KR20200129633A - A Method and Apparatus for Modeling Average Orbital Shape in Head and Neck CT image by Using Statistical Shape Model - Google Patents

A Method and Apparatus for Modeling Average Orbital Shape in Head and Neck CT image by Using Statistical Shape Model Download PDF

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KR20200129633A
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Abstract

A method of modeling an average shape of an orbital bone in a head and neck computed tomography image includes the steps of: dividing an extracted orbital bone from an input image; defining an inner wall region from the divided extracted orbital bone to divide the inner wall region into a first patch region and a second patch region; searching for the same point in learning data for the divided first and second patch regions; and generating an average orbital bone model, which is an average shape model of the orbital bone, using the average position of the same point in the learning data and dispersion degree. According to the present invention, it is possible to increase the efficiency and shorten operation time of a surgery.

Description

두부경부 컴퓨터 단층 촬영 영상에서 안와뼈 평균형상 모델링 방법 및 장치{A Method and Apparatus for Modeling Average Orbital Shape in Head and Neck CT image by Using Statistical Shape Model}A Method and Apparatus for Modeling Average Orbital Shape in Head and Neck CT image by Using Statistical Shape Model}

본 발명은 3차원 두부경부 컴퓨터단층촬영영상(CT: computed tomography)에서의 안와뼈 모델링 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 두부경부 컴퓨터단층촬영영상(CT: omputed tomography)에서 통계형상 모델을 이용한 평균형상 모델링 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for modeling an orbital bone in 3D computed tomography (CT), and more particularly, to a statistical shape in a 3D computed tomography (CT) image. It relates to an average shape modeling method and apparatus using a model.

두부경부 컴퓨터 단층 촬영 영상에서 안와 평균 형상 모델링은 표준형상을 설계하거나 안와뼈 골절에서의 골절 부위의 재건을 위한 안와뼈의 형상 파악 및 3D 프린팅 기술을 이용한 임플란트 제작을 위한 중요한 전처리 작업으로 이용될 수 있다.The average orbital shape modeling in the head and neck computed tomography image can be used as an important preprocessing task for designing a standard shape, identifying the shape of the orbital bone for reconstruction of the fracture site in the orbital bone fracture, and making an implant using 3D printing technology. have.

그런데, 두부경부 컴퓨터 단층 영상에서 안와뼈는 그 형태가 사람마다 다르며, 특히, 골절 부위의 안와뼈의 경우 두께가 매우 얇고, 주변 연조직과 유사한 밝기값을 가지게 되므로, 그 형태를 예측하기 어려웠다.However, in the computed tomography of the head and neck, the shape of the orbital bone differs from person to person, and in particular, the orbital bone at the fracture site is very thin and has a brightness value similar to that of the surrounding soft tissue, so it was difficult to predict its shape.

따라서, 종래에는 임상적인 부분이 고려되지 않은 평평한 플레이트를 수술에 사용하였는데, 이러한 평평한 플레이트를 이용하여 개인별 안와에 맞는 정확한 형상을 만들기 위해서는 시술자가 매우 번거로울 뿐 아니라 안와뼈 재건에 걸리는 시간이 증대되는 문제가 있었다.Therefore, in the past, a flat plate was used for surgery, which was not considered clinical part.However, in order to make an accurate shape suitable for individual orbits using such a flat plate, it is very cumbersome for the operator and the time required for orbital bone reconstruction is increased. There was.

본 발명은, 일 실시예에 따라 3차원 두부경부 컴퓨터단층촬영영상(CT: omputed tomography)에서 통계형상 모델을 이용한 안와뼈 모델링 방법을 개시한다. The present invention discloses a method for modeling an orbital bone using a statistical shape model in a three-dimensional omputed tomography (CT) image according to an embodiment.

특히, 그 형태가 사람마다 다르며, 두께가 매우 얇고 주변 연조직과 유사한 밝기값을 가지는 골절부위의 안와뼈를 복원하기 위한 플레이트를 제작함에 있어서, 통계형상 모델을 이용하여 성별, 키, 몸무게에 따른 각 환자의 안와뼈와 CT데이터를 축척, 분석함으로써 안와뼈의 평균 모델을 생성하는 방법을 개시한다.In particular, in manufacturing a plate for restoring the orbital bone at the fracture site, whose shape differs from person to person, is very thin, and has a brightness value similar to that of the surrounding soft tissue, using a statistical shape model, angles according to gender, height, and weight A method of generating an average model of the orbital bone by scaling and analyzing the patient's orbital bone and CT data is disclosed.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

일 실시예에 따른 두부경부 컴퓨터단층촬영영상(CT: computed tomography)에서의 안와뼈 평균형상 모델링 방법은, 입력 영상에서 추출 안와뼈를 분할하는 단계; 상기 분할된 추출 안와뼈에서 내벽영역을 지정하고, 상기 내벽영역을 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역으로 분할하는 단계; 상기 분할된 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역에 대해 학습데이터에서 동일한 지점을 탐색하는 단계; 및 상기 학습데이터에서 탐색한 동일한 지점의 평균 위치와 그 분산 정도를 이용하여 안와뼈 평균모델을 생성하되, 상기 안와뼈 평균모델은 안와뼈의 평균형상 모델인, 안와뼈 평균모델 생성단계를 포함한다.According to an embodiment, a method for modeling an average orbital bone shape in a computed tomography (CT) image of the head and neck includes the steps of: segmenting an extracted orbital bone from an input image; Designating an inner wall region from the divided extracted orbital bone and dividing the inner wall region into a first patch region and a second patch region; Searching for the same point in the training data for the divided first and second patch areas; And generating an average orbital bone model using the average position of the same point searched for in the training data and the degree of variance, wherein the average orbital bone model includes an average orbital bone model generation step. .

또한, 다른 일실시예로, 제 1항에 있어서, 상기 동일 지점을 탐색하는 단계는, 주요성분 분석(PCA, Principal Component Analysis) 방법 또는 특이값 분해(Singular value decomposition) 방법을 통한 유사도 분석을 통해 동일지점을 탐색하는 것이다.In addition, according to another embodiment, the step of searching for the same point is performed through similarity analysis through a Principal Component Analysis (PCA) method or a Singular value decomposition method. It is to search for the same point.

또한, 다른 일실시예로, 상기 추출 안와뼈를 분할하는 단계는, 상기 입력 영상에서 안와영역을 추출하는 단계; 상기 안와영역에서 3차원 영역 성장기법을 이용하여 비강 영역의 분할을 수행하는 단계; 상기 비강 영역이 분할된 안와영역에서 2차원 영역 성장기법 및 홀(hole)메우기를 통해 2차원 안와뼈의 분할을 수행하는 단계; 및 상기 분할된 2차원의 안와뼈에서 3차원 형상 생성 및 후처리를 수행하여 추출 안와뼈를 분할하는 단계를 포함한다.Further, in another embodiment, the step of dividing the extracted orbital bone may include extracting an orbital region from the input image; Dividing the nasal region in the orbital region using a three-dimensional region growth technique; Performing a two-dimensional orbital bone segmentation through a two-dimensional region growth technique and hole filling in the orbital region in which the nasal cavity is divided; And performing a three-dimensional shape generation and post-processing on the divided two-dimensional orbital bone to divide the extracted orbital bone.

또한, 다른 일실시예로, 상기 패치 영역을 분할하는 단계는, 경계 설정을 통해 손실이 발생하는 안와영역에 대해 특정한 형상의 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역을 지정하는 단계를 더 포함 것이다.In another embodiment, the step of dividing the patch area may further include designating a first patch area and a second patch area having a specific shape for an orbital area where loss occurs through boundary setting.

또한, 다른 일실시예로, 상기 학습 데이터는, 성별, 및 연령 중 적어도 하나를 포함하는 신체 데이터를 기초로 구별되어 있는 것이다.In addition, in another embodiment, the learning data is classified based on body data including at least one of sex and age.

또한, 일 실시예에 따른 안와뼈 모델링 장치는, 하나 이상의 프로세서; 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의한 실행 시, 상기 하나 이상의 프로세서가 연산을 수행하도록 하는 명령들이 저장된 하나 이상의 메모리를 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 수행되는 상기 연산은, 입력 영상에서 추출 안와뼈를 분할하는 연산; 상기 분할된 추출 안와뼈에서 내벽영역을 지정하고, 상기 내벽영역을 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역으로 분할하는 연산; 상기 분할된 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역에 대해 학습데이터에서 동일한 지점을 탐색하는 연산; 및 상기 학습데이터에서의 동일 지점의 평균 위치와 그 분산 정도를 이용하여, 안와뼈의 평균형상 모델인 안와뼈 평균모델을 생성하는 연산을 포함한다.In addition, an apparatus for modeling an orbital bone according to an embodiment includes: one or more processors; And at least one memory in which instructions for causing the at least one processor to perform an operation are stored when executed by the at least one processor, and the operation performed by the at least one processor divides the extracted orbital bone from the input image. An operation to do; An operation of designating an inner wall region from the divided extracted orbital bone and dividing the inner wall region into a first patch region and a second patch region; An operation of searching for the same point in the training data for the divided first and second patch areas; And an operation of generating an average orbital bone model, which is an average shape model of the orbital bone, using the average position of the same point in the training data and the degree of dispersion thereof.

이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램, 그리고 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공될 수 있다.In addition to this, another method for implementing the present invention, another system and a computer program for executing the method, and a computer-readable recording medium for recording the computer program may be further provided.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 아래와 같은 다양한 효과들을 가진다.According to the present invention as described above, it has various effects as follows.

일 실시예에 따른, 두부경부 영상에서 안와뼈 평균형상 모델링 방법 및 장치는, 개선된 안와뼈 평균형상 모델링을 통해 안와뼈 재건 수술에 필요한 안와뼈 플레이트 제작의 다양성을 향상시킴으로써, 수술의 효율성과 수술 시간을 단축 시킬 수 있다. 나아가, 인체를 대상으로 하는 다양한 컴퓨터 단층 촬영 영상에서의 다양한 밝기 값을 갖는 뼈 구조의 플레이트를 제작함에 있어서, 유사한 방식으로 뼈 구조를 모델링하여 정합도를 향상 시킬 수 있다.According to an embodiment, a method and apparatus for modeling an average orbital bone shape in a head and neck image, by improving the diversity of manufacturing orbital bone plates required for orbital bone reconstruction through improved average orbital bone modeling, You can shorten the time. Furthermore, in manufacturing a plate of a bone structure having various brightness values in various computed tomography images targeting the human body, it is possible to improve the degree of alignment by modeling the bone structure in a similar manner.

도 1은 일 실시예에 따른 두부경부 컴퓨터 단층촬영영상에서 안와뼈 모델링 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 두부경부 컴퓨터 단층촬영영상에서의 안와뼈의 구조를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 안와뼈 모델링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 추출 안와뼈 분할 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 패치영역을 분할하는 일 예를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 분할된 패치영역에서 평균형상 모델(즉, 안와뼈 평균모델)을 생성하는 일 예를 설명하기 위한 도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 안와뼈 모델링 장치의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 도이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a method for modeling an orbital bone in a head and neck computed tomography image according to an exemplary embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating the structure of an orbital bone in a head and neck computed tomography image according to an exemplary embodiment.
3 is a flowchart illustrating a method of modeling an orbital bone according to an exemplary embodiment.
4 is a flowchart illustrating a method of segmenting an extracted orbital bone according to an exemplary embodiment.
5 is a diagram illustrating an example of dividing a patch area according to an exemplary embodiment.
6 is a diagram for explaining an example of generating an average shape model (ie, an average orbital bone model) in a divided patch area according to an exemplary embodiment.
7 is a diagram schematically illustrating an internal configuration of an orbital bone modeling apparatus according to an exemplary embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments to be posted below, but may be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments make the posting of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.

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 otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used as meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.

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 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” do not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the mentioned elements.

본 명세서에서 '의료영상데이터'는 촬영장치를 통해 사람의 신체에 대해 획득되는 영상을 의미한다.In the present specification,'medical image data' refers to an image acquired of a human body through a photographing device.

본 명세서에서 '촬영장치'는 의료영상데이터를 촬영하는 장치를 의미한다. '촬영장치'는 X-Ray 또는 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography; CT) 장치와 같이 질병을 진단하기 위해 인체의 내부를 촬영하는 장치 등의 다양한 의료영상 촬영장치를 포함할 수 있다.In the present specification, the "photographing device" refers to a device that photographs medical image data. The'imaging device' may include various medical imaging devices, such as a device that photographs the inside of a human body to diagnose a disease, such as an X-ray or a computed tomography (CT) device.

본 명세서에서 '두부경부(head and neck) 영상'은 머리와 목 영역을 의료영상데이터를 의미한다.In the present specification, the'head and neck image' means medical image data for the head and neck regions.

본 명세서에서 '입력 영상'은 안와뼈 평균모델을 생성하고자 하는 환자의 두부경부 영상데이터를 의미한다.In the present specification, “input image” refers to image data of the head and neck of a patient for which an average orbital bone model is to be generated.

본 명세서에서 '안와뼈'는 안구, 눈물샘의 부속기 등을 수용하는 얼굴머리뼈의 움푹 들어간 부위의 뼈를 의미한다. '안와뼈'는 복수의 안와벽으로 구성된다.In the present specification, the'orbital bone' refers to a bone in a recessed part of the facial hair bone that accommodates the eyeball, appendages of the lacrimal gland, and the like. The'orbital bone' is composed of multiple orbital walls.

본 명세서에서 '추출 안와뼈'는 의료영상데이터에서 안와에 해당하는 영역으로 획득되는 것을 의미한다.In the present specification, the term'extracted orbital bone' means acquired as a region corresponding to the orbit in medical image data.

본 명세서에서 '안와 영역'은 의료영상데이터에서 안와뼈가 포함된 영역을 의미한다. 즉, '안와 영역'은 추출 안와뼈를 획득하기 위한 의료영상데이터 내에서 추출되는 영역을 의미한다.In the present specification, the "orbital region" refers to an area including the orbital bone in medical image data. That is, the'orbital region' means an area extracted from medical image data for obtaining the extracted orbital bone.

본 명세서에서 '안와뼈 평균모델'은 추출 안와뼈를 기반으로 생성된 안와뼈의 평균모델을 의미한다.In the present specification, the "average orbital model" refers to an average model of the orbital bones generated based on the extracted orbital bones.

도 1은 일 실시예에 따른 두부경부 컴퓨터 단층촬영영상에서 안와뼈 모델링 방법을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a method for modeling an orbital bone in a head and neck computed tomography image according to an exemplary embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 두부경부 컴퓨터 상에서 안와뼈 모델링 시스템은, 안와뼈 모델링 장치(100) 및 촬영장치(120)로 구성될 수 있다. 또한, 이러한 안와뼈 모델링 장치(100) 및 촬영장치(120)는 네트워크(110)로 연결될 수 있다. Referring to FIG. 1, an orbital bone modeling system on a head and neck computer according to an embodiment may include an orbital bone modeling apparatus 100 and a photographing apparatus 120. In addition, the orbital bone modeling apparatus 100 and the photographing apparatus 120 may be connected to the network 110.

우선, 일 실시예에 따른 촬영장치(120)는 두부경부(head and neck) 영상을 촬영할 수 있다. 촬영장치(120)는 기계 학습을 위한 훈련 영상 데이터 또는 안와뼈의 평균형상 모델을 생성하기 위한 학습 데이터를 생성할 수 있다.First, the photographing apparatus 120 according to an exemplary embodiment may photograph a head and neck image. The photographing apparatus 120 may generate training image data for machine learning or training data for generating an average shape model of the orbital bone.

일 실시예에 따른 안와뼈 모델링 장치(100)는 촬영장치(120)에서 촬영된 두부경부 컴퓨터 단층 영상에서 통계형상 모델을 이용한 안와뼈 평균모델을 모델링하는 방법을 개시한다. 특히, 그 형태가 사람마다 다르며, 두께가 매우 얇고 주변 연조직과 유사한 밝기값을 가지는 골절부위의 안와뼈를 복원하기 위한 플레이트를 제작함에 있어서, 통계형상 모델을 이용하여 신체 데이터를 고려한 각 환자의 안와뼈와 CT데이터를 축척, 분석함으로써 안와뼈의 평균 모델을 생성할 수 있다.The orbital bone modeling apparatus 100 according to an exemplary embodiment discloses a method of modeling an average orbital bone model using a statistical shape model from a head and neck computed tomography image captured by the photographing apparatus 120. In particular, in manufacturing a plate for restoring the orbital bone at the fracture site, whose shape is different from person to person, is very thin, and has a brightness value similar to that of the surrounding soft tissue, the orbital of each patient considering body data using a statistical shape model By scaling and analyzing bone and CT data, an average model of the orbital bone can be created.

일 실시예에 따른 네트워크(110)는 무선 네트워크뿐만 아니라 유선 네트워크를 포함할 수도 있으며, 촬영장치(120)에서 촬영된 영상을 안와뼈 모델링 장치(100)로 전달하기 위한 다양한 수단이 모두 포함되는 것으로 이해될 수 있다.The network 110 according to an embodiment may include a wired network as well as a wireless network, and all various means for transmitting an image captured by the imaging device 120 to the orbital bone modeling device 100 are included. Can be understood.

도 2는 일 실시예에 따른 두부경부 컴퓨터 단층촬영영상에서의 안와뼈의 구조를 설명하기 위한 도이다.2 is a diagram for explaining the structure of an orbital bone in a head and neck computed tomography image according to an exemplary embodiment.

도 2에 도시되듯이, 안와를 감싸는벽(orbital wall)(이하, 안와벽 이라 함)은 안와 외벽(orbital lateral wall, 201), 안와 지붕(orbital roof, 202), 안와 내벽(orbital medial wall, 203), 및 안와 바닥(orbital floor, 204)을 포함하는 사면의 피라미드 뼈 구조로 구성되며, 눈 및 눈과 인접한 신경을 보호한다. 또한, 안와벽은 높은 밝기 값의 피질 뼈와 낮은 밝기 값의 소주골(trabecular) 및 얇은 뼈로 구성된다. 한편, 안와뼈 분할을 통해서 확인하고자 하는 안와골절은 가장 일반적인 골절의 하나이며, 특히 얇은 안와 내벽(203) 및 안와 바닥(204)에서 자주 발생한다. 즉, 안와뼈 골절에 따른 안와벽 재건을 위한 두개 안악면 수술(cranio-maxillofacial surgery)에서, 안구 위치를 지지하고 안와의 볼륨과 형태를 복원하기 위해 안와뼈의 모델링이 필수적이다. 그런데, 두부경부 컴퓨터 단층 영상에서 안와뼈는 그 형태가 사람마다 다르며, 특히, 골절 부위의 안와뼈의 경우 두께가 매우 얇고, 주변 연조직과 유사한 밝기값을 가지게 되므로, 그 형태를 예측하기 어려웠다.As shown in Fig. 2, the orbital wall (hereinafter referred to as the orbital wall) is an orbital lateral wall (201), an orbital roof (202), an orbital medial wall, 203), and an orbital floor (204). It is composed of a pyramidal bone structure of the slope, and protects the eye and nerves adjacent to the eye. In addition, the orbital wall is composed of cortical bones with high brightness values and trabecular and thin bones with low brightness values. On the other hand, the orbital fracture to be confirmed through the segmentation of the orbital bone is one of the most common fractures, and especially occurs frequently in the thin orbital inner wall 203 and the orbital floor 204. In other words, in cranio-maxillofacial surgery for reconstruction of the orbital wall following orbital bone fracture, modeling of the orbital bone is essential to support the ocular position and restore the volume and shape of the orbit. However, in the computed tomography of the head and neck, the shape of the orbital bone differs from person to person, and in particular, the orbital bone at the fracture site is very thin and has a brightness value similar to that of the surrounding soft tissue, so it was difficult to predict its shape.

특히, 종래에는 임상적인 부분이 고려되지 않은 평평한 플레이트를 수술에 사용하였는데, 이러한 평평한 플레이트를 이용하여 개인별 안와에 맞는 정확한 형상을 만들기 위해서는 시술자가 매우 번거로울 뿐 아니라 안와뼈 재건에 걸리는 시간이 증대될 수 있었다. In particular, in the past, a flat plate that was not considered clinical part was used for surgery.However, in order to make an accurate shape suitable for individual orbits using such a flat plate, it is very cumbersome for the operator and the time required for orbital bone reconstruction may increase. there was.

따라서, 일 실시예에 따른 안와뼈 모델링 방법은, 통계형상 모델을 이용한 평균형상 모델링을 통해 안와뼈 재건 수술에 필요한 안와뼈 플레이트 제작의 다양성을 향상시킴으로써, 수술 효율성과 수술 시간을 단축 시킬 수 있다.Accordingly, the orbital bone modeling method according to an embodiment can reduce the operation efficiency and operation time by improving the diversity of fabrication of the orbital bone plate required for orbital bone reconstruction through average shape modeling using a statistical shape model.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 안와뼈 모델링 방법 및 장치(100)의 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, an operation of the orbital bone modeling method and the apparatus 100 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 6.

도 3은 일 실시예에 따른 안와뼈 모델링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of modeling an orbital bone according to an exemplary embodiment.

단계 S300에서, 일 실시예에 따른 안와뼈 모델링 방법은, 입력 영상에서 추출 안와뼈를 분할할 수 있다. 예를 들면, 신경망 네트워크를 이용하여 기계학습된 데이터를 바탕으로 컴퓨터 단층 촬영영상에서 추출 안와뼈를 자동으로 분할할 수 있다. 또한, 안와뼈가 일부 붕괴된 상태에서 안와영역을 분할하기 위하여, 컴퓨터 단층 촬영 영상에서 3차원 모델링된 비강영역을 분할한뒤 2차원 성장 기법 및 홀메우기 등을 통해 안와뼈를 복원할 수 있다. 상세한 추출 안와뼈 분할 방법은 도 4를 참조하여 상세히 후술 한다.In step S300, the orbital bone modeling method according to an embodiment may divide the extracted orbital bone from the input image. For example, it is possible to automatically segment the extracted orbital bone from a computed tomography image based on machine-learned data using a neural network. In addition, in order to segment the orbital region in a state in which the orbital bone is partially collapsed, the orbital bone may be restored through a two-dimensional growth technique and hole filling after dividing the nasal region modeled in 3D in a computed tomography image. The detailed extraction orbital bone segmentation method will be described later in detail with reference to FIG. 4.

단계 S310에서, 일 실시예에 따른 안와뼈 모델링 방법은, 분할된 안와영역에서 내벽영역을 지정하고, 내벽영역을 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역으로 분할한다.In step S310, the orbital bone modeling method according to an embodiment designates an inner wall area from the divided orbit area, and divides the inner wall area into a first patch area and a second patch area.

여기서, 상기 제1 패치 영역 및 상기 제2 패치 영역은 동일한 크기를 가지도록 설정될 수 있다. 안와 내벽영역에서 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역을 설정하는 방법은 도 5를 참조하여 후술한다.Here, the first patch area and the second patch area may be set to have the same size. A method of setting the first patch area and the second patch area in the orbital inner wall area will be described later with reference to FIG. 5.

단계 S320에서, 일 실시예에 따른 안와뼈 모델링 방법은, 분할된 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역에 대해 학습데이터에서 동일한 지점을 탐색한다.In step S320, the orbital bone modeling method according to an exemplary embodiment searches for the same point in the training data for the divided first and second patch regions.

상기 동일 지점을 탐색하는 단계는, 주요성분 분석(PCA, Principal Component Analysis) 방법 또는 특이값 분해(Singular value decomposition) 방법을 통한 유사도 분석을 통해 학습데이터에서 동일한 지점을 결정할 수 있다. 이때, 학습데이터는 성별 및 연령 중 적어도 하나(예를 들어, 남녀에 해당하는 성별, 유아, 어린이, 성인과 같은 연령 그룹별 또는 나이별)를 포함하는 신체 데이터를 기초로 구별되어 있을 수 있다. 즉, 비슷한 신체 데이터를 가지는 사람의 안와 영역의 형태가 비슷할 것이라는 가정을 기반으로, 유사도 분석을 통해 후술하는 안와 영역의 평균 형상을 모델링 할 수 있다.In the step of searching for the same point, the same point may be determined in the learning data through similarity analysis through a Principal Component Analysis (PCA) method or a Singular value decomposition method. In this case, the learning data may be classified on the basis of body data including at least one of gender and age (eg, by age group such as gender, infant, child, adult, or age group). That is, based on the assumption that the shape of the orbital region of a person having similar body data will be similar, the average shape of the orbital region, which will be described later, can be modeled through similarity analysis.

단계 S330에서, 일 실시예에 따른 안와뼈 모델링 방법은, 학습데이터에서의 동일 지점의 평균 위치와 그 분산 정도를 이용하여 안와뼈의 평균형상 모델인 안와뼈 평균모델을 생성할 수 있다. 또한, 3차원 평균형상 모델을 생성함으로써, 안와 내벽의 크기 및 각도를 자유롭게 측정할 수도 있다.In step S330, the orbital bone modeling method according to an embodiment may generate an average orbital bone model, which is an average shape model of the orbital bone, using the average position of the same point in the training data and the degree of variance thereof. In addition, by generating a three-dimensional average shape model, it is possible to freely measure the size and angle of the orbital inner wall.

도 4는 일 실시예에 따른 의료영상데이터에서 추출 안와뼈를 분할하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of segmenting an orbital bone extracted from medical image data according to an exemplary embodiment.

단계 S400에서, 일 실시예에 따른 안와뼈 분할 방법은, 안와 영역을 추출한다. 안와 영역은 사용자가 수동으로 VOI(volume of intent)를 설정함으로써 지정될 수도 있다. 이 때, 3차원 영상의 VOI를 획득하기 위해 형태 정보를 기반으로 소정 개수의 슬라이스(slice)가 선택될 수 있다.In step S400, the orbital bone segmentation method according to an embodiment extracts an orbital region. The orbital area may be designated by manually setting the volume of intent (VOI) by the user. In this case, a predetermined number of slices may be selected based on the shape information in order to obtain the VOI of the 3D image.

단계 S410에서, 일 실시예에 따른 안와뼈 분할 방법은, 3차원 영역 성장기법을 이용하여 비강 영역을 분할할 수 있다. 이때 안와뼈 및 비강 영역 등은 임계값 설정을 통해 분할될 수 있다. 특히 복수의 슬라이스에 대해 임계값을 적용하는 3차원 성장기법을 통해 비강 영역을 분할한 뒤 안와뼈를 분할해 낼 수 있다. In step S410, the orbital bone segmentation method according to an embodiment may segment the nasal cavity region using a three-dimensional region growth technique. In this case, the orbital bone and the nasal cavity may be divided through threshold setting. In particular, it is possible to divide the orbital bone after segmenting the nasal cavity through a three-dimensional growth technique that applies a threshold value to a plurality of slices.

예컨대, 비강영역에 대해서만 임계값을 적용하는 경우 최소 -1000HU에서 최대 -200HU가 임계값으로 선택될 수 있다. 또한 뼈 영역에 대한 임계값을 설정하는 경우 최소 300HU에서 최대 밝기값까지로 선택될 수 있다. For example, when a threshold value is applied only to the nasal cavity, a minimum of -1000HU to a maximum of -200HU may be selected as the threshold. In addition, when a threshold value for a bone region is set, it may be selected from a minimum of 300HU to a maximum brightness value.

단계 S420에서, 일 실시예에 따른 안와뼈 분할 방법은, 비강 영역이 분할된 안와 영역에 대해 2차원 영역 성장기법 및 홀(hole)메우기를 통해 추출 안와뼈 분할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 임시로 분할된 안와뼈의 2차원 슬라이스영상에서 뼈로 분리된 부분의 빈공간 뿐만 아니라 안와뼈 내부의 홀을 채워 넣을 수 있다. In step S420, the orbital bone segmentation method according to an embodiment may perform extraction orbital bone segmentation through a two-dimensional region growth technique and hole filling for the orbital region in which the nasal region is divided. For example, in a two-dimensional slice image of a temporarily divided orbital bone, not only an empty space of a part separated by a bone, but also a hole inside the orbital bone may be filled.

단계 S430에서, 일 실시예에 따른 안와뼈 분할 방법은, 분할된 2차원 추출 안와뼈에서 3차원 형상을 생성하고 후처리를 수행하여 최종 추출 안와뼈를 분할할 수 있다. 여기서, 상기 후처리를 수행하는 단계는 다듬질(smoting) 횟수와 강도를 조절함으로써, 복원되는 안와영역의 해상도를 조절할 수 있다. 예컨대, 다듬질 강도가 클수록 다듬질이 많이 되도록 설정 될 수 있다.In step S430, the orbital bone segmentation method according to an embodiment may segment the final extracted orbital bone by generating a 3D shape from the segmented two-dimensional extracted orbital bone and performing post-processing. Here, in the step of performing the post-processing, the resolution of the restored orbital region may be adjusted by adjusting the number and intensity of smoting. For example, it may be set so that the more the finishing strength is, the more the finishing is.

도 5는 일 실시예에 따른 패치영역을 분할하는 일 예를 설명하기 위한 도이다.5 is a diagram illustrating an example of dividing a patch area according to an exemplary embodiment.

도 5를 참조하면, 추출 안와뼈에서 복원이 필요한 영역에 대해 제1 패치 영역(510)이 먼저 선택될 수 있다. 다음으로 제1 패치 영역과 동일한 크기의 제2 패치 영역(520)이 선택될 수 있다. 한편, 제1 패치 영역과 제2 패치 영역이 중복되는 경우 임의의 패치 경계로 구별될 수 있다. 한편, 패치 영역이 설정되는 순서는 학습 데이터마다 동일해야 한다.Referring to FIG. 5, a first patch region 510 may be first selected for a region in the extracted orbital bone that needs to be restored. Next, a second patch area 520 having the same size as the first patch area may be selected. On the other hand, when the first patch area and the second patch area overlap, it can be distinguished by an arbitrary patch boundary. Meanwhile, the order in which the patch regions are set should be the same for each training data.

또한, 일 실시예로, 경계 설정을 통해 손실이 발생하는 안와영역에 대해 특정한 형상의 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역을 지정한다. 상기 특정한 형상은 원형과 비슷한 모양으로 지정될 수 있다.In addition, in an embodiment, a first patch area and a second patch area having a specific shape are designated for the orbital area where loss occurs through boundary setting. The specific shape may be designated as a shape similar to a circle.

도 6은 일 실시예에 따른 분할된 패치영역에서 평균형상 모델(즉, 안와뼈 평균모델)을 생성하는 일 예를 설명하기 위한 도이다. 도 6은 일 실시예에 따라 주요성분 분석(PCA, Principal Component Analysis) 방법으로 학습데이터에서 동일 지점을 탐색하고, 평균형상 모델을 생성하는 일 예를 도시한다.6 is a diagram for explaining an example of generating an average shape model (ie, an average orbital bone model) in a divided patch area according to an exemplary embodiment. 6 illustrates an example of searching for the same point in training data and generating an average shape model using a Principal Component Analysis (PCA) method according to an embodiment.

구체적으로, 분할된 제1 패치영역(510) 및 제2 패치영역(520)에서는 각각 주요성분 분석을 통해 주요성분(610, 620)을 추출한다. 여기에서, 주요성분(610, 620)은 주요성분 분석 방법에 따라 추출되는 특징값에 해당한다.Specifically, the main components 610 and 620 are extracted from the divided first patch area 510 and the second patch area 520 through analysis of the main components, respectively. Here, the main components 610 and 620 correspond to feature values extracted according to the main component analysis method.

그리고, 각 주요성분에 대해 학습데이터(630) 상에서 동일 지점을 탐색하고 동일 지점의 주요 성분을 획득 한다. 최종적으로 학습데이터(630)에서 획득된 주요성분 값의 평균 위치와 그 분산 정도를 이용하여 각 패치 영역별 평균형상 모델(640)을 생성한다. 여기서, 평균형상 모델은 각 주요성분의 평균위치와 분산정도를 이용하여 각 패치영역을 정규화 하는 단계를 포함 할 수 있다. 또한, 학습데이터(630)는 평균형상 모델을 수행하기 위한 기계학습을 위해, 수집된 복수의 임상 데이터를 의미할 수 있다. In addition, for each major component, the same point is searched on the learning data 630 and the major component of the same point is obtained. Finally, the average shape model 640 for each patch area is generated using the average position of the main component values obtained from the training data 630 and the degree of variance thereof. Here, the average shape model may include the step of normalizing each patch area using the average position and dispersion degree of each major component. In addition, the learning data 630 may mean a plurality of clinical data collected for machine learning to perform an average shape model.

한편, 도 6에 도시된 주요성분 분석 방법 이외에도 특이값 분해(Singular value decomposition) 등 유사도 분석을 수행할 수 있는 다양한 방법 등이 평균형상 모델을 생성하는데 이용될 수 있음을 본 발명이 속하는 통상의 기술자들은 쉽게 이해할 수 있다.On the other hand, in addition to the main component analysis method shown in FIG. 6, various methods capable of performing similarity analysis such as singular value decomposition can be used to generate the average shape model. They are easy to understand.

도 7은 일 실시예에 따른 안와뼈 모델링 장치(100)의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 도이다.7 is a diagram schematically showing an internal configuration of an orbital bone modeling apparatus 100 according to an exemplary embodiment.

안와뼈 모델링 장치(100)는 후술하는 기능을 수행할 수 있는 기기로서, 예를 들어 서버 컴퓨터, 개인 컴퓨터 등으로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 안와뼈 모델링 장치(100)는 하나 이상의 프로세서(130) 및/또는 하나 이상의 메모리(140)를 포함할 수 있다. The orbital bone modeling apparatus 100 is a device capable of performing a function to be described later, and may be configured with, for example, a server computer or a personal computer. In one embodiment, the orbital bone modeling apparatus 100 may include one or more processors 130 and/or one or more memories 140.

일 실시예에 따라 하나 이상의 프로세서(130)에 의해 수행되는 연산은, 입력 영상(예를 들어, 두부경부 영상)에서 추출 안와뼈를 분할하는 연산; 상기 분할된 안와영역에서 내벽영역을 지정하고, 상기 내벽영역을 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역으로 분할하는 연산; 상기 분할된 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역에 대해 학습데이터에서 동일한 지점을 탐색하는 연산; 및 상기 학습데이터에서의 동일 지점의 평균 위치와 그 분산 정도를 이용하여 안와영역의 평균형상 모델을 생성하는 연산을 수행할 수 있다. 또한, 상술한 연산 이외에도, 일 실시 예에 따른 안와뼈 모델링 장치(100)는 도 1 내지 도 6에서 상술된 안와뼈 모델링 방법을 수행할 수 있음을 통상의 기술자는 쉽게 이해할 수 있다.According to an embodiment, an operation performed by the one or more processors 130 may include an operation of segmenting an extracted orbital bone from an input image (eg, a head and neck image); Designating an inner wall area from the divided orbital area, and dividing the inner wall area into a first patch area and a second patch area; An operation of searching for the same point in the training data for the divided first and second patch areas; And an operation of generating an average shape model of the orbital region using the average position of the same point in the training data and the degree of variance thereof. In addition, in addition to the above-described operation, a person skilled in the art can easily understand that the orbital bone modeling apparatus 100 according to an embodiment can perform the orbital bone modeling method described in FIGS. 1 to 6.

일 실시예에서는, 안와뼈 모델링 장치(100)의 이 구성요소들 중 적어도 하나가 생략되거나, 다른 구성요소가 안와뼈 모델링 장치(100)에 추가될 수 있다. 또한 추가적으로(additionally) 또는 대체적으로(alternatively), 일부의 구성요소들이 통합되어 구현되거나, 단수 또는 복수의 개체로 구현될 수 있다. 안와뼈 모델링 장치(100) 내, 외부의 구성요소들 중 적어도 일부의 구성요소들은 버스, GPIO(general purpose input/output), SPI(serial peripheral interface) 또는 MIPI(mobile industry processor interface) 등을 통해 서로 연결되어, 데이터 및/또는 시그널을 주고 받을 수 있다.In an embodiment, at least one of these components of the orbital bone modeling apparatus 100 may be omitted, or another component may be added to the orbital bone modeling apparatus 100. In addition, additionally or alternatively, some components may be integrated and implemented, or may be implemented as a singular or plural entity. At least some of the internal and external components of the orbital bone modeling apparatus 100 are each other through a bus, general purpose input/output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI). It is connected and can send and receive data and/or signals.

하나 이상의 메모리(140)는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)에 저장되는 데이터는, 안와뼈 모델링 장치(100)의 적어도 하나의 구성요소에 의해 획득되거나, 처리되거나, 사용되는 데이터로서, 소프트웨어(예: 프로그램)를 포함할 수 있다. 메모리(140)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 하나 이상의 메모리(140)는, 하나 이상의 프로세서(130)에 의한 실행 시, 하나 이상의 프로세서(130)가 연산을 수행하도록 하는 명령들을 저장할 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 메모리(140)는 하나 이상의 사용자에 대한 개인화 정보 및/또는 하나 이상의 상품에 대한 추천 정보를 저장할 수 있다. 본 개시에서, 프로그램 내지 명령은 메모리(140)에 저장되는 소프트웨어로서, 안와뼈 모델링 장치(100)의 리소스를 제어하기 위한 운영체제, 어플리케이션 및/또는 어플리케이션이 장치의 리소스들을 활용할 수 있도록 다양한 기능을 어플리케이션에 제공하는 미들 웨어 등을 포함할 수 있다.One or more memories 140 may store various types of data. Data stored in the memory 140 is data acquired, processed, or used by at least one component of the orbital bone modeling apparatus 100, and may include software (eg, a program). The memory 140 may include volatile and/or nonvolatile memory. One or more memories 140 may store instructions for causing one or more processors 130 to perform an operation when executed by one or more processors 130. In one embodiment, the one or more memories 140 may store personalized information for one or more users and/or recommendation information for one or more products. In the present disclosure, programs or commands are software stored in the memory 140, and various functions are applied so that an operating system, an application, and/or an application for controlling the resources of the orbital bone modeling apparatus 100 can utilize the resources of the device. It may include middleware and the like provided to.

하나 이상의 프로세서(130)는, 소프트웨어(예: 프로그램, 명령)를 구동하여 프로세서(130)에 연결된 안와뼈 모델링 장치(100)의 적어도 하나의 구성요소를 제어할 수 있다. 또한 프로세서(130)는 본 개시와 관련된 다양한 연산, 처리, 데이터 생성, 가공 등의 동작을 수행할 수 있다. 또한 프로세서(130)는 데이터 등을 메모리(140)로부터 로드하거나, 메모리(140)에 저장할 수 있다The one or more processors 130 may control at least one component of the orbital bone modeling apparatus 100 connected to the processor 130 by driving software (eg, a program or command). In addition, the processor 130 may perform various operations related to the present disclosure, processing, data generation, and processing. In addition, the processor 130 may load data, etc. from the memory 140 or may store the data in the memory 140.

일 실시예에서, 안와뼈 모델링 장치(100)는 통신 인터페이스(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 통신 인터페이스는, 안와뼈 모델링 장치(100)와 다른 서버 또는 다른 외부 장치(예: 촬영장치(120))간의 무선 또는 유선 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스는 eMBB(enhanced Mobile Broadband), URLLC(Ultra Reliable Low-Latency Communications), MMTC(Massive Machine Type Communications), LTE(long-term evolution), LTE-A(LTE Advance), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System), GSM(Global System for Mobile communications), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), WiBro(Wireless Broadband), WiFi(wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth), NFC(near field communication), GPS(Global Positioning System) 또는 GNSS(global navigation satellite system) 등의 방식에 따른 무선 통신을 수행할 수 있다. In an embodiment, the orbital bone modeling apparatus 100 may further include a communication interface (not shown). The communication interface may perform wireless or wired communication between the orbital bone modeling apparatus 100 and another server or another external device (eg, the photographing apparatus 120 ). For example, the communication interface is eMBB (enhanced mobile broadband), URLLC (Ultra Reliable Low-Latency Communications), MMTC (Massive Machine Type Communications), LTE (long-term evolution), LTE-A (LTE Advance), UMTS ( Universal Mobile Telecommunications System), GSM (Global System for Mobile communications), CDMA (code division multiple access), WCDMA (wideband CDMA), WiBro (Wireless Broadband), WiFi (wireless fidelity), Bluetooth (Bluetooth), NFC (near field) communication), a global positioning system (GPS), or a global navigation satellite system (GNSS).

본 개시에 따른 안와뼈 모델링 장치(100)의 다양한 실시예들은 서로 조합될 수 있다. 각 실시예들은 경우의 수에 따라 조합될 수 있으며, 조합되어 만들어진 안와뼈 모델링 장치(100)의 실시예 역시 본 개시의 범위에 속한다. 또한 전술한 본 개시에 따른 안와뼈 모델링 장치(100)의 내/외부 구성 요소들은 실시예에 따라 추가, 변경, 대체 또는 삭제될 수 있다. 또한 전술한 안와뼈 모델링 장치(100)의 내/외부 구성 요소들은 하드웨어 컴포넌트로 구현될 수 있다.Various embodiments of the orbital bone modeling apparatus 100 according to the present disclosure may be combined with each other. Each of the embodiments may be combined according to the number of cases, and an embodiment of the orbital bone modeling apparatus 100 made by combining also falls within the scope of the present disclosure. In addition, internal/external components of the orbital bone modeling apparatus 100 according to the present disclosure described above may be added, changed, replaced, or deleted according to embodiments. In addition, the internal/external components of the above-described orbital bone modeling apparatus 100 may be implemented as hardware components.

한편, 일 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, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 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 포함할 수 있다.Meanwhile, the method according to an exemplary embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of the program instructions may include not only machine language codes such as those produced by a compiler but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at around its preferred embodiments. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative point of view rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

100: 안와뼈 모델링 장치
110: 네트워크
120: 촬영장치
100: orbital bone modeling device
110: network
120: photographing device

Claims (7)

두부경부 컴퓨터단층촬영영상(CT: computed tomography)에서의 안와뼈의 평균형상을 모델링하는 방법에 있어서,
입력 영상에서 추출 안와뼈를 분할하는 단계;
상기 분할된 추출 안와뼈에서 내벽영역을 지정하고, 상기 내벽영역을 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역으로 분할하는 단계;
상기 분할된 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역에 대해 학습데이터에서 동일한 지점을 탐색하는 단계; 및
상기 학습데이터에서 탐색한 동일한 지점의 평균 위치와 그 분산 정도를 이용하여 안와뼈 평균모델을 생성하되, 상기 안와뼈 평균모델은 안와뼈의 평균형상 모델인, 안와뼈 평균모델 생성단계를 포함하는 방법.
In the method of modeling the average shape of the orbital bone in the head and neck computed tomography (CT),
Segmenting the extracted orbital bone from the input image;
Designating an inner wall region from the divided extracted orbital bone and dividing the inner wall region into a first patch region and a second patch region;
Searching for the same point in the training data for the divided first and second patch areas; And
A method comprising the step of generating an average orbital bone model, wherein the average orbital bone model is an average shape model of the orbital bone by using the average position of the same point searched for in the training data and the degree of dispersion thereof. .
제 1항에 있어서, 상기 동일 지점을 탐색하는 단계는,
주요성분 분석(PCA, Principal Component Analysis) 방법 또는 특이값 분해(Singular value decomposition) 방법을 통한 유사도 분석을 통해 동일지점을 탐색하는 것인, 방법.
The method of claim 1, wherein the searching for the same point comprises:
The method of searching for the same point through similarity analysis through a Principal Component Analysis (PCA) method or a Singular value decomposition method.
제 1항에 있어서, 상기 추출 안와뼈를 분할하는 단계는,
상기 입력 영상에서 안와영역을 추출하는 단계;
상기 안와영역에서 3차원 영역 성장기법을 이용하여 비강 영역의 분할을 수행하는 단계;
상기 비강 영역이 분할된 안와영역에서 2차원 영역 성장기법 및 홀(hole)메우기를 통해 2차원 안와뼈의 분할을 수행하는 단계; 및
상기 분할된 2차원의 안와뼈에서 3차원 형상 생성 및 후처리를 수행하여 추출 안와뼈를 분할하는 단계를 포함하는, 방법.
The method of claim 1, wherein the step of dividing the extracted orbital bone,
Extracting an orbital region from the input image;
Dividing the nasal region in the orbital region using a three-dimensional region growth technique;
Performing a two-dimensional orbital bone segmentation through a two-dimensional region growth technique and hole filling in the orbital region in which the nasal region is divided; And
And performing a three-dimensional shape generation and post-processing on the divided two-dimensional orbital bone to divide the extracted orbital bone.
제 1항에 있어서, 상기 패치 영역을 분할하는 단계는,
경계 설정을 통해 손실이 발생하는 안와영역에 대해 특정한 형상의 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역을 지정하는 단계를 더 포함 것인, 방법.
The method of claim 1, wherein dividing the patch area comprises:
The method further comprising the step of designating a first patch region and a second patch region having a specific shape for the orbital region where loss occurs through boundary setting.
제 1항에 있어서, 상기 학습 데이터는,
성별, 및 연령 중 적어도 하나를 포함하는 신체 데이터를 기초로 구별되어 있는 것인, 방법.
The method of claim 1, wherein the training data,
The method of claim 1, wherein the method is distinguished based on body data including at least one of sex and age.
하나 이상의 프로세서; 및
상기 하나 이상의 프로세서에 의한 실행 시, 상기 하나 이상의 프로세서가 연산을 수행하도록 하는 명령들이 저장된 하나 이상의 메모리를 포함하고,
상기 하나 이상의 프로세서에 의해 수행되는 상기 연산은,
입력 영상에서 추출 안와뼈를 분할하는 연산;
상기 분할된 추출 안와뼈에서 내벽영역을 지정하고, 상기 내벽영역을 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역으로 분할하는 연산;
상기 분할된 제1 패치 영역 및 제2 패치 영역에 대해 학습데이터에서 동일한 지점을 탐색하는 연산; 및
상기 학습데이터에서의 동일 지점의 평균 위치와 그 분산 정도를 이용하여, 안와뼈의 평균형상 모델인 안와뼈 평균모델을 생성하는 연산을 포함하는 안와뼈 모델링 장치.
One or more processors; And
When executed by the one or more processors, the one or more processors include one or more memories storing instructions for performing an operation,
The operation performed by the one or more processors,
An operation of segmenting the extracted orbital bone from the input image;
An operation of designating an inner wall region from the divided extracted orbital bone and dividing the inner wall region into a first patch region and a second patch region;
An operation of searching for the same point in the training data for the divided first and second patch areas; And
An orbital bone modeling apparatus comprising an operation for generating an average orbital bone model, which is an average shape model of the orbital bone, using the average position of the same point in the training data and the degree of variance thereof.
하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된, 컴퓨터 단층 촬영 영상에서의 안와뼈 모델링 프로그램.An orbital bone modeling program in a computed tomography image, which is combined with a computer that is hardware and stored in a medium to execute the method of any one of claims 1 to 5.
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