KR20040084243A - Virtual surgical simulation system for total hip arthroplasty - Google Patents

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KR20040084243A KR1020030019156A KR20030019156A KR20040084243A KR 20040084243 A KR20040084243 A KR 20040084243A KR 1020030019156 A KR1020030019156 A KR 1020030019156A KR 20030019156 A KR20030019156 A KR 20030019156A KR 20040084243 A KR20040084243 A KR 20040084243A
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Abstract

PURPOSE: A virtual operation simulation system for an artificial coxa is provided to offer a virtual artificial coxa operation simulator for offering diverse forms of operations by generating the 3-D(Dimensional) medical images in order to make a surgeon and a medical student experience the virtual artificial coxa operation. CONSTITUTION: A computer system(100) performs a standardization work of the 2-D medical image such as the CT(Computerized Tomography) and the MRI(Magnetic Resonance Imaging), converts the 2-D medical image into the 3-D planar medical image, and displays it. An LSG(LCD Shutter Glasses) device(200) converts the 3-D planar medical image output from the computer system into the 3-D medical image and displays it. A data glove system(300) is connected to the computer system, outputs operation/location information simulated based on the 3-D planar medical image, and transfers a shape of a virtual figure of the 3-D planar medical image to the user.

Description

인공고관절 가상 시술 시뮬레이션 시스템{VIRTUAL SURGICAL SIMULATION SYSTEM FOR TOTAL HIP ARTHROPLASTY}VIRTUAL SURGICAL SIMULATION SYSTEM FOR TOTAL HIP ARTHROPLASTY}

본 발명은 인공고관절 가상 시술 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실제 환자의 CT 또는 MRI 의료영상과 같은 2차원의 의료영상을 토대로 3차원의 입체 의료영상을 재구성하고, 이를 바탕으로 시뮬레이션 수술을 수행함으로써, 실제 수술후의 모습을 시뮬레이션으로 확인할 수 있으며, 수술시의 어려운 점들을 이 시뮬레이션을 통하여 개선하여 정밀도 및 숙련도를 높일 수 있도록 해주는 것에 관한 것이다.The present invention relates to a virtual surgery simulation system for artificial hips, and more particularly, to reconstruct a three-dimensional stereoscopic medical image based on a two-dimensional medical image such as a CT or MRI medical image of a real patient, By performing, it is possible to confirm the actual post-operative state by simulation, and to improve the accuracy and skill by improving the difficulties during the operation through this simulation.

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 시스템 입체적인 형상을 2차원 정지영상으로 이미지화한 것이다.Conventional simulation systems have shown a cross section of a patient's surgical site to a surgeon using two-dimensional magnetic resonance (MR), computed tomography (CT), and ultrasound images. This simulation system is a three-dimensional image of the three-dimensional image.

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.However, since the scale and direction of the 2D image is different from what the surgeon actually sees during the operation by the simulation system, it is difficult for the doctor to accurately determine the location of the surgical site. In many cases, the position of the patient was converted many times, the operation time was delayed and there was a problem that the side effects were also high.

한편, 상술한 2차원 시뮬레이션시스템의 문제점을 보완하기 위한 종래의 3차원 시뮬레이션시스템은 3차원 영상 데이터 구축시 수작업으로 주요 부분을 분할한 후, 3차원으로 데이터를 구축하는 방법이 있으나, 이러한 방법은 3차원 영상 데이터 구축에 시간이 많이 소요되고 또한 일일이 수작업으로 해야 하기 때문에 인력 소모가 많은 문제점을 가지고 있다.On the other hand, the conventional three-dimensional simulation system for complementing the problems of the above-described two-dimensional simulation system has a method of constructing the data in three dimensions after dividing the main part by hand when constructing three-dimensional image data, but such a method Since it takes a long time to construct 3D image data and has to do it manually by hand, it has a problem of consuming much manpower.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 외과의사와 의대생들이 인공고관절 가상 시술을 경험할 수 있도록 3차원의 의료영상을 생성하고 이를 통해 다양한 형태의 해부학 및 외상, 질병등의 수술을 제공할 수 있는 인공고관절 가상 시술 시뮬레이터를 개발한 인공고관절 가상 시술 시뮬레이션 시스템을 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention is to generate a three-dimensional medical image so that the surgeon and medical students can experience the artificial hip joint surgery, through which various forms of anatomy And it is to provide a hip joint virtual surgery simulation system that has developed a hip joint virtual surgery simulator that can provide surgery, such as trauma, disease.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명 의료용 시뮬레이션 시스템에서의 3차원 영상출력 시스템은 환자의 CT, MRI와 같은 2차원의 의료영상의 표준화 작업을 수행하는 한편, 2차원의 CT, MRI와 같은 의료영상을 3차원의 평면 의료영상으로 전환시켜 디스플레이시키는 컴퓨터 시스템;In order to achieve the above object, the three-dimensional image output system in the medical simulation system of the present invention performs a standardization of two-dimensional medical images such as CT and MRI of a patient, and performs medical images such as two-dimensional CT and MRI. A computer system for converting and displaying three-dimensional planar medical images;

상기 컴퓨터 시스템을 통해 출력되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받아 3차원의 입체 의료영상으로 변환시켜 디스플레이시키는 LSG(LCD Shutter Glasses) 장치; 및An LCD Shutter Glasses (LSG) device for receiving a 3D planar medical image output through the computer system and converting the 3D planar medical image into a 3D stereoscopic medical image for display; And

상기 컴퓨터 시스템에 접속되고, 3차원의 평면 의료영상을 입력 기준으로 시뮬레이션 시술되는 동작 및 위치 정보를 출력하는 한편, 3차원의 평면 의료영상의 가상 형상의 형체를 사용자에게 전달하는 데이터 글러브 시스템으로 구성된 것을 특징으로 한다.A data glove system connected to the computer system and outputting motion and position information simulated on the basis of a three-dimensional planar medical image, and delivering a virtual shape of the three-dimensional planar medical image to a user. It is characterized by.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공고관절 가상 시술 시뮬레이션 시스템을 나타낸 도면,1 is a view showing a virtual hip simulation procedure system according to an embodiment of the present invention,

도 2는 도 1에 따른 인공고관절 가상 시술 시뮬레이션 시스템의 세부 구성을 나타낸 기능블록도이다.FIG. 2 is a functional block diagram showing a detailed configuration of a virtual hip joint simulation system according to FIG. 1.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 컴퓨터 시스템 110 : 데이터 베이스100: computer system 110: database

120 : 3D 재생부 130 : 이미지 제너레이터120: 3D playback unit 130: image generator

140 : 그래픽 가속부 150 : 제어부140: graphics accelerator 150: control unit

200 : LSG 장치 210 : VGA 어뎁터200: LSG device 210: VGA adapter

220 : LCD 셔터 안경 230 : 제어기220: LCD shutter glasses 230: controller

300 : 데이터 글러브 시스템 310 : 입/출력 제어부300: data glove system 310: input / output control

320 : 데이터 글러브 330 : 위치 및 추적부320: data glove 330: location and tracking unit

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 인공고관절 가상 시술 시뮬레이션 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a virtual hip simulation procedure system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공고관절 가상 시술 시뮬레이션 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), LSG(LCD Shutter Glasses) 장치(200), 및 데이터 글러브 시스템(300)으로 구성되어 있다.1 is a view showing a artificial hip simulation procedure system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a functional block diagram showing a three-dimensional image output system in a medical simulation system according to an embodiment of the present invention, The 3D image output system in the medical simulation system according to an exemplary embodiment of the present invention includes a computer system 100, an LCD shutter glasses (LSG) device 200, and a data glove system 300.

상기 컴퓨터 시스템(100)은 환자의 CT, MRI와 같은 2차원의 의료영상의 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.The computer system 100 performs standardization of two-dimensional medical images such as CT and MRI of a patient, and converts and displays medical images such as two-dimensional CT and MRI into three-dimensional planar medical images. And a database 110, a 3D playback unit 120, an image generator 130, a graphics accelerator 140, a controller 150, and a monitor 160.

상기 데이터 베이스(110)는 CT, 및 MRI와 같은 2차원의 의료영상과 시뮬레이션 데이터를 저장하는 역할을 한다.The database 110 stores two-dimensional medical images and simulation data such as CT and MRI.

또한, 상기 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.In addition, the 3D playback unit 120 receives a plurality of two-dimensional medical images, such as CT, MRI from the database 110 to perform a standardization operation, and then converted to a three-dimensional planar medical image to the image generator It serves to output to (130).

그리고, 상기 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 출력하는 역할을 한다.The image generator 130 receives a 3D planar medical image from the 3D playback unit 120 and simultaneously receives simulation data from the database 110 and outputs a 3D planar medical image to be simulated. It plays a role.

또한, 상기 그래픽 가속부(140)는 상기 이미지 제너레이터(130)로부터 시뮬레이션되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받은 후 가속화하여 모니터(160)를 통해 출력하는 역할을 한다.In addition, the graphic accelerator 140 receives a three-dimensional planar medical image simulated from the image generator 130 and accelerates it to output the same through the monitor 160.

그리고, 상기 제어부(150)는 상기 이미지 제너레이터(130)로부터 3차원의 평면 의료영상을 입력받으면 그에 상응한 3차원의 평면 의료영상 위치(좌표), 및 형상 정보를 상기 데이터 베이스(110)로부터 리딩한 후 입/출력 포트를 통해 상기 데이터 글러브 시스템(300)으로 출력하는 한편, 시뮬레이션 동작을 수행하는 상기 데이터 글러브 시스템(300)의 위치(좌표) 및 형상 정보가 상기 입/출력 포트를 통해 입력되면 이를 상기 3D 재생부(120)로 출력함과 동시에 상기 데이터 베이스(110)에 저장하는 역할을 한다.In addition, when the controller 150 receives a 3D planar medical image from the image generator 130, the controller 150 reads a 3D planar medical image position (coordinate) and shape information corresponding to the 3D planar medical image from the database 110. After outputting to the data glove system 300 through the input / output port, while the position (coordinate) and shape information of the data glove system 300 performing a simulation operation is input through the input / output port Outputs this to the 3D playback unit 120 and stores the data in the database 110 at the same time.

또한, 상기 LSG(LCD Shutter Glasses) 장치(200)는 상기 컴퓨터 시스템(100)을 통해 출력되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받아 3차원의 입체 의료영상으로변환시켜 디스플레이시키는 역할을 하며, VGA 어뎁터(210), LCD 셔터 안경(220), 및 제어기(230)로 구성되어 있다.In addition, the LCD Shutter Glasses (LSG) device 200 receives a 3D planar medical image output through the computer system 100, converts the 3D stereoscopic medical image into a 3D stereoscopic medical image, and displays a VGA adapter. 210, the LCD shutter glasses 220, and the controller 230.

상기 VGA 어뎁터(210)는 상기 컴퓨터 시스템(100)으로부터 입력되는 3차원의 평면 의료영상의 그래픽 처리한 후 출력하는 역할을 한다.The VGA adapter 210 performs a graphic processing of the 3D planar medical image input from the computer system 100 and outputs the graphic.

그리고, 상기 LCD 셔터 안경(220)은 적외선 방사체(Emitter)를 좌/우 렌즈로 사용하며, 동기신호를 입력받아 좌/우 렌즈를 역으로 셔터링하여 상기 VGA 어뎁터(210)로부터 입력되는 3차원의 평면 의료영상을 3차원의 입체 의료영상으로 디스플레이시키는 역할을 한다.In addition, the LCD shutter glasses 220 uses an infrared emitter as a left / right lens, receives a synchronization signal, and shutters the left / right lens in reverse, thereby inputting the 3D input from the VGA adapter 210. It serves to display a planar medical image of a three-dimensional stereoscopic medical image.

또한, 상기 제어기(230)는 상기 LCD 셔터 안경(220)의 좌/우 렌즈 개폐를 제어할 수 있도록 동기신호를 각 렌즈에 출력하는 역할을 한다.In addition, the controller 230 outputs a synchronization signal to each lens so as to control the opening and closing of the left and right lenses of the LCD shutter glasses 220.

그리고, 상기 데이터 글러브 시스템(300)은 상기 컴퓨터 시스템(100)에 접속되고, 3차원의 평면 의료영상을 입력 기준으로 시뮬레이션 시술되는 동작 및 위치 정보를 출력하는 한편, 3차원의 평면 의료영상의 가상 형상의 형체를 사용자에게 전달하는 역할을 하며, 입/출력 제어부(310), 데이터 글러브(320), 및 위치 및 추적부(330)로 구성되어 있다. 이 때, 상기 데이터 글러브 시스템(300)은 가상현실에서 사용하고 있는 입력장치로서 손에 착용하는 것이며, 장갑형태의 가상현실 도구로써 3D 포지션 트래킹 디바이스(Position Tracking Device)에 기초하고 있으며, 물체에 접촉할 때 느끼는 촉감과 물체를 쥐거나 들어올릴 때 느끼는 힘을 제어하는 기기이고, 손가락의 분절된 움직임들에 대한 정보를 컴퓨터에 전달하며 손가락을딸 지나면서 모든 관절의 움직임을 측정하는 광섬유의 도움을 받아 기능을 수행한다.In addition, the data glove system 300 is connected to the computer system 100, and outputs the operation and position information simulated on the basis of the three-dimensional planar medical image, while the virtualization of the three-dimensional planar medical image It serves to deliver the shape of the shape to the user, and is composed of the input / output control unit 310, the data glove 320, and the position and tracking unit 330. In this case, the data glove system 300 is worn on the hand as an input device used in virtual reality, and is based on a 3D Position Tracking Device as a glove-type virtual reality tool, and contacts an object. It is a device that controls the feel of touch and the force of holding or lifting an object.It transmits information about segmented movements of a finger to a computer and uses the help of an optical fiber to measure the movement of all joints through the fingers. Take and perform a function.

또한, 상기 입/출력 제어부(310)는 상기 컴퓨터 시스템(100)으로부터 3차원의 평면 의료영상의 위치 및 형상 정보를 상기 데이터 글러브(320)로 출력하는 역할을 한다.In addition, the input / output control unit 310 outputs the position and shape information of the three-dimensional planar medical image from the computer system 100 to the data glove 320.

상기 데이터 글러브(320)는 상기 컴퓨터 시스템(100)을 통해 디스플레이되는 3차원의 평면 의료영상을 입력 기준으로 시뮬레이션 시술작업의 동작 및 위치 정보를 출력하는 한편, 3차원의 평면 의료영상의 가상 형상의 형체를 사용자에게 전달하는 역할을 한다. 이 때, 상기 데이터 글러브(320)는 전자공학을 이용, 손의 위치와 방향을 감지하고 3차원 공간에서 손을 움직이면 장갑이 전자 데이터의 흐름을 3차원 좌표 형식으로 컴퓨터 시스템(100)에 전달하며, 손가락 주위에는 광섬유망을 설치하여 적정한 강도의 빛을 광선유의 한쪽 끝에 비추고 그 빛이 다른 한쪽 끝으로 나올 때 그 강도를 측정한다.The data glove 320 outputs operation and position information of a simulation procedure based on input of a three-dimensional planar medical image displayed through the computer system 100, and a virtual shape of the three-dimensional planar medical image. It serves to convey the shape to the user. At this time, the data glove 320 detects the position and direction of the hand using electronics and moves the hand in three-dimensional space, the glove transmits the flow of electronic data to the computer system 100 in the form of three-dimensional coordinates Using a fiber optic network around the finger, illuminate the light of appropriate intensity at one end of the ray oil and measure the intensity when the light comes out at the other end.

또한, 상기 데이터 글러브(320)는 측정물 주위의 책상 위 등 고정된 장소에 위치하는 송신장치와, 손목에 위치하는 수신장치로 구성되며, 6DOF(Six Degrees of Freedom) 즉, X, Y, Z의 세가지 축과 각 축을 중심으로 회전하는 세가지 방향 전후진(Y), 수평이동(X), 상승하강(Z) 하는 방향과 좌우회전(Roll), 좌우 흔들기(Yaw)등의 6가지 방향으로 움직인다.In addition, the data glove 320 is composed of a transmitting device located in a fixed place, such as on a desk around the measurement object, and a receiving device located on the wrist, 6 DOF (Six Degrees of Freedom), that is, X, Y, Z Three directions of rotation and three directions of rotation about each axis. It moves in six directions: forward and backward (Y), horizontal movement (X), ascending and descending (Z) direction, left and right rotation (Roll) and left and right yaw (Yaw). .

그리고, 상기 위치 및 추적부(330)는 상기 데이터 글러브(320)로부터 시뮬레이션 시술작업의 형상 및 위치 정보를 입력받으면 이를 상기 컴퓨터 시스템(100)으로 출력하는 역할을 한다.The position and tracking unit 330 outputs the shape and position information of the simulation procedure from the data glove 320 to the computer system 100.

그러면, 하기에서는 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 의한 인공고관절 가상 시술 시뮬레이션 시스템의 동작설명에 대해 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.Next, a description of the operation of the artificial hip virtual surgery simulation system according to an embodiment of the present invention having the configuration as described above will be described with reference to FIG.

먼저, 상기 3D 재생부(110)는 뼈의 골격으로 형성된 CT 또는 MRI와 같은 2차원의 DICOM 이미지를 데이터베이스로부터 입력받는다.First, the 3D playback unit 110 receives a two-dimensional DICOM image such as CT or MRI formed of a bone skeleton from a database.

이어서, 상기 3D 재생부(110)는 뼈의 골격으로 형성된 다수개의 CT 또는 MRI와 같은 2차원의 DICOM 이미지를 매핑시켜 표준화된 BMP 형식의 이미지로 생성시킨다.Subsequently, the 3D reproducing unit 110 maps a plurality of two-dimensional DICOM images such as CT or MRI formed into a bone skeleton to generate a standardized BMP image.

그러면, 상기 이미지 제너레이터(130)는 상기 데이터베이스로부터 입력된 시뮬레이션 데이터와 표준화된 BMP 형식의 이미지를 하이브리드 CGI 기술을 사용하는 폴리곤 기법을 이용하여 뼈의 골격으로 형성된 2차원 BMP 형식의 이미지를 3차원의 음영을 갖는 3차원의 평면 의료영상으로 변환시켜 상기 그래픽 가속부(140) 및 상기 제어부(150)로 각각 출력한다.Then, the image generator 130 is a three-dimensional image of the two-dimensional BMP format image formed by the bone skeleton using a polygon technique using a hybrid CGI technology from the simulation data and the standardized BMP format image input from the database The image is converted into a three-dimensional planar medical image having a shadow and output to the graphic accelerator 140 and the controller 150, respectively.

그런 후, 상기 그래픽 가속부(140)는 모니터(160)를 통해 3차원의 평면 의료영상을 사용자에게 디스플레이시킨다.Then, the graphic accelerator 140 displays a three-dimensional planar medical image to the user through the monitor 160.

이어서, 상기 LSG 장치(200)는 상기 모니터(160)를 통해 3차원의 평면 의료 영상을 입력받아 사용자에게 3차원의 입체 의료영상을 사용자에게 디스플레이시킨다.Subsequently, the LSG device 200 receives the 3D planar medical image through the monitor 160 and displays the 3D stereoscopic medical image to the user.

이를 좀더 자세히 살펴보면, 이 때, 상기 LSG 장치(200)의 VGA 어뎁터(210)는 상기 모니터(160)를 통해 디스플레이되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받은 후 그래픽 처리한다.Looking at this in more detail, at this time, the VGA adapter 210 of the LSG device 200 receives a 3D planar medical image displayed through the monitor 160 and then processes the graphic.

이어서, 상기 LCD 셔터 안경(220)은 상기 VGA 어뎁터(210)를 통해 그래픽 처리된 3차원의 평면 의료영상을 각각의 렌즈를 통해 입력받아 디스플레이시킨다.Subsequently, the LCD shutter glasses 220 receives and displays a 3D planar medical image graphic processed through the VGA adapter 210 through each lens.

이 때, 상기 LSG 장치(200)의 제어기(230)는 상기 LCD 안경의 좌/우측 렌즈를 역으로 셔터링 할 수 있도록 동기신호를 각각의 렌즈로 전송함으로써 상기 LCD 안경을 통해 입력되는 3차원의 평면 의료영상을 3차원의 입체 의료영상으로 디스플레이시킨다.At this time, the controller 230 of the LSG apparatus 200 transmits a synchronization signal to each lens so that the left and right lenses of the LCD glasses can be shuttered in reverse, and thus the three-dimensional input of the LSG device 200 is performed through the LCD glasses. The planar medical image is displayed as a three-dimensional stereoscopic medical image.

한편, 상기 제어부(150)는 상기 이미지 제너레이터(130)로부터 3차원의 평면 의료영상을 입력받으면 상기 데이터 베이스(110)로부터 3차원의 평면 의료영상의 형상 정보를 상기 데이터 글러브 시스템(300)의 입/출력 제어부(310)로 출력한다.Meanwhile, when the controller 150 receives the 3D planar medical image from the image generator 130, the control unit 150 inputs shape information of the 3D planar medical image from the database 110 to the mouth of the data glove system 300. / Output to the control unit 310.

그러면, 상기 입/출력 제어부(310)는 상기 이미지 제너레이터(130)로부터 입력된 3차원의 평면 의료영상의 형상 정보를 상기 데이터 글러브(320)로 출력한다.Then, the input / output control unit 310 outputs the shape information of the 3D planar medical image input from the image generator 130 to the data glove 320.

이어서, 상기 데이터 글러브(320)는 상기 입/출력 제어부(310)를 통해 입력된 3차원의 평면 의료영상의 형상 정보를 사용자에게 전달함과 동시에 상기 위치 및 추적부(330)로 시뮬레이션 시술작업의 형상 및 위치정보를 출력한다.Subsequently, the data glove 320 transmits the shape information of the three-dimensional planar medical image input through the input / output control unit 310 to the user, and at the same time the simulation operation is performed by the position and tracking unit 330. Output shape and location information.

그런 후, 상기 위치 및 추적부(330)는 상기 데이터 글러브(320)로부터 출력되는 시뮬레이션 시술작업의 형상 및 위치정보를 상기 컴퓨터 시스템(100)내 제어부(150)로 출력한다.Thereafter, the position and tracker 330 outputs the shape and position information of the simulation procedure output from the data glove 320 to the controller 150 in the computer system 100.

그러면, 상기 제어부(150)는 상기 위치 및 추적부(330)로부터 입력받은 시뮬레이션 시술작업의 형상 및 위치정보를 상기 데이터 베이스(110)에 저장함과 동시에 상기 이미지 제너레이터(130)로 출력한다.Then, the controller 150 stores the shape and position information of the simulation procedure received from the position and tracking unit 330 in the database 110 and outputs the same to the image generator 130.

이 때, 상기 이미지 제너레이터(130)는 상기 제어부(150)로부터 시뮬레이션 시술작업의 형상 및 위치정보를 입력받으면 이를 상기 그래픽 가속부(140)로 출력한다.In this case, when the image generator 130 receives the shape and position information of the simulation procedure from the controller 150, the image generator 130 outputs the image generator 130 to the graphic accelerator 140.

이어서, 상기 그래픽 가속부(140)는 상기 모니터(160)를 통해 시뮬레이션 시술작업되는 데이터 글러브 시스템(300)을 디스플레이시킨다.Subsequently, the graphic accelerator 140 displays the data glove system 300 that is simulated through the monitor 160.

이와 동시에, 이어서, 상기 LSG 장치(200)는 상기 모니터(160)를 통해 3차원의 평면 의료 영상을 입력받아 사용자에게 3차원의 입체 의료영상을 사용자에게 디스플레이시킨다.At the same time, the LSG device 200 receives the 3D planar medical image through the monitor 160 and displays the 3D stereoscopic medical image to the user.

이를 좀더 자세히 살펴보면, 이 때, 상기 LSG 장치(200)의 VGA 어뎁터(210)가 상기 모니터(160)를 통해 디스플레이되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받은 후 그래픽 처리한다.Looking at this in more detail, at this time, the VGA adapter 210 of the LSG device 200 receives the 3D planar medical image displayed through the monitor 160 and then processes the graphic.

이어서, 상기 LCD 셔터 안경(220)은 상기 VGA 어뎁터(210)를 통해 그래픽 처리된 3차원의 평면 의료영상을 각각의 렌즈를 통해 입력받아 디스플레이시킨다.Subsequently, the LCD shutter glasses 220 receives and displays a 3D planar medical image graphic processed through the VGA adapter 210 through each lens.

이 때, 상기 LSG 장치(200)의 제어기(230)는 상기 LCD 안경의 좌/우측 렌즈를 역으로 셔터링 할 수 있도록 동기신호를 각각의 렌즈로 전송함으로써 상기 LCD 안경을 통해 입력되는 3차원의 평면 의료영상을 3차원의 입체 의료영상으로 디스플레이시킨다.At this time, the controller 230 of the LSG apparatus 200 transmits a synchronization signal to each lens so that the left and right lenses of the LCD glasses can be shuttered in reverse, and thus the three-dimensional input of the LSG device 200 is performed through the LCD glasses. The planar medical image is displayed as a three-dimensional stereoscopic medical image.

이와 같이, 모션 캡쳐로 인하여 데이터 글러브와 같은 형태로 화면상에 출력하게 되어 실물을 직접 수술하는 것과 가상 인터페이스 상에서 수술하는 것 사이에 같은 데이터로 저장이 되어서 수술 후 저장된 수술과정을 재 확인할 수 있으며, 정확한 형태로의 조형은 수술시의 정확도를 높이는데 중요한 기술이다.As such, the motion capture is output on the screen in the form of a data glove, and the same data is stored between the operation directly on the real object and the operation on the virtual interface, thereby reconfirming the stored operation after surgery. Molding in the correct form is an important technique for increasing the accuracy during surgery.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 인공고관절 가상 시술 시뮬레이션 시스템에 의하면, CT 또는 MRI와 같은 2차원 의료영상을 3차원 입체 의료영상으로 토대로 시뮬레이션 인공관절 시술을 실행함으로써 인공관절 시술 경험이 적은 외과의사나 의대생에게 좀더 객관화되고 다양한 시술 교육 및 시술에 따른 예상 결과를 제공할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.As described above, according to the artificial hip joint simulation system according to the present invention, a surgeon or medical student who has little experience of artificial joint surgery by performing a simulated artificial joint procedure based on a two-dimensional medical image such as CT or MRI as a three-dimensional stereoscopic medical image It is an excellent effect that can provide more objective and expected results according to various treatment education and procedures.

Claims (4)

환자의 CT, MRI와 같은 2차원의 의료영상의 표준화 작업을 수행하는 한편, 2차원의 CT, MRI와 같은 의료영상을 3차원의 평면 의료영상으로 전환시켜 디스플레이시키는 컴퓨터 시스템;A computer system which performs standardization of two-dimensional medical images such as CT and MRI of a patient, and converts and displays medical images such as two-dimensional CT and MRI into three-dimensional planar medical images; 상기 컴퓨터 시스템을 통해 출력되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받아 3차원의 입체 의료영상으로 변환시켜 디스플레이시키는 LSG(LCD Shutter Glasses) 장치; 및An LCD Shutter Glasses (LSG) device for receiving a 3D planar medical image output through the computer system and converting the 3D planar medical image into a 3D stereoscopic medical image for display; And 상기 컴퓨터 시스템에 접속되고, 3차원의 평면 의료영상을 입력 기준으로 시뮬레이션 시술되는 동작 및 위치 정보를 출력하는 한편, 3차원의 평면 의료영상의 가상 형상의 형체를 사용자에게 전달하는 데이터 글러브 시스템으로 구성된 것을 특징으로 하는 인공고관절 가상 시술 시뮬레이션 시스템.A data glove system connected to the computer system and outputting motion and position information simulated on the basis of a three-dimensional planar medical image, and delivering a virtual shape of the three-dimensional planar medical image to a user. Virtual hip simulation procedure system, characterized in that. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 컴퓨터 시스템은, CT, 및 MRI와 같은 2차원의 의료영상과 시뮬레이션 데이터를 저장하는 데이터 베이스;The computer system includes a database for storing two-dimensional medical images and simulation data such as CT and MRI; 상기 데이터 베이스로부터 다수개의 CT, MRI와 같은 2차원의 의료영상을 입력받아 표준화 작업을 수행한 후 3차원의 평면 의료영상으로 전환시켜 출력하는 3D 재생부;A 3D playback unit which receives a plurality of CT, MRI, 2D medical images from the database, performs a standardization operation, and then converts the 3D planar medical images into outputs; 상기 3D 재생부로부터 3차원의 평면 의료영상을 입력받음과 동시에 상기 데이터 베이스로부터 시뮬레이션 데이터를 입력받아 시뮬레이션되는 3차원의 평면 의료영상을 출력하는 이미지 제너레이터;An image generator configured to receive a 3D planar medical image from the 3D playback unit and to output simulation data from the database and to output a simulated 3D planar medical image; 상기 이미지 제너레이터로부터 시뮬레이션되는 3차원의 평면 의료영상을 입력받은 후 가속화하여 모니터를 통해 출력하는 그래픽 가속부; 및A graphic accelerator for receiving a three-dimensional planar medical image simulated from the image generator and then accelerating and outputting the same through a monitor; And 상기 이미지 제너레이터로부터 3차원의 평면 의료영상을 입력받으면 그에 상응한 3차원의 평면 의료영상 위치(좌표), 및 형상 정보를 상기 데이터 베이스로부터 리딩한 후 입/출력 포트를 통해 상기 데이터 글러브 시스템으로 출력하는 한편, 시뮬레이션 동작을 수행하는 상기 데이터 글러브 시스템의 위치(좌표) 및 형상 정보가 상기 입/출력 포트를 통해 입력되면 이를 상기 3D 재생부로 출력함과 동시에 상기 데이터 베이스에 저장하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 인공고관절 가상 시술 시뮬레이션 시스템.When the 3D planar medical image is received from the image generator, the corresponding 3D planar medical image position (coordinate) and shape information are read from the database and then output to the data glove system through an input / output port. On the other hand, when the position (coordinate) and the shape information of the data glove system for performing a simulation operation is input through the input / output port, and outputs it to the 3D playback unit characterized in that it comprises a control unit for storing in the database An artificial hip simulation procedure system. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 LSG 장치는, 상기 컴퓨터 시스템으로부터 입력되는 3차원의 평면 의료영상의 그래픽 처리한 후 출력하는 VGA 어뎁터;The LSG apparatus may include a VGA adapter configured to output a graphic process of a three-dimensional planar medical image input from the computer system and to output the same; 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; 및Using an infrared emitter as a left / right lens, receiving a synchronization signal and shuttering the left / right lens in reverse to display a three-dimensional planar medical image input from the VGA adapter as a three-dimensional stereoscopic medical image. Letting the LCD shutter glasses; And 상기 LCD 셔터 안경의 좌/우 렌즈 개폐를 제어할 수 있도록 동기신호를 각 렌즈에 출력하는 제어기로 구성된 것을 특징으로 하는 인공고관절 가상 시술 시뮬레이션 시스템.And a controller for outputting a synchronization signal to each lens so as to control opening and closing of the left and right lenses of the LCD shutter glasses. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 데이터 글러브 시스템은, 상기 컴퓨터 시스템을 통해 디스플레이되는 3차원의 평면 의료영상을 입력 기준으로 시뮬레이션 시술작업의 동작 및 위치 정보를 출력하는 한편, 3차원의 평면 의료영상의 가상 형상의 형체를 사용자에게 전달하는 데이터 글러브;The data glove system outputs the motion and position information of the simulation procedure based on the input of the 3D planar medical image displayed through the computer system, and provides the user with a virtual shape of the 3D planar medical image. Transmitting data gloves; 상기 컴퓨터 시스템으로부터 3차원의 평면 의료영상의 위치 및 형상 정보를 상기 데이터 글러브로 출력하는 입/출력 제어부; 및An input / output controller configured to output position and shape information of a three-dimensional planar medical image from the computer system to the data glove; And 상기 데이터 글러브로부터 시뮬레이션 시술작업의 형상 및 위치 정보를 입력받으면 이를 상기 컴퓨터 시스템으로 출력하는 위치 및 추적부로 구성된 것을 특징으로 하는 인공고관절 가상 시술 시뮬레이션 시스템.And a position and tracking unit configured to output the shape and position information of the simulation procedure from the data glove to the computer system.
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