KR101252278B1

KR101252278B1 - 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법과 그를 위한 서버 및 사용자 단말기

Info

Publication number: KR101252278B1
Application number: KR1020100133539A
Authority: KR
Inventors: 강석진; 권하자
Original assignee: 주식회사 오라픽스
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2013-04-29
Also published as: KR20110135324A; KR20110135322A; KR101316892B1; KR101252277B1; KR20110135323A

Abstract

본 발명은 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법과 그를 위한 서버 및 사용자 단말기에 관한 것으로, 환자 두상의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩 데이터의 가상 수술을 통해 실물 웨이퍼를 제작할 수 있는 사용자 단말기 또는 서버 기반의 환경을 구현함으로써 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스를 제공하기 위한, 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법과 그를 위한 서버 및 사용자 단말기를 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명 환자 두상의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩 데이터에 기초하여 상하악에 대한 가상 수술이 수행된 결과로서 상하악 각각에 대한 웨이퍼용 생성 데이터가 사용자 단말기로부터 전달되는 전달 단계; 및 상기 웨이퍼용 생성 데이터를 이용하여 실물 웨이퍼를 제작하는 제작 단계;를 포함한다.

Description

치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법과 그를 위한 서버 및 사용자 단말기{METHODM FOR PROVIDING THE WAFER PRODUCTION SERVICE FOR DENTAL TREATMENT, AND SERVER AND TERMINAL THEREOF}

본 발명은 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법과 그를 위한 서버 및 사용자 단말기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 환자 두상의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩 데이터의 가상 수술을 통해 실물 웨이퍼를 제작할 수 있는 사용자 단말기 또는 서버 기반의 환경을 구현함으로써 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스를 제공하기 위한, 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법과 그를 위한 서버 및 사용자 단말기에 관한 것이다.

일반적으로, 치열(齒列)은 턱관절운동에 따라 상하 치아가 교합되면서 음식물을 씹을 수 있는 구조로 이루어진다. 이때, 치열이 고르지 않아 상하의 치아교합이 비정상적인 상태를 '부정교합'이라 한다.

이러한 부정교합은 치아의 위치가 이상한 전이치(轉移齒), 치열이 고르지 못한 난항치(亂杭齒), 어금니는 맞물리나 앞니가 맞물리지 않는 개교(開咬), 위 치열 특히, 앞니가 아래 치열을 덮는 정도가 현저한 과개(過蓋), 옆니와의 사이가 벌어진 치간이개(齒間離開), 특정의 이가 옆니에 끼어서 제대로 자라지 못하는 저위교합(低位咬合) 등의 치열상의 부정에 의한 부정교합과 상악(상부턱) 및 하악(하부턱)의 성장이상에 따른 골격성 부정교합 등을 포함한다.

특히, 골격성 부정교합의 환자의 경우에는 위아래 치아의 어긋남이 심해 음식물을 씹거나 깨물기 어려울 뿐만 아니라 발음도 이상하며, 얼굴이 비뚤어져 비대칭으로 변하여 심한 경우에 주걱턱이나 무턱으로 얼굴형이 변할 수도 있다.

상기와 같은 이유로, 부정교합은 정상교합으로 만들기 위해 적절한 치료가 필요하다. 부정교합의 치료법은 환자의 나이, 악골 및 구강조건 등에 따라 달라지며 가철식 교정장치와 고정식 교정장치 등과 같은 다양한 장치를 사용한다. 이에 따라, 대부분 치과에서는 부정교합을 치료하기 위해 다음과 같은 과정을 거친다. 먼저, 치과에서는 환자에 대해 문진을 실시하고, 환자의 치과용 엑스레이를 찍어 치아의 뿌리상태와 잇몸의 건강도 등을 관찰한다. 다음으로, 치과에서는 환자의 악 안면 방사선 사진과 석고 모형을 계측 및 분석하여 진단하고 치료계획을 세운다. 이후, 치과에서는 적절한 교정장치를 선택해 환자에게 일정기간 적용한 후 교정장치를 제거하며, 다시 유지장치를 환자에게 일정기간 동안 장착시켜 치료를 완료한다.

하지만, 골격성 부정교합인 경우에 치과에서는 악 교정 시술을 시행한다. 여기서, 악 교정 시술이라 함은 치아와 얼굴 부분의 골격적인 이상을 바로잡아 기능적이고 심미적인 얼굴을 만드는 시술이다. 악 교정 시술은 환자의 상악과 하악의 치아배열을 본떠 제작한 상부모형물과 하부모형물 사이에 교정장치를 제작하여 환자에게 적용한다. 이때, 교정장치는 치아를 본뜬 상부모형물과 하부모형물을 교합(咬合)한 상태에서 치아배열에 따라 제작된다.

그런데, 악 교정 시술이 성공적이지 않을 경우에는 악 교정 수술을 시행한다. 이러한 악 교정 수술은 일부 절개된 턱뼈(위턱뼈 또는 아래턱뼈의 일부)를 바른 위치에 고정하기 어려워, 환자의 치아석고모형을 이용해 수술 후를 예측하고 절단한 후 목표위치를 구현한다.

통상의 악 교정 수술에서는 윗니/아랫니 공간 사이를 복합재료(즉, 레진)를 채워 넣어 마우스 피스와 같이 말발굽 형태의 치아 음형이 있는 틀(이하 "웨이퍼"라 함)을 제작한다. 이렇게 제작된 웨이퍼를 수술 시에 절개되지 않은 턱부분의 치아에 고정시키고 절개된 턱뼈의 치아를 맞춰 원하는 위치를 잡아준다. 이때, 상악의 위치를 잡아주는 웨이퍼를 '인터미디어트 웨이퍼(intermediate wafer)'라 하고, 하악의 위치를 잡아주는 웨이퍼를 '파이널 웨이퍼(final wafer)'라 한다.

종래에는 악 교정 수술을 위해 필요한 웨이퍼를 제작하기 위해 석고모형을 이용하여 수작업으로 웨이퍼를 제작하였다. 이와 같이 종래에는 석고모형을 이용해 수작업으로 웨이퍼를 제작하므로 제작 과정이 복잡하고 각 과정에 많은 오차가 존재할 가능성이 존재한다.

이하, 종래의 웨이퍼 제작과정을 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

도 1은 페이스 보가 환자의 구강에 삽입된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 석고모형을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 교합기를 설명하기 위한 도면이다.

웨이퍼 제작의 일례로 2차원 치아이미지를 이용한 두개골분석법(cephalometrics)을 활용하여, 환자의 2차원 치아이미지를 획득하여 부정교합의 상태를 대략적으로 파악한다. 즉, 방사선이미지의 측면사진을 이용해 상하 비대칭을 파악하고, 정면사진을 이용해 좌우의 비대칭을 파악한다.

방사선이미지를 이용해 부정교합의 상태가 파악되면, 도 1에 도시된 페이스 보(face bow: 11)를 이용해 환자의 치아와 두개골의 상대적인 3차원 위치를 획득할 수 있다. 이때, 페이스 보(11)를 이용해 환자의 구강 내에 삽입되는 스틸판 위에 환자가 입으로 물때 생기는 치아의 자국을 남겨 음형 치아틀을 획득한다. 이후, 도 2에 도시된 것처럼 환자의 치아 모형을 석고로 제작하여 석고모형(12)을 얻는다.

또한, 도 3에 도시된 교합기(articulator: 13)를 이용하여 치아의 자국을 갖는 음형 치아틀을 포함하는 페이스 보(11)를 교합기(13)에 체결하고 상악 석고모형(13a)과 하악 석고모형(13b)을 마운팅한다.

교합기(13)는 프랑크포트면(frankfort horizontal plane)을 기준으로 사람의 턱관절운동을 구현하기 위한 기구로서, 석고모형을 이용하여 턱운동을 재현한다. 즉, 교합기(13)는 상악치아 및 하악치아의 석고모형 사이에 배치된 치아자국을 갖는 음형 치아틀 즉, 웨이퍼를 이용해 턱운동을 실제와 같이 재현할 수 있다.

그러나, 종래 방식은 상기와 같은 과정 중에 발생할 수 있는 페이스 보(11) 자체의 오차, 교합기(13)의 재현시 오차 및 교합기(13) 기능상 오차 등이 존재할 수 있고, 의사의 주관적인 판단에 의해 분석됨에 따른 오차 발생의 여지가 남게 된다.

도 4 및 도 5는 가상수술이 완료된 석고모형을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 완성된 웨이퍼를 보여주는 도면이다.

도 4를 참고하면, 교합기(13)에 의해 재현된 턱운동을 확인한 후, 석고모형을 이용해 가상수술을 하기 위해 기준점(15)을 석고모형에 표시한다. 계측을 완료한 석고모형(13a,13b)은 표시선을 따라 절단하고 수술계획에 따라 이동시키는 가상 수술을 한 다음 왁스(14)를 이용해 고정한다.

가상수술이 완료된 상태의 석고모형(13a,13b)은 상악(13a)과 하악(13b)의 석고모형 치아 사이에 공간(16)을 갖는다.

도 5에 도시된 것처럼 공간(16)에 복합재료(레진: 17)를 채워 넣어 굳힌다.

이렇게 하면 도 6에 도시된 실제 수술을 위한 치아의 음형틀인 웨이퍼(18)의 제작이 완료된다.

이러한 웨이퍼는 악교정 수술 시에 치아의 위치를 기억하기 위한 모형으로 사용되어 수술 시에 절개되지 않은 턱부분의 치아에 고정시키고 절개된 턱뼈의 치아를 맞추어 원하는 위치를 찾는데 중요한 역할을 한다.

이러한 종래의 제작방법에 의해 제작된 웨이퍼는 석고모형을 이용해 가상수술을 하여 수작업으로 제작되므로 의사의 주관적 판단에 의해 그 제작이 어렵고 전술한 바와 같이 각 과정상에 많은 오차가 존재할 가능성을 배제할 수 없다.

또한, 페이스 보와 교합기와 석고모형 등을 사용해야 하므로 제작과정도 복잡하고 제작비용도 높은 실정이다.

따라서, 기존에 수작업에 의존하지 않고 높은 정밀도를 제공할 수 있는 웨이퍼 제작방법의 필요성이 요구된다.

따라서 상기와 같은 종래 기술은 페이스 보, 교합기 및 석고 모형 등을 이용하여 환자의 실제 치아 구조를 구현함으로써 제작과정이 복잡하고 제작비용이 높아질뿐만 아니라 치과 치료 진단에 있어 시뮬레이션을 수행하기 어렵다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.

따라서 본 발명은 환자 두상의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩 데이터의 가상 수술을 통해 실물 웨이퍼를 제작할 수 있는 사용자 단말기 또는 서버 기반의 환경을 구현함으로써 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스를 제공하기 위한, 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법과 그를 위한 서버 및 사용자 단말기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 환자 두상의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩 데이터에 기초하여 상하악에 대한 가상 수술이 수행된 결과로서 상하악 각각에 대한 웨이퍼용 생성 데이터가 사용자 단말기로부터 전달되는 전달 단계; 및 상기 웨이퍼용 생성 데이터를 이용하여 실물 웨이퍼를 제작하는 제작 단계;를 포함한다.

또한, 본 발명은 사용자 단말기와 연동하여 환자 두상의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 가장 중첩을 수행하여 가상 중첩 데이터를 생성하는 제1 생성 단계; 상기 가상 중첩 데이터에 기초해 상하악 가상 수술을 수행하여 각각에 대한 웨이퍼용 생성 데이터를 생성하는 제2 생성 단계; 및 상기 사용자 단말기로부터 실물 웨이퍼의 제작이 요청되면, 상기 웨이퍼용 생성 데이터를 이용하여 실물 웨이퍼를 제작하는 제작 단계;를 포함한다.

상기 가상 중첩 데이터는, 상기 2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 상기 3차원 치아모델을 로딩하고, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델에 대한 경사각도, 크기 및 위치를 조정하여 중첩함으로써 생성되는 것을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼용 생성 데이터는, 상기 가상 중첩 데이터에 대한 랜드마크 지정에 따른 트레이싱 라인 작업을 통해 적어도 하나의 가상 수술용 골격을 형성하고, 기 설정된 방식에 따라 상기 가상 수술용 골격 각각을 제어하기 위한 다수의 컨트롤 포인트를 생성한 후, 상기 컨트롤 포인트가 조정됨에 따른 페이퍼 서저리 결과로 상기 가상 수술용 골격에 대한 가상 수술을 동시에 진행함으로써 생성되는 것을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼용 생성 데이터는, 상악의 가상 수술 결과의 경우에 인터미디어트 웨이퍼를 생성하기 위한 데이터이고, 하악의 가상 수술 결과의 경우에 파이널 웨이퍼를 생성하기 위한 데이터인 것을 특징으로 한다.

상기 사용자 단말기는, 가상 중첩 및 가상 수술을 진행하기 위한 가상 수술용 애플리케이션이 미리 탑재되는 것을 특징으로 한다.

상기 사용자 단말기는, 상기 가상 수술용 애플리케이션을 통해 사용자 인증 과정을 수행한 후 상기 웨이퍼용 생성 데이터를 서버로 전달할 때 사용자 인증 정보를 함께 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 사용자 단말기는, 웹페이지를 통해 서버와 연동하여 가상 중첩, 가상 수술 및 웨이퍼 제작에 따른 일련의 과정을 진행할 수 있는 접속환경을 제공하는 접속 애플리케이션이 미리 탑재되는 것을 특징으로 한다.

상기 사용자 단말기는, 상기 접속 애플리케이션을 통해 사용자 인증 과정을 수행하여 상기 서버로 사용자 인증 정보를 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 제작 단계 이후에는, 상기 사용자 단말기로부터 전송된 상기 사용자 인증 정보를 이용해 배송 시스템과 연동함으로써, 상기 실물 웨이퍼를 해당 병원으로 배송하도록 요청하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 사용자 단말기는, 환자 두상의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델을 이용한 가상 중첩을 통해 가상 중첩 데이터를 생성하기 위한 가상 중첩 장치; 및 상기 가상 중첩 데이터에 기초하여 상하악에 대한 가상 수술을 진행한 후, 상하악 각각에 대한 웨이퍼용 생성 데이터를 생성하여 사용자에 의한 웨이퍼 제작 요청시에 상기 웨이퍼용 생성 데이터를 서버로 전송하기 위한 가상 수술 장치;를 포함한다.

상기 가상 중첩 장치는, 상기 2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 상기 3차원 치아모델을 오버레이하여 로딩하기 위한 데이터 로딩부; 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여 경사각도 및 길이를 측정하기 위한 수치 측정부; 및 상기 2차원 치아이미지의 경사각도에 따라 상기 3차원 치아모델의 경사각도를 조정하고, 상기 3차원 치아모델의 길이에 따라 상기 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 조정하여 중첩하기 위한 가상 중첩부;를 포함한다.

상기 가상 수술 장치는, 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델이 중첩된 가상 중첩 데이터에 대한 랜드마크 지정에 따른 트레이싱 라인 작업을 통해 적어도 하나의 가상 수술용 골격을 형성하고, 기 설정된 방식에 따라 상기 가상 수술용 골격 각각을 제어하기 위한 다수의 컨트롤 포인트를 생성하기 위한 트레이싱 라인부; 및 상기 컨트롤 포인트가 조정됨에 따른 페이퍼 서저리 결과로 상기 가상 수술용 골격에 대한 가상 수술을 동시에 진행하기 위한 가상 수술부;를 포함한다.

또한, 본 발명의 서버는, 사용자 단말기와 연동하여 환자 두상의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델을 이용한 가상 중첩을 통해 가상 중첩 데이터를 생성하기 위한 가상 중첩 장치; 상기 사용자 단말기와 연동하여 상기 가상 중첩 데이터에 기초한 상하악에 대한 가상 수술을 진행한 후, 상하악 각각에 대한 웨이퍼용 생성 데이터를 생성하기 위한 가상 수술 장치; 및 상기 사용자 단말기에 의한 웨이퍼 제작 요청시에 상기 웨이퍼용 생성 데이터를 이용하여 실물 웨이퍼를 제작하기 위한 웨이퍼 제작 장치;를 포함한다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 2차원 치아이미지상에서 수술 계획이 수립되면, 해당 수술 계획에 따라 3차원 치아모델도 함께 이동하여 수술 전후 결과를 3차원 치아모델을 통해 확인 및 분석할 수 있는 환경을 사용자에게 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 2차원 치아이미지를 따라 생성된 트레이싱 라인에 대한 페이퍼 서저리를 수행하면, 3차원 치아모델에 대한 가상 수술 결과를 동시에 실행하여 그 결과를 실시간으로 확인할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 환자 두상의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩 데이터의 가상 수술을 통해 실물 웨이퍼를 제작할 수 있는 사용자 단말기 또는 서버 기반의 환경을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 치과 치료를 위한 가상 중첩 작업, 가상 수술 작업 및 웨이퍼 제작 작업에 대한 토탈 솔루션 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 페이스 보가 환자의 구강에 삽입된 상태를 설명하기 위한 도면,
도 2는 석고모형을 설명하기 위한 도면,
도 3은 교합기를 설명하기 위한 도면,
도 4 및 도 5는 가상수술이 완료된 석고모형을 설명하기 위한 도면,
도 6은 완성된 웨이퍼를 보여주는 도면,
도 7a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 시스템망에 대한 도면,
도 7b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 시스템망에 대한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 치과 치료용 가상 중첩 장치에 대한 구성도,
도 9a는 2차원 치아이미지의 측면이미지를 나타낸 도면,
도 9b는 2차원 치아이미지의 정면이미지를 나타낸 도면,
도 10a는 3차원 치아모델의 X-Y 평면을 나타낸 도면,
도 10b는 3차원 치아모델의 X-Z 평면을 나타낸 도면,
도 10c는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면을 나타낸 도면,
도 11a는 2차원 치아이미지의 측면이미지와 3차원 치아모델의 X-Y 평면에 대한 로딩 상태를 나타낸 도면,
도 11b는 2차원 치아이미지의 정면이미지와 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대한 로딩 상태를 나타낸 도면,
도 12a는 2차원 치아이미지의 측면이미지에서 참조점 선택을 나타낸 도면,
도 12b는 3차원 치아모델의 X-Y 평면에서 참조점 선택을 나타낸 도면,
도 13a 및 도 13b는 2차원 치아이미지의 측면이미지와 3차원 치아모델의 X-Y 평면에 대한 가상 중첩 작업에 대한 도면,
도 14a 및 도 14b는 2차원 치아이미지의 정면이미지와 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대한 가상 중첩 작업에 대한 도면,
도 15a 및 도 15b는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대해 Y축 회전을 이용한 가상 중첩 작업에 대한 도면,
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 수술 장치에 대한 구성도,
도 17은 트레이싱 라인 작업 결과를 나타낸 도면,
도 18a 및 도 18b는 페이퍼 서저리에 의한 가상 수술에 대한 도면,
도 18c는 측면 및 정면에 대한 가상수술의 동기화를 나타낸 도면,
도 19a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법에 대한 순서도,
도 19b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법에 대한 순서도이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 7a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 시스템망에 대한 도면이고, 도 7b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 시스템망에 대한 도면이다.

도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 시스템망은, 유무선 통신망을 통해 사용자 단말기(700)와 서버(800)를 서로 연결한다. 이때, 사용자 단말기(700)는 다수의 병원에서 다수의 사용자(즉, 치과의사)에 의해 사용되는 단말기를 통칭한다.

여기서, 유무선 통신망은 인터넷 및 이동통신망을 포함하며, 사용자 단말기(700) 및 서버(800) 간의 데이터 송수신 경로를 제공한다. 예를 들어, 유무선 통신망은 CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile communications), HSDPA(High-Speed Download Packet Access), IMT-2000, 와이브로(WIBRO), LTE(Long Term Evolution), xDSL(x Digital Subscriber Line), FTTH(Fiber To The Home), 이더넷(ethernet), WDM(Wavelength Division Multiplexing) 등의 통상의 통신방식에 따라 구현될 수 있다.

먼저, 도 7a의 제1 실시예에 따른 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 시스템은, 실물 웨이퍼를 제작하기 위한 이전 과정으로서 가상 중첩 과정 및 가상 수술 과정을 '사용자 단말기(700) 기반'으로 구현되는 경우(후술할 도 19a 참조)를 나타낸다.

이를 위해, 사용자 단말기(700)는 환자의 치과 치료를 위해 실물 웨이퍼를 제작하기 이전 과정으로서 일련의 가상 중첩 과정 및 가상 수술 과정을 진행하기 위한 프로그램 및 소프트웨어(이하 "가상 수술용 애플리케이션"이라 함)를 탑재한다. 즉, 사용자 단말기(700)는 가상 수술용 애플리케이션을 탑재하여, 특정 환자의 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델을 중첩하기 위한 가상 중첩 장치(100)와, 가상 중첩 장치(100)에 의해 생성된 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 중첩 데이터(이하 "가상 중첩 데이터"라 함)의 페이퍼 서저리 및 가상 수술을 진행하기 위한 가상 수술 장치(400)로서의 기능을 수행할 수 있다.

아울러, 사용자 단말기(700)는 가상 수술 장치(400)에 의한 가상 수술 결과로서 인터미디어트 웨이퍼용 생성 데이터 또는 파이널 웨이퍼용 생성 데이터를 서버(800)의 웨이퍼 제작 장치(500)로 전송한다. 이때, 서버(800)의 웨이퍼 제작 장치(500)는 가상 수술 결과를 이용하여 실물 웨이퍼를 제작한다.

한편, 사용자 단말기(700)는 가상 수술용 애플리케이션의 실행시에 사용자 인증 과정(예를 들어, 아이디/패스워드 인증, 공인인증서 인증 등)을 수행한다. 이는 사용자 단말기(700)가 서버(800)의 웨이퍼 제작 장치(500)로 가상 수술 결과와 함께 사용자 인증 정보(즉, 사용자 정보, 병원 정보 및 환자 정보 등)를 전달함에 따라 인터미디어트 웨이퍼용 생성 데이터 또는 파이널 웨이퍼용 생성 데이터를 식별하도록 하기 위함이다. 이를 통해, 서버(800)의 웨이퍼 제작 장치(500)는 다수의 병원에서 다수의 사용자로부터 전달된 가상 수술 결과를 식별하여 개별적인 웨이퍼 제작 서비스를 제공할 수 있다.

여기서, 사용자 단말기(700)는 통상의 컴퓨터, 노트북, PDA, 스마트폰 등일 수 있다. 다만, 사용자 단말기(700)는 단일 칩에 가상 수술용 애플리케이션의 모든 기능이 집적된 SoC(System on Chip) 형태로 설치되는 경우에 가상 중첩 장치(100)와 가상 수술 장치(400)의 기능만을 위한 전용 단말기로 구현할 수도 있다.

다음으로, 도 7b의 제2 실시예에 따른 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 시스템은, 실물 웨이퍼를 제작하기 위한 이전 과정으로서 가상 중첩 과정 및 가상 수술 과정을 '서버(800) 기반'으로 구현되는 경우(후술할 도 19b 참조)를 나타낸다.

이를 위해, 사용자 단말기(700)는 환자의 치과 치료를 위해 일련의 가상 중첩 과정, 가상 수술 과정 및 웨이퍼 제작 과정을 진행할 수 있도록 서버(800)에 접속환경을 제공하기 위한 프로그램 및 소프트웨어(이하 "접속 애플리케이션"이라 함)를 탑재한다. 이때, 사용자 단말기(700)는 접속 애플리케이션을 탑재함에 따라 웹페이지(즉, 웹브라우저)를 통해, 서버(800)상의 가상 중첩 장치(100), 가상 수술 장치(400) 및 웨이퍼 제작 장치(500)의 일련의 기능을 제어한다.

도 7a와 마찬가지로, 사용자 단말기(700)는 통상의 컴퓨터, 노트북, PDA, 스마트폰 등일 수 있으며, 접속 애플리케이션을 통해 서버(800)에 접속하여 사용자 인증 과정을 수행한다.

한편, 서버(800)의 웨이퍼 제작 장치(500)는 웨이퍼 제작 과정을 전체적으로 제어하며, 3차원 프린터 기능을 자체적으로 구비하거나 별도의 3차원 고속 적층 조형기(Rapid Prototyping system)와 연결하여 말발굽 형태의 실물 웨이퍼를 제작한다. 이때, 웨이퍼 제작 장치(500)는 웨이퍼 제작 현황 및 웨이퍼 입출고 현황을 관리하여, 사용자 단말기(700)에 의한 웨이퍼 제작 현황의 확인요청에 대해 응답한다.

서버(800)는 3차원 스캐너(도면에 미도시)를 구비하여 3차원 스캐너 시설이 없는 병원으로부터 전달된 환자의 석고모델에 대해 3차원 치아모델을 생성한다. 특히, 도 7a의 사용자 단말기(700) 기반의 웨이퍼 제작을 수행하는 경우에는, 생성된 3차원 치아모델을 사용자 단말기(700)로 제공한다. 또한, 서버(720)는 별도의 배송 시스템(도면에 미도시)에 연동하여 제작 완료된 웨이퍼 또는 환자의 석고모형 등을 해당 병원으로 배송한다.

이하, 가상 중첩 장치(100) 및 가상 수술 장치(400)에 대한 설명은 동일한 기능을 수행하므로 '사용자 단말기(700) 기반' 또는 '서버(800) 기반'을 구별하지 않고 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명에 따른 치과 치료용 가상 중첩 장치에 대한 구성도이다. 도 9a는 2차원 치아이미지의 측면이미지를 나타낸 도면이고, 도 9b는 2차원 치아이미지의 정면이미지를 나타낸 도면이다. 도 10a는 3차원 치아모델의 X-Y 평면을 나타낸 도면이고, 도 10b는 3차원 치아모델의 X-Z 평면을 나타낸 도면이고, 도 10c는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면을 나타낸 도면이다. 도 11a는 2차원 치아이미지의 측면이미지와 3차원 치아모델의 X-Y 평면에 대한 로딩 상태를 나타낸 도면이고, 도 11b는 2차원 치아이미지의 정면이미지와 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대한 로딩 상태를 나타낸 도면이다. 도 12a는 2차원 치아이미지의 측면이미지에서 참조점 선택을 나타낸 도면이고, 도 12b는 3차원 치아모델의 X-Y 평면에서 참조점 선택을 나타낸 도면이다. 도 13a 및 도 13b는 2차원 치아이미지의 측면이미지와 3차원 치아모델의 X-Y 평면에 대한 가상 중첩 작업에 대한 도면이다. 도 14a 및 도 14b는 2차원 치아이미지의 정면이미지와 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대한 가상 중첩 작업에 대한 도면이다. 도 15a 및 도 15b는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대해 Y축 회전을 이용한 가상 중첩 작업에 대한 도면이다.

일반적인 중첩(마운팅: mounting) 작업은 일명 '페이스 보 트랜스퍼(face bow transfer)'라 하는데, 수술 전 환자의 치아 형상을 본떠 석고 모형을 만든 후 필요에 따라 석고 모형을 자르고 교합기에 위치시키는 과정을 진행한다. 다만, 이러한 중첩 작업은 석고 모형에 대한 베이스 작업을 수행할 때 잘못 제작된 경우에 전술한 일련의 작업을 재수행해야 한다.

이에 반해, 본 발명의 일실시예에 따른 치과 치료용 가상 중첩 장치(100)는, 환자로부터 획득된 치아 모형을 교합기에 결합하여 실제로 환자의 구강 자세를 구현하는 중첩 작업을 가상 공간상에 재현하여 일련의 가상 중첩 작업을 수행할 수 있는 사용자 인터페이스 환경을 제공한다.

이때, 가상 중첩 장치(100)는 환자의 두부(頭部)에 대한 2차원 치아이미지와 환자의 상하악 치아에 대한 3차원 치아모델을 각각 획득한 후, 가상 공간에서 3차원 치아모델을 2차원 치아이미지에 중첩하여 실제상황에서의 중첩 상태를 재현한다. 즉, 가상 중첩 장치(100)는 하부 레이어(lower layer)에 2차원 치아이미지를 위치시키고 상부 레이어(upper layer)에 3차원 치아모델을 위치시킨 후 서로 대응시켜 오버레이(overlay)한다.

여기서, 2차원 치아이미지는 두개골 분석법(cephalometrics)에 따라 치과용 엑스레이(X-ray) 또는 치과용 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography: CT) 등을 통해 촬영된 환자 두부에 대한 방사선이미지를 의미한다(도 9a 및 도 9b 참조). 이때, 2차원 치아이미지는 촬영방향에 따라 환자 두부의 측방향에서 촬영된 측모 두부 방사선이미지(lateral cephalogram, 이하 "측면이미지"이라 함, 200a), 환자 두부의 정방향에서 촬영된 정모 두부 방사선이미지(posteroanterior cephalogram, 이하 "정면이미지"이라 함, 200b), 환자 두부의 위에서 내려다 본 시점에서 촬영된 이하 두정 방사선이미지(submentovertex cephalogram, 이하 "상면이미지"라 함)로 구분된다.

이러한 2차원 치아이미지는 한 초점으로부터 나온 X선을 피사체에 투과하여 필름에 형성함으로써 필름과 피사체의 거리가 멀어질수록 확대된 이미지로 나타난다. 즉, 2차원 치아이미지는 환자 두부의 실측 크기와 비교하여 어느 정도의 오차가 존재할 수 있다.

하지만, 2차원 치아이미지는 환자 두부의 실제 안면 골격 구조를 그대로 반영함으로써 환자의 실제 치아구조를 파악할 수 있다. 다시 말해, 본 발명에서는 일반적으로 페이스 보 및 바이트 포크 등을 통해 환자의 치아와 두개골의 상대적 위치를 실측하여 실제 환자의 치아구조를 확인하는 과정을 대신하여 2차원 치아이미지를 통해 가상 중첩에 필요한 치아의 경사각도(canting)를 확인한다. 여기서, 치아의 경사각도는 2차원 치아이미지에서 윗니와 아랫니 간에 서로 맞닿는 치아면인 교합면에 대한 기울어진 정도를 통해 확인할 수 있다.

아울러, 3차원 치아모델은 렌더링(rendering)을 통해 가상공간에 실제 환자의 치아와 비슷한 양감과 질감을 갖는 3차원 치아 형상을 구현한 3차원 치아 형상 데이터를 의미한다(도 10a 내지 도 10c 참조). 이때, 3차원 치아모델은 환자의 치아를 형상화한 석고모형을 3차원 스캐너를 통해 3차원 치아 형상 데이터를 획득하거나, 통상적인 치과용 컴퓨터 단층촬영을 통해 3차원 치아 형상 데이터를 획득할 수 있다. 이러한 3차원 치아모델 획득 방식은 당업자라면 쉽게 이해할 수 있으므로, 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.

이러한 3차원 치아모델은 환자의 실제 치아에 일대일(1:1)로 대응하는 실측 크기의 모델링 데이터로서, 가상공간상에 환자의 실제 치아를 그대로 구현한 것이다. 다만, 3차원 치아모델은 환자의 실제 치아의 실측 크기만 동일할 뿐 치아의 경사각도를 반영하지 않는다.

이때, 3차원 치아모델에는 3차원 공간에서 계측의 정량화를 위한 좌표계가 설정된다. 즉, X-Y 평면(300a)은 해부학적으로 시상면(sagittal plane)으로서, 정중 구개 봉합부(midpalatal suture, 301)와 PMRJ(junction of the incisive papilla and midpalatal suture, 302)에 의해 결정된다(도 10a 참조). 여기서, 정중 구개 봉합부(301)는 상악의 입천장(오목부)의 좌우 대칭을 가르는 중앙선을 나타내는 해부학적 구조물이고, PMRJ(302)는 절치유두(incisive papilla, 303)와 정중 구개 봉합부(301)의 접합부로서 입천장 전방부의 좌우대칭 중앙선상의 돌출된 잇몸 조직이다. 또한, X-Z 평면(300b)은 해부학적으로 프랑크포트면(frankfort horizontal plane)으로서, PMRJ(302)를 포함하여 X-Y 평면(300a)에 수직인 평면으로 결정된다(도 10b 참조). 아울러, Y-Z 평면(300c)은 해부학적으로 관상면(coronal plane)으로서, PMRJ(302)를 포함하여 X-Y 평면(300a) 및 X-Z 평면(300b)에 수직인 면으로 결정된다(도 10c 참조).

구체적으로, 가상 중첩 장치(100)는 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델을 하기와 같이 중첩한다.

즉, 가상 중첩 장치(100)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)를 통해 확인된 교합면 경사각도에 따라 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)(즉, 시상면)에서 X축의 경사각도를 조정한 후, 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 크기 및 위치로 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)의 크기 및 위치를 조정한다. 마찬가지로, 가상 중첩 장치(100)는 2차원 치아이미지의 정면이미지(200b)를 통해 확인된 교합면 경사각도에 따라 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)(즉, 관상면)에서 Z축의 경사각도를 조정한 후, 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에 대한 크기 및 위치로 2차원 치아이미지의 정면이미지(200b)의 크기 및 위치를 조정한다. 다만, 가상 중첩 장치(100)는 3차원 치아모델의 X-Z 평면(300b)(즉, 프랑크포트면)에 2차원 치아이미지의 상면이미지를 대응시켜 중첩하는 작업의 경우에, 전술한 바와 같은 과정을 별도로 진행하지 않고 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에서 Y축(즉, 가장 앞쪽의 두 치아의 중점)을 회전축으로 하여 회전 정도를 반영하는 과정으로 대체한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 가상 중첩 장치(100)는 데이터 로딩부(110), 수치 측정부(120), 가상 중첩부(130), 사용자 인터페이스부(140), 저장부(150)를 포함한다.

데이터 로딩부(110)는 하부 레이어에 2차원 치아이미지, 상부 레이어에 3차원 치아모델을 오버레이하여 사용자 인터페이스부(140)를 통해 표시한다(도 11a 및 도 11b 참조).

구체적으로, 데이터 로딩부(110)는 사용자의 촬영방향 선택에 따른 2차원 치아이미지[즉, 측면이미지(200a) 또는 정면이미지(200b)]를 로딩한다. 아울러, 데이터 로딩부(110)는 3차원 치아모델[즉, X-Y 평면(300a) 또는 Y-Z 평면(300c)]을 로딩하는데, 사용자에 의해 선택된 2차원 치아이미지의 촬영방향에 대응하여 로딩하는 것이 바람직하다.

즉, 데이터 로딩부(110)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)가 로딩된 경우에 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)을 표시하여 로딩하고, 2차원 치아이미지의 정면이미지(200b)가 로딩된 경우에 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)을 표시하여 로딩한다.

수치 측정부(120)는 데이터 로딩부(110)에 의해 로딩된 2차원 치아이미지 또는 3차원 치아모델에 대해 임의의 두 참조점 간의 경사각도와 길이를 측정한다. 즉, 수치 측정부(120)는 2차원 치아이미지 또는 3차원 치아모델에 사용자에 의해 두 개의 참조점이 지정되면, 두 개의 참조점 사이의 경사각도와 두 개의 참조점 사이를 연결한 선분 길이를 측정한다. 여기서, 참조점은 환자의 교합면의 1번 치아와 7번 치아 각각에 대해 선택되는 것이 바람직하나 환자 치아의 경사각도를 반영할 수 있는 경우에 임의의 두 지점이 선택될 수도 있다. 다만, 설명의 편의상 본 발명에서는 교합면에 참조점을 선택하는 경우에 대해 설명하기로 한다(도 12a 및 도 12b 참조). 도 12a에서는 2차원 치아이미지에서 두 참조점으로 제1 참조점(211) 및 제2 참조점(212)을 사용자가 선택한 경우를 나타내고, 도 12b에서는 3차원 치아모델에서 두 참조점으로 제3 참조점(311) 및 제4 참조점(312)을 사용자가 선택한 경우를 나타낸다.

가상 중첩부(130)는 3차원 공간을 구성하는 각각의 축에 대해 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델을 서로 대응하여 중첩한다. 바람직하게는, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에서 환자의 교합면을 기준으로 서로 대응시켜 중첩한다.

우선, 가상 중첩부(130)는 수치 측정부(120)에 의한 측정결과를 이용하여 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대해 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)(시상면)을 오버레이하여 중첩한다. 즉, 가상 중첩부(130)는 우선 2차원 치아이미지에 기초하여 3차원 치아모델에서 교합면 경사각도를 조정한 후, 3차원 치아모델에 기초하여 2차원 치아이미지에서 교합면의 크기 및 위치를 중첩한다.

구체적으로, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a) 및 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)을 하기와 같은 일련의 과정을 통해 중첩한다.

가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 교합면 경사각도에 따라 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 교합면 경사각도를 설정함으로써, 환자의 실제 교합면 경사각도를 3차원 치아모델에 반영한다(도 13a 참조). 이는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 교합면 경사각도를 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 교합면 경사각도에 일치시키기 위함이다. 여기서, 교합면 경사각도는 X축에 대해 기울어진 정도를 나타낸다.

이를 위해, 수치 측정부(120)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에서 사용자에 의해 지정된 두 개의 참조점을 연결한 선분을 이용하여 교합면 경사각도를 측정한다. 아울러, 수치 측정부(120)는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에서 사용자에 의해 지정된 두 개의 참조점을 연결한 선분을 이용하여 교합면 경사각도를 측정한다. 이때, 사용자는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)와 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)의 교합면에서 서로 동일한 위치에 해당 참조점을 지정하는데, 일례로, 교합면상의 1번 치아와 7번 치아를 선택하여 선분을 결정한다. 그리고, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 교합면 경사각도를 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 교합면 경사각도로 변경한다. 즉, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 교합면 경사각도에 따라 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 교합면 경사각도를 회전한다. 다시 말해, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 교합면 경사각도를 실제 환자의 교합면 경사각도로 설정한다.

다음으로, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 크기 및 위치에 따라 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 크기 및 위치를 중첩한다(도 13b 참조). 이는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 크기 및 위치를 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 길이 및 위치에 일치시키기 위함이다.

이를 위해, 수치 측정부(120)는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에서 사용자에 의해 지정된 두 개의 참조점을 연결한 선분을 이용하여 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에서 교합면을 통해 크기 및 위치를 측정한다. 아울러, 수치 측정부(120)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에서 사용자에 의해 지정된 두 개의 참조점을 연결한 선분을 이용하여 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에서 교합면을 통해 크기 및 위치를 측정한다. 이때, 사용자는 전술한 바와 마찬가지로 해당 참조점을 교합면에 서로 동일한 위치에 지정한다. 그리고, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 크기 및 위치에 따라 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 크기 및 위치를 대응하여 중첩한다. 이때, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델에서의 선분 길이에 따라 2차원 치아이미지에서의 선분 길이를 조정함으로써, 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 크기에 맞춰 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 크기를 조정한다. 이 경우는 2차원 치아이미지에서의 교합면 및 3차원 치아모델에서의 교합면이 서로 일치하지 않을 뿐 경사각도와 크기가 동일하다. 이후, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지에서의 선분과 3차원 치아모델에서의 선분에 대한 각 중점을 확인하고, 2차원 치아이미지에서의 선분 중점을 3차원 치아모델에서의 선분 중점으로 위치를 조정한다. 이로써, 2차원 치아이미지의 교합면은 3차원 치아모델의 교합면과 서로 일치하여 동일한 지점에 위치한다.

한편, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 정면이미지(200b)에 대해 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)(관상면)에 대해서도 전술한 바와 같이 일련의 중첩 작업을 동일하게 수행한다(도 14a 및 도 14b 참조). 이때, 교합면 경사각도는 Z축의 기울어진 정도를 나타낸다. 이에 대한 자세한 설명은 앞서 언급한 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대해 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)(시상면)에 대한 중첩 작업을 통해 쉽게 이해될 수 있으므로 생략하기로 한다.

그런데, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 상면이미지에 대해 3차원 치아모델의 X-Z 평면(300b)(프랑크포트면)을 중첩하는 경우에, 전술한 바와 같은 일련의 중첩 작업을 수행하지 않고, 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에 대해 Y축을 회전축으로 회전시켜 조정한다.

이를 위해, 가상 중첩부(130)는 사용자에 의해 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에서 Y축을 회전축으로 설정한다. 이때, 사용자는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에서 가장 앞쪽의 두 치아(321)의 가운데를 Y축으로 선택하는데(도 15a 참조), Y축은 대략 정중 구개 봉합부(301) 및 PMRJ(302)의 교점에 수직으로 교차한다. 이후, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에서 가장 바깥쪽 지점(322)이 이동하기 원하는 위치(323)가 사용자에 의해 선택되면, 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)이 Y축을 회전축으로 사용자에 의해 선택된 위치로 회전한다(도 15b 참조).

한편, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩 작업을 수행한 후, 후속 과정으로 가상 치료 진단의 일환으로 페이퍼 서저리(paper surgery), 웨이퍼 제작 및 치아 교정 등에 필요한 사용자 인터페이스를 제공한다.

사용자 인터페이스부(140)는 일련의 가상 중첩 작업을 수행하기 위한 가상 중첩 장치(100)에 대한 접근성을 사용자에게 제공한다. 즉, 사용자 인터페이스부(140)는 가상 중첩 장치(100)를 조작하는 입력기능을 제공하기 위해 다양한 입력장치(예를 들어, 키보드, 마우스, 터치패드, 펜 마우스 등)와 연결하며, 가상 중첩 장치(100)의 처리 결과를 표시하는 출력기능을 제공하기 위해 다양한 출력장치(예를 들어, 모니터, 프린터 등)와 연결한다. 일례로, 사용자는 키보드 또는 마우스를 이용하여 가상 중첩을 위한 소정의 작업을 입력하면, 모니터를 통해 그 결과가 출력되는 것을 확인할 수 있다.

저장부(150)는 환자별로 환자 개인 정보, 환자의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델 등을 저장한다. 여기서, 환자 개인 정보에는 환자 이름, 주민등록번호, 진료 이력, 진료 일정 정보 등을 포함한다. 이때, 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델은 가상 중첩 장치(100)에 직접 연결된 해당 외부기기(즉, 엑스레이 장치, 3차원 스캐너 등)로부터 직접 획득되거나, 외부에서 기 획득된 후 유무선 통신을 통해 제공될 수도 있다.

도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 수술 장치에 대한 구성도이다. 도 17은 트레이싱 라인 작업 결과를 나타낸 도면이다. 도 18a 및 도 18b는 페이퍼 서저리에 의한 가상 수술에 대한 도면이고, 도 18c는 측면 및 정면에 대한 가상수술의 동기화를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 가상 수술 장치(400)는, 전술한 가상 중첩 데이터(도 13b 및 도 14b 참조)를 생성한 후, 2차원 치아이미지를 따라 생성된 트레이싱 라인(tracing line)에 대한 페이퍼 서저리(paper surgery)를 수행하면, 3차원 치아모델에 대한 가상 수술 결과를 동시에 실행하여 그 결과를 실시간으로 확인할 수 있도록 한다. 여기서, 가상 중첩 데이터는 도 8에 도시된 가상 중첩 장치(100)에 의해 생성되는 것이 바람직하나, 이에 한정된 방식에 의해 생성되지는 않는다.

특히, 가상 수술 장치(400)는 가상 중첩 기능을 통해 형성된 가상 중첩 데이터의 2차원 치아이미지상에서 수술 계획이 수립되면, 해당 수술 계획에 따라 3차원 치아모델도 함께 이동하여 수술 전후 결과를 3차원 치아모델을 통해 확인 및 분석할 수 있는 환경을 사용자에게 제공한다. 다시 말해, 가상 수술 장치(400)는 2차원 수술 계획을 통해 3차원 수술 결과를 예측할 수 있는 환경을 제공한다.

반면에, 일반적인 경우에는 2차원 치아이미지를 페이퍼상에 도시한 후 페이퍼 서저리를 수행하고, 페이퍼 서저리 결과에 따라 실제로 마운팅된 석고모델의 가상 수술을 진행하여 그 결과를 확인한다. 즉, 이 경우에는 2차원 치아이미지를 이용하여 수술 계획을 수립하더라도 실제 3차원 치아모델을 이용한 것이 아니기 때문에 3차원 치아모델의 마운팅 작업이 추가로 필요하다.

여기서는 실제로 페이퍼상에 트레이싱 라인을 도시하여 페이퍼 서저리를 수행하지는 않으나, 가상 수술 장치(400)에서 실제 페이퍼 서저리에 대응하는 일련의 과정을 가상 공간에서 수행하므로 설명의 편의상 '페이퍼 서저리'라는 용어를 그대로 준용하기로 한다. 이와 같은 페이퍼 서저리 및 가상 수술에 대한 일련의 과정은 일명 'STO(Surigal Treatment Object)'라 한다. 이때, 페이퍼 서저리는 환자 두상 측면에 대해 주로 수행되며, 필요에 따라 환자의 좌우측 균형을 맞추기 위한 수술에서 환자 두상 정면에 대해 수행될 수도 있다.

도 16에 도시된 바와 같이, 가상 수술 장치(400)는 트레이싱 라인부(410), 가상 수술부(420), 동기화 처리부(421), 웨이퍼용 데이터 생성부(430)를 포함하며, 추가로 웨이퍼 제작부(431)를 더 포함할 수 있다.

이하, 트레이싱 라인부(410)를 도 17을 참조하여 설명한다.

트레이싱 라인부(410)는 가상 중첩 데이터의 2차원 치아이미지에 대해 사용자에 의해 지정된 랜드마크(landmark)에 기초하여 트레이싱 라인 작업을 수행한다. 여기서, '랜드마크(M)'라 함은 페이퍼 서저리를 위해 2차원 치아이미지에 대한 계측, 진단 및 치료 계획 수립을 위해 필요한 다수의 특징점들을 통칭한다. 도 17에서는 랜드마크(M)를 십자형(+) 포인트로 표시한다.

이러한 랜드마크(M)는 통상의 두부방사선 계측 분석법을 통해 알려져 있고, 전비극(Anterior Nasal Spine: ANS), 후비극(Posterior Nasal Spine: PNS), A포인트(Subspinale), B포인트(Supramentale), N(Nasion), Or(Orbitale), Por(Portion) 등이 있다.

특히, 트레이싱 라인부(410)는 다수의 랜드마크(M)가 생략없이 기 설정된 순서에 따라 지정될 수 있도록, 다수의 랜드마크(M)를 리스트 형식으로 사용자에게 제공한다. 이때, 트레이싱 라인부(410)는 2차원 치아이미지상에서 랜드마크(M)별 위치(좌표)와 종류(명칭)를 식별함으로써, 랜드마크(M)에 따른 트레이싱 라인 작업을 수행할 수 있다.

이하, 트레이싱 라인부(410)에서 사용자에 의해 지정된 랜드마크(M)에 따라 트레이싱 라인 작업을 수행하는 과정에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 트레이싱 라인부(410)는 2차원 치아이미지상에 나타난 실제 환자의 골격을 따라, 페이퍼 서저리의 계측/진단/수술 계획 수립에 있어서 통상적으로 고려되는 환자의 얼굴윤곽, 상악골(윗턱뼈) 및 하악골(아래턱뼈)을 트레이싱 라인(TL1 내지 TL3)으로 나타낸 '가상 수술용 골격'을 형성한다.

이때, 가상 수술용 골격은 트레이싱 라인을 따라 적어도 하나의 랜드마크(M)가 배치되어 있다. 여기서, 3차원 치아모델은 트레이싱 라인 작업 이전에 이미 형성되어 있지만, 편의상 얼굴윤곽, 상악골 및 하악골과 함께 가상 수술용 골격으로 통칭하여 설명하기로 한다.

구체적으로, 트레이싱 라인부(410)는 2차원 치아이미지의 얼굴윤곽을 따라 지정된 랜드마크(M)를 이용하여 '얼굴 윤곽 트레이싱 라인(TL1)'을 자동으로 형성한다. 다만, 트레이싱 라인부(410)는 2차원 치아이미지의 상악골과 하악골의 윤곽을 따라 지정된 랜드마크(M)가 사용자에 의해 서로 연결됨으로써 '상악골 트레이싱 라인(TL2)'과 '하악골 트레이싱 라인(TL3)'을 형성한다.

이로써, 트레이싱 라인부(410)는 얼굴 윤곽 트레이싱 라인(TL1)을 형성함에 따라 가상 수술을 진행하기 위한 얼굴 영역을 구별하고, 상악골 트레이싱 라인(TL2)을 형성함에 따라 가상수술을 진행하기 위한 상악골 영역을 구별하며, 하악골 트레이싱 라인(TL3)을 형성함에 따라 가상 수술을 진행하기 위한 하악골 영역을 구별한다. 이러한 각각의 독립된 영역은 후술할 컨트롤 포인트에 의해 독립적으로 제어될 수 있는 영역을 나타낸다.

다음으로, 트레이싱 라인부(410)는 사용자에 의해 랜드마크(M)가 모두 지정되면, 적어도 두 개의 랜드마크(M)를 연결하여 환자의 상태를 분석하여 STO 과정에 참조할 수 있는 '참조선(RL)'을 형성한다. 일례로, 코끝과 턱끝이 연결된 참조선(RL)은 돌출입 정도를 객관적으로 표시하고 더 나아가 교정수술시 기준이 되는 정도를 표시하기 위한 심미선(ricketts line)으로서, 바람직하게는 윗입술은 심미선보다 1㎜ 정도 안쪽, 아랫입술은 심미선에 살짝 닿는 정도인지에 따라 돌출입 정도가 확인된다.

아울러, 트레이싱 라인부(410)는 사용자에 의해 랜드마크(M)가 모두 지정되면, 적어도 하나의 랜드마크(M)를 이용하여 가상 수술용 골격에 대한 페이퍼 서저리 수행을 위한 제어 포인트(이하 "컨트롤 포인트"라 함)(ⓐ 내지 ⓜ)를 형성한다.

이때, 트레이싱 라인부(410)는 사용자에 의해 지정된 랜드마크(M)에 기초하여, 컨트롤 포인트별로 기 설정된 방식에 따라 위치를 결정한 후 표시한다. 즉, 트레이싱 라인부(410)는 각 컨트롤 포인트(ⓐ 내지 ⓜ)의 위치 결정을 위해 어느 랜드마크(M)의 좌표정보를 이용할지가 미리 설정되어 있고, 그에 따라 사용자에 의해 모든 랜드마크(M)가 지정되면 해당 랜드마크(M)의 좌표정보를 이용하여 컨트롤 포인트별 위치 즉, 좌표정보를 결정한다.

일례로, 컨트롤 포인트 ⓐ의 좌표 (x,y)를 결정하기 위해 제1 랜드마크(M1)의 좌표 (a₁,b₁) 및 제2 랜드마크(M2)의 좌표 (a₂,b₂)를 이용하는 경우를 가정하여 설명한다. 이때, 트레이싱 라인부(410)에는 컨트롤 포인트 ⓐ의 위치를 결정하기 위한 방식으로서, 제1 랜드마크(M1)와 제2 랜드마크(M2)의 중점으로부터 y 좌표에 대해 h만큼 떨어진 지점에 컨트롤 포인트 ⓐ를 배치하도록 미리 설정되어 있다. 이에 따라, 트레이싱 라인부(410)는 사용자에 의해 모든 랜드마크(M)가 지정되면, 컨트롤 포인트 ⓐ의 좌표(x,y)를 하기 수학식 1과 같이 결정한다.

한편, 트레이싱 라인부(410)는 가상 수술용 골격 각각에 대해 컨트롤 포인트(ⓐ 내지 ⓜ)를 대응시켜 동기화함으로써, 가상 수술시에 사용자의 조정에 의한 컨트롤 포인트(ⓐ 내지 ⓜ)의 움직임에 따라 가상 수술용 골격도 동시에 움직일 수 있게 한다. 이때, 가상 수술용 골격은 가상 수술을 위해 절개된 단위 영역으로 나타낼 수 있으며, 각 단위 영역은 가상 수술을 위한 페이퍼 서저리를 위한 하나의 컨트롤 포인트(ⓐ 내지 ⓜ)가 대응되어 동기화된다. 일례로, 상악골은 앞부분과 뒷부분으로 절개되어 두 개의 단위 영역이 형성되며, 각 단위 영역에는 컨트롤 포인트가 대응된다.

또한, 각각의 컨트롤 포인트(ⓐ 내지 ⓜ)에는 사용자 조작에 따라 움직이는 가상 수술용 골격이 정의되어 있다.

구체적으로, 하기 표 1에는 컨트롤 포인트(ⓐ 내지 ⓜ)에 정의된 가상 수술용 골격에 대해 나타낸다. 여기서는 상악측에 6개의 컨트롤 포인트(즉, ⓐ 내지 ⓕ) 및 하악측에 7개의 컨트롤 포인트(즉, ⓖ 내지 ⓜ)를 배치하는 경우에 대하여 설명하고 있으나, 이에 한정하지 않고 필요에 따라 컨트롤 포인트의 개수, 위치 및 가상 수술용 골격에 대한 움직임을 상이하게 정의할 수 있다.

	컨트롤 포인트	가상 수술용 골격의 움직임 정의
상악측	ⓐ	상악골 전체
	ⓑ	상악골 제1 절개부분
	ⓒ	상악골 제2 절개부분
	ⓓ	3차원 치아모델 윗니 앞부분
	ⓔ	3차원 치아모델 윗니 뒷부분
	ⓕ	얼굴윤곽(윗입술)
하악측	ⓖ	하악골 전체
	ⓗ	하악골 제1 절개부분
	ⓘ	하악골 제2 절개부분
	ⓙ	하악골 제3 절개부분
	ⓚ	3차원 치아모델 아랫니 앞부분
	ⓛ	3차원 치아모델 아랫니 뒷부분
	ⓜ	얼굴윤곽(아랫입술)

먼저, 상악측의 컨트롤 포인트(즉, ⓐ 내지 ⓕ)의 정의에 대해 간략히 설명하면, 컨트롤 포인트 ⓐ는 상악골 전체(maxillar)로서 상악골 제1 절개부분, 상악골 제2 절개부분 및 3차원 치아모델의 윗니 부분을 함께 이동시킬 때 사용된다.

컨트롤 포인트 ⓑ는 상악골 앞부분(maxillar anterior)의 상악골 제1 절개부분을 이동시킬 때 사용되고, 컨트롤 포인트 ⓒ는 상악골 뒷부분(maxillar posterior)의 상악골 제2 절개부분을 이동시킬 때 사용된다.

컨트롤 포인트 ⓓ는 3차원 치아모델의 첫번째 윗니(upper 1)를 이용하여 윗니 앞부분을 이동시킬 때 사용되고, 컨트롤 포인트 ⓔ는 3차원 치아모델의 여섯번째 윗니(upper 6)를 이용하여 윗니 뒷부분을 이동시킬 때 사용된다.

컨트롤 포인트 ⓕ는 얼굴윤곽에서 윗입술(upper lip)을 변경할 때 사용된다.

여기서, 3차원 치아모델의 윗니 앞부분은 1번부터 3번까지의 치아를 나타내고, 윗니 뒷부분은 4번부터 7번까지의 치아를 나타낸다. 바람직하게는, 상악골 제1 절개부분은 윗니 앞부분에 해당하는 부분이고, 상악골 제2 절개부분은 윗니 뒷부분에 해당하는 부분이다.

다음으로, 상악측 컨트롤 포인트(즉, ⓐ 내지 ⓕ)의 움직임 제어에 대해 간략히 설명하면, 컨트롤 포인트 ⓐ는 각각 별도의 컨트롤 포인트가 부여되어 있는 상악골 제1 절개부분, 상악골 제2 절개부분 및 3차원 치아모델을 동시에 움직이도록 제어한다. 즉, 컨트롤 포인트 ⓐ는 컨트롤 포인트 ⓑ 내지 ⓕ에 의해 제어되는 가상 수술용 골격의 움직임도 제어한다.

또한, 컨트롤 포인트 ⓑ는 상악골 제1 절개부분과 함께 3차원 치아모델의 윗니 앞부분, 윗입술을 동시에 움직이도록 제어한다. 즉, 컨트롤 포인트 ⓑ는 컨트롤 포인트 ⓓ 및 ⓕ에 의해 제어되는 가상 수술용 골격의 움직임도 제어한다.

그리고, 컨트롤 포인트 ⓓ는 3차원 치아모델에서 윗니 앞부분의 움직임을 제어하며, 컨트롤 포인트 ⓔ는 3차원 치아모델에서 윗니 뒷부분의 움직임을 제어하고, 컨트롤 포인트 ⓕ는 윗입술에 대한 움직임을 제어한다.

한편, 하악측의 컨트롤 포인트(즉, ⓖ 내지 ⓜ)의 정의에 대해 간략히 설명하면, 컨트롤 포인트 ⓖ는 하악골 전체(mandible)로서 하악골 제1 절개부분, 하악골 제2 절개부분, 하악골 제3 절개부분 및 3차원 치아모델의 아랫니 부분을 함께 이동시킬 때 사용된다.

컨트롤 포인트 ⓗ는 가상 수술을 위해 전방 분절 절골술(Anterior Segmental Osteotomy: ASO)을 통해 절개된 앞부분을 나타낸 하악골 제1 절개부분을 이동시킬 때 사용되고, 컨트롤 포인트 ⓘ는 가상 수술을 위해 이부성형술(genioplasty)을 통해 절개된 앞쪽 끝부분을 나타낸 하악골 제2 절개부분을 이동시킬 때 사용되며, 컨트롤 포인트 ⓙ는 가상 수술을 위해 절개된 가운데 부분을 나타낸 하악골 제3 절개부분을 이동시킬 때 사용된다.

컨트롤 포인트 ⓚ는 3차원 치아모델의 첫번째 아랫니(lower 1)를 이용하여 아랫니의 앞부분을 이동시킬 때 사용되고, 컨트롤 포인트 ⓛ는 3차원 치아모델의 여섯번째 아랫니(lower 6)를 이용하여 아랫니의 뒷부분을 이동시킬 때 사용된다.

컨트롤 포인트 ⓜ는 얼굴윤곽에서 아랫입술(lower lip)을 변경할 때 사용된다.

다음으로, 하악측의 컨트롤 포인트(즉, ⓖ 내지 ⓜ)의 움직임 제어에 대해 간략히 설명하면, 컨트롤 포인트 ⓖ는 각각 별도의 컨트롤 포인트가 부여되어 있는 하악골 제1 절개부분, 하악골 제2 절개부분, 하악골 제3 절개부분 및 3차원 치아모델의 아랫니 부분을 동시에 움직이도록 제어한다. 즉, 컨트롤 포인트 ⓖ는 컨트롤 포인트 ⓗ 내지 ⓜ에 의해 제어되는 가상 수술용 골격의 움직임도 제어한다.

또한, 컨트롤 포인트 ⓗ는 하악골 제1 절개부분과 함께 3차원 치아모델의 아랫니 앞부분, 아랫입술을 동시에 움직이도록 제어한다. 즉, 컨트롤 포인트 ⓗ는 컨트롤 포인트 ⓚ 및 ⓜ에 의해 제어되는 가상 수술용 골격의 움직임도 제어한다.

아울러, 컨트롤 포인트 ⓙ는 하악골 제3 절개부분과 함께 3차원 치아모델의 아랫니 뒷부분을 동시에 움직이도록 제어한다. 즉, 컨트롤 포인트 ⓙ는 컨트롤 포인트 ⓛ에 의해 제어되는 가상 수술용 골격의 움직임도 제어한다.

그리고, 컨트롤 포인트 ⓘ는 하악골 제2 절개부분의 움직임을 제어하고, 컨트롤 포인트 ⓚ는 3차원 치아모델에서 아랫니 앞부분의 움직임을 제어하며, 컨트롤 포인트 ⓛ는 3차원 치아모델에서 아랫니 뒷부분의 움직임을 제어하고, 컨트롤 포인트 ⓜ는 아랫입술에 대한 움직임을 제어한다.

이와 같이, 트레이싱 라인부(410)는 소정의 랜드마크(M)에 따라 각각의 컨트롤 포인트(ⓐ 내지 ⓜ)를 결정하기 위한 방식을 미리 설정하고 있고, 그에 따라 사용자에 의해 모든 랜드마크(M)가 지정되면 각각의 컨트롤 포인트(ⓐ 내지 ⓜ)를 결정한다.

이하, 가상 수술부(420)를 도 18a 내지 도 18c를 참조하여 설명한다.

가상 수술부(420)는 트레이싱 라인부(410)를 통해 트레이싱 라인 작업이 완료된 후, 컨트롤 포인트의 조정을 통해 이루어지는 페이퍼 서저리에 따라 가상 수술용 골격에 대한 가상 수술도 동시에 시행한다. 특히, 가상 수술부(420)는 사용자에 의해 가상 수술용 골격의 2차원 상악골 및 하악골에 대한 페이퍼 서저리가 진행되면, 가상 수술용 골격의 3차원 치아모델(401)에 대한 가상 수술 시행 결과를 실시간으로 반영한다.

구체적으로, 가상 수술부(420)는 상기 표 1에 나타난 컨트롤 포인트에 정의된 가상 수술용 골격의 움직임에 따라, 가상 수술용 골격에 대한 일련의 가상 수술을 수행한다(도 18a 참조). 이때, 가상 수술부(420)는 사용자에 의한 페이퍼 서저리가 시행될 때, 시행 전후의 트레이싱 라인을 실시간으로 구별하여 표시한다. 도 18a에서는 페이퍼 서저리 시행 전 트레이싱 라인(Before Line: BL)의 색을 적색으로 표시하고, 페이퍼 서저리 시행 후 트레이싱 라인(After Line: AL)의 색을 흰색으로 표시한다.

먼저, 가상 수술부(420)는 사용자에 의한 상악측 컨트롤 포인트의 조정에 따라 상악골 및 3차원 치아모델(윗부분)에 대한 페이퍼 서저리 및 가상 수술을 수행한다. 이때, 가상 수술부(420)는 인터미디어트 웨이퍼를 생성할 수 있도록, 웨이퍼용 데이터 생성부(430)를 통해 3차원 이미지 데이터로서 인터미디어트 웨이퍼용 생성 데이터를 생성하도록 한다.

이후, 가상 수술부(420)는 상악측 가상 수술 결과에 기초하여, 사용자에 의한 하악측 컨트롤 포인트의 조정에 따라 하악골 및 3차원 치아모델(아랫부분)에 대한 페이퍼 서저리 및 가상 수술을 수행한다. 이때, 가상 수술부(420)는 파이널 웨이퍼를 생성할 수 있도록, 웨이퍼용 데이터 생성부(430)를 통해 3차원 이미지 데이터로서 파이널 웨이퍼용 생성 데이터를 생성하도록 한다.

이와 같이, 가상 수술부(420)는 사용자에 의한 페이퍼 서저리의 진행에 따라 3차원 치아모델(401a,401b)에 대한 가상 수술도 동시에 진행한다(도 18b 참조). 이는 페이퍼 서저리와 가상 수술을 순차적으로 수행하는 일반적인 방식에 비해 가상 수술에 대한 진단/예측/계획 수립/웨이퍼 제작 등을 빠르게 수행하게 한다. 특히, 가상 수술부(420)는 사용자에 의한 페이퍼 서저리 이후에, 곧바로 웨이퍼용 데이터 생성부(430)를 통해 웨이퍼 제작을 위한 데이터를 생성하게 할 수 있다.

동기화 처리부(421)는 환자 두상의 측면에 대한 가상 수술과 더불어 정면에 대한 가상 수술을 시행할 필요가 있는 경우에, 측면 가상 수술용 골격(407a,408a)과 정면 가상 수술용 골격(407b,408b)을 서로 동일하게 유지하여 동기화한다(도 18c 참조). 이를 위해, 정면 가상 수술용 골격(407b,408b)도 전술한 측면 가상 수술용 골격(407a,408a)과 마찬가지로 트레이싱 라인부(410)에 의한 트레이싱 라인 작업이 수행되어 형성된다. 이에 대한 자세한 설명은 트레이싱 라인부(410)에 의한 측면 가상 수술용 골격(407a,408a)의 트레이싱 라인 작업을 통해 쉽게 이해할 수 있으므로 생략하기로 한다.

이때, 측면 및 정면 가상 수술용 골격(407a,407b,408a,408b)에는, 트레이싱 라인 작업을 통해 공통 랜드마크가 지정된다. 즉, 이러한 공통 랜드마크는 측면과 정면에서 바라볼 때 동일한 위치에 존재하는 지점을 나타낸다. 일례로, 3차원 치아모델의 첫번째 윗니와 여섯번째 윗니는 측면과 정면에서 바라볼 때 동일한 위치에 해당하는 랜드마크로 표시될 수 있으며, 마찬가지로, 3차원 치아모델의 첫번째 아랫니와 여섯번째 아랫니는 측면과 정면에서 바라볼 때 동일한 위치에 해당하는 랜드마크로 표시될 수 있다.

이에 따라, 동기화 처리부(421)는 측면 가상 수술용 골격(407a,408a)에 대해 페이지 서저리를 수행할 때 공통 랜드마크의 위치 변화에 따라, 해당 공통 랜드마크의 위치 변화를 정면 가상 수술용 골격(407b,408b)에 반영하여 처리한다. 일례로, 동기화 처리부(421)는 측면 가상 수술용 골격(407a,408a)에서 공통 랜드마크가 상하로 위치를 변하면, 정면 가상 수술용 골격(407b,408b)에 대해 상하 위치 변화를 반영한다.

이로써, 동기화 처리부(421)는 사용자에 의해 정면 가상 수술용 골격(407b,408b)에 대한 페이지 서저리가 직접적으로 이루어지지 않더라도, 정면 가상 수술용 골격(407b,408b)을 확인할 때 측면 가상 수술용 골격(407a,408a)에 대한 페이지 서저리 결과를 반영하여 나타낸다.

마찬가지로, 동기화 처리부(421)는 정면 가상 수술용 골격(407b,408b)에 대해 페이지 서저리를 수행할 때 공통 랜드마크의 위치 변화에 따라, 해당 공통 랜드마크의 위치 변화를 측면 가상 수술용 골격(407a,408a)에 반영하여 처리한다.

즉, 동기화 처리부(421)는 측면과 정면 각각에 대해 개별적인 수술 계획을 수립할 필요없이 측면과 정면의 수술 결과를 서로 반영시켜 동기화된 수술 계획을 확인할 수 있게 한다.

웨이퍼용 데이터 생성부(430)는 가상 수술부(420)에 의해 상악측 가상 수술이 완료된 후, 가상 수술부(420)의 요청에 따라 인터미디어트 웨이퍼용 생성 데이터를 생성한다. 일례로, 웨이퍼용 데이터 생성부(430)는 인터미디어트 웨이퍼용 생성 데이터를 다음과 같이 생성한다. 즉, 웨이퍼용 데이터 생성부(430)는 상악측 가상 수술 후에 3차원 치아모델에서 상악 및 하악의 치아 사이에 웨이퍼 제작을 위한 박스영역을 설정하고, 박스영역에 포함된 데이터를 이용하여 3차원 고속 적층 조형법에 의한 RP 모델(Rapid Prototyping model)인 인터미디어트 웨이퍼용 생성 데이터를 생성한다. 이때, 웨이퍼용 데이터 생성부(430)는 인터미디어트 웨이퍼용 생성 데이터를 웨이퍼 제작부(431)로 전송하여 실물 인터미디어트 웨이퍼를 제작하게 할 수 있다.

또한, 웨이퍼용 데이터 생성부(430)는 가상 수술부(420)에 의해 하악측 가상 수술이 완료된 후, 가상 수술부(420)의 요청에 따라 파이널 웨이퍼용 생성 데이터를 생성한다. 마찬가지로, 웨이퍼용 데이터 생성부(430)는 파이널 웨이퍼용 생성 데이터를 다음과 같이 생성한다. 즉, 웨이퍼용 데이터 생성부(430)는 하악측 가상 수술 후에 3차원 치아모델에서 상악 및 하악의 치아 사이에 웨이퍼 제작을 위한 박스영역을 설정하고, 박스영역에 포함된 데이터를 이용하여 3차원 고속 적층 조형법에 의한 RP 모델인 파이널 웨이퍼용 생성 데이터를 생성한다. 이때, 웨이퍼용 데이터 생성부(430)는 파이널 웨이퍼용 생성 데이터를 웨이퍼 제작부(431)로 전송하여 실물 파이널 웨이퍼를 제작하게 할 수 있다.

도 19a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법에 대한 순서도이다.

먼저, 사용자 단말기(700)는 가상 수술용 애플리케이션을 통한 사용자 인증 과정을 진행한다(S901). 이때, 사용자 단말기(700)는 가상 수술 결과를 서버(800)로 전달할 때 사용자 인증 정보를 함께 전송한다.

이후, 사용자 단말기(700)에 탑재된 가상 중첩 장치(100)는 환자의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델을 준비하여 가상 중첩 작업을 수행한다(S902,S903). 이때, 가상 중첩 장치(100)는 가상 중첩 작업의 결과로 가상 중첩 데이터를 생성하여 저장한다(S904).

그런 후, 사용자 단말기(700)에 탑재된 가상 수술 장치(400)는 가상 수술 진행을 위해, 가상 중첩 장치(100)로부터 전달된 가상 중첩 데이터에 대한 트레이싱 라인 작업을 수행한다(S905,S906). 이때, 가상 수술 장치(400)는 가상 수술이 진행되면, 먼저 상악측에 대한 가상 수술을 진행하여 인터미디어트 웨이퍼용 생성 데이터를 생성 및 저장한다(S907,S908). 또한, 가상 수술 장치(400)는 하악측에 대한 가상 수술을 진행하여 파이널 웨이퍼용 생성 데이터를 생성 및 저장한다(S909,S910).

이상과 같이, 사용자는 사용자 단말기(700)에 탑재된 가상 수술용 애플리케이션을 이용하여 가상 중첩 과정 및 가상 수술 과정을 수행한 후, 실물 웨이퍼에 대한 생성을 서버(800)에 요청한다. 즉, 사용자 단말기(100)는 인터미디어트 웨이퍼용 생성 데이터 및 파이널 웨이퍼용 생성 데이터를 유무선 통신망을 통해 서버(800)에 전달하면서 실물 웨이퍼 제작을 요청한다(S911). 이때, 사용자 단말기(100)는 사용자 인증 정보를 함께 제공하여, 웨이퍼 제작 장치(500)에 의해 제작된 실물 웨이퍼를 식별할 수 있게 한다. 이때, 웨이퍼 제작 장치(500)는 인터미디어트 웨이퍼용 생성 데이터 및 파이널 웨이퍼용 생성 데이터를 이용하여 실물 웨이퍼를 제작한다(S912). 아울러, 웨이퍼 제작 장치(500)는 배송 시스템과 연동하여 해당 실물 웨이퍼를 요청받은 병원으로 배송하도록 한다(S913).

도 19b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법에 대한 순서도이다.

먼저, 사용자 단말기(700)는 접속 애플리케이션을 통해 웹페이지에서 서버(800)에 접속하여 사용자 인증 과정을 진행한다(S951). 이때, 서버(800)는 사용자 인증 정보를 확인한다.

이후, 사용자 단말기(700)는 서버(800)의 가상 중첩 장치(100)와 연동하여 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩 작업을 수행한다(S952,S953). 이때, 서버(800)의 가상 중첩 장치(100)는 가상 중첩 데이터를 생성 및 저장한다(S954).

또한, 사용자 단말기(700)는 가상 수술을 진행하기에 앞서, 서버(800)의 가상 수술 장치(400)와 연동하여 가상 중첩 데이터에 대한 트레이싱 라인 작업을 수행한다(S955).

그리고, 사용자 단말기(700)는 가상 수술 장치(400)를 통해 상악측에 대한 가상 수술을 진행한다(S956). 이때, 가상 수술 장치(400)는 인터미디어트 웨이퍼용 생성 데이터를 생성 및 저장한다(S957).

이후, 사용자 단말기(700)는 가상 수술 장치(400)를 통해 상악측 가상 수술에 기초하여 하악측에 대한 가상 수술을 진행한다(S958). 이때, 가상 수술 장치(400)는 파이널 웨이퍼용 생성 데이터를 생성 및 저장한다(S959).

한편, 사용자 단말기(700)는 실물 웨이퍼 제작을 서버(800)의 가상 수술 장치(400)로 요청하면(S960), 가상 수술 장치(500)는 인터미디어트 웨이퍼용 생성 데이터 및 파이널 웨이퍼용 생성 데이터를 웨이퍼 제작 장치(500)로 전달하여 실물 웨이퍼 제작을 요청한다(S961). 이때, 웨이퍼 제작 장치(500)는 인터미디어트 웨이퍼용 생성 데이터 및 파이널 웨이퍼용 생성 데이터를 이용하여 실물 웨이퍼를 제작한 후(S962), 배송 시스템과 연동하여 해당 병원으로 실물 웨이퍼를 배송하도록 한다(S963).

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

100: 가상 중첩 장치 110: 데이터 로딩부
120: 수치 측정부 130: 가상 중첩부
140: 사용자 인터페이스부 150: 저장부
400: 가상 수술 장치 410: 트레이싱 라인부
420: 가상 수술부 421: 동기화 처리부
430: 웨이퍼용 데이터 생성부 500: 웨이퍼 제작 장치
700: 사용자 단말기 800: 서버

Claims

환자 두상의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩 데이터에 기초하여 상하악에 대한 가상 수술이 수행된 결과로서 상하악 각각에 대한 웨이퍼용 생성 데이터가 사용자 단말기로부터 전달되는 전달 단계; 및
상기 웨이퍼용 생성 데이터를 이용하여 실물 웨이퍼를 제작하는 제작 단계;
를 포함하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법.
사용자 단말기와 연동하여 환자 두상의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 가장 중첩을 수행하여 가상 중첩 데이터를 생성하는 제1 생성 단계;
상기 가상 중첩 데이터에 기초해 상하악 가상 수술을 수행하여 각각에 대한 웨이퍼용 생성 데이터를 생성하는 제2 생성 단계; 및
상기 사용자 단말기로부터 실물 웨이퍼의 제작이 요청되면, 상기 웨이퍼용 생성 데이터를 이용하여 실물 웨이퍼를 제작하는 제작 단계;
를 포함하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가상 중첩 데이터는, 상기 2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 상기 3차원 치아모델을 로딩하고, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델에 대한 경사각도, 크기 및 위치를 조정하여 중첩함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 웨이퍼용 생성 데이터는, 상기 가상 중첩 데이터에 대한 랜드마크 지정에 따른 트레이싱 라인 작업을 통해 적어도 하나의 가상 수술용 골격을 형성하고, 기 설정된 방식에 따라 상기 가상 수술용 골격 각각을 제어하기 위한 다수의 컨트롤 포인트를 생성한 후, 상기 컨트롤 포인트가 조정됨에 따른 페이퍼 서저리 결과로 상기 가상 수술용 골격에 대한 가상 수술을 동시에 진행함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 웨이퍼용 생성 데이터는, 상악의 가상 수술 결과의 경우에 인터미디어트 웨이퍼를 생성하기 위한 데이터이고, 하악의 가상 수술 결과의 경우에 파이널 웨이퍼를 생성하기 위한 데이터인 것을 특징으로 하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 사용자 단말기는, 가상 중첩 및 가상 수술을 진행하기 위한 가상 수술용 애플리케이션이 미리 탑재되는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 사용자 단말기는, 상기 가상 수술용 애플리케이션을 통해 사용자 인증 과정을 수행한 후 상기 웨이퍼용 생성 데이터를 서버로 전달할 때 사용자 인증 정보를 함께 제공하는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 사용자 단말기는, 웹페이지를 통해 서버와 연동하여 가상 중첩, 가상 수술 및 웨이퍼 제작에 따른 일련의 과정을 진행할 수 있는 접속환경을 제공하는 접속 애플리케이션이 미리 탑재되는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 사용자 단말기는, 상기 접속 애플리케이션을 통해 사용자 인증 과정을 수행하여 상기 서버로 사용자 인증 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법.
제 7 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 제작 단계 이후에는, 상기 사용자 단말기로부터 전송된 상기 사용자 인증 정보를 이용해 배송 시스템과 연동함으로써, 상기 실물 웨이퍼를 해당 병원으로 배송하도록 요청하는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스 방법.
환자 두상의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델을 이용한 가상 중첩을 통해 가상 중첩 데이터를 생성하기 위한 가상 중첩 장치; 및
상기 가상 중첩 장치로부터 생성된 가상 중첩 데이터에 기초하여 상하악에 대한 가상 수술을 진행한 후, 상하악 각각에 대한 웨이퍼용 생성 데이터를 생성하여 사용자에 의한 웨이퍼 제작 요청시에 상기 웨이퍼용 생성 데이터를 서버로 전송하기 위한 가상 수술 장치;
를 포함하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스를 위한 사용자 단말기.
제 11 항에 있어서,
상기 가상 중첩 장치는,
상기 2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 상기 3차원 치아모델을 오버레이하여 로딩하기 위한 데이터 로딩부;
상기 데이터 로딩부에 의해 오버레이되어 로딩된 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여 경사각도 및 길이를 측정하기 위한 수치 측정부; 및
상기 수치 측정부에서 측정된 2차원 치아이미지의 경사각도에 따라 상기 3차원 치아모델의 경사각도를 조정하고, 상기 3차원 치아모델의 길이에 따라 상기 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 조정하여 중첩하기 위한 가상 중첩부;
를 포함하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스를 위한 사용자 단말기.
제 11 항에 있어서,
상기 가상 수술 장치는,
상기 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델이 중첩된 가상 중첩 데이터에 대한 랜드마크 지정에 따른 트레이싱 라인 작업을 통해 적어도 하나의 가상 수술용 골격을 형성하고, 기 설정된 방식에 따라 상기 가상 수술용 골격 각각을 제어하기 위한 다수의 컨트롤 포인트를 생성하기 위한 트레이싱 라인부; 및
상기 트레이싱 라인부에 의해 생성된 컨트롤 포인트가 조정됨에 따른 페이퍼 서저리 결과로 상기 가상 수술용 골격에 대한 가상 수술을 동시에 진행하기 위한 가상 수술부;
를 포함하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스를 위한 사용자 단말기.
사용자 단말기와 연동하여 환자 두상의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델을 이용한 가상 중첩을 통해 가상 중첩 데이터를 생성하기 위한 가상 중첩 장치;
상기 가상 중첩 장치로부터 생성된 사용자 단말기와 연동하여 상기 가상 중첩 데이터에 기초한 상하악에 대한 가상 수술을 진행한 후, 상하악 각각에 대한 웨이퍼용 생성 데이터를 생성하기 위한 가상 수술 장치; 및
상기 사용자 단말기에 의한 웨이퍼 제작 요청시에 상기 가상 수술 장치로부터 생성된 웨이퍼용 생성 데이터를 이용하여 실물 웨이퍼를 제작하기 위한 웨이퍼 제작 장치;
를 포함하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스를 위한 서버.
제 14 항에 있어서,
상기 가상 중첩 장치는,
상기 2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 상기 3차원 치아모델을 오버레이하여 로딩하기 위한 데이터 로딩부;
상기 데이터 로딩부에 의해 오버레이되어 로딩된 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여 경사각도 및 길이를 측정하기 위한 수치 측정부; 및
상기 수치 측정부에서 측정된 2차원 치아이미지의 경사각도에 따라 상기 3차원 치아모델의 경사각도를 조정하고, 상기 3차원 치아모델의 길이에 따라 상기 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 조정하여 중첩하기 위한 가상 중첩부;
를 포함하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스를 위한 서버.
제 14 항에 있어서,
상기 가상 수술 장치는,
상기 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델이 중첩된 가상 중첩 데이터에 대한 랜드마크 지정에 따른 트레이싱 라인 작업을 통해 적어도 하나의 가상 수술용 골격을 형성하고, 기 설정된 방식에 따라 상기 가상 수술용 골격 각각을 제어하기 위한 다수의 컨트롤 포인트를 생성하기 위한 트레이싱 라인부; 및
상기 트레이싱 라인부에 의해 생성된 컨트롤 포인트가 조정됨에 따른 페이퍼 서저리 결과로 상기 가상 수술용 골격에 대한 가상 수술을 동시에 진행하기 위한 가상 수술부;
를 포함하는 치과 치료용 웨이퍼 제작 서비스를 위한 서버.