KR20040084242A - 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템및 방법 - Google Patents

의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히, 환자의 CT, MRI와 같은 2차원의 의료 영상의 표준화 작업을 수행하는 한편, 2차원의 CT, MRI와 같은 의료영상을 3차원의 평면 의료영상으로 전환시켜 디스플레이시키는 컴퓨터 시스템(100); 및 상기 컴퓨터 시스템으로부터 디스플레이되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받아 3차원 입체 의료영상으로 디스플레이시키는 LSG(LCD Shutter Glasses) 장치(200)로 구성된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명은 인공관절 시술 경험이 적은 외과의사나 의대생에게 좀더 객관화되고 다양하게 시뮬레이션 시술할 수 있도록 CT 또는 MRI와 같은 2차원 의료영상을 3차원 입체 의료영상으로 제공하는 뛰어난 효과가 있다.

Description

의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHOD FOR DISPLAYING 3D IMAGE IN MADICAL SIMULATION SYSTEM}
본 발명은 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 의료영상을 이용하여 인공고관절 가상시술 시뮬레이터를 수행할 수 있도록 3차원의 입체 의료영상을 제공하는 3차원 입체 영상출력 시스템에 관한 것이다.
종래의 시뮬레이션 시스템은 2차원 MR(magnetic resonance)이나 CT(computed tomography), 초음파 영상(ultrasonic images)을 이용하여 외과 의사에게 환자의 수술 부위에 대한 단면을 보여주는 시스템이었다. 이러한 시뮬레이션 시스템은 입체적인 형상을 2차원 정지영상으로 이미지화한 것이다.
그러나, 이러한 시뮬레이션 시스템에 의한 수술시에는 2차원 영상의 스케일과 방향이 외과의사가 실제로 보는 것과 상이하기 때문에, 의사가 정확하게 수술부위의 위치를 파악하는데 어려움이 많았으며, 이로 인해 메스 등의 수술 도구의 위치를 여러 차례 변환하는 경우가 많아 수술시간도 지연되고 부작용 발생 확률도 높은 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 실제와 같은 환자 수술 부위의 모델링 구축과 숙련된 정형외과 의사의 인공관절 시술방법을 바탕으로 최적회된 가상 시술 시물레이터를 만들고, 센서와 프로그램상의 정확한 표면 처리와 정밀한 위치 제어로 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 3차원의 입체 의료영상을 제공하는 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템은 환자의 CT, MRI와 같은 2차원의 의료 영상의 표준화 작업을 수행하는 한편, 2차원의 CT, MRI와 같은 의료영상을 3차원의 평면 의료영상으로 전환시켜 디스플레이시키는 컴퓨터 시스템; 및
상기 컴퓨터 시스템으로부터 디스플레이되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받아 3차원 입체 의료영상으로 디스플레이시키는 LSG(LCD Shutter Glasses) 장치로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 방법은 데이터 베이스, 이미지 제너레이터, 및 모니터를 구비한 컴퓨터 시스템과 LCD 셔터 안경, VGA 어뎁터, 및 제어기를 구비한 LSG 장치를 통해 3차원의 입체 의료영상을 제공하는 방법에 있어서,
상기 이미지 제너레이터가 뼈의 골격으로 형성된 CT 또는 MRI와 같은 2차원의 DICOM 이미지를 상기 데이터 베이스로부터 입력받는 제 1 단계;
상기 이미지 제너레이터가 입력된 뼈의 골격으로 형성된 다수개의 CT 또는 MRI와 같은 2차원의 DICOM 이미지를 매핑시켜 표준화된 BMP 형식의 이미지로 생성시키는 제 2 단계;
상기 이미지 제너레이터가 상기 데이터 베이스로부터 입력된 시뮬레이션 데이터와 표준화된 BMP 형식의 이미지를 하이브리드 CGI 기술을 사용하는 폴리곤 기법을 이용하여 뼈의 골격으로 형성된 2차원 BMP 형식의 이미지를 3차원의 음영을 갖는 평면 의료영상으로 변환시키는 제 3 단계;
상기 이미지 제너레이터가 모니터를 통해 3차원의 평면 의료영상을 사용자에게 디스플레이시키는 제 4 단계; 및
상기 LSG 장치가 상기 모니터를 통해 디스플레이되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받아 3차원의 입체 의료영상으로 변환시켜 디스플레이시키는 제 5 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템의 세부 구성을 나타낸 기능블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 방법을 나타낸 플로우차트이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 컴퓨터 시스템 110 : 데이터 베이스
120 : 3D 재생부 130 : 이미지 제너레이터
140 : 그래픽 가속부 150 : 제어부
200 : LSG 장치 210 : VGA 어뎁터
220 : LCD 셔터 안경 230 : 제어기
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템 및 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템을 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템을 나타낸 기능블록도로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템은 컴퓨터 시스템(100)과, LSG(LCD Shutter Glasses) 장치로 구성되어 있다.
상기 컴퓨터 시스템(100)은 환자의 CT, MRI와 같은 2차원의 의료 영상의 표준화 작업을 수행하는 한편, 2차원의 CT, MRI와 같은 의료영상을 3차원의 평면 의료영상으로 전환시켜 디스플레이시키는 역할을 하며, 데이터 베이스(110), 3D 재생부(120), 이미지 제너레이터(130), 그래픽 가속부(140), 제어부(150) 및 모니터
(160)로 구성되어 있다.
상기 컴퓨터 시스템(100)의 데이터 베이스(110)는 CT, 및 MRI와 같은 2차원의 의료영상과 시뮬레이션 데이터를 저장하는 역할을 한다. 이 때, 상기 데이터 베이스(110)는 상기 시뮬레이션 데이터는 매트릭스 형태의 행렬 조합으로 구성되어 있다.
그리고, 상기 컴퓨터 시스템(100)의 3D 재생부(120)는 상기 데이터 베이스 (110)로부터 다수개의 CT, MRI와 같은 2차원의 의료영상을 입력받아 표준화 작업을 수행한 후 3차원의 평면 의료영상으로 전환시켜 상기 이미지 제너레이터(130)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 컴퓨터 시스템(100)의 이미지 제너레이터(130)는 상기 3D 재생부(120)로부터 3차원의 평면 의료영상을 입력받음과 동시에 상기 데이터 베이스(110)로부터 시뮬레이션 데이터를 입력받아 시뮬레이션되는 3차원의 평면 의료영상을 상기 그래픽 가속부(140)로 출려하는 역할을 한다. 이 때, 상기 이미지 제너레이터는 데이터 베이스(110)에 저장된 2차원의 DICOM 이미지와 시뮬레이션 데이터를 리딩한 후 폴리건으로 조합한 값으로 음영을 가진 3차원의 평면 의료영상으로 전환시키는 역할을 한다.
그리고, 상기 컴퓨터 시스템(100)의 그래픽 가속부(140)는 상기 이미지 제너레이터(130)로부터 시뮬레이션되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받은 후 가속화하여 모니터(160)를 통해 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 컴퓨터 시스템(100)의 제어부(150)는 상기 이미지 제너레이터
(130)로부터 변경된 데이터가 입력되면 이를 상기 데이터 베이스(110)에 저장하는 역할을 한다.
또한, 상기 LSG(LCD Shutter Glasses) 장치(200)는 상기 컴퓨터 시스템(100)으로부터 디스플레이되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받아 3차원 입체 의료영상으로 디스플레이시키는 역할을 하며, VGA 어뎁터(210), LCD 셔터 안경(220), 및 제어기(230)를 구비하고 있다.
상기 LSG 장치(200)의 LCD 셔터 안경(220)은 적외선 방사체(Emitter)를 좌/우 렌즈로 사용하며, 동기신호를 입력받아 좌/우 렌즈를 역으로 셔터링하여 상기 컴퓨터 시스템(100)으로부터 입력되는 3차원 평면 의료영상을 입력받아 디스플레이시키는 역할을 한다.
또한, 상기 LSG 장치(200)의 VGA 어뎁터(210)는 상기 LCD 셔터 안경(220)으로부터 입력된 3차원의 평면 의료영상의 그래픽을 제어하는 역할을 한다.
그리고, 상기 제어기(230)는 상기 LCD 셔터 안경(220)의 좌/우 렌즈 개폐를제어할 수 있도록 동기신호를 각 렌즈에 출력하는 역할을 한다.
그러면, 하기에서는 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 의한 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 방법에 대해 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 상기 3D 재생부(120)는 뼈의 골격으로 형성된 CT 또는 MRI와 같은 2차원의 DICOM 이미지를 상기 데이터 베이스(110)로부터 입력받는다(S1).
이어서, 상기 3D 재생부(120)는 입력된 뼈의 골격으로 형성된 다수개의 CT 또는 MRI와 같은 2차원의 DICOM 이미지를 매핑시켜 표준화된 BMP 형식의 이미지를 생성시킨다(S2).
그러면, 상기 이미지 제너레이터(130)는 상기 데이터 베이스(110)로부터 입력된 시뮬레이션 데이터와 표준화된 BMP 형식의 이미지를 하이브리드 CGI 기술을 사용하는 폴리곤 기법을 이용하여 뼈의 골격으로 형성된 2차원 BMP 형식의 이미지를 3차원의 음영을 갖는 평면 의료영상으로 변환시킨다(S3). 이 때, 상기 이미지 제너레이터(130)는 부위의 일정한 두께로 찍은 각각의 2차원 조각들을 모아서 2차원 영상들을 적층 시킨다.
이어서, 상기 그래픽 가속부(140)는 모니터(160)를 통해 3차원의 평면 의료영상을 사용자에게 디스플레이시킨다(S4).
그러면, 상기 LSG 장치(200)는 상기 모니터(160)를 통해 디스플레이되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받아 3차원의 입체 의료영상으로 변환시켜 디스플레이시킨다(S5). 이 때, 상기 LSG 장치(200)의 LCD 셔터 안경(220)은 적외선 방사체
(Emitter)를 좌/우 렌즈로 사용하며, 상기 제어기(230)로부터 동기신호를 입력받아 좌/우 렌즈를 역으로 셔터링하여 상기 VGA 어뎁터(210)로부터 입력되는 3차원의 평면 의료영상을 3차원의 입체 의료영상으로 디스플레이시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템 및 방법에 의하면, 인공관절 시술 경험이 적은 외과의사나 의대생에게 좀더 객관화되고 다양하게 시뮬레이션 시술할 수 있도록 CT 또는 MRI와 같은 2차원 의료영상을 3차원 입체 의료영상으로 제공하는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 환자의 CT, MRI와 같은 2차원의 의료 영상의 표준화 작업을 수행하는 한편, 2차원의 CT, MRI와 같은 의료영상을 3차원의 평면 의료영상으로 전환시켜 디스플레이시키는 컴퓨터 시스템; 및
    상기 컴퓨터 시스템으로부터 디스플레이되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받아 3차원 입체 의료영상으로 디스플레이시키는 LSG(LCD Shutter Glasses) 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은, CT, 및 MRI와 같은 2차원의 의료영상과 시뮬레이션 데이터를 저장하는 데이터 베이스;
    상기 데이터 베이스로부터 다수개의 CT, MRI와 같은 2차원의 의료영상을 입력받아 표준화 작업을 수행한 후 3차원의 평면 의료영상으로 전환시켜 디스플레이시키는 3D 재생부;
    상기 3D 재생부로부터 3차원의 평면 의료영상을 입력받음과 동시에 상기 데이터 베이스로부터 시뮬레이션 데이터를 입력받아 시뮬레이션되는 3차원의 평면 의료영상을 출력하는 이미지 제너레이터;
    상기 이미지 제너레이터로부터 시뮬레이션되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받은 후 가속화하여 모니터를 통해 출력하는 그래픽 가속부; 및
    상기 이미지 제너레이터로부터 변경된 데이터가 입력되면 이를 상기 데이터 베이스에 저장하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 LSG 장치는, 상기 컴퓨터 시스템으로부터 입력되는 3차원의 평면 의료영상의 그래픽 처리한 후 출력하는 VGA 어뎁터;
    적외선 방사체(Emitter)를 좌/우 렌즈로 사용하며, 동기신호를 입력받아 좌/우 렌즈를 역으로 셔터링하여 상기 VGA 어뎁터로부터 입력되는 3차원의 평면 의료영상을 3차원의 입체 의료영상으로 디스플레이시키는 LCD 셔터 안경; 및
    상기 LCD 셔터 안경의 좌/우 렌즈 개폐를 제어할 수 있도록 동기신호를 각 렌즈에 출력하는 제어기로 구성된 것을 특징으로 하는 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템.
  4. 데이터 베이스, 이미지 제너레이터, 및 모니터를 구비한 컴퓨터 시스템과, LCD 셔터 안경, VGA 어뎁터, 및 제어기를 구비한 LSG 장치를 통해 3차원의 입체 의료영상을 제공하는 방법에 있어서,
    상기 3D 재생부가 뼈의 골격으로 형성된 CT 또는 MRI와 같은 2차원의 DICOM 이미지를 상기 데이터 베이스로부터 입력받는 제 1 단계;
    상기 3D 재생부가 입력된 뼈의 골격으로 형성된 다수개의 CT 또는 MRI와 같은 2차원의 DICOM 이미지를 매핑시켜 표준화된 BMP 형식의 이미지로 생성시키는 제 2 단계;
    상기 이미지 제너레이터가 상기 데이터 베이스로부터 입력된 시뮬레이션 데이터와 표준화된 BMP 형식의 이미지를 하이브리드 CGI 기술을 사용하는 폴리곤 기법을 이용하여 뼈의 골격으로 형성된 2차원 BMP 형식의 이미지를 3차원의 음영을 갖는 평면 의료영상으로 변환시키는 제 3 단계;
    상기 그래픽 가속부가 모니터를 통해 3차원의 평면 의료영상을 사용자에게 디스플레이시키는 제 4 단계; 및
    상기 LSG 장치가 상기 모니터를 통해 디스플레이되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받아 3차원의 입체 의료영상으로 변환시켜 디스플레이시키는 제 5 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 3 단계에서 하이브리드 CGI 기술은 레스터 모드와 백터 모드를 합한것을 특징으로 하는 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 3 단계는, 상기 이미지 제너레이터가 원근법을 이용하여 3차원의 평면 의료영상을 생성한 후 상기 모니터로 출력하는 것을 특징으로 하는 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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