KR20230171337A - 3d simulation system and operation method for plastic surgery consultation and custom-made implant design - Google Patents
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Abstract
본 명세서의 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 다수의 의료영상 이미지를 기반으로 미리 설정된 하나 이상의 경계 값을 이용하여 상기 환자의 환부와 연관된 하나 이상의 인체조직에 상응하는 하나 이상의 3D 오브젝트를 포함하는 3D 이미지 정보를 생성하는 의료영상 분석 모듈; 하나 이상의 인체조직 중에서 환부 내에 기존 삽입물의 존재 여부를 판단하는 판단 모듈; 판단을 기반으로 환자한 수술 계획이 모의로 반영된 3D 수술 이미지 정보를 생성하는 수술 계획 모듈; 3D 수술 이미지 정보를 기반으로 환자를 위한 3D 보형물 정보를 생성하는 보형물 제공모듈; 및 수술 이미지 정보 및 3D 보형물 정보를 기반으로 생성된 3D 병합 이미지 정보에 상응하는 시뮬레이션 이미지 정보를 생성하는 시뮬레이션 모듈을 포함한다.The 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to an embodiment of the present specification corresponds to one or more human tissues associated with the patient's affected area using one or more preset boundary values based on a plurality of medical image images. A medical image analysis module that generates 3D image information including one or more 3D objects; A judgment module that determines the presence or absence of an existing implant in the affected area among one or more human tissues; A surgical planning module that generates 3D surgical image information that simulates the patient's surgical plan based on judgment; An implant provision module that generates 3D implant information for the patient based on 3D surgical image information; and a simulation module that generates simulation image information corresponding to 3D merged image information generated based on the surgical image information and 3D implant information.
Description
본 명세서는 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템 및 이를 위한 동작방법에 관한 것으로, 더 구체적으로는 딥러닝 기술을 통해 분석된 환자의 인체조직 데이터를 기반으로 계획 중인 수술에 적합한 보형물을 디자인하고 이를 적용한 환자의 수술 전후의 모습을 시뮬레이션할 수 있는 3D 시뮬레이션 시스템의 동작 방법 및 원리에 관한 것이다.This specification relates to a 3D simulation system and operating method for plastic surgery consultation and custom implant production. More specifically, it relates to an implant suitable for the planned surgery based on the patient's human tissue data analyzed through deep learning technology. It is about the operating method and principles of a 3D simulation system that can simulate the pre- and post-surgical appearance of a patient designed and applied.
성형수술은 사고 등으로 재건 수술이 필요한 환자 뿐만 아니라 단순히 미적 관점에서 외적 변화를 원하는 일반인에게 미용 개념으로 인식됨에 따라 보편적인 수술로 자리 잡고 있다. 이에, 성형수술의 보편화에 따라 그에 맞는 다양한 형태의 보형물에 대한 요구조건이 증가하고 있다. Plastic surgery is becoming a common surgery as it is recognized as a cosmetic concept not only for patients who need reconstructive surgery due to accidents, etc., but also for the general public who simply want external changes from an aesthetic point of view. Accordingly, as plastic surgery becomes more popular, requirements for various types of implants suitable for it are increasing.
한편, 기존의 성형수술은 환자의 의료영상기반으로 상담이 이루어지지 않고, 의료진의 주관적인 판단으로 성형수술을 계획하여 수술목적에 부합하지 않는 수술 결과를 초래하는 경우가 있다. Meanwhile, in existing plastic surgery, consultation is not performed based on the patient's medical images, and plastic surgery is planned based on the subjective judgment of the medical staff, which sometimes results in surgical results that do not meet the purpose of the surgery.
또한, 기성 보형물은 환부에 부합하지 않아 보형물의 휨, 이동과 같은 부작용 발생 확률이 높기 때문에 환자의 수술 후 만족도의 저하로 재수술로 이어지는 경우가 많다.Additionally, because ready-made implants do not fit the affected area, there is a high possibility of side effects such as bending and movement of the implant, which often leads to reoperation due to a decrease in patient satisfaction after surgery.
결국, 환자의 의료영상을 기반으로 한 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 통한 보다 진화된 형태의 성형 수술에 대한 필요성이 대두된다. 종래 제안으로 안면보정 이미지 제공방법 및 그 시스템에 관한 공개특허 제10-2012-0096238 호를 참조할 수 있다.Ultimately, there is a need for a more advanced form of plastic surgery through plastic surgery consultation and custom implant production based on the patient's medical images. As a conventional proposal, please refer to Publication Patent No. 10-2012-0096238 regarding a method and system for providing facial correction images.
본 명세서의 목적은 딥러닝 기술을 통해 분석된 환자의 인체조직 데이터를 기반으로 환자를 위한 수술 계획에 맞는 보형물을 적용한 환자의 모습에 대한 시뮬레이션 기능이 구비된 성형 수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 맞춤형 3D 시뮬레이션 시스템 및 이를 위한 동작 방법을 제공하는데 있다.The purpose of this specification is to provide customized plastic surgery consultation and custom implant production with a simulation function of the patient's appearance with implants suited to the surgical plan for the patient based on the patient's human tissue data analyzed through deep learning technology. The purpose is to provide a 3D simulation system and an operation method for it.
본 명세서의 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 다수의 의료영상 이미지를 기반으로 미리 설정된 하나 이상의 경계 값을 이용하여 상기 환자의 환부와 연관된 하나 이상의 인체조직에 상응하는 하나 이상의 3D 오브젝트를 포함하는 3D 이미지 정보를 생성하는 의료영상 분석 모듈; 하나 이상의 인체조직 중에서 환부 내에 기존 삽입물의 존재 여부를 판단하는 판단 모듈; 판단을 기반으로 환자를 위한 수술 계획이 모의로 반영된 3D 수술 이미지 정보를 생성하는 수술 계획 모듈; 3D 수술 이미지 정보를 기반으로 환자를 위한 3D 보형물 정보를 생성하는 보형물 제공모듈; 및 수술 이미지 정보 및 3D 보형물 정보를 기반으로 생성된 3D 병합 이미지 정보에 상응하는 시뮬레이션 이미지 정보를 생성하는 시뮬레이션 모듈을 포함한다.The 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to an embodiment of the present specification corresponds to one or more human tissues associated with the patient's affected area using one or more preset boundary values based on a plurality of medical image images. A medical image analysis module that generates 3D image information including one or more 3D objects; A judgment module that determines the presence or absence of an existing implant in the affected area among one or more human tissues; A surgical planning module that generates 3D surgical image information that simulates the surgical plan for the patient based on judgment; An implant provision module that generates 3D implant information for the patient based on 3D surgical image information; and a simulation module that generates simulation image information corresponding to 3D merged image information generated based on the surgical image information and 3D implant information.
본 명세서의 일 실시 예에 따르면, 환자의 환부에 존재하는 삽입물이 사전확인이 가능할 뿐만 아니라 환자의 수술 목적에 맞는 수술계획을 사전에 모의하고, 환자를 위한 수술계획이 반영된 환자 맞춤 보형물을 디자인할 수 있으며, 수술 후 모습까지 3D 시뮬레이션으로 확인이 가능해질 수 있다.According to an embodiment of the present specification, not only can the implant present in the patient's affected area be confirmed in advance, but also a surgical plan suitable for the patient's surgical purpose can be simulated in advance, and a patient-customized prosthesis reflecting the surgical plan for the patient can be designed. It is possible to check the postoperative appearance through 3D simulation.
이에 따라, 본 발명을 이용하는 의료진은 보다 정교한 사전 수술계획 수립 및 실제 수술이 가능해 질 수 있을 뿐만 아니라, 환자의 수술 결과 만족도의 증가 및 의료진의 수술 만족도 향상에 도움을 줄 수 있다.Accordingly, medical staff using the present invention can not only establish more elaborate pre-operative plans and perform actual surgery, but also help increase patients' satisfaction with the surgical results and improve medical staff's satisfaction with the surgery.
도 1은 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템의 경계화 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 일 실시 예에 따른 3D 의료영상 이미지의 일 예를 보여준다.
도 5 및 도 6은 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템에서 첫 수술 환자의 분석 이미지를 보여준다.
도 7 내지 도 9는 본 일 실시 예에 따른 다양한 수술 계획을 반영한 3D 수술 이미지 정보를 예시적으로 보여준다.
도 10은 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한3D 시뮬레이션 시스템에서 맞춤형 3D 보형물 정보를 기반으로 병합된 3D 이미지의 일 예를 보여준다.
도 11은 본 다른 실시 예에 따른 규격화된 보형물 정보를 기반으로 디자인된 이미지의 일 예를 보여준다.
도 12는 본 일 실시 예에 따른 본 일 실시 예에 따른 수술 전후의 3D 시뮬레이션 이미지를 보여주는 일 예이다.Figure 1 is a block diagram showing a 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment.
Figure 2 is a flowchart showing the operation method of the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment.
Figure 3 is a diagram for explaining the boundary process of the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment.
Figure 4 shows an example of a 3D medical image according to this embodiment.
Figures 5 and 6 show analysis images of the first surgery patient in the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment.
7 to 9 exemplarily show 3D surgical image information reflecting various surgical plans according to this embodiment.
Figure 10 shows an example of a 3D image merged based on customized 3D prosthesis information in a 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom prosthesis production according to this embodiment.
Figure 11 shows an example of an image designed based on standardized implant information according to another embodiment of the present invention.
Figure 12 is an example showing 3D simulation images before and after surgery according to an embodiment of the present invention.
전술한 특성 및 이하 상세한 설명은 모두 본 명세서의 설명 및 이해를 돕기 위한 예시적인 사항이다. 즉, 본 명세서는 이와 같은 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 다음 실시 형태들은 단지 본 명세서를 완전히 개시하기 위한 예시이며, 본 명세서가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자들에게 본 명세서를 전달하기 위한 설명이다. 따라서, 본 명세서의 구성 요소들을 구현하기 위한 방법이 여럿 있는 경우에는, 이들 방법 중 특정한 것 또는 이와 동일성 있는 것 가운데 어떠한 것으로든 본 명세서의 구현이 가능함을 분명히 할 필요가 있다.The above-described characteristics and the detailed description below are all exemplary matters to aid description and understanding of the present specification. That is, the present specification is not limited to this embodiment and may be embodied in other forms. The following embodiments are merely examples for completely disclosing the present specification, and are intended to convey the present specification to those skilled in the art to which the present specification pertains. Therefore, when there are multiple methods for implementing the components of the present specification, it is necessary to clarify that the present specification can be implemented using any of these methods, either a specific method or one that is equivalent to the method.
본 명세서에서 어떤 구성이 특정 요소들을 포함한다는 언급이 있는 경우, 또는 어떤 과정이 특정 단계들을 포함한다는 언급이 있는 경우는, 그 외 다른 요소 또는 다른 단계들이 더 포함될 수 있음을 의미한다. 즉, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 특정 실시 형태를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 명세서의 개념을 한정하기 위한 것이 아니다. 나아가, 발명의 이해를 돕기 위해 설명한 예시들은 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다.In this specification, when it is mentioned that a certain configuration includes specific elements or that a process includes specific steps, it means that other elements or other steps may be further included. That is, the terms used in this specification are only for describing specific embodiments and are not intended to limit the concept of this specification. Furthermore, examples described to aid understanding of the invention also include complementary embodiments thereof.
본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 명세서가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자들이 일반으로 이해하는 의미를 갖는다. 보편적으로 사용되는 용어들은 본 명세서의 맥락에 따라 일관적인 의미로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은, 그 의미가 명확히 정의된 경우가 아니라면, 지나치게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다. 이하 첨부된 도면을 통하여 본 명세서의 실시 예가 설명된다.The terms used in this specification have meanings commonly understood by those skilled in the art to which this specification pertains. Commonly used terms should be interpreted with consistent meaning according to the context of this specification. Additionally, terms used in this specification should not be interpreted in an overly idealistic or formal sense unless their meaning is clearly defined. Hereinafter, embodiments of the present specification will be described through the attached drawings.
본 명세서에서 언급되는 영상이미지는 별도의 입력 소스(예로, 적외선, 가시광선, 레이저, 초음파, 방사선 등)를 기반으로 3차원 데이터를 측정하여 획득된 이미지를 의미한다. 즉, 영상이미지 데이터는 입력 소스를 조사하여 반사되는 경로 상에서 측정되는 값을 기반으로 획득될 수 있다.The video image referred to in this specification refers to an image obtained by measuring 3D data based on a separate input source (eg, infrared, visible light, laser, ultrasound, radiation, etc.). In other words, video image data can be obtained based on values measured on a path reflected by examining the input source.
한편, 본 명세서에서 언급되는 의료영상 이미지는 의료영상 장치를 이용하여 획득되는 것으로, 다수의 의료영상 이미지의 단면을 적층함으로써 3D 이미지 정보가 구현될 수 있다. Meanwhile, the medical imaging images mentioned in this specification are acquired using a medical imaging device, and 3D image information can be implemented by stacking cross sections of multiple medical imaging images.
한편, 본 명세서에서 의료영상 이미지는 의료용 디지털 영상처리 및 통신(Digital Imaging and Communications in Medicine, 이하 'DICOM') 표준을 따르는 이미지로 이해될 수 있다.Meanwhile, in this specification, medical imaging images can be understood as images that follow the Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) standard.
여기서, 의료영상 장치는 Computed Tomography(이하, 'CT') 장치(또는 MRI 장치)를 포함할 수 있다.Here, the medical imaging device may include a Computed Tomography (hereinafter referred to as 'CT') device (or MRI device).
또한, 의료영상 이미지는 각 인체조직에 상응하는 밀도 값(gray scale value)을 기반으로 분류될 수 있다. 예를 들어, 각 인체조직은 밀도 값(즉, 그레이 스케일 값, gray scale value)의 단위를 갖는다.Additionally, medical imaging images can be classified based on the density value (gray scale value) corresponding to each human tissue. For example, each human tissue has a unit of density value (i.e., gray scale value).
나아가, 3D 이미지 정보는 각 인체조직에 상응하는 밀도 값(gray scale value)을 이용하여 3D 이미지 상에 표현하고자 하는 인체조직만을 포함하도록 선택적으로 구현될 수 있다.Furthermore, 3D image information can be selectively implemented to include only human tissues to be expressed on the 3D image using density values (gray scale values) corresponding to each human tissue.
도 1은 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템을 나타내는 블록도이다.Figure 1 is a block diagram showing a 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment.
도 1을 참조하면, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템(100)은 의료영상 분석 모듈(110), 판단 모듈(120), 조정 및 측정 모듈(130), 수술 계획모듈(140), 보형물 제공모듈(150) 및 시뮬레이션 모듈(160)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the 3D simulation system 100 for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment includes a medical image analysis module 110, a judgment module 120, an adjustment and measurement module 130, It may include a surgery planning module 140, an implant provision module 150, and a simulation module 160.
도 1의 의료영상 의료영상 분석 모듈(110)은 Computed Tomography(이하, 'CT') 장치(또는 MRI 장치)로부터 다수의 의료영상 이미지를 획득할 수 있다.The medical image analysis module 110 of FIG. 1 can acquire multiple medical image images from a Computed Tomography (CT) device (or MRI device).
여기서, 의료영상 이미지는 환자의 코에 관한 CT 영상으로부터 획득되는 이미지일 수 있다. 또한, 의료영상 이미지는 고객 또는 병원으로부터 수집 또는 전달되는 것으로 이해될 수 있다.Here, the medical image may be an image obtained from a CT image of the patient's nose. Additionally, medical imaging images can be understood as being collected or delivered from customers or hospitals.
예를 들어, 본 일 실시 예에 따른 의료영상 분석 모듈(110)은 다수의 의료영상 이미지(예를 들어, CT 영상 내 이미지)를 기반으로 미리 설정된 하나 이상의 경계 값을 이용하여 환자의 환부와 연관된 하나 이상의 인체조직에 상응하는 하나 이상의 3D 오브젝트를 포함하는 3D 이미지 정보를 생성할 수 있다.For example, the medical image analysis module 110 according to this embodiment is associated with the affected part of the patient using one or more preset boundary values based on a plurality of medical image images (e.g., images within a CT image). 3D image information containing one or more 3D objects corresponding to one or more human tissues can be generated.
본 명세서에서 언급되는 하나 이상의 인체 조직은 연골, 뼈, 피부 등과 같은 환자의 고유의 조직 뿐만 아니라 기존 삽입물(예로, 보형물)과 같은 인공적인 조직을 포함할 수 있다.One or more human tissues referred to herein may include the patient's native tissues, such as cartilage, bone, skin, etc., as well as artificial tissues, such as existing implants (e.g., prosthetics).
이에 따라, 미리 설정된 하나 이상의 경계(threshold) 값은 환부와 연관된 하나 이상의 인체 조직마다 다르게 설정되는 값으로 이해될 수 있다. Accordingly, one or more preset threshold values may be understood as values set differently for one or more human tissues associated with the affected area.
구체적으로, 다수의 의료영상 이미지에 대하여 부분 2D 이미지를 활용한 경계화 작업을 수행함으로써 미리 설정된 하나 이상의 경계 값이 결정될 수 있다.Specifically, one or more preset boundary values may be determined by performing a bordering operation using partial 2D images on a plurality of medical image images.
한편, 경계화 작업을 통해 분류된 값 중에서 3D 이미지를 위해 작업자에 의해 선택된 명암 값들은 STL(Standard Triangulated Language) 파일로 변환될 수 있다. Meanwhile, among the values classified through the bordering process, the brightness values selected by the operator for the 3D image can be converted into an STL (Standard Triangulated Language) file.
여기서, STL 파일은 3D 모델링된 데이터를 표준 형식의 파일로 저장하기 위해 제공되는 하나의 파일 형식을 의미한다.Here, the STL file refers to a file format provided to save 3D modeled data as a standard format file.
또한, 다수의 의료영상 이미지의 픽셀(pixel) 데이터에 대하여 특정한 인체조직과 연관된 수식화 정보를 기반으로 환자의 환부와 연관된 하나 이상의 인체조직(예로, 연골, 뼈, 피부, 기존 삽입물) 중에서 어느 것인지 여부가 구별될 수 있다.In addition, with respect to the pixel data of multiple medical image images, it is determined which of the one or more human tissues (e.g., cartilage, bone, skin, existing implants) associated with the patient's affected part is based on formatting information associated with a specific human tissue. can be distinguished.
본 명세서에서 언급되는 3D 이미지 정보는 작업자에 의해 선택된 하나 이상의 STL 파일을 통합하여 구현되는 3D 렌더링 이미지(예로, 도 5 또는 도 6)로 이해될 수 있다.The 3D image information referred to herein may be understood as a 3D rendered image (eg, Figure 5 or Figure 6) implemented by integrating one or more STL files selected by the operator.
한편, 본 일 실시 예에 따른 의료영상 분석 모듈(110)에는 심층 신경망(Deep Neural Network) 기법 또는 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network) 기법과 같은 딥 러닝 기술의 적용을 통해 자동으로 인체 조직 3D 이미지 정보가 생성될 수 있음은 이해될 것이다.Meanwhile, the medical image analysis module 110 according to this embodiment automatically analyzes human tissue 3D image information through the application of deep learning technology such as deep neural network technology or convolutional neural network technology. It will be understood that can be created.
도 1의 판단 모듈(120)은 하나 이상의 인체 조직 뿐만 아니라 수술환자의 환부 내에 기존 삽입물이 존재하는지 여부를 기반으로 해당 수술환자가 신규 수술 환자인지 재수술 환자인지 여부를 구별할 수 있다. The determination module 120 of FIG. 1 can distinguish whether the surgery patient is a new surgery patient or a reoperation patient based on whether an existing implant exists in the surgery patient's affected area as well as one or more human tissues.
여기서, 본 명세서에서 언급되는 기존 삽입물은 수술환자가 이전에 시술 시 수술환자의 인체 조직에 삽입된 인공재질의 구조물을 포괄할 수 있다.Here, the existing insert referred to in this specification may encompass a structure made of artificial material inserted into the human tissue of a surgical patient during a previous surgical procedure.
구체적으로, 기존 삽입물은 자가조직재료(Autologous materials), 동종이형 보형물(Alloplastic implant)를 의미할 수 있으며, 의학전문 용어로는 실리콘, 고어텍스, 메드포어 등을 의미할 수 있다. 또한, 기존 삽입물은 시술을 통한 지방이식, 필러 및 리프팅 실 등을 의미할 수 있다.Specifically, existing implants may refer to autologous materials or alloplastic implants, and in medical terminology, they may refer to silicone, Gore-Tex, Medpore, etc. Additionally, existing implants may refer to fat grafting, fillers, and lifting threads through procedures.
예를 들어, 판단 모듈(120)은 특정한 삽입물에 상응하는 경계 값을 이용하여 수술환자의 환부에 기존 삽입물이 존재하는지 여부를 판단하도록 구현될 수 있다. For example, the determination module 120 may be implemented to determine whether an existing insert exists in the affected area of a surgical patient using a boundary value corresponding to a specific insert.
일 예로, 의료영상 분석 모듈(110)에 의해 분석된 하나 이상의 인체 조직 중에서 기존 삽입물이 존재한다고 판단되면, 판단 모듈(120)은 해당 환자를 재수술 환자로 판단할 수 있다.For example, if it is determined that an existing implant exists among one or more human tissues analyzed by the medical image analysis module 110, the determination module 120 may determine that the patient is a reoperation patient.
다른 일 예로, 의료영상 분석 모듈(110)에 의해 분석된 하나 이상의 인체 조직 중에서 기존 삽입물이 존재하지 않는다고 판단되면, 판단 모듈(120)은 해당 환자를 신규 수술 환자로 판단할 수 있다.As another example, if it is determined that there is no existing implant among one or more human tissues analyzed by the medical image analysis module 110, the determination module 120 may determine that the patient is a new surgery patient.
도 1의 조정 및 측정 모듈(130)은 3D 이미지 정보에 포함된 하나 이상의 3D 오브젝트의 위치를 이동시켜 3D 렌더링 이미지를 재구성하거나 3D 이미지 정보에 포함된 하나 이상의 3D 오브젝트의 치수 정보를 확인할 수 있다.The adjustment and measurement module 130 of FIG. 1 may reconstruct a 3D rendered image by moving the position of one or more 3D objects included in 3D image information or check dimension information of one or more 3D objects included in 3D image information.
또한, 도 1의 조정 및 측정 모듈(130)은 의료영상 의료영상 분석 모듈(110)에 의해 분석된 하나 이상의 인체 조직에 상응하는 하나 이상의 3D 오브젝트(예로, 도 6의 (a), (b), (c)) 중에서 기존 삽입물에 상응하는 3D 오브젝트(예로, 도 6의 (c))만을 제거한 3D 이미지 정보를 생성하도록 구현될 수 있다.In addition, the adjustment and measurement module 130 of FIG. 1 includes one or more 3D objects (e.g., (a) and (b) of FIG. 6) corresponding to one or more human tissues analyzed by the medical image analysis module 110. , (c)), it can be implemented to generate 3D image information by removing only the 3D object corresponding to the existing insert (for example, (c) in FIG. 6).
도 1의 수술 계획 모듈(140)은 하나 이상의 3D 오브젝트를 포함하는 3D 이미지 정보를 기반으로 수술 계획을 모의할 수 있도록 구현될 수 있다. The surgical planning module 140 of FIG. 1 may be implemented to simulate a surgical plan based on 3D image information including one or more 3D objects.
여기서, 3D 이미지 정보는 의료영상 분석 모듈(110)에 의해서만 생성된 정보일 수도 있고, 의료영상 분석 모듈(110) 및 판단 모듈(120)을 거쳐 기존 삽입물에 상응하는 3D 오브젝트(예로, 도 6의 (c))가 제거된 정보일 수도 있다.Here, the 3D image information may be information generated only by the medical image analysis module 110, and may be generated through the medical image analysis module 110 and the judgment module 120 to create a 3D object corresponding to the existing insert (for example, in FIG. 6). (c)) may be information that has been removed.
예를 들어, 수술 계획 모듈(140)은 기존 삽입물에 상응하는 3D 오브젝트(예로, 도 6의 (c))가 제거된 3D 이미지 정보를 기반으로 수술 계획을 모의할 수 있다.For example, the surgical planning module 140 may simulate a surgical plan based on 3D image information from which a 3D object (eg, (c) in FIG. 6) corresponding to an existing implant has been removed.
예를 들어, 수술 계획이 연골의 위치를 이동시키는 방식인 경우, 수술계획 모듈(140)은 도 7의 (a)와 같은 기존 3D 이미지 정보에서 수술계획이 모의로 반영된 도 7의 (b)와 같은 3D 이미지 정보를 생성할 수 있다.For example, if the surgical plan is to move the position of the cartilage, the surgical plan module 140 simulates the surgical plan in existing 3D image information such as (a) of Figure 7 (b) and The same 3D image information can be generated.
예를 들어, 수술 계획이 연골 및/또는 뼈에 대한 라습(자르기) 방식인 경우, 수술 계획 모듈(140)은 도 8의 (a)와 같은 기존 3D 이미지 정보에서 수술계획이 모의로 반영된 도 8의 (b)와 같은 3D 이미지 정보를 생성할 수 있다.For example, if the surgical plan is a cutting method for cartilage and/or bone, the surgical plan module 140 simulates the surgical plan in existing 3D image information such as (a) of Figure 8. 3D image information such as (b) can be generated.
예를 들어, 수술 계획이 연골에 대한 연골 대체품을 삽입하는 방식인 경우, 수술 계획 모듈(140)은 도 9의 (a)와 같은 기존 3D 이미지 정보에서 수술계획이 모의로 반영된 도 9의 (b)와 같은 3D 이미지 정보를 생성할 수 있다.For example, if the surgical plan is to insert a cartilage replacement for cartilage, the surgical plan module 140 simulates the surgical plan in existing 3D image information such as (a) of FIG. 9 (b). ) can generate 3D image information such as
이하, 본 명세서의 명확하고 간결한 이해를 위하여, 3D 수술 이미지 정보는 미리 획득된 3D 이미지 정보에 환자를 위한 수술 계획을 모의로 반영함으로써 재구성된 3D 이미지 정보를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.Hereinafter, for a clear and concise understanding of the present specification, 3D surgical image information may be understood to mean 3D image information reconstructed by simulating a surgical plan for a patient in previously acquired 3D image information.
도 1의 보형물 제공모듈(150)은 의료영상 분석 모듈(110)로부터 생성된 3D 이미지 정보를 기반으로 사용자(전문의 또는 제작 전문업체)의 요구사항 정보가 반영된 맞춤형 보형물(예로, 삽입물)과 연관된 3D 보형물 정보를 생성할 수 있다.The prosthesis providing module 150 of FIG. 1 is associated with a customized prosthesis (e.g., insert) that reflects the requirements information of the user (specialist or manufacturing company) based on 3D image information generated from the medical image analysis module 110. 3D implant information can be generated.
예를 들어, 보형물 제공모듈(150)은 규격화된 표준 보형물을 선택하여 환부에 맞도록 디자인된 보형물 또는 사용자의 요구사항에 적합하도록 디자인된 보형물과 연관된 3D 보형물 정보를 생성할 수 있다.For example, the implant providing module 150 may select a standardized, standard implant and generate 3D implant information associated with an implant designed to fit the affected area or an implant designed to suit the user's requirements.
예컨대, 표준 보형물은 사이즈와 형태가 이미 정해져 있으며, 표준 보형물은 사이즈와 형태에 관한 정보는 보형물 제공모듈(150) 내 라이브러리 형태로 미리 구축될 수 있음은 이해될 것이다.For example, it will be understood that the size and shape of a standard implant are already determined, and that information about the size and shape of the standard implant can be built in advance in the form of a library within the implant providing module 150.
한편, 수동으로 보형물을 디자인하는 경우, 보형물의 사이즈 및 형태 등은 요구조건에 맞춰 디자인될 수 있다. 참고로, 디자인된 3D 보형물 정보는 STL파일로 변환될 수 있다.Meanwhile, when designing an implant manually, the size and shape of the implant can be designed according to requirements. For reference, the designed 3D implant information can be converted to an STL file.
도 1의 시뮬레이션 모듈(160)은 수술 계획이 반영된 3D 이미지 정보 즉, 3D 수술 이미지 정보 및 3D 보형물 정보를 기반으로 병합된 3D 이미지 정보(이하, 3D 병합 이미지 정보, 예로, 도 10 또는 도 11)를 생성할 수 있다.The simulation module 160 of FIG. 1 uses 3D image information reflecting the surgical plan, that is, 3D image information merged based on 3D surgical image information and 3D prosthesis information (hereinafter, 3D merged image information, for example, FIG. 10 or FIG. 11). can be created.
본 일 실시 예에 따르면, 환자 맞춤형 보형물의 삽입에 따른 기존 인체조직의 변화에 따른 변위 값이 반영된 시뮬레이션 이미지 정보(예로, 도 12)가 제공될 수 있다. According to this embodiment, simulation image information (eg, FIG. 12 ) reflecting displacement values due to changes in existing human tissue due to insertion of a patient-customized implant may be provided.
본 명세서에서 언급되는 모듈은 본 일 실시 예에 따른 성형 수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템(100) 내 별도로 구비된 하드웨어인 저장장치(미도시, 예로, RAM, HDD, SSD)와 결부되어 소프트웨어 상으로 구현되는 구성일 수 있음은 이해될 것이다. The module mentioned in this specification is connected to a storage device (not shown, for example, RAM, HDD, SSD), which is hardware separately provided in the 3D simulation system 100 for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment. It will be understood that the configuration may be implemented in software.
본 명세서에서 언급되는 모듈은 논리적으로 구별하기 위해 별개의 구성요소로 설명되나, 구현 방식에 따라 하나의 구성요소로 이해될 수도 있다.The modules mentioned in this specification are described as separate components to logically distinguish them, but may be understood as one component depending on the implementation method.
도 2는 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.Figure 2 is a flowchart showing the operation method of the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment.
도 1 및 도 2를 참조하면, S210 단계에서, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 환자의 신체와 연관된 다수의 의료영상 이미지를 획득할 수 있다. 여기서, 의료영상 이미지는 CT 영상 또는 MRI 영상으로부터 획득될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , in step S210, the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment can acquire a plurality of medical images related to the patient's body. Here, medical imaging images may be obtained from CT images or MRI images.
S220 단계에서, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 다수의 의료영상 이미지를 기반으로 미리 설정된 하나 이상의 경계 값을 이용하여 환자의 환부와 연관된 하나 이상의 인체조직에 상응하는 하나 이상의 3D 오브젝트를 포함하는 3D 이미지 정보를 생성할 수 있다.In step S220, the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom prosthesis production according to this embodiment is applied to one or more human tissues associated with the patient's affected area using one or more preset boundary values based on a plurality of medical image images. 3D image information including one or more corresponding 3D objects can be generated.
예를 들어, 3D 이미지 정보는 후술되는 도 6에 상응하는 3D 렌더링 이미지로 이해될 수 있다. 또한, 3D 이미지 정보에 포함된 하나 이상의 3D 오브젝트는 두개골(예로, 도 6의 a), 기존 삽입된 보형물(예로, 도 6의 b) 및 연골(예로, 도 6의 c)와 상응할 수 있다.For example, 3D image information may be understood as a 3D rendered image corresponding to FIG. 6, which will be described later. Additionally, one or more 3D objects included in the 3D image information may correspond to the skull (e.g., a in FIG. 6), an existing implanted prosthesis (e.g., b in FIG. 6), and cartilage (e.g., c in FIG. 6). .
S230 단계에서, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 하나 이상의 인체조직 중에서 상기 환부 내에 기존 삽입물의 존재 여부를 판단할 수 있다.In step S230, the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment can determine whether an existing implant exists in the affected area among one or more human tissues.
예를 들어, 3D 이미지 정보 내 기존 삽입된 보형물에 상응하는 3D 오브젝트가 존재하지 않고 환자의 고유의 조직(예로, 두개골, 연골)에 상응하는 3D 오브젝트(예로, 도 5의 a, b)만 존재한다고 판단될 때, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 해당 환자를 신규 환자로 판단할 수 있다. 이 경우, 수순은 S250 단계로 진행된다.For example, there is no 3D object corresponding to the existing implanted implant in the 3D image information, but only 3D objects (e.g., a and b in Figure 5) corresponding to the patient's unique tissue (e.g., skull, cartilage). When it is determined that the patient is a new patient, the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment can determine that the patient is a new patient. In this case, the procedure proceeds to step S250.
예를 들어, 3D 이미지 정보 내 기존 삽입된 보형물에 상응하는 3D 오브젝트(예로, 도 6의 c)가 존재할 때, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 해당 환자를 재수술 환자로 판단할 수 있다. 이 경우, 수순은 S240 단계로 진행된다.For example, when there is a 3D object (e.g., c in FIG. 6) corresponding to an existing implanted implant in the 3D image information, the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment is used to can be judged as a reoperation patient. In this case, the procedure proceeds to step S240.
S240 단계에서, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 3D 이미지 정보(도 6)에서 기존 삽입물에 상응하는 특정 3D 오브젝트(예로, 도 6의 c)를 제거할 수 있다.In step S240, the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment removes a specific 3D object (e.g., c in FIG. 6) corresponding to the existing insert from the 3D image information (FIG. 6). You can.
예를 들어, 3D 이미지 정보(도 6)에서 기존 삽입물에 상응하는 특정 3D 오브젝트(예로, 도 6의 c)가 제거된 3D 이미지 정보(도 5)가 생성될 수 있다. For example, 3D image information (FIG. 5) may be generated in which a specific 3D object (eg, c in FIG. 6) corresponding to an existing insert is removed from the 3D image information (FIG. 6).
S250 단계에서, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 환자를 위한 수술 계획이 모의로 반영된 3D 수술 이미지 정보를 생성할 수 있다.In step S250, the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment may generate 3D surgical image information that simulates the surgical plan for the patient.
예를 들어, 수술 계획이 연골의 위치를 이동시키는 방식으로 결정되는 경우, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 후술되는 도 7과 같은 3D 수술 이미지 정보를 생성하도록 구현될 수 있다.For example, if the surgical plan is determined by moving the position of the cartilage, the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment generates 3D surgical image information as shown in FIG. 7, which will be described later. It can be implemented to do so.
예를 들어, 수술 계획이 연골에 대한 라습(자르기) 방법으로 결정되는 경우, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 후술되는 도 8과 같은 3D 수술 이미지 정보를 생성하도록 구현될 수 있다.For example, if the surgical plan is determined by the cutting method for cartilage, the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment uses 3D surgical image information as shown in FIG. 8, which will be described later. It can be implemented to generate
예를 들어, 수술 계획이 연골에 대한 연골 대체품을 삽입하는 방식으로 결정되는 경우, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 후술되는 도 9와 같은 3D 수술 이미지 정보를 생성하도록 구현될 수 있다.For example, if the surgical plan is determined by inserting a cartilage replacement for cartilage, the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment includes 3D surgical image information as shown in FIG. 9, which will be described later. It can be implemented to generate .
S260 단계에서, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 3D 수술 이미지 정보에 따라 3D 보형물 디자인이 제공될 수 있다.In step S260, the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom prosthesis production according to this embodiment may provide a 3D prosthesis design according to 3D surgery image information.
이 경우, 3D 보형물 디자인은 수술 계획에 따른 3D 수술 이미지 정보에 보형물 제공모듈(150)로부터 획득된 표준 보형물 또는 맞춤형 보형물이 환자 고유의 인체조직에 보다 피팅(fit)될 수 있도록 최적화된 3D 보형물 정보를 포함할 수 있다.In this case, the 3D prosthesis design is optimized 3D prosthesis information so that the standard prosthesis or customized prosthesis obtained from the prosthesis provision module 150 can better fit the patient's unique human tissue with the 3D surgical image information according to the surgical plan. may include.
예를 들어, 수술 계획이 규격화된 표준 보형물과 연관될 때, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 3D 수술 이미지 정보에 따라 최적화된 표준 보형물의 사이즈와 연관된 3D 보형물 정보를 생성할 수 있다.For example, when the surgical plan is associated with a standardized standard implant, the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment is a 3D simulation system associated with the size of the standard implant optimized according to 3D surgery image information. Implant information can be generated.
예를 들어, 수술 계획이 맞춤형 보형물과 연관될 때, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 3D 수술 이미지 정보에 따라 최적화된 맞춤형 보형물의 사이즈 정보와 연관된 3D 보형물 정보를 생성할 수 있다.For example, when the surgical plan is associated with a customized prosthesis, the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom prosthesis production according to this embodiment is a 3D prosthesis associated with size information of the customized prosthesis optimized according to 3D surgical image information. Information can be generated.
S270 단계에서, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템은 3D 병합 이미지 정보에 상응하는 시뮬레이션 이미지 정보를 생성할 수 있다.In step S270, the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment may generate simulation image information corresponding to 3D merged image information.
예를 들어, 시뮬레이션 이미지 정보는 환자 맞춤형 보형물의 삽입에 따른 기존 인체조직의 변화에 따른 변위 값이 반영될 수 있다.For example, simulation image information may reflect displacement values due to changes in existing human tissue due to insertion of a patient-customized implant.
결국, 본 일 실시 예에 따르면, 환자의 환부에 존재하는 기존 삽입물의 존재가 사전에 파악될 수 있을 뿐만 아니라 수술 계획에 따른 3D 수술 이미지 정보를 기반으로 인체조직의 밀도 값을 이용하여 생성된 수술 이후 3D 시뮬레이션 이미지 정보가 보다 정확하게 제공되기 때문에, 의료진에 의한 보다 정교한 실제 수술이 가능해질 수 있음은 이해될 것이다. Ultimately, according to this embodiment, not only can the presence of existing implants in the patient's affected area be identified in advance, but also the surgical procedure is generated using the density value of human tissue based on 3D surgical image information according to the surgical plan. It will be understood that since 3D simulation image information is provided more accurately, more precise actual surgery by medical staff may be possible.
도 3은 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템의 경계화 과정을 설명하기 위한 도면이다.Figure 3 is a diagram for explaining the boundary process of the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment.
도 3의 (a)를 참조하면, 다수의 의료영상 이미지 중 일부(IMG)가 도시된다. Referring to (a) of FIG. 3, a portion (IMG) of a plurality of medical image images is shown.
도 3의 (b)를 참조하면, 다수의 의료영상 이미지 중 일부(IMG)에 대하여 밀도 값을 이용한 분류 작업이 수행된 화면(IMG')이 도시된다.Referring to (b) of FIG. 3, a screen (IMG') on which a classification task using density values has been performed on some (IMG) of a plurality of medical image images is shown.
도 1 내지 도 3(a)을 참조하면, 본 일 실시 예에 따른 의료 영상 분석 모듈(예로, 도 1의 110)은 의료영상 이미지(예로, 도 3의 IMG)에 대하여 다수의 인체 조직 각각에 상응하는 밀도 값(즉, 그레이 스케일 값)을 이용하여 각 인체 조직을 분류(또는 추적)할 수 있다. Referring to FIGS. 1 to 3(a), the medical image analysis module (e.g., 110 in FIG. 1) according to this embodiment analyzes each of a plurality of human tissues with respect to a medical image image (e.g., IMG in FIG. 3). Each human tissue can be classified (or tracked) using the corresponding density value (i.e., gray scale value).
이 경우, 다수의 인체 조직 각각에 상응하는 밀도 값(즉, 그레이 스케일 값)은 미리 결정된 값으로 이해될 수 있다.In this case, the density value (i.e., gray scale value) corresponding to each of multiple human tissues may be understood as a predetermined value.
예를 들어, 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템에 의료영상 데이터가 입력될 때, 의료 영상 분석 모듈(예로, 도 1의 110)은 미리 결정된 밀도 값(즉, 그레이 스케일 값)을 이용하여 특정한 인체조직(61, 63, 65)을 도 3의 (b)와 같이 분류(또는 추적)할 수 있다.For example, when medical image data is input into the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment, the medical image analysis module (e.g., 110 in FIG. 1) determines a predetermined density value (i.e. , gray scale values) can be used to classify (or track) specific human tissues 61, 63, and 65 as shown in (b) of FIG. 3.
다시 말해, 의료 영상 분석 모듈(예로, 도 1의 110)은 인체조직에 상응하는 특정 밀도값을 기반으로 데이터를 학습시켜 특정 인체조직을 자동으로 분류(또는 추적)하도록 구현될 수 있다. In other words, the medical image analysis module (eg, 110 in FIG. 1) may be implemented to automatically classify (or track) specific human tissues by learning data based on specific density values corresponding to human tissues.
이 경우, 의료 영상 분석 모듈(예로, 도 1의 110)에 의해 분류된 인체조직은 도 3의 (b)와 같이 구현방식에 따라 각기 다른 색상으로 표현될 수 있다.In this case, human tissue classified by the medical image analysis module (e.g., 110 in FIG. 1) may be expressed in different colors depending on the implementation method, as shown in (b) of FIG. 3.
일 예로, 뼈(30)의 밀도 값(즉, 그레이 스케일 값)은 100 내지 200 HU로 미리 결정될 수 있다. 일 예로, 기도(airway, 31)의 밀도 값은 -100 내지 -10 HU로 미리 결정될 수 있다. 일 예로, 연골(32)의 밀도 값은 0 내지 70일 수 있다. As an example, the density value (ie, gray scale value) of the bone 30 may be predetermined to be 100 to 200 HU. As an example, the density value of the airway (31) may be predetermined to be -100 to -10 HU. As an example, the density value of cartilage 32 may be 0 to 70.
다만, 위의 뼈(30), 기도(31) 및 연골(32)에 상응하는 밀도 값은 본 명세서의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 도입한 값으로, 본 명세서가 언급된 밀도 값에 한정되는 것이 아님은 이해될 것이다.However, the density values corresponding to the above bone 30, airway 31, and cartilage 32 are values introduced as examples to aid understanding of the present specification, and the present specification is not limited to the mentioned density values. Otherwise, it will be understood.
본 일 실시 예에 따르면, 밀도 값으로 구분된 데이터를 기반으로 의료 영상 분석 모듈(예로, 도 1의 110)을 학습시킴으로써 환부와 연관된 인체조직이 자동으로 구현될 수 있음은 이해될 것이다. According to this embodiment, it will be understood that human tissue associated with the affected area can be automatically implemented by learning a medical image analysis module (eg, 110 in FIG. 1) based on data classified by density values.
구체적으로, 다수의 의료영상 이미지를 기반으로 뼈(30)가 분석될 때, 의료 영상 분석 모듈(예로, 도 1의 110)은 뼈(30)에 상응하는 밀도 값(즉, 100 내지 200 HU)에 범위에 포함되는 픽셀 데이터를 모두 추적하도록 구현될 수 있다. 이 과정에서, 뼈(30)에 상응하는 인체조직의 부피가 인식될 수 있음은 이해될 것이다.Specifically, when the bone 30 is analyzed based on a plurality of medical image images, the medical image analysis module (e.g., 110 in FIG. 1) provides a density value (i.e., 100 to 200 HU) corresponding to the bone 30. It can be implemented to track all pixel data included in the range. It will be understood that in this process, the volume of human tissue corresponding to the bone 30 can be recognized.
마찬가지로, 다수의 의료영상 이미지를 기반으로 기도(31)가 분석될 때, 의료 영상 분석 모듈(예로, 도 1의 110)은 기도(31)에 상응하는 밀도 값(즉, -100 내지 -10 HU)에 범위에 포함되는 픽셀 데이터를 모두 추적하도록 구현될 수 있다. 이 과정에서, 기도(31)에 상응하는 인체조직의 부피가 인식될 수 있음은 이해될 것이다.Likewise, when the airway 31 is analyzed based on a plurality of medical image images, the medical image analysis module (e.g., 110 in FIG. 1) provides a density value corresponding to the airway 31 (i.e., -100 to -10 HU) ) can be implemented to track all pixel data included in the range. It will be understood that in this process, the volume of human tissue corresponding to the airway 31 can be recognized.
마찬가지로, 다수의 의료영상 이미지를 기반으로 연골(32)이 분석될 때, 의료 영상 분석 모듈(예로, 도 1의 110)은 연골(65)에 상응하는 밀도 값(즉, 0 내지 70 HU)에 범위에 포함되는 값들을 모두 추적하도록 구현될 수 있다. 이 과정에서, 연골(65)에 상응하는 인체조직의 부피가 인식될 수 있음은 이해될 것이다.Likewise, when the cartilage 32 is analyzed based on a plurality of medical image images, the medical image analysis module (e.g., 110 in FIG. 1) determines the density value corresponding to the cartilage 65 (i.e., 0 to 70 HU). It can be implemented to track all values included in the range. It will be understood that in this process, the volume of human tissue corresponding to the cartilage 65 can be recognized.
도 4는 본 일 실시 예에 따른 3D 의료영상 이미지의 일 예를 보여준다.Figure 4 shows an example of a 3D medical image according to this embodiment.
도 4를 참조하면, 도 3의 (b)에서 언급된 추적된 하나 이상의 특정한 인체조직(30, 31, 32)을 기반으로 생성된 3D 이미지 정보(400)를 보여준다.Referring to FIG. 4, it shows 3D image information 400 generated based on one or more specific tracked human tissues 30, 31, and 32 mentioned in (b) of FIG. 3.
예를 들어, 도 4의 3차원으로 표현된 뼈(40)는 도 3의 (b)의 뼈(30)와 연관된 3D 이미지 정보(400) 내 하나의 3D 오브젝트로 이해될 수 있다.For example, the bone 40 expressed in three dimensions in FIG. 4 may be understood as one 3D object in the 3D image information 400 associated with the bone 30 in (b) of FIG. 3.
또한, 도 4의 3차원으로 표현된 기도(41)는 도 3의 (b)의 기도(31)와 연관된 3D 이미지 정보(400) 내 하나의 3D 오브젝트로 이해될 수 있다.Additionally, the airway 41 expressed in three dimensions in FIG. 4 may be understood as one 3D object in the 3D image information 400 associated with the airway 31 in (b) of FIG. 3.
또한, 도 4의 3차원으로 표현된 연골(42)은 도 3의 (b)의 연골(32)과 연관된 3D 이미지 정보(400) 내 하나의 3D 오브젝트로 이해될 수 있다.Additionally, the cartilage 42 expressed in three dimensions in FIG. 4 may be understood as one 3D object in the 3D image information 400 associated with the cartilage 32 in (b) of FIG. 3.
구체적으로, 도 4의 3D 이미지 정보(400)는 다수의 의료영상 이미지에 대한 경계화(threshold) 작업을 수행하면서 분류된 데이터, 즉 뼈(40), 기도(41) 및 코의 연골(42)과 연관된 명암 값들이 통합되면서 생성되는 하나 이상의 3D 오브젝트를 포함하는 3D 영상으로 구현될 수 있음은 이해될 것이다.Specifically, the 3D image information 400 of FIG. 4 is classified data while performing a threshold operation on multiple medical image images, that is, bone 40, airway 41, and nasal cartilage 42. It will be understood that the image may be implemented as a 3D image including one or more 3D objects generated by integrating the brightness and darkness values associated with the image.
한편, 본 일 실시 예에 따르면, 의료영상 이미지가 입력될 때, 하나 이상의 특정한 인체조직에 상응하는 밀도 값을 이용하여 각 조직을 분류할 수 있을 뿐만 아니라 하나 이상의 특정한 인체조직의 부피 값이 인식될 수 있음은 이해될 것이다.Meanwhile, according to this embodiment, when a medical image is input, each tissue can be classified using the density value corresponding to one or more specific human tissues, and the volume value of one or more specific human tissues can be recognized. It will be understood that it is possible.
도 5 및 도 6은 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템에서 첫 수술 환자의 분석 이미지를 보여준다.Figures 5 and 6 show analysis images of the first surgery patient in the 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to this embodiment.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 도 5의 3D 이미지 정보는 각 인체조직에 상응하는 밀도 값(gray scale value)을 이용하여 환자의 고유의 조직(예로, 두개골, 연골)에 상응하는 3D 오브젝트(예로, 도 5의 a, b)를 포함하도록 구현될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 5, the 3D image information in FIG. 5 is a 3D object (e.g., skull, cartilage) corresponding to the patient's unique tissue (e.g., skull, cartilage) using a density value (gray scale value) corresponding to each human tissue. For example, it may be implemented to include a and b) of FIG. 5.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 도 6의 3D 이미지 정보는 각 인체조직에 상응하는 밀도 값(gray scale value)을 이용하여 환자의 고유의 조직(예로, 두개골, 연골)에 상응하는 3D 오브젝트(예로, 도 5의 a, b) 뿐만 아니라 기존 삽입된 보형물에 상응하는 3D 오브젝트(예로, 도 6의 c)를 포함하도록 구현될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 6, the 3D image information in FIG. 6 is a 3D object (e.g., skull, cartilage) corresponding to the patient's unique tissue (e.g., skull, cartilage) using a density value (gray scale value) corresponding to each human tissue. For example, it may be implemented to include a 3D object (e.g., c in FIG. 6 ) corresponding to an existing implanted implant as well as a and b in FIG. 5 .
도 7 내지 도 9는 본 일 실시 예에 따른 다양한 수술 계획을 반영한 3D 수술 이미지 정보를 예시적으로 보여준다.7 to 9 exemplarily show 3D surgical image information reflecting various surgical plans according to this embodiment.
도 7을 참조하면, 본 일 실시 예에 따른 수술환자를 위한 맞춤형 3D 시뮬레이션 시스템에 의해 3D 이미지 정보 내에서 연골 위치를 이동시키기 전 이미지(a)와 연골 위치를 이동시킨 후 이미지(b)가 예시적으로 도시된다.Referring to FIG. 7, an image (a) before moving the cartilage position within 3D image information and an image (b) after moving the cartilage position are shown as examples by a customized 3D simulation system for surgical patients according to this embodiment. shown as an enemy.
도 8을 참조하면, 본 일 실시 예에 따른 수술환자를 위한 맞춤형 3D 시뮬레이션 시스템에 의해 뼈 및 연골을 3D 이미지 정보 내에서 자르기 전 이미지(a)와 뼈 및 연골을 3D 이미지 정보 내에서 자른 후 이미지(b)가 예시적으로 도시된다.Referring to FIG. 8, an image (a) before cutting bones and cartilage within 3D image information and an image (a) after cutting bones and cartilage within 3D image information by a customized 3D simulation system for surgical patients according to this embodiment. (b) is shown by way of example.
도 9를 참조하면, 본 일 실시 예에 따른 수술환자를 위한 맞춤형 3D 시뮬레이션 시스템에 의해 연골 대체품을 3D 이미지 내에서 삽입하기 전 이미지(a)와 연골 대체품을 3D 이미지 내에서 삽입한 후 이미지(b)가 예시적으로 도시된다.Referring to FIG. 9, an image (a) before inserting the cartilage replacement product into the 3D image and an image (b) after inserting the cartilage replacement product into the 3D image by the customized 3D simulation system for surgical patients according to this embodiment. ) is shown as an example.
도 9에서 연골 대체품의 형상은 사각형으로 도시되나, 연골 대체품의 형상이 이에 한정되는 것이 아니며 제품에 따라 다양한 형상을 가질 수 있음은 이해될 것이다.In Figure 9, the shape of the cartilage substitute product is shown as a square, but it will be understood that the shape of the cartilage substitute product is not limited to this and may have various shapes depending on the product.
도 10은 본 일 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템에서 디자인된 3D 보형물 정보를 기반으로 병합된 3D 이미지의 일 예를 보여준다. Figure 10 shows an example of a 3D image merged based on 3D prosthesis information designed in a 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom prosthesis production according to this embodiment.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 도 10의 (a)는 환자의 고유의 조직(예로, 두개골, 연골)에 상응하는 3D 오브젝트(예로, 도 5의 a, b)를 포함하는 3D 이미지 정보 혹은 다양한 수술 계획이 반영된 3D 수술 이미지 정보로 이해될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 10, (a) of FIG. 10 is 3D image information including 3D objects (e.g., a and b of FIG. 5) corresponding to the patient's unique tissue (e.g., skull, cartilage) or It can be understood as 3D surgical image information that reflects various surgical plans.
한편, 도 10의 (b)는 사용자(전문의 또는 제작 전문업체)의 요구사항 정보가 반영된 맞춤형 보형물(e)과 연관된 3D 보형물 정보 및 3D 이미지 정보(또는 3D 수술 이미지 정보)를 기반으로 생성된 3D 병합 이미지 정보로 이해될 수 있다.Meanwhile, Figure 10 (b) is generated based on 3D prosthesis information and 3D image information (or 3D surgical image information) associated with the customized prosthesis (e) reflecting the user's (specialist or manufacturing company) requirements information. It can be understood as 3D merged image information.
도 11은 본 다른 실시 예에 따른 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템에서 규격화된 보형물 정보를 기반으로 병합된 3D 이미지의 일 예를 보여준다.Figure 11 shows an example of a 3D image merged based on standardized implant information in a 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production according to another embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 도 11의 (a)는 다양한 형태의 표준 보형물이 도시된다. 전술한 바와 같이, 본 일 실시 예에 따른 맞춤형 3D 시뮬레이션 시스템에는 다양한 형태의 표준 보형물과 연관된 정보는 라이브러리 형태로 미리 구축될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 11, (a) of FIG. 11 shows various types of standard implants. As described above, in the customized 3D simulation system according to this embodiment, information associated with various types of standard implants may be built in advance in the form of a library.
또한, 사용자의 요구사항 등을 고려하여 라이브러리 형태로 규격화된 표준 보형물들 중에서 특정한 보형물이 선택될 수 있다.Additionally, a specific implant may be selected from among standard implants standardized in a library form, considering the user's requirements, etc.
한편, 도 11의 (b)는 규격화된 표준 보형물들 중에서 선택된 특정한 보형물(f)과 연관된 3D 보형물 정보 및 3D 이미지 정보(또는 3D 수술 이미지 정보)를 기반으로 생성된 3D 병합 이미지 정보로 이해될 수 있다.Meanwhile, Figure 11 (b) can be understood as 3D merged image information generated based on 3D implant information and 3D image information (or 3D surgical image information) associated with a specific implant (f) selected from among standardized standard implants. there is.
도 12는 본 일 실시 예에 따른 수술환자를 위한 맞춤형 3D 시뮬레이션 시스템에서 수술 전후의 3D 시뮬레이션 화면의 일 예를 보여주는 일 예이다.Figure 12 is an example showing an example of a 3D simulation screen before and after surgery in a customized 3D simulation system for surgery patients according to this embodiment.
도 1 내지 도 12를 참조하면, 도 12의 (a)에는 수술 전의 환자의 코의 모습이 도시되고, 도 12의 (b)에는 맞춤형 보형물 삽입 후에 환자의 코의 모습이 도시된다.Referring to Figures 1 to 12, Figure 12(a) shows the patient's nose before surgery, and Figure 12(b) shows the patient's nose after custom implant insertion.
본 일 실시 예에 따르면, 도 12의 (b)와 같이 맞춤형 보형물의 삽입으로 기존 인체조직의 변화에 따른 변위 값이 반영된 시뮬레이션 정보가 제공될 수 있다. 이에 따라, 본 일 실시 예에 따른 수술환자를 위한 맞춤형 3D 시뮬레이션 시스템은 환자와의 신뢰 유지와 상호 소통을 수월하게 할 뿐만 아니라 사용자(전문의)가 보다 정확한 수술을 계획할 수 있게 한다.According to this embodiment, as shown in (b) of FIG. 12, simulation information reflecting displacement values according to changes in existing human tissue can be provided by insertion of a customized implant. Accordingly, the customized 3D simulation system for surgical patients according to this embodiment not only facilitates maintaining trust and mutual communication with patients, but also allows users (specialists) to plan more accurate surgeries.
본 명세서의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 명세서의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 명세서의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although specific embodiments have been described in the detailed description of the present specification, various modifications are possible without departing from the scope of the present specification. Therefore, the scope of the present specification should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the claims and equivalents of this invention as well as the later-described claims.
100: 3D 시뮬레이션 시스템
110: 의료영상 분석 모듈
120: 판단 모듈
130: 조정 및 측정 모듈
140: 수술 계획모듈
150: 보형물 제공모듈
160: 시뮬레이션 모듈100: 3D simulation system
110: Medical image analysis module
120: Judgment module
130: Adjustment and measurement module
140: Surgery planning module
150: Implant provision module
160: Simulation module
Claims (10)
다수의 의료영상 이미지를 기반으로 미리 설정된 하나 이상의 경계 값을 이용하여 상기 환자의 환부와 연관된 하나 이상의 인체조직에 상응하는 하나 이상의 3D 오브젝트를 포함하는 3D 이미지 정보를 생성하는 단계;
상기 하나 이상의 인체조직 중에서 상기 환부 내에 기존 삽입물의 존재 여부를 판단하는 단계;
상기 판단을 기반으로 상기 환자를 위한 수술 계획이 모의로 반영된 3D 수술 이미지 정보를 생성하는 단계;
상기 3D 수술 이미지 정보를 기반으로 상기 환자를 위한 3D 보형물 정보를 생성하는 단계;
상기 3D 수술 이미지 정보 및 상기 3D 보형물 정보를 기반으로 3D 병합 이미지 정보를 생성하는 단계; 및
상기 3D 병합 이미지 정보에 상응하는 시뮬레이션 이미지 정보를 생성하는 단계를 포함하는 방법. In the method of operating a 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production,
Generating 3D image information including one or more 3D objects corresponding to one or more human tissues associated with the affected part of the patient using one or more preset boundary values based on a plurality of medical image images;
determining whether an existing insert exists within the affected area among the one or more human tissues;
Generating 3D surgical image information that simulates a surgical plan for the patient based on the judgment;
generating 3D prosthesis information for the patient based on the 3D surgical image information;
generating 3D merged image information based on the 3D surgical image information and the 3D prosthesis information; and
A method comprising generating simulation image information corresponding to the 3D merged image information.
상기 기존 삽입물이 존재한다고 판단될 때, 상기 3D 수술 이미지 정보는 상기 기존 삽입물에 상응하는 특정 3D 오브젝트가 미리 제거된 3D 이미지 정보를 기반으로 생성되는 방법.According to claim 1,
When it is determined that the existing insert exists, the 3D surgical image information is generated based on 3D image information from which a specific 3D object corresponding to the existing insert is previously removed.
상기 하나 이상의 인체조직은 사용자에 의해 미리 선택되고, 그리고
상기 기존 삽입물이 존재하지 않는다고 판단될 때, 상기 3D 수술 이미지 정보는 상기 하나 이상의 인체조직에 상응하는 상기 하나 이상의 3D 오브젝트를 포함하는 상기 3D 이미지 정보를 기반으로 생성되는 방법.According to claim 1,
The one or more human tissues are pre-selected by the user, and
When it is determined that the existing implant does not exist, the 3D surgical image information is generated based on the 3D image information including the one or more 3D objects corresponding to the one or more human tissues.
상기 수술 계획이 규격화된 표준 보형물과 연관될 때, 상기 3D 보형물 정보는 상기 3D 수술 이미지 정보에 따라 최적화된 상기 표준 보형물의 사이즈 정보를 포함하도록 구현되는 방법.According to claim 1,
When the surgical plan is associated with a standardized standard prosthesis, the 3D prosthesis information includes size information of the standard prosthesis optimized according to the 3D surgical image information.
상기 수술 계획이 맞춤형 보형물과 연관될 때, 상기 3D 보형물 정보는 상기 3D 수술 이미지 정보에 따라 최적화된 상기 맞춤형 보형물의 사이즈 정보를 포함하도록 구현되는 방법.According to claim 1,
When the surgical plan is associated with a customized prosthesis, the 3D prosthesis information includes size information of the customized prosthesis optimized according to the 3D surgical image information.
상기 하나 이상의 인체조직 중에서 상기 환부 내에 기존 삽입물의 존재 여부를 판단하는 판단 모듈;
상기 판단을 기반으로 상기 환자를 위한 수술 계획이 모의로 반영된 3D 수술 이미지 정보를 생성하는 수술 계획 모듈;
상기 3D 수술 이미지 정보를 기반으로 상기 환자를 위한 3D 보형물 정보를 생성하는 보형물 제공모듈; 및
상기 3D 수술 이미지 정보 및 상기 3D 보형물 정보를 기반으로 생성된 3D 병합 이미지 정보에 상응하는 시뮬레이션 이미지 정보를 생성하는 시뮬레이션 모듈을 포함하는, 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템.A medical image analysis module that generates 3D image information including one or more 3D objects corresponding to one or more human tissues associated with the affected part of the patient using one or more preset boundary values based on a plurality of medical image images;
a determination module that determines whether an existing implant exists within the affected area among the one or more human tissues;
a surgical planning module that generates 3D surgical image information that simulates a surgical plan for the patient based on the judgment;
a prosthesis providing module that generates 3D prosthesis information for the patient based on the 3D surgical image information; and
A 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom implant production, including a simulation module that generates simulation image information corresponding to the 3D surgery image information and 3D merged image information generated based on the 3D implant information.
상기 기존 삽입물이 존재한다고 판단될 때, 상기 3D 수술 이미지 정보는 상기 기존 삽입물에 상응하는 특정 3D 오브젝트가 미리 제거된 3D 이미지 정보를 기반으로 생성되는, 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템.According to clause 6,
When it is determined that the existing implant exists, the 3D surgical image information is generated based on 3D image information from which a specific 3D object corresponding to the existing implant has been previously removed. A 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom prosthesis production. .
상기 하나 이상의 인체조직은 사용자에 의해 미리 선택되고, 그리고
상기 기존 삽입물이 존재하지 않는다고 판단될 때, 상기 3D 수술 이미지 정보는 상기 하나 이상의 인체조직에 상응하는 상기 하나 이상의 3D 오브젝트를 포함하는 상기 3D 이미지 정보를 기반으로 생성되는, 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템.According to clause 6,
The one or more human tissues are pre-selected by the user, and
When it is determined that the existing implant does not exist, the 3D surgical image information is generated based on the 3D image information including the one or more 3D objects corresponding to the one or more human tissues, plastic surgery consultation and custom prosthesis production. 3D simulation system for.
상기 수술 계획이 규격화된 표준 보형물과 연관될 때, 상기 3D 보형물 정보는 상기 3D 수술 이미지 정보에 따라 최적화된 상기 표준 보형물의 사이즈 정보를 포함하도록 구현되는, 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템.According to clause 6,
When the surgical plan is associated with a standardized standard prosthesis, the 3D prosthesis information is implemented to include size information of the standard prosthesis optimized according to the 3D surgical image information, 3D simulation for plastic surgery consultation and custom prosthesis production system.
상기 수술 계획이 맞춤형 보형물과 연관될 때, 상기 3D 보형물 정보는 상기 3D 수술 이미지 정보에 따라 최적화된 상기 맞춤형 보형물의 사이즈 정보를 포함하도록 구현되는, 성형수술 상담 및 맞춤 보형물 제작을 위한 3D 시뮬레이션 시스템.According to clause 6,
When the surgical plan is associated with a customized prosthesis, the 3D prosthesis information is implemented to include size information of the customized prosthesis optimized according to the 3D surgical image information. A 3D simulation system for plastic surgery consultation and custom prosthesis production.
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