본 논문은 코 내부(비강)의 유동 흐름 분석과 비강 수술 계획을 위하여 3차원 공간상에서 CT 영상으로부터 비강 영역을 반 자동으로 분할하고 전산유체역학(CFD: Computational Fluid Dynamics) 분석을 통하여 유동흐름을 시각화하는 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 관심 영역 선정과 3차원 공간에서 멀티 지점을 기점으로 영역을 확장해가는 방법을 적용하여 비강을 분할한다. 분할된 비강 영역은 볼륨 렌더링 기법을 이용하여 직관적으로 확인 할 수 있다. 분할된 3차원 비강 모델은 유동흐름 실험과 시각화를 위하여 3차원 캐드 데이터 형태로 제공된다. CT 데이터(512*512*175)를 가지고 매뉴얼 분할에서 5시간 정도 걸리던 작업을 반 자동 분할 방법을 이용할 경우 최대 3분 이내에 분할 작업을 완료할 수 있다. 또한 분할된 비강 모델은 수치해석 실험 및 물리 실험을 통하여 비강 내의 유동 흐름을 분석하고, 결과를 유동흐름 시각화 데이터로 제공함으로써 증상에 따른 주관적인 불편함을 객관 데이터로 시각화 하였다.
In this paper, we propose an interactive method for semi-automatic segmentation of a nasal airway in 3D space and visualization for airflow by numerical analysis with CFD. The segmentation result can be visualized as its three dimensional model. For the segmentation, interactive 3D Region Growing with multi-seed is applied because nasal airway can be recognized by grouping similar pixel values of respiratory paths from CT images. The volume rendering method is used for the 3D visualization of nasal airway. The validation of the segmentation software tool was exercised by otolaryngologists. The accuracy of the segmentation was as good as manual segmentation by otolaryngologists. The processing time was greatly reduced from 5 hours to 3 minutes when 175 slices of CT images with the resolution of 512 by 512 were used to segment and visualize a 3D nasal airway model. In addition, a separate numerical nasal models and physics experiments to analyze the air flow through the nasal cavity, according to the subjective symptoms of discomfort objective was to enable data visualization.
