KR20190050352A - Method and apparatus for generating 3d model data for manufacturing of implant - Google Patents

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Abstract

According to the present invention, a method for generating a three-dimensional (3D) model for manufacturing an implant comprises the steps of: extracting an image of a defective region for a face of a target subject from a medical image; reconfiguring the extracted image of the defective region as a defective 3D image; obtaining a 3D scanning image of the face of the target subject; extracting a normal 3D image of a normal region matching the defective region from the obtained 3D scanning image; and generating a 3D model for manufacturing an implant for the defective region of the face of the target subject through mirroring between the normal 3D image and the defective 3D image.

Description

보형물 제작용의 3D 모델 생성 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING 3D MODEL DATA FOR MANUFACTURING OF IMPLANT}Technical Field [0001] The present invention relates to a 3D model generation method and apparatus,

본 발명은 얼굴의 안면 결손 보형물의 제작을 위한 영상 처리 기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 의료 영상 데이터와 대상자(환자) 얼굴의 3D 스캔 데이터를 이용하여 보형물 제작용의 3D 모델을 생성할 수 있는 보형물 제작용의 3D 모델 생성 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an image processing technique for producing a facial defect im- plant, and more particularly, to a method and apparatus for generating a 3D model for implant preparation using medical image data and 3D scan data of a subject (patient) To a 3D model generation method and apparatus thereof for producing an implant.

잘 알려진 바와 같이, 두개악안면 결손 보철(craniofacial　implant) 또는 안면 보철 등은 선천적 또는 후천적으로 발생하는 안면 기형(malformation) 또는 안면 결손(defect)을 가리기 위해 결손 부위에 삽입 또는 고정되는 보형물이다.As is well known, craniofacial implants or facial prostheses are implants that are inserted or fixed in the defect site to conceal facial malformations or facial defects that occur congenital or acquired.

일반적으로, 결손 보철은 주로 전문가에 의해 수작업으로 제작되는데, 이때 환자 얼굴의 사진을 찍고 수치를 재서 환자 맞춤형 보철을 만들고, 주위의 피부 색깔과 차이가 나지 않도록 피부 및 눈썹 등을 채색하는 작업을 하게 된다. 따라서, 이러한 작업에는 정교한 손기술이 요구된다.In general, defective prosthesis is hand-made mainly by an expert. At this time, a patient's face is photographed, a numerical value is created, and a patient-customized prosthesis is made. The skin and eyebrows are colored so as not to be different from the surrounding skin color do. Therefore, sophisticated hand techniques are required for such operations.

그러나, 수작업으로 제작되는 종래 결손 보철의 경우, 결손 부위와 보철과의 오차가 커 체적일치성이 상대적으로 나쁘고, 또한 많은 시간과 비용이 소모되는 단점이 있다.However, in the case of the conventional defective prosthesis made by hand, there is a disadvantage in that there is a large error between the defective portion and the prosthesis, and the volumetric consistency is relatively poor, and also a lot of time and cost are consumed.

따라서, 최근에는 CT(computed tomography) 등으로부터 3차원 얼굴 표면 데이터를 얻어 CAD(computer-aided design) 소프트웨어 등으로 보철을 모델링한 후 이를 통해 보철을 생산하는 방법이 대두되고 있다.Therefore, in recent years, a method of producing a prosthesis by modeling a prosthesis using CAD (computer-aided design) software or the like by obtaining three-dimensional facial surface data from CT (computed tomography) and the like has been emerged.

이때, 결손 부위의 대칭 영역에 해당하는 부위를 미러링(mirroring)하는 경우 비교적 용이하게 결손 부위를 모델링할 수 있다.At this time, when mirroring the portion corresponding to the symmetric region of the defective portion, the defective portion can be relatively easily modeled.

그러나, CAD 소프트웨어를 이용하는 종래 방법은 CAD 소프트웨어의 탑재 장비가 매우 고가일 뿐만 아니라 대칭면 생성, 미러링된 데이터와 결손 부위와의 정합 등을 위해 사용자가 일일이 수작업(manually)으로 결손 보철 모델을 만들거나 편집해야만 하기 때문에 취급하기가 매우 어렵고 복잡하다는 문제가 있다.However, in the conventional method using the CAD software, not only the equipment of the CAD software is very expensive, but also the user can manually create the defective prosthetic model or edit the defective prosthetic model in order to create the symmetry plane, There is a problem that it is very difficult and complicated to handle.

한국공개특허 제10-2010-0102753호(공개일: 2010. 09. 24.)Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0102753 (Disclosure Date: Sep. 24, 2010)

본 발명은 환자 얼굴에 대한 의료 영상과 환자의 3D 얼굴 스캔 영상을 이용하여 보형물의 제작을 위한 3D 모델을 생성할 수 있는 보형물 제작용의 3D 모델 생성 방법 및 그 장치를 제공하고자 한다.The present invention provides a 3D model generation method and apparatus for creating a 3D model for the production of a prosthesis using a medical image of a patient's face and a 3D face scan image of a patient.

또한, 본 발명은 환자 얼굴에 대한 의료 영상과 환자의 3D 얼굴 스캔 영상을 이용하여 보형물의 제작을 위한 3D 모델을 생성할 수 있는 보형물 제작용의 3D 모델 생성 방법을 프로세서가 수행할 수 있도록 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides a 3D model generation method for creating a 3D model for creating a 3D model using a medical image of a patient's face and a 3D face scan image of a patient, And to provide a computer program stored on a recording medium as possible.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and another problem to be solved by the present invention can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.

본 발명은, 일 관점에 따라, 의료 영상으로부터 대상자 얼굴에 대한 결손 부위의 이미지를 추출하는 단계와, 추출된 상기 결손 부위의 이미지를 결손 3D 영상으로 재구성하는 단계와, 상기 대상자 얼굴의 3D 스캔 영상을 획득하는 단계와, 획득된 상기 3D 스캔 영상으로부터 상기 결손 부위에 대칭되는 정상 부위의 정상 3D 영상을 추출하는 단계와, 상기 정상 3D 영상과 상기 결손 3D 영상 간의 미러링을 통해 상기 대상자 얼굴의 결손 부위에 대한 보형물 제작용의 3D 모델을 생성하는 단계를 포함하는 보형물 제작용의 3D 모델 생성 방법을 제공할 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method of extracting a 3D image of a subject, comprising the steps of extracting an image of a defective part of a target face from a medical image, reconstructing the extracted defected part image into a defective 3D image, Extracting a normal 3D image of a normal part symmetric to the defective part from the obtained 3D scan image; and performing a mirror image of the normal 3D image and the defective 3D image, And generating a 3D model for implant preparation for the implantable prosthesis.

본 발명은, 상기 결손 부위에 대한 보형물의 제작을 위해 생성된 상기 3D 모델을 3D 프린터로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.The present invention may further include transmitting the 3D model generated for producing the implant to the defect site to the 3D printer.

본 발명은, 상기 3D 프린터를 통해 상기 보형물을 제작하는 단계를 더 포함할 수 있다.The present invention may further include the step of fabricating the implant through the 3D printer.

본 발명의 상기 제작하는 단계는, 발포 실리콘을 베이스 기판에 직접 조사하는 방식으로 상기 보형물을 제작할 수 있다.In the manufacturing step of the present invention, the implant may be manufactured by directly irradiating the foamed silicon to the base substrate.

본 발명의 상기 보형물은, 중공 형태의 실리콘 보형물일 수 있다.The implant of the present invention may be a hollow silicone implant.

본 발명의 상기 의료 영상은, CT 영상 또는 MRI 영상 중 어느 하나일 수 있다.The medical image of the present invention may be any one of a CT image and an MRI image.

본 발명의 상기 3D 스캔 영상은, 3D 스캐너로부터 획득될 수 있다.The 3D scan image of the present invention can be obtained from a 3D scanner.

본 발명의 상기 미러링은, 인체 측정(Anthropometry) 기반의 상하점 체크 기법을 통해 수행될 수 있다.The mirroring of the present invention can be performed through an anthropometry-based top and bottom point check technique.

본 발명은, 다른 관점에 따라, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 보형물 제작용의 3D 모델 생성 방법을 프로세서가 수행할 수 있도록 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다.According to another aspect, the present invention provides a computer program stored in a computer-readable recording medium for allowing a processor to perform a 3D model generation method for producing a implant according to any one of claims 1 to 6 have.

본 발명은, 또 다른 관점에 따라, 대상자 얼굴의 의료 영상을 저장하는 의료 영상 저장부와, 상기 의료 영상으로부터 상기 대상자 얼굴의 결손 부위의 이미지를 추출하는 이미지 추출부와, 추출된 상기 결손 부위의 이미지를 결손 3D 영상으로 재구성하는 영상 재구성부와, 상기 대상자 얼굴의 3D 스캔 영상을 저장하는 스캔 영상 저장부와, 저장된 상기 3D 스캔 영상으로부터 상기 결손 부위에 대칭되는 정상 부위의 정상 3D 영상을 추출하는 영상 추출부와, 상기 정상 3D 영상과 상기 결손 3D 영상 간의 미러링을 수행함으로써, 상기 대상자 얼굴의 결손 부위에 대한 보형물 제작용의 3D 모델을 생성하는 영상 모델링부를 포함하는 보형물 제작용의 3D 모델 생성 장치를 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a medical image processing apparatus comprising a medical image storage unit for storing a medical image of a subject's face, an image extracting unit for extracting an image of a defective portion of the subject's face from the medical image, A scan image storage unit for storing a 3D scan image of the subject's face; a normal 3D image extracting unit for extracting a normal 3D image of a normal region symmetric to the defective region from the stored 3D scan image; And an image modeling unit for generating a 3D model for creating an implant for a defective part of the subject's face by performing mirroring between the normal 3D image and the defective 3D image Can be provided.

본 발명은, 상기 결손 부위에 대한 보형물의 제작을 위해 생성된 상기 3D 모델을 3D 프린터로 전송하는 영상 전송부를 더 포함할 수 있다.The present invention may further include an image transmission unit for transmitting the 3D model generated for manufacturing the implant to the defect site to the 3D printer.

본 발명의 상기 의료 영상은, CT 영상 또는 MRI 영상 중 어느 하나일 수 있다.The medical image of the present invention may be any one of a CT image and an MRI image.

본 발명의 상기 스캔 영상 저장부는, 상기 3D 스캔 영상을 3D 스캐너로부터 획득하여 저장할 수 있다.The scan image storage unit of the present invention may acquire and store the 3D scan image from the 3D scanner.

본 발명의 상기 영상 모델링부는, 인체 측정(Anthropometry) 기반의 상하점 체크 기법을 통해 상기 미러링을 수행할 수 있다.The image modeling unit of the present invention can perform the mirroring through an anthropometry-based top and bottom point check technique.

본 발명의 실시 예에 따르면, 환자 얼굴에 대한 의료 영상과 환자의 3D 얼굴 스캔 영상을 이용하는 간소화된 공정을 통해 보형물의 제작을 위한 3D 모델을 생성함으로써, 3D 모델을 쉽고 용이하게 생성할 수 있을 뿐만 아니라 소요되는 시간과 비용을 효과적으로 절감할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, a 3D model for the production of an implant is created through a simplified process using a medical image for a patient's face and a 3D face scan image of a patient, thereby making it possible to easily and easily create a 3D model But it can effectively save time and cost.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보형물 제작용의 3D 모델 생성 장치에 대한 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3D 모델 생성 장치가 의료 장비, 3D 스캐너 및 3D 프린터와 연계되는 구조를 보여주는 구성 예시도이다.
도 3a 내지 3e는 본 발명의 실시예에 따라 미러링 기법을 이용하여 생성한 3D 모델링 데이터에 의거하여 보형물을 제작하기 위한 금형을 제조하는 예시들이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 미러링 기법을 이용하여 보형물의 제작에 필요한 3D 모델링 데이터를 생성하는 주요 과정을 보여주는 순서도이다.
도 5a 내지 5d는 본 발명의 실시예에 따라 생성된 3D 모델을 이용하는 프린팅 기법과 발포 실리콘을 이용하여 보형물을 제작하는 과정을 보여주는 예시들이다.1 is a block diagram of a 3D model generating apparatus for producing an implant according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a structure in which a 3D model generation apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention is associated with a medical device, a 3D scanner, and a 3D printer.
FIGS. 3A through 3E are examples of manufacturing a mold for manufacturing an implant based on 3D modeling data generated using a mirroring technique according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 4 is a flowchart showing a main procedure for generating 3D modeling data necessary for manufacturing an implant using a mirroring technique according to an embodiment of the present invention.
5A to 5D are illustrations showing a printing technique using a 3D model generated according to an embodiment of the present invention and a process of fabricating an implant using foamed silicon.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as 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 concept of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention, and the scope of the invention is only defined by the claims.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 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 describing embodiments of the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions will be omitted unless otherwise described in order to describe embodiments of the present invention. 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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보형물 제작용의 3D 모델 생성 장치에 대한 블록구성도로서, 크게 구분해 볼 때 영상 처리 모듈(110)과 정보 DB(120) 등을 포함할 수 있다.FIG. 1 is a block diagram of a 3D model generating apparatus for manufacturing an implant according to an embodiment of the present invention. The 3D model generating apparatus may include an image processing module 110 and an information DB 120.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 영상 처리 모듈(110)은 영상 획득부(111), 이미지 추출부(112), 영상 재구성부(113), 영상 추출부(114), 영상 모델링부(115) 및 영상 전송부(116) 등을 포함할 수 있고, 정보 DB(120)는 의료 영상 저장부(122) 및 스캔 영상 저장부(124) 등을 포함할 수 있다.1, an image processing module 110 according to the present embodiment includes an image acquisition unit 111, an image extraction unit 112, an image reconstruction unit 113, an image extraction unit 114, an image modeling unit And an image transmission unit 116. The information DB 120 may include a medical image storage unit 122 and a scan image storage unit 124. [

먼저, 영상 획득부(111)는 대상자 얼굴(환자 얼굴)들에 대한 의료 영상을 획득하여 정보 DB(120) 내의 의료 영상 저장부(122)에 저장하는 등의 기능을 제공할 수 있는 것으로, 의료 영상 저장부(122)에 저장되는 대상자 얼굴의 의료 영상들은, 예컨대 도 2의 의료 장비(220)로부터 본 발명의 3D 모델 생성 장치(210)로 제공되는 CT 영상 또는 MRI 영상이 될 수 있다.First, the image acquisition unit 111 can provide a function of acquiring a medical image for a subject's face (patient's face) and storing it in the medical image storage unit 122 in the information DB 120, The medical images of the subject's face stored in the image storage unit 122 may be, for example, a CT image or an MRI image provided from the medical device 220 of FIG. 2 to the 3D model generation apparatus 210 of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3D 모델 생성 장치(210)가 의료 장비(220), 3D 스캐너(230) 및 3D 프린터(240)와 연계되는 구조를 보여주는 구성 예시도로서, 여기에서 의료 장비(220)는, 예컨대 CT(Computed Tomography) 장비 또는 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 장비 등이 될 수 있다.2 is a configuration diagram illustrating a structure in which the 3D model generation apparatus 210 according to the embodiment of the present invention is associated with the medical device 220, the 3D scanner 230, and the 3D printer 240, (CT) apparatus or an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus, for example.

또한, 영상 획득부(111)는 도 2의 3D 스캐너(230)로부터 제공되는 대상자 얼굴(환자 얼굴)의 3D 스캔 영상을 획득하여 정보 DB(120) 내의 스캔 영상 저장부(124)에 저장하는 등의 기능을 제공할 수 있다.The image acquisition unit 111 acquires a 3D scan image of the subject's face (patient's face) provided from the 3D scanner 230 of FIG. 2 and stores the 3D scan image in the scan image storage unit 124 in the information DB 120 Can be provided.

즉, 의료 영상 저장부(122)에는 다수의 대상자 얼굴들에 대한 의료 영상들이 저장될 수 있고, 스캔 영상 저장부(124)에는 다수의 대상자 얼굴들에 대한 3D 스캔 영상들이 저장될 수 있다.That is, medical images for a plurality of subject faces may be stored in the medical image storage unit 122, and 3D scan images for a plurality of subject faces may be stored in the scan image storage unit 124.

그리고, 이미지 추출부(112)는 도시 생략된 입력 수단을 이용하는 사용자 인터페이스에 따라 의료 영상 저장부(122)에 저장되어 있는 의료 영상으로부터 대상자 얼굴의 결손 부위(예컨대, 눈, 이마, 볼, 귀 등)의 이미지를 추출하고, 이 추출된 결손 부위의 이미지(2D 영상)를 영상 재구성부(113) 및 영상 추출부(114)로 전달하는 등의 기능을 제공할 수 있다.The image extracting unit 112 extracts a defective part (for example, an eye, a forehead, a ball, an ear, etc.) of the subject's face from a medical image stored in the medical image storage unit 122 according to a user interface using an input means (2D) image to the image reconstructing unit 113 and the image extracting unit 114, as shown in FIG.

또한, 영상 재구성부(113)는 이미지 추출부(112)로부터 제공되는 결손 부위의 이미지, 즉 2D 영상을 결손 3D 영상으로 재구성하고, 이 재구성된 결손 3D 영상을 영상 모델링부(115)로 전달하는 등의 기능을 제공할 수 있다. 여기에서, 2D 영상을 3D 영상으로 재구성(변환)하는 것은, 예컨대 피부 영역과 하악골을 각각 추출한 후 서비스 렌더링 알고리즘을 이용하여 3D 모델로 재구성하는 방식 등이 이용될 수 있다.In addition, the image reconstructing unit 113 reconstructs an image of a defective part, that is, a 2D image provided from the image extracting unit 112 as a missing 3D image, and transmits the reconstructed defective 3D image to the image modeling unit 115 And so on. Here, reconstructing (converting) a 2D image into a 3D image may be performed by, for example, extracting a skin region and a mandible, reconstructing the 3D model using a service rendering algorithm, and the like.

다음에, 영상 추출부(114)는 스캔 영상 저장부(124)에 저장되어 있는 해당 대상자 얼굴의 3D 스캔 영상으로부터 결손 부위(예컨대, 왼쪽 눈 부위)에 대칭되는 정상 부위(예컨대, 오른쪽 눈 부위)의 정상 3D 영상을 추출하고, 이 추출된 정상 3D 영상을 영상 모델링부(115)로 전달하는 등의 기능을 제공할 수 있다.Next, the image extracting unit 114 extracts a normal region (for example, a right eye region) symmetric to the defective region (e.g., the left eye region) from the 3D scan image of the subject's face stored in the scan image storage unit 124, And delivering the extracted normal 3D image to the image modeling unit 115, for example.

또한, 영상 모델링부(115)는 영상 재구성부(113)로부터 제공되는 결손 3D 영상(결손 부위의 영상)과 영상 추출부(114)로부터 제공되는 정상 3D 영상(결손 부위에 대칭되는 정상 부위의 영상)간의 미러링(Mirroring), 예컨대 인체 측정(Anthropometry) 기반의 상하점 체크 기법을 이용하는 미러링을 수행함으로써, 대상자 얼굴의 결손 부위에 대한 보형물 제작용의 3D 모델을 생성하는 등의 기능을 제공할 수 있다. 여기에서, 3D 모델은, 예컨대 보형물 모델로 정의될 수 있다.In addition, the image modeling unit 115 generates a normal 3D image (a normal part image symmetric to the defective part) provided from the defective 3D image (defective part image) provided from the image reconstruction unit 113 and a normal 3D image ), And mirroring using an anthropometry-based top and bottom check technique, thereby providing a function of creating a 3D model for creating an implant for a defective part of a subject's face . Here, the 3D model can be defined, for example, as an implant model.

그리고, 영상 전송부(116)는, 결손 부위에 대한 보형물의 제작을 위해, 영상 모델링부(115)를 통해 생성된 보형물 제작용의 3D 모델 데이터(보형물 모델 데이터)를 도 2의 3D 프린터(240)로 전송하는 등의 기능을 제공할 수 있다. 여기에서, 3D 모델 데이터의 전송은 유선 송출 방식으로 이루어지거나 혹은 와이파이, 블루투스 등을 이용하는 근거리 무선 송출 방식으로 이루어질 수 있다.The image transmitting unit 116 transmits the 3D model data (implantation model data) for producing the implants generated through the image modeling unit 115 to the 3D printer 240 of FIG. 2 ), And so on. Here, the transmission of the 3D model data may be performed by a wired transmission method or by a short distance wireless transmission method using Wi-Fi, Bluetooth, or the like.

따라서, 3D 프린터(240)에서는 탑재된 금형 제작 관련 소프트웨어에 의거하여 주입구와 기포구를 갖는 소정 두께(예컨대, 0.3mm 등)의 금형(3D 프린팅 출력물)을 제조(생성)할 수 있으며, 이와 같이 제조된 금형(Mold)을 이용하여 보형물을 제작할 수 있다.Therefore, the 3D printer 240 can produce (generate) a mold (3D printing output) having a predetermined thickness (for example, 0.3 mm, etc.) having an injection port and a vent hole, based on the software for forming a mold, The implant can be manufactured using the mold.

예컨대, 금형의 주입구를 통해 실리콘 등의 재료를 충진시켜 소정시간 동안 경화시킨 후 금형을 파쇄함으로써, 대상자 얼굴의 결손 부위에 대한 보형물(실리콘 모형)을 제작할 수 있다.For example, an implant (silicon model) for a defective part of the subject's face can be manufactured by filling a material such as silicone through a mold injection port, curing the molded body for a predetermined time, and then crushing the mold.

즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 일례로서 도 3a 내지 도 3e에 도시된 바와 같이, 보형물의 제작을 위한 금형을 제조할 수 있다.That is, according to the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 3A to 3E as an example, it is possible to manufacture a mold for manufacturing an implant.

도 3a는 의료 영상의 예시를, 도 3b는 반대쪽의 눈을 미러링하는 영상의 예시를, 도 3c는 3D 눈 디자인의 예시를, 도 3d는 3D 금형 디자인의 예시를, 도 3e는 3D 프린터를 이용하여 제조한 3D 프린팅 출력물(3D 금형)의 예시를 각각 나타낸다.Fig. 3A shows an example of a medical image, Fig. 3B shows an example of an image mirroring the opposite eye, Fig. 3C shows an example of a 3D eye design, Fig. 3D shows an example of a 3D mold design, ≪ / RTI > and 3D printing output (3D mold) manufactured by the same.

한편, 상기와는 달리, 본 실시예에 따르면, 3D 프린터를 통해 발포 실리콘 등의 보형물 재료를 베이스 기판에 미세하게 직접 조사(분출)하는 방식으로 보형물을 제작할 수도 있음은 물론이다.In contrast, according to the present embodiment, the implant may be manufactured by directly irradiating (spraying) the implant material such as foamed silicone onto the base substrate through the 3D printer.

다른 한편, 본 발명의 실시예에서는, 일례로서 도 2에 도시된 바와 같이, 3D 모델 생성 장치가 3D 스캐너 및 3D 프린터와 분리된 분리형 구조인 것으로 하여 설명하였으나, 이것은 설명의 편의를 위한 예시적인 제시일 뿐 본 발명이 반드시 이에 한정되는 아니며, 본 발명의 3D 모델 생성 장치는 3D 스캐너 및 3D 프린터와 일체형으로 구성될 수도 있음은 물론이다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2 as an example, the 3D model generation apparatus is described as being a separate structure separated from the 3D scanner and the 3D printer. However, The present invention is not necessarily limited to this, and the 3D model generating apparatus of the present invention may be constructed integrally with a 3D scanner and a 3D printer.

다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 실시예의 3D 모델 생성 장치를 이용하여 본 발명의 실시예에 따라 보형물의 제작에 필요한 3D 모델 데이터를 생성하는 일련의 과정들에 대하여 상세하게 설명한다.Next, a series of processes for generating 3D model data necessary for the production of an implant according to an embodiment of the present invention will be described in detail using the 3D model generation apparatus of the present embodiment having the above-described configuration.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 미러링 기법을 이용하여 보형물의 제작에 필요한 3D 모델링 데이터를 생성하는 주요 과정을 보여주는 순서도이다.FIG. 4 is a flowchart showing a main procedure for generating 3D modeling data necessary for manufacturing an implant using a mirroring technique according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 영상 획득부(111)에서는 대상자 얼굴(환자 얼굴)들에 대한 의료 영상(예컨대, CT 영상 또는 MRI 영상 등)을 의료 장비(220)로부터 획득하고, 3D 스캐너(230)로부터 제공되는 대상자 얼굴(환자 얼굴)의 3D 스캔 영상을 획득하여 정보 DB(120) 내의 의료 영상 저장부(122) 및 스캔 영상 저장부(124)에 각각 저장한다(단계 402).4, the image acquiring unit 111 acquires a medical image (e.g., a CT image or an MRI image) of a subject's face (patient's face) from the medical device 220, (3D) scan image of the target subject's face (patient's face) is obtained and stored in the medical image storage unit 122 and the scan image storage unit 124 in the information DB 120 (step 402).

다음에, 이미지 추출부(112)에서는 사용자 인터페이스에 따라 의료 영상 저장부(122)에 저장되어 있는 의료 영상으로부터 대상자 얼굴의 결손 부위(예컨대, 눈, 이마, 볼, 귀 등)의 이미지를 추출한다(단계 404).Next, the image extracting unit 112 extracts an image of a defective part (e.g., an eye, a forehead, a ball, an ear, etc.) of the subject's face from the medical image stored in the medical image storage unit 122 according to the user interface (Step 404).

그리고, 영상 재구성부(113)에서는, 예컨대 서비스 렌더링 알고리즘 등을 이용하는 영상 처리를 통해 이미지 추출부(112)로부터 제공되는 결손 부위의 이미지(2D 영상)를 결손 3D 영상으로 재구성한다(단계 406).In step 406, the image reconstructing unit 113 reconstructs a defective part image (2D image) provided from the image extracting unit 112 through a video processing using a service rendering algorithm, for example, as a missing 3D image.

또한, 영상 추출부(114)에서는 스캔 영상 저장부(124)에 저장되어 있는 해당 대상자 얼굴의 3D 스캔 영상으로부터 결손 부위(예컨대, 왼쪽 눈 부위)에 대칭되는 정상 부위(예컨대, 오른쪽 눈 부위)의 정상 3D 영상을 추출한다(단계 408).In addition, the image extracting unit 114 extracts a normal region (for example, a right eye region) symmetric to a defective region (e.g., a left eye region) from a 3D scan image of the subject's face stored in the scan image storage unit 124 A normal 3D image is extracted (step 408).

이어서, 영상 모델링부(115)에서는 영상 재구성부(113)로부터 제공되는 결손 3D 영상(결손 부위의 영상)과 영상 추출부(114)로부터 제공되는 정상 3D 영상(결손 부위에 대칭되는 정상 부위의 영상)간의 미러링, 예컨대 인체 측정 기반의 상하점 체크 기법을 이용하는 미러링을 수행함으로써, 대상자 얼굴의 결손 부위에 대한 보형물 제작용의 3D 모델을 생성한다(단계 410).Next, in the image modeling unit 115, a defect 3D image (a defect part image) provided from the image reconstruction unit 113 and a normal 3D image (a normal part image symmetric to the defective part, (Step 410) by performing mirroring using the top-bottom check technique based on an anthropometric measurement, for example, by performing mirroring between the defective part of the subject's face and the defective part of the subject's face.

이후, 영상 전송부(116)에서는, 결손 부위에 대한 보형물이 제작될 수 있도록, 생성된 보형물 제작용의 3D 모델 데이터를 3D 프린터(240)로 전송(예컨대, 유선 송출 방식의 전송 또는 근거리 무선 송출 방식의 전송)한다(단계 412).Thereafter, the 3D image data for creating the created implant is transmitted to the 3D printer 240 (for example, transmission of a wire delivery method or short-range wireless transmission (Step 412).

그 결과, 3D 프린터(240)에서는 탑재된 3D 모델 데이터를 이용하는 금형 제작 소프트웨어를 실행시킴으로써, 주입구와 기포구를 갖는 소정 두께(예컨대, 0.3mm 등)의 금형(3D 프린팅 출력물)을 제조(생성)한다(단계 414).As a result, the 3D printer 240 produces (creates) a mold (3D printing output) having a predetermined thickness (for example, 0.3 mm, etc.) having an injection port and a bubble port by executing the mold making software using the mounted 3D model data. (Step 414).

따라서, 사용자는 상기와 같이 3D 프린터(240)를 통해 제조된 금형을 이용하여 보형물(환자 얼굴의 결손 부위에 삽입 또는 고정되는 보형물)을 제작, 예컨대 금형의 주입구를 통해 실리콘 등의 재료를 충진시켜 소정시간 동안 경화시킨 후 금형을 파쇄시키는 방식으로 대상자 얼굴의 결손 부위에 대한 보형물(실리콘 모형)을 제작할 수 있다. 여기에서, 금형을 이용해 제작되는 보형물은, 예컨대 중공 형태의 실리콘 보형물일 수 있다.Accordingly, the user can make a prosthesis (a prosthesis to be inserted or fixed in a defective part of a patient's face) using a mold manufactured through the 3D printer 240, for example, filling a material such as silicone through a mold injection port The implant may be cured for a predetermined period of time, and then the mold may be crushed, so that the implant (silicon model) for the defective portion of the subject's face can be manufactured. Here, the implant to be manufactured using the mold may be, for example, a hollow silicone implant.

한편, 본 실시예에 따르면, 3D 프린터에 탑재된 보형물 제작 소프트웨어를 실행시킴으로써, 예컨대 발포 실리콘 등의 보형물 재료를 베이스 기판에 미세하게 조사(분출)하는 방식으로 금형 없이 보형물을 직접 제작할 수도 있다. 여기에서, 발포 실리콘 조사 기법으로 제작되는 보형물은, 예컨대 중공 형태의 실리콘 보형물일 수 있다.On the other hand, according to the present embodiment, the implant can be directly manufactured without a mold by executing the implant preparation software mounted on the 3D printer, for example, by finely irradiating (ejecting) the implant material such as foamed silicone to the base substrate. Here, the implant fabricated by the foam silicon irradiation technique may be, for example, a hollow silicone implant.

일례로서, 도 5a에 도시된 바와 같이 결손 부위를 갖는 의료 영상이라고 가정할 때, 본 발명의 실시예에 따라 도 5b에 도시된 바와 같은 형상의 3D 모델(3D 디자인)이 생성될 수 있고, 이러한 3D 모델을 이용하는 3D 프린팅을 통해 도 5c에 도시된 바와 같은 형상의 금형이 제작될 수 있으며, 이러한 금형에 발포 실리콘을 주입하여 경화시킨 후 탈형함으로써 도 5d에 도시된 바와 같은 보형물이 제작될 수 있을 것이다.As an example, assuming a medical image having a defective portion as shown in FIG. 5A, a 3D model (3D design) having a shape as shown in FIG. 5B may be generated according to an embodiment of the present invention, A mold having a shape as shown in FIG. 5C can be manufactured through 3D printing using a 3D model, and a foam as shown in FIG. 5D can be manufactured by injecting foam silicone into the mold, will be.

또한, 본 발명의 실시예에서는 3D 의료 영상(예컨대, CT 영상 등)과 3D 스캔 영상을 결합하여 보형물 제작용의 3D 모델을 생성하는 것으로 하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 의료 영상을 필요로 함이 없이 3D 스캔 영상만을 이용하여 보형물 제작용의 3D 모델을 생성할 수도 있음은 물론이다.In addition, in the embodiment of the present invention, a 3D model for creating an implant is created by combining a 3D medical image (e.g., a CT image and the like) with a 3D scan image. However, the present invention is not necessarily limited to this, It is needless to say that a 3D model for implant preparation can be generated using only a 3D scan image without requiring an image.

다른 한편, 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.On the other hand, each block of the accompanying block diagrams and combinations of steps of the flowchart may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be loaded into a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing apparatus so that the instructions, which may be executed by a processor of a computer or other programmable data processing apparatus, And means for performing the functions described in each step are created.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리 등에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.These computer program instructions may also be stored in a computer usable or computer readable memory capable of directing a computer or other programmable data processing apparatus to implement the functionality in a particular manner, It is also possible for the instructions stored in the block diagram to produce a manufacturing item containing instruction means for performing the functions described in each block or flowchart of the block diagram.

그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다. Computer program instructions may also be loaded onto a computer or other programmable data processing equipment so that a series of operating steps may be performed on a computer or other programmable data processing equipment to create a computer- It is also possible that the instructions that perform the data processing equipment are capable of providing the steps for executing the functions described in each block of the block diagram and at each step of the flowchart.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 적어도 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Also, each block or each step may represent a module, segment, or portion of code that includes at least one or more executable instructions for executing the specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions mentioned in the blocks or steps may occur out of order. For example, two blocks or steps shown in succession may in fact be performed substantially concurrently, or the blocks or steps may sometimes be performed in reverse order according to the corresponding function.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. It is easy to see that this is possible. That is, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention.

따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the scope of protection of the present invention should be construed in accordance with the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. It is easy to see that this is possible. That is, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention.

따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the scope of protection of the present invention should be construed in accordance with the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

110 : 영상 처리 모듈 111 : 영상 획득부
112 : 이미지 추출부 113 : 영상 재구성부
114 : 영상 추출부 115 : 영상 모델링부
116 : 영상 전송부 120 : 정보 DB
122 : 의료 영상 저장부 124 : 스캔 영상 저장부110: image processing module 111:
112: image extracting unit 113: image reconstruction unit
114: image extracting unit 115: image modeling unit
116: image transmission unit 120: information DB
122: medical image storage unit 124: scan image storage unit

Claims (14)

의료 영상으로부터 대상자 얼굴에 대한 결손 부위의 이미지를 추출하는 단계와,
추출된 상기 결손 부위의 이미지를 결손 3D 영상으로 재구성하는 단계와,
상기 대상자 얼굴의 3D 스캔 영상을 획득하는 단계와,
획득된 상기 3D 스캔 영상으로부터 상기 결손 부위에 대칭되는 정상 부위의 정상 3D 영상을 추출하는 단계와,
상기 정상 3D 영상과 상기 결손 3D 영상 간의 미러링을 통해 상기 대상자 얼굴의 결손 부위에 대한 보형물 제작용의 3D 모델을 생성하는 단계
를 포함하는 보형물 제작용의 3D 모델 생성 방법.
A step of extracting an image of a defective part of the subject's face from the medical image,
Reconstructing an image of the extracted defective portion into a defective 3D image,
Acquiring a 3D scan image of the subject's face,
Extracting a normal 3D image of a normal part symmetric to the defective part from the obtained 3D scan image,
Generating a 3D model for creating an implant for a defective part of the subject's face through mirroring between the normal 3D image and the deficient 3D image
/ RTI > for generating a 3D model for implant preparation.
제 1 항에 있어서,
상기 결손 부위에 대한 보형물의 제작을 위해 생성된 상기 3D 모델을 3D 프린터로 전송하는 단계
를 더 포함하는 보형물 제작용의 3D 모델 생성 방법.
The method according to claim 1,
Transmitting the generated 3D model to the 3D printer for manufacturing the implant for the defective part
Dimensional model for creating an implant.
제 2 항에 있어서,
상기 3D 프린터를 통해 상기 보형물을 제작하는 단계
를 더 포함하는 보형물 제작용의 3D 모델 생성 방법.
3. The method of claim 2,
The step of fabricating the implant through the 3D printer
Dimensional model for creating an implant.
제 3 항에 있어서,
상기 제작하는 단계는,
발포 실리콘을 베이스 기판에 직접 조사하는 방식으로 상기 보형물을 제작하는
보형물 제작용의 3D 모델 생성 방법.
The method of claim 3,
Wherein the step of fabricating comprises:
The foamed silicon is directly irradiated to the base substrate to fabricate the implant
How to create a 3D model for implant construction.
제 3 항에 있어서,
상기 보형물은,
중공 형태의 실리콘 보형물인
보형물 제작용의 3D 모델 생성 방법.
The method of claim 3,
The implant,
A hollow silicone implant
How to create a 3D model for implant construction.
제 1 항에 있어서,
상기 의료 영상은,
CT 영상 또는 MRI 영상 중 어느 하나인
보형물 제작용의 3D 모델 생성 방법.
The method according to claim 1,
The medical image includes:
CT image or MRI image
How to create a 3D model for implant construction.
제 1 항에 있어서,
상기 3D 스캔 영상은,
3D 스캐너로부터 획득되는
보형물 제작용의 3D 모델 생성 방법.
The method according to claim 1,
The 3D scan image may include:
Obtained from a 3D scanner
How to create a 3D model for implant construction.
제 1 항에 있어서,
상기 미러링은,
인체 측정(Anthropometry) 기반의 상하점 체크 기법을 통해 수행되는
보형물 제작용의 3D 모델 생성 방법.
The method according to claim 1,
The mirroring includes:
Anthropometry-based top and bottom check techniques
How to create a 3D model for implant construction.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 보형물 제작용의 3D 모델 생성 방법을 프로세서가 수행할 수 있도록 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
9. A computer program stored in a computer-readable recording medium for enabling a processor to perform a 3D model generation method for creating a implant according to any one of claims 1 to 8.
대상자 얼굴의 의료 영상을 저장하는 의료 영상 저장부와,
상기 의료 영상으로부터 상기 대상자 얼굴의 결손 부위의 이미지를 추출하는 이미지 추출부와,
추출된 상기 결손 부위의 이미지를 결손 3D 영상으로 재구성하는 영상 재구성부와,
상기 대상자 얼굴의 3D 스캔 영상을 저장하는 스캔 영상 저장부와,
저장된 상기 3D 스캔 영상으로부터 상기 결손 부위에 대칭되는 정상 부위의 정상 3D 영상을 추출하는 영상 추출부와,
상기 정상 3D 영상과 상기 결손 3D 영상 간의 미러링을 수행함으로써, 상기 대상자 얼굴의 결손 부위에 대한 보형물 제작용의 3D 모델을 생성하는 영상 모델링부
를 포함하는 보형물 제작용의 3D 모델 생성 장치.
A medical image storage unit for storing a medical image of a subject's face,
An image extracting unit for extracting an image of a defective part of the subject's face from the medical image,
An image reconstructing unit reconstructing the extracted defect image into a defective 3D image,
A scan image storage unit for storing a 3D scan image of the subject's face,
An image extracting unit for extracting a normal 3D image of a normal part symmetric to the defective part from the stored 3D scan image;
An image modeling unit for generating a 3D model for creating an implant for a defective part of the subject's face by performing mirroring between the normal 3D image and the deficient 3D image,
Dimensional model for generating an implant.
제 10 항에 있어서,
상기 결손 부위에 대한 보형물의 제작을 위해 생성된 상기 3D 모델을 3D 프린터로 전송하는 영상 전송부
를 더 포함하는 보형물 제작용의 3D 모델 생성 장치.
11. The method of claim 10,
And a 3D transmission unit for transmitting the generated 3D model to a 3D printer for the production of the implant for the deficient part,
The 3D model generating device further comprising:
제 10 항에 있어서,
상기 의료 영상은,
CT 영상 또는 MRI 영상 중 어느 하나인
보형물 제작용의 3D 모델 생성 장치.
11. The method of claim 10,
The medical image includes:
CT image or MRI image
3D model generation device for implant construction.
제 10 항에 있어서,
상기 스캔 영상 저장부는,
상기 3D 스캔 영상을 3D 스캐너로부터 획득하여 저장하는
보형물 제작용의 3D 모델 생성 장치.
11. The method of claim 10,
The scan image storage unit stores,
The 3D scan image is acquired from a 3D scanner and stored
3D model generation device for implant construction.
제 10 항에 있어서,
상기 영상 모델링부는,
인체 측정(Anthropometry) 기반의 상하점 체크 기법을 통해 상기 미러링을 수행하는
보형물 제작용의 3D 모델 생성 장치.11. The method of claim 10,
The image modeling unit,
The mirroring is performed through an anthropometry based top and bottom check technique
3D model generation device for implant construction.
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