KR20090078487A - 3/4-dimensional ultrasound scanning simulator and its simulation method for training purpose - Google Patents

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KR20090078487A
KR20090078487A KR1020080004343A KR20080004343A KR20090078487A KR 20090078487 A KR20090078487 A KR 20090078487A KR 1020080004343 A KR1020080004343 A KR 1020080004343A KR 20080004343 A KR20080004343 A KR 20080004343A KR 20090078487 A KR20090078487 A KR 20090078487A
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Abstract

A simulator for 3D/4D ultrasonic diagnosis technology and a simulation method thereof are provided to perform a very advanced ultrasonic diagnosis, and to be widely used to any computer commercialized for educational purposes. Virtual body, internal organ, and fetus data(10) consists of polygonal 3D/4D modeling data, location information, information on movement, and color information of a virtual patient configured by using commercialization software that models a 3D image based on substantial data. 3D probe data(11) is configured in polygonal type by using the commercialization software. The virtual body and a 3D probe are expanded, moved, and rotated to simultaneously display 2D ultrasonic images according to mutual location information.

Description

3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이터 및 그 시뮬레이션 방법{3/4-dimensional Ultrasound scanning simulator and its simulation method for training purpose}3 / 4-dimensional Ultrasound scanning simulator and its simulation method for training purpose}
본 발명은 3/4차원 초음파 진단기술 습득을 위한 초음파 영상 시뮬레이션 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가상 환자 및 가상 시뮬레이션 모델링을 통해 구축되고 저장된 데이터에 의한 가상환자를 시뮬레이터 상에 구현된 프로브를 마우스(2D/3D 마우스, 스틱형 위치 이동 입력장치 및 다차원 축 센서가 장착된 모형 등 포함) 등으로 조작하여, 프로브 조작을 통해 3/4D 초음파 영상을 구현하여 다양한 임상적 상황을 재현함으로써, 사용자에게 3/4D 초음파 진단기술을 효율적으로 습득할 수 있도록 하는 4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법 등에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasound image simulation method and apparatus therefor for acquiring 3 / 4-dimensional ultrasound diagnostic technology, and more specifically, to a virtual patient and a virtual patient based on data stored and constructed through virtual simulation modeling. By operating the probe with a mouse (including a 2D / 3D mouse, a stick-type position input device, and a model equipped with a multi-dimensional axis sensor, etc.), a 3 / 4D ultrasound image is reproduced by manipulating the probe to reproduce various clinical situations. In addition, the present invention relates to a simulation method for acquiring 4D ultrasound diagnosis technology to enable a user to efficiently acquire 3 / 4D ultrasound diagnosis technology.
초음파진단장치(Ultrasonic diagnostic equipment)는 프로브에서 발생되는 초음파를 진단 대상체로 주사하여, 되돌아오는 초음파에 실린 정보를 전기적인 신호로 변화시켜 이를 모니터상에 디스플레이하는 장치로서, 현재 의료업계에서 널리 사용되고 있는 의료진단 기기이다. Ultrasonic diagnostic equipment (Ultrasonic diagnostic equipment) is a device that scans the ultrasound generated from the probe to the diagnostic object, converts the information on the returned ultrasound into an electrical signal and displays it on a monitor, which is widely used in the medical industry. It is a medical diagnostic device.
특히 임신 중의 이상을 조기에 발견하는 수단 등으로 산부인과에서는 필수적인 장치로 이용되고 있으며, 최근 초음파 진단장치에는 3차원 칼라영상으로 태아의 모습을 1초에 40회 동영상으로 촬영하여 4차원적 입체감으로 표현함으로써 임신 초기 태아의 모습까지도 선명하게 볼 수 있는 장치가 개발되는 등 기술이 더욱 고도화 되고 있다.In particular, it is used as an essential device in obstetrics and gynecology as a means of early detection of abnormalities during pregnancy.In recent years, the ultrasound diagnostic apparatus uses a three-dimensional color image to capture the fetus's image 40 times a second to express it in four-dimensional perspective. As a result, a device that can clearly see the shape of the fetus in the early stages of pregnancy is being developed.
이러한 초음파 진단장치의 사용은 일반적으로 환자(임산부)의 복부에 젤리 등을 바르고, 그 위에 프로브를 대어 태아의 심장박동, 크기, 연령 등을 파악하거나 산모의 자궁근종, 전치태반 등을 진단하는데, 이러한 장치의 사용을 통해 정확한 진단에 이르기까지에는 사용자(최종적으로 의사 등 의료전문가)의 수많은 경험과 장기간의 교육, 습득 과정이 소요되며, 진단장치의 기술이 고도화될수록 사용자의 교육은 더욱 필요한 실정이다. In general, the use of such an ultrasound diagnostic device is applied to the abdomen of the patient (a pregnant woman), and a probe is applied to determine the heartbeat, size and age of the fetus, or to diagnose maternal uterine fibroids and placenta previa. Accurate diagnosis through the use of such a device requires a lot of experience, long-term training and acquisition of the user (final doctors and medical professionals), and the more advanced the diagnostic device technology is, the more necessary the user's education is. .
그러나 의료전문가가 실제 환자를 대상으로 하여 이러한 연습 또는 경험을 습득하는 것은 많은 한계가 있으며, 경우에 따라서는 윤리적으로 허용되기 어렵다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해, 미국공개특허 제2006/0069536A에서는 시뮬레이트된 스캐너 위치와 스캐너에 인접된 대상체로부터 데이터 값을 받아, 이를 기초로 이미지 값을 계산하여 화면상에 그래픽 영상을 디스플레이하는 시뮬레이션 장치 및 방법을 제시하고 있다. 그런데 상기 기술은 2차원 영상을 실시간으로 출력하여 다이내믹한 영상을 시현하는 2차원 시뮬레이션 기법으로서, 2차원 단면 영상계산시 대상체의 내.외부만을 판단하는데 불과하는 등 실제 임상적 상황을 재현하는데 필요한 다양한 시뮬레이션 기능을 실시하는데 많은 한계점을 가지고 있다. 또한 시뮬 레이션 교육을 위해서도 프로세서(초음파 장치나, PC 등) 이외에도 프로브에 해당하는 시뮬레이티드 스캐너(20)와 환자에 해당하는 스캔되는 대상체(50) 등이 별도로 구비되어야 하고, 상기 스캐너와 대상체의 상관위치관계를 센서로 파악하여 하는 등 교육을 위한 시뮬레이션 장치를 구비하는데 간단하지가 않다. However, there are many limitations for medical practitioners to gain this practice or experience in actual patients, and in some cases it is difficult to allow ethically. Therefore, in order to solve this problem, US Patent Publication No. 2006 / 0069536A receives a data value from a simulated scanner position and an object adjacent to the scanner, and calculates an image value based on the simulation device to display a graphic image on the screen. And a method. However, the above technique is a two-dimensional simulation technique for displaying a dynamic image by outputting a two-dimensional image in real time, and it is necessary to reproduce various clinical situations such as only judging the inside and outside of an object when calculating a two-dimensional cross-sectional image. There are many limitations to the simulation function. In addition, in addition to the processor (ultrasound device, PC, etc.), the simulated scanner 20 corresponding to the probe and the scanned object 50 corresponding to the patient should be separately provided for the simulation education. It is not simple to provide a simulation device for education, such as identifying the correlation position relationship with a sensor.
실제 의료진들이 임상 현장에서 진단을 시행할 때, 실제 환자는 내부를 투영시켜 볼 수 없기 때문에 의사는 인체의 내부를 상상해가며 획득된 초음파 영상을 이해해야 하므로, 프로브의 적절한 위치 선정과 이로부터 획득되는 초음파 영상 간의 관계를 정확히 이해하기 어렵다.When the actual medical team performs the diagnosis at the clinical site, since the actual patient cannot see the inside, the doctor must understand the ultrasound image acquired by imagining the inside of the human body, so that the proper positioning of the probe and the ultrasound obtained from it It is difficult to accurately understand the relationship between the images.
또한 지금까지 의료업계에서는 2차원 초음파 장비를 이용하여 3차원 인체의 단면 데이터를 보는데 익숙하여 왔기 때문에, 3차원 인체에서 어떤 방식으로 3차원 및 4차원 데이터가 형성되는지 그 공간적인 개념 내지 원리를 파악하기 어려웠다. In addition, since the medical industry has been accustomed to viewing cross-sectional data of a three-dimensional human body using two-dimensional ultrasound equipment, grasp the spatial concept or principle of how three-dimensional and four-dimensional data are formed in the three-dimensional human body. It was hard to do.
한편 이러한 교육을 위해서는 실제 초음파 진단장치를 통해 교육을 받는 것이 바람직하지만 이 장치들은 고가이며 현실적으로 교육용으로 사용하는 데는 많은 한계가 있고, 지금까지 판매되는 교육용 시뮬레이터도 대부분 고가의 컴퓨터를 베이스로 하여 부가 기기를 구비해야 하며, 시뮬레이터 데이터가 부족하거나, 4차원적 공간개념이 적용되지 않는 등 다양한 임상 상황을 체득할 수 있는 교육용으로 부적절하였다. On the other hand, for this training, it is desirable to be trained through an actual ultrasonic diagnostic apparatus, but these apparatuses are expensive and there are many limitations to using them for educational purposes. Most educational simulators sold so far are based on expensive computers. It was not suitable for education that could acquire various clinical situations such as lack of simulator data and lack of 4D spatial concept.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, The present invention is to solve the above problems,
그 첫째 목적은 4차원적 공간개념이 적용되는 다양한 임상 상황을 체득할 수 있는 가상 인체들의 데이터를 획득하고 이를 시현하는 시뮬레이터 장치를 제공하는데 있다. 이때 제공되는 시뮬레이터는 통상적으로 사용하는 PC 등 시중에 널리 보급된 컴퓨터 장치만으로도, 사용자가 3/4D 초음파 진단장치의 원리를 이해하고, 시뮬레이션을 통해 진단장치의 사용법을 충분히 숙지하여, 정확한 임상학적 또는 의학적 진단이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.The first object is to provide a simulator apparatus for acquiring and displaying data of virtual human bodies that can acquire various clinical situations to which the four-dimensional space concept is applied. At this time, the provided simulator is a computer device that is widely used in the market, such as a commonly used PC, and the user understands the principle of the 3 / 4D ultrasound diagnostic apparatus, and fully understands how to use the diagnostic apparatus through simulation, The purpose is to enable medical diagnosis.
본 발명의 다른 목적은 프로브의 적절한 위치 선정과 이로부터 획득되는 초음파 영상 간의 관계를 정확히 이해하기 위해, 프로브가 가상 환자에 놓이는 위치에 따라 그 위치와 가상 환자의 내부 데이터의 교차를 계산하여 2차원 초음파 영상자료를 획득하고, 사용자가 필요로 하는 관심영역을 선별적으로 선택하여 신속하고도 용이하게 3/4차원 영상을 시현하는 시뮬레이션 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to calculate the intersection of the position of the probe and the internal data of the virtual patient according to the position of the probe in order to accurately understand the relationship between the proper positioning of the probe and the ultrasound image obtained from the two-dimensional The present invention provides a simulation method of acquiring ultrasound image data and selectively displaying a region of interest required by a user to display a 3 / 4-dimensional image quickly and easily.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 인체, 내부 장기, 태아 등 실제 데이터를 바탕으로 하여 3차원 영상을 모델링 하는 상용 소프트웨어를 이용해 구성된 가상환자의 다각형 형태의 3D/4D 모델링 데이터, 위치정보, 움직임에 대한 정보, 색정보 등으로 구성된 가상 인체, 내부장기, 태아 데이터(10); 상기한 상용 소프트웨어를 이용해 다각형 형태로 구성한 3D 프로브 데이터(11); 상기한 가상환자의 3/4차원 모델링데이터(10) 및 3D 프로브 모델링데이터(11)를 데이터베이스로 저장하고, 화면 등에 실현될 수 있는 디스플레이 수단을 구비한 컴퓨터 장비에서 이를 로드하여 가상 인체(10) 등을 불투명/반투명 모드로 디스플레이하며, 3D프로 브(11)를 화면에 디스플레이하고; 가상인체(10)등과 3D프로브를 확대/이동/회전하여, 상호 위치정보에 따라 2차원 초음파 영상을 동시 화면에 디스플레이하며; 2차원 초음파 영상의 관심영역과 3D프로브의 구동정보를 설정하여, 3/4차원 영상 데이터를 구성 및 가시화하여 화면에 디스플레이함으로써; 화면 등에 실현될 수 있는 디스플레이 수단을 구비한 컴퓨터 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve this object, a feature of the present invention is the polygonal 3D / 4D modeling data and location information of a virtual patient constructed using commercial software that models 3D images based on actual data such as human body, internal organs, and fetus. A virtual human body, internal organs, and fetus data 10 including information on movement and color information; 3D probe data 11 configured in polygonal form using the commercial software; The 3 / 4-dimensional modeling data 10 and the 3D probe modeling data 11 of the virtual patient are stored in a database, and loaded on a computer device having a display means that can be realized on a screen or the like. Display the back in the opaque / translucent mode, and display the 3D probe 11 on the screen; Expanding / moving / rotating the virtual body 10 and the 3D probe to display a two-dimensional ultrasound image on a simultaneous screen according to mutual position information; Setting a region of interest of the 2D ultrasound image and driving information of the 3D probe, constructing and visualizing 3 / 4D image data and displaying the same on a screen; And a computer device having display means that can be realized on a screen or the like.
그리고, 가상인체, 가상 내부장기, 가상태아의 3D/4D데이터(10)가 컴퓨터상에 로드되어 화면에 디스플레이 되는 단계(S20); 실제 초음파 장비를 사용하는 상황과 동일한 연출을 위해 불투명/반투명 디스플레이 모드를 셋팅하는 단계(S21); 상기 가상환자를 확대하거나, 위치를 이동하거나, 임의의 축에 대해 회전하여 볼 수 있는 확대/이동/회전(S22)단계; 상기 S20 단계와 동시에 3D 프로브 데이터(11)는 로드되어 화면에 디스플레이 되는 단계 (S23); 3D 프로브 위치가 이동 또는 임의의 축에 대해 회전하는 단계(S24); 상기 3D 프로브의 위치이동 값이 가상환자의 인체표면위에 위치하도록 접점(Point of contact)을 계산하는 접촉 위치 계산(S25)단계; 상기에서 계산된 위치이동에 따른 접점 위치와 회전에 따른 프로브 방향 벡터에 따라 3D 프로브를 위치를 고정하는 단계(S26); 상기 S22단계에서 가상환자의 인체, 내부 장기, 가상태아 등의 모든 위치/회전/크기정보와 S26단계에서 3차원 프로브의 위치/회전/크기정보에 따라 시뮬레이션 위치가 결정되는 단계(S27); 및 상기 위치 결정된 초음파영상이 화면에 디스플레이되는 단계(S28)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Then, the 3D / 4D data 10 of the virtual human body, the virtual internal organs, and the false state are loaded on the computer and displayed on the screen (S20); Setting an opaque / semi-transparent display mode for the same direction as a situation of using an actual ultrasonic device (S21); An enlargement / movement / rotation (S22) step of enlarging the virtual patient, moving a position, or rotating and viewing about any axis; Simultaneously with the step S20, the 3D probe data 11 is loaded and displayed on the screen (S23); 3D probe position is moved or rotated about any axis (S24); A contact position calculation (S25) for calculating a point of contact such that the position shift value of the 3D probe is located on the human body surface of the virtual patient; Fixing the position of the 3D probe according to the contact position according to the calculated position movement and the probe direction vector according to the rotation (S26); In step S22, the simulation position is determined according to all position / rotation / size information of the virtual patient's human body, internal organs, and provisional children, and the position / rotation / size information of the three-dimensional probe in step S26 (S27); And (S28) displaying the positioned ultrasound image on the screen.
또한, 구축된 다양한 환자 데이터 중 하나를 선택하여 데이터를 로드하는 단 계(S402); 상기 데이터는 반투명/불투명 디스플레이모드로 변환되어, 환자를 화면에 디스플레이할 때 가상환자의 인체 내부가 보이는 반투명 모드 또는 내부를 볼 수 없는 불투명 모드를 선택하거나, 또는 모드를 변경하는 단계 (S403), 상기 단계에서 환자에 대한 초음파 영상이 나타나면, 관심 영역으로 3/4차원 프로브를 이동 또는 회전하는 단계(S404), 상기 과정에서 화면에 디스플레이되는 2차원 초음파 영상을 확인하는 단계(S405); 상기한 화면에 디스플레이되는 전체 2차원 초음파영상 영역중에 3/4차원 볼륨 데이터로 구성되기 위한 특정 영역을 설정하는 단계 (S406); 상기 관심영역이 설정되면, 3/4차원 초음파 영상 모드가 시작되고 사용자가 상기에 설정한 정보들로 3/4차원 초음파 영상이 화면에 디스플레이되는 모드가 되는 단계(S407); 상기 화면에 디스플레이되는 3/4차원 초음파 영상을 확인하거나, 다른 환자의 3/4차원 초음파 영상을 보고자 할 경우나, 불/반투명 모드 전환을 하고자 할 경우나, 프로브 위치를 이동하거나, 관심영역을 재설정하고자 하는 경우 등은 해당 단계로 돌아가 반복하는 단계(S408); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of loading the data by selecting one of the established various patient data (S402); The data is converted into a translucent / opaque display mode, so that when the patient is displayed on the screen, selecting a translucent mode in which the inside of the human body of the virtual patient is visible or an opaque mode in which the interior is not visible, or changing the mode (S403), When the ultrasound image of the patient appears in the step, the step of moving or rotating the 3 / 4-dimensional probe to the region of interest (S404), the step of checking the two-dimensional ultrasound image displayed on the screen in the process (S405); Setting a specific area to be composed of 3 / 4-dimensional volume data among all 2D ultrasound image areas displayed on the screen; (S406); When the region of interest is set, the 3 / 4D ultrasound image mode is started and the user enters a mode in which the 3 / 4D ultrasound image is displayed on the screen using the information set by the user (S407); To check the 3 / 4D ultrasound image displayed on the screen, to view the 3 / 4D ultrasound image of another patient, to change the opacity / translucent mode, to move the probe position, or to change the ROI. If it is to be reset, etc. are returned to the corresponding step (S408); Characterized in that it comprises a.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 2차원 영상으로 실현하기 어려운 인체 내부의 매우 다이내믹한 영상을 실현하여 실제 임상적 상황을 재현하는데 필요한 다양한 시뮬레이션 기능을 제공한다. 또한, 의료전문가가 3/4차원적 공간개념으로 프로브의 적절한 위치 선정과 이로부터 획득되는 초음파 영상 간의 관계를 정확히 이해할 수 있는 효과가 있다.According to the above configuration and operation, the present invention provides a variety of simulation functions required to reproduce the actual clinical situation by realizing a very dynamic image inside the human body that is difficult to realize a two-dimensional image. In addition, the medical professional can effectively understand the relationship between the proper positioning of the probe and the ultrasound image obtained from the three-dimensional space concept.
또한 이러한 교육을 위해서는 실제 초음파 진단장치를 통해 교육을 받는 것 이 바람직하지만 이 장치들은 고가이며 현실적으로 교육용으로 사용하는 데는 많은 한계가 있으나, 본 발명에 의한 시뮬레이터는 통상적으로 사용하는 PC 등 시중에 널리 보급된 컴퓨터 장치만으로도, 사용자가 3/4D 초음파 진단장치의 원리를 이해하고, 시뮬레이션을 통해 진단장치의 사용법을 충분히 숙지할 수 있다.In addition, it is preferable to receive training through the actual ultrasonic diagnostic apparatus for such training, but these apparatuses are expensive and realistically, there are many limitations in using them for educational purposes, but the simulator according to the present invention is widely distributed in the market such as a commonly used PC. Even with this computer device, the user can understand the principle of the 3 / 4D ultrasound diagnostic device and learn how to use the diagnostic device through simulation.
따라서 3/4차원 초음파 장비 내에 본 발명을 적용하여, 매우 진전된 초음파 진단을 수행할 수 있을 뿐 아니라, 교육용으로는 상용화되는 어떠한 컴퓨터에도 널리 사용될 수 있다. Therefore, by applying the present invention in the 3 / 4-dimensional ultrasound equipment, it is possible not only to perform a very advanced ultrasound diagnosis, but also widely used in any commercially available computer for education.
실제로 의료용 초음파 장비를 판매하는 전문가(엔지니어,세일즈맨 등)은 통상 카다로그 등만을 가지고는 장비설명 내지 사용법 설명에 많은 한계를 가지고 있는데, 본 발명의 프로그램이나 기록 매체을 랩탑 등에 설치하여 설명함으로서 매우 용이하게 프로모션을 할 수 있다. Indeed, professionals who sell medical ultrasound equipment (engineers, salesmen, etc.) usually have a lot of limitations on the description of the equipment or how to use it only with a catalog, etc., by installing the program or the recording medium of the present invention on a laptop and explaining the promotion very easily. can do.
도1은 본 발명에서 사용되는 3D/4D 볼륨데이터를 획득하기 위한 시스템을 개략적으로 나타내는 구성이다. 하기 도1을 참조하여, 가상의 인체, 가상 내부장기 및 가상 태아를 구성하고 그 데이터를 저장하는 시스템을 설명한다.1 is a configuration schematically showing a system for acquiring 3D / 4D volume data used in the present invention. Referring to FIG. 1, a system for constructing a virtual human body, a virtual internal organ, and a virtual fetus and storing its data will be described.
본 발명이 구현되는 시스템은, 가상 환자의 3D/4D 모델링으로부터 구축되는 가상 인체 등의 데이터(10), 3D 프로브 모델링으로부터 구축되는 시뮬레이션 상에 구현되는 가상 프로브 데이터(11) 및 상기 데이터(10)(11)들을 저장하여 초음파 영상을 디스플레이하는 수단을 구비한 컴퓨터 장치로 구성된다. The system in which the present invention is implemented includes data 10 such as a virtual human body constructed from 3D / 4D modeling of a virtual patient, virtual probe data 11 implemented on a simulation constructed from 3D probe modeling, and the data 10. And (11) a computer device having means for storing and displaying ultrasound images.
가상환자의 3D/4D 모델링은 인체, 내부 장기, 태아 등을 실제 데이터를 바탕으로 하여 상용 소프트웨어(MAYA, 3DMAX, SOFTIMAGE 등)을 이용해 시뮬레이션의 대상이 되는 가상 환자 등을 구성하는 것이다. Virtual patients' 3D / 4D modeling is based on the actual data of the human body, internal organs, fetus, etc. and uses commercial software (MAYA, 3DMAX, SOFTIMAGE, etc.) to construct the virtual patient to be simulated.
구성된 가상환자의 3D/4D 모델링 데이터(10)는 인체, 내부장기, 태아 등의 외형 뿐 아니라 내부에 포함된 뼈, 혈관, 근육, 태반, 탯줄 등 모두를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 움직임이 있는 인체부위, 내부장기, 태아 등의 경우 외형의 움직임과 내부에 종속된 부위, 연결된 부위의 연동된 움직임을 모두 포함한다. 3D / 4D modeling data 10 of the constructed virtual patient is characterized in that it includes not only the appearance of the human body, internal organs, fetus, etc., but also all the bones, blood vessels, muscles, placenta, umbilical cord and the like contained therein. In addition, in the case of a moving human body part, internal organs, fetuses, etc. includes both the movement of the external appearance and the subordinate parts and the linked movement of the connected parts.
예컨대, 가상환자 내부 장기의 단면 영상을 실제 인체(환자)를 스캔하여 얻어진 초음파 데이터로 사용하고자 하는 경우, 2D 또는 3D 프로브에 위치센서를 부착하여, 초음파장비를 사용하여 실제 환자로부터 필요한 내부장기 및 신체 부위의 연속된 2차원 초음파 영상과 그 각 초음파영상에 대한 위치 데이터를 함께 획득한다. 그밖에 CT,MR 등의 의료영상장비로부터 획득되는 데이터도 포함될 수 있다.For example, when to be used as a virtual patient's internal organs ultrasound data obtained a cross-sectional image by scanning a real human body (patient) of, by attaching a position sensor to a 2D or 3D probe, internal organs required from the actual patient using ultrasound equipment and A continuous two-dimensional ultrasound image of the body part and position data of each ultrasound image are acquired together. In addition, data obtained from medical imaging equipment such as CT and MR may be included.
상기 획득된 연속 2차원 단면 영상들은 획득된 위치정보대로 배열하고, 스캔한 신체부위의 전체영역에 대한 커다란 초음파 볼륨 데이터를 구성한다. 상기 획득된 볼륨 데이터를 이용하여 시뮬레이션을 할 때는, 볼륨 데이터를 가상환자 내부에 위치시키고, 가상 환자 내부에 대해 가상 볼륨 프로브의 초음파가 지나는 위치를 계산하여, 초음파 볼륨 데이터로부터 해당하는 단면 이미지를 뽑아내어 화면에 디스플레이하게 되는 것이다. 이렇게 얻어진 단면 이미지는, 가상으로 3DMAX나 MAYA 사용하여 그려진 이미지와는 달리, 실제 환자에서 초음파 스캔으로 얻을 수 있는 단면 이미지와 동일하므로, 초음파 영상 시뮬레이션 교육에 더욱 효과적이다. The obtained continuous two-dimensional cross-sectional images are arranged according to the acquired position information, and constitute large ultrasonic volume data of the entire area of the scanned body part. In the simulation using the obtained volume data, the volume data is positioned inside the virtual patient, the position where the ultrasonic wave of the virtual volume probe passes through the inside of the virtual patient is calculated, and the corresponding cross-sectional image is extracted from the ultrasonic volume data. It will be taken out and displayed on the screen. The cross-sectional image thus obtained is different from the image virtually drawn using 3DMAX or MAYA, which is the same as the cross-sectional image obtained by the ultrasound scan in a real patient, which is more effective in the ultrasound image simulation education.
또한 가상 인체, 가상 내부장기, 가상 태아와 모든 내부 기관을 구성시 각 세부기관에 따라 각각 고유의 색 정보를 설정함으로써, 사용자는 색으로 용이하게 시뮬레이트되는 부위를 확인할 수 있다.In addition, when configuring the virtual human body, the virtual internal organs, the virtual fetus and all internal organs by setting their own color information according to each sub-organ, the user can easily identify the parts that are easily simulated by color.
상기 획득된 실제 데이터들은 현재 3차원 그래픽 모델링에 가장 널리 사용되고 있는 3Dmax(오토데스크사) 및 근육시스템 등 부분적 부위나 특수효과 표현에 매우 적절한 Maya(알리아스사) 등 상용화되고 있는 프로그램을 사용하여 3D/4D 모델링을 구축한다.The obtained real data are used in 3D / commercial programs such as 3Dmax (autodesk company), which is widely used for 3D graphic modeling, and Maya (alias company), which is very suitable for expressing partial effects and special effects such as muscle system. Build 4D modeling.
3D 프로브 모델링은 상기한 상용 소프트웨어 등을 이용해 3차원 프로브의 실제 데이터를 기초로 하여, 시뮬레이션의 주요 구성요소인 프로브를 구성하는 것이다.3D probe modeling uses a commercial software or the like described above to construct a probe, which is a main component of the simulation, based on actual data of the 3D probe.
초음파 프로브는 초음파를 송수신하는 탐촉자로써, 초음파를 대상체로 송신하고 반사된 초음파 신호를 수신하는 초음파진단장치의 가장 중요한 구성요소 중 하나이다. 프로브의 종류에는 하나의 초음파 탐촉자를 사용하는 1차원 프로브, 하나의 초음파 탐촉자를 길이방향으로 선형 또는 부채꼴, 환상방식 등으로 배열하는 2차원 프로브, 길이방향으로 배열된 2차원 탐촉자를 기계적으로 회전 또는 이동시켜 3차원 볼륨 데이터를 얻을 수 있도록 구성한 3차원 기계식 프로브, 길이방향 뿐 아니라 너비 방향으로도 배열하여 2차원 매트릭스 형태로 배열하여 3차원 볼륨 데이터를 얻을 수 있도록 구성한 3차원 전자식 프로브 등이 있다.The ultrasonic probe is a transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves, and is one of the most important components of an ultrasonic diagnostic apparatus for transmitting ultrasonic waves to an object and receiving reflected ultrasonic signals. The types of probes include one-dimensional probes using one ultrasonic transducer, two-dimensional probes in which one ultrasonic transducer is arranged in a linear or sectoral or annular manner in the longitudinal direction, and mechanically rotating or rotating the two-dimensional transducers in the longitudinal direction. There are three-dimensional mechanical probes configured to move to obtain three-dimensional volume data, and three-dimensional electronic probes configured to obtain three-dimensional volume data by arranging them in a two-dimensional matrix in a longitudinal direction as well as in a width direction.
본 발명에서 사용되는 프로브는, 3차원 기계식 프로브와 3차원 전자식 프로브 등 3차원 볼륨 데이터를 얻을 수 있는 프로브를 모두 포함하여 3차원(3D) 프로 브로 정의한다. The probe used in the present invention is defined as a three-dimensional (3D) probe including all probes capable of obtaining three-dimensional volume data such as three-dimensional mechanical probes and three-dimensional electronic probes.
상기 3D 볼륨 프로브 모델링 데이터(11)는, 3D 프로브가 획득하는 단면 영상정보로 다각형 형태의 위치정보(각 다각형의 절점 위치 값, 다각형의 연결정보 등), 움직임에 대한 정보, 색 정보 등이 포함된다. The 3D volume probe modeling data 11 is cross-sectional image information acquired by the 3D probe, and includes polygonal position information (node position value of each polygon, connection information of the polygon, etc.), motion information, and color information. do.
상기한 가상환자의 3D/4D 모델링데이터(10) 및 3D 프로브 모델링데이터(11)에서 구성된 3D/4D 데이터는 저장수단에 의해 데이터베이스로 저장되고 처리되어, 화면 등에 실현될 수 있는 디스플레이 수단을 구비한 컴퓨터 장치를 통해 본 발명의 시뮬레이션 교육이 수행되는 것이다. The 3D / 4D data configured in the 3D / 4D modeling data 10 and the 3D probe modeling data 11 of the virtual patient are stored and processed into a database by a storage means, and are provided with display means that can be realized on a screen or the like. Simulation training of the present invention is performed through a computer device.
이 때 저장되는 정보에는 삼각형, 사각형, 오각형 등의 다각형 형태의 위치정보, 움직임에 대한 정보, 색 정보 등이 모두 포함되며, 하나의 가상인체, 가상 내부장기, 가상 태아 등을 표현하기 위한 3D/4D데이터는 하나 이상의 구성요소로 이루어지도록 구성된다. 예컨대, 가상 태아의 경우, 태반, 탯줄, 피부, 눈, 척추, 갈비뼈, 팔뼈, 다리뼈, 두개골뼈, 뇌, 혈관 등으로 구성될 수 있다.상기 데이터들은 하나의 파일 또는 여러 개의 파일로 저장될 수 있다. 파일 저장의 형태는 아스키파일(ASCIIfile) 또는 이진파일(Binaryfile) 등이 될 수 있다.At this time, the information stored includes polygonal position information, motion information, and color information such as triangles, rectangles, and pentagons, and includes 3D / virtues for representing one virtual human body, virtual internal organs, and virtual fetuses. 4D data is configured to consist of one or more components. For example, in the case of a virtual fetus, the placenta, the umbilical cord, the skin, the eyes, the spine, the ribs, the arm bones, the leg bones, the skull bone, the brain, blood vessels, etc. The data may be stored in one file or several files. Can be. The file storage may be an ASCII file or a binary file.
이하 도 2 및 도 5내지 6을 통해 본 발명에 의한 시뮬레이션 방법을 상세히 설명한다. 도2는 본 발명에 의한 시뮬레이터 화면상에 가상환자와 3차원 프로브가 동시에 디스플레이되는 시물레이션 방법을 설명하는 순서도이다. 또한 도 5 내지 6은 불투명 모드 내지 반투명모드로 가상 환자를 디스플레이하는 것을 도시한 사진 이다.Hereinafter, the simulation method according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 5 to 6. 2 is a flowchart illustrating a simulation method in which a virtual patient and a 3D probe are simultaneously displayed on a simulator screen according to the present invention. 5 to 6 are photographs showing the display of the virtual patient in an opaque mode or a translucent mode.
상기한 도1에서 설명된, 본 발명에 의한 시뮬레이터에 구축된 가상 인체 등의 3D/4D데이터(10) 및 가상 3D 프로브(11)는 컴퓨터에 로드되어 화면에 디스플레이 된다.As described above with reference to FIG. 1, the 3D / 4D data 10 and the virtual 3D probe 11 of the virtual human body, etc. built in the simulator according to the present invention are loaded on a computer and displayed on the screen.
먼저 가상 인체, 가상 내부장기, 가상 태아의 3D/4D데이터(10)가 컴퓨터상에 로드되어 화면에 디스플레이 되면(S20), 실제 초음파 장비를 사용하는 상황과 동일한 연출을 위해 불투명/반투명 디스플레이 모드를 셋팅하는 단계(S21)로 이행한다. First, when the 3D / 4D data (10) of the virtual human body, the virtual internal organs, and the virtual fetus are loaded on the computer and displayed on the screen (S20), an opaque / translucent display mode is used for the same production as the situation using the actual ultrasonic equipment. The process proceeds to step S21 of setting.
불투명 디스플레이 모드는 가상 환자의 인체내부를 불투명하게 처리한 모드로서 도5와 같이, 윤곽은 명확히 드러나지만 내부를 알 수 없다. 이처럼 실제 초음파 장비를 사용하는 상황에서는, 환자의 인체내부가 불투명하므로 획득되는 2차원/3차원/4차원 초음파 영상만으로 인체의 내부를 상상하여 프로브를 움직이며 원하는 부위를 찾아야 하는 어려움이 있다. The opaque display mode is a mode in which the human body of the virtual patient is opaquely processed. As shown in FIG. 5, the outline is clearly shown but the inside is not known. As such, in the situation of using the actual ultrasound equipment, since the inside of the patient's human body is opaque, there is a difficulty in locating the desired area by moving the probe by imagining the inside of the human body with only the 2D / 3D / 4D ultrasound images obtained.
따라서 가상 환자의 인체 내부를 볼 수 있도록 하여 원하는 위치를 찾기 쉽도록 한 반투명 디스플레이 모드를 지원한다. 도 6과같이, 가상 환자의 인체를 반투명하게 처리하여 인체 내부를 보면서 원하는 부위를 찾아 프로브를 위치시키고 획득되는 2차원/3차원/4차원 초음파 영상을 볼 수 있도록 한 반투명 모드는, 환자의 신체 부위에 위치한 프로브와 획득된 초음파 영상 간의 관계를 모두 보여주므로, 초음파 장비 사용자로 하여금 인체의 해부학적 지식과 초음파 영상 간의 관계에 대한 이해 및 지식을 획득할 수 있게 한다. Therefore, it supports a semi-transparent display mode that allows users to see the inside of the virtual patient's body, making it easier to find a desired position. As shown in FIG. 6, the translucent mode is a semi-transparent mode in which the human body of the virtual patient is translucent to locate a probe while looking inside the human body to view a 2D / 3D / 4D ultrasound image obtained. Since the relationship between the probe located in the region and the acquired ultrasound image is shown, it allows the user of the ultrasound apparatus to acquire an understanding and knowledge about the relationship between the anatomical knowledge of the human body and the ultrasound image.
반투명 디스플레이 모드와 불투명 디스플레이 모드는 2차원 초음파 영상을 디스플레이하거나, 3차원 또는 4차원 초음파 영상을 디스플레이하고 있는 중 언제나 모드 전환이 가능하다.The translucent display mode and the opaque display mode can switch modes at any time while displaying a 2D ultrasound image or displaying a 3D or 4D ultrasound image.
사용자가 가상환자의 소정 부위를 찾거나, 좀 더 면밀히 관찰이 필요할 경우, 가상환자를 확대하거나, 위치를 이동하거나, 임의의 축에 대해 회전하여 볼 수 있는 확대/이동/회전(S22)단계로 이행한다. 이 때 가상환자에 적용한 확대/이동/회전은 가상 환자의 내부에 위치한 장기, 태아에도 동일하게 적용된다.When the user finds a certain part of the virtual patient or needs to observe more closely, the virtual patient may be enlarged, moved, or rotated about an axis to be viewed in a zoom / move / rotate step (S22). To fulfill. At this time, the enlargement / movement / rotation applied to the virtual patient is equally applicable to the organ and fetus located inside the virtual patient.
한편, 상기 도 1에서 구축된 3D 프로브 데이터는 로드되어 화면에 디스플레이 되고 (S23), 사용자의 입력에 따라 3D 프로브의 위치를 이동하거나, 또는 3D 프로브를 임의의 축에 대해 회전할 수 있는, 3D 프로브 위치이동/회전단계(S24)로 이행된다.Meanwhile, the 3D probe data constructed in FIG. 1 is loaded and displayed on the screen (S23), and the 3D probe may move the position of the 3D probe or rotate the 3D probe about an arbitrary axis according to a user input. The probe moves to the position shift / rotation step S24.
이때 3D 프로브는 반드시 가상 환자의 인체 표면에 접하도록 움직여야 하므로, 사용자가 입력한 위치이동 값이 가상환자의 인체표면위에 위치하도록 접점(Point of contact)을 계산하는 접촉 위치 계산(S25)단계로 이행된다. 또한, 3D 프로브가 임의의 축을 따라 회전한 경우는, 사용자가 입력한 임의의 축에 대한 프로브 회전 값에 따라 프로브의 회전된 방향벡터를 계산하되, 가상환자의 인체표면 곡률을 계산하여 프로브가 인체 내부에 위치하지 않도록 한다.At this time, since the 3D probe must move to contact the surface of the virtual patient's body, the process moves to the step of calculating the contact point (S25) to calculate a point of contact such that the position movement value input by the user is located on the body surface of the virtual patient. do. In addition, when the 3D probe is rotated along an arbitrary axis, the rotation direction vector of the probe is calculated according to the probe rotation value with respect to an axis input by the user, and the surface curvature of the virtual patient is calculated to calculate the probe. Do not place it inside.
상기한 S25에서 계산된 위치이동에 따른 접점의 위치와 회전에 따른 프로브 방향 벡터에 따라 3D 프로브를 위치시킨다.(S26)Position the 3D probe according to the position of the contact according to the position movement and the probe direction vector according to the rotation calculated in S25.
상기 S22에서 가상환자의 인체, 내부장기, 가상태아 등의 모든 위치/회전/크기정보가 정해지고, S26에서 3차원 프로브의 위치/회전/크기정보가 결정되면 시뮬 레이션 위치가 결정된 것이다.(S27)In S22, all position / rotation / size information of the virtual patient's human body, internal organs, and gestational child is determined, and in S26, the position / rotation / size information of the three-dimensional probe is determined. )
상기 위치결정된 3D프로브에 접촉된 가상환자 부위의 초음파 영상은 화면 등을 통해 디스플레이(S28)된다.The ultrasound image of the virtual patient part in contact with the positioned 3D probe is displayed on the screen (S28).
도3은 본 발명의 일실시례로서 사용자의 모드 선택에 따라 가상환자의 2차원 초음파 영상, 2차원 초음파 영상과 관심영역 또는 3/4차원 초음파 영상을 화면에 디스플레이하는 시뮬레이션 방법을 나타내는 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a simulation method of displaying a 2D ultrasound image, a 2D ultrasound image, a region of interest, or a 3 / 4D ultrasound image of a virtual patient on a screen according to a user's mode selection.
상기한 도1 및 2를 통해 설명된 바와 같이, 본 발명에 의한 시뮬레이터에 구축된 가상 인체 등의 3D/4D데이터(10) 및 가상 3D 프로브(11)는 컴퓨터에 로드되어 화면에 디스플레이 되고 상기한 과정을 통해, 소정의 위치가 결정된 3D프로브에 접촉된 가상환자 부위의 초음파 영상화면이 디스플레이 되면, 사용자는 시뮬레이터 상에서 희망하는 관심영역을 시뮬레이션하게 된다.As described above with reference to FIGS. 1 and 2, the 3D / 4D data 10 and the virtual 3D probe 11 such as the virtual human body, which are built in the simulator according to the present invention, are loaded into a computer and displayed on the screen. Through the process, when the ultrasound image screen of the virtual patient part in contact with the 3D probe having a predetermined position is displayed, the user simulates a desired ROI on the simulator.
사용자는 가상환자와 3차원 프로브와 함께 화면에 디스플레이될 초음파 영상 모드를 선택한다(S300). The user selects an ultrasound image mode to be displayed on the screen together with the virtual patient and the 3D probe (S300).
모드선택에는 2차원 모드 또는 3차원 모드가 있는데, 2차원 모드란 2차원 초음파 영상을 화면에 디스플레이하는 모드이고 이와 동시에 관심영역 설정 모드을 하는 것이다. 이때 관심영역 설정(ROI: Region Of Interest)은 2차원 초음파 영상과 관심영역을 나타내는 경계선을 화면에 디스플레이하여, 어떤 영역을 3/4차원 초음파 영상으로 만들지 결정하는 것을 말한다.또는 사용자는 3/4차원 모드를 선택할 수 있는데, 3/4차원 모드란 3차원 또는 4차원 초음파 영상을 화면에 디스플레이 하 는 것을 말하며, 사용자에 의해 2차원 모드나 3차원 모드 중 한 가지가 선택된다.There are two-dimensional mode or three-dimensional mode for mode selection. The two-dimensional mode is a mode in which a two-dimensional ultrasound image is displayed on a screen, and at the same time, a region of interest setting mode is performed. In this case, ROI (Region Of Interest) refers to the determination of which region to make a 3/4 dimensional ultrasound image by displaying a 2D ultrasound image and a boundary line representing the ROI on the screen. The 3D mode can be selected. The 3 / 4D mode refers to displaying a 3D or 4D ultrasound image on the screen, and the user selects either the 2D mode or the 3D mode.
상기 과정에서 가상환자의 인체, 내부장기, 가상 태아 등의 위치/회전/크기정보와 3차원 프로브의 위치/회전/크기정보가 결정되고, 2차원 모드가 선택되어지면(S310), 가상환자와 3차원 프로브의 관계로부터 프로브 위치와 가상환자의 교차계산(S311)이 수행된다. In the process, the position / rotation / size information of the human body, internal organs, virtual fetus of the virtual patient and the position / rotation / size information of the three-dimensional probe is determined, and if the two-dimensional mode is selected (S310), The cross-calculation (S311) of the probe position and the virtual patient is performed from the relation of the three-dimensional probe.
프로브 위치와 가상환자의 교차계산(S311)이란, 가상환자와 3차원 프로브의 관계로부터 프로브 방향벡터와 가상환자(환자 인체 내부에 포함된 내부장기, 가상태아 등)데이터와의 교차(intersection)를 계산하는 것이다. 이 때 로드된 3차원 프로브 정보에 따라 선형, 부채꼴 또는 환상방식으로 2차원 데이터를 획득한다. 선형의 경우, 3차원 프로브 방향벡터를 프로브 내 2차원 탐촉자의 길이방향으로 이동시켜가며 직선과 곡면의 교차를 계산한다. 이때 직선은 프로브에서 송/수신하는 초음파 빔의 역할을 수행하고, 곡면은가상환자와 인체내부에 포함된 장기, 가상태아 등의 경계면이다.The cross-calculation of the probe position and the virtual patient (S311) refers to the intersection of the probe direction vector and the virtual patient (internal organs, a pseudonym, etc.) data from the relationship between the virtual patient and the 3D probe. To calculate. At this time, two-dimensional data is obtained in a linear, sectored or annular manner according to the loaded three-dimensional probe information. In the linear case, the intersection of the straight line and the curved surface is calculated by moving the three-dimensional probe direction vector in the longitudinal direction of the two-dimensional probe in the probe. At this time, the straight line serves as an ultrasonic beam transmitted / received by the probe, and the curved surface is an interface between the virtual patient and the organs, the false-child, and the like included in the human body.
계산된 모든 교차점들을 연결하면 폐곡선이 이루어지며, 폐곡선 내부를 해당하는 색 정보로 채운다. 상기한 바와 같이 도1에서 가상 인체 모델링을 할 때, 가상 인체, 가상 내부장기, 가상 태아와 모든 내부 기관을 구성시 각 세부기관에 따라 각각 고유의 색 정보를 설정할 수 있다. Connecting all the calculated intersection points creates a closed curve and fills the inside of the closed curve with the corresponding color information. As described above, when modeling the virtual human body in FIG. 1, when configuring the virtual human body, the virtual internal organs, the virtual fetus, and all the internal organs, unique color information may be set according to each detailed organ.
상기 교차계산이 수행되면, 상기 결정된 3차원 프로브 정보에 따라 데이터 샘플 개수가 결정되며, 이에 따라 직선위에서 2차원 데이터를 추출,생성한다. (S312) 이때 직선은 프로브에서 송/수신하는 초음파 빔의 역할을 수행한다.When the cross-calculation is performed, the number of data samples is determined according to the determined three-dimensional probe information, thereby extracting and generating two-dimensional data on a straight line. In this case, the straight line serves as an ultrasonic beam transmitted / received by the probe.
상기 S312에서 얻은 2차원 데이터를 화면에 표시하기 위하여, 좌표계를 변환하여 2차원 영상 데이터 생성(S313)하고, 직교좌표계로 변환된 2차원 영상 데이터를 화면에 디스플레이 된다.(S314)In order to display the two-dimensional data obtained in S312 on the screen, the coordinate system is converted to generate two-dimensional image data (S313), and the two-dimensional image data converted to the rectangular coordinate system is displayed on the screen.
상기 화면에 나타나는 2차원 영상은, 사용자가 선택한 현재의 가상환자를 3차원 프로브를 움직여가며 얻게 되는 것으로, 사용자가 3차원 프로브를 이동/회전할 때마다 실시간으로 그에 상응하는 2차원 영상이 화면에 디스플레이된다. 또한, 가상 환자를 이동/회전할 때에도 그에 상응하는 2차원 영상이 실시간으로 화면에 디스플레이된다. 이는 실제 상황에서 초음파 장비와 프로브로 환자를 진단하는 과정을 시뮬레이션하는 것이다.The 2D image displayed on the screen is obtained by moving the 3D probe of the current virtual patient selected by the user, and the corresponding 2D image is displayed on the screen in real time whenever the user moves / rotates the 3D probe. Is displayed. In addition, when moving / rotating the virtual patient, the corresponding two-dimensional image is displayed on the screen in real time. This simulates the diagnosis of a patient with ultrasound equipment and probes in a real situation.
상기 과정에서 가상환자의 인체, 내부장기, 가상태아 등의 위치/회전/크기정보와 3차원 프로브의 위치/회전/크기정보가 결정되고, 2차원 모드가 선택되어지는 동시에 관심영역 설정 모드도 선택되어진다.In the above process, the position / rotation / size information of the virtual patient's human body, internal organs, and premature babies, and the position / rotation / size information of the 3D probe are determined, and the 2D mode is selected and the ROI setting mode is also selected. It is done.
프로브 위치와 가상환자의 교차계산(S321), 정해진 프로브 정보에 따라 2차원 데이터 생성(S322), 좌표계를 변환하여 2차원 영상 데이터 생성(S323), 화면에 2차원 영상 디스플레이(S324)되는 단계는 상기한 (S311), (S312), (S313), (S314)와 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략한다.Cross-calculation of the probe position and the virtual patient (S321), two-dimensional data generation (S322) according to the predetermined probe information, transforming the coordinate system to generate two-dimensional image data (S323), the step of displaying the two-dimensional image on the screen (S324) Since it is the same as the above-mentioned S311, S312, S313, and S314, detailed description is abbreviate | omitted.
상기 화면에 2차원 영상이 디스플레이되면, 사용자는 관심영역의 크기와 위치설정을 하며 (S325), 설정된 관심영역 내부의 데이터만 3/4차원 영상을 만들기 위해 사용된다. 또한, S325단계에서는 현재 선택된 3차원 프로브의 정보에 따라, 사각형, 부채꼴 등의 형태로 3/4차원 영상으로 만들고 싶은 2차원 영역을 설정할 수 있다. When the 2D image is displayed on the screen, the user sets the size and location of the region of interest (S325), and only the data inside the set region of interest is used to make the 3/4 dimensional image. In operation S325, a two-dimensional area to be made into a 3 / 4-dimensional image may be set according to the information of the currently selected three-dimensional probe in the form of a rectangle or a fan.
상기 과정을 통해 화면에 생성된 관심영역 경계선 디스플레이는 관심영역의 경계선을 화면에 출력되는 2차원 초음파 영상 위에 디스플레이(S326)한다. The ROI boundary line display generated through the above process displays the boundary line of the ROI on the 2D ultrasound image output on the screen (S326).
다른 한편 상기 과정에서 가상환자의 인체, 내부장기, 가상태아 등의 위치/회전/크기정보와 3차원 프로브의 위치/회전/크기정보가 결정되고, 3차원 모드가 선택되어지면(S330), 가장 먼저 3/4차원 영상 품질을 선택하는 단계로 이행된다.(S331)On the other hand, the position / rotation / size information and the position / rotation / size information of the three-dimensional probe, such as the human body, internal organs, the state of the child of the virtual patient in the process is determined, and if the three-dimensional mode is selected (S330), First, the process proceeds to selecting a 3 / 4-dimensional image quality (S331).
우수한 품질의 3/4차원 영상을 얻기 위해서는 많은 데이터를 사용하여야 하고, 많은 데이터를 얻고 이를 이용하여 3/4차원 영상을 만들기 위해서는 계산시간이 더 소요되므로 품질과 속도는 반비례 관계에 있다. 사용자는 시뮬레이트 되는 부분의 정밀도 내지 명확한 영상이 필요할 수 있고, 빠르게 진행하는 것이 중요할 수도 있으므로, 그 필요성을 감안하여 양질의 품질을 선택할지 빠른 속도시간을 택할지를 선별적 선택방안을 부여하는 과정이다.In order to obtain a high quality 3/4 dimensional image, a lot of data must be used. In order to obtain a lot of data and to produce a 3/4 dimensional image using the same, it takes longer to calculate the quality and the speed is inversely related. The user may need the precision or clear image of the part to be simulated, and it may be important to proceed quickly, so it is a process of giving a selective selection whether to select high quality quality or fast speed time in consideration of the necessity. .
상기 S331에서 소정의 품질이 선택되면, 이에 해당하는 스캔라인 수와 샘플수가 결정된다 (S332). 스캔라인수/샘플수 계산단계(S332)은 2차원 초음파 영상을 만들기 위해, 집속된 초음파 빔을 몇 개의 스캔 라인으로 송/수신하고, 한 스캔 라인 상에서 샘플 수에 따라 몇 개의 데이터를 얻을 것인지 결정하는 단계이고, 이 단계가 수행된 후 스캔 라인 간의 간격에 일치 또는 근사하도록 2차원 영상 데이터간의 간격을 계산하는 2차원 영상 데이터간의 간격 계산단계(S333)가 수행된다.If a predetermined quality is selected in S331, the number of scan lines and the number of samples corresponding thereto are determined (S332). In the scan line count / sample count calculation step (S332), in order to generate a 2D ultrasound image, the focused ultrasound beam is transmitted / received by how many scan lines, and how many data are obtained according to the number of samples on one scan line. After this step is performed, an interval calculation step S333 between two-dimensional image data for calculating an interval between the two-dimensional image data so as to match or approximate the interval between scan lines is performed.
한편 상기한 영상품질선택과 유사하게, 사용자는 선별적으로 스캔 각도를 선 택할 수 있도록 선택방안이 주어진다. 사용자가 좁은 영역을 3/4차원 영상으로 얻고자 할 경우는 좁은 각도를, 넓은 영역을 얻고자 할 경우는 넓은 각도를 선택하면 된다. 넓은 각도를 선택할 수록, 많은 2차원 영상 데이터를 사용하여야 하므로 한 볼륨 영상을 얻는 시간이 오래 걸리게 된다. 이러한 특성을 잘 고려하여 사용자는 선별적으로 스캔각도를 선택할 수 있다.On the other hand, similar to the image quality selection described above, the user is given a choice to selectively select the scan angle. If the user wants to obtain a narrow area as a 3 / 4-dimensional image, the user may select a narrow angle. If the user wants to obtain a wide area, the user may select a wide angle. As the wider angle is selected, a large volume of two-dimensional image data has to be used, so it takes longer to acquire one volume image. In consideration of these characteristics, the user can selectively select the scan angle.
프로브의 각도를 선택할 수도 있는 3/4차원 프로브 스캔 각도 선택(S334)단계로 진입하면, 프로브의 종류에 따라, 2차원 탐촉자를 회전시켜 3차원 볼륨 데이터를 얻도록 구성된 볼륨 프로브의 경우 각도를 선택하고, 2차원 탐촉자를 이동시켜 3차원 볼륨 데이터를 얻도록 구성된 볼륨 프로브의 경우 스캔할 길이를 선택한다. 전자식 3차원 프로브의 경우는 스캔할 영역을 선택한다.When entering the 3 / 4-dimensional probe scan angle selection step (S334), which may select the angle of the probe, the angle is selected in the case of a volume probe configured to obtain three-dimensional volume data by rotating the two-dimensional probe according to the type of the probe. In the case of a volume probe configured to move two-dimensional transducers to obtain three-dimensional volume data, a length to be scanned is selected. In the case of an electronic 3D probe, an area to be scanned is selected.
상기한 2차원 영상 데이터간의 간격 계산단계가 수행된 이후 상기 S334단계에서 결정된 볼륨 프로브 각도를, S333에서 결정된 간격으로 나누는 2차원 영상의 개수 계산단계(S335)가 수행된다.After the step of calculating the interval between the two-dimensional image data is performed, the step of calculating the number of two-dimensional images (S335) dividing the volume probe angle determined in the step S334 by the interval determined in S333 is performed.
3/4차원 볼륨 데이터 생성(S336)은 S350~S354를 반복하여 계산한다. 3차원 볼륨데이터는 S350~S354를 1회 반복하여 얻으며 이를 가시화하여 화면에 1회 디스플레이 한다. 4차원 볼륨데이터는 사용자가 중지버튼 등을 눌러 중지할 때까지 S350~S354를 연속적으로 반복하여 실행한다. 이 때의 속도는 사용자가 선택한 관심영역의 크기와 위치(S325), 4차원 영상의 품질(S331), 프로브 스캔각도(S334) 등에 따라 달라질 수 있다. 즉, 관심영역의 크기가 클수록, 위치가 프로브 표면에서 멀어질수록, 4차원 영상의 품질을 높게 설정할수록, 프로브 스캔각도를 넓게 설정할 수록 4차원 영상의 화면 출력 속도는 떨어지게 된다.Three-dimensional volume data generation (S336) is calculated by repeating S350 ~ S354. 3D volume data is obtained by repeating S350 ~ S354 once and visualizing it and displaying it on the screen once. The four-dimensional volume data is repeatedly executed S350 to S354 until the user stops by pressing the stop button or the like. The speed at this time may vary depending on the size and location of the region of interest selected by the user (S325), the quality of the 4D image (S331), the probe scan angle (S334), and the like. That is, the larger the size of the ROI, the farther the position is from the probe surface, the higher the quality of the 4D image is set, and the wider the probe scan angle, the lower the screen output speed of the 4D image.
사용자의 편의를 위해 S336에서 생성된 볼륨 데이터는 패라미터 변환을 통해 다양하게 영상을 가시화할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 채택되는 3/4차원 영상 파라미터 변환(S337)은 밝기 임계값(threshold), 밝기(brightness), 대비(contrast), 색 팔레트(color palette) 등)를 선택/수정 가능하다. 또한, 3/4차원 영상 보기설정 변환(S338)을 통해, 3/4차원 영상을 화면에 디스플레이할 때 생성된 볼륨 데이터의 어떤 면을 볼 것인지, 볼륨 데이터의 임의 방향의 단면 중 어떤 단면을 함께 나타낼 것인지를 사용자가 선택할 수 있다. For the convenience of the user, the volume data generated in S336 may visualize various images through parameter conversion. For example, the 3 / 4-dimensional image parameter conversion S337 adopted in the present invention may select / modify brightness threshold, brightness, contrast, color palette, and the like. Do. In addition, through the 3 / 4-dimensional image view setting conversion (S338), which side of the volume data generated when displaying the 3 / 4-dimensional image on the screen, which cross section in any direction of the volume data together The user can choose whether or not to display.
도9는 본 발명에 따른 일실시예로 영상 보기 설정변환을 도시한 그림이다.9 is a diagram illustrating image view setting conversion according to an embodiment of the present invention.
도 9에서 보는 바와 같이 X, Y, Z축 단면과 3/4차원 영상을 같이 화면에 나타내는 방법, X축과 단면과 3/4차원 영상을 같이 화면에 나타내는 방법, Y축과 단면과 3/4차원 영상을 같이 화면에 나타내는 방법, Z축과 단면과 3/4차원 영상을 같이 화면에 나타내는 방법 또는 3/4차원 영상만 화면에 출력하는 방법 등이 있다. As shown in FIG. 9, the X, Y, and Z axis cross sections and the 3 / 4-dimensional image are displayed on the screen together. A method of displaying a 4D image on the screen together, a method of displaying a Z axis, a cross section, and a 3 / 4D image on the screen, or a method of outputting only the 3 / 4D image on the screen.
상기 단계들을 거쳐 사용자가 희망하는 3/4차원 데이터 가시화(S339)가 수행되면, 결정된 모든 정보들을 이용하여 볼륨 데이터가 가시화된 결과는 화면에 3/4차원 영상 디스플레이 된다.(S340) When the 3 / 4-dimensional data visualization (S339) desired by the user is performed through the above steps, the result of the volume data being visualized using all the determined information is displayed on the screen (S340).
한편, 상기한 프로브의 각도를 선택할 수도 있는 3/4차원 프로브 스캔 각도 선택단계에서, 프로브의 종류에 따른 각도 설정방법을 상세히 설명한다. Meanwhile, in the 3 / 4-dimensional probe scan angle selection step in which the angle of the probe may be selected, an angle setting method according to the type of probe will be described in detail.
동일한 환자의 동일한 부위를 프로브로 스캔할 경우, 스캔각도에 따라 얻어 지는 3/4차원의 영상 넓이가 달라진다. (스캔 각도가 좁을수록 좁은 영역의, 넓을수록 넓은 영역의 3/4차원 영상을 얻게 된다.) 넓은 영역의 3/4차원 영상일수록 볼륨데이터 생성 및 가시화에 더 많은 계산이 필요하게 되어 긴 시간이 소요되는, 스캔각도와 3/4차원 영상 출력시간은 반비례관계에 있다. 그러므로 사용자는 이를 고려하여 적절한 스캔 각도를 선택하게 된다.When scanning the same area of the same patient with a probe, the image area obtained in 3 / 4-dimensional image varies according to the scanning angle. (The narrower the scanning angle, the narrower the area, and the wider the 3 / 4-dimensional image.) The wider the 3 / 4-dimensional image, the more time is required to generate and visualize the volume data. The scan angle required and the 3/4 dimensional image output time are inversely related. Therefore, the user selects an appropriate scan angle in consideration of this.
2차원 탐촉자를 회전(rotation)시켜 볼륨 데이터를 얻도록 구성된 볼륨 프로브의 경우, 2차원 탐촉자를 -볼륨프로브각도/2 회전시킨 값을 초기 각도값으로 설정한다. In the case of a volume probe configured to rotate the two-dimensional transducer to obtain volume data, the value obtained by rotating the two-dimensional transducer at the -volume probe angle / 2 is set as an initial angle value.
2차원 탐촉자를 이동(Panning)시켜 볼륨 데이터를 얻도록 구성된 볼륨 프로브의 경우, 2차원 탐촉자를 -볼륨프로브스캔길이/2 이동시킨 값을 초기값으로 설정한다. In the case of a volume probe configured to pan the two-dimensional transducer to obtain volume data, the value obtained by moving the two-dimensional transducer to the -volume probe length / 2 is set to an initial value.
이때 각도=-볼륨프로브각도/2(S350)의 등식이 성립하면, 3/4차원 볼륨 데이터생성단계(S336)으로 이행한다. At this time, if the equation of angle = -volume probe angle / 2 (S350) is established, the process proceeds to the 3 / 4-dimensional volume data generation step S336.
만약, 현재의 각도값이 볼륨프로브각도/2보다 작은 범위인지 비교되어, 결과가 참(작은 범위)이면 프로브 위치와 가상환자의 교차계산 단계(S352)를 수행하고, 아니면 볼륨데이터 생성을 완료(S336)한다.If the current angle is less than the volume probe angle / 2, the result is compared, and if the result is true (small range), the cross-calculation step (S352) of the probe position and the virtual patient is performed. S336).
프로브 위치와 가상환자의 교차계산(S352) 및 정해진 프로브 정보에 따라 2차원 데이터 생성(S353)은 상기한 각각 (S311), (S312)와 동일한 것이므로, 상세한 설명은 생략한다.Since the two-dimensional data generation (S353) is the same as the above-described (S311) and (S312), respectively, according to the cross-calculation of the probe position and the virtual patient (S352) and the predetermined probe information, detailed description thereof will be omitted.
각도+=2차원 영상 데이터간의 간격(S354)은 S333에서 계산한 2차원 영상 데 이터 간의 간격을 현재의 각도값에 더해준다. 이 값으로 S351로 돌아가 S351의 비교값이 거짓이 될 때까지 반복 계산한다.The interval between the angle + = two-dimensional image data (S354) adds the interval between the two-dimensional image data calculated in S333 to the current angle value. It returns to S351 with this value and repeats calculation until the comparison value of S351 becomes false.
본 발명에 대한 일실시예로서 사용자가 시뮬레이션하는 과정을 도4를 통해 설명한다.As an embodiment of the present invention, a user simulation process will be described with reference to FIG.
환자 데이터 선택(S401)은 사용자가 서로 다른 여러 환자 데이터 중 원하는 데이터를 선택한다. 예컨대 임산부나 태아의 연령 데이터에서 환자를 선택할 수 있다. 선택된 환자 데이터는 로드(S402)되어, 반투명/불투명 디스플레이모드로 변환(S403)되면, 환자를 화면에 디스플레이할 때 가상환자의 인체 내부가 보이는 반투명 모드 또는 내부를 볼 수 없는 불투명 모드를 선택하거나, 또는 모드를 변경한다.The patient data selection S401 selects data desired by the user from among different patient data. For example, a patient may be selected from age data of a pregnant woman or a fetus. When the selected patient data is loaded (S402) and converted to the translucent / opaque display mode (S403), when the patient is displayed on the screen, the user selects a translucent mode where the inside of the virtual patient is visible or an opaque mode where the inside is not visible. Or change the mode.
상기 단계에서 환자에 대한 초음파 영상이 나타나면, 사용자가 보고자 하는 영역으로 3/4차원 프로브를 이동하거나, 보고 싶은 방향으로 보기 위해 프로브를 회전하면서(S404), 화면에 디스플레이되는 2차원 초음파 영상을 확인(S405)한다. 이때 화면에 디스플레이되는 2차원 초음파 영상은 선택된 가상환자와 3/4차원 프로브, 각각의 회전/이동된 상태로부터 결정된다. 이는 실제 상황에서 초음파 장비와 프로브로 환자를 진단하면서 보는 2차원 초음파 영상의 역할과 동일하다.When the ultrasound image of the patient appears in the above step, the user moves the 3 / 4-dimensional probe to the area to be viewed, or rotates the probe to view in the direction (S404) to check the 2D ultrasound image displayed on the screen. (S405). In this case, the 2D ultrasound image displayed on the screen is determined from the selected virtual patient, the 3 / 4D probe, and each rotated / moved state. This is the same as the role of the two-dimensional ultrasound image to see the diagnosis of the patient with the ultrasound equipment and probe in the actual situation.
현실적으로 초음파진단 상황과 동일하게, 사용자는 환자의 이상 유무를 확인하고자 하거나 특정 부위를 좀 더 정확하게 관찰하기 위해 관심영역을 탐색하여 좀 더 선명한 영상을 보도록 시뮬레이션을 구성한다. In reality, as in the ultrasound diagnosis situation, the user configures a simulation to look at a clearer image by searching a region of interest in order to check for abnormalities of patients or to observe a specific area more accurately.
상기한 화면에 디스플레이되는 2차원 초음파 영상 가운데, 관심영역 설 정(S406)은 3/4차원 초음파 영상을 만들기 위해, 2차원 초음파 영상을 보면서 원하는 영역을 설정한다. 이때 관심영역(ROI, Region Of Interest)내의 부분만 3/4차원 영상으로 재구성 및 가시화된다.Of the two-dimensional ultrasound images displayed on the screen, the region of interest setting (S406) sets a desired area while viewing the two-dimensional ultrasound image to make the 3 / 4-dimensional ultrasound image. At this time, only a part of a region of interest (ROI) is reconstructed and visualized as a 3 / 4-dimensional image.
관심영역이 설정(S406)되면, 3/4차원 초음파 영상 모드가 시작(S407)되고 사용자가 상기에 설정한 정보들로 3/4차원 초음파 영상이 화면에 디스플레이되는 모드로 옮겨가고, 3/4차원 초음파 영상 확인(S408)은 화면에 디스플레이되는 3/4차원 초음파 영상을 확인한다.When the ROI is set (S406), the 3 / 4D ultrasound image mode is started (S407), and the user moves to the mode in which the 3 / 4D ultrasound image is displayed on the screen with the information set above. The 3D ultrasound image check (S408) checks the 3 / 4D ultrasound image displayed on the screen.
다른 환자의 3/4차원 초음파 영상을 보고자 할 경우, S401로 돌아가 반복한다. 반투명/불투명 모드 전환을 하고자 할 경우, S403으로 돌아가 반복한다. 3/4차원 프로브의 위치를 이동하거나 방향을 바꾸고자 할 경우, S404로 돌아가 반복하거나, S409에서 수정하여 수행할 수 있다. 관심영역을 재설정하고자 할 경우 S405로 돌아가 2차원 초음파 영상을 확인하고 관심영역을 재설정하는 과정을 반복한다.If you want to see the 3 / 4-dimensional ultrasound image of another patient, go back to S401 and repeat. If you want to switch translucent / opaque mode, go back to S403 and repeat. If you want to move or change the position of the 3 / 4-dimensional probe, it can be repeated to return to S404 or modified in S409. If you want to reset the ROI, go back to S405 to check the 2D ultrasound image and repeat the process of resetting the ROI.
3/4차원 관심영역 크기/위치 수정(S409)은 화면에 디스플레이되는 3/4차원 영상의 일부만 가시화하고자 할 경우, 관심영역(VOI, Volume Of Interest)의 크기를 바꾸거나 위치를 이동한다. 수정된 결과 3/4차원 초음파 영상은 화면에 실시간 디스플레이된다.In the case of modifying the size / position of the 3 / 4D ROI (S409), only a part of the 3 / 4D image displayed on the screen is changed, the size of the ROI is changed or the position is changed. The modified result is a three-dimensional ultrasound image is displayed on the screen in real time.
3/4차원 초음파 영상 확대/이동/회전(S410)은 사용자가 원할 경우 화면에 디스플레이되고 있는 3/4차원 초음파 영상을 확대, 이동 또는 임의의 축에 대해 회전한다. 수정된 결과 3/4차원 초음파 영상은 화면에 실시간 디스플레이된다.The 3/4 dimensional ultrasound image zoom / move / rotate (S410) rotates the 3/4 dimensional ultrasound image being displayed on the screen if desired by the user to enlarge, move or rotate about an arbitrary axis. The modified result is a three-dimensional ultrasound image is displayed on the screen in real time.
3/4차원 초음파 영상 파라미터 수정(S411)은 사용자가 영상 가시화에 필요한 여러 가지 파라미터(밝기임계값(threshold), 밝기(brightness), 대비(contrast), 색팔레트(color palette) 등)를 수정한다. 수정된 결과 3/4차원 초음파 영상은 화면에 실시간 디스플레이된다.The 3/4 dimensional ultrasound image parameter correction (S411) modifies various parameters (brightness threshold, brightness, contrast, color palette, etc.) necessary for the user to visualize the image. . The modified result is a three-dimensional ultrasound image is displayed on the screen in real time.
3/4차원 초음파 영상 보기설정 수정(S412)은 3/4차원 영상을 화면에 디스플레이할 때 생성된 볼륨 데이터의 어떤 면을 볼 것인지, 볼륨 데이터의 임의 방향의 단면 중 어떤 단면을 함께 나타낼 것인지를 사용자가 수정한다. 수정된 결과 3/4차원 초음파 영상은 화면에 실시간 디스플레이된다.Modifying the 3 / 4D ultrasound image display setting (S412) indicates which side of the volume data generated when the 3 / 4D image is displayed on the screen, and which cross section in any direction of the volume data is to be displayed together. Modified by the user. The modified result is a three-dimensional ultrasound image is displayed on the screen in real time.
상기한 본 발명에 의한 교육용 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법을 실현하기 위한 프로그램은 광학방식의 CD또는 DVD에 기록되거나, 전기적인 기록방식인 반도체 기억장치로 기록되어 사용자가 재생하여 읽을 수 있는 기록매체로 제조, 판매되어진다. 물론 기록매체는 전술한 예에 국한되지 않고 ,본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것이다. The program for realizing the training method for acquiring the educational 3 / 4-dimensional ultrasonic diagnostic technology according to the present invention described above is recorded on an optical CD or DVD, or recorded by an electronic recording method of a semiconductor memory device, and reproduced by a user. It can be manufactured and sold on recordable media. Of course, the recording medium is not limited to the above examples, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.
도1은 본 발명에 의한 가상의 인체 및 가상의 프로브를 모델링하여 데이터를 데이터를 저장하고 시뮬레이션이 시현되는 장치를 개략적으로 나타내는 구성도.1 is a configuration diagram schematically showing an apparatus for modeling a virtual human body and a virtual probe according to the present invention to store data and to simulate the data.
도2는 본 발명에 의한 가상환자 및 3D 프로브 데이터가 시뮬레이션되어 디스플레이 되는 과정을 나타내는 순서도. 2 is a flow chart showing a process in which the virtual patient and 3D probe data according to the present invention is simulated and displayed.
도3은 본 발명에 의한 2/3D 관심영역 및 3/4차원 영상이 디스플레이되는 과정을 나타내는 순서도.3 is a flowchart illustrating a process of displaying a 2 / 3D region of interest and a 3 / 4-dimensional image according to the present invention;
도4는 본 발명에 의한 사용자의 실제 사용단계를 나타내는 순서도.Figure 4 is a flow chart showing the actual use step of the user according to the present invention.
도5는 본 발명에 의한 불투명모드로 가상환자를 디스플레이하고 2차원 초음파 영상을 디스플레이 하는 사진.Figure 5 is a photograph of displaying a virtual patient and a two-dimensional ultrasound image in the opaque mode according to the present invention.
도6은 본 발명에 의한 반투명모드로 가상환자를 디스플레이하고 2차원 초음파 영상을 디스플레이 하는 사진.Figure 6 is a photo of displaying a virtual patient and a two-dimensional ultrasound image in a translucent mode according to the present invention.
도7은 본 발명에 의한 반투명모드로 가상환자를 디스플레이하고 2차원 초음파 영상을 디스플레이 하는 사진.Figure 7 is a picture of displaying a virtual patient and a two-dimensional ultrasound image in a translucent mode according to the present invention.
도8은 본 발명에 의한 반투명모드로 가상환자를 디스플레이하고 2차원 초음파 영상을 디스플레이 하는 사진.8 is a photograph showing a virtual patient and displaying a two-dimensional ultrasound image in a translucent mode according to the present invention.
도9는 본 발명에 따른 일실시예로 영상 보기 설정변환을 도시한 그림.Figure 9 is a view showing the image view setting conversion in one embodiment according to the present invention.

Claims (18)

  1. 인체, 내부 장기, 태아 등 실제 데이터를 바탕으로 하여 3차원 영상을 모델링 하는 상용 소프트웨어를 이용해 구성된 가상환자의 다각형 형태의 3D/4D 모델링 데이터, 위치정보, 움직임에 대한 정보, 색정보 등으로 구성된 가상 인체, 내부장기, 태아 데이터(10);Virtual 3D / 4D modeling data in the form of polygons, location information, movement information, color information, etc. of a virtual patient constructed using commercial software that models 3D images based on actual data such as the human body, internal organs, and fetus Human body, internal organs, and fetal data (10);
    상기한 상용 소프트웨어를 이용해 다각형 형태로 구성한 3D 프로브 데이터(11); 3D probe data 11 configured in polygonal form using the commercial software;
    상기한 가상환자의 3/4차원 모델링데이터(10) 및 3D 프로브 모델링데이터(11)를 데이터베이스로 저장하고, 화면 등에 실현될 수 있는 디스플레이 수단을 구비한 컴퓨터 장비에서 이를 로드하여 가상 인체(10) 등을 불투명/반투명 모드로 디스플레이하며, 3D프로브(11)를 화면에 디스플레이하고;The 3 / 4-dimensional modeling data 10 and the 3D probe modeling data 11 of the virtual patient are stored in a database, and loaded on a computer device having a display means that can be realized on a screen or the like. Display the back in the opaque / translucent mode, and display the 3D probe 11 on the screen;
    가상 인체(10) 등과 3D프로브를 확대/이동/회전하여, 상호 위치정보에 따라 2차원 초음파 영상을 동시 화면에 디스플레이하며;Expanding / moving / rotating the 3D probe with the virtual human body 10 and the like, and displaying a 2D ultrasound image on a simultaneous screen according to mutual position information;
    2차원 초음파 영상의 관심영역과 3D프로브의 구동정보를 설정하여, 3/4차원 영상 데이터를 구성 및 가시화하여 화면에 디스플레이함으로써;Setting a region of interest of the 2D ultrasound image and driving information of the 3D probe, constructing and visualizing 3 / 4D image data and displaying the same on a screen;
    화면 등에 실현될 수 있는 디스플레이 수단을 구비한 컴퓨터 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이터. And a computer device having a display means that can be realized on a screen or the like.
  2. 제1항에 있어서, 상용소프트웨어 등을 이용하여 다각형의 형태로 구성한 가 상환자의 3/4차원 데이터(10) 또는 실제 의료영상장비로부터 얻은 3/4차원 데이터를 로드하여 사용하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이터.According to claim 1, 3 / 4-dimensional ultrasound to load and use the 3 / 4-dimensional data (10) of the virtual patient configured in a polygonal form using commercial software, or 3 / 4-dimensional data obtained from the actual medical imaging equipment Diagnostic training simulator.
  3. 제1항에 있어서, 3D 프로브는 3차원 기계식 프로브 또는 전자식 프로브로서 3차원 볼륨 데이터를 얻을 수 있는 프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이터.The simulator of claim 1, wherein the 3D probe comprises a probe capable of obtaining three-dimensional volume data as a three-dimensional mechanical probe or an electronic probe.
  4. 제 1항 또는 2항 또는 3항에 있어서, 가상 인체, 가상 내부장기, 가상 태아 등 각 세부기관에 따라 각각 고유의 색 정보를 설정하는 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이터. The simulator for acquiring 3 / 4-dimensional ultrasound diagnostic technology according to claim 1, 2, or 3, wherein unique color information is set according to each sub-organization such as a virtual human body, a virtual internal organ, and a virtual fetus.
  5. 가상 인체, 가상 내부장기, 가상 태아의 3D/4D데이터(10)가 컴퓨터상에 로드되어 화면에 디스플레이 되는 단계(S20);3D / 4D data 10 of the virtual human body, the virtual internal organs, and the virtual fetus are loaded on a computer and displayed on a screen (S20);
    실제 초음파 장비를 사용하는 상황과 동일한 연출을 위해 불투명/반투명 디스플레이 모드를 셋팅하는 단계(S21); Setting an opaque / semi-transparent display mode for the same direction as a situation of using an actual ultrasonic device (S21);
    상기 가상환자를 확대하거나, 위치를 이동하거나, 임의의 축에 대해 회전하여 볼 수 있는 확대/이동/회전(S22)단계;An enlargement / movement / rotation (S22) step of enlarging the virtual patient, moving a position, or rotating and viewing about any axis;
    상기 S20 단계와 동시에 3D 프로브 데이터(11)는 로드되어 화면에 디스플레이 되는 단계 (S23);Simultaneously with the step S20, the 3D probe data 11 is loaded and displayed on the screen (S23);
    3D 프로브 위치가 이동 또는 임의의 축에 대해 회전하는 단계(S24);3D probe position is moved or rotated about any axis (S24);
    상기 3D 프로브의 위치이동 값이 가상환자의 인체 표면 위에 위치하도록 접점(Point of contact)을 계산하는 접촉 위치 계산(S25)단계;A contact position calculation (S25) for calculating a point of contact such that the position shift value of the 3D probe is located on the surface of the human body of the virtual patient;
    상기에서 계산된 위치이동에 따른 접점 위치와 회전에 따른 프로브 방향 벡터에 따라 3D 프로브를 위치를 고정하는 단계(S26)Fixing the position of the 3D probe according to the contact position according to the position movement calculated above and the probe direction vector according to the rotation (S26)
    상기 S22단계에서 가상환자의 인체, 내부 장기, 가상 태아 등의 모든 위치/회전/크기정보와 S26단계에서 3차원 프로브의 위치/회전/크기정보에 따라 시뮬레이션 위치가 결정되는 단계(S27); 및In step S22, the simulation position is determined according to all position / rotation / size information of the human body, internal organs, virtual fetus, etc. of the virtual patient and the position / rotation / size information of the 3D probe in step S26 (S27); And
    상기 위치 결정된 초음파영상이 화면에 디스플레이되는 단계(S28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법.And a step (S28) of displaying the positioned ultrasound image on a screen.
  6. 제5항에 있어서, 반투명 디스플레이 모드와 불투명 디스플레이 모드는 각각 2차원 초음파 영상을 디스플레이하거나, 3차원 또는 4차원 초음파 영상을 디스플레이하고 있는 중 언제나 모드 전환이 가능한 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법. The 3 / 4-dimensional ultrasound diagnostics of claim 5, wherein the translucent display mode and the opaque display mode are each capable of switching modes while displaying 2D ultrasound images or displaying 3D or 4D ultrasound images, respectively. Simulation method for skill acquisition.
  7. 제5항에 있어서, 3D 프로브가 임의의 축에 대해 회전하는 경우는, 임의의 축에 대한 프로브 회전 값에 따라 프로브의 회전된 방향 벡터를 계산하며, 가상환자 등의 인체 표면 곡률을 계산하여 프로브가 인체 내부이 위치하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법. The method of claim 5, wherein when the 3D probe rotates about an axis, the rotated direction vector of the probe is calculated according to the probe rotation value about the axis, and the surface surface curvature of a virtual patient or the like is calculated. Simulation method for acquiring 3 / 4-dimensional ultrasonic diagnostic technology, characterized in that the inside of the human body is not located.
  8. 제5항에 있어서, 소정의 위치가 결정된 3D 프로브에 접촉된 가상환자 부위의 초음파 영상화면이 디스플레이되어 희망하는 관심영역을 시뮬레이션하기 위해, 2차원 모드 또는 3차원 모드 중 한 가지를 선택하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법.The method according to claim 5, wherein an ultrasound image of the virtual patient site in contact with the 3D probe having a predetermined position is displayed to include selecting one of the two-dimensional mode and the three-dimensional mode to simulate a desired ROI. Simulation method for acquiring 3 / 4-dimensional ultrasonic diagnostic technology, characterized in that.
  9. 제8항에 있어서, 2차원 모드가 선택되어지면, 가상환자와 3차원 프로브 위치가 교차 계산되고(S311);The method of claim 8, wherein when the two-dimensional mode is selected, the virtual patient and the three-dimensional probe position are cross-calculated (S311);
    상기 결정된 프로브 정보에 따라 데이터 샘플 개수가 결정되며(S312);The number of data samples is determined according to the determined probe information (S312);
    상기에서 획득된 2차원 데이터를 죄표계 변환을 통해 2차원 영상데이터로 생성하며(S313); 상기 변환된 2차원 영상 데이터를 디스플레이하는 것(S314)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법. Generating the two-dimensional image data obtained through the two-dimensional image data through the criminal system transformation (S313); And (S314) displaying the converted two-dimensional image data.
  10. 제9항에 있어서, 3차원 프로브는 선형, 부채꼴, 또는 환상방식 중 어느 하나로 2차원 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법. 10. The method of claim 9, wherein the three-dimensional probe acquires two-dimensional data in any one of a linear, sector, or annular manner.
  11. 제9항 또는 10항에 있어서, 프로브 위치와 가상환자의 교차계산으로 계산된 모든 교차점을 연결하여 폐곡선을 형성하고, 폐곡선은 각각 고유의 색을 설정하는 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법. [Claim 11] The 3 / 4-dimensional ultrasound diagnostic technique according to claim 9 or 10, wherein a closed curve is formed by connecting the probe positions and all intersection points calculated by the cross-calculation of the virtual patients, and the closed curves each set a unique color. Acquisition simulation method.
  12. 제8항 또는 9항에 있어서, 디스플레이된 2차원 영상에서 관심영역의 크기와 위치를 설정하여, 상기 설정된 영역의 내부 데이터만 3/4차원 영상을 형성하는 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법. 10. The method according to claim 8 or 9, wherein the size and position of the ROI are set in the displayed 2D image so that only the internal data of the set region forms a 3 / 4D image. Simulation method for skill acquisition.
  13. 제 12항에 있어서, 3/4차원 영상품질을 선택 단계(S331);13. The method of claim 12, further comprising: selecting a 3 / 4-dimensional image quality (S331);
    상기 선택에 따라 스캔라인 수와 샘플 수가 결정되는 단계(S332);Determining the number of scan lines and the number of samples according to the selection (S332);
    상기 스캔 라인 간의 간격에 일치하는 2차원 영상 데이터 간 간격 계산단계(S333);Calculating an interval between two-dimensional image data corresponding to the interval between the scan lines (S333);
    프로브의 스캔각도를 계산하는 단계(S334);Calculating a scan angle of the probe (S334);
    상기 프로브의 각도를 상기 2차원 영상데이터 간의 간격으로 나누는 2차원 영상 개수 계산단계(S335);A two-dimensional image number calculation step of dividing the angle of the probe by the interval between the two-dimensional image data (S335);
    상기 계산에 따라 3/4차원 볼륨데이터가 생성단계(S336); Generating three-dimensional volume data according to the calculation (S336);
    가 포함되는 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법. Simulation method for acquiring 3 / 4-dimensional ultrasound diagnostic technology, characterized in that it is included.
  14. 제13항에 있어서, 프로브의 스캔 각도를 임의로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법. The method of claim 13, wherein the scanning angle of the probe can be arbitrarily adjusted.
  15. 제13항에 있어서, 생성된 3/4차원 볼륨 데이터를 패러미터 변환을 통해 밝기 임계값, 밝기, 대비, 색 팔레트를 선택,수정할 수 있는 것을 특징으로 하는 3/4차 원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법.The simulation for acquiring 3 / 4-dimensional ultrasonic diagnostic technology according to claim 13, wherein the generated 3 / 4-dimensional volume data can be selected and corrected through a parameter transformation for brightness threshold, brightness, contrast, and color palette. Way.
  16. 구축된 다양한 환자 데이터 중 하나를 선택하여 데이터를 로드하는 단계(S402);Selecting one of the constructed various patient data to load the data (S402);
    상기 데이터는 반투명/불투명 디스플레이모드로 변환되어, 환자를 화면에 디스플레이할 때 가상환자의 인체 내부가 보이는 반투명 모드 또는 내부를 볼 수 없는 불투명 모드를 선택하거나, 또는 모드를 변경하는 단계 (S403);Converting the data into a translucent / opaque display mode, selecting a translucent mode in which the inside of the human body of the virtual patient is visible or an opaque mode in which the inside of the virtual patient is not visible, or changing modes (S403);
    상기 단계에서 환자에 대한 초음파 영상이 나타나면, 관심 영역으로 3/4차원 프로브를 이동 또는 회전하는 단계(S404); In step S404, when the ultrasound image of the patient appears, moving or rotating the 3 / 4-dimensional probe to the ROI;
    상기 과정에서 화면에 디스플레이되는 2차원 초음파 영상을 확인하는 단계(S405);Confirming the 2D ultrasound image displayed on the screen in the process (S405);
    상기한 화면에 디스플레이되는 전체 2차원 초음파영상 영역 중에 3/4차원 볼륨 데이터로 구성되기 위한 특정 영역을 설정하는 단계 (S406);Setting a specific area to be composed of 3 / 4-dimensional volume data among all 2D ultrasound image areas displayed on the screen; (S406);
    상기 관심영역이 설정되면, 3/4차원 초음파 영상 모드가 시작되고 사용자가 상기에 설정한 정보들로 3/4차원 초음파 영상이 화면에 디스플레이되는 모드가 되는 단계(S407);When the region of interest is set, the 3 / 4D ultrasound image mode is started and the user enters a mode in which the 3 / 4D ultrasound image is displayed on the screen using the information set by the user (S407);
    상기 화면에 디스플레이되는 3/4차원 초음파 영상을 확인하거나, 다른 환자의 3/4차원 초음파 영상을 보고자 할 경우나, 불/반투명 모드 전환을 하고자 할 경우나, 프로브 위치를 이동하거나, 관심영역을 재설정하고자 하는 경우 등은 해당 단계로 돌아가 반복하는 단계(S408);To check the 3 / 4D ultrasound image displayed on the screen, to view the 3 / 4D ultrasound image of another patient, to change the opacity / translucent mode, to move the probe position, or to change the ROI. If it is to be reset, etc. are returned to the corresponding step (S408);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법. Simulation method for learning 3 / 4-dimensional ultrasonic diagnostic technology comprising a.
  17. 제16항에 있어서, 화면에 디스플레이되는 3/4차원 초음파 영상에 대한 관심영역에서 영상의 일부만 가시화하고자 할 경우, 관심영역(VOI,Volume Of Interest)의 크기를 바꾸거나 위치를 이동하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법. The method of claim 16, further comprising changing a size of a region of interest (VOI) or moving a position when only a part of the image is to be visualized in the region of interest for the 3 / 4-dimensional ultrasound image displayed on the screen. Simulation method for acquiring 3 / 4-dimensional ultrasonic diagnostic technology, characterized in that.
  18. 제16항에 있어서, 3/4차원 영상을 화면에 디스플레이할 때 생성된 볼륨 데이터의 어떤 면을 볼 것인지, 볼륨 데이터의 임의 방향의 단면 중 어떤 단면을 함께 나타낼 것인지 수정할 수 있는 것을 특징으로 하는 3/4차원 초음파 진단기술 습득용 시뮬레이션 방법. 17. The method of claim 16, wherein when displaying a 3 / 4-dimensional image on a screen, it is possible to modify which side of the generated volume data and which one of the cross-sections in any direction of the volume data are displayed together. Simulation method for acquiring 4D ultrasound diagnostic technology.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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