KR20140035035A - 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법 및 그 장치 - Google Patents

가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법은 환자의 3차원 의료 영상에서 복수의 가상 나이프들 중 선택된 가상 나이프를 통하여 시드점을 입력 받는 단계; 상기 입력 받은 상기 시드점과 상기 선택된 가상 나이프의 특성을 이용하여 상기 시드점을 포함하는 세그멘테이션 영역을 결정하는 단계; 상기 3차원 의료 영상으로부터 상기 결정된 상기 세그멘테이션 영역을 제거하는 단계; 및 상기 단계들을 상기 3차원 의료 영상에서 목표 장기가 노출될 때까지 순차적으로 수행하는 단계를 포함하고, 상기 가상 나이프의 특성은 상기 세그멘테이션 영역을 결정하기 위한 반경, 깊이, 오차 범위를 포함함으로써, 인체의 표피로부터 원하는 수술 부위까지 절개 부위를 세밀하게 제거하면서 신체 내부를 가시화할 수 있다.

Description

가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법 및 그 장치 {Surgery simulation method using virtual knife and apparatus thereof}
본 발명은 수술 시뮬레이션에 대한 것으로, 상세하게는 가상 나이프(virtual knife)를 이용하여 인체의 표피로부터 원하는 수술 부위까지 절개 부위를 세밀하게 제거하면서 신체 내부를 가시화할 수 있는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 한국산업기술평가관리원의 지식경제기술혁신사업(산업원천기술개발사업)의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호 : 10038419, 과제명 : 지능형 영상진단 및 치료지원 시스템].
현대 의학의 발전에 힘입어, 의사들이 시술하는 다양한 의학적 처치는 점점 정밀화되어 가고 있으며, 심지어는 육안과 의사의 손만으로는 수행할 수 없는 섬세한 시술들이 많이 개발되고 있다. 따라서, 외과 의사가 고도로 숙련될 필요가 있는데 반해 외과 의사가 한정된 임상 경험과 시술 경험만으로는 이러한 숙련도를 얻기가 쉽지 않다.
그러므로, 의학적 시술 훈련이 보다 효과적으로 이루어지게 하는 한가지 방법은 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하는 것이다. 예를 들어, 시술 전에 환자의 의료영상을 3차원으로 재구성하여 수술 계획을 수립하고, 이를 시뮬레이션 환경에 적용하여 모의 수술 훈련을 진행한다. 훈련에 임하는 의사는 수술 도구를 모사한 입력 장비를 통해 필요한 처치를 수행하고 출력되는 결과를 바탕으로 실제 시술에 대비한다.
이와 같이, 현대의 컴퓨터 공학에 의해, 컴퓨터 프로프램에 의해 생성된 가상 환경에서 실재적인 훈련 상황을 제공하는 것이 가능하다. 즉, 컴퓨터에 의하여 시뮬레이션과 관련된 대상물의 3차원 모델이 제공된다.
종래 임의의 조직(Tissue)을 잘라내기 위한 수술 시뮬레이션 방법은 VOI 컨트롤, 조각 기법(Sculpting), 2차원 혹은 3차원 영역 확장(region growing)이 있으며 이런 기술들을 사용하여 불필요한 부분을 제거할 수 있다.
하지만, 이런 종래 기술들은 3차원상의 깊이 혹은 면적, 해부학적인 관계에 상관 없이 적용되어, 수술을 시뮬레이션 하듯이 인체를 세밀하게 파고 들면서 살펴 보기에 적합하지 않은 문제점이 있다.
따라서, 깊이 혹은 면적, 해부학적인 관계를 고려하여 수술 시뮬레이션을 수행할 수 있는 방법 또는 장치의 필요성이 대두된다.
한국공개특허 제2012-0063589호 (공개일 2012.06.18)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 가상 나이프(virtual knife)를 이용하여 인체의 표피(또는 피부)로부터 원하는 수술 부위까지 절개 부위를 세밀하게 제거하면서 신체 내부를 가시화할 수 있는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명은 환자의 3차원 의료 영상에서 선택되는 시드점과 가상 나이프의 특성을 고려하여 세그멘테이션 영역을 결정하고, 결정된 세그멘테이션 영역을 환자의 피부에서부터 수술 부위 예컨대, 병변 또는 목표 장기까지 제거하여 병변 또는 목표 장기를 노출시킴으로써, 실제 수술과 가깝도록 세밀하게 시뮬레이션할 수 있다.
또한, 본 발명은 가상 나이프의 종류에 따라 제거되는 세그멘테이션 영역을 상이하게 조절할 수 있고, 이를 통해 수술 부위를 세밀하게 제거해 나가 병변 또는 목표 장기를 노출시킬 수 있는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법은 환자의 3차원 의료 영상에서 복수의 가상 나이프들 중 선택된 가상 나이프를 통하여 시드점을 입력 받는 단계; 상기 입력 받은 상기 시드점과 상기 선택된 가상 나이프의 특성을 이용하여 상기 시드점을 포함하는 세그멘테이션 영역을 결정하는 단계; 상기 3차원 의료 영상으로부터 상기 결정된 상기 세그멘테이션 영역을 제거하는 단계; 및 상기 단계들을 상기 3차원 의료 영상에서 목표 장기가 노출될 때까지 순차적으로 수행하는 단계를 포함한다.
상기 가상 나이프의 특성은 상기 세그멘테이션 영역을 결정하기 위한 반경, 깊이, 오차 범위를 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명의 방법은 상기 시드점에 대응하는 상기 3차원 의료 영상에서의 좌표 정보를 저장하는 단계; 상기 저장된 좌표 정보들을 이용하여 수술 경로를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 상기 수술 경로를 상기 3차원 의료 영상에 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 세그멘테이션 영역을 결정하는 단계는 상기 시드점을 포함하는 상기 세그멘테이션 영역을 계산하여 상기 3차원 의료 영상 상에 미리 디스플레이하는 단계; 및 상기 미리 디스플레이된 상기 세그멘테이션 영역이 사용자에 의해 선택되면 상기 세그멘테이션 영역을 상기 시드점을 포함하는 세그멘테이션 영역으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 세그멘테이션 영역을 결정하는 단계는 상기 시드점에 대한 밝기 값 또는 상기 시드점을 포함하는 일정 영역의 평균 밝기 값을 이용하여 상기 세그멘테이션 영역을 결정할 수 있다.
나아가, 본 발명의 방법은 상기 목표 장기에 대응하여 미리 저장된 적어도 하나 이상의 수술 시뮬레이션을 검색하는 단계; 및 상기 검색된 상기 적어도 하나 이상의 수술 시뮬레이션을 이용하여 상기 목표 장기까지의 후보 시드점들을 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 시드점을 입력 받는 단계는 상기 후보 시드점들로부터 선택된 후보 시드점을 상기 시드점으로 입력 받을 수 있다.
상기 검색하는 단계는 상기 3차원 의료 영상으로부터 검출하거나 사용자로부터 입력 받는 상기 목표 장기에 대응하여 미리 저장된 상기 적어도 하나 이상의 수술 시뮬레이션을 검색할 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 방법은 상기 단계들 각각에서 사용자로부터 사용자 입력을 수신하기 위하여 상기 3차원 의료 영상과 상기 단계들 각각에 대응하는 2차원 의료 영상을 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법은 환자의 3차원 의료 영상에서 상기 환자의 피부에서부터 목표 장기까지의 경로점들을 설정하는 단계; 상기 설정된 상기 경로점들 각각에서 사용될 가상 나이프를 선택하는 단계; 상기 경로점을 시드점(seed point)으로 선택하고, 상기 선택된 상기 가상 나이프의 특성과 상기 시드점을 이용하여 해당 경로점에서의 세그멘테이션 영역을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 상기 세그멘테이션 영역을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 결정하는 단계 및 상기 제거하는 단계는 상기 피부에서 상기 목표 장기까지 순차적으로 수행될 수 있다.
상기 세그멘테이션 영역을 결정하는 단계는 상기 시드점을 포함하는 상기 해당 경로점에서의 세그멘테이션 영역을 계산하여 상기 3차원 의료 영상 상에 미리 디스플레이하는 단계; 및 상기 미리 디스플레이된 상기 세그멘테이션 영역이 사용자에 의해 선택되면 상기 세그멘테이션 영역을 상기 시드점을 포함하는 세그멘테이션 영역으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 장치는 환자의 3차원 의료 영상에서 복수의 가상 나이프들 중 선택된 가상 나이프를 통하여 시드점을 입력 받는 입력부; 상기 입력 받은 상기 시드점과 상기 선택된 가상 나이프의 특성을 이용하여 상기 시드점을 포함하는 세그멘테이션 영역을 결정하는 결정부; 상기 3차원 의료 영상으로부터 상기 결정된 상기 세그멘테이션 영역을 제거하는 제거부; 및 상기 3차원 의료 영상에서 목표 장기가 노출될 때까지 상기 입력부, 상기 결정부 및 상기 제거부를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 장치는 환자의 3차원 의료 영상에서 상기 환자의 피부에서부터 목표 장기까지의 경로점들을 설정하는 설정부; 상기 설정된 상기 경로점들 각각에서 사용될 가상 나이프를 선택하는 선택부; 상기 경로점을 시드점(seed point)으로 선택하고, 상기 선택된 상기 가상 나이프의 특성과 상기 시드점을 이용하여 해당 경로점에서의 세그멘테이션 영역을 결정하는 결정부; 상기 결정된 상기 세그멘테이션 영역을 제거하는 제거부; 및 상기 3차원 의료 영상에서 목표 장기가 노출될 때까지 상기 설정부, 상기 선택부, 상기 결정부 및 상기 제거부를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 3차원 의료 영상에서 제거 또는 절개되는 반경(또는 범위), 깊이, 오차 범위 등이 상이한 가상 나이프의 특성을 이용하여 수술 부위를 세밀하게 조절할 수 있기 때문에 실제 수술 환경을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션을 통해 실제 수술과 유사하게 신체 내부를 가시화할 수 있기 때문에 수술에 대한 학습 능력을 향상시킬 수도 있다.
또한, 본 발명은 수술 경로를 3차원 의료 영상과 2차원 의료 영상에 동기화시켜 디스플레이시킴으로써, 수술 경로를 보다 세밀하게 선택할 수 있고, 사용자에 의해 선택된 시드점과 가상 나이프에 대한 세그멘테이션 영역을 미리 디스플레이시킴으로써, 제거 영역을 사용자가 용이하게 선택할 수 있으며, 이를 통해 시드점과 가상 나이프의 선택에 많은 도움을 줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 단계 S150에 대한 일 실시예 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 세그멘테이션 과정과 제거 과정을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 세그멘테이션 과정과 제거 과정을 설명하기 위한 다른 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에서 3차원 의료 영상과 2차원 의료 영상에 수술 경로를 동기화시켜 디스플레이하는 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 6은 도 1에 도시된 단계 S130에 대한 일 실시예 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명에 따른 수술 시뮬레이션을 설명하기 위한 일 실시예 의료 영상들을 나타낸 것이다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법 및 그 장치를 첨부된 도 1 내지 도 13을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 수술 시뮬레이션 방법은 수술 대상인 환자의 3차원 의료 영상을 디스플레이한다(S110).
여기서, 환자의 3차원 의료 영상은 수술의 목표가 되는 목표 장기 또는 병변(lesion)에 대해 촬영된 2차원 의료 영상들을 3차원으로 재구성한 영상으로, 2차원 의료 영상들은 전산화 단층촬영(CT) 장치, 자기 공명 촬영(MRI) 장치 등의 의료 영상 촬영 기기에 의해 촬영된 영상들일 수 있다.
물론, 환자의 3차원 의료 영상은 수술 시뮬레이션을 수행하기 위한 장치 또는 도구(tool)에 디스플레이될 수 있으며, 수술 시뮬레이션을 수행하기 위한 장치 또는 도구는 상이한 특성을 가지는 복수의 가상 나이프들을 제공한다.
환자의 3차원 의료 영상이 디스플레이되면, 미리 제공되는 복수의 가상 나이프들 중 수술 도구로 사용될 어느 하나의 가상 나이프를 선택하고, 선택된 가상 나이프를 이용하여 3차원 의료 영상에서 수술 절개 부위에 해당하는 시드점을 선택 또는 입력한다(S120, S130).
이 때, 본 발명은 시드점을 선택할 때 시드점의 명확한 위치를 사용자에게 제공하기 위하여, 3차원 의료 영상과 동기화되는 2차원 의료 영상을 함께 제공할 수 있다.
즉, 가상 나이프를 이용하여 시드점이 선택되면 선택된 시드점을 3차원 의료 영상과 2차원 의료 영상에 함께 표시함으로써, 사용자가 원하는 위치를 선택하였는지를 용이하게 판단할 수 있다.
단계 S130에 의해 시드점이 입력되면, 입력된 시드점에 대응하는 3차원 의료 영상에서의 좌표 정보를 저장하고, 입력된 시드점과 선택된 가상 나이프의 특성을 이용하여 입력된 시드점을 포함하는 세그멘테이션 영역을 결정한다(S140, S150).
여기서, 가상 나이프의 특성은 세그멘테이션 영역을 결정하기 위한 반경, 깊이, 오차 범위를 포함할 수 있다. 즉, 복수의 가상 나이프들은 반경이 작은 것부터 큰 종류의 가상 나이프, 깊이가 낮은 것부터 깊은 가상 나이프, 오차 범위가 작은 것부터 큰 가상 나이프를 모두 포함할 수 있다.
이 때, 단계 S150은 가상 나이프의 특성에 포함된 항목들 중 적어도 하나 이상을 고려하여 세그멘테이션 영역을 결정할 수 있으며, 세그멘테이션 영역을 결정하는데 사용되는 시드점 정보는 시드점의 밝기 값 또는 시드점을 포함하는 일정 영역의 평균 밝기 값 또는 시드점의 밝기 값을 기준으로 일정 범위의 밝기 값일 수 있다.
단계 S150에서 세그멘테이션 영역을 결정하는 방법은 3차원 영역 확장 분할 방법(3D region growing segmentation method)을 사용할 수 있다.
시드점을 포함하는 세그멘테이션 영역이 결정되면, 결정된 세그멘테이션 영역을 제거하고, 원하는 병변 또는 목표 장기까지 상기 단계 S120 내지 S160 과정을 반복 수행한다. 즉, 복수의 가상 나이프들 중 제1 가상 나이프와 제1 시드점을 이용하여 제거하고자 하는 제1 세그멘테이션 영역을 결정하여 이를 제거하고, 그 다음 복수의 가상 나이프들 중 제2 가상 나이프와 제2 시드점을 이용하여 제2 세그멘테이션 영역을 결정하여 이를 제거하는 과정을 병변 또는 목표 장기가 노출될 때까지 반복 수행한다. 물론, 제거하고자 하는 장기 또는 물질이 상이하더라도 동일한 가상 나이프가 선택될 수도 있다.
목표 장기가 노출될 때까지 주변 장기 또는 물질들이 모두 제거되면 미리 저장된 시드점에 대응하는 좌표 정보들을 연결 또는 이용하여 수술 경로를 생성하고, 생성된 수술 경로를 환자의 3차원 의료 영상에 디스플레이한다(S180, S190).
여기서, 수술 경로가 디스플레이되는 3차원 의료 영상은 세그멘테이션 영역이 제거된 3차원 의료 영상일 수도 있지만, 세그멘테이션 영역이 제거되지 않은 최초의 3차원 의료 영상일 수도 있으며, 이런 수술 경로는 도 5에 도시된 일 예와 같이, 3차원 의료 영상(a) 뿐만 아니라 3차원 의료 영상에 대응하는 2차원 의료 영상(b)에 동기화시켜 함께 디스플레이할 수 있다. 즉, 수술 경로(520)를 3차원 의료 영상(a)과 2차원 의료 영상(b)에 함께 디스플레이하고, 병변(510)을 노출시킬 수 있도록 가상 나이프가 삽입되는 방향(530)을 동기시켜 디스플레이함으로써, 실제 수술 시 절개 방향을 사용자에게 시각적으로 미리 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 시뮬레이션 방법은 병변 또는 목표 장기가 노출될 때까지 병변 또는 목표 장기를 덮고 있는 장기 또는 물질들을 세밀하게 제거하기 위하여, 제거하고자 하는 장기 또는 물질에 맞는 가상 나이프를 선택하고, 선택된 가상 나이프와 제거하고자 하는 물질의 시드점을 입력함으로써, 제거 또는 절개될 세그멘테이션 영역이 결정되고, 이런 과정을 통해 각 장기 또는 물질을 세밀하게 제거할 수 있다.
도 1에서 수술 경로를 세그멘테이션 영역을 모두 제거하여 목표 장기 또는 병변을 노출 시킨 후 3차원 의료 영상 또는 2차원 의료 영상에 디스플레이 하는 것으로 기재하였지만, 이에 한정하지 않고 시드점이 선택 결정될 때 이전 시드점과 연결하여 순차적으로 디스플레이할 수도 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 방법에서 제거되는 영역을 사용자에게 시각적으로 제공함으로써, 병변 또는 목표 장기가 노출되는 과정을 사용자에게 제공할 수 있는데, 이 때 도 3에 도시된 일 예와 같이 해당 물질에 해당하는 모든 영역을 함께 제거하여 제공할 수도 있고, 도 4에 도시된 일 예와 같이, 해당 물질의 영역 중 일주 영역만을 제거하여 제공할 수도 있다.
일 예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 환자의 의료 영상에서 가상 나이프(VK)를 이용하여 제1 물질(310)에 시드점을 입력하면 제1 물질(object)에 해당하는 전 영역이 세그멘테이션 영역으로 결정되어 제1 물질(310)이 모두 제거되고, 그 다음 제2 물질(320)에 시드점을 입력하면 제2 물질에 해당하는 전 영역이 세그멘테이션 영역으로 결정되어 제2 물질(320)이 모두 제거되며, 마찬가지로 제3 물질(330)이 모두 제거되어 병변(340)이 노출되도록 디스플레이할 수 있다.
다른 일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 환자의 의료 영상에서 가상 나이프(VK)를 이용하여 제1 물질에 시드점을 입력하면 제1 가상 나이프의 특성에 따라 제1 물질의 전 영역 중 일부 영역(410)만이 세그멘테이션 영역으로 결정되어 제1 물질의 일부 영역(410)만이 제거되고, 그 다음 제2 물질에 시드점을 입력하면 제2 가상 나이프의 특성에 따라 제2 물질의 전 영역 중 일부 영역(420)만이 세그멘테이션 영역으로 결정되어 제2 물질의 일부 영역(420)만이 제거되도록 디스플레이할 수 있다.
도 10 내지 도 13은 도 4에 도시된 바와 같이, 가상 나이프에 의해 선택된 일부 영역이 제거되는 실제 영상들에 대한 실시예들을 도시한 것으로, 이 실시예들에서 표현되는 세그멘테이션 영역의 제거 과정은 설명의 편의를 위하여 약간의 과장이 포함된 것일 수도 있다.
도 10에 도시된 바와 같이 환자에 대한 3차원 의료 영상이 디스플레이되면 도 11에 도시된 바와 같이, 환자에 대한 3차원 의료 영상에서 피하지방에 대한 일부 영역을 가상 나이프를 이용하여 선택하고, 선택된 피하지방을 제거함으로써 근육을 노출시킨다. 이때, 피하지방이 제거된 상태의 썸네일 영상을 별도의 디스플레이 영역 예를 들어, 네비게이션 영역에 디스플레이한다.
그 다음, 도 12에 도시된 바와 같이 피하지방이 제거된 3차원 의료 영상에서 근육에 대한 영역을 가상 나이프를 이용하여 선택하고, 선택된 근육에 대한 영역을 제거함으로써, 갈비뼈를 노출시킨다. 마찬가지로, 근육이 제거된 상태의 썸네일 영상을 네비게이션 영역에 디스플레이하며, 근육이 제거된 상태의 썸네일 영상은 피하지방이 제거된 상태의 썸네일 영상 다음에 디스플레이된다.
그 다음, 도 13에 도시된 바와 같이, 근육이 제거된 3차원 의료 영상에서 갈비뼈에 대한 영역을 가상 나이프를 이용하여 선택하고, 선택된 갈비뼈를 제거함으로써, 목표 장기인 간을 노출시킨다.
이 때, 갈비뼈가 제거된 상태의 썸네일 영상은 네비게이션 영역에 디스플레이된 근육이 제거된 상태의 썸네일 영상 다음에 디스플레이될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 3차원 의료 영상에서 가상 나이프를 이용하여 선택된 일부의 세그멘테이션 영역을 제거하고, 제거된 상태의 썸네일 영상을 별도의 디스플레이 영역에 디스플레이하며, 이런 썸네일 영상을 저장하여 향후 사용자가 시뮬레이션 과정을 확인하고자 할 때 썸네일 영상을 이용한 네비게이션 스텝을 통해 한 눈에 볼 수 있다. 물론, 이런 네비게이션 스텝을 제공하기 위한 사용자 인터페이스가 제공되어야 하는 것은 자명하다.
나아가, 본 발명은 사용자가 제거하고자 하는 세그멘테이션 영역을 결정하기 용이하도록, 입력된 시드점에 대응하는 세그멘테이션 영역을 미리 디스플레이할 수도 있는데, 이에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 단계 S150에 대한 일 실시예 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 세그멘테이션 영역을 결정하는 단계(S150)는 시드점에 대한 정보 즉, 밝기 값과 선택된 가상 나이프의 특성에 대응하는 세그멘테이션 영역을 계산한다(S210).
세그멘테이션 영역이 계산되면 계산된 세그멘테이션 영역을 3차원 의료 영상 또는 2차원 의료 영상에 미리 디스플레이하고, 미리 디스플레이된 세그멘테이션 영역이 사용자에 의해 선택되면 선택된 세그멘테이션 영역을 해당 물질에서의 세그멘테이션 영역으로 결정한다(S220 내지 S240).
반면, 미리 디스플레이된 세그멘테이션 영역이 사용자에 의해 선택되지 않는 경우 시드점을 다시 입력 받거나 다시 선택하기 위한 단계 S130으로 피드백하며, 이와 같은 과정을 세그멘테이션 영역이 결정될 때까지 반복 수행한다.
이와 같이, 본 발명에서는 세그멘테이션 영역을 미리 계산한 후 계산된 프리세그멘테이션 영역을 미리 디스플레이함으로써, 제거하고자 하는 영역을 용이하게 결정할 수 있다.
또한, 본 발명은 사용자가 시드점을 선택할 때 미리 저장된 수술 시뮬레이션 정보를 이용하여 후보 시드점들을 제공하여 시드점을 선택할 수도 있으며, 이에 대해 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 도 1에 도시된 단계 S130에 대한 일 실시예 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 시드점을 입력하는 단계(S130)는 미리 저장된 복수의 수술 시뮬레이션들 중에서 목표 장기 또는 병변에 대응하는 적어도 하나 이상의 수술 시뮬레이션을 검색한다(S610).
여기서, 목표 장기 또는 병변에 대한 정보는 환자의 3차원 의료 영상으로부터 추출 또는 검출되거나 사용자로부터 직접 입력 받을 수 있다.
이 때, 미리 저장된 수술 시뮬레이션은 수술 시뮬레이션을 학습하거나 수술 시뮬레이션을 진행하는데 도움을 주기 위한 것으로, 각각의 수술 시뮬레이션은 병변을 제거하기 위하여 수행되는 각 과정과 각 과정에서의 시드점 그리고 이에 대한 세그멘테이션 영역에 대한 정보를 포함할 수 있다.
단계 S610에서 수술 시뮬레이션을 검색하는데 있어서, 목표 장기 또는 병변에 대한 정보만을 이용하여 검색할 수도 있지만, 이에 한정하지 않고, 환자 정보 예컨대, 성별, 나이, 질병 이력, 신장, 몸무게 등에 대한 정보를 더 고려하여 검색할 수도 있다.
목표 장기에 대응하는 적어도 하나 이상의 수술 시뮬레이션이 검색되면, 검색된 적어도 하나 이상의 수술 시뮬레이션을 이용하여 목표 장기까지의 후보 시드점들을 제공한다(S620).
여기서, 제공되는 후보 시드점들은 해당 과정에서의 검색된 수술 시뮬레이션의 시드점으로, 그 다음 과정에서는 그 다음 과정에서의 검색된 수술 시뮬레이션의 시드점들이 제공된다.
예컨대, 도 3을 예를 들어 설명하면, 가장 외측 물질(310)에 대한 시드점을 입력하는 단계라면, 검색된 수술 시뮬레이션들에서 가장 외측 물질에 대한 후보 시드점들을 제공하고, 중간 물질(320)에 대한 시드점을 입력하는 단계라면, 검색된 수술 시뮬레이션들에서 중간 물질에 대한 후보 시드점들을 제공한다.
제공된 후보 시드점들 중 어느 하나가 선택되면 선택된 후보 시드점을 시드점으로 입력하고, 제공된 후보 시드점들을 선택하지 않으면 사용자가 가상 나이프를 이용하여 직접 시드점을 선택하여 입력한다(S630 내지 S650).
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 수술 시뮬레이션 방법은 수술 대상인 환자의 3차원 의료 영상을 디스플레이한다(S710).
여기서, 환자의 3차원 의료 영상은 수술의 목표가 되는 목표 장기 또는 병변에 대해 촬영된 2차원 의료 영상들을 3차원으로 재구성한 영상으로, 2차원 의료 영상들은 전산화 단층촬영(CT) 장치, 자기 공명 촬영(MRI) 장치 등의 의료 영상 촬영 기기에 의해 촬영된 영상들일 수 있다.
앞서 기술한 바와 같이, 환자의 3차원 의료 영상은 수술 시뮬레이션을 수행하기 위한 장치 또는 도구(tool)에 디스플레이될 수 있으며, 수술 시뮬레이션을 수행하기 위한 장치 또는 도구는 상이한 특성을 가지는 복수의 가상 나이프들을 제공한다.
환자의 3차원 의료 영상이 디스플레이되면, 3차원 의료 영상의 외부 즉, 피부에서부터 목표 장기 또는 병변까지의 경로점들을 설정한다(S710, S720).
여기서, 경로점은 수술에 의해 제거되거나 절개될 물질에 대한 시드점일 수 있으며, 설정된 경로점들은 3차원 의료 영상에서 대응하는 좌표 정보로 저장될 수 있고, 경로점을 선택할 때 경로점의 명확한 위치를 사용자에게 제공하기 위하여, 3차원 의료 영상과 동기화되는 2차원 의료 영상을 함께 제공할 수 있다.
경로점들이 설정되면 복수의 가상 나이프들 중에서 설정된 경로점들 각각에서 사용될 가상 나이프를 선택하고, 각 경로점에서 해당 경로점과 해당 가상 나이프의 특성을 이용하여 해당 물질의 세그멘테이션 영역을 결정한다(S730, S740).
여기서, 가상 나이프의 특성은 세그멘테이션 영역을 결정하기 위한 반경, 깊이, 오차 범위를 포함할 수 있다.
이 때, 세그멘테이션 영역을 결정하는 방법은 3차원 영역 확장 분할 방법(3D region growing segmentation method)을 사용할 수 있다.
필요에 따라, 설정된 경로점들 각각에 대한 세그멘테이션 영역을 미리 계산하고, 계산된 경로점들 각각에 대응하는 세그멘테이션 영역을 순차적으로 미리 디스플레이하거나 각 영역을 구분하여 함께 디스플레이함으로써, 사용자의 선택에 따라 세그멘테이션 영역을 결정하거나 세그멘테이션 영역을 결정하기 위한 경로점을 다시 설정할 수도 있다.
경로점들 각각에 대한 세그멘테이션 영역이 결정되면, 결정된 세그멘테이션 영역을 경로점들에 맞춰 순차적으로 제거한다(S750).
물론, 세그멘테이션 영역은 외측부터 순차적으로 제거되는 것이 바람직하고, 순차적으로 제거되는 과정을 3차원 의료 영상 또는 2차원 의료 영상을 이용하여 디스플레이할 수도 있다.
세그멘테이션 영역들이 제거되어 병변 또는 목표 장기가 노출되면 경로점들 각각에 대응하는 좌표 정보들을 연결하는 수술 경로를 생성하고, 생성된 수술 경로를 환자의 3차원 의료 영상 또는 2차원 의료 영상에 디스플레이한다(S760, S770).
비록, 수술 경로를 생성하고, 디스플레이하는 과정이 단계 S750 이후에 수행되는 것을 기재하였지만, 이에 한정하지 않고, 경로점들이 모두 설정되는 단계 S720 이후에 수술 경로를 생성하여 3차원 의료 영상 또는 2차원 의료 영상에 디스플레이할 수도 있다. 물론, 수술 경로는 3차원 의료 영상과 2차원 의료 영상이 동기화되어 디스플레이될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 장치에 대한 구성을 나타낸 것으로, 도 1의 수술 시뮬레이션 방법을 수행하는 장치에 대한 것이다.
도 8을 참조하면, 수술 시뮬레이션 장치는 디스플레이부(810), 선택부(820), 입력부(830), 결정부(840), 제거부(850), 제어부(860), 저장부(870) 및 검색부(880)를 포함한다.
디스플레이부(810)는 본 발명에 따른 수술 시뮬레이션과 관련된 정보를 디스플레이한다.
이 때, 디스플레이부(810)는 환자의 3차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상에 대응하는 2차원 의료 영상을 디스플레이할 수 있으며, 수술 경로를 디스플레이할 수도 있고, 수술 시뮬레이션을 수행하기 위한 도구(tool) 또는 사용자 인터페이스를 디스플레이할 수도 있다.
선택부(820)는 복수의 가상 나이프들 중에서 시드점을 입력하기 위한 가상 나이프를 선택한다.
이 때, 복수의 가상 나이프들 각각은 서로 다른 특성을 가지고 있으며, 가상 나이프의 특성은 세그멘테이션 영역을 결정하기 위한 반경, 깊이, 오차 범위를 포함할 수 있다.
입력부(830)는 선택부(820)에 의해 선택된 가상 나이프를 통하여 3차원 의료 영상에서 특정 물질 또는 장기를 제거 또는 절개하기 위한 시드점을 입력 받는다.
결정부(840)는 입력부(830)에 의해 입력된 시드점과 선택부(820)에 의해 선택된 가상 나이프의 특성을 이용하여 입력된 시드점을 포함하는 세그멘테이션 영역을 결정한다.
여기서, 결정부(840)는 시드점에 대한 밝기 값 또는 시드점을 포함하는 일정 영역의 평균 밝기 값 또는 시드점의 밝기 값을 기준으로 일정 범위의 밝기 값과 가상 나이프의 특성을 이용하여 세그멘테이션 영역을 결정할 수 있다.
결정부(840)에 의해 결정되는 세그멘테이션 영역은 해당 물질 또는 장기의 모든 영역일 수도 있고, 해당 물질 또는 장기의 일부 영역일 수도 있다.
제거부(850)는 결정부(840)에 의해 결정된 세그멘테이션 영역을 제거한다.
저장부(870)는 본 발명의 수술 시뮬레이션을 수행하기 위한 모든 데이터를 저장하는 수단으로, 환자의 의료 영상, 좌표 정보, 목표 장기별 수술 시뮬레이션 정도 등을 포함할 수 있다.
검색부(880)는 환자의 수술 부위 즉, 목표 장기 또는 병변에 대응하는 적어도 하나 이상의 수술 시뮬레이션을 저장부(870)로부터 검색한다.
이 때, 검색된 수술 시뮬레이션에 대한 정보는 사용자가 시드점을 결정하거나 수술 경로를 결정하는데 도움을 줄 수 있으며, 이를 위해 각 과정에서 시드점을 용이하게 결정할 수 있도록 후보 시드점들을 제공할 수 있다.
제어부(860)는 본 발명의 수술 시뮬레이션 장치를 구성하는 구성 요소들을 제어하는 구성으로, 시드점이 결정되면 결정된 시드점에 대응하는 3차원 의료 영상에서의 좌표 정보를 저장부(870)로 저장할 수 있으며, 저장된 좌표 정보들을 이용하여 환자의 수술 경로를 생성할 수도 있고, 나아가 생성된 수술 경로를 환자의 3차원 의료 영상과 2차원 의료 영상에 동기시켜 디스플레이할 수도 있다.
나아가, 제어부(860)는 시드점이 사용자에 의해 결정되기 전 가상 나이프가 위치한 시드점에 대한 세그멘테이션 영역을 미리 계산하여 디스플레이부(810)를 통해 미리 디스플레이함으로써, 사용자가 시드점을 결정하는데 도움을 줄 수 있다.
또한, 제어부(860)는 검색부(880)에 의해 하나 이상의 수술 시뮬레이션이 검색되면, 검색된 하나 이상의 수술 시뮬레이션을 이용하여 목표 장기까지의 후보 시드점들을 사용자에 제공할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 장치에 대한 구성을 나타낸 것으로, 도 7의 수술 시뮬레이션 방법을 수행하는 장치에 대한 것이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 장치는 디스플레이부(910), 설정부(920), 선택부(930), 결정부(940), 제거부(950), 제어부(960) 및 저장부(970)를 포함한다.
디스플레이부(910)는 본 발명에 따른 수술 시뮬레이션과 관련된 정보를 디스플레이한다.
이 때, 디스플레이부(910)는 환자의 3차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상에 대응하는 2차원 의료 영상을 디스플레이할 수 있으며, 수술 경로를 디스플레이할 수도 있고, 수술 시뮬레이션을 수행하기 위한 도구(tool) 또는 사용자 인터페이스를 디스플레이할 수도 있다.
설정부(920)는 환자의 3차원 의료 영상에서 환자의 피부에서부터 목표 장기까지의 경로점들을 설정한다.
이 때, 설정되는 경로점들 각각은 절개하고자 하는 물질 또는 장기에서의 시드점일 수 있다.
선택부(930)는 본 발명에서 제공하는 복수의 가상 나이프들 중에서 설정된 경로점들 각각에서 사용될 가상 나이프를 선택한다.
이 때, 복수의 가상 나이프들 각각은 서로 다른 특성을 가지고 있으며, 가상 나이프의 특성은 세그멘테이션 영역을 결정하기 위한 반경, 깊이, 오차 범위를 포함할 수 있다.
결정부(940)는 경로점 각각을 시드점으로 선택하고, 경로점 각각에서 해당 시드점과 선택된 가상 나이프의 특성을 이용하여 세그멘테이션 영역을 결정한다.
제거부(950)는 결정부(940)에 의해 결정된 세그멘테이션 영역을 제거한다.
저장부(970)는 본 발명의 수술 시뮬레이션을 수행하기 위한 모든 데이터를 저장하는 수단으로, 환자의 의료 영상, 좌표 정보, 목표 장기별 수술 시뮬레이션 정도 등을 포함할 수 있다.
제어부(960)는 본 발명의 수술 시뮬레이션 장치를 구성하는 구성 요소들을 제어하는 구성으로, 경로점이 설정되면 설정된 경로점에 대응하는 3차원 의료 영상에서의 좌표 정보를 저장부로 저장할 수 있으며, 저장된 좌표 정보들을 이용하여 환자의 수술 경로를 생성할 수도 있고, 나아가 생성된 수술 경로를 환자의 3차원 의료 영상과 2차원 의료 영상에 동기시켜 디스플레이할 수도 있다.
나아가, 제어부(960)는 설정된 경로점들 각각에 대한 세그멘테이션 영역을 미리 계산하고, 계산된 경로점들 각각에 대응하는 세그멘테이션 영역을 순차적으로 미리 디스플레이하거나 각 영역을 구분하여 함께 디스플레이함으로써, 사용자의 선택에 따라 세그멘테이션 영역을 결정하거나 세그멘테이션 영역을 결정하기 위한 경로점을 다시 설정할 수도 있다.
또한, 비록 도시하진 않았지만, 도 8에 구비된 검색부도 상황에 따라 구비되어 경로점을 설정하거나 수술 시뮬레이션을 학습하는데 도움을 줄 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (21)

  1. 환자의 3차원 의료 영상에서 복수의 가상 나이프들 중 선택된 가상 나이프를 통하여 시드점을 입력 받는 단계;
    상기 입력 받은 상기 시드점과 상기 선택된 가상 나이프의 특성을 이용하여 상기 시드점을 포함하는 세그멘테이션 영역을 결정하는 단계;
    상기 3차원 의료 영상으로부터 상기 결정된 상기 세그멘테이션 영역을 제거하는 단계; 및
    상기 단계들을 상기 3차원 의료 영상에서 목표 장기가 노출될 때까지 순차적으로 수행하는 단계
    를 포함하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가상 나이프의 특성은
    상기 세그멘테이션 영역을 결정하기 위한 반경, 깊이, 오차 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시드점에 대응하는 상기 3차원 의료 영상에서의 좌표 정보를 저장하는 단계;
    상기 저장된 좌표 정보들을 이용하여 수술 경로를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 상기 수술 경로를 상기 3차원 의료 영상에 디스플레이하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세그멘테이션 영역을 결정하는 단계는
    상기 시드점을 포함하는 상기 세그멘테이션 영역을 계산하여 상기 3차원 의료 영상 상에 미리 디스플레이하는 단계; 및
    상기 미리 디스플레이된 상기 세그멘테이션 영역이 사용자에 의해 선택되면 상기 세그멘테이션 영역을 상기 시드점을 포함하는 세그멘테이션 영역으로 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 세그멘테이션 영역을 결정하는 단계는
    상기 시드점에 대한 밝기 값 또는 상기 시드점을 포함하는 일정 영역의 평균 밝기 값을 이용하여 상기 세그멘테이션 영역을 결정하는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 목표 장기에 대응하여 미리 저장된 적어도 하나 이상의 수술 시뮬레이션을 검색하는 단계; 및
    상기 검색된 상기 적어도 하나 이상의 수술 시뮬레이션을 이용하여 상기 목표 장기까지의 후보 시드점들을 제공하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 시드점을 입력 받는 단계는
    상기 후보 시드점들로부터 선택된 후보 시드점을 상기 시드점으로 입력 받는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 검색하는 단계는
    상기 3차원 의료 영상으로부터 검출하거나 사용자로부터 입력 받는 상기 목표 장기에 대응하여 미리 저장된 상기 적어도 하나 이상의 수술 시뮬레이션을 검색하는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단계들 각각에서 사용자로부터 사용자 입력을 수신하기 위하여 상기 3차원 의료 영상과 상기 단계들 각각에 대응하는 2차원 의료 영상을 디스플레이하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법.
  9. 환자의 3차원 의료 영상에서 상기 환자의 피부에서부터 목표 장기까지의 경로점들을 설정하는 단계;
    상기 설정된 상기 경로점들 각각에서 사용될 가상 나이프를 선택하는 단계;
    상기 경로점을 시드점(seed point)으로 선택하고, 상기 선택된 상기 가상 나이프의 특성과 상기 시드점을 이용하여 해당 경로점에서의 세그멘테이션 영역을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 상기 세그멘테이션 영역을 제거하는 단계
    를 포함하고,
    상기 결정하는 단계 및 상기 제거하는 단계는
    상기 피부에서 상기 목표 장기까지 순차적으로 수행되는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가상 나이프의 특성은
    상기 세그멘테이션 영역을 결정하기 위한 반경, 깊이, 오차 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 시드점 각각에 대응하는 상기 3차원 의료 영상에서의 좌표 정보를 저장하는 단계;
    상기 저장된 좌표 정보들을 이용하여 수술 경로를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 상기 수술 경로를 상기 3차원 의료 영상에 디스플레이하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 세그멘테이션 영역을 결정하는 단계는
    상기 시드점을 포함하는 상기 해당 경로점에서의 세그멘테이션 영역을 계산하여 상기 3차원 의료 영상 상에 미리 디스플레이하는 단계; 및
    상기 미리 디스플레이된 상기 세그멘테이션 영역이 사용자에 의해 선택되면 상기 세그멘테이션 영역을 상기 시드점을 포함하는 세그멘테이션 영역으로 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
  14. 환자의 3차원 의료 영상에서 복수의 가상 나이프들 중 선택된 가상 나이프를 통하여 시드점을 입력 받는 입력부;
    상기 입력 받은 상기 시드점과 상기 선택된 가상 나이프의 특성을 이용하여 상기 시드점을 포함하는 세그멘테이션 영역을 결정하는 결정부;
    상기 3차원 의료 영상으로부터 상기 결정된 상기 세그멘테이션 영역을 제거하는 제거부; 및
    상기 3차원 의료 영상에서 목표 장기가 노출될 때까지 상기 입력부, 상기 결정부 및 상기 제거부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 가상 나이프의 특성은
    상기 세그멘테이션 영역을 결정하기 위한 반경, 깊이, 오차 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 시드점에 대응하는 상기 3차원 의료 영상에서의 좌표 정보들을 이용하여 수술 경로를 생성하고, 상기 생성된 상기 수술 경로를 상기 3차원 의료 영상에 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 시드점을 포함하는 상기 세그멘테이션 영역을 계산하여 상기 3차원 의료 영상 상에 미리 디스플레이하고,
    상기 결정부는
    상기 미리 디스플레이된 상기 세그멘테이션 영역이 사용자에 의해 선택되면 상기 세그멘테이션 영역을 상기 시드점을 포함하는 세그멘테이션 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 목표 장기에 대응하여 미리 저장된 적어도 하나 이상의 수술 시뮬레이션을 검색하는 검색부
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 검색된 상기 적어도 하나 이상의 수술 시뮬레이션을 이용하여 상기 목표 장기까지의 후보 시드점들을 제공하고,
    상기 입력부는
    상기 후보 시드점들로부터 선택된 후보 시드점을 상기 시드점으로 입력 받는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 장치.
  19. 환자의 3차원 의료 영상에서 상기 환자의 피부에서부터 목표 장기까지의 경로점들을 설정하는 설정부;
    상기 설정된 상기 경로점들 각각에서 사용될 가상 나이프를 선택하는 선택부;
    상기 경로점을 시드점(seed point)으로 선택하고, 상기 선택된 상기 가상 나이프의 특성과 상기 시드점을 이용하여 해당 경로점에서의 세그멘테이션 영역을 결정하는 결정부;
    상기 결정된 상기 세그멘테이션 영역을 제거하는 제거부; 및
    상기 3차원 의료 영상에서 목표 장기가 노출될 때까지 상기 설정부, 상기 선택부, 상기 결정부 및 상기 제거부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 가상 나이프의 특성은
    상기 세그멘테이션 영역을 결정하기 위한 반경, 깊이, 오차 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 시드점을 포함하는 상기 해당 경로점에서의 세그멘테이션 영역을 계산하여 상기 3차원 의료 영상 상에 미리 디스플레이하고,
    상기 결정부는
    상기 미리 디스플레이된 상기 세그멘테이션 영역이 사용자에 의해 선택되면 상기 세그멘테이션 영역을 상기 시드점을 포함하는 세그멘테이션 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 장치.
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