WO2017196082A1 - 3차원 두부 영상 정렬 장치 및 방법 - Google Patents

3차원 두부 영상 정렬 장치 및 방법 Download PDF

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WO2017196082A1
WO2017196082A1 PCT/KR2017/004841 KR2017004841W WO2017196082A1 WO 2017196082 A1 WO2017196082 A1 WO 2017196082A1 KR 2017004841 W KR2017004841 W KR 2017004841W WO 2017196082 A1 WO2017196082 A1 WO 2017196082A1
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head image
image
parallel
representative point
landmark
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PCT/KR2017/004841
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배웅
최성일
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(주)바텍이우홀딩스
주식회사 바텍
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
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    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A61B6/5223—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data generating planar views from image data, e.g. extracting a coronal view from a 3D image

Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional head image alignment device and method. More specifically, the present invention relates to a three-dimensional head image alignment device and method for aligning the three-dimensional head image by measuring the tilt of the subject as a clinically significant landmark.
  • a two-dimensional cephalo image is obtained by inserting a reference device into the subject's ear, aligning the subject with the reference device, and then photographing the subject (first method), or obtaining a three-dimensional head with respect to the subject.
  • the images are obtained by arranging images based on the mandibular jaw or temporomandibular joint (TMJ) of the subject, and then projecting a three-dimensional head image (second method).
  • TMJ mandibular jaw or temporomandibular joint
  • the first method has a disadvantage in that additional CT imaging is required when a three-dimensional head image of a subject is required, and thus, the subject is shot twice by radiation.
  • the second method has a problem in that the 3D head image is misaligned in the case of the asymmetric subject. Accordingly, there is a problem in that a two-dimensional cephalo image that is not well aligned is obtained.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus and method for aligning a three-dimensional head image based on clinically significant landmarks such that the three-dimensional head image is well aligned with respect to an arbitrary subject.
  • a three-dimensional head image acquisition unit for obtaining a three-dimensional head image of the subject, each of the predetermined landmarks in two or more slice images orthogonal to each other of the three-dimensional head image
  • a landmark extractor for extracting the data
  • a tilt acquirer for obtaining the slopes of the straight lines connecting the corresponding landmarks among the extracted landmarks
  • an image aligner for aligning the 3D head image using the obtained tilts Include.
  • the present invention also provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing a three-dimensional head image alignment method.
  • the present invention provides an apparatus and method for aligning three-dimensional head images by aligning three-dimensional head images based on clinically significant landmarks, such that three-dimensional head images of any subject are also well aligned.
  • FIG. 1 is a view showing a three-dimensional head image alignment device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing the position of the left and right EAP in the two-dimensional slice image parallel to the axial plane
  • FIG. 3 is a view showing the position of the right and left frontal sutures in the two-dimensional slice image parallel to the coronal plane
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a transverse cephalo image of a three-dimensional head image
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a transverse cephalo image of a three-dimensional head image corrected based on a mandible jaw according to the related art
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a transverse cephalo image of a three-dimensional head image corrected based on a clinically significant landmark according to the present invention
  • FIG. 9 is a flowchart of a three-dimensional head image alignment method.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a three-dimensional head image alignment device according to an embodiment of the present invention.
  • the 3D head image aligning apparatus 100 may include a 3D head image acquisition unit 10, a landmark extractor 30, a tilt acquirer 50, and an image alignment unit ( 70).
  • the 3D head image acquisition unit 10 acquires a 3D head image of the subject.
  • a 3D head image of a subject may be acquired from an X-ray imaging apparatus, such as a known computerized tomography apparatus connected by wire or wirelessly.
  • the landmark extractor 30 extracts predetermined landmarks from two or more slice images, preferably two or three slice images, orthogonal to each other, of the three-dimensional head image.
  • the landmark extractor 30 includes a landmark region detector 31 and a landmark region representative point extractor 32.
  • the landmarks point to specific anatomical points.
  • the preset landmark is a landmark of the subject (ie, a clinically significant landmark) known clinically symmetric.
  • preset landmarks may include left and right external angular processes (hereinafter referred to as "EAP"), right and left frontal sutures (Frontozygomatic Suture), and anterior nasal spine (ANS). ",” And posterior nasal peaks (PNS: Posterior Nasal Spine, hereinafter referred to as "PNS”).
  • the landmark area detector 31 detects the landmark areas from the two or three slice images of the three-dimensional head image by using the landmark area detection algorithm, respectively.
  • the landmark area detection unit 31 uses a morphology image processing algorithm that detects a region suitable for a mask of a predetermined shape in a two-dimensional image by using a mask of a predetermined shape as a landmark area detection algorithm. Can be.
  • the mask of a predetermined shape has a shape corresponding to each landmark area.
  • the landmark area is a predetermined area including a landmark.
  • the landmark area detector 31 is three-dimensional.
  • the left EAP and right EAP are detected using a mask (preset) corresponding to the shape of the EAP, and two parallel to the coronal plane of the three-dimensional head image.
  • the left frontal bone suture and the right frontal bone suture are detected using a mask (preset) corresponding to the frontal bone suture in the dimensional slice image.
  • the landmark area detection unit 31 may include the axial plane.
  • the left and right EAPs are detected in the two-dimensional slice image parallel to the ANS and the PNS using a mask (preset) corresponding to the ANS and PNS in the two-dimensional slice image parallel to the sagittal plane of the three-dimensional head image. Detect.
  • the two-dimensional slice images orthogonal to each other consists of two two-dimensional slice images parallel to the coronal plane or parallel to the sagittal plane
  • the left and right frontal bone in the two-dimensional slice image parallel to the coronal plane Sutures are detected and ANS and PNS are detected in a two-dimensional slice image parallel to the sagittal plane.
  • the two-dimensional slice images orthogonal to each other consist of three two-dimensional slice images parallel to the axial plane, coronal plane or sagittal plane, respectively, parallel to the axial, coronal and sagittal planes, respectively.
  • Each of the landmark regions may be detected in one 2D slice image.
  • the landmark area detector 31 may detect the landmark area in the two-dimensional slice images respectively parallel to two or three planes of the axial, coronal, and digital planes.
  • FIG. 2 is a view showing the position of the left and right EAP in the two-dimensional slice image parallel to the axial plane
  • FIG. 3 is a view showing the position of the left and right frontal bone sutures in the two-dimensional slice image parallel to the coronal plane
  • FIG. I is a view showing the position of the ANS and PNS in the two-dimensional slice image parallel to the digital plane.
  • the landmark area representative point extracting unit 32 then extracts the representative points of the detected landmark areas, for example, the left and right EAP, the left and right frontal bone sutures, ANS and PNS.
  • the landmark area representative point extracting unit 32 extracts the average point of the coordinates of the landmark area, that is, the center of gravity of the landmark area as the representative point of the landmark area.
  • the landmark area representative point extracting unit 32 is the representative point of the left EAP, the representative point of the right EAP, and the representative point of the left frontal bone suture. And extract the representative point of the right frontal canal suture.
  • the landmark area representative point extracting unit 32 may represent the representative point of the left EAP, the representative point of the right EAP, the representative point of the ANS and the PNS. Extract the representative point of.
  • the landmark area representative point extraction unit 32 is the representative point of the left frontal bone sutures, the representative point of the right frontal bone sutures Extract the representative of ANS and the representative of PNS.
  • the landmark area representative point extracting unit 32 is the representative point of the left EAP, the representative point of the right EAP, Representative points of the left frontal bone suture, representative points of the right frontal bone suture, representative points of ANS and PNS are extracted.
  • the gradient obtaining unit 50 obtains gradients of straight lines connecting landmarks corresponding to each other among the extracted landmarks.
  • the tilt acquisition unit 50 is a slope of a straight line formed by the representative point of the left EAP and the representative point of the right EAP in the axial plane (hereinafter, referred to as “the 1 slope ", and the inclination of the straight line (referred to as” the 2nd slope "hereafter) which consists of the representative point of the left frontal-temporal suture part and the representative point of the right frontal-temporal suture part in a coronal plane.
  • the first slope is the slope with respect to the transverse axis of the axial plane
  • the second slope is the slope with respect to the transverse axis of the coronal plane.
  • the tilt acquisition unit 50 is the slope of the straight line formed by the representative point of the ANS and the representative point of the PNS in the digital plane (hereinafter referred to as "third"). Slope ”) and a first slope.
  • the third slope is the slope with respect to the horizontal axis of the digital plane.
  • the slope obtaining unit 50 obtains the second slope and the third slope.
  • the tilt acquisition unit 50 obtains the first slope, the second slope, and the third slope.
  • the image aligner 70 aligns the 3D head image by using the obtained gradients.
  • the image aligning unit 70 displays the three-dimensional head image such that a straight line formed by the representative point of the left EAP and the representative point of the right EAP is parallel to the horizontal axis of the axial plane.
  • the three-dimensional head image is aligned by the second inclination such that the straight line formed by the representative point of the left frontal temporal suture and the representative point of the right frontal temporal suture is parallel to the horizontal axis of the coronal plane.
  • the image alignment unit 70 may include a three-dimensional head such that a straight line formed by the representative point of the left EAP and the representative point of the right EAP is parallel to the horizontal axis of the axial plane.
  • the images are aligned by the first inclination, and the three-dimensional head image is aligned by the third inclination such that a straight line formed by the representative point of the ANS and the representative point of the ANS is parallel to the horizontal axis of the digital plane.
  • the image aligning unit 70 has a straight line formed by the representative point of the left frontal suture suture and the representative point of the right frontal suture suture parallel to the horizontal axis of the coronal plane.
  • the three-dimensional head image is aligned by a second inclination so that the three-dimensional head image is aligned by a third inclination such that a straight line formed by the representative point of the ANS and the representative point of the ANS is parallel to the horizontal axis of the digital plane.
  • the image aligning unit 70 may have a straight line formed by the representative point of the left EAP and the representative point of the right EAP parallel to the horizontal axis of the axial plane. Align the 3D head image by the first slope so that the straight line formed by the representative point of the left frontal suture suture and the representative point of the right frontal suture suture is parallel to the horizontal axis of the coronal plane by the second slope.
  • the 3D head image is aligned by a third inclination such that a straight line formed by the representative point of ANS and the representative point of ANS are parallel to the horizontal axis of the digital plane.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a transverse cephaloscopic image of a three-dimensional head image
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a transverse cephaloscopic image of a three-dimensional head image corrected based on a mandible jaw according to the related art
  • 7 is a diagram illustrating a transverse cephalo image of a three-dimensional head image corrected based on a clinically significant landmark according to the present invention.
  • the three-dimensional head image aligning apparatus detects the Orion Bone in the coronal plane (see red border of FIG. 8), and the slope of the left frontal bone and the Orion bone and the right frontal bone suture
  • the three-dimensional head image may be aligned such that the orion bones have the same slope.
  • the three-dimensional head image alignment apparatus may detect the landmark region only for the two-dimensional slice image located in a predetermined section of the three-dimensional head image.
  • the 3D head image aligning device may detect a 2D slice image in which a frontal bone is located when detecting left and right EAP or a slice image located in a section from the sinus to the orbit. have.
  • FIG. 9 is a flowchart of a three-dimensional head image alignment method.
  • step S110 the 3D head image acquisition unit 10 acquires a 3D head image of a subject.
  • the landmark extractor 30 extracts predetermined landmarks from the 3D head image.
  • step S130 the tilt obtaining unit 50 obtains the slopes of the straight line connecting the landmarks corresponding to each other among the extracted landmarks.
  • the image aligner 70 aligns the 3D head image by using the acquired gradients.
  • the three-dimensional head image alignment method according to the present invention as described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means may be recorded on a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks.
  • Magneto-optical media and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • the medium may be a transmission medium such as an optical or metal wire, a waveguide, or the like including a carrier wave for transmitting a signal specifying a program command, a data structure, or the like.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

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Abstract

본 발명은 3차원 두부 영상 정렬 장치 및 방법에 관한 것으로 임상적으로 유의미한 랜드마크를 기준으로 3차원 두부 영상을 정렬하여 임의 피검체에 대해서도 3차원 두부 영상이 잘 정렬되는 3차원 두부 영상 정렬 장치 및 방법을 제공하고자 한다. 이를 위하여, 본 발명의 장치는, 피검체에 대한 3차원 두부 영상을 획득하는 3차원 두부 영상 획득부, 상기 3차원 두부 영상의 서로 직교하는 2 이상의 슬라이스 영상들에서 각각 사전 설정된 랜드마크들을 추출하는 랜드마크 추출부, 상기 추출된 랜드마크들 중 서로 대응하는 랜드마크들을 잇는 직선의 기울기들을 획득하는 기울기 획득부 및 상기 획득된 기울기들을 이용하여 상기 3차원 두부 영상을 정렬하는 영상 정렬부를 포함한다.

Description

3차원 두부 영상 정렬 장치 및 방법
본 발명은 3차원 두부 영상 정렬 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 임상적으로 유의미한 랜드마크로 피검체의 기울기를 측정하여 3차원 두부 영상을 정렬하는 3차원 두부 영상 정렬 장치 및 방법에 관한 것이다.
2차원 세팔로(cephalo) 영상은 피검체의 귀에 기준 장치를 꽂고 기준 장치를 기준으로 피검체를 정렬한 다음 피검체를 촬영하여 획득되거나(제 1 방법), 피검체에 대하여 획득된 3차원 두부 영상을 피검체의 하악턱 또는 악관절(TMJ : Temporomandibular Joint)을 기준으로 정렬한 다음, 3차원 두부 영상을 프로젝션하여 획득된다(제 2 방법).
그러나 제 1 방법은 피검체의 3차원 두부 영상이 필요한 경우 추가적인 CT 촬영이 필요하다는 단점이 있고, 그에 따라, 피검체가 방사선에 2회 쏘이는 문제가 있다.
그리고 제 2 방법은 하악이 비대칭인 피검체의 경우, 3차원 두부 영상이 잘못 정렬되는 문제가 있다. 그에 따라, 잘 정렬되지 않은 2차원 세팔로 영상이 획득되는 문제가 있다.
따라서, 임상적으로 유의미한 랜드마크(특정한 해부학적 지점)를 기준으로 3차원 두부 영상을 정렬하는 기술이 필요하다.
본 발명은 임상적으로 유의미한 랜드마크를 기준으로 3차원 두부 영상을 정렬하여 임의 피검체에 대해서도 3차원 두부 영상이 잘 정렬되는 3차원 두부 영상 정렬 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 피검체에 대한 3차원 두부 영상을 획득하는 3차원 두부 영상 획득부, 상기 3차원 두부 영상의 서로 직교하는 2 이상의 슬라이스 영상들에서 각각 사전 설정된 랜드마크들을 추출하는 랜드마크 추출부, 상기 추출된 랜드마크들 중 서로 대응하는 랜드마크들을 잇는 직선의 기울기들을 획득하는 기울기 획득부 및 상기 획득된 기울기들을 이용하여 상기 3차원 두부 영상을 정렬하는 영상 정렬부를 포함한다.
한편, 본 발명의 방법은 피검체에 대한 3차원 두부 영상을 획득하는 3차원 두부 영상 획득 단계, 상기 3차원 두부 영상의 서로 직교하는 2 이상의 슬라이스 영상들에서 각각 사전 설정된 랜드마크들을 추출하는 랜드마크 추출 단계, 상기 추출된 랜드마크들 중 서로 대응하는 랜드마크들을 잇는 직선의 기울기들을 획득하는 기울기 획득 단계 및 상기 획득된 기울기들을 이용하여 상기 3차원 두부 영상을 정렬하는 영상 정렬 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 3차원 두부 영상 정렬 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명은 임상적으로 유의미한 랜드마크를 기준으로 3차원 두부 영상을 정렬하여 임의 피검체에 대한 3차원 두부 영상도 잘 정렬되는 3차원 두부 영상 정렬 장치 및 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 두부 영상 정렬 장치를 도시한 도면,
도 2는 액시얼 평면에 평행한 2차원 슬라이스 영상에서 좌우 EAP의 위치를 나타낸 도면,
도 3은 코로날 평면에 평행한 2차원 슬라이스 영상에서 좌우 전두관골 봉합부의 위치를 나타낸 도면,
도 4는 새지털 평면에 평행한 2차원 슬라이스 영상에서 ANS 및 PNS의 위치를 나타낸 도면,
도 5는 3차원 두부 영상의 횡방향 세팔로 영상을 도시한 도면,
도 6은 종래 기술에 따라 하악턱을 기준으로 보정한 3차원 두부 영상의 횡방향 세팔로 영상을 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따라 임상적으로 유의미한 랜드마크를 기준으로 보정한 3차원 두부 영상의 횡방향 세팔로 영상을 도시한 도면,
도 8은 코로날 평면에 평행한 2차원 슬라이스 영상에서 오리온 본의 위치를 나타낸 도면 및
도 9는 3차원 두부 영상 정렬 방법의 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체의 기재에 있어서 일부 구성요소들을 단수형으로 기재하였다고 해서, 본 발명이 그에 국한되는 것은 아니며, 해당 구성요소가 복수 개로 이루어질 수 있음을 알 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 두부 영상 정렬 장치를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 3차원 두부 영상 정렬 장치(100)는 3차원 두부 영상 획득부(10), 랜드마크(Landmark) 추출부(30), 기울기 획득부(50) 및 영상 정렬부(70)를 포함한다.
3차원 두부 영상 획득부(10)는 피검체에 대한 3차원 두부 영상을 획득한다. 예를 들어, 유선 또는 무선으로 연결된 공지의 컴퓨터 단층 촬영 장치와 같은 엑스선 영상 촬영 장치로부터 피검체에 대한 3차원 두부 영상을 획득할 수 있다.
랜드마크 추출부(30)는 3차원 두부 영상의 서로 직교하는 2 이상의 슬라이스 영상, 바람직하게는 2 또는 3개의 슬라이스 영상에서 사전 설정된 랜드마크들을 추출한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 랜드마크 추출부(30)는 랜드마크지역 검출부(31) 및 랜드마크지역 대표점 추출부(32)를 포함한다. 여기에서, 랜드마크는 특정한 해부학적 지점을 가리킨다. 사전 설정된 랜드마크는 임상적으로 대칭으로 알려진 피검체의 랜드마크(즉, 임상적으로 유의미한 랜드마크)이다. 예를 들어, 사전 설정된 랜드마크는 좌우 익스터널 앵귤러 프로세스(External Angular Process, 이하 "EAP"라고 지칭함), 좌우 전두관골 봉합부(Frontozygomatic Suture), 전비극첨(ANS : Anterior Nasal Spine, 이하 "ANS"라고 지칭함) 및 후비극첨(PNS : Posterior Nasal Spine, 이하 "PNS"라고 지칭함)의 각각의 대표점이다.
랜드마크지역 검출부(31)는 3차원 두부 영상의 서로 직교하는 2 또는 3개의 슬라이스 영상에서 랜드마크지역 검출 알고리즘을 이용하여 랜드마크지역들을 각각 검출한다. 랜드마크지역 검출부(31)는 랜드마크지역 검출 알고리즘으로서 2차원 영상에서 소정 형상의 마스크(mask)를 이용하여 소정 형상의 마스크에 적합한 영역을 검출하는 모폴로지 이미지 처리 알고리즘(Morphology Image Processing Algorithm)을 이용할 수 있다. 소정 형상의 마스크는 각각의 랜드마크지역에 대응하는 형상을 가진다. 랜드마크지역은 랜드마크를 포함하는 소정의 영역이다.
예를 들어, 서로 직교하는 2차원 슬라이스 영상들이 액시얼(Axial) 평면에 평행하거나 코로날(Coronal) 평면에 평행한 2개의 2차원 슬라이스 영상으로 이루어진 경우, 랜드마크지역 검출부(31)는 3차원 두부 영상의 액시얼 평면에 평행한 2차원 슬라이스 영상에서 EAP에 대응하는 형상의 마스크(사전 설정됨)를 이용하여 좌 EAP 및 우 EAP를 검출하고, 3차원 두부 영상의 코로날 평면에 평행한 2차원 슬라이스 영상에서 전두관골 봉합부에 대응하는 형상의 마스크(사전 설정됨)를 이용하여 좌 전두관골 봉합부 및 우 전두관골 봉합부를 검출한다.
또는, 예를 들어, 서로 직교하는 2차원 슬라이스 영상들이 액시얼 평면에 평행하거나 새지털(Saggital) 평면에 평행한 2개의 2차원 슬라이스 영상으로 이루어진 경우, 랜드마크지역 검출부(31)는 액시얼 평면에 평행한 2차원 슬라이스 영상에서 좌우 EAP를 검출하고, 3차원 두부 영상의 새지털 평면에 평행한 2차원 슬라이스 영상에서 ANS 및 PNS에 대응하는 형상의 마스크(사전 설정됨)를 이용하여 ANS 및 PNS를 검출한다.
또는, 예를 들어, 서로 직교하는 2차원 슬라이스 영상들이 코로날 평면에 평행하거나 새지털 평면에 평행한 2개의 2차원 슬라이스 영상으로 이루어진 경우, 코로날 평면에 평행한 2차원 슬라이스 영상에서 좌우 전두관골 봉합부를 검출하고, 새지털 평면에 평행한 2차원 슬라이스 영상에서 ANS 및 PNS를 검출한다.
또는, 예를 들어, 서로 직교하는 2차원 슬라이스 영상들이 액시얼 평면, 코로날 평면 또는 새지털 평면에 평행한 3개의 2차원 슬라이스 영상으로 이루어진 경우, 액시얼, 코로날 및 새지털 평면에 각각 평행한 2차원 슬라이스 영상에서 랜드마크지역을 각각 검출할 수도 있다.
즉, 랜드마크지역 검출부(31)는 액시얼, 코로날, 새지털 평면 중 2 또는 3개의 평면에 각각 평행한 2차원 슬라이스 영상들에서 각각 랜드마크지역을 검출할 수 있다.
도 2는 액시얼 평면에 평행한 2차원 슬라이스 영상에서 좌우 EAP의 위치를 나타낸 도면이고, 도 3은 코로날 평면에 평행한 2차원 슬라이스 영상에서 좌우 전두관골 봉합부의 위치를 나타낸 도면이며, 도 4는 새지털 평면에 평행한 2차원 슬라이스 영상에서 ANS 및 PNS의 위치를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 좌우 EAP, 좌우 전두관골 봉합부, ANS 및 PNS는 각각의 빨간색 테두리 안에 도시되어 있다.
그 다음, 랜드마크지역 대표점 추출부(32)는 검출된 랜드마크지역, 예를 들어, 좌우 EAP, 좌우 전두관골 봉합부, ANS 및 PNS의 대표점을 추출한다. 랜드마크지역 대표점 추출부(32)는 랜드마크지역의 좌표의 평균점, 즉, 랜드마크지역의 무게중심을 랜드마크지역의 대표점으로서 추출한다.
예를 들어, 좌우 EAP 및 좌우 전두관골 봉합부가 랜드마크지역으로서 추출된 경우, 랜드마크지역 대표점 추출부(32)는 좌 EAP의 대표점, 우 EAP의 대표점, 좌 전두관골 봉합부의 대표점 및 우 전두관골 봉합부의 대표점을 추출한다.
또는, 예를 들어, 좌우 EAP, ANS 및 PNS가 랜드마크지역으로서 추출된 경우, 랜드마크지역 대표점 추출부(32)는 좌 EAP의 대표점, 우 EAP의 대표점, ANS의 대표점 및 PNS의 대표점을 추출한다.
또는, 예를 들어, 좌우 전두관골 봉합부, ANS 및 PNS가 랜드마크지역으로서 추출된 경우, 랜드마크지역 대표점 추출부(32)는 좌 전두관골 봉합부의 대표점, 우 전두관골 봉합부의 대표점, ANS의 대표점 및 PNS의 대표점을 추출한다.
또는, 예를 들어, 좌우 EAP, 좌우 전두관골 봉합부, ANS 및 PNS가 랜드마크지역으로서 추출된 경우, 랜드마크지역 대표점 추출부(32)는 좌 EAP의 대표점, 우 EAP의 대표점, 좌 전두관골 봉합부의 대표점, 우 전두관골 봉합부의 대표점, ANS의 대표점 및 PNS의 대표점을 추출한다.
기울기 획득부(50)는 추출된 랜드마크들 중 서로 대응하는 랜드마크들을 잇는 직선의 기울기들을 획득한다.
예를 들어, 좌우 EAP 및 좌우 전두관골 봉합부가 랜드마크지역으로서 추출된 경우, 기울기 획득부(50)는 액시얼 평면에서 좌 EAP의 대표점 및 우 EAP의 대표점이 이루는 직선의 기울기(이하 "제 1 기울기"라고 함)를 획득하고, 코로날 평면에서 좌 전두관골 봉합부의 대표점 및 우 전두관골 봉합부의 대표점이 이루는 직선의 기울기(이하 "제 2 기울기"라고 함)를 획득한다. 제 1 기울기는 액시얼 평면의 가로축에 대한 기울기이고, 제 2 기울기는 코로날 평면의 가로축에 대한 기울기이다.
또는, 예를 들어, 좌우 EAP, ANS 및 PNS가 랜드마크지역으로서 추출된 경우, 기울기 획득부(50)는 새지털 평면에서 ANS의 대표점 및 PNS의 대표점이 이루는 직선의 기울기(이하 "제 3 기울기"라고 함)와 제 1 기울기를 획득한다. 제 3 기울기는 새지털 평면의 가로축에 대한 기울기이다.
또는, 예를 들어, 좌우 전두관골 봉합부, ANS 및 PNS가 랜드마크지역으로서 추출된 경우, 기울기 획득부(50)는 제 2 기울기와 제 3 기울기를 획득한다.
또는, 예를 들어, 좌우 EAP, 좌우 전두관골 봉합부, ANS 및 PNS가 랜드마크지역으로서 추출된 경우, 기울기 획득부(50)는 제 1 기울기, 제 2 기울기 및 제 3 기울기를 획득한다.
영상 정렬부(70)는 획득된 기울기들을 이용하여 3차원 두부 영상을 정렬한다.
예를 들어, 제 1 기울기 및 제 2 기울기가 획득된 경우, 영상 정렬부(70)는 좌 EAP의 대표점 및 우 EAP의 대표점이 이루는 직선이 액시얼 평면의 가로축에 평행하도록 3차원 두부 영상을 제 1 기울기만큼 정렬하고, 좌 전두관골 봉합부의 대표점 및 우 전두관골 봉합부의 대표점이 이루는 직선이 코로날 평면의 가로축에 평행하도록 3차원 두부 영상을 제 2 기울기만큼 정렬한다.
또는, 예를 들어, 제 1 기울기 및 제 3 기울기가 획득된 경우, 영상 정렬부(70)는 좌 EAP의 대표점 및 우 EAP의 대표점이 이루는 직선이 액시얼 평면의 가로축에 평행하도록 3차원 두부 영상을 제 1 기울기만큼 정렬하고, ANS의 대표점 및 ANS의 대표점이 이루는 직선이 새지털 평면의 가로축에 평행하도록 3차원 두부 영상을 제 3 기울기만큼 정렬한다.
또는, 예를 들어, 제 2 기울기 및 제 3 기울기가 획득된 경우, 영상 정렬부(70)는 좌 전두관골 봉합부의 대표점 및 우 전두관골 봉합부의 대표점이 이루는 직선이 코로날 평면의 가로축에 평행하도록 3차원 두부 영상을 제 2 기울기만큼 정렬하고, ANS의 대표점 및 ANS의 대표점이 이루는 직선이 새지털 평면의 가로축에 평행하도록 3차원 두부 영상을 제 3 기울기만큼 정렬한다.
또는, 예를 들어, 제 1 기울기, 제 2 기울기 및 제 3 기울기가 획득된 경우, 영상 정렬부(70)는 좌 EAP의 대표점 및 우 EAP의 대표점이 이루는 직선이 액시얼 평면의 가로축에 평행하도록 3차원 두부 영상을 제 1 기울기만큼 정렬하고, 좌 전두관골 봉합부의 대표점 및 우 전두관골 봉합부의 대표점이 이루는 직선이 코로날 평면의 가로축에 평행하도록 3차원 두부 영상을 제 2 기울기만큼 정렬하고, ANS의 대표점 및 ANS의 대표점이 이루는 직선이 새지털 평면의 가로축에 평행하도록 3차원 두부 영상을 제 3 기울기만큼 정렬한다.
도 5는 3차원 두부 영상의 횡방향 세팔로 영상을 도시한 도면이고, 도 6은 종래 기술에 따라 하악턱을 기준으로 보정한 3차원 두부 영상의 횡방향 세팔로 영상을 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따라 임상적으로 유의미한 랜드마크를 기준으로 보정한 3차원 두부 영상의 횡방향 세팔로 영상을 도시한 도면이다.
도 5 내지 7을 비교하면, 도 5 및 6에는 안와라인(파란색 테두리) 및 외이도 부분(빨간색 테두리)이 흐릿하게 나타나고, 도 7에는 안와라인 및 외이도 부분이 뚜렷하게 나타나 있음을 알 수 있다. 따라서, 도 5 내지 7에 도시된 횡방향 세팔로 영상들 중 도 7에 도시된 횡방향 세팔로 영상이 가장 잘 정렬되어 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같은 3차원 두부 영상 정렬 장치는 코로날 평면에서 오리온 본(Orion Bone)을 검출하고(도 8의 빨간 테두리 참조), 좌 전두관골 봉합부와 오리온 본의 기울기와 우 전두관골 봉합부와 오리온 본의 기울기가 동일하도록 3차원 두부 영상을 정렬할 수도 있다.
상술한 바와 같은 3차원 두부 영상 정렬 장치는 각각의 슬라이스 영상에서 랜드마크지역을 검출할 때, 3차원 두부 영상의 사전 정해진 구간에 위치한 2차원 슬라이스 영상만을 대상으로 랜드마크지역을 검출할 수 있다. 예를 들어, 3차원 두부 영상 정렬 장치는, 좌우 EAP를 검출할 때, 프론탈 본(Frontal Bone)이 위치한 2차원 슬라이스 영상에서 검출하거나, 부비동에서 안와까지의 구간에 위치한 슬라이스 영상에서 검출할 수 있다.
*도 9는 3차원 두부 영상 정렬 방법의 흐름도이다.
두부 영상 정렬 방법의 구체적인 실시 예는 도 1의 두부 영상 정렬 장치에 대한 설명에서 상세히 전술한 바 있으므로, 여기서는 그 동작 과정에 대하여 간략하게 설명하기로 한다.
먼저, S110 단계에서, 3차원 두부 영상 획득부(10)는 피검체에 대한 3차원 두부 영상을 획득한다.
그 다음, S120 단계에서, 랜드마크 추출부(30)는 3차원 두부 영상에서 사전 설정된 랜드마크들을 추출한다.
그 다음, S130 단계에서, 기울기 획득부(50)는 추출된 랜드마크들 중 서로 대응하는 랜드마크들을 잇는 직선의 기울기들을 획득한다.
그 다음, S140 단계에서, 영상 정렬부(70)는 획득된 기울기들을 이용하여 3차원 두부 영상을 정렬한다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 3차원 두부 영상 정렬 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. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (9)

  1. 피검체에 대한 3차원 두부 영상을 획득하는 3차원 두부 영상 획득부;
    상기 3차원 두부 영상의 서로 직교하는 2 이상의 슬라이스 영상들에서 각각 사전 설정된 랜드마크들을 추출하는 랜드마크 추출부;
    상기 추출된 랜드마크들 중 서로 대응하는 랜드마크들을 잇는 직선의 기울기들을 획득하는 기울기 획득부; 및
    상기 획득된 기울기들을 이용하여 상기 3차원 두부 영상을 정렬하는 영상 정렬부를 포함하는
    3차원 두부 영상 정렬 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이스 영상들 중 어느 하나는 액시얼 평면에 평행하고,
    상기 랜드마크 추출부는
    상기 액시얼 평면에 평행한 슬라이스 영상에서 좌 EAP(External Angular Process)의 대표점과 우 EAP의 대표점을 상기 랜드마크로서 추출하는
    3차원 두부 영상 정렬 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이스 영상들 중 어느 하나는 코로날 평면에 평행하고,
    상기 랜드마크 추출부는
    상기 코로날 평면에 평행한 슬라이스 영상에서 좌 전두관골 봉합부의 대표점과 우 전두관골 봉합부의 대표점을 상기 랜드마크로서 추출하는
    3차원 두부 영상 정렬 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이스 영상들 중 어느 하나는 새지털 평면에 평행하고,
    상기 랜드마크 추출부는
    상기 새지털 평면에 평행한 슬라이스 영상에서 전비극첨(ANS)의 대표점과 후비극첨(PNS)의 대표점을 상기 랜드마크로서 추출하는
    3차원 두부 영상 정렬 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영상 정렬부는,
    상기 슬라이스 영상별 대표점을 연결한 직선이 해당 평면의 가로축에 평행하도록 상기 3차원 두부 영상을 정렬하는
    3차원 두부 영상 정렬 장치.
  6. 피검체에 대한 3차원 두부 영상을 획득하는 3차원 두부 영상 획득 단계;
    상기 3차원 두부 영상의 서로 직교하는 2 이상의 슬라이스 영상들에서 각각 사전 설정된 랜드마크들을 추출하는 랜드마크 추출 단계;
    상기 추출된 랜드마크들 중 서로 대응하는 랜드마크들을 잇는 직선의 기울기들을 획득하는 기울기 획득 단계; 및
    상기 획득된 기울기들을 이용하여 상기 3차원 두부 영상을 정렬하는 영상 정렬 단계를 포함하는
    3차원 두부 영상 정렬 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 슬라이스 영상은 엑시얼 평면, 코로날 평면, 사지탈 평면 중 적어도 하나와 평행하고,
    상기 랜드마크 추출 단계는
    상기 랜드마크로서, 상기 액시얼 평면에 평행한 슬라이스 영상에서 좌 EAP(External Angular Process)의 대표점과 우 EAP의 대표점, 상기 코로날 평면에 평행한 슬라이스 영상에서 좌 전두관골 봉합부의 대표점과 우 전두관골 봉합부의 대표점, 기 새지털 평면에 평행한 슬라이스 영상에서 전비극첨(ANS)의 대표점과 후비극첨(PNS)의 대표점 중 적어도 하나를 추출하는
    3차원 두부 영상 정렬 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 영상 정렬 단계는,
    상기 슬라이스 영상 별 대표점을 연결한 직선이 해당 평면의 가로축에 평행하도록 상기 3차원 두부 영상을 정렬하는
    3차원 두부 영상 정렬 방법.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 3차원 두부 영상 정렬 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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