KR20170141073A - Fabrication system for an ear implant and a method for fabricating the ear implant - Google Patents

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KR20170141073A
KR20170141073A KR1020160074084A KR20160074084A KR20170141073A KR 20170141073 A KR20170141073 A KR 20170141073A KR 1020160074084 A KR1020160074084 A KR 1020160074084A KR 20160074084 A KR20160074084 A KR 20160074084A KR 20170141073 A KR20170141073 A KR 20170141073A
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Abstract

The present invention relates to a system for manufacturing an ear implant and a method for manufacturing an ear implant using the same. The system for manufacturing an ear implant comprises: an input unit; a primary modeling unit; a secondary modeling unit; a model verification unit; a proper model correction unit; and an output unit. The input unit receives a medical image photographed from a patient. The primary modeling unit generates a model by dividing an ear region from the medical image. The secondary modeling unit generates the generated model as a final ear model corresponding to an opposite ear requiring reconstruction. The model verification unit verifies and stores the final ear model generated by the secondary modeling unit. The proper model correction unit corrects the stored final ear model in consideration of surgical suitability. The output unit outputs the corrected final ear model to a 3D printer. According to the present invention, the convenience of surgery and the completion of ear reconstruction are improved.

Description

환자 맞춤형 귀 보형물 제작시스템 및 이를 이용한 귀 보형물 제작방법{FABRICATION SYSTEM FOR AN EAR IMPLANT AND A METHOD FOR FABRICATING THE EAR IMPLANT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for manufacturing a patient-customized ear implant and a method for manufacturing ear implant using the same.

본 발명은 귀 보형물 제작시스템 및 이를 이용한 귀 보형물 제작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소이증과 같은 귀 기형이 발생한 경우, 기형 귀를 대체하기 위한 귀 보형물을 환자에 적합하도록 제작할 수 있는 환자 맞춤형 귀 보형물 제작시스템 및 이를 이용한 귀 보형물 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system for manufacturing an ear implant and a method for manufacturing ear implantation using the same, and more particularly, to a ear implant having a patient-customized ear capable of producing ear implant to replace a malformation ear, And a method for manufacturing a ear implant using the same.

태아 초기에 귀를 형성하는 조직이 덜 발달되어 초래되는 소이증(microtia)과 같은 기형이나, 사고나 병변 등으로 귀에 기형이나 변형이 발생한 경우, 이를 정상 귀의 형태로 재건하는 방법으로 현재까지는 갈비뼈 연골을 이용하는 수술법이 사용되어 왔다. It is a method of reconstructing normal ear shape in case of malformation such as microtia which is caused by less developed tissue that forms ears early in fetus, or deformity or ear in ear due to accident or lesion. So far, Surgical techniques have been used.

즉, 환자의 갈비뼈 연골을 채취하여 귀 형상의 재건에 사용하는 수술법으로, 다만, 이러한 갈비뼈 연골을 이용한 수술법의 경우 수차례 반복적인 수술이 수행되어야 하며, 정상 귀의 형상을 갖도록 재건하는 것이 어려운 문제가 있어 왔다. That is, it is an operation method in which a patient's rib cartilage is sampled and used for reconstruction of an ear shape. However, in the case of the operation method using the rib cartilage, several repetitive operations must be performed and it is difficult to reconstruct the shape to have a normal ear shape I have been.

한편, 귀 형상의 재건과 관련된 특허 문헌으로, 대한민국 특허공개 제10-2006-0037855호에서는 중이염 환자에서 병변이 있는 외이도가 제거된 경우 실리콘을 이용하여 외이도를 재건하는 장치에 관한 기술을 개시하고 있으며, 미국 특허공개 US 2016/0057552호에서는 외이도 및 고막 재건 부재로서 귀의 내부에 성형체가 고정되어 고막을 재건하는 기술을 개시하고 있다. On the other hand, Korean Patent Publication No. 10-2006-0037855 discloses a technique related to an apparatus for reconstructing an external ear canal using silicone when an external ear canal having a lesion is removed in an otitis media , U.S. Patent Publication No. US 2016/0057552 discloses a technique for reconstructing an eardrum by fixing a molded body in the ear as an ear canal and eardrum reconstructing member.

그러나, 상기 특허문헌에 개시되고 있는 바와 같이, 현재까지는 귀 형상의 재건과 관련하여, 귀 형상 또는 귀 내부 조직의 일부 형상을 재건하기 위한 구조나 장치만 개발되고 있을 뿐, 귓바퀴 형상 전체에 대한 재건 방법 또는 장치 등과 관련된 기술은 개발이 미흡한 상황이다. However, as described in the above patent documents, only a structure or apparatus for reconstructing an ear shape or a part of a shape of an ear internal structure has been developed and related to the reconstruction of the ear shape until now, The technology related to the method or device is not developed sufficiently.

(특허문헌 1) 대한민국 공개특허 제10-2006-0037855호(Patent Document 1) Korean Patent Publication No. 10-2006-0037855

(특허문헌 2) 미국 공개특허 US 2016/0057552(Patent Document 2) US Patent Publication No. US 2016/0057552

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 환자 적합성을 향상시키고 수술 용이성을 향상시킨 환자 맞춤형 귀 보형물 제작시스템에 관한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a patient-customized ear implant preparation system that improves patient compliance and improves operability.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 귀 보형물 제작시스템을 이용한 귀 보형물 제작방법에 관한 것이다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a ear implant using the ear implantation system.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 귀 보형물 제작 시스템은 입력부, 1차 모델링부, 2차 모델링부, 모델 검증부, 적합 모델 수정부 및 출력부를 포함한다. 상기 입력부는 환자로부터 촬영된 의료 영상을 입력받는다. 상기 1차 모델링부는 상기 의료 영상으로부터 귀 영역을 분할하여 모델을 생성한다. 상기 2차 모델링부는 상기 생성된 모델을 재건이 필요한 반대측 귀에 대응되는 최종 귀 모델로 생성한다. 상기 모델 검증부는 상기 2차 모델링부에서 생성된 최종 귀 모델을 검증하여 저장한다. 상기 적합 모델 수정부는 상기 저장된 최종 귀 모델을 수술 적합성을 고려하여 수정한다. 상기 출력부는 상기 수정된 최종 귀 모델을 3D 프린터로 출력한다. According to an embodiment of the present invention, an ear implant preparation system includes an input unit, a primary modeling unit, a secondary modeling unit, a model verification unit, a fitness model correction unit, and an output unit. The input unit receives a medical image photographed from a patient. The primary modeling unit divides the ear area from the medical image to generate a model. The secondary modeling unit generates the generated model as a final ear model corresponding to the opposite ear to be reconstructed. The model verifying unit verifies and stores the final ear model generated by the second modeling unit. The fit model modifying unit modifies the stored final ear model in consideration of the surgical suitability. The output unit outputs the modified final ear model to the 3D printer.

일 실시예에서, 상기 1차 모델링부는, 상기 의료 영상으로부터 정상 귀 형태를 기반으로 귀 영역을 분할하는 영역 분할부, 및 상기 분할된 귀 영역을 3차원 모델로 생성하는 베이스 모델 생성부를 포함할 수 있다. In one embodiment, the primary modeling unit may include an area dividing unit for dividing the ear area based on the normal ear shape from the medical image, and a base model generating unit for generating the divided ear area as a three-dimensional model have.

일 실시예에서, 상기 2차 모델링부는, 상기 베이스 모델 생성부에서 생성된 모델을 반대측 귀에 대응되도록 변형하는 모델 변형부, 및 상기 모델 변형부에서 변형된 결과를 바탕으로 최종 귀를 3차원 모델로 생성하는 타겟 모델 생성부를 포함할 수 있다. In one embodiment, the secondary modeling unit may include a model transforming unit that transforms the model generated by the base model generating unit to correspond to the opposite ear, and a model transforming unit that transforms the final ears into a three-dimensional model based on the transformed result And a target model generating unit for generating the target model.

일 실시예에서, 상기 모델 변형부는, 상기 베이스 모델 생성부에서 생성된 모델을 반대측으로 복사하여, 환자의 얼굴 형상 및 위치에 따라 좌표 및 형상을 변형할 수 있다. In one embodiment, the model transformation unit may copy the model generated by the base model generation unit to the opposite side, and transform the coordinates and shape according to the face shape and position of the patient.

일 실시예에서, 상기 모델 변형부는, 환자의 귀를 덮는 피부의 두께를 고려하여 생성된 모델의 형상을 변형할 수 있다. In one embodiment, the model deforming portion may deform the shape of the generated model in consideration of the thickness of the skin covering the ears of the patient.

일 실시예에서, 상기 적합 모델 수정부는, 상기 최종 귀 모델이 귓바퀴부, 및 상기 귓바퀴부에 연결된 이주를 포함하며, 상기 귓바퀴부와 상기 이주의 사이는 환자의 고막에 대응되는 공간부가 형성되도록 수정할 수 있다. In one embodiment, the fit model modifying unit may include a final ear model including an ear canal portion and a movement connected to the ear canal portion, and the space between the ear canal portion and the ear canal may be modified to form a space portion corresponding to the eardrum of the patient .

일 실시예에서, 상기 3D 프린터는, 상기 수정된 최종 귀 모델을 바탕으로 내부에 다공부가 형성되도록 귀 보형물을 프린팅할 수 있다. In one embodiment, the 3D printer may print your implant so that the inside of the 3D printer is polished based on the modified final ear model.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 귀 보형물 제작방법에서, 환자로부터 촬영된 의료 영상을 입력받는다. 상기 의료 영상으로부터 귀 영역을 분할하여 모델을 생성한다. 상기 생성된 모델을 재건이 필요한 반대측 귀에 대응되는 최종 귀 모델로 생성한다. 상기 생성된 최종 귀 모델을 검증하여 저장한다. 상기 저장된 최종 귀 모델을 수술 적합성을 고려하여 수정한다. 상기 수정된 최종 귀 모델을 출력하여 3D 프린터로 프린팅한다. In another embodiment of the present invention for realizing the above-mentioned object of the present invention, a medical image taken from a patient is inputted. A model is generated by dividing the ear area from the medical image. The generated model is generated as a final ear model corresponding to the opposite ear that needs reconstruction. And verifies and stores the generated final ear model. And the stored final ear model is modified in consideration of the surgical suitability. The modified final ear model is output and printed to a 3D printer.

일 실시예에서, 상기 귀 영역을 분할하여 모델을 생성하는 단계는, 상기 의료 영상으로부터 정상 귀 형태를 기반으로 귀 영역을 분할하는 단계, 및 상기 분할된 귀 영역을 3차원 모델로 생성하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of generating a model by dividing the ear area comprises: dividing the ear area based on the normal ear shape from the medical image; and generating the divided ear area as a three-dimensional model .

일 실시예에서, 상기 최종 귀 모델로 생성하는 단계는, 상기 생성된 모델을 반대측 귀에 대응되도록 변형하는 단계, 및 상기 변형된 결과를 바탕으로 최종 귀를 3차원 모델로 생성하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, generating with the final ear model may include modifying the generated model to correspond to the opposite ear, and generating the final ear as a three-dimensional model based on the modified result have.

본 발명의 실시예들에 의하면, 귀 전체의 형상을 모델링하여 3D 프린터로 제작함으로써 종래 갈비뼈 연골을 채취하여 귀 재건을 수행하는 방법과 달리 하나의 귀 보형물을 삽입하는 수술로 귀 재건 수술을 수행할 수 있어, 수술 용이성 및 귀 재건의 완성도가 향상된다. According to the embodiments of the present invention, the shape of the entire ear is modeled and manufactured as a 3D printer, so that unlike the method of collecting the conventional rib bone cartilage and performing ear reconstruction, ear reconstruction surgery is performed by inserting one ear implant The ease of operation and the completeness of ear reconstruction are improved.

특히, 환자의 정상 귀 데이터를 바탕으로 재건이 필요한 반대측 귀의 모델을 생성하므로 환자 적합성이 향상되며, 얼굴 형상 및 위치에 따라 반대측 귀 모델을 변형함으로써 귀 보형물의 환자 적합성이 더욱 향상될 수 있다. In particular, patient compliance is improved by creating a contralateral ear model that requires reconstruction based on the patient's normal ear data, and patient conformity of the ear implants can be further improved by modifying the contralateral ear model depending on the face shape and location.

나아가, 반대측 귀의 모델을 생성하는 경우, 환자의 귀를 덮는 피부의 두께를 고려하여 모델의 형상을 변형하므로, 양쪽 귀의 대칭성을 높여 환자 적합성을 더욱 향상시킬 수 있다. Furthermore, when the opposite ear model is created, the shape of the model is modified in consideration of the thickness of the skin covering the patient's ears, so that the symmetry of both ears can be enhanced to further improve patient compliance.

또한, 최종 귀 모델을 이주를 포함하도록 수정함으로써, 실제 귀 보형물의 삽입 수술에서 수술의 용이성을 향상시킬 수 있다. In addition, by modifying the final ear model to include migration, the ease of surgery can be improved in the actual implant surgery of the ear implant.

또한, 3D 프린터를 통해 제작되는 귀 보형물이 내부에 다공부가 형성되도록 함으로써 다공부에 연골과 같은 생체 조직을 삽입할 수 있어, 귀 보형물의 생체 적응성도 향상시킬 수 있다. In addition, since the ear implants formed through the 3D printer are formed in the inside, biocompatibility such as cartilage can be inserted into the dura, and the bio-adaptability of the ear implants can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 귀 보형물 제작시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 귀 보형물 제작시스템을 이용한 귀 보형물 제작방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 도 2의 귀 보형물 제작방법에서 귀 영역을 분할하는 단계의 결과를 도시한 이미지이다.
도 4는 도 2의 귀 보형물 제작방법에서 분할된 귀 영역을 3차원 모델로 생성하는 단계의 결과를 도시한 이미지이다.
도 5 및 도 6은 도 2의 귀 보형물 제작방법에서 생성된 모델을 변형하는 단계의 결과를 도시한 이미지들이다.
도 7은 도 2의 귀 보형물 제작방법에서 최종 귀 모델로 생성하는 단계의 결과를 도시한 이미지이다.
도 8은 도 2의 귀 보형물 제작방법에서 최종 귀 모델을 수정하는 단계의 결과를 도시한 이미지이다.
도 9는 도 2의 귀 보형물 제작방법에서 수정 귀 모델을 프린팅하는 단계의 결과를 도시한 이미지이다.
도 10a 내지 도 10d는 도 2의 귀 보형물 제작방법으로 제작된 귀 보형물을 이용하여 귀 재건술을 수행하는 단계를 도시한 순서도들이다.
1 is a block diagram showing a ear implant preparation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a ear implant using the ear implantation system of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is an image showing the result of the step of dividing the ear area in the ear embedding method of FIG. 2;
4 is an image showing a result of a step of generating a three-dimensional model of the divided ear regions in the ear implantation method of FIG.
Figs. 5 and 6 are images showing the results of modifying the model generated in the ear embedding method of Fig.
Fig. 7 is an image showing the result of the step of generating the final ear model in the ear embedding method of Fig. 2;
FIG. 8 is an image showing the result of the step of modifying the final ear model in the ear implants production method of FIG. 2; FIG.
Fig. 9 is an image showing the result of the step of printing a corrected ear model in the ear embedding method of Fig. 2;
FIGS. 10A to 10D are flowcharts showing steps of performing ear reconstruction using ear embolization manufactured by the ear embedding method of FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 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. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In the present application, the term "comprises" or "comprising ", etc. is intended to specify that there is a stated feature, figure, step, operation, component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 귀 보형물 제작시스템을 도시한 블록도이다. 도 2는 도 1의 귀 보형물 제작시스템을 이용한 귀 보형물 제작방법을 도시한 흐름도이다. 1 is a block diagram showing a ear implant preparation system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a ear implant using the ear implantation system of FIG. 1. FIG.

도 3은 도 2의 귀 보형물 제작방법에서 귀 영역을 분할하는 단계의 결과를 도시한 이미지이다. 도 4는 도 2의 귀 보형물 제작방법에서 분할된 귀 영역을 3차원 모델로 생성하는 단계의 결과를 도시한 이미지이다. 도 5 및 도 6은 도 2의 귀 보형물 제작방법에서 생성된 모델을 변형하는 단계의 결과를 도시한 이미지들이다. 도 7은 도 2의 귀 보형물 제작방법에서 최종 귀 모델로 생성하는 단계의 결과를 도시한 이미지이다. 도 8은 도 2의 귀 보형물 제작방법에서 최종 귀 모델을 수정하는 단계의 결과를 도시한 이미지이다. 도 9는 도 2의 귀 보형물 제작방법에서 수정 귀 모델을 프린팅하는 단계의 결과를 도시한 이미지이다. FIG. 3 is an image showing the result of the step of dividing the ear area in the ear embedding method of FIG. 2; 4 is an image showing a result of a step of generating a three-dimensional model of the divided ear regions in the ear implantation method of FIG. Figs. 5 and 6 are images showing the results of modifying the model generated in the ear embedding method of Fig. Fig. 7 is an image showing the result of the step of generating the final ear model in the ear embedding method of Fig. 2; FIG. 8 is an image showing the result of the step of modifying the final ear model in the ear implants production method of FIG. 2; FIG. Fig. 9 is an image showing the result of the step of printing a corrected ear model in the ear embedding method of Fig. 2;

이하에서는, 상기 도면들을 참조하여, 본 실시예에 의한 귀 보형물 제작시스템(100) 및 상기 귀 보형물 제작시스템(100)을 이용한 귀 보형물 제작방법을 동시에 설명한다. Hereinafter, the ear implant manufacturing system 100 according to the present embodiment and the ear implantation method using the ear implantation production system 100 will be described simultaneously with reference to the drawings.

보다 구체적으로, 도 1 및 도 2를 참조하면, 우선, 입력부(110)를 통해 의료 영상을 입력받는다(단계 S10). More specifically, referring to FIG. 1 and FIG. 2, a medical image is input through an input unit 110 (step S10).

상기 입력부(110)를 통해 입력받는 의료 영상(101)은 CT, MRI 등의 영상일 수 있으며, 정상 귀가 포함된 두뇌 전체의 영상일 수 있다. The medical image 101 received through the input unit 110 may be an image of CT, MRI or the like and may be an image of the entire brain including the normal ears.

이 후, 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 1차 모델링부(120)는 상기 입력된 의료 영상(101)으로부터 귀 영역을 분할하여 모델을 생성한다(단계 S20). 1, 2, 3, and 4, the primary modeling unit 120 generates a model by dividing an ear area from the input medical image 101 (step S20).

보다 구체적으로, 상기 1차 모델링부(120)는 영역 분할부(121) 및 베이스 모델 생성부(122)를 포함하며, 상기 영역 분할부(121)는 상기 의료 영상(101)으로부터 정상 귀 형태를 기반으로 귀 영역(102)을 분할하고(단계 S21), 상기 베이스 모델 생성부(122)는 상기 분할된 귀 영역(102)을 3차원 모델(103)로 생성한다(단계 S22). More specifically, the primary modeling unit 120 includes a region dividing unit 121 and a base model generating unit 122, and the region dividing unit 121 divides the normal ear form from the medical image 101 The base model generating unit 122 generates the divided ear regions 102 as a three-dimensional model 103 (step S22).

즉, 상기 영역 분할부(121)에서는 후술되는 단계에서 반대측 귀에 대한 모델을 위해 의료 영상으로부터 정상 귀 형태를 바탕으로 귀 영역(102)만 분할하고, 상기 베이스 모델 생성부(122)에서는 상기 분할된 정상 귀 형태의 귀 영역(102)을 재구성하여 3차원 모델(103), 즉, 정상 귀의 3차원 모델을 생성한다. That is, in the region dividing unit 121, only the ear region 102 is divided based on the normal ear shape from the medical image for the model for the opposite ear in a step to be described later, and in the base model generating unit 122, Reconstructs the normal ear-shaped ear region 102 to generate a three-dimensional model 103, i.e., a three-dimensional model of the normal ear.

예를 들어, 상기 의료 영상(101)이 2차원 이미지가 깊이 방향으로 축적된 영상인 경우라면, 상기 베이스 모델 생성부(122)에서는 상기 분할된 정상 귀 형태의 귀 영역(102)에서 2차원 이미지를 재구성하여 3차원 모델을 생성하게 된다. For example, if the medical image 101 is an image in which the two-dimensional image is accumulated in the depth direction, the base model generating unit 122 generates a base image in the divided ear image 102, Dimensional model is reconstructed.

이 후, 도 1, 도 2, 도 5, 도 6 및 도 7을 참조하면, 2차 모델링부(130)에서는 상기 1차 모델링부(120)의 베이스 모델 생성부(122)에서 생성된 3차원 모델(103)을 재건이 필요한 반대측 귀에 대응되는 최종 귀 모델(104)로 생성한다(단계 S30). 1, 2, 5, 6, and 7, the secondary modeling unit 130 generates three-dimensional (3D) image data generated by the base model generation unit 122 of the primary modeling unit 120, The model 103 is generated as the final ear model 104 corresponding to the opposite ear to be reconstructed (step S30).

보다 구체적으로, 상기 2차 모델링부(130)는 모델 변형부(131) 및 타겟 모델 생성부(132)를 포함하며, 상기 모델 변형부(131)는 상기 생성된 3차원 모델(103)을 반대측 귀에 대응되도록 변형하고(단계 S31), 상기 타겟 모델 생성부(132)는 상기 모델 변형부(131)에서 변형된 결과를 바탕으로 최종 귀를 3차원 모델(104)로 생성한다(단계 S32). More specifically, the secondary modeling unit 130 includes a model transformation unit 131 and a target model generation unit 132. The model transformation unit 131 transforms the generated three-dimensional model 103 to the opposite side (Step S31). The target model generation unit 132 generates the final ear as the three-dimensional model 104 based on the result of the modification performed by the model modification unit 131 (step S32).

즉, 상기 모델 변형부(131)는 상기 입력부(110)로부터 입력된 의료 영상(101)을 기초로, 정상 귀에 대하여 생성된 3차원 모델(103)을 반대측 귀, 즉, 재건이 필요한 귀에 대응되도록 변형한다. That is, the model transforming unit 131 transforms the three-dimensional model 103 generated for the normal ear to correspond to the opposite ear, that is, an ear requiring reconstruction, based on the medical image 101 input from the input unit 110 .

이 경우, 상기 모델 변형부(131)는 단순히, 상기 정상 귀에 대한 3차원 모델(103)을 좌우 반대로 변형하여 반대측 귀로 복사하는 것은 물론이며, 상기 복사된 반대측 귀를 상기 의료 영상(101)의 환자의 두개골 또는 얼굴의 형상 및 반대측 귀가 위치할 위치를 바탕으로 상기 복사된 반대측 귀의 좌표 및 형상을 변형한다. In this case, it is needless to say that the model deforming unit 131 simply replaces the three-dimensional model 103 with respect to the normal ear in the opposite direction to the opposite ear and copies the opposite ear to the patient The shape of the skull or face of the opposite ear and the position at which the opposite ear is to be positioned.

나아가, 본 실시예를 통해 최종 제작되는 귀 보형물은 재건이 필요한 귀의 뼈대 또는 골격에 해당되는 것으로, 실제 재건된 귀가 갖는 피부를 포함하고 있지 않는다. Furthermore, the ear implants ultimately manufactured through the present embodiment correspond to the skeleton or skeleton of the ear requiring reconstruction, and do not include the skin of the actually reconstructed ear.

한편, 상기 정상 귀에 대한 3차원 모델(103)의 경우 의료 영상(101)으로부터 추출된 것으로, 실제 환자의 피부를 포함하게 된다. On the other hand, in the case of the three-dimensional model 103 for the normal ear, it is extracted from the medical image 101 and actually includes the skin of the patient.

이에 따라, 상기 모델 변형부(131)는 상기 의료 영상(101)으로부터 환자의 피부의 두께를 고려하여, 상기 정상 귀에 대한 3차원 모델(103)로부터 변형된 상기 반대측 귀를 추가로 변형한다. Accordingly, the model deforming unit 131 further deforms the opposite ear deformed from the three-dimensional model 103 with respect to the normal ear in consideration of the thickness of the skin of the patient from the medical image 101. [

즉, 상기 환자의 피부의 두께를 제외하도록 상기 반대측 귀 형상을 변형시킨다. That is, the opposite ear shape is deformed so as to exclude the skin thickness of the patient.

그리하여, 상기 타겟 모델 생성부(132)에서는 상기 모델 변형부(131)에서 변형된 결과를 바탕으로 최종 귀를 3차원 모델(104)로 생성한다. Thus, the target model generating unit 132 generates the final ear as the three-dimensional model 104 based on the result of the modification performed by the model transforming unit 131.

이 후, 도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 모델 검증부(140)에서 상기 2차 모델링부(130)에서 생성된 최종 귀 모델을 검증하여 저장한다(단계 S40). 1, 2 and 7, the model verification unit 140 verifies and stores the final ear model generated by the secondary modeling unit 130 (step S40).

이 경우, 상기 모델 검증부(140)에서 검증된 결과에 따라 귀 모델에 대한 추가 변형이 필요하다면 상기 2차 모델링부(130)는 생성된 귀 모델을 수정 또는 변경할 수 있으며 상기 모델 검증부(140)에서의 검증이 종료되면 상기 모델 검증부(140)는 상기 최종 귀 모델을 저장한다. In this case, if further modification to your model is required according to the result verified by the model verifying unit 140, the secondary modeling unit 130 can modify or change the generated ear model, and the model verifying unit 140 ), The model verification unit 140 stores the final model.

한편, 상기 타겟 모델 생성부(132)에서는 환자의 피부의 두께를 제외하여 반대측 귀 형상을 변형하여 최종 귀를 3차원 모델(104)로 형성하는데, 상기 모델 검증부(140)에서는 상기 최종 귀에 대한 3차원 모델(104)을 피부의 두께를 고려하도록 도 7에 도시된 바와 같이 시각화할 수 있다. Meanwhile, in the target model generation unit 132, the thickness of the skin of the patient is excluded and the ear shape on the opposite side is deformed to form the final ear with the 3D model 104. In the model verification unit 140, The three-dimensional model 104 can be visualized as shown in Fig. 7 to take the thickness of the skin into consideration.

또한, 상기 모델 검증부(140)에서는 상기 의료 영상(101)에서 최초로 추출된 정상 귀 형태와 비교하여 상기 최종 귀에 대한 3차원 모델(104)의 특이한 변형은 없는지 여부를 검증할 수 있다. In addition, the model verifying unit 140 may verify whether there is no specific modification of the three-dimensional model 104 with respect to the final ear compared with the normal ear form first extracted in the medical image 101. [

이 후, 도 1, 도 2 및 도 8을 참조하면, 적합 모델 수정부(150)에서 상기 저장된 최종 귀 모델(104)을 수술 적합성을 고려하여 수정하여 수정된 최종 귀 모델(300)을 생성한다(단계 S50). 1, 2 and 8, the fitness modeling unit 150 corrects the stored final ear model 104 in consideration of the surgical suitability to generate the final model 300 of the final ear model (Step S50).

상기 수정된 최종 귀 모델(300)은 귓바퀴의 형태와 동일하게 형성된 귓바퀴부(310), 및 상기 귓바퀴부(310)의 하부 끝단으로부터 상부로 연장된 이주(耳柱, tragus)(320)를 포함하도록 수정된다.   The modified final ear model 300 includes an earbug 310 formed in the same shape as the earbud and a tragus 320 extending upward from the lower end of the earbud 310 .

그리하여, 상기 귓바퀴부(310)의 내측부와 상기 이주(320)의 사이에는 공간부(301)가 형성되며, 상기 공간부(301)는 실제 환자의 귀에서 고막에 대응된다. Thus, a space 301 is formed between the inner side of the pinna 310 and the transplant 320, and the space 301 corresponds to the eardrum in the patient's ear.

이와 같이, 상기 최종 귀 모델(104)을 귓바퀴부(310) 및 이주(320)를 포함하며 공간부(301)가 형성되도록 수정함에 따라, 실제 귀 보형물을 통한 귀 재건술의 수술 적합성 및 수술 용이성을 향상시킬 수 있다. As described above, by modifying the final ear model 104 to include the ear part 310 and the migration part 320 and forming the space part 301, it is possible to improve the operability and operability of ear reconstruction through ear implantation Can be improved.

보다 구체적으로, 도 10a 내지 도 10d는 도 2의 귀 보형물 제작방법으로 제작된 귀 보형물을 이용하여 귀 재건술을 수행하는 단계를 도시한 순서도들이다. More specifically, FIGS. 10A to 10D are flowcharts showing steps of performing ear reconstruction using ear implantation manufactured by the ear implantation method of FIG.

도 10a 내지 도 10d를 참조하면, 귀 보형물을 이용한 귀 재건술의 경우, 귀 보형물의 끝단에 형성된 상기 이주(320)를 통해 귀의 피부 조직을 관통하며 상기 귀 보형물이 귀의 피부 내부로 삽입되도록 수술이 진행된다. Referring to FIGS. 10A to 10D, in the case of ear reconstruction using the ear implant, the operation is performed so that the ear implant penetrates through the skin tissue of the ear through the migration 320 formed at the end of the ear implant, do.

이와 같이 귀 보형물 전체를 귀의 피부 내부로 삽입되도록 수술하지 않고, 이주를 통해 귀 보형물이 회전하여 귀의 피부 내부로 삽입되도록 수술함에 따라, 귀의 피부의 절개를 최소화하면서도 효과적으로 귀 재건술을 수행할 수 있다. Thus, ear reconstruction can be performed effectively while minimizing the incision of the skin of the ear as the ear implants are rotated and inserted into the skin of the ear through the transplant without performing surgery to insert the entire ear implant into the inside of the ear.

따라서, 본 실시예에서, 상기 적합 모델 수정부(150)에서는 상기 이주(320)를 포함하도록 상기 최종 귀 모델(104)을 수정하여, 본 실시예를 통해 제작된 귀 보형물을 통한 귀 재건 수술에서의 수술 적합성 및 수술 용이성을 향상시킬 수 있다. Therefore, in the present embodiment, the fit model correcting unit 150 corrects the final ear model 104 to include the migration 320, and in the ear reconstruction operation through the ear implant made through the present embodiment, The surgical suitability and ease of operation of the present invention can be improved.

이 후, 도 1, 도 2 및 도 9를 참조하면, 출력부(160)에서는 상기 수정된 최종 귀 모델(300)을 3D 프린터(200)로 출력하며(단계 S60), 상기 3D 프린터(200)는 상기 수정된 최종 귀 모델(300)을 프린팅하여 귀 보형물(400)을 제작한다. 1, 2, and 9, the output unit 160 outputs the modified final ear model 300 to the 3D printer 200 (step S60) Prints the modified final ear model 300 to produce the ear implant 400. [

이 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 제작된 귀 보형물(400)은 상기 수정된 최종 귀 모델(300)과 형상을 동일하지만, 내부에 다공부가 형성되도록 제작된다. In this case, as shown in FIG. 9, the manufactured ear implant 400 has the same shape as that of the modified final ear model 300, but is fabricated so that the ear implant 400 is formed inside.

이와 같이, 상기 귀 보형물(400)이 다공부가 형성되도록 제작됨에 따라, 상기 다공부에 연골과 같은 생체 조직을 삽입할 수 있으며, 이렇게 삽입된 생체 조직은 상기 귀 재건술 이후 귀의 내부 생체 조직과 연계되어 생체 적합성을 향상시킬 수 있다. As described above, since the ear implant 400 is manufactured so as to form a porous body, a living body such as cartilage can be inserted into the porous body, and the inserted living body tissue can be connected to the inner living tissue of the ear after the ear reconstruction So that the biocompatibility can be improved.

또한, 상기 다공부에 연골과 같은 생체 조직을 삽입하는 경우, 수술시 즉각적으로 생체 조직을 삽입할 수 있어 수술 용이성이 향상되며, 별도의 허가가 필요 없으므로 범용성 및 사용성이 향상될 수 있다. In addition, in the case of inserting a living tissue such as cartilage in the above-described study, the biopsy can be inserted immediately at the time of surgery, and the ease of operation is improved. Further authorization is not necessary, so that general purpose and usability can be improved.

본 발명의 실시예들에 의하면, 귀 전체의 형상을 모델링하여 3D 프린터로 제작함으로써 종래 갈비뼈 연골을 채취하여 귀 재건을 수행하는 방법과 달리 하나의 귀 보형물을 삽입하는 수술로 귀 재건 수술을 수행할 수 있어, 수술 용이성 및 귀 재건의 완성도가 향상된다. According to the embodiments of the present invention, the shape of the entire ear is modeled and manufactured as a 3D printer, so that unlike the method of collecting the conventional rib bone cartilage and performing ear reconstruction, ear reconstruction surgery is performed by inserting one ear implant The ease of operation and the completeness of ear reconstruction are improved.

특히, 환자의 정상 귀 데이터를 바탕으로 재건이 필요한 반대측 귀의 모델을 생성하므로 환자 적합성이 향상되며, 얼굴 형상 및 위치에 따라 반대측 귀 모델을 변형함으로써 귀 보형물의 환자 적합성이 더욱 향상될 수 있다. In particular, patient compliance is improved by creating a contralateral ear model that requires reconstruction based on the patient's normal ear data, and patient conformity of the ear implants can be further improved by modifying the contralateral ear model depending on the face shape and location.

나아가, 반대측 귀의 모델을 생성하는 경우, 환자의 귀를 덮는 피부의 두께를 고려하여 모델의 형상을 변형하므로, 양쪽 귀의 대칭성을 높여 환자 적합성을 더욱 향상시킬 수 있다. Furthermore, when the opposite ear model is created, the shape of the model is modified in consideration of the thickness of the skin covering the patient's ears, so that the symmetry of both ears can be enhanced to further improve patient compliance.

또한, 최종 귀 모델을 이주를 포함하도록 수정함으로써, 실제 귀 보형물의 삽입 수술에서 수술의 용이성을 향상시킬 수 있다. In addition, by modifying the final ear model to include migration, the ease of surgery can be improved in the actual implant surgery of the ear implant.

또한, 3D 프린터를 통해 제작되는 귀 보형물이 내부에 다공부가 형성되도록 함으로써 다공부에 연골과 같은 생체 조직을 삽입할 수 있어, 귀 보형물의 생체 적응성도 향상시킬 수 있다. In addition, since the ear implants formed through the 3D printer are formed in the inside, biocompatibility such as cartilage can be inserted into the dura, and the bio-adaptability of the ear implants can be improved.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

본 발명에 따른 귀 보형물 제작시스템 및 이를 이용한 귀 보형물 제작방법은 귀 재건 수술에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다. The ear implant system according to the present invention and the ear implantation method using the same have industrial applicability that can be used for ear reconstruction surgery.

100 : 귀 보형물 제작시스템
110 : 입력부 120 : 1차 모델링부
121 : 영역 분할부 122 : 베이스 모델 생성부
130 : 2차 모델링부 131 : 모델 변형부
132 : 타겟 모델 생성부 140 : 모델 검증부
150 : 적합 모델 수정부 160 : 출력부
200 : 3D 프린터 300 : 수정된 최종 귀 모델
310 : 귓바퀴부 320 : 이주
301 : 공간부 400 : 귀보형물
100: ear implant system
110: input unit 120: primary modeling unit
121: area dividing unit 122: base model generating unit
130: Secondary modeling unit 131: Model transforming unit
132: target model generation unit 140: model verification unit
150: conforming model correction unit 160: output unit
200: 3D printer 300: Modified final ear model
310: Auricle portion 320: Migration
301: Space part 400: Ear implant

Claims (10)

환자로부터 촬영된 의료 영상을 입력받는 입력부;
상기 의료 영상으로부터 귀 영역을 분할하여 모델을 생성하는 1차 모델링부;
상기 생성된 모델을 재건이 필요한 반대측 귀에 대응되는 최종 귀 모델로 생성하는 2차 모델링부;
상기 2차 모델링부에서 생성된 최종 귀 모델을 검증하여 저장하는 모델 검증부;
상기 저장된 최종 귀 모델을 수술 적합성을 고려하여 수정하는 적합 모델 수정부; 및
상기 수정된 최종 귀 모델을 3D 프린터로 출력하는 출력부를 포함하는 귀 보형물 제작시스템.
An input unit for inputting a medical image photographed by a patient;
A primary modeling unit for generating a model by dividing an ear area from the medical image;
A second modeling unit for generating the generated model as a final ear model corresponding to an opposite ear that requires reconstruction;
A model verifying unit for verifying and storing the final ear model generated by the secondary modeling unit;
A fit model correcting unit for correcting the stored final ear model in consideration of the surgical suitability; And
And outputting the corrected final ear model to a 3D printer.
제1항에 있어서, 상기 1차 모델링부는,
상기 의료 영상으로부터 정상 귀 형태를 기반으로 귀 영역을 분할하는 영역 분할부; 및
상기 분할된 귀 영역을 3차원 모델로 생성하는 베이스 모델 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 귀 보형물 제작시스템.
The apparatus of claim 1, wherein the primary modeling unit comprises:
An area dividing unit dividing the ear area based on the normal ear shape from the medical image; And
And a base model generation unit for generating the divided ear regions as a three-dimensional model.
제2항에 있어서, 상기 2차 모델링부는,
상기 베이스 모델 생성부에서 생성된 모델을 반대측 귀에 대응되도록 변형하는 모델 변형부; 및
상기 모델 변형부에서 변형된 결과를 바탕으로 최종 귀를 3차원 모델로 생성하는 타겟 모델 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 귀 보형물 제작시스템.
3. The apparatus of claim 2, wherein the secondary modeling unit comprises:
A model transformer for transforming the model generated by the base model generator to correspond to the opposite ear; And
And a target model generation unit for generating a final ear as a three-dimensional model based on the result of the modification performed by the model modification unit.
제3항에 있어서, 상기 모델 변형부는,
상기 베이스 모델 생성부에서 생성된 모델을 반대측으로 복사하여, 환자의 얼굴 형상 및 위치에 따라 좌표 및 형상을 변형하는 것을 특징으로 하는 귀 보형물 제작시스템.
4. The image processing apparatus according to claim 3,
Wherein the model generated by the base model generation unit is copied to the opposite side and coordinates and shape are modified according to the face shape and position of the patient.
제4항에 있어서, 상기 모델 변형부는,
환자의 귀를 덮는 피부의 두께를 고려하여 생성된 모델의 형상을 변형하는 것을 특징으로 하는 귀 보형물 제작시스템.
5. The image processing apparatus according to claim 4,
Wherein the shape of the generated model is modified in consideration of the thickness of the skin covering the ear of the patient.
제1항에 있어서, 상기 적합 모델 수정부는,
상기 최종 귀 모델이 귓바퀴부, 및 상기 귓바퀴부에 연결된 이주를 포함하며,
상기 귓바퀴부와 상기 이주의 사이는 환자의 고막에 대응되는 공간부가 형성되도록 수정하는 것을 특징으로 하는 귀 보형물 제작시스템.
The method of claim 1,
Wherein the final ear model comprises an ear canal portion and a transition connected to the ear canal portion,
Wherein the ear canal is modified such that a space corresponding to the eardrum of the patient is formed between the ear canal and the migration.
제1항에 있어서, 상기 3D 프린터는,
상기 수정된 최종 귀 모델을 바탕으로 내부에 다공부가 형성되도록 귀 보형물을 프린팅하는 것을 특징으로 하는 귀 보형물 제작시스템.
The 3D printer according to claim 1,
And printing the ear implant on the basis of the modified ear model.
환자로부터 촬영된 의료 영상을 입력받는 단계;
상기 의료 영상으로부터 귀 영역을 분할하여 모델을 생성하는 단계;
상기 생성된 모델을 재건이 필요한 반대측 귀에 대응되는 최종 귀 모델로 생성하는 단계;
상기 생성된 최종 귀 모델을 검증하여 저장하는 단계;
상기 저장된 최종 귀 모델을 수술 적합성을 고려하여 수정하는 단계; 및
상기 수정된 최종 귀 모델을 출력하여 3D 프린터로 프린팅하는 단계를 포함하는 귀 보형물 제작방법.
Receiving a medical image photographed by a patient;
Dividing an ear area from the medical image to generate a model;
Generating the generated model as a final ear model corresponding to an opposite ear that requires reconstruction;
Verifying and storing the generated final ear model;
Modifying the stored final ear model in view of surgical suitability; And
Outputting the modified final ear model and printing it to a 3D printer.
제8항에 있어서, 상기 귀 영역을 분할하여 모델을 생성하는 단계는,
상기 의료 영상으로부터 정상 귀 형태를 기반으로 귀 영역을 분할하는 단계; 및
상기 분할된 귀 영역을 3차원 모델로 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 귀 보형물 제작방법.
9. The method of claim 8, wherein dividing the ear area to generate a model comprises:
Dividing the ear area based on the normal ear form from the medical image; And
And creating the divided ear regions as a three-dimensional model.
제9항에 있어서, 상기 최종 귀 모델로 생성하는 단계는,
상기 생성된 모델을 반대측 귀에 대응되도록 변형하는 단계; 및
상기 변형된 결과를 바탕으로 최종 귀를 3차원 모델로 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 귀 보형물 제작방법.
10. The method of claim 9,
Transforming the generated model to correspond to the opposite ear; And
And generating a final ear as a three-dimensional model based on the modified result.
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