This thesis presents a Colon Modeler that constructs colon models from patient CT data. The constructed colon models are used in the colonoscopy simulator. The Colon Modeler, first, carries out segmentation of the colon boundary from the CT data, extracts the centerline of the colon, and constructs the surface of the colon model. The colon models are generated and managed by sections of the colon
The region growing method is extended to segment the 3D colon boundary, and the distance map is applied to extract the centerline. The centerline-based parametric representation is used to visualize the 3D colon model. The cross sections of the colon surface are constructed by casting rays along the centerline of the colon.
An intersection-elimination method is designed to interpolate the colon in the sharp curvatures of the colon. The parametric representation method presented in the thesis can significantly save the computational time without seriously degrading the graphic fidelity of the model.
The developed Colon Modeler is integral in providing various training scenarios for the colonoscopy simulator.
본 논문에서는 대장내시경 시뮬레이터에서 사용할 대장 모델을 자동으로 생성해 주는 대장 모델 생성기를 다룬다. 이 대장 모델 생성기는 환자의 복부 CT데이터로부터 대장을 구분해 내고 중심선을 추출한 후, 대장의 표면을 구축한다. 구성된 모델은 대장의 부위별로 관리된다.
복부 CT데이터로부터 대장을 구분해 내기 위해, 3차원으로 확장된 영역확장법(region growing method)을 사용하였고, 대장의 중심선을 구하기 위해, 거리지도(distance map)에 기반한 알고리즘을 적용하였다.
본 논문에서는 대장을 가시화하기 위해, 중심선을 기반으로 한 매개 변수 표현법(centerline-based parametric representation)을 사용하여 대장의 표면을 표현하는 방법을 제안하였다. 대장의 표면은 대장 중심선을 따라 광선추적법(Ray casting)을 이용해 구하였다. 중심선의 급격한 곡률 변화에 의해 발생하는 단면의 교차를 해결하기 위해 보간법을 설계하였다. 제안한 매개 변수를 사용하는 표현 방법은 그래픽의 충실도를 크게 손상하지 않으면서도 계산시간을 크게 절감하였다. 대장 모델을 대장의 부위에 따라 나누어 관리함으로써 여러가지 훈련 시나리오를 만들 수 있다. 개발된 대장 모델 생성기는 실제 환자의 CT 데이터를 사용하여 여러가지 모델과 훈련 시나리오를 제공함으로써, 대장내시경 시뮬레이터의 활용성을 더욱 높여준다.
