KR20240060987A - 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상을 정합하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법은 길쭉한 형상의 뼈(bone)에 대한 2차원 영상과 3차원 영상을 정합하는 방법에 있어서, 뼈에 대하여 각각 다른 방향에서 촬영한 복수의 2차원 영상을 제공받고, 뼈에 대하여 촬영한 3차원 영상을 제공받는 단계, 복수의 2차원 영상을 이용하여, 뼈의 길이 방향 3차원 공간 상의 직선을 도출하는 단계, 3차원 영상을 이용하여, 뼈의 형상 및 뼈에 대한 길이 방향 중심선을 추출하는 단계, 추출된 길이 방향 중심선을 도출된 3차원 공간 상의 직선과 정렬하는 단계 및 추출된 뼈의 형상을, 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로 회전 및 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라 이동하여, 복수의 2차원 영상에 정합하는 단계를 포함하는 것일 수 있으며, 길쭉한 형태의 뼈를 대상으로 하여, 뼈에 대한 3차원 영상을 2차원 영상에 증강(Augmented)하여 정확하게 보여줄 수 있고, 직선 재구성 후 3차원 정렬을 통해 2차원-3차원 정합의 자유도를 낮추는 효과가 있다.
Description
본 발명은 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상을 정합하는 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 길쭉한 형상의 뼈(bone)를 대상으로 하여, 3차원 영상의 3차원 위치 관계를 알아내기 위하여, 2차원 영상과 3차원 영상을 정합하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 대퇴골은 허벅지 속에 있는 한 개의 뼈로 몸통 쪽으로 골반의 비구와 연결이 되고 발 쪽으로는 슬관절과 이어지는 긴 원통형의 뼈를 말한다. 대퇴골은 신장의 약 1/4 정도의 길이를 갖는 가장 크고 강한 뼈이며, 컵(socket) 같이 생긴 비구와 이어지는 대퇴 골두는 공(ball)처럼 생겨 고관절을 이루는데, 성인에서는 대퇴골의 종축에서 약 135도의 각도를 갖고 꺾어져 있고, 골두는 비구 속으로 파고 들어가 안정성을 가지면서 인대로 연결되어 있어 더욱 안정성을 갖는다.
대퇴골 주위에는 근육이 잘 발달되어 있고, 3개의 구획을 이루며 이들의 운동 방향에 의해 대퇴골 골절 시 근위 변형은 정복이 잘 되지 않는 경우가 있다. 성인의 경우 선상 골절이 대퇴 내부에 있을 경우 석고 보조기, 개방성 골절이나 골절부의 손상을 피해야 할 경우 금속 외고정, 심히 골절되거나 조기 회복을 위해 수술적 내고정(골수강내 금속정 고정술, 금속판 내고정법) 등을 시행할 수 있다.
대한민국공개특허 제10-2010-0024457호는 컴퓨터시스템을 이용한 대퇴골 상부골절 수술계획시뮬레이션 방법으로 컴퓨터시스템을 이용하여, 대퇴골 상부골절의 수술시 정확한 수술계획을 세우기 위한 시뮬레이션 방법에 관한 것이다. 이 발명에 따른 주연산장치와, 입력장치와, 출력장치와, 다양한 크기의 고정물모델을 저장한 데이터베이스를 포함한 컴퓨터시스템에서의 대퇴골 상부골절 수술계획 시뮬레이션 방법은, 3차원 대퇴골모델을 생성하는 제1단계와; 상기 3차원 대퇴골모델의 대퇴골경부의 중심선을 생성하여 표시하는 제2단계와; 상기 3차원 대퇴골모델에 고정물의 삽입위치를 결정하는 제3단계와; 상기 고정물모델이 선택되면 상기 대퇴골모델의 상기 삽입위치에 상기 고정물모델을 삽입한 상태를 표시하는 제4단계를 구비한 것을 특징으로 한다.
대한민국등록특허 제10-2009-0081799호는 대퇴골 골절 치료장치로 대퇴골 골절시 골절부를 견고하게 고정하고 시술이 용이하며, 대전자부를 지지하는 대전자부 안정부재의 고정력이 안정화된 구조의 대퇴골 골절 치료장치를 제공한다. 본 발명에 따른 대퇴골 골절 치료장치는: 대퇴골의 골절시 골절부를 고정하기 위하여 대퇴골체에 고정되는 대퇴골절 고정부재를 갖는 대퇴골절 고정유닛; 그리고 상기 대퇴골의 대전자부를 지지하기 위하여 상기 대퇴골절 고정부재에 선택적으로 결합되는 대전자부 안정부재를 포함하여 구성되며; 상기 대퇴골절 고정유닛은 상기 대전자부 안정부재를 상기 대퇴골절 고정부재에 장착하기 위하여 상기 대퇴골절 고정부재에 형성되는 제1결합부를 더 포함하여 구성되고, 상기 대전자부 안정부재는 상기 제1결합부에 홈과 돌기의 결합에 의한 요철결합방식으로 결합되는 제2결합부를 포함하여 구성된다.
대퇴골 골절 등의 치료를 위하여, 상부 대퇴골과 하부 대퇴골의 정확한 위치 정합을 통하여 골절을 결합시키는 것이 필요하며, 특히, 대퇴골을 포함하는 원기둥 형태의 뼈에 대하여 골절된 뼈 각각의 영상에서 정확한 위치를 정합하는 기술이 필요한 실정이다.
로드리게스 회전 공식 (Rodrigues' rotation formula: https://en.wikipedia.org/wiki/Rodrigues%27_rotation_formula)
Evaluation of optimization methods for intensity-based 2D-3D registration in x-ray guided interventions In: Medical Imaging 2011: Image Processing. SPIE, 2011. p. 657-671. (VAN DER BOM, I. M. J., et al.)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 길쭉한 형상의 뼈(bone)를 대상으로 하여, 3차원 영상의 3차원 위치 관계를 알아내기 위하여, 2차원 영상과 3차원 영상을 정합하는 방법을 제공하는 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법은 길쭉한 형상의 뼈(bone)에 대한 2차원 영상과 3차원 영상을 정합하는 방법에 있어서, 상기 뼈에 대하여 각각 다른 방향에서 촬영한 복수의 2차원 영상을 제공받고, 상기 뼈에 대하여 촬영한 3차원 영상을 제공받는 단계; 상기 복수의 2차원 영상을 이용하여, 상기 뼈의 길이 방향 3차원 공간 상의 직선을 도출하는 단계; 상기 3차원 영상을 이용하여, 상기 뼈의 형상 및 상기 뼈에 대한 길이 방향 중심선을 추출하는 단계; 상기 추출된 길이 방향 중심선을 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선과 정렬하는 단계; 및 상기 추출된 뼈의 형상을, 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로 회전 및 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라 이동하여, 상기 복수의 2차원 영상에 정합하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 추출된 길이 방향 중심선을 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선과 정렬하는 단계는 로드리게스 회전 공식을 이용하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 추출된 뼈의 형상을, 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로 회전 및 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라 이동하여, 상기 복수의 2차원 영상에 정합하는 단계는 상기 촬영한 3차원 영상과 촬영한 3차원 영상의 카메라 위치로부터 재구성된 2차원 영상(DRR: Digitally Reconstructed Radiography)을 얻어내는 과정; 상기 얻어낸 재구성된 2차원 영상과 상기 촬영한 복수의 2차원 영상을 비교하는 과정; 및 상기 비교한 결과를 이용하여, 상기 촬영한 3차원 영상의 카메라 위치를 수정하는 과정;을 포함하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 3차원 영상이 정합된 2차원 영상을 이용하여, 상기 뼈의 위치를 실시간으로 파악하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 뼈에 대한 2차원 영상은 X-ray 영상일 수 있다.
여기에서, 상기 뼈에 대한 3차원 영상은 CT(Computerized Tomography) 영상일 수 있다.
여기에서, 상기 길쭉한 형상의 뼈(bone)는 대퇴골(Femur)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에 따르면, 대퇴골(Femur) 등과 같은 길쭉한 형태의 뼈를 대상으로 하여, 뼈에 대한 3차원 영상을 2차원 영상에 증강(Augmented)하여 보여줄 수 있다.
또한, 직선 재구성 후 3차원 정렬을 통해 2차원-3차원 정합의 자유도를 낮추는 효과가 있으며, 이에 따라, 정합의 자유도를 낮춤으로써, 극소값(local minima) 오류에 빠질 확률이 줄어들고, 정합 성공률이 늘어나는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에서 추출된 뼈의 형상을 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로 회전 및 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라 이동하여 복수의 2차원 영상에 정합하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에서 복수의 2차원 영상과 3차원 공간 상의 직선을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에서 3차원 영상을 이용한, 뼈의 형상과 뼈에 대한 길이 방향 중심선을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에서 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에서 추출된 뼈의 형상을 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로 회전 및 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라 이동하여 복수의 2차원 영상에 정합하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에서 추출된 뼈의 형상을 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로 회전 및 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라 이동하여 복수의 2차원 영상에 정합하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에서 복수의 2차원 영상과 3차원 공간 상의 직선을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에서 3차원 영상을 이용한, 뼈의 형상과 뼈에 대한 길이 방향 중심선을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에서 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에서 추출된 뼈의 형상을 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로 회전 및 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라 이동하여 복수의 2차원 영상에 정합하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90도 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에서 추출된 뼈의 형상을 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로 회전 및 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라 이동하여 복수의 2차원 영상에 정합하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에서 복수의 2차원 영상과 3차원 공간 상의 직선을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에서 3차원 영상을 이용한, 뼈의 형상과 뼈에 대한 길이 방향 중심선을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에서 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법에서 추출된 뼈의 형상을 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로 회전 및 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라 이동하여 복수의 2차원 영상에 정합하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법은 길쭉한 형상의 뼈(bone)에 대한 2차원 영상과 3차원 영상을 정합하는 방법에 있어서, 상기 뼈에 대하여 각각 다른 방향에서 촬영한 복수의 2차원 영상을 제공받고, 상기 뼈에 대하여 촬영한 3차원 영상을 제공받는 단계(S110); 상기 복수의 2차원 영상을 이용하여, 상기 뼈의 길이 방향 3차원 공간 상의 직선을 도출하는 단계(S120); 상기 3차원 영상을 이용하여, 상기 뼈의 형상 및 상기 뼈에 대한 길이 방향 중심선을 추출하는 단계(S130); 상기 추출된 길이 방향 중심선을 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선과 정렬하는 단계(S140); 및 상기 추출된 뼈의 형상을, 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로 회전 및 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라 이동하여, 상기 복수의 2차원 영상에 정합하는 단계(S150);를 포함하는 것일 수 있다.
상기 뼈에 대하여 각각 다른 방향에서 촬영한 복수의 2차원 영상을 제공받고, 상기 뼈에 대하여 촬영한 3차원 영상을 제공받는 단계(S110)는 상기 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상을 정합하기 위하여, 각각의 영상을 제공받는 것으로, 제공받은 영상을 이용하여 2차원 영상과 3차원 영상을 정합하는 준비단계에 해당된다. 특히, 상기 길쭉한 형상의 뼈(bone)는 대퇴골(Femur)일 수 있으며, 대퇴골 이외에도 길쭉한 형상을 가진 뼈라면 어떠한 뼈도 활용될 수 있을 것이다.라
상기 복수의 2차원 영상을 이용하여, 상기 뼈의 길이 방향 3차원 공간 상의 직선을 도출하는 단계(S120)는 제공받은 복수의 2차원 영상을 이용하여, 3차원 공간 상에서 뼈의 길이 방향 직선을 도출하는 것일 수 있다. 특히, 상기 뼈에 대한 2차원 영상은 X-ray 영상일 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 2차원 영상에 나타난 뼈의 형상과, 제2 2차원 영상에 나타난 뼈의 형상을 결합하여, 3차원 공간상의 직선을 도출하는 것을 알 수 있다. 특히, 제1 2차원 영상과 제2 2차원 영상에 나타난 뼈의 형상을 이용하여 3차원 공간상의 직선을 도출하는 것은 아래의 수학식 1과 같이 도출할 수 있을 것이다.
(는 2차원 영상 촬영 시점의 기하학적 위치, 및 은 각각의 2차원 영상에서의 2차원 직선, 는 투영 행렬, 및 은 각각의 2차원 영상에서의 2차원 평면, 는 3차원 직선임)
상기 3차원 영상을 이용하여, 상기 뼈의 형상 및 상기 뼈에 대한 길이 방향 중심선을 추출하는 단계(S130)는 제공된 3차원 영상에서 촬영된 뼈의 형상을 추출하고, 제공된 3차원 영상에서 뼈에 대한 길이 방향 중심선을 추출하는 것일 수 있다. 특히, 상기 뼈에 대한 3차원 영상은 CT(Computerized Tomography) 영상일 수 있다.
도 4를 참조하면, 제공된 3차원 영상에서 초록색으로 표현되는 뼈의 형상을 추출하고, 또한, 제공된 3차원 영상에서 길이 방향 중심선을 추출하는 것일 수 있다.
상기 추출된 길이 방향 중심선을 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선과 정렬하는 단계(S140)는 2차원 영상과 3차원 영상의 정합을 위하여, 상기 3차원 영상에서 추출된 길이 방향 중심선과 상기 2차원 영상에서 도출된 공간 상의 직선을 서로 정렬하는 것일 수 있다.
특히, 상기 추출된 길이 방향 중심선을 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선과 정렬하는 단계(S140)는 로드리게스 회전 공식(비특허문헌 001 참조)을 이용하는 것일 수 있다.
상기 추출된 뼈의 형상을, 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로 회전 및 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라 이동하여, 상기 복수의 2차원 영상에 정합하는 단계(S150)는
상기 2차원 영상에서 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로, 상기 3차원 영상에서 추출된 뼈의 형상을 회전하는 것일 수 있다. 또한, 상기 2차원 영상에서 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라, 상기 3차원 영상에서 추출된 뼈의 형상을 이동하는 것일 수 있다. 이에 따라, 상기 2차원 영상과 3차원 영상의 정합이 수행될 수 있을 것이다.
도 5를 참조하면, 상기 2차원 영상에서 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로, 상기 3차원 영상에서 추출된 뼈의 형상을 회전하거나, 상기 2차원 영상에서 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라, 상기 3차원 영상에서 추출된 뼈의 형상을 이동하는 것을 쉽게 파악할 수 있을 것이다.
한편, 상기 추출된 뼈의 형상을, 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로 회전 및 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라 이동하여, 상기 복수의 2차원 영상에 정합하는 단계(S150)는 상기 촬영한 3차원 영상과 촬영한 3차원 영상의 카메라 위치로부터 재구성된 2차원 영상(DRR: Digitally Reconstructed Radiography)을 얻어내는 과정(S152); 상기 얻어낸 재구성된 2차원 영상과 상기 촬영한 복수의 2차원 영상을 비교하는 과정(S154); 및 상기 비교한 결과를 이용하여, 상기 촬영한 3차원 영상의 카메라 위치를 수정하는 과정(S156);을 포함하는 것일 수 있다.
상기 촬영한 3차원 영상과 촬영한 3차원 영상의 카메라 위치로부터 재구성된 2차원 영상(DRR: Digitally Reconstructed Radiography)을 얻어내는 과정(S152)은 상기 촬영한 3차원 영상과 촬영한 3차원 영상의 카메라 위치를 이용하여, 그림자 영상과 같은, 재구성된 2차원 영상(DRR: Digitally Reconstructed Radiography)을 얻어내는 것일 수 있다.
상기 얻어낸 재구성된 2차원 영상과 상기 촬영한 복수의 2차원 영상을 비교하는 과정(S154)은 상기 얻어낸 재구성된 2차원 영상을 상기 촬영한 복수의 2차원 영상과 하나씩 비교하여, 차이점을 파악하는 과정일 수 있다.
상기 비교한 결과를 이용하여, 상기 촬영한 3차원 영상의 카메라 위치를 수정하는 과정(S156)은 상기 얻어낸 재구성된 2차원 영상을 상기 촬영한 복수의 2차원 영상과 하나씩 비교하여 파악한 차이점을 이용하여, 상기 촬영한 3차원 영상의 카메라 위치를 수정하는 것일 수 있으며, 상기 촬영한 복수의 2차원 영상과 비교하는 이유로, 파악한 차이점이 최소화될 수 있는 최적의 조건으로 상기 촬영한 3차원 영상의 카메라 위치를 수정하는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법은 상기 3차원 영상이 정합된 2차원 영상을 이용하여, 상기 뼈의 위치를 실시간으로 파악하는 단계(S160);를 더 포함하는 것일 수 있다.
즉, 상기 3차원 영상이 정합된 2차원 영상을 이용하여, 뼈의 위치를 실시간으로 파악할 수 있기 때문에, 시간의 흐름에 따라, 상기 뼈에 대하여 각각 다른 방향에서 촬영한 복수의 2차원 영상을 이용하여, 뼈에 대한 위치 변화를 주면서, 어떻게 변화하고 있는지를 파악할 수 있게 된다.
결국, 상기 3차원 영상이 정합된 2차원 영상을 이용하여, 뼈의 위치를 실시간으로 파악하는 것을 이용하면, 길쭉한 형상의 뼈에 대한 골절 등의 경우에 뼈를 접합하기 위한 영상 데이터를 실시간으로 제공할 수 있게 될 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 개시된 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
Claims (7)
- 길쭉한 형상의 뼈(bone)에 대한 2차원 영상과 3차원 영상을 정합하는 방법에 있어서,
상기 뼈에 대하여 각각 다른 방향에서 촬영한 복수의 2차원 영상을 제공받고, 상기 뼈에 대하여 촬영한 3차원 영상을 제공받는 단계;
상기 복수의 2차원 영상을 이용하여, 상기 뼈의 길이 방향 3차원 공간 상의 직선을 도출하는 단계;
상기 3차원 영상을 이용하여, 상기 뼈의 형상 및 상기 뼈에 대한 길이 방향 중심선을 추출하는 단계;
상기 추출된 길이 방향 중심선을 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선과 정렬하는 단계; 및
상기 추출된 뼈의 형상을, 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로 회전 및 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라 이동하여, 상기 복수의 2차원 영상에 정합하는 단계;
를 포함하는 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법. - 제1항에 있어서,
상기 추출된 길이 방향 중심선을 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선과 정렬하는 단계는 로드리게스 회전 공식을 이용하는 것을 특징으로 하는 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법. - 제1항에 있어서,
상기 추출된 뼈의 형상을, 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 기준으로 회전 및 상기 도출된 3차원 공간 상의 직선 방향을 따라 이동하여, 상기 복수의 2차원 영상에 정합하는 단계는
상기 촬영한 3차원 영상과 촬영한 3차원 영상의 카메라 위치로부터 재구성된 2차원 영상(DRR: Digitally Reconstructed Radiography)을 얻어내는 과정;
상기 얻어낸 재구성된 2차원 영상과 상기 촬영한 복수의 2차원 영상을 비교하는 과정; 및
상기 비교한 결과를 이용하여, 상기 촬영한 3차원 영상의 카메라 위치를 수정하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법. - 제1항에 있어서,
상기 3차원 영상이 정합된 2차원 영상을 이용하여, 상기 뼈의 위치를 실시간으로 파악하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법. - 제1항에 있어서,
상기 뼈에 대한 2차원 영상은 X-ray 영상인 것을 특징으로 하는 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법. - 제1항에 있어서,
상기 뼈에 대한 3차원 영상은 CT(Computerized Tomography) 영상인 것을 특징으로 하는 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법. - 제1항에 있어서,
상기 길쭉한 형상의 뼈(bone)는 대퇴골(Femur)인 것을 특징으로 하는 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상의 정합 방법.
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| KR1020220142135A KR20240060987A (ko) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | 뼈에 대한 2차원 영상과 3차원 영상을 정합하는 방법 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR20090081799A (ko) | 2008-01-25 | 2009-07-29 | (주)트라디메딕스 | 대퇴골 골절 치료장치 |
| KR20100024457A (ko) | 2010-01-22 | 2010-03-05 | 한국과학기술원 | 컴퓨터시스템을 이용한 대퇴골 상부골절 수술계획시뮬레이션 방법 |
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2022
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