2D-3D 2D-3D IMAGE REGISTRAION METHOD AND MEDICAL OPERATING ROBOT SYSTEM THEREOF

• Main Authors: DONG GI WOO, SUNG TEAC HWANG
• Format: Patent
• Language: English; Korean
• Published: 12.12.2023
• Subjects: DIAGNOSIS; HUMAN NECESSITIES; HYGIENE; IDENTIFICATION; MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; SURGERY

본 발명은 이미지 정합 방법과 장치, 이를 활용하는 수술용 로봇 시스템 및 컴퓨터 프로그램 매체에 관한 것이다. 본 발명의 이미지 정합 방법은, 수술전 3D 이미지 장치로부터 환자 수술 부위의 3D 이미지를 획득하는 단계; 상기 3D 이미지로부터 AP 및 LL 방향의 DRR 이미지를 추출하는 단계; 수술중 2D 이미지 장치로부터 상기 환자 수술 부위의 AP 이미지와 LL 이미지의 2D 이미지를 획득하는 단계; 상기 DRR 이미지에 대한 소스 및 디텍터의 기하 공간 관계로부터, 상기 AP 이미지 및 상기 LL 이미지의 평면에 대한 제1 법선 벡터들의 외적 벡터와 평행하고 미리 결정된 제1 원점을 지나는 제1 회전축을 기준으로, 미리 결정된 상기 AP 이미지 또는 상기 LL 이미지의 제1 기준 위치에 대응하는 상기 환자 수술 부위의 참조 위치와 상기 제1 기준 위치 사이의 제1 회전각을 결정하는 단계; 상기 2D 이미지에 대한 소스 및 디텍터의 기하 공간 관계로부터, 상기 AP 이미지 및 상기 LL 이미지의 평면에 대한 제2 법선 벡터들의 외적 벡터와 평행하고 미리 결정된 제2 원점을 지나는 제2 회전축을 기준으로, 상기 참조 위치에 대응하는 상기 AP 이미지 또는 상기 LL 이미지의 제2 기준 위치와 상기 참조 위치 사이의 제2 회전각을 결정하는 단계; 및 상기 DRR 이미지 및 상기 2D 이미지 각각의 상기 소스 및 디텍터에 대한 기하 공간 관계들로부터, 상기 제1 및 제2 회전각을 기초로 상기 2D 이미지 및 상기 DRR 이미지 사이의 변환 관계를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. Disclosed are an image registration method and apparatus, a medical operating robot system using the same, and a computer program medium. The image registration method includes: acquiring a 3D image of a patient's surgical site from a 3D imaging apparatus before an operation; extracting digitally reconstructed radiograph (DRR) images in an anterior-posterior (AP) direction and a lateral-lateral (LL) direction from the 3D image; acquiring 2D images for an AP image and an LL image of the patient's surgical site from a 2D imaging apparatus during an operation; determining a first rotation angle between a reference position and a predetermined first reference position of the patient's surgical site corresponding to the first reference position of the AP image or LL image, based on a first rotation axis passing through a predetermined first origin and parallel to a cross product vector of first normal vectors for planes of the AP image and the LL image, from a geospatial relationship between a source and a detector with respect to the DRR image; determining a second rotation angle between the reference position and the second reference position of the AP image or LL image corresponding to the reference position, based on a second rotation axis passing through a predetermined second origin and parallel to a cross product vector of second normal vectors for planes of the AP image and the LL image, from a geospatial relationship between a source and a detector with respect to the 2D image; and determining a transformation relationship between the 2D image and the DRR image based on the first and second rotation angles, from the geospatial relationships between the sources and the detectors of the DRR and 2D images.