KR102027337B1 - 교합 인기를 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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케어스트림 덴탈 테크놀로지 톱코 리미티드
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Abstract

본 발명은 복수의 교합 인기를 사용하는, 교합 인기를 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 방법 또는 시스템에서, 상악의 3D 치아 모델과 하악의 3D 치아 모델 양쪽이 교합면과 성공적으로 정렬된 경우, 상악 및 하악의 3D 치아 모델들과 교합면이 추가적인 평가를 위해 디스플레이되고; 사용자에 의해 선택된 교합면들이 최종 교합 인기를 생성하기 위해 결합된다. 인기를 위해 복수의 교합면을 사용하는 것은 정확성을 향상시킨다.

Description

교합 인기를 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR BITE REGISTRATION}
본 발명은 치과의 3차원(3D) 이미징의 기술 분야에 관한 것이며, 특히 적어도 2개의 교합면을 사용한 교합 인기(bite registration)를 위한 방법 및 컴퓨터화된 시스템에 관한 것이다.
치과 분야에서, 치료 과정(예를 들어, 치과 교정술) 중에 이를 꽉 문 상태에 대응하는 정확한 3D 치아 모델을 획득하는 것이 하나의 중요한 점이다. 3D 카메라 시스템은 환자와 치아의 3D 모델을 직접 생성하는 데 사용되며, 이는 인상을 캐스팅하고 이를 복구를 위해 실험실로 전송할 필요성을 회피한다. 이것은 비용을 감소시키고 치아 복구의 작업 흐름을 단순화한다.
글로벌 3D 치아 모델을 구축하는 프로세스에 있어서, 교합 인기의 단계가 필요하고 중요한 단계들 중 하나이다. 교합 인기는 상악과 하악을 인기하는 프로세스이며, 이는 꽉 문 상태에서 상악과 그 대응하는 하악 간의 3D 공간 위치 관계를 확립할 수 있다.
기존의 3D 카메라 시스템에서, 교합 인기 동안, 하나의 교합면만이 글로벌 3D 치아 모델을 구축하는데 요구된다. 본 방법에서, 단일 교합면이 스캐너에 의해 꽉 다문 치아의 (우측의 어금니와 같은) 하나의 특정 위치로부터 캡쳐되어, 독립적으로 캡쳐된 상악과 하악의 3D치아 모델이 교합 인기를 완료하기 위해서 반자동 방식으로 교합면상으로 스티칭된다. 하지만, 글로벌 치아가 (5개 초과의 치아와 같은) 복수의 치아를 포함하는 경우, 교합면의 단지 하나의 위치로부터 취득된 교합 인기는 다른 위치에서 상당한 불일치로 귀결될 수 있다. 예를 들어, 우측의 어금니에 대응하는 단지 하나의 교합면이 사용되는 경우, (앞니 또는 좌측의 어금니와 같은) 멀리 있는 단부에 대응하는 교합 인기에 수백 마이크론의 불일치가 존재한다. 따라서, 교합 인기의 전체 정확도를 보장하는 것이 곤란하며, 이는 고유의 꽉 다문 상태에서 이러한 단일 교합 인기에 의해 구축된 궁극적인 가상 글로벌 3D 치아 모델과 실제 글로벌 치아 간에 큰 차이가 존재할 수 있는 것으로 귀결된다.
미국 공보 번호: US 2005/0196724A1호는 Ross J. Miller 등이 발명자이며 교합 인기를 위한 디바이스를 개시하며, 이는 교합 구성을 기록하기 위하여 인상재로 충전된 블록(200)을 사용한다. 분명히, 이는 디지털 비주얼교합면을 제공하지 않으므로 디지털 3D 카메라 시스템에 적응될 수 없다.
또한, Rudger Rubbert 등의 미국 특허 번호: US 8121718 B2호는 치아의 구강 내부 스캐닝에 기초하여 상호 작용 치과 교정 케어 시스템을 개시한다. 본 시스템에서, 상악과 하악 양쪽을 교합면 상에 스티칭하는 경우에, 수동적인 방식으로 완료된다. 또한, 하나의 교합면만이 어느 하나의 치아의 3D 가상 모델을 취득하는 데 사용된다.
상술한 관점에서, 본 발명의 목적은 적어도 교합 인기의 정확성을 향상시키는 것이다.
상술한 목적 또는 다른 목적을 구현하기 위해서, 본 발명은 이하의 기술적인 해결책을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 교합 인기의 방법이 제공되며, 본 방법은 이하의 단계를 포함한다:
a. 상악 및 하악의 3차원(3D) 치아 모델들을 생성하는 단계;
b. 상악 및 하악의 일부를 포함하는 교합면을 동시에 취득하는 단계;
c. 상기 상악 및 상기 하악의 상기 3D 치아 모델들과 상기 교합면을 정렬하는 것을 시도하는 단계;
d. 정렬이 성공적이면 상기 교합면과 정렬된 상기 상악 및 상기 하악의 상기 3D 치아 모델들과 함께 상기 교합면을 디스플레이하는 단계;
e. 상이한 디스플레이된 교합면들에 대응하는 적어도 2개의 성공적인 교합 인기를 취득하기 위해 단계 b 내지 단계 d를 반복하는 단계;
f. 적어도 2개의 성공적인 교합 인기를 평가함으로써 하나 이상의 성공적인 교합 인기를 선택하는 단계; 및
g. 선택된 하나 이상의 성공적인 교합 인기를 사용하여 최종 교합 인기를 연산하는 단계.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 교합 인기를 위한 시스템이 제공되며, 이는 이하를 포함한다:
상악 및 하악의 3D 치아 모델들을 생성하기 위한 수단;
상악 및 하악의 일부를 포함하는 교합면을 동시에 취득하기 위한 수단;
상기 상악 및 상기 하악의 상기 3D 치아 모델들과 상기 교합면을 정렬하는 것을 시도하기 위한 수단;
정렬이 성공적이면 상기 교합면과 정렬된 상기 상악 및 상기 하악의 상기 3D 치아 모델들과 함께 상기 교합면을 디스플레이하기 위한 수단;
반복에 의해 상이한 디스플레이된 교합면에 대응하는 적어도 2개의 성공적인 교합 인기를 획득하기 위한 수단;
적어도 2개의 성공적인 교합 인기를 평가함으로써 하나 이상의 성공적인 교합 인기를 선택하기 위한 수단; 및
선택된 하나 이상의 성공적인 교합 인기를 사용하여 최종 교합 인기를 연산하기 위한 수단.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 스캐너 및 컴퓨터화된 워크스테이션을 포함하는, 교합 인기를 위한 시스템이 제공되며, 워크 스테이션은 이하와 같이 구성된다:
상악 및 하악의 3D 치아 모델들을 생성하는 단계;
상악 및 하악의 일부를 포함하는 교합면을 동시에 취득하는 단계;
상기 상악 및 상기 하악의 상기 3D 치아 모델들과 상기 교합면을 정렬하는 것을 시도하는 단계;
정렬이 성공적이면 상기 교합면과 정렬된 상기 상악 및 상기 하악의 상기 3D 치아 모델들과 함께 상기 교합면을 디스플레이하는 단계;
상이한 디스플레이된 교합면들에 대응하는 적어도 2개의 성공적인 교합 인기를 획득하기 위하여 취득하는 단계 내지 디스플레이하는 단계를 반복하는 단계;
적어도 2개의 성공적인 교합 인기를 평가함으로써 하나 이상의 성공적인 교합 인기를 선택하는 단계; 및
선택된 하나 이상의 성공적인 교합 인기를 사용하여 최종 교합 인기를 연산하는 단계.
본 발명의 상술한 목적과 이점 및 다른 목적과 이점은 동일한 참조 부호에 의해 동일하거나 유사한 요소가 표기되는 도면을 참조하여 후술하는 상세한 설명으로부터 충분하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 교합 인기를 위한 시스템의 개략 구조도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교합 인기의 방법의 흐름도이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교합 인기의 개략 흐름도이다;
도 4(a)는 상악의 3D 치아 모델이다;
도 4(b)는 하악의 3D 치아 모델이다;
도 5는 모니터에 표시되는 교합면의 개략도이다;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 교합면과 3D 치아 모델을 정렬하는 개략 흐름도이다;
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 스티칭에 성공한 경우에 사용자 인터페이스의 디스플레이를 나타낸다;
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 스티칭에 성공하지 않은 경우에 사용자 인터페이스의 디스플레이를 나타낸다;
도 9는 복수의 매트릭스 보간의 개략 흐름도를 나타낸다;
도 10은 교합면을 갖는 취득된 3D면의 일부를 나타낸다.
본 발명의 많은 가능한 실시예 중 일부가 본 발명의 기본 이해를 제공하고, 본 발명의 중요하거나 결정적인 요소를 식별하지 않거나 보호의 범위를 규정하지 않도록 후술될 것이다. 본 발명의 기술적 해결책에 따르면, 본 기술 분야의 당업자가 본 발명의 진정한 사상을 벗어나지 않고도 다른 대안적인 구현을 제시할 수 있다는 것이 용이하게 이해될 수 있다. 따라서, 후술하는 실시예 및 첨부도면은 본 발명의 기술적인 해결책이 예시적인 설명이며, 본 발명의 전체를 구성하거나 본 발명의 기술적인 해결책을 제한하거나 규정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 교합 인기를 위한 시스템의 개략 구조도이다. 시스템(10)은 적어도 교합 인기에 사용된다. 도 1에 간략하게 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서, 시스템(10)은 스캐너(13) 및 컴퓨터화된 워크스테이션(11)을 포함한다. 스캐너(13)는 치과 의사에 의해 보유되며, 환자(90)의 입으로 일부 넣어질 수 있다. 입으로 넣어졌을 때, 스캐너(13)는 필요에 따라 치아의 이미지(들) 또는 다른 3D 뷰를 캡쳐할 수 있다. 스캐너(13)에 의해 캡쳐된 이미지 또는 뷰가 데이터 프로세싱 또는 실시간 표시를 위해 워크스테이션으로 송신될 수 있도록, 스캐너(13)와 워크스테이션(11)이 무선 또는 유선으로 접속될 수 있다. 물론, 워크스테이션(11)에 의해 생성된 일부 명령도 그 액션을 제어하도록 스캐너(13)로 송신될 수 있다.
워크스테이션(11)은 워크스테이션(11)의 제어 하에서 모든 종류의 2D/3D 이미지 또는 윈도우를 표시할 수 있는 모니터(19)를 적어도 포함한다. 교합 인기의 소프트웨어가 워크스테이션(11)에 설치될 수 있다. 소프트웨어를 실행할 때, 워크스테이션(11)은 적어도 글로벌 3D 치아 모델을 구축하는 프로세스에서 교합 인기 단계를 완료할 수 있는 이미지 프로세싱 디바이스로서 기능한다. 물론, 소프트웨어는 교합 인기 단계를 수행하는 데 한정되지 않을 수 있고 적기에 글로벌 3D 치아 모델을 구현하는 데 사용될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 따라서, 필요하면, 치아를 위해 적응된 3D 카메라 시스템을 주로 구성하는 시스템(10)이 환자의 글로벌 3D 치아 모델을 구축하는 것으로 기능할 수도 있다.
교합 인기의 소프트웨어의 기능을 이하의 도면과 연계하여 이하 신중하게 설명한다. 분명히, 교합 인기의 방법은 글로벌 3D 치아 모델을 구축하는 데 추가로 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교합 인기의 방법의 흐름도이다. 본 실시예에서, 도 2의 방법은 상이한 교합면에 대응하는 적어도 2개의 성공적인 교합 인기를 취득할 수 있다. 도 1 내지 10과 연계한 이하의 설명은 적어도 2개의 성공적인 교합 인기를 취득하고 사용자에 의해 적어도 하나의 교합 인기를 선택하는 교합 인기의 흐름을 설명한다.
우선, S110의 단계에서, 치과 의사는 환자(90)의 입 내에서 스캐너(13)를 조작하여, 상악과 하악의 복수의 2D 이미지가 상이한 관점으로부터 각각 캡쳐될 수 있다. 복수의 2D 이미지가 워크스테이션(11)으로 송신되고, 그 후 상악 및 하악의 3D 치아 모델을 생성하기 위해 프로세싱된다.
바람직한 실시예에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, S110은 이하의 단계를 포함한다: S111, 상악 또는 하악 상의 3D 치아면이 보유 스캐너(13)에 의해 캡쳐된다; S112, 캡쳐된 부분이 워크스테이션(91)의 특정 환자에 대한 첫번째 것인지 또는 아닌지에 대해 판정한다; S114, 캡쳐된 부분이 스캔 동안의 첫번째 것이면, 캡쳐된 부분이 수용된다; S116에서 수용되는 것에 성공하면, 3D 치아 모델과 캡쳐된 3D 치아면을 결합하는 S117로 진입한다; S113, 캡쳐된 부분이 첫번째 것이 아니면, 기존의 3D 치아 모델로 캡쳐된 부분을 스티칭하려고 시도한다; S115 캡쳐된 부분이 성공적으로 스트칭되었는지 여부를 판정한다; S115에서 스티치에 성공했다면, 기존의 3D 치아 모델과 캡쳐된 부분을 결합하는 S117로 진입한다. 따라서, 기존의 3D 치아 모델과 캡쳐된 부분의 결합은 상악 또는 하악의 궁극적으로 형성된 3D 치아 모델을 더욱 정확하게 만들 것이다.
다른 실시예에서, S110의 단계에서의 3D 치아 모델의 생성 방법은 양쪽의 명칭이 “광학 멀티라인 방법을 사용한 3D 구강 내 측정”인 2개의 출원된 특허 출원 번호 US13/293,308호 및 출원 번호 13/525,590호를 참조할 수 있다. 이들 특허 출원들의 전체 내용은 본 출원에 참조로 통합된다.
또한, S120의 단계에서, 상악의 일부와 하악의 일부를 포함하는 교합면이 동시에 취득된다. 본 실시예에서, 스캐너(13)는 일부 치아에 대응하는 하나 이상의 교합 뷰(또는 면)를 캡쳐하도록 어느 위치에 설정된다. 스캐너(13)에 의해 캡쳐된 교합 뷰(들)는 상악이 하악에 대해 정적인 고유의 꽉 다문 상태에서 획득된다. 따라서, 하나 이상의 교합 뷰가상악 및 하악의 일부를 포함하는 교합면을 동시에 형성할 수 있다. 특히, 교합 뷰는 상악 및 하악을 포함하는 3D면이며, 일 실시예에서, 상이한 치아에 대응하는 몇몇 교합 뷰가 각각 더 큰 교합면을 형성하도록 하나의 뷰로 결합될 수 있다. 하나의 예에서, 교합면(191)이 도 5에 나타낸 바와 같이 적기에 모니터 상에 표시될 수 있다.
교합면(191)이 3D 면이고, 하나 이상의 교합 뷰에 적용된 이미지 프로세싱의 방법에 의해 획득될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 실시예에서, 본 방법은 S110의 단계에서 사용된 것과 유사하다. 또한, 꽉 다문 상태에서 캡쳐되므로, 스캐너(13)는 치아의 외측을 이미징하기에 편리하다는 것이 이해될 수 있다. 따라서, 교합면(191)은 외측의 3D 형상 특성을 통상적으로 나타내는 3D면이고, 궁극적으로 획득된 글로벌 3D 치아 모델의 기능을 대체할 수 없다. 하지만, 글로벌 3D 치아 모델의 정확성을 향상시키기 위해 이러한 교합면은 글로벌 매칭의 프로세스에서 추가적으로 사용될 수 있다. 교합면(191)은 또한 3D 치아 모델과 정렬하는 데 사용되므로, 교합면(191)은 고유의 꽉 다문 상태에서 상악과 하악의 일부를 동시에 포함해야만 한다.
바람직한 실시예에서, 교합면에서 관찰된 상악 및 하악의 일부가 변할 수 있다. 예를 들어, S120의 단계를 수행하는 것을 반복할 때, 교합면이 꽉 다문 상악 및 하악의 상이한 부분으로부터 획득될 수 있어; 취득된 교합면의 위치가 변할 수 있다. 선택 가능한 실시예에서, 획득된 교합면은 앞니, 작은 어금니, 어금니 중 일부를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
또한, S130의 단계에서, 교합면과 상악 및 하악의 3D 치아 모델을 정렬하는 것을 시도한다. 실시예에서, 적어도 상악 및 하악의 3D 치아 모델과 교합면의 3D 치아면의 일부의 스티칭에 의해 정렬이 완료될 수 있다. 다른 실시예에서, 정렬은 적어도 하부 또는 상부 아치 중 어느 하나와 취득된 교합면의 3D 치아면의 일부의 스티칭에 의해 완료될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 교합면과 3D 치아 모델을 정렬시키는 개략 흐름도이다. 3D 치아 모델과 교합면의 3D 치아면의 일부의 스티칭은 S131 내지 S136의 단계를 포함한다. S131에서, 3D 치아 모델에 대한 교합면의 3D 치아면을 위치시키기 위해 후보 3D 강체 변환을 생성한다. S132에서, 3D 치아 모델에 대한 3D 치아면의 상대적인 배치를 사용하여 후보 3D 강체 변환의 메트릭을 평가한다. S133에서, 최적의 메트릭에 대응하는 최적의 3D 강체 변환을 선택한다. S134에서, 최적의 메트릭이 미리 정해진 임계값을 초과하는지 여부를 판정하고; 최적의 메트릭이 미리 정해진 임계값 아래에 있다면, 대응하는 3D 강체 변환을 수용하는 S136으로 진입하고; 최적의 메트릭이 미리 정해진 임계값을 초과하면, 스티칭의 실패를 의미하는 스티칭을 거부하는 S137로 진입한다.
스티칭 프로세스는 수동 방식, 반자동 방식 또는 자동 방식으로 완료될 수 있다는 것에 유의한다. 반자동 방식을 사용하는 경우에, 스티칭의 특정 방법은 미국 특허 번호 US 8121718 B2호를 참조할 수 있다. 다른 바람직한 실시예에서, 스티칭 프로세스는 알고리즘에 기초하여 자동으로 수행될 수 있다. US 8121718 B2호의 전체 내용이 여기에 참조로써 통합된다. 정렬 프로세스에서 사용되는 자동 방식은 사용자를 위해 가치있는 시간을 현저하게 절약할 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 따라서, 교합 인기에 대한 속도뿐만 아니라 사용자 경험도 향상된다.
또한, S140의 단계에서, S130에서의 정렬이 성공적인지 여부를 판정한다. 정렬이 성공적이면, S150의 단계로 진입하며, 즉, 교합면이 상악 및 하악의 3D 치아 모델과 함께 표시되며; 정렬이 성공적이지 않으면, 정렬이 성공적일 때까지 다른 교합면을 취득하기 위하여 S120의 단계로 복귀한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 정렬이 성공적이었을 때의 사용자 인터페이스의 디스플레이를 나타낸다. 실시예에서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 106은 교합면으로 스티칭된 상악/하악의 3D 치아 모델과 함께 교합면을 표기하며, 이는 하나의 성공적인 교합 인기를 나타낸다. 또한, 특히, 101은 어플리케이션 윈도우를 표기하고; 102는 어플리케이션 메뉴 바를 표기하고; 103은 어플리케이션 워크스페이스를 표기하고; 104는 초기 배치에서 상악의 3D 치아 모델을 표기하고; 105는 초기 배치에서 하악의 3D 치아 모델을 표기한다. 화살표는 정렬의 프로세스에서 상악/하악의 3D 치아 모델의 이동 방향을 나타낸다. 정렬이 성공적인 경우, 성공적인 교합 인기에 대응하는 변환이 획득 및 저장될 수 있고, 사용자는 최종 교합 인기의 연산의 다음 단계에서 이를 채용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에따라 정렬이 성공적이지 않을 경우 사용자 인터페이스의 디스플레이를 나타낸다. 정렬이 성공적이지 않을 경우, 도 8의 사용자 인터페이스에 나타낸 바와 같이, 사용자는 교합면을 정렬하거나 인기하는 데 실패한 것의 통지인 통지(109)를 수신할 것이다. 또한, 교합면은 자동으로 폐기될 수 있다. 따라서, 사용자는 정렬의 알고리즘 품질 기준을 충족하는 결과만을 얻으며, 이는 교합 인기의 정확도를 향상시키는 것을 돕는다. 한편, 교합 인기의 다른 순환 프로세스를 반복하도록 S120으로 복귀하는 것이 필요하다.
또한, S160의 단계에서, 사용자는 다른 성공적인 교합 인기를 획득하기 위하여 S120 내지 S150의 단계를 수행하는 것을 반복할 수 있다. S120 내지 S150의 반복 단계의 시간은 본 실시예에 의해 한정되지 않는다. 사용자는 적어도 2개의 성공적인 교합 인기를 획득하기 위하여 반복의 시간을 주관적으로 결정할 수 있다. 복수의 성공적인 교합 인기가 저장될 수 있고 사용자에 의해 자유롭게 표시될 수 있다. 따라서, 사용자에 대해 모든 성공적인 교합 인기를 평가하는 것이 매우 편리하고, 사용자는 다음 단계에서 성공적인 교합 인기로부터 바람직한 변환을 갖는 것을 추가로 선택할 수 있다. 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 각각의 버튼(107)은 반복의 프로세스를 나타낸다. 예에서, 버튼(107)은, 성공적인 교합 인기가 선택되는 경우에 그린색으로 설정될 수 있다.
또한, S170의 단계에서, 적어도 2개의 성공적인 교합 인기를 평가함으로써 적어도 하나의 성공적인 교합 인기를 선택한다. 본 단계에서, 상악 및 하악(106)의 3D 모델을 갖는 교합면이 다른 관점으로부터 표시될 수 있어; 이러한 교합면과 인기된 하부 및 상부 아치가 사용자에 의해 상이한 관점에서 관찰될 수 있으며, 이는 상이한 위치에서의 불일치의 완전한 관찰에 크게 기여한다. 평가할 때, 상악 및 하악의 3D 치아 모델의 각각의 위치는, 교합면이 적절한지 여부를 판정하기 위해 사용자에 의해 평가될 수 있다. 교합면의 멀리 있는 단부에 대응하는 불일치가 원하는 값을 초과하면, 교합면 및 그 대응하는 교합 인기는 최종 교합 인기의 연산의 다음 단계에 사용하기에 적절하지 않다. 예를 들어, 교합면이 우측의 어금니로부터 선택되는 경우, 사용자는 좌측의 어금니의 위치에서 불일치를 관찰할 수 있다. 추가적으로 적어도 2개의 성공적인 교합 인기를 비교 평가함으로써, 더 양호한 평가 결과를 갖는 하나 이상의 성공적인 교합 인기와 그 대응하는 교합면이 사용자에 의해 용이하게 선택될 수 있다. 따라서, 사용자는 직관적인 방식으로 최적화된 변환을 갖는 교합 인기를 선택할 수 있으며, 이는 추가로 궁극적으로 형성된 글로벌 3D 치아 모델의 정확성을 크게 향상시킬 수 있다.
특히, 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 사용자는 원하는 성공적인 교합 인기와 그 대응하는 교합면을 인에이블 및 저장하기 위해 임의의 버튼(107)을 더블-클릭할 수 있으며, 선택되지 않은 것은 최종 교합 인기의 연산의 다음 단계에서 디스에이블된다. 일 실시예에서, 성공적인 교합 인기가 사용자에 의해 선택되는 경우, 버튼(107)은 그린으로 바뀌고; 성공적인 교합 인기가 선택되지 않은 경우 버튼(107)은 레드로 바뀐다. 따라서, 사용자는 선택되지 않은 성공적인 교합 인기로부터 선택된 것을 용이하게 구분할 수 있다. 다른 실시예에서, 성공적인 교합 인기의 선택은 자동 방식으로 완료될 수 있다. 다른 실시예에서, 단계 170은 사용자 상호작용 없이 모든 성공적인 교합 인기를 자동으로 선택한다. 추가적으로 버튼(108)을 클릭할 때, S180의 단계로 이동한다.
또한, S180의 단계에서, 선택된 하나 이상의 성공적인 교합 인기를 사용하여 최종 교합 인기(들)를 연산한다.
일 실시예에서, 최종 교합 인기의 연산은 선택된 성공적인 교합 인기의 복수의 매트릭스 보간을 채용한다. 적어도 2개의 성공적인 교합 인기가 단계 S170에서 선택되면, 상이하고 선택된 성공적인 교합 인기에 각각 대응하는 모든 변환을 단일 변환으로 결합한다. 특히, 도 9에 나타낸 바와 같이, 4x4 매트릭스 보간은 각각의 매트릭스를 값들의 동등 세트로 분해하고(S211), 각각의 값들의 세트로부터 대응하는 값들을 보간하고(S212) 값들의 보간된 세트로부터 매트릭스를 재구성하는(S213) 단계를 포함할 수 있다. 동등 값들의 세트는 3개 성분을 갖는 벡터로 모두 나타내어지는 트랜슬레이션, 스케일, 스큐와 4개 성분을 갖는 벡터로 양쪽이 나타내어지는 원근(perspective), 4원수에 있을 수 있다. 상세하게는, 상술한 복수의 매트릭스 보간은 http://dev.w3.org/csswg/css3-transforms/#matrix-interpolation에도 설명되어 있으며, 그 개시는 참조로써 여기에 통합될 수 있다.
따라서, 복수의 매트릭스 보간의 실시예에서, S180은 모든 선택된 교합 인기로부터의 정보를 함께 병합하는 방식을 사용자에게 제공하며, 상부 및 하부 아치를 단단하게 유지하면서 변환을 평균화하는(즉, 스티칭 노이즈를 평균화하는) 프로세스로서 보일 수 있다.
단지 하나의 성공적인 교합 인기가 단계 S170에서 선택되면, 선택된 교합 인기의 변환은 종래 기술의 방법에 의해 프로세싱될 수 있다는 것에 유의한다.
다른 실시예에서, 연산은 선택된 성공적인 교합 인기에 의존하는 비용 함수의 최적화를 채용하며, 즉 소정의 오버레이를 갖는 모든 뷰의 상대적인 배치를 동시에 최적화하기 위해 3D 뷰의 글로벌 매칭을 채용한다. 이 프로세스에서 재사용되는 교합면은 선택된 교합 인기에 대응하는 교합면이다. 즉, S170에서 선택된 교합면은 각각의 3D면의 배치를 최적화하기 위해 추가로 사용된다.
구체적으로, 글로벌 매칭은 비용 함수를 최적화하기 위한 각각의 3D면의 배치 최적화를 나타낸다. 글로벌 매칭의 실시예에서, 상악, 하악 및 선택된 성공적인 교합 인기로부터의 3D면이 최적화되는 비용 함수에서 함께 사용될 수 있다. 글로벌 매칭의 다른 실시예에서, 하악으로부터의 3D면의 서브셋, 상악으로부터의 표면의 서브셋 및 선택된 성공적인 교합 인기의 서브셋이 최적화되는 비용 함수에서 사용된다. 일 실시예에서, 비용 함수는 3D면의 쌍 사이의 거리로부터 연산된다. 3D면의 쌍 사이의 거리는 표면 상의 대응하는 가장 가까운 점들 사이의 거리로부터 연산될 수 있다. 표면이 별개의 표현을 사용하면, 대응하는 점들은 별개의 좌표의 보간을 사용하여 획득될 수 있다. 표면 상의 대응하는 가장 가까운 점들 사이의 거리는 중량화될 수 있고, 중량은 미리 정해진 임계값에 의존할 수 있다. 미리 정해진 임계값은 그 위에서 대응하는 가장 가까운 점들의 영향이 감소하는 임계 거리를 나타낼 수 있다.
3D면의 단일쌍 S1 및 S2에 대한 비용함수는 아래와 같이 기재될 수 있다:
Figure 112015088160508-pct00001
여기에서 인덱스 i는 표면 S1 상의 점이고, di(S1,S2)는 다른 표면에 대한 그 점의 거리이고, wi는 중량이고, 이는 2개의 표면 사이의 초기 거리에 의존할 수 있고, 또한 미리 정해진 임계값에 의존할 수 있다.
3D면의 모든 쌍에 대한 비용함수는 아래와 같이 기재될 수 있다:
Figure 112015088160508-pct00002
여기에서 (k,l)은 별개의 표면의 임의의 쌍을 나타내고 Tk, Tl은 최적화되는 표면 변환을 나타낸다.
글로벌 매칭은 여기에서 알려지지 않은 것이 변환 Tk, Tl인 최소 자승 합의 최소화에 대응한다.
유사한 최종 변환을 제공하는 비용 함수의 다른 변형이 존재하며, 이는 기술 분야의 당업자에게 동일 역할을 갖는 것으로 고려될 것이다.
하나 이상의 선택된 교합 인기를 사용하는 변환의 최적화는 비용 함수의 최적화에 의해 하나 이상의 선택된 교합 인기를 사용하여 하부 아치에 대한 상부 아치의 배치 최적화를 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, 비용 함수는 3D면의 쌍 사이의 거리로부터 연산된다. 3D면의 쌍 사이의 거리는 표면 상의 대응하는 가장 가까운 점들 사이의 거리로부터 연산될 수 있다. 표면 상의 대응하는 가장 가까운 점들 사이의 거리는 중량화될 수 있으며, 중량은 미리 정해진 임계값에 의존할 수 있다. 미리 정해진 임계값은 그 위에서 대응하는 가장 가까운 점들의 영향이 감소하는 임계 거리를 나타낼 수 있다.
변환의 최적화를 위한 비용 함수는 이하와 같이 기재될 수 있다:
Figure 112015088160508-pct00003
여기에서 b는 선택된 교합면의 인덱스를 나타내고, B는 선택된 교합면 인덱스의 풀을 나타내고, L은 하악으로부터의 표면의 풀을 나타내고, U는 상악으로부터의 표면의 풀을 나타내고, Tb 는 인덱스 b를 갖는 각각의 교합면의 변환을 나타내고, T는 상악에 대한 하악의 변환을 나타낸다. 하악은 이러한 표현에서 정적인 것으로 고려되지만, 유사한 최종 변환을 제공하는 이러한 비용 함수의 변형이 존재한다. 최적화되는 알려지지 않은 것은 교합면 Tb와 하악 T의 글로벌 변환의 개별 변환이다.
도 10은 교합면을 갖는 취득된 3D면의 일부를 나타낸다. 여기에서, 201은 상악을 표기하고, 203은 하악을 표기하고, 202는 교합면(202)을 표기한다. 상악 및 하악으로부터의 축적된 배치 에러는 모든 메쉬의 배치를 동시에 최적화함으로써 감소된다. 따라서, 상악과 하악 사이의 관계가 유지되고, 메쉬의 배치가 최적화된다.
S220 후에, 글로벌 3D 치아 모델을 구축하기 위한 방법은, 중첩 영역에서 표면을 보간함으로써 글로벌 표면을 생성하기 위해 하악 및 상악에서 별개로 메쉬를 병합하는 S230과, 홀-충전, 평활화 및 클리닝과 같은 메쉬 동작을 결합하는 후-프로세싱을 메싱하는 S240과 같은 다른 단계를 추가로 포함할 수 있다. 다른 단계들은 본 기술분야의 당업자에게 공지되어 있으므로, 여기에서 상세하게 설명하지 않는다.
마지막으로, 글로벌 3D 치아 모델이 형성되고 모니터에 표시된다. 정확한 교합 인기와 S210 및 S220을 사용하여, 글로벌 3D 치아 모델의 정확성이 크게 향상된다.
교합 인기를 위한 시스템이 글로벌 3D 치아 모델을 구축하기 위한 시스템의 서브-모듈로 보일 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
이러한 문맥에서, 표면은 하나의 취득(또한 하나의 뷰로 칭해짐)에서 취득된 표면에 대응하고, 실제로 몇몇 연결 해제된 표면을 포함할 수 있다.
상술한 예들은 교합 인기를 위한 방법 및 시스템과 글로벌 3D 치아 모델을 구축하기 위한 방법 및 시스템을 주로 설명한다. 본 발명의 실시예의 일부만이 설명되었지만, 본 발명이 그 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다수의 다른 형태로 구현될 수 있다는 것이 본 기술분야의 당업자에게 이해된다. 따라서, 설명된 예 및 실시예는 한정적인 것이 아니라 예시적인 것으로 해석되어야 한다. 본 발명은 첨부된 청구항에 의해 규정되는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 대체를 포괄할 수 있다.

Claims (22)

  1. a. 상악 및 하악의 3차원(3D) 치아 모델들을 생성하는 단계와,
    b. 상기 상악의 일부 및 상기 하악의 대향하는 일부를 포함하는 교합면을 동시에 취득하는 단계와,
    c. 상기 상악 및 상기 하악의 상기 3D 치아 모델들과 상기 교합면을 정렬하는 것을 시도하는 단계와,
    d. 정렬이 성공적이면 상기 교합면과 정렬된 상기 상악 및 상기 하악의 상기 3D 치아 모델들과 함께 상기 교합면을 디스플레이하는 단계와,
    e. 상이한 디스플레이된 교합면들에 대응하는 적어도 2개의 성공적인 교합 인기(bite registration)를 획득하기 위해 상기 단계 b 내지 상기 단계 d를 반복하는 단계와,
    f. 적어도 2개의 성공적인 교합 인기를 평가함으로써 하나 이상의 성공적인 교합 인기를 선택하는 단계와,
    g. 선택된 하나 이상의 성공적인 교합 인기를 사용하여 최종 교합 인기를 연산하는 단계를 포함하되,
    상기 최종 교합 인기의 상기 연산은 선택된 상기 성공적인 교합 인기들의 하나 이상의 매트릭스 보간을 포함하는,
    교합 인기의 방법.
  2. a. 상악 및 하악의 3차원(3D) 치아 모델들을 획득하는 단계와,
    b. 상기 상악이 상기 하악에 대해 정적인 꽉 다문 상태(clenched state)에서 상기 상악의 일부 및 상기 하악의 대향하는 일부를 포함하는 교합면을 동시에 획득하는 단계와,
    c. 성공적인 정렬을 달성하기 위해 상기 상악 및 상기 하악의 상기 3D 치아 모델들과 상기 교합면을 정렬하는 것을 시도하는 단계와,
    d. 성공적인 정렬이 달성되는 경우 상기 교합면과 정렬된 상기 상악 및 상기 하악의 상기 3D 치아 모델들을 디스플레이하는 단계와,
    e. 상이한 디스플레이된 교합면들에 대응하는 적어도 2개의 성공적인 교합 인기를 획득하기 위하여 상기 단계 b 내지 상기 단계 d를 반복하는 단계와,
    f. 상기 적어도 2개의 성공적인 교합 인기를 평가하여 디스플레이된 성공적인 교합 인기 중 2개 이상을 선택함으로써 2개 이상의 성공적인 교합 인기를 선택하는 단계와,
    g. 상기 선택된 2개 이상의 디스플레이된 성공적인 교합 인기를 사용하여 상기 상악 및 상기 하악의 상기 3D 치아 모델들 사이의 최종 교합 인기를 연산하는 단계를 포함하되,
    상기 단계 e에서, 상기 단계 b를 수행하는 것을 반복할 때, 상기 획득된 교합면의 위치가 변경되는
    교합 인기의 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 교합면은 상기 상악의 치아 및 상기 하악의 대향 치아를 포함하는,
    교합 인기의 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 최종 교합 인기의 상기 연산은 선택된 상기 성공적인 교합 인기들에 의존하는 비용 함수의 최적화를 포함하는,
    교합 인기의 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 최종 교합 인기의 상기 연산은 선택된 상기 성공적인 교합 인기들의 하나 이상의 매트릭스 보간을 포함하는,
    교합 인기의 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 매트릭스 보간은,
    각각의 매트릭스를 값들의 동등 세트로 분해하는 단계와,
    각각의 세트의 값들로부터 대응하는 값들을 보간하는 단계와,
    보간된 상기 세트의 값들로부터 매트릭스를 재구성하는 단계를 포함하는,
    교합 인기의 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 단계 a는,
    a1) 스캐너에 의해 상기 상악 또는 상기 하악 상의 3D 치아면을 캡쳐하는 단계와,
    a2) 캡쳐된 상기 3D 치아면이 스캔 동안 첫번째 것인지 또는 아닌지 여부를 판정하는 단계와,
    a3) 캡쳐된 부분이 첫번째 것이면, 캡쳐된 상기 3D 치아면을 수용하고, 추가적으로 수용에 성공하면, 캡쳐된 상기 3D 치아면과 상기 3D 치아 모델을 결합하는 단계와,
    a4) 상기 캡쳐된 부분이 첫번째 것이 아니면, 캡쳐된 상기 3D 치아면을 기존의 상기 3D 치아 모델 상에 스티칭(stitching)하려고 시도하고, 상기 스티칭에 성공하면, 캡쳐된 상기 3D 치아면과 기존의 상기 3D 치아 모델을 결합하는 단계를 포함하는,
    교합 인기의 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 단계 d는, 상기 정렬이 성공적이지 않으면, 상기 교합면이 폐기되고 사용자는 상기 교합면을 정렬하거나 인기하는 데 실패했다는 통지를 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 정렬이 성공적이지 않으면, 상기 정렬이 성공적일 때까지 상기 단계 b로 자동으로 복귀하는,
    교합 인기의 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 정렬은 적어도 상기 교합면의 3D 치아면의 일부와 상기 상악 및 상기 하악의 상기 3D 치아 모델들의 스티칭에 의해 완료되는,
    교합 인기의 방법.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 정렬은 적어도 획득된 상기 교합면의 3D 치아면의 일부와 하부 아치 또는 상부 아치 중 어느 하나와의 스티칭에 의해 완료될 수 있고,
    상기 스티칭 프로세스는,
    상기 3D 치아 모델에 대해 상기 3D 치아면을 배치하기 위해 후보 3D 강체 변환들을 생성하는 단계와,
    상기 3D 치아 모델에 대한 상기 3D 치아면의 상대적인 배치를 사용하여 상기 후보 3D 강제 변환들의 메트릭을 평가하는 단계와,
    최적의 메트릭에 대응하는 최적의 3D 강체 변환을 선택하는 단계와,
    상기 최적의 메트릭이 미리 정해진 임계값 미만이면 대응하는 상기 3D 강체 변환을 수용하고, 상기 최적의 메트릭이 미리 정해진 임계값을 초과하면 상기 스티칭을 거부하는 단계를 포함하는,
    교합 인기의 방법.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 교합면은 상기 상악의 치아의 일부 및 상기 하악의 대향 치아의 일부를 포함하는,
    교합 인기의 방법.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 교합면에 포함되는 상기 치아는 앞니들, 작은 어금니 또는 어금니들 중에서 선택되는,
    교합 인기의 방법.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 교합면은 스캐너에 의해 캡쳐된 하나 이상의 교합 뷰들에 기초하여 획득되는,
    교합 인기의 방법.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 정렬은 수동 방식, 반자동 방식 또는 자동 방식으로 완료되는,
    교합 인기의 방법.
  15. 제 2 항에 있어서,
    상기 최종 교합 인기는 글로벌 3D 치아 모델을 구축하는 데 사용되는,
    교합 인기의 방법.
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