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KR102238483B1 - Calculation Method of Body Similarity Index, and Method and Apparatus for Surgery Planning Simulation Using Thereof - Google Patents

Calculation Method of Body Similarity Index, and Method and Apparatus for Surgery Planning Simulation Using Thereof Download PDF

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KR102238483B1
KR102238483B1 KR1020190052501A KR20190052501A KR102238483B1 KR 102238483 B1 KR102238483 B1 KR 102238483B1 KR 1020190052501 A KR1020190052501 A KR 1020190052501A KR 20190052501 A KR20190052501 A KR 20190052501A KR 102238483 B1 KR102238483 B1 KR 102238483B1
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South Korea
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region
fracture
data processing
processing unit
plane
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Korean (ko)
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최성환
권선미
황재준
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연세대학교 산학협력
부산대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 신체 유사도 지수 산출 방법과 이를 이용한 수술 계획 시뮬레이션 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 신체 유사도 지수 산출 방법은 영상 획득부에 의해 획득된 3차원 의료 영상 데이터에서 관심 대상 신체 영역을 세그먼트하는 단계, 세그먼트된 신체 영역 중 미리 설정된 기준면의 일 측에 위치한 제1 신체 영역을 기준면을 기준으로 미러링하여, 기준면의 타 측에 위치한 제2 신체 영역과 중첩시키는 단계, 그리고 제1 신체 영역에 대응하는 제1 부피, 제2 신체 영역에 대응하는 제2 부피 및, 제2 신체 영역과 미러링된 제1 신체 영역이 중첩된 제3 부피를 이용하여 제1 신체 영역과 제2 신체 영역의 유사도를 산출하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for calculating a body similarity index and a method and apparatus for simulating a surgery plan using the same. The method for calculating a body similarity index according to the present invention comprises segmenting a body region of interest from 3D medical image data acquired by an image acquisition unit. The step of mirroring the first body region located on one side of the reference plane among the segmented body regions based on the reference plane to overlap the second body region located on the other side of the reference plane, and corresponding to the first body region The similarity between the first body region and the second body region is calculated by using the first volume to be determined, the second volume corresponding to the second body region, and the third volume in which the second body region and the mirrored first body region are overlapped. It includes the step of.

Description

신체 유사도 지수 산출 방법과, 이를 이용한 수술 계획 시뮬레이션 방법 및 장치{Calculation Method of Body Similarity Index, and Method and Apparatus for Surgery Planning Simulation Using Thereof}Calculation Method of Body Similarity Index, and Method and Apparatus for Surgery Planning Simulation Using Thereof}

본 발명은 신체 유사도 지수 산출 방법과 이를 이용한 수술 계획 시뮬레이션 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method of calculating a body similarity index and a method and apparatus for simulating a surgical plan using the same.

안면 비대칭 환자에 대해서 수술 계획을 세우거나 수술 결과를 평가하기 위해서 안면 비대칭을 평가하는 것이 중요하다. 그런데 안면 비대칭을 평가하는 3D 레이저 또는 광학 스캔을 사용하는 종래 대부분의 방법은 연조직의 여러 표식(marker)에 의존하며, 주로 표면 형태만을 분석함으로써 안면 비대칭 정도를 직관적이고 정량적으로 평가하는데 충분하지 않았다.For patients with facial asymmetry, it is important to evaluate facial asymmetry in order to plan the operation or evaluate the surgical outcome. However, most conventional methods using a 3D laser or optical scan to evaluate facial asymmetry depend on several markers of soft tissue, and are not sufficient to intuitively and quantitatively evaluate the degree of facial asymmetry by mainly analyzing only the surface morphology.

미국등록특허 제9,808,326호(등록일: 2017년 11월 7일)U.S. Patent No. 9,808,326 (Registration Date: November 7, 2017)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 신체 유사도 지수 산출 방법과 이를 이용한 수술 계획 시뮬레이션 방법 및 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for calculating a body similarity index and a method and apparatus for simulating a surgical plan using the same.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수술 계획 시뮬레이션 방법은, (a) 영상 획득부에 의해 획득된 3차원 의료 영상 데이터로부터 상악골 영역과 하악골 영역을 세그먼트하는 단계, (b) 상기 세그먼트된 하악골 영역을 전방 골절편 영역, 좌측 및 우측 후방 골절편 영역으로 분할하는 단계, (c) 상기 세그먼트된 하악골 영역에서 추출된 좌우측 이공(mental foramen)을 연결한 선분의 중점(M)을 지나면서 상기 선분에 수직인 평면에 중심점(T)을 설정해놓은 수정 AMP(absolute mandibular midsagittal plane)를 생성하는 단계, (d) 상기 선분을 상기 중점(M)을 기준으로 관상면(coronal plane) 상에서 FHP(Frankfort horizontal plane)와 평행하게 회전한 만큼 상기 수정된 AMP를 회전하고, 축평면(Axial plane) 상에서 상기 수정된 AMP를 상기 중점(M)을 기준으로 MSP(midsagittal plane)와 평행이 되게 회전한 후, 상기 중심점(T)이 상기 MSP에 위치하도록 상기 수정된 AMP를 평행 이동시킨 만큼 상기 전방 골절편 영역을 이동하여 위치시키는 단계, 그리고 (e) 상기 전방 골절편 영역을 상기 MSP 기준으로 좌우측 유사도가 최대가 되게 위치시키는 단계를 포함한다.The surgical plan simulation method according to the present invention for solving the above technical problem includes the steps of: (a) segmenting the maxillary region and the mandible region from the 3D medical image data acquired by the image acquisition unit, (b) the segmented Dividing the mandibular region into an anterior fracture region and a left and right posterior fracture region, (c) passing through the midpoint (M) of the line segment connecting the left and right mental foramen extracted from the segmented mandible region. Creating a modified AMP (absolute mandibular midsagittal plane) in which a center point (T) is set in a plane perpendicular to the line segment, (d) FHP (Frankfort horizontal plane), rotate the modified AMP as much as it is rotated parallel to the horizontal plane, and rotate the modified AMP parallel to the midsagittal plane (MSP) based on the midpoint (M) on an axial plane, The step of moving and positioning the anterior fracture segment region as much as the modified AMP is moved in parallel so that the center point T is located at the MSP, and (e) the anterior fracture segment region has a maximum similarity on the left and right sides based on the MSP. It includes the step of positioning to be.

상기 방법은, (f) 미리 구해진 두부 계측 정상 평균치를 이용하여 상기 전방 골절편 영역을 최종 위치로 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include (f) adjusting the anterior bone fracture region to a final position by using the normal average value of the head measurements obtained in advance.

상기 방법은, (g) 상기 좌측 후방 골절편 영역의 과두 중심점을 상기 상악골 영역의 좌측 관절와(articular fossa) 최상방점을 지나는 좌측 수직선에 위치시키고, 상기 우측 후방 골절편 영역의 과두 중심점을 상기 상악골 영역의 우측 관절와 최상방점을 지나는 우측 수직선에 위치시키는 단계, 그리고 (h) 상기 좌우측 후방 골절편 영역의 과두 중심점을 상기 좌우측 수직선에 각각 위치시킨 상태에서, 상기 좌우측 후방 골절편 영역을 수직 방향으로 이동하면서 상기 좌우측 후방 골절편 영역의 유사도가 최대가 되는 위치로 최종 위치시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The method includes: (g) positioning the condyle center point of the left posterior fracture region on the left vertical line passing through the uppermost point of the left articular fossa of the maxillary region, and placing the condyle center point of the right posterior fracture region on the maxillary region. Positioning the right joint and the uppermost point on the right vertical line, and (h) while moving the left and right posterior fracture region in a vertical direction in a state in which the condyle center points of the left and right posterior fracture regions are respectively located on the left and right vertical lines. It may further include the step of finally positioning the left and right posterior fracture region to a position where the similarity is maximized.

상기 중심점(T)은, 상기 평면 내에 위치한 상기 전방 골절편 영역의 중점으로 설정되거나, 상기 평면에 수직으로 투영된 멘톤(Menton), 포인트 B(point B), 이결절(genial tubercle)의 중점으로 설정될 수 있다.The central point (T) is set as the midpoint of the anterior fracture segment located in the plane, or is the midpoint of a Menton, point B, or genial tubercle projected perpendicularly to the plane. Can be set.

상기 방법은, (i) 상기 전방 골절편 영역과 상기 좌우측 후방 골절편 영역을 최종 위치시킨 후, 상기 전방 골절편 영역과 상기 좌우측 후방 골절편 영역이 겹치는 영역을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include: (i) finally positioning the anterior fracture region and the left and right posterior fracture regions, and then removing a region where the anterior fracture region and the left and right posterior fracture regions overlap. .

상기 MSP를 기준으로 전방 골절편 영역의 좌우측 유사도, 좌우측 후방 골절편 영역의 유사도 및 하악골 전체 영역의 좌우측 유사도를 각각 구할 수 있다.Based on the MSP, the left and right similarity of the anterior fracture region, the similarity of the left and right posterior fracture region, and the left and right similarity of the entire mandible may be obtained, respectively.

상기 방법은, 상기 (b) 단계 전에 상기 상악골 영역에 대해서 가상 수술을 시행하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include performing a virtual surgery on the maxillary region before step (b).

상기 방법은, 상기 (i) 단계 후에 상기 상악골 영역, 상기 전방 골절편 영역, 상기 좌우측 후방 골절편 영역의 위치 데이터를 기초로 파이널 웨이퍼용 데이터를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include generating data for a final wafer based on positional data of the maxillary bone region, the anterior fracture region, and the left and right posterior fracture region after the step (i).

상기 MSP를 기준으로 구해지는 유사도(SI)는, 상기 MSP를 기준으로 좌측 영역과 우측 영역을 미러링하여 중첩시키고, 상기 좌측 영역에 대응하는 제1 부피(V1), 상기 우측 영역에 대응하는 제2 부피(V2) 및 상기 좌측 영역과 상기 우측 영역이 중첩된 제3 부피(V3)를 이용하여 수학식 SI = 2×V3 /(V1+V2) 에 의해 산출될 수 있다. The similarity (SI) obtained based on the MSP is a first volume (V 1 ) corresponding to the left region and a first volume (V 1) corresponding to the right region by mirroring and overlapping the left region and the right region based on the MSP. It can be calculated by the equation SI = 2×V 3 /(V 1 +V 2 ) by using the 2 volume (V 2 ) and the third volume (V 3 ) in which the left area and the right area overlap.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수술 계획 시뮬레이션 장치는, 영상 획득부에 의해 획득된 3차원 의료 영상 데이터로부터 상악골 영역과 하악골 영역을 세그먼트하고, 상기 세그먼트된 하악골 영역을 전방 골절편 영역, 좌측 및 우측 후방 골절편 영역으로 분할하며, 상기 세그먼트된 하악골 영역에서 추출된 좌우측 이공(mental foramen)을 연결한 선분의 중점(M)을 지나면서 상기 선분에 수직인 평면에 중심점(T)을 설정해놓은 수정 AMP(absolute mandibular midsagittal plane)를 생성하고, 상기 선분을 상기 중점(M)을 기준으로 관상면(coronal plane) 상에서 FHP(Frankfort horizontal plane)와 평행하게 회전한 만큼 상기 수정된 AMP를 회전하고, 축평면(Axial plane) 상에서 상기 수정된 AMP를 상기 중점(M)을 기준으로 MSP(midsagittal plane)와 평행이 되게 회전한 후, 상기 중심점(T)이 상기 MSP에 위치하도록 상기 수정된 AMP를 평행 이동시킨 만큼 상기 전방 골절편 영역을 이동하여 위치시키고, 상기 전방 골절편 영역을 상기 MSP를 기준으로 좌우측 유사도가 최대가 되게 위치시키는 데이터 처리부를 포함한다.The surgical planning simulation apparatus according to the present invention for solving the above technical problem comprises segmenting a maxillary region and a mandible region from 3D medical image data acquired by an image acquisition unit, and using the segmented mandible region as an anterior fracture segment. , The center point (T) is divided into left and right posterior fracture regions, and a center point (T) is placed on a plane perpendicular to the line segment while passing the midpoint (M) of the line segment connecting the left and right mental foramen extracted from the segmented mandibular region. A set modified AMP (absolute mandibular midsagittal plane) is created, and the modified AMP is rotated by rotating the line segment parallel to FHP (Frankfort horizontal plane) on a coronal plane based on the mid point (M). And, after rotating the modified AMP on the axial plane to be parallel to the midsagittal plane (MSP) based on the midpoint (M), the modified AMP so that the center point (T) is located at the MSP. And a data processing unit for moving and positioning the anterior bone fragment region as much as is parallelly moved, and positioning the anterior bone fragment region such that the left and right similarity is maximized with respect to the MSP.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 신체 유사도 지수 산출 방법은, 영상 획득부에 의해 획득된 3차원 의료 영상 데이터에서 관심 대상 신체 영역을 세그먼트하는 단계, 상기 세그먼트된 신체 영역 중 미리 설정된 기준면의 일 측에 위치한 제1 신체 영역을 상기 기준면을 기준으로 미러링하여, 상기 기준면의 타 측에 위치한 제2 신체 영역과 중첩시키는 단계, 그리고 상기 제1 신체 영역에 대응하는 제1 부피, 상기 제2 신체 영역에 대응하는 제2 부피 및, 상기 제2 신체 영역과 상기 미러링된 제1 신체 영역이 중첩된 제3 부피를 이용하여 상기 제1 신체 영역과 상기 제2 신체 영역의 유사도를 산출하는 단계를 포함한다.The method for calculating a body similarity index according to the present invention for solving the above technical problem includes the steps of segmenting a body region of interest from 3D medical image data obtained by an image acquisition unit, and a reference plane set in advance among the segmented body regions. Mirroring a first body region located on one side of the reference plane based on the reference plane to overlap a second body region located on the other side of the reference plane, and a first volume corresponding to the first body region, the second Calculating a similarity between the first body region and the second body region using a second volume corresponding to the body region and a third volume in which the second body region and the mirrored first body region overlap. Includes.

상기 제1 신체 영역과 상기 제2 신체 영역의 유사도는 아래 수학식에 의해 산출될 수 있다.The degree of similarity between the first body region and the second body region may be calculated by the following equation.

SI = 2×V3 /(V1+V2)SI = 2×V 3 /(V 1 +V 2 )

여기서, SI는 제1 신체 영역과 제2 신체 영역의 유사도이고, V1은 상기 제1 부피, V2는 상기 제2 부피, V3는 상기 제3 부피일 수 있다.Here, SI may be a degree of similarity between the first body region and the second body region, V 1 may be the first volume, V 2 may be the second volume, and V 3 may be the third volume.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 컴퓨터에 상기한 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 더 포함할 수 있다.A computer-readable recording medium in which a program for executing the method described above is recorded in a computer according to the present invention for solving the above technical problem may be further included.

본 발명에 따른 신체 유사도 지수를 활용하여 임상의 등의 사용자가 안면 비대칭 등을 포함한 신체 비대칭 정도를 직관적이고 정량적으로 평가할 수 있다. 본 발명에 따른 신체 유사도 지수를 이용한 수술 계획 시뮬레이션을 제공함으로써 수술 계획을 수립하는데 도움을 줄 수 있다.Using the body similarity index according to the present invention, a user, such as a clinician, can intuitively and quantitatively evaluate the degree of body asymmetry including facial asymmetry. By providing a simulation of a surgery plan using a body similarity index according to the present invention, it may help to establish a surgery plan.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 계획 시뮬레이션 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 계획 시뮬레이션 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3 내지 도 12는 본 발명에 따른 하악골 가상 수술 시행 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 신체 비대칭 평가를 위한 신체 영역 유사도 지수 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 안면 비대칭 평가를 위한 신체 영역 유사도 지수 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안면 비대칭 평가를 위한 신체 영역 유사도 지수 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a block diagram of a surgical plan simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart for explaining the operation of the surgery plan simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 to 12 are views for explaining the procedure of performing a virtual mandible surgery according to the present invention.
13 is a diagram illustrating a method of calculating a body region similarity index for body asymmetry evaluation according to an embodiment of the present invention.
14 is a diagram for describing a method of calculating a body region similarity index for facial asymmetry evaluation according to an embodiment of the present invention.
15 is a view for explaining a method of calculating a body region similarity index for facial asymmetry evaluation according to another embodiment of the present invention.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 계획 시뮬레이션 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a surgical plan simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 수술 계획 시뮬레이션 장치는 영상 획득부(100), 데이터 처리부(200) 및 사용자 인터페이스부(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the apparatus for simulating an operation plan according to the present invention may include an image acquisition unit 100, a data processing unit 200, and a user interface unit 300.

영상 획득부(100)는 환자의 3차원(three dimension, 3D) 의료 영상을 획득하는 장치로 컴퓨터 단층 촬영(Computed Tomography) 장치일 수 있다. 여기서 3D 의료 영상은 CT(Computed Tomography), CBCT(Cone Beam Computed Tomography), MRI(Magnetic resonance imaging), PET(Positron Emmission Tomography), 및 SPECT(Single-Photon Emmission Computed Tomography) 등의 타입으로 획득되는 3D 영상 데이터일 수 있다.The image acquisition unit 100 is a device that acquires a three-dimensional (3D) medical image of a patient and may be a computed tomography (Computed Tomography) device. Here, the 3D medical image is 3D acquired in types such as CT (Computed Tomography), CBCT (Cone Beam Computed Tomography), MRI (Magnetic Resonance Imaging), PET (Positron Emmission Tomography), and SPECT (Single-Photon Emmission Computed Tomography). It may be image data.

데이터 처리부(200)는 영상 획득부(100)에서 획득된 의료 영상 데이터에서 관심 신체 영역 세그먼트, 기준면을 기준으로 나누어진 신체 영역 사이의 유사도 지수 산출, 신체 영역에 대한 가상 수술 시행과 같은 데이터 처리를 할 수 있으며, 이를 위해 하나 이상의 프로세서 및 메모리 모듈 등을 포함할 수 있다.The data processing unit 200 performs data processing such as calculating a similarity index between the body region segment of interest and the body regions divided based on the reference plane from the medical image data acquired by the image acquisition unit 100, and performing a virtual operation on the body region. For this, one or more processors and memory modules may be included.

사용자 인터페이스부(300)는 수술 계획 시뮬레이션 장치의 동작과 관련된 각종 정보를 출력할 수 있다. 예컨대 사용자 인터페이스부(300)는 영상 획득부(100)에서 획득된 3D 의료 영상 데이터를 기초로 시행되는 가상 수술 내용을 영상으로 화면에 표시할 수 있다. 또한 사용자 인터페이스부(300)는 사용자로부터 수술 계획 시뮬레이션 장치의 동작과 관련된 각종 명령을 입력받을 수 있다. 사용자 인터페이스부(300)는 모니터, 스피커, 터치패널, 마우스, 키보드 등과 같은 입출력 모듈을 포함할 수 있다.The user interface unit 300 may output various types of information related to the operation of the operation plan simulation apparatus. For example, the user interface unit 300 may display the contents of a virtual surgery performed on the screen based on the 3D medical image data acquired by the image acquisition unit 100 as an image. In addition, the user interface unit 300 may receive various commands related to the operation of the operation plan simulation apparatus from the user. The user interface unit 300 may include an input/output module such as a monitor, a speaker, a touch panel, a mouse, and a keyboard.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 계획 시뮬레이션 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flow chart for explaining the operation of the surgery plan simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참고하면, 영상 획득부(100)는 환자의 얼굴을 촬영한 3차원(three dimension, 3D) 의료 영상 데이터를 획득할 수 있다(S205).Referring to FIGS. 1 and 2, the image acquisition unit 100 may acquire three-dimensional (3D) medical image data photographing a patient's face (S205).

다음으로 데이터 처리부(200)는 영상 획득부(100)에서 획득된 3D 의료 영상 데이터로부터 상악골 영역과 하악골 영역을 세그먼트(segment)할 수 있다(S210). 단계(S210)에서 데이터 처리부(200)는 3차원 의료 영상 데이터에서 딥러닝(Deep learning) 등과 같은 신경망 모델을 이용하여 상악골 영역과 하악골 영역을 자동으로 세그먼트할 수 있다.Next, the data processing unit 200 may segment the maxillary region and the mandible region from the 3D medical image data acquired by the image acquisition unit 100 (S210 ). In step S210, the data processing unit 200 may automatically segment the maxillary region and the mandible region from the 3D medical image data using a neural network model such as deep learning.

신경망 모델은 콘볼루션 신경망(Convolution neural network)(CNN)과 같은 기계학습 알고리즘 형태일 수 있다. 콘볼루션 신경망은 AlexNet, VGGNet, GoogLeNet, ResNet 등과 같은 심층 CNN 모델로 구현될 수 있다. 훈련된 신경망 모델을 이용하여 입력 영상에서 관심 영역을 세그먼트하는 기술은 당업자에게 주지되어 있으므로 자세한 설명은 생략한다.The neural network model may be in the form of a machine learning algorithm such as a convolution neural network (CNN). Convolutional neural networks can be implemented with deep CNN models such as AlexNet, VGGNet, GoogLeNet, ResNet, and the like. A technique for segmenting an ROI in an input image using a trained neural network model is well known to those skilled in the art, and thus a detailed description thereof will be omitted.

데이터 처리부(200)는 3D 의료 영상 데이터에서 3D 두부 계측(cephalometric) 기준점과 추가 기준점 등을 추출할 수 있다(S215). 3D 두부 계측 기준점은 포리온(Porion), 안과점(Orbitale), 비근점(Nasion), 셀라(Sella), 멘톤(Menton), 포인트 B(point B), 이결절(genial tubercle) 등을 포함할 수 있다. 그리고 추가 기준점은 좌우측 관절와(articular fossa) 최상방점, 상하악골 내 미리 정해진 기준점 등을 포함할 수 있다. The data processing unit 200 may extract a 3D cephalometric reference point and an additional reference point from the 3D medical image data (S215). 3D head measurement reference points include Porion, Orbitale, Nasion, Sella, Menton, point B, and genial tubercle. I can. In addition, the additional reference point may include an uppermost point of the left and right joints (articular fossa), a predetermined reference point in the maxilla and mandible.

단계(S215)에서 미리 훈련된 신경망 모델을 이용하여 데이터 처리부(200)에서 자동으로 기준점들을 추출하거나, 또는 사용자 인터페이스부(300)를 통해 3D 의료 영상 데이터를 표시하고, 임상의 등과 같은 사용자로부터 기준점들을 선택받아 추출하도록 구현할 수 있다. 단계(S215)에서 데이터 처리부(200)는 영상 획득부(100)에서 획득된 의료 영상 데이터에 미리 훈련된 신경망 모델을 이용하여 2D 두부 계측 기준점들을 추출해낼 수도 있다.Reference points are automatically extracted from the data processing unit 200 using the neural network model trained in advance in step S215, or 3D medical image data is displayed through the user interface unit 300, and reference points from a user such as a clinician It can be implemented to select and extract them. In step S215, the data processing unit 200 may extract 2D head measurement reference points by using a neural network model trained in advance on the medical image data acquired by the image acquisition unit 100.

이후 데이터 처리부(200)는 단계(S215)에서 추출된 기준점들을 이용하여 기준 평면을 설정할 수 있다(S220). 단계(S220)에서 설정되는 기준 평면은 FHP(Frankfort horizontal plane), MSP(midsagittal plane) 및 AMP(absolute mandibular midsagittal plane) 등일 수 있다. FHP는 좌우측 포리온과 안과점을 지나는 평면이다. MSP는 비근점과 셀라를 지나면서 FHP에 수직인 평면이다. AMP는 멘톤, 포인트 B, 이결절을 지나는 평면이다.Thereafter, the data processing unit 200 may set a reference plane using the reference points extracted in step S215 (S220). The reference plane set in step S220 may be a Frankfort horizontal plane (FHP), a midsagittal plane (MSP), an absolute mandibular midsagittal plane (AMP), and the like. The FHP is the plane passing through the left and right porions and the ophthalmic point. The MSP is the plane perpendicular to the FHP, passing through the non-peripheral and cellar. AMP is the plane through the menton, point B, and nodule.

실시예에 따라서 단계(S215, S220)를 단계(S210)보다 먼저 수행하거나, 동시에 수행할 수도 있다.According to an embodiment, steps S215 and S220 may be performed before step S210 or may be performed simultaneously.

데이터 처리부(200)는 상악골에 대한 가상 수술을 시행할 수 있다(S225). 예컨대 데이터 처리부(200)는 세그멘트된 상악골 영역에 대해서 Le Fort I 상악골 절단술을 가상으로 시행할 수 있다. 세그멘트된 상악골 영역을 FHP와 MSP를 기준으로 3차원 이동을 시행할 수 있다. 상악골의 A점, ANS(Anterior nasal spine), PNS(Posterior nasal spine) 등의 최적 위치를 2D 또는 3D 두부 계측 분석치를 이용하여 결정할 수 있다. 그리고 세그먼트된 상악골 영역을 MSP 상에서 전후방으로 병진 이동(translation)하고, A점을 기준으로 피치(pitch) 및 상방 이동을 시행하여 최적 위치로 이동시킬 수 있다. 상악골 이동 시 기준 평면은 상악 양측 중절치 사이점, 상악 양측 제1 대구치의 근심협측교두 첨두들(mesiobuccal cusp tips)을 연결한 평면이다. 이들 평면을 결정하기 위한 기준점은 수동 또는 딥 러닝 등을 통해 결정할 수 있다. 상악 기준 평면의 중심선이 MSP와 일치하도록 요(yaw) 이동을 시행할 수 있다. A점을 중심으로 상악 기준 평면이 FHP와 수평이 되게 롤(roll) 이동을 시행할 수 있다. 그리고 상악골이 삼차원 이동 시행 후 상악골 상방 즉, 두개골과 중첩되는 부분을 제거(trimming)할 수 있다. The data processing unit 200 may perform a virtual operation on the maxilla (S225). For example, the data processing unit 200 may virtually perform Le Fort I maxillary bone amputation on the segmented maxillary region. The segmented maxillary region can be moved in 3D based on FHP and MSP. The optimal position of the maxillary A point, ANS (Anterior nasal spine), PNS (Posterior nasal spine), etc. can be determined using 2D or 3D head measurement analysis. In addition, the segmented maxillary region can be translated back and forth on the MSP, and a pitch and an upward movement are performed based on point A to move to an optimal position. When moving the maxilla, the reference plane is the plane connecting the mesiobuccal cusp tips of the maxillary bilateral central incisors and the maxillary bilateral first molars. Reference points for determining these planes may be determined manually or through deep learning. The yaw movement can be performed so that the center line of the maxillary reference plane coincides with the MSP. The roll movement can be performed so that the maxillary reference plane is horizontal with the FHP around point A. In addition, after the maxillary bone is moved in three dimensions, the upper part of the maxillary bone, that is, the part overlapping with the skull may be removed (trimming).

단계(S225)에서 상악골에 대한 가상 수술은 위에서 설명한 것과 다른 상악골 수술 방법을 적용하여 이루어질 수도 있다. 한편 상악골 수술이 필요 없는 환자의 경우, 단계(S225)는 생략될 수도 있다.In step S225, the virtual surgery on the maxilla may be performed by applying a maxillary surgery method different from that described above. Meanwhile, in the case of a patient who does not need maxillary surgery, step S225 may be omitted.

다음으로 데이터 처리부(200)는 가상 수술이 시행된 상악골 영역의 최종 위치 데이터를 바탕으로 인터미디어트 웨이퍼용 데이터를 생성할 수 있다(S227). 인터미디어트 웨이퍼(intermediate wafer)는 환자 상악의 위치를 잡아주는 웨이퍼를 의미한다.Next, the data processing unit 200 may generate data for an intermediate wafer based on the final position data of the maxillary region on which the virtual surgery was performed (S227). Intermediate wafer refers to a wafer that holds the patient's maxilla.

그리고 데이터 처리부(200)는 하악골에 대한 가상 수술을 시행할 수 있다(S230).In addition, the data processing unit 200 may perform a virtual operation on the mandible (S230).

도 3 내지 도 13은 본 발명에 따른 하악골 가상 수술 시행 과정을 설명하기 위한 도면이다.3 to 13 are views for explaining the procedure of performing a virtual mandible surgery according to the present invention.

데이터 처리부(200)는 세그먼트된 하악골 영역을 전방 골절편 영역, 좌측 골절편 영역 및 우측 후방 골절편 영역으로 분할할 수 있다(S231). 예컨대 도 3에 예시한 것과 같이 하악골 수직 골절단술(IVRO, intraoral vertical ramus osteotomy)을 가상으로 시행하여, 하악골 영역을 전방 골절편 영역(10), 좌측 골절편 영역(21) 및 우측 후방 골절편 영역(22)으로 분할할 수 있다. 하악골 수직 골절단술은 하악지 좌우 전악각 절흔(antegonial notch)과 하악 절흔(sigmoid notch)을 연결한 선을 기준으로 양측 하악지를 각각 수직 분할하는 수술이다. 물론 도 4에 예시한 것과 같이 하악지 시상분할 골절단술(SSRO, Sagittal Split Ramus Osteotomy)을 가상으로 시행하여 세그먼트된 하악골 영역을 전방 골절편 영역(10), 좌측 골절편 영역(21) 및 우측 후방 골절편 영역(22)으로 분할할 수도 있다. 그 외에도 단계(S231)에서 다른 수술법에 의한 가상 수술을 시행하여 세그먼트된 하악골 영역을 전방 골절편 영역, 좌측 골절편 영역 및 우측 후방 골절편 영역으로 분할하는 것도 가능하다.The data processing unit 200 may divide the segmented mandible region into an anterior fracture region, a left fracture region, and a right posterior fracture region (S231). For example, as illustrated in FIG. 3, by virtually performing intraoral vertical ramus osteotomy (IVRO), the mandible region is an anterior fracture region 10, a left fracture region 21, and a right posterior fracture region. It can be divided into (22). Mandibular vertical fracture is a surgery that vertically divides both mandibles based on the line connecting the left and right antegonial notch and sigmoid notch of the mandible. Of course, as illustrated in FIG. 4, a mandibular sagittal split ramus osteotomy (SSRO) is virtually performed to determine the segmented mandible region in an anterior fracture region 10, a left fracture region 21, and a right posterior region. It can also be divided into a fracture section 22. In addition, it is possible to divide the segmented mandibular region into an anterior fracture region, a left fracture region, and a right posterior fracture region by performing a virtual operation according to another surgical method in step S231.

다음으로 다시 도 2를 참고하면, 데이터 처리부(200)는 수정된 AMP(absolute mandibular midsagittal plane)를 생성할 수 있다(S232).Next, referring to FIG. 2 again, the data processing unit 200 may generate a modified AMP (absolute mandibular midsagittal plane) (S232).

도 5를 참고하면, 세그먼트된 하악골 영역에서 추출된 좌우측 이공(mental foramen)(Pmf, Pmf')을 연결한 선분(L)의 중점(M)을 지나면서, 선분(L)에 수직인 평면(A)에 중심점(T)(도시하지 않음)을 설정할 수 있다. 이하에서 중심점(T)이 설정된 평면(A)을 수정된 AMP로 정의한다.5, while passing through the midpoint (M) of the line segment (L) connecting the left and right teeth (mental foramen) (P mf, P mf') extracted from the segmented mandible region, perpendicular to the line segment (L). A center point T (not shown) can be set on the plane A. Hereinafter, the plane (A) in which the center point (T) is set is defined as a modified AMP.

중심점(T)은 평면(A) 내에 위치한 전방 골절편 영역(10)의 중점으로 설정될 수 있다. 또는 평면(A)에 수직으로 투영된 멘톤(Menton), 포인트 B(point B), 이결절(genial tubercle)의 중점으로 중심점(T)을 설정할 수도 있다.The central point T may be set as the midpoint of the anterior fracture segment 10 located in the plane A. Alternatively, the central point T may be set as the midpoint of the menton, point B, and genial tubercle projected perpendicular to the plane A.

다시 도 2를 참고하면, 데이터 처리부(200)는 수정된 AMP를 MSP에 겹치도록 회전 및 평행 이동시킨 만큼 전방 골절편 영역(10)을 이동하여 위치시킬 수 있다(S233). 단계(S235)에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Referring back to FIG. 2, the data processing unit 200 may move and position the anterior bone fragment region 10 by rotating and parallel moving the modified AMP to overlap the MSP (S233). A detailed description of step S235 is as follows.

먼저 도 6에 예시한 것과 같이 중점(M)을 기준으로 관상면(coronal plane) 상에서 FHP(Frankfort horizontal plane)와 평행하게 선분(L)을 회전한 만큼 수정된 AMP(A)를 회전한다. 아직 수정된 AMP는 도 7에 예시한 것과 같이 MSP(midsagittal plane)에 평행한 상태는 아니다. 다음으로 축평면(Axial plane) 상에서 수정된 AMP를 중점(M)을 기준으로 MSP(midsagittal plane)와 평행이 되게 회전시킨다(도 8 참조). 여기서 축평면(Axial plane)은 horizontal(Transverse) plane으로 FHP에 평행한 평면이다. 그리고 수정된 AMP(A)에 설정된 중심점(T)이 MSP 내에 위치하도록 수정된 AMP를 평행 이동시킨다(도 9 참조). First, as illustrated in FIG. 6, the modified AMP(A) is rotated by rotating the line segment L in parallel with the Frankfort horizontal plane (FHP) on the coronal plane based on the midpoint M. The modified AMP is not in a state parallel to the midsagittal plane (MSP) as illustrated in FIG. 7. Next, the modified AMP on the axial plane is rotated to be parallel to the midsagittal plane (MSP) based on the midpoint M (see FIG. 8). Here, the axial plane is a horizontal (transverse) plane, which is a plane parallel to the FHP. Then, the modified AMP is moved in parallel so that the center point T set in the modified AMP (A) is located in the MSP (see FIG. 9).

도 6 내지 도 9에서 수정된 AMP(A)를 회전 및 평행이동시켜서 MSP와 겹쳐지게 이동시킨 만큼 전방 골절편 영역(10)을 회전 및 평행이동시킨다.6 to 9 by rotating and translating the modified AMP (A) so as to move to overlap with the MSP rotates and translates the anterior bone fragment region 10.

다시 도 2를 참고하면, 단계(S233) 이후에 데이터 처리부(200)는 전방 골절편 영역(10)을 일정 각도 내에서 회전시키면서 MSP를 기준으로 좌우측 유사도가 최대가 되게 위치시킬 수 있다(S234). 예컨대 전방 골절편 영역(10)을 ± 15°범위 내에서 요잉(yawing) 및 롤링(rolling)시키면서 MSP를 기준으로 좌우측 유사도가 최대가 되는 위치에 위치시킬 수 있다. 요잉축은 중심점(T)을 지나면서 horizontal(Transverse) plane에 수직인 축이고, 롤링축은 중심점(T)을 지나면서 관상면(coronal plane)에 수직인 축일 수 있다.Referring to FIG. 2 again, after the step S233, the data processing unit 200 may rotate the anterior bone fracture region 10 within a certain angle and position the left and right sides to maximize the similarity of the left and right sides based on the MSP (S234). . For example, the anterior fracture segment 10 may be positioned at a position where the left and right similarity is maximized based on the MSP while yawing and rolling within the range of ± 15°. The yaw axis may be an axis perpendicular to a horizontal (transverse) plane while passing through the center point T, and the rolling axis may be an axis perpendicular to a coronal plane while passing through the center point T.

다음으로 데이터 처리부(200)는 미리 구해진 두부 계측 정상 평균치를 이용하여 전방 골절편 영역(10)을 최종 위치로 조정할 수 있다(S235). 단계(S235)에서 예를 들어 하악점(pogonion)(도 10에서 PO)과 Nperp 평면(비근점을 지나고 MSP와 FHP에 각각 수직인 관상(coronal) 방향의 평면)과의 수평 거리(FHP와 평행한 거리, D)가 대략 0 - 8 mm 범위가 되도록 전방 골절편 영역(10)을 전방 또는 후방 이동시킨 후(정확한 이동량은 개개인마다 다를 수 있음), 상하악 전치부 수평 피개(overjet) 및 수직 피개(overbite)가 각각 2-3 mm(도 11 참고)으로 상악 구치부와 하악 구치부가 접촉되도록 전방 골절편 영역(10)의 위치를 최종 조정하여 위치시킬 수 있다. 정확한 이동량은 이차원 또는 삼차원 측모 또는 정모두부규격계측 분석 방법에 따른 정상치를 이용할 수 있으며, 개개인의 골격적 부정교합의 특성에 따라 다를 수 있다. 물론 사용자인 임상의의 의학적 판단 등에 의해 그 범위가 설정되거나 조정될 수도 있다.Next, the data processing unit 200 may adjust the anterior bone fracture region 10 to the final position by using the normal average of the head measurements obtained in advance (S235). For example lower point (pogonion) the horizontal distance between (also in 10 P O) and Nperp plane (handy that the passing each vertical tubular (coronal) orientation plane in MSP and FHP) (FHP in step (S235) After moving the anterior fracture section 10 anteriorly or posteriorly so that the parallel distance, D) is in the range of approximately 0-8 mm (the exact amount of movement may vary from person to person), the upper and lower anterior teeth horizontal overjet and vertical Each of the overbite is 2-3 mm (refer to FIG. 11), and the position of the anterior fracture segment 10 may be finally adjusted and positioned so that the maxillary posterior and the lower posterior teeth are in contact. The exact amount of movement can be determined using a normal value according to a two-dimensional or three-dimensional profile or anteroposterior standard measurement analysis method, and may vary according to the characteristics of an individual's skeletal malocclusion. Of course, the range may be set or adjusted according to the medical judgment of the clinician who is the user.

다음으로 데이터 처리부(200)는 좌우측 후방 골절편 영역(21, 22)을 지정된 위치로 이동시킬 수 있다(S236). 하악골에 대해서 하악골 수직 골절단술(IVRO)을 시행한 경우는 절골을 하되 별도의 내고정(internal fixation)을 하지 않고, 바로 악간고정을 하면 되므로 단계(S236)에서 정확한 위치 지정이 필요하지 않을 수 있다. 다만 하악지 시상분할 골절단술(SSRO)의 경우 좌우측 후방 골절편 영역(21, 22)과 전방 골절편 영역(10)을 서로 붙여서 고정하는 내고정이 필요하므로, 좌우측 후방 골절편 영역(21, 22)의 정확한 위치 지정이 필요하다.Next, the data processing unit 200 may move the left and right posterior bone fracture regions 21 and 22 to a designated position (S236). In the case of performing mandibular vertical fracture (IVRO) on the mandible, it may not be necessary to specify an exact position in step S236, since it is possible to perform an osteotomy, but do not perform a separate internal fixation, and immediately perform intermaxillary fixation. However, in the case of mandibular sagittal fracture (SSRO), the left and right posterior fracture regions (21, 22) and the anterior fracture region (10) need to be fixed and fixed together, so the left and right posterior fracture regions (21, 22) It is necessary to specify the exact location of.

단계(S236)에서 좌우측 후방 골절편 영역(21, 22)에 대한 위치 지정은 다음과 같은 방법이 이용될 수 있다. 도 12에 예시한 것과 같이 먼저 좌측 후방 골절편 영역(21)의 과두 중심점(P21)을 상악골 영역의 좌측 관절와(articular fossa) 최상방점(P31)을 지나는 좌측 수직선(L3)에 위치시키고, 우측 후방 골절편 영역(22)의 과두 중심점(P22)을 상악골 영역의 우측 관절와 최상방점(P32)을 지나는 우측 수직선(L4)에 위치시킬 수 있다. 그리고 도 13에 예시한 것과 같이 좌우측 후방 골절편 영역(21, 22)의 과두 중심점(P21, P22)을 좌우측 수직선(L3, L4)에 각각 위치시킨 상태에서, 좌우측 후방 골절편 영역(21, 22)을 수직 방향으로 일정 범위 내에서 이동하면서 좌우측 후방 골절편 영역(21, 22)의 유사도가 MSP를 기준으로 최대가 되는 위치로 최종 위치시킬 수 있다.Position designation for the left and right posterior fracture regions 21 and 22 in step S236 may be performed using the following method. As illustrated in FIG. 12, first, the condyle center point P21 of the left posterior fracture region 21 is positioned on the left vertical line L3 passing through the uppermost point P31 of the left articular fossa of the maxillary region, and the right posterior The condylar central point P22 of the bone fracture region 22 may be positioned on a right vertical line L4 passing through the right joint and the uppermost point P32 of the maxillary region. And as illustrated in FIG. 13, in a state in which the condyle center points P21 and P22 of the left and right posterior fracture regions 21 and 22 are respectively positioned on the left and right vertical lines L3 and L4, the left and right posterior fracture regions 21 and 22 ) May be moved in the vertical direction within a certain range, and the similarity of the left and right posterior fracture regions 21 and 22 may be finally positioned at a position where the degree of similarity is maximized based on the MSP.

좌측 후방 골절편 영역(21)과 우측 후방 골절편 영역(22)이 수직 방향으로 이동할 수 있는 범위는 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다. 가령 정상인에 대해서 조사된 과두와 관절와 사이 갭(gap)의 평균적 범위를 이용하여 설정될 수 있다. 물론 사용자인 임상의의 의학적 판단 등에 의해 그 범위가 설정되거나 조정될 수도 있다. 그리고 좌우측 후방 골절편 영역(21, 22)을 수직 방향으로 이동하면서 아울러 일정 각도(예컨대 ±15°) 내에서 요잉, 피칭, 롤링을 시키면서 유사도가 MSP를 기준으로 최대가 되는 위치를 지정할 수도 있다. The range in which the left posterior fracture region 21 and the right posterior fracture region 22 can move in the vertical direction may be preset by the user. For example, it can be set by using the average range of the condyle and the gap between the joint and the condyle examined for a normal person. Of course, the range may be set or adjusted according to the medical judgment of the clinician who is the user. In addition, while moving the left and right posterior fracture regions 21 and 22 in the vertical direction, yawing, pitching, and rolling are performed within a certain angle (for example, ±15°), and a position at which the degree of similarity is maximized based on the MSP may be designated.

다시 도 2를 참고하면, 데이터 처리부(200)는 전방 골절편 영역(10)과 좌우측 후방 골절편 영역(21, 22)을 최종 위치시킨 후, 전방 골절편 영역(10)과 좌우측 후방 골절편 영역(21, 22)이 겹치는 영역을 제거할 수 있다(S237).Referring to FIG. 2 again, the data processing unit 200 finally positions the anterior fracture region 10 and the left and right posterior fracture regions 21 and 22, and then the anterior fracture region 10 and the left and right posterior fracture regions. The area where (21, 22) overlaps may be removed (S237).

마지막으로 데이터 처리부(200)는 상악골 영역, 전방 골절편 영역, 좌우측 후방 골절편 영역의 위치 데이터를 기초로 파이널 웨이퍼용 데이터를 생성할 수 있다(S240). 파이널 웨이퍼(final wafer)는 하악의 위치를 잡아주는 웨이퍼를 의미한다.Finally, the data processing unit 200 may generate data for the final wafer based on the positional data of the maxillary bone region, the anterior fracture region, and the left and right posterior fracture region (S240). The final wafer refers to a wafer that holds the mandible position.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 신체 비대칭 평가를 위한 신체 영역 유사도 지수 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.14 is a diagram for describing a method of calculating a body region similarity index for body asymmetry evaluation according to an embodiment of the present invention.

도 14를 참고하면, 신체 비대칭 평가 대상의 신체 영역이 하악골(Mandible)인 경우, AMP(absolute mandibular midsagittal plane)를 기준으로 하악골을 나누어 좌우 영역의 유사도 지수를 산출할 수 있다. 여기서 AMP는 하악골의 멘톤(Menton), 포인트 B(point B), 이결절(genial tubercle)로 이루어진 평면으로 정의할 수 있다.Referring to FIG. 14, when the body region to be evaluated for body asymmetry is the mandible, the similarity index of the left and right regions may be calculated by dividing the mandible based on an absolute mandibular midsagittal plane (AMP). Here, AMP may be defined as a plane consisting of a menton of the mandible, point B, and a genial tubercle.

도 14에서와 같이, 하악골을 AMP를 기준으로 제1 영역(A)과 제2 영역(B) 나누어, 일 측에 위치한 영역(B)을 미러링(Mirroring)하여, 타 측에 위치한 영역(A)과 중첩(Superimposition)시키면, 제1 영역(A)과 제2 영역(B)이 중첩된 영역(Overlapping volume)(A∩B)과 중첩되지 않은 영역(Non-Overlapping volume)이 생긴다.14, the mandible is divided into a first area (A) and a second area (B) based on the AMP, and the area (B) located on one side is mirrored, and the area (A) located on the other side. When superimposed, a non-overlapping volume is created in which the first region A and the second region B are overlapped with each other (A∩B).

AMP를 기준으로 제1 영역(A)과 제2 영역(B)이 대칭이 될수록 중첩된 영역이 커지고 중첩되지 않은 영역은 작아질 것이다.As the first region (A) and the second region (B) become symmetrical based on the AMP, the overlapped region increases and the non-overlapping region decreases.

따라서 아래 수학식 1을 이용하여 AMP를 기준으로 나누어진 하악골의 2 영역(A, B)의 유사도 지수를 구할 수 있다.Therefore, the similarity index of the two regions (A, B) of the mandible divided on the basis of the AMP can be obtained using Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

SI = 2×V3 /(V1+V2)SI = 2×V 3 /(V 1 +V 2 )

여기서, SI는 AMP를 기준으로 나누어진 하악골의 2개 영역(A, B)의 유사도 지수이고, V1은 제1 영역(A)의 부피, V2는 제2 영역(B)의 부피, V3는 중첩된 영역(A∩B)의 부피일 수 있다.Here, SI is the similarity index of the two regions (A, B) of the mandible divided based on AMP, V 1 is the volume of the first region (A), V 2 is the volume of the second region (B), V 3 may be the volume of the overlapped area (A∩B).

2개 영역(A, B)이 AMP를 기준으로 완벽하게 대칭이 되면, SI는 '1'이 되고, 반대로 완벽하게 비대칭이 되면 중첩된 영역이 없어서 SI는 '0'이 될 것이다.When the two areas (A, B) are perfectly symmetrical based on AMP, the SI will be '1', and if it is completely asymmetric, the SI will be '0' because there is no overlapping area.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안면 비대칭 평가를 위한 신체 영역 유사도 지수 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.15 is a view for explaining a method of calculating a body region similarity index for facial asymmetry evaluation according to another embodiment of the present invention.

도 15를 참고하면, MSP를 기준으로 나누어진 하악골의 2개 영역(C, D)에 대해서 수학식 1을 적용하여 유사도 지수를 산출할 수 있다.Referring to FIG. 15, the similarity index may be calculated by applying Equation 1 to the two regions C and D of the mandible divided based on the MSP.

물론 하악골이 아닌 다른 신체 영역에 대해서도 정해진 기준면을 기준으로 나누어진 2개의 신체 영역 사이의 유사도를 수학식 1을 이용하여 산출할 수 있다.Of course, for a body region other than the mandible, the degree of similarity between the two body regions divided based on a predetermined reference plane may be calculated using Equation 1.

한편 도 2의 실시예에서와 같이 수술 계획 시뮬레이션을 하면서 본 발명에 따라 구해진 신체 유사도 지수를 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 수술 결과를 평가하기 위해서 수학식 1을 이용한 신체 유사도 지수를 수술 전과 후에 구해서 비교할 수도 있다.Meanwhile, while simulating the operation plan as in the embodiment of FIG. 2, not only can the body similarity index obtained according to the present invention be used, but also the body similarity index using Equation 1 can be obtained and compared before and after the operation to evaluate the operation result. have.

예컨대 앞서 단계(S234, S236)에서와 같이 수술 시뮬레이션 과정에서 MSP를 기준으로 전방 골절편 영역의 좌우측 유사도, MSP를 기준으로 좌측 후방 골절편 영역과 우측 후방 골절편 영역의 유사도를 구하는 것 외에도, 수술 전이나 수술 후에 수술 결과를 평가하기 위해서, MSP를 기준으로 전방 골절편 영역의 좌우측 유사도와 좌측 후방 골절편 영역과 우측 후방 골절편 영역의 유사도를 구하여 비교하는 것도 가능하다.For example, in the surgical simulation process as in the previous steps (S234, S236), in addition to obtaining the left and right similarity of the anterior fracture region based on the MSP and the similarity between the left posterior fracture region and the right posterior fracture region based on the MSP, surgery In order to evaluate the surgical results before or after surgery, it is also possible to obtain and compare the left and right similarities of the anterior fracture region and the similarity between the left posterior fracture region and the right posterior fracture region based on the MSP.

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, the devices, methods, and components described in the embodiments are, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate (FPGA). array), programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications executed on the operating system. Further, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For the convenience of understanding, although it is sometimes described that one processing device is used, one of ordinary skill in the art, the processing device is a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, configuring the processing unit to behave as desired or processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or, to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. It can be permanently or temporarily embody. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the embodiment, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited drawings, a person of ordinary skill in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as systems, structures, devices, circuits, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

Claims (19)

(a) 데이터 처리부가 영상 획득부에 의해 획득된 3차원 의료 영상 데이터로부터 상악골 영역과 하악골 영역을 세그먼트하는 단계,
(b) 상기 데이터 처리부가 상기 세그먼트된 하악골 영역을 전방 골절편 영역, 좌측 및 우측 후방 골절편 영역으로 분할하는 단계,
(c) 상기 데이터 처리부가 상기 세그먼트된 하악골 영역에서 추출된 좌우측 이공(mental foramen)을 연결한 선분의 중점(M)을 지나면서 상기 선분에 수직인 평면에 중심점(T)을 설정해놓은 수정 AMP(absolute mandibular midsagittal plane)를 생성하는 단계,
(d) 상기 데이터 처리부가 상기 선분을 상기 중점(M)을 기준으로 관상면(coronal plane) 상에서 FHP(Frankfort horizontal plane)와 평행하게 회전한 만큼 상기 수정된 AMP를 회전하고, 축평면(Axial plane) 상에서 상기 수정된 AMP를 상기 중점(M)을 기준으로 MSP(midsagittal plane)와 평행이 되게 회전한 후, 상기 중심점(T)이 상기 MSP에 위치하도록 상기 수정된 AMP를 평행 이동시킨 만큼 상기 전방 골절편 영역을 이동하여 위치시키는 단계, 그리고
(e) 상기 데이터 처리부가 상기 전방 골절편 영역을 상기 MSP 기준으로 좌우측 유사도가 최대가 되게 위치시키는 단계를 포함하는 수술 계획 시뮬레이션 방법.
(a) segmenting the maxillary region and the mandible region from the 3D medical image data obtained by the data processing unit by the image acquisition unit,
(b) dividing the segmented mandible region into an anterior fracture region and a left and right posterior fracture region, by the data processing unit,
(c) A modified AMP in which the data processing unit sets the center point T on a plane perpendicular to the line segment while passing the midpoint M of the line segment connecting the left and right side foramen extracted from the segmented mandible region. creating an absolute mandibular midsagittal plane),
(d) The data processing unit rotates the modified AMP by rotating the line segment in parallel with a Frankfort horizontal plane (FHP) on a coronal plane with respect to the midpoint M, and an axial plane ), the modified AMP is rotated to be parallel to the midsagittal plane (MSP) based on the midpoint (M), and then the modified AMP is moved in parallel so that the center point (T) is located at the MSP. Moving and positioning the fracture section, and
(e) positioning the data processing unit so that the left and right similarity is maximized based on the MSP, by the data processing unit.
제 1 항에서,
(f) 상기 데이터 처리부가 미리 구해진 두부 계측 정상 평균치를 이용하여 상기 전방 골절편 영역을 최종 위치로 조정하는 단계를 더 포함하는 수술 계획 시뮬레이션 방법.
In claim 1,
(f) The data processing unit further comprises the step of adjusting the anterior fracture region to a final position by using the normal average value of the head measurements obtained in advance.
제 2 항에서,
(g) 상기 데이터 처리부가 상기 좌측 후방 골절편 영역의 과두 중심점을 상기 상악골 영역의 좌측 관절와(articular fossa) 최상방점을 지나는 좌측 수직선에 위치시키고, 상기 우측 후방 골절편 영역의 과두 중심점을 상기 상악골 영역의 우측 관절와 최상방점을 지나는 우측 수직선에 위치시키는 단계, 그리고
(h) 상기 데이터 처리부가 상기 좌우측 후방 골절편 영역의 과두 중심점을 상기 좌우측 수직선에 각각 위치시킨 상태에서, 상기 좌우측 후방 골절편 영역을 수직 방향으로 이동하면서 상기 좌우측 후방 골절편 영역의 유사도가 최대가 되는 위치로 최종 위치시키는 단계를 더 포함하는 수술 계획 시뮬레이션 방법.
In claim 2,
(g) The data processing unit locates the condyle center point of the left posterior fracture region on the left vertical line passing through the uppermost point of the left articular fossa of the maxillary region, and the condyle center point of the right posterior fracture region is the maxillary region. Positioning on the right vertical line passing through the right joint and the top point of the
(h) In a state in which the data processing unit positions the condyle center points of the left and right posterior fracture regions on the left and right vertical lines, the similarity of the left and right posterior fracture regions is maximized while moving the left and right posterior fracture regions in a vertical direction. Surgical planning simulation method further comprising the step of finally positioning the position to be.
제 3 항에서,
상기 중심점(T)은,
상기 평면 내에 위치한 상기 전방 골절편 영역의 중점으로 설정되거나,
상기 평면에 수직으로 투영된 멘톤(Menton), 포인트 B(point B), 이결절(genial tubercle)의 중점으로 설정되는 수술 계획 시뮬레이션 방법.
In claim 3,
The center point (T) is,
It is set as the midpoint of the anterior fracture segment located in the plane, or
A method of simulating a surgical plan that is set as the midpoint of a menton, point B, and a genial tubercle projected perpendicular to the plane.
제 3 항에서,
(i) 상기 데이터 처리부가 상기 전방 골절편 영역과 상기 좌우측 후방 골절편 영역을 최종 위치시킨 후, 상기 전방 골절편 영역과 상기 좌우측 후방 골절편 영역이 겹치는 영역을 제거하는 단계를 더 포함하는 수술 계획 시뮬레이션 방법.
In claim 3,
(i) after the data processing unit finally positions the anterior fracture region and the left and right posterior fracture regions, the operation plan further comprises removing an area where the anterior fracture region and the left and right posterior fracture regions overlap Simulation method.
제 5 항에서,
상기 데이터 처리부가 상기 MSP를 기준으로 전방 골절편 영역의 좌우측 유사도, 좌우측 후방 골절편 영역의 유사도 및 하악골 전체 영역의 좌우측 유사도를 각각 구하는 수술 계획 시뮬레이션 방법.
In claim 5,
Surgery planning simulation method in which the data processing unit obtains the left and right similarity of the anterior fracture region, the similarity of the left and right posterior fracture region, and the left and right similarity of the entire mandible based on the MSP.
제 5 항에서,
상기 데이터 처리부가 상기 (b) 단계 전에 상기 상악골 영역에 대해서 가상 수술을 시행하는 단계를 더 포함하는 수술 계획 시뮬레이션 방법.
In claim 5,
The operation planning simulation method further comprising the step of performing a virtual operation on the maxillary region before the data processing unit (b) step.
제 7 항에서,
상기 데이터 처리부가 상기 (i) 단계 후에 상기 상악골 영역, 상기 전방 골절편 영역, 상기 좌우측 후방 골절편 영역의 위치 데이터를 기초로 파이널 웨이퍼용 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는 수술 계획 시뮬레이션 방법.
In claim 7,
The operation plan simulation method further comprising the step of generating data for the final wafer based on the position data of the maxillary bone region, the anterior fracture region, and the left and right posterior fracture region after the data processing step (i).
제 6 항에서,
상기 MSP를 기준으로 구해지는 유사도(SI)는,
상기 MSP를 기준으로 좌측 영역과 우측 영역을 미러링하여 중첩시키고, 상기 좌측 영역에 대응하는 대응하는 제1 부피(V1), 상기 우측 영역에 대응하는 제2 부피(V2) 및 상기 좌측 영역과 상기 우측 영역이 중첩된 제3 부피(V3)를 이용하여 수학식 SI = 2×V3 /(V1+V2) 에 의해 산출되는 수술 계획 시뮬레이션 방법.
In claim 6,
The similarity (SI) calculated based on the MSP is,
The left area and the right area are mirrored and overlapped based on the MSP, and a corresponding first volume (V 1 ) corresponding to the left area, a second volume corresponding to the right area (V 2 ), and the left area Surgery plan simulation method calculated by the equation SI = 2 × V 3 / (V 1 + V 2 ) using the third volume (V 3) overlapping the right area.
영상 획득부에 의해 획득된 3차원 의료 영상 데이터로부터 상악골 영역과 하악골 영역을 세그먼트하고, 상기 세그먼트된 하악골 영역을 전방 골절편 영역, 좌측 및 우측 후방 골절편 영역으로 분할하며, 상기 세그먼트된 하악골 영역에서 추출된 좌우측 이공(mental foramen)을 연결한 선분의 중점(M)을 지나면서 상기 선분에 수직인 평면을 생성하고, 상기 전방 골절편 영역에 기초하여 구해지는 중심점(T)을 상기 평면에 설정하여 수정된 AMP(absolute mandibular midsagittal plane)를 생성하며, 상기 선분을 상기 중점(M)을 기준으로 관상면(coronal plane) 상에서 FHP(Frankfort horizontal plane)와 평행하게 회전한 만큼 상기 수정된 AMP를 회전하고, 축평면(Axial plane) 상에서 상기 수정된 AMP를 상기 중점(M)을 기준으로 MSP(midsagittal plane)와 평행이 되게 회전한 후, 상기 중심점(T)이 상기 MSP에 위치하도록 상기 수정된 AMP를 평행 이동시킨 만큼 상기 전방 골절편 영역을 이동하여 위치시키고, 상기 전방 골절편 영역을 상기 MSP를 기준으로 좌우측 유사도가 최대가 되게 위치시키는 데이터 처리부를 포함하는 수술 계획 시뮬레이션 장치.The maxillary region and the mandible region are segmented from the 3D medical image data acquired by the image acquisition unit, and the segmented mandibular region is divided into an anterior fracture segment region and a left and right posterior fracture segment region, and in the segmented mandible region A plane perpendicular to the line segment is created while passing through the midpoint (M) of the line segment connecting the extracted left and right teeth (mental foramen), and a center point (T) obtained based on the anterior fracture segment is set in the plane. A modified AMP (absolute mandibular midsagittal plane) is created, and the modified AMP is rotated by rotating the line segment in parallel with the Frankfort horizontal plane (FHP) on a coronal plane based on the midpoint (M). , After rotating the modified AMP on an axial plane to be parallel to a midsagittal plane (MSP) based on the midpoint (M), the modified AMP is positioned so that the center point (T) is located at the MSP. A surgical planning simulation apparatus comprising a data processing unit that moves and locates the anterior fracture segment as much as it is moved in parallel, and positions the anterior fracture segment region such that the left and right similarity is maximized based on the MSP. 제 10 항에서,
상기 데이터 처리부는, 미리 구해진 두부 계측 정상 평균치를 이용하여 상기 전방 골절편 영역을 최종 위치로 조정하는 수술 계획 시뮬레이션 장치.
In claim 10,
The data processing unit is a surgical planning simulation device that adjusts the anterior bone fracture region to a final position by using a normal average value of the head measurements obtained in advance.
제 11 항에서,
상기 데이터 처리부는, 상기 좌측 후방 골절편 영역의 과두 중심점을 상기 상악골 영역의 좌측 관절와(articular fossa) 최상방점을 지나는 좌측 수직선에 위치시키고, 상기 우측 후방 골절편 영역의 과두 중심점을 상기 상악골 영역의 우측 관절와 최상방점을 지나는 우측 수직선에 위치시키고, 상기 좌우측 후방 골절편 영역의 과두 중심점을 상기 좌우측 수직선에 각각 위치시킨 상태에서, 상기 좌우측 후방 골절편 영역을 수직 방향으로 이동하면서 상기 좌우측 후방 골절편 영역의 유사도가 최대가 되는 위치로 최종 위치시키는 수술 계획 시뮬레이션 장치.
In claim 11,
The data processing unit locates the condyle center point of the left posterior fracture region on a left vertical line passing through the uppermost point of the left articular fossa of the maxillary region, and locates the condyle center point of the right posterior fracture region to the right of the maxillary region. In a state in which the condyle center points of the left and right posterior fracture regions are positioned on the left and right vertical lines, respectively, the left and right posterior fracture regions are moved in a vertical direction while moving the left and right posterior fracture regions in a vertical direction. Surgery planning simulation device that finally positions the position where the degree of similarity is maximized.
제 12 항에서,
상기 중심점(T)은, 상기 제1 평면에 수직으로 투영된 멘톤(Menton), 포인트 B(point B), 이결절(genial tubercle)의 중점으로 설정되는 수술 계획 시뮬레이션 장치.
In claim 12,
The central point (T), a menton (Menton), point B (point B) projected perpendicular to the first plane, a surgical planning simulation device that is set as the midpoint of a genial tubercle.
제 12 항에서,
상기 데이터 처리부는, 상기 전방 골절편 영역과 상기 좌우측 후방 골절편 영역을 최종 위치시킨 후, 상기 전방 골절편 영역과 상기 좌우측 후방 골절편 영역이 겹치는 영역을 제거하는 수술 계획 시뮬레이션 장치.
In claim 12,
The data processing unit, after finally positioning the anterior fracture region and the left and right posterior fracture region, the surgical planning simulation device for removing the area where the anterior fracture region and the left and right posterior fracture region overlap.
제 14 항에서,
상기 데이터 처리부는, 상기 MSP를 기준으로 전방 골절편 영역의 좌우측 유사도, 좌우측 후방 골절편 영역의 유사도 및 하악골 전체 영역의 좌우측 유사도를 각각 구하는 수술 계획 시뮬레이션 장치.
In claim 14,
The data processing unit, based on the MSP, a surgery planning simulation device for obtaining the left and right similarity of the anterior fracture region, the similarity of the left and right posterior fracture region, and the left and right similarity of the entire mandible.
제 15 항에서,
상기 MSP를 기준으로 구해지는 유사도(SI)는, 상기 MSP를 기준으로 좌측 영역과 우측 영역을 미러링하여 중첩시키고, 상기 좌측 영역에 대응하는 대응하는 제1 부피(V1), 상기 우측 영역에 대응하는 제2 부피(V2) 및 상기 좌측 영역과 상기 우측 영역이 중첩된 제3 부피(V3)를 이용하여 수학식 SI = 2×V3 /(V1+V2) 에 의해 산출되는 수술 계획 시뮬레이션 장치.
In claim 15,
The similarity (SI) obtained based on the MSP is mirrored and overlapped with the left area and the right area based on the MSP, and a corresponding first volume (V 1 ) corresponding to the left area, corresponding to the right area Surgery calculated by the equation SI = 2×V 3 /(V 1 +V 2 ) using the second volume (V 2 ) and the third volume (V 3 ) in which the left area and the right area are overlapped Planning simulation device.
삭제delete 삭제delete 컴퓨터에 상기한 제1항 내지 제9항 중 어느 한 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium in which a program for executing any one of the above methods 1 to 9 is recorded on a computer.
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