KR101551344B1

KR101551344B1 - 치아 발치 방향 도출 시스템 및 이를 이용한 발치 방향 도출 방법

Info

Publication number: KR101551344B1
Application number: KR1020140044473A
Authority: KR
Inventors: 김영우; 김창원
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2015-09-08

Abstract

발치방향 도출 시스템 및 발치방향 도출 방법에서, 상기 발치방향 도출 시스템은 치아 생체 모델 획득부 및 발치 방향 도출부를 포함한다. 상기 치아 생체 모델 획득부는 치아 생체 모델을 획득하며, 상기 발치 방향 도출부는 상기 치아 생체 모델 획득부에서 획득된 치아 생체 모델을 바탕으로, 발치 치아의 발치 방향을 도출한다. 상기 발치 방향 도출부는 발치치아 연산부, 인접치아 연산부 및 표시부를 포함한다. 상기 발치이아 연산부는 상기 발치치아의 가상 외형을 도출한다. 상기 인접치아 연산부는 상기 발치치아에 인접한 인접치아의 중심점을 도출한다. 상기 표시부는 상기 발치치아의 가상 외형과 상기 인접치아의 중심점을 바탕으로 발치 방향을 표시한다.

Description

치아 발치 방향 도출 시스템 및 이를 이용한 발치 방향 도출 방법{A GUIDING SYSTEM FOR A DIRECTION IN TOOTH EXTRACTION AND A METHOD THEREOF}

본 발명은 발치 방향 도출 시스템 및 이를 이용한 발치 방향 도출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 치과에서 발치시 치아의 최적 발치 방향을 도출하는 치아 발치 방향 도출 시스템 및 이를 이용한 발치 방향 도출 방법에 관한 것이다.

현재까지 대부분의 치과에서의 발치 시술은 의사가 육안이나 확대경 등을 이용하여 발치 대상 치아를 직접 확인한 후, 발치 경험을 바탕으로 발치 유닛에 작용력을 가하여 수행하는 일종의 경험적 시술법에 의존하고 있는 상황이다.

그러나, 발치 시술의 경우, 치과 치료에 있어서의 마지막 단계이며 비가역적인 시술로서, 의사의 경험적 시술법에 의존하는 경우, 특히 발치 경험이 부족한 의사에 의한 의료 사고가 발생하는 빈도가 높은 편이다.

이러한 발치 시술을 보다 과학적이고 객관적으로 수행하기 위해서는, 발치 시술시의 시술 상황을 모니터링 하거나, 실시간 피드백 할 수 있는 시스템의 개발이 필요한 상황이다. 나아가, 발치 시술시 뿐 아니라 수술기구 및 수술상태에 관한 전반적인 모니터링 기술의 필요성은 증가하고 있는 상황이다.

예를 들어, 대한민국 특허출원 제10-2009-0014301호는 임플란트 시술과정에서의 시술자의 손떨림을 보완하고 시술하는 동안의 환자의 치아 좌표와 임플란트를 위한 핸드피스 좌표를 시각화하여 이를 모니터링하는 기술을 개시하고 있다.

그러나, 현재까지 발치시, 환자의 생체 정보를 바탕으로 발치의 최적화를 위한 정보를 제공하여 의사의 발치 시술을 적극적으로 보조할 수 있는 시스템과 관련된 기술은 개발이 저조한 편이며, 특히, 발치 시술의 중요성을 고려할 때, 이와 관련된 기술에 대한 요구는 증가하고 있는 상황이다.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 발치 시술을 최적화하여, 발치 시술의 객관성 및 안전성을 향상시킬 수 있는 발치 방향 도출 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 발치 방향 도출 시스템을 이용한 발치 방향 도출 방법에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 발치방향 도출 시스템은 치아 생체 모델 획득부 및 발치 방향 도출부를 포함한다. 상기 치아 생체 모델 획득부는 치아 생체 모델을 획득하며, 상기 발치 방향 도출부는 상기 치아 생체 모델 획득부에서 획득된 치아 생체 모델을 바탕으로, 발치 치아의 발치 방향을 도출한다. 상기 발치 방향 도출부는 발치치아 연산부, 인접치아 연산부 및 표시부를 포함한다. 상기 발치이아 연산부는 상기 발치치아의 가상 외형을 도출한다. 상기 인접치아 연산부는 상기 발치치아에 인접한 인접치아의 중심점을 도출한다. 상기 표시부는 상기 발치치아의 가상 외형과 상기 인접치아의 중심점을 바탕으로 발치 방향을 표시한다.

일 실시예에서, 상기 인접치아는 상기 발치치아의 양 측에 각각 인접한 한 쌍의 치아들일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 표시부는, 상기 인접치아의 중심점 연결선과 수직인 방향 중, 상기 발치치아의 가상 외형의 연장 방향과 평행한 방향을 발치 방향으로 표시할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 발치치아의 가상의 외형은, 상기 발치치아의 외접원을 상기 발치치아의 중심선 방향으로 연장한 상기 발치치아의 외접 원통일 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 발치방향 도출 방법은, 치아 생체 모델을 획득하는 단계, 상기 치아 생체 모델로부터, 발치치아의 가상 외형을 도출하는 단계, 상기 치아 생체 모델로부터, 인접치아의 중심점을 도출하는 단계, 및 상기 발치치아의 가상 외형과 상기 인접치아의 중심점을 바탕으로 발치방향을 표시하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 치아 생체 모델을 획득하는 단계는, 치아를 카메라, 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI) 또는 컴퓨터 단층촬영(computed tomography, CT)으로 촬영할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 발치치아의 가상 외형을 도출하는 단계는, 상기 치아 생체 모델로부터, 상기 발치치아의 외접원을 도출하는 단계, 상기 치아 생체 모델로부터, 상기 발치치아의 중심선을 도출하는 단계, 및 상기 발치치아의 외접원을 상기 발치치아의 중심선 방향으로 연장한 상기 발치치아의 외접 원통을 도출하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 인접치아의 중심점을 도출하는 단계는, 상기 발치치아의 양 측에 각각 인접한 한 쌍의 치아의 중심점을 각각 도출할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 발치방향을 표시하는 단계는, 상기 인접치아의 중심점 연결선과 수직인 방향 중, 상기 외접 원통의 연장방향과 평행한 방향을 발치 방향으로 표시할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 치아 생체 모델을 바탕으로 발치 방향을 도출하여 표시하므로, 시술자는 직관적으로 발치 방향을 따라 발치를 수행할 수 있어, 시술의 편의성 및 안전성이 향상될 수 있다.

특히, 발치 방향을 도출하는 경우, 발치치아의 가상 외형 및 인접치아의 위치가 동시에 고려되므로, 인접치아에 최소한의 영향을 미치면서 발치를 효과적으로 수행할 수 있다.

나아가, 발치치아의 가상 외형을 결정하기 위해, 발치치아의 외접원을 발치치아의 중심선 방향으로 연장한 발치치아의 외접 원통을 도출하므로, 발치과정에서 발치치아가 인접치아에 미칠 수 있는 모든 가능성을 고려할 수 있어, 시술의 안전성이 향상될 수 있다.

또한, 치아 생체 모델은 카메라나, MRI 또는 CT 등으로 용이하게 획득할 수 있으며, 이를 발치방향 도출부에서 용이하게 처리하므로 발치방향 도출의 시간을 줄일 수 있어, 시술의 편의성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 발치 방향 도출 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 발치 방향 도출 시스템을 이용한 발치 방향 도출 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 도 2의 발치 치아 가상 외형 도출 단계를 구체적으로 도시한 순서도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 2의 발치 방향 도출 방법을 도시한 모식도들이며, 특히 도 4d는 도 2의 발치 방향 도출 방법에 의해 도출된 발치 방향을 도시한 모식도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 발치 방향 도출 시스템을 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 발치방향 도출 시스템(100)은 치아 생체 모델 획득부(10) 및 발치방향 도출부(20)를 포함하며, 상기 발치방향 도출부(20)는 발치치아 연산부(21), 인접치아 연산부(22) 및 표시부(23)를 포함한다.

상기 치아 생체 모델 획득부(10)는 발치치아가 포함된 치아(1)의 생체 모델을 획득하며, 이 경우, 치아의 생체 모델이란, 잇몸 내에 위치한 치아(1)의 뿌리를 포함한 치아(1)의 외형에 관한 정보를 의미한다.

본 실시예에서는, 상기 치아 생체 모델 획득부(10)는 상기 치아(1)를 카메라, 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI) 또는 컴퓨터 단층촬영(computed tomography, CT)으로 촬영한 영상 데이터를 바탕으로 치아 생체 모델을 완성할 수 있다. 따라서, 상기 치아(1)의 외부 형상을 중심으로 치아 생체 모델이 완성되지만, 시술의 필요 및 발치치아의 상태 등에 따라서는 상기 치아(1)의 내부 데이터도 포함될 수 있다.

상기 발치방향 도출부(20)는 상기 치아 생체 모델 획득부(10)로부터 획득된 치아 생체모델로부터 발치치아의 발치 방향을 도출한다.

구체적으로, 상기 발치치아 연산부(21)는 상기 발치치아의 가상의 외형을 도출한다. 이 때, 발치치아의 가상의 외형이란, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 후술하겠으나, 상기 발치치아의 외접원을 상기 발치치아의 중심선 방향으로 연장한 발치치아의 외접 원통을 의미한다.

즉, 상기 발치치아 연산부(21)는 상기 발치치아에 외접하는 외접 원통을 상기 발치치아의 가상의 외형으로 도출한다.

상기 인접치아 연산부(22)는 상기 발치치아에 인접한 인접치아의 중심점을 도출한다. 이 경우, 상기 인접치아는 상기 발치치아의 양 측에 각각 인접한 한 쌍의 치아들이며, 따라서, 상기 인접치아 연산부(22)는 상기 발치치아의 양 측에 각각 인접한 한 쌍의 치아들 각각의 중심점을 도출한다.

상기 표시부(23)는 상기 인접치아의 중심점 연결선과 수직인 방향 중, 상기 발치치아의 가상 외형의 연장 방향과 평행한 방향을 발치 방향으로 표시한다. 즉, 상기 표시부(23)는, 도 4d를 참조하여 후술하겠으나, 상기 인접치아 한 쌍의 중심점을 연결한 선과 수직인 방향 중, 상기 발치치아에 외접하는 외접 원통의 연장방향과 평행한 방향을 발치 방향으로 표시한다.

이와 같이, 상기 표시부(23)에 의해 표시된 발치 방향을 따라, 발치 유닛(30)을 이용하여 발치를 수행하게 된다.

이하에서는 상기 발치 방향 도출 시스템을 이용하여 발치 방향을 도출하는 방법을 보다 자세하게 설명한다.

도 2는 도 1의 발치 방향 도출 시스템을 이용한 발치 방향 도출 방법을 도시한 순서도이다. 도 3은 도 2의 발치 치아 가상 외형 도출 단계를 구체적으로 도시한 순서도이다. 도 4a 내지 도 4d는 도 2의 발치 방향 도출 방법을 도시한 모식도들이며, 특히 도 4d는 도 2의 발치 방향 도출 방법에 의해 도출된 발치 방향을 도시한 모식도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 우선, 상기 치아 생체 모델 획득부(10)가 상기 치아(1)의 생체 모델을 획득한다(단계 S10). 이 경우, 상기 치아 생체 모델은 상기 치아(1)를 카메라, 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI) 또는 컴퓨터 단층촬영(computed tomography, CT)으로 촬영하여 얻은 영상 데이터를 바탕으로 획득되며, 상기 치아(1)의 외형에 관한 모델을 중심으로, 시술에 필요한 경우 상기 치아(1)의 내부에 관한 모델도 획득될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 이후, 상기 발치방향 도출부(20)의 상기 발치치아 연산부(21)는, 상기 획득된 치아 생체 모델을 바탕으로, 발치치아의 가상 외형을 도출한다(단계 S20).

구체적으로, 도 3 및 도 4a를 참조하면, 상기 발치치아 연산부(21)는, 상기 치아(1) 중, 발치의 대상인 발치치아(A)에 외접하는 외접원(E)을 도출한다(단계 S21).

도 4a에서는 치아를 타원의 형상으로 모식화하여 도시하였으나, 실제로 상기 발치치아(A)는 다양한 외면 형상을 가진다. 따라서, 상기 발치치아(A)에 외접하는 외접원(E)은 상기 발치치아(A)의 외면 중 가장 돌출된 부분에 접하는 외접원인 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 발치치아 연산부(21)가 상기 발치치아(A)에 외접하는 외접원(E)을 도출하면, 상기 외접원(E)은 인접하는 치아들(B, C)과 중첩되도록 형성될 수 있다.

도 3 및 도 4b를 참조하면, 이후, 상기 발치치아 연산부(21)는, 상기 발치치아(A)를 치아의 연장방향을 따라 관통하는 중심선을 도출한다(단계 S22). 예를 들어, 상기 발치치아 연산부(21)는 상기 발치치아(A)를 연장방향을 따라 3 등분으로 하여, 1/3 및 2/3의 위치를 특정(x, y)하고, 상기 특정된 두 점(x, y)과 양 끝단을 모두 잇는 선을 중심선(z)으로 도출할 수 있다.

도 3 및 도 4c를 참조하면, 이후, 상기 발치치아 연산부(21)는 상기 발치치아(A)의 외접원(E)과 상기 발치치아(A)의 중심선(z)을 바탕으로, 상기 발치치아(A)에 외접하는 외접 원통(F)을 도출한다(단계 S23).

즉, 상기 발치치아(A)에 외접하는 상기 외접원(E)을 상기 발치치아(A)의 연장방향인 상기 중심선(z)의 연장 방향을 따라 연장하여 상기 발치치아(A)에 외접하는 외접 원통(F)을 도출한다(단계 S23).

도 2 및 도 4d를 참조하면, 상기와 같이 상기 발치치아(A)의 가상 외형을 도출한 후, 상기 인접치아 연산부(22)는 상기 발치치아(A)에 인접한 인접치아(B, C)의 중심점을 도출한다(단계 S30).

치아(1)의 일반적인 구조상, 발치치아가 마지막 어금니가 아니라면, 상기 발치치아(A)에는 양 측에 각각 인접한 인접치아들(B, C)이 배치된다. 따라서, 상기 인접치아 연산부(22)는 상기 발치치아(A)에 인접한 인접치아들(B, C) 각각의 중심점들(BC, CC)을 도출한다.

예를 들어, 상기 인접치아 연산부(22)는 상기 인접치아들(B, C) 각각의 외형을 형성하는 데이터들의 위치를 바탕으로, 이에 대한 평균값을 산출하는 방법으로 상기 중심점들(BC, CC)의 위치를 도출할 수 있다.

도 2 및 도 4d를 참조하면, 이후, 상기 표시부(23)는 상기 발치치아(A)의 가상 외형과 상기 인접치아(B, C)의 중심점을 바탕으로 발치방향을 표시한다(단계 S40).

구체적으로, 상기 표시부(23)는, 상기 인접치아(B, C)의 중심점들(BC, CC)을 서로 연결하는 중심점 연결선(u)을 도출하고, 상기 중심점 연결선(u)에 수직인 방향들 중, 상기 발치치아(A)에 외접하는 상기 외접 원통(F)의 연장방향과 평행한 방향을 상기 발치치아(A)의 발치방향(v)으로 도출하여, 이를 표시한다.

이 경우, 상기 표시부(23)는 치아 생체 모델 상에 상기 발치방향(v)을 추가하여 외부에 표시할 수 있다.

이와 같이, 상기 표시부(23)에 의해 상기 발치방향(v)이 표시되면, 상기 발치유닛(30)에 의해 상기 표시된 발치방향(v)으로 발치가 수행된다(단계 S50).

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 치아 생체 모델을 바탕으로 발치 방향을 도출하여 표시하므로, 시술자는 직관적으로 발치 방향을 따라 발치를 수행할 수 있어, 시술의 편의성 및 안전성이 향상될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 발치 방향 도출 시스템 및 발치 방향 도출 방법은 치과 발치 시술에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.

100 : 발치 방향 도출 시스템
1 : 치아 10 : 치아 생체 모델 획득부
20 : 발치 방향 도출부 21 : 발치 치아 연산부
22 : 인접 치아 연산부 23 : 표시부
30 : 발치유닛

Claims

치아 생체 모델을 획득하는 치아 생체 모델 획득부; 및
상기 치아 생체 모델 획득부에서 획득된 치아 생체 모델을 바탕으로, 발치 치아의 발치 방향을 도출하는 발치 방향 도출부를 포함하며,
상기 발치 방향 도출부는,
상기 발치치아의 가상 외형을 도출하는 발치치아 연산부;
상기 발치치아에 인접한 인접치아의 중심점을 도출하는 인접치아 연산부; 및
상기 발치치아의 가상 외형과 상기 인접치아의 중심점을 바탕으로 발치 방향을 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발치방향 도출 시스템.
제1항에 있어서,
상기 인접치아는 상기 발치치아의 양 측에 각각 인접한 한 쌍의 치아들인 것을 특징으로 하는 발치방향 도출 시스템.
제2항에 있어서, 상기 표시부는,
상기 인접치아의 중심점 연결선과 수직인 방향 중, 상기 발치치아의 가상 외형의 연장 방향과 평행한 방향을 발치 방향으로 표시하는 것을 특징으로 하는 발치방향 도출 시스템.
제1항에 있어서, 상기 발치치아의 가상의 외형은,
상기 발치치아의 외접원을 상기 발치치아의 중심선 방향으로 연장한 상기 발치치아의 외접 원통인 것을 특징으로 하는 발치방향 도출 시스템.
치아 생체 모델을 획득하는 단계;
상기 치아 생체 모델로부터, 발치치아의 가상 외형을 도출하는 단계;
상기 치아 생체 모델로부터, 인접치아의 중심점을 도출하는 단계; 및
상기 발치치아의 가상 외형과 상기 인접치아의 중심점을 바탕으로 발치방향을 표시하는 단계를 포함하는 발치방향 도출 방법.
제5항에 있어서, 상기 치아 생체 모델을 획득하는 단계는,
치아를 카메라, 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI) 또는 컴퓨터 단층촬영(computed tomography, CT)으로 촬영하는 것을 특징으로 하는 발치방향 도출 방법.
제5항에 있어서, 상기 발치치아의 가상 외형을 도출하는 단계는,
상기 치아 생체 모델로부터, 상기 발치치아의 외접원을 도출하는 단계;
상기 치아 생체 모델로부터, 상기 발치치아의 중심선을 도출하는 단계; 및
상기 발치치아의 외접원을 상기 발치치아의 중심선 방향으로 연장한 상기 발치치아의 외접 원통을 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발치방향 도출 방법.
제7항에 있어서, 상기 인접치아의 중심점을 도출하는 단계는,
상기 발치치아의 양 측에 각각 인접한 한 쌍의 치아의 중심점을 각각 도출하는 것을 특징으로 하는 발치방향 도출 방법.
제8항에 있어서, 상기 발치방향을 표시하는 단계는,
상기 인접치아의 중심점 연결선과 수직인 방향 중, 상기 외접 원통의 연장방향과 평행한 방향을 발치 방향으로 표시하는 것을 특징으로 하는 발치방향 도출 방법.