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KR101940706B1 - Program and method for generating surgical simulation information - Google Patents

Program and method for generating surgical simulation information Download PDF

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KR101940706B1
KR101940706B1 KR1020180058608A KR20180058608A KR101940706B1 KR 101940706 B1 KR101940706 B1 KR 101940706B1 KR 1020180058608 A KR1020180058608 A KR 1020180058608A KR 20180058608 A KR20180058608 A KR 20180058608A KR 101940706 B1 KR101940706 B1 KR 101940706B1
Authority
KR
South Korea
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data
surgical
virtual
computer
surgery
Prior art date
Application number
KR1020180058608A
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Korean (ko)
Inventor
이종혁
형우진
양훈모
김호승
Original Assignee
(주)휴톰
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Filing date
Publication date
Application filed by (주)휴톰 filed Critical (주)휴톰
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Priority to KR1020190005210A priority patent/KR102298417B1/en
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Abstract

Disclosed is a method for generating surgical simulation information which comprises the following steps: generating 3D modeling data including a surgical region of a target object by using a computer; obtaining virtual surgical data for the 3D modeling data; and generating cue sheet data including one or more detailed surgical operations by using the virtual surgical data.

Description

수술 시뮬레이션 정보 생성방법 및 프로그램 {PROGRAM AND METHOD FOR GENERATING SURGICAL SIMULATION INFORMATION}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a surgical simulation information generating method,

본 발명은 수술 시뮬레이션 정보를 생성하는 방법 및 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a method and a program for generating surgical simulation information.

수술과정에서, 의사의 수술을 보조하기 위한 정보를 제공할 수 있는 기술들의 개발이 요구되고 있다. 수술을 보조하기 위한 정보를 제공하기 위해서는, 수술행위를 인식할 수 있어야 한다. In the surgical procedure, development of techniques capable of providing information for assisting the surgeon of the doctor is required. In order to provide information for assisting the operation, it is necessary to be able to recognize the operation.

기존에는 수술 프로세스를 최적화 하기 위한 시나리오 구상을 위해서는 사전에 촬영된 의료영상을 참고하거나 매우 숙련된 의사의 자문을 받았으나, 의료영상만으로는 불필요한 프로세스의 판단이 어려웠으며 숙련된 의사의 자문은 특정 환자에 맞는 자문을 받기에 어려운 문제점이 있었다.Previously, for the scenario design to optimize the surgical process, consultation with pre-recorded medical images or consultation with a highly skilled physician was made, but it was difficult to judge the unnecessary process by the medical image only. There was a difficult problem to receive consultation.

따라서, 의료영상이나 숙련된 의사의 자문은 수술대상 환자에 대한 수술프로세스의 최적화를 위한 보조 용도로는 활용되기 어려운 점이 많았다.Therefore, medical imaging and consultation with skilled physicians are often difficult to use as an adjunct for the optimization of surgical procedures for patients undergoing surgery.

이에, 3차원 의료영상(예를 들어, 3차원 수술도구 움직임 및 도구의 움직임으로 인해 발생하는 장기 내부의 변화에 대한 가상영상)을 이용하여 수술을 행하는데 있어서 불필요한 프로세스를 최소화하여 수술 프로세스를 최적화하고, 이에 기반한 수술보조 정보를 제공할 수 있는 방법에 대한 개발이 요구된다.Thus, by using a 3D medical image (for example, a virtual image of a change in internal organs generated due to movement of a three-dimensional surgical tool and a tool), unnecessary processes are minimized to optimize the surgical process And to develop a method for providing surgical assistance information based thereon.

또한, 최근에는 의료영상의 분석에 딥 러닝이 널리 이용되고 있다. 딥 러닝은 여러 비선형 변환기법의 조합을 통해 높은 수준의 추상화(abstractions, 다량의 데이터나 복잡한 자료들 속에서 핵심적인 내용 또는 기능을 요약하는 작업)를 시도하는 기계학습 알고리즘의 집합으로 정의된다. 딥 러닝은 큰 틀에서 사람의 사고방식을 컴퓨터에게 가르치는 기계학습의 한 분야로 볼 수 있다.In recent years, deep learning has been widely used in the analysis of medical images. Deep learning is defined as a set of machine learning algorithms that try to achieve high levels of abstraction (a task that summarizes key content or functions in large amounts of data or complex data) through a combination of several nonlinear transformation techniques. Deep learning can be viewed as a field of machine learning that teaches computers how people think in a big way.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수술 시뮬레이션 정보를 생성하는 방법 및 프로그램을 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a method and a program for generating surgical simulation information.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 수술 시뮬레이션 정보 생성방법은, 컴퓨터가 대상체의 수술부위를 포함하는 3D 모델링 데이터를 생성하는 단계, 상기 3D 모델링 데이터에 대한 가상수술데이터를 획득하는 단계 및 상기 가상수술데이터를 이용하여 하나 이상의 세부수술동작을 포함하는 큐시트데이터를 생성하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for generating a surgical simulation information, the method comprising: generating 3D modeling data including a surgical site of a target object; acquiring virtual surgery data on the 3D modeling data; And generating the cue chart data including one or more detailed surgery operations using the virtual surgery data.

또한, 상기 큐시트데이터를 생성하는 단계는, 상기 가상수술데이터를 상기 하나 이상의 세부수술동작으로 분할하되, 상기 가상수술데이터에 포함된 수술부위, 수술도구의 종류, 상기 수술도구의 개수, 상기 수술도구의 위치, 상기 수술도구의 방향 및 상기 수술도구의 움직임 중 적어도 하나에 기초하여 상기 가상수술데이터를 상기 하나 이상의 세부수술동작으로 분할하는 단계를 포함할 수 있다.The step of generating the cue chart data may further include dividing the virtual surgery data into the one or more detailed surgery operations, wherein the virtual surgery data includes at least one of a surgical site, a type of surgical tool, Dividing the virtual surgical data into the one or more detailed surgical operations based on at least one of a position of the surgical tool, a direction of the surgical tool, and a motion of the surgical tool.

또한, 상기 3D 모델링 데이터를 획득하는 단계는, 상기 대상체의 수술부위를 포함하는 의료영상을 획득하는 단계 및 상기 의료영상을 이용하여 상기 3D 모델링 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The acquiring of the 3D modeling data may include acquiring a medical image including a surgical site of the target object, and generating the 3D modeling data using the medical image.

또한, 상기 의료영상을 획득하는 단계는, 실제 수술자세를 기반으로 상기 대상체의 촬영자세를 획득하는 단계 및 상기 획득된 촬영자세에 기초하여 촬영된 상기 의료영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The step of acquiring the medical image may include acquiring a photographing posture of the object based on an actual posture and acquiring the medical image photographed based on the obtained photographing posture.

또한, 상기 3D 모델링 데이터를 생성하는 단계는, 상기 대상체의 실제 수술자세를 획득하는 단계 및 상기 실제 수술자세에 기초하여 상기 획득된 의료영상을 보정함으로써 상기 3D 모델링 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of generating the 3D modeling data may include generating the 3D modeling data by correcting the obtained medical image based on the actual posture of the object and the actual posture of the object have.

또한, 상기 생성된 큐시트데이터의 최적화 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include determining whether the generated queue chart data is optimized.

또한, 상기 최적화 여부를 판단하는 단계는, 최적화된 것으로 판단되는 상기 큐시트데이터에 기초하는 수술가이드 데이터를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of determining whether the optimization is performed may further include providing surgical guide data based on the cue chart data determined to be optimized.

또한, 상기 최적화 여부를 판단하는 단계는, 최적화 큐시트데이터를 획득하는 단계 및 상기 큐시트데이터와 상기 최적화 큐시트데이터를 비교하는 단계를 포함할 수 있다.The step of determining whether the optimization is performed may include acquiring optimized queue data and comparing the queue data and the optimized queue data.

또한, 상기 최적화 큐시트데이터를 획득하는 단계는, 하나 이상의 학습 큐시트데이터를 획득하는 단계, 상기 하나 이상의 학습 큐시트데이터를 이용하여 강화학습을 수행하는 단계 및 상기 강화학습 결과에 기초하여 상기 최적화 큐시트데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The acquiring of the optimized queue data may further include acquiring one or more learning queue data, performing the reinforcement learning using the at least one learning queue data, and extracting the optimized queue data based on the reinforcement learning result. And a step of acquiring.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따라 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 개시된 실시 예에 따른 수술 시뮬레이션 정보 생성방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a computer program stored in a computer-readable recording medium for performing a method of generating simulation information for surgery according to an embodiment of the present invention, the computer program being stored in a computer readable by a computer.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.

개시된 실시 예에 따르면, 사전에 획득된 정보를 이용하여 각 환자에 최적화된 수술 시뮬레이션 정보를 생성하고, 수술 중에 의사에게 이를 제공함으로써 수술을 보조할 수 있는 효과가 있다.According to the disclosed embodiment, it is possible to assist surgery by generating surgical simulation information optimized for each patient using previously obtained information, and providing it to a doctor during surgery.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 개시된 실시 예에 따른 로봇수술 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따라 수술 시뮬레이션 정보를 생성하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 일 실시예에 따라 수술자세 적용을 통한 3D 모델링 데이터 생성과정을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 다른 일 실시 예에 따라 수술 시뮬레이션 정보를 생성하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 수술 프로세스 최적화 방법을 도시한 흐름도이다.
1 is a diagram illustrating a robot surgery system in accordance with the disclosed embodiment.
2 is a flow chart illustrating a method for generating surgical simulation information according to one embodiment.
3 is a flowchart illustrating a process of generating 3D modeling data by applying an operation posture according to an embodiment.
4 is a flowchart illustrating a method of generating surgical simulation information according to another embodiment.
5 is a flow chart illustrating a method of optimizing a surgical procedure according to an embodiment.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein, Is provided to fully convey the scope of the present invention to a technician, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms " comprises " and / or " comprising " used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the stated element. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification and " and / or " include each and every combination of one or more of the elements mentioned. Although " first ", " second " and the like are used to describe various components, it is needless to say that these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical scope of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense that is commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In addition, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

명세서에서 사용되는 "부" 또는 “모듈”이라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부" 또는 “모듈”은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부" 또는 “모듈”은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부" 또는 “모듈”들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들로 더 분리될 수 있다.As used herein, the term "part" or "module" refers to a hardware component, such as a software, FPGA, or ASIC, and a "component" or "module" performs certain roles. However, " part " or " module " is not meant to be limited to software or hardware. A " module " or " module " may be configured to reside on an addressable storage medium and configured to play back one or more processors. Thus, by way of example, " a " or " module " is intended to encompass all types of elements, such as software components, object oriented software components, class components and task components, Microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables, as used herein. Or " modules " may be combined with a smaller number of components and " parts " or " modules " Can be further separated.

본 명세서에서 "영상"은 이산적인 영상 요소들(예를 들어, 2차원 영상에 있어서의 픽셀들 및 3D 영상에 있어서의 복셀들)로 구성된 다차원(multi-dimensional) 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 영상은 CT 촬영 장치에 의해 획득된 대상체의 의료 영상 등을 포함할 수 있다. As used herein, the term " image " may refer to multi-dimensional data composed of discrete image elements (e.g., pixels in a two-dimensional image and voxels in a 3D image). For example, the image may include a medical image or the like of the object obtained by the CT photographing apparatus.

본 명세서에서 "대상체(object)"는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부 또는 전부일수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 및 혈관 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. As used herein, an " object " may be a person or an animal, or part or all of a person or an animal. For example, the subject may comprise at least one of the following: liver, heart, uterus, brain, breast, organs such as the abdomen, and blood vessels.

본 명세서에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.As used herein, the term " user " may be a doctor, a nurse, a clinical pathologist, a medical imaging specialist, or the like, and may be a technician repairing a medical device.

본 명세서에서 "의료영상데이터"는 의료영상 촬영장비로 촬영되는 의료영상으로서, 대상체의 신체를 3차원 모델로 구현 가능한 모든 의료영상을 포함한다. "의료영상데이터"는 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography; CT)영상, 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging; MRI), 양전자 단층촬영(Positron Emission Tomography; PET) 영상 등을 포함할 수 있다.In the present specification, the term " medical image data " is a medical image captured by a medical image capturing apparatus, and includes all medical images capable of realizing a body of a subject as a three-dimensional model. "Medical image data" may include a computed tomography (CT) image, a magnetic resonance imaging (MRI), a positron emission tomography (PET) image, and the like.

본 명세서에서 "가상신체모델"은 의료영상데이터를 기반으로 실제 환자의 신체에 부합하게 생성된 모델을 의미한다. "가상신체모델"은 의료영상데이터를 그대로 3차원으로 모델링하여 생성한 것일 수도 있고, 모델링 후에 실제 수술 시와 같게 보정한 것일 수도 있다.As used herein, the term " virtual body model " refers to a model generated based on medical image data in accordance with an actual patient's body. The " virtual body model " may be generated by modeling the medical image data in three dimensions as it is, or may be corrected after modeling as in actual surgery.

본 명세서에서 "가상수술데이터"는 가상신체모델에 대해 수행되는 리허설 또는 시뮬레이션 행위를 포함하는 데이터를 의미한다. "가상수술데이터"는 가상공간에서 가상신체모델에 대해 리허설 또는 시뮬레이션이 수행된 영상데이터일 수도 있고, 가상신체모델에 대해 수행된 수술동작에 대해 기록된 데이터일 수도 있다.As used herein, the term " virtual surgery data " means data including a rehearsal or simulation action performed on a virtual body model. The " virtual surgery data " may be image data that is rehearsed or simulated for a virtual body model in virtual space, or data recorded for a surgical operation performed on a virtual body model.

본 명세서에서 "실제수술데이터"는 실제 의료진이 수술을 수행함에 따라 획득되는 데이터를 의미한다. "실제수술데이터"는 실제 수술과정에서 수술부위를 촬영한 영상데이터일 수도 있고, 실제 수술과정에서 수행된 수술동작에 대해 기록된 데이터일 수도 있다.In the present specification, the term " actual operation data " means data obtained as an actual medical staff performs surgery. The " actual operation data " may be image data obtained by photographing a surgical site in an actual operation procedure, or may be data recorded on a surgical operation performed in an actual operation procedure.

본 명세서에서 "세부수술동작"은 특정한 기준에 따라 분할된 수술동작의 최소단위를 의미한다.As used herein, the term " detailed operation " means a minimum unit of a surgical operation divided according to a specific criterion.

본 명세서에서 "큐시트(Cue sheet) 데이터"는, 특정한 수술과정을 세부수술동작으로 분할하여 순서대로 기록한 데이터를 의미한다.In the present specification, " cue sheet data " means data in which a specific operation procedure is divided into detailed operation operations and recorded in order.

본 명세서에서 "시행 큐시트데이터"는 사용자가 시뮬레이션을 수행한 가상수술데이터를 기반으로 획득되는 큐시트데이터를 의미한다. In the present specification, " trial queue data " means the queue sheet data obtained based on the virtual surgery data on which the user has performed the simulation.

본 명세서에서 "훈련용 가상수술 큐시트데이터"는 시행 큐시트데이터에 포함되는 것으로서, 사용자가 수술 모의훈련(Simulation)을 수행하여 획득된 가상수술데이터를 기반으로 생성된 큐시트데이터를 의미한다.In the present specification, the term " training virtual surgery < / RTI > queue chart data " is included in the enactment queue data and refers to the queue chart data generated based on the virtual surgery data obtained by performing the operation simulation.

본 명세서에서 "참고용 가상수술 큐시트데이터"는 학습용 빅데이터 구축 또는 수술프로세스 안내를 위해 특정한 의료인이 수행한 가상수술에 대한 큐시트데이터를 의미한다.In the present specification, " reference virtual surgery queue data " refers to cue chart data for a virtual surgery performed by a specific medical person for guidance of construction of a big data for learning or surgical procedure guidance.

본 명세서에서 "최적화 큐시트데이터"는 수술시간 또는 수술 예후 등의 측면에서 최적화된 수술프로세스에 대한 큐시트데이터를 의미한다.As used herein, the term " optimized queue data " means queue sheet data for a surgical procedure optimized in terms of an operation time or an operation prognosis.

본 명세서에서 "학습 큐시트데이터"는 최적화 큐시트데이터 산출을 위한 학습에 이용되는 큐시트데이터를 의미한다.In the present specification, " learning cue chart data " means the cue chart data used for learning for calculating optimization cue sheet data.

본 명세서에서 "수술가이드 데이터"는 실제 수술 시에 가이드정보로 이용되는 데이터를 의미한다.In the present specification, " surgical guide data " means data used as guide information in actual surgery.

본 명세서에서 "컴퓨터"는 연산처리를 수행하여 사용자에게 결과를 제공할 수 있는 다양한 장치들이 모두 포함된다. 예를 들어, 컴퓨터는 데스크 탑 PC, 노트북(Note Book) 뿐만 아니라 스마트폰(Smart phone), 태블릿 PC, 셀룰러폰(Cellular phone), 피씨에스폰(PCS phone; Personal Communication Service phone), 동기식/비동기식 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)의 이동 단말기, 팜 PC(Palm Personal Computer), 개인용 디지털 보조기(PDA; Personal Digital Assistant) 등도 해당될 수 있다. 또한, 헤드마운트 디스플레이(Head Mounted Display; HMD) 장치가 컴퓨팅 기능을 포함하는 경우, HMD장치가 컴퓨터가 될 수 있다. 또한, 컴퓨터는 클라이언트로부터 요청을 수신하여 정보처리를 수행하는 서버가 해당될 수 있다.As used herein, the term " computer " includes all of the various devices that can perform computational processing to provide results to a user. For example, the computer may be a smart phone, a tablet PC, a cellular phone, a personal communication service phone (PCS phone), a synchronous / asynchronous A mobile terminal of IMT-2000 (International Mobile Telecommunication-2000), a Palm Personal Computer (PC), a personal digital assistant (PDA), and the like. In addition, when the head mounted display (HMD) device includes a computing function, the HMD device can be a computer. Also, the computer may correspond to a server that receives a request from a client and performs information processing.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 개시된 실시 예에 따른 로봇수술 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a robot surgery system in accordance with the disclosed embodiment.

도 1을 참조하면, 개시된 실시 예에 따라 로봇수술을 수행할 수 있는 시스템을 간략하게 도식화한 도면이 도시되어 있다.Referring to FIG. 1, there is shown a simplified schematic representation of a system capable of performing robotic surgery in accordance with the disclosed embodiments.

도 1에 따르면, 로봇수술 시스템은 의료영상 촬영장비(10), 서버(20) 및 수술실에 구비된 제어부(30), 영상촬영부(36), 디스플레이(32) 및 수술로봇(34)을 포함한다.1, the robot surgery system includes a medical imaging apparatus 10, a server 20, a control unit 30 provided in an operating room, an image capturing unit 36, a display 32, and a surgical robot 34 do.

일 실시 예에서, 로봇수술은 사용자가 제어부(30)를 이용하여 수술용 로봇(34)을 제어함으로써 수행된다. 일 실시 예에서, 로봇수술은 사용자의 제어 없이 제어부(30)에 의하여 자동으로 수행될 수도 있다.In one embodiment, robotic surgery is performed by the user controlling the surgical robot 34 using the control unit 30. [ In one embodiment, robot surgery may be performed automatically by the control unit 30 without user control.

서버(20)는 적어도 하나의 프로세서와 통신부를 포함하는 컴퓨팅 장치이다.The server 20 is a computing device including at least one processor and a communication unit.

제어부(30)는 적어도 하나의 프로세서와 통신부를 포함하는 컴퓨팅 장치를 포함한다. 일 실시 예에서, 제어부(30)는 수술용 로봇(34)을 제어하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어 인터페이스를 포함한다.The control unit 30 includes a computing device including at least one processor and a communication unit. In one embodiment, the control unit 30 includes hardware and software interfaces for controlling the surgical robot 34.

영상촬영부(36)는 적어도 하나의 이미지 센서를 포함한다. 즉, 영상촬영부(36)는 적어도 하나의 카메라 장치를 포함하여, 수술부위를 촬영하는 데 이용된다. 일 실시 예에서, 영상촬영부(36)는 수술로봇(34)과 결합되어 이용된다. 예를 들어, 영상촬영부(36)는 수술로봇(34)의 수술 암(Arm)과 결합된 적어도 하나의 카메라를 포함할 수 있다.The image capturing unit 36 includes at least one image sensor. That is, the image capturing unit 36 includes at least one camera device, and is used to photograph a surgical site. In one embodiment, the imaging section 36 is used in combination with the surgical robot 34. For example, the image capturing unit 36 may include at least one camera coupled with a surgical arm of the surgical robot 34. [

일 실시 예에서, 영상촬영부(36)에서 촬영된 영상은 디스플레이(340)에 표시된다.In one embodiment, the image photographed by the image photographing section 36 is displayed on the display 340. [

제어부(30)는 서버(20)로부터 수술에 필요한 정보를 수신하거나, 수술에 필요한 정보를 생성하여 사용자에게 제공한다. 예를 들어, 제어부(30)는 생성 또는 수신된, 수술에 필요한 정보를 디스플레이(32)에 표시한다.The control unit 30 receives information necessary for surgery from the server 20, or generates information necessary for surgery and provides the information to the user. For example, the control unit 30 displays on the display 32 information necessary for surgery, which is generated or received.

예를 들어, 사용자는 디스플레이(32)를 보면서 제어부(30)를 조작하여 수술로봇(34)의 움직임을 제어함으로써 로봇수술을 수행한다.For example, the user operates the control unit 30 while viewing the display 32 to perform the robot surgery by controlling the movement of the surgical robot 34.

서버(20)는 의료영상 촬영장비(10)로부터 사전에 촬영된 대상체(환자)의 의료영상데이터를 이용하여 로봇수술에 필요한 정보를 생성하고, 생성된 정보를 제어부(30)에 제공한다. The server 20 generates information necessary for robot surgery using the medical image data of the object (patient) photographed beforehand from the medical imaging apparatus 10, and provides the generated information to the control unit 30. [

제어부(30)는 서버(20)로부터 수신된 정보를 디스플레이(32)에 표시함으로써 사용자에게 제공하거나, 서버(20)로부터 수신된 정보를 이용하여 수술로봇(34)을 제어한다.The control unit 30 provides the information received from the server 20 to the user by displaying the information on the display 32 or controls the surgical robot 34 using the information received from the server 20. [

일 실시 예에서, 의료영상 촬영장비(10)에서 사용될 수 있는 수단은 제한되지 않으며, 예를 들어 CT, X-Ray, PET, MRI 등 다른 다양한 의료영상 획득수단이 사용될 수 있다. In one embodiment, the means that can be used in the medical imaging equipment 10 is not limited, and various other medical imaging acquiring means such as CT, X-Ray, PET, MRI and the like may be used.

이하에서는, 도면을 참조하여 수술 시뮬레이션 정보를 생성하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of generating surgical simulation information will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 일 실시 예에 따라 수술 시뮬레이션 정보를 생성하는 방법을 도시한 흐름도이다.2 is a flow chart illustrating a method for generating surgical simulation information according to one embodiment.

도 2에 도시된 각 단계들은 도 1에 도시된 서버(20) 또는 제어부(30)에서 시계열적으로 수행된다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 각 단계들이 컴퓨터에 의하여 수행되는 것으로 서술하나, 각 단계의 수행주체는 특정 장치에 제한되지 않고, 그 전부 또는 일부가 서버(20) 또는 제어부(30)에서 수행될 수 있다.Each step shown in FIG. 2 is performed in a time-series manner in the server 20 or the control unit 30 shown in FIG. Hereinafter, for convenience of description, each step is described as being performed by a computer, but the subject of each step is not limited to a specific device, and all or some of the steps may be performed in the server 20 or the control unit 30 .

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수술 시뮬레이션 정보 생성방법은, 컴퓨터가 대상체의 수술부위를 촬영한 의료영상데이터를 기반으로 상기 대상체의 수술부위를 포함하는 3D 모델링 데이터를 생성하는 단계(S200); 컴퓨터가 사용자로부터 상기 3D모델링 데이터에 대한 가상수술데이터를 획득하는 단계(S400); 및 컴퓨터가 상기 가상수술데이터를 이용하여 하나 이상의 세부수술동작을 포함하는 큐시트 데이터를 생성하는 단계(S600); 를 포함한다.Referring to FIG. 2, a method for generating simulation information for surgery according to an exemplary embodiment of the present invention includes generating 3D modeling data including a surgical region of a target object based on medical image data of a surgical region of a target object Step S200; The computer obtaining virtual surgery data for the 3D modeling data from a user (S400); And generating (S600) the cue chart data including one or more detailed surgery operations using the virtual surgery data; .

이하, 각 단계에 대한 상세한 설명을 기재한다.Hereinafter, a detailed description of each step will be described.

컴퓨터가 대상체의 수술부위를 촬영한 의료영상데이터를 기반으로 상기 대상체의 수술부위를 포함하는 3D 모델링 데이터를 생성한다(S200). 사용자가 실제 수술과 유사하게 시뮬레이션을 수행하기 위해서는 실제 환자와 동일한 3D 모델링데이터가 필요하다. The computer generates 3D modeling data including a surgical region of the target object based on the medical image data obtained by photographing the surgical target region of the target object (S200). In order for a user to perform a simulation similar to an actual operation, the same 3D modeling data as the actual patient is required.

기존에는 실제 수술자세와 상이한 자세로 의료영상 촬영이 수행되고 해당 의료영상데이터를 그대로 3D 모델링데이터로 구현함에 따라 수술 전 시뮬레이션이 실제 수술을 미리 연습하는 효과를 제대로 제공하지 못하였다. Previously, medical imaging was performed in a different posture from the actual posture, and the medical image data was directly embodied as 3D modeling data, so that the pre-operation simulation did not provide the effect of practicing the actual surgery in advance.

구체적으로, 일반적으로 환자가 누운 상태로 의료영상 촬영장치로 촬영된 환자의 내부 장기 배치상태 또는 장기 모양은 대상체(10)가 눕혀지는 각도에 따른 중력의 영향에 의해 수술시 대상체(10)의 내부 장기 배치상태 또는 장기 모양와 상이하게 되므로, 실제 수술과 동일한 시뮬레이션 상황을 제공하지 못한다. In general, an internal organ placement state or a long-term shape of a patient, which is photographed by a medical imaging apparatus while the patient is lying down, Long-term placement, or long-term appearance, and thus does not provide the same simulation situation as the actual surgery.

또한, 복강경 수술이나 로봇 수술을 위해 신체 내부에 이산화탄소를 채운 기복상태와 일치하지 않는 상태에서 시뮬레이션을 수행하므로, 수술 전 시뮬레이션이 실제 수술을 미리 연습하는 효과를 제대로 제공하지 못하였다. 이러한 문제점을 해소하기 위해, 실제 수술 상태와 동일한 3D 모델링 데이터(즉, 3D 기복모델)을 생성하여야 한다.In addition, since the simulation is performed in a state where the inside of the body is filled with carbon dioxide for the laparoscopic surgery or the robot operation, the pre-operation simulation does not provide the effect of practicing the actual surgery in advance. In order to solve this problem, it is necessary to generate 3D modeling data (i.e., a 3D undulation model) that is the same as the actual operation state.

도 3은 일 실시예에 따라 수술자세 적용을 통한 3D 모델링 데이터 생성과정을 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a process of generating 3D modeling data by applying an operation posture according to an embodiment.

일 실시예로, 도 3에서와 같이, 컴퓨터는 실제 수술자세를 적용하여 촬영된 의료영상데이터를 기반으로 3D 모델링 데이터를 생성한다. 구체적으로, 컴퓨터가 환자의 환부 위치 또는 수술 유형을 바탕으로 결정된 수술자세를 기반으로 환자의 촬영자세를 산출하는 단계(S202); 및 상기 촬영자세로 촬영된 의료영상데이터를 기반으로 3D 모델링을 수행하는 단계(S204);를 포함한다.In one embodiment, as shown in FIG. 3, the computer generates 3D modeling data based on the medical image data photographed by applying the actual posture. Specifically, the computer calculates a photographing posture of the patient on the basis of the operation posture determined based on the affected location or the operation type of the patient (S202); And performing 3D modeling based on the medical image data photographed in the photographing posture (S204).

컴퓨터가 환자의 환부 위치 또는 수술 유형을 바탕으로 결정된 수술자세를 기반으로 환자의 촬영자세를 산출한다(S202). 환자의 환부 위치(즉, 수술 부위), 수술 유형 등에 따라 수술 자세가 달라질 수 있다. 컴퓨터는 환자의 수술자세와 동일한 자세로 의료영상 촬영이 가능한 촬영자세를 산출한다. The computer calculates a photographing posture of the patient on the basis of the operation posture determined based on the affected location or the operation type of the patient (S202). The position of the affected part of the patient (i.e., the surgical site), the type of operation, and the like. The computer calculates a posture in which the medical imaging can be performed in the same posture as the patient's posture.

예를 들어, 환자의 신체가 15도 기울어진 상태로 상체를 수술하는 경우, 컴퓨터는 상체만을 15도 세워지도록 환자의 등을 받친 자세를 촬영자세로 산출할 수 있다. 환자의 상체만을 15도 세워진 자세를 촬영자세로 설정함에 따라, 기존의 의료영상 촬영장치(예를 들어, CT장치)를 이용하여 수술부위가 수술 시와 동일한 상태로 촬영되도록 할 수 있다.For example, when the patient's body is tilted at 15 degrees and the upper body is operated, the computer can calculate the back posture of the patient so that the upper body is raised by only 15 degrees. By setting the attitude of the patient's upper body only 15 degrees to the photographing posture, the surgical site can be photographed in the same state as the operation using the conventional medical image photographing apparatus (for example, CT apparatus).

또한, 예를 들어, 의료영상 촬영장치가 환자의 배치상태를 조절하는 기능을 포함하여 수술자세와 동일한 촬영자세를 구현할 수 있다. 예를 들어, 의료영상 촬영 장치가 컴퓨터 단층촬영(Computed tomography; CT) 장치인 경우, CT장치의 테이블이 소정의 방향으로 소정의 각도만큼 기울어질 수 있거나(tilting) 또는 회전(rotating)될 수 있고, 갠트리도 소정의 방향으로 소정의 각도만큼 기울어질 수 있다. In addition, for example, the medical image photographing apparatus can implement the same photographing posture as the operation posture, including a function of adjusting the placement state of the patient. For example, when the medical imaging apparatus is a computed tomography (CT) apparatus, the table of the CT apparatus can be tilted or rotated by a predetermined angle in a predetermined direction , The gantry can also be inclined by a predetermined angle in a predetermined direction.

이를 통해, 컴퓨터 또는 사용자는 의료영상 촬영장치의 테이블과 갠트리를 수술자세와 동일한 각도로 기울어지도록 제어하고, 컴퓨터는 의료영상 촬영장치로부터 실제 수술 시와 동일한 각도로 기울어진 촬영자세로 촬영된 의료영상데이터를 획득할 수 있다.Thus, the computer or the user controls the table and the gantry of the medical image capturing apparatus to be inclined at the same angle as the operation posture, and the computer displays the medical image captured from the medical image capturing apparatus in the tilted posture Data can be acquired.

또한, 컴퓨터는 의료진으로부터 환자의 수술자세를 입력받을 수도 있고, 환자의 환부 위치, 수술 유형 등을 기반으로 수행될 수술자세를 직접 산출할 수도 있다.In addition, the computer may receive the operation posture of the patient from the medical staff, directly calculate the posture to be performed based on the location of the patient, the operation type, and the like.

그 후, 컴퓨터가 상기 촬영자세로 촬영된 의료영상데이터를 기반으로 생성된 3D 모델링데이터를 획득한다(S204). 컴퓨터는 대상체(10)의 3D 의료영상을 이용하여 3D 모델링 영상을 렌더링하여 생성할 수 있다. 또한, 컴퓨터는 의료영상 촬영장치에서 특정한 자세로 촬영된 후에 생성한 3D 모델링 데이터를 수신할 수도 있다. 즉, 의료영상 촬영장치(예를 들어, CT장치)가 의료영상데이터를 기반으로 3D렌더링을 수행하여 3D 모델링 데이터를 생성한 후 컴퓨터로 전송할 수 있다.Thereafter, the computer acquires 3D modeling data generated based on the medical image data photographed in the photographing posture (S204). The computer can generate a 3D modeling image by rendering the 3D medical image of the object 10. Further, the computer may receive the 3D modeling data generated after the medical image photographing apparatus is photographed in a specific posture. That is, a medical image photographing device (for example, a CT device) can perform 3D rendering based on medical image data to generate 3D modeling data and transmit the data to a computer.

또한, 다른 일실시예로, 컴퓨터는 일반적인 촬영조건에서 촬영된 의료영상데이터에서 특정한 수술 시의 신체상태로 변경하는 보정알고리즘을 적용하여 3D모델링데이터를 생성한다. 즉, 컴퓨터는 일반적인 상태로 누운 환자를 촬영한 의료영상데이터에 기울어진 상태에서 중력에 따른 신체변화 또는 이산화탄소 주입에 따라 기복모델로 형성되는 신체변화를 적용하여 3D모델링 데이터를 생성한다. Further, in another embodiment, the computer generates 3D modeling data by applying a correction algorithm for changing from medical image data photographed under general photographing conditions to a specific physical state at the time of surgery. That is, the computer generates 3D modeling data by applying a body change based on gravity or a body change formed by an undulation model in accordance with gravity-fed body change or carbon dioxide injection in a state inclined to medical image data of a patient lying in a normal state.

예를 들어, 상기 보정알고리즘은 일반적인 촬영조건 및 신체상태에 대한 의료영상데이터와 특정한 신체상태 및 수술조건의 수술 시 신체상태데이터를 매칭하여 형성된 빅데이터를 학습함에 따라 산출될 수 있다. 상기 수술 시의 신체상태데이터는, 실제 수술 시의 신체 내부 장기 모양 또는 배치를 촬영한 영상데이터 또는 신체표면을 촬영한 영상데이터 등이 포함될 수 있다.For example, the correction algorithm can be calculated by learning big data formed by matching medical image data on general imaging conditions and physical condition with physical condition data during surgery of a specific physical condition and surgical conditions. The physical condition data at the time of the surgery may include image data of a body internal organ shape or arrangement at the time of surgery or image data of a body surface.

일실시예로, 일반조건에서 촬영된 의료영상데이터(예를 들어, CT데이터)를 기반으로 복강경 수술 또는 로봇수술 시의 기복모델을 형성하는 경우, 컴퓨터는 환자의 의료영상데이터와 수술 시의 신체표면데이터를 매칭하여 학습을 수행할 빅데이터로 구축한다. 상기 신체표면데이터는 수술 전에 의료진에 의해 촬영되는 것이다. In one embodiment, when the laparoscopic surgery or robotic surgery relief model is formed based on medical image data (for example, CT data) photographed under a general condition, the computer displays the medical image data of the patient and the body The surface data is matched and constructed as big data to be learned. The body surface data is taken by the medical staff before surgery.

예를 들어, 의료진은 복강경 수술 또는 로봇수술을 수행하기 전에 이산화탄소를 주입함에 따라 변형된 복부 표면을 촬영하여 신체표면데이터를 획득한다. 컴퓨터는 빅데이터를 학습함에 따라 일반적인 상태의 3D모델링데이터를 복강경수술 또는 로봇수술 시의 기복모델로 형성하는 수정기준 또는 수정알고리즘을 생성한다. 그 후, 컴퓨터는, 신규 환자의 의료영상데이터가 획득되면, 의료영상데이터를 기반으로 생성한 3D모델링 데이터를 수정기준 또는 수정알고리즘을 기반으로 변형하여 기복모델을 생성한다.For example, a medical practitioner takes body surface data by capturing a deformed abdominal surface as it is injected with carbon dioxide prior to performing laparoscopic surgery or robotic surgery. As the computer learns the big data, it creates a correction criterion or correction algorithm that forms the generalized 3D modeling data as a relief model in laparoscopic surgery or robotic surgery. Thereafter, when the medical image data of the new patient is acquired, the computer generates the undulation model by modifying the 3D modeling data generated based on the medical image data based on the modification reference or modification algorithm.

이를 통해, 컴퓨터는 특정한 환자에 대해 수술 시의 신체 상태와 유사한 3D모델링 데이터를 생성하여 사용자에게 제공할 수 있다. Through this, the computer can generate 3D modeling data similar to the body condition at the time of operation for a specific patient, and provide it to the user.

컴퓨터가 사용자로부터 상기 3D모델링 데이터에 대한 가상수술데이터를 획득한다(S400). 사용자는 3D 모델링 영상에 대한 가상의 수술을 집도하는 시뮬레이션 또는 리허설을 수행한다. 예를 들어, 컴퓨터는 3D 모델링 영상에 가상의 수술도구를 표시하고, 사용자는 다양한 방식으로 가상의 수술도구를 제어하여 3D 모델링 영상에 대해 수술을 집도하는 리허설을 수행할 수 있다.The computer obtains virtual surgery data for the 3D modeling data from the user (S400). The user performs a simulation or rehearsal of the virtual surgery on the 3D modeling image. For example, a computer may display a virtual surgical tool on a 3D modeling image, and a user may perform a rehearsal on the 3D modeling image by controlling a virtual surgical tool in various ways.

상기 가상수술데이터는 사용자가 3D모델링된 환자의 가상신체모델에 대해 수술을 시뮬레이션(Simulation)함에 따라 생성되는 것이다. 가상수술데이터를 획득하는 과정은 사용자가 수술을 모의훈련(Simulation)하는 과정이거나 수술 직전에 동일한 조건에서 리허설(Rehearsal)하는 과정일 수도 있다. 컴퓨터는 다양한 방식으로 사용자로부터 가상수술데이터를 입력받을 수 있다.The virtual surgery data is generated as the user simulates the operation on the virtual body model of the 3D modeled patient. The process of acquiring virtual surgery data may be a process of simulating the operation by the user or a process of rehearsal under the same condition immediately before surgery. The computer can receive virtual surgery data from the user in various ways.

일실시예로, 컴퓨터는 가상현실(Virtual Reality; VR) 디바이스를 통해 사용자에게 가상신체모델을 제공하고, 컨트롤러를 통해 가상신체모델에 대한 수술동작을 입력할 수 있다. 상기 컨트롤러는 사용자 손의 움직임을 인식할 수 있는 다양한 형태가 될 수 있다. 예를 들어, 상기 컨트롤러는 장갑형으로 구현됨에 따라 사용자의 수술 시의 세부적인 손가락 움직임과 손의 실시간 배치 상태를 획득할 수 있다.In one embodiment, a computer may provide a virtual body model to a user via a Virtual Reality (VR) device, and may enter a surgical operation for a virtual body model via a controller. The controller may be of various forms capable of recognizing the movement of the user's hand. For example, since the controller is implemented in a glove shape, it is possible to obtain detailed finger movements and a real-time arrangement state of a hand at the time of a user's operation.

구체적으로, 컴퓨터는 사용자가 착용하는 HMD 장치에 가상신체모델을 제공한다. 컴퓨터는 사용자의 조작에 따라 가상신체모델을 회전 또는 확대하여 제공하고, 이에 따라 사용자는 환자에게 예정된 수술 시와 동일하게 구현된 가상신체모델을 자세히 살펴보면서 수술계획 및 시뮬레이션을 수행한다. Specifically, the computer provides a virtual body model to the HMD device worn by the user. The computer rotates or magnifies the virtual body model according to the user's operation. Accordingly, the user performs the operation plan and the simulation while closely examining the virtual body model implemented in the same manner as the operation scheduled for the patient.

예를 들어, 대상체의 신체 특징에 따라 오멘텀(장막)과 같은 지방으로 인해 실제 수술을 해야하는 혈관 및 장기가 보이지 않을 수 있으나, 모델링에서는 오멘텀을 제거하여 실제 혈관 및 장기의 위치와 형태를 정확히 알 수 있고, 그에 따라 실제 수술이 필요한 대상에 도달하기 위한 최적의 수술계획을 수립할 수 있다. 컴퓨터는 사용자에 의해 특정한 수술도구가 선택되는 입력을 획득하고, 컨트롤러를 통해 해당 수술도구로 가상신체모델의 특정한 영역에 수술을 수행하는 조작을 획득한다.For example, vessels and organs that require actual surgery due to fat such as omentum (curtain) may not be seen depending on the body characteristics of the subject, but in modeling, omentum is removed to accurately identify the location and shape of actual blood vessels and organs So that an optimal surgical plan can be established to reach an object requiring actual surgery. The computer obtains an input from which a particular surgical tool is selected by the user and acquires an operation to perform surgery on a specific area of the virtual body model with the surgical tool through the controller.

또한, 일실시예로, 가상수술데이터는 사용자가 가상신체모델에 대해 수행하는 수술동작을 구현한 영상데이터로 저장될 수 있다. 컴퓨터는 컨트롤러에 의해 획득되는 실시간 모션데이터, 모션을 수행한 수술도구, 모션이 수행된 가상신체모델 내의 위치 등을 기반으로 시뮬레이션 영상을 생성할 수 있다. In addition, in one embodiment, the virtual surgery data may be stored as image data that implements a surgical operation performed by the user on the virtual body model. The computer can generate a simulation image based on real-time motion data obtained by the controller, the surgical tool performing the motion, the position in the virtual body model in which the motion is performed, and the like.

또한, 다른 일실시예로, 가상수술데이터는 가상신체모델 자체에 대한 모델링데이터, 시뮬레이션 또는 리허설 과정에서 각 시점에 사용된 수술도구 및 모션데이터 전체일 수 있다. 즉, 가상수술데이터는 외부 컴퓨터가 수신하여 시뮬레이션 영상을 구현 가능하도록 하는 복수의 데이터 집합일 수 있다.Further, in another embodiment, the virtual surgery data may be modeling data for the virtual body model itself, all the surgical tools and motion data used at each point in the simulation or rehearsal process. That is, the virtual surgery data may be a plurality of sets of data that an external computer can receive and implement a simulation image.

컴퓨터가 상기 가상수술데이터를 하나 이상의 세부수술동작을 포함하는 큐시트 데이터를 생성한다(S600). 즉, 컴퓨터는 사용자에 의해 가상신체모델에 수행된 가상수술 과정을 영상으로 생성할 뿐만 아니라 하나 이상의 세부수술동작으로 분할하여 수술프로세스를 나타내는 큐시트를 생성한다.The computer generates the virtual surgery data and the queue sheet data including one or more detailed surgery operations (S600). That is, the computer generates a virtual surgical procedure performed on a virtual body model by a user as an image, and divides the virtual surgery process into one or more detailed operation operations to generate a cue sheet representing a surgical process.

상기 큐시트데이터를 구성하는 세부수술동작은 수술프로세스를 구성하는 최소 동작 단위이다. 세부수술동작은 여러 기준에 의해 나누어질 수 있다. 예를 들어, 세부수술동작은 수술유형(예를 들어, 복강경수술, 로봇수술), 수술이 수행되는 해부학적 신체부위, 사용되는 수술도구, 수술도구의 개수, 화면상에 수술도구가 나타나는 방향 또는 위치, 수술도구의 움직임(예를 들어, 전진/후퇴) 등을 기준으로 나누어질 수 있다.The detailed surgery operation constituting the cue chart data is a minimum operation unit constituting the surgical process. The detailed surgical operation can be divided by several criteria. For example, the detailed surgical operation may be performed in a variety of ways, including the type of surgery (e.g., laparoscopic surgery, robotic surgery), the anatomical body part undergoing surgery, the surgical tool used, the number of surgical tools, Position, movement of the surgical tool (e.g., forward / retract), and the like.

상기 분할기준과 분할기준 내에 포함되는 세부카테고리는 의료진의 실제수술데이터 학습을 통해 직접 설정될 수 있다. 컴퓨터는 의료진에 의해 설정된 분할기준 및 세부카테고리에 따라 지도(Supervised)학습을 수행하여 최소단위인 세부수술동작으로 가상수술데이터를 분할할 수 있다.The subcategories included in the segmentation criterion and the segmentation criterion can be set directly by learning the actual operation data of the medical staff. The computer can perform the supervised learning according to the division criteria and the subcategories set by the medical staff to divide the virtual surgery data into the minimum unit detailed operation.

또한, 상기 분할기준과 분할기준 내에 포함되는 세부카테고리는 컴퓨터의 수술영상 학습을 통해 추출될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 빅데이터로 누적된 실제수술데이터를 딥러닝 학습(즉, 비지도학습)하여 분할기준 및 각 분할기준 내 카테고리를 산출할 수 있다. 그 후, 컴퓨터는 실제수술데이터 학습을 통해 생성된 분할기준에 따라 가상수술데이터를 분할하여 큐시트데이터를 생성한다.Further, the subcategories included in the segmentation criterion and the segmentation criterion can be extracted through the surgical image learning of the computer. For example, the computer can calculate the division criterion and the category within each division criterion by deep learning learning (i.e., non-coaching learning) of the actual operation data accumulated in the big data. Thereafter, the computer divides the virtual surgery data according to the division criterion generated through the actual operation data learning to generate the cue sheet data.

또한, 다른 일실시예로, 가상수술데이터 또는 실제수술데이터는 영상 인식을 통해 각각의 분할기준에 해당하는지 여부를 파악하여 분할(Segmentation)할 수도 있다. 즉, 컴퓨터는 가상수술데이터 또는 실제수술데이터의 영상 내 화면에서 분할기준에 해당하는 해부학적 장기 위치, 등장하는 수술도구, 각 수술도구의 개수 등을 인식하여, 세부수술동작 단위로 분할을 수행할 수 있다.In another embodiment, the virtual surgery data or the actual surgery data may be segmented by determining whether the virtual surgery data or the actual surgery data corresponds to each division criterion through image recognition. That is, the computer recognizes the anatomical long-term position corresponding to the segmentation criterion, the surgical tool appearing, the number of each surgical tool, and the like in the image of the virtual surgery data or the actual operation data, .

또한, 다른 일실시예로, 컴퓨터는 실제수술데이터 또는 가상수술데이터에 포함되는 수술도구 움직임데이터를 기반으로 큐시트데이터 생성을 위한 분할과정을 수행할 수 있다. 실제수술데이터는, 사용자가 로봇수술을 수행하는 경우, 사용자에 의해 선택된 수술도구 종류 및 개수, 각 수술도구의 움직임에 대한 정보 등의 수술로봇을 제어하는 과정에서 입력되는 다양한 정보를 포함할 수 있고, 가상수술데이터도 가상신체모델에 대한 시뮬레이션 시에 사용자에 의해 선택된 수술도구 종류 및 개수, 각 수술도구의 움직임 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 따라서, 컴퓨터는 실제수술데이터 또는 가상수술데이터의 각 시점에 포함된 정보를 바탕으로 분할을 수행할 수 있다.In another embodiment, the computer may perform a segmentation process for generating the cue sheet data based on the surgical tool motion data included in the actual surgery data or the virtual surgery data. The actual operation data may include various information inputted in the process of controlling the surgical robot such as the type and number of the surgical tools selected by the user and information on the motion of each surgical tool when the user performs the robot surgery , And the virtual surgery data may also include information on the type and number of surgical tools selected by the user at the time of simulation for the virtual body model, and the motion of each surgical tool. Thus, the computer can perform segmentation based on the actual surgical data or the information contained at each time point of the virtual surgery data.

또한, 일실시예로, 가상수술데이터 또는 실제수술데이터는 절제, 봉합 등의 다양한 종류의 액션이 포함되고, 분할기준에 따라 분할(Segmentation)이 수행된다. 구체적으로, 위암수술을 실제로 수행한 실제수술데이터(예를 들어, 실제수술영상) 또는 위암수술을 시뮬레이션한 가상수술데이터를 세부수술동작으로 분할하여 큐시트데이터로 생성하는 과정을 설명하면 다음과 같다.In addition, in one embodiment, the virtual surgery data or the actual operation data includes various kinds of actions such as ablation and suture, and segmentation is performed according to the division criterion. More specifically, a process of generating actual surgical data (for example, an actual surgical image) actually performed on stomach cancer surgery or virtual surgery data simulating stomach cancer surgery by dividing the virtual surgery data into detailed surgery operations and generating it as a cue chart data will be described below.

예를 들어, 위암수술에는 우선 종양을 포함하는 위의 일부 또는 전부를 절제하는 액션 및 임파선을 절제하는 액션이 포함된다. 이외에도 위암의 상태에 따라 다양한 절제술 및 연결술이 이용된다. 또한 각각의 액션은 액션이 취해지는 구체적인 위치와, 수술도구의 이동방향에 따라 더 세부적인 복수의 액션으로 분할될 수 있다. For example, stomach cancer surgery includes an operation to ablate some or all of the stomach, including a tumor, and an operation to ablate the lymph nodes. In addition, various resection and connection techniques are used depending on the condition of the stomach. Further, each action can be divided into a plurality of more detailed actions according to the specific position at which the action is taken and the direction of movement of the surgical tool.

예로, 위암수술의 세부동작은 우선 개복단계, 절제단계, 연결단계 및 봉합단계 등으로 분할될 수 있다.For example, the detailed operation of stomach cancer surgery can be divided into a laparotomy, a resectional step, a connection step, and a suturing step.

또한, 절제된 장기를 연결하는 방법에는 명치 끝 4-5cm 이상을 절개하고 연결하는 체외문합 방법 또는 배꼽을 3cm 정도 절개하고 복강 내에서 절제 및 문합이 이루어지는 체내문합 방법 등이 포함되는데, 상술한 연결단계는 이와 같은 구체적인 연결방법에 따라 더 상세하게 분할될 수 있다.In addition, the method of connecting the resected organs includes an ex vivo anastomosis method of incising and connecting 4-5 cm or more of the gut tip, or a method of incision in the abdominal cavity by abdominal incision and anastomosis in the body cavity. May be further divided according to such a specific connection method.

나아가, 각각의 수술방법은 수술도구의 위치 및 움직임에 따라 더 세부적인 복수의 세부수술동작들로 분할될 수 있다.Further, each surgical method can be divided into a plurality of more detailed surgical operations according to the position and movement of the surgical tool.

분할된 각각의 세부수술동작들은 세부수술동작이 수행되는 위치 및 수술도구의 이동경로(pathway)에 기초하여 표준화된 명칭이 부여될 수 있다. Each of the detailed surgical operations divided may be given a standardized name based on the position at which the detailed operation is performed and the pathway of the surgical tool.

일 실시 예에서, 표준화된 명칭에 이용되는 용어는 다양하게 정의될 수 있다. 예를 들어 위(stomach)의 하단 오른쪽 특정부위를 다룰때 그 부위의 이름은 의료분야에서 통상적으로 사용중인 이름을 사용할 수 있고, 개시된 실시 예에 따른 시스템에서 정의된, 더 포괄적이거나 세분화된 명칭이 이용될 수 있다.In one embodiment, the terms used in the standardized nomenclature may be variously defined. For example, when dealing with a lower right specific region of a stomach, the name of the site may be a name that is commonly used in the medical field, and a more comprehensive or subdivided name, as defined in the system according to the disclosed embodiment, Can be used.

따라서, 리허설 영상은 복수의 액션이 표준화된 명칭에 기초하여 순차적으로 나열된 큐시트 형태의 정보로 정리될 수 있다. 마찬가지로, 사용자가 실제로 수술을 수행한 수술 영상 또한 액션 단위로 분할되고, 큐시트 형태의 정보로 정리될 수 있다.Therefore, the rehearsal image can be organized into information of a cue sheet type in which a plurality of actions are sequentially listed based on the standardized names. Likewise, the operation image in which the user actually performed surgery can also be divided into action units and can be organized into cue sheet type information.

또한, 일실시예로, 상기 큐시트데이터는 세부수술동작으로 분할하는 기준에 의해 특정한 자릿수의 코드(Code) 데이터로 생성될 수 있다. 즉, 컴퓨터는 표준화된 분할기준을 적용하고 분할기준 내의 세부카테고리를 지정함에 따라 가상수술데이터를 표준화된 세부수술동작으로 분할하고, 각 세부카테고리에 표준화된 코드값을 부여하여 각 세부수술동작을 구별할 수 있는 표준화된 코드데이터를 부여한다. Also, in one embodiment, the cue chart data may be generated as code data of a certain number of digits according to a criterion for dividing into detailed surgery operations. That is, the computer divides the virtual surgery data into standardized detailed surgery operations by applying the standardized division criteria and specifying the subcategories within the division criterion, assigns standardized code values to the respective subcategories, Standardized code data that can be used.

컴퓨터는 분할기준 적용순서에 따라 특정한 세부수술동작이 속하는 상위카테고리부터 차례대로 숫자 또는 문자가 부여되어 디지털(Digital)화된 코드데이터를 각 세부수술동작에 부여한다. 이를 통해, 컴퓨터는 큐시트데이터를 분할된 세부수술동작 영상이 아닌 각 세부수술동작의 표준화된 코드데이터가 나열된 형태로 생성할 수 있다. 또한, 사용자는 표준화된 코드데이터로 이루어진 큐시트데이터만을 제공함에 따라 시뮬레이션한 수술과정을 공유 또는 전달할 수 있다.The computer assigns numbers or letters to the detailed operation data in order from the upper category to which the specific detailed operation belongs in accordance with the dividing reference application sequence. Accordingly, the computer can generate the cue sheet data in a form in which the standardized code data of each detailed operation operation is listed instead of the divided detailed operation operation image. In addition, the user can share or transmit the simulated surgical procedure by providing only the cue chart data composed of the standardized code data.

또한, 일실시예로, 컴퓨터는 각각의 세부수술동작의 표준화된 코드(Code)에 표준화된 명칭을 부여할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 전체 큐시트 내에서 원하는 수술동작(또는 액션(Action)) 부분만을 선별하여 확인할 수 있다. 또한, 이 경우, 사용자는 리허설 또는 수술 영상을 전부 보지 않아도, 각각의 액션이 표준화된 명칭에 기초하여 순차적으로 나열된 큐시트를 보는 것만으로도 수술 또는 리허설의 진행과정을 용이하게 파악할 수 있다.Further, in one embodiment, the computer may assign a standardized name to a standardized code of each detailed surgery operation. Through this, the user can selectively check only the desired operation (or action) portion within the entire cuesheet. In this case, the user can easily grasp the progress of surgery or rehearsal even if he or she sees a sequenced sequence chart sequentially based on the standardized name of each action, without viewing the rehearsal or the surgical image at all.

큐시트데이터는 각 세부수술동작에 대한 영상 데이터베이스를 이용하여 수술영상으로 변환될 수 있다. 상기 영상 데이터베이스는 각 코드데이터에 부합하는 영상이 저장되어 있을 수 있고, 각 코드데이터에 부합하는 영상은 상황에 따라 복수개 저장되어 있을 수 있다. 예를 들어, 특정한 코드데이터는 이전에 수행된 동작에 따라 영상 데이터베이스 내의 상이한 세부수술동작 영상이 로드될 수 있다.The cue chart data can be converted into a surgical image using an image database for each detailed operation. The image database may store an image corresponding to each code data, and a plurality of images corresponding to each code data may be stored according to a situation. For example, specific code data may be loaded with different detailed operation motion images in the image database according to previously performed operations.

또한, 컴퓨터는, 각 큐시트데이터가 특정한 가상신체모델과 매칭되어 저장됨에 따라, 가상신체모델에 큐시트데이터에 포함된 각 세부수술동작을 순차적으로 적용함에 따라 수술시뮬레이션 영상으로 재생할 수 있다.Further, as each of the cue chart data is stored and matched with a specific virtual body model, the computer can reproduce the surgical simulation image by sequentially applying each detailed operation included in the cue sheet data to the virtual body model.

따라서, 큐시트에 대응하는 영상은 수술 리허설 영상과 같은 시점(point of view)에서 재생될 수도 있고, 다른 시점으로 재구성되어 재생될 수도 있다. 또는, 영상은 3D로 모델링되어, 사용자의 조작에 따라 시점과 위치가 조절될 수 있다.Thus, the image corresponding to the cue sheet may be reproduced at the same point as the rehearsal image, or may be reconstructed and reproduced at another point in time. Alternatively, the image may be modeled in 3D, and the viewpoint and position may be adjusted according to the user's operation.

또한, 도 4에서와 같이, 다른 일실시예로, 컴퓨터가 사용자의 가상수술데이터를 기반으로 생성된 시행 큐시트데이터의 최적화 여부를 판단하는 단계(S800);를 더 포함한다. In addition, as shown in FIG. 4, the method further includes determining (S800) whether the computer optimizes the trial queue data generated based on the user's virtual surgery data.

컴퓨터는 시행 큐시트데이터와 최적화 큐시트데이터의 비교를 통해, 시행 큐시트데이터의 적절성을 판단한다. 예를 들어, 컴퓨터는 사용자가 시뮬레이션 함에 따라 생성된 시행 큐시트데이터 내에 수술시간을 지연시키는 불필요한 세부수술동작이 포함되어 있는지, 특정한 세부수술동작을 수행함에 따라 필수적으로 전 또는 후에 포함되어야 하는 세부수술동작이 빠져 있는지 등을 판단하여, 시행 큐시트데이터의 실제 환자에 적용하기에 적절하게 생성되었는지 판단한다.The computer judges the appropriateness of the trial queue data by comparing the trial queue data with the optimized queue data. For example, the computer may be configured to perform a detailed surgery operation that may include unnecessary detail surgery operations that delay the operation time within the generated trial sequence data as the user simulates, And judges whether or not it is generated appropriately for the actual patient of the trial queue data.

컴퓨터가 시행 큐시트데이터의 평가를 수행하기 위해 최적화 큐시트데이터를 산출하는 과정을 수행할 수 있다.The computer can perform the process of calculating optimized queue data to perform evaluation of trial queue data.

도 5는 일 실시 예에 따른 수술 프로세스 최적화 방법을 도시한 흐름도이다.5 is a flow chart illustrating a method of optimizing a surgical procedure according to an embodiment.

컴퓨터는 하나 이상의 학습 큐시트데이터를 획득한다(S820). 상기 학습 큐시트데이터는 최적화 큐시트데이터 산출을 위해 학습되는 학습대상데이터이다. 상기 학습 큐시트데이터는 실제수술데이터를 기반으로 생성된 큐시트데이터(즉, 실제수술 큐시트데이터) 또는 참고용으로 시뮬레이션된 가상수술데이터를 기반으로 생성된 큐시트데이터(즉, 참고용 가상수술 큐시트데이터)를 포함할 수 있다. 상기 실제수술 큐시트데이터는 컴퓨터가 실제수술데이터를 분할기준에 따라 분할하여 생성된 것이다. 상기 참고용 가상수술 큐시트데이터는 사용자의 수술 훈련과정에서 획득되는 것이 아니라 학습대상데이터 구축 목적 또는 수련의들에게 참고용으로 제공하기 위한 목적으로 시뮬레이션이 수행되어 생성된 것이다.The computer acquires one or more learning queue data (S820). The learning queue data is learning target data learned for calculating optimized queue data. The learning cue chart data may include cue chart data generated based on actual surgery data (i.e., actual surgery cue chart data) or cue chart data generated based on simulated virtual surgery data (i.e., reference virtual cue scan data) . The actual surgery queue chart data is generated by dividing the actual operation data by a computer according to a division criterion. The reference virtual surgery queue data is generated not by the user in the surgical training process but by simulation for the purpose of constructing the learning data or providing the reference data to the practitioners.

그 후, 컴퓨터는 학습 큐시트데이터를 이용하여 강화학습(Reinforcement learning)을 수행한다(S840). 강화학습은 기계학습의 한 영역으로, 어떤 환경 안에서 정의된 에이전트가 현재의 상태를 인식하여, 선택 가능한 행동들 중 보상을 최대화하는 행동 혹은 행동 순서를 선택하는 방법이다. 강화학습은 상태전이와, 상태전이에 따른 보상에 기초하여 보상을 최대화하는 방법을 학습하는 것으로 요약될 수 있다.Thereafter, the computer performs reinforcement learning using the learning queue data (S840). Reinforcement learning is an area of machine learning, in which an agent defined in an environment recognizes the current state and selects a behavior or sequence of actions that maximizes compensation among selectable behaviors. Reinforcement learning can be summarized as learning how to maximize compensation based on state transitions and compensation based on state transitions.

그 후, 컴퓨터는 강화학습 결과를 이용하여 최적화 큐시트데이터를 산출한다(S860). 상기 최적화 큐시트데이터는 강화학습 결과를 기반으로 환자의 마취시간을 줄일 수 있는 최단 수술시간, 최소 출혈량, 필수동작그룹, 필수수행순서 등을 조건으로 산출된다. Thereafter, the computer calculates optimized queue data using the enhanced learning result (S860). The optimized queue data is calculated on the basis of the shortest operation time, the minimum amount of blood loss, the required action group, and the mandatory execution order that can reduce the anesthetic time of the patient based on the reinforcement learning result.

상기 필수동작그룹은 특정한 세부수술동작을 수행하기 위해 필수적으로 함께 수행되어야 하는 세부수술동작들의 그룹이다. 상기 필수수행순서는 특정한 수술을 수행하는 과정에서 반드시 순차적으로 수행되어야 하는 수술동작 순서이다. 예를 들어, 수술의 종류 또는 수술동작의 종류에 따라 순차적으로 등장하여야 하는 수술동작들 및 그 순서가 정해져 있을 수 있다.The mandatory group of operations is a group of detailed surgical operations that must be performed together essentially to perform a specific detailed surgical operation. The essential procedure is a sequence of operations that must be performed sequentially in the course of performing a specific operation. For example, the surgical operations to be sequentially appeared depending on the type of operation or the type of operation, and the order may be determined.

또한, 컴퓨터는 강화학습을 통해 환자의 신체조건, 수술부위(예를 들어, 종양조직) 조건(예를 들어, 종양의 크기, 위치 등) 등에 따른 상황별 최적화 큐시트데이터를 산출한다. 이를 위해, 컴퓨터는 학습 시에 환자조건, 수술부위 조건 등을 학습 큐시트데이터와 함께 활용한다.The computer also calculates optimized context queue data according to the patient's physical condition, surgical site (e.g., tumor tissue) conditions (e.g., tumor size, location, etc.) through reinforcement learning. To do this, the computer uses the patient condition and the surgical site condition together with the learning queue data at the time of learning.

일 실시 예에서, 컴퓨터는 스스로 가상의 시뮬레이션 수술을 수행할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 개시된 수술 프로세스 최적화 방법에 기초하여 수술 종류 및 환자의 종류에 따른 수술 프로세스를 생성하고, 생성된 수술 프로세스에 기초하여 가상의 수술 시뮬레이션을 수행할 수 있다.In one embodiment, the computer can perform a simulated virtual surgery on its own. For example, the computer may generate a surgical procedure according to the type of surgery and the type of patient based on the disclosed surgical process optimization method, and may perform a virtual surgery simulation based on the generated surgical procedure.

컴퓨터는 가상의 수술 시뮬레이션 결과를 평가하고, 가상의 수술 시뮬레이션 정보 및 그 결과에 대한 평가정보에 기초하여 강화학습을 수행함으로써, 최적화된 수술 프로세스를 획득할 수 있다.The computer can acquire the optimized surgical process by evaluating the virtual surgical simulation result and performing reinforcement learning based on the virtual surgical simulation information and the evaluation information on the result.

최적의 수술 프로세스를 생성할 수 있도록 학습된 모델이라 할지라도, 실제 수술의 경우 환자마다 신체구조와 수술의 종류가 상이하므로 각 환자 및 수술종류에 따라 최적화된 수술 프로세스를 생성하기 어려울 수 있다.Even if the model is learned so as to create the optimal surgical process, since the body structure and the type of operation are different for each patient in the actual operation, it may be difficult to generate an optimized surgical process depending on each patient and the type of operation.

따라서, 컴퓨터는 학습된 모델을 이용하여 환자의 신체구조 및 수술종류에 기초한 수술 프로세스를 생성하고, 가상의 수술 시뮬레이션을 수행함으로써 강화학습을 수행, 각각의 환자 및 수술종류에 따라 최적화된 수술 프로세스를 생성할 수 있다.Therefore, the computer uses the learned model to create a surgical process based on the patient's body structure and the type of surgery, performs reinforcement learning by performing virtual surgery simulation, and optimizes the surgical process according to each patient and type of surgery Can be generated.

또한, 도 4에서와 같이, 다른 일 실시예로, 컴퓨터가 사용자의 요청에 따라 특정한 큐시트데이터를 기반으로 수술가이드 데이터를 제공하는 단계(S1000);를 더 포함한다. 즉, 컴퓨터는 수술중에 사용자가 시뮬레이션 또는 리허설을 수행하여 생성된 큐시트데이터를 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 4, in another embodiment, the computer (S1000) of providing surgical guide data based on the specific queue chart data at the request of the user (S1000). That is, the computer can perform simulation or rehearsal during the operation to provide the generated queue sheet data to the user.

이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 시뮬레이션 정보 생성방법은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.As described above, the surgical simulation information generating method according to an embodiment of the present invention may be implemented as a program (or an application) to be executed in combination with a hardware computer and stored in a medium.

상기 전술한 프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다. The above-described program may be stored in a computer-readable medium such as C, C ++, JAVA, machine language, or the like that can be read by the processor (CPU) of the computer through the device interface of the computer, And may include a code encoded in a computer language of the computer. Such code may include a functional code related to a function or the like that defines necessary functions for executing the above methods, and includes a control code related to an execution procedure necessary for the processor of the computer to execute the functions in a predetermined procedure can do. Further, such code may further include memory reference related code as to whether the additional information or media needed to cause the processor of the computer to execute the functions should be referred to at any location (address) of the internal or external memory of the computer have. Also, when the processor of the computer needs to communicate with any other computer or server that is remote to execute the functions, the code may be communicated to any other computer or server remotely using the communication module of the computer A communication-related code for determining whether to communicate, what information or media should be transmitted or received during communication, and the like.

상기 저장되는 매체는, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상기 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 상기 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.The medium to be stored is not a medium for storing data for a short time such as a register, a cache, a memory, etc., but means a medium that semi-permanently stores data and is capable of being read by a device. Specifically, examples of the medium to be stored include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, but are not limited thereto. That is, the program may be stored in various recording media on various servers to which the computer can access, or on various recording media on the user's computer. In addition, the medium may be distributed to a network-connected computer system so that computer-readable codes may be stored in a distributed manner.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.The steps of a method or algorithm described in connection with the embodiments of the present invention may be embodied directly in hardware, in software modules executed in hardware, or in a combination of both. The software module may be a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), an erasable programmable ROM (EPROM), an electrically erasable programmable ROM (EEPROM), a flash memory, a hard disk, a removable disk, a CD- May reside in any form of computer readable recording medium known in the art to which the invention pertains.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

10: 의료영상 촬영장비
20: 서버
30: 제어부
32: 디스플레이
34: 수술용 로봇
36: 영상촬영부
10: Medical imaging equipment
20: Server
30:
32: Display
34: Surgical robot
36:

Claims (12)

컴퓨터가 대상체의 수술부위를 포함하는 가상신체모델을 생성하되, 상기 가상신체모델은 의료영상데이터를 기반으로 생성된 3D 모델링 데이터로서, 환자 신체에 대한 실제 수술과 유사하게 동작을 수행 가능한 것인, 가상신체모델 생성단계;
컴퓨터가 상기 가상신체모델에 대한 가상수술데이터를 획득하되, 상기 가상수술데이터는 가상신체모델에 대해 수행되는 리허설 또는 시뮬레이션 행위를 포함하는 데이터인, 가상수술데이터 획득단계;
컴퓨터가 상기 가상수술데이터를 분할기준을 바탕으로 하나 이상의 세부수술동작으로 분할하되, 상기 분할기준은 상기 가상수술데이터에 포함된 수술부위, 수술도구의 종류, 상기 수술도구의 개수, 상기 수술도구의 위치, 상기 수술도구의 방향 및 상기 수술도구의 움직임 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 세부수술동작 분할단계;
컴퓨터가 상기 가상수술데이터를 이용하여 하나 이상의 세부수술동작을 포함하는 시행 큐시트데이터를 생성하는 단계;
컴퓨터가 하나 이상의 학습 큐시트데이터를 획득하는 단계;
컴퓨터가 상기 하나 이상의 학습 큐시트데이터를 이용하여 강화학습을 수행하는 단계; 및
컴퓨터가 상기 강화학습 결과에 기초하여 최적화 큐시트데이터를 획득하는 단계; 를 포함하되,
상기 세부수술동작은, 수술프로세스를 구성하는 최소 동작 단위로서, 상기 가상신체모델에 순차적으로 적용함에 따라 가상수술이 재현되는 것인, 수술 시뮬레이션 정보 생성방법.
Wherein the virtual body model is a 3D modeling data generated based on medical image data, wherein the virtual body model is capable of performing an operation similar to an actual operation on a patient's body, wherein the computer generates a virtual body model including a surgical site of the object, A virtual body model generation step;
A virtual surgery data acquisition step in which a computer acquires virtual surgery data for the virtual body model, the virtual surgery data being data including a rehearsal or simulation action performed on the virtual body model;
Wherein the computer divides the virtual surgical data into one or more detailed surgical operations based on a division criterion, wherein the split criterion includes at least one of a surgical site, a type of surgical tool, a number of the surgical tool, A position of the surgical tool, a direction of the surgical tool, and a movement of the surgical tool;
The computer using the virtual surgical data to generate trial queue data comprising one or more detailed surgery operations;
The computer acquiring one or more learning queue data;
The computer performing reinforcement learning using the one or more learning queue data; And
The computer acquiring the optimized queue data based on the enhanced learning result; , ≪ / RTI &
Wherein the detailed operation operation is a minimum operation unit constituting a surgical process, and the virtual surgery is reproduced by sequentially applying the virtual body model to the virtual body model.
제1 항에 있어서,
상기 시행 큐시트데이터는,
특정한 수술과정을 분할하여 생성된 복수의 세부수술동작을 순서대로 나열한 데이터로서, 모의 훈련 결과의 평가, 학습용 빅데이터 구축 또는 실제 수술 시에 수술 과정 안내를 위한 재생에 이용되는 것인, 수술 시뮬레이션 정보 생성방법.
The method according to claim 1,
The trial queue data includes:
The surgical simulation method according to claim 1, wherein the plurality of detailed surgical operations generated by dividing a specific surgical procedure are arranged in order and used for evaluation for simulated training results, construction of big data for learning, Generation method.
제2 항에 있어서,
상기 시행 큐시트데이터는,
상기 복수의 세부수술동작에 대한 표준화 코드를 순서대로 나열한 것을 특징으로 하는, 수술 시뮬레이션 정보 생성방법.
3. The method of claim 2,
The trial queue data includes:
Wherein the standardization codes for the plurality of detailed surgery operations are listed in order.
제3 항에 있어서,
상기 표준화 코드는 상기 세부수술동작이 속하는 각각의 카테고리에 대응되는 문자열을 상위카테고리부터 차례대로 나열한 것인, 수술 시뮬레이션 정보 생성방법.
The method of claim 3,
Wherein the standardization code is a sequence of strings corresponding to each category to which the detailed operation belongs, in order from the upper category.
제1 항에 있어서,
상기 가상수술데이터 획득단계는,
컴퓨터가 가상현실영상 출력장치에 가상신체모델을 제공하고, 컨트롤러를 통해 가상신체모델에 대한 수술동작을 수신하되,
상기 컨트롤러는 사용자의 수술동작에 해당하는 손 움직임을 획득하는 것인, 수술 시뮬레이션 정보 생성방법.
The method according to claim 1,
The virtual surgery data acquisition step may include:
A computer provides a virtual body model to a virtual reality video output device and receives a surgical operation for a virtual body model through a controller,
Wherein the controller obtains a hand motion corresponding to a surgical operation of a user.
제1 항에 있어서,
상기 의료영상데이터는,
실제 수술자세를 기반으로 설정된 상기 대상체의 촬영자세를 적용하여 촬영되는 것인, 수술 시뮬레이션 정보 생성방법.
The method according to claim 1,
The medical image data may include:
Wherein the photographing position is photographed by applying the photographing posture of the object set based on the actual posture.
제1 항에 있어서,
컴퓨터가 상기 생성된 시행 큐시트데이터의 최적화 여부를 판단하는 단계; 를 더 포함하는, 수술 시뮬레이션 정보 생성방법.
The method according to claim 1,
Determining whether the computer optimizes the generated trial queue data; Further comprising the steps < RTI ID = 0.0 > of: < / RTI >
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 세부수술동작 분할단계는,
컴퓨터의 실제수술데이터로 구축된 빅데이터 학습을 통해 산출된 상기 분할기준과 상기 분할기준 내에 포함되는 세부카테고리에 따라 수행되는 것인, 수술 시뮬레이션 정보 생성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of dividing the detailed operation comprises:
Wherein the calculation is performed according to the division criterion calculated through the big data learning constructed with the actual operation data of the computer and the subcategories included in the division criterion.
제1 항에 있어서,
컴퓨터가 상기 시행 큐시트데이터와 상기 가상수술데이터가 입력된 가상신체모델을 매칭하여 저장하는 단계; 및
컴퓨터가 상기 가상신체모델에 상기 시행 큐시트데이터에 포함된 각 세부수술동작을 순차적으로 적용하여 수술시뮬레이션 영상을 재생하는 단계;를 더 포함하는, 수술 시뮬레이션 정보 생성방법.
The method according to claim 1,
The computer matching the enactment queue data with the virtual body model in which the virtual surgery data is input, And
And a computer sequentially reproducing the surgical simulation image by sequentially applying each detailed surgery operation included in the trial queue data to the virtual body model.
하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 제1 항 내지 제7 항, 및 제9 항, 제10 항 중 어느 한 항의 방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램.A computer program stored in a computer readable recording medium in combination with a computer which is hardware and which is capable of performing the method of any one of claims 1 to 7 and 9 and 10. 대상체의 수술부위를 포함하는 가상신체모델을 생성하고,
상기 가상신체모델에 대한 가상수술데이터를 획득하고,
상기 가상수술데이터를 분할기준을 바탕으로 하나 이상의 세부수술동작으로 분할하고,
상기 가상수술데이터를 이용하여 하나 이상의 세부수술동작을 포함하는 시행 큐시트데이터를 생성하고,
하나 이상의 학습 큐시트데이터를 획득하고,
상기 하나 이상의 학습 큐시트데이터를 이용하여 강화학습을 수행하고,
상기 강화학습 결과에 기초하여 최적화 큐시트데이터를 획득하되,
상기 가상신체모델은 환자의 의료영상데이터를 기반으로 생성된 3D 모델링 데이터로서, 환자 신체에 대한 실제 수술과 유사하게 동작을 수행 가능한 것인이고,
상기 가상수술데이터는 가상신체모델에 대해 수행되는 리허설 또는 시뮬레이션 행위를 포함하는 데이터이고,
상기 분할기준은 상기 가상수술데이터에 포함된 수술부위, 수술도구의 종류, 상기 수술도구의 개수, 상기 수술도구의 위치, 상기 수술도구의 방향 및 상기 수술도구의 움직임 중 적어도 하나를 포함하는 것이고,
상기 세부수술동작은 수술프로세스를 구성하는 최소 동작 단위인, 수술 시뮬레이션 정보 생성장치.
A virtual body model including a surgical site of the object is created,
Obtaining virtual surgery data for the virtual body model,
Dividing the virtual surgical data into one or more detailed surgical operations based on segmentation criteria,
Generate trial trial data including one or more detailed surgery operations using the virtual surgery data,
Acquiring one or more learning queue data,
Performing reinforcement learning using the at least one learning cue chart data,
Acquiring optimization queue data based on the reinforcement learning result,
The virtual body model is 3D modeling data generated based on the medical image data of the patient, which can perform an operation similar to an actual operation on the patient's body,
The virtual surgery data is data including a rehearsal or simulation action performed on the virtual body model,
Wherein the division criterion includes at least one of a surgical site included in the virtual surgery data, a type of surgical tool, a number of the surgical tool, a position of the surgical tool, a direction of the surgical tool,
Wherein the detailed operation is a minimum operation unit constituting a surgical process.
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