KR20180061888A - Method for generating surgery plan for orbital wall reconstruction, surgery plan server performing the same, and storage medium storing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수술 계획 생성 기술에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 안와벽 재건술에 최적화된 수술 계획을 위하여, 의료 영상으로부터 안와벽의 3차원 모델을 생성하고, 안와벽의 3차원 모델을 이용하여 골절영역 결정 및 진단, 수술에 사용될 임플란트를 디자인하는 수술 계획 생성 방법, 이를 수행하는 수술 계획 생성 서버, 및 이를 저장하는 기록매체에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a technique for creating a surgical plan, and more specifically, for a surgical plan optimized for orbital wall reconstruction, a three-dimensional model of the orbital wall is created from a medical image, A surgical planning creating method for designing an implant to be used for surgery, a surgical planning creating server for performing the same, and a recording medium storing the same.
안와벽 재건술은 안와벽 골절 부위에 티타늄 판을 삽입하여 안와를 재구성하는 수술로, 기능적, 심미적 조화가 중요하게 작용할 뿐만 아니라 안와의 복잡한 해부학적 구조로 인해, 높은 난이도의 수술로 분류된다. 그러나 종래의 수술방법은 의사의 경험에 의존하여 수술 시간이 지연되는 문제가 있고, 골절 부위에 삽입되는 티타늄 판을 수술 중에 환부에 맞춰 자르고 구부려 위치시키는 과정을 수행하므로 큰 오차가 발생하는 문제가 있으며, 수술 후에도 복시, 안구위치 비대칭 등의 문제가 지속될 수 있다.Orbital wall reconstruction is a reconstruction of the orbit by inserting a titanium plate into the orbital wall fracture site. It is not only important for functional and aesthetic harmony, but also because of the complicated anatomical structure of the orbit. However, the conventional operation method has a problem that the operation time is delayed depending on the physician's experience, and a large error is generated because the titanium plate inserted in the fracture site is cut and bent in accordance with the affected part during surgery , Problems such as diplopia and eye position asymmetry may persist after surgery.
따라서, 안와벽 재건술의 수술시간 단축과 성공률 향상을 위해서 안와벽 모델링을 통한 골절영역 검출 및 진단, 환자 맞춤형 임플란트 디자인을 통해 수술계획을 돕는 기법이 요구되었고, 이러한 필요성에 의해 Proplan CMF, Mimics, 3-matic 등의 소프트웨어가 안와벽 모델링 및 골절영역 진단을 통한 수술계획을 세울 수 있도록 기능을 제공하고 있다. 그러나, 이러한 소프트웨어들도 안와벽을 수동으로 검출해야 하는 등 안와벽 재건술에 최적화되어 있지 않다. Therefore, in order to shorten the operation time and improve the success rate of the orbital wall reconstruction, it is required to find out the fracture area through the orbital wall modeling and to help the operation plan through the patient-customized implant design. Based on this need, Proplan CMF, Mimics, 3 Software such as -matic provides the function to plan the surgery through orbital wall modeling and diagnosis of the fracture area. However, such software is also not optimized for orbital wall reconstruction, such as manual detection of the orbital wall.
즉, 안와벽 재건술을 위해 안와의 3차원 모델을 통해 골절위치 및 골절 정도를 확인하는데, 안와벽이 매우 얇기 때문에 CT 볼륨 데이터에서 뼈를 나타내는 +700 ~ +3000사이의 Hounsfiled Unit(HU)값을 통한 3차원 모델은 정상 안와와 골절 안와 모두 구멍이 생겨 골절영역에 대한 정보를 얻을 수 없다. 이를 위해, 수동 분할로 모델링 할 경우, 많은 수의 의료영상 슬라이스를 모두 검토해야 하기 때문에 많은 시간과 노력이 필요하다. 따라서, 종래의 기술은 사용방법이 어렵고 많은 시간이 소요되어 여전히 환자 맞춤형 임플란트를 디자인하기 어려운 문제가 있다.In order to reconstruct the orbital wall, three-dimensional model of the orbit is used to confirm the location of the fracture and the degree of fracture. Because the orbital wall is very thin, the value of the Hounsfiled Unit (HU) between +700 and +3000 In the 3-D model, there is a hole in both the normal orbital fracture and the fractured area. For this, when modeling by manual segmentation, it takes a lot of time and effort because a large number of medical image slices must be examined. Therefore, the conventional technique is difficult to use and takes a long time, so that it is still difficult to design a patient-customized implant.
본 발명의 목적은 안와벽 재건술의 수술시간 단축과 성공률을 높이기 위해서 의료 영상 데이터로부터 안와벽의 3차원 모델을 생성하고, 안와벽의 3차원 모델로부터 골절영역을 결정 및 진단하고, 골절영역에 삽입될 임플란트를 디자인하고, 수술 후 수술 결과를 분석하는 수술 계획 생성 방법을 제공하는데 있다.The object of the present invention is to create a three-dimensional model of the orbital wall from the medical image data, to determine and diagnose the fracture area from the three-dimensional model of the orbital wall, And to provide a method of generating a surgical plan for analyzing an operation result after surgery.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면은, 수술 계획 생성 방법으로서, (a) 환자의 얼굴에 대한 의료 영상 데이터를 수신하는 단계; (b) 상기 의료 영상 데이터를 기초로 안와벽의 3차원 모델을 생성하는 단계; (c) 상기 안와벽의 3차원 모델로부터 골절영역을 결정 및 진단하는 단계; 및 (d) 상기 안와벽의 골절영역을 정상 안와벽과 비교하여 상기 골절영역의 수술에 사용될 임플란트를 디자인하는 단계를 포함한다. According to a first aspect of the present invention, there is provided a surgical plan generation method comprising: (a) receiving medical image data on a face of a patient; (b) generating a three-dimensional model of the orbital wall based on the medical image data; (c) determining and diagnosing a fracture area from a three-dimensional model of the orbital wall; And (d) designing an implant to be used in surgery of the fracture area by comparing the fracture area of the orbital wall with the normal orbital wall.
바람직하게, 상기 (b) 단계는 (b-1) 상기 의료 영상 데이터를 다중영역으로 분할하는 단계; (b-2) 상기 다중영역으로 분할된 영상에서 얼굴영역을 추출하는 단계; (b-3) 상기 다중영역으로 분할된 영상에서 사골동영역을 추출하는 단계; (b-4) 상기 다중영역으로 분할된 영상에서 안와벽을 포함하는 골영역을 추출하는 단계; 및 (b-5) 상기 추출된 골영역의 안와벽을 기초로 안와벽의 3차원 모델을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step (b) includes the steps of: (b-1) dividing the medical image data into multiple areas; (b-2) extracting a face region from the multi-region image; (b-3) extracting the ethmoid region from the image divided into the multiple regions; (b-4) extracting a bone region including an orbital wall from the image divided into the multiple regions; And (b-5) generating a three-dimensional model of the orbital wall based on the orbital wall of the extracted bony region.
바람직하게, 상기 (b-1) 단계는 상기 의료 영상 데이터에서 명암의 분포를 기초로 한 명암 히스토그램을 구하고, 상기 명암 히스토그램에 AGMC(Adaptive Global Maximum Clustering) 알고리즘을 적용하여 적어도 두개의 부분영역으로 구분된 다중영역으로 분할하는 단계를 포함하되, 상기 분할된 다중영역은 라벨값을 가질 수 있다.Preferably, in the step (b-1), a contrast histogram is obtained based on the distribution of light and dark in the medical image data, and an Adaptive Global Maximum Clustering (AGMC) algorithm is applied to the contrast histogram to be divided into at least two partial regions The divided multi-regions may have a label value.
바람직하게, 상기 (b-2) 단계는 상기 다중영역의 라벨값 중 얼굴라벨값을 설정하고, 상기 얼굴라벨값에 따라 얼굴영역과 비-얼굴영역을 구분하여 상기 얼굴영역을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step (b-2) includes the step of setting a face label value among the label values of the multi-area and extracting the face area by distinguishing the face area and the non-face area according to the face label value can do.
바람직하게, 상기 (b-3) 단계는 상기 다중영역으로 분할된 영상의 얼굴영역 내에서 사골동영역의 라벨값을 기초로, 비-사골동영역의 라벨값을 변경하여 상기 비-사골동영역을 제거하는 단계; 및 상기 비-사골동영역이 제거된 영상에서 최소 라벨값을 이용한 액티브 컨투어 기법을 적용하여 사골동영역을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, in the step (b-3), the label value of the non-ethmoidal region is changed based on the label value of the ethmoidal region in the face region of the image divided into the multi-regions to remove the non- step; And extracting the ethmoid region by applying an active contour technique using the minimum label value in the image from which the non-ethmoidal region is removed.
바람직하게, 상기 (b-4) 단계는 상기 다중영역으로 분할된 영상에서 골영역의 라벨값을 기초로 초기 골영역을 추출하는 단계; 및 상기 초기 골영역 및 상기 추출된 사골동영역을 기초로 액티브 컨투어 기법을 적용하여 안와벽을 포함하는 골영역을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step (b-4) includes the steps of extracting an initial bone region based on a label value of a bone region in the image divided into the multiple regions; And extracting a bone region including an orbital wall by applying an active contour technique based on the initial bone region and the extracted ethmoid region.
바람직하게, 상기 (c) 단계는 (c-1) 상기 안와벽의 3차원 모델에서 정상 안와를 골절 안와로 대칭시켜 골절 후보영역을 검출하는 단계; 및 (c-2) 상기 골절 후보영역을 계측하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step (c) includes the steps of: (c-1) detecting a fracture candidate region by symmetrically aligning the normal orbit in the three-dimensional model of the orbital wall with the fractured orbit; And (c-2) measuring the fracture candidate region.
바람직하게, 상기 (c-1) 단계는, 상기 대칭을 위한 기준면의 정보를 수신하는 단계; 상기 기준면을 중심으로 상기 정상 안와를 상기 골절 안와로 대칭시켜 상기 정상 안와와 상기 골절 안와의 위치를 정합시키는 단계; 및 상기 정합된 정상 안와와 상기 골절 안와의 거리 차이에 따라 골절 후보영역을 결정하여 표시하는 단계를 포함하고, 상기 (c-2) 단계는, 상기 골절 후보 영역으로부터 골절 영역을 추출하고, 상기 골절 영역의 거리, 면적, 및 각도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step (c-1) includes the steps of: receiving information of the reference plane for symmetry; Symmetrically aligning the normal orbit with the fractured orbit around the reference plane to match the position of the normal orbit with the fractured orbit; And determining and displaying a fracture candidate region according to a distance difference between the matched normal orbit and the fracture orbit, wherein the step (c-2) comprises: extracting a fracture region from the fracture candidate region; And measuring the distance, area, and angle of the area.
바람직하게, (e) 상기 골절영역을 포함하는 수술 전 안와벽, 상기 임플란트를 이용하여 수술된 수술 후 안와벽, 및 상기 정상 안와벽에 대한 안와 볼륨 및 안구 위치를 기초로 수술 결과를 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, (e) analyzing the surgical result based on the preoperative orbital wall including the fracture area, the orbital wall after surgery using the implant, and the orbital volume and eye position for the normal orbital wall As shown in FIG.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 측면은, 수술 계획 생성 서버로서, 환자의 얼굴에 대한 의료 영상 데이터를 수신하는 영상 데이터 수신부; 상기 의료 영상 데이터를 기초로 안와벽의 3차원 모델을 생성하는 모델링부; 상기 안와벽의 3차원 모델로부터 골절영역을 결정 및 진단하는 골절 진단부; 및 상기 안와벽의 골절영역을 정상 안와벽과 비교하여 상기 골절영역의 수술에 사용될 임플란트를 디자인하는 임플란트 디자인부를 포함한다. According to a second aspect of the present invention, there is provided a surgical plan creation server, comprising: a video data receiving unit for receiving medical image data on a face of a patient; A modeling unit for generating a three-dimensional model of the orbital wall based on the medical image data; A fracture diagnosis unit for determining and diagnosing a fracture area from the three-dimensional model of the orbital wall; And an implant designing unit for designing an implant to be used for surgery of the fracture area by comparing the fracture area of the orbital wall with the normal orbital wall.
바람직하게, 상기 모델링부는 상기 의료 영상 데이터를 다중영역으로 분할하는 다중영역 분할 모듈; 상기 다중영역으로 분할된 영상에서 얼굴영역을 추출하는 얼굴영역 추출 모듈; 상기 다중영역으로 분할된 영상에서 사골동영역을 추출하는 사골동영역 추출 모듈; 상기 다중영역으로 분할된 영상에서 안와벽을 포함하는 골영역을 추출하는 골영역 추출 모듈; 및 상기 추출된 골영역의 안와벽을 기초로 안와벽의 3차원 모델을 생성하는 모델 생성 모듈을 포함할 수 있다.Preferably, the modeling unit includes: a multi-region division module for dividing the medical image data into multiple regions; A face region extraction module for extracting a face region from the image divided into the multiple regions; An ethmoid region extracting module for extracting the ethmoid region from the image divided into the multiple regions; A bone region extraction module for extracting a bone region including an orbital wall from the image divided into the multiple regions; And a model generation module for generating a three-dimensional model of the orbital wall based on the orbital wall of the extracted bony area.
바람직하게, 상기 다중영역 분할 모듈은 상기 의료 영상 데이터에서 명암의 분포를 기초로 한 명암 히스토그램을 구하고, 상기 명암 히스토그램에 AGMC(Adaptive Global Maximum Clustering) 알고리즘을 적용하여 적어도 두개의 부분영역으로 구분된 다중영역으로 분할하되, 상기 분할된 다중영역을 라벨값을 가질 수 있다.Preferably, the multi-region segmentation module obtains a light and dark histogram based on the distribution of light and dark in the medical image data, and applies an Adaptive Global Maximum Clustering (AGMC) algorithm to the light and dark histogram, Region, and the divided multi-region may have a label value.
바람직하게, 상기 얼굴영역 추출 모듈은 상기 다중영역의 라벨값 중 얼굴라벨값을 설정하고, 상기 얼굴라벨값에 따라 얼굴영역과 비-얼굴영역을 구분하여 상기 얼굴영역을 추출할 수 있다.Preferably, the face area extraction module may set a face label value among the label values of the multi-areas, and extract the face area by separating the face area and the non-face area according to the face label value.
바람직하게, 상기 사골동영역 추출 모듈은 상기 다중영역으로 분할된 영상의 얼굴영역 내에서 사골동영역의 라벨값을 기초로, 비-사골동영역의 라벨값을 변경하여 상기 비-사골동영역을 제거하고, 상기 비-사골동영역이 제거된 영상에서 최소 라벨값을 이용한 액티브 컨투어 기법을 적용하여 사골동영역을 추출할 수 있다.Preferably, the ethmoidal region extracting module removes the non-ethmoidal region by changing the label value of the non-ethmoidal region based on the label value of the ethmoid region in the face region of the image divided into the multi-regions, We can extract the ethmoid region by applying the active contour method using the minimum label value in the image where the non - ethorhoidal region is removed.
바람직하게, 상기 골영역 추출 모듈은 상기 다중영역으로 분할된 영상에서 골영역의 라벨값을 기초로 초기 골영역을 추출하고, 상기 초기 골영역 및 상기 추출된 사골동영역을 기초로 액티브 컨투어 기법을 적용하여 안와벽을 포함하는 골영역을 추출할 수 있다.Preferably, the bony region extraction module extracts an initial bony region based on the label value of the bony region in the image divided into the multiple regions, and applies an active contour technique based on the initial bony region and the extracted ethmoid region So that a bone region including the orbital wall can be extracted.
바람직하게, 상기 골절 진단부는 상기 안와벽의 3차원 모델에서 정상 안와를 골절 안와로 대칭시켜 골절 후보영역을 검출하는 검출 모듈; 및 상기 골절 후보영역을 계측하는 계측 모듈을 포함할 수 있다.Preferably, the fracture diagnosis unit includes a detection module for detecting a fracture candidate region by symmetrically aligning the normal orbit with the fractured orbit in the three-dimensional model of the orbital wall; And a measurement module for measuring the fracture candidate region.
바람직하게, 상기 검출 모듈은, 상기 대칭을 위한 기준면의 정보를 수신하고, 상기 기준면을 중심으로 상기 정상 안와를 상기 골절 안와로 대칭시켜 상기 정상 안와와 상기 골절 안와의 위치를 정합시키고, 상기 정합된 정상 안와와 상기 골절 안와의 거리 차이에 따라 골절 후보영역을 결정하여 표시하고, 상기 계측 모듈은, 상기 골절 후보 영역으로부터 골절 영역을 추출하고, 상기 골절 영역의 거리, 면적, 및 각도를 측정할 수 있다.Preferably, the detecting module receives the information of the reference plane for symmetry, aligns the normal orbital with the fractured orbit by symmetrically aligning the normal orbit with the fractured orbit around the reference plane, The measurement module determines and displays a fracture candidate region according to a distance difference between the normal orbit and the fracture orbital, and the measurement module extracts a fracture region from the fracture candidate region and measures the distance, area, and angle of the fracture region have.
바람직하게, 상기 골절영역을 포함하는 수술 전 안와벽, 상기 임플란트를 이용하여 수술된 수술 후 안와벽, 및 상기 정상 안와벽에 대한 안와 볼륨 및 안구 위치를 기초로 수술 결과를 분석하는 수술 결과 분석부를 더 포함할 수 있다.Preferably, a surgical result analysis unit for analyzing the surgical results based on the preoperative orbital wall including the fracture region, the orbital wall after surgery using the implant, and the orbital volume and eye position for the normal orbital wall .
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 안와벽 재건술의 수술시간 단축과 성공률을 높일 수 있고, 따라서 안와벽 재건술에 최적화된 수술계획 기법을 제시하는 효과가 있다As described above, according to the present invention, it is possible to shorten the operation time and improve the success rate of the orbital wall reconstruction, and thus to provide an optimal surgical planning technique for orbital wall reconstruction
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수술 계획 생성 서버에 대한 블록도이다.
도 2는 도 1의 수술 계획 생성 서버에서 수행되는 수술 계획 생성 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 다중영역으로 분할된 영상의 예시이다.
도 4는 얼굴영역을 추출하는 과정을 나타내는 영상의 예시이다.
도 5는 사골동영역을 추출하는 과정을 나타내는 영상의 예시이다.
도 6은 골영역을 추출하는 과정을 나타내는 영상의 예시이다.
도 7은 안와벽의 3차원 모델의 예시이다.
도 8은 안와위치를 정합시키는 과정을 나타내는 영상의 예시이다.
도 9는 골절영역이 표시된 영상의 예시이다.
도 10은 골절영역을 계측하는 영상의 예시이다.
도 11은 임플란트 디자인의 예시이다.
도 12는 안와 볼륨을 나타내는 영상의 예시이다.
도 13은 안구 위치를 측정하는 영상의 예시이다. 1 is a block diagram of a surgical plan generation server according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of generating a surgical plan performed by the surgical plan creation server of FIG. 1;
Figure 3 is an illustration of an image segmented into multiple regions.
4 is an illustration of an image showing a process of extracting a face region.
5 is an illustration of an image showing a process of extracting the ethmoid region.
6 is an example of an image showing a process of extracting a bone region.
Figure 7 is an illustration of a three-dimensional model of the orbital wall.
Fig. 8 is an example of an image showing a process of matching the orbital position.
Fig. 9 is an example of a video image showing a fracture region.
10 is an example of an image measuring a fracture area.
11 is an illustration of an implant design.
12 is an illustration of an image representing the orbital volume.
13 is an example of an image for measuring the eyeball position.
이하, 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. "And / or" include each and every combination of one or more of the mentioned items.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, components and / or sections, it is needless to say that these elements, components and / or sections are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, element or section from another element, element or section. Therefore, it goes without saying that the first element, the first element or the first section mentioned below may be the second element, the second element or the second section within the technical spirit of the present invention.
또한, 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Also, in each step, the identification code (e.g., a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation, and the identification code does not describe the order of each step, Unless the order is described, it may happen differently from the stated order. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함한다(comprises)" 및/또는 “포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수술 계획 생성 서버에 대한 블록도이다.1 is a block diagram of a surgical plan generation server according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 수술 계획 생성 서버(100)는 영상 데이터 수신부(110), 모델링부(120), 골절 진단부(130), 임플란트 디자인부(140), 및 제어부(150)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the surgical
바람직하게, 모델링부(120)는 다중영역 분할 모듈(121), 얼굴영역 추출 모듈(122), 사골동영역 추출 모듈(123), 골영역 추출 모듈(124), 및 모델 생성 모듈(125)을 포함하고, 골절 진단부(130)는 검출 모듈(131), 및 계측 모듈(132)을 포함한다. 또한, 제어부(150)는 영상 데이터 수신부(110), 모델링부(120), 골절 진단부(130), 및 임플란트 디자인부(140)의 동작 및 데이터의 흐름을 제어한다.The
이하, 도 2에 도시된 수술 계획 생성 서버(100)에서 수행되는 수술 계획 생성 방법을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the operation plan creation method performed by the operation
영상 데이터 수신부(110)는 환자의 얼굴에 대한 의료 영상 데이터를 수신한다(단계 S210). 바람직하게, 영상 데이터 수신부(110)는 2차원 영상에 해당하는 환자의 CT 영상 데이터를 수신할 수 있고, 안와벽 재건술은 안와 주위의 둔상에 의한 골절에 대하여 진행되는 것이므로, 환자의 얼굴 부분이 CT 촬영되어 얼굴 부분에 대한 CT 영상 데이터를 수신할 수 있다.The image
모델링부(120)는 의료 영상 데이터를 기초로 안와벽의 3차원 모델을 생성한다(단계 S220). 안와의 내측뼈는 매우 얇기 때문에 CT 영상에서 육안으로 구분이 어려워 일반적으로 골조직을 분할할 때 사용되는 임계치 기반의 분할 방법을 사용할 경우, 3차원 모델에서 안와 내벽이 불연속적으로 끊어지고, 불필요한 잡음이 포함되어 사용자의 추가적인 수동 검출이 필요하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 사용자의 입력을 최소화하고 보다 쉽게 수술 계획 생성을 하도록 돕기 위해, 2차원 수평면 영상에서 인접한 사골동영역의 분할을 통해 자동으로 안와 내측뼈를 검출하는 방식을 이용하고, 이는, 이하에서 설명될, 모델링부(120)의 각 모듈의 동작을 통하여 수행된다. The
먼저, 모델링부(120)의 다중영역 분할 모듈(121)는 의료영상 데이터를 다중영역으로 분할한다. 바람직하게, 도 3을 참조하면, 다중영역 분할 모듈(121)은 도 3의 (a)와 같은 의료 영상 데이터에서 명암의 분포를 기초로 한 명암 히스토그램을 구하고, 명암 히스토그램에 AGMC(Adaptive Global Maximum Clustering) 알고리즘을 적용하여, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 두개 이상의 부분영역으로 구분된 다중영역으로 분할할 수 있다. 여기에서, 분할된 다중영역은 라벨값을 가질 수 있고, 라벨값은 명암을 기초로 명암이 어두울수록 작은 값을 가지고 명암이 밝을수록 큰 값을 가질 수 있다. First, the
얼굴영역 추출 모듈(122)는 다중영역으로 분할된 영상에서 얼굴영역을 추출한다. 바람직하게, 얼굴영역 추출 모듈(122)은, 실제 얼굴부분에 해당하는영역을 관심영역으로 제한하기 위하여, 다중영역의 라벨값 중 얼굴라벨값을 설정하고, 얼굴라벨값에 따라 얼굴영역과 비-얼굴영역을 구분하여 얼굴영역을 추출할 수 있다.The face
보다 구체적으로, 도 4를 참조하면, 얼굴영역 추출 모듈(122)은 도 4의 (a)와 같은 다중영역으로 분할된 영상에서 다중영역의 라벨값에서 최소 라벨값보다 하나 큰 라벨값을 얼굴라벨값으로 설정하고, 얼굴 라벨값 이상인 영역은 흰색으로 나머지 영역은 검정색으로 표시하여 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 영상을 이진화 한다. 여기에서, 다중영역으로 분할된 영상에서 검은색에 해당하는 최소 라벨값을 가지는 영역은 빈 공간에 해당하므로, 최소 라벨값보다 하나 큰 라벨값이 얼굴라벨값으로 설정되는 것이다. 그 다음, 얼굴영역 추출 모듈(122)은 이진화된 영상에서 얼굴의 내부영역을 모두 포함시키기 위하여 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 얼굴 내부영역을 모두 흰색으로 채우고, 도 4의 (c)에 도시된 채원진 얼굴영역에 따라 도 4의 (d)에서 빨간색으로 표시된 부분과 같이 얼굴영역을 추출한다. More specifically, referring to FIG. 4, the face
사골동영역 추출 모듈(123)은 다중영역으로 분할된 영상에서 사골동영역을 추출한다. 바람직하게, 도 5를 참조하면, 사골동영역 추출 모듈(123)은 도 5의 (a)와 같이 다중영역으로 분할된 영상의 얼굴영역 내에서 사골동영역의 라벨값을 기초로, 비-사골동영역의 라벨값을 변경하여 비-사골동영역을 제거할 수 있다. 도 5의 (b)에 도시된 영상이 비-사골동영역이 제거된 영상이고, 여기에서, 제거되는 비-사골동영역은 사골동영역의 라벨값을 갖고 있지만, 이전 영상에서 추출된 사골동영역과 겹치는 부분이 없는 영역에 해당한다. 즉, 사골동영역을 추출하고자 하는 현재 영상의 이전 영상에서 사골동영역으로 추출된 영역과, 현재 영상에서 사골동영역의 라벨값을 가지는 영역의 교집합을 기초로, 현재 영상에서 사골동영역의 라벨값을 가지는 영역 중, 이전 영상에서 사골동영역으로 추출된 영역과 겹치는 부분이 없는 영역이 비-사골동 영역에 해당하여 제거되게 된다.The ethmoid sinus
바람직하게, 사골동영역 추출 모듈(123)은 도 5의 (b)에 도시된 비-사골동영역이 제거된 영상에서 최소 라벨값을 이용한 액티브 컨투어 기법을 적용하여, 도 5의 (c)에 되시된 바와 같이 사골동영역을 추출할 수 있다. 보가 구체적으로, 최소 라벨값을 갖는 영역을 초기 사골동영역의 컨투어로 하는 레벨 셋(level set) 함수 기반의 액티브 컨투어(active contour) 기법을 이용하여 사골동영역이 추출되는 것이다. Preferably, the ethmoid sinus
골영역 추출 모듈(124)은 다중영역으로 분할된 영상에서 안와벽을 포함하는 골영역을 추출한다. 바람직하게, 도 6을 참조하면, 골영역 추출 모듈(124)은 도 6의 (a)에 도시된 다중영역으로 분할된 영상에서 골영역의 라벨값을 갖는 영역을 초기 골영역으로 추출하여 도 6의 (b)와 같이 나타내고, 초기 골영역 및 추출된 사골동영역을 기초로, 초기 골영역과 추출된 사골동영역을 초기 컨투어로 하는 레벨 셋 함수 기반의 액티브 컨투어 기법을 적용하여 안와벽을 포함하는 골영역을, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 추출할 수 있다. The bony
모델 생성 모듈(125)은 추출된 골영역의 안와벽을 기초로 안와벽의 3차원 모델을 생성한다. 바람직하게, 모델 생성 모듈(125)은 추출된 안와벽에 마칭큐브(Marching Cude) 알고리즘을 적용하여, 도 7에 도시된 바와 같이 안와벽의 3차원 모델을 구성할 수 있다.The
골절 진단부(130)는 안와벽의 3차원 모델로부터 골절영역을 결정한다(단계 S230). 먼저, 골절 진단부(130)의 검출 모듈(131)은 안와벽의 3차원 모델에서 정상 안와를 골절 안와로 대칭시켜 골절 후보영역을 검출한다. 좌우 안와는 대칭을 이루므로 정상 안와를 골절 안와로 미러링하여 복제함으로써 골절 후보영역이 검출될 수 있다. The
바람직하게, 도 8을 참조하면, 검출 모듈(131)은 대칭을 위한 기준면의 정보를 수신할 수 있고, 구체적으로, 사용자가 도 8의 (a) 에 도시된 바와 같이, 안와벽의 3차원 모형에서 정상 안와(파란색으로 표시된 부분)와 골절 안와(빨간색으로 표시된 부분)의 내벽을 선택하고, 사용자가 원하는 위치에 직선을 그리면, 검출 모듈(131)은 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 사용자 시점 방향으로의 벡터를 법선 벡터로 하는 평면을 자동으로 생성하여 이를 기준면으로 설정할 수 있다.8, the
그 다음, 검출 모듈(131)은 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 기준면을 중심으로 정상 안와를 골절 안와로 대칭시켜 정상 안와를 골절 안와로 복제할 수 있고, 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이, 정상 안와와 골절 안와의 위치를 정합시킬 수 있다. 정합하는 방식은 ICP(Iterative Closest Point) 알고리즘이 사용될 수 있고, ICP 알고리즘은 미러링된 정상 안와에서 골절 안와에 가장 가까운 방향 벡터를 계산하고, 이 방향 벡터로부터 제곱 평균 오차를 최소화하는 변환 행렬을 도출하고, 변환 행렬에 따라 미러링된 정상 안와를 골절 안와로 이동시킨 후 거리 오차를 계산하고, 거리 오차가 일정 수준 이하가 될 때까지 반복 계산하는 방식에 해당한다. 8 (c), the normal orbital can be replicated to the fractured orbit by symmetrically aligning the normal orbital fracture with the fractured orbit around the reference plane, and as shown in FIG. 8 (d) The position of the normal orbit and the fracture orbital can be matched. An ICP (Iterative Closest Point) algorithm can be used for the matching method. The ICP algorithm calculates a direction vector closest to the fracture orbital in the mirrored normal orbit, derives a transformation matrix that minimizes the square mean error from the direction vector , Moving the mirrored normal orbits to the fracture orbital according to the transformation matrix, calculating the distance error, and repeating calculation until the distance error becomes less than a certain level.
정합된 정상 안와와 골절 안와는 골절로 인한 안와의 구조 변화로 거리 차이가 생기므로, 검출 모듈(131)은 거리 차이에 따른 컬러 맵을 이용하여, 도 9에 도시된 바와 같이, 안와벽의 3차원 모델에 골절 후보 영역을 표시한다.9, the
그 다음, 계측 모듈(132)은 골절 정도를 분석하기 위해 골절 후보 영역이 표시된 안와벽의 3차원 모형에서 골절 후보 영역을 계측한다. 이는, 수술을 위한 진단에 도움이 된다. 바람직하게, 사용자가 골절 후보 영역에서 골절영역을 선택하면, 계측 모듈(132)은 사용자에 의하여 선택된 골절영역의 면적을 측정할 수 있고, 사용자가 특정 위치의 시작점과 끝점을 선택하면, 계측 모듈(132)은 도 10에 도시된 바와 같이, 해당 시작점과 끝점 사이의 길이, 즉, 거리를 측정할 수 있고, 사용자가 벡터를 이루는 세 점을 선택하면, 계측 모듈(132)은 세 점으로 형성된 두 벡터 사이의 각도를 측정할 수 있다. The
임플란트 디자인부(140)는 안와벽의 골절영역을 정상 안와벽과 비교하여 골절영역의 수술에 사용될 임플란트를 디자인한다(단계 S240). 바람직하게, 임플란트 디자인부(140)는 좌우 안와가 대칭을 이루도록 정상 안와를 기준으로 임플란트를 디자인한다.The
보다 구체적으로, 임플란트 디자인부(140)는 기준면을 중심으로 미러링된 정상 안와와 골절 안와에 대해 불 연산(Boolean Operation)의 차연산을 통해 차이영역을 획득한다. 여기에서, 불 연산의 차연산은 두 3차원 형상 각각에서 서로 겹치는 영역을 제거하는 것에 해당하고, 차이영역은 불 연산의 차연산에 의하여 획득된 서로 겹치지 않는 영역에 해당한다. 즉, 임플란트 디자인부(140)가 정상 안와와 골절 안와의 3차원 모형에서 불 연산의 차연산을 수행하면, 정상 안와와 골절 안와는 골절 영역에 있어서 서로 겹치지 않으므로, 골절 영역의 수술에 사용되는 임플란트의 본체가 될 수 있는 후보영역에 해당하는 차이영역이 획득될 수 있다. 그 다음 임플란트 디자인부(140)는 사용자 인터랙션을 통하여 차이영역에서 임플란트의 본체가 될 부분이 아닌 영역을 제거하고, 오프셋팅(Offsetting) 방법을 이용하여 임플란트 본체로 얻어진 3차원 모델 표면의 각 점에서 법선 벡터 방향으로 오프셋(Offset) 거리만큼 이동시켜 복제한 후, 기존의 3차원 모델과 병합시켜 임플란트를 디자인할 수 있다. 임플란트 디자인부(140)를 통하여 디자인된 임플란트는 도 11에 빨간색으로 표시된 것과 같다.More specifically, the
일 실시예에서, 수술 계획 생성 서버(100)는, 도면에 도시하지 않았지만, 수술 결과 분석부를 더 포함할 수 있고, 수술 결과 분석부는 수술 후 수술의 성공여부를 평가하기 위하여, 골절영역을 포함하는 수술 전 안와벽, 임플란트를 이용하여 수술된 수술 후 안와벽, 및 정상 안와벽에 대한 안와 볼륨 및 안구 위치를 기초로 수술 결과를 분석할 수 있다. 바람직하게, 수술 후 안와 및 정상 안와의 볼륨 및 안구 위치가 대칭을 이루는지 여부를 기초로 수술 결과가 분석될 수 있다.In one embodiment, the surgical
보다 구체적으로, 수술 후 환자의 의료 영상 데이터, 예를 들어, CT 영상이 영상 데이터 수신부(210)를 통하여 수신되면, 모델링부(120)를 통하여 수술 후 안와벽의 3차원 모델이 생성되고, 수술 결과 분석부는 모델링부(120)에서 생성된 수술 후 안와벽의 3차원 모델의 안와 볼륨 및 2차원 수평면 영상에서의 안구 위치 차이를 비교할 수 있다. 바람직하게, 안와 볼륨의 측정은, 수술 전 안와, 수술 후 안와, 정상 안와의 볼륨이 비교 측정되고, 사용자가 안와벽의 3차원 모델에서 좌우 안와 내벽을 선택하면 선택된 3차원 형상을 플립시켜, 즉, 3차원 형상의 각 셀의 법선 벡터의 방향을 외부로 향하도록 바깥으로 뒤집은 후, 메쉬 힐링(Mesh Healing) 알고리즘을 통해 안와 내부 및 안와 앞쪽의 구멍을 채워 안와 볼륨이 획득될 수 있다. 여기에서 메쉬 힐링 알고리즘은 3차원 형상을 구성하는 셀(cell)과 셀 간의 연결에 잘못된 연결 또는 끊어진 연결과 같은 결함이 존재할 경우, 잘못 연결된 부분 또는 끊어진 연결 부분을 다시 연결함으로써 결함을 보정하는 방식이다. 이와 같은 방식을 통하여 획득된 안와 볼륨은 도 12에 도시된 바와 같다.More specifically, when medical image data of a patient, for example, a CT image, is received through the image data receiving unit 210 after the operation, a three-dimensional model of the orbital wall is generated through the
또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 영상 데이터 수신부(110)를 통하여 수신된 의료 영상 데이터의 2차원 수평면 영상에서 사용자가 안구의 바깥쪽 끝 점과 안와 끝점을 선택하면, 수술 결과 분석부는 두 점을 연결하여 안구의 위치를 측정하고, 수술 결과 분석부는 3차원 모델을 함께 보여줌으로써 안구 위치가 측정되는 2차원 수평면 영상의 3차원 위치를 파악할 수 있도록 한다. 13, when the user selects the outer end point and the orbital end point of the eye on the two-dimensional horizontal plane image of the medical image data received through the image
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 계획 생성 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.The method of generating a surgical plan according to an embodiment of the present invention may also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored.
예컨대, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 롬(ROM), 램(RAM), 시디-롬(CD-ROM), 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 이동식 저장장치, 비휘발성메모리(Flash Memory), 광 데이터 저장장치 등이 있다.For example, the computer-readable recording medium includes a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a hard disk, a floppy disk, a removable storage device, a nonvolatile memory, , And optical data storage devices.
또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.In addition, the computer readable recording medium may be distributed and executed in a computer system connected to a computer communication network, and may be stored and executed as a code readable in a distributed manner.
전술한 본 발명에 따른 안와벽 재건술을 위한 수술 계획 생성 방법, 이를 수행하는 수술 계획 생성 서버, 및 이를 저장하는 기록매체에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.Although the preferred embodiments of the surgical planning creation method for the orbital wall reconstruction according to the present invention, the surgery plan creation server for performing the surgical planning, and the recording medium storing the operation plan creation server have been described, the present invention is not limited thereto, It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.
100: 수술 계획 생성 서버
110: 영상 데이터 수신부
120: 모델링부
121: 다중영역 분할 모듈
122: 얼굴영역 추출 모듈
123: 사골동영역 추출 모듈
124: 골영역 추출 모듈
125: 모델 생성 모듈
130: 골절 진단부
131: 검출 모듈
132: 계측 모듈
140: 임플란트 디자인부
150: 제어부100: Operation plan generation server
110:
120: Modeling unit
121: Multi-zone division module
122: face area extraction module
123: Ethmoid region extraction module
124: Bone area extraction module
125: Model generation module
130: fracture diagnosis unit
131: Detection module
132: Measurement module
140: Implant design department
150:
Claims (19)
(b) 상기 의료 영상 데이터를 기초로 안와벽의 3차원 모델을 생성하는 단계;
(c) 상기 안와벽의 3차원 모델로부터 골절영역을 결정 및 진단하는 단계; 및
(d) 상기 안와벽의 골절영역을 정상 안와벽과 비교하여 상기 골절영역의 수술에 사용될 임플란트를 디자인하는 단계를 포함하는 수술 계획 생성 방법.
(a) receiving medical image data for a face of a patient;
(b) generating a three-dimensional model of the orbital wall based on the medical image data;
(c) determining and diagnosing a fracture area from a three-dimensional model of the orbital wall; And
(d) designing an implant to be used in surgery of the fracture area by comparing the fracture area of the orbital wall with the normal orbital wall.
(b-1) 상기 의료 영상 데이터를 다중영역으로 분할하는 단계;
(b-2) 상기 다중영역으로 분할된 영상에서 얼굴영역을 추출하는 단계;
(b-3) 상기 다중영역으로 분할된 영상에서 사골동영역을 추출하는 단계;
(b-4) 상기 다중영역으로 분할된 영상에서 안와벽을 포함하는 골영역을 추출하는 단계; 및
(b-5) 상기 추출된 골영역의 안와벽을 기초로 안와벽의 3차원 모델을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 방법.
2. The method of claim 1, wherein step (b)
(b-1) dividing the medical image data into multiple areas;
(b-2) extracting a face region from the multi-region image;
(b-3) extracting the ethmoid region from the image divided into the multiple regions;
(b-4) extracting a bone region including an orbital wall from the image divided into the multiple regions; And
(b-5) generating a three-dimensional model of the orbital wall based on the orbital wall of the extracted bone region.
상기 의료 영상 데이터에서 명암의 분포를 기초로 한 명암 히스토그램을 구하고, 상기 명암 히스토그램에 AGMC(Adaptive Global Maximum Clustering) 알고리즘을 적용하여 적어도 두개의 부분영역으로 구분된 다중영역으로 분할하는 단계를 포함하되,
상기 분할된 다중영역은 라벨값을 가지는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 방법.
3. The method of claim 2, wherein the step (b-1)
Obtaining a contrast histogram based on a distribution of light and dark in the medical image data and dividing the contrast histogram into multiple regions divided into at least two partial regions by applying an Adaptive Global Maximum Clustering (AGMC) algorithm to the contrast histogram,
Wherein the divided multi-regions have a label value.
상기 다중영역의 라벨값 중 얼굴라벨값을 설정하고, 상기 얼굴라벨값에 따라 얼굴영역과 비-얼굴영역을 구분하여 상기 얼굴영역을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 방법.
3. The method of claim 2, wherein the step (b-2)
And setting the face label value among the label values of the multi-areas, and extracting the face area by distinguishing the face area and the non-face area according to the face label value.
상기 다중영역으로 분할된 영상의 얼굴영역 내에서 사골동영역의 라벨값을 기초로, 비-사골동영역의 라벨값을 변경하여 상기 비-사골동영역을 제거하는 단계; 및
상기 비-사골동영역이 제거된 영상에서 최소 라벨값을 이용한 액티브 컨투어 기법을 적용하여 사골동영역을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 방법.
3. The method of claim 2, wherein the step (b-3)
Removing the non-ethmoidal region by changing the label value of the non-ethmoidal region based on the label value of the ethmoidal region in the face region of the image divided into the multiple regions; And
And extracting the ethmoid region from the non-ethmoidal region by applying an active contour technique using the minimum label value.
상기 다중영역으로 분할된 영상에서 골영역의 라벨값을 기초로 초기 골영역을 추출하는 단계; 및
상기 초기 골영역 및 상기 추출된 사골동영역을 기초로 액티브 컨투어 기법을 적용하여 안와벽을 포함하는 골영역을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 방법.
The method of claim 2, wherein the step (b-4)
Extracting an initial bone region based on a label value of a bone region in the image divided into the multiple regions; And
And extracting a bone region including an orbital wall by applying an active contour technique based on the initial bone region and the extracted ethmoid region.
(c-1) 상기 안와벽의 3차원 모델에서 정상 안와를 골절 안와로 대칭시켜 골절 후보영역을 검출하는 단계; 및
(c-2) 상기 골절 후보영역을 계측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 방법.
2. The method of claim 1, wherein step (c)
(c-1) detecting a fracture candidate region by symmetry of a normal orbit in a three-dimensional model of the orbital wall with a fractured orbit; And
and (c-2) measuring the fracture candidate region.
상기 (c-1) 단계는,
상기 대칭을 위한 기준면의 정보를 수신하는 단계;
상기 기준면을 중심으로 상기 정상 안와를 상기 골절 안와로 대칭시켜 상기 정상 안와와 상기 골절 안와의 위치를 정합시키는 단계; 및
상기 정합된 정상 안와와 상기 골절 안와의 거리 차이에 따라 골절 후보영역을 결정하여 표시하는 단계를 포함하고,
상기 (c-2) 단계는,
상기 골절 후보 영역으로부터 골절 영역을 추출하고, 상기 골절 영역의 거리, 면적, 및 각도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 방법.
8. The method of claim 7,
The step (c-1)
Receiving information of the reference plane for symmetry;
Symmetrically aligning the normal orbit with the fractured orbit around the reference plane to match the position of the normal orbit with the fractured orbit; And
And determining and displaying a fracture candidate region according to a distance difference between the matched normal orbit and the fracture orbital,
The step (c-2)
Extracting a fracture region from the fracture candidate region, and measuring a distance, an area, and an angle of the fracture region.
(e) 상기 골절영역을 포함하는 수술 전 안와벽, 상기 임플란트를 이용하여 수술된 수술 후 안와벽, 및 상기 정상 안와벽에 대한 안와 볼륨 및 안구 위치를 기초로 수술 결과를 분석하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 방법.
The method according to claim 1,
(e) analyzing the surgical result based on the pre-operative orbital wall including the fracture region, the orbital wall after surgery using the implant, and the orbital volume and eye position for the normal orbital wall Wherein the method comprises the steps of:
상기 의료 영상 데이터를 기초로 안와벽의 3차원 모델을 생성하는 모델링부;
상기 안와벽의 3차원 모델로부터 골절영역을 결정 및 진단하는 골절 진단부; 및
상기 안와벽의 골절영역을 정상 안와벽과 비교하여 상기 골절영역의 수술에 사용될 임플란트를 디자인하는 임플란트 디자인부를 포함하는 수술 계획 생성 서버.
An image data receiving unit for receiving medical image data on a face of a patient;
A modeling unit for generating a three-dimensional model of the orbital wall based on the medical image data;
A fracture diagnosis unit for determining and diagnosing a fracture area from the three-dimensional model of the orbital wall; And
And an implant designing unit for designing an implant to be used for surgery of the fracture area by comparing the fracture area of the orbital wall with the normal orbital wall.
상기 의료 영상 데이터를 다중영역으로 분할하는 다중영역 분할 모듈;
상기 다중영역으로 분할된 영상에서 얼굴영역을 추출하는 얼굴영역 추출 모듈;
상기 다중영역으로 분할된 영상에서 사골동영역을 추출하는 사골동영역 추출 모듈;
상기 다중영역으로 분할된 영상에서 안와벽을 포함하는 골영역을 추출하는 골영역 추출 모듈; 및
상기 추출된 골영역의 안와벽을 기초로 안와벽의 3차원 모델을 생성하는 모델 생성 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 서버.
11. The apparatus of claim 10, wherein the modeling unit
A multi-region segmentation module for segmenting the medical image data into multiple regions;
A face region extraction module for extracting a face region from the image divided into the multiple regions;
An ethmoid region extracting module for extracting the ethmoid region from the image divided into the multiple regions;
A bone region extraction module for extracting a bone region including an orbital wall from the image divided into the multiple regions; And
And a model generation module for generating a three-dimensional model of the orbital wall based on the orbital wall of the extracted bony region.
상기 의료 영상 데이터에서 명암의 분포를 기초로 한 명암 히스토그램을 구하고, 상기 명암 히스토그램에 AGMC(Adaptive Global Maximum Clustering) 알고리즘을 적용하여 적어도 두개의 부분영역으로 구분된 다중영역으로 분할하되,
상기 분할된 다중영역을 라벨값을 가지는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 서버.
12. The apparatus of claim 11, wherein the multi-
A brightness histogram based on a distribution of light and dark in the medical image data is obtained, and an adaptive global maximum clustering (AGMC) algorithm is applied to the light and dark histogram to divide the area into at least two sub-
Wherein the divided multi-regions have a label value.
상기 다중영역의 라벨값 중 얼굴라벨값을 설정하고, 상기 얼굴라벨값에 따라 얼굴영역과 비-얼굴영역을 구분하여 상기 얼굴영역을 추출하는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 서버.
12. The method of claim 11, wherein the face region extraction module
Sets face label values among the label values of the multi-areas, and extracts the face regions by distinguishing face regions from non-face regions according to the face label values.
상기 다중영역으로 분할된 영상의 얼굴영역 내에서 사골동영역의 라벨값을 기초로, 비-사골동영역의 라벨값을 변경하여 상기 비-사골동영역을 제거하고, 상기 비-사골동영역이 제거된 영상에서 최소 라벨값을 이용한 액티브 컨투어 기법을 적용하여 사골동영역을 추출하는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 서버.
12. The method of claim 11, wherein the ethmoid region extraction module
Removing the non-ethnocultural region by changing a label value of the non-ethmoidal region based on the label value of the ethmoidal region in the face region of the image divided into the multi-regions, Wherein an active contour technique using a minimum label value is applied to extract an ethmoid region.
상기 다중영역으로 분할된 영상에서 골영역의 라벨값을 기초로 초기 골영역을 추출하고, 상기 초기 골영역 및 상기 추출된 사골동영역을 기초로 액티브 컨투어 기법을 적용하여 안와벽을 포함하는 골영역을 추출하는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 서버.
12. The apparatus of claim 11, wherein the bony region extraction module
Extracting an initial bone region based on a label value of a bone region in the image divided into the multiple regions, applying an active contour technique based on the initial bone region and the extracted ethmoid region, And extracting the surgical plan from the patient.
상기 안와벽의 3차원 모델에서 정상 안와를 골절 안와로 대칭시켜 골절 후보영역을 검출하는 검출 모듈; 및
상기 골절 후보영역을 계측하는 계측 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 서버.
11. The method according to claim 10, wherein the fracture diagnosis unit
A detection module for detecting a fracture candidate region by symmetrically aligning the normal orbit with the fractured orbit in the three-dimensional model of the orbital wall; And
And a measurement module for measuring the fracture candidate region.
상기 검출 모듈은,
상기 대칭을 위한 기준면의 정보를 수신하고, 상기 기준면을 중심으로 상기 정상 안와를 상기 골절 안와로 대칭시켜 상기 정상 안와와 상기 골절 안와의 위치를 정합시키고, 상기 정합된 정상 안와와 상기 골절 안와의 거리 차이에 따라 골절 후보영역을 결정하여 표시하고,
상기 계측 모듈은,
상기 골절 후보 영역으로부터 골절 영역을 추출하고, 상기 골절 영역의 거리, 면적, 및 각도를 측정하는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 서버.
17. The method of claim 16,
Wherein the detection module comprises:
Wherein the information about the reference plane for symmetry is received and the normal orbital is symmetrically made to the fractured orbit around the reference plane to match the positions of the normal orbital and the fractured orbital and the distance between the matched normal orbit and the fracture orbital The fracture candidate region is determined and displayed according to the difference,
Wherein the measurement module comprises:
Extracting a fracture region from the fracture candidate region, and measuring a distance, an area, and an angle of the fracture region.
상기 골절영역을 포함하는 수술 전 안와벽, 상기 임플란트를 이용하여 수술된 수술 후 안와벽, 및 상기 정상 안와벽에 대한 안와 볼륨 및 안구 위치를 기초로 수술 결과를 분석하는 수술 결과 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 계획 생성 서버.
11. The method of claim 10,
And a surgical result analysis unit for analyzing the surgical result based on the pre-operative orbital wall including the fracture region, the orbital wall after the surgery using the implant, and the orbital volume and the ocular position for the normal orbital wall Wherein the operation plan generation server comprises:
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