KR20180066588A

KR20180066588A - 다이콤 영상에서 추출한 복합 3차원 모델을 포함하는 의료 영상을 저장하고 관리하는 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20180066588A
Application number: KR1020160167591A
Authority: KR
Inventors: 김한영
Original assignee: 주식회사 인피니트헬스케어
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2018-06-19

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상을 디스플레이하는 컴퓨팅 시스템은, 디스플레이, 및 상기 디스플레이에 표시되는 영상 정보를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 관심 영역에 대한 의료 영상을 수신하고, 상기 의료 영상의 상기 관심 영역에 대한 세그멘테이션 정보를 포함하는 3차원 해부학적 정보를 획득하는 수신부; 및 상기 관심 영역에 대응하는 3차원 메쉬 정보를 획득하고, 상기 3차원 메쉬 정보와 상기 3차원 해부학적 정보가 연관된 통합 3차원 모델을 생성하는 3차원 모델 생성부를 포함한다.

Description

다이콤 영상에서 추출한 복합 3차원 모델을 포함하는 의료 영상을 저장하고 관리하는 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR STORING AND MANAGING MEDICAL IMAGES INCLUDING COMPLEX THREE-DIMENSIONAL MODEL EXTRACTED FROM DICOM IMAGES}

본 발명은 의료기기에 관한 것으로, 특히 의료 영상의 저장 및 관리 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 의료 영상의 처리, 처리 결과로서 생성된 의료 영상의 저장/관리 방법 및 그 방법이 실행되는 컴퓨팅 시스템에 관한 것이다.

이 특허는 2016년도 정부(미래창조과학부)의 재원으로 정보통신기술진흥센터의 지원을 받아 수행된 연구임 (No.R0101-16-0171, 다중의료영상을 활용한 3차원 초정밀 시뮬레이션 기반 심-혈관 질환 진단-치료지원 통합소프트웨어 시스템 개발)

최근 서구식 식생활, 평균수명의 연장, 운동부족 등의 원인으로 심장 및 뇌 혈관 질환이 급격하게 증가하고 있다.

심근경색은 심장 관상동맥 협착(stenosis)으로 인해 좁아지거나 폐쇄되어 심근에 대사요구를 충족시키지 못하여 발생하는 질환이다. 대표적 치료방법으로 금속 그물망인 스텐트(stent)를 병변에 삽입/식립(implant)하여 전개시킴으로써 협착을 완화시키는 스텐트 삽입술/식립술이 이용되고 있다.

뇌졸중(stroke)은 혈관 폐색 또는 혈관 파열에 기인한 대뇌 관류의 장애로 인하여 신경 기능의 갑작스런 손실에 기인하며, 신체 장애 및 사망의 주요 원인으로서 노년 또는 중년의 건강에 심각한 영향을 미친다. 뇌졸중은 크게 뇌경색(cerebral infarction)과 뇌출혈(cerebral hemorrhage)로 구분되며, 특히 뇌경색은 전체 뇌졸중 환자의 약 80% 정도를 차지하는바 인간의 생존을 위협하는 매우 심각한 질환으로 알려져 있다.

뇌졸중은 병변 발생 초기에 신속한 진단 및 처방을 수행하지 않을 경우, 반신 마비, 감각, 언어 및 시력 장애, 치매 등 심각한 후유증을 동반하기 때문에, 이러한 2차 피해를 최소화하기 위해서는 최초에 혈관의 폐색 또는 파열을 조기에 발견하는 것이 대단히 중요하다.

이러한 뇌동맥류 및 심혈관계의 파열을 조기에 발견할 목적으로 개발된 선행기술로서 국제공개특허 WO 2013/031743 A1 "BLOOD-VESSEL BLOODSTREAM SIMULATION SYSTEM, METHOD THEREFOR, AND COMPUTER SOFTWARE PROGRAM" (공개일 2013년 3월 7일)이 있다. 상기 선행기술은 심혈관 또는 뇌동맥 등 대상혈관부위의 3차원 형상 데이터에 혈류에 관한 경계조건을 부여하고, 내강을 메쉬로 구분하고, 메쉬 위치에 있어서 혈류의 상태량을 연산하여 혈류해석하며 메쉬 별로 상세도를 변동시키며 혈류 상태를 모니터링하는 기술이다.

이때 얻어지는 주요 혈관요소 및 다른 혈관요소를 3차원 형상 데이터로 출력하여 진단하기에 보다 편리하고, 직관적인 형태를 얻을 수 있도록 하는 것이 상기 선행기술의 의도이다.

이처럼 최근에는 의료 영상에서 얻어지는 3차원 해부학적 구조(anatomical structure)를 3차원 프린터로 출력하여 분석하고자 하는 요구가 증대되고 있다. 이는 뇌동맥류 및 심혈관의 질환을 진단하는 분야에서도 예외는 아니다.

3D 프린팅(3D printing)은 주로 컴퓨터 제어(computer control) 하에 재료의 연속적인 층들이 놓여지는 부가적인 프로세스(additive process)들을 통해 3D 모델(3D model)로부터 3차원 오브젝트(three-dimensional object)를 프린팅(printing)한다. 3D 프린팅이 임의의 3D 오브젝트(3D object)를 프린팅할 수 있지만, 3D 해부학적 구조(3D anatomical structure)를 프린팅하는 것은 환자들, 내과의사들 및 외과의사들(patients, physicians and surgeons)에게 중요한 관심사이다. 임상적으로, 외과의사들은 수술을 계획하기 위해 프린팅된 모델(printed model)들을 이용할 수 있다.

3D 해부학적 모델(3D anatomical model)은 3D 의료 스캔(3D medical scan), 이를테면, 컴퓨터화 토모그래피, 자기 공명, 또는 초음파(computed tomography, magnetic resonance, or ultrasound)를 이용한 스캔(scan)으로부터 도출될 수 있다. 3D 의료 이미지 스캔(3D medical image scan)으로부터 해부학적 모델(anatomical model)을 추출한다. 사람이 의료 스캔(medical scan)으로부터 해부학적 모델을 수동으로 추출한다. 추출된 모델(model)은 3D 프린팅을 위하여 대개 3D 메쉬 포맷(3D mesh format)으로 저장된다. 모든 각각의 메쉬(mesh)가 3D 프린터(3D printer)에 의해 직접적으로 프린팅될 수 있는 것은 아니다. 예를 들어, 3D 볼(3D ball)을 직접적으로 프린팅하는 것은 어렵다. 지지 베이스(supporting base)가 설계되어 3D 볼과 함께 이용되어야 한다. 다른 구조들(예를 들어, 피라미드(pyramid))에 대해, 3D 프린팅을 위해 메쉬가 적절하게 배향될 필요가 있다(예를 들어, 피라미드는 베이스(base)로부터 피크(peak)로 프린팅되도록 배향됨). 따라서, 3D 메쉬(3D mesh)가 3D 프린팅에 적절하도록 사람이 3D 메쉬를 수동으로 조작한다. 그 다음으로, 3D 프린팅은 해부(anatomy)를 프린팅하기 위해 이용된다. 현재의 이미지-투-3D-프린트(image-to-3D-print)는 대개 시간 소모적이고 전문성을 필요로 하는 수동 프로세스(expert requiring manual process)여서, 일반적 사용을 위해 배치되기란 쉽지 않다.

도 1은 종래 기술의 일 예로서 일반적으로 3D 프린팅을 위하여 널리 이용되는 STL(STereoLithography) 파일 포맷으로 3D 볼을 나타낸 예시도이다. 3D 프린팅의 결과물을 완전한 구체에 가깝게 표현하기 위하여 전문가에 의하여 표면의 메쉬의 위치 또는 크기가 편집될 수 있다.

이처럼 복잡한 3D 프린팅 기법을 해부학적 구조에 적용하기 위한 선행기술로서 미국공개특허 US 2016/0129637 "SEMANTIC MEDICAL IMAGE TO 3D PRINT OF ANATOMIC STRUCTURE" (공개일 2016년 5월 12일)을 들 수 있다.

상기 두번째 선행기술은 의료 영상으로부터 3D 프린트를 위한 메쉬 데이터를 생성하기 위한 자동화된 방법의 일 예를 소개한다.

이 두번째 선행기술에 따르면 미리 결정된 템플릿 메쉬(template mesh)가 제공되고, 환자에 대한 의료 영상에서 추출된 해부학적 정보를 템플릿 메쉬로 변환하여 환자에 특화된 3D 메쉬 정보를 생성한다. 이 과정에서 환자에 대한 해부학적 정보는 의료 영상에 대한 분할(segmentation) 처리 과정을 거쳐서 얻어진다.

이런 방식으로는 한번 분할에 의하여 생성된 3D 해부학적 정보와 3D 프린트 메쉬 모델을 수정할 필요가 있을 때에 수정하기가 매우 쉽지 않다. 즉, 한번 생성된 3D 해부학적 정보와 해당 장기에 대한 템플릿 메쉬를 연관시켜 생성된 3D 프린트 메쉬 모델은 3D 해부학적 정보와는 이미 별개로 분리된 모델이기 때문에 3D 해부학적 정보와 3D 프린트 메쉬 모델 간의 연계를 다시 재현하기가 쉽지 않은 것이다.

임상적인 이유에서 한번 생성된 3D 프린트 모델에 포함된 관심 영역을 수정해야 하는 경우가 종종 발생한다. 또한 앞서 언급한 것처럼 3D 프린팅의 결과물이 보다 현실성 있게 표현되기를 원할 때 전문가가 관심 영역을 수정하고자 하는 경우가 종종 발생한다. 이때 원본 의료 영상과 분할에 의하여 생성된 3D 해부학적 정보가 있어야만 3D 프린트 모델의 관심 영역에 대한 정확한 수정이 가능한데, 기존 선행기술로는 3D 프린트 모델과 3D 해부학적 정보 간의 연관성이 보존되어 있지 않으므로 관심 영역에 대한 수정이 어려웠다.

만일 기존의 선행기술을 이용하여 관심 영역을 수정하려면 3D 프린트 모델을 다시 가시화하는 전용 3D 렌더링 소프트웨어가 필요하고, 의료 영상의 뷰어에 이러한 3D 렌더링 기능을 직접 내장하는 것은 의료 영상의 뷰어에 상당한 부담을 줄 수 있다.

국제공개특허 WO 2013/031743 A1 "BLOOD-VESSEL BLOODSTREAM SIMULATION SYSTEM, METHOD THEREFOR, AND COMPUTER SOFTWARE PROGRAM" (공개일 2013년 3월 7일) 미국공개특허 US 2016/0129637 "SEMANTIC MEDICAL IMAGE TO 3D PRINT OF ANATOMIC STRUCTURE" (공개일 2016년 5월 12일)

일반적으로 의료 영상 뷰어는 의료 영상 저장 및 전송 시스템(PACS, Picture Archiving and Communication System)이라고 불리며, 종래기술들에서와 같이 PACS 내에 3D 렌더링 기능을 내장하는 것은 PACS 소프트웨어의 메모리 및 컴퓨팅 리소스를 많이 점유하게 되어 사용자로 하여금 불편함을 느끼도록 유발할 수 있다.

또한 일반적으로 3D 프린트 모델은 STL(STereoLithography) 파일 포맷으로 저장되는 반면, 의료 영상이나 의료 영상에 대한 분할에 의하여 생성되는 해부학적 정보는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communication in Medicine) 표준에 따라 구현되므로 서로 다른 포맷을 가지게 된다. 일반적인 PACS 소프트웨어는 DICOM 표준 기반으로 구현되어 STL 파일과 같은 non-DICOM 표준 포맷을 직접 인식하지 못하는 문제점도 있다.

본 발명은 상기의 종래 기술에서 나타난 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 일반적인 PACS 소프트웨어에서 인식할 수 있는 DICOM 표준 기반 3D 프린트 모델 정보를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여 구체적으로 본 발명은 원본 DICOM 의료 영상, 분할 결과로 제공되는 마스크, 일차적으로 생성된 3D 프린트를 위한 메쉬 모델을 결합하여 DICOM 기반의 통합 3D 모델을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 통합 3D 모델을 이용하여 3D 프린트를 위한 메쉬 모델에서 특정 관심 영역을 수정할 때, 별도의 렌더링 모듈을 필요로 하지 않고 일반적인 PACS 소프트웨어에서 수정할 수 있도록 작업 환경을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 원본 DICOM 의료 영상과 기존의 분할 결과로 제공되는 3D 마스크를 이용하여 기존의 분할 결과 및 작업 환경을 재연하고, 3D 프린트 메쉬 모델과 기존의 분할 결과가 결합된 영상을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 3D 프린트 메쉬 모델과 기존의 분할 결과(해부학적 정보)가 결합된 통합 3D 모델을 제공함으로써 3D 프린트 메쉬 모델 내의 특정 관심 영역에 대한 수정을 용이하게 할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 PACS 소프트웨어에서 표시 가능한 썸네일(Thumbnail) 영상을 통합 3D 모델 파일에 내장하여 전용 3D 렌더링 소프트웨어 없이도 3D 프린트 메쉬 모델의 내용을 간략히 확인할 수 있도록 하는 사용자 친화적인 사용자 인터페이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 도출된 구성으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상을 디스플레이하는 컴퓨팅 시스템은, 디스플레이; 및 상기 디스플레이에 표시되는 영상 정보를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 관심 영역(편집 대상 장기 또는 혈관)에 대한 의료 영상을 수신하고, 상기 의료 영상의 상기 관심 영역에 대한 세그멘테이션 정보를 포함하는 3차원 해부학적 정보(segmentation 정보에 기반하여 생성된 3D anatomical structure 정보)를 획득하는 수신부; 및 상기 관심 영역에 대응하는 3차원 메쉬 정보(예를 들어 STL 포맷의 3D 프린팅을 위한 정보)를 획득하고, 상기 3차원 메쉬 정보와 상기 3차원 해부학적 정보가 연관된 통합 3차원 모델을 생성하는 3차원 모델 생성부를 포함한다.

3차원 모델 생성부는 다이콤(DICOM) 포맷을 따르는 상기 통합 3차원 모델을 생성할 수 있다.

프로세서는 다이콤 포맷을 따르는 상기 통합 3차원 모델을 다이콤 전송에 의하여 원격의 서버 또는 데이터베이스로 전송하는 송신부를 더 포함할 수 있다.

프로세서는 통합 3차원 모델에 포함되는 상기 관심 영역을 사용자가 편집할 수 있도록 상기 3차원 해부학적 정보 및 상기 3차원 메쉬 정보를 포함하는 사용자 인터페이스를 상기 디스플레이를 통하여 제공하는 사용자 인터페이스 제어부를 더 포함할 수 있다.

사용자 인터페이스 제어부는 상기 관심 영역에 대한 상기 사용자의 편집 요청이 있을 경우 상기 3차원 해부학적 정보에 기반하여 상기 3차원 메쉬 정보가 생성되는 과정 및 작업 환경을 재연할 수 있다.

3차원 모델 생성부는 상기 3차원 메쉬 정보 또는 상기 3차원 해부학적 정보 중 적어도 하나 이상에 대한 썸네일 영상을 생성하고, 상기 썸네일 영상을 포함하는 상기 통합 3차원 모델을 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상을 저장하고 관리하는 방법은 프로세서 및 디스플레이를 포함하는 컴퓨팅 시스템에서 실행된다.

의료 영상을 저장하고 관리하는 방법은 관심 영역에 대한 의료 영상을 수신하는 단계; 상기 의료 영상의 상기 관심 영역에 대한 세그멘테이션 정보를 포함하는 3차원 해부학적 정보를 획득하는 단계; 상기 관심 영역에 대응하는 3차원 메쉬 정보를 획득하는 단계; 및 상기 3차원 메쉬 정보와 상기 3차원 해부학적 정보가 연관된 통합 3차원 모델을 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면 일반적인 PACS 소프트웨어에서도 별도의 렌더링 모듈이 필요 없이 용이하게 인식할 수 있는 DICOM 표준 기반 3D 프린트 모델 정보를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면 원본 DICOM 의료 영상, 분할 결과로 제공되는 마스크, 일차적으로 생성된 3D 프린트를 위한 메쉬 모델을 결합하여 DICOM 기반의 통합 3D 모델을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면 통합 3D 모델을 이용하여 3D 프린트를 위한 메쉬 모델에서 특정 관심 영역을 수정할 때, 별도의 렌더링 모듈을 필요로 하지 않고 일반적인 PACS 소프트웨어에서 수정할 수 있도록 작업 환경을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면 원본 DICOM 의료 영상과 기존의 분할 결과로 제공되는 3D 마스크를 이용하여 기존의 분할 결과 및 작업 환경을 재연하고, 3D 프린트 메쉬 모델과 기존의 분할 결과가 결합된 영상을 제공할 수 있다. 본 발명에 따르면 3D 프린트 메쉬 모델과 기존의 분할 결과(해부학적 정보)가 결합된 통합 3D 모델을 제공하며, 3D 프린트 메쉬 모델 내의 특정 관심 영역에 대한 수정을 용이하게 할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면 PACS 소프트웨어에서 표시 가능한 썸네일(Thumbnail) 영상을 통합 3D 모델 파일에 내장하여 전용 3D 렌더링 소프트웨어 없이도 3D 프린트 메쉬 모델의 내용을 간략히 확인할 수 있도록 하는 사용자 친화적인 사용자 인터페이스가 제공된다.

도 1은 종래 기술의 일 예로서 일반적으로 3D 프린팅을 위하여 널리 이용되는 STL(STereoLithography) 파일 포맷으로 3D 볼을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명에 의하여 실행되는 통합 3차원 모델의 생성 과정을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상을 저장하고 관리하는 방법을 도시하는 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 3차원 모델의 DICOM 포맷을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템의 기능 및 구성을 도시하는 블록도이다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

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. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에 도시된 실시예들은 일부가 과장된 채로 도시되었을 수 있다.

그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

이하, 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 의하여 실행되는 통합 3차원 모델의 생성 과정을 개념적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면 PACS 서버(210)로부터 원본 DICOM 의료 영상을 컴퓨팅 시스템(도시되지 않음)이 로딩한 후, 컴퓨팅 시스템에서 디스플레이를 통하여 원본 DICOM 의료 영상을 시각화하고(220), 관심 영역을 분할한(segmentation) 후 분할된 관심 영역에 대한 3차원 해부학적 구조 정보를 시각화하고(230), 3차원 해부학적 구조 정보에 기반하여 3차원 프린팅을 위한 3차원 메쉬 정보를 STL 파일 포맷으로 생성하는(240) 과정이 도시된다.

이후 본 발명의 컴퓨팅 시스템에서는 분할의 결과로 생성된 3차원 해부학적 구조 정보를 나타내는 마스크 정보와, 3차원 메쉬 정보(STL 파일 정보)를 이용하여 통합 3차원 모델을 생성하고 통합 3차원 모델 DB(250)에 저장한다.

한편 통합 3차원 모델 DB(250)에 저장된 통합 3차원 모델은 DICOM 전송을 통하여 PACS 서버(210)로 전달될 수 있다. 이때 전달되는 과정은 사용자가 인지하지 못하는 중에 백업을 위한 자동 전송일 수도 있고, 사용자가 확인한 모델만을 PACS 서버(210)로 공유하는 과정일 수도 있다.

종래 기술들에서 DICOM 영상에서 분할된 관심영역의 3D 프린팅을 위한 메쉬 정보를 STL 파일로 저장할 경우, 범용 PACS에서 STL 파일은 직접 인식할 수 없어 원본 DICOM 영상과 별도로 저장, 관리해야 하는 불편함이 있었다. 이때 STL 파일에 저장된 관심영역을 수정해야 하는 경우, 원본 DICOM 영상과 기존 분할(segmentation) 결과인 마스크 정보가 있어야만 정확한 수정과 함께 불필요한 재작업을 방지할 수 있었다. STL 파일에 저장된 관심영역 모델을 가시화하기 위해서는 반드시 전용 3D 렌더링 S/W가 필요한데, 범용 PACS에 3D 렌더링 기능을 직접 내장하면 범용 PACS 소프트웨어의 크기가 커지고 사용자가 체감하는 속도나 편의성이 크게 저하되는 문제가 있었다.

도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따르면 통합 3차원 모델에서 분할 결과인 마스크 정보, 3D 메쉬 정보인 STL 파일을 함께 묶어 DICOM 포맷을 따르는 통합 3D 모델을 생성한다. 통합 3D 모델은 일반적인 DICOM 전송을 통하여 PACS 서버(210)로 전송함으로써 원본 DICOM 영상과 통합 관리가 가능하다.

또한 사용자가 STL 파일을 수정해야 할 경우, 원본 DICOM 영상과 통합 3D 모델의 분할 결과인 마스크 정보를 활용해 이전 분할 환경을 재연함으로써 정확한 수정이 가능하고, 재작업 빈도 역시 낮출 수 있다.

PACS 서버(210)에서 표시 가능한 Thumbnail 이미지를 통합 3D 모델에 내장하여 전용 3D 렌더링 S/W 없이 STL 내용을 간단히 확인할 수 있도록 사용자 친화적인 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. 이 기능은 본 발명의 일 실시예에서 제안되는 DICOM 파일 포맷을 통하여 달성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상을 저장하고 관리하는 방법을 도시하는 동작 흐름도이다.

본 발명의 방법은 도 5에서 후술할 프로세서(510) 및 디스플레이(520)를 포함하는 컴퓨팅 시스템(500)에서 실행될 수 있다. 도 3 및 도 5를 참조하면 본 발명의 방법은 관심 영역에 대한 원본 의료 영상을 PACS 서버(210)로부터 수신한다(S310). 이때 원본 의료 영상은 PACS 서버(210)로부터 수신할 수도 있고, 새롭게 모달리티(modality)에 의하여 촬영된 경우에는 모달리티로부터 직접 PACS 네트워크 전송에 의하여 수신할 수도 있다.

본 발명의 방법은 원본 의료 영상에 포함된 관심 영역을 분할하고, 관심 영역에 대한 3차원 해부학적 정보를 획득한다(S320). 이때 사용자의 수동 조작 또는 자동 영상 처리 프로토콜에 의하여 3차원 해부학적 정보의 시각화 표현의 일부가 수정될 수 있다.

본 발명의 방법은 관심 영역에 대한 3차원 해부학적 정보에 기반하여, 관심 영역을 3차원 프린팅하기 위한 3차원 메쉬 정보를 생성한다. 이때 생성된 3차원 메쉬 정보는 STL 파일 포맷으로 추출된다(S330).

본 발명의 방법은 3차원 해부학적 정보와 3차원 메쉬 정보를 연계하여 통합 3D 모델 파일을 생성한다(S340). 이때 생성된 3차원 모델 파일은 PACS 서버(210)로 DICOM 전송될 수 있다.

본 발명의 방법은 단계 S350에서 PACS 서버(210)에서 다른 사용자가, 또는 이전의 사용자가 장소를 옮겨 통합 3차원 모델을 확인하는 과정을 소개한다(S350). 이때 PACS 서버(210)를 통하여 공유된 통합 3차원 모델은 임상 진단을 위하여 확인되어야 한다.

예를 들어, 단계 S310 내지 S340까지의 과정은 다양한 의료 영상 진단 장치가 위치한 공간에서, 의료 영상 진단 장치와 직접 연결되는 컴퓨팅 시스템에서 수행될 수 있다. 이때에는 영상의학과 전문의(radiologist) 또는 3차원 영상의 전문기사(technician)가 통합 3D 모델을 생성하는 데에 관여할 수 있다. 물론, 전문가는 생성된 통합 3D 모델을 확인하는 역할만을 수행할 뿐이고, 통합 3D 모델이 생성되는 과정은 컴퓨팅 시스템에 의하여 실행된다. 이때 전문가는 약간의 간단한 조작, 예를 들어 다음 단계의 진행을 확인하는 등의 조작을 통하여 통합 3D 모델의 생성 과정에 관여할 수 있다.

PACS 서버(210)를 통하여 공유된 통합 3D 모델은 임상의(clinician, physician, surgeon)에 의하여 별도의 컴퓨팅 시스템에서 확인 절차를 거칠 수 있다.

임상의의 판단에 의하여 통합 3D 모델에 대한 수정이 필요하다고 판단되면(S360), 수정 요청이 최초의 전문가(radiologist 또는 technician)에게 전달될 수 있다. 이때 최초의 전문가를 위하여 컴퓨팅 시스템은 단계 S320 내지 S340이 실행되었던 이전의 분할 환경을 재연할 수 있다(S370). 이때 원본 DICOM 의료 영상, 분할 결과인 마스크 정보가 함께 이용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 3차원 모델의 DICOM 포맷을 도시하는 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 의하여 제안되는 DICOM 포맷은 3차원 메쉬 정보와 3차원 해부학적 구조 정보를 DICOM 네트워크를 통하여 공유할 수 있도록 함으로써 임상에서 활용의 편의를 더욱 높일 수 있을 것이다.

도 4를 참조하면, DICOM 헤더(410), 및 DICOM 테일(460) 사이에 다양한 정보가 포함되는 DICOM 포맷이 제안된다. DICOM 포맷은 DICOM 헤더(410) 뒤에 DICOM 의료 영상(420), 통합 3차원 모델의 정보(430), 분할 결과인 마스크 정보, 즉, 3차원 해부학적 구조 정보(440), 및 3차원 프린팅을 위한 3차원 메쉬 정보를 STL 파일 포맷으로 저장한 STL 파일 정보(450)를 포함한다.

이때 DICOM 의료 영상(420)에는 미리보기가 가능한 크기의 STL 썸네일 정보가 함께 포함될 수 있다. 또한 썸네일 영상 정보는 STL 에 대해서만 생성되지 않고 원본 DICOM 의료 영상이나 3차원 해부학적 구조 정보에 대해서도 생성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템의 기능 및 구성을 도시하는 블록도이다.

도 5의 컴퓨팅 시스템(500)은 프로세서(510), 및 디스플레이(520)를 포함한다. 도 5에 명백히 도시되지는 않았지만 사용자 인터페이스가 추가로 포함될 수 있으며, 추가로 포함되는 사용자 인터페이스는 키보드, 마우스, 트랙볼, 터치 스크린, 마이크 등 사용자의 명령을 입력받을 수 있는 일체의 인터페이스를 가리킨다.

프로세서(510)는 수신부(511), 3차원 모델 생성부(512), 및 사용자 인터페이스 제공부(513)를 포함한다.

컴퓨팅 시스템(500)은 외부의 데이터베이스(530)와 PACS 네트워크를 경유하여 정보를 공유할 수 있다. 이때 데이터베이스(530)는 PACS 서버(210)에 부속된 요소일 수도 있으나, 반드시 PACS 서버(210)로 한정되는 것은 아니고 원격의 다른 컴퓨팅 시스템에 부속되는 요소일 수 있다.

컴퓨팅 시스템(800)의 사용자는 임상의(clinician) 또는 영상의학과 전문의(radiologist)일 수 있다. 사용자는 디스플레이에 표시되는 의료 영상, 3차원 해부학적 정보 및 3차원 메쉬 정보를 관찰하면서 수정이 필요한 경우 수정 명령을 컴퓨팅 시스템(500)에 지시할 수 있다.

관심 영역에 대한 3차원 해부학적 정보는 CT, MRI, 초음파 등 다양한 모달리티(modality)에 의하여 얻어질 수 있으며, 본 발명의 컴퓨팅 시스템(500)에 부속된 모달리티 내에서 재구성될 수도 있지만 외부의 모달리티에서 재구성된 결과를 수신하여 디스플레이를 위하여 볼륨 렌더링 과정을 거쳐 디스플레이될 수도 있다. 수신부(511)는 컴퓨팅 시스템(500)에 부속된 모달리티, 외부의 모달리티, 또는 PACS 서버(210)로부터 관심 영역에 대한 원본 DICOM 의료 영상을 수신할 수 있다.

또한 원본 DICOM 의료 영상의 관심 영역에 대한 분할(segmentation) 정보를 포함하는 3차원 해부학적 정보를 수신부(511)에서 획득할 수 있다. 이때 수신부(511)는 컴퓨팅 시스템(500)에 부속된 다른 프로세서, 외부의 컴퓨팅 시스템, 또는 PACS 서버(210)로부터 관심 영역에 대한 3차원 해부학적 정보를 획득할 수 있는데, 이때의 3차원 해부학적 정보는 컴퓨팅 시스템(500)에 부속된 프로세서 내부의 다른 영상 처리 모듈에 의하여 생성된 경우도 포함된다.

3차원 모델 생성부(512)는 관심 영역에 대응하는 3차원 메쉬 정보를 획득한다. 이때 3차원 모델 생성부(512)에서 3차원 렌더링 모듈을 포함하여 3차원 메쉬 정보를 생성할 수도 있고, 외부의 3차원 렌더링 모듈에서 생성된 3차원 메쉬 정보를 획득할 수도 있다. 3차원 메쉬 정보는 관심 영역을 3차원 프린팅하기 위한 것으로, 3차원 해부학적 정보를 일차 소스로 하여 생성된다.

이 과정에서 사용자의 선택과 명령에 의하여 3차원 메쉬 정보의 표면의 메쉬가 일부 편집될 수 있다. 한편 3차원 모델 생성부(512)는 3차원 메쉬 정보와 3차원 해부학적 정보가 연관된 통합 3차원 모델을 생성한다. 3차원 메쉬 정보와 3차원 해부학적 정보가 연관되었다 함은 3차원 메쉬 정보의 각 메쉬가 3차원 해부학적 정보의 특징점 중 어느 것과 연관되는지에 대한 정보가 통합 3차원 모델에 포함된다는 의미이다. 또한 3차원 메쉬 정보의 편집 및 수정 내역 또한 통합 3차원 모델에 포함되어 저장된다.

사용자 인터페이스 제어부(513)는 통합 3차원 모델에 포함되는 관심 영역을 사용자(이때의 사용자는 통합 3차원 모델을 생성하기까지 관여한 사용자와 동일할 수도, 다른 사용자일 수도 있음)가 편집할 수 있도록 사용자 인터페이스를 디스플레이(520)를 통하여 제공한다. 이때 디스플레이(520)에 시각화되는 영상 정보에는 3차원 해부학적 정보 및 3차원 메쉬 정보가 포함된다. 사용자의 편집 요구 명령에 응답하여 사용자 인터페이스 제어부(513)는 3차원 해부학적 정보에 기반하여 3차원 메쉬 정보가 생성된 과정 및 그 과정이 진행된 작업 환경을 재연함으로써 사용자가 별도의 렌더링 모듈이 없이도 3차원 메쉬 정보에 포함된 관심 영역의 메쉬 요소를 편집할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스를 제공한다.

본 발명의 사용자 인터페이스의 간략화된 메뉴는 키보드, 키패드, 터치 스크린, 마우스 클릭에 응답하도록 설계될 수 있음은 물론이고, 사용자가 선택 가능한 옵션이 필터링에 의하여 선별적으로 제공되는 경우에는 마우스의 휠 스크롤에 의해서도 종래 기술보다 더욱 효과적으로 3차원 메쉬 정보의 수정에 기여할 수 있을 것이다.

실시예에 따른 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, 프로그램 인스트럭션, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

500: 컴퓨팅 시스템
510: 프로세서 511: 수신부
512: 3차원 모델 생성부 513: 사용자 인터페이스 제어부
520: 디스플레이
530: 데이터베이스

Claims

디스플레이; 및
상기 디스플레이에 표시되는 영상 정보를 제어하는 프로세서;를 포함하고,
상기 프로세서는,
관심 영역에 대한 의료 영상을 수신하고, 상기 의료 영상의 상기 관심 영역에 대한 세그멘테이션 정보를 포함하는 3차원 해부학적 정보를 획득하는 수신부; 및
상기 관심 영역에 대응하는 3차원 메쉬 정보를 획득하고, 상기 3차원 메쉬 정보와 상기 3차원 해부학적 정보가 연관된 통합 3차원 모델을 생성하는 3차원 모델 생성부;
를 포함하는 의료 영상을 저장하고 관리하는 컴퓨팅 시스템.
제1항에 있어서,
상기 3차원 모델 생성부는 다이콤(DICOM) 포맷을 따르는 상기 통합 3차원 모델을 생성하는 의료 영상을 저장하고 관리하는 컴퓨팅 시스템.
제2항에 있어서,
상기 다이콤 포맷을 따르는 상기 통합 3차원 모델을 다이콤 전송에 의하여 원격의 서버 또는 데이터베이스로 전송하는 송신부;
를 더 포함하는 의료 영상을 저장하고 관리하는 컴퓨팅 시스템.
제1항에 있어서,
상기 통합 3차원 모델에 포함되는 상기 관심 영역을 사용자가 편집할 수 있도록 상기 3차원 해부학적 정보 및 상기 3차원 메쉬 정보를 포함하는 사용자 인터페이스를 상기 디스플레이를 통하여 제공하는 사용자 인터페이스 제어부;
를 더 포함하는 의료 영상을 저장하고 관리하는 컴퓨팅 시스템.
제4항에 있어서,
상기 사용자 인터페이스 제어부는 상기 관심 영역에 대한 상기 사용자의 편집 요청이 있을 경우 상기 3차원 해부학적 정보에 기반하여 상기 3차원 메쉬 정보가 생성되는 과정 및 작업 환경을 재연하는 의료 영상을 저장하고 관리하는 컴퓨팅 시스템.
제1항에 있어서,
상기 3차원 모델 생성부는 상기 3차원 메쉬 정보 또는 상기 3차원 해부학적 정보 중 적어도 하나 이상에 대한 썸네일 영상을 생성하고, 상기 썸네일 영상을 포함하는 상기 통합 3차원 모델을 생성하는 의료 영상을 저장하고 관리하는 컴퓨팅 시스템.
프로세서 및 디스플레이를 포함하는 컴퓨팅 시스템에서 의료 영상을 디스플레이하는 방법에 있어서,
관심 영역에 대한 의료 영상을 수신하는 단계;
상기 의료 영상의 상기 관심 영역에 대한 세그멘테이션 정보를 포함하는 3차원 해부학적 정보를 획득하는 단계;
상기 관심 영역에 대응하는 3차원 메쉬 정보를 획득하는 단계; 및
상기 3차원 메쉬 정보와 상기 3차원 해부학적 정보가 연관된 통합 3차원 모델을 생성하는 단계;
를 포함하는 의료 영상을 저장하고 관리하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 통합 3차원 모델은 다이콤(DICOM) 포맷에 기반하여 생성되는 의료 영상을 저장하고 관리하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 통합 3차원 모델에 포함되는 상기 관심 영역을 사용자가 편집할 수 있도록 상기 3차원 해부학적 정보 및 상기 3차원 메쉬 정보를 포함하는 사용자 인터페이스를 상기 디스플레이를 통하여 제공하는 단계;
를 더 포함하는 의료 영상을 저장하고 관리하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 3차원 메쉬 정보 또는 상기 3차원 해부학적 정보 중 적어도 하나 이상에 대한 썸네일 영상을 생성하는 단계;
를 더 포함하고,
상기 통합 3차원 모델은 상기 썸네일 영상을 포함하는
의료 영상을 저장하고 관리하는 방법.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체.