KR20200089956A - 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 골절 부위가 포함된 골절 의료 영상에서 복수의 골절편의 위치 및 형태를 인식하는 단계와, 복수의 골절편의 형태를 분석하여 복수의 골절편의 정합성을 판단하는 단계와, 정합성을 기초로 복수의 골절편의 위치를 이동시켜 골절 부위를 영상 정복하는 단계와, 영상 정복된 골절 부위를 고정하기 위한 가상 내고정물을 생성하는 단계를 포함하는 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법 및 장치를 제공한다.

Description

영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법 및 장치{Method And Apparatus For Generating Virtual Internal Fixation Device Based On Image Reduction}
본 발명은 골절된 뼈를 영상 상으로 정복한 것을 기반으로 가상 내고정물을 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
골절은 스트레스(Stress)의 크기와 방향, 부위에 따라 다양하게 발생되는 만큼 부러진 뼈조각, 즉 골절편의 개수, 위치 및 형태 또한 다양하다.
이러한 다양한 형태의 골절을 치료하기 위하여 골절 부위와 가장 가까운 피부와 근육 조직을 절개한 후 최대한 골절편들이 골절 전의 원래 위치와 형태를 갖추도록 배열하고 배열된 골절편들이 움직이지 않게 플레이트(Plate)와 스크류(Screw) 등으로 고정하여 치료를 하게 된다.
여기서, 골절편들이 골절 전의 원래 위치와 형태를 갖추도록 하는 작업을 정복(Reduction)이라고 하고, 플레이트와 스크류 등으로 골절편들을 고정하는 작업을 내고정(Internal fixation)이라고 하며, 내고정을 위해 사용되는 플레이트와 스크류, 또는 금속 핀이나 골수 내 정(Intramedullary nail) 등의 인체 삽입물을 내고정물이라고 한다. 이와 같은 정복 및 내고정 시술은 골절편의 개수가 많고 불규칙한 형태일수록 난이도가 상승하고 성공률이 낮아지게 된다.
한편, 골절의 경우 받은 스트레스(Stress)에 따라 골절편의 개수, 위치 및 형태가 다르고, 피시술자는 의료 영상으로서 골절된 영상만을 최초로 확인하기 때문에 골절 전의 원래 뼈가 어떤 형태인지 알 수 없다. 물론, 반대쪽의 골절되지 않은 뼈를 거울 상으로 재구성(Mirroring)하여 이로부터 골전된 뼈의 원래 형태를 유추해 볼 수는 있지만, 사람의 뼈는 좌우가 완전히 일치하지 않기 때문에 이 또한 정확하다고 할 수 없다.
결국 지금까지의 내고정 시술은 골절된 뼈의 원래 형태를 모르는 상태에서 시행될 수밖에 없었고, 이로 인해 피시술자의 골절된 뼈에 딱 맞는 플레이트 등의 맞춤형 내고정물을 제작할 수 없었다. 실제 수술장에서는 골절편들을 직접 잡아 움직여 정복을 시행하고 상용화된 플레이트를 이용하여 내고정을 시행하고 있는데, 문제는 상용화된 플레이트가 정복된 뼈에 잘 맞지 않는다는 것이다.
기존의 플레이트와 스크류의 경우 상용화된 의료 기기로서 규격화가 되어 있는데, 평균적인 사람의 뼈 형태를 고려해 평균적인 형태를 기준으로 크기와 길이를 단계별로 제조하여 판매되고 있다. 시술 시에는 피시술자의 뼈를 실제로 정복한 후 여러 규격의 플레이트를 정복된 뼈에 대어 보아 형태와 크기가 가장 흡사한 플레이트를 사용하게 된다.
그러나, 플레이트가 평균적인 수치로 규격화되어 있다고 하여도 대다수의 플레이트가 피시술자의 뼈 형태와 정확히 정합이 되지 않으며 이는 시술을 진행하는데 있어 어려움을 준다. 예를 들면, 뼈의 표면 굴곡이나 3차원적으로 꼬인 정도가 플레이트와 맞지 않거나, 플레이트의 고정홀 위치가 골절편에 맞지 않아 골절편에 스크류를 삽입할 수 없는 경우 등이 있다. 경우에 따라서는 이로 인해 플레이트를 이용한 내고정이 매우 힘들며, 내고정이 잘못되었을 경우 뼈의 원형이 재건되지 못하거나 뼈가 붙지 않는 불유합이 발생할 수 있다.
본 발명은, 뼈를 영상 상으로 정복한 것을 기반으로 가상 내고정물을 생성하여 이를 통해 피시술자 맞춤형 내고정물을 제작할 수 있는 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 뼈를 영상 상으로 정복한 것을 기반으로 고정 부재가 삽입되는 고정홀의 위치 및 방향을 조정할 수 있는 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 골절 부위가 포함된 골절 의료 영상에서 복수의 골절편의 위치 및 형태를 인식하는 단계와, 복수의 골절편의 형태를 분석하여 복수의 골절편의 정합성을 판단하는 단계와, 정합성을 기초로 복수의 골절편의 위치를 이동시켜 골절 부위를 영상 정복하는 단계와, 영상 정복된 골절 부위를 고정하기 위한 가상 내고정물을 생성하는 단계를 포함하는 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법을 제공한다.
여기서, 복수의 골절편의 위치 및 형태를 인식하는 단계는, 골절 의료 영상에서 복수의 관심 영역을 선정하는 단계와, 복수의 관심 영역의 특징을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 복수의 골절편의 위치 및 형태를 인식하는 단계는, 복수의 관심 영역의 특징을 분석하여 복수의 골절편의 형태 및 위치를 인식하는 단계일 수 있다.
또한, 복수의 골절편의 정합성을 판단하는 단계는, 복수의 골절편의 능선 및 골절선을 분석하는 단계와, 복수의 골절편에서 능선 및 골절선의 정합성이 가장 높은 한 쌍의 정합 골절편을 선정하는 단계와, 한 쌍의 정합 골절편의 골절선에 각각 포함되어 서로 대응하는 버텍스들의 정합 벡터를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 골절 부위를 영상 정복하는 단계는, 서로 대응하는 버텍스들의 정합 벡터 중 적어도 하나를 이동하여 골절 부위를 영상 정복하는 단계일 수 있다.
또한, 가상 내고정물을 생성하는 단계는, 영상 정복된 골절 부위의 표면에 접하는 플레이트 본체를 생성하는 단계와, 고정 부재를 골절 부위 및 플레이트 본체에 삽입하기 위한 고정 홀을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 고정홀을 형성하는 단계는, 영상 정복된 골절 부위를 기초로 고정 부재가 삽입되는 위치 및 방향을 결정하여 고정홀을 형성하는 단계일 수 있다.
또한, 고정홀을 형성하는 단계는, 영상 정복된 골절 부위를 기초로 복수의 골절편 경계 이외의 영역에 고정홀을 형성하는 단계일 수 있다.
또한, 골절 부위가 포함된 골절 의료 영상에서 복수의 골절편의 위치 및 형태를 인식하는 골절편 인식부와, 복수의 골절편의 형태를 분석하여 복수의 골절편의 정합성을 판단하는 정합성 판단부와, 정합성을 기초로 복수의 골절편의 위치를 이동시켜 골절 부위를 영상 정복하는 영상 정복부와, 영상 정복된 골절 부위를 고정하기 위한 가상 내고정물을 생성하는 가상 내고정물 생성부를 포함하는 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 장치를 제공한다.
여기서, 골절편 인식부는, 골절 의료 영상에서 복수의 관심 영역을 선정하는 관심 영역 선정부와, 복수의 관심 영역의 특징을 추출하는 특징 추출부를 포함할 수 있다.
또한, 골절편 인식부는 복수의 관심 영역의 특징을 분석하여 복수의 골절편의 형태 및 위치를 인식할 수 있다.
또한, 정합성 판단부는, 복수의 골절편의 능선 및 골절선을 분석하는 형태 분석부와, 복수의 골절편에서 능선 및 골절선의 정합성이 가장 높은 한 쌍의 정합 골절편을 선정하는 정합 골절편 선정부와, 한 쌍의 정합 골절편의 골절선에 각각 포함되어 서로 대응하는 버텍스들의 정합 벡터를 산출하는 정합 벡터 산출부를 포함할 수 있다.
또한, 영상 정복부는 서로 대응하는 버텍스들의 정합 벡터 중 적어도 하나를 이동하여 골절 부위를 영상 정복할 수 있다.
또한, 가상 내고정물 생성부는, 영상 정복된 상기 골절 부위의 표면에 접하는 플레이트 본체를 생성하는 플레이트 본체 생성부와, 고정 부재를 골절 부위 및 플레이트 본체에 삽입하기 위한 고정 홀을 형성하는 고정홀 형성부를 포함할 수 있다.
또한, 고정홀 형성부는 영상 정복된 골절 부위를 기초로 고정 부재가 삽입되는 위치 및 방향을 결정하여 고정홀을 형성할 수 있다.
또한, 고정홀 형성부는 영상 정복된 골절 부위를 기초로 복수의 골절편 경계 이외의 영역에 고정홀을 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 영상 상으로 정복을 진행하여 실제 정복 시술 전에 골절편의 개수, 위치 및 형태를 파악할 수 있고, 정복을 위한 각 골절편의 이동 위치를 파악할 수 있다. 또한, 정복 시술이 이상적으로 완료되었을 때의 뼈의 형태를 파악할 수 있다.
이를 통해, 시술자의 편의성을 증진시킬 뿐만 아니라, 정복 및 내고정 시술 계획에 소요되는 시간을 단축시키고 정복 및 내고정 시술 계획의 정확성을 제고할 수 있다. 또한, 피시술자에게 정복 및 내고정 시술 전 맞춤형 정복 및 내고정 시술 계획을 보다 쉽게 설명할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 뼈를 영상 상으로 정복한 것을 기반으로 가상 내고정물을 생성하고 이를 기초로 실제 내고정물을 제작하기 때문에 피시술자 맞춤형 내고정물을 제작할 수 있다. 또한, 영상 정복 기반으로 고정 부재가 삽입되는 고정홀의 위치 및 방향을 조정할 수 있기 때문에, 시술 난이도가 높은 경우, 즉, 분쇄 골절과 같이 골절편의 개수가 많거나 골절편의 형태가 불규칙한 경우에도 각 골절편에 고정 부재가 삽입될 수 있도록 할 수 있고, 맞춤형 플레이트에 골절편을 맞추면 자연히 뼈의 원형이 재건되기 때문에 시술 시간을 단축시킬 수 있으며, 결과적으로 시술 성공률을 향상시키고 불유합률을 저감시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 골절편 인식부의 구체적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 골절 의료 영상에서 골절편 인식 영상을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정합성 판단부의 구체적인 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 골절편 인식 영상을 정복 의료 영상으로 변환하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가상 내고정물 생성부의 구체적인 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가상 내고정물이 생성되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
본 발명의 실시예에 있어서, 각 구성 요소들은 하나 또는 그 이상의 하부 구성 요소로 구성될 수 있으며, 각 구성 요소들이 수행하는 전기, 전자 및 기계적 기능들은 전자 회로, 집적 회로 및 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등 공지된 다양한 소자들 또는 기계적 요소들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 장치의 개략적인 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 장치는 골절편 인식부(110), 정합성 판단부(120), 영상 정복부(130) 및 가상 내고정물 생성부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 골절편 인식부의 구체적인 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 골절 의료 영상에서 골절편 인식 영상을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 골절편 인식부(110)는 골절 부위가 포함된 골절 의료 영상에서 복수의 골절편의 위치 및 형태를 인식한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 골절편 인식부(110)는 골절 의료 영상 획득부(111), 관심 영역 선정부(112) 및 특징 추출부(113)를 포함할 수 있다.
골절 의료 영상 획득부(111)는 피시술자의 골절 의료 영상을 획득한다. 즉, 골절 의료 영상 획득부(111)는 영상 촬영 장치(미도시)가 피시술자의 골절 부위를 촬영한 골절 의료 영상을 통신을 통해 전송 받을 수 있다. 여기서, 골절 의료 영상은 X선(X-Ray) 영상 촬영 장치, CT(Computed Tomography) 영상 촬영 장치 및 자기 공명 영상(Magnetic Resonance Image; MRI) 촬영 장치를 포함하여 다양한 영상 촬영 장치에 의해 촬영된 2차원 및 3차원 의료 영상 데이터일 수 있다.
관심 영역 선정부(112)는 골절 의료 영상 획득부(111)에 의해 획득된 피시술자의 골절 의료 영상에서 복수의 관심 영역을 선정한다. 여기서, 관심 영역은 골절 의료 영상 중 골절편이 위치할 가능성이 높은 영역으로서 다양한 영상 분석 알고리즘을 이용해 선정될 수 있다.
특징 추출부(113)는 복수의 관심 영역의 특징을 추출하고, 골절편 인식부(114)는 복수의 관심 영역의 특징을 분석하여 복수의 골절편의 형태 및 위치를 인식한다.
구체적으로, 골절편 인식부(114)는 사전에 복수의 골절편의 특징을 학습 모델을 이용해 학습하고, 특징 추출부(113)에 추출된 피시술자의 관심 영역의 특징을 학습된 골절편의 특징과 비교하여 골절편의 형태 및 위치를 검출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정합성 판단부의 구체적인 블록도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 골절편 인식 영상을 정복 의료 영상으로 변환하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4및 도 5를 참조하면, 정합성 판단부(120)는 복수의 골절편의 형태를 분석하여 복수의 골절편의 정합성을 판단한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 정합성 판단부(120)는 형태 분석부(121), 정합 골절편 선정부(122) 및 정합 벡터 산출부(123)를 포함하여 구성될 수 있다.
형태 분석부(121)는 복수의 골절편의 능선 및 골절선을 분석한다. 여기서, 골절편의 능선은 골절되기 전에 외부로 노출된 부분을 의미하고, 골절편의 골절선은 골절된 후 외부로 노출된 부분을 의미한다. 한편, 골절편의 능선 및 골절선은 골절 의료 영상이 2차원 의료 영상 데이터인 경우의 표현으로, 골절 의료 영상이 3차원 의료 영상 데이터인 경우 골절편의 능선 및 골전선은 골절편의 능면 및 골절면으로 표현될 수 있다.
정합 골절편 선정부(122)는 복수의 골절편에서 능선 및 골절선의 정합성이 가장 높은 한 쌍의 정합 골절편을 선정한다.
즉, 정합 골절편 선정부(122)는 사전에 복수의 골절되지 않은 정상 뼈의 능선을 학습 모델을 이용해 학습할 수 있다. 그리고, 복수의 골절편을 각각 정합하여 정합된 골절편의 능선과 학습된 정상 뼈의 능선과 비교하여 골절편의 능선의 정합성을 판단할 수 있다.
또한, 정합 골절편 선정부(122)는 복수의 골절편을 각각 정합하여 정합된 골절편의 골절선 간 아귀가 맞는지를 비교하여 골절편의 골전선의 정합성을 판단할 수 있다.
이와 같이, 정합 골절편 선정부(122)는 복수의 골절편의 능선 및 골절선의 정합성을 판단하여 한 쌍의 정합 골절편을 선정한다.
한편, 한 쌍의 정합 골절편은 단순 골절인 경우 하나가 선정되지만, 분쇄 골절인 경우 복수 개가 선정될 수도 있다.
정합 벡터 산출부(123)는 한 쌍의 정합 골절편의 골절선에 각각 포함되어 서로 대응하는 버텍스(Vertex)들을 선정하고 선정된 버텍스들의 정합 벡터(Matching Vector)를 산출한다. 여기서, 정합 벡터는, 골절 의료 영상이 2차원 의료 영상 데이터인 경우 x 좌표 및 y 좌표로 이루어지고, 골절 의료 영상이 3차원 의료 영상 데이터인 경우 x 좌표, y 좌표 및 z 좌표로 이루어진다.
영상 정복부(130)는 정합성 판단부(120)에 의해 판단된 정합성을 기초로 복수의 골절편의 위치를 이동시켜 골절 부위를 영상 정복한다. 즉, 영상 정복부(130)는 정합 골절편 선정부(122)에 의해 선정된 한 쌍의 정합 골절편의 위치를 이동시켜 골절 부위를 영상 정복한다.
구체적으로, 영상 정복부(130)는 정합 벡터 산출부(123)에 의해 산출된 서로 대응하는 버텍스들의 정합 벡터 중 적어도 하나를 이동하여 골절 부위를 영상 정복한다. 예를 들어, 서로 대응하는 버텍스들 중 어느 하나의 버텍스의 정합 벡터를 다른 하나의 버텍스의 정합 벡터로 이동시킴으로써 골절 부위를 영상 정복할 수 있다. 이와 같은 이동 과정에서 정합 골절편은 일정 각도 회전되어 이동될 수도 있다.
이와 달리, 영상 정복부(130)는, 정합성 판단부(120)에 의해 판단된 정합성을 기초로 시술자가 직접 영상 상에서 복수의 골절편의 위치를 이동시켜 골절 부위를 영상 정복할 수도 있다. 즉, 시술자가 영상 상에서 마우스를 이용하여 골절편을 클릭하고 이동시킬 위치로 드래그 하는 방식으로 복수의 골절편의 위치를 이동시켜 골절 부위를 영상 정복할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 장치는, 영상 상으로 정복을 진행하여 실제 정복 시술 전에 골절편의 개수, 위치 및 형태를 파악할 수 있고, 정복을 위한 각 골절편의 이동 위치를 파악할 수 있다. 또한, 정복 시술이 이상적으로 완료되었을 때의 뼈의 형태를 파악할 수 있다.
이를 통해, 시술자의 편의성을 증진시킬 뿐만 아니라, 정복 및 내고정 시술 계획에 소요되는 시간을 단축시키고 정복 및 내고정 시술 계획의 정확성을 제고할 수 있다. 또한, 피시술자에게 정복 및 내고정 시술 전 맞춤형 정복 및 내고정 시술 계획을 보다 쉽게 설명할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가상 내고정물 생성부의 구체적인 블록도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가상 내고정물이 생성되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 가상 내고정물 생성부(140)는 영상 정복된 골절 부위를 고정하기 위한 가상 내고정물을 생성한다. 여기서, 가상 내고정물은, 실제 정복된 골절 부위를 고정하기 위한 실제 내고정물 제작에 앞서, 영상으로 시뮬레이션된 가상의 내고정물 영상이다.
여기서, 가상 내고정물은 가상 플레이트, 가상 금속 핀 및 가상 골수 내 정(Intramedullary nail) 중 적어도 하나일 수 있으며, 이하에서는 가상 내고정물이 가상 플레이트인 경우를 일 예로 하여 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 도 6에 도시한 바와 같이, 가상 내고정물 생성부(140)는 플레이트 본체 생성부(141) 및 고정홀 형성부(142)를 포함하여 구성될 수 있다.
플레이트 본체 생성부(141)는 영상 정복된 골절 부위의 표면에 접하는 플레이트 본체를 생성한다. 여기서, 플레이트 본체는 골절 부위의 뼈를 감싸는 형태로 형성될 수 있다.
한편, 플레이트 본체를 골절 부위에 고정하기 위해서는 별도의 고정 부재(예컨대, 스크류(Screw))가 필요하고, 플레이트 본체 상에는 고정 부재가 골절 부위 및 플레이트 본체에 삽입되기 위한 고정 홀이 형성되어야 한다.
이를 위해, 고정홀 형성부(142)는 고정 부재를 골절 부위 및 플레이트 본체에 삽입하기 위한 고정 홀을 형성한다.
특히, 고정홀 형성부(142)는 영상 정복된 골절 부위를 기초로 고정 부재가 삽입되는 위치 및 방향을 결정하여 상기 고정홀을 형성하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 고정홀 형성부(142)는 영상 정복된 골절 부위를 기초로 복수의 골절편 경계 이외의 영역에 고정홀을 형성한다. 이를 통해, 고정홀이 복수의 골절편 경계 영역에 형성되고 이와 같이 형성된 고정홀에 고정 부재가 삽입됨에 따라 골절 부위에 플레이트 본체를 견고히 고정시키지 못하는 문제점을 해소할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 장치는, 뼈를 영상 상으로 정복한 것을 기반으로 가상 내고정물을 생성하고 이를 기초로 실제 내고정물을 제작하기 때문에 피시술자 맞춤형 내고정물을 제작할 수 있다. 또한, 영상 정복 기반으로 고정 부재가 삽입되는 고정홀의 위치 및 방향을 조정할 수 있기 때문에, 시술 난이도가 높은 경우, 즉, 분쇄 골절과 같이 골절편의 개수가 많거나 골절편의 형태가 불규칙한 경우에도 각 골절편에 고정 부재가 삽입될 수 있도록 할 수 있고, 맞춤형 플레이트에 골절편을 맞추면 자연히 뼈의 원형이 재건되기 때문에 시술 시간을 단축시킬 수 있으며, 결과적으로 시술 성공률을 향상시키고 불유합률을 저감시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법의 흐름도이다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법을 설명하되, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 장치와 동일한 내용에 대해서는 생략하겠다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법은, 골절 부위가 포함된 골절 의료 영상에서 복수의 골절편의 위치 및 형태를 인식하는 단계(S10)와, 복수의 골절편의 형태를 분석하여 복수의 골절편의 정합성을 판단하는 단계(S20)와, 정합성을 기초로 복수의 골절편의 위치를 이동시켜 골절 부위를 영상 정복하는 단계(S30)와, 영상 정복된 골절 부위를 고정하기 위한 가상 내고정물을 생성하는 단계(S40)를 포함하여 구성될 수 있다.
복수의 골절편의 위치 및 형태를 인식하는 단계(S10)는, 골절 의료 영상에서 복수의 관심 영역을 선정하는 단계와, 복수의 관심 영역의 특징을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 복수의 골절편의 위치 및 형태를 인식하는 단계(S10)는 복수의 관심 영역의 특징을 분석하여 복수의 골절편의 형태 및 위치를 인식하는 단계일 수 있다.
복수의 골절편의 정합성을 판단하는 단계(S20)는, 복수의 골절편의 능선 및 골절선을 분석하는 단계와, 복수의 골절편에서 능선 및 골절선의 정합성이 가장 높은 한 쌍의 정합 골절편을 선정하는 단계와, 한 쌍의 정합 골절편의 골절선에 각각 포함되어 서로 대응하는 버텍스들의 정합 벡터를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
골절 부위를 영상 정복하는 단계(S30)는, 서로 대응하는 버텍스들의 정합 벡터 중 적어도 하나를 이동하여 골절 부위를 영상 정복하는 단계일 수 있다.
이와 달리, 골절 부위를 영상 정복하는 단계(S30)는, 복수의 골절편의 정합성을 기초로 시술자가 직접 영상 상에서 복수의 골절편의 위치를 이동시켜 골절 부위를 영상 정복하는 단계일 수 있다. 즉, 시술자가 영상 상에서 마우스를 이용하여 골절편을 클릭하고 이동시킬 위치로 드래그 하는 방식으로 복수의 골절편의 위치를 이동시켜 골절 부위를 영상 정복할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법은, 영상 상으로 정복을 진행하여 실제 정복 시술 전에 골절편의 개수, 위치 및 형태를 파악할 수 있고, 정복을 위한 각 골절편의 이동 위치를 파악할 수 있다. 또한, 정복 시술이 이상적으로 완료되었을 때의 뼈의 형태를 파악할 수 있다.
이를 통해, 시술자의 편의성을 증진시킬 뿐만 아니라, 정복 및 내고정 시술 계획에 소요되는 시간을 단축시키고 정복 및 내고정 시술 계획의 정확성을 제고할 수 있다. 또한, 피시술자에게 정복 및 내고정 시술 전 맞춤형 정복 및 내고정 시술 계획을 보다 쉽게 설명할 수 있다.
가상 내고정물을 생성하는 단계(S40)는 영상 정복된 골절 부위의 표면에 접하는 플레이트 본체를 생성하는 단계와, 고정 부재를 골절 부위 및 플레이트 본체에 삽입하기 위한 고정 홀을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 고정홀을 형성하는 단계는 영상 정복된 골절 부위를 기초로 고정 부재가 삽입되는 위치 및 방향을 결정하여 고정홀을 형성하는 단계일 수 있다.
또한, 고정홀을 형성하는 단계는 영상 정복된 골절 부위를 기초로 복수의 골절편 경계 이외의 영역에 고정홀을 형성하는 단계일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법은, 뼈를 영상 상으로 정복한 것을 기반으로 가상 내고정물을 생성하고 이를 기초로 실제 내고정물을 제작하기 때문에 피시술자 맞춤형 내고정물을 제작할 수 있다. 또한, 영상 정복 기반으로 고정 부재가 삽입되는 고정홀의 위치 및 방향을 조정할 수 있기 때문에, 시술 난이도가 높은 경우, 즉, 분쇄 골절과 같이 골절편의 개수가 많거나 골절편의 형태가 불규칙한 경우에도 각 골절편에 고정 부재가 삽입될 수 있도록 할 수 있고, 맞춤형 플레이트에 골절편을 맞추면 자연히 뼈의 원형이 재건되기 때문에 시술 시간을 단축시킬 수 있으며, 결과적으로 시술 성공률을 향상시키고 불유합률을 저감시킬 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
110: 골절편 인식부
120: 정합성 판단부
130: 영상 정복부
140: 가상 내고정물 생성부

Claims (16)

  1. 골절 부위가 포함된 골절 의료 영상에서 복수의 골절편의 위치 및 형태를 인식하는 단계;
    상기 복수의 골절편의 형태를 분석하여 상기 복수의 골절편의 정합성을 판단하는 단계;
    상기 정합성을 기초로 상기 복수의 골절편의 위치를 이동시켜 상기 골절 부위를 영상 정복하는 단계; 및
    영상 정복된 상기 골절 부위를 고정하기 위한 가상 내고정물을 생성하는 단계
    를 포함하는 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 골절편의 위치 및 형태를 인식하는 단계는
    상기 골절 의료 영상에서 복수의 관심 영역을 선정하는 단계; 및
    상기 복수의 관심 영역의 특징을 추출하는 단계를 포함하는
    영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 골절편의 위치 및 형태를 인식하는 단계는
    상기 복수의 관심 영역의 특징을 분석하여 상기 복수의 골절편의 형태 및 위치를 인식하는 단계인
    영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 골절편의 정합성을 판단하는 단계는
    상기 복수의 골절편의 능선 및 골절선을 분석하는 단계;
    상기 복수의 골절편에서 상기 능선 및 골절선의 정합성이 가장 높은 한 쌍의 정합 골절편을 선정하는 단계; 및
    상기 한 쌍의 정합 골절편의 골절선에 각각 포함되어 서로 대응하는 버텍스들의 정합 벡터를 산출하는 단계
    를 포함하는 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 골절 부위를 영상 정복하는 단계는
    서로 대응하는 상기 버텍스들의 상기 정합 벡터 중 적어도 하나를 이동하여 상기 골절 부위를 영상 정복하는 단계인
    영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가상 내고정물을 생성하는 단계는
    영상 정복된 상기 골절 부위의 표면에 접하는 플레이트 본체를 생성하는 단계; 및
    고정 부재를 상기 골절 부위 및 상기 플레이트 본체에 삽입하기 위한 고정 홀을 형성하는 단계
    를 포함하는 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고정홀을 형성하는 단계는
    영상 정복된 상기 골절 부위를 기초로 상기 고정 부재가 삽입되는 위치 및 방향을 결정하여 상기 고정홀을 형성하는 단계인
    영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 고정홀을 형성하는 단계는
    영상 정복된 상기 골절 부위를 기초로 상기 복수의 골절편 경계 이외의 영역에 상기 고정홀을 형성하는 단계인
    영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 방법.
  9. 골절 부위가 포함된 골절 의료 영상에서 복수의 골절편의 위치 및 형태를 인식하는 골절편 인식부;
    상기 복수의 골절편의 형태를 분석하여 상기 복수의 골절편의 정합성을 판단하는 정합성 판단부;
    상기 정합성을 기초로 상기 복수의 골절편의 위치를 이동시켜 상기 골절 부위를 영상 정복하는 영상 정복부; 및
    영상 정복된 상기 골절 부위를 고정하기 위한 가상 내고정물을 생성하는 가상 내고정물 생성부
    를 포함하는 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 골절편 인식부는
    상기 골절 의료 영상에서 복수의 관심 영역을 선정하는 관심 영역 선정부; 및
    상기 복수의 관심 영역의 특징을 추출하는 특징 추출부를 포함하는
    영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 골절편 인식부는
    상기 복수의 관심 영역의 특징을 분석하여 상기 복수의 골절편의 형태 및 위치를 인식하는
    영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 정합성 판단부는
    상기 복수의 골절편의 능선 및 골절선을 분석하는 형태 분석부;
    상기 복수의 골절편에서 상기 능선 및 골절선의 정합성이 가장 높은 한 쌍의 정합 골절편을 선정하는 정합 골절편 선정부; 및
    상기 한 쌍의 정합 골절편의 골절선에 각각 포함되어 서로 대응하는 버텍스들의 정합 벡터를 산출하는 정합 벡터 산출부
    를 포함하는 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 영상 정복부는
    서로 대응하는 상기 버텍스들의 상기 정합 벡터 중 적어도 하나를 이동하여 상기 골절 부위를 영상 정복하는
    영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 가상 내고정물 생성부는
    영상 정복된 상기 골절 부위의 표면에 접하는 플레이트 본체를 생성하는 플레이트 본체 생성부; 및
    고정 부재를 상기 골절 부위 및 상기 플레이트 본체에 삽입하기 위한 고정 홀을 형성하는 고정홀 형성부
    를 포함하는 영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 고정홀 형성부는
    영상 정복된 상기 골절 부위를 기초로 상기 고정 부재가 삽입되는 위치 및 방향을 결정하여 상기 고정홀을 형성하는
    영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 고정홀 형성부는
    영상 정복된 상기 골절 부위를 기초로 상기 복수의 골절편 경계 이외의 영역에 상기 고정홀을 형성하는
    영상 정복 기반 가상 내고정물 생성 장치.
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