KR101163808B1 - 인체정보 추출장치, 인체촬영정보의 기준면 변환방법 및단면정보 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 인체요소에 대한 기준위치로부터의 위치정보가 불분명한 CT촬영정보 등으로부터 얻은 인체요소의 3차원정보로부터 기준위치로부터의 위치정보를 포함한 인체정보를 추출하는 인체정보 추출장치를 제공한다. 본 발명의 인체정보 추출장치에서는, CT촬영정보로부터의 3차원 인체정보와 인체모형으로부터의 3차원 모형정보와의 양자에 포함되는 공통되는 위치결정부재의 정보를 검출함으로써 위치결정의 기준면을 검출한다. 그리고, 양 기준면을 디스플레이상에서 합치시켜, 3차원 인체정보를 기준면에 위치결정하고, 나아가서는 3차원 모형정보에 대응하는 인체정보만 CT촬영정보로부터 추출한다. 본 장치에 의하면 기준면에 위치결정되어 노이즈 정보가 배제된 3차원 인체정보를 제공할 수 있다.

Description

인체정보 추출장치, 인체촬영정보의 기준면 변환방법 및 단면정보 검출장치{HUMAN BODY INFORMATION EXTRACTION DEVICE, HUMAN BODY IMAGING INFORMATION REFERENCE PLANE CONVERSION METHOD, AND CROSS SECTION INFORMATION DETECTION DEVICE}

본 발명은, 인체요소를 정밀하게 위치결정하여 촬영되어 있지 않은 CT 등 촬영정보로부터 인체요소의 기준면에 대한 인체정보를 추출하고, 처리하는 장치, 또는 CT 등 촬영정보를 인체요소의 기준면에 대한 촬영정보로 변환하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 인체요소의 CT촬영정보로부터, 임의로 선택된 기준축을 포함한 단면정보를 검출하는 단면정보 검출장치에 관한 것이다.

환자를 환부의 질환을 검출하는 하나의 방법으로서 CT촬영이 존재한다. 이 CT촬영은 환자 내부의 단층 화상을 취득하는 촬영방법이지만, 2차원의 아날로그정보이기 때문에 촬영부위의 임의 단층을 평면적으로 볼 수는 있어도 3차원 이미지로서 파악할 수 없다고 하는 불편이 있었다. 근래, 이 불편을 해소하기 위해서 CT촬영으로부터 취득된 2차원 아날로그정보를 3차원 디지털정보로 변환하여, 변환된 정보를 디스플레이상에 3차원 화상으로서 표시하는 시스템이 개발되어 왔다. 이 시스템에서는, 오퍼레이터가 디스플레이상의 환자 부위의 3차원 이미지를 보면서 상 기 이미지의 임의위치를 지정함으로써 목적으로 하는 환자 부위의 단층 화상을 취득할 수 있다. 실제로는, CT촬영으로부터 얻은 환자 부위의 3차원정보를 디스플레이상에 화상표시하기 위해서는, 그 처리상, 월드영역이 이루는 절대 좌표를 갖는 가상공간상에 환자 부위의 정보(이하, '인체정보'라고도 칭한다)를 배치하여 화상표시하게 된다.

그러나, 상기 시스템에서는 오퍼레이터가 디스플레이에 표시된 3차원 화상을 볼 수는 있어도, 치과의사 등이 원하는 기준위치로부터 본 화상정보를 취득할 수는 없다. 이것은, CT촬영정보가 월드영역상의 절대적인 좌표상에 촬영정보가 배치되어 있는 것에 불과하기 때문이고, 기준위치에 대한 상대적인 촬영정보의 설정이 이루어지지 않기 때문이다. 예를 들면 치열 결손부에 치과용 임플란트(이하, "인공치근"이라고도 칭한다)를 매립하는 목적으로 환자의 턱부분을 CT촬영한 경우에서 설명하면, CT촬영은 환자의 머리부분을 침대에 얹어놓고 이루는 것으로 촬영된 단층정보는 침대를 위치기준으로 하는 단면정보가 된다.

이것에 대해서 치과의사가 요구하는 단층정보는 그 치료형태에 따라서 치과의사가 원하는 인체요소를 위치기준으로 한 정보이다. 따라서, CT촬영을 실행하는 치과의사(또는 치과의사의 지시를 받은 오퍼레이터)는 원하는 위치기준에 기초하여 환자를 위치결정하여 촬영할 필요가 있다. 이것은 매우 곤란하고 경험을 필요로 하는 작업인 반면, 환자의 피폭도를 고려하면 촬영 재시도를 반복할 수 없는 사정이 있다. 이러한 사정에 의해, 종래부터 의료관계자의 사이에서는 임의의 위치에 위치결정된 환자 부위의 CT 촬영정보를 환자 부위의 기준면(교합면과 같은)으로부 터의 상대적 위치정보를 포함한 인체정보로서 검출하는 수단이 요구되어 왔다.

또한, CT촬영정보로부터의 3차원정보를 화상표시한 경우, 인체정보와 그 이외의 노이즈가 혼재하여 표시되는 것이 많고, 원하는 인체정보를 알아보기가 어렵다고 하는 실정이 있었다. 예를 들면, 대표적으로는 인체요소에 부가된 금속편 등의 다른 요소로부터 생기는 아티팩트라고 칭해지는 노이즈 정보가 존재한다. 이러한 노이즈 정보를 포함한 채로 의사가 CT촬영에 의한 환자 부위의 3차원정보를 보고 이해하려고 해도 상기 노이즈 정보가 방해가 되어, 원하는 부위정보를 정확하게 취득할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

또한, 상기 문제를 해결하기 위해서 근래, 여러 가지의 기술이 개발 검토되어 왔지만, 처리속도가 늦거나 또는 장치가 대형화한다고 하는 문제도 지적받고 있다.

특히, 임플란트수술을 실행하는 치과의사에 있어서 CT 등 촬영정보로부터 매립하는 임플란트를 기준으로 한 단면정보의 취득이 바람직하지만, 종래의 CT등 촬영의 경우, 치과의사는 환자의 앞쪽으로부터 교합평면을 보는 상태의 시점좌표에 기초하여 시술을 실행하는데 대해서 CT촬영정보는 월드영역을 외부로부터 본 좌표계로 화상표시되어, 치과의사에 있어서 시술단계에서의 시점과 다른 단면화상이 제공된다고 하는 문제도 있었다. 이것은 단면화상을 보고 시술하는 치과의사의 풍부한 경험을 필요로 하는 작업이다. 이러한 사정에 의해, 종래부터 치과관계자의 사이에서는 임의의 기준위치에 기초한 환자의 단면정보, 나아가서는 치과의사의 시술시점에서 요구되는 단면화상의 제공이 요구되고 있었다.

예를 들면, 상기 종래 기술로서 일본 특허공개공보 2002-177262, 일본 특허공개공보 2001-000430, 미국특허공보 제 6,704,439호가 참조된다.

[발명의 개시]

[발명이 해결하고자 하는 과제]

본 발명은, 이상의 사정에 감안하여 창작된 것으로, 간단하고 쉬운 처리에 의해 정밀하게 위치결정되어 있지 않은 3차원 인체정보를 원하는 기준면에 위치결정할 수 있고, 나아가서는 노이즈정보를 배제 가능한 인체정보 추출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 간이하고 확실한 처리에 의해 CT촬영정보 등의 환자의 3차원 촬영정보를 인체적 기준면에 기초하는 3차원 촬영정보로 변환하는 인체촬영정보의 기준면 변환방법을 제공하는 것도 목적으로 한다. 게다가, 인체정보 중 소정의 기준축 주위의 단면정보를 검출하고, 나아가서는 그 단면정보를 항상 치과의사 등이 원하는 시점에서 제공하는 단면정보 추출장치를 제공하는 것도 목적으로 하고 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명의 인체정보 추출장치에 의하면, 공간내의 임의의 위치에 위치결정된 인체요소의 3차원 촬영정보로부터 상기 인체요소의 원하는 부분의 정보가 추출?검출된다. 구체적으로는, 인체요소의 기준면과 상대적으로 고정된 위치에 위치결정되는 위치결정부재를 배치한 상태의 인체요소의 3차원 촬영정보를 월드영역내의 임의위치에 배치하는 인체정보 배치수단과, 월드영역내에 배치된 3차원정보 중에서 위치결정부재의 복수의 특정부분이 각각 점유 하는 월드영역상의 위치정보를 검출하여, 그 위치정보로부터 월드영역상의 기준면의 위치정보를 검출하는 기준면 검출수단과, 기준면에 대해서 월드영역에 있어서의 인체요소의 상대적 위치정보를 검출하는 기준위치정보 검출수단을 갖고 있다.

또한, 상기 인체정보 추출장치의 위치결정부재의 특정부분은, 위치결정부재가 인체요소에 위치결정되었을 때에 인체요소로부터 외부에 돌출하여, 각각의 중심이 기준면상에 위치하도록 배치되는 것이 바람직하고, 기준면 검출수단은, 월드영역내에 배치된 인체요소의 3차원정보중에서 각 특정부분의 표면상의 임의점으로서 선택된 지정점과 그 근방점과의 상대적 위치관계를 검출하는 수단과, 검출된 지정점과 그 근방점과의 상대적 위치관계로부터 특정부분의 중심위치를 검출하는 수단과, 검출된 특정부분의 중심위치를 포함한 월드영역내의 평면을 기준면으로서 검출하는 수단을 가질 수 있다. 또한, 이 장치는, 월드에어리어내에 있어서의 기준면으로부터 원하는 영역을 설정하는 기준영역 설정수단과, 기준영역 설정수단에 의해 설정된 영역내에 배치된 인체정보를 추출하는 기준영역정보 추출수단을 갖는 것이 바람직하다.

여기서, 예를 들면, 인체요소의 3차원 촬영정보는 적어도, 상악부(上顎部)와 하악부(下顎部)와 상기 위치결정부재와의 3차원 촬영정보를 갖고 있고, 상악부와 하악부란, 각각 치열을 포섭한 것이다. 또한, 위치결정부재는, 상악부 및 하악부의 치열의 사이에 끼워진 상태로 위치결정되어, 이 위치결정부재가 고정된 위치를 기준면, 예를 들면 교합면으로서 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 인체정보 추출장치는, 인체요소의 원하는 부분과 대략 동일 외형을 갖도록 작성된 인체모형의 3차원 촬영정보를 월드영역상에서 일체의 오브젝트로서 변위 가능하게 설정하는 모형정보 배치수단과, 월드영역내에서 상기 모형정보 배치수단에 의해 배치된 인체모형의 3차원 촬영정보와 중복하는 영역내에 배치된 인체정보를 검출하는 중복정보 검출수단과, 중복정보 검출수단에 의해 검출된 중복부분에 대응하는 인체정보를 추출하는 수단을 가져도 좋다. 또한 인체모형은, 인체요소의 기준면과 상대적으로 고정된 위치에 위치결정되는 위치결정부재를 배치한 상태의 인체요소에 기초하여 작성되는 것으로서, 적어도 인체요소의 모형과 위치결정부재의 모형으로 구성되어 있고, 모형정보 배치수단에 의해 배치되는 인체모형의 3차원 촬영정보 중에서, 위치결정부재의 복수의 특정부분에 상당하는 위치결정부재의 모형의 복수의 특정부분이, 각각 점유하는 월드영역상의 위치정보를 검출하고, 이 위치정보로부터 인체요소의 기준면에 상당하는 인체모형의 기준면의 위치정보를 검출하는 모형기준면 검출수단과, 모형정보 배치수단으로 배치된 인체모형의 3차원 촬영정보에 모형 기준면 검출수단에 의해 검출된 기준면을 설정하는 인체모형 기준면 설정수단을 갖고, 중복정보 검출수단은, 적어도, 인체모형 기준면과 인체요소의 기준면과의 월드영역상의 위치정보가 합치했을 때에, 인체모형의 3차원 촬영정보와 중복하는 영역내에 배치된 인체요소의 3차원 촬영정보를 추출하는 것이 바람직하다. 한편, 인체모형은, 인체요소의 상악부와 상기 하악부와 치열의 사이에 끼워진 상태로 위치결정된 위치결정부재에 기초하여 작성되는 것이 바람직하다.

또한, 인체요소의 3차원 촬영정보가 인체요소의 CT촬영정보인 경우에는, 그 CT촬영정보는 인체요소의 공간정보와 이것에 대응하는 CT치로 구성되는 것이 통상이며, 이 경우에, 위치결정부재의 복수의 특정부분 고유의 CT치를 제 1 규정 CT치로서 설정하는 제 1 규정 CT치 설정수단과, CT촬영정보에 있어서의 인체정보 이외의 부분 고유의 CT치를 제 2 규정 CT치로서 설정하는 제 2 CT 규정치 설정수단과, CT촬영정보에 있어서의 특정부분의 CT치를 제 1 실측 CT치로서 검출하는 제 1 실측 CT치 검출수단과, CT촬영정보에 있어서의 인체정보 이외의 부분의 CT치를 제 2 실측 CT치로서 검출하는 제 2 실측 CT치 검출수단과, 제 1 규정 CT치 및 이것에 대응하는 제 1 실측 CT치와, 제 2 규정 CT치 및 이것에 대응하는 제 2 실측 CT치로부터 규정 CT치에 대한 실측 CT치의 함수정보를 설정하는 함수정보 설정수단과, 함수정보 설정수단에 의해 설정된 함수정보에 비추어 CT촬영정보에 있어서의 실측 CT치를 규정 CT치로 교정하는 CT치 교정수단을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 인체정보 추출장치는, 위치결정부재의 복수의 특정부분 중 원하는 특정부분간의 규정거리를 설정하는 규정거리 설정수단과, 월드영역내에 배치된 3차원 촬영정보내의 원하는 특정부분간의 거리를 측정하는 실측거리 측정수단과 실측거리가 규정거리에 일치하도록 3차원 촬영정보를 교정하는 위치정보 교정수단을 가져도 좋다.

또한, 기준면상에 각 치관(齒冠)화상정보를 각 치관에 대응한 치열위치에 배치한 치열궁(齒列弓)을 설정하는 치열정보 설정수단과, 원하는 치관화상을 기준면상에 표시하고, 다른 치관화상을 비표시로 하는 치관화상 표시수단을 갖는다. 게다가, 본 발명에 의하면 인체모형을 촬영할 때에, 인체모형은, 적어도 상하방향에소정거리의 위치관계를 갖는 상부 접촉부와 하부 접촉부와, 상부 접촉부와 하부 접촉부를 연결하는 연결부를 갖는 3차원 촬영용 치구가 제공되고 있다. 이 상부 접촉부는, 하면에 상기 인체모형의 상악부를 직접 또는 소정의 부재를 통하여 접촉 유지할 수 있는 것과 함께 이간할 수 있고, 하부 접촉부는, 상면에 인체모형의 하악부를 직접 또는 소정의 부재를 통하여 접촉 유지할 수 있는 것과 함께 이간할 수 있는 것이 바람직하다. 게다가, 상부 접촉부와 하부 접촉부와의 위치관계는, 양자에 상악부와 하악부가 접촉 유지된 상태로 위치결정부재의 모형이 상악부와 하악부와의 사이에 삽입 유지할 수 있도록 위치결정되어 있다.

또한, 다른 본 발명은, 공간내의 임의의 위치에 위치결정된 인체요소의 3차원 촬영정보를 하나의 인체적 기준면을 기준위치로 한 정보로 변환하는 인체촬영정보의 기준면 변환방법으로서, 환자의 인체요소의 모형을 고정치구에 고정할 때에 고정치구의 한 부재를 상기 모형에 있어서의 다른 인체적 기준면과 일치시켜서, 고정치구의 한 부재에 대한 인체적 기준면을 검출하는 모형 기준면 검출공정과, 모형이 고정된 고정치구를 촬영하여 3차원 화상정보를 취득하는 고정치구화상 취득공정과, 환자의 인체요소를 촬영하여 3차원 화상정보를 취득하는 환자화상 취득공정과, 환자화상 취득공정에 의해 취득된 환자의 3차원 화상정보에서의 다른 인체적 기준면의 위치에, 고정치구화상 취득공정에 의해 취득된 고정치구의 3차원 화상정보에서의 고정부재의 한 부재를 위치결정하는 것에 의해 양 3차원 화상정보를 겹쳐 포개고, 이것에 의해서 고정치구의 3차원 화상정보중 모형기준면 검출공정에 의해 검출된 하나의 인체적 기준면에 위치하는 환자의 3차원 화상정보를 환자의 하나의 인체적 기준면으로서 검출하는 환자화상 기준면 검출공정과, 환자화상 기준면 검출공정에 의해 검출된 하나의 인체적 기준면을 기준위치로 한 화상정보에 환자의 인체요소를 촬영한 3차원 화상정보를 변환하는 변환공정을 갖고 있다.

또한, 이 발명은 치과의료에 있어서 활용되는 경우에는, 공간내의 임의의 위치에 위치결정된 턱부분 근방의 3차원 촬영정보를 교합평면(咬合平面)을 기준위치로 한 정보로 변환하는 방법으로서, 환자의 상하 치열모형을 고정치구에 고정할 때에 고정치구의 상부부재를 모형상의 비청도선(鼻廳導線)과 일치시키는 것에 의해서 고정치구의 상부부재에 대한 교합평면을 검출하는 모형 교합평면 검출공정과 치열모형이 고정된 고정치구를 촬영하여 3차원 화상정보를 취득하는 고정치구화상 취득공정과, 환자의 인체요소를 촬영하여 3차원 화상정보를 취득하는 환자화상 취득공정과, 환자화상 취득공정에 의해 취득된 환자의 3차원 화상정보상의 비청도선의 위치에, 상기 고정치구화상 취득공정에 의해 취득된 3차원 화상정보상의 고정부재의 상부부재를 위치결정하는 것에 의해 양 3차원 화상정보를 겹쳐 포개고, 이것에 의해서 고정치구의 3차원 화상정보중 모형 기준면 검출공정에 의해 검출된 교합평면에 위치하는 환자의 3차원 화상정보를 환자의 교합평면으로서 검출하는 환자화상 기준면 검출공정과, 환자의 인체요소를 촬영한 3차원 화상정보를 환자화상 기준면 검출공정에 의해 검출된 교합평면을 기준위치로 한 화상정보로 변환하는 변환공정을 갖고 있다. 여기서, 고정치구의 상부부재를 비청도선에 일치시키는 경우에 대해서 설명했지만, 비청도선 의외로서 치과의료로 사용되는 기준면인 안이평면(眼耳平面)을 이용해도 좋다.

또한, 상기 방법을 실행하기 위한 도구로서, 본 발명에서는 서로 평행하게 대향하는 상부부재 및 하부부재와, 한 쪽의 단부가 상기 단부에 있어서 상기 상부부재에 대해서 회전 자유롭게 피벗연결되고, 또한 다른 단부는 상기 하부부재와 고정되는 연결부재를 구비한 고정치구가 제공되어 있고, 이 고정치구의 상부부재는, 환자의 상부 치열모형을 상부부재의 위치가 상기 상부 치열모형에서의 비청도선에 위치하도록 고정되었을 때에 상교합평면(上咬合平面)을 검출하기 위한 부재이고, 하부부재는, 환자의 하부 치열모형을 상기 상부 치열모형과 정상적인 이맞물림 위치가 되도록 상기 연결부재를 회전시켜 상기 하부부재에 고정했을 때 하부부재에 평행한 하교합평면(下交哈平面)을 검출하기 위한 부재이다. 게다가 고정치구의 상부부재, 하부부재, 및 연결부재는, 각각 X선 투과율이 낮은 재질로 구성되어 있거나, 또는 적어도 상하부재는, 각각 X선 투과율이 낮은 재질로 구성되어 있다. 이 고정치구에 있어서도 상부부재는, 환자의 상부 치열모형을 상기 상부부재의 위치가 상기 상부 치열모형에 있어서의 안이평면에 위치하도록 고정되었을 때에 상교합평면을 검출하기 위한 부재로 할 수 있다.

게다가 다른 본 발명의 단면정보 검출장치에 의하면, 인체요소의 3차원 촬영정보로부터, 임의로 선택된 기준축을 포함한 단면정보를 검출한다. 이 장치는, 기준축을 포함한 소정의 평면영역을 생성하는 수단과, 인체요소의 소정위치에 기준축과 평면영역을 설정하는 수단과 기준축과 평면영역이 설정된 상태로, 상기 평면영역에 위치하는 인체정보를 추출하는 인체정보 추출수단을 갖고 있다. 또한, 이 인체정보 추출수단은, 평면영역내의 미소영역(voxel, pixel 등)에 복수의 검출점을 설정하는 수단과, 검출점의 각각 대응하는 월드영역내의 복수의 인체정보를 검출하는 수단과, 검출된 상기 복수의 인체정보를 평균화하여 미소영역에 있어서의 1개의 인체정보로서 설정하는 수단과, 설정된 미소영역에 있어서의 1개의 인체정보를 평면영역에 걸쳐서 검출하는 수단을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 본 단면정보 검출장치에 의하면, 기준축은 인체요소에 기초하는 소정의 방향으로 경사시킬 수 있고, 또한 평면영역은 상기 기준축과 함께 경사지고, 또한 기준축은 상기 방향성분으로 경사하였을 때에는 기준축과 평면영역은 그 경사상태를 유지한 채로 회전 가능해도 좋다. 또한, 기준축은 인체요소에 기초하는 소정의 방향으로 경사시킬 수 있고, 또한 평면영역은 기준축의 경사에 관계없이 경사지지 않고, 또한 기준축이 상기 방향성분으로 경사하였을 때에, 기준축은 경사상태를 유지한 채로 회전 가능하고, 평면영역은 경사져 있지 않은 상태를 유지한 채로 회전 가능해도 좋다.

게다가, 본 단면정보 검출장치에 있어서의 인체요소의 3차원 촬영정보는 주로 각각 치열을 포함한 상악부 및/또는 하악부로 구성된 것을 대상으로 하고 있고, 기준축은 치열방향으로 경사시킬 수 있고, 평면영역은 기준축과 함께 치열방향으로 경사지고, 또한 기준축이 치열방향으로 경사졌을 때에 기준축과 평면영역은 그 경사상태를 유지한 채로 회전 가능하다고 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 기준축은 협설(頰舌)방향으로도 경사시킬 수 있다. 이 경우, 평면영역은 기준축과 함께 협설방향으로 경사지고, 또한 기준축은 협설방향으로 경사졌을 때에 기준축은 협설방향의 경사상태를 유지한 채로 회전 가능하고, 평면영역은 협설방향의 경사져 있지 않은 상태를 유지한 채로 회전 가능하다고 하는 것이 바람직하다.

또한, 단면정보 검출장치는, 평면영역에 2 이상의 원하는 위치검출점의 좌표를 설정하는 위치검출점 설정수단과, 설정된 상기 위치검출점이 2점일 때에는 상기 검출점 각각의 좌표를 이용하여 검출점간의 거리를 측정하여, 설정된 상기 위치검출점이 3점 이상일 때에는 상기 검출점중 임의의 2점으로 형성되는 선분끼리의 각도 및/또는 상기 선분의 거리를 검출점의 좌표를 이용하여 측정하는, 평면영역내의 위치관계 측정수단을 가져도 좋다.

게다가, 상기 상악부 및 하악부의 3차원 촬영정보는, 상기 상악부 및 하악부에 포함되는 치열을 적어도 갖는 중공 또는 두께가 얇은 표면만으로 형성된 인체모형의 3차원 촬영정보와 겹쳐 포개어 설정되고, 인체정보 추출수단은, 평면영역에 위치하는 상하악부의 3차원 촬영정보와, 상기 평면영역에 위치하는 인체모형의 3차원 촬영정보를 추출해도 좋다.

[발명의 효과]

본 발명의 인체정보 추출장치에 의하면, 환자를 정밀하게 위치결정할 수 없는 CT촬영정보 등으로부터 얻은 인체요소의 3차원정보를 디스플레이상에서 위치결정할 수 있다. 구체적으로는, 교합면 등의 기준면에 위치결정부재를 배치하여 CT촬영 등을 실행하고, 촬영정보를 3차원 디지털화한 정보(또는 이것에 의료데이터를 포섭시킨 정보: 대체로 '인체요소의 3차원정보', '인체정보'라고도 칭한다)를 인체정보 배치수단에 의해 월드 좌표계를 갖는 월드에어리어(월드영역)에서 화상표시한다. 이 표시화상에서는 환자 이외에 환자에게 고정의 위치결정부재도 표시되어 있고, 디스플레이상에서 이것을 치과의사 등의 오퍼레이터가 시인하고, 그 특정부분을 지정함으로써 위치기준이 되는 기준면(교합면 등)을 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 인체정보 추출장치에 의하면 상기 기준면(교합면 등)의 검출로부터의 3차원정보뿐만 아니라, 치형모형의 CT촬영정보로부터의 3차원정보에서도 실행하고, 이것을 디스플레이상에서 일치시켜, 치형모형으로부터의 정보로 대응하는 환자의 희영정보를 추출한다(이하, '피팅'이라고도 칭한다). 이것에 의해, 위치결정되지 않고 단순히 월드에어리어상에 배치되어 있는 것에 불과한 환자의 촬영정보를 기준면에 기초하여 상대적으로 위치결정된 로컬좌표계로 위치결정할 수 있고, 게다가 CT촬영시에 생기는 노이즈 정보를 배제한 인체정보를 추출할 수 있다.

게다가, 본 발명에서는, 종래, 환자의 CT촬영을 할 때에 실행하고 있었던(실행되어 있지 않은 경우도 있었다) 초기 CT치의 어긋남교정('캘리브레이션'이라고도 칭한다)을, CT촬영 후에 실행하는 것도 가능하게 하고 있다. 구체적으로는, 본 발명에서는 CT촬영정보에 위치결정부재의 정보도 포함되어 있기 때문에, 규정의 CT치가 인식되어 있는 위치결정부재와 규정의 CT치가 인식되어 있는 다른 부분(예를 들면, 공기부분)과의 CT치를 CT촬영정보로부터 얻은 CT치에 합치시키도록 교정하면, 가령 CT촬영전에 캘리브레이션을 실행하지 않아도 사후적으로 캘리브레이션하는 것이 가능해져, 정밀도가 높은 CT촬영정보를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 종래부터 CT촬영화상에 있어서 지적되고 있는 Z축방향(CT촬영방향)의 어긋남을 교정하는 것도 가능해진다. 환언하면 인체요소의 기준면을 검출하기 위해 사용하는 위치결정부재를 캘리브레이션 툴로서 겸용할 수 있다.

또한, 위치결정부재의 다른 겸용기능으로서 인체의 CT 등 촬영정보중 원하는 범위의 데이터만을 추출하는 것도 가능하다. 예를 들면, 위치결정부재에 의해 검출된 교합면을 기준으로 한 주목부위의 추출이나, 상악부 또는 하악부의 자동분리를 실행할 수 있다. 이것에 의해서 추출영역을 원하는 범위로 한정할 수 있어, 그 후의 각 처리를 큰 폭으로 신속화할 수 있다. 또한, 본 발명의 인체정보 추출장치에서는, 치관화상을 환자의 결손부 근방에 배치할 수 있다. 게다가, 본 발명의 촬영용 치구에 의하면, 인체모형의 상악부와 하악부에 위치결정부를 삽입 유지시킨 상태로 CT촬영 가능함과 함께, 상하악부의 위치관계를 유지한 채로 각각 CT 촬영 가능해진다. 이것에 의해서, 인체정보 추출장치에 의해서 추출된 인체정보중 상하악부만을 화상표시하여, 위치결정부재의 화상화를 배제할 수 있어, 그 후에 화상을 보면서 처리하는 오퍼레이터의 작업성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 인체촬영정보의 기준면 변환방법 및 고정치구에서는, 환자의 CT촬영화상(300)을 상하 교합평면 각각을 기준으로 한 CT촬영화상으로 할 수 있다. 이것에 의해서, 환자가 어떠한 자세로 CT촬영했다고 해도 치과의사에게 이해하기 쉬운 교합평면을 기준으로 한 촬영정보를 취득할 수 있다. 또한, 맞물림을 정상적으로 할 수 없는 정도까지 치열 결손되어 있는 환자에 있어서도 용이하게 교합평면을 기준으로 한 CT촬영정보를 취득할 수 있다. 또한, 고정치구는 비청도선이나 안이평면을 이용하여 교합평면을 검출하는 것이고, 그런 의미에서 평균치 교합기, 조절성 교합기라고 칭하는 기존의 교합기(교합평면 확인장치)와 같은 기능을 갖고 있기 때문에 통상보다 이것을 사용하는 치과의사에 있어서도 사용하기 쉽다. 고정치구가 아크릴 등의 X선 투과율이 낮은 재료로 구성되어 있기 때문에, 아티팩트의 문제도 회피할 수 있다.

본 발명의 단면정보 검출장치에서는, 치과의사가 원하는 기준축 주위의 단면정보를 취득할 수 있다. 또한, 기준축으로는 의료부재를 표시할 수도 있기 때문에, 의사는 디스플레이상에서 자기의 치료상태를 이미지하면서 의료부재를 기준으로 한 좌표계로 단면정보를 취득할 수 있다. 예를 들면, 임플란트의 매립 위치를 확정시키고 싶은 치과의사에 있어서는 치관을 치열 화상에 매립시킨 모양을 보면서 하악관 등의 신경에 접촉하지 않는 임플란트위치를 검출할 수 있다. 게다가, 본 발명의 단면정보 검출장치에서는, 치과의사 등이 시술시에 생각하는 시점좌표로 단면정보를 취득할 수 있다.

게다가, 본 발명의 단면정보 검출장치에 의하면, CT촬영화상 특유의 화상의 불명확성을 배제할 수 있고, CT촬영화상 및 그 단면정보에 기초하여 인공치근의 맵립화상처리를 실행하는 오페레이터의 유저빌리티가 큰 폭으로 향상한다.

도 1은, CT촬영정보로부터 얻은 턱부분의 3차원 화상을 예시하고 있다.

도 2는, 본 발명의 인체정보 추출장치로 교합상을 검출하는 스텝을 나타낸 플로우도이다.

도 3은, 본 발명의 인체정보 추출장치로 교합면을 검출하는 다른 스텝을 나타낸 플로우도이다.

도 4는, 위치결정부재를 예시한 약시도이고, 도 4a, 도 4b는 각각 하나의 실시형태의 측면도와 X-X선에서 본 도면, 도 4c, 도 4d는 각각 다른 실시형태의 측면도와 Y-Y선에서 본 도면이다.

도 5는, 본 발명의 인체정보 추출장치로 기준면(교합면)을 일치시키는 모습을 나타낸 개략도이다.

도 6은, 본 발명의 단면정보 검출장치에 있어서 디스플레이상에서 기준면과 평면영역을 설정하는 모습을 나타내고 있다.

도 7은, 본 발명의 단면정보 검출장치로 기준축 주위의 단면정보를 검출하는 스텝을 나타낸 플로우도이다.

도 8은, 상하 치열모형을 고정하는 CT촬영용 치구와 이것을 사용한 피팅 및 상하치열의 마킹을 나타낸 도면이다.

도 9는, 상하악부의 단면화상을 예시한 도이다.

도 10은, 본 발명의 단면정보 검출장치로 단면화상을 취득할 때의 상하악부의 CT촬영화상과 기준축 및 평면영역과의 위치관계를 나타낸 화상도이다.

도 11의 (a)는, 본 발명의 인체촬영정보의 기준면 변환방법으로 사용하는 고정치구에 치열모형에 고정하는 방법을 나타내고 있고, (b)는, 상기 고정장치가 흔들림운동하는 상태를 나타낸 것이다.

도 12는, 본 발명의 인체촬영정보의 기준면 변환방법에 있어서 고정치구를 환자의 촬영정보(CT촬영화상)로 겹쳐 포개어 기준면(교합평면)을 검출하는 수법을 나타내고 있다.

도 13은, 도 11, 도 12에 있어서의 본 발명의 인체촬영정보의 기준면 변환방 법의 변형예를 나타낸 것이다.

[발명의 실시를 하기 위한 최량의 형태]

CT촬영화상은 환자악부의 단층 화상이며 2차원 아날로그정보이다. 따라서, 3차원정보로서 알아보기 위해서, 2차원 아날로그정보를 디지털화한 후에 3차원정보로의 변환이 이루어지고, 변환된 3차원정보에 기초하여 디스플레이상에 환자 턱부분이 화상표시되게 된다. 또한, CT촬영정보에 의해 얻은 3차원정보는, 환자의 인체요소의 구성상태가 검출된 것이고, 그대로는 기본적으로 위치정보(변위정보)로 구성되어 있는 것에 불과하지만, 3차원 디지털화 된 정보로 하면 치과의사가 갖는 다른 임상데이터 등의 의료정보를 포함한 3차원의 인체정보로서 디스플레이에 화상표시할 수도 있다. 따라서, 치과의사는, 디스플레이상의 임의점 또는 임의면을 지정하면 해당 부분의 단층화상이나 의료정보를 알아 볼 수 있다.

그러나, 상기 3차원정보의 3차원 화상표시는, 화상의 각 단위영역(voxcel) 마다 대응하는 위치정보나 의료정보에 기초하여 화상화하는 구성의 처리가 이루어져, 각 voxcel 표시의 집합군으로서 조직화상(환자 턱부분 등)이 표시되는 것이다. 구체적으로는, 화상처리상, 화상표시가 가능한 3차원 공간축을 촬영화상 공간축인 월드에어리어(월드영역)로서 설정하고, 월드에어리어의 위치를 결정하는 1개의 좌표계(월드좌표계)에 각 voxcel마다의 정보를 대응시킨 화상표시정보를 형성하여, 화상표시를 월드에어리어 전역에 걸쳐서 실행하여 각 voxcel마다의 화상이 집합군이라고 하면 환자턱부분의 조직화상으로서 시인되는 것이다. 말하자면, 디스플레이상에 표시된 턱부분의 3차원 화상은 각각 별개에 표시된 점의 집합체에 불과하 고, 턱부분 또는 이것을 구성하는 각 부위나 조직으로서의 정보에 의해 형성되는 것은 아니다. 게다가, CT촬영정보는 환자를 침대에 위치결정(얹어놓고)시켜서 촬영한 정보이며, CT촬영기기(침대 등)의 고정점으로부터의 임의좌표(상기 월드좌표에 상당)에 있어서의 환자정보를 취득하고 있는 것이기 때문에 촬영대상인 턱부분이 CT촬영기기에 대한 위치정보는 표시할 수 있어도, 어떠한 위치에 위치결정되어 있는지의 정보는 포함되지 않고, 상기 디스플레이에 화상표시한 경우에 턱부분이 어떠한 상태(목의 경사각이나 흔들림각 등)로 표시되어 있는지를 검출할 수 없다. 즉, CT촬영화상에 기초하는 3차원 화상은 월드좌표로 특정한 좌표내의 인체정보를 검출할 수 있어도, 이것을 턱부분내의 특정위치, 예를 들면 치과의사가 기준면으로서 취급하는 교합평면이나 안이평면을 기준으로 한 상대적 정보로서 파악할 수 없는 것이 된다.

따라서, 월드에어리어내의 임의위치에 위치결정된 턱부분의 3차원 정보를 원하는 기준위치에 대한 상대적 위치에 위치결정되도록 변환하여, 이 기준위치에 기초하는 위치관계에서 정보 형성된 턱부분정보를 구성하는 것을 구할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서는 우선, CT촬영시에 의료적 견지로부터의 위치결정이 되지 않은 3차원 인체정보를 컴퓨터상에서 위치결정하는 전제가 되는 기준면의 검출, 즉 월드좌표계에서의 인체정보로부터 위치결정의 기준면을 검출하는 장치가 제공되어 있다. 구체적으로는, 본 실시형태의 인체정보 추출장치에서는, 기준면으로서 치과의료적으로 활용성이 높은 교합평면을 채용하여, 이 교합평면의 월드좌표계에 있어서의 위치정보를 검출하는 것으로 하고 있다.

본 실시형태의 인체정보 추출장치에서는, CT촬영시에 환자에게 위치결정부재를 장착하는 것이 전제가 된다. 구체적으로는 치과치료에 활용하는 경우를 예를 들어 설명한다. 도 1을 참조하면 인체정보 추출장치의 위치결정부재(10)가 환자의 교합평면에 맞물려진 상태를 나타내는 턱부분(16)의 사시도이다(보기 쉽게 상하 치열근방만 나타내고 있어 실제로는 다른 턱부분 요소도 표시된다). 도면으로부터도 이해되는 바와 같이 위치결정부재(10)는, 판형상부재(10a)와 3개의 구형상체(10b)로 구성되어 있다. 판형상부재(10a)는 환자가 맞물었을 때에 그 상하평면에 상부 치열(12)과 하부 치열(14)이 접촉되게 되어, 접촉된 판형상부재는 대체로 평탄하지만 상하치열(12,14)에 넓게 피트할 수 있는 정도의 가요성을 갖고 있어도 좋다. 따라서, 위치결정부재(10)의 판형상부재(10a)는 교합평면을 따라서 배치되어 있게 된다.

이러한 상태로 환자를 CT촬영하면 디스플레이상에 표시되는 턱부분(16)의 화상도 도 1과 같이 위치결정부재(10)가 장착된 턱부분(16)의 3차원 화상이 된다. 한편, 실제로는 디스플레이상에 표시되는 화상은, CT촬영시에 발생하는 노이즈 정보를 포함한 3차원정보에 기초하는 것이기 때문에 도 1과 같은 것은 되지 않지만, 이 점에 대해서는 후술하는 것으로 하고, 여기에서는 도 1을 이용해 설명하는 것으로 한다.

도 1에 나타내는 3차원정보는 오퍼레이터에게 있어서는 디스플레이상에 턱부분이 표시되어 있다고 인식되지만, 상술한 바와 같이 단순히 화상표시단위인 voxel마다 정보를 대응지어서 월드에어리어상에 표시한 것에 불과하고, 정보구성으로서 는 교합평면과 그 이외의 턱부분의 정보와 아무런 차별화되고 있는 것이 아니라, 교합평면의 위치정보도 형성되어 있지 않다. 따라서, 본 실시형태에서는, 표시화상으로부터 위치결정부재(10)로서 시인할 수 있는 화상개소를 지정함으로써 차별화되어 있지 않은 3차원정보로부터 교합평면을 검출하는 방법을 채용하고 있다.

우선, 도 1및 상기 설명으로부터 분명하듯이 위치결정부재(10)는 그 판형상부재(10a)가 교합평면을 따라서 배치되어 있고, 판형상부재(10a)의 측부에 구형상체(10b)가 돌출하여 배치되어 있으므로, 구형상체(10b)는 교합평면상에 배치되어 있게 된다. 또한, 이 구형상체(10b)는 3개 배치되어 있다. 따라서, 각 구형상체(10a)의 중심점의 위치(월드좌표계)를 검출할 수 있으면, 교합평면상에 있는 3점을 검출할 수 있게 되어, 나아가서는 교합평면의 위치를 검출할 수 있다. 여기서 교합평면을 검출하기 위해서 판형상부재(10a) 자체의 위치를 검출하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, CT촬영에 의해 얻은 실제의 3차원정보는 인체에 가까워질수록 노이즈(후술)가 많고, 또한 치열 등의 인체요소와 중복할 수도 있기 때문에, 위치결정부재(10)에 의한 화상인지 그 외의 정보에 기초하는 화상인지를 시각적으로 판별하는 것이 곤란하다. 따라서, 본 실시형태에서는 바람직한 구성으로서 인체요소로부터 이간하여, 위치결정부재(10) 이외의 정보가 혼재하기 어려운 위치에 배치된 구형상체(10b)를 사용하는 방법을 채용하고 있다[때문에, 구형상체(10b)는 판형상부재(10a)로부터 돌출하고 있는 것이다].

다음에 오퍼레이터가 실행하는 스텝에 대해서 설명한다. 교합평면을 검출하기 위해서 3개의 구형상체(10b)의 중심위치를 검출하는 것을 상술해 왔지만, 실제 의 스텝으로서는 도 2에 나타내는 바와 같이 오퍼레이터는, 우선 구형상체(10b)를 표시하는 화상영역으로부터 검출하는 영역을 지정한다(STEP 10). 이것은, 구형상체(10b)는 판형상부재(10a)에 고정할 필요가 있고 판형상부재(10a)에 매립되는 부분이 있는 것에 기인하고 있고, 이 부분에 있어서는 구형상체(10b)뿐만 아니라 판형상부재(10a)의 위치정보도 혼재하므로 판형상부재(10a)로부터 외부에 돌출하여 구형상체(10b)의 정보만을 추출하는 것이 바람직하기 때문이다. 다음에, 오퍼레이터는 구형상체(10b)와 시인되는 화상의 중심 근방점의 voxel을 지정한다(STEP 12). 여기서 지정하는 voxel은, 검출영역의 중심이 된다. 검출중심점이 지정되면 그 인접하는 점이 검출되어, 더 검출된 인접점에 인접하는 점이 차례차례 검출된다(STEP 14). 이 인접점은, 인접 voxel이더라도, 소정거리 이간하는 voxel이더라도 좋다. 이 인접점의 검출은 전술한 검출영역내에서 실행되어, 검출영역 외에 도달하면 다음 스텝으로 이행한다(STEP 16). 다음에 검출영역 내에서 검출된 점을 설정한다(STEP 18). 이것에 의해서 검출영역 내에 있어서의 구형상체(10b) 표면의 복수점이 설정된 것이 된다. 한편, STEP 18에서는 도시하고 있지 않지만 설정점을 소정의 색으로, 마킹(화상표시)하는 스텝이 포함되는 것이 바람직하다. 검출영역이 구형상체(10b) 이외의 위치영역, 즉 판형상부재(10a)나 인체요소의 위치영역까지 도달하고 있지 않은지를 오퍼레이터에 인식시키기 때문이고, STEP 10에서의 검출영역 지정의 양부를 판단하는 지침으로 할 수 있기 때문이다.

또한, 검출점이 설정되면(STEP 18), 각 검출점간의 법선이 검출되어(STEP 20), 검출된 법선의 교점위치가 또 검출된다. 이것은 구표면의 2점간의 법선이 구 중심을 통과한다고 하는 원리를 이용하여 구형상체(10b)의 중심위치를 검출하는 스텝이다. 그 의미에 있어서, 검출하는 법선은 이상적으로는 2개로 충분하게 되지만 실제로는 검출점이 구형상체 표면에 위치하고 있지 않은 경우나 노이즈 등에 의한 오차가 생기는 경우가 있기 때문에 복수개 검출하여, 각각의 교점을 검출해 둘 필요가 있다. 따라서, 다음의 스텝에서는 검출된 복수의 교점위치를 평균화함으로써 실제의 구형상체(10b)의 중심위치에 근사시키는 스텝이 필요하게 된다(STEP 24). 이상의 스텝에 의해 1개의 구형상체(10b)의 중심위치(월드좌표계)가 검출된다.

또한 상술한 바와 같이 교합평면은 적어도 3개의 구형상체(10b)의 중심위치에 의해 검출되는 것이기 때문에, 구형상체(10b)의 중심위치가 검출된 후에 3개의 구형상체 중심점이 검출되었는지 아닌지를 검출하고(STEP 26), 검출되어 있지 않은 경우에는 또 다른 구형상체(10b)의 중심위치 검출스텝(STEP 12～STEP 24)을 반복하게 된다. 그리고, 3개의 구형상체(10b) 중심위치가 검출되면 교합평면이 검출되게(STEP 28)된다. 한편, 도시하고 있지 않지만 검출된 교합평면은 오퍼레이터가 시인할 수 있도록 소정의 색으로 표시되는 것이 바람직하고, 예를 들면 삼각평면으로 표시하는 등을 생각할 수 있다(후술의 발명으로의 설명에 사용하는 도 5중 참조번호 102, 106 참조).

상기 교합평면의 검출에서는 구 표면상의 2점간 법선이 구 중심을 통과한다고 하는 수학적 원리를 이용하는 방법이 개시되었지만, 다른 수학적 원리를 이용하는 방법도 생각할 수 있다. 구체적으로는, 구 표면위치가 일반화된 함수(구 중심위치, 삼각함수를 이용하여 x, y , z좌표를 파라미터화)로 설정하여, 실제의 구 표 면좌표를 대입함으로써 구 중심좌표(월드좌표계)를 검출하는 원리를 이용한다. 도 3을 참조하면, 그 검출스텝이 나타나 있다. 이 스텝에서는 도 2와 같은 스텝도 많이 있기 때문에 같은 스텝에 대해서는 도 2로 같은 참조 번호를 붙이고 있다. 여기에서는 도 2와 다른 스텝에 대해서 설명하면, 우선 구 표면의 일반화된 함수가 설정된다(STEP 30). 이 스텝은, STEP 18과 STEP 32와의 사이의 스텝으로서 구성해도 좋다. 또한, STEP 32에서는 구형상체(10b) 표면의 검출점을 변수로서 STEP 30에서 설정된 함수에 대입하여, 함수의 불명확한 상수를 산출함으로써 구형상체(10b)의 중심좌표를 검출한다(STEP 33). 그 후, 검출된 중심좌표를 평균화함으로써 오차를 해소하는 것은 도 2와 같다.

이상, 교합평면의 검출방법에 대해서 설명해 왔지만, CT촬영시에 사용하는 위치결정부재는 도 1과 같은 판형상부재(10a)와 그 측면에 배치되는 구형상체(돌출부분으로서는 반구형상체라고 할 수 있다)(10b)로 구성되는 것 이외도 생각할 수 있다. 위치결정부재는, 교합평면(인체요소의 기준면)과 상대적으로 고정된 평면을 검출할 수 있으면 좋기 때문이다. 오히려, 턱부분으로부터 이간된 위치에 검출면이 존재하는 것이 노이즈 등을 고려하면 바람직하다. 구체적으로 대략 예시하면, 도 4a에서는 교합평면에 대해서 옆쪽에서 본 위치결정부재의 제 2 예(40)가 나타나 있고, 도 4b에서는 위치검출면(44)을 위쪽에서 본 (X-X선에서 본)구성이 대략적으로 나타내어져 있다. 또한, 도 4c에서는 교합평면에 대해서 옆쪽에서 본 위치결정부재의 제 3 예 50이 나타나 있고, 도 4d에서는 위치검출면(54)을 위쪽에서 본(Y-Y선에서 본) 구성이 대략적으로 나타내어져 있다. 위치결정부재(40)에서는 도 4a, 도 4b에 나타내는 바와 같이 교합평면에 따른 맞물림부재(42)와, 교합평면에 평행하게 배치된 검출부재(44)와, 이것들을 연결하는 막대형상 등의 부재(46)로 구성되어 있다. 이 구성에 의하면, 검출부재(44)는 적어도 삼각평면을 검출할 수 있는 구성이면 충분하기 때문에 판형상부재 뿐만 아니라 3개의 막대형상부재로 구성해도 좋다. 따라서, 삼각평면의 정점에 배치되는 구형상체(48)는, 턱부분으로부터 이간되어 노이즈 등의 영향이 적고 또한 교합평면에 평행하는 검출부재(44)에 메워 넣어지는 부분이 적어도 되기 때문에, 보다 정밀도가 높은 교합평면의 검출이 가능해진다. 또한, 도 4c, 도 4d에 나타내는 위치결정부재(50)와 같이, 교합평면에 수직인 평면을 갖는 검출부재(54)에 의해 교합평면에 수직으로 소정의 위치관계에 고정된 검출평면을 검출함으로써 교합평면을 검출해도 좋다. 이 경우도 도 4a, 도 4b의 위치결정부재와 같이 노이즈 등의 영향을 억제하면서 정밀도가 높은 교합평면 검출이 가능해진다.

이와 같이 하여 교합평면이 검출되면, 월드에어리어의 임의의 위치에 위치결정된 3차원 인체정보(여기에서는 턱부분 정보)를 그 인체요소의 위치결정의 기준면으로서 설정하면, 상기 인체요소의 상대적 위치를 검출하는 것이 가능해진다. 다만, 여기에서는, 이 기준면으로서의 교합평면의 검출방법(인체정보 추출장치로 실행되는 공정)을 이용하여 또 다른 발명(본 발명의 인체정보 추출장치에 상당)이 제공되어 있다.

이하, 그 구체적 실시형태를 예시한다.

이상적으로는 상술하는 교합평면을 검출하여, 이것을 기준면으로 하는 3차원 정보를 변환하면, 오퍼레이터는 원하는 부위의 정보를 디스플레이상의 턱부분을 눈으로 보면서 지정하여 3차원 화상으로부터 취득하는 것이 가능해진다. 그러나, 상술하는 바와 같이 CT촬영화상으로부터 얻을 수 있는 3차원정보는, 촬영대상인 인체요소에 기초하는 정보 이외에 아티팩트 등의 노이즈 정보가 포함되어 있는 것이 통상이다. 따라서, 표시된 화상이 인체요소에 기인하는 것인지 불분명하고, 노이즈정보가 많은 경우에는 인체요소의 외형화상마저 선명히 파악할 수 없는 것도 상정된다. 따라서, 무엇인가의 방법으로 노이즈 정보를 제거하는 것이 요구된다. 한편, 치형모형 등은 동일재료로 형성되어 있기 때문에, 이것을 CT촬영하여 3차원 디지털정보로 변환해도 아티팩트 등의 노이즈 정보는 거의 포함되지 않는다. 이 점에 주목하여, 상기 인체정보 추출장치로 채용된 교합평면(기준면) 검출방법을 이용해 인체정보로부터 노이즈 정보를 제거 가능한 인체정보 추출장치가 발명되어 있다. 이 장치의 실시형태에 대해서 이하에 설명한다.

도 5를 참조하면, 인체정보 추출장치에 있어서 2개의 3차원 촬영정보로부터 검출된 2개의 교합평면을 겹쳐 포개어 가는 모습을 대략 나타내고 있다. 우선, 우측의 턱부분(100)은 환자의 CT촬영으로부터 얻은 3차원 화상( 3차원정보)을 나타내고 있다. 이 화상은 월드에어리어내에 배치된 화상이며, 교합평면을 검출하는 스텝에 대해서는 상술한 바와 같다. 도 5에서는 검출된 교합평면을 참조번호 102로 나타내고 있다[후술하는 교합평면(106)을 겹쳐져 있기 때문에 사다리꼴 형상으로 시인되지만, 실제로는 삼각평면이다]. 다음에, 좌측으로 나타나는 턱부분(104)은, 환자의 치형모형의 CT촬영정보로부터 얻은 3차원 화상이다. 이 화상은 월드에어리 어에 있어서 일체의 오브젝트로서 배치된 것으로, 턱부분(104)의 화상은 월드에어리어에 대해서 상대적으로 변위할 수 있도록 설정되어 있다. 따라서, 턱부분(104) 화상은 오브젝트를 월드에어리어내에서 변위시키는 것에 따라 변위(이동이나 회전)한다.

이 치형모형으로부터의 3차원정보에 대해서도 상술하는 스텝에서 교합평면(106)을 검출한다. 상기 인체정보 추출장치에서는, 치형모형으로부터의 3차원 화상[턱부분(100)]을 환자정보로부터 얻은 3차원 화상[턱부분(104]]을 표시하는 월드에어리어내에서 변위시켜, 외관상, 양자의 교합평면(102,106)이 일치하는 위치에 위치결정한다. 이 때, 교합평면을 표시하는 삼각평면(102,106)의 크기가 다른 경우에는, 양자가 동일면적이 되도록 턱부분(100) 또는 턱부분(104)을 확장 수축시켜, 삼각평면(102,104)의 완전일치를 실행한다. 다음에, 교합평면(102,104)의 일치가 이루어지면, 치형모형의 3자원화상에 대응하는 위치에 있는 3차원 인체정보를 검출한다. 그리고, 검출된 인체정보(화상정보 및 그 외의 의료정보)를 추출하여, 그 후의 처리에 사용하는 인체정보로서 설정한다.

여기서 상술하는 바와 같이 치형모형으로부터 얻을 수 있는 3차원정보는 치형모형이 동일재료의 중실상태로 형성된 어느 것에 감안하면 표시된 화상은 노이즈 정보가 없거나(또는 적은) 인체요소의 외형표시가 된다. 따라서, 교합평면(102,106)을 일치시키면, 턱부분(100,104)의 화상도 그 외형표시상은 일치할 것이다. 그러나, 실제로는 일치하지 않는 부분이 존재하며, 이것이 CT촬영시에 생긴 노이즈 정보로 기인하는 표시화상이다. 따라서, 본 실시형태에서는, CT촬영정보로 부터 얻은 3차원정보 중 치형모형에 대응하는 인체정보만을 검출하여, 설정함으로써 노이즈정보가 없는 3차원 인체정보를 추출할 수 있다.

다음에, 환자의 CT촬영정보에 있어서의 CT치의 교정(캘리브레이션)에 대해서 설명한다. CT촬영정보는, 화상했을 때에 환자부위(인체요소, 특히 본 실시형태에서는 치열을 포함한 상하악부를 의미한다)의 정보를 농담(濃淡:그레이 스케일)으로 표시되어 있는 것이 알려져 있다. 이 농담은, 환자부위(상세하게는 상기 부위에 포함되는 물질성분)의 X선 흡수량을 무차원화하여 설정한 수치에 따라서 화상표시한 것이고, CT치라고 칭하고 있다. 이 CT치는 CT촬영기마다, 환자마다 변화하는 것으로, 동일 CT촬영기로 촬영한 동일환자내에서의 X선 흡수율의 상대치에 불과하고 절대적인 것은 아니다. 따라서, 다른 CT촬영정보의 동일부위에 있어서의 CT치가 같은 수치라고 할 수 있는 것은 아니며, CT촬영기나 환자차(특히 용적차)에 의해서 동일 개소의 부위에서도 CT치에 차가 있고, 복수의 CT촬영정보를 CT치에서 절대 비교할 수 없다고 하는 문제를 갖는다. 이 때문에, 의료분야에서는 CT치를 절대화시키기 위해서 물질 성분에 대응하여 표준화된 규격치(한스필드치)에 실제의 사용하는 CT촬영기 CT치를 교정하는 노력이 이루어지고 있다. 이것을 의료분야에서는, 통상, CT치의 캘리브레이션이라고 칭하고 있다.

구체적으로 종래의 캘리브레이션을 설명하면, 환자를 CT촬영하는 사전의 조정으로서 내부에 물을 주입한 투명체를 촬영하고, 그 촬영정보로부터 물부분의 CT치와 공기부분의 CT치를 검출한다. 그리고, 이러한 CT치를 각각 공기의 한스필드치(구체적으로는 -1024)와 물의 한스필드치(구체적으로는 0)와 비교한다. 이 비교 에 의해 실측 CT치의 어긋남이 2점으로 알 수 있기 때문에 CT촬영기마다 생기는 CT치 전체의 어긋남(한스필드치에 대한 어긋남)을 기울기로 검출할 수 있다. 따라서, 물부분과 공기부분과의 CT치를 한스필드가 직접적으로 교정하면 CT치의 캘리브레이션을 달성할 수 있다고 하는 것이다. 그러나, 의료분야에 있어서는 그 수속의 번잡함 등으로부터 한 환자마다 사전에 캘리브레이션을 하고 나서 CT촬영하는 것은 어렵고, 캘리브레이션은 정기적으로 밖에는 실행되지 않거나 또는 전혀 실행되지 않는 상황이 대부분이었다. 또한, 종래식의 캘리브레이션에서는 CT촬영기마다 생기는 CT치의 어긋남을 교정하는 것은 가능해도, 환자 개개의 용적차에 기인하는 CT치의 어긋남을 교정할 수 없었다.

이것에 대해서 본 실시형태에서는, 종래와 같이 CT촬영전에 캘리브레이션을 실행하지 않아도, CT촬영 후에 그 촬영정보(3차원 인체정보)로부터 사후적으로 캘리브레이션을 실행하는 것을 가능하게 하고 있다. 구체적으로는 상술하는 본 실시형태에서 사용한 위치결정부재를 이용한다. 예를 들면, 상술하는 위치결정부재(10)를 사용하는 경우로 설명한다. 위치결정부재(10)에는 교합평면을 검출하기 위해서 구형상체(10b)를 구비하고 있는 것은 상술한 바와 같지만, 여기에서는 이 구형상체를 X선 투과성을 갖는 중공의 투명 세라믹 등으로 구성하여, 그 내부에 물을 주입해 둔다. 이와 같이 구성한 구형상체를 갖는 위치결정부재(10)를 환자에게 맞물림시켜 CT촬영을 실행한다. 그리고, CT촬영정보중 구형상체(10b)의 CT치와 환자 이외의 공기부분(인체요소 이외의 부분으로서 도 1에서는 주위 흑색부분이 상당한다)의 CT치를 검출한다. 이 때, 상술한 바와 같이 물성분과 공기성분의 한스필 드치는 이미 알고 있고(각각, 0, -1024의 수치이다), 환자나 CT촬영기의 여하에 관계없이 고정된 것이다. 따라서, 실측 2개소[구형상체(10b)와 공기부분]의 CT치와 대응하는 한스필드치로부터 한스필드치에 대한 실측 CT치의 함수를 검출할 수 있다. 이 함수에 월드에어리어내에 배치된 인체정보로서의 상악부, 하악부의 각 위치에 있어서의 실측 CT치를 차례차례 들어맞추면 전체적으로 한스필드치로 변환된 3차원 촬영정보를 얻을 수 있다. 환언하면, 본 실시형태에서는, 인체요소의 기준면(예를 들어 교합평면)의 검출에 이용하는 규정의 위치결정부재(10b)를 활용함으로써, CT촬영기 개개의 조정차나 환자의 개체차에 관계없이 CT촬영정보로부터 사후적으로 캘리브레이션 할 수 있다. 한편, 상기 설명에서는, 구형상체의 재질을 세라믹과 내부에 물을 주입하는 구성을 예시했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 안정된 CT치를 검출할 수 있는 것이면 다른 재질이라도 좋다.

또한, 위치결정부재(10b)는 CT촬영시의 왜를 교정하는 것에도 사용할 수 있다. CT촬영기는, 통상, 중공형 돔형상의 촬영기내에 환자를 그 중심축방향(Z축방향으로 하고 있다)으로 이동시켜 촬영한다. 이 때 실제의 CT촬영기에서는 환자의 주위(Z축주위)를 소정피치로 회전시키면서 미소하게 조금씩 Z방향으로 상대이동시켜 촬영하여, 겹쳐 포개어 가는 방법을 채용하고 있다(일반적으로 헬리컬 스캔이라고 칭하고, 각 피치를 헬리컬 피치라고 칭한다). 이와 같이 헤리컬 스캔하면 필연적으로 촬영화상이 Z축방향으로 어긋나간다고 하는 문제가 있다. 예를 들면, 구형상의 물체의 CT촬영화상은 미소하면서 Z축방향을 장축으로 하는 타원 구형상이 된다. 즉, CT촬영정보는 Z축방향의 위치정보가 정밀하지 않게 된다. 본 실시형태에 서는, 이 문제를 해결하기 위해서 상술하는 위치결정부재(10)의 특정부분간, 여기에서는 구형상체(10b)간의 검출거리를 실제의 거리에 교정함으로써 헬리컬 스캔의 문제를 회피하고 있다. 구체적으로는, CT촬영정보중 상기 기준면에서 실행한 바와 같이 2개의 구형상체(10b)의 중심위치를 검출한다. 이 검출결과로부터 촬영정보에 있어서의 구형상체(10b)간의 거리, 특히 Z축방향거리가 검출된다. 또한, 위치결정부재(10b)의 구형상체(10b)간의 현실의 중심간 거리를 측정해 둔다. 그리고, CT촬영정보상의 검출거리를 현실의 거리에 합치시키도록 CT촬영정보의 위치정보 전체를 교정한다. 이러한 교정을 실행하면, 기존의 거리를 갖는 위치결정부재(10)를 사용하여 CT촬영시에 생기는 헤리컬 스캔의 영향을 교정하는 것이 가능해진다.

또한, 위치결정부재(10)는, CT촬영정보로부터 필요 부위의 정보만을 추출하는 도구로서도 사용 가능하다. 예를 들면, CT촬영정보로부터 상술하도록 위치결정부재(10)를 이용하여 기준면으로서의 교합평면을 검출했을 때에, 교합평면을 기준으로서 위쪽의 소정영역을 설정하고, 상기 설정영역, 예를 들면 상악부만을 사전에 추출할 수 있고, 또한 상하악부를 교합평면을 기준으로서 분리 추출할 수도 있다. 따라서, CT촬영정보의 데이터 사이즈를 축소화하는 것도, 표준화하는 것도 가능하고, 사후의 처리를 간소화할 수 있다.

다음에, 인체모형의 CT촬영시에 있어서의 고정치구에 대해서 예시한다. 도 5 및 도 1을 참조하여 상술하는 바와 같이 본 실시형태에서는, CT촬영정보(인체요소의 3차원 촬영정보)로부터 턱부분(16)의 상하치열(12,14)의 촬영정보를 추출하기 위해서, 턱부분(16)의 CT촬영화상(100)과 인체모형의 CT촬영화상(104)을 각각의 교 합평면(102,104)을 기준으로 겹쳐 포갬으로써 중복부분의 인체촬영정보를 추출하고 있다. 그러나, 실제로는 이 처리를 한 경우, 교합평면을 검출하기 위해서 이용한 위치결정부재(10)도 화상으로서 잔존한 채이다. 이 때문에, 그 후, 인공치근의 매립 시뮬레이션 등의 처리를 화상을 통하여 실행하는 경우, 이 위치결정부재의 존재가 오퍼레이터에 있어서 방해가 되어, 신속, 고정밀의 오퍼레이터 처리를 기도할 때의 폐해가 된다. 이 때문에, 위치결정부재의 화상정보를 사후 효과적으로 배제할 필요가 생긴다.

본 실시형태에서는, 이 점도 고려하여 사용자 편의성이 풍부한 인체정보 추출장치를 제공하고 있다. 도 8을 참조하면, (a)～(c)에 상하 치열과 위치결정부재의 모형의 촬영방법 및 촬영시에 있어서의 고정치구가 나타나 있고, (d)～(e)에는 인체정보를 추출하는 방법과 화상상 위치결정부재를 배제하는 방법이 나타나 있다. 도 8(a)에 있어서는, 상하 치열모형(22,24)이 위치결정부재의 모형(20)을 끼워맞춤시킨 상태로 모형 촬영용 치구(30)에 고정된 모양을 나타내고 있다. 촬영용 치구(30)는, 상부 접촉부재(30a)와 하부 접촉부재(30b)와 이것을 연결하는 연결부(30c)로 구성되어 있다. 상하 치열모형(22,24)을 고정시킨 상태에서는 항상 그 상하 접촉부재(30a,b)의 사이의 거리(위치관계)는 같지만, 상하 치열모형(22,24)을 고정시킬 단계에서는 작업효율의 편의상, 상하 접촉부재(30a,b)를 분리하는 것도 가능하다.

우선, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이 최초로 상하 치열모형(22,24)을 위치결정부재 모형(20)을 끼워 맞춤시킨 상태, 즉 환자를 CT촬영하는 상태와 같은 모형상 태로 촬영용 치구(30)에 고정한다. 이 때, 촬영용 치구(30)의 상하 접촉부재(30a,b)와 상하 치열모형(22,24)과의 틈새에는, 상하 치열모형(22,24)을 상하 접촉부재(30a,b)에 접촉유지 가능함과 함께 양자를 용이하게 분리할 수 있는 연질재(28a,b)가 끼워 넣어져 있다. 이 도 8(a)의 상태에서 우선 CT촬영을 실행한다. 그리고, 도 5 및 이것에 관한 상기 설명에서 나타낸 수법에 의해 모형화상과 환자화상을 교합평면을 기준으로 피팅하여, 원하는 환자정보만을 추출한다. 도 8 (d)에는, 피팅된 화상이 나타나 있다.

그러나, 도 8(d)에서 나타내는 바와 같이 위치결정부재(10)의 화상(120)이나 연질재(28a,b)의 화상(130a,b)이 잔존한 채이다. 따라서, 그 후, 화상을 시인하면서 여러 가지의 처리를 실행하는 유저에게 있어서는 작업성 향상을 위해 상하 치열만을 마킹하여, 위치결정부재 등의 화상을 소거하는 것을 요구할 것이다. 이러한 유저의 요구를 만족시키기 위해, 본 실시형태에서는, 도 8(d)의 피팅에 의해 원하는 인체정보의 추출을 실행한 후에 모형정보를 화상표시상은 일단, 소멸시킨다.

다음에, 도 8(b),(c)에 나타내는 바와 같이 상하 치열모형(22,24) 각각만을 CT촬영한다. 이것에 의해, 상하 치열모형(22,24)은 위치결정부재 모형(20)이 존재하지 않는 상태에서도 도 8(a)과 같은 위치관계를 갖는 각각 단독의 모형화상을 취득할 수 있다. 이 모형화상을 도 8(e)에 나타내는 바와 같이 도 8(d)에서 피팅 후에 모형화상 등을 없애버린 화상상에 겹쳐 포갠다. 이 겹쳐 포갤 때, 도 8(b),(c)의 촬영화상은 도 8(a)과 같은 위치관계를 갖기 때문에 도 8(d)에서의 위치관계와 같은 위치관계로 화상을 겹쳐 포개는 것만으로 양 화상은 표시상도 완전하게 일치 한다. 따라서, 이러한 겹쳐 포갬 처리를 실행하면, 화상표시상은 유저가 원하는 부위, 예를 들면 상하 치열(상하악 치열)만을 마킹하여, 위치결정부재(120) 등의 방해가 되는 화상을 배제하는 것이 가능해진다.

상기 실시형태에서는, 상하악부에 대해서 상대적 위치관계를 갖는 인체적인 기준면(교합평면 등)에 일치하는 위치결정부재(20)를 사용하여 촬영된 CT촬영화상으로부터 기준면에 기초하는 3차원 화상정보를 취득하는 방법에 대해서 설명되었지만, 위치결정부재(20)를 사용하지 않고 고정치구(30) 자체를 위치결정부재(20)의 대체로서 사용하는 것도 가능하다. 이하, 그 실시형태에 대해서 설명한다. 여기에서는 상기 실시형태의 설명과 같이 치과의료에 대해 기준면의 하나인 교합평면에 기초하는 CT촬영화상 취득의 예로 설명한다.

도 11에서는, 상하 치열모형을 고정하는 상하 치열과 고정치구의 모형의 촬영방법 및 교합평면의 취득에 대해서 나타내고 있다. 이 도면에 나타내는 참조번호에 대해 상기 설명 및 도 8에서 나타내는 동종의 참조번호는 동종의 것을 의미하고 있고, 예를 들면 고정치구(30')는 모형작성용 치구(30)의 변형예이다. 도 11(a)에서는, 상하 치열모형(22',24')이 맞물림된 상태로 고정치구(30')에 고정된 모습을 나타내고 있다. 또한, 도 11(b)에서는, 연접부재(30'c)가 흔들림운동되어 고정치구(30')가 열린 상태를 나타내고 있다[후술하는 바와 같이 상하 치열모형(22',24')이나 각각 상하 접촉부재(30a',30b')도 고정되어 있지만, 여기에서는 시인하기 쉬움을 고려하여 도시를 생략하고 있다).

우선, 고정치구(30')는, 상부 접촉부재(30'a)와 하부 접촉부재(30'b)와 이것 을 연결하는 연결부재(30'c)와 상부 접촉부재(30'a)와 연결부재(30'c)를 흔들림운동 가능하게 연결하는 힌지(30'd)로 구성되어 있다. 따라서, 도 11 (a)과 같이 상하 치열모형(22',24')이 맞물리고 있는 상태에서는 연결부재(30'c)의 길이가 고정이기 때문에 그 상하 접촉부재(30'a,b)의 사이의 거리(위치관계)는 같지만, 도 11(b)의 실선으로 나타내는 바와 같이 하부 접촉부재(30'b)를 힌지(30'd)를 중심으로 아래쪽으로 흔들림운동시킨 경우에는 상하 접촉부재(30a',30b')는 개방되어(도시), 이것에 고정되는 상하 치열모형(22',24')도 서로 개방된다(도시하지 않음). 이 때, 연결부재(30'c)와 하부 접촉부재(30'b)는 서로 고정되어 있기 때문에, 연결부재(30'c)와 하부 접촉부재(30'b)와는 같은 위치관계에서 흔들림운동한다.

또한, 도 11(a)에서는 정상적인 맞물림이 가능한 치열을 갖는 환자의 경우에 있어서의 치열모형(22',24')의 고정의 모습을 나타내고 있고, 고정치구(30')에의 상하 치열모형(22',24')의 고정은, 상하 치열이 맞물리도록 위치결정되어 있다. 이 위치결정에 대해서는 도 8의 경우와 같이 고정치구(30')의 상하 접촉부재(30a',30b')와 상하 치열모형(22',24')와의 틈새에 상하 치열모형(22',24')을 상하 접촉부재(30a',30b')에 접촉 유지 가능함과 함께 양자를 용이하게 분리할 수 있는 연질재(28'a,28'b)를 끼워 넣음으로써 행하여진다. 이와 같이 위치결정하면, 도 11(a)의 경우, 일점쇄선(A1,A2)에 나타내는 바와 같이 모형상의 교합평면을 고정치구(30')에 상대적으로 고정된 위치에 검출할 수 있다. 이 교합평면(A1,A2)은 각각 상하악의 교합평면을 의미하고 있고, 도 11(a)의 상태에 있어서는, 상하치열이 맞물려져 있기 때문에, 각각의 교합평면[상교합평면(A1), 하교합평면(A2)]도 중 복하고 있다. 또한, 이 고정치구(30')에서는 도 8에 나타내는 위치결정부재(20)를 치열모형에 맞물리게 함으로써 교합평면을 검출하는 것은 아니기 때문에, 다수의 치열이 결손하고 있는 경우 등, 맞물림을 정상적으로 할 수 없는 경우라도 상하악의 교합평면을 검출하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 도 11(b)에 나타내는 바와 같이 치과의사 등의 오퍼레이터가 힌지(30d')를 중심으로 치열모형(22',24')을 고정한 상태로 상하 접촉부재(30a',30b')를 흔들림운동시키면서 상하 치열모형(22',24')을 보면서 맞물림위치를 인정(추측)한다. 그리고 맞물림위치가 인정되면 힌지(30'd)를 고정한다. 이 때 상교합평면(A1), 하교합평면(A2)은 각각 상부 접촉부재(30'a), 하부 접촉부재(30'b)에 평행한 평면을 이루고 있고, 게다가 상하 접촉부재(30a',30b') 사이의 상대적 위치는 힌지(30'd)를 중심으로 한 회전방향을 제외하고는 고정이기 때문에 하교합평면(A2)도 회전방향을 제외하고는 상교합평면(A1)에 대해서 위치결정되고 있다. 즉, 이 고정치구(30')를 사용하면, 환자의 치열상태를 불문하고 상하교합평면(A1,A2)을 각각 상부 접촉부재(30'a)를 기준으로서 검출할 수 있다.

다음에, 본 실시형태에서는, 도 11(a)의 상태로 치열모형을 고정한 고정치구(30')를 CT촬영을 실행한다. 그리고, 위치결정부재(20)를 사용하는 도 5 및 도 8(d)～도 8(e)에서 설명한 수법과 유사한 수법에 의해 모형화상(환자의 모형화상)을 포함한 고정치구(30')의 화상과 환자화상을 피팅한다. 도 8(a)의 방법에 있어서는 상술하는 바와 같이 상하 치열모형(22,24)의 CT촬영화상을 환자의 CT촬영화상의 대응부분에 중복시켜, 중복부분의 화상정보를 위치결정부재(20)에 대한 상대적 위치정보로서 추출하고 있었지만, 본 실시형태에서는, 고정치구(30')의 상부 접촉부재(30'a)의 화상을 환자의 촬영화상내의 비청도선(칸펠평면이라고도 칭한다. 이하, 평면인 것을 명확하게 하기 위해 '비청평면'이라고 칭한다)에 중복시킨다. 여기서 비청평면이란, 치과의사가 인체의 기준면으로서 통상적으로 사용하는 것이고, 환자의 코밑과 귀의 소정위치를 연결한 평면이다. 이 비청평면은 상교합평면에 평행을 이루고 있다.

여기서 도 12를 참조하면, 환자의 CT촬영화상(300)에 고정치구(30')의 CT촬영화상을 피팅하는 모습을 나타낸 대략 도시한 것이며, 도 12(a)는 고정치구(30')의 CT촬영화상[보기쉽게 하는 것을 고려하여 고정치구(30')에 고정된 상하 치열모형(22',24')의 CT촬영화상은 생략하고 있다], 도 12(b)는 환자의 CT촬영화상(300), 도 12(c)는 도 12(b)에 나타내는 환자의 CT촬영화상(300)에 도 12 (a)에 나타내는 고정치구(30')의 CT촬영화상을 겹쳐 포갠 것이다. 이러한 도면에 있어서 일점쇄선(A1,A2,A3)은 각각 상교합평면, 하교합평면, 비청평면을 나타내고 있다. 상술하는 바와 같이 상교합평면(A1)은 상부 접촉부재(30'a)에 대해서 평행으로 소정거리에 위치하기 때문에, 고정치구(30')의 CT촬영화상에 있어서의 상부 접촉부재(30'a)를 환자의 CT촬영화상(300)상의 비청평면(A3)에 일치시키면 비청평면에 평행한 상교합평면(A1)을 검출할 수 있다. 이 때, 고정치구(30')의 연질재(28'a)의 두께의 변화에 의해 고정치구(30')의 CT촬영화상상의 상부 접촉부재(30'a)와 상교합평면(A1)의 거리와 실제의 환자의 CT촬영화상(300)상의 비청평면(A3)과 상교합평면(A1)의 거리가 어긋나는 일이 있지만, 이것은 상부 접촉부재(30'a)의 화상정보를 교합평면(A1)에 대해서 수직방향[도 12(c)에 있어서의 Z'방향]으로 이동시키면 충분하다. 이 때 환자의 CT촬영화상(300)내의 치열부분(300a)에 치열모형(22')(도 12에서는 나타내지 않음)을 피팅시킴으로써 상기 Z'방향의 이동거리를 바르게 결정할 수 있다.

또한, 하교합평면(A2)도 상부 접촉부재(30'a)와 소정의 위치관계에 위치결정되어 있기 때문에(상술), 상부 접촉부재(30'a)의 CT촬영화상을 환자의 CT촬영화상의 비청평면(A3)에 중복시키면, 환자의 CT촬영화상중 상교합평면(A1) 및 하교합평면(A2)을 검출할 수 있다.

따라서, 환자의 CT촬영화상(300)을 상하악부 교합평면(A1,A2) 각각을 기준으로 한 CT촬영화상으로 할 수 있다. 이것에 의해서, 환자가 어떠한 자세로 CT촬영하더라도 치과의사에게 이해하기 쉬운 교합평면을 기준으로 한 촬영정보를 취득할 수 있다. 또한, 맞물림을 정상적으로 할 수 없는 정도까지 치열 결손되어 있는 환자에 있어서도 용이하게 교합평면을 기준으로 한 CT촬영정보를 취득할 수 있다. 또한, 도 11, 도 12에 나타내는 상기 실시형태의 고정치구(30')는 평균치 교합기라고 칭하는 기존의 교합기(교합평면 확인장치)와 같은 기능을 갖고 있기 때문에 통상보다 이것을 사용하는 치과의사에 있어서도 사용하기 쉽다.

또한, 상기 도 11, 도 12를 참조하여 설명한 실시형태에서는, 상부 접촉부재(30'a)를 비청평면(칸펠평면)을 기준으로 하여 교합평면을 검출하는 것으로 하고 있었지만, 비청평면 이외에 치과의사가 사용하는 인체의 기준면으로서 안이평면(프랑크푸르트평면)이 존재한다. 안이평면이란 눈밑과 귀를 연결한 평면으로서, 조절 성 교합기라고 칭하는 기존의 교합기에 있어서도 상기 평면을 기준으로 교합평면을 검출하고 있다. 본 실시형태에 있어서도 이 안이평면을 기준으로서 교합평면을 검출할 수 있다. 도 13(a)을 참조하면, 도 11(a)과 같이 치열모형(22',24')이 고정치구(30')에 위치결정되어 있고, 도 11, 도 12와 동일한 참조번호를 붙인 요소는, 동일한 것을 의미하고 있다. 이 때도 11(a)의 경우에는 상하 접촉부재(30a',30b')에 평행하게 상하악부 교합평면(A1,A2)이 위치하도록 연질재(28'a,28'b)에 의해 치열모형(22',24')을 고정하고 있었지만, 도 13(a)에 나타내는 실시형태에서는, 상부 접촉부재(30'a)가 안이평면(A4)에 일치하고 상하 교합평면(A1,A2)이 위치하도록 연질재(28'a,28'b)에 의해 치열모형(22',24')을 고정하고 있다. 한편, 여기에서는 상하 교합평면(A1,A2)이 일치하는 것으로서 설명하지만, 양자가 어긋나 있는 경우에의 대응에 대해서는 고정치구(30')를 흔들림운동시켜 위치결정하면 좋고, 이미 도 11, 도 12에 나타내는 실시형태에서 설명을 참조하는 것으로 한다.

이와 같이 하여 구성된 도 13(a)의 고정치구(30')를 CT촬영하여 그 화상을 도 13(b)에 나타내는 바와 같이 환자의 CT촬영화상(300)에 중복시킨다[도 12(a)～(c)도 참조]. 이 때 고정치구(30')의 CT촬영화상중 상부 접촉부재(30'a)의 화상을 환자의 CT촬영화상(300)내의 안이평면(A4)에 일치시킨다. 이 때 고정치구(30')에 대해서 상대적으로 위치결정된 상하 교합평면(A1,A2)에 일치하는 환자의 CT촬영화상(300)상의 상하 교합평면으로서 검출된다. 따라서, 안이평면(A4)을 기준으로 이용해도 교합평면을 기준으로 한 환자의 CT촬영화상을 취득하는 것이 가능해져, 도 13에 나타내는 실시형태의 고정치구(30')는 조절성 교합기라고 칭하는 기존의 교합기(교합평면 확인장치)와 같은 기능을 갖고 있기 때문에 통상보다 이것을 사용하는 치과의사에 있어서도 사용하기 쉽다.

게다가, 상기 설명에 대해 도 11～도 13에 나타내는 고정치구(30')는, 그 구성요소인 상하 접촉부재(30a',30b'), 연결부재(30'c), 및 힌지(30'd)가 아크릴 등, X선투과율이 높은 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 환자의 CT촬영화상(300)에는 많은 아티팩트라고 칭하는 노이즈 정보(화상)가 포함되어 있고, 이것이 CT촬영화상으로부터 직접 교합평면을 검출할 때의 폐해 및 피팅의 필요성이 되고 있다. 특히, 금속제 재료 등, X선투과율이 낮은 재질에서는 크게 아티팩트의 영향을 받는 것이 된다. 이것에 대해서 본 고정치구(30')에서는, 아티팩트의 영향이 적고 명확하게 치열모형(22',24') 등이 표시되기 때문에 환자의 CT촬영화상에 피팅하기 쉽다고 하는 이점이 있다.

다음에, 상기 인체정보 추출장치에 의해 추출된 인체정보에 기초하는 3차원 화상의 단면정보를 검출하는 장치에 대해서 설명한다. 도 6은 본 장치에 의해 처리되는 스텝을 디스플레이상의 화상표시로 나타내고 있고, 도 7은 그 스텝의 플로우차트가 나타나 있다. 우선, 디스플레이상의 화상에서 설명하면 도 6(a)에 나타내는 바와 같이 디스플레이상에는 CT촬영에 의해 얻은 3차원정보에 기초하여 턱부분(200)이 표시되어 있다. 이 표시화상은 월드에어리어상에 배치된 것이다. 오퍼레이터는, 이 화상을 시인하면서 치열의 결손부(도시하지 않음)를 인식한다. 결손부가 인식되면 우선 최초로 오퍼레이터는 치관화상(208)을 결손부에 끼워맞춤시켜 본다.

여기서, 치관화상(208)의 끼워맞춤에 대해서 설명한다. 치관화상(208)은 미리 작성된 치관형상의 모형을 CT촬영해 두고, 그 촬영정보에 기초하여 하나의 오브젝트로서 월드에어리어상의 임의의 위치에 배치된다. 통상, 이 화상(오브젝트)을 오퍼레이터가 월드에어리어상에서 이동시켜, 상기 결손부에 겹쳐 포개기 적당하다고 판단되는 위치에 화상 배치한다. 그러나, 환자에 따라서는 다수의 치열결손이 생기고 있는 경우도 있어, 오브젝트의 이동 실행전에 결손 개소로부터 이간한 임의의 위치에 복수의 치관화상(208)이 배치되어 있으면 오퍼레이터에게 있어서 어느 치관화상이 각 결손치열에 적합한 것인지 알기 어려워져, 처리효율이 나빠질 가능성이 있다. 이 때문에 본 실시형태에서는, 자동적으로 치관화상을 결손치열의 근방에 배치하여, 치관화상이 어느 결손치열에 적합할 것인지 명백하게 해두도록 하고 있다. 구체적으로는, 상술하는 위치결정부재(10)로부터 검출된 기준면(교합평면)을 이용한다. 상세하게는, 우선 미리 검출된 교합평면상에 치열을 설정하여, 그 치열상에 각 치관화상정보를 배치해 두고, 화면에는 각 치관화상을 비표시로 해둔다. 그리고, 결손부에 치관화상을 겹쳐 포개는 처리를 오퍼레이터가 실행할 단계에 있어서 해당하는 결손개소에 대응하는 교합평면상의 치관화상(208)을 표시한다. 이러한 처리를 실시하면, 치관화상을 이동시키기 전의 초기단계에 있어서도 오퍼레이터가 원하는 치관화상을 어느 정도 결손부에 근접한 위치에 자동적으로 표시할 수 있고, 반대로 바로 옆에 원하지 않는 치관화상을 표시시키지 않게 할 수 있다.

다음에, 치관화상(208)이 결손 개소에 적합했다고 시인된 후의 처리에 대해 서 설명한다. 이 치관화상(208)의 하단에는 기준축에 따라 임플란트(206)가 표시되어 있고, 게다가 기준축(206)에는 상기 축을 포함한 소정의 평면영역(206)이 부여되어 있다.

따라서, 오퍼레이터가 치관화상(208)을 치열 결손부에 끼워맞춤하도록 월드에어리어상을 이동시켜 위치결정하면, 이것에 따라서 임플란트 및 기준축(206)도 위치결정된다. 게다가, 기준축(206)이 위치결정되면 평면영역(204)도 위치결정되게 된다. 이 평면영역(204)이야말로 단면정보를 원하는 평면이다. 여기서 평면영역(204)의 위치결정에 대해서 언급하면, 단면검출용 화상(202)은 월드에어리어내에서 상기 화상이 배치된 로컬 에어리어를 설정하면, 치관화상위치, 기준축(206)의 경사각, 평면영역(204)의 회전각을 설정할 수 있다. 도 6(a)에서는, 기준축(206)을 Z축으로 하여 월드에어리어내를 회전시킴으로써 기준축을 화살표 A방향으로 회전시키고, 이것에 수반하여 임플란트(정확하게는 임플란트 장축)(206)와 평면영역(204)을 회전시키는 모양을 대략 도시하고 있다. 이 때, 기준축(206)을 Z축으로 하고, 평면영역(204)을 XY평면으로 하는 로컬좌표계를 설정하면, 상기 좌표계에 대응하는 월드좌표계에서의 3차원 촬영정보가 원하는 평면영역(204)상의 단면정보가 된다. 또한, 도 6(b)에서는, 기준축(206)에 기초하는 로컬좌표계를 월드좌표계에 대해서 경사시킴으로써 기준축을 화살표 B방향으로 경사시키고, 이것에 수반하여 임플란트(206)와 평면영역(204)을 회전시키는 모습을 대략 나타내고 있다. 이와 같이 하여 위치결정된 로컬좌표계에서의 평면영역의 인체정보에 대응하는 월드에어리어상의 인체정보를 취득하면, 상기 평면영역상의 인체정보를 취득할 수 있다. 따라서, 본 장치에 의하면 치관 및 임플란트의 메워넣음위치를 확인하면서, 그 단면정보를 취득하는 것이 가능해진다.

이상이 본 발명의 단면정보 검출장치의 설명이지만, 이 장치에서 구체적으로 처리되는 스텝의 일례에 대해서도 설명해 둔다. 도 7에 나타내는 바와 같이 오퍼레이터는 상술하는 바와 같이 기준축의 회전, 경사를 실행함으로써 평면영역(204), 즉 원하는 검출단면을 설정한다(STEP 20). 다음에 검출단면내에 있어서의 검출점을 설정한다. 구체적으로는 검출단면에 배치된 다수의 voxel로부터 미리 설정된 위치에 존재하는 voxel을 검출하여, 이것을 검출점으로서 설정한다(STEP 22). 다음에 설정된 평면영역에 있어서의 복수의 검출점으로부터 1개의 검출점을 검출중심으로서 설정한다(STEP 24). 게다가, 검출중심의 근방에 위치하는 인접점을 검출하여, 설정한다(STEP 26). 이 스텝에서 설정되는 인접점은, 검출중심으로부터 미리 설정된 영역(voxel군영역) 내에 존재하는 점(voxel)을 검출하는 것에 의해 실행된다. 그리고, 설정된 검출중심과 인접점에 대응하는 월드에어리어상의 인체정보를 취득하여 (STEP 28), 취득된 복수의 인체정보를 평균화한다(STEP 30). 게다가, 이와 같이 하여 검출중심에 대응하는 인체정보가 평면영역 전체에 걸쳐서 검출(취득)되었는지 안되었는지가 판정되어, 검출될 때까지는 STEP 22～30을 반복하게 된다(STEP 32). 그리고, 평면영역 전체에 걸쳐서 인체정보가 검출되면, 이것을 별도로 설정한 화면내에 2차원정보로서 설정함으로써(STEP 34), 디스플레이상에 임플란트 등 기준축 주위의 단면정보를 제공하는 것이 가능해진다. 한편, 도 7에서는, 검출영역마다 인체정보를 취득하여, 평균화하는 스텝이 나타나 있지만, 일단, 평면 영역 전체에 걸쳐서 각 검출점의 인체정보를 취득한 후에, 각 검출중심 및 인접점을 갖는 검출영역에 있어서의 인체정보를 평균화하는 스텝이라도 지장 없다. 구체적으로는, 도 7의 STEP 28, STEP 32를 STEP 22～24의 사이에 삽입시키는 것 등을 생각할 수 있다.

한편, 평면영역(204)의 임의의 2점간의 거리를 측정하는 것도, 임의의 3점간의 각도를 측정하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 원하는 2점 이상의 위치검출점(voxel)의 월드에어리어상의 좌표를 설정하여, 설정된 위치검출점이 2점일 때는 검출점 각각의 좌표를 이용하여 검출점간의 거리를 측정한다. 또한, 설정된 위치검출점이 3점 이상일 때에는 검출점 중 임의의 2점으로 형성되는 선분을 2점의 좌표로부터 측정하여, 상기 선분끼리의 각도 및/또는 상기 선분의 거리를 검출점의 좌표를 이용하여 측정한다.

게다가, 본 발명의 단면정보 검출장치에서는 다른 실시형태도 제공한다. 이 단면정보 검출장치에서는, 기준축(206)을 인체요소에 기초하는 소정의 방향으로 경사시킬 수 있고, 또한 평면영역(204)은 기준축(206)과 함께 경사질 수 있다. 여기서, 인체요소의 소정의 방향의 경사는 예를 들면, 도 6에 있어서 X방향에서 나타내는 치열방향의 경사(근원심의 경사라고도 칭한다)나 Y방향에서 나타내는 협설방향의 경사를 의미하는 것이고, 전자는 기준축(206)의 상단 근방(인공치근화상에 있어서는 그 경부)을 중심으로 근원심에 경사시키고, 후자는 기준축(206)의 상단 근방을 중심으로 협설방향으로 경사시키는 것이다. 이 경사에 있어서의 좌표개념은, 월드에어리어에 있어서 통상 의미하는 좌표계와는 다른 치과의사 등이 시술시에 상 정하고 있는 좌표 개념이다. 여기서 치과의사가 시술시에 상정하고 있는 좌표개념에 대해서 더 언급한다. 치과의사는, 그 시술시에 위치기준으로 하고 있는 것은 통상, 교합평면이고, 환자의 앞쪽에서 교합평면을 본 상태의 시점좌표에서 시술의 적정을 판단하고 있다. 따라서, 치과의사에 있어서 월드에어리어상의 좌표평면에서 단면정보를 검출해도, 그것을 시술에 반영시키려고 하면 실질적으로 교합평면 앞쪽으로부터의 시점좌표에서 다시 변환상기하는 과정이 필요하게 된다. 본 실시형태에서는, 이 점에 주목하여 종래, 치과의사가 실질적으로 자기의 머릿속에서 좌표계를 변환하고 있는 과정을 배제하고, 단면정보(이것에 기초하는 단면화상) 자체를 교합평면을 앞쪽에서 시인한 시점 좌표계에서 검출하는 것으로 하고 있다. 따라서, 치과의사에 있어서 원하는 단면정보는 반드시 인공치근의 장축을 형성하는 기준축(206) 주위의 단면정보가 필요하다고는 한정되지 않는다. 구체적으로는, 인공치근을 경사시켜 메워 넣고자 기도하는 경우, 그 경사가 근원심 방향일 때는 원하는 단면정보는 기준축(206) 주위의 정보이지만, 경사가 협설방향일 때는 기준축(206) 주위의 정보는 불필요하거나 혹은 오히려 판단을 곤란하게 하는 정보가 된다. 이 사정에 감안하여 실시형태에 있어서는, 기준축은 치열방향(근원심 방향)으로도 협설방향으로도 경사시킬 수 있지만, 단면정보를 검출하는 평면영역(204)은, 치열방향의 경사의 경우에만 기준축(206)과 함께 치열방향으로 경사시켜서 기준축 주위에 회전시키는 것으로 하고, 협설방향의 경사의 경우에는 기준축(206)은 화상표시상은 협설방향의 경사상태를 유지한 채로 회전시키지만 평면영역(204)은 협설방향으로 경사져 있지 않은 상태를 유지한 채로 회전시키는 것으로 하고 있다. 참 조로, 도 9는 평면영역(204)에 위치하는 단면정보를 나타낸 실제의 화상도이며, 참조번호 206은 기준축을 나타내고 있다. 도 10은, 평면영역(204)과 상하악부와의 위치관계를 나타낸 화상도이다.

게다가 상악부 및 하악부의 3차원 촬영정보(CT촬영정보)는 상술하는 피팅에 의해 상악부 및 하악부의 모형의 3차원 촬영정보와 겹쳐 포개져 있지만, 인공치근 등의 기준축(206) 주위의 평면영역(204)에 위치하는 상기 단면정보에 기초하여 단면화상을 표시할 때에는 모형의 단면정보도 포함하여 표시하는 것이 바람직하다. 도 9에 나타내는 바와 같이 단면화상은 상기 CT치에 기초하여 농담 표시되지만, 치열부근의 연조직형상[치경(齒莖)의 형상]은 공기 부분과의 CT차가 작고 상하악골 치열에 비하여 그 외형이 알아보기 어렵다. 그 한편, 상하악부의 모형(치열모형)은 경질재의 중공 또는 얇은 두께로 형성되어 있고 X흡수율도 높기 때문에, 평면영역(204)에 위치하는 상하악부의 3차원 촬영정보와, 평면영역에 위치하는 인체모형의 3차원 촬영정보(도 9의 흰색점선 또는 도 10의 상하악골 화상과 치열화상의 사이에 위치하는 치경화상 참조)를 추출하면 동일 단면화상상에서 연조직형상을 시인하는 것이 용이해져, 오퍼레이터의 사용자 편의성이 큰 폭으로 향상한다. 게다가, 도 10과 같은 CT촬영정보에 있어서 단면정보를 검출하여 인공치근의 매립위치를 검출하는 처리를 실행할 때에 오퍼레이터는 상기 단면화상을 보면서 인공치근화상을 치열결손부에 끼워맞춤시키지만, 이 때에 인공치근화상이나 평면영역화상에 미리 규정한 한스필드치에 상당하는 CT치를 매핑해도 좋다. 이러한 매핑처리를 실행하면, CT치에 기초하는 농담으로 화상표시된 상하악부의 CT촬영화상과 같은 기준의 그레이 스케일로 가상의 인공치근 등을 표시할 수 있고, 인공치근 표면이나 그 주위의 인체조직(피질골이나 해면골)의 상황을 3차원적으로도 2차원적으로도 시인 가능하고, 오퍼레이터의 사용자 편의성이 향상한다.

이상, 본 발명의 각 장치에 관한 실시형태에 대해서 예시 설명해 왔지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 실시형태에 있어서는 대체로 치과의료분야에서의 실시형태에 언급했지만, 다른 의료분야에서도 이용 가능하다. 또한, 본 발명은 CT촬영정보의 문제점의 해결수단으로서의 실시형태가 설명되어 왔지만, 환자의 위치결정이 곤란하거나 또는 노이즈 정보를 포함한 인체촬영이면 다른 촬영방법에서도 이용하는 것이 가능하다.

Claims (23)

1. 치열을 포함한 상악부 및/또는 하악부의 3차원 촬영정보로부터, 임의로 위치결정된 치과용 임플란트 장축을 포함한 소정의 평면영역의 3차원 촬영정보를 추출하는 단면정보 검출장치로서,

   상기 치열을 포함한 상악부 및/또는 하악부의 3차원 촬영화상상의 임의의 위치에, 치과용 임플란트 장축을 설정하여 위치결정하는 수단과,

   상기 3차원 촬영화상상에 부여되어 위치결정된 상기 치과용 임플란트 장축을 포함한 소정의 평면영역을 생성하는 수단과,

   상기 평면영역에 위치하는 상악부 및/또는 하악부의 3차원 촬영정보를 추출하는 인체정보추출수단을 갖고,

   상기 치과용 임플란트 장축은, 미리 작성된 임의의 치과용 임플란트의 축선으로서 상기 치열을 포함한 상악부 및/또는 하악부의 3차원 촬영화상상에 설정되어 표시되는 것이고,

   상기 치과용 임플란트 장축은 소정의 방향으로 경사시킬 수 있고, 또한 상기 평면영역은 상기 치과용 임플란트 장축과 함께 경사지고,

   또한 상기 치과용 임플란트 장축이 상기 소정의 방향으로 경사졌을 때에는 상기 치과용 임플란트 장축과 상기 평면영역은 그 경사 상태를 유지한 채로 회전가능한 것을 특징으로 하는 단면정보 검출장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 치과용 임플란트 장축은 소정의 방향으로 경사시켰을 때에 상기 평면영역은 상기 치과용 임플란트 장축의 경사에 관계없이 교합평면을 기준으로 하여 표시시키는 것을 특징으로 하는 단면정보 검출장치.
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