time interaction with the 3D virtual reality content in order to induce and measure an existential and immersive response related to brain function from a user in the MRI device, wherein the user in the MRI device It is possible to provide a 3D virtual reality environment by video.

Figure R1020190064187
Figure R1020190064187

Description

기능적 뇌 영상 연구를 위한 고해상도 자기공명영상장치 호환 3차원 가상현실장치{HIGH-RESOLUTION MAGNETIC RESONANCE IMAGING SYSTEM-COMPATIBLE 3-DIMENSIONAL VIRTUAL REALITY SYSTEM FOR FUNCTIONAL BRAIN IMAGING STUDY}High-resolution magnetic resonance imaging system-compatible 3D virtual reality device for functional brain imaging research {HIGH-RESOLUTION MAGNETIC RESONANCE IMAGING SYSTEM-COMPATIBLE 3-DIMENSIONAL VIRTUAL REALITY SYSTEM FOR FUNCTIONAL BRAIN IMAGING STUDY}

아래의 실시예들은 기능적 뇌 영상 연구를 위한 고해상도 자기공명영상(magnetic resonance imaging: MRI) 장치 호환 3차원 가상현실장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 사용자에게 몰입감과 실존감이 높은 뇌기능을 유도 및 측정할 수 있도록 기능적 뇌 영상 연구를 위한 고해상도 MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치 플랫폼에 관한 것이다.The following examples relate to a 3D virtual reality device compatible with a high-resolution magnetic resonance imaging (MRI) device for functional brain imaging research, and more specifically, to induce and measure brain functions with high sense of immersion and presence to the user. The present invention relates to a 3D virtual reality device platform compatible with high-resolution MRI devices for functional brain imaging research.

가상현실장치는 컴퓨터 스크린이나 스테레오 디스플레이 및 주변장치 등을 통해 사람이 가상현실환경에서 물리적인 존재감을 느낄 수 있도록 하며, 최근 컴퓨터의 성능과 스테레오 디스플레이 기술이 발달함에 따라 가상현실장치에 대한 성능도 함께 발달하고 있다.Virtual reality devices allow a person to feel their physical presence in a virtual reality environment through computer screens, stereo displays, and peripheral devices, and as the performance of computers and stereo display technologies are developed recently, the performance of virtual reality devices is also supported. Is developing.

현재 학교, 병원, 군대, 기타 정보통신기술 및 게임 관련 매체에서 교육, 치료, 훈련, 통신, 게임 등 다양한 목적으로 가상현실장치를 활용하고 있으며 인지심리, 뇌 과학, 임상 연구 분야에서도 다양한 연구 목적으로 가상현실장치를 활용하고 있다.Currently, virtual reality devices are used for various purposes such as education, treatment, training, communication, and games in schools, hospitals, military, and other information and communication technology and game-related media, and for various research purposes in the fields of cognitive psychology, brain science, and clinical research. It is using a virtual reality device.

뇌파도(electroencephalogram: EEG), 근적외선 분광법(near-infrared spectroscopy: NIRS), 양전자방출단층촬영(positron emission tomography: PET), MRI 등을 이용한 기능적 뇌 영상 연구 분야에서도 가상현실장치를 도입하여 살아있는 사람에서 행동학적 기능을 평가하거나 알츠하이머나 조현병 환자 등 다양한 환자들을 대상으로 인지기능장애 평가 및 치료적 접근 기술을 마련하려는 연구가 진행되어 왔다.In the field of functional brain imaging research using electroencephalogram (EEG), near-infrared spectroscopy (NIRS), positron emission tomography (PET), MRI, etc., virtual reality devices have been introduced in living humans. Research has been conducted to evaluate behavioral function or to develop cognitive dysfunction evaluation and therapeutic approach techniques for various patients such as Alzheimer's and schizophrenia patients.

그러나 MRI 장치를 이용한 기능적 뇌 영상 연구의 경우 MRI 장치의 기술적, 환경적 제약으로 인해 상용 가상현실장치를 적용하는데 많은 제한점이 존재한다. 특히, MRI 장치에서 발생하는 자기장으로 인해 MRI 장치실(5 Gauss line 이내)이나 MRI 장치 내에 금속물질 및 전자장비 반입이 불가능하며 전자장비가 MRI 장치실(5 Gauss line 이내)이나 MRI 장치 내에 반입되더라도 지속적으로 MRI 장치에서 발생하는 자기장에 노출될 경우 오작동할 수 있다. 보통 상용 가상현실장치는 전자장비이므로 MRI 장치실(5 Gauss line 이내)이나 MRI 장치 내에서 사용자체가 불가능하다. 이 외에도, MRI 장치를 이용하여 사람의 뇌를 촬영할 경우 사용되는 RF(radio-frequency) 코일은 사람의 머리 둘레를 근거리에서 감싸고 있기 때문에 사람이 상용 가상현실장치를 착용한 상태에서 RF 코일의 사용이 어렵다.However, in the case of functional brain imaging research using an MRI device, there are many limitations in applying a commercial virtual reality device due to technical and environmental limitations of the MRI device. In particular, metal materials and electronic equipment cannot be brought into the MRI room (within 5 Gauss line) or the MRI device due to the magnetic field generated by the MRI device.Even if electronic equipment is brought into the MRI room (within 5 Gauss line) or the MRI device Continuous exposure to the magnetic field generated by the MRI device can cause malfunction. Usually, commercial virtual reality devices are electronic devices, so it is not possible to use the MRI device room (within 5 Gauss line) or within the MRI device. In addition, since the RF (radio-frequency) coil, which is used when photographing a human brain using an MRI device, wraps around a person's head at a short distance, it is difficult to use the RF coil while a person is wearing a commercial virtual reality device. it's difficult.

이러한 한계를 극복하기 위해 광섬유 케이블을 이용한 고글 타입의 MRI 장치 호환 디스플레이 장치가 개발되어 왔으나 MRI 장치를 이용한 기능적 뇌 영상 연구 시 뇌기능과 관련된 실존적이고 몰입감 높은 반응을 유도 및 측정하기 위해서는 사용자에게 몰입감과 실존감이 높은 컨텐츠를 제공해야 하며 이를 제공하기 위한 MRI 장치 호환 플랫폼이 필요하다. In order to overcome these limitations, a goggle-type MRI device compatible display device using an optical fiber cable has been developed. However, in order to induce and measure an existential and immersive response related to brain function when studying functional brain imaging using an MRI device, the user has a sense of immersion and Contents with a high sense of existence must be provided, and an MRI device compatible platform is required to provide them.

이에 MRI 장치를 이용한 기능적 뇌 영상 연구 시 3차원 가상현실장치를 사용하여 사용자에게 몰입감과 실존감을 높이면서 측정하고자 하는 뇌기능을 정밀하게 유도할 수 있는 방안이 요구된다. Therefore, when studying functional brain imaging using an MRI device, there is a need for a method that can precisely induce the brain function to be measured while increasing the user's sense of immersion and presence by using a 3D virtual reality device.

한국등록특허 10-0812624호는 이러한 입체영상 기반 가상현실에 관한 것으로, 사용자가 실제로 감각을 느낄 수 있는 진동촉각장치를 활용한 가상현실장치에 관한 기술을 기재하고 있다.Korean Patent Registration No. 10-0812624 relates to such a 3D image-based virtual reality, and describes a technology related to a virtual reality device using a vibrating tactile device through which a user can actually feel a sense.

한국등록특허 10-0812624호Korean Patent Registration No. 10-0812624

실시예들은 기능적 뇌 영상 연구를 위한 고해상도 MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 사용자에게 몰입감과 실존감이 높은 뇌기능을 유도하고 이를 측정할 수 있는 MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치 플랫폼을 제공하는데 있다.The examples describe a 3D virtual reality device compatible with a high-resolution MRI device for functional brain imaging research, and more specifically, an MRI device compatible 3D virtual reality device capable of inducing and measuring brain functions with high immersion and presence to the user. It is to provide a real device platform.

실시예들은 고해상도 MRI 장치 내에서 3차원 가상현실컨텐츠를 제공하고, 이와 상호작용할 수 있도록 가상현실시스템 및 주변장치를 갖춘 MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치를 제공하는데 있다. Embodiments provide 3D virtual reality content within a high-resolution MRI device and provide a 3D virtual reality device compatible with an MRI device equipped with a virtual reality system and peripheral devices so as to interact with the 3D virtual reality content.

실시예에 따른 MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치는, 3차원 가상현실컨텐츠의 설계 및 출력을 수행하는 메인 컴퓨터; 상기 메인 컴퓨터의 입출력 인터페이스로부터 입력 받은 상기 3차원 가상현실컨텐츠를 신호 변환 후 출력하는 MR 호환 신호변환부; 상기 MR 호환 신호변환부로부터 전달받은 상기 3차원 가상현실컨텐츠를 MRI 장치와의 간섭 없이 전송하며, 사용자의 양안에 영상정보를 시현할 수 있도록 일측에는 릴레이 렌즈가 구성되고 타측에는 배율을 위한 광학계가 결합되는 광섬유 케이블; 상기 광섬유 케이블을 통해 전달받은 상기 3차원 가상현실컨텐츠를 MRI 장치 내에 있는 사용자의 양안으로 직접 제공하는 MR 호환 3차원 디스플레이부; 및 상기 MRI 장치 내의 사용자로부터 뇌기능과 관련된 실존적이고 몰입감 높은 반응을 유도 및 측정하기 위해 상기 가상현실컨텐츠와 함께 실시간 상호작용하는 MR 호환 게임패드를 포함하고, 상기 MRI 장치 내의 사용자에게 영상에 의한 3차원 가상현실환경을 제공할 수 있다.An MRI device compatible 3D virtual reality device according to an embodiment includes: a main computer for designing and outputting 3D virtual reality contents; An MR compatible signal conversion unit for converting a signal and outputting the 3D virtual reality content input from the input/output interface of the main computer; Transmits the 3D virtual reality content received from the MR compatible signal conversion unit without interference with the MRI device, and a relay lens is configured on one side and an optical system for magnification on the other side so that image information can be displayed to both eyes of the user. Fiber optic cables coupled; An MR compatible 3D display unit for directly providing the 3D virtual reality content received through the optical fiber cable to both eyes of a user in an MRI device; And an MR compatible game pad that interacts in real time with the virtual reality content in order to induce and measure an existential and immersive response related to brain function from a user in the MRI device, and 3 by an image to the user in the MRI device. It can provide a dimensional virtual reality environment.

상기 MR 호환 신호변환부에서 연결되어 나오는 상기 광섬유 케이블을 고정할 수 있는 레일이 구성되는 MR 호환 신호변환부 거치대; 및 상기 MR 호환 신호변환부에서 상기 MR 호환 3차원 디스플레이부로 연결되는 광섬유 케이블의 중간 부분을 상기 MRI 장치의 침대 위에서 지지하도록 레일 형태로 구성되어 상기 사용자의 몸에 닿지 않되 무게를 지지하는 광섬유 케이블 거치대를 더 포함할 수 있다.An MR compatible signal conversion unit cradle configured with a rail capable of fixing the optical fiber cable connected from the MR compatible signal conversion unit; And an optical fiber cable holder configured in the form of a rail so as to support the middle portion of the optical fiber cable connected from the MR compatible signal conversion unit to the MR compatible 3D display unit on the bed of the MRI device so as not to touch the user's body but to support the weight. It may further include.

상기 MR 호환 신호변환부 거치대 및 상기 MRI 장치의 침대 위의 상기 광섬유 케이블 거치대는 높이가 서로 대응되어, 고해상도 영상 출력을 위해 80만개의 광섬유 코어 수를 갖는 상기 광섬유 케이블을 지지할 수 있다.The MR-compatible signal converter cradle and the optical fiber cable cradle on the bed of the MRI apparatus have heights corresponding to each other, so that the optical fiber cable having the number of 800,000 optical fiber cores may be supported for high-resolution image output.

상기 메인 컴퓨터는 MRI 장치실 외부에 위치하고, 상기 MR 호환 신호변환부, 상기 광섬유 케이블, 상기 MR 호환 3차원 디스플레이부 및 상기 MR 호환 게임패드는 상기 MRI 장치실 내부에 위치하며 상기 MRI 장치와 상호 영향이 없도록 설계될 수 있다.The main computer is located outside the MRI room, the MR compatible signal conversion unit, the optical fiber cable, the MR compatible 3D display unit, and the MR compatible game pad are located inside the MRI unit room and mutually affect the MRI unit It can be designed so that there is no

상기 메인 컴퓨터는, 기능적 뇌 영상 연구 시 상기 MRI 장치 내의 사용자가 과제를 수행하는 동안 디스플레이 등을 통해 연구자가 실시간 모니터링을 가능하게 할 수 있다. The main computer may enable a researcher to perform real-time monitoring through a display or the like while a user in the MRI device performs a task during functional brain image research.

상기 메인 컴퓨터는, 상기 MR 호환 신호변환부로의 상기 3차원 가상현실컨텐츠 출력을 제어할 수 있는 소프트웨어가 탑재될 수 있다.The main computer may be equipped with software capable of controlling the output of the 3D virtual reality content to the MR compatible signal conversion unit.

상기 MR 호환 신호변환부는, MRI 장치실 내에 배치되고, 상기 MRI 장치에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있도록 황동 케이스로 구성되며, 내부의 보드 및 릴레이 렌즈가 안정적으로 거치될 수 있도록 아크릴 재질의 내부프레임으로 구성될 수 있다. The MR compatible signal conversion unit is disposed in the MRI device room, is composed of a brass case to shield the magnetic field generated from the MRI device, and an internal frame made of acrylic material so that the board and the relay lens inside can be stably mounted. It can be composed of.

상기 MR 호환 신호변환부는, 영상보드에서 출력되는 영상정보를 디지털 형태로 광섬유 케이블과 연결되어 있는 릴레이 렌즈로 제공하기 위한 Micro-OLED를 포함하고, 상기 Micro-OLED의 거치대에 레일이 장착되어 상기 Micro-OLED와 상기 릴레이 렌즈 간의 거리가 조절 가능함에 따라 출력 영상정보의 초점을 맞출 수 있다. The MR compatible signal conversion unit includes a Micro-OLED for providing image information output from the image board to a relay lens connected to an optical fiber cable in a digital form, and a rail is mounted on the holder of the Micro-OLED to -As the distance between the OLED and the relay lens is adjustable, the output image information can be focused.

상기 광섬유 케이블은, 상기 MRI 장치의 외부에서 내부로 영상정보를 전송 및 출력하기 위해 MRI 장치실 내부에 위치하는 상기 MR 호환 신호변환부로부터 상기 MRI 장치 내에 위치하는 상기 MR 호환 3차원 디스플레이부까지의 거리를 고려하여 4 미터 이상의 길이를 가지며, 고해상도 영상 출력을 위해 80만개의 광섬유 코어 수를 가질 수 있다. 상기 MR 호환 3차원 디스플레이부는, 일측에 다양한 RF 코일의 형태를 부착 고정시킬 수 있는 RF 코일 결합부가 구성되며, 상기 RF 코일 결합부에 2개 이상의 종류의 RF 코일을 결합 고정시킬 수 있다. The optical fiber cable is provided from the MR compatible signal conversion unit located inside the MRI device room to the MR compatible 3D display unit located in the MRI device to transmit and output image information from the outside of the MRI device to the inside. It has a length of 4 meters or more in consideration of the distance, and can have 800,000 fiber cores for high-resolution video output. The MR compatible 3D display unit includes an RF coil coupling unit capable of attaching and fixing various types of RF coils on one side, and two or more types of RF coils may be coupled and fixed to the RF coil coupling unit.

상기 MR 호환 3차원 디스플레이부는, 상기 MRI 장치 내의 사용자의 머리 크기와 눈의 구조를 포함하는 개인특성에 따라 광학계의 높이 및 좌우 간 거리를 조절할 수 있도록 상기 광섬유 케이블과 결합되어 있는 10배 아이피스 광학계 부분을 MRI 좌표 기준 x축과 y축 방향으로 움직일 수 있다. The MR-compatible 3D display unit includes a 10-fold eyepiece optical system part coupled with the optical fiber cable so that the height and the distance between the left and right of the optical system can be adjusted according to personal characteristics including the size of the user's head and the structure of the eye in the MRI apparatus. Can be moved in the x-axis and y-axis directions based on the MRI coordinates.

상기 MR 호환 게임패드는, 상기 MRI 장치 내에서 사용할 수 있도록 외부프레임 및 볼트는 모두 아크릴로 구성되며, 상기 외부프레임의 내측은 황동 재질로 이루어진 보호막이 감싸고 있어 상기 MRI 장치에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있다. In the MR compatible game pad, both the outer frame and the bolt are made of acrylic so that it can be used in the MRI device, and the inner side of the outer frame is covered with a protective film made of brass, thereby shielding the magnetic field generated by the MRI device. I can.

상기 MR 호환 게임패드는, 상기 MRI 장치 내에서 기능적 뇌 영상 획득을 위해 상기 사용자의 머리와 몸이 고정된 상태에서 3차원 가상현실환경에서의 상호작용이 가능하도록 총 8방향의 게임포트로 구성되며, 일 실시예로 공간탐색기능 측정 시 상기 8방향의 게임포트 중 4방향의 게임포트는 앞, 뒤, 좌, 우를 움직일 수 있도록 설정되며, 나머지 4방향의 게임포트는 머리 및 시야를 위, 아래, 좌, 우로 움직일 수 있도록 설정될 수 있다. The MR compatible game pad is composed of a total of 8 game ports to enable interaction in a 3D virtual reality environment while the user's head and body are fixed in order to acquire a functional brain image in the MRI device. , In one embodiment, when measuring the space search function, among the eight-direction game ports, the four-direction game ports are set to move forward, back, left, and right, and the remaining four-direction game ports are above the head and sight, It can be set to move down, left and right.

실시예들에 따르면 기능적 뇌 영상 연구 시 몰입감과 실존감이 높은 뇌기능을 유도할 수 있도록 고해상도 MRI 장치 내에서 3차원 가상현실컨텐츠를 제공하고, 이와 상호작용할 수 있도록 가상현실시스템 및 주변장치를 갖춘 고해상도 MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치 플랫폼을 제공함으로써, 기능적 뇌 영상 연구 분야에서 종래의 기술로는 불가능했던 뇌기능 관련 과제를 수행할 수 있다.According to embodiments, 3D virtual reality content is provided within a high-resolution MRI device to induce brain functions with high immersion and presence during functional brain imaging research, and a virtual reality system and peripheral devices are provided to interact with it. By providing a 3D virtual reality device platform compatible with a high-resolution MRI device, it is possible to perform brain function related tasks that were not possible with conventional technologies in the field of functional brain imaging research.

도 1은 일 실시예에 따른 기능적 뇌 영상 연구를 위한 고해상도 MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 메인 컴퓨터의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 MR 호환 신호변환부의 전체 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 MR 호환 신호변환부를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 MR 호환 3차원 디스플레이부의 전체 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 MR 호환 3차원 디스플레이부의 정면도 및 배면도를 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 MR 호환 게임패드를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 MR 호환 게임패드의 PCB 및 동작 부품을 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 광섬유 케이블 거치대를 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 MR 호환 신호변환부 거치대를 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 3차원 가상현실컨텐츠의 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 3차원 가상현실컨텐츠의 다른 예시를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram illustrating a 3D virtual reality device compatible with a high-resolution MRI device for functional brain image research according to an exemplary embodiment.
2 is a block diagram showing the configuration of a main computer according to an embodiment.
3 is a diagram showing the overall structure of an MR compatible signal converter according to an embodiment.
4 is a diagram illustrating an MR compatible signal converter according to an embodiment.
5 is a diagram illustrating an overall structure of an MR compatible 3D display unit according to an exemplary embodiment.
6 is a diagram illustrating a front view and a rear view of an MR compatible 3D display unit according to an exemplary embodiment.
7 is a diagram illustrating an MR compatible game pad according to an embodiment.
8 is a diagram illustrating a PCB and operating components of an MR compatible game pad according to an exemplary embodiment.
9 is a view showing an optical fiber cable holder according to an embodiment.
10 is a diagram illustrating an MR compatible signal converter cradle according to an embodiment.
11 is a view for explaining an example of 3D virtual reality content according to an embodiment.
12 is a view for explaining another example of 3D virtual reality content according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. However, the described embodiments may be modified in various forms, and the scope of the present invention is not limited by the embodiments described below. In addition, various embodiments are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. In the drawings, the shapes and sizes of elements may be exaggerated for clearer explanation.

아래의 실시예들은 기능적 뇌 영상 연구 시 몰입감과 실존감이 높은 뇌기능을 유도할 수 있도록 고해상도 MRI 장치 내에서 3차원 가상현실컨텐츠를 제공하고 이와 상호작용할 수 있도록 가상현실장치 및 주변장치를 갖춘 고해상도 MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치 플랫폼에 관한 것으로, MRI 장치를 이용하는 기능적 뇌 영상 연구 분야에서 종래의 기술로는 불가능했던 뇌기능 관련 과제를 수행할 수 있게 한다.The following examples provide 3D virtual reality content within a high-resolution MRI device to induce brain functions with a high sense of immersion and presence during functional brain imaging research, and a high-resolution virtual reality device and a peripheral device to interact with it. The present invention relates to a 3D virtual reality device platform compatible with an MRI device. In the field of functional brain imaging research using an MRI device, it is possible to perform brain function-related tasks that were not possible with conventional technologies.

예를 들어, MRI 장치를 이용하여 사용자를 대상으로 공간탐색기능을 측정할 경우, 종래의 기술에서는 사용자에게 특정 공간을 사진 혹은 이미지로 제시하거나 공간탐색을 했던 기억을 떠올려보게 함으로써 뇌기능을 유도 및 측정했던 반면, 본 실시예들에 따르면 MRI 장치 내에서 사용자가 직접 3차원 가상현실환경에서 공간탐색을 수행하면서 뇌기능을 실시간 유도 및 측정할 수 있게 한다.For example, when measuring a spatial search function for a user using an MRI device, in the conventional technology, a specific space is presented as a photo or image, or a brain function is induced by prompting the user to recall the memory of the spatial search. On the other hand, according to the present embodiments, it is possible to induce and measure brain functions in real time while the user directly performs spatial search in a 3D virtual reality environment within the MRI apparatus.

도 1은 일 실시예에 따른 기능적 뇌 영상 연구를 위한 고해상도 MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a 3D virtual reality device compatible with a high-resolution MRI device for functional brain image research according to an exemplary embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 기능적 뇌 영상 연구를 위한 고해상도 MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치(1)는 MRI 장치실 외부에 위치하는 구성요소 및 MRI 장치실 내부에 위치하는 구성요소를 포함할 수 있으며, MRI 장치실 외부에 위치하는 구성요소로는 메인 컴퓨터(100)가 있고, MRI 장치실 내부에 위치하는 구성요소로는 MR 호환 신호변환부(200), 광섬유 케이블(400), MR 호환 3차원 디스플레이부(300), MR 호환 게임패드(500), 광섬유 케이블 거치대(600) 및 MR 호환 신호변환부 거치대(700)가 있다. 3차원 가상현실장치 중 MRI 장치실 내부에 위치하는 구성요소들은 MRI 장치와 상호 영향이 없도록 설계되어야 한다. Referring to FIG. 1, a 3D virtual reality device 1 compatible with a high-resolution MRI device for functional brain image research according to an embodiment includes components located outside the MRI device room and components located inside the MRI device room. The components located outside the MRI room include the main computer 100, and components located inside the MRI room include an MR compatible signal converter 200, an optical fiber cable 400, There is an MR compatible 3D display unit 300, an MR compatible game pad 500, an optical fiber cable holder 600, and an MR compatible signal converter holder 700. Among the 3D virtual reality devices, components located inside the MRI room should be designed so that they do not mutually affect the MRI device.

메인 컴퓨터(100)는 3차원 가상현실컨텐츠의 설계 및 출력을 수행할 수 있다. 메인 컴퓨터(100)는 기능적 뇌 영상 연구 시 MRI 장치 내의 사용자가 과제를 수행하는 동안 디스플레이 등을 통해 연구자가 실시간 모니터링을 가능하게 하며, MR 호환 신호변환부(200)로의 3차원 가상현실컨텐츠 출력을 제어할 수 있는 소프트웨어가 탑재될 수 있다.The main computer 100 may design and output 3D virtual reality content. The main computer 100 enables the researcher to perform real-time monitoring through a display, etc., while the user in the MRI device performs a task during functional brain image research, and outputs 3D virtual reality contents to the MR compatible signal converter 200. Controllable software can be installed.

MR 호환 신호변환부(200)는 메인 컴퓨터(100)의 입출력 인터페이스로부터 입력 받은 3차원 가상현실컨텐츠를 신호 변환 후 출력할 수 있다. MR 호환 신호변환부(200)는 MRI 장치실 내에 배치되고, MRI 장치에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있는 황동 케이스로 구성되며, 내부의 보드 및 릴레이 렌즈가 안정적으로 거치될 수 있도록 아크릴 재질의 내부프레임으로 구성될 수 있다. The MR compatible signal conversion unit 200 may output the 3D virtual reality content input from the input/output interface of the main computer 100 after signal conversion. The MR-compatible signal conversion unit 200 is disposed in the MRI device room and is composed of a brass case capable of shielding the magnetic field generated from the MRI device, and is made of acrylic material so that the internal board and the relay lens can be stably mounted. It can be composed of a frame.

특히, MR 호환 신호변환부(200)는 영상보드에서 출력되는 영상정보를 디지털 형태로 광섬유 케이블(400)과 연결되어 있는 릴레이 렌즈로 제공하기 위한 Micro-OLED를 포함하고, Micro-OLED의 거치대에 레일이 장착되어 Micro-OLED와 릴레이 렌즈 간의 거리가 조절 가능함에 따라 출력 영상정보의 초점을 맞출 수 있다. In particular, the MR compatible signal conversion unit 200 includes a Micro-OLED for providing image information output from an image board to a relay lens connected to the optical fiber cable 400 in a digital form, and is attached to the holder of the Micro-OLED. As the rail is mounted and the distance between the Micro-OLED and the relay lens is adjustable, the output image information can be focused.

광섬유 케이블(400)은 MR 호환 신호변환부(200)로부터 전달받은 3차원 가상현실컨텐츠를 MRI 장치와의 간섭 없이 전송하며, 사용자의 양안에 영상정보를 시현할 수 있도록 일측에는 릴레이 렌즈가 구성되고 타측에는 배율을 위한 광학계가 결합될 수 있다. The optical fiber cable 400 transmits the 3D virtual reality content transmitted from the MR compatible signal conversion unit 200 without interference with the MRI device, and a relay lens is configured on one side to display image information in both eyes of the user. An optical system for magnification may be coupled to the other side.

광섬유 케이블(400)은 MRI 장치의 외부에서 내부로 영상정보를 전송 및 출력하기 위해 MRI 장치실 내부에 위치하는 MR 호환 신호변환부(200)로부터 MRI 장치 내에 위치하는 MR 호환 3차원 디스플레이부(300)까지의 거리를 고려하여 4 미터 이상의 길이를 가지며, 고해상도 영상 출력을 위해 80만개의 광섬유 코어 수를 가질 수 있다. 이와 같이 광섬유 케이블(400)이 80만개의 광섬유 코어 수를 가질 경우, 보다 높은 고해상도의 영상을 출력할 수 있다.The optical fiber cable 400 includes an MR compatible 3D display unit 300 located in the MRI device from the MR compatible signal conversion unit 200 located inside the MRI device room to transmit and output image information from the outside of the MRI device to the inside. In consideration of the distance to ), it has a length of 4 meters or more, and can have 800,000 fiber cores for high-resolution video output. As described above, when the optical fiber cable 400 has 800,000 optical fiber cores, a higher resolution image can be output.

MR 호환 3차원 디스플레이부(300)는 광섬유 케이블(400)을 통해 전달받은 3차원 가상현실컨텐츠를 MRI 장치 내에 있는 사용자의 양안으로 직접 제공할 수 있다. The MR-compatible 3D display unit 300 may directly provide 3D virtual reality content transmitted through the optical fiber cable 400 to both eyes of a user in the MRI apparatus.

MR 호환 3차원 디스플레이부(300)는 고글 형태 기반으로 구성될 수 있고, 일측에 다양한 RF 코일의 형태를 부착 고정시킬 수 있는 RF 코일 결합부가 구성되며, RF 코일 결합부에 2개 이상의 종류의 RF 코일을 결합 고정시킬 수 있다. MR 호환 3차원 디스플레이부(300)는 MRI 장치 내의 사용자의 머리 크기와 눈의 구조를 포함하는 개인특성에 따라 광학계의 높이 및 좌우 간 거리를 조절할 수 있도록 광섬유 케이블(400)과 결합되어 있는 10배 아이피스 광학계 부분을 MRI 좌표 기준 x축과 y축 방향으로 움직일 수 있다.The MR compatible 3D display unit 300 may be configured based on a goggle type, and an RF coil coupling unit capable of attaching and fixing various RF coil types to one side is configured, and at least two types of RF The coil can be combined and fixed. The MR-compatible 3D display unit 300 is 10 times the optical fiber cable 400 coupled with the optical system so that the height and the distance between the left and right can be adjusted according to personal characteristics including the head size and eye structure of the user in the MRI apparatus. The eyepiece optical system can be moved in the x-axis and y-axis directions based on the MRI coordinates.

MR 호환 게임패드(500)는 MRI 장치 내의 사용자로부터 뇌기능과 관련된 실존적이고 몰입감 높은 반응을 유도 및 측정하기 위해 가상현실컨텐츠와 함께 실시간 상호작용하기 위해 제공될 수 있다. MR 호환 게임패드(500)는 MRI 장치 내에서 사용할 수 있도록 외부프레임 및 볼트는 모두 아크릴로 구성되며, 외부프레임의 내측은 황동 재질로 이루어진 보호막이 감싸고 있어 MRI 장치에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있다. The MR compatible gamepad 500 may be provided for real-time interaction with virtual reality content in order to induce and measure an existential and immersive response related to brain function from a user in the MRI device. The MR-compatible gamepad 500 is made of acrylic in both the outer frame and the bolt so that it can be used in the MRI device, and the inner side of the outer frame is covered with a protective film made of brass, so that the magnetic field generated by the MRI device can be shielded. .

이러한 MR 호환 게임패드(500)는 MRI 장치 내에서 기능적 뇌 영상 획득을 위해 사용자의 머리와 몸이 고정된 상태에서 3차원 가상현실환경에서의 상호작용이 가능하도록 총 8방향의 게임포트로 구성되며, 일 실시예에 따라 공간탐색기능 측정 시 8방향의 게임포트 중 4방향의 게임포트는 앞, 뒤, 좌, 우를 움직일 수 있도록 설정되며, 나머지 4방향의 게임포트는 머리 및 시야를 위, 아래, 좌, 우로 움직일 수 있도록 설정될 수 있다.This MR-compatible game pad 500 is composed of a total of 8 game ports to enable interaction in a 3D virtual reality environment while the user's head and body are fixed in order to acquire a functional brain image in the MRI device. , According to an embodiment, when measuring the space search function, among the game ports in 8 directions, 4 game ports are set to move forward, back, left, and right, and the remaining 4 game ports are set to move the head and the field of view. It can be set to move down, left and right.

MR 호환 신호변환부 거치대(700)는 MR 호환 신호변환부(200)에서 연결되어 나오는 광섬유 케이블(400)을 고정할 수 있는 레일이 구성되고, 광섬유 케이블 거치대(600)는 MR 호환 신호변환부(200)에서 MR 호환 3차원 디스플레이부(300)로 연결되는 광섬유 케이블(400)의 중간 부분을 MRI 장치의 침대 위에서 지지하도록 레일 형태로 구성되어 사용자의 몸에 닿지 않되 무게를 지지할 수 있다. 이러한 MR 호환 신호변환부 거치대(700) 및 MRI 장치의 침대 위의 광섬유 케이블 거치대(600)는 높이가 서로 대응되어, 고해상도 영상 출력을 위해 80만개의 광섬유 코어 수를 갖는 광섬유 케이블(400)을 지지할 수 있다.The MR compatible signal conversion unit cradle 700 includes a rail that can fix the optical fiber cable 400 connected from the MR compatible signal conversion unit 200, and the optical fiber cable cradle 600 includes an MR compatible signal conversion unit ( At 200), the intermediate part of the optical fiber cable 400 connected to the MR-compatible 3D display unit 300 is configured in a rail shape so as to be supported on the bed of the MRI device, so that the weight can be supported without touching the user's body. The height of the MR-compatible signal converter cradle 700 and the optical fiber cable cradle 600 on the bed of the MRI device correspond to each other to support an optical fiber cable 400 having 800,000 fiber cores for high-resolution image output. can do.

아래에서 일 실시예에 따른 기능적 뇌 영상 연구를 위한 고해상도 MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치의 각 구성을 보다 상세히 설명하기로 한다. Each configuration of a 3D virtual reality device compatible with a high-resolution MRI device for functional brain image research according to an embodiment will be described in more detail below.

도 2는 일 실시예에 따른 메인 컴퓨터의 구성을 나타내는 블록도이다. 2 is a block diagram showing the configuration of a main computer according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 메인 컴퓨터(100) 및 외부장치의 구성의 블록도를 나타내며, 메인 컴퓨터(100)는 3차원 가상현실을 기반으로 한 기능적 뇌 영상 연구용 자극 디자인 및 3차원 가상현실장치로의 출력을 수행할 수 있고, 기능적 뇌 영상 연구 시 사용자가 과제를 수행하는 동안 연구자가 실시간 모니터링을 가능하게 한다. 메인 컴퓨터(100)는 MR 호환 신호변환부로의 영상정보 출력을 제어할 수 있는 소프트웨어를 탑재할 수 있다. 2, a block diagram of the configuration of the main computer 100 and the external device is shown, and the main computer 100 is a stimulus design for functional brain image research based on 3D virtual reality and a 3D virtual reality device. Output can be performed, and the researcher can perform real-time monitoring while the user is performing the task during functional brain image research. The main computer 100 may be equipped with software capable of controlling the output of image information to the MR compatible signal conversion unit.

메인 컴퓨터(100)는 버스(110), 프로세서(120), 메모리(130), 입출력 인터페이스(140), 디스플레이(150), 그래픽스 처리 장치(graphic processing unit: GPU)(160), 대용량 저장장치(170) 및 통신 인터페이스(180)를 포함할 수 있다.The main computer 100 includes a bus 110, a processor 120, a memory 130, an input/output interface 140, a display 150, a graphic processing unit (GPU) 160, a mass storage device ( 170) and a communication interface 180.

버스(110)는 컴퓨터의 구성요소들을 서로 연결하고, 구성요소들 간의 통신(예컨대, 제어 메시지 또는 데이터)을 전달하는 회로를 포함할 수 있다.The bus 110 may include a circuit that connects components of a computer to each other and transfers communication (eg, control messages or data) between the components.

프로세서(120)는 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor: CP) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 컴퓨터의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.The processor 120 may include one or more of a central processing unit, an application processor, and a communication processor (CP). For example, the processor 120 may control at least one other component of the computer and/or perform an operation or data processing related to communication.

메모리(130)는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함하고 컴퓨터의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 구체적인 예로 소프트웨어 및/또는 프로그램을 저장할 수 있다. 예를 들어, 프로그램은 커널, 미들웨어, 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(application programming interface: API), 및/또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션") 등을 포함할 수 있다.The memory 130 may include volatile and/or nonvolatile memory and may store instructions or data related to at least one other component of the computer. As a specific example, software and/or programs may be stored. For example, the program may include a kernel, middleware, an application programming interface (API), and/or an application program (or “application”).

입출력 인터페이스(140)는 사용자 또는 다른 외부장치로부터 입력된 명령 또는 데이터를 컴퓨터의 다른 구성요소(들)에 전달하거나, 또는 컴퓨터의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 사용자 또는 다른 외부장치로 출력할 수 있다. 이 때 다른 외부장치는 3차원 가상현실장치를 포함할 수 있다. The input/output interface 140 transmits commands or data input from a user or other external device to other component(s) of the computer, or transmits commands or data received from other component(s) of the computer to a user or another external device. It can be output to the device. In this case, the other external device may include a 3D virtual reality device.

디스플레이(150)는 액정 디스플레이(liquid crystal display: LCD), 발광 다이오드(light emitting diode: LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diodes: OLED) 디스플레이 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(150)는 사용자에게 각종 컨텐츠(예컨대, 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘 등)를 표시할 수 있다. The display 150 may include a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED) display, an organic light emitting diode (OLED) display, and the like. For example, the display 150 may display various contents (eg, text, images, videos, icons, etc.) to the user.

GPU(160)는 영상정보를 처리하고 디스플레이(150)에 영상을 출력할 수 있다.The GPU 160 may process image information and output an image to the display 150.

대용량 저장장치(170)는 SSD(solid state drive)와 HDD(hard disk drive)로 나누어 구성될 수 있다. 주 저장장치인 SSD는 고속의 처리능력을 이용하여 MatLab이나 Unity 등 프로그램을 설치 및 실행하며 HDD는 방대한 용량의 데이터를 저장할 수 있다. The mass storage device 170 may be divided into a solid state drive (SSD) and a hard disk drive (HDD). The main storage device, SSD, installs and runs programs such as MatLab or Unity using high-speed processing power, and the HDD can store a large amount of data.

통신 인터페이스(180)는 컴퓨터와 서버(800) 간의 통신을 설정할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(180)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크에 연결되어 외부장치와 통신할 수 있다.The communication interface 180 may establish communication between the computer and the server 800. For example, the communication interface 180 may be connected to a network through wireless communication or wired communication to communicate with an external device.

도 3은 일 실시예에 따른 MR 호환 신호변환부의 전체 구조를 나타내는 도면이고, 도 4는 일 실시예에 따른 MR 호환 신호변환부를 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 4는 도 3의 MR 호환 신호변환부의 (a) 평면도, (b) 저면도, (c) 정면도 및 (d) 사시도를 나타내는 도면이다. 3 is a diagram showing the overall structure of an MR compatible signal conversion unit according to an embodiment, and FIG. 4 is a diagram showing an MR compatible signal conversion unit according to an embodiment. More specifically, FIG. 4 is a (a) plan view, (b) a bottom view, (c) of the MR compatible signal conversion unit of FIG. 3 It is a figure showing a front view and (d) a perspective view.

도 3 및 도 4를 참조하면, MR 호환 신호변환부(200)는 메인 컴퓨터에서 출력되는 3차원 가상현실을 기반으로 한 기능적 뇌 영상 연구용 자극을 MRI 장치와의 간섭 없이 광섬유 케이블을 통해 MR 호환 3차원 디스플레이부로 제공할 수 있다. 3 and 4, the MR-compatible signal conversion unit 200 performs MR-compatible 3 stimulus for functional brain imaging research based on 3D virtual reality output from the main computer through an optical fiber cable without interference with the MRI device. It can be provided as a dimensional display unit.

MR 호환 신호변환부(200)는 1) 메인 컴퓨터의 입출력 인터페이스로부터 입력 받은 영상정보를 Micro-OLED로 출력하기 위한 영상보드, 2) 광섬유 케이블이 영상 발광부에 잘 닿지 않을 수 있는 점을 고려하여 C-mount 적용이 가능하며 광섬유 케이블에 영상정보에 대한 허상을 만들어주는 릴레이 렌즈, 3) 영상보드에서 출력되는 영상정보를 디지털 형태로 광섬유 케이블과 연결되어 있는 릴레이 렌즈로 제공하기 위한 Micro-OLED, 4) MR 호환 신호변환부(200)에 전원을 공급하기 위한 파워보드 및 전원 케이블, 5) 영상보드와 파워보드를 제어하기 위한 컨넥터보드, 그리고 6) MRI 장치에서 발생하는 자기장을 차폐하기 위한 황동 케이스(아크릴 재질의 내부 프레임과 황동 볼트 포함)로 구성될 수 있다.The MR compatible signal conversion unit 200 considers that 1) an image board for outputting image information received from the input/output interface of the main computer to a Micro-OLED, and 2) an optical fiber cable may not easily reach the image emitting part. A relay lens capable of applying C-mount and creating a virtual image of image information on an optical fiber cable, 3) Micro-OLED to provide image information output from an image board to a relay lens connected to an optical fiber cable in digital form, 4) Power board and power cable for supplying power to the MR compatible signal converter 200, 5) connector board for controlling the image board and power board, and 6) brass for shielding the magnetic field generated from the MRI device It can be composed of a case (including an acrylic internal frame and brass bolts).

MR 호환 신호변환부(200)의 황동 케이스는 MRI 장치에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있도록 구성되며, MR 호환 신호변환부(200)의 내부는 보드 및 릴레이 렌즈가 안정적으로 거치될 수 있도록 아크릴 재질의 내부프레임으로 구성될 수 있다. 특히, Micro-OLED 거치대에 레일이 장착되어 Micro-OLED와 릴레이 렌즈 간의 거리를 조절할 수 있게 함으로써 출력 영상정보의 초점을 맞출 수 있다. 또한 기능적 뇌 영상 연구 시 발생할 수 있는 긴급 상황에 대비하여 신속히 전원을 차단할 수 있도록 케이스 측면에 외부 전원 차단 스위치가 장착될 수 있다.The brass case of the MR compatible signal conversion unit 200 is configured to shield the magnetic field generated from the MRI device, and the inside of the MR compatible signal conversion unit 200 is made of acrylic material so that the board and the relay lens can be stably mounted. It can be composed of an inner frame of. In particular, a rail is mounted on the Micro-OLED cradle so that the distance between the Micro-OLED and the relay lens can be adjusted, so that the output image information can be focused. In addition, an external power cut-off switch can be installed on the side of the case to quickly cut off power in case of an emergency that may occur during functional brain imaging studies.

도 5는 일 실시예에 따른 MR 호환 3차원 디스플레이부의 전체 구조를 나타내는 도면이고, 도 6은 일 실시예에 따른 MR 호환 3차원 디스플레이부의 정면도 및 배면도를 나타내는 도면이다. 5 is a diagram illustrating an overall structure of an MR compatible 3D display unit according to an embodiment, and FIG. 6 is a view showing a front view and a rear view of an MR compatible 3D display unit according to an embodiment.

도 5 및 도 6을 참조하면, 광섬유 케이블(320)은 MR 호환 신호변환부로부터 MR 호환 3차원 디스플레이부(300)로 영상정보를 전송 및 출력하며, 사용자 양안에 영상정보를 시현할 수 있도록 광섬유 케이블(320) 한쪽 끝에는 릴레이 렌즈가, 다른 한쪽 끝에는 10배 아이피스 광학계(310)가 결합될 수 있다.5 and 6, the optical fiber cable 320 transmits and outputs image information from the MR-compatible signal converter to the MR-compatible 3D display unit 300, and an optical fiber to display image information to both eyes of a user. A relay lens may be coupled to one end of the cable 320 and a 10-fold eyepiece optical system 310 may be coupled to the other end of the cable 320.

또한, 광섬유 케이블(320)은 MRI 장치 밖에서 MRI 장치 내로 영상정보를 전송 및 출력해야 하므로 MRI 장치실 내부에 위치하는 MR 호환 신호변환부로부터 MRI 장치 내에 위치하는 MR 호환 3차원 디스플레이부(300)까지의 거리를 고려하여 4 미터 이상의 길이를 가지며 고해상도 영상 출력을 위해 80만개의 광섬유 코어 수를 가질 수 있다.In addition, since the optical fiber cable 320 needs to transmit and output image information into the MRI device from outside the MRI device, from the MR compatible signal converter located inside the MRI device room to the MR compatible 3D display unit 300 located in the MRI device. It has a length of more than 4 meters in consideration of the distance of and can have 800,000 fiber cores for high resolution video output.

MR 호환 3차원 디스플레이부(300)는 3차원 가상현실을 기반으로 한 기능적 뇌 영상 연구용 자극(예를 들어, 시각 컨텐츠 등)을 MRI 장치 내에 있는 사용자의 양안으로 직접 제공하는 부분이다. The MR compatible 3D display unit 300 is a part that directly provides stimulation for functional brain image research (eg, visual content, etc.) based on 3D virtual reality to both eyes of a user in the MRI apparatus.

보다 구체적으로, MR 호환 3차원 디스플레이부(300)는 RF 코일(32채널 Head 코일과 8채널 Head 코일 등)에 장착된 상태에서 메인 컴퓨터에서 출력되는 영상정보를 사용자의 양안으로 전송해야 하므로 RF 코일의 형태에 맞춰 구조가 구성되며, 사용자의 머리 크기와 눈의 구조 등 개인특성에 따라 광학계(310)의 높이 및 좌우 간 거리를 조절할 수 있어야 하므로 광섬유 케이블(320)과 결합되어 있는 10배 아이피스 광학계(310) 부분을 MRI 좌표 기준 x축과 y축 방향으로 움직일 수 있도록 할 수 있다. 이 때 RF 코일은 RF 코일 결합부(350)에 결합 고정되며, 양안 간 거리 조절부(330)를 통해 사용자의 양안 간 거리를 조절하고, 높낮이 조절부(340)를 이용하여 릴레이 렌즈와 광섬유 케이블(320)의 높낮이를 조절할 수 있다. More specifically, the MR compatible 3D display unit 300 needs to transmit the image information output from the main computer to both eyes of the user while being mounted on the RF coil (32 channel head coil and 8 channel head coil, etc.). The structure is configured according to the shape of the user, and the height and the distance between the left and right of the optical system 310 must be adjustable according to personal characteristics such as the size of the user's head and the structure of the eyes. The (310) part can be moved in the x-axis and y-axis directions based on the MRI coordinates. At this time, the RF coil is coupled and fixed to the RF coil coupling unit 350, and the distance between the user's eyes is adjusted through the distance adjustment unit 330 between the eyes, and the relay lens and the optical fiber cable are used using the height adjustment unit 340. The height of (320) can be adjusted.

또한, MR 호환 3차원 디스플레이부(300)의 프레임은 MRI 장치 내에서 MRI 신호와의 간섭 없이 사용할 수 있도록 아크릴로 구성되며, 프레임 간 연결 및 RF 코일로의 고정을 위해 사용되는 볼트는 강한 고정력 및 MRI 영상의 왜곡을 방지하기 위해 비자성체인 황동 재질로 구성될 수 있다. In addition, the frame of the MR compatible 3D display unit 300 is made of acrylic so that it can be used without interference with the MRI signal in the MRI device, and the bolts used for connection between frames and fixing to the RF coil have strong fixing force and In order to prevent distortion of the MRI image, it can be made of a non-magnetic brass material.

도 7은 일 실시예에 따른 MR 호환 게임패드를 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating an MR compatible game pad according to an embodiment.

도 7을 참조하면, MR 호환 게임패드(500)는 기능적 뇌 영상 연구 시 뇌기능과 관련된 실존적이고 몰입감 높은 반응을 유도 및 측정하기 위해 3차원 가상현실장치에서 제공하는 가상현실컨텐츠와 함께 실시간 상호작용하기 위한 것으로, MRI 장치 내에서 사용할 수 있도록 외부프레임 및 볼트는 모두 아크릴로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 7, the MR compatible game pad 500 interacts in real time with virtual reality contents provided by a 3D virtual reality device to induce and measure an existential and immersive response related to brain function during functional brain image research. In order to be used in the MRI device, both the outer frame and the bolt may be made of acrylic.

도 8은 일 실시예에 따른 MR 호환 게임패드의 PCB 및 동작 부품을 나타내는 도면이다. 8 is a diagram illustrating a PCB and operating components of an MR compatible game pad according to an exemplary embodiment.

도 8에 도시된 바와 같이, MR 호환 게임패드(500)의 외부프레임 안쪽은 황동 재질로 된 보호막이 감싸고 있어 MRI 장치에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있다. 이에 MR 호환 게임패드(500) 내에 존재하는 PCB 및 동작 부품과 자기장 간의 간섭을 줄일 수 있다. As shown in FIG. 8, the inside of the outer frame of the MR compatible game pad 500 is covered with a protective film made of brass, so that the magnetic field generated by the MRI device can be shielded. Accordingly, interference between the magnetic field and the PCB and moving parts existing in the MR compatible game pad 500 can be reduced.

표 1은 도 8의 MR 호환 게임패드의 동작 부품을 나타내며, 동작 부품은 크게 8 종류로 구분된다. 여기에서 번호는 도 8에 표시된 부품을 나타낸다.Table 1 shows the moving parts of the MR compatible game pad of FIG. 8, and the moving parts are largely divided into eight types. The numbers here indicate the parts shown in FIG. 8.

[표 1][Table 1]

Figure 112019055947622-pat00001
Figure 112019055947622-pat00001

동작 부품 중 스위치는 금속반응이 있으나, MRI 장치 내에서 사용 가능한 대체 동작 부품이 없어 제거된 상태로 사용할 수 있다.Among the moving parts, the switch has a metal reaction, but there are no alternative moving parts that can be used in the MRI device, so it can be used in a removed state.

MR 호환 게임패드(500)는 MRI 장치 내에서 기능적 뇌 영상 획득을 위해 사용자의 머리와 몸이 고정된 상태에서 3차원 가상현실환경에서의 상호작용이 가능하도록 총 8방향의 게임포트로 구성될 수 있다. 일 실시예로, 사용자가 공간탐색을 수행할 시 3차원 가상현실환경에서 자유롭게 움직이기 위해 8방향의 게임포트 중 4방향의 게임포트는 앞, 뒤, 좌, 우를 움직일 수 있도록 설정하며, 나머지 4방향의 게임포트는 머리 및 시야를 위, 아래, 좌, 우로 움직일 수 있도록 설정할 수 있다.The MR-compatible gamepad 500 may be configured with a total of 8 game ports to enable interaction in a 3D virtual reality environment while the user's head and body are fixed in order to acquire a functional brain image within the MRI device. have. In one embodiment, in order to freely move in a 3D virtual reality environment when the user performs space search, the game ports in 4 directions out of 8 direction game ports are set to move forward, back, left and right, and the rest The four-way game port can be set to move the head and sight up, down, left and right.

MR 호환 게임패드(500)는 MRI 장치실 외부에 위치한 메인 컴퓨터와 연결된 상태에서 MRI 장치 내에 누워있는 사용자가 사용 가능하도록 해야 한다. 그러므로 MRI 장치실 외부에서 MRI 장치 내부까지의 거리를 고려하여 총 11미터의 길이를 가지며 MRI 장치 내부에서도 사용할 수 있도록 MRI 장비와 호환이 가능하다.The MR compatible game pad 500 must be used by a user lying in the MRI apparatus while connected to a main computer located outside the MRI apparatus room. Therefore, it has a total length of 11 meters in consideration of the distance from the outside of the MRI room to the inside of the MRI device, and is compatible with MRI equipment so that it can be used inside the MRI device.

도 9는 일 실시예에 따른 광섬유 케이블 거치대를 나타내는 도면이다. 그리고 도 10은 일 실시예에 따른 MR 호환 신호변환부 거치대를 나타내는 도면이다. 도 9는 일 실시예에 따른 광섬유 케이블 거치대의 (a) 정면도 및 (b) 평면도이고, 도 10은 일 실시예에 따른 MR 호환 신호변환부 거치대의 (a) 정면도 및 (b) 평면도이다. 9 is a view showing an optical fiber cable holder according to an embodiment. And FIG. 10 is a diagram illustrating an MR compatible signal converter cradle according to an embodiment. 9 is a (a) front view and (b) a plan view of an optical fiber cable holder according to an embodiment, and FIG. 10 is a (a) front view and (b) a plan view of the MR compatible signal converter holder according to an embodiment .

도 9 및 도 10을 참조하면, 광섬유 케이블 및 MR 호환 신호변환부 거치대는 MRI 장치실 내에서 해당 장치들을 거치하기 위해 필요한 부분으로, MR 호환 3차원 디스플레이부와 연결된 광섬유 케이블의 높이, 무게, 길이, MRI 장치실 내부에 위치하는 것 등을 고려하여 구성될 수 있다.9 and 10, the optical fiber cable and the MR-compatible signal converter cradle are parts necessary to mount the devices in the MRI room, and the height, weight, and length of the optical fiber cable connected to the MR-compatible 3D display unit , May be configured in consideration of the location inside the MRI room.

MR 호환 신호변환부 거치대는 위에서 내려다보았을 때 MR 호환 신호변환부에서 연결되어 나오는 광섬유 케이블을 고정할 수 있는 레일이 구성될 수 있다. The MR-compatible signal conversion unit cradle can be configured with a rail that can fix the optical fiber cables that are connected from the MR-compatible signal conversion unit when viewed from above.

광섬유 케이블 거치대는 MR 호환 신호변환부에서 MR 호환 3차원 디스플레이부로 연결되는 광섬유 케이블의 중간 부분을 MRI 장치의 침대 위에서 잡아줄 수 있도록 레일 형태로 구성되어 사용자의 몸에 닿지 않으면서도 무게를 지탱해줄 수 있도록 구성될 수 있다. The fiber optic cable holder is constructed in the form of a rail so that the middle part of the fiber optic cable connected from the MR compatible signal converter to the MR compatible 3D display unit can be held on the bed of the MRI device, so it can support the weight without touching the user's body. It can be configured to be.

실시예Example

본 실시예에서 제안하는 기능적 뇌 영상 연구를 위한 고해상도 MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치를 다음과 같이 구성할 수 있다. A 3D virtual reality device compatible with a high-resolution MRI device for functional brain image research proposed in the present embodiment can be configured as follows.

MRI 장치실 외부에 위치하는 메인 컴퓨터는 빠른 소프트웨어 처리를 위하여 Intel Xeon E5-2604v4 CPU와 3차원 그래픽 처리를 보조하기 위해 GTX 1080(8기가) 및 대용량 프로세스를 뒷받침하기 위해 64기가 램(RAM)을 탑재할 수 있다. 또한 Windows 10으로 OS가 구성되며 Unity 프로그램이 설치되어 있어 3차원 가상현실컨텐츠를 제작하고 외부장치로 제공할 수 있다. 이 외에도 MATLAB, SPM, SPSS 등 데이터 및 통계 분석 프로그램 및 MR 호환 신호변환부로의 영상정보 출력을 제어할 수 있는 소프트웨어가 설치될 수 있다. 뿐만 아니라, 듀얼 모니터, MR 호환 신호변환부 및 게임패드가 메인 컴퓨터의 본체와 직접 연결되어 있어 기능적 뇌 영상 연구 시 연구자가 메인 컴퓨터를 통해 사용자의 과제 수행에 대한 모니터링이 가능하고 MR 호환 3차원 디스플레이부로의 3차원 가상현실컨텐츠 출력이 가능하며 3차원 가상현실환경에서 사용자가 실시간 상호작용이 가능하다.The main computer, located outside the MRI room, has an Intel Xeon E5-2604v4 CPU for fast software processing, a GTX 1080 (8 gigabytes) to assist in 3D graphics processing, and 64 gigabytes of RAM (RAM) to support a large-capacity process. Can be mounted. In addition, the OS is composed of Windows 10 and the Unity program is installed, allowing 3D virtual reality content to be produced and provided to external devices. In addition, data and statistical analysis programs such as MATLAB, SPM, and SPSS, and software that can control the output of image information to an MR-compatible signal converter can be installed. In addition, dual monitors, MR-compatible signal converters and game pads are directly connected to the main computer's main body, allowing researchers to monitor users' task performance through the main computer during functional brain imaging studies, and MR-compatible 3D display. It is possible to output 3D virtual reality contents of Buro, and users can interact in real time in a 3D virtual reality environment.

MR 호환 3차원 디스플레이부, 광섬유 케이블, MR 호환 신호변환부 및 MR 호환 게임패드는 본 실시예에서 제안한 도면을 기반으로 제작되었고, MRI 장치실 내부 및 MRI 장치 내에 위치하여 기능적 뇌 영상 연구 시 적용되고 있다.The MR-compatible 3D display unit, the optical fiber cable, the MR-compatible signal converter, and the MR-compatible gamepad were manufactured based on the drawings proposed in this example, and are located inside the MRI room and in the MRI device, and are applied when studying functional brain imaging. have.

이 외에도 기능적 뇌 영상 연구에서 공간탐색기능 측정을 위한 3차원 가상현실컨텐츠를 개발하였으며 해당 컨텐츠를 본 실시예에서 제안한 3차원 가상현실장치에 적용하였다.In addition, in functional brain imaging research, 3D virtual reality contents for measuring spatial search functions were developed, and the contents were applied to the 3D virtual reality device proposed in this embodiment.

도 11은 일 실시예에 따른 3차원 가상현실컨텐츠의 예시를 설명하기 위한 도면이다. 11 is a view for explaining an example of 3D virtual reality content according to an embodiment.

도 11에 도시된 바와 같이, Unity 프로그램에서 제공하는 스테레오스코픽 효과를 이용하여 분리된 두 영상을 사용자의 양안으로 제공함으로써 가상현실공간에서 3차원 입체적인 효과를 느낄 수 있도록 할 수 있다. As shown in FIG. 11, by providing the two images separated by using a stereoscopic effect provided by the Unity program to both eyes of the user, it is possible to feel a three-dimensional effect in a virtual reality space.

도 12는 일 실시예에 따른 3차원 가상현실컨텐츠의 다른 예시를 설명하기 위한 도면이다. 12 is a view for explaining another example of 3D virtual reality content according to an embodiment.

도 12에 도시된 바와 같이, 기능적 뇌 영상 연구 시 공간탐색능력과 관련된 뇌기능을 측정하기 위해 미로 형태로 되어 있는 가상현실환경(baseline)과 익숙하지 않은 공간과 익숙한 공간에서의 공간탐색을 위해 제시된 특정 대학교를 모티브로 한 가상현실환경(task)을 제작하여 사용자에게 제시함으로써 살아있는 사람의 공간탐색기능을 측정할 수 있다.As shown in Fig. 12, in order to measure the brain function related to spatial exploration ability during functional brain image research, a virtual reality environment (baseline) in the form of a maze is presented for spatial exploration in unfamiliar and familiar spaces. By creating a virtual reality environment (task) with the motif of a specific university and presenting it to the user, it is possible to measure the spatial search function of a living person.

실시예들에 따른 기능적 뇌 영상 연구를 위한 고해상도 MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치 및 이를 동작시키는 방법은 상용 MRI 장치와 함께 활용되며, 기능적 뇌 영상 연구 시 3차원 가상현실을 기반으로 한 자극을 제공하는 동시에 사용자가 실시간 자극과의 상호작용을 통해 몰입감과 실존감이 높은 뇌기능을 측정하도록 할 수 있다. 이를 통하여 살아있는 사람의 실존적 뇌기능을 평가하는 도구를 마련할 수 있다. 또한, 임상 연구 시 환자에 대한 인지기능 평가 및 치료를 위한 도구를 마련할 수 있다.A 3D virtual reality device compatible with a high-resolution MRI device for functional brain imaging research according to embodiments and a method of operating the same are used together with a commercial MRI device, and provide stimulation based on 3D virtual reality when studying functional brain imaging. At the same time, the user can measure brain functions with high sense of immersion and presence through interaction with real-time stimuli. Through this, a tool for evaluating the existential brain function of a living person can be prepared. In addition, it is possible to prepare tools for evaluating and treating cognitive function of patients during clinical research.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. The devices and components described in the embodiments are, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), a programmable logic unit (PLU). unit), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications executed on the operating system. In addition, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For the convenience of understanding, although it is sometimes described that one processing device is used, one of ordinary skill in the art, the processing device is a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody) 될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, configuring the processing unit to behave as desired or processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. Can be embodyed. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.

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), 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. The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

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.As described above, although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as a system, structure, device, circuit, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다. Therefore, other implementations, other embodiments, and claims and equivalents fall within the scope of the claims to be described later.

Claims (13)

3차원 가상현실컨텐츠의 설계 및 출력을 수행하는 메인 컴퓨터;
상기 메인 컴퓨터의 입출력 인터페이스로부터 입력 받은 상기 3차원 가상현실컨텐츠를 신호 변환 후 출력하는 MR 호환 신호변환부;
상기 MR 호환 신호변환부로부터 전달받은 상기 3차원 가상현실컨텐츠를 MRI 장치와의 간섭 없이 전송하며, 사용자의 양안에 영상정보를 시현할 수 있도록 일측에는 릴레이 렌즈가 구성되고 타측에는 배율을 위한 광학계가 결합되는 광섬유 케이블;
상기 광섬유 케이블을 통해 전달받은 상기 3차원 가상현실컨텐츠를 MRI 장치 내에 있는 사용자의 양안으로 직접 제공하는 MR 호환 3차원 디스플레이부; 및
상기 MRI 장치 내의 사용자로부터 뇌기능과 관련된 실존적이고 몰입감 높은 반응을 유도 및 측정하기 위해 상기 3차원 가상현실컨텐츠와 함께 실시간 상호작용하기 위해 제공되는 MR 호환 게임패드
를 포함하고,
상기 MR 호환 신호변환부는,
영상보드에서 출력되는 영상정보를 디지털 형태로 광섬유 케이블과 연결되어 있는 릴레이 렌즈로 제공하기 위한 Micro-OLED를 포함하고, 상기 Micro-OLED의 거치대에 레일이 장착되어 상기 Micro-OLED와 상기 릴레이 렌즈 간의 거리가 조절 가능함에 따라 출력 영상정보의 초점을 맞출 수 있으며,
상기 MRI 장치 내의 사용자에게 영상에 의한 3차원 가상현실환경을 제공하는, MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치.
A main computer for designing and outputting 3D virtual reality contents;
An MR compatible signal conversion unit for converting a signal and outputting the 3D virtual reality content input from the input/output interface of the main computer;
Transmits the 3D virtual reality content received from the MR compatible signal conversion unit without interference with the MRI device, and a relay lens is configured on one side and an optical system for magnification on the other side so that image information can be displayed to both eyes of the user. Fiber optic cables coupled;
An MR compatible 3D display unit which directly provides the 3D virtual reality content received through the optical fiber cable to both eyes of a user in an MRI device; And
MR compatible gamepad provided for real-time interaction with the 3D virtual reality contents in order to induce and measure an existential and immersive response related to brain function from a user in the MRI device
Including,
The MR compatible signal conversion unit,
Includes a Micro-OLED for providing image information output from the image board to a relay lens connected to an optical fiber cable in digital form, and a rail is mounted on the holder of the Micro-OLED to between the Micro-OLED and the relay lens. As the distance is adjustable, the output image information can be focused,
A 3D virtual reality device compatible with an MRI device that provides a 3D virtual reality environment based on an image to a user in the MRI device.
제1항에 있어서,
상기 MR 호환 신호변환부에서 연결되어 나오는 상기 광섬유 케이블을 고정할 수 있는 레일이 구성되는 MR 호환 신호변환부 거치대; 및
상기 MR 호환 신호변환부에서 상기 MR 호환 3차원 디스플레이부로 연결되는 광섬유 케이블의 중간 부분을 상기 MRI 장치의 침대 위에서 지지하도록 레일 형태로 구성되어 상기 사용자의 몸에 닿지 않되 무게를 지지하는 광섬유 케이블 거치대
를 더 포함하는, MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치.
The method of claim 1,
An MR compatible signal conversion unit cradle configured with a rail capable of fixing the optical fiber cable connected from the MR compatible signal conversion unit; And
An optical fiber cable holder configured in the form of a rail to support the middle part of the optical fiber cable connected from the MR compatible signal conversion unit to the MR compatible 3D display unit on the bed of the MRI device so that it does not touch the user's body but supports the weight
A 3D virtual reality device compatible with an MRI device further comprising a.
제2항에 있어서,
상기 MR 호환 신호변환부 거치대 및 상기 MRI 장치의 침대 위의 상기 광섬유 케이블 거치대는 높이가 서로 대응되어, 고해상도 영상 출력을 위해 80만개의 광섬유 코어 수를 갖는 상기 광섬유 케이블을 지지하는 것
을 특징으로 하는, MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치.
The method of claim 2,
The MR compatible signal conversion unit cradle and the optical fiber cable cradle on the bed of the MRI device correspond to each other in height to support the optical fiber cable having the number of 800,000 optical fiber cores for high-resolution image output.
Characterized in that, MRI device compatible 3D virtual reality device.
제1항에 있어서,
상기 메인 컴퓨터는 MRI 장치실 외부에 위치하고, 상기 MR 호환 신호변환부, 상기 광섬유 케이블, 상기 MR 호환 3차원 디스플레이부 및 상기 MR 호환 게임패드는 상기 MRI 장치실 내부에 위치하며 상기 MRI 장치와 상호 영향이 없도록 설계되는 것
을 특징으로 하는, MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치.
The method of claim 1,
The main computer is located outside the MRI room, the MR compatible signal conversion unit, the optical fiber cable, the MR compatible 3D display unit, and the MR compatible game pad are located inside the MRI unit room and mutually affect the MRI unit Designed to be
Characterized in that, MRI device compatible 3D virtual reality device.
제1항에 있어서,
상기 메인 컴퓨터는,
기능적 뇌 영상 연구 시 상기 MRI 장치 내의 사용자가 과제를 수행하는 동안 연구자가 실시간 모니터링이 가능한 것
을 특징으로 하는, MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치.
The method of claim 1,
The main computer,
When studying functional brain imaging, the researcher can monitor in real time while the user in the MRI device performs the task.
Characterized in that, MRI device compatible 3D virtual reality device.
제1항에 있어서,
상기 메인 컴퓨터는,
상기 MR 호환 신호변환부로의 상기 3차원 가상현실컨텐츠 출력을 제어할 수 있는 소프트웨어가 탑재된 것
을 특징으로 하는, MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치.
The method of claim 1,
The main computer,
The software capable of controlling the output of the 3D virtual reality content to the MR compatible signal conversion unit is installed
Characterized in that, MRI device compatible 3D virtual reality device.
제1항에 있어서,
상기 MR 호환 신호변환부는,
MRI 장치실 내에 배치되며, 상기 MRI 장치에서 발생하는 자기장을 차폐할 수 있는 황동 케이스가 구성되며, 내부의 보드 및 릴레이 렌즈가 안정적으로 거치될 수 있도록 아크릴 재질의 내부프레임으로 구성되는 것
을 특징으로 하는, MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치.
The method of claim 1,
The MR compatible signal conversion unit,
Arranged in the MRI device room, a brass case is configured to shield the magnetic field generated by the MRI device, and an internal frame made of acrylic material so that the board and the relay lens inside can be stably mounted
Characterized in that, MRI device compatible 3D virtual reality device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 광섬유 케이블은,
상기 MRI 장치의 외부에서 내부로 영상정보를 전송 및 출력하기 위해 MRI 장치실 내부에 위치하는 상기 MR 호환 신호변환부로부터 상기 MRI 장치 내에 위치하는 상기 MR 호환 3차원 디스플레이부까지의 거리를 고려하여 4 미터 이상의 길이를 가지며, 고해상도 영상 출력을 위해 80만개의 광섬유 코어 수를 갖는 것
을 특징으로 하는, MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치.
The method of claim 1,
The optical fiber cable,
Considering the distance from the MR compatible signal converter located inside the MRI device room to the MR compatible 3D display unit located in the MRI device in order to transmit and output image information from the outside of the MRI device to the inside, 4 It has a length of meters or more and has 800,000 fiber cores for high-resolution video output.
Characterized in that, MRI device compatible 3D virtual reality device.
3차원 가상현실컨텐츠의 설계 및 출력을 수행하는 메인 컴퓨터;
상기 메인 컴퓨터의 입출력 인터페이스로부터 입력 받은 상기 3차원 가상현실컨텐츠를 신호 변환 후 출력하는 MR 호환 신호변환부;
상기 MR 호환 신호변환부로부터 전달받은 상기 3차원 가상현실컨텐츠를 MRI 장치와의 간섭 없이 전송하며, 사용자의 양안에 영상정보를 시현할 수 있도록 일측에는 릴레이 렌즈가 구성되고 타측에는 배율을 위한 광학계가 결합되는 광섬유 케이블;
상기 광섬유 케이블을 통해 전달받은 상기 3차원 가상현실컨텐츠를 MRI 장치 내에 있는 사용자의 양안으로 직접 제공하는 MR 호환 3차원 디스플레이부; 및
상기 MRI 장치 내의 사용자로부터 뇌기능과 관련된 실존적이고 몰입감 높은 반응을 유도 및 측정하기 위해 상기 3차원 가상현실컨텐츠와 함께 실시간 상호작용하기 위해 제공되는 MR 호환 게임패드
를 포함하고,
상기 MR 호환 3차원 디스플레이부는,
일측에 다양한 RF 코일의 형태를 부착 고정시킬 수 있는 RF 코일 결합부가 구성되며, 상기 RF 코일 결합부에 2개 이상의 종류의 RF 코일을 결합 고정시킬 수 있고,
상기 MRI 장치 내의 사용자에게 영상에 의한 3차원 가상현실환경을 제공하는, MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치.
A main computer for designing and outputting 3D virtual reality contents;
An MR compatible signal conversion unit for converting a signal and outputting the 3D virtual reality content input from the input/output interface of the main computer;
Transmits the 3D virtual reality content received from the MR compatible signal conversion unit without interference with the MRI device, and a relay lens is configured on one side and an optical system for magnification on the other side so that image information can be displayed to both eyes of the user. Fiber optic cables coupled;
An MR compatible 3D display unit for directly providing the 3D virtual reality content received through the optical fiber cable to both eyes of a user in an MRI device; And
MR compatible gamepad provided for real-time interaction with the 3D virtual reality contents in order to induce and measure an existential and immersive response related to brain function from a user in the MRI device
Including,
The MR compatible 3D display unit,
An RF coil coupling portion capable of attaching and fixing various types of RF coils on one side is configured, and two or more types of RF coils can be coupled and fixed to the RF coil coupling portion,
A 3D virtual reality device compatible with an MRI device, which provides a 3D virtual reality environment by image to a user in the MRI device.
제1항에 있어서,
상기 MR 호환 3차원 디스플레이부는,
상기 MRI 장치 내의 사용자의 머리 크기와 눈의 구조를 포함하는 개인특성에 따라 광학계의 높이 및 좌우 간 거리를 조절할 수 있도록 상기 광섬유 케이블과 결합되어 있는 10배 아이피스 광학계 부분을 MRI 좌표 기준 x축과 y축 방향으로 움직일 수 있는 것
을 특징으로 하는, MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치.
The method of claim 1,
The MR compatible 3D display unit,
In order to adjust the height of the optical system and the distance between the left and right according to the personal characteristics including the size of the user's head and the structure of the eyes in the MRI device, the 10-fold eyepiece optical system part coupled with the optical fiber cable is based on MRI coordinates x-axis and y Axially movable
Characterized in that, MRI device compatible 3D virtual reality device.
3차원 가상현실컨텐츠의 설계 및 출력을 수행하는 메인 컴퓨터;
상기 메인 컴퓨터의 입출력 인터페이스로부터 입력 받은 상기 3차원 가상현실컨텐츠를 신호 변환 후 출력하는 MR 호환 신호변환부;
상기 MR 호환 신호변환부로부터 전달받은 상기 3차원 가상현실컨텐츠를 MRI 장치와의 간섭 없이 전송하며, 사용자의 양안에 영상정보를 시현할 수 있도록 일측에는 릴레이 렌즈가 구성되고 타측에는 배율을 위한 광학계가 결합되는 광섬유 케이블;
상기 광섬유 케이블을 통해 전달받은 상기 3차원 가상현실컨텐츠를 MRI 장치 내에 있는 사용자의 양안으로 직접 제공하는 MR 호환 3차원 디스플레이부; 및
상기 MRI 장치 내의 사용자로부터 뇌기능과 관련된 실존적이고 몰입감 높은 반응을 유도 및 측정하기 위해 상기 3차원 가상현실컨텐츠와 함께 실시간 상호작용하기 위해 제공되는 MR 호환 게임패드
를 포함하고,
상기 MR 호환 게임패드는,
상기 MRI 장치 내에서 사용할 수 있도록 외부프레임 및 볼트는 모두 아크릴로 구성되며, 상기 외부프레임의 내측은 황동 재질로 이루어진 보호막이 감싸고 있어 상기 MRI 장치에서 발생하는 자기장을 차폐하고,
상기 MRI 장치 내의 사용자에게 영상에 의한 3차원 가상현실환경을 제공하는, MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치.
A main computer for designing and outputting 3D virtual reality contents;
An MR compatible signal conversion unit for converting a signal and outputting the 3D virtual reality content input from the input/output interface of the main computer;
Transmits the 3D virtual reality content received from the MR compatible signal conversion unit without interference with the MRI device, and a relay lens is configured on one side and an optical system for magnification on the other side so that image information can be displayed to both eyes of the user. Fiber optic cables coupled;
An MR compatible 3D display unit which directly provides the 3D virtual reality content received through the optical fiber cable to both eyes of a user in an MRI device; And
MR compatible gamepad provided for real-time interaction with the 3D virtual reality contents in order to induce and measure an existential and immersive response related to brain function from a user in the MRI device
Including,
The MR compatible game pad,
Both the outer frame and the bolt are made of acrylic so that they can be used in the MRI device, and the inner side of the outer frame is covered with a protective film made of brass to shield the magnetic field generated by the MRI device,
A 3D virtual reality device compatible with an MRI device that provides a 3D virtual reality environment based on an image to a user in the MRI device.
제1항에 있어서,
상기 MR 호환 게임패드는,
상기 MRI 장치 내에서 기능적 뇌 영상 획득을 위해 상기 사용자의 머리와 몸이 고정된 상태에서 3차원 가상현실환경에서의 상호작용이 가능하도록 총 8방향의 게임포트로 구성되며, 공간탐색기능 측정 시 상기 8방향의 게임포트 중 4방향의 게임포트는 앞, 뒤, 좌, 우를 움직일 수 있도록 설정되며, 나머지 4방향의 게임포트는 머리 및 시야를 위, 아래, 좌, 우로 움직일 수 있도록 설정되는 것
을 특징으로 하는, MRI 장치 호환 3차원 가상현실장치.
The method of claim 1,
The MR compatible game pad,
In order to obtain a functional brain image within the MRI device, it is composed of a total of 8 game ports to enable interaction in a 3D virtual reality environment while the user's head and body are fixed. Among the 8-direction game ports, the 4 game ports are set to move forward, back, left and right, and the remaining 4 direction game ports are set to move the head and view up, down, left and right.
Characterized in that, MRI device compatible 3D virtual reality device.
KR1020190064187A 2019-05-31 2019-05-31 High-resolution magnetic resonance imaging system-compatible 3-dimensional virtual reality system for functional brain imaging study KR102200663B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190064187A KR102200663B1 (en) 2019-05-31 2019-05-31 High-resolution magnetic resonance imaging system-compatible 3-dimensional virtual reality system for functional brain imaging study

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190064187A KR102200663B1 (en) 2019-05-31 2019-05-31 High-resolution magnetic resonance imaging system-compatible 3-dimensional virtual reality system for functional brain imaging study

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200137584A KR20200137584A (en) 2020-12-09
KR102200663B1 true KR102200663B1 (en) 2021-01-11

Family

ID=73786755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190064187A KR102200663B1 (en) 2019-05-31 2019-05-31 High-resolution magnetic resonance imaging system-compatible 3-dimensional virtual reality system for functional brain imaging study

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102200663B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102506075B1 (en) * 2021-12-09 2023-03-03 이상훈 Immersive Virtual Reality System

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090271011A1 (en) * 2008-04-24 2009-10-29 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Methods and systems for monitoring bioactive agent use
US20130245424A1 (en) * 2002-07-26 2013-09-19 R. Christopher deCharms Methods for measurement and analysis of brain activity

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100812624B1 (en) 2006-03-02 2008-03-13 강원대학교산학협력단 Stereovision-Based Virtual Reality Device
KR101126047B1 (en) * 2009-12-11 2012-03-29 한국과학기술원 Rf shield box for pet apparatus with pet - mri system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130245424A1 (en) * 2002-07-26 2013-09-19 R. Christopher deCharms Methods for measurement and analysis of brain activity
US20090271011A1 (en) * 2008-04-24 2009-10-29 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Methods and systems for monitoring bioactive agent use

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200137584A (en) 2020-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11694328B2 (en) Method and system for outputting augmented reality information
Guterstam et al. Posterior cingulate cortex integrates the senses of self-location and body ownership
Gallo et al. 3D interaction with volumetric medical data: experiencing the Wiimote
Inoue et al. Activity in the parietal area during visuomotor learning with optical rotation
Van der Hoort et al. Body ownership affects visual perception of object size by rescaling the visual representation of external space
Sutherland et al. Robotics in the neurosurgical treatment of glioma
WO2014123396A1 (en) Image display to display internal structure with change of depth
US9696395B2 (en) Magnetic resonance imaging (MRI) system and method
KR102200663B1 (en) High-resolution magnetic resonance imaging system-compatible 3-dimensional virtual reality system for functional brain imaging study
Dai et al. Fast noninvasive functional diffuse optical tomography for brain imaging
Karmonik et al. Workflow for visualization of neuroimaging data with an augmented reality device
CN113967019B (en) Magnetoencephalography system and method of operating magnetoencephalography system
Atmaca et al. Prediction processes during multiple object tracking (MOT): Involvement of dorsal and ventral premotor cortices
Rojas et al. Mobile device applications for the visualization of functional connectivity networks and EEG electrodes: iBraiN and iBraiNEEG
Soeiro et al. Visualizing the brain on a mixed reality smartphone application
Mishra et al. Neurophysiological correlates of cognition as revealed by virtual reality: delving the brain with a synergistic approach
Talari et al. Robotically assisted ureteroscopy for kidney exploration
US20180000454A1 (en) Method and system for contrast-agent based medical imaging
Kawashima et al. Direction of cross‐modal information transfer affects human brain activation: a PET study
CN114303089A (en) Virtual reality simulator and method for small experimental animals
Taira et al. A PET study of axis orientation discrimination
Wu et al. Launching your VR neuroscience laboratory
Menon et al. Using haptic fMRI to enable interactive motor neuroimaging experiments
Hribar et al. Phantom haptic device upgrade for use in fMRI
CN104884968B (en) Come-at-able MRI scan instrument system and its operating method

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant