KR102330616B1 - Method for Guiding Dental Implant Surgery - Google Patents

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Abstract

임플란트 시술 중에 시술자에게 픽스츄어의 식립위치와 방향 및 깊이 등을 영상으로 가이드함으로써, 오류 발생 가능성을 크게 저감하고 시술자로 하여금 올바르게 시술이 이루어지고 있다는 확신을 심어줄 수 있는 임플란트 수술 가이드 방법. 본 발명의 임플란트 수술 가이드 방법은 (a) 임플란트 식립이 필요한 환자에 대한 3차원 구강 영상을 생성하는 단계; (b) 상기 3차원 구강 영상에서 임플란트 픽스츄어의 식립 예정 위치를 설계하는 단계; (c) 제1 패턴을 포함하는 구강 마커를 상기 식립예정 위치가 속하는 환자의 턱뼈에 부착하고, 제2 패턴을 포함하는 핸드피스 마커를 치과의사의 핸드피스에 부착하며, 상기 구강 마커와 상기 핸드피스 마커를 카메라로 촬영하면서 상기 구강 마커와 상기 핸드피스 마커의 움직임을 추적하는 단계; 및 (d) 상기 구강 마커 및 상기 핸드피스 마커의 위치와 방향 변화를 토대로 상기 턱뼈와 상기 핸드피스의 위치를 추정하고, 상기 식립 예정 위치에 대한 정보가 부가된 상기 3차원 구강 영상과 상기 핸드피스를 나타내는 핸드피스 영상의 적어도 일부를 화면에 표시하는 단계;를 구비한다.An implant surgery guide method that can greatly reduce the possibility of errors and instill confidence that the procedure is being performed correctly by guiding the operator with the image of the placement location, direction, and depth of the fixture during the implant procedure. The implant surgery guide method of the present invention comprises the steps of (a) generating a three-dimensional oral image for a patient in need of implant placement; (b) designing a planned placement position of the implant fixture in the three-dimensional oral image; (c) attaching an oral marker including a first pattern to the jawbone of a patient to which the planned implantation position belongs, attaching a handpiece marker including a second pattern to a dentist's handpiece, and attaching the oral marker and the hand tracking the movement of the oral marker and the handpiece marker while photographing the piece marker with a camera; and (d) estimating the positions of the jawbone and the handpiece based on changes in the positions and directions of the oral marker and the handpiece marker, and the three-dimensional oral image and the handpiece to which information about the planned implantation position is added. and displaying at least a part of the handpiece image representing the on the screen.

Figure R1020160012614
Figure R1020160012614

Description

임플란트 수술 가이드 방법{Method for Guiding Dental Implant Surgery}How to guide implant surgery {Method for Guiding Dental Implant Surgery}

본 발명은 의료 영상의 생성 및 표시 방법에 관한 것으로서, 특히, 치과에서의 치료를 지원하기 위한 영상 생성 및 표시 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of generating and displaying a medical image, and more particularly, to a method of generating and displaying an image for supporting treatment in dentistry.

치과 보철치료의 일종인 임플란트 시술을 행함에 있어서는, 티타늄과 같은 금속으로 제작되는 인공치근인 임플란트 픽스츄어(Implant Fixture, 이하, '픽스츄어'로 약칭함)를 치조골에 식립하여 골조직과 융합되도록 한 후, 상기 임플란트 픽스츄어에 어버트먼트(Implant Abutment, '지대주' 내지 '지대치'라고도 칭함)를 나사(Abutment Screw)에 의해 체결한 다음, 상기 어버트먼트 상에 인공치관 즉, 크라운 또는 브릿지를 부착하게 된다. 상기 어버트먼트는 인공치관을 픽스츄어에 연결시키고, 인공치관에 가해지는 힘을 픽스츄어를 통해 턱뼈로 전달하는 역할을 한다.In performing implant surgery, which is a type of dental prosthetic treatment, an implant fixture (hereinafter, abbreviated as 'fixture'), which is an artificial tooth root made of metal such as titanium, is placed in the alveolar bone so that it is fused with bone tissue. After that, an abutment (also called an 'abutment' or 'abutment') is fastened to the implant fixture by an abutment screw, and then an artificial crown, that is, a crown or bridge, is installed on the abutment. will be attached The abutment connects the artificial crown to the fixture, and serves to transmit the force applied to the artificial crown to the jawbone through the fixture.

그런데 이와 같은 임플란트 보철치료에서 가장 전문성이 요구되는 것은 픽스츄어 식립위치를 잘 결정하고 올바른 방향으로 필요한 깊이까지 드릴링을 행하여, 픽스츄어를 정확히 식립하는 것이다. 픽스츄어의 식립위치나 방향 또는 깊이가 미미하게 잘못된 경우에는 해당 환자에게 적합화된 개인화 어버트먼트(Customized Abutment)를 제작, 사용함으로써 오류를 보완할 수 있지만, 오류가 큰 경우에는 임플란트 보철물의 기능성과 심미성이 현저히 저하될 수 있다.However, the most expertise required in such implant prosthetic treatment is to accurately determine the fixture placement position, drill to the required depth in the right direction, and place the fixture accurately. If the placement position, direction, or depth of the fixture is slightly wrong, the error can be compensated for by making and using a customized abutment suitable for the patient. and aesthetics may be significantly reduced.

이에 따라 임플란트 치료는 경험많은 일부 치과의사들만이 시술하고 있으며, 이러한 현상은 치료비가 낮아지는 것에 대한 장애로 작용하고 있다. 한편, 경험많은 치과의사들의 경우에도 실수를 범할 수 있기 때문에, 현재 시술 중인 작업이 제대로 이루어지고 있는지 확인할 수 있는 방안이 요구되고 있지만, 아직까지는 이러한 확인 및/또는 검증 방안이 없다.Accordingly, implant treatment is performed only by some experienced dentists, and this phenomenon is acting as an obstacle to lower treatment costs. On the other hand, since even experienced dentists can make mistakes, there is a need for a method for confirming whether the current operation is being performed properly, but there is no such confirmation and/or verification method yet.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 임플란트 시술 중에 시술자에게 픽스츄어의 식립위치와 방향 및 깊이 등을 영상으로 가이드함으로써, 오류 발생 가능성을 크게 저감하고 시술자로 하여금 올바르게 시술이 이루어지고 있다는 확신을 심어줄 수 있는 임플란트 수술 가이드 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.The present invention is to solve such a problem, and by guiding the operator with an image of the placement position, direction, depth, etc. of the fixture during implant operation, the possibility of error occurrence is greatly reduced and the operator is confident that the operation is being performed correctly Its technical task is to provide a guide method for implant surgery that can implant

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 임플란트 수술 가이드 방법은 (a) 임플란트 식립이 필요한 환자에 대한 3차원 구강 영상을 생성하는 단계; (b) 상기 3차원 구강 영상에서 임플란트 픽스츄어의 식립 예정 위치를 설계하는 단계; (c) 제1 패턴을 포함하는 구강 마커를 상기 식립예정 위치가 속하는 환자의 턱뼈에 부착하고, 제2 패턴을 포함하는 핸드피스 마커를 치과의사의 핸드피스에 부착하며, 상기 구강 마커와 상기 핸드피스 마커를 카메라로 촬영하면서 상기 구강 마커와 상기 핸드피스 마커의 움직임을 추적하는 단계; 및 (d) 상기 구강 마커 및 상기 핸드피스 마커의 위치와 방향 변화를 토대로 상기 턱뼈와 상기 핸드피스의 위치를 추정하고, 상기 식립 예정 위치에 대한 정보가 부가된 상기 3차원 구강 영상과 상기 핸드피스를 나타내는 핸드피스 영상의 적어도 일부를 화면에 표시하는 단계;를 구비한다.The implant surgery guide method of the present invention for achieving the above technical problem comprises the steps of (a) generating a three-dimensional oral image for a patient in need of implant placement; (b) designing a planned placement position of the implant fixture in the three-dimensional oral image; (c) attaching an oral marker including a first pattern to the jawbone of a patient to which the planned implantation position belongs, attaching a handpiece marker including a second pattern to a dentist's handpiece, and attaching the oral marker and the hand tracking the movement of the oral marker and the handpiece marker while photographing the piece marker with a camera; and (d) estimating the positions of the jawbone and the handpiece based on changes in the positions and directions of the oral marker and the handpiece marker, and the three-dimensional oral image and the handpiece to which information about the planned implantation position is added. and displaying at least a part of the handpiece image representing the on the screen.

일 실시예에 있어서, 상기 (a)단계는 상기 환자의 상기 턱뼈를 포함한 구강 내부에 대한 적어도 하나의 기초 영상을 획득하는 단계; 상기 환자의 구강 석고 모형을 제작하고, 상기 구강 석고 모형에 대한 석고모형 영상을 획득하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 기초 영상과 상기 석고모형 영상을 결합하여 상기 3차원 구강 영상을 생성하는 단계;를 구비한다.In one embodiment, the step (a) comprises: acquiring at least one basic image of the inside of the oral cavity including the jawbone of the patient; producing an oral plaster model of the patient, and obtaining a plaster model image for the oral plaster model; and generating the three-dimensional oral image by combining the at least one basic image and the plaster model image.

일 실시예에 있어서, 상기 (a)단계는 일부가 구강 외부로 노출되는 인상 보조 도구에 인상재를 도포한 후 상기 환자가 치아로 상기 인상재가 도포된 부분을 물도록 하고, 제1 기초 영상을 획득하는 단계; 상기 인상재가 경화된 인상체가 부착되어 있는 상기 인상 보조 도구에 대하여 제2 기초 영상을 획득하는 단계; 및 상기 환자의 구강 석고 모형을 제작하고, 상기 구강 석고 모형에 대한 제3 기초 영상을 획득하는 단계;를 구비한다. 여기서, 상기 (a)단계는 상기 제1 내지 제3 기초 영상을 결합하여 상기 3차원 구강 영상을 생성하는 단계;를 더 구비할 수도 있다.In one embodiment, in the step (a), after the impression material is applied to an impression auxiliary tool, which is partially exposed to the outside of the oral cavity, the patient bites the portion to which the impression material is applied with a tooth, and obtains a first basic image to do; acquiring a second basic image with respect to the impression assisting tool to which the impression material is cured and the impression body is attached; and producing a plaster oral plaster model of the patient, and obtaining a third basic image for the oral plaster model. Here, the step (a) may further include; generating the three-dimensional oral image by combining the first to third basic images.

제1 내지 제3 기초 영상 중 적어도 일부가 CT 영상인 경우에는, 제1 내지 제3 기초 영상 중에서 CT 영상으로 된 영상을 벡터 영상으로 변환하여, 제1 내지 제3 기초 영상으로부터 제1 내지 제3 벡터 영상을 결정하고, 제1 내지 제3 벡터 영상을 결합하여 3차원 구강 영상을 생성하는 것이 바람직하다.When at least a portion of the first to third basic images is a CT image, a CT image among the first to third basic images is converted into a vector image, and the first to third It is preferable to determine a vector image and generate a three-dimensional oral image by combining the first to third vector images.

제1 내지 제3 벡터 영상을 결합하여 3차원 구강 영상을 생성하는 과정에서, 제1 및 제2 벡터 영상은 제1 및 제2 벡터 영상 내에서 인상 보조 도구에 대응하는 부분을 이용하여 결합되고, 제2 및 제3 벡터 영상은 치아 부분의 표면형상 정보를 이용하여 결합될 수 있다.In the process of generating a three-dimensional oral image by combining the first to third vector images, the first and second vector images are combined using a portion corresponding to the impression assistance tool in the first and second vector images, The second and third vector images may be combined using surface shape information of the tooth part.

제1 내지 제3 벡터 영상을 결합하여 3차원 구강 영상을 생성함에 있어서는,In generating a three-dimensional oral image by combining the first to third vector images,

제2 벡터 영상에서 상기 인상체 부분에 대하여 버텍스를 변환하여 음각을 양각으로 변환하고, 제2 벡터 영상에서 양각으로 변환된 치아 부분을 제3 벡터 영상의 대응하는 치아 부분과 결합하는 것이 바람직하다.In the second vector image, it is preferable to transform a vertex with respect to the part of the impression body to convert an intaglio into an embossing, and to combine the tooth part converted into an embossing in the second vector image with a corresponding tooth part of the third vector image.

식립 예정 위치를 설계함에 있어서는, 먼저 3차원 구강 영상에 소정의 표준치아 모형에 따른 치아들을 배치하고 상기 표준치아 모형의 치열을 조정한 다음, 임플란트 픽스츄어의 식립이 필요한 치아결손 위치에 표준치아 모형에 따른 표준치아를 배치한 후, 턱뼈 내에 있는 신경관에 저촉되지 않고 턱뼈의 외부로 노출되지 않도록 하면서 임플란트 픽스츄어의 식립 예정 위치를 결정하는 것이 바람직하다. 식립 예정 위치를 결정할 때, 식립할 임플란트 픽스츄어의 종류를 함께 결정하고, 식립 예정 위치에 관한 설계 데이터를 영상 요소의 형태로 3차원 구강 영상에 부가하는 것이 바람직하다.In designing the location to be implanted, first, teeth according to a predetermined standard tooth model are placed on the three-dimensional oral image, the teeth of the standard tooth model are adjusted, and then the standard tooth model is located at the tooth defect location where the implant fixture needs to be placed. After disposing the standard teeth according to the above, it is preferable to determine the planned placement position of the implant fixture while not interfering with the neural tube in the jawbone and not exposed to the outside of the jawbone. When determining the planned placement location, it is preferable to determine the type of implant fixture to be placed together, and to add design data regarding the planned placement location to the 3D oral image in the form of an image element.

구강 마커를 환자의 구강에 부착할 때에는, 하나 이상의 볼 조인트 및 하나 이상의 링크와 상기 구강 마커를 부착하기 위한 마커 부착부를 구비하는 구강 마커 부착 도구를 사용하여 부착하는 것이 바람직하다. 또한, 핸드피스 마커를 핸드피스에 부착할 때에도, 하나 이상의 볼 조인트 및 하나 이상의 링크와 상기 핸드피스 마커를 부착하기 위한 마커 부착부를 구비하는 핸드피스 마커 부착 도구를 사용하여 부착하는 것이 바람직하다.When the oral marker is applied to the patient's oral cavity, it is preferably applied using an oral marker attachment tool having one or more ball joints and one or more links and a marker attachment portion for attaching the oral marker. Also, when attaching the handpiece marker to the handpiece, it is preferable to attach using a handpiece marker attachment tool having one or more ball joints and one or more links and a marker attachment portion for attaching the handpiece marker.

상기 구강 마커를 부착하는 것과 관련하여, 3차원 구강 영상을 생성하는 단계는 (a1) 일부가 구강 외부로 노출되는 인상 보조 도구에 인상재를 도포한 후 상기 환자가 치아로 상기 인상재가 도포된 부분을 물도록 하고, 제1 기초 영상을 획득하는 단계; (a2) 인상재가 경화된 인상체가 부착되어 있는 인상 보조 도구에 대하여 제2 기초 영상을 획득하는 단계; (a3) 상기 환자의 구강 석고 모형을 제작하고, 구강 석고 모형을 소정의 형태와 크기를 가지는 거치대에 거치하고 촬영하여 구강 석고 모형에 대한 제3 기초 영상을 획득하는 단계; 및 (a4) 제1 내지 제3 기초 영상을 결합하여 상기 3차원 구강 영상을 생성하는 단계;를 구비할 수 있다.In relation to attaching the oral marker, the step of generating a three-dimensional oral image is (a1) after applying the impression material to the impression assisting tool that is partially exposed to the outside of the oral cavity, the patient uses the tooth to apply the impression material biting and acquiring a first basic image; (a2) acquiring a second basic image with respect to the impression auxiliary tool to which the impression material is hardened impression body is attached; (a3) obtaining a third basic image of the oral gypsum model by manufacturing the oral gypsum model of the patient, mounting the oral gypsum model on a cradle having a predetermined shape and size, and photographing; and (a4) generating the three-dimensional oral image by combining the first to third basic images.

이와 같은 상태에서 구강 또는 3차원 구강 영상 내에 있는 각 점의 좌표를 좌표로 정밀하게 표시하고 추적할 수 있도록, 환자의 구강에서 구강 마커가 부착되는 부위에 대응하는 구강 석고 모형의 부위에 구강 마커를 부착하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 거치대에서 소정의 위치에는 제1 보조 마커를 부착되어 있는 것이 바람직한데, 제1 보조 마커는 구강 마커가 부착되는 시기를 전후하여 부착될 수도 있고, 제3 기초 영상을 획득하기 이전에 미리 부착되어 있을 수도 있다.In such a state, in order to precisely display and track the coordinates of each point in the oral or three-dimensional oral image as coordinates, the oral marker is placed on the part of the oral plaster model corresponding to the part where the oral marker is attached in the patient's mouth. It is preferable to attach At this time, it is preferable that the first auxiliary marker is attached to a predetermined position on the cradle. The first auxiliary marker may be attached before and after the time when the oral marker is attached, and before acquiring the third basic image. may be attached.

제1 보조 마커와 구강 마커가 구강 석고 모형에 부착된 상태에서, 제1 보조 마커와 구강 마커를 카메라로 촬영하여 이 마커들 간의 공간적 관계를 결정할 수 있다.In a state in which the first auxiliary marker and the oral marker are attached to the oral gypsum model, the first auxiliary marker and the oral marker may be photographed with a camera to determine a spatial relationship between the markers.

제1 보조 마커와 구강 마커 간의 공간적 관계를 알게 되면, 구강 마커의 위치와 방향을 검출하였을 때, 제1 보조 마커와 구강 마커의 공간적 관계를 토대로 하여, 구강 마커의 위치 검출량과 방향 검출량으로부터 턱뼈의 위치를 추정하는 것이 가능해진다.When the spatial relationship between the first auxiliary marker and the oral marker is known, when the position and direction of the oral marker are detected, based on the spatial relationship between the first auxiliary marker and the oral marker, It becomes possible to estimate the position.

3차원 구강 영상과 핸드피스를 화면에 표시함에 있어서는, 3차원 구강 영상을 카메라의 시점 또는 치과의사의 시점에서 렌더링할 수도 있다. 이 때, 핸드피스의 필요 이동량 및 이동방향과, 필요 회전량 및 회전방향을 추가적으로 표시할 수도 있다. 또한, 드릴링이 진행된 깊이 또는 남은 깊이를 화면에 추가적으로 표시할 수도 있다.In displaying the 3D oral image and the handpiece on the screen, the 3D oral image may be rendered from the viewpoint of the camera or the viewpoint of the dentist. At this time, the required movement amount and movement direction of the handpiece, and the necessary rotation amount and rotation direction may be additionally displayed. In addition, the drilled depth or the remaining depth may be additionally displayed on the screen.

본 발명의 임플란트 수술 가이드 방법은 기록매체에 적재되어 데이터 처리장치에 의해 실행될 수 있는 프로그램을 토대로 구현될 수 있다.The implant surgery guide method of the present invention may be implemented based on a program that is loaded on a recording medium and executed by a data processing device.

본 발명에 따르면, 임플란트 시술 중에 시술자에게 픽스츄어의 식립위치와 방향 및 깊이 등을 안내함으로써, 오류 발생 가능성을 크게 저감하고 시술자로 하여금 올바르게 시술이 이루어지고 있다는 확신을 심어줄 수 있게 된다.According to the present invention, by guiding the operator to the placement position, direction, depth, etc. of the fixture during implant operation, the possibility of error occurrence is greatly reduced and the operator can instill confidence that the operation is being performed correctly.

이에 따라 정확한 시술이 이루어질 수 있도록 함과 아울러, 임플란트 시술을 행할 수 있는 치과의사의 숫자를 증대시킬 수 있고, 각 치과의사의 치료 생산성을 높일 수 있게 되며, 치료비 인하를 기대할 수 있게 된다는 효과가 있다.As a result, it is possible to perform an accurate procedure, and to increase the number of dentists who can perform implant surgery, to increase the treatment productivity of each dentist, and to expect a reduction in treatment cost. .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다. 도면 중,
도 1은 본 발명에 의한 임플란트 이미지 가이드 시스템의 일 실시예를 보여주는 블록도;
도 2는 도 1에 도시된 설계용 PC에서 실행되는 설계 프로그램의 일 실시예의 블록도;
도 3은 도 1에 도시된 카메라 센서의 일 실시예의 블록도;
도 4는 도 1에 도시된 수술 가이드 PC에서 실행되는 수술 가이드 프로그램의 일 실시예의 블록도;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임플란트 수술 가이드 방법의 전체적인 공정을 개략적으로 보여주는 흐름도;
도 6은 인상 보조 도구의 일 실시예를 보여주는 사진;
도 7은 환자 기초 영상을 획득하는 과정의 일 실시예를 구체적으로 보여주는 흐름도;
도 8은 제1 CT 영상의 일 예를 보여주는 화면 스크린샷;
도 9는 인상체가 부착된 인상 보조 도구의 일 예를 보여주는 사진;
도 10은 도 9의 구조물에 대한 제2 CT 영상의 일 예를 보여주는 화면 스크린샷;
도 11는 구강 석고 모형의 일 예를 보여주는 사진;
도 12는 일 실시예에 있어서 제3 CT 영상 촬영을 위하여 하악에 대한 구강 석고 모형을 거치대 위에 얹은 상태의 일 예를 보여주는 사진;
도 13a는 하악골에 대한 제3 CT 영상의 일 예를 보여주는 화면 스크린샷;
도 13b는 제3 CT 영상에서 치아 부분만을 추출한 것을 보여주는 화면 스크린샷;
도 14는 영상 결합 과정의 일 실시예를 구체적으로 보여주는 흐름도;
도 15a 및 도 15b는 제1 벡터 영상과 제2 벡터 영상의 결합 영상의 일 예를 보여주는 화면 스크린샷으로서, 도 15a는 얼굴을 포함한 전체 외관에 관한 영상에 대한 화면 스크린샷이고, 도 15b는 인상 보조 도구에 관련된 레이어만을 추출한 영상에 대한 화면 스크린샷;
도 16은 제2 벡터 영상과 제3 벡터 영상의 결합 영상의 일 예를 보여주는 화면 스크린샷;
도 17은 수술 설계 과정의 일 실시예를 구체적으로 보여주는 흐름도;
도 18은 환자의 3차원 구강 영상에 표준치아 모형에 따른 치아들을 중첩시켜 표시한 화면의 일 예를 보여주는 화면 스크린샷;
도 19는 임플란트 픽스츄어의 목표위치와 방향을 결정하는 화면의 일 예를 보여주는 화면 스크린샷;
도 20은 임플란트 픽스츄어 식립 수술에 대한 이미지 가이드 과정의 일 실시예를 구체적으로 보여주는 흐름도;
도 21은 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용되는 마커의 패턴 예들을 보여주는 도면;
도 22는 구강 마커를 구강에 부착하기 위한 구강 마커 부착 도구의 일 실시예를 보여주는 사진;
도 23은 인상체가 부착된 구강 마커 부착 도구의 일 예를 보여주는 사진;
도 24는 핸드피스 마커를 핸드피스에 부착하기 위한 핸드피스 마커 부착 도구의 일 실시예를 보여주는 사진;
도 25는 핸드피스 마커를 매개로 하여 핸드피스 마커가 핸드피스에 부착된 상태의 일 예를 보여주는 사진;
도 26은 구강과 구강 마커 간의 공간적 관계와, 핸드피스와 핸드피스 마커 간의 공간적 관계를 결정하는 방법의 일 실시예를 보여주는 흐름도;
도 27은 제1 보조 마커가 부착된 거치대에 구강 석고 모형이 안착되어 있고, 구강 석고 모형에 구강 마커 부착 도구에 의해 구강 마커가 부착된 상태를 보여주는 사진;
도 28은 제2 보조 마커를 핸드피스에 부착한 상태의 일 예를 보여주는 사진;
도 29는 핸드피스에 핸드피스 마커와 제2 보조 마커가 부착된 상태의 일 예를 보여주는 사진;
도 30은 식립 수술 직전의 마커 등록 과정에서 카메라 센서(150)에 의해 포착되어 화면에 표시되는 영상들과 그 안에 있는 마커들의 일 예를 보여주는 화면 스크린샷;
도 31은 마커 등록시에 제1 보조 마커와 구강 마커 간의 공간적 관계만을 기록하는 실시예에서, 수술 진행 중의 ??뼈 위치 결정 및 렌더링 과정을 보여주는 흐름도;
도 32는 마커 등록시에 제1 보조 마커의 좌표계로 기술된 턱뼈 및 기타 구강구조에 대한 좌표를 구강 마커의 좌표계로 재기술하는 실시예에서, 수술 진행 중의 ??뼈 위치 결정 및 렌더링 과정을 보여주는 흐름도;
도 33은 도 26에 도시된 구강과 구강 마커 간의 공간적 관계와, 핸드피스와 핸드피스 마커 간의 공간적 관계를 결정하는 방법에 대한 변형된 실시예를 보여주는 흐름도;
도 34는 수술 이미지 가이드를 위한 출력영상의 일 예를 보여주는 화면 스크린샷; 그리고
도 35는 수술 이미지 가이드를 위한 출력영상의 다른 예를 보여주는 화면 스크린샷이다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. in drawing,
1 is a block diagram showing an embodiment of an implant image guide system according to the present invention;
Fig. 2 is a block diagram of an embodiment of a design program executed in the design PC shown in Fig. 1;
Fig. 3 is a block diagram of one embodiment of the camera sensor shown in Fig. 1;
Fig. 4 is a block diagram of an embodiment of a surgical guide program executed in the surgical guide PC shown in Fig. 1;
Figure 5 is a flowchart schematically showing the overall process of the implant surgery guide method according to a preferred embodiment of the present invention;
6 is a photograph showing an embodiment of an impression assisting tool;
7 is a flowchart specifically showing an embodiment of a process of acquiring a patient basic image;
8 is a screen shot showing an example of a first CT image;
9 is a photograph showing an example of an impression assisting tool to which an impression body is attached;
FIG. 10 is a screen shot showing an example of a second CT image of the structure of FIG. 9 ;
11 is a photograph showing an example of an oral plaster model;
12 is a photograph showing an example of a state in which an oral gypsum model for the mandible is placed on a cradle for the third CT image in one embodiment;
13A is a screen shot showing an example of a third CT image of the mandible;
13B is a screen shot showing that only a tooth part is extracted from the third CT image;
14 is a flowchart specifically showing an embodiment of an image combining process;
15A and 15B are screen shots showing an example of a combined image of a first vector image and a second vector image. FIG. 15A is a screen shot of an image related to the entire appearance including a face, and FIG. 15B is an impression. Screen shot of an image in which only the layer related to the auxiliary tool is extracted;
16 is a screen shot showing an example of a combined image of a second vector image and a third vector image;
17 is a flowchart specifically illustrating an embodiment of a surgical design process;
18 is a screen shot showing an example of a screen displayed by superimposing teeth according to a standard tooth model on a three-dimensional oral image of a patient;
19 is a screen shot showing an example of a screen for determining the target position and direction of the implant fixture;
20 is a flowchart specifically showing an embodiment of an image guide process for implant fixture placement surgery;
21 is a view showing examples of patterns of markers used in a preferred embodiment of the present invention;
22 is a photograph showing an embodiment of an oral marker attachment tool for attaching an oral marker to an oral cavity;
23 is a photograph showing an example of an oral marker attachment tool to which an impression body is attached;
24 is a photograph showing one embodiment of a handpiece marker attachment tool for attaching a handpiece marker to a handpiece;
25 is a photograph showing an example of a state in which the handpiece marker is attached to the handpiece via the handpiece marker;
26 is a flow diagram illustrating an embodiment of a method for determining a spatial relationship between an oral cavity and an oral marker and a spatial relationship between a handpiece and a handpiece marker;
27 is a photograph showing a state in which the oral plaster model is seated on the cradle to which the first auxiliary marker is attached, and the oral marker is attached to the oral plaster model by an oral marker attachment tool;
28 is a photograph showing an example of a state in which the second auxiliary marker is attached to the handpiece;
29 is a photograph showing an example of a state in which the handpiece marker and the second auxiliary marker are attached to the handpiece;
30 is a screen shot showing an example of the images captured by the camera sensor 150 and displayed on the screen in the marker registration process just before the implantation operation and the markers therein;
31 is a flowchart showing a bone positioning and rendering process during an operation in an embodiment in which only the spatial relationship between the first auxiliary marker and the oral marker is recorded during marker registration;
32 is a flowchart showing a bone positioning and rendering process during operation in an embodiment in which the coordinates for the jawbone and other oral structures described as the coordinate system of the first auxiliary marker during marker registration are rewritten as the coordinate system of the oral marker. ;
33 is a flowchart showing a modified embodiment of a method for determining the spatial relationship between the oral cavity and the oral markers shown in FIG. 26 and the spatial relationship between the handpiece and the handpiece marker;
34 is a screen shot showing an example of an output image for a surgical image guide; and
35 is a screen screenshot showing another example of an output image for a surgical image guide.

임플란트 이미지 가이드 시스템Implant image guide system

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 이미지 가이드 시스템은 기초 영상 획득부(100)와, 저장장치(110)와, 설계용 PC(120)와, 카메라 센서(150)와, 수술 가이드 PC(160)를 구비한다.1, the implant image guide system according to an embodiment of the present invention includes a basic image acquisition unit 100, a storage device 110, a design PC 120, a camera sensor 150, A surgical guide PC 160 is provided.

기초 영상 획득부(100)는 임플란트 픽스츄어 식립 수술(이하, '식립 수술'이라 함)에 앞서, 환자의 턱뼈와 구강 내부 등에 대한 환자 기초 영상을 획득한다. 일 실시예에 있어서, 기초 영상 획득부(100)는 컴퓨터 단층촬영(CT) 스캐너를 포함하며, 기초 영상 획득부(100)가 획득하는 환자 기초 영상은 환자의 턱뼈를 포함한 두부 전체에 대한 CT 영상을 포함한다. 또한, 환자 기초 영상은 환자의 구강에서 채득한 인상체를 토대로 제작된 구강 석고모형에 대한 CT 영상을 포함할 수 있다. 여기서, CT 영상 데이터는 의료용 디지털 영상 및 통신(Digital Imaging and Communications in Medicine: DICOM) 표준에 부합하는 데이터 형식을 따를 수 있다. 한편, 기초 영상 획득부(100)는 상기 CT 스캐너 이외에, 예컨대 광학 카메라 방식의 3차원 스캐너를 추가적으로 포함할 수 있다. 이와 같은 3차원 스캐너가 출력하는 3차원 스캔 영상 데이터는 벡터 기반의 스테레오리소그래피(stereolithography: STL) 형식으로 되어 있을 수 있다.The basic image acquisition unit 100 acquires a basic patient image of the patient's jawbone and the inside of the oral cavity prior to implant fixture placement surgery (hereinafter, referred to as 'placement operation'). In an embodiment, the basic image acquisition unit 100 includes a computed tomography (CT) scanner, and the basic patient image acquired by the basic image acquisition unit 100 is a CT image of the entire head including the patient's jawbone. includes In addition, the patient basic image may include a CT image of the oral gypsum model produced based on the impression obtained from the patient's mouth. Here, the CT image data may follow a data format conforming to a digital imaging and communications in medicine (DICOM) standard. Meanwhile, the basic image acquisition unit 100 may additionally include, for example, an optical camera type 3D scanner in addition to the CT scanner. The 3D scan image data output by the 3D scanner may be in a vector-based stereolithography (STL) format.

저장장치(110)는 기초 영상 획득부(100)로부터 환자 기초 영상에 대한 영상 데이터(이하, '기초 영상 데이터'라 함) 즉, CT 영상 및/또는 3차원 스캔 영상 데이터를 받아들여 저장한다. 위에서 언급한 바와 같이, 기초 영상 데이터는 DICOM 포맷으로 되어 있을 수 있으며, 적어도 일부가 STL 포맷으로 되어 있을 수도 있다. 한편, 저장장치(110)는 후술하는 바와 같이 설계용 PC(120)에 의해 설계된 식립 설계 데이터를 받아들여 저장한다. 상기 식립 설계 데이터는 STL 포맷으로 되어 있는 것이 바람직한데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The storage device 110 receives and stores image data for a patient basic image (hereinafter, referred to as 'basic image data'), ie, CT image and/or 3D scan image data, from the basic image acquisition unit 100 . As mentioned above, the basic image data may be in a DICOM format, and at least a part thereof may be in an STL format. Meanwhile, the storage device 110 receives and stores the implantation design data designed by the design PC 120 as will be described later. The implantation design data is preferably in an STL format, but is not necessarily limited thereto.

설계용 PC(120)는 저장장치(110)에 저장되어 있는 기초 영상 데이터를 토대로 임플란트 픽스츄어의 식립 위치와 방향을 설계하는데 사용된다. 설계용 PC(120)는 본 발명에 의한 설계 프로그램을 저장하고 실행한다. 상기 설계 프로그램은 저장장치(110)에 저장된 기초 영상 데이터 중에서 DICOM 포맷으로 된 데이터의 포맷을 STL 포맷으로 변환하고, 둘 이상의 영상을 결합(merging)하여, 3차원 구강 영상을 생성한다. 예컨대, 설계용 PC(120)는 턱뼈와 잇몸뼈에 대한 정보를 포함하고 있는 두부 CT 영상에 치아 석고 모형에 대한 CT 영상 또는 3차원 스캔 영상을 결합하여, 두부 CT 영상에 정밀한 치아 형상이 보강되어진 3차원 구강 영상을 형성하게 된다. 3차원 구강 영상에 대한 구강 영상 데이터는 저장장치(110)에 저장된다. 구강 영상 데이터는 STL 포맷으로 되어 있는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 시스템 구성을 간편하게 할 목적으로 설계용 PC(120)에서 실행되고 있지만, 위와 같은 영상의 포맷 변환과 결합 작업은 설계 과정의 일환이라기보다는 획득된 환자 기초 영상 데이터를 정돈하는 기초 작업이라고 볼 수도 있다.The design PC 120 is used to design the placement position and direction of the implant fixture based on the basic image data stored in the storage device 110 . The design PC 120 stores and executes the design program according to the present invention. The design program converts the format of the data in the DICOM format among the basic image data stored in the storage device 110 to the STL format, and combines two or more images to generate a three-dimensional oral image. For example, the design PC 120 combines a CT image or a three-dimensional scan image of a dental plaster model with a head CT image including information on the jawbone and gum bone, so that the precise tooth shape is reinforced in the head CT image. A three-dimensional oral image is formed. The oral image data for the three-dimensional oral image is stored in the storage device (110). The oral image data is preferably in STL format, but is not limited thereto. On the other hand, although it is executed on the PC 120 for design for the purpose of simplifying the system configuration, the above image format conversion and combination work is not a part of the design process, but rather a basic task of arranging the acquired patient basic image data. have.

또한, 설계용 PC(120)는 3차원 구강 영상을 토대로 임플란트 픽스츄어의 식립 위치와 방향을 설계할 수 있게 해준다. 일 실시예에 있어서, 식립 위치와 방향에 대한 설계는 설계자가 3차원 구강 영상에 표준치아 모형을 참고하여 가상의 치아를 배치하고, 다양한 픽스츄어 중에서 적절한 것을 선택하여, 선택된 픽스츄어에 대한 그래픽 요소를 3차원 구강 영상에 적절한 위치에 적절한 방향으로 배치함으로써, 이루어진다. 그렇지만, 변형된 실시예에 있어서는 가상 치아의 배치, 픽스츄어 선택, 그래픽 요소의 배치 등 설계 작업이 설계 프로그램에 의해 자동으로 이루어질 수도 있다.In addition, the design PC 120 allows to design the placement position and direction of the implant fixture based on the three-dimensional oral image. In one embodiment, for the design of the placement position and direction, a designer places a virtual tooth by referring to a standard tooth model in a three-dimensional oral image, selects an appropriate one from various fixtures, and a graphic element for the selected fixture This is done by arranging in an appropriate direction at an appropriate location on the three-dimensional oral image. However, in a modified embodiment, design work such as placement of virtual teeth, selection of fixtures, and placement of graphic elements may be performed automatically by a design program.

상기 식립 설계 데이터는 픽스츄어의 종류에 따른 제원, 정확한 식립 목표위치 및 목표방향에 대한 정보를 나타내며, 이 데이터는 수술 과정에서 이미지 가이드에 활용할 수 있도록 저장장치(110)에 저장된다. 일 실시예에 있어서 상기 식립 설계 데이터는 상기 3차원 구강 영상에 하나의 레이어 형식으로 부가되는 데이터이며, 따라서 설계 후에는 구강 영상의 일부를 구성할 수 있다. 그렇지만, 본 발명과 본 명세서의 이해도를 높일 수 있도록 설명의 편의를 위하여, 이하의 설명에서는 필요에 따라 식립 설계 데이터가 3차원 구강 영상과 마치 별개인 것처럼 기술하기로 한다.The implantation design data represents information on specifications, accurate implantation target positions, and target directions according to the type of fixture, and this data is stored in the storage device 110 so as to be utilized for image guides in the surgical process. In an embodiment, the implantation design data is data added to the three-dimensional oral image in the form of one layer, and thus may constitute a part of the oral image after design. However, for the convenience of explanation so as to increase the understanding of the present invention and the present specification, in the following description, if necessary, the implantation design data will be described as if it were separate from the three-dimensional oral image.

카메라 센서(150)는 식립 수술 중에 환자의 치아, 턱뼈 또는 얼굴에 부착된 구강 마커(200)의 위치와 방향을 지속적으로 검출한다. 이와 동시에, 카메라 센서(150)는 치과의사의 핸드피스(199)에 부착된 핸드피스 마커(220)의 위치와 방향을 지속적으로 검출한다. 카메라 센서(150)는 구강 마커(200) 및 핸드피스 마커(220)의 위치와 방향 정보를 수술 가이드 PC(160)에 제공하여, 수술 가이드 PC(160)가 턱뼈 움직임과 핸드피스 움직임을 추적할 수 있게 해준다.The camera sensor 150 continuously detects the position and direction of the oral marker 200 attached to the patient's teeth, jawbone, or face during implantation surgery. At the same time, the camera sensor 150 continuously detects the position and direction of the handpiece marker 220 attached to the dentist's handpiece 199 . The camera sensor 150 provides the position and direction information of the oral marker 200 and the handpiece marker 220 to the surgical guide PC 160, so that the surgical guide PC 160 tracks the jaw bone movement and the handpiece movement. makes it possible

수술 가이드 PC(160)는 저장장치(110)로부터 식립 설계 데이터가 부가된 3차원 구강 영상을 받아들이고, 그 자체 내에 마련된 하드디스크나 SSD와 같은 저장 매체에 저장한다. 수술 가이드 PC(160)는 설계 데이터가 부가된 3차원 구강 영상을 화면에 표시한 상태에서, 카메라 센서(150)로부터의 구강 마커(200) 및 핸드피스 마커(220)의 위치와 방향 정보를 토대로 구강과 핸드피스의 위치를 실시간으로 업데이터하여 표시함과 아울러 부가적인 정보를 제공함으로써, 치과의사의 식립 수술을 영상을 통해 가이드한다.The surgical guide PC 160 receives the three-dimensional oral image to which the implantation design data is added from the storage device 110 and stores it in a storage medium such as a hard disk or SSD provided in itself. The surgical guide PC 160 is based on the position and direction information of the oral marker 200 and the handpiece marker 220 from the camera sensor 150 in a state where the three-dimensional oral image to which the design data is added is displayed on the screen. By updating and displaying the positions of the oral cavity and handpiece in real time and providing additional information, the dentist guides the placement operation through images.

수술 가이드 PC(160)는 본 발명에 의한 수술 가이드 프로그램을 저장하고 실행한다. 상기 수술 가이드 프로그램은 식립 설계 데이터에 따른 픽스츄어의 목표 배치형태를 중첩시켜 3차원 구강 영상을 모니터(190) 상에 표시해준다. 그리고 수술 가이드 프로그램은 카메라 센서(150)로부터의 핸드피스 마커(220)의 위치와 방향 정보를 토대로, 모니터(190)에 표시된 3차원 구강 영상에 핸드피스가 중첩되어 표시되게 해준다. 또한, 수술 가이드 프로그램은 구강 마커(200)의 위치와 방향 정보에 응답하여 모니터(190)에 표시된 턱뼈를 실시간 이동 및/또는 회전시키고, 핸드피스 마커(220)의 위치와 방향 정보에 응답하여 모니터(190)에 표시된 핸드피스를 모두 실시간 이동 및/또는 회전시킴으로써, 모니터(190)에 표시되는 영상이 턱뼈와 핸드피스의 움직임을 정확히 반영할 수 있게 해준다.The surgical guide PC 160 stores and executes the surgical guide program according to the present invention. The surgical guide program displays a three-dimensional oral image on the monitor 190 by overlapping the target arrangement shape of the fixture according to the implantation design data. And based on the position and direction information of the handpiece marker 220 from the camera sensor 150, the surgical guide program allows the handpiece to be displayed overlaid on the 3D oral image displayed on the monitor 190. In addition, the surgical guide program moves and/or rotates the jaw bone displayed on the monitor 190 in real time in response to the position and direction information of the oral marker 200 , and monitors in response to the position and direction information of the handpiece marker 220 . By moving and/or rotating the handpiece displayed at 190 in real time, the image displayed on the monitor 190 can accurately reflect the movement of the jawbone and the handpiece.

도 2는 설계용 PC(120)에서 실행되는 설계 프로그램(130)의 일 실시예를 보여준다. 도시된 실시예에서, 설계 프로그램(130)은 데이터 변환부(132)와, 영상 결합부(134)와, 식립 설계부(136)를 포함한다. 또한, 설계 프로그램(130)은 표준치아 모형 테이블(142)과 픽스츄어 정보 테이블(144)을 구비할 수 있다. 표준치아 모형 테이블(142)은 통계를 통해 사전에 정의된 각 치아들 간의 상대적인 위치관계 내지 배열과, 각 치아의 크기와, 각 치아의 축 방향에 대한 통계적 표준모형 정보를 저장한다. 여기서, 통계적 표준모형이란 인류학적, 해부학적으로 확인되고 치의학 학계에서 공통적으로 인정되는 모형일 수도 있고, 본 발명의 시스템 운영자가 경험적으로 축적한 모형일 수도 있다. 픽스츄어 테이블(144)은 상업적으로 이용가능한 픽스츄어들의 내경과 길이에 대한 정보를 저장한다.FIG. 2 shows an embodiment of the design program 130 executed in the design PC 120 . In the illustrated embodiment, the design program 130 includes a data conversion unit 132 , an image combining unit 134 , and an implantation design unit 136 . Also, the design program 130 may include a standard tooth model table 142 and a fixture information table 144 . The standard tooth model table 142 stores statistical standard model information about the relative positional relationship or arrangement between the teeth, the size of each tooth, and the axial direction of each tooth, which are defined in advance through statistics. Here, the statistical standard model may be a model that is anthropologically and anatomically confirmed and commonly accepted in the dental academia, or it may be a model empirically accumulated by the system operator of the present invention. The fixture table 144 stores information about the inner diameter and length of commercially available fixtures.

데이터 변환부(132)는 저장장치(110)에 저장된 환자의 기초 영상 데이터의 포맷을 일정하게, 예컨대 STL 포맷으로, 변환한다. 이에 따라 DICOM 포맷의 CT 데이터는 모두 STL 포맷으로 변환될 수 있다. 또한, 기초 영상 데이터의 일부가 3차원 스캐너에 의해 획득되었고 STL 이외의 포맷으로 되어 있다면, 이와 같은 데이터 역시 STL 포맷으로 변환될 수 있다.The data converter 132 constantly converts the format of the patient's basic image data stored in the storage device 110 into, for example, an STL format. Accordingly, all CT data in the DICOM format may be converted into the STL format. In addition, if a part of the basic image data is obtained by a 3D scanner and is in a format other than STL, such data may also be converted into an STL format.

영상 결합부(134)는 STL 포맷으로 된 둘 이상의 3차원 영상을 하나로 결합한다. 앞서 설명한 바와 같이, 영상 결합은 턱뼈와 잇몸뼈에 대한 정보를 포함하고 있는 두부 CT 영상에 치아 석고 모형에 대한 정밀 영상을 결합하는 것이며, 두부 CT 영상에 정밀한 치아 형상이 보강되어진 3차원 구강 영상을 형성하게 된다. 영상 결합의 목적과 구체적인 예에 대해서는 아래에서 자세히 설명하기로 한다.The image combining unit 134 combines two or more 3D images in the STL format into one. As described above, image combination combines a precision image of a dental plaster model with a head CT image containing information on the jaw and gum bones, and a 3D oral image with reinforced precise tooth shape on the head CT image. will form The purpose and specific examples of image combining will be described in detail below.

식립 설계부(136)는 STL 포맷의 3차원 구강 영상을 토대로, 잇몸뼈의 위치와 두께를 감안하고 신경을 건드리지 않으면서 임플란트 픽스츄어의 식립후 배치형태를 결정하게 해준다. 특히, 식립 설계부(136)는 환자의 치아 배열과 표준치아 모형(142)의 대응관계 관계를 참작하여, 치료할 치아 위치에 가상의 치아를 배치하고, 다양한 픽스츄어 중에서 적절한 것을 선택하여, 선택된 픽스츄어에 대한 그래픽 요소를 3차원 구강 영상에 적절한 위치에 적절한 방향으로 배치하게 된다. 이 과정에서 식립 설계부(136)는 픽스츄어 정보 테이블(144)에 있는 제품 정보의 범위 내에서 임플란트 픽스츄어의 크기 내지 종류를 정할 수 있게 해준다. 임플란트 픽스츄어의 식립후 배치형태에 대한 설계 데이터는 픽스츄어의 종류에 따른 제원, 식립 목표위치 및 목표방향에 대한 정보를 포함하는 형태로 저장장치(110)에 저장된다.Based on the three-dimensional oral image of the STL format, the placement design unit 136 determines the placement form of the implant fixture after placement without touching the nerve while considering the position and thickness of the gingival bone. In particular, the placement design unit 136 considers the correspondence relationship between the patient's tooth arrangement and the standard tooth model 142, arranges a virtual tooth at the position of the tooth to be treated, selects an appropriate one from various fixtures, and selects the selected fixture. The graphic elements for the 3D oral image will be placed in an appropriate position and in an appropriate direction. In this process, the placement design unit 136 makes it possible to determine the size or type of the implant fixture within the range of product information in the fixture information table 144 . The design data for the post-implantation arrangement of the implant fixture is stored in the storage device 110 in a form including information on specifications, implantation target position, and target direction according to the type of the fixture.

일 실시예에 있어서, 설계 프로그램(130)은 영상의 포맷 변환, 영상 결합, 및 설계 작업을 설계원의 명령 입력을 기초로 수행한다. 그렇지만 다른 실시예에 있어서는, 설계 프로그램이 영상의 포맷 변환, 영상 결합, 및 설계 작업을 자동으로 수행할 수도 있다.In one embodiment, the design program 130 performs format conversion of an image, image combination, and design work based on a command input of a designer. However, in another embodiment, the design program may automatically perform image format conversion, image combining, and design work.

도 3은 도 1에 도시된 카메라 센서(150)의 일 실시예를 보여준다. 도시된 실시예에서, 카메라 센서(150)는 제1 이미지 센서(152), 제2 이미지 센서(154), 마커 검출부(156), 및 위치/방향 산출부(158)를 구비한다. 바람직한 실시예에 있어서는 제1 및 제2 이미지 센서(152, 154)가 스테레오스코픽 카메라를 구성하게 되는데, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 및 제2 이미지 센서(152, 154)는 환자에게 부착된 구강 마커(200)와 치과의사의 핸드피스(199)에 부착된 핸드피스 마커(220)를 수술 과정에서 화각 내에 포함하도록 설치되고, 이에 따라 구강 마커(200)와 핸드피스 마커(220)를 지속적으로 촬영한다. 마커 검출부(156)는 제1 및 제2 이미지 센서(152, 154)의 출력 이미지에서 구강 마커(200)와 핸드피스 마커(220)를 검출한다. 위치/방향 산출부(158)는 구강 마커(200)와 핸드피스 마커(220)의 위치와 방향을 계산한다. 시간이 경과함에 따라, 카메라 센서(150)는 위와 같은 촬영과 마커 검출, 그리고 계산을 반복하게 되며, 이를 통하여 산출되는 구강 마커(200) 및 핸드피스 마커(220)의 위치와 방향 정보를 실시간으로 예컨대 USB 케이블을 통해서 수술 가이드 PC(160)에 전송한다. 한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 조도에 따른 감도 차이를 해소하기 위하여 카메라 센서(150)에는 적외선 조명을 구비하는 것이 바람직하다.FIG. 3 shows an embodiment of the camera sensor 150 shown in FIG. 1 . In the illustrated embodiment, the camera sensor 150 includes a first image sensor 152 , a second image sensor 154 , a marker detection unit 156 , and a position/direction calculation unit 158 . In a preferred embodiment, the first and second image sensors 152 and 154 constitute a stereoscopic camera, but the present invention is not necessarily limited thereto. The first and second image sensors 152 and 154 are installed to include the oral marker 200 attached to the patient and the handpiece marker 220 attached to the dentist's handpiece 199 within the angle of view during the surgical procedure. , and continuously photograph the oral marker 200 and the handpiece marker 220 accordingly. The marker detection unit 156 detects the oral marker 200 and the handpiece marker 220 from the output images of the first and second image sensors 152 and 154 . The position/direction calculation unit 158 calculates the position and direction of the oral marker 200 and the handpiece marker 220 . As time elapses, the camera sensor 150 repeats the above photographing, marker detection, and calculation, and provides the position and direction information of the oral marker 200 and the handpiece marker 220 calculated through this in real time. For example, it is transmitted to the surgical guide PC 160 through a USB cable. On the other hand, although not shown in the drawings, it is preferable to provide infrared illumination to the camera sensor 150 in order to resolve the sensitivity difference according to the illuminance.

도 4는 도 1에 도시된 수술 가이드 PC(160)에서 실행되는 수술 가이드 프로그램(170)의 일 실시예를 보여준다. 도시된 실시예에서, 수술 가이드 프로그램(170)은 위치 정합부(172), 렌더링부(174), 모드 선택부(176), 화면 표시부(178), 및 음성 알람부(180)를 포함한다. 또한, 수술 가이드 프로그램(170)은 상업적으로 이용가능한 핸드피스들의 크기 및 제원과 3차원 영상 데이터에 대한 정보를 저장하는 핸드피스 정보 테이블(182)을 구비할 수 있다.FIG. 4 shows an embodiment of the surgical guide program 170 executed in the surgical guide PC 160 shown in FIG. 1 . In the illustrated embodiment, the surgical guide program 170 includes a position matching unit 172 , a rendering unit 174 , a mode selection unit 176 , a screen display unit 178 , and a voice alarm unit 180 . In addition, the surgical guide program 170 may include a handpiece information table 182 that stores information on the size and specifications of commercially available handpieces and 3D image data.

위치 정합부(172)는 식립 수술 초기에 환자의 3차원 구강 영상과 핸드피스 영상을 하나의 좌표계, 예컨대 카메라 센서 좌표계로 통합시켜서, 모니터(190)에 표시되는 모든 영상 객체에 관한 점들이 단일 좌표계에 의한 좌표로 통일되게 표시될 수 있게 해준다. 렌더링부(174)는 설계 데이터가 부가된 3차원 구강 영상을 모니터(190)에 표시해준다. 여기서 모니터(190)에는 환자의 구강 중에서 식립 수술이 행해지는 턱뼈를 중심으로 한 부위가 확대 표시되는 것이 바람직하다. 그리고 렌더링부(174)는 핸드피스 정보 테이블(182)에 저장된 핸드피스 3차원 영상 데이터와, 핸드피스 마커(220)의 위치 및 방향 정보를 토대로, 모니터(190)에서 3차원 구강 영상에 3차원 핸드피스 영상이 중첩되어 표시되게 해준다. 또한, 렌더링부(174)는 구강 마커(200)의 위치와 방향 정보에 응답하여 모니터(190)에 표시된 턱뼈를 실시간 이동 및/또는 회전시키고, 핸드피스 마커(220)의 위치와 방향 정보에 응답하여 모니터(190)에 표시된 핸드피스를 모두 실시간 이동 및/또는 회전시킴으로써, 모니터(190)에 표시되는 영상에서 턱뼈와 핸드피스의 움직임이 정확히 반영되도록 해준다.The position matching unit 172 integrates the three-dimensional oral image and the handpiece image of the patient into one coordinate system, for example, the camera sensor coordinate system, in the initial stage of the implantation operation, so that all the image objects displayed on the monitor 190 are related to a single coordinate system. It allows the coordinates to be displayed uniformly. The rendering unit 174 displays the three-dimensional oral image to which the design data is added on the monitor 190 . Here, it is preferable that the monitor 190 displays an enlarged portion of the patient's oral cavity centered on the jaw bone where the implantation surgery is performed. And the rendering unit 174 is based on the handpiece 3D image data stored in the handpiece information table 182 and the position and direction information of the handpiece marker 220, the 3D image on the 3D oral image on the monitor 190. It allows the handpiece image to be displayed overlaid. Also, the rendering unit 174 moves and/or rotates the jaw bone displayed on the monitor 190 in real time in response to the position and direction information of the oral marker 200 , and responds to the position and direction information of the handpiece marker 220 . Thus, by moving and/or rotating all the handpieces displayed on the monitor 190 in real time, the movements of the jawbone and the handpiece are accurately reflected in the image displayed on the monitor 190 .

모드 선택부(176)는 화면에 표시되는 영상의 뷰를 치과의사 또는 위생사가 조정할 수 있게 해주며, 그밖에 화면에 표시할 부가정보를 선택할 수 있게 해준다. 화면 표시부(178)는 렌더링부(174)가 화면에 표시할 영상을 생성하면, 생성된 영상 데이터를 프레임 메모리(미도시됨)에 저장하여, 프레임 메모리에 상응한 영상이 모니터(190)에 표시되도록 한다. 음성 알람부(180)는 동작 모드에 따라 수술 과정에서 경고음이나 안내음을 출력한다. 음성 알람부(180)는 예컨대, 스피커, 헤드폰, 또는 헤드셋이 될 수 있다.The mode selection unit 176 allows the dentist or hygienist to adjust the view of the image displayed on the screen, and allows the user to select additional information to be displayed on the screen. When the rendering unit 174 generates an image to be displayed on the screen, the screen display unit 178 stores the generated image data in a frame memory (not shown), and displays the image corresponding to the frame memory on the monitor 190 . make it possible The voice alarm unit 180 outputs a warning sound or a guide sound during the operation according to the operation mode. The voice alarm unit 180 may be, for example, a speaker, a headphone, or a headset.

도 1에서 상기 카메라 센서(150)와 상기 수술 가이드 PC(160)는 식립 수술을 시행하는 치과 병의원에 설치된다. 일 실시예에 있어서는, 기초 영상 획득부(100)와, 저장장치(110)와, 설계용 PC(120)도 식립 수술을 시행하는 치과 병의원에 설치되어, 환자의 턱뼈 상태 데이터 획득과 설계 공정이 식립 수술을 시행하는 치과 병의원에서 수행될 수 있다. 그렇지만, 다른 실시예에 있어서는, 설계용 PC(120)가 외부의 설계 센터에 설치될 수 있으며, 이러한 경우 설계 작업은 전문적인 설계자에 의해 이루어지고, 치과 병의원은 네트웍을 통해서 설계 데이터를 받아들일 수 있게 된다. 또한, 기초 영상 획득부(100)의 적어도 일부, 예컨대 CT 스캐너가 별도의 방사선과 병의원 또는 집중화된 CT 촬영 센터에 구비된 것일 수 있다. 이러한 경우 설계용 PC(120)는 CT 스캐너로부터 CT 영상 데이터를 네트웍을 통해 온라인으로 받아들일 수 있다.In FIG. 1 , the camera sensor 150 and the surgical guide PC 160 are installed in a dental hospital where implantation surgery is performed. In one embodiment, the basic image acquisition unit 100, the storage device 110, and the design PC 120 are also installed in a dental hospital performing implantation surgery, so that the patient's jaw bone state data acquisition and design process are performed. It can be performed at a dental hospital where implantation surgery is performed. However, in another embodiment, the design PC 120 may be installed in an external design center. In this case, the design work is performed by a professional designer, and the dental hospital can accept the design data through the network. there will be In addition, at least a portion of the basic image acquisition unit 100, for example, a CT scanner may be provided in a separate radiology hospital or a centralized CT imaging center. In this case, the design PC 120 may receive the CT image data from the CT scanner online through the network.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임플란트 수술 가이드 방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the implant surgery guide method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

전체적인 공정the whole process

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임플란트 수술 가이드 방법의 전체적인 공정을 개략적으로 보여준다.Figure 5 schematically shows the overall process of the implant surgery guide method according to a preferred embodiment of the present invention.

임플란트 수술 가이드 방법은 두개골 3차원 영상과 같은 영상 정보를 기반으로 한다. 그런데, 치아와 악골을 포함하여 두개골을 CT 촬영하는 경우, CT 영상은 전체적인 두개골 구조와 턱뼈의 형상에 대한 정보를 가지고 있지만, 그로부터 개별 치아의 세밀한 위치와 윤곽을 추출하기는 어려울 수 있다. 이는 본 발명에 따르면 CT 영상에서 치아가 가장 중요한 요소 중 하나임에도 CT 영상에서 충분한 정밀도로 분명하게 표시되지 않을 수 있고, 특히 금과 같은 금속 보철물에 의해 보철치료를 받았던 환자의 경우 금속 보철물에서 빛 산란 현상도 발생하여 정밀한 촬영이 방해받을 수 있기 때문이다. 이에 따라, 한번의 CT 촬영만으로는 필요한 정보를 확보가 어려울 수 있다. 따라서, 바람직한 실시예에 따르면, 복수의 환자 기초 영상을 획득하고, 이들을 결합하여 치아와 악골을 포함하는 3차원 구강 영상을 생성하게 된다.The implant surgery guide method is based on image information such as a 3D image of the skull. However, in the case of a CT scan of the skull including teeth and jaw bones, the CT image has information about the overall skull structure and the shape of the jawbone, but it may be difficult to extract detailed positions and contours of individual teeth from them. According to the present invention, although teeth are one of the most important factors in CT images, they may not be clearly displayed with sufficient precision in CT images. This is because a phenomenon may also occur, which may interfere with precise shooting. Accordingly, it may be difficult to obtain necessary information with only one CT scan. Accordingly, according to a preferred embodiment, a three-dimensional oral image including teeth and jawbone is generated by acquiring a plurality of patient basic images and combining them.

먼제 제300단계에서는 식립 수술을 받을 환자의 턱뼈와 구강 내부에 대한 기초 영상을 획득한다. 환자 기초 영상은 예컨대 CT 스캐너에 의해 환자의 턱뼈와 구강 내부을 촬영함으로써 획득될 수 있다. 이때, 영상 중 일부는 CT 스캐너 대신에 3D 스캐너에 의해 획득될 수도 있다. 그 다음, 기초 영상을 구성하는 복수의 영상을 결합하여 3차원 구강 영상을 생성한다(제302단계).In the first step 300, a basic image of the jawbone and the inside of the oral cavity of the patient to be implanted is acquired. The patient basic image may be obtained by, for example, imaging the jawbone and the inside of the oral cavity of the patient by means of a CT scanner. In this case, some of the images may be acquired by a 3D scanner instead of a CT scanner. Next, a three-dimensional oral image is generated by combining a plurality of images constituting the basic image (step 302).

이어서, 설계용 PC(120)를 사용하여, 픽스츄어의 종류를 결정하고 픽스츄어의 목표 배치형태를 결정함으로써, 픽스츄어의 종류와, 식립 목표위치 및 목표방향을 결정하는 식립 설계 과정을 수행한다(제304단계). Then, by using the design PC 120 to determine the type of the fixture and determine the target arrangement shape of the fixture, the placement design process is performed to determine the type of fixture, the target location for placement, and the target direction. (Step 304).

식립 설계가 완료되면, 환자에 대하여 임플란트 픽스츄어 식립을 진행하면서, 상기 3차원 구강 영상과 함께 핸드피스 영상을 화면에 표시하고, 구강 마커(200)와 핸드피스 마커(220)의 움직임을 추적하면서 마커들(200, 220)의 움직임에 따라 화면 표시를 갱신하는 수술 가이드를 수행하게 된다(제306단계)When the placement design is completed, while the implant fixture is placed for the patient, the handpiece image is displayed along with the three-dimensional oral image on the screen, and the movement of the oral marker 200 and the handpiece marker 220 is tracked while A surgical guide for updating the screen display is performed according to the movement of the markers 200 and 220 (step 306).

도 5에서, 제300단계 내지 제304단계는 식립 수술에 앞서 수술 가이드를 위한 기초 데이터를 생선하는 사전 준비작업이라 할 수도 있다.In FIG. 5 , steps 300 to 304 may be referred to as pre-preparation work of generating basic data for a surgical guide prior to implantation surgery.

환자 기초 영상 획득Acquisition of patient basic images

일 실시예에 따르면, 환자 기초 영상으로서 복수의 CT 영상을 획득하게 된다. 이때, CT 촬영 과정에서 환자의 치아에 대한 인상을 채득하고, 나중에 복수의 CT 영상을 하나의 영상으로 결합하는 과정을 용이하게 할 수 있도록 하기 위하여, 인상 보조 도구를 활용하게 된다.According to an embodiment, a plurality of CT images are acquired as the patient basic images. At this time, in order to facilitate the process of acquiring an impression of the patient's teeth during the CT imaging process and later combining a plurality of CT images into one image, an impression assisting tool is used.

도 6은 인상 보조 도구의 일 실시예를 보여주는 사진이다.6 is a photograph showing an embodiment of an impression assisting tool.

도 6의 인상 보조 도구(320)는 치과에서 치아 보철물을 제작할 때 인상을 채득하는데 사용하는 인상 트레이(Impression Tray)를 근간으로 하여 제작된 것으로서, 치열에 대응되도록 구성된 인상재 수용부(330)와, 상기 인상재 수용부(330)에서 외측으로 연장된 손잡이(340)를 구비한다.The impression assisting tool 320 of FIG. 6 is manufactured based on an impression tray used to obtain an impression when manufacturing a dental prosthesis in a dentistry, and an impression material receiving unit 330 configured to correspond to the teeth; A handle 340 extending outwardly from the impression material receiving part 330 is provided.

인상재 수용부(330)는 아치 형태의 수평단면을 가지고 있고 상하 방향으로 연장된 내벽(332)과, 상기 내벽(332)로부터 외측으로 이격되어 있으며 마찬가지로 아치 형태의 수평단면을 가지고 있으며 상하 방향으로 연장된 외벽(334)과, 상기 내벽(332)의 외벽면의 상하 중간 지점과 상기 외벽(334)의 내벽면의 상하 중간 지점을 연결하는 스크린(336)을 구비한다. 상기 내벽(332) 및 외벽(334)과, 스크린(336)으로 인하여, 인상재 수용부(330)는 각각이 'U-자' 및 '뒤집어진 U-자' 단면 구조를 가지고 인상재를 수용할 수 있는 상부 채널 및 하부 채널을 형성하게 되어, 상악과 하악의 전체 치열에 대하여 동시에 인상을 채득할 수 있게 되어 있다.The impression material receiving portion 330 has an arcuate horizontal cross section and has an inner wall 332 extending in the vertical direction, spaced apart from the inner wall 332, and similarly has an arcuate horizontal cross section and extends in the vertical direction. and a screen 336 connecting the upper and lower midpoints of the outer wall surface of the inner wall 332 and the upper and lower midpoints of the inner wall surface of the outer wall 334 . Due to the inner wall 332 and the outer wall 334 and the screen 336, the impression material accommodating part 330 has a 'U-shaped' and an 'inverted U-shaped' cross-sectional structure to accommodate the impression material. By forming the upper and lower channels in the upper and lower jaws, it is possible to simultaneously take impressions of the entire dentition of the maxilla and mandible.

상기 내벽(332)의 외벽면과 상기 외벽(334)의 내벽면에는 인상 과정에서 인상재가 이동 또는 분리되거나 뒤틀림을 최소화할 수 있도록 상하 방향으로 연장된 리브가 형성되어 있다. 스크린(16)은 인상재를 위한 유지하는 베이스로서 작용하고, 충분히 얇은 연질 판재, 예컨대 코튼 거즈(cotton gauze), 나일론 메쉬, 또는 폴리에서터 등의 재료로 직조된 부직포로 제작될 수 있으며, 인상 채득을 위한 교합 중에 환자 치아를 방해할 가능성을 최소화하고, 인상재를 정확하게 교합하는 것을 방해하지 않게 된다.Ribs extending in the vertical direction are formed on the outer wall surface of the inner wall 332 and the inner wall surface of the outer wall 334 to minimize the movement or separation of the impression material or distortion during the pulling process. The screen 16 acts as a holding base for the impression material, and may be made of a sufficiently thin soft plate, such as a non-woven fabric woven from a material such as cotton gauze, nylon mesh, or polyether. It minimizes the possibility of interfering with the patient's teeth during occlusion for occlusion and does not interfere with accurate occlusion of the impression material.

손잡이(340)는 인상재 수용부(330)의 외벽(334)의 외벽면에 부착되어 있다. 나중에 복수의 CT 영상을 용이하게 하나의 영상으로 결합하는데 활용할 수 있도록, 손잡이(340)의 모서리에는 대칭적 요소와 비대칭적 요소, 그리고 직선과 곡선이 포함되는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 6에는 링 형태로 된 돌출부(342)가 직육면체 형태의 손잡이 본체로부터 좌우측으로 돌출되어 형성되어 있다. 후술하는 영상 결합 과정에서, 손잡이(340)의 곡선 및 직선 모서리는 CT 영상에서 면들의 공간적 위치와 방향을 인식하기 위한 특징적 요소로 작용하게 된다. 그렇지만, 손잡이(340)의 형태가 도 6에 도시된 것에 한정되는 것이 아님을 유의해야 한다.The handle 340 is attached to the outer wall surface of the outer wall 334 of the impression material receiving portion 330 . It is preferable that the corners of the handle 340 include symmetrical elements and asymmetrical elements, and straight lines and curves so that a plurality of CT images can be easily combined into one image later. For example, in FIG. 6 , a ring-shaped protrusion 342 is formed to protrude left and right from the rectangular parallelepiped-shaped handle body. In the image combining process to be described later, the curved and straight edges of the handle 340 act as characteristic elements for recognizing the spatial position and direction of the surfaces in the CT image. However, it should be noted that the shape of the handle 340 is not limited to that shown in FIG. 6 .

도 7은 환자 기초 영상을 획득하는 과정의 일 실시예를 보다 구체적으로 보여준다.7 shows an embodiment of a process of acquiring a basic patient image in more detail.

먼저, 도 6에 도시된 인상 보조 도구(320)를 사용하여 상악과 하악에 대한 인상을 채득하면서 두부에 대한 제1 CT 영상을 촬영한다(제360단계). 환자 기초 영상에서 가장 기본이 되는 것은 환자의 턱뼈에 대한 3차원 영상이다. 바람직한 실시예에서는, 턱뼈를 포함한 두개골 전체에 대한 CT 영상을 촬영함으로써 턱뼈에 대한 3차원 영상을 획득하게 되며, 이때 상악골과 하악골 중에서 치료를 필요로 하는 뼈를 중심으로 두개골을 촬영할 수도 있다.First, a first CT image of the head is taken while taking impressions of the maxilla and the mandible using the impression assisting tool 320 shown in FIG. 6 (step 360). The most basic thing in the basic patient image is a 3D image of the patient's jawbone. In a preferred embodiment, a three-dimensional image of the jawbone is acquired by taking a CT image of the entire skull including the jawbone.

제1 CT 영상을 촬영함에 있어서는, 다른 영상과의 결합을 고려하여, 인상 보조 도구(320)를 사용하여 환자의 구강에 대한 인상을 채득하면서 영상을 촬영하게 된다. 인상 보조 도구(320)를 사용하여 인상을 채득함에 있어서는, 인상 보조 도구(320)의 상부 채널과 하부 채널 내에서 스크린(336)에 인상재를 충분히 도포하여,상악골과 하악골에 대하여 동시에 인상을 채득하게 된다. 이때, 인상재로는 알지네이트(alginate), 폴리비닐 실록산, 폴리에테르, 및 슈퍼-하이드로필릭 PS(super-hydrophilic VPS) 등 이미 시판되고 있거나 공지되어 있는 것을 포함하는 모든 적합한 인상재가 함께 사용될 수 있다.In taking the first CT image, the image is taken while taking an impression of the patient's oral cavity by using the impression assisting tool 320 in consideration of the combination with other images. When taking an impression using the impression aid tool 320, the impression material is sufficiently applied to the screen 336 in the upper channel and the lower channel of the impression aid tool 320 to make an impression on the maxilla and the mandible at the same time. do. In this case, as the impression material, all suitable impression materials, including those already commercially available or known, such as alginate, polyvinyl siloxane, polyether, and super-hydrophilic VPS, may be used together.

제1 CT 영상의 촬영은 이러한 인상재가 경화된 후에 할 수도 있고, 경화 과정에서 즉 인상 채득 과정에서 행할 수도 있다. 한편, 인상 과정에서 인상 보조 도구(320)의 손잡이(340)가 반드시 정면으로 향하도록 환자가 인상 보조 도구(320)를 물어야만 하는 것은 아니며, 비스듬한 방향을 향하도록 물고 있어도 무방하다. 도 8은 제1 CT 영상의 일 예를 보여준다. 도시된 바와 같이 제1 CT 영상은 환자가 인상 보조 도구(320)를 물고 있는 상태의 얼굴에 대한 영상이며, 얼굴 부분에서는 필요에 따라 통상의 CT 영상 구조상 피부조직을 제외한 두개골만을 추출해낼 수도 있다.The first CT image may be taken after the impression material is cured, or may be performed during the curing process, that is, during the impression taking process. Meanwhile, the patient does not have to bite the impression aid tool 320 so that the handle 340 of the impression aid tool 320 faces forward in the impression process, but may bite in an oblique direction. 8 shows an example of a first CT image. As shown, the first CT image is an image of the face in a state in which the patient is biting the impression assisting tool 320 , and if necessary, only the skull except for the skin tissue may be extracted from the face part due to the structure of the conventional CT image.

이어서, 인상재가 경화될만한 충분한 시간이 경과된 후에, 환자의 구강으로부터 인상 보조 도구(320)를 분리한다. 도 9에 도시된 바와 같이 분리된 인상 보조 도구(320)에는 환자의 상하 치아와 잇몸이 음각으로 반영된 인상체가 부착되어 있게 된다. 제362단계에서는 이처럼 인상체가 부착된 인상 보조 도구에 대하여 별도로 제2 CT 영상을 촬영한다. 도 10은 인상체가 부착된 인상 보조 도구에 대한 제2 CT 영상의 일 예를 보여준다.Then, after a sufficient time has elapsed for the impression material to harden, the impression assisting tool 320 is removed from the patient's oral cavity. As shown in FIG. 9 , an impression body in which the patient's upper and lower teeth and gums are engraved is attached to the separated impression assisting tool 320 . In step 362, a second CT image is separately taken for the impression auxiliary tool to which the impression body is attached. 10 shows an example of a second CT image of an impression assisting tool to which an impression body is attached.

제364단계에서는 구강 석고 모형을 제작하고 이에 대하여 제3 CT 영상을 행촬영한다. 구강 석고 모형은 제1 및 제2 CT 영상을 획득하는 과정에서 제작된 인상체를 사용하여 이루어질 수도 있다. 그렇지만, 여러 가지 이유로 인하여 상기 인상체가 치아를 완벽하게 반영하지 못할 수 있다. 예를 들어, 인상 채득과 CT 촬영을 병행하면서 환자의 치아가 이동하거나 뒤틀릴 수도 있고, 상악과 하악에 대하여 동시에 인상을 하는 과정에서 특히 가장자리의 대구치 부위에서 인상재가 불충분하게 충진될 수도 있다. 이에 따라 제1 및 제2 CT 영상을 획득하는 과정에서 제작한 인상체는 정밀도가 낮을 수 있다. 이를 감안하여, 바람직한 실시예에 있어서는 별도의 인상 트레이를 사용하여 상악 또는 하악에서 전체 치아 또는 치료가 필요한 치아 주변에 대하여 새로이 인상을 채득한다. 그리고, 새로이 제작된 인상체를 사용하여 구강 석고 모형을 제작하고, 이를 CT 촬영하게 된다. 도 11은 이와 같이 새로 획득한 인상체를 사용하여 제작되는 구강 석고 모형의 일 예를 보여주는데, 도 11에서 좌측은 상악에 대한 석고 모형, 우측은 하악에 대한 석고 모형을 보여준다.In step 364, an oral plaster model is manufactured and a third CT image is taken. The oral plaster model may be made using an impression body manufactured in the process of acquiring the first and second CT images. However, the impression body may not perfectly reflect the teeth due to various reasons. For example, the patient's teeth may be moved or distorted while taking impressions and CT scans at the same time, and the impression material may be insufficiently filled, especially in the molars at the edges, in the process of simultaneously making impressions on the maxilla and mandible. Accordingly, the impression body manufactured in the process of acquiring the first and second CT images may have low precision. In view of this, in a preferred embodiment, a new impression is taken on the entire tooth in the maxilla or mandible or around the tooth requiring treatment by using a separate impression tray. Then, an oral gypsum model is produced using the newly produced impression body, and a CT scan is performed. 11 shows an example of an oral plaster model manufactured using the newly acquired impression body. In FIG. 11, the left side shows a plaster model for the upper jaw, and the right side shows a plaster model for the lower jaw.

한편, 일 실시예에 있어서는 구강 석고 모형을 CT 촬영함에 있어서는 사전에 정해진 거치대에 얹은 상태에서 촬영할 수 있다. 도 12는 하악에 대한 구강 석고 모형을 거치대 위에 얹은 상태의 일 예를 보여준다. 상기 거치대(370)의 형상과 크기는 3차원 영상의 형태로 도 1에 도시된 설계용 PC(120)에 저장되어 있는 것이 바람직하다. 거치대(370)의 일 지점에는 보조 마커(202)가 부착되어 있는 것이 바람직하다. 보조 마커(202)가 부착되는 거치대(370) 부위는 그 형태가 도 6의 인상 보조 도구(320)에서 손잡이(340)와 극히 유사한데, 이는 예시적으로 제작한 인상 보조 도구(320)와 거치대(370)를 3차원 프린터로 가공함에 있어 용이하게 가공할 수 있도록 하기 위하여 편의상 형태를 동일하게 하였기 때문이며, 양자가 반드시 동일해야만 하는 것은 아니다.On the other hand, in one embodiment, in the CT imaging of the oral gypsum model, it may be photographed in a state placed on a predetermined cradle. 12 shows an example of a state in which the oral plaster model for the mandible is placed on the cradle. The shape and size of the holder 370 is preferably stored in the design PC 120 shown in FIG. 1 in the form of a three-dimensional image. It is preferable that an auxiliary marker 202 is attached to one point of the cradle 370 . The portion of the holder 370 to which the auxiliary marker 202 is attached is very similar in shape to the handle 340 in the impression assistance tool 320 of FIG. This is because the shape of (370) is made the same for convenience in order to be easily processed in the 3D printer, and both are not necessarily the same.

또한, 거치대(370)가 특정 형태를 가져야만 하는 것도 아니다. 다만, 설계용 PC(120)에서의 인식 상의 편의를 위하여, 거치대의 형태가 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 또한, 후술하는 바와 같이, 수술 가이드의 초기 단계에서 위치 등록 내지 좌표 통합 상의 편의를 위하여, 각 거치대 간에 보조 마커(202)가 일정한 위치에 정확하게 부착되는 것이 바람직하다. 이와 같은 거치대(370) 상에서 석고 모형은 작업자가 임의의 위치에 석고나 그 밖의 접착제로 부착하여 고정시킨 후 CT 촬영을 하게 된다. 이와 같이, 바람직한 실시예에 있어서 제364단계에서 촬영하는 대상물은 일측에 보조 마커(202)가 부착되어 있는 거치대(370) 상에 부착된 석고 모형이 되며, 이때 거치대(370)의 적어도 일부가 함께 촬영된다. 보조 마커의 용도와 거치대의 추가적인 기능에 대해서는 영상 결합과 수술 이미지 가이드와 관련하여 아래에서 자세히 설명한다.Also, the cradle 370 does not have to have a specific shape. However, for the convenience of recognition in the design PC 120, it is preferable that the shape of the cradle is kept constant. In addition, as will be described later, for the convenience of location registration or coordinate integration in the initial stage of the surgical guide, it is preferable that the auxiliary marker 202 is accurately attached to a predetermined position between each cradle. On such a cradle 370, the operator attaches and fixes the plaster model with plaster or other adhesive at an arbitrary position, and then performs a CT scan. As such, in a preferred embodiment, the object to be photographed in step 364 becomes a plaster model attached to the cradle 370 to which the auxiliary marker 202 is attached to one side, and at this time, at least a portion of the cradle 370 is attached together. is filmed The use of auxiliary markers and additional functions of the cradle are described in detail below in relation to image coupling and surgical image guidance.

도 13a는 도 12와 같은 상태로 촬영한 하악골에 대한 제3 CT 영상의 일 예를 보여준다. 그리고, 도 13b는 제3 CT 영상에서 거치대 부분을 제거하고 치아 부분만을 추출한 것을 보여준다. 도시된 바와 같이, 제3 CT 영상에는 하악의 치아와 잇몸이 표시되어 있게 된다.13A shows an example of a third CT image of the mandible taken in the same state as in FIG. 12 . And, FIG. 13B shows that the cradle part is removed and only the tooth part is extracted from the third CT image. As shown, in the third CT image, the teeth and gums of the mandible are displayed.

영상 결합video combination

도 14는 영상 결합 과정의 일 실시예를 구체적으로 보여준다.14 shows an embodiment of an image combining process in detail.

설계용 PC(120)에서 설계 프로그램(130)의 데이터 변환부(132)는 저장장치(110)에 저장된 환자의 기초 영상 데이터의 포맷을 예컨대 STL 포맷으로 모두 변환한다(제380단계). 이에 따라 DICOM 포맷의 CT 데이터는 모두 STL 포맷으로 변환될 수 있다. 위에서 설명한 실시예와 같이 제1 내지 제3 CT 영상이 dicom 포맷으로 되어 있다면, 데이터 변환부(132)는 제1 내지 제3 CT 영상의 포맷을 모두 stl 포맷으로 변환한다. 이하의 설명에서는 제1 내지 제3 CT 영상이 stl 포맷으로 변환된 영상을 각각 제1 내지 제3 벡터 영상으로 칭하기로 한다.In the design PC 120 , the data conversion unit 132 of the design program 130 converts the format of the basic image data of the patient stored in the storage device 110 into, for example, an STL format (step 380 ). Accordingly, all CT data in the DICOM format may be converted into the STL format. As in the above-described embodiment, if the first to third CT images are in the dicom format, the data converter 132 converts all the formats of the first to third CT images to the stl format. In the following description, images in which the first to third CT images are converted to the stl format will be referred to as first to third vector images, respectively.

이어서, 설계 프로그램(130)의 영상 결합부(134)는 제1 내지 제3 벡터 영상을 하나의 3차원 영상으로 결합한다(제382단계).Next, the image combining unit 134 of the design program 130 combines the first to third vector images into one 3D image (step 382).

제2 벡터 영상과 제3 벡터 영상은 치아 부분의 표면형상 정보를 활용해서 결합된다. 먼저, 제2 벡터 영상에서 치아와 잇몸이 인상체 내측으로 만입되어 음각으로 반영되어 있게 되므로, 치아 및 잇몸 부분에 대하여 버텍스(vertices)를 변환하여 양각으로 바꾼다. 이에 따라, 예컨대 하악골과 하악 치아의 경우, 변환 전의 제2 벡터 영상에서는 인상체 저면에서 인상체 내측을 향하여 상방으로 만입되어 있는데, 버텍스 변환 후의 영상에서는 실제 치아와 같이 상방으로 돌출된 형상을 가지게 된다. 이에 따라, 버텍스 변환 후의 제2 벡터 영상은 치아 및 잇몸 부분에서 제3 벡터 영상과 유사하고, 단지 표면 굴곡의 정밀도와 가장자리의 형상에 있어서만 차이가 있게 된다. 따라서 버텍스 변환 후의 제2 벡터 영상과 제3 벡터 영상은 표면 굴곡도 즉, 표면형상을 이용하여 결합이 가능해진다. 이때 버텍스 즉 특징점과 벡터가 결합에 주로 사용되지만, 특징적인 에지(edge)나 곡선(curve)를 함께 사용하거나 이들만을 사용하여 결합하는 것도 가능하다.The second vector image and the third vector image are combined using information on the surface shape of the tooth. First, in the second vector image, since the teeth and gums are indented inside the impression body and are reflected as engravings, the vertices of the teeth and gums are converted to be embossed. Accordingly, for example, in the case of the mandible and mandible teeth, in the second vector image before transformation, they are indented upward from the bottom of the impression body toward the inside of the impression body. . Accordingly, the second vector image after the vertex transformation is similar to the third vector image in the tooth and gum portions, and there is a difference only in the precision of surface curvature and the shape of the edge. Accordingly, the second vector image and the third vector image after vertex transformation can be combined using a surface curvature, that is, a surface shape. In this case, vertices, that is, feature points and vectors are mainly used for combining, but it is also possible to combine using characteristic edges or curves together or by using only them.

한편, 제1 벡터 영상과 제2 벡터 영상은 도 6에 도시된 인상 보조 도구(320)의 손잡이(340) 부분이 공통되므로, 이 손잡이(340) 부분의 공통성을 이용하여 결합된다.On the other hand, the first vector image and the second vector image are combined using the commonality of the handle 340 portion, since the portion of the handle 340 of the impression assistance tool 320 shown in FIG. 6 is common.

도 15a 및 도 15b는 제1 벡터 영상과 제2 벡터 영상의 결합 영상의 일 예를 보여주는데, 도 15a는 얼굴을 포함한 전체 외관에 관한 영상이고, 도 15b는 인상 보조 도구(320)에 관련된 레이어만을 추출한 영상이다. 도 16은 제2 벡터 영상과 제3 벡터 영상의 결합 영상의 일 예를 보여준다.15A and 15B show an example of a combined image of a first vector image and a second vector image. FIG. 15A is an image regarding the entire appearance including the face, and FIG. 15B is only a layer related to the impression assistance tool 320. This is an extracted video. 16 shows an example of a combined image of a second vector image and a third vector image.

일 실시예에서는, 제2 벡터 영상의 버텍스 변환 과정을 감안하여 제2 및 제3 벡터 영상을 결합한 후, 이를 제1 벡터 영상에 결합하게 된다. 그렇지만, 제1 내지 제3 벡터 영상의 결합 순서가 이에 한정되는 것은 아니며, 어느 두 영상을 먼저 결합할 것인지는 임의로 결정될 수 있다. 즉, 제2 및 제3 벡터 영상을 결합한 후, 이를 제1 벡터 영상에 결합하는 대신에, 제1 및 제2 벡터 영상을 결합한 후 제3 벡터 영상을 결합할 수도 있다.In an embodiment, after combining the second and third vector images in consideration of the vertex transformation process of the second vector image, the second vector image is combined with the first vector image. However, the order of combining the first to third vector images is not limited thereto, and which two images are first combined may be arbitrarily determined. That is, instead of combining the second and third vector images and combining them with the first vector image, the third vector image may be combined after combining the first and second vector images.

마지막으로 결합된 영상에서 인상 보조 도구(320)의 손잡이(340) 부분을 포함하여 불필요한 부분을 삭제하고 3차원 구강 영상을 완성한다(제384단계).Finally, unnecessary parts including the handle 340 of the impression assisting tool 320 are deleted from the combined image, and a three-dimensional oral image is completed (step 384).

상기 3차원 구강 영상에는 얼굴 피부와, 두개골과, 상악골 및 하악골, 치아와, 잇몸 및 잇몸뼈가 표시되어 있게 된다. 그리고, 3차원 구강 영상에서 얼굴 피부, 두개골, 상악, 하악, 신경관은 별도의 레이어로 구분되어 선택적으로 표시되거나 선택적으로 표시에서 제외될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 두개골에 대한 CT 영상만으로는 개별 치아의 세밀한 위치와 윤곽을 추출하기에 부족할 수 있는데, 위와 같이 생성한 3차원 구강 영상은 전체적인 두개골 구조와 턱뼈의 형상에 대한 정보를 가지고 있음과 아울러, 석고모형 3차원 데이터를 통해 보강된 정확한 치아 정보를 가지고 있게 된다.In the 3D oral image, facial skin, skull, maxilla and mandible, teeth, gums and gum bones are displayed. And, in the 3D oral image, the facial skin, skull, maxilla, mandible, and neural tube may be divided into separate layers and displayed selectively or may be selectively excluded from the display. As described above, a CT image of the skull alone may not be sufficient to extract the detailed positions and contours of individual teeth. It has accurate tooth information reinforced through the 3D data of the plaster model.

그리고 3차원 구강 영상에서는 턱뼈 즉, 상악골 및/또는 하악골과, 치아와, 잇몸 및 잇몸뼈를 포함하는 구강 및 두개골에서 임의의 위치를 단일 좌표계에 의한 좌표로 표시하는 것이 가능해진다. 상기 단일 좌표계의 중심과 각 축의 방향은 임의로 정해질 수 있다. 예컨대, 거치대(370)로써 일정한 크기와 형태의 것이 사용되고, 위에서 기술한 바와 같이 거치대(370)에서 보조 마커(202)가 일정한 위치에 부착된다면, 보조 마커(202)도 구강 구조를 기술하기 위한 상기 단일 좌표계에서 일정한 위치와 방향으로 위치하게 되며, 보조 마커(202)의 중심이나 그밖에 보조 마커(202)상의 어느 한 점을 좌표계 중심으로 설정하는 것도 가능하다.And in the 3D oral image, it is possible to display arbitrary positions in the oral cavity and skull including the jawbone, that is, the maxilla and/or mandible, teeth, gums, and gingival bones as coordinates by a single coordinate system. The center of the single coordinate system and the direction of each axis may be arbitrarily determined. For example, if a certain size and shape is used as the holder 370 and the auxiliary marker 202 is attached to a predetermined position in the holder 370 as described above, the auxiliary marker 202 is also used for describing the oral structure. It is located in a certain position and direction in a single coordinate system, and it is also possible to set the center of the auxiliary marker 202 or any other point on the auxiliary marker 202 as the center of the coordinate system.

식립implantation 수술 설계 surgical design

도 17은 임플란트 픽스츄어 식립 수술을 위한 설계 과정의 일 실시예를 구체적으로 보여준다.17 specifically shows an embodiment of a design process for implant fixture placement surgery.

먼저, 환자의 3차원 구강 영상에 표준치아 모형에 따른 치아들을 배치하고, 환자의 잔존 치아 및/또는 잇몸뼈에 맞추어 표준치아 모형의 치열을 조정한다(제380단계). 도 18은 환자의 3차원 구강 영상에 표준치아 모형에 따른 치아들을 중첩시켜 표시한 화면의 일 예를 보여준다. 표준치아 모형의 치열 조정은 도 18에 도시된 버텍스 내지 제어점(control point)를 마우스로 드래그함으로써 수행할 수 있다.First, teeth according to the standard tooth model are placed on the patient's three-dimensional oral image, and the dentition of the standard tooth model is adjusted according to the patient's remaining teeth and/or gum bones (step 380). 18 shows an example of a screen displayed by superimposing teeth according to a standard tooth model on a three-dimensional oral image of a patient. Adjustment of the teeth of the standard tooth model may be performed by dragging the vertices or control points shown in FIG. 18 with a mouse.

이어서, 임플란트 식립이 필요한 치아결손 위치에 표준치아 모형 상에서 해당 위치에 있는 표준치아를 배치한다(제382단계).Next, the standard tooth at the corresponding position on the standard tooth model is placed at the position of the tooth defect requiring implant placement (step 382).

그 다음, 턱뼈 내에 있는 신경관의 위치를 확인한다(제384단계). 신경관의 위치는 제1 CT 영상에서부터 확인이 가능하며, 앞에서 설명한 바와 같이 3차원 구강 영상에서 얼굴 피부, 두개골, 상악, 하악과는 별도의 레이어로 구분되어 선택적으로 표시되거나 선택적으로 표시에서 제외될 수 있다.Next, the position of the neural tube in the jawbone is checked (step 384). The position of the neural tube can be confirmed from the first CT image, and as described above, it is divided into layers separate from the facial skin, skull, maxilla, and mandible in the three-dimensional oral image and can be selectively displayed or selectively excluded from the display. have.

제386단계에서는, 임플란트 픽스츄어의 목표위치와 방향을 결정한다. 임플란트 픽스츄어의 목표위치와 방향의 결정은 화면 내에서 임플란트 픽스츄어를 이동하거나 회전시킴으로써 이루어진다. 목표위치와 방향의 결정함에 있어서는, 픽스츄어의 중심축이 제382단계에서 배치된 표준치아의 중심축과 방향이 일치하거나 적어도 표준치아로부터 현저히 벗어나지 않도록 해야 하며, 픽스츄어가 신경관에 닿지 않도록 해야 하고, 악골의 내벽이나 외벽으로 노출되지 않고 안정되게 악골에 식립되도록 해야 한다. 만약 악골이 얇거나 신경관과 저촉할 가능성이 높은 경우에는 픽스츄어의 두께 및/길이를 변경한다. 도 19는 임플란트 픽스츄어의 목표위치와 방향을 결정하는 화면의 일 예를 보여준다. 도면에서 초록색은 신경관을 나타내고, 빨간색 원통은 임플란트 픽스츄어를 나타낸다.In step 386, the target position and direction of the implant fixture is determined. The determination of the target position and direction of the implant fixture is made by moving or rotating the implant fixture in the screen. In determining the target position and direction, the central axis of the fixture must coincide with the central axis of the standard tooth arranged in step 382, or at least not deviate significantly from the standard teeth, and the fixture must not touch the neural tube; , it should be stably implanted in the jawbone without being exposed to the inner or outer walls of the jaw. Change the thickness and/or length of the fixture if the jaw bone is thin or there is a high probability of interfering with the neural canal. 19 shows an example of a screen for determining the target position and direction of the implant fixture. In the figure, green indicates a neural tube, and a red cylinder indicates an implant fixture.

설계가 완료되면, 픽스츄어의 종류에 따른 제원, 정확한 식립 목표위치 및 목표방향에 대한 정보를 나타는 식립 설계 데이터가 저장장치(110)에 저장된다. 여기서, 상기식립 목표위치 및 목표방향에 대한 정보는 상기 3차원 구강 영상에 하나의 레이어 형식으로 부가되어 있게 되며, 따라서 설계 후의 3차원 구강 영상의 일부를 구성한다.When the design is completed, implantation design data indicating information on specifications, accurate implantation target positions, and target directions according to the type of fixture is stored in the storage device 110 . Here, the information on the implantation target position and the target direction is added to the three-dimensional oral image in the form of one layer, and thus constitutes a part of the three-dimensional oral image after design.

수술 가이드surgical guide

도 20은 임플란트 픽스츄어 식립 수술에 대한 이미지 가이드 과정의 일 실시예를 구체적으로 보여준다.20 specifically shows an embodiment of an image guide process for implant fixture placement surgery.

먼저, 제400단계에서는, 환자의 치아나 턱뼈와 같은 구강 구조물 또는 얼굴(이하, '구강'이라 함)에 구강 마커를 부착하고, 구강과 구강 마커 간의 공간적 관계를 결정한다. 그리고 제402단계에서는, 치과의사가 사용하는 핸드피스에 핸드피스 마커를 부착하고 핸드피스와 핸드피스 마커 간의 공간적 관계를 결정한다.First, in step 400, an oral marker is attached to an oral structure such as a patient's teeth or jawbone or a face (hereinafter, referred to as a 'mouth'), and a spatial relationship between the oral cavity and the oral marker is determined. And in step 402, a handpiece marker is attached to the handpiece used by the dentist, and a spatial relationship between the handpiece and the handpiece marker is determined.

도 21은 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용되는 마커의 패턴 예들을 보여준다. 본 실시예에서 마커는 모두 정사각형 테두리 안에 다수의 점이 배치된 형태로 되어 있다. 각 마커는 점의 배치 패턴이 상이하며, 어떤 패턴의 마커가 구강 마커, 핸드피스 마커, 그리고 아래에서 설명되는 제1 및 제2 보조 마커로 사용되는지가 사전에 정의된다. 각 마커에서 정사각형의 중심을 원점으로 정하고, 상기 원점을 지나고 어느 한 모서리에 평행한 방향을 x-축, 상기 원점을 중심으로 x-축을 90도 회전시킨 방향을 y-축, 그리고 마커에서 나오는 방향을 z-축으로 정하여 각 마커의 좌표계를 정할 수 있다.21 shows examples of patterns of markers used in a preferred embodiment of the present invention. In this embodiment, all of the markers have a form in which a plurality of dots are arranged within a square frame. Each marker has a different dot placement pattern, and it is predefined which pattern of the marker is used as the oral marker, the handpiece marker, and the first and second auxiliary markers described below. In each marker, the center of the square is set as the origin, the x-axis passing through the origin and parallel to one corner is the x-axis, the direction in which the x-axis is rotated 90 degrees around the origin is the y-axis, and the direction from the marker can be defined as the z-axis to determine the coordinate system of each marker.

이와 같은 마커를 구강 마커 및 핸드피스 마커로 사용하기 위하여 구강 및 핸드피스에 각각 부착함에 있어서는 치과의사 및 위생사의 작업을 저해하지 않도록 하는 것이 필요하다. 이를 감안하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 구강 마커와 핸드피스 마커가 별도의 도구를 사용하여 구강과 핸드피스에 각각 부착된다.In order to use such a marker as an oral marker and a handpiece marker, it is necessary not to interfere with the work of the dentist and the hygienist in attaching the marker to the oral cavity and the handpiece, respectively. In view of this, according to a preferred embodiment of the present invention, the oral marker and the handpiece marker are respectively attached to the oral cavity and the handpiece using separate tools.

도 22는 구강 마커를 구강에 부착하기 위한 구강 마커 부착 도구의 일 실시예를 보여준다. 도시된 실시예에 있어서, 구강 마커 부착 도구(600)는 환자의 치아에 부착되는 결합부(602)와, 상기 결합부(604)로부터 외측으로 연장되어 환자의 입술 밖으로 부분적으로 노출될 수 있게 되어 있는 돌출부(604)와, 구강 마커(200)가 부착되는 마커 부착 패널(612)과, 상기 돌출부(604)와 상기 마커 부착 패널(612)을 연결하는 하나 이상의 볼 조인트(606, 610) 및 하나 이상의 링크(608)를 구비한다. 상기 결합부(602)에는 복수의 관통공(602a)이 형성되어 있다. 이러한 구강 마커 부착 도구(600)는 무게를 최소화할 수 있도록 플라스틱 소재로 가공하는 것이 바람직하다.22 shows an embodiment of an oral marker attachment tool for attaching an oral marker to an oral cavity. In the illustrated embodiment, the oral marker attachment tool 600 includes a coupling part 602 attached to the patient's teeth, and extending outwardly from the coupling part 604 to be partially exposed outside the patient's lips. one or more ball joints 606 and 610 connecting the protrusion 604 and the marker attachment panel 612 to which the oral marker 200 is attached; The above link 608 is provided. A plurality of through-holes 602a are formed in the coupling portion 602 . This oral marker attachment tool 600 is preferably processed with a plastic material to minimize the weight.

이와 같은 구강 마커 부착 도구(600)를 구강에 부착함에 있어서는, 결합부(602)의 일면에 인상재를 도포한 후, 환자의 구강에서 수술하고자 하는 턱뼈(예컨대, 임플란트 치료를 하고자 하는 치아 부위가 상악에 있는 경우에는 상악, 그리고 하악에 있는 경우에는 하악)에서 수술 부위와 이격된 위치의 치아에 밀착시킨 후 경화되게 한다. 인상재가 경화된 후에는, 인상재가 경화된 인상체가 결합부(602)에 견고하게 부착되어 떨어지지 않게 되며, 이때 결합부(602)에 형성되어 있는 복수의 관통공(602a)에 인상재가 침투하여 인상체와 결합부(602)의 결합력을 더 높이게 된다. 그리고, 치아와 인상체 간의 밀착력이 높아서, 의도적으로 외력을 가하여 분리하고자 하는 경우가 아니라면 구강 마커 부착 도구(600)가 인상체를 매개로 하여 치아에 부착된 상태를 유지한다. 아울러, 구강 마커 부착 도구(600)를 분리했다가 다시 치아에 부착시키더라도 밀착 상태를 유지할 수 있으며, 치아가 아닌 구강 석고 모형의 해당 위치에 부착하더라도 밀착 상태를 유지할 수 있다. 도 23은 인상체가 부착된 구강 마커 부착 도구(600)의 치아에서 분리된 상태를 보여준다. 한편, 구강 마커 부착 도구(600)에 인상재를 도포한 후 환자의 구강에서 곧바로 부착하는 대신에, 구강 석고 모형에 밀착시켜 부착하고 경화가 완료된 후에 구강에 옮겨 붙일 수도 있다.In attaching such an oral marker attachment tool 600 to the oral cavity, after the impression material is applied to one surface of the coupling part 602, the jaw bone to be operated in the patient's oral cavity (eg, the tooth region for implant treatment is the maxilla). In the case of the upper jaw, and the mandible in the case of the lower jaw), it is placed in close contact with the teeth in a position spaced apart from the surgical site, and then hardened. After the impression material is cured, the impression material in which the impression material is hardened is firmly attached to the coupling part 602 and does not fall off. The coupling force between the sieve and the coupling part 602 is further increased. And, since the adhesion between the teeth and the impression body is high, the oral marker attachment tool 600 maintains the state attached to the teeth through the impression body, unless it is intended to separate by intentionally applying an external force. In addition, even if the oral marker attachment tool 600 is detached and attached to the teeth again, the adhesion state can be maintained, and the adhesion state can be maintained even if it is attached to the corresponding position of the oral gypsum model rather than the teeth. 23 shows a state separated from the teeth of the oral marker attachment tool 600 to which the impression body is attached. On the other hand, after applying the impression material to the oral marker attachment tool 600, instead of directly attaching it from the patient's mouth, it may be attached to the oral gypsum model and transferred to the oral cavity after curing is completed.

인상체가 부착된 구강 마커 부착 도구(600)를 구강에 장착한 후에는, 치과의사나 위생사의 작업이나 본 발명에 의한 시스템의 동작을 저해하지 않도록 볼 조인트(606, 610)와 링크(608)를 조절하여 최적의 위치 상태를 선택할 수 있다. 이에 따라, 구강 마커(200)나 구강 마커 부착 도구(600)가 치과의사의 시야를 가로막거나, 핸드피스의 접근이나 사용을 방해하거나, 위생사가 흡입기를 사용하는 것을 방해하거나, 구강 마커(200)가 환자의 입술에 밀려서 움직이는 것을 방지할 수 있고, 응급상황에서 손쉽게 분리할 수 있으며, 카메라 센서(150)에도 잘 보일 수 있다는 이점이 있다.After the oral marker attachment tool 600 with the impression body is attached to the oral cavity, the ball joints 606 and 610 and the link 608 are adjusted so as not to interfere with the work of the dentist or hygienist or the operation of the system according to the present invention. Thus, the optimal position state can be selected. Accordingly, the oral marker 200 or the oral marker attachment tool 600 obstructs the dentist's view, prevents access or use of the handpiece, prevents the hygienist from using the inhaler, or the oral marker 200 There is an advantage in that it can be prevented from moving by being pushed by the patient's lips, can be easily separated in an emergency, and can be easily seen by the camera sensor 150 .

도 24는 핸드피스 마커를 핸드피스에 부착하기 위한 핸드피스 마커 부착 도구의 일 실시예를 보여준다. 도시된 실시예에 있어서, 핸드피스 마커 부착 도구(620)는 핸드피스의 측면에 부착되는 클립(622)과, 핸드피스 마커(220)가 부착되는 마커 부착 패널(628)과, 상기 클립(622)과 상기 마커 부착 패널(628)을 연결하는 하나 이상의 링크(624) 및 하나 이상의 볼 조인트(626)를 구비한다. 핸드피스 마커 부착 도구(620)도 무게를 최소화할 수 있도록 플라스틱 소재로 가공하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구강 마커 부착 도구(600)는 핸드피스의 외측면에 끼움으로써 쉽게 부착될 수 있다. 도 25는 핸드피스 마커를 매개로 하여 핸드피스 마커가 핸드피스에 부착된 상태의 일 예를 보여준다.24 shows one embodiment of a handpiece marker attachment tool for attaching a handpiece marker to a handpiece. In the illustrated embodiment, the handpiece marker attachment tool 620 includes a clip 622 attached to the side of the handpiece, a marker attachment panel 628 to which the handpiece marker 220 is attached, and the clip 622 . ) and at least one link 624 and at least one ball joint 626 connecting the marker attachment panel 628 . It is also preferable to process the handpiece marker attachment tool 620 from a plastic material to minimize the weight. Such an oral marker attachment tool 600 can be easily attached by inserting it on the outer surface of the handpiece. 25 shows an example of a state in which the handpiece marker is attached to the handpiece via the handpiece marker.

핸드피스 마커 부착 도구(620)에 의해 핸드피스 마커(220)를 핸드피스에 장착한 후에는, 치과의사나 위생사의 작업이나 본 발명에 의한 시스템의 동작을 저해하지 않도록 링크(624)와 볼 조인트(626)를 조절하여 최적의 위치 상태를 선택할 수 있다. 이에 따라, 핸드피스 마커(220)나 핸드피스 마커 부착 도구(620)가 치과의사의 시야를 가로막거나, 핸드피스의 접근이나 사용을 방해하거나, 위생사가 흡입기를 사용하는 것을 방해하거나, 구강 마커(200)가 환자의 입술에 밀려서 움직이는 것을 방지할 수 있고, 응급상황에서 손쉽게 분리할 수 있으며, 카메라 센서(150)에도 잘 보일 수 있다는 이점이 있다.After the handpiece marker 220 is mounted on the handpiece by the handpiece marker attachment tool 620, the link 624 and the ball joint ( 626) to select an optimal position state. Accordingly, the handpiece marker 220 or the handpiece marker attachment tool 620 obstructs the dentist's view, obstructs the access or use of the handpiece, prevents the hygienist from using the inhaler, or the oral marker ( 200) can be prevented from moving by being pushed to the lips of the patient, can be easily separated in an emergency, and has the advantage of being well visible to the camera sensor 150 .

이와 같이 구강 마커(200)와 핸드피스 마커(220)가 부착된 상태에서는, 핸드피스 마커(220)를 추적하여, 핸드피스가 어느 위치에 있는지를 정밀하게 추적할 수 있고, 구강 마커(200)를 추적하여 수술이 행해지는 턱뼈의 움직임을 추적할 수 있게 되며, 움직임을 반영한 핸드피스와 턱뼈가 화면에 실시간으로 표시될 수 있게 된다.In this way, in the state where the oral marker 200 and the handpiece marker 220 are attached, by tracking the handpiece marker 220, it is possible to precisely track where the handpiece is located, and the oral marker 200 It is possible to track the movement of the jawbone during which surgery is performed by tracking the operation, and the handpiece and jawbone reflecting the movement can be displayed on the screen in real time.

이를 위하여, 먼저, 식립 설계 데이터가 부가된 3차원 구강 영상을 수술 가이드 PC(160)의 모니터(190) 화면에 표시한다(제404단계).To this end, first, a three-dimensional oral image to which the implantation design data is added is displayed on the monitor 190 screen of the surgical guide PC 160 (step 404).

수술이 시작되면, 카메라 센서(150)는 구강 마커(200)와 핸드피스 마커(220)의 위치와 방향을 지속적으로 검출하여 수술 가이드 PC(160)에 제공한다(제406단계). 일 실시예에 있어서, 카메라 센서(150)가 수술 가이드 PC(160)에 제공하는 데이터는 구강 마커(200)와 핸드피스 마커(220) 각각에 대한 3차원 위치 즉, x-축, y-축, z-축 방향의 위치와, 3차원 방향 즉, x-축, y-축, z-축을 기준으로 한 회전각의 6가지 데이터가 된다. 수술 가이드 PC(160)에서 실행되는 수술 가이드 프로그램은 구강 마커(200)의 위치와 방향으로부터 턱뼈의 움직임을 반영한 정밀한 턱뼈 즉, 수술이 행해지는 상악 또는 하악의 위치를 결정하고 화면상의 표시 영상을 갱신함과 아울러, 핸드피스 마커(220)의 위치와 방향으로부터 핸드피스의 움직임을 반영한 정밀한 핸드피스 위치를 결정하고 화면상에서 핸드피스 부분에 대한 표시를 갱신하게 된다(제408단계).When the operation is started, the camera sensor 150 continuously detects the positions and directions of the oral marker 200 and the handpiece marker 220 and provides them to the surgical guide PC 160 (step 406). In one embodiment, the data provided by the camera sensor 150 to the surgical guide PC 160 is a three-dimensional position for each of the oral marker 200 and the handpiece marker 220, that is, the x-axis and the y-axis. , the position in the z-axis direction, and the three-dimensional direction, i.e., the x-axis, the y-axis, and the z-axis are six pieces of data of rotation angles. The surgical guide program executed on the surgical guide PC 160 determines the precise jawbone that reflects the movement of the jawbone from the position and direction of the oral marker 200, that is, the position of the maxilla or mandible where surgery is performed, and updates the displayed image on the screen. In addition, the precise handpiece position reflecting the movement of the handpiece is determined from the position and direction of the handpiece marker 220, and the display for the handpiece portion on the screen is updated (step 408).

이와 같이 환자의 구강과 치과의사의 핸드피스의 움직임을 추적하면서 화면에 표시하는 것 이외에, 핸드피스의 필요 이동량 및 필요 회전량을 적극적으로 화면을 통해 또는 화면과 헤드셋 스피커를 통해 안내할 수도 있다(제410단계).In addition to displaying on the screen while tracking the movement of the patient's mouth and the dentist's handpiece, the required movement amount and required rotation amount of the handpiece may be actively guided through the screen or through the screen and the headset speaker ( step 410).

한편, 위와 같이 구강 마커(200)와 핸드피스 마커(220)를 추적함으로써 턱뼈와 핸드피스를 추적하기 위해서는, 도 20의 제400단계 및 제402단계와 관련하여 언급한 바와 같이, 구강과 구강 마커 간의 공간적 관계와, 핸드피스와 핸드피스 마커 간의 공간적 관계를 명확히 알 수 있어야 한다.On the other hand, in order to track the jawbone and the handpiece by tracking the oral marker 200 and the handpiece marker 220 as described above, as mentioned in relation to steps 400 and 402 of FIG. 20 , the oral and oral markers It should be possible to clearly understand the spatial relationship between the handpiece and the handpiece marker.

도 26은 구강과 구강 마커 간의 공간적 관계와, 핸드피스와 핸드피스 마커 간의 공간적 관계를 결정하는 방법의 일 실시예를 보여준다.26 shows an embodiment of a method for determining a spatial relationship between an oral cavity and an oral marker and a spatial relationship between a handpiece and a handpiece marker.

도시된 실시예에 따르면, 먼저 구강 석고 모형과의 위치 관계를 명확히 알 수 있는 상태로 제1 보조 마커가 부착된 상태에서, 구강 마커를 구강에 부착하는 것과 동일한 방식으로 구강 석고 모형에 부착시킨다(제420단계).According to the illustrated embodiment, first, with the first auxiliary marker attached in a state where the positional relationship with the oral gypsum model can be clearly seen, the oral marker is attached to the oral gypsum model in the same manner as attaching the oral gypsum ( step 420).

여기서, 바람직한 실시예에 따르면, 도 12와 관련하여 설명한 거치대(370) 상의 구강 석고 모형이 활용된다. 즉, 도 12와 같이, 거치대(370) 위에 구강 석고 모형이 거치된 상태에서, 각 거치대 간에 형태가 동일하고 제1 보조 마커(202)가 일정한 위치에 정확하게 부착되어 있다면, 제3 CT 영상 또는 제3 벡터 영상에서 거치대(370)를 기준으로 한 석고 모형의 정확한 위치와 형상을 검출하는 것이 가능하고, 거치대(370)와 제1 보조 마커(202)의 관계가 명백하므로, 거치대(370)를 매개로 하여 구강 석고 모형과 제1 보조 마커(202)의 공간적 관계가 유일하게 결정될 수 있고 명확하게 확인할 수 있다. 이와 같은 상태에서 도 22에 도시된 바와 같이 인상체가 부착된 구강 마커 부착 도구(600)를 구강 석고 모형에 밀착시켜 부착한다. 도 27은 제1 보조 마커(202)가 부착된 거치대(370)에 구강 석고 모형이 안착되어 있고, 구강 석고 모형에 구강 마커 부착 도구(600)에 의해 구강 마커(200)가 부착된 상태를 보여준다.Here, according to a preferred embodiment, the oral plaster model on the cradle 370 described in relation to FIG. 12 is utilized. That is, as shown in FIG. 12 , in a state where the oral plaster model is mounted on the cradle 370 , if the shape is the same between the cradles and the first auxiliary marker 202 is accurately attached to a predetermined position, the third CT image or the second 3 It is possible to detect the exact position and shape of the gypsum model with respect to the cradle 370 in the vector image, and since the relationship between the cradle 370 and the first auxiliary marker 202 is clear, the cradle 370 is Thus, the spatial relationship between the oral gypsum model and the first auxiliary marker 202 can be uniquely determined and can be clearly identified. In this state, as shown in FIG. 22, the oral marker attachment tool 600 to which the impression body is attached is attached in close contact with the oral gypsum model. 27 shows a state in which the oral plaster model is seated on the cradle 370 to which the first auxiliary marker 202 is attached, and the oral marker 200 is attached to the oral plaster model by the oral marker attachment tool 600. .

다시 도 26을 참조하면, 제422단계에서는, 핸드피스와의 위치 관계를 명확히 알 수 있는 상태로 제2 보조 마커를 핸드피스에 부착한다. 예컨대, 도 28과 같이, 핸드피스에서 드릴링 툴의 중심축 연장선과 만나는 핸드피스 상부면에 제2 보조 마커(222)를 부착할 수 있다. 특히, 제2 보조 마커(222)가 부착된 보조 마커 부착 도구(640)를 핸드피스 전단부에 끼워맞춤으로 임시 결합시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 상태에서 핸드피스 마커 부착 도구(620)에 의해 핸드피스 마커(220)를 핸드피스에 장착한다. 도 29는 핸드피스에 핸드피스 마커(220)와 제2 보조 마커(222)가 부착된 상태의 일 예를 보여준다.Referring back to FIG. 26, in step 422, the second auxiliary marker is attached to the handpiece in a state where the positional relationship with the handpiece can be clearly identified. For example, as shown in FIG. 28 , the second auxiliary marker 222 may be attached to the upper surface of the handpiece that meets the extension line of the central axis of the drilling tool in the handpiece. In particular, it is preferable to temporarily couple the auxiliary marker attachment tool 640 to which the second auxiliary marker 222 is attached by fitting to the front end of the handpiece. In this state, the handpiece marker 220 is mounted on the handpiece by the handpiece marker attachment tool 620 . 29 shows an example of a state in which the handpiece marker 220 and the second auxiliary marker 222 are attached to the handpiece.

다시 도 27을 참조하면, 제424단계에서는, 구강 마커(200), 핸드피스 마커(220), 제1 및 제2 보조 마커(202, 222)를 카메라 센서(150)의 스테레오스코픽 카메라 내지 두 개의 이미지 센서로 촬영하여 검출하고, 구강 마커(200)와 제1 보조 마커(202) 간의 공간적 관계와, 핸드피스 마커(220)와 제2 보조 마커(222) 간의 공간적 관계를 결정한다. 보다 구체적으로 설명하면, 카메라 센서(150)는 마커 내에 있는 점들의 배치 패턴에 따라 각 마커가 어느 마커인지를 구분한다. 그리고, 카메라 센서(150)는 각 마커에 대하여 마커 내에 있는 점들을 3차원으로 복원하고, 카메라 좌표계를 기준으로 한 마커의 위치와 방향을 계산하며, 각 마커에 대한 위치 데이터와 방향 데이터를 수술 가이드 PC(160)에 전송한다. 수술 가이드 PC(160)는 구강 마커(200)와 제1 보조 마커(202) 간의 공간적 관계 즉, 거리와 회전량을 결정하며, 핸드피스 마커(220)와 제2 보조 마커(222) 간의 거리와 회전량도 결정한다. 마커들 사이의 공간적 관계에 대한 연산이 수술 가이드 PC(160)가 아닌 카메라 센서(150)에서 이루어질 수도 있다.Referring back to FIG. 27 , in step 424 , the oral marker 200 , the handpiece marker 220 , and the first and second auxiliary markers 202 and 222 , the stereoscopic camera of the camera sensor 150 or the two Detection is performed by photographing with an image sensor, and the spatial relationship between the oral marker 200 and the first auxiliary marker 202 and the spatial relationship between the handpiece marker 220 and the second auxiliary marker 222 are determined. More specifically, the camera sensor 150 identifies which marker each marker is according to an arrangement pattern of dots in the marker. Then, the camera sensor 150 restores the points in the marker in three dimensions for each marker, calculates the position and direction of the marker based on the camera coordinate system, and provides the position data and direction data for each marker as a surgical guide. transmitted to the PC 160 . The surgical guide PC 160 determines the spatial relationship between the oral marker 200 and the first auxiliary marker 202, that is, the distance and the amount of rotation, and the distance between the handpiece marker 220 and the second auxiliary marker 222 and It also determines the amount of rotation. Calculation of the spatial relationship between the markers may be performed in the camera sensor 150 instead of the surgical guide PC 160 .

구강 마커(200)와 제1 보조 마커(202) 간의 공간적 관계가 정해지면, 구강내의 각 구조와 제1 보조 마커(202) 사이의 공간적 관계는 이미 확정되어 있기 때문에, 구강과 구강 마커(200) 간의 공간적 관계를 알 수 있게 된다. 예컨대 구강 내의 각 구조가 제1 보조 마커(202)의 좌표계로 기술되어 있을 때, 구강 마커(200)와 제1 보조 마커(202) 간의 공간적 관계를 이용하여 구강 내의 각 구조를 구강 마커(200)의 좌표계로 기술해두고, 턱뼈의 움직임을 반영하면서 카메라 시점(viewpoint) 또는 그밖의 시점으로 렌더링할 수 있게 된다.When the spatial relationship between the oral marker 200 and the first auxiliary marker 202 is determined, since the spatial relationship between each structure in the oral cavity and the first auxiliary marker 202 is already established, the oral and oral marker 200 The spatial relationship between them can be found. For example, when each structure in the oral cavity is described in the coordinate system of the first auxiliary marker 202, each structure in the oral cavity is expressed using the spatial relationship between the oral marker 200 and the first auxiliary marker 202. It is described in the coordinate system of , and it can be rendered with the camera viewpoint or other viewpoints while reflecting the movement of the jawbone.

마찬가지로, 핸드피스 마커(220)와 제2 보조 마커(222) 간의 공간적 관계가 정해지면, 핸드피스와 제2 보조 마커(222) 사이의 공간적 관계는 이미 확정되어 있기 때문에, 핸드피스와 핸드피스 마커(220) 간의 공간적 관계를 알 수 있게 된다. 예컨대 핸드피스 상의 각 점이 제2 보조 마커(222)의 좌표계로 기술되어 있을 때, 핸드피스 마커(220)와 제2 보조 마커(222) 간의 공간적 관계를 이용하여 핸드피스 상의 각 점을 핸드피스 마커(220)의 좌표계로 기술해두고, 핸드피스의 움직임을 반영하면서 카메라 시점(viewpoint) 또는 그밖의 시점으로 핸드피스를 렌더링할 수 있게 된다.Similarly, when the spatial relationship between the handpiece marker 220 and the second auxiliary marker 222 is determined, since the spatial relationship between the handpiece and the second auxiliary marker 222 has already been established, the handpiece and the handpiece marker It is possible to know the spatial relationship between (220). For example, when each point on the handpiece is described in the coordinate system of the second auxiliary marker 222 , each point on the handpiece is mapped to the handpiece marker using the spatial relationship between the handpiece marker 220 and the second auxiliary marker 222 . It is described in the coordinate system of 220, and the handpiece can be rendered with a camera viewpoint or other viewpoint while reflecting the movement of the handpiece.

도 26의 제420단계 내지 제424단계는 환자에 대한 픽스츄어 식립 수술 직전에 마커들의 위치 정합 내지 마커 등록(registration) 절차로서 간단히 이루어질 수 있다. 도 30은 식립 수술 직전의 마커 등록 과정에서 카메라 센서(150)에 의해 포착되어 화면에 표시되는 영상들과 그 안에 있는 마커들을 보여준다. 도면에서 좌측은 제1 이미지 센서에 의해 획득한 영상, 우측은 제2 이미지 센서에 의해 획득한 영상을 나타낸다. 각 영상에서 0번 마커 내지 4번 마커는 각각 제1 보조 마커(202), 구강 마커(200), 제2 보조 마커(222), 핸드피스 마커(220)를 나타낸다. 위에서 설명한 바와 같이 두 영상을 사용하여 각 마커의 방향과 마커간의 공간적 관계를 검출할 수 있다.Steps 420 to 424 of FIG. 26 may be simply performed as a procedure for positioning markers or registering a marker immediately before a fixture placement operation for a patient. 30 shows images captured by the camera sensor 150 and displayed on the screen during the marker registration process just before the implantation operation and markers therein. In the drawing, the left side shows an image acquired by the first image sensor, and the right side shows an image acquired by the second image sensor. In each image, markers 0 to 4 indicate the first auxiliary marker 202 , the oral marker 200 , the second auxiliary marker 222 , and the handpiece marker 220 , respectively. As described above, the direction of each marker and the spatial relationship between the markers can be detected using the two images.

마커 등록시에는 정합시키고자 하는 두 마커의 공간적 관계만을 검출할 수도 있고, 이와 함께 구강 또는 핸드피스를 기술하는 좌표계를 변경할 수도 있다. 마커 등록시에 행하는 작업의 내용에 따라 턱뼈 또는 핸드피스 추적시에 마커 검출에 따른 객체 위치 결정 및 렌더링 과정이 다소 상이해질 수 있다.When registering a marker, only the spatial relationship between the two markers to be matched may be detected, and the coordinate system describing the oral cavity or the handpiece may be changed along with this. Depending on the contents of the work performed at the time of registering the marker, the object positioning and rendering process according to the detection of the marker when tracking the jawbone or the handpiece may be slightly different.

도 31은 마커 등록시에 제1 보조 마커(202)와 구강 마커(200) 간의 공간적 관계 즉, 거리와 방향차(회전각)만을 검출하고 이를 기록한 후 종료하는 실시예에서, 수술 진행 중의 턱뼈 위치 결정 및 렌더링 과정을 보여준다. 이 경우, 수술 과정에서 구강 마커(200)의 위치가 결정되면(제440단계), 구강 마커(200)의 위치에 대응하는 제2 보조 마커(202)의 가상위치를 결정하는 과정에 상응하는 벡터 연산을 행한 다음(제442단계), 제2 보조 마커(202)의 가상위치에 대응하는 턱뼈 위치를 결정하고 렌더링을 하게 된다(제444단계).31 shows the spatial relationship between the first auxiliary marker 202 and the oral marker 200 at the time of marker registration, that is, only the distance and direction difference (rotation angle) is detected and recorded and then ended, determining the position of the jawbone during surgery and rendering process. In this case, when the position of the oral marker 200 is determined in the surgical process (step 440), a vector corresponding to the process of determining the virtual position of the second auxiliary marker 202 corresponding to the position of the oral marker 200 After the operation is performed (step 442), the jawbone position corresponding to the virtual position of the second auxiliary marker 202 is determined and rendered (step 444).

도 32는 마커 등록시에 제1 보조 마커(202)와 구강 마커(200) 간의 거리와 방향차(회전각)만을 검출하는 것에 그치지 않고, 제1 보조 마커(202)의 좌표계로 기술된 턱뼈 및 기타 구강구조에 대한 좌표를 구강 마커(200)의 좌표계로 재기술하는 실시예에서, 수술 진행 중의 턱뼈 위치 결정 및 렌더링 과정을 보여준다. 이 경우에는, 수술 과정에서 구강 마커(200)의 위치가 결정되면(제460단계), 턱뼈 위치를 재기술된 위치정보를 활용하여 구강 마커(200)의 위치에 대응하는 턱뼈 위치를 곧바로 결정하고 렌더링할 수 있게 된다(제462단계).32 shows not only detecting the distance and direction difference (rotation angle) between the first auxiliary marker 202 and the oral marker 200 during marker registration, but also the jawbone and others described in the coordinate system of the first auxiliary marker 202. In the embodiment in which the coordinates for the oral structure are re-described as the coordinate system of the oral marker 200, the jaw bone positioning and rendering process during the operation is shown. In this case, when the position of the oral marker 200 is determined in the surgical process (step 460), the position of the jaw bone corresponding to the position of the oral marker 200 is immediately determined by using the position information re-described on the position of the jaw bone, and It becomes possible to render (step 462).

도 33은 도 26에 도시된 구강과 구강 마커 간의 공간적 관계와, 핸드피스와 핸드피스 마커 간의 공간적 관계를 결정하는 방법에 대한 변형된 실시예를 보여준다.33 shows a modified embodiment of the method for determining the spatial relationship between the oral cavity and the oral marker and the spatial relationship between the handpiece and the handpiece marker shown in FIG. 26 .

본 실시예에 따르면, 구강 마커(200)를 구강에 부착하는 것과 동일한 방식으로 구강 석고 모형에 부착시킨다(제480단계). 즉, 도 22에 도시된 바와 같이 인상체가 부착된 구강 마커 부착 도구(600)를 구강 석고 모형에 밀착시켜 부착하되, 구강 내의 부착위치에 상응한 위치에 부착한다.According to this embodiment, the oral marker 200 is attached to the oral gypsum model in the same way as attaching to the oral cavity (step 480). That is, as shown in FIG. 22, the oral marker attachment tool 600 to which the impression body is attached is attached in close contact with the oral gypsum model, and is attached to a position corresponding to the attachment position in the oral cavity.

이어서, 구강 마커(200)가 부착된 구강 석고 모형에 대하여 카메라 센서(150)의 스테레오스코픽 카메라 내지 두 개의 이미지 센서로 촬영하여, 구강 석고 모형 상의 복수의 점에 대한 좌표를 구강 마커(200)의 좌표계로 기술하고, 구강 석고 모형과 구강의 대응관계를 이용하여 구강 전체에 대한 좌표를 구강 마커(200)의 좌표계로 기술한다(제482단계).Then, by taking a stereoscopic camera or two image sensors of the camera sensor 150 with respect to the oral gypsum model to which the oral marker 200 is attached, coordinates for a plurality of points on the oral gypsum model of the oral marker 200 It is described in a coordinate system, and the coordinates for the entire oral cavity are described in the coordinate system of the oral marker 200 using the correspondence between the oral plaster model and the oral cavity (step 482).

그리고 핸드피스 마커를 도 24에 도시된 핸드피스 마커 부착 도구(620)를 활용하여 핸드피스에 부착한다(제484단계).Then, the handpiece marker is attached to the handpiece using the handpiece marker attachment tool 620 shown in FIG. 24 (step 484).

그다음, 핸드피스 마커(220)가 부착된 핸드피스에 대하여 카메라 센서(150)의 스테레오스코픽 카메라 내지 두 개의 이미지 센서로 촬영하여, 핸드피스 상의 복수의 점에 대한 좌표를 핸드피스 마커(220)의 좌표계로 기술한다(제486단계).Next, the handpiece to which the handpiece marker 220 is attached is photographed with a stereoscopic camera or two image sensors of the camera sensor 150 , and coordinates for a plurality of points on the handpiece are obtained from the handpiece marker 220 . It is described in a coordinate system (step 486).

수술 가이드 프로그램(170)의 수술 이미지 가이드를 위한 출력영상은 다양한 형태가 될 수 있다.The output image for the surgical image guide of the surgical guide program 170 may be in various forms.

예컨대, 화면을 복수의 뷰포트로 분할하여 각 뷰포트에 사시도, 정면도, 평면도, 측면도를 각각 표시할 수도 있고, 단일 뷰포트에 사시도만을 표시할 수도 있다. 단일 뷰포트에 하나의 사시도만이 표시되는 경우, 렌더링하는 시점(viewpoint)은 카메라 시점이 될 수도 있고, 프로그램이 자동으로 감지하여 설정하거나 치과의사가 설정하는 치과의사 시점이 될 수도 있다.For example, the screen may be divided into a plurality of viewports to display a perspective view, a front view, a plan view, and a side view in each viewport, or only a perspective view may be displayed in a single viewport. When only one perspective view is displayed in a single viewport, the rendering viewpoint may be the camera viewpoint, the program may automatically detect and set it, or the dentist may set the viewpoint.

영상의 확대배율이 수술 진행 단계 또는 핸드피스의 움직임 범위에 따라 동적으로 변동될 수도 있고, 고정된 배율을 유지할 수도 있다. 또한 핸드피스를 렌더링함에 있어서, 핸드피스 전체를 렌더링할 수도 있지만, 간결하게 드릴링 툴 부분만을 렌더링할 수도 있다.The magnification of the image may be dynamically changed according to the stage of operation or the range of movement of the handpiece, or a fixed magnification may be maintained. Also, in rendering the handpiece, the entire handpiece may be rendered, but only the drilling tool portion may be rendered concisely.

부가되는 참고정보도 화면설정에 따라 그리고 사용자입력에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 핸드피스의 필요 이동량 및 이동방향과, 필요 회전량 및 회전방향이 표시될 수 있다. 아울러, 드릴링이 행해지는 동안에 드릴링이 진행된 깊이 및/또는 남은 깊이가 표시될 수도 있다. 필요에 따라 경고음이나 안내음을 출력할 수도 있는데, 이러한 소리 정보는 환자의 불안을 해소할 수 있도록 이어폰, 헤드폰, 또는 헤드셋으로만 출력되도록 할 수 있다.Additional reference information may also vary according to screen settings and user input. For example, the required movement amount and movement direction of the handpiece, and the required rotation amount and rotation direction may be displayed. In addition, while drilling is being performed, the depth at which the drilling has been performed and/or the remaining depth may be displayed. If necessary, a warning sound or a guide sound may be output, and such sound information may be output only through earphones, headphones, or a headset to relieve the patient's anxiety.

도 34는 출력영상의 일 예를 보여준다. 이 출력영상에서 화면은 4개의 뷰포트로 분할되어 있고, 각 뷰포트에는 사시도, 정면도, 평면도, 측면도가 표시된다. 그리고 간결한 화면 구성을 위하여 핸드피스는 드릴링 툴 부분만이 렌더링된다.34 shows an example of an output image. In this output image, the screen is divided into 4 viewports, and a perspective view, a front view, a top view, and a side view are displayed in each viewport. And for a simple screen composition, only the drilling tool part of the handpiece is rendered.

도 35는 출력영상의 다른 예를 보여준다. 이 출력영상에서 화면은 단일 뷰포트만을 포함하고, 이 뷰포트에 카메라 시점 또는 치과의사 시점의 사시도가 표시된다. 영상에는 핸드피스의 필요 이동량 및 이동방향과, 필요 회전량 및 회전방향이 표시되고 있다.35 shows another example of an output image. In this output image, the screen includes only a single viewport, and a perspective view from the camera's point of view or the dentist's point of view is displayed in this viewport. In the image, the required movement amount and movement direction of the handpiece, and the necessary rotation amount and rotation direction are displayed.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다양한 방식으로 변형될 수 있고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention may be modified in various ways and implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof.

예컨대, 이상에서는 카메라 센서(150)가 2개의 이미지 센서를 구비하는 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 카메라 센서가 1개의 이미지 센서만을 구비할 수도 있다.For example, although the above description has been focused on an embodiment in which the camera sensor 150 includes two image sensors, the present invention is not limited thereto, and the camera sensor may include only one image sensor.

설계용 PC(120)에서 실행되는 설계 프로그램(130)은 단일 프로그램이 아니라 여러 프로그램의 집합체일 수 있다. 그리고, 일부 프로세스 단계가 공지된 상용 프로그램에 의해 수행될 수도 있다. 예컨대, 제1 내지 제3 벡터 영상을 결합하는 작업은 머지(merging) 기능을 갖춘 기존의 영상처리 프로그램, 예컨대 독일의 데이빗 비전 시스템 게엠베하가 제작, 판매하는 DAVID 프로그램을 사용하여 수행될 수도 있다. 또한, dicom 포맷의 영상을 stl 포맷으로 변환하는 것도 CT 영상 처리에 사용되는 프로그램에 의해 수행될 수 있다.The design program 130 executed in the design PC 120 may be a collection of several programs, not a single program. And, some process steps may be performed by a known commercial program. For example, the operation of combining the first to third vector images may be performed using an existing image processing program having a merging function, for example, a DAVID program manufactured and sold by David Vision System GmbH of Germany. Also, converting the dicom format image to the stl format may be performed by a program used for CT image processing.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

100: 기초 영상 획득부, 110: 저장장치
120: 설계용 PC, 150: 카메라 센서
160: 수술 가이드 PC
199: 핸드피스
200: 구강 마커, 202: 제1 보조 마커
220: 핸드피스 마커, 222: 제2 보조 마커
320: 인상 보조 도구, 330: 인상재 수용부
332: 내벽, 334: 외벽, 336: 스크린
340: 손잡이
370: 구강 석고 모형 거치대
600: 구강 마커 부착 도구, 602: 결합부
604: 돌출부, 606, 610: 볼 조인트, 608: 링크
612: 마커 부착 패널
620: 핸드피스 마커 부착 도구, 622: 클립
624: 링크, 626: 볼 조인트
628: 마커 부착 패널
100: basic image acquisition unit, 110: storage device
120: design PC, 150: camera sensor
160: surgical guide PC
199: handpiece
200: oral marker, 202: first auxiliary marker
220: handpiece marker, 222: second auxiliary marker
320: impression aid tool, 330: impression material receiving unit
332: inner wall, 334: outer wall, 336: screen
340: handle
370: oral plaster model holder
600: oral marker attachment tool, 602: coupling portion
604: protrusion, 606, 610: ball joint, 608: link
612: marker attachment panel
620: handpiece marker attachment tool, 622: clip
624: link, 626: ball joint
628: marker attachment panel

Claims (21)

임플란트 수술 가이드 컴퓨터 시스템에서 실행되는 프로그램에 의해 수행되는 임플란트 수술 가이드 방법으로서,
(a) 환자의 턱뼈를 포함한 구강 내부에 대한 CT영상과 상기 환자의 구강 석고 모형을 소정의 형태와 크기를 가지는 거치대에 거치하고 촬영한 석고모형 화상을 결합하여, 상기 환자에 대한 3차원 구강 영상을 생성하는 단계;
(b) 상기 3차원 구강 영상을 토대로 임플란트 픽스츄어의 목표 위치 및 목표 방향을 포함하는 목표 배치상태를 설계하는 단계;
(c) 제1 보조 마커가 부착된 상기 거치대에 상기 구강 석고 모형을 거치하고, 상기 석고모형에 상기 환자의 턱뼈에 부착할 구강 마커를 부착하고 상기 제1 보조 마커와 상기 거치대와 상기 구강 마커를 포함하는 영상을 촬영한 후에, 상기 구강 마커와 상기 제1 보조 마커의 공간적 관계와, 상기 제1 보조 마커와 상기 거치대의 공간적 관계와, 상기 거치대와 상기 3차원 영상 내에서의 턱뼈의 공간적 관계를 이용하여, 상기 구강 마커와 상기 3차원 영상 내에서의 상기 턱뼈의 공간적 관계를 결정하는 단계;
(d) 상기 구강 마커를 상기 환자의 턱뼈에 부착하고, 상기 구강 마커와 상기 3차원 영상 내에서의 상기 턱뼈의 공간적 관계를 상기 구강 마커와 상기 턱뼈의 공간적 관계로서 결정하며, 제2 패턴을 포함하는 핸드피스 마커를 치과의사의 핸드피스에 부착하고, 상기 핸드피스 마커와 상기 핸드피스의 공간적 관계를 결정하는 단계; 및
(e) 상기 구강 마커와 상기 핸드피스 마커의 움직임을 추적하면서, 상기 구강 마커 및 상기 핸드피스 마커의 위치와 방향 변화를 토대로 상기 턱뼈와 상기 핸드피스의 위치와 방향을 추정하고, 상기 턱뼈와 상기 핸드피스의 실시간 위치/방향 변화를 반영한 턱뼈 영상 부분과 핸드피스 영상 부분을 화면에 표시하는 단계;
를 구비하는 임플란트 수술 가이드 방법.
An implant surgery guide method performed by a program running on an implant surgery guide computer system, comprising:
(a) A three-dimensional oral image of the patient by combining a CT image of the inside of the oral cavity including the patient's jawbone and a plaster model image taken by placing the oral plaster model of the patient on a cradle having a predetermined shape and size creating a;
(b) designing a target arrangement state including a target position and a target direction of the implant fixture based on the three-dimensional oral image;
(c) mounting the oral gypsum model on the cradle to which the first auxiliary marker is attached, attaching an oral marker to be attached to the patient's jawbone to the gypsum model, and attaching the first auxiliary marker, the holder, and the oral marker to the gypsum model After capturing an image including determining a spatial relationship between the oral marker and the jaw bone in the three-dimensional image;
(d) attaching the oral marker to the jawbone of the patient, determining the spatial relationship between the oral marker and the jawbone in the three-dimensional image as the spatial relationship between the oral marker and the jawbone, and including a second pattern attaching a handpiece marker to a dentist's handpiece, and determining a spatial relationship between the handpiece marker and the handpiece; and
(e) estimating the positions and orientations of the jawbone and the handpiece based on changes in the positions and directions of the oral markers and the handpiece markers while tracking the movements of the oral markers and the handpiece markers; displaying a jawbone image portion and a handpiece image portion reflecting real-time position/direction change of the handpiece on the screen;
Implant surgery guide method comprising a.
청구항 1에 있어서, 상기 (a)단계가
일부가 구강 외부로 노출되는 인상 보조 도구에 인상재를 도포한 후 상기 환자가 치아로 상기 인상재가 도포된 부분을 물도록 하고, 상기 CT영상인 제1 기초 영상을 획득하는 단계;
상기 인상재가 경화된 인상체가 부착되어 있는 상기 인상 보조 도구에 대하여제2 기초 영상을 획득하는 단계;
상기 구강 석고 모형 영상인 제3 기초 영상을 획득하는 단계; 및
상기 제1 내지 제3 기초 영상을 결합하여 상기 3차원 구강 영상을 생성하는 단계;
를 구비하는 임플란트 수술 가이드 방법.
The method according to claim 1, wherein the step (a)
after applying an impression material to an impression auxiliary tool partially exposed to the outside of the oral cavity, causing the patient to bite the portion to which the impression material is applied with a tooth, and acquiring a first basic image, which is the CT image;
obtaining a second basic image with respect to the impression auxiliary tool to which the impression material is cured and the impression body is attached;
obtaining a third basic image that is the oral plaster model image; and
generating the three-dimensional oral image by combining the first to third basic images;
Implant surgery guide method comprising a.
청구항 2에 있어서,
상기 (a)단계가
상기 제1 내지 제3 기초 영상 중에서 CT 영상으로 된 영상을 벡터 영상으로 변환하여, 상기 제1 내지 제3 기초 영상으로부터 제1 내지 제3 벡터 영상을 결정하는 단계;
상기 제1 내지 제3 벡터 영상을 결합하여 상기 3차원 구강 영상을 생성하는 단계;
를 구비하는 임플란트 수술 가이드 방법.
3. The method according to claim 2,
Step (a) is
converting a CT image from among the first to third basic images into a vector image, and determining first to third vector images from the first to third basic images;
generating the three-dimensional oral image by combining the first to third vector images;
Implant surgery guide method comprising a.
청구항 3에 있어서, 상기 제1 내지 제3 벡터 영상을 결합하여 상기 3차원 구강 영상을 생성하는 단계에서, 상기 제1 및 제2 벡터 영상은 상기 제1 및 제2 벡터 영상 내에서 상기 인상 보조 도구에 대응하는 부분을 이용하여 결합하고, 상기 제2 및 제3 벡터 영상은 치아 부분의 표면형상 정보를 이용하여 결합하는 임플란트 수술 가이드 방법.The method according to claim 3, wherein in the step of generating the three-dimensional oral image by combining the first to third vector images, the first and second vector images are the impression assistance tool within the first and second vector images. An implant surgery guide method for combining using a portion corresponding to , and combining the second and third vector images using surface shape information of the tooth portion. 청구항 4에 있어서, 상기 제1 내지 제3 벡터 영상을 결합하여 상기 3차원 구강 영상을 생성하는 단계가
상기 제2 벡터 영상에서 상기 인상체 부분에 대하여 음각을 양각으로 변환하는 단계; 및
상기 제2 벡터 영상에서 양각으로 변환된 치아 부분을 상기 제3 벡터 영상의 대응하는 치아 부분과 결합하는 단계;
를 구비하는 임플란트 수술 가이드 방법.
The method according to claim 4, wherein the step of generating the three-dimensional oral image by combining the first to third vector images
converting intaglio into embossed with respect to the part of the impression body in the second vector image; and
combining the tooth portion converted into relief in the second vector image with the corresponding tooth portion of the third vector image;
Implant surgery guide method comprising a.
청구항 1에 있어서, 상기 (b)단계가
상기 3차원 구강 영상에 소정의 표준치아 모형에 따른 치아들을 배치하고 상기 표준치아 모형의 치열을 조정하는 단계;
상기 임플란트 픽스츄어의 식립이 필요한 치아결손 위치에 상기 표준치아 모형에 따른 표준치아를 배치하는 단계;
상기 턱뼈 내에 있는 신경관에 저촉되지 않고 상기 턱뼈의 외부로 노출되지 않도록 하면서 상기 임플란트 픽스츄어의 상기 목표 배치상태를 결정하는 단계;
를 구비하는 임플란트 수술 가이드 방법.
The method according to claim 1, wherein the step (b)
arranging teeth according to a predetermined standard tooth model on the three-dimensional oral image and adjusting the dentition of the standard tooth model;
disposing a standard tooth according to the standard tooth model at a tooth defect location requiring placement of the implant fixture;
determining the target placement state of the implant fixture while not interfering with the neural tube within the jawbone and not exposed to the outside of the jawbone;
Implant surgery guide method comprising a.
청구항 6에 있어서, 상기 목표 배치상태를 결정하는 단계가
상기 임플란트 픽스츄어의 종류를 결정하는 단계; 및
상기 목표 배치상태에 관한 설계 데이터를 상기 3차원 구강 영상의 일부로써 상기 3차원 구강 영상에 부가하는 단계;
를 구비하는 임플란트 수술 가이드 방법.
The method according to claim 6, wherein the step of determining the target arrangement
determining a type of the implant fixture; and
adding design data regarding the target arrangement state to the three-dimensional oral image as a part of the three-dimensional oral image;
Implant surgery guide method comprising a.
청구항 1에 있어서, 상기 (d)단계에서 상기 구강 마커를 상기 환자의 턱뼈에 부착하는 부위가 상기 (c)단계에서
상기 구강 마커가 상기 구강 석고 모형의 부위에 부착하는 위치에 대응하는 임플란트 수술 가이드 방법.
The method according to claim 1, wherein in step (d), the portion where the oral marker is attached to the patient's jawbone is located in step (c).
The implant surgery guide method corresponding to the position where the oral marker is attached to the site of the oral gypsum model.
청구항 1에 있어서, 상기 (e)단계가
상기 구강 마커의 위치와 방향을 검출하는 단계;
상기 제1 보조 마커와 상기 구강 마커의 상기 공간적 관계를 토대로 하여, 상기 구강 마커의 위치 데이터와 방향 데이터로부터 상기 턱뼈의 위치와 방향을 결정하는 단계;
를 구비하는 임플란트 수술 가이드 방법.
The method according to claim 1, wherein the step (e)
detecting the position and orientation of the oral marker;
based on the spatial relationship between the first auxiliary marker and the oral marker, determining the position and direction of the jawbone from position data and direction data of the oral marker;
Implant surgery guide method comprising a.
청구항 1에 있어서, 상기 (e)단계에서, 상기 3차원 구강 영상을 상기 구강 마커와 상기 핸드피스 마커를 촬영하는 카메라의 시점 또는 상기 치과의사의 시점에서 렌더링하는 임플란트 수술 가이드 방법.The implant surgery guide method according to claim 1, wherein in step (e), the three-dimensional oral image is rendered from a viewpoint of a camera that captures the oral marker and the handpiece marker or a viewpoint of the dentist. 청구항 1에 있어서, 상기 (e)단계에서, 상기 화면에 상기 핸드피스의 필요 이동량 및 이동방향과, 필요 회전량 및 회전방향을 추가적으로 표시하는 임플란트 수술 가이드 방법.The implant surgery guide method according to claim 1, wherein in the step (e), the required movement amount and movement direction of the handpiece, and the necessary rotation amount and rotation direction are additionally displayed on the screen. 청구항 11에 있어서, 상기 화면에 드릴링이 진행된 깊이 또는 남은 깊이를 추가적으로 표시하는 임플란트 수술 가이드 방법.The implant surgery guide method according to claim 11, wherein the drilling progressed depth or the remaining depth is additionally displayed on the screen. 청구항 1에 있어서, 상기 (d)단계가
상기 턱뼈 및 상기 구강 마커 중 적어도 하나와, 상기 핸드피스 및 상기 핸드피스 마커 중 적어도 하나의 공간적 배치를 단일 좌표계에 의한 좌표로 기술하는 단계;
를 포함하는 임플란트 수술 가이드 방법.
The method according to claim 1, wherein the step (d)
describing the spatial arrangement of at least one of the jawbone and the oral marker and at least one of the handpiece and the handpiece marker as coordinates in a single coordinate system;
Implant surgery guide method comprising a.
청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.A computer-readable recording medium recording a program for executing the method of any one of claims 1 to 13 in a computer. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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