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Biplanar X-Ray 기반 척추, 하지 골격 3D SSM 모델 생성 및 분석 기술

전수책임자
이기석
참여자
김종성, 김항기, 이기석, 이동춘
기술이전수
1
이전연도
2020
협약과제
18HS6200, 근골격계 질환의 예측, 진단 조력을 위한 메디컬 디지털 트윈 생성 및 3차원 시뮬레이션 기술 개발, 이기석
19HS4400, 근골격계 질환의 예측, 진단 조력을 위한 메디컬 디지털 트윈 생성 및 3차원 시뮬레이션 기술 개발, 이기석
Biplanar X-Ray 기반 척추, 하지 골격 3D SSM 모델 생성 및 분석 기술
- 3차원 공간의 개체인 사용자의 골격을 2D로 투영된 영상을 통해서 판단하지 않고 3D 모델과 함께 관찰하여 입체적인 진단을 보조함으로써 보다 정확한 결과를 도출할 필요가 있음
- X-Ray기반 3D 모델링은 CT/MRI를 이용한 3D 모델링의 단점을 극복할 수 있음
> X-Ray는 누워서 촬영하지 않고 서서 촬영하므로 무게가 실렸을 때의 골격 위치를 파악할 수 있음 (관절의 이상을 판단함에 있어서 중요한 요소인 골격 간격 등이 더 정확하게 확인됨)
> X-Ray가 상대적으로 저렴한 비용의 진단이 가능
> CT의 경우 높은 방사선 노출 우려
> MRI의 경우 금속성 물질을 신체 내에 포함하고 있을 경우에 사용할 수 없으며 촬영 구조 특성상 뼈 구조보다는 조직 구조의 분석에 더 많이 활용됨
- 수직으로 촬영된 2장의 X-Ray 영상을 입력으로 하여 X-Ray 내에 특징점을 지정하여 초기 3D 정합하고, SSM 최적화를 통한 세부 3D 모델링을 함으로써 사용자의 3D 골격 모델을 생성함
- X-Ray를 이용하여 사용자의 골격을 분석함에 있어서 다양한 시점을 제공함으로써 일정 기간 동안의 환자 상태 추적 및 치료 후 추적에 도움을 줌
<기술이전 내용>
① Biplanar X-Ray 기반 척추, 하지 골격 Segmentation 모듈
- 정면 X-Ray 대상 척추, 하지 골격 Segmentation 모듈
> 대상 부위: 척추(Spine), 하지(Pelvis, Femur, Tibia, Fibula)
- 측면 X-Ray 대상 척추, 하지 골격 Segmentation 모듈
> 대상 부위: 척추(Spine), 하지(Pelvis)
② Biplanar X-Ray 기반 외형 및 척추, 하지 골격 SSM 재구성 모듈
- Biplanar X-Ray 기반 외형 및 척추, 하지 3D SSM 최적화 모듈
> 대상 부위: 척추(Spine), 하지(Pelvis, Femur, Tibia, Fibula)
- Biplanar X-Ray 기반 외형 및 척추, 하지 3D Geometry 출력 모듈
③ 척추 골격 분석 모듈
- X-Ray Segmentation 기반 척추 Cobb Angle 분석 모듈
- X-Ray 골격 분석 기반 Pelvic Parameter 분석 모듈

<기술이전 범위>
- Biplanar X-Ray 기반 척추, 하지 골격 3D SSM 모델 생성 및 분석 프로그램
- 메디컬 디지털 트윈 진도실적보고서: 특징점 기반 의료영상 정합
- Biplanar X-Ray 기반 하지 골격 3D 모델-요구사항정의서
- Biplanar X-Ray 기반 하지 골격 3D 모델-시험절차결과서
- 본 기술은 사용자 X-ray 기반의 메디컬 트윈 제작을 위한 기본 생성 도구로 활용될 수 있음
- 본 기술은 척추 및 하지 부분에서 골격의 형태적 이상 혹은 골격 간 자세 이상을 분석할 때 보조 도구로 활용될 수 있음
- 골격/관절 수술을 계획하는 데에 있어서 초기 계획을 3D 관점에서 세울 수 있게 함
- 기타 생체공학적 용도를 위하여 사용자의 3D 골격 모델을 사용함 (시뮬레이션 등)
- CT/MRI를 촬영하게 되는 경우에도 일반적으로 X-Ray 영상을 먼저 촬영하여 초기 진단을 하는 경우가 많으므로 X-Ray에서 만들어진 3D 모델을 활용할 경우 초기 진단에 도움을 줄 수 있음