KR100971762B1 - 가상 치아 생성 방법 및 그 장치, 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체 - Google Patents

가상 치아 생성 방법 및 그 장치, 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가상 치아 생성 방법 및 그 장치, 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체에 관한 것이다. 본 발명은 (a) 훼손된 치아를 포함하는 치아들로부터 3차원 정보를 가지는 치아 영상을 취득하는 단계; (b) 미리 준비된 3차원 정보를 갖는 치아 영상 라이브러리에서 훼손된 치아의 위치에 삽입시킬 가상 치아 영상을 결정하고, 결정된 가상 치아 영상을 취득된 치아 영상에 삽입시키는 단계; 및 (c) 가상 치아 영상의 상하 또는 좌우에 위치하는 치아 영상을 고려하여, 가상 치아 영상을 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 환자의 치아 상태에 최적인 보철물을 단한번에 생산하는 것이 가능하며, 술자의 경우 제작된 보철물의 후처리를 최소화할 수 있다. 또한, 환자의 경우 진료 시간을 최소화하고, 내원 횟수를 감소시킬 수 있다.
치아, 치아 영상, 치아 수복, 치아 영상 보정, 보철물, 페이스 보우(face bow), 중심 교합, 인공 치아, 3D 가상 교합기

Description

가상 치아 생성 방법 및 그 장치, 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체 {Method and apparatus for generating virtual teeth, and the recording media storing the program performing the said method}
본 발명은 가상 치아 생성 방법 및 그 장치, 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 수복시킬 치아를 영상으로 구현하며, 상기 수복시킬 치아의 상하에 위치하는 치아와 상기 수복시킬 치아의 좌우에 위치하는 치아에 대한 간섭을 고려하여 상기 치아 영상을 보정하는 가상 치아 생성 방법 및 그 장치, 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체에 관한 것이다.
일반적으로 환자의 훼손된 치아를 수복하는 데에는 치아용 보철물이 사용된다. 치아용 보철물로는 종래 금과 같은 금속이 많이 활용되었으나, 최근 들어서는 탈락된 치아 부위에 임플란트 술식이 성행하고 있으며 보철물의 경우에는 지르코니아(zirconia) 등 세라믹 재료를 이용한 심미술식이 성행하는 추세이다.
그런데, 종전에는 환자에 이러한 보철물을 적용시키기 위해서 치아의 파절된 부분과 우식된 부분 뿐만 아니라 보철물을 유지(retention)시키기 위해 인접 생활 치아의 일부 및 협·설측 부분까지도 치아 삭제가 감행되어 불필요하거나 부적절한 치아 삭제가 많은 단점이 있었다. 또한, 상기와 같은 치아 삭제로 인하여 보철물로 치아를 수복시킨 후에도 치아 우식증이 자주 발생하는 불편이 따랐다.
한편, 환자의 훼손된 치아를 수복하기 위해서는 상·하악의 정확한 교합 관계와 운동 경로를 파악하는 것이 중요하다. 그 이유는 치아 상호간의 교합 간섭을 최소화하기 위해서이다. 그런데, 종전에는 이같은 작업이 모두 수작업으로 진행되었으며, 작업 진행에는 많은 노력과 고도의 숙련이 요구되어 극소수만이 이행할 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 수복시킬 치아를 영상으로 구현하며, 상기 수복시킬 치아의 상하에 위치하는 치아와 상기 수복시킬 치아의 좌우에 위치하는 치아에 대한 간섭을 고려하여 상기 치아 영상을 보정하는 가상 치아 생성 방법 및 그 장치, 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, (a) 훼손된 치아를 포함하는 치아들로부터 3차원 정보를 가지는 치아 영상을 취득하는 단계; (b) 미리 준비된 3차원 정보를 갖는 치아 영상 라이브러리에서 상기 훼손된 치아의 위치에 삽입시킬 가상 치아 영상을 결정하고, 상기 결정된 가상 치아 영상을 상기 취득된 치아 영상에 삽입시키는 단계; 및 (c) 상기 가상 치아 영상의 상하 또는 좌우에 위치하는 치아 영상을 고려하여, 상기 가상 치아 영상을 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 훼손된 치아를 포함하는 치아들로부터 3차원 정보를 가지는 치아 영상을 취득하는 치아 영상 취득부; 미리 준비된 3차원 정보를 갖는 치아 영상 라이브러리에서 상기 훼손된 치아의 위치에 삽입시킬 가상 치아 영상을 결정하고, 상기 결정된 가상 치아 영상을 상기 취득된 치아 영상에 삽입시키는 가상 치아 영상 결정부; 및 상기 가상 치아 영상의 상하 또는 좌우에 위치하는 치아 영상을 고려하여, 상기 가상 치아 영상을 수정하는 가상 치아 영상 수정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 수복시킬 치아를 영상으로 구현하며 상기 수복시킬 치아의 상하에 위치하는 치아와 상기 수복시킬 치아의 좌우에 위치하는 치아에 대한 간섭을 고려하여 상기 치아 영상을 보정함으로써, 환자의 치아 상태에 최적인 보철물을 생산하는 것이 가능하며, 술자의 경우 제작된 보철물의 후처리를 최소화할 수 있다. 또한, 환자의 경우 진료 시간을 최소화하고, 내원 횟수를 감소시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 치아 생성 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다. 상기 도 1에 도시한 바에 따르면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 치아 생성 장치(100)는 치아 영상 취득부(110), 가상 치아 영상 결 정부(120), 가상 치아 영상 수정부(130), 가상 치아 영상 완성부(140), 전원부(150) 및 제어부(160)를 포함한다.
치아 영상 취득부(110)는 본 발명의 실시예에서 훼손된 치아를 포함하는 적어도 둘 이상의 치아들로부터 3차원 입체 정보를 가지는 치아 영상을 취득하는 기능을 수행한다.
가상 치아 영상 결정부(120)는 본 발명의 실시예에서 미리 준비된 3차원 정보를 갖는 치아 영상 라이브러리에서 훼손된 치아의 위치에 삽입시킬 가상 치아 영상을 결정하고, 상기 결정된 가상 치아 영상을 상기 치아 영상 취득부(110)가 취득한 치아 영상에 삽입시키는 기능을 수행한다.
가상 치아 영상 수정부(130)는 본 발명의 실시예에서 가상 치아 영상 결정부(120)가 삽입시킨 가상 치아 영상의 상하에 위치하는 제1 치아 영상 또는 상기 가상 치아 영상의 좌우에 위치하는 제2 치아 영상을 고려하여 가상 치아 영상 결정부(120)가 결정한 가상 치아 영상의 높이나 폭을 수정하는 기능을 수행한다. 이를 위해 가상 치아 영상 수정부(130)는 본 발명의 실시예에서 높이 수정부(131)와 폭 수정부(132)를 구비한다.
높이 수정부(131)는 본 발명의 실시예에서 가상 치아 영상과 제1 치아 영상 간의 교합점을 고려하여 상기 가상 치아 영상의 높이를 수정하는 기능을 수행한다. 폭 수정부(132)는 본 발명의 실시예에서 가상 치아 영상과 제2 치아 영상 간에 형성하는 가이드라인을 넘어서지 않도록 가상 치아 영상의 폭을 수정하는 기능을 수행한다.
폭 수정부(132)가 가상 치아 영상의 폭을 수정할 때에 활용하는 가이드라인으로는 5가지가 가능한데, 구체적으로는 도 2에 도시한 바와 같다. 제1 가이드라인(220)은 가상 치아 영상(205)과 제2 치아 영상(210)의 일측면(예컨대, 협측) 풍융부를 잇는 선을 말한다. 제2 가이드라인(225)은 제1 가이드라인(220)에 대응하는 선으로, 가상 치아 영상(205)과 제2 치아 영상(210)의 타측면(예컨대, 설측) 풍융부를 잇는 선을 말한다. 제3 가이드라인(230)은 가상 치아 영상(205)과 제2 치아 영상(210)의 순·협측 교두 정점을 잇는 선을 말한다. 제4 가이드라인(235)은 가상 치아 영상(205)과 제2 치아 영상(210)의 설측 교두 정점을 잇는 선을 말한다. 마지막으로, 제5 가이드라인(240)은 가상 치아 영상(205)과 제2 치아 영상(210)의 중심 와(fossa)를 잇는 선을 말한다.
한편, 가상 치아 영상 수정부(130)는 가상 치아 영상을 가상 교합기에 위치시킨 다음 대합치 영상에 대해 간섭하는 가상 치아 영상의 교두 또는 융선을 제거시키는 기능을 더 수행한다. 이에 따라, 가상 치아 영상 수정부(130)는 본 발명의 실시예에서 영상 위치 조정부(133)와 영상 처리부(134)를 더 포함할 수 있다.
영상 위치 조정부(133)는 본 발명의 실시예에서 가상 치아 영상과 제1 치아 영상을 포함하는 제1 치아군 영상 또는 가상 치아 영상과 제2 치아 영상을 포함하는 제2 치아군 영상 중 적어도 하나 이상의 치아군 영상을 가상 교합기에 위치시키는 기능을 수행한다. 좀더 구체적으로, 영상 위치 조정부(133)는 본 발명의 실시예에서 치아를 수복하고자 하는 대상자로부터 두상 영상을 획득하고, 상기 치아군 영상을 상기 획득된 두상 영상에 삽입하며, 상기 치아군 영상이 삽입된 두상 영상을 상기 가상 교합기에 위치시키거나, 상기 대상자가 페이스 보우(face bow)를 착용함에 따라 특정되는 상기 페이스 보우의 위치 정보를 이용하여, 상기 치아군 영상을 포함하는 두상 영상을 상기 가상 교합기에 위치시키는 기능을 수행한다.
상기에서, 영상 위치 조정부(133)가 상기 치아군 영상이 삽입된 두상 영상을 상기 가상 교합기에 위치시킨다는 것은 방사선 피폭 장치, 자기공명 영상장치 및 양전자 단층촬영장치 중 하나 이상의 장치를 이용하여 촬영한 구강악안면을 포함하는 두부 촬영 이미지로부터 추출되는 악관절에 형성되는 제1점, 절치점, 및 안와 하연과 외이도 상연을 연결하는 프랑크포트 라인에 형성되는 제2점 중 적어도 하나 이상의 점을 참조점으로 하여 상기 치아군 영상을 상기 가상 교합기에 위치시키는 것을 의미한다.
영상 처리부(134)는 본 발명의 실시예에서 가상 교합기에 위치된 치아군 영상에서 대합치 영상에 대해 간섭하는 가상 치아 영상의 교두 또는 융선을 제거시키는 기능을 수행한다. 이를 위해 영상 처리부(134)는 본 발명의 실시예에서 각 측정부(미도시), 악운동 재연부(미도시), 처리면 서치부(미도시) 등을 포함하여 이루어진다.
각 측정부는 본 발명의 실시예에서 대상자로부터 절치유도각, 시상과로각 및 측방과로각 중 적어도 하나 이상의 각을 측정하는 기능을 수행한다. 악운동 재연부는 본 발명의 실시예에서 각 측정부가 측정한 각을 이용하여 상기 대상자의 악운동을 동영상으로 재연하는 기능을 수행한다. 처리면 서치부는 본 발명의 실시예에서 악운동 재연부가 재연하는 악운동 동영상을 이용하여 상기 간섭하는 가상 치아 영 상의 교두 또는 융선을 서치하는 기능을 수행한다. 처리면 서치부가 서치한 결과는 교두/융선 제거부(미도시)로 전달되어 상기 교두/융선 제거부로 하여금 대합치 영상에 대해 간섭하는 가상 치아 영상의 교두 또는 융선을 제거시키도록 한다.
가상 치아 영상 완성부(140)는 본 발명의 실시예에서 가상 치아 영상 수정부(130)가 수정시킨 가상 치아 영상으로부터 가상 치아 영상을 완성시키는 기능을 수행한다.
전원부(150)는 본 발명의 실시예에서 가상 치아 생성 장치(100)에 구비되는 모든 구성부(110~160)가 원활하게 작동될 수 있도록 전원을 공급하는 기능을 수행한다.
제어부(160)는 본 발명의 실시예에서 가상 치아 생성 장치(100)에 구비되는 모든 구성부(110~150)의 전체적인 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
한편, 가상 치아 생성 장치(100)는 치아 영상 취득부(110)가 취득하는 치아 영상을 정렬시키는 치아 영상 정렬부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 치아 영상 정렬부는 본 발명의 실시예에서 치아 영상 정렬에 상·하악 치아의 마모면을 매핑하여 얻은 정보를 이용하거나, 중심교합위 상태에서 상기 상·하악 치아를 스캔하여 얻은 정보를 이용하거나, 또는 구강을 촬영하여 얻은 정보를 이용하는 것을 특징으로 한다.
이상 가상 치아 생성 장치(100)를 구성하는 각 부에 대해서 간략하게 설명하였다. 가상 치아 생성 장치(100)를 구성하는 각 부에 대해서는 이후 도면을 참조하여 보다 상세하게 후술할 것이므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
다음으로, 가상 치아 생성 장치(100)를 이용한 가상 치아 생성 방법을 설명한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 치아 생성 방법을 도시한 순서도이다. 이하 도 3을 참조하여 설명한다.
가상 치아 생성 방법은 치아용 보철물 제작을 위한 방법으로, 상기 보철물 설계를 위해 3차원 측정 데이터로부터 정확한 좌표를 찾아내고 가상 교합시 오차를 최소화하기 위한 스캔 데이터 정렬 방법과 가상 교합 시뮬레이션을 통해 교합면을 수정하는 방법이다. 이러한 가상 치아 생성 방법은 보철물 설계 과정을 치과용 캐드 프로그램으로 구현할 수 있는데, 크게 다음 4단계로 구분할 수 있다. 이 4단계를 간략하게 설명하면, 훼손된 치아를 포함하는 치아들로부터 3차원 정보를 가지는 치아 영상을 취득하는 제1 단계(S300), 미리 준비된 3차원 정보를 갖는 치아 영상 라이브러리에서 상기 훼손된 치아의 위치에 삽입시킬 가상 치아 영상을 결정하고, 상기 결정된 가상 치아 영상을 상기 취득된 치아 영상에 삽입시키는 제2 단계(S310), 상기 가상 치아 영상의 상하 또는 좌우에 위치하는 치아 영상을 고려하여, 상기 가상 치아 영상을 수정하는 제3 단계(S320), 상기 수정된 가상 치아 영상으로부터 가상 치아 영상을 완성시키는 제4 단계(S330) 등이다.
제1 단계(S300)는 치아 영상 취득부(110)의 3차원 치아 영상 취득 단계로서, 이러한 영상은 입을 벌린 상태에서 상악 치아 아래에서 상기 상악 치아를 촬영하여 얻은 제1 영상, 입을 벌린 상태에서 하악 치아 위에서 상기 하악 치아를 촬영하여 얻은 제2 영상, 입을 다문 상태에서 국소부위를 촬영하여 얻은 제3 영상, 구강 방 사선 사진 등을 포함한다. 제1 단계(S300)는 3차원 측정 데이터 후처리 과정으로 취득한 영상을 재구성하고 가상 분할하는 과정을 둘 수 있다. 이러한 후처리 과정은 치아 복원이 필요한 환자의 구강 환경을 재현하고 변연부, 접촉점, 교합점 등의 정확성을 높이는 잇점을 얻을 수 있다. 한편, 제1 단계(S300)가 수행되기 위해서는 먼저 측정 대상이 결정되어야 하는데, 측정 대상으로는 구강이 대표적이며, 이외에 채득한 인상체, 석고 모형, 바이트 인덱스(bite index) 등도 가능하다. 한편, 3차원 치아 영상을 구성하는 3차원 측정 데이터는 점 군(群)과 세개 이상의 점이 형성하는 면에 대한 법선벡터 등을 포함한다.
제2 단계(S310)는 가상 치아 영상 결정부(120)가 라이브러리에서 가상 치아 영상을 추출하여 훼손된 치아 자리에 삽입시키는 단계로서, 가상 치아 영상을 라이브러리에서 불러오는 과정에 선행하여 훼손된 치아에 맞물리는 치아 영상으로부터 교합점을 추출하는 과정이 이루어진다. 일반적으로 중심 교합(centric occlusion)이란 상·하악 치아의 교두가 대합되는 치아의 와(fossa) 또는 변연융선(marginal redge)과 만나서 최대 면적으로 접촉하여 하악이 상악에 대하여 안정된 상태로 있을 때의 교합을 말한다. 이때 하악의 위치를 중심교합위(centric occlusion position) 또는 상하악치아의 교두들이 서로 맞물린다 하여 교두간 접촉위(intercuspal poison)라고도 한다. 따라서, 교합점이란 입을 다물었을 경우 훼손된 치아 자리에 삽입될 가상 치아 영상에 접할 것으로 예측되는 맞물리는 치아 영상의 외곽점으로, 도 4를 참조하면 A(-1, -1, 0), B(0, 0, 0), C(2, 1, 1) 세 점이 이에 해당한다. 이 세 점의 좌표값은 제1 단계(S300)를 통하여 취득되는 바, 이 세 점을 기준으로 맞물리는 치아 영상(400)에 겹치지 않는 외곽점을 수반하는 가상 치아 영상(410)을 라이브러리에서 불러오게 된다.
한편, 라이브러리에서 불러오는 가상 치아 영상은 본 발명의 실시예에서 대상자로부터 맹출된 영구치 또는 유치를 이용하여 모델링한 제1 영상, 일정 지역별로 도출된 치아의 평균 모델을 이용하여 모델링한 제2 영상, 및 상기 대상자의 전치를 기준으로 등분할 때 대응 위치하는 치아를 밀러링(mirroring)하여 모델링한 제3 영상, 술자가 직접 모델링하여(ex. wax carving) 측정된 제4 영상 중 어느 하나의 영상인 것을 특징으로 한다. 상기에서, 술자는 보철물 생산업자, 치과 진료의 등을 포함하는 개념이다.
제3 단계(S320)는 가상 치아 영상 수정부(130)가 가상 치아 영상의 높이와 폭을 수정하는 단계로서, 측정된 치아 전체 또는 수복될 치아에 인접하는 치아의 특정 정보(vetex)를 보간법을 적용하여 5개의 가이드라인을 생성하고 그 영역 내로 라이브러리 치아를 정렬시킨다. 이러한 제3 단계(S320)는 구체적으로 높이 수정부(131)가 가상 치아 영상과 제1 치아 영상 간의 교합점을 고려하여 상기 가상 치아 영상의 높이를 수정하는 제a 단계와 폭 수정부(132)가 5개의 가이드라인을 이용하여 상기 가이드라인을 넘어서지 않도록 가상 치아 영상의 폭을 수정하는 제b 단계로 구분될 수 있다. 5개의 가이드라인에 대해서는 도 2를 참조하여 이미 설명한 바, 여기서는 생략한다. 다만, 치아의 최대 풍융 부위가 순측(협측)은 치경 1/3, 설측은 치경 1/2 부위에서 가장 만곡도를 가지며, 각각 중심와, 협측 교두 정점, 설측 교두 정점 등을 잇는 가이드라인도 이에 비슷하게 형성됨에 유의한다.
제3 단계(S320)는 제a 단계 및 제b 단계를 수행함에 있어서 가상 교합기를 이용한다. 구체적으로, 영상 위치 조정부(133)가 가상 치아 영상과 제1 치아 영상을 포함하는 제1 치아군 영상 또는 가상 치아 영상과 제2 치아 영상을 포함하는 제2 치아군 영상 중 적어도 하나 이상의 치아군 영상을 가상 교합기에 위치시키면, 영상 처리부(134)가 가상 교합기에 위치된 치아군 영상에서 대합치 영상에 대해 간섭하는 가상 치아 영상의 교두 또는 융선을 제거시키게 된다. 그러면, 가상 치아 영상이 환자에 삽입될 최적의 모형을 갖추게 되며, 이로부터 가상 치아 영상 완성부(140)가 환자의 훼손된 치아에 삽입될 가상 치아 영상을 완성할 수 있게 된다.
영상 위치 조정부(133)가 치아군 영상을 가상 교합기에 위치시키는 방법으로는 크게 2가지가 있는데, 이 2가지는 다음과 같다. 첫째 방법은 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 환자의 촬영 데이터를 이용하는 정렬 방법으로, 방사선 피폭 장치, 자기공명 영상장치 및 양전자 단층촬영장치 중 하나 이상의 장치를 이용하여 촬영한 구강악안면을 포함하는 두부 촬영 이미지로부터 추출되는 악관절에 형성되는 제1점(500), 절치점(510), 및 안와 하연과 외이도 상연을 연결하는 프랑크포트 라인(520)에 형성되는 제2점 중 적어도 하나 이상의 점을 참조점으로 하여 치아군 영상을 가상 교합기에 위치시키는 방법이다. 그리고, 둘째 방법은 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 환자의 촬영 데이터 없이 진행되는 정렬 방법으로, 페이스 보우(face bow) 영상(530)과 사람의 두상 영상(540)를 이용하여 치아군 영상을 가상 교합기에 위치시키는 방법이다.
세 참조점을 이용하여 치아군 영상을 가상 교합기에 위치시키는 첫째 방법은 구체적으로 다음과 같이 진행된다. 먼저, 촬영된 영상에 가상 교합기의 과로축과 환자 TMJ(TemporoMandibular Joint) 과로축, 프랑크포트 라인, 절치 정중선 등을 매칭시킨다. 상기에서, 촬영된 영상은 방사선 피폭 장치, 자기공명 영상장치 및 양전자 단층촬영장치 중 하나 이상의 장치를 이용하여 촬영된 것으로, 구강악안면을 포함하는 두부 촬영 이미지를 구비한다. 이후, 두부 촬영 이미지의 치아 부분에 스캔된 치아 데이터를 삽입시켜 촬영된 두개골의 치아 부분이 스캔된 데이터로 치환되도록 한다. 이후, 환자로부터 절치유도각, 시상과로각 및 측방과로각 중 적어도 하나 이상의 각을 측정한다. 그러면, 실제 환자의 구강 환경과 비슷하거나 같은 교합기의 움직임을 제한할 수 있어 실제 환자의 악운동을 재연할 수 있게 된다. 이후, 상기 측정된 각을 이용하여 환자의 악운동을 동영상으로 재연하며, 상기 재연되는 악운동 동영상을 이용하여 상기 간섭하는 가상 치아 영상의 교두 또는 융선을 서치한다. 특히 악운동을 전후방 또는 측방운동으로 재현해 봄으로써 교합 간섭을 파악할 수 있고, 이를 통해 환자의 악관계를 기록할 수도 있으며, 교합간섭 부위의 제거도 가능하게 된다. 가상 교합기를 이용한 환자의 악운동 경로는 도 6에 도시된 바와 같다.
페이스 보우를 이용하여 치아군 영상을 가상 교합기에 위치시키는 둘째 방법은 구체적으로 다음과 같이 진행된다. 먼저, 환자가 페이스 보우를 착용하면 상기 페이스 보우가 상기 치아군 영상의 위치값을 측정한다. 이후, 미리 저장된 두상 영상 라이브러리로부터 사람의 두상 영상을 독출하고, 상기 독출된 두상 영상에 위치 정보가 파악된 치아군 영상을 삽입시킨다. 이후, 상기 치아군 영상이 삽입된 두상 영상을 상기 가상 교합기에 위치시킨다. 상기에서, 둘째 방법이 가능한 이유는 교합기(articulator)와 페이스 보우(face bow)를 이용하여 위치값을 매칭시킬 수 있기 때문이다.
제4 단계(S330)는 가상 치아 영상 수정부(130)가 수정시킨 가상 치아 영상으로부터 가상 치아 영상 완성부(140)가 가상 치아 영상을 완성하는 단계이다. 이 단계에 앞서, 치아의 외형을 최종적으로 수정하는 단계가 가미될 수 있다. 이 단계는 협측면, 순측면, 설측면 등의 최대 풍융도, 치아 교두 관계, 인접 치아와의 변연융선 관계, 치아 장축 기울기 등 주변 치아의 외형을 참조함으로써 가상 치아 영상의 형태를 수정하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 가공치(pontic) 기저면에 접촉되는 치은 부분의 표면 지역(surface area)을 0mm~-1mm로 오프셋(offset)시키는 단계도 포함할 수 있다.
주변 치아의 외형을 참조함으로써 가상 치아 영상의 형태를 수정하는 단계는 특히 인접치 최대 풍융도 비율을 수복될 치아의 형상에 반영하거나, 각 치아간 변연융선의 높이와 치축 기울기를 반영할 수도 있다. 상기에서, 인접치 최대 풍융도 비율(C)는 도 4에 도시된 P와 Q를 이용하여 "C=Q/P"로부터 구할 수 있다. 이상의 방법에 따르면, 환자의 경우 훼손된 치아나 인접하는 치아에 대해 더이상의 치아 삭제가 필요하지 않은 잇점을 얻을 수 있다.
한편, 본 발명에서는 제1 단계(S300)와 제2 단계(S310)의 중간 단계로, 치아 영상 정렬부를 이용하여 치아 영상 취득부(110)가 취득한 치아 영상을 정렬시키는 단계를 둘 수 있다. 이러한 치아 영상 정렬 단계는 바람직하게는 상·하악 치아의 마모면을 매핑하여 얻은 정보를 이용하거나, 중심교합위 상태에서 상기 상·하악 치아를 스캔하여 얻은 정보를 이용하거나, 또는 구강을 촬영하여 얻은 정보를 이용하여 영상 정렬을 수행한다. 특히, 상·하악 치아의 마모면을 매핑하여 얻은 정보를 이용하는 치아 영상 정렬 단계는 구체적으로 제1 치아에 형성된 마모면의 상태를 측정하는 단계, 상기 측정된 마모면의 상태를 고려하여 제2 치아의 외사면 또는 내사면과 대합되는 상기 제1 치아의 와(fossa) 또는 변연융선의 접촉점을 서치하는 단계, 상기 서치된 접촉점을 매핑하는 단계 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
상·하악 치아의 마모면을 매핑하여 얻은 정보를 이용하는 치아 영상 정렬 단계는 사람의 악관계 기록시 참고할 수 있는 마모면, 상하악에서 각 마모 영역에 측정된 위치, 면적, 방향 등을 고려하여 각 치아의 교두정과 대합되는 치아의 와(fossa) 또는 변연융선의 접촉점을 찾아 매핑함으로써 환자의 상하악간 관계를 정렬할 수 있다. 이때, 각각의 마모면들은 비정형적인 치아 외형과 달리 평평하거나 약간 오목한 면상태로 존재 하며 각각의 면들은 교합 평면을 향한 방향 벡터 정보를 가지고 있는데, 통상 사람의 악관관계 구조는 하악 제1 대구치와 상악 제1 대구치가 맞물리는 관계를 기준으로 하악 제1 대구치 근심협측 교두와 동 대구치 협측교두, 동 대구치 설측 교두가 이루고 있는 하악 제1 대구치 근심와 내에 상악 제1 대구치 근심 설측교두정이 위치하는 바, 이러한 정렬이 가능하게 된다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, CD-ROM, DVD, 광데이터 저장장치 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따르면, 술자의 경우 제작된 보철물의 후처리를 최소화할 수 있으며, 환자의 경우 진료 시간을 최소화하고 내원 횟수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 향후 치아용 보철물을 제작함에 앞서 환자에 최적인 인공 치아를 제공하기 위해 치과 병원이나 각종 치아용 보철물 생산업체 등에서 유용될 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 치아 생성 장치의 내부 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 치아 생성 장치를 설명하기 위한 참조도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 치아 생성 방법을 도시한 순서도,
도 4 내지 도 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 치아 생성 방법을 설명하기 위한 참조도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 가상 치아 생성 장치 110 : 치아 영상 취득부
120 : 가상 치아 영상 결정부 130 : 가상 치아 영상 수정부
131 : 높이 수정부 132 : 폭 수정부
133 : 영상 위치 조정부 134 : 영상 처리부
140 : 가상 치아 영상 완성부 150 : 전원부
160 : 제어부

Claims (18)

  1. (a) 훼손된 치아를 포함하는 치아들로부터 3차원 정보를 가지는 치아 영상을 취득하는 단계;
    (b) 미리 준비된 3차원 정보를 갖는 치아 영상 라이브러리에서 상기 훼손된 치아의 위치에 삽입시킬 가상 치아 영상을 결정하고, 상기 결정된 가상 치아 영상을 상기 취득된 치아 영상에 삽입시키는 단계; 및
    (c) 상기 가상 치아 영상의 상하 또는 좌우에 위치하는 치아 영상을 고려하여 상기 가상 치아 영상을 수정하되, 상기 가상 치아 영상과 상기 가상 치아 영상의 상하에 위치하는 제1 치아 영상 간의 교합점을 고려하여 상기 가상 치아 영상의 높이를 수정하거나, 상기 가상 치아 영상과 상기 가상 치아 영상의 좌우에 위치하는 제2 치아 영상의 일측면 풍융부를 잇는 제1 가이드라인, 타측면의 상기 풍융부를 이은 제2 가이드라인, 상기 가상 치아 영상과 상기 제2 치아 영상의 순측 교두 정점을 잇는 제3 가이드 라인, 상기 가상 치아 영상과 상기 제2 치아 영상의 설측 교두 정점을 잇는 제4 가이드 라인, 및 상기 가상 치아 영상과 상기 제2 치아 영상의 중심 와(fossa)를 잇는 제5 가이드라인 중 적어도 하나의 가이드라인을 넘어서지 않도록 상기 가상 치아 영상의 폭을 수정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 상기 가상 치아 영상의 높이 또는 상기 가상 치아 영상의 폭을 수정한 후,
    (ca) 상기 가상 치아 영상과 상기 제1 치아 영상을 포함하는 제1 치아군 영상 또는 상기 가상 치아 영상과 상기 제2 치아 영상을 포함하는 제2 치아군 영상 중 적어도 하나 이상의 치아군 영상을 가상 교합기에 위치시키는 단계; 및
    (cb) 상기 가상 교합기에 위치된 치아군 영상에서 대합치 영상에 대해 간섭하는 상기 가상 치아 영상의 교두 또는 융선을 제거시키는 단계
    를 거쳐 상기 가상 치아 영상을 수정하는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 (ca) 단계는 상기 치아군 영상을 상기 가상 교합기에 위치시킬 때에,
    (caa) 치아를 수복하고자 하는 대상자로부터 두상 영상을 획득하는 단계;
    (cab) 상기 치아군 영상을 상기 획득된 두상 영상에 삽입하는 단계; 및
    (cac) 상기 치아군 영상이 삽입된 두상 영상을 상기 가상 교합기에 위치시키는 단계
    를 수행하거나,
    상기 (ca) 단계는 상기 치아군 영상을 상기 가상 교합기에 위치시킬 때에, 상기 대상자가 페이스 보우(face bow)를 착용함에 따라 특정되는 상기 페이스 보우의 위치 정보를 이용하여 상기 치아군 영상을 포함하는 두상 영상을 상기 가상 교합기에 위치시키는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 (ca) 단계에서 이루어지는 상기 치아군 영상이 삽입된 두상 영상을 상기 가상 교합기에 위치시키는 것은 방사선 피폭 장치, 자기공명 영상장치 및 양전자 단층촬영장치 중 하나 이상의 장치를 이용하여 촬영한 구강악안면을 포함하는 두부 촬영 이미지로부터 추출되는 악관절에 형성되는 제1점, 절치점, 및 안와 하연과 외이도 상연을 연결하는 프랑크포트 라인에 형성되는 제2점 중 적어도 하나 이상의 점을 참조점으로 하여 위치시키는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 (cb) 단계는,
    (cba) 대상자로부터 절치유도각, 시상과로각 및 측방과로각 중 적어도 하나 이상의 각을 측정하는 단계;
    (cbb) 상기 측정된 각을 이용하여 상기 대상자의 악운동을 동영상으로 재연하는 단계; 및
    (cbc) 상기 재연되는 악운동 동영상을 이용하여 대합치 영상에 간섭하는 가상 치아 영상의 교두 또는 융선을 서치하며, 상기 서치 결과에 따라 상기 가상 치아 영상의 교두 또는 융선을 제거시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 (ca) 단계가 페이스 보우를 이용하여 상기 치아군 영상을 상기 가상 교합기에 위치시키는 단계인 경우,
    (ca1) 상기 대상자가 상기 페이스 보우를 착용함에 따라 특정되는 페이스 보우의 위치 정보를 측정하는 단계;
    (ca2) 미리 저장된 두상 영상 라이브러리로부터 상기 대상자에 대응하는 두상 영상을 독출하고, 상기 독출된 두상 영상에 상기 위치 정보가 측정된 상기 치아군 영상을 삽입시키는 단계; 및
    (ca3) 상기 치아군 영상이 삽입된 두상 영상을 상기 가상 교합기에 위치시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 방법.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계의 중간 단계는,
    (a1) 상기 취득된 치아 영상에서 상·하악 치아의 마모면을 매핑하여 얻은 정보, 중심교합위 상태에서 상기 상·하악 치아를 스캔하여 얻은 정보, 및 구강을 촬영하여 얻은 정보 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 상기 취득된 치아 영상을 정렬시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 (a1) 단계가 상·하악 치아의 마모면을 매핑하여 얻은 정보를 이용하는 단계일 경우,
    (a11) 제1 치아에 형성된 마모면의 상태를 측정하는 단계;
    (a12) 상기 측정된 마모면의 상태를 고려하여 제2 치아의 교두정과 대합되는 상기 제1 치아의 와(fossa) 또는 변연융선의 접촉점을 서치하는 단계; 및
    (a13) 상기 서치된 접촉점을 매핑하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서의 가상 치아 영상은 대상자로부터 맹출된 영구치 또는 유치를 이용하여 모델링한 제1 영상, 일정 지역별로 도출된 치아의 평균 모델을 이용하여 모델링한 제2 영상, 상기 대상자의 전치를 기준으로 등분할 때 대응 위치하는 치아를 밀러링하여 모델링한 제3 영상, 및 왁스 카빙(wax carving)을 이용하여 모델링한 제4 영상 중 어느 하나의 영상인 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 방법.
  12. 훼손된 치아를 포함하는 치아들로부터 3차원 정보를 가지는 치아 영상을 취득하는 치아 영상 취득부;
    미리 준비된 3차원 정보를 갖는 치아 영상 라이브러리에서 상기 훼손된 치아의 위치에 삽입시킬 가상 치아 영상을 결정하고, 상기 결정된 가상 치아 영상을 상기 취득된 치아 영상에 삽입시키는 가상 치아 영상 결정부; 및
    상기 가상 치아 영상의 상하 또는 좌우에 위치하는 치아 영상을 고려하여 상기 가상 치아 영상을 수정하는 것으로서, 상기 가상 치아 영상과 상기 가상 치아 영상의 상하에 위치하는 제1 치아 영상 간의 교합점을 고려하여 상기 가상 치아 영상의 높이를 수정하는 높이 수정부, 또는 상기 가상 치아 영상과 상기 가상 치아 영상의 좌우에 위치하는 제2 치아 영상의 일측면 풍융부를 잇는 제1 가이드라인, 타측면의 상기 풍융부를 이은 제2 가이드라인, 상기 가상 치아 영상과 상기 제2 치아 영상의 순측 교두 정점을 잇는 제3 가이드 라인, 상기 가상 치아 영상과 상기 제2 치아 영상의 설측 교두 정점을 잇는 제4 가이드 라인, 및 상기 가상 치아 영상과 상기 제2 치아 영상의 중심 와(fossa)를 잇는 제5 가이드라인 중 적어도 하나의 가이드라인을 넘어서지 않도록 상기 가상 치아 영상의 폭을 수정하는 폭 수정부를 포함하는 가상 치아 영상 수정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 장치.
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 가상 치아 영상 수정부는,
    상기 가상 치아 영상과 상기 제1 치아 영상을 포함하는 제1 치아군 영상 또는 상기 가상 치아 영상과 상기 제2 치아 영상을 포함하는 제2 치아군 영상 중 적어도 하나 이상의 치아군 영상을 가상 교합기에 위치시키는 영상 위치 조정부; 및
    상기 가상 교합기에 위치된 치아군 영상에서 대합치 영상에 대해 간섭하는 상기 가상 치아 영상의 교두 또는 융선을 제거시키는 영상 처리부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 영상 위치 조정부는 치아를 수복하고자 하는 대상자로부터 두상 영상을 획득하고, 상기 치아군 영상을 상기 획득된 두상 영상에 삽입하며, 상기 치아군 영상이 삽입된 두상 영상을 상기 가상 교합기에 위치시키거나, 상기 대상자가 페이스 보우(face bow)를 착용함에 따라 특정되는 상기 페이스 보우의 위치 정보를 이용하여, 상기 치아군 영상을 포함하는 두상 영상을 상기 가상 교합기에 위치시키는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    대상자로부터 절치유도각, 시상과로각 및 측방과로각 중 적어도 하나 이상의 각을 측정하는 각 측정부;
    상기 측정된 각을 이용하여 상기 대상자의 악운동을 동영상으로 재연하는 악운동 재연부;
    상기 재연되는 악운동 동영상을 이용하여 대합치 영상에 간섭하는 가상 치아 영상의 교두 또는 융선을 서치하는 처리면 서치부; 및
    상기 서치 결과에 따라 상기 가상 치아 영상의 교두 또는 융선을 제거시키는 교두/융선 제거부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 취득된 치아 영상을 정렬시키는 치아 영상 정렬부
    를 더 포함하며,
    상기 치아 영상 정렬부는 상기 치아 영상 정렬에 상·하악 치아의 마모면을 매핑하여 얻은 정보를 이용하거나, 중심교합위 상태에서 상기 상·하악 치아를 스캔하여 얻은 정보를 이용하거나, 또는 구강을 촬영하여 얻은 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 가상 치아 생성 장치.
  18. 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 있어서,
    제 1 항, 또는 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항, 또는 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 구현하는 프로그램이 기록되는 기록매체.
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