KR20190096575A - 의료 영상 시스템 - Google Patents

의료 영상 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20190096575A
KR20190096575A KR1020180016183A KR20180016183A KR20190096575A KR 20190096575 A KR20190096575 A KR 20190096575A KR 1020180016183 A KR1020180016183 A KR 1020180016183A KR 20180016183 A KR20180016183 A KR 20180016183A KR 20190096575 A KR20190096575 A KR 20190096575A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
human body
body model
medical
unit
Prior art date
Application number
KR1020180016183A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102105974B1 (ko
Inventor
고재철
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020180016183A priority Critical patent/KR102105974B1/ko
Publication of KR20190096575A publication Critical patent/KR20190096575A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102105974B1 publication Critical patent/KR102105974B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
    • A61B5/7425—Displaying combinations of multiple images regardless of image source, e.g. displaying a reference anatomical image with a live image
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/30—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10072—Tomographic images
    • G06T2207/10081—Computed x-ray tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10072—Tomographic images
    • G06T2207/10088—Magnetic resonance imaging [MRI]

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

일 실시예에 따른 의료 영상 시스템은, 적어도 하나의 의료 영상에 기초하여 3차원 인체 모델을 생성하는 인체 모델 구현부; 시술 중 의료 영상을 실시간으로 획득하는 영상 획득부; 및 상기 인체 모델 구현부에서 생성된 3차원 인체 모델 및 상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상을 정합시키는 영상 정합부;를 포함하고, 상기 영상 정합부는 적어도 하나의 단면 영상을 포함하고, 상기 단면 영상을 기준으로 상기 인체 모델 구현부에서 생성된 3차원 인체 모델 및 상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상을 정합시킬 수 있다.

Description

의료 영상 시스템{MEDICAL IMAGING SYSTEM}
본 발명은 의료 영상 시스템에 관한 것으로서, 3차원 인체 모델 및 시술 중에 실시간으로 획득된 의료 영상을 정합한 후에 가상/증강현실 기반 3차원 공간에 시술도구를 정확히 위치시킬 수 있는 의료 영상 시스템에 관한 것이다.
현재 C-arm 기기는 환자의 척추 구조물을 2차원 X-ray 영상(평면)으로 구현하여 줌으로써 의사는 2차원 영상을 보면서 환자를 시술하게 되는데 환자의 척추 구조물은 3차원(입체)으로 되어 있어, 정확한 시술이 어려운 실정이다. 의사는 C-arm기기를 여러 방향으로 돌려 X-ray 촬영을 반복하면서 시술 위치를 찾게 되는데, 이 과정에서 환자와 의료진 모두 방사선에 노출되는 결과가 초래되며, 시술 시간이 길어지고 정확도가 떨어지고 C-arm 기기를 돌리는 과정에서 감염의 위험도 증가할 수 있다.
이에 따라서 실시간으로 시술 중 시술도구의 위치를 파악하기 위한 기술이 다양하게 개발되고 있다.
예를 들어, KR20150004208A에는 '영상유도 수술에서 수술 부위와 수술 도구 위치 정합 방법 및 장치'에 대하여 개시되어 있다.
일 실시예에 따른 목적은 실시간으로 시술 중 시술도구의 위치를 파악하고 이를 3차원 좌표에 표현하여 시술자가 보다 정확하고 안전하며 편리한 시술을 할 수 있도록 보조해줄 수 있는 의료 영상 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 3차원 인체 모델 및 실시간으로 획득된 의료 영상을 임의의 단면 영상을 기준으로 구조물간 위치 관계를 분석하여 정합한 후에 가상/증강현실 기반 3차원 공간에 시술도구를 정확히 위치시킬 수 있는 의료 영상 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 3차원 공간에서 환자의 해부학적 구조물, 시술도구, 및 초음파 프로브의 위치를 정확하게 정합할 수 있는 의료 영상 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 의료 영상 시스템은, 적어도 하나의 의료 영상에 기초하여 3차원 인체 모델을 생성하는 인체 모델 구현부; 시술 중 의료 영상을 실시간으로 획득하는 영상 획득부; 및 상기 인체 모델 구현부에서 생성된 3차원 인체 모델 및 상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상을 정합시키는 영상 정합부;를 포함하고, 상기 영상 정합부는 적어도 하나의 단면 영상을 포함하고, 상기 적어도 하나의 단면 영상은 상기 인체 모델 구현부에서 생성된 3차원 인체 모델 및 상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상의 매칭되는 특징점을 포함할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상은 해부학적 구조를 포함하고, 상기 적어도 하나의 단면 영상은 상기 해부학적 구조의 일부에 대응될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 영상 정합부는 상기 적어도 하나의 단면 영상 및 상기 인체 모델 구현부에서 생성된 3차원 인체 모델의 위치 관계를 분석하여 상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상을 3차원 좌표계에 정합시킬 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 3차원 인체 모델은 척추 모델이고, 상기 적어도 하나의 단면 영상은 척추의 일부에 대한 단면 영상일 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 영상 정합부는 머신 러닝에 의해서 상기 인체 모델 구현부에서 생성된 3차원 인체 모델 및 상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상을 정합시키고, 상기 적어도 하나의 단면 영상과 상기 3차원 인체 모델의 일부 간의 위치 관계가 학습 데이터가 될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 영상 정합부에서 상기 적어도 하나의 단면 영상에 대한 학습을 통하여 상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상 내 인체의 위치 정보가 획득될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 적어도 하나의 의료 영상은 시술 전에 미리 해부학적 구조를 촬영하여 획득된 MRI 영상 또는 CT 영상을 포함하고, 상기 인체 모델 구현부는 상기 해부학적 구조를 3차원 모델로 생성할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상에는 체내에 삽입되어 시술 또는 수술을 수행하는 시술도구의 위치가 표시될 수 있다.
일 측에 의하면, 체내에 삽입되어 시술 또는 수술을 수행하는 시술도구 또는 인체에 대한 초음파 영상을 획득하기 위한 초음파 프로브의 위치를 추적하는 위치 추적부를 더 포함하고, 상기 위치 추적부는 상기 시술도구 또는 상기 초음파 프로브에 부착된 광학 마커 및 상기 광학 마커를 인식하는 광학 추적기를 포함하며, 상기 광학 추적기에 의해서 상기 시술도구 또는 상기 초음파 프로브의 위치에 대한 3차원 공간상 좌표가 실시간으로 획득될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 영상 정합부에서 정합된 영상을 가상의 공간에 구현하는 증강현실 구현부를 더 포함하고, 상기 증강현실 구현부에 상기 시술도구 또는 상기 초음파 프로브의 위치에 대한 3차원 공간상 좌표가 전송되어, 상기 시술도구 또는 상기 초음파 프로브의 위치가 3차원 공간에 구현될 수 있다.
일 실시예에 따른 의료 영상 시스템에 의하면, 실시간으로 시술 중 시술도구의 위치를 파악하고 이를 3차원 좌표에 표현하여 시술자가 보다 정확하고 안전하며 편리한 시술을 할 수 있도록 보조해줄 수 있다.
일 실시예에 따른 의료 영상 시스템에 의하면, 3차원 인체 모델 및 실시간으로 획득된 의료 영상을 임의의 단면 영상을 기준으로 구조물간 위치 관계를 분석하여 정합한 후에 가상/증강현실 기반 3차원 공간에 시술도구를 정확히 위치시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 의료 영상 시스템에 의하면, 3차원 공간에서 환자의 해부학적 구조물, 시술도구, 및 초음파 프로브의 위치를 정확하게 정합할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 의료 영상 시스템을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 의료 영상 시스템을 이용하여 척추 시술을 수행하는 과정을 도시한다.
도 3은 영상 정합부에서 3D 척추 모델 및 C-arm 영상이 정합되는 모습을 도시한다.
도 4는 단면 영상 및 3D 척추 모델의 위치 관계를 분석하는 모습을 도시한다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 의료 영상 시스템을 도시하고, 도 2는 일 실시예에 따른 의료 영상 시스템을 이용하여 척추 시술을 수행하는 과정을 도시하고, 도 3은 영상 정합부에서 3D 척추 모델 및 C-arm 영상이 정합되는 모습을 도시하고, 도 4는 단면 영상 및 3D 척추 모델의 위치 관계를 분석하는 모습을 도시한다.
도 1 및 2를 참조하여, 일 실시예에 따른 의료 영상 시스템(10)은 인체 모델 구현부(100), 영상 획득부(200), 위치 추적부(300), 영상 정합부(400) 및 증강현실 구현부(500)를 포함할 수 있다.
이하에서는 일 실시예에 따른 의료 영상 시스템(10)이 척추 시술하는 데 이용되는 경우를 예를 들어 설명하기로 한다. 그러나 일 실시예에 따른 의료 영상 시스템(10)의 이용은 이에 국한되지 아니하며 다양한 시술 또는 수술에 적용될 수 있음은 당연하다.
상기 인체 모델 구현부(100)는 적어도 하나의 의료 영상에 기초하여 3차원 인체 모델을 생성할 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 의료 영상은 시술 전에 미리 해부학적 구조를 촬영하여 획득된 MRI 영상 또는 CT 영상을 포함할 수 있다.
특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 시술 전에 미리 획득된 MRI 영상에서 척추를 분할함으로써 3D 척추 모델을 생성할 수 있다. 이와 같이 인체 모델 구현부(100)에서는 해부학적 구조를 3차원 공간에 구현하는 3D 척추 모델에 대한 영상 또는 척추 구조물에 대한 영상(A)이 획득될 수 있다.
상기 영상 획득부(200)에서는 시술 중 의료 영상을 실시간으로 획득할 수 있다.
이때, 시술 중 의료 영상은 C-arm에서 방사선에 의해서 획득될 수 있는 엑스레이 영상 또는 초음파 프로브에 의해서 획득되는 초음파 영상 등을 포함할 수 있고, 의료 영상에는 환자의 해부학적 구조가 포함될 수 있다.
특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 영상 획득부(200)에서는 C-arm에서 시술 중 의료 영상, 예를 들어 C-arm 영상(B)이 획득될 수 있으며, C-arm 영상(B)에는 체내에 삽입되어 시술 또는 수술 등을 수행하는 시술도구(T)의 위치가 표시될 수 있다.
다시 도 1을 참조하여, 상기 위치 추적부(300)는 체내에 삽입되어 시술 또는 수술을 수행하는 시술도구 또는 인체에 대한 초음파 영상을 획득하기 위한 초음파 프로브의 위치를 실시간으로 추적할 수 있다.
구체적으로, 위치 추적부(300)는 시술도구 또는 초음파 프로브에 부착된 광학 마커 및 광학 마커를 인식하는 광학 추적기를 포함할 수 있다.
그러나 위치 추적부(300)의 구성은 이에 국한되지 아니하며 시술도구 또는 초음파 프로브의 위치를 추적할 수 있다면 어느 것이든지 가능하다.
이때, 광학 추적기에 의해서 시술도구 또는 초음파 프로브의 위치에 대한 3차원 공간상 좌표가 실시간으로 획득될 수 있으며, 추후에 위치 추적부(300)에서 획득된 시술도구 또는 초음파 프로브의 위치에 대한 3차원 공간상 좌표가 증강현실 구현부(500)에 전송됨으로써, 시술도구 또는 초음파 프로브의 위치가 3차원 공간에 구현될 수 있다.
한편, 전술된 인체 모델 구현부(100)에서 생성된 3차원 인체 모델 및 영상 획득부(200)에서 획득된 의료 영상은 영상 정합부(400)에 전달되고, 영상 정합부(400)는 인체 모델 구현부(100)에서 생성된 3차원 인체 모델 및 영상 획득부(200)에서 획득된 의료 영상을 정합할 수 있다.
특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 영상 정합부(400)에서 3D 척추 모델에 대한 영상(A) 및 C-arm 영상(B)이 정합되어 정합 영상(C)가 획득될 수 있다.
이때, C-arm 영상(B)에 시술도구(T)의 위치가 포함된 경우, 정합 영상(C) 내에 시술도구(T)의 위치 또한 포함될 수 있다.
또한, 영상 정합부(400)에서는 3D 척추 모델에 대한 영상(A) 및 C-arm 영상(B) 간 서로 매칭되는 특징점을 기반으로 영상 정합을 수행할 수 있다.
구체적으로, 도 3 및 4를 참조하여, 영상 정합부(400)에는 적어도 하나의 단면 영상(D')이 포함될 수 있고, 영상 정합부(400)에서 정합되는 과정의 영상(D)에 적어도 하나의 단면 영상(D')이 표시될 수 있다.
상기 적어도 하나의 단면 영상(D')은 영상 획득부(200)에서 획득된 의료 영상 내에 포함된 해부학적 구조의 일부에 대응될 수 있으며, 예를 들어 "Scotty dog" 형상으로 마련될 수 있다.
이때 적어도 하나의 단면 영상(D')의 형상은 이에 국한되지 아니하며, 인체 모델 구현부(100)에서 생성된 3차원 인체 모델과 영상 획득부(200)에서 획득된 의료 영상과 매칭되는 특징점을 포함하고 있다면 어느 것이든지 가능하다.
구체적으로, 영상 정합부(400)에서는 적어도 하나의 단면 영상(D')을 기준으로 인체 모델 구현부(100)에서 생성된 3차원 인체 모델 및 영상 획득부(200)에서 획득된 의료 영상을 정합할 수 있다.
예를 들어, 영상 정합부(400)는 적어도 하나의 단면 영상(D') 및 인체 모델 구현부(100)에서 생성된 3차원 인체 모델의 일부(척추체; Vertebral body) 영상(D")의 위치 관계를 분석하여 영상 획득부(200)에서 획득된 의료 영상을 3차원 좌표계에 정합시킬 수 있다. 이때, 3차원 좌표계는 인체 모델 구현부(100)에서 3차원 인체 모델을 생성하면서 정립될 수 있다.
전술된 바와 같이, 적어도 하나의 단면 영상(D')이 "Scotty dog" 형상으로 마련되는 경우, "Scotty dog" 형상에서 턱 부위의 모양과 3차원 인체 모델의 일부(척추체; Vertebral body) 영상(D")에서 좌우 상하 방향 거리 정보를 통하여 적어도 하나의 단면 영상(D') 및 인체 모델 구현부(100)에서 생성된 3차원 인체 모델의 일부(척추체; Vertebral body) 영상(D")의 위치 관계를 분석할 수 있다.
또는, "Scotty dog" 형상에서 적어도 하나의 특정점에 대한 위치 정보를 통하여 적어도 하나의 단면 영상(D') 및 인체 모델 구현부(100)에서 생성된 3차원 인체 모델의 일부(척추체; Vertebral body) 영상(D")의 위치 관계를 분석할 수 있음은 당연하다.
또한, 영상 정합부(400)에서는 머신 러닝 또는 딥 러닝에 의해서 인체 모델 구현부(100)에서 생성된 3차원 인체 모델 및 영상 획득부(200)에서 획득된 의료 영상을 정합시킬 수 있다. 이때, 적어도 하나의 단면 영상(D') 또는 적어도 하나의 단면 영상(D')과 3차원 인체 모델의 일부 영상(D") 간의 위치 관계가 학습 데이터가 될 수 있다.
구체적으로, 영상 정합부(400)에서 다양한 척추 모형에 대해서 적용 가능하도록 다양한 단면 영상(D') 또는 다양한 적어도 하나의 단면 영상(D')과 3차원 인체 모델의 일부 영상(D") 간의 위치 관계를 학습하게 함으로써, 인체의 다양한 부위에 대한 인체 모델 구현부(100)에서 생성된 3차원 인체 모델 및 영상 획득부(200)에서 획득된 의료 영상을 정합하는 데 활용할 수 있다.
더 나아가, 영상 정합부(400)에서 적어도 하나의 단면 영상(D')을 학습하게 함으로써, 영상 정합부(400)에서 영상 획득부(200)에서 획득된 의료 영상 내 포함된 인체의 위치 정보를 획득할 수 있다.
또한, 영상 정합부(400)에 영상 획득부(200)에서 획득된 의료 영상이 시술 중에 실시간으로 전송되므로, 인체 모델 구현부(100)에서 생성된 3차원 인체 모델 및 영상 획득부(200)에서 획득된 의료 영상이 실시간으로 정합됨으로써, 정합 영상(C)가 실시간으로 획득될 수 있고, 정합 영상(C) 내 시술도구(T)의 위치 또한 실시간으로 획득될 수 있다.
다시 도 1 및 2를 참조하여, 영상 정합부(400)에서 정합이 완료된 정합 영상은 증강현실 구현부(500)에 전달될 수 있다.
상기 증강현실 구현부(500)는 영상 정합부(400)에서 정합된 영상을 가상의 공간 상에 구현할 수 있다. 이때, 시술자는 증강현실 안경을 착용한 상태에서 시술 또는 수술을 시행할 수 있다.
구체적으로, 증강현실 구현부(500)에 의해서 인체 모델 구현부(100)에서 생성된 3차원 인체 모델이 3차원 공간 상에 디스플레이되고, 전술된 바와 같이 시술도구 또는 초음파 프로브의 3차원 공간 좌표가 증강현실 구현부(500)에 전송되어 시술도구 또는 초음파 프로브의 위치가 3차원 인체 모델이 디스플레이되고 있는 3차원 공간에 구현될 수 있다.
이와 같이 일 실시예에 따른 의료 영상 시스템은 실시간으로 시술 중 시술도구의 위치를 파악하고 이를 3차원 좌표에 표현하여 시술자가 보다 정확하고 안전하며 편리한 시술을 할 수 있도록 보조해줄 수 있으며, 3차원 인체 모델 및 실시간으로 획득된 의료 영상을 임의의 단면 영상을 기준으로 구조물간 위치 관계를 분석하여 정합한 후에 가상/증강현실 기반 3차원 공간에 시술도구를 정확히 위치시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 의료 영상 시스템
100: 인체 모델 구현부
200: 영상 획득부
300: 위치 추적부
400: 영상 정합부
500: 증강현실 구현부

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 의료 영상에 기초하여 3차원 인체 모델을 생성하는 인체 모델 구현부;
    시술 중 의료 영상을 실시간으로 획득하는 영상 획득부; 및
    상기 인체 모델 구현부에서 생성된 3차원 인체 모델 및 상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상을 정합시키는 영상 정합부;
    를 포함하고,
    상기 영상 정합부는 적어도 하나의 단면 영상을 포함하고, 상기 적어도 하나의 단면 영상은 상기 인체 모델 구현부에서 생성된 3차원 인체 모델 및 상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상의 매칭되는 특징점을 포함하는 의료 영상 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상은 해부학적 구조를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 단면 영상은 상기 해부학적 구조의 일부에 대응되는 의료 영상 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 영상 정합부는 상기 적어도 하나의 단면 영상 및 상기 인체 모델 구현부에서 생성된 3차원 인체 모델의 위치 관계를 분석하여 상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상을 3차원 좌표계에 정합시키는 의료 영상 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 3차원 인체 모델은 척추 모델이고,
    상기 적어도 하나의 단면 영상은 척추의 일부에 대한 단면 영상인 의료 영상 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영상 정합부는 머신 러닝에 의해서 상기 인체 모델 구현부에서 생성된 3차원 인체 모델 및 상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상을 정합시키고,
    상기 적어도 하나의 단면 영상과 상기 3차원 인체 모델의 일부 간의 위치 관계가 학습 데이터가 되는 의료 영상 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 영상 정합부에서 상기 적어도 하나의 단면 영상에 대한 학습을 통하여 상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상 내 인체의 위치 정보가 획득되는 의료 영상 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 의료 영상은 시술 전에 미리 해부학적 구조를 촬영하여 획득된 MRI 영상 또는 CT 영상을 포함하고, 상기 인체 모델 구현부는 상기 해부학적 구조를 3차원 모델로 구현하는 의료 영상 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 영상 획득부에서 획득된 의료 영상에는 체내에 삽입되어 시술 또는 수술을 수행하는 시술도구의 위치가 표시되는 의료 영상 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    체내에 삽입되어 시술 또는 수술을 수행하는 시술도구 또는 인체에 대한 초음파 영상을 획득하기 위한 초음파 프로브의 위치를 추적하는 위치 추적부를 더 포함하고,
    상기 위치 추적부는 상기 시술도구 또는 상기 초음파 프로브에 부착된 광학 마커 및 상기 광학 마커를 인식하는 광학 추적기를 포함하며,
    상기 광학 추적기에 의해서 상기 시술도구 또는 상기 초음파 프로브의 위치에 대한 3차원 공간상 좌표가 실시간으로 획득되는 의료 영상 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 영상 정합부에서 정합된 영상을 가상의 공간에 구현하는 증강현실 구현부를 더 포함하고,
    상기 증강현실 구현부에 상기 시술도구 또는 상기 초음파 프로브의 위치에 대한 3차원 공간상 좌표가 전송되어, 상기 시술도구 또는 상기 초음파 프로브의 위치가 3차원 공간에 구현되는 의료 영상 시스템.
KR1020180016183A 2018-02-09 2018-02-09 의료 영상 시스템 KR102105974B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180016183A KR102105974B1 (ko) 2018-02-09 2018-02-09 의료 영상 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180016183A KR102105974B1 (ko) 2018-02-09 2018-02-09 의료 영상 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190096575A true KR20190096575A (ko) 2019-08-20
KR102105974B1 KR102105974B1 (ko) 2020-04-29

Family

ID=67807549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180016183A KR102105974B1 (ko) 2018-02-09 2018-02-09 의료 영상 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102105974B1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102235681B1 (ko) * 2019-12-03 2021-04-05 주식회사 딥노이드 수술 위치 항법 장치 및 그 방법
WO2021206372A1 (ko) * 2020-04-06 2021-10-14 큐렉소 주식회사 2차원 의료영상 기반 척추 수술 플래닝 장치 및 방법
KR102366326B1 (ko) * 2021-03-25 2022-02-23 박준 혼합현실 기반의 인공지능 빅데이터를 활용한 의료 진료 시스템 및 이를 이용한 병변 정보 제공방법
WO2022225132A1 (ko) * 2021-04-22 2022-10-27 서울대학교병원 랜드마크를 이용한 증강현실 기반의 의료정보 시각화 시스템 및 그 방법
KR102462099B1 (ko) * 2021-08-18 2022-11-04 경북대학교 산학협력단 증강현실 기반 3차원 의료 교육 모델 제공 장치 및 방법
WO2023286926A1 (ko) * 2021-07-16 2023-01-19 가톨릭대학교 산학협력단 신경외과 실습용 영상 제공 시스템 및 방법
WO2023177225A1 (ko) * 2022-03-16 2023-09-21 고려대학교 산학협력단 3차원 무기폐 모델에 기반한 흉강경 시뮬레이션 장치 및 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102553060B1 (ko) 2023-02-09 2023-07-07 프로메디우스 주식회사 인공지능 기반의 척추 정보를 이용한 의료영상정보 제공 방법, 장치 및 프로그램

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080109379A (ko) * 2007-06-13 2008-12-17 (주)로제사이언스 인체 관절 운동형태 측정을 위한 3차원/2차원 모델의 정합방법
KR20100098055A (ko) * 2009-02-27 2010-09-06 한국과학기술원 영상유도수술시스템 및 그 제어방법
KR20120122542A (ko) * 2011-04-29 2012-11-07 주식회사 코어메드 영상수술 리허설 제공방법 및 시스템, 그 기록매체
KR20160038405A (ko) * 2014-09-30 2016-04-07 삼성전자주식회사 영상 정합 장치, 영상 정합 방법 및 영상 정합 장치가 마련된 초음파 진단 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080109379A (ko) * 2007-06-13 2008-12-17 (주)로제사이언스 인체 관절 운동형태 측정을 위한 3차원/2차원 모델의 정합방법
KR20100098055A (ko) * 2009-02-27 2010-09-06 한국과학기술원 영상유도수술시스템 및 그 제어방법
KR20120122542A (ko) * 2011-04-29 2012-11-07 주식회사 코어메드 영상수술 리허설 제공방법 및 시스템, 그 기록매체
KR20160038405A (ko) * 2014-09-30 2016-04-07 삼성전자주식회사 영상 정합 장치, 영상 정합 방법 및 영상 정합 장치가 마련된 초음파 진단 장치

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102235681B1 (ko) * 2019-12-03 2021-04-05 주식회사 딥노이드 수술 위치 항법 장치 및 그 방법
WO2021206372A1 (ko) * 2020-04-06 2021-10-14 큐렉소 주식회사 2차원 의료영상 기반 척추 수술 플래닝 장치 및 방법
US11666458B2 (en) 2020-04-06 2023-06-06 Curexo, Inc. Two-dimensional medical image-based spinal surgery planning apparatus and method
KR102366326B1 (ko) * 2021-03-25 2022-02-23 박준 혼합현실 기반의 인공지능 빅데이터를 활용한 의료 진료 시스템 및 이를 이용한 병변 정보 제공방법
WO2022225132A1 (ko) * 2021-04-22 2022-10-27 서울대학교병원 랜드마크를 이용한 증강현실 기반의 의료정보 시각화 시스템 및 그 방법
WO2023286926A1 (ko) * 2021-07-16 2023-01-19 가톨릭대학교 산학협력단 신경외과 실습용 영상 제공 시스템 및 방법
KR102462099B1 (ko) * 2021-08-18 2022-11-04 경북대학교 산학협력단 증강현실 기반 3차원 의료 교육 모델 제공 장치 및 방법
WO2023177225A1 (ko) * 2022-03-16 2023-09-21 고려대학교 산학협력단 3차원 무기폐 모델에 기반한 흉강경 시뮬레이션 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102105974B1 (ko) 2020-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102105974B1 (ko) 의료 영상 시스템
CN109416841B (zh) 影像增强真实度的方法与应用该方法在可穿戴式眼镜的手术导引
CN107468350B (zh) 一种三维图像专用标定器、手术定位系统及定位方法
EP2967297B1 (en) System for dynamic validation, correction of registration for surgical navigation
JP2950340B2 (ja) 三次元データ組の登録システムおよび登録方法
US10055848B2 (en) Three-dimensional image segmentation based on a two-dimensional image information
AU2015238800B2 (en) Real-time simulation of fluoroscopic images
US10314658B2 (en) Registration of an anatomical image with a position-tracking coordinate system based on visual proximity to bone tissue
CN111093505B (zh) 放射线拍摄装置以及图像处理方法
CN109674533B (zh) 基于便携式彩超设备的手术导航系统及方法
CN106068098B (zh) 用于超声引导过程的区域可视化
Wang et al. Real-time marker-free patient registration and image-based navigation using stereovision for dental surgery
Bucholz et al. Automated rejection of contaminated surface measurements for improved surface registration in image guided neurosurgery
KR20160057024A (ko) 마커리스 ３차원 객체추적 장치 및 그 방법
JP2022517807A (ja) 医療用ナビゲーションのためのシステムおよび方法
WO2023036848A1 (en) Augmented reality surgical navigation system
CN213665711U (zh) 一种颅颌面术前规划辅助装置
KR101592444B1 (ko) 투명디스플레이를 이용한 의료용 영상증강 장치 및 구현 방법
CN109907833B (zh) 医学成像中的标记描绘
Wang et al. Towards video guidance for ultrasound, using a prior high-resolution 3D surface map of the external anatomy
Wu et al. Process analysis and application summary of surgical navigation system
Naik et al. Feature-based registration framework for pedicle screw trajectory registration between multimodal images
US20230360334A1 (en) Positioning medical views in augmented reality
US11596484B2 (en) Compensation of tracking inaccuracies
CN110711028B (zh) 手术器具定位系统及其定位方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant