KR101138066B1 - 치아의 3차원 위치 결정 시스템, 그 방법 및 이들의 기록매체 - Google Patents

치아의 3차원 위치 결정 시스템, 그 방법 및 이들의 기록매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 치아의 3차원 위치 결정 시스템, 그 방법 및 이들의 기록매체에 관한 것으로, 치아의 3차원 위치 결정 시스템은, 치아를 순차적으로 정렬할 수 있으며, 치아가 배열되어 하나의 덩어리로 취급 가능한 코어 커브와; 각 치아에서 기준으로 설정된 코어 포인트와; 상기 코어 포인트에서 설정된 노멀 벡터;를 포함하며, 상기 코어 커브 상에 상기 코어 포인트가 위치하도록 인접하는 각 치아를 순차적으로 배치하고, 상기 코어 포인트에서 자유도를 갖는 각 치아를 상기 노멀 벡터에 기초하여 상기 코어 커브 상에 정렬하는 것을 특징으로 한다.
이에, 사용자가 간편하게 치아를 정렬할 수 있으며, 경제성 및 정확성을 향상시킬 수 있다.
코어 커브, 코어 포인트, 노멀 벡터, 에지 커브, 옵터멀 코어 커브

Description

치아의 3차원 위치 결정 시스템, 그 방법 및 이들의 기록매체 {Tooth`s three-dimensional position decision system, method thereof and recorded medium thereof}
본 발명은 치아의 3차원 위치 결정 시스템, 그 방법 및 그 기록매체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 최소한의 기준을 이용하여 치아를 배열할 수 있는 치아의 3차원 위치 결정 시스템, 그 방법 및 그 기록매체에 관한 것이다.
인간의 치아는 음식물의 영양 섭취를 위한 저작 기능, 발음 기능, 심미감을 주는 얼굴 성형 기능, 치아 주위 조직의 발달과 보호의 기능을 담당하고 있다.
이러한 치아에서는, 배열이 고르지 않은 부정교합과 같은 경우, 치아에 적당한 힘을 가하여 치조골 내의 원하는 위치로 치아를 움직여 주는 치아 교정이 이루어진다. 부정교합의 경우 외관상 보기 좋지 않을 뿐만 아니라, 기능적으로 음식을 잘 씹을 수가 없고, 심하면 발음에 악영향을 미칠 수 있기 때문이다.
치열 교정은 치아를 점진적으로 원하는 위치와 방향으로 이동시키기 위한 교정용 브라켓(bracket)과 탄성을 갖는 아치 와이어(arch wire) 등에 의해 이루어지는 것이 일반적이다.
치열 교정을 위해 치열을 교정하고 난 이상적이고 최적의 치아 배열 상태를 치열 교정의 목표로 삼고 치열 교정을 진행한다. 이러한 이상적이고 최적의 치아 배열을 설정하는 방법은 다양하게 공지되어 있다. 예를 들면, 치아의 3차원 위치 결정은 각 치아에 브라켓이 결합되는 부분의 X, Y, Z 좌표와 이 각각의 좌표에서 각도를 기준으로 정해진다. 즉, 각 치아에 6개의 데이터가 필요하고, 상악 및 하악의 전체 치아인 28개의 치아에 적용된다면, 상당히 많은 168개라는 데이터들을 필요로 하고 이와 같이 많은 데이터들을 취급하여야 하므로 사용이 매우 불편하다. 따라서, 치아의 3차원 위치 결정 시스템은 위치를 결정하는 기준을 가능하면 최소화시켜, 사용성 및 경제성을 향상시키는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 치아의 3차원적 위치 결정시 위치 결정 요소를 최소화하여 간편하게 사용할 수 있는 치아의 3차원 위치 결정 시스템, 그 방법 및 그 기록매체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 경제성이 향상된 치아의 3차원 위치 결정 시스템, 그 방법 및 그 기록매체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 치아의 치료 과정 내지 치료 상태를 용이하게 확인할 수 있는 치아의 3차원 위치 결정 시스템, 그 방법 및 그 기록매체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 수정 작업이 간편한 치아의 3차원 위치 결정 시스템, 그 방법 및 그 기록매체를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 치아를 순차적으로 정렬할 수 있으며, 치아가 배열되어 하나의 덩어리로 취급 가능한 코어 커브와; 각 치아에서 기준으로 설정된 코어 포인트와; 상기 코어 포인트에서 설정된 노멀 벡터;를 포함하며, 상기 코어 커브 상에 상기 코어 포인트가 위치하도록 인접하는 각 치아를 순차적으로 배치하고, 상기 코어 포인트에서 자유도를 갖는 각 치아를 상기 노멀 벡터에 기초하여 상기 코어 커브 상에 정렬하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 위치 결정 시스템에 의해 달성된다.
또한, 상기 코어 커브는, 교정 전 또는 교정 치료 중인 환자의 치아에서 형성된 인터림 코어 커브, 교정 목표로 하는 환자의 이상적인 치아 배열상태인 옵터멀 코어 커브 및 사람들의 평균적인 치아 배열 상태에서 얻어진 노멀 코어 커브 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 옵터멀 코어 커브는, 기준선을 기초로 하여 전방에 위치한 각 치아들의 위치를 배치하는 기준 곡선이 되는 포물선을 포함하는 전방 코어커브와; 상기 기준선을 기초로 하여 후방에 위치한 각 치아들의 위치를 배치하는 기준 곡선이 되도록 상기 전방 코어커브와 만나는 점에서 후방으로 연장된 포물선을 포함하는 후방 코어커브;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 코어 커브는 상악 및 하악에 공통적으로 적용되며, 치아가 하악에 위치한 경우에 상기 코어 포인트는 하나의 점으로 각 치아의 교두정(cusp tip)을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 하악에 위치한 치아의 상기 코어 커브 상의 상기 코어 포인트에서 회전 가능하게 배치된 치아를 정렬하는 에지 커브를 더 포함하여 상기 코어 커브 상에서 위치를 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 치아가 상악에 위치한 경우에 상기 코어 포인트는 두 개의 점으로 상기 교두정에 대응하는 각 치아의 융선(marginal ridge)을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 코어 포인트는 각 치아의 교합면에 수직인 방향으로 뷰를 설정하여 포인트를 찍는 것이 바람직하다.
또한, 상기 노멀 벡터는 상기 코어 포인트를 지나며 상기 교합면에 수직인 방향을 향하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 인터림 코어 커브와 상기 노멀 코어 커브는 상기 코어 포인트와 상기 노멀 벡터에 의해 자동적으로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 목적은, 치아를 순차적으로 정렬할 수 있으며, 치아가 배열되어 하나의 덩어리로 취급 가능한 코어 커브를 형성하는 단계와; 각 치아에서 기준으로 설정된 코어 포인트를 형성하는 단계와; 상기 코어 포인트에서 설정된 노멀 벡터를 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 코어 커브 상에 상기 코어 포인트가 위치하도록 인접하는 각 치아를 순차적으로 배치하고, 상기 코어 포인트에서 자유도를 갖는 각 치아를 상기 노멀 벡터에 기초하여 상기 코어 커브 상에 정렬하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 위치 결정 방법에 의해서도 달성된다.
또한, 상기 코어 커브는, 교정 전 또는 교정하는 과정에서 환자의 치아에서 형성된 인터림 코어 커브, 교정 목표로 하는 환자의 이상적인 치아 배열상태인 옵터멀 코어 커브 및 사람들의 평균적인 치아 배열 상태에서 얻어진 노멀 코어 커브 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 옵터멀 코어 커브는, 기준선을 기초로 하여 전방에 위치한 각 치아들의 위치를 배치하는 기준 곡선이 되는 포물선을 포함하는 전방 코어커브와; 상기 기준선을 기초로 하여 후방에 위치한 각 치아들의 위치를 배치하는 기준 곡선이 되도록 상기 전방 코어커브와 만나는 점에서 후방으로 연장된 포물선을 포함하는 후방 코어커브;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 코어 커브는 상악 및 하악에 공통적으로 적용되며, 치아가 하악에 위치한 경우에 상기 코어 포인트는 하나의 점으로 각 치아의 교두정(cusp tip)을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 하악에 위치한 치아의 상기 코어 커브 상의 상기 코어 포인트에서 회전 가능하게 배치된 치아를 정렬하는 에지 커브를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 치아가 상악에 위치한 경우에 상기 코어 포인트는 두 개의 점으로 상기 교두정에 대응하는 각 치아의 융선(marginal ridge)을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 코어 포인트는 각 치아의 교합면에 수직인 방향으로 뷰를 설정하여 포인트를 찍는 것이 바람직하다.
또한, 상기 노멀 벡터는 상기 코어 포인트를 지나며 상기 교합면에 수직인 방향을 향하는 것이 바람직하다.
또한, 각 치아의 상기 노멀 벡터, 상기 코어 포인트를 포함하는 평면을 연결하여 각 치아의 배열 상태를 입체적으로 보여주는 코어 곡면을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 목적은, 기록매체에 있어서, 치아의 3차원 위치 결정 시스템 또는 치아의 3차원 위치 결정 방법을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명에 따르면 치아의 위치를 결정하는 기준이 되는 요소가 최소화되어 사용이 간단하고 편리하다.
또한, 치아의 치료 과정 내지 치열의 상태를 용이하게 확인할 수 있다.
또한, 수정 작업이 간편하다.
또한, 작업 시간을 단축시킬 수 있어 소요되는 비용을 줄일 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 방법의 사용에는 특별히 숙달된 기능을 요하지 않는다.
또한, 치아의 배열 상태를 형성하기 위해 기준선 내지 기준점을 최소화할 수 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 치아의 3차원적 위치 결정 시스템, 그 방법 및 그 기록매체에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 위치 결정 시스템에 따른 치아 배열 상태를 설명하기 위한 평면도이고, 도 2는 도 1의 코어 포인트를 설명하기 위한 사시도이며, 도 3은 도 1의 노멀 벡터를 설명하기 위한 사시도이고, 도 4는 에지 커브를 설명하기 위한 사시도이며, 도 5는 옵터멀 코어 커브와 인터림 코어 커브를 설명하기 위한 개념도이고, 도 6 내지 도 7은 옵티멀 코어 커브를 형성하는 과정을 설명하기 위한 평면도이며, 도 8a 내지 도 8b는 옵티멀 코어 커브에 하악 치아를 배치하는 과정을 설명하기 위한 평면도이고, 도 9a 내지 도 9b는 옵티멀 코어 커브에 상악 치아를 배치하는 과정을 설명하기 위한 평면도이며, 도 10은 코어 곡면의 일실시예를 나타낸 사시도이고, 도 11은 옵티멀 코어 커브에 치아를 정렬하는 과정을 설명하기 위한 블록도이며, 도 12는 인터림 코어 커브와 노멀 코어 커브를 형성하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
이하에서 설명의 편의상 하악과 상악에 공통적으로 적용되는 치아의 배열이 좌우 대칭이 되는 중심선을 기준선(L)으로 한다. 기준선(L)의 방향 중 안쪽에서 바깥쪽으로 향하는 방향을 "Y" 축선 방향, 앞니에서 "Y"축선 방향과 접선 방향을 "X"축선 방향으로 정한다. 그리고, 편의상 중절치와 가깝게 위치한 측을 "전방"이라 하고, 제2 대구치와 가깝게 위치한 측을 "후방"이라 한다. 또한, 특별한 설명이 없으면 참조 번호의 첨자 "R"은 기준선의 오른쪽을, "L"은 기준선의 왼쪽에 위치함을 의미한다. 참조 번호 또는 참조 번호의 첨자 "T1 ~ T7"은 중절치, 측절치, 견치, 제1 소구치, 제2 소구치, 제1 대구치, 제2 대구치를 순서대로 표시한 것이다.
먼저 본 발명의 제1 실시예에 따른 치아의 3차원 위치 결정 시스템(100, 이하에서 편의상 ‘3차원 위치 결정 시스템’이라 함)을 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한다.
3차원 위치 결정 시스템(100)은, 코어 커브(110)와, 코어 포인트(120)와, 노멀 벡터(130)라는 개념을 설정하고 이용하여 치아(T)를 순차적으로 배열한다. 3차원 위치 결정 시스템(100)은, 에지 커브(140)를 더 구비한다. 3차원 위치 결정 시스템(100)은 시각화를 위한 코어 표면(150)을 더 구비할 수 있다.
먼저, 코어 커브(110)는 치아(T)들을 배열시키는 기준이 되어 치아(T)들이 코어 커브(110) 상에 배치된다. 이에, 코어 커브(110)를 이용하면, 코어 커브(110) 상에 배치되어 있는 치아(T)들을 하나의 덩어리로 이동시킬 수 있어 사용이 매우 간단하고 편리하다. 코어 커브(110)는 치아(T)가 이상적인 배열 시에 형성되는 옵터멀 코어 커브(미도시)와, 환자의 현재 또는 치료 중인 치아(T)의 배열에 따란 형성된 인터림 코어 커브(160)와, 일반인의 평균적인 치아(T)의 배치로 교정치료를 받지 않고도 정상 치열을 가진 사람들의 코어 커브 평균인 노멀 코어 커브(미도시)를 포함한다.
코어 포인트(120)는, 각 치아(T)에서 기준이 되는 점을 의미한다. 코어 포인트(120)는 기준이 되는 점을 최소화하고 간편하게 정의하기 위해 한 개 또는 두 개의 점으로 치아(T) 상에 표시된다. 코어 포인트(120)는 치아(T)를 코어 커브(110)상에 배열하기 위한 기준이 되기도 한다. 이를 하악과 상악의 경우로 나누어 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
치아(T)가 하악에 위치한 경우에는 코어 포인트(120)가 하나의 점으로 정의되고, 하나의 점은 교두정(curp tip, crest)이 된다. 교두정을 코어 포인트(120)의 바람직한 실시예로 설정한 것은 사용자가 치아(T)의 3차원 데이터에서 교두정을 찾고, 확인하고, 독취하기 간편하기 때문이다. 또한, 교두정은 교합면에 위치하고 있기 때문에 교두정과 대응되는 상악의 융선(marginal ridge)을 설정하기 간편하기 때문이기도 하다. 하악에서 대구치는 교두정을 두 개 형성하므로, 이 두 개의 점 중에서 어느 하나를 코어 포인트(120)로 설정하면 된다.
반면, 치아(T)가 상악에 위치한 경우에는 코어 포인트(120)는 두 개의 점으로 정의되며 두 개의 점은 하악의 교두정(에 대응되는 각 치아(T)의 융선(marginal ridge)이 된다. 상악에서 융선을 코어 포인트(120)의 바람직한 실시예로 설정한 것은 전술한 바와 같이 하악의 교두정에 대응되는 점이고, 사용자가 치아(T)의 3차원 데이터에서 찾고, 확인하고, 독취하기 간단하고 편리하기 때문이다.
코어 포인트(120)를 설정하는 방법의 일예를 들면 다음과 같다. 사용자가 각 치아(T)의 3차원 데이터에서 교합면에 수직인 방향으로 뷰(view)를 설정한 후, 각 치아(T)의 교두정 내지 융선을 찾아 코어 포인트(120)로 설정하면 된다. 이에, 사용자는 아주 간편하게 코어 포인트(120)를 설정할 수 있다. 이렇게 교합면에서 수직인 방향으로 3차원 데이터에서 뷰를 설정하여 코어 포인트(120)를 정의하는 것은 코어 포인트(120)를 기준으로 노멀 벡터(130)가 정의 내지 설정되기 때문이다.
노멀 벡터(130, 그림의 NV, NV1 참조)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 코어 포인트(120)에서 방향을 갖도록 설정된다. 도 3은 하악의 어느 하나의 치아를 기준으로 도시한 개략도이다. 즉, 노멀 벡터(130)의 원점 내지 시작점은 코어 포인트(120)가 된다. 전술한 바와 같이 일예로 코어 포인트(120)가 교합면에서 수직인 방향으로 뷰를 설정한다면, 교합면에 수직인 방향이 노멀 벡터(130)의 방향이 된다. 도 3에서와 같이, 평면 ‘NVP’에서 평면 ‘NVP1’으로 뷰 평면이 이동하면, 노멀 벡터(130)도 ‘NV’에서 ‘NV1’으로 이동한다. 이 때의 뷰 평면은 후술하는 코어 곡면(150)이 된다. 따라서, 코어 포인트(120)를 설정하면 노멀 벡터(130)가 자동적으로 설정될 수 있어 더욱 더 사용이 간편하고 그에 따른 경제적 비용도 절감될 수 있다. 노멀 벡터(130)에서는 코어 포인트(120)가 기준점이므로 하악에서는 하나, 상악에서는 두 개로 각 치아(T)에서 설정된다.
에지 커브(140)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 코어 포인트(120)에 가깝게 위치한 각 치아(T)의 에지(edge)를 나타내는 선이다.
옵터멀 코어 커브에 대하여 설명을 하면 다음과 같다. 옵터멀 코어 커브는 환자의 치아(T)를 이상적으로 배열한 상태에서 각 치아(T)의 기준점 들을 연결한 선이다. 이러한 옵터멀 코어 커브를 설정하는 일예를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.
좌우 치아(T)가 대칭을 이루는 기준이 되는 중심선을 기준선(L)으로 정한다.
사용자는 치아 교정 대상이 되는 환자의 치아(T)에 대한 정보를 3차원 데이터로부터 읽고 취득한다. 이 단계에서는 공지의 다양한 3차원 데이터 취득 및 저장 방법을 사용할 수 있다. 즉, 교정대상자의 3차원 치아 모형이나 실체 치아로부터 3차원 데이터를 얻을 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 기준선(L)에 기초하여 전방 치아들의 이상적이고 가장 적절한 배치 기준이 되는 전방 코어커브(113)를 형성한다. 여기서, 전방 코어커브(113)는 기준선(L)에 기초하여 형성되고 전방에 위치한 치아, 예를 들면, 중절치(T1), 측절치(T2), 견치(T3), 제1 소구치(T4)의 배치 기준이 된다. 전방 코어커브(113)는 도 6에 도시된 바와 같이, 기준선(L)인 "Y" 축선을 축으로 하고 "J"점을 원점으로, "K1"점을 초점으로 하는 포물선을 포함한다.
그런 다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 기준선(L)에 기초하여 후방 치아들의 이상적이고 가장 적절한 배치 기준이 되는 후방 코어커브(115)를 전방 코어커브(113)의 후방에 형성한다. 즉, 후방 코어커브(115)는 전방 코어커브(113) 와 만나는 점(M1R, M1L)에서 후방의 것만 취하고, 전방 코어커브(113)는 후방 코어커브(115)와 만나는 점(M1R, M1L)에서 후방의 것만 취한다. 여기서, 후방 코어 커브(115)는 기준선(L)에 기초하여 형성되고 후방에 위치한 치아, 예를 들면, 제1 소구치, 제2 소구치, 제1 대구치, 제2 대구치의 배치 기준이 된다. 후방 코어 커브(115)는 기준선(L)인 "Y" 축선을 축으로 하고 "J1" 점을 원점으로 "K2"점을 초점을 하는 포물선을 포함한다.
여기서, 코어커브(110)는 설명의 편의를 위해 일예로 포물선인 것으로 정의하였지만, 다른 방법으로도 정의할 수 있다.
이에, 치아 교정에 경험이 있는 사용자라면 치열 교정 대상자의 치아 배열 상태, 하악 및 상악의 치주골의 형태 등을 고려하여 이상적이고 가장 적절한 치아 배열 상태를 나타낼 수 있는 전방 코어커브(113) 및 후방 코어커브(115)를 간단하고 편리하게 형성할 수 있다. 코어 커브(110)에서 전방 코어 커브(113)와 후방 코어 커브(115)가 만나는 점(M1R, M1L)에서는 곡선이 매끄럽게 보이도록 부분적으로 수정할 수도 있다. 여기서, 전방 치아 및 후방 치아의 일예는 이에 한정되는 것이 아니고, 치열 교정 대상자의 치주골의 상태, 치아의 크기 등에 따라 전방 치아 및 후방 치아에 해당되는 치아의 종류는 변경될 수 있다.
인터림 코어 커브(160)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 환자를 포함하는 대상자의 각 치아(T)의 배열 상태를 자연스럽게 연결한 선이다. 따라서, 인터림 코어 커브(160)는 치열 교정을 하는 과정에서 무수하게 많이 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 치열 교정의 목표로 삼는 옵터멀 코어 커브와 최초의 인터림 코어 커브(160) 사이에는 무수하게 많은 인터림 코어 커브(160a, 160b, ... 160n)가 존재하게 된다. 사용자는 치료를 하는 과정에서 치열 교정의 기준 내지 목표가 되는 옵터멀 코어 커브와 인터림 코어 커브(160)를 비교하는 작업이 매우 간편하다. 이에, 사용자는 환자의 치열 교정이 원하는 옵터멀 코어 커브를 향하는지를 판단하면서 치열 교정을 정확하고 신속하게 할 수 있다.
여기서, 인터림 코어 커브(160)는 옵터멀 코어 커브와 달리 현재 치아(T)의 3차원 자료로부터 얻어질 수 있다. 즉, 각 치아(T)의 코어 포인트(120)와 코어 포인트(120)에서의 노멀 벡터(130)를 설정하고 이들 코어 포인트(120)와 노멀 벡터(130)를 부드럽게 연결한 선이 인터림 코어 커브(160)로 자동 생성될 수 있다. 이러한 원리는 평균적인 사람들의 치아(T)에 대한 노멀 코어 커브(미도시)에 그대로 적용된다. 평균적 사람들의 치아(T)에 대한 데이터로부터 코어 포인트(120)와 노멀 벡터(130)를 설정하여 코어 포인트(120)와 노멀 벡터(130)를 연결하면 노멀 코어 커브(110)가 된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 코어 곡면(150)은, 3차원 위치 결정 시스템(100)에 의해 배치된 각 치아(T)의 코어 포인트(120)와 노멀 벡터(130)를 포함하는 평면을 부드럽게 연결하면 만들어진다. 코어 곡면(150)은 3차원 위치 결정 시스템(100)의 시각화 도구 기능할 하고, 코어 곡면(150)에서 부드럽지 못하고 이웃한 치아(T)에 비해 돌출, 함몰, 찌그러짐이 발생하는 영역(도 10의 “R”부분 참조)을 갖는 치아(T)는 문제가 있다는 것을 시각적으로 바로 알 수 있어 사용자가 더욱 간편하게 본 발명을 활용할 수 있다. 예를 들면, 도 10의 ‘R’부분에서 곡면의 설측이 하방으로 협측은 상방으로 기울어져 있으므로 사용자는 해당 치아가 설측으로 기울어져 있다는 것을 판단할 수 있다. 즉, 곡면의 만곡도를 이용하여 직관적으로 치아의 배열을 파악할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 3차원 위치 결정 시스템, 그 방법의 적용 과정을 도면 1 내지 도 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 옵터멀 코어 커브를 형성하는 일예는 전술하였으므로 이하에서는 생략하고, 형성된 옵터멀 코어 커브 위에 코어 커브(110), 노멀 벡터(130) 등을 이용하여 치아(T)를 배치하는 과정 내지 방법을 설명한다.
옵터멀 코어 커브를 형성(S210)하고, 하악에 위치한 치아(T)를 옵터멀 코어 커브에 배열하는 과정을 도 8a, 도 8b 및 도 11을 참조하여 설명한다. 먼저 기준선(L)과 옵터멀 코어 커브가 만나는 점(J)을 기준으로 코어 포인트(120)가 옵터멀 코어 커브 상에 위치하도록 좌우측에 치아(T)를 순차적으로 각각 배치한다(S220). 즉, 치아(T)를 중절치(T1), 측절치(T2), 견치(T3), 소구치(T4, T5), 대구치(T6, T7) 순으로 옵터멀 코어 커브 상에 배치한다. 다음에, 각 치아(T)를 순차적으로 정렬한 후 다음 치아(T)를 정렬된 앞의 치아(T)와 접근되게 배치하여 정렬시킨다.
여기서, 옵터멀 코어 커브에 배치된 어느 하나의 치아(T)를 본 발명에 따른 방법으로 정렬시키는 과정을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 우선, 옵터멀 코어 커브상에 배치된 치아(T)는 도 2에 도시된 바와 같이, 코어 포인트(120)에서 다양한 방향으로 자유도를 갖는다. 예를 들면, 'NV' 방향, ‘NV1’ 방향, ‘NV2’ 방향, ... ‘NVN’ 방향까지의 다양한 방향으로 치아(T)가 배열될 수 있다. 다음, 코어 포인트(120)에서 정의된 노멀 벡터(130) 방향으로 치아(T)를 정렬시킨다(S230). 이에, 치아(T)는 도 4에 도시된 바와 같이, 옵터멀 코어 커브 상에서 코어 포인트(120)를 중심으로 노멀 벡터(130) 방향으로 회전 가능하게 치아(T)가 배치되어, 치아(T)는 회전되는 자유도를 갖는다. 이렇게 치아(T)가 옵터멀 코어 커브 상에서 회전하는 것을 방지하기 위해 에지 커브(140)라는 개념을 적용한다(S233). 에지 커브(140)를 3차원 위치 결정 수단의 하나로 정의하는 형성하는 것은 코어 포인트(120)에서 근접되어 있고 가장 간단하고 편리하게 치아(T)의 3차원 데이터로부터 확인 내지 독취할 수 있기 때문이다. 이에, 더 이상 치아(T)는 자유도를 갖지 않고 사용자가 원하는 위치에 정확하게 정렬될 수 있다. 바로 인접한 치아(T)를 동일한 과정으로 정렬하는 것을 반복하면, 모든 치아(T)가 도 8B에 도시된 바와 같이, 옵터멀 코어 커브 상에 정렬된다. 이 상태에서 코어 곡면(150)을 추출(S250)한 일예가 도 10이다.
다음, 상악에 위치한 치아를 옵터멀 코어 커브에 배열하는 과정을 도 9a, 도 9b 및 도 11을 참조하여 설명한다.
먼저 기준선(L)과 옵터멀 코어 커브가 만나는 점(J)을 기준으로 코어 포인트(120)가 옵터멀 코어 커브 상에 위치하도록 좌우측에 치아(T)를 순차적으로 각각 배치한다(S220). 즉, 치아(T)를 중절치(T1), 측절치(T2), 견치(T3), 소구치(T4, T5), 대구치(T6, T7) 순으로 옵터멀 코어 커브 상에 배치한다. 다음에, 각 치아(T)를 순차적으로 정렬한 후 다음 치아(T)를 정렬된 앞의 치아(T)와 접근되게 배치하여 정렬시킨다.
여기서, 옵터멀 코어 커브에 배치된 어느 하나의 치아(T)를 본 발명에 따른 방법으로 정렬시키는 과정을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 우선, 옵터멀 코어 커브상에 배치된 치아(T)는 도 9a의 부분 확대도에 도시된 바와 같이, 옵터멀 코어 커브상의 두 개의 코어 포인트(120)에 의해서 그네와 같이 전후 방향으로 흔들리는 자유도를 갖는다. 상악에서는 코어 포인트(120)가 두 개이므로 하악의 경우와 차이가 나는 현상이다. 다음, 코어 포인트(120)에서 정의된 노멀 벡터(130) 방향으로 치아(T)를 정렬시킨다(S230). 이에, 치아(T)는 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 옵터멀 코어 커브 상에서 코어 포인트(120)를 중심으로 노멀 벡터(130) 방향으로 자유도를 갖지 않는 정확한 위치에 배열될 수 있다. 바로 인접한 치아(T)를 동일한 과정으로 정렬하는 것을 반복하면, 모든 치아(T)가 도 9B에 도시된 바와 같이, 옵터멀 코어 커브 상에 정렬된다. 상악의 경우에는 노멀 벡터(130)가 두 개로 이루어져 있기 때문에 하악과 달리 에지 커브(140)라는 개념을 적용할 필요가 없어 더욱 간편하다. 사용자의 입력을 기준으로 한다면, 도 11과 같이, 코어 커브(110)를 형성하고(S210), 코어 커브(110) 상에 코어 포인트(120)를 입력(S220)하고, 노멀 벡터(130)를 추출하여 적용(S230)하며, 하악의 경우에는 에지 커브(140)를 추출하여 적용(S233)하는 순으로 진행되는 것이 바람직하다. 그리고, 코어 곡면(150)을 추출할 수 있다.
이에, 사용자는 아주 간편하게 최소한의 기준을 적용하여 사용이 간편한, 속도가 빠른, 특별한 숙련도가 요구되지 않는 방법으로 치아(T)를 이상적인 위치에 배열할 수 있다.
다음, 노멀 코어 커브(110)와 인터림 코어 커브(160)를 형성하는 과정을 도 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 치아(T)의 3차원 데이터에서 코어 포인트(120)를 입력한다(S220). 코어 포인트(120)는 전술한 바와 같이, 하악에서는 교두정, 상악에서는 융선을 기준으로 하는 것이 바람직하다. 다음, 치아(T)의 3차원 데이터 상에서 코어 포인트(120)를 포함하는 교합면에 수직인 방향을 노멀 벡터(130)로 설정한다(S230). 즉, 각 치아(T)는 하악에서 교두정에서 하나의 방향으로, 상악에서 융선에서 두 개의 방향으로 설정된다. 물론, 융선에서 설정되는 두 개의 노멀 벡터(130)는 평행을 이룰 것이다. 그리고, 이러한 코어 포인트(120)를 부드럽게 연결하는 선이 자동적으로 형성되며, 이 연결선이 바로 인터림 코어 커브(160)가 된다(S210). 여기서, 하악에 위치한 치아(T)의 경우에는 에지 커브(140)를 더 설정하는 것은 전술한 바와 같으나, 상악에 치아를 배치하는 경우에는 에지 커브(140)라는 개념이 적용될 필요가 없다. 사용자의 입력을 기준으로 한다면, 도 12와 같이, 코어 포인트(120)를 입력(S220)하고, 코어 포인트(120)를 연결하여 코어 커브(110)를 형성하고(S210), 노멀 벡터(130)를 추출하여 적용(S230)하며, 하악의 경우에는 에지 커브(140)를 추출하여 적용(S233)하는 순으로 진행하는 것이 바람직하다. 그리고, 코어 곡면(150)을 추출할 수 있다.
한편, 환자의 평균치를 기준으로 각 치아(T)의 코어 포인트(120)를 부드럽게 연결한 선이 바로 노멀 코어 커브가 된다(S210).
또한, 이상적인 형태인 옵터멀 코어 커브는 상악 내지 하악에서 동일하게 적용되는 것이 바람직하다. 노멀 코어 커브(110)와 인터림 코어 커브(160)의 형상은 교합이 맞아야 하므로 상악 및 하악에서 동일하다.
전술한 설명은 환자의 치아(T)가 모두 존재하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 인공적인 치아로 대체하는 임플란트 시술 등을 배제하는 것은 아니다.
즉, 임플란트 시술을 하는 경우에도 본 발명에 따른 3차원 위치 결정 시스템(100)이 적용된다. 즉, 이상적인 각 치아(T)의 3차원 데이터를 전술한 현재 치아(T)의 3차원 데이터로 대체하여 적용하면 되기 때문에 매우 간편함을 알 수 있다.
임상적으로 치료를 완료한 환자들의 치아 상태와 비교한 결과 대부분 환자들의 치아 배열 상태가 본 발명에 따른 옵터멀 코어 커브와 일치하거나 근접됨을 확인할 수 있다. 특히, 본 발명에 옵터멀 코어 커브와 다른 경우에는 전체적으로 치아의 배열 상태가 바람직하지 못한 상태임을 확인 할 수 있었다. 이러한 경우에도 옵터멀 코어 커브를 적용하여 이상적인 치아 배열 상태로 유도될 수 있다는 사실도 알 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 3차원 위치 결정 시스템과 그 방법에 대한 내용을 기록하고 독취할 수 있는 CD와 같은 기록매체도 본 발명에 속함은 물론이다.
여기서, 본 발명의 여러 실시예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명의 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나 지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 위치 결정 시스템에 따른 치아 배열 상태를 설명하기 위한 평면도,
도 2는 도 1의 코어 포인트를 설명하기 위한 사시도,
도 3은 도 1의 노멀 벡터를 설명하기 위한 사시도,
도 4는 에지 커브를 설명하기 위한 사시도,
도 5는 옵터멀 코어 커브와 인터림 코어 커브를 설명하기 위한 개념도,
도 6 내지 도 7은 옵티멀 코어 커브를 형성하는 과정을 설명하기 위한 평면도,
도 8a 내지 도 8b는 옵티멀 코어 커브에 하악 치아를 배치하는 과정을 설명하기 위한 평면도,
도 9a 내지 도 9b는 옵티멀 코어 커브에 상악 치아를 배치하는 과정을 설명하기 위한 평면도,
도 10은 코어 곡면의 일실시예를 나타낸 사시도,
도 11은 옵티멀 코어 커브에 치아를 정렬하는 과정을 설명하기 위한 블록도,
도 12는 인터림 코어 커브와 노멀 코어 커브를 형성하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 3차원 위치 정렬 시스템 L : 기준선
110 : 코어 커브 113 : 전방 코어커브
115 : 후방 코어커브 120 : 코어 포인트
130 : 노멀 벡터 140 : 에지 커브
150 : 코어 곡면 160 : 인터림 코어 커브
T : 치아

Claims (19)

  1. 치아를 순차적으로 정렬할 수 있으며, 치아가 배열되어 하나의 덩어리로 취급 가능하게 연속된 코어 커브와;
    각 치아의 3차원 형상에서 교합면측에 배치되어 상기 3차원 형상 표면에 위치하여 기준으로 설정된 코어 포인트와;
    상기 코어 포인트를 기점으로 상기 치아가 방향을 갖도록 설정된 노멀 벡터;를 포함하며,
    상기 코어 커브 상에 상기 코어 포인트가 위치하도록 인접하는 각 치아를 순차적으로 배치하고, 상기 코어 포인트에서 자유도를 갖는 각 치아를 상기 노멀 벡터에 기초하여 상기 코어 커브 상에 정렬하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 위치 결정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코어 커브는,
    교정 전 또는 교정 치료 중인 환자의 치아에서 형성된 인터림 코어 커브, 교정 목표로 하는 환자의 이상적인 치아 배열상태인 옵터멀 코어 커브 및 사람들의 평균적인 치아 배열 상태에서 얻어진 노멀 코어 커브 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 위치 결정 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 옵터멀 코어 커브는,
    기준선을 기초로 하여 전방에 위치한 각 치아들의 위치를 배치하는 기준 곡선이 되는 포물선을 포함하는 전방 코어커브와;
    상기 기준선을 기초로 하여 후방에 위치한 각 치아들의 위치를 배치하는 기준 곡선이 되도록 상기 전방 코어커브와 만나는 점에서 후방으로 연장된 포물선을 포함하는 후방 코어커브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 위치 결정 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코어 커브는 상악 및 하악에 공통적으로 적용되며,
    치아가 하악에 위치한 경우에 상기 코어 포인트는 하나의 점으로 각 치아의 교두정(cusp tip)을 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 위치 결정 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    하악에 위치한 치아의 상기 코어 커브 상의 상기 코어 포인트에서 회전 가능하게 배치된 치아를 정렬하는 에지 커브를 더 포함하여 상기 코어 커브 상에서 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 위치 결정 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    치아가 상악에 위치한 경우에 상기 코어 포인트는 두 개의 점으로 상기 교두정에 대응하는 각 치아의 융선(marginal ridge)을 포함하는 것을 특징으로 하는 치 아의 3차원 위치 결정 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코어 포인트는 각 치아의 교합면에 수직인 방향으로 뷰를 설정하여 포인트를 찍는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 결정 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 노멀 벡터는 상기 코어 포인트를 지나며 상기 교합면에 수직인 방향을 향하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 결정 시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 인터림 코어 커브와 상기 노멀 코어 커브는 상기 코어 포인트와 상기 노멀 벡터에 의해 자동적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 위치 결정 시스템.
  10. 치아를 순차적으로 정렬할 수 있으며, 치아가 배열되어 하나의 덩어리로 취급 가능하게 연속된 코어 커브를 형성하는 단계와;
    각 치아의 3차원 형상에서 교합면측에 배치되어 상기 3차원 형상 표면에 위치하여 기준으로 설정된 코어 포인트를 형성하는 단계와;
    상기 코어 포인트를 기점으로 상기 치아가 방향을 갖도록 설정된 노멀 벡터를 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 코어 커브 상에 상기 코어 포인트가 위치하도록 인접하는 각 치아를 순차적으로 배치하고, 상기 코어 포인트에서 자유도를 갖는 각 치아를 상기 노멀 벡터에 기초하여 상기 코어 커브 상에 정렬하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 위치 결정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 코어 커브는,
    교정 전 또는 교정하는 과정에서 환자의 치아에서 형성된 인터림 코어 커브, 교정 목표로 하는 환자의 이상적인 치아 배열상태인 옵터멀 코어 커브 및 사람들의 평균적인 치아 배열 상태에서 얻어진 노멀 코어 커브 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 위치 결정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 옵터멀 코어 커브는,
    기준선을 기초로 하여 전방에 위치한 각 치아들의 위치를 배치하는 기준 곡선이 되는 포물선을 포함하는 전방 코어커브와;
    상기 기준선을 기초로 하여 후방에 위치한 각 치아들의 위치를 배치하는 기준 곡선이 되도록 상기 전방 코어커브와 만나는 점에서 후방으로 연장된 포물선을 포함하는 후방 코어커브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 위치 결정 방법.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 코어 커브는 상악 및 하악에 공통적으로 적용되며,
    치아가 하악에 위치한 경우에 상기 코어 포인트는 하나의 점으로 각 치아의 교두정(cusp tip)을 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 위치 결정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    하악에 위치한 치아의 상기 코어 커브 상의 상기 코어 포인트에서 회전 가능하게 배치된 치아를 정렬하는 에지 커브를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 위치 결정 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    치아가 상악에 위치한 경우에 상기 코어 포인트는 두 개의 점으로 상기 교두정에 대응하는 각 치아의 융선(marginal ridge)을 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 위치 결정 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 코어 포인트는 각 치아의 교합면에 수직인 방향으로 뷰를 설정하여 포인트를 찍는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 결정 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 노멀 벡터는 상기 코어 포인트를 지나며 상기 교합면에 수직인 방향을 향하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 결정 방법.
  18. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    각 치아의 상기 노멀 벡터, 상기 코어 포인트를 포함하는 평면을 연결하여 각 치아의 배열 상태를 입체적으로 보여주는 코어 곡면을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 3차원 위치 결정 방법.
  19. 기록매체에 있어서,
    제1항에 따른 치아의 3차원 위치 결정 시스템 또는 제10항에 따른 치아의 3차원 위치 결정 방법을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
KR1020090122413A 2009-12-10 2009-12-10 치아의 3차원 위치 결정 시스템, 그 방법 및 이들의 기록매체 KR101138066B1 (ko)

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