KR102125813B1 - 투명 교정기 디자인을 위한 치아배열 데이터 생성방법, 이를 위한 장치, 이를 기록한 기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투명 교정기 디자인을 위한 치아배열 데이터 생성방법, 이를 위한 장치, 이를 기록한 기록매체에 관한 것으로, 본 발명에 따른 치아배열 데이터 생성방법에 의하면, 교정 전 최초 치아모델부터 교정 후 최종 치아모델 사이의 교정 프로세스 상 예측되는 중간 치아모델을 생성하고, 중간 치아모델의 수정내용을 반영하여 다른 중간 치아모델도 자동으로 업데이트하는 기능을 제공한다.
이를 통하여, 투명 교정기 디자인을 위한 치아배열 데이터 세트 구축시 사용자의 작업이 최소화됨으로써 사용자의 편의성이 크게 증대되며 설계 프로세스에 소요되는 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있다. 또한, 사용자간 편차를 줄일 수 있고, 데이터의 정확성이 향상되어 궁극적으로는 투명 교정 환자의 만족도를 크게 향상시킬 수 있다.

Description

투명 교정기 디자인을 위한 치아배열 데이터 생성방법, 이를 위한 장치, 이를 기록한 기록매체{METHOD FOR GENERATING TOOTH ARRANGEMENT DATA USED FOR DESIGNING CLEAR ALIGNER, APPARATUS, AND RECORDING MEDIUM THEREOF}

본 발명은 치아배열 데이터 생성기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 투명 교정기 디자인에 적용되는 교정 단계별 치아배열 데이터를 자동으로 생성하는 방법, 이를 위한 장치, 이를 기록한 기록매체에 관한 것이다.

투명 교정은 투명 레진으로 된 틀을 이용하여 치열을 교정하는 시술로서, 금속을 치아에 부착하여 이루어지는 종래 치아 교정에 비하여 심미적이고, 탈부착이 가능하며 치료기간 동안 입술이나 안쪽 뺨에 자극이 적은 장점 등으로 그 활용이 점차 늘어나고 있는 추세에 있다.

투명 교정기의 제작을 위해서는 먼저 치과용 캐드 소프트웨어(Dental CAD Software)를 통하여 환자의 초기 치아 위치로부터 교정 후 최종 치아 위치까지 연속적으로 이동하는 치아 이동 경로를 단계적으로 구분하여 치아배열 데이터 세트를 생성하고, 치아배열 데이터 세트에 기초하여 각 단계별 치아배열에 덧씌워질 복수의 투명 교정기를 디자인하는 과정을 거치게 된다. 위 디자인 파일을 기초로 Vacuum Forming 및 3D 프린팅을 통하여 투명 교정기가 실물로 제작된다. 환자는 해당 교정 단계에 맞추어 투명 교정기를 주기적으로 교체 착용하여 치아를 교정할 수 있다.

이와 같이, 단계별 치아배열 데이터 세트를 기초로 투명 교정기가 제작되기 때문에 성공적인 치아 교정을 위해서는 교정 과정에서 치아 이동 경로를 정확하게 예측하여 데이터 세트를 구축하는 것이 중요하다.

종래 치과용 캐드 소프트웨어에서는 교정 전 최초 치아배열 데이터와 교정 후 최종 치아배열 데이터 사이의 중간단계 치아배열을 자동으로 생성해주는 기능을 제공하고는 있지만, 생성 후 중간단계 치아배열에 대한 수정이 불가하기 때문에 실제로는 사용자가 다수의 중간단계 치아배열 데이터를 수작업으로 생성하고 있으며, 자동생성 기능은 실질적인 활용도가 매우 낮은 실정이다.

다수의 중간단계 치아배열을 수작업으로 생성하는 것은 각 치아를 분할(Segmentation)하고, 이와 같이 분할된 치아를 하나씩 재배열하는 과정을 거치기 때문에 매우 번거로울 뿐 아니라 시간이 많이 소요되는 작업이다. 더욱이, 하나의 중간단계 치아배열이 수정되면 다른 단계와의 연속적인 치아 움직임에도 전체적으로 영향을 미치기 때문에 수정내용을 반영하여 다른 중간단계 치아배열을 함께 수정하는 것이 수반되어 작업량이 더욱 늘어나는 문제점이 존재하였다. 또한, 경험치나 능력에 따라 사용자에 따른 편차가 많이 발생하는 문제점이 있다.

이에 따라, 투명 교정기 디자인을 위한 단계별 치아배열 데이터 세트 구축시 사용자의 작업을 최소화하면서도 정확한 치아 이동을 반영할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.

본 발명은 투명 교정기 디자인을 위한 치아배열 데이터가 사용자의 수작업으로 생성됨으로써 매우 번거롭고 시간이 다수 소요되는 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 단계별 치아배열 데이터 세트 구축시 사용자의 작업을 최소화하면서도 정확한 치아 이동과정을 반영할 수 있는 치아배열 데이터 생성방법, 이를 위한 장치, 이를 기록한 기록매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 따른 투명 교정기의 컴퓨터 설계를 위한 치아배열 데이터 생성방법은, 교정 전 치아배열에 대응하는 초기모델을 생성하는 단계; 교정 후 목표 치아배열에 대응하는 최종모델을 생성하는 단계; 상기 초기모델과 상기 최종모델을 기초로 교정 프로세스에서 시계열적으로 예측되는 치아배열에 대응하는 복수의 중간모델을 생성하는 단계; 사용자 인터페이스부를 통한 입력에 대응하여 상기 복수의 중간모델 중 적어도 하나의 중간모델을 수정하는 단계; 및 상기 모델들 중 설정된 기준모델과 상기 수정된 중간모델인 수정모델을 기초로 상기 기준모델과 상기 수정모델 사이의 상기 중간모델을 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 기준모델은 상기 교정 프로세스상 상기 수정모델보다 이전단계에 위치한 제1 기준모델과 이후단계에 위치한 제2 기준모델을 포함할 수 있다.

한편, 상기 기준모델은 상기 사용자 인터페이스부를 통하여 입력되거나 미리 결정된 기준에 따라 설정될 수 있다.

일 예로, 상기 기준모델은 상기 최초모델 또는 상기 최종모델을 포함하도록 설정될 수 있다.

한편, 상기 수정모델의 수정 전과 수정 후를 비교하여 수정된 치아번호, 치아 이동량, 및 회전각도를 기초로 업데이트가 필요한 중간모델 범위를 산출하는 단계; 및 산출된 상기 중간모델 범위에 대응하여 상기 기준모델을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 중간모델을 업데이트하는 단계는, 상기 기준모델과 상기 수정모델 간 치아배열의 차이를 기초로 보간을 수행하여 상기 중간모델을 업데이트할 수 있다.

여기서, 상기 중간모델을 업데이트하는 단계는, 상기 기준모델과 상기 수정모델 간의 치아 이동량의 차이와 미리 설정된 기준 이동량을 서로 비교하여, 상기 기준모델과 상기 수정모델 사이에 새로운 중간모델을 추가하거나 기존의 상기 중간모델을 제외하여 상기 중간모델의 개수를 증감시키는 것을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 양태에 따른 투명 교정기의 컴퓨터 설계를 위한 치아배열 데이터를 생성하는 치아배열 데이터 생성장치는, 교정 전 치아배열에 대응하는 초기모델을 생성하는 초기모델 생성부; 교정 후 목표 치아배열에 대응하는 최종모델을 생성하는 최종모델 생성부; 상기 초기모델과 상기 최종모델을 기초로 교정 프로세스에서 시계열적으로 예측되는 치아배열에 대응하는 복수의 중간모델을 생성하는 중간모델 생성부; 사용자 인터페이스부를 통한 입력에 대응하여 상기 복수의 중간모델 중 적어도 하나의 중간모델을 수정하는 중간모델 수정부; 및 상기 모델들 중 설정된 기준모델과 상기 수정된 중간모델인 수정모델을 기초로 상기 기준모델과 상기 수정모델 사이의 상기 중간모델을 업데이트하는 중간모델 갱신부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 중간모델 생성부는, 상기 초기모델과 상기 최종모델에서의 치아 위치 및 각도의 차이를 기초로 보간하여 상기 복수의 중간모델을 생성할 수 있다.

한편, 상기 중간모델 수정부에 의하여 제1 중간모델과 상기 교정 프로세스상 상기 제1 중간모델보다 이후단계에 위치한 제2 중간모델에 대하여 수정이 이루어진 경우, 상기 중간모델 갱신부는, 상기 제1 중간모델보다 이전단계에 위치한 제1 기준모델과 상기 수정된 제1 중간모델의 사이, 상기 수정된 제1 중간모델과 상기 수정된 제2 중간모델의 사이, 및 상기 수정된 제2 중간모델과 상기 제2 수정모델보다 이후단계에 위치한 제2 기준모델 사이의 상기 중간모델을 업데이트할 수 있다.

아울러, 상기 중간모델 수정부에 의한 제1 수정에 대응하여 상기 중간모델 갱신부에 의하여 제1 업데이트가 수행된 이후에 상기 중간모델 수정부에 의하여 제2 수정이 이루어진 경우, 상기 제2 수정에 대응한 제2 업데이트 수행시 상기 기준모델에는 상기 제1 수정이 이루어진 중간모델이 포함되도록 설정될 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 투명 교정기 디자인을 위한 치아배열 데이터 세트 구축시 사용자의 작업이 최소화됨으로써 사용자의 편의성이 크게 증대되며 설계 프로세스에 소요되는 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 교정과정에서 정확한 치아 이동을 반영함으로써 사용자간 편차를 줄일 수 있고, 궁극적으로는 투명 교정 환자의 만족도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명 교정기의 컴퓨터 설계를 위한 치아배열 데이터 생성 장치의 블록도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명 교정기의 컴퓨터 설계를 위한 치아배열 데이터 생성방법을 나타낸 흐름도;
도 3은 생성된 최초모델과 최종모델의 일 예;
도 4는 생성된 중간모델의 일 예;
도 5는 중간모델의 업데이트 과정의 일 예를 설명하기 위한 참고도; 및
도 6은 중간모델의 업데이트 과정의 또 다른 예를 설명하기 위한 참고도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 따른 치아배열 데이터 생성 장치는 Vacuum Forming 및 3D 프린팅 등을 통하여 환자의 구강내에 장착되는 투명 교정기의 실물 제작을 위한 전단계로서 해당 교정 시기에 맞는 투명 교정기를 컴퓨터 설계할 때 활용되는 각 교정 시기별 치아배열 데이터 세트를 생성한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 치아배열 데이터 생성 장치의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 치아배열 데이터 생성 장치(100)는 사용자 인터페이스부(10), 초기모델 생성부(20), 최종모델 생성부(30), 중간모델 생성부(40), 중간모델 수정부(50), 및 중간모델 갱신부(60)를 포함한다.

사용자 인터페이스부(10)는 사용자로부터 필요한 정보를 입력받고, 정보를 표시하기 위함으로, 마우스, 키보드, 버튼, 키패드 등의 정보 입력을 위한 입력수단, 입력 메뉴와 처리 결과 등을 비롯하여 각종 영상 및 정보를 표시하는 디스플레이 수단, 입출력을 하나의 디바이스를 통해 제공하는 터치스크린 등을 비롯하여 다양한 입출력 수단으로 구현될 수 있다.

초기모델 생성부(20)는 투명 교정치료 전 환자의 최초 치아배열에 대응하는 초기모델을 생성한다. 초기모델 생성부(20)는 환자의 구강 스캔 데이터 또는 환자의 구강 인상체를 모델 스캐너로 스캔한 데이터를 기초로 환자의 치아배열이 나타난 3차원 초기모델을 생성할 수 있다.

최종모델 생성부(30)는 투명 교정치료 후 목표 치아배열에 대응하는 최종모델을 생성한다. 목표 치아배열은 초기모델에 대하여 분할 과정을 거쳐 각 개별 치아를 독립적으로 분리하고, 분리된 개별 치아의 위치를 변경하여 나란히 정렬된 목표 치아배열이 나타난 3차원 최종모델을 생성할 수 있다.

중간모델 생성부(40)는 생성된 초기모델과 최종모델을 기초로 투명 교정 프로세스에서 예측되는 치아배열에 대응하는 복수의 중간모델을 생성한다. 이와 같이, 중간모델은 교정 전 최초 치아배열로부터 교정 후 최종 치아배열에 이르기까지 투명 교정의 진행 과정에서 점차 변화되는 치아배열에 대응하는 모델로서, 교정 단계별 소정의 기간 동안 이동 가능한 치아 이동 범위를 고려하여 시계열적으로 복수 개 생성된다.

중간모델 생성부(40)는 초기모델과 최종모델간 각 치아의 위치에 따른 거리차, 각도차, 방향의 차이 등을 기초로 보간(Interpolation) 알고리즘을 적용하여 초기모델부터 정상교합 상태인 최종모델에 이르기까지 점진적으로 변화되는 중간모델들을 생성할 수 있다. 보간시 각 단계별 치아 이동량은 사용자 설정에 의하거나, 또는 미리 설정된 기준에 의하여 결정될 수 있다.

이때, 초기모델과 최종모델간의 차이뿐만 아니라 교정시 고려되어야 되는 다른 요소를 반영하여 중간모델을 생성할 수 있다. 예컨대, 환자 연령에 따라 권장되는 치아 이동량이 상이할 수 있고 이에 따라 교정기간 동안의 치아 전체 이동량은 동일하더라도 연령에 따라 중간모델의 개수가 달라질 수 있으며, 또한, 덧니가 발생한 구체적인 위치에 따라 치아가 이동되는 순서, 즉 변화경로가 달라지므로 치아배열이 어떠한지에 따라 중간모델은 달리 생성될 수 있다. 이와 같이, 중간모델 생성부(40)는 예상되는 교정 기간, 환자 연령, 성별, 환자의 치아배열 특성 등 교정시 치아 이동량이나 이동방향, 이동순서에 영향을 미치는 다양한 요인에 따른 중간모델 생성 룰(Rule)을 저장하고, 저장된 룰과 초기모델과 최종모델간의 정량적 차이를 종합적으로 고려하여 보간을 통하여 중간모델을 생성한다.

중간모델 수정부(50)는 사용자 인터페이스부(10)를 통한 사용자 입력에 대응하여 중간모델 생성부(40)에 의하여 생성된 중간모델을 수정한다. 이때, 복수의 중간모델 중 동시에 여러개의 중간모델에 대한 수정이 이루어질 수도 있다. 사용자는 중간모델에서 분할된 치아의 위치나 각도 등을 변경하여 중간모델을 수정할 수 있다.

이와 같이, 사용자 입력에 따라 중간모델이 수정되면, 중간모델 생성부(40)에 의하여 1차적으로 보간에 따라 생성된 중간모델 사이의 선형적인 연속성이 단절될 수 있다. 예컨대, 사용자마다 조금씩 다르지만 투명 교정치료시 각 단계별로 적게는 0.15mm부터 많게는 0.5mm까지 치아가 이동되도록 교정기를 제작하고 있으며, 이에 따라 중간모델 생성시에도 단계별로 치아 이동량이나 이동순서 등에 맞추어 시계열적으로 생성되기 때문에 중간에 하나의 모델이 수정되면 중간단계간의 관계성이 깨지게 된다. 따라서, 중간모델의 수정에 대응하여 수정된 해당 중간모델의 전후의 모델들도 연달아 변경될 필요가 있다.

이에, 중간모델 갱신부(60)는 최초모델, 최종모델과 중간모델 수정부(50)에 의하여 수정된 중간모델(이하, 수정모델)을 제외한 나머지 중간모델을 업데이트한다. 이때, 업데이트는 기본적으로 모델들 중 설정된 기준모델과 수정모델 사이의 중간모델에 대해서 수행된다.

기준모델은 중간모델 수정부(50)에 의한 수정으로 인하여 갱신이 필요한 중간모델의 범위를 결정하는데 기준이 되는 모델로서, 교정 프로세스상 수정모델보다 이전단계에 위치한 제1 기준모델과 이후단계에 위치한 제2 기준모델을 포함할 수 있다.

한편, 기준모델과 수정모델 사이의 중간모델이란 최초모델부터 최종모델에 이르는 교정 프로세스 상에서 기준모델을 시작점으로 수정모델을 종점으로 적용하였을 때, 또는 이와는 반대로 수정모델을 시작점으로 기준모델을 종점으로 적용하였을 때 시간적으로 시작점과 종점 사이에 위치하는 중간모델을 의미한다.

중간모델 수정부(50)에 의하여 수정이 이루어졌을 때, 최초모델과 최종모델이 포함되도록 기준모델을 자동으로 설정하여 수정모델, 최초모델, 최종모델을 제외한 나머지 중간모델들이 모두 업데이트 되도록 기준모델이 설정될 수도 있지만, 사용자 인터페이스부(10)를 통하여 사용자가 직접 기준모델을 결정하도록 할 수도 있다. 이를 통하여, 사용자는 중간모델들 중 업데이트가 실질적으로 필요하지 않다고 생각하는 모델을 의도적으로 배제할 수 있을 것이다.

또는, 중간모델 갱신부(60)는 수정된 치아번호, 치아 이동량, 회전각도 등 구체적인 수정내용에 따라 실질적으로 업데이트가 필요한 중간모델 범위를 산출하고, 이를 기초로 변경이 필요한 중간모델만을 선택적으로 업데이트하도록 적절한 기준모델을 설정할 수도 있다. 예를 들어, 중간모델 갱신부(60)는 서로 연속하는 중간단계 간의 치아배열 변화가 소정의 관계를 만족하는지 여부를 판단하는 검증 룰을 적용하여 수정 후에도 중간단계들의 연속성이 만족된다면 갱신을 수행하지 않을 수도 있을 것이다.

한편, 중간모델 갱신부(60)에 의한 중간모델의 업데이트는 갱신대상 중간모델의 치아배열을 변경하는 것뿐 아니라 새로운 중간모델을 삽입하거나 또는 중간모델의 일부를 삭제하여 중간모델의 개수를 증감시키는 것도 포함한다.

이처럼, 중간모델 갱신부(60)는 기준모델과 중간모델 수정부(50)에 따라 수정된 수정모델 간의 치아배열의 차이, 즉, 각 치아의 위치에 따른 거리차, 각도차, 방향의 차이와 수정에 따른 교정 단계별 치아 이동순서를 함께 고려하여 보간을 수행하여 갱신대상 중간모델의 치아배열을 변경할 수 있다. 또한, 기준모델과 수정모델 간의 치아 이동량의 차이가 미리 설정된 기준 이동량보다 커서 현재 단계수로는 교정이 어렵다고 판단될 때에는 새로운 중간모델을 삽입하여 중간모델 개수를 증가시킬 수 있으며, 이와는 반대로, 그 차이가 작아서 적은 교정 단계로도 충분히 교정 효과를 달성할 수 있을 때에는 중간모델의 일부를 삭제하여 중간모델의 개수를 감소시킬 수도 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명 교정기의 컴퓨터 설계를 위한 치아배열 데이터 생성방법을 나타낸 흐름도이다. 이하, 도 2를 참조하여, 전술된 치아배열 데이터 생성 장치(100) 구성의 유기적인 동작을 살펴본다.

투명 교정기의 컴퓨터 설계를 위해서는 먼저, 최초모델 생성부(20)를 통하여 교정 전 환자의 치아배열이 나타난 초기모델의 생성이 이루어진다(S10). 초기모델은 구강 스캐너로 스캐닝하거나 인상재를 이용하여 획득된 인상체를 스캐닝한 데이터를 이용하여 생성될 수 있다.

이어서, 최종모델 생성부(30)를 통하여 투명 교정치료 후의 목표로 하는 치아배열이 나타난 최종모델이 생성된다(S20). 최종모델은 초기모델에서 각 치아를 분할하고 분할된 개별 치아의 위치나 각도 등을 변경하여 생성될 수 있다.

이를 위하여, 최종모델 생성부(30)는 분할 알고리즘을 적용하여 각 치아를 개별적으로 분리하여 제공하고, 사용자는 사용자 인터페이스부(10)를 통하여 분할된 치아를 움직여 최종모델을 생성할 수 있다. 또는, 최종모델 생성부(30)는 저장된 치아 배치 알고리즘을 기초로 자동으로 최종모델을 생성할 수도 있다. 예컨대, 초기모델의 각 개별 치아에 대하여 치아의 중심을 인식하고, 해당 중심들이 소정의 악궁 형상을 이루도록 치아들을 재배열할 수 있다. 이와 같이, 알고리즘에 의한 자동 재배열시, 환자의 구강 크기, 개별 치아의 크기, 형상 등 환자의 해부학적 특성과 교정형태에 관한 환자의 구체적인 요구사항 등을 반영할 수 있음은 물론이다.

도 3은 전술된 방법으로 생성된 최초모델과 최종모델의 일 예로서, 도 3을 참조하면, 최초모델(A)에서는 교정 전으로서 치아의 정렬이 올바르지 않지만, 최종모델(C)에서는 치아가 나란히 정렬된 상태를 보여주고 있다.

이와 같이, 투명 교정을 통하여 최초모델로부터 최종모델에 이르기 위해서는 단계별로 점진적으로 치아 이동이 이루어지는 것으로, 중간모델 생성부(40)는 교정 전 최초 치아배열로부터 교정 후 최종 치아배열에 이르기까지 투명 교정의 진행 과정에서 시계열적으로 변화되는 치아배열에 대응하는 중간모델들을 생성한다(S30). 중간모델은 초기모델과 최종모델간 각 치아의 위치에 따른 거리차, 각도차, 방향차 등을 기초로 한 보간 알고리즘과 교정 기간, 환자 연령, 성별, 환자의 치아배열 특성 등 교정시 치아 이동량이나 이동방향, 이동순서에 영향을 미치는 다양한 요인에 따른 중간모델 생성 룰을 종합적으로 고려하여 생성될 수 있음은 전술된 바와 같다.

도 4는 생성된 중간모델의 일 예로서, 도 4를 참조하면, 최초모델(A)과 최종모델(C) 사이에 7개의 중간모델(B1~B7)이 생성된 예를 보여준다. 참고로, 중간모델의 개수는 사용자 설정이나 총 치아 이동량 등에 따라 상이하게 나타날 수 있다.

이와 같이, 자동으로 중간모델이 생성되면, 사용자에 의한 수정작업이 수반될 수 있다. 중간모델 생성부(40)는 사용자가 수정작업의 필요성을 쉽게 인지할 수 있도록 최초모델부터 최종모델까지 생성된 모델들을 일련의 연속되는 동영상으로 표시할 수 있다. 사용자는 생성된 중간모델을 검토하여 사용자 인터페이스부(10)를 통하여 중간모델의 분할된 치아의 위치나 각도 등을 변경하여 중간모델을 수정할 수 있다(S40). 이때, 수정은 하나의 중간모델에 대해서만 이루어질 수도 있으나, 여러개의 중간모델에 대해서 수정이 이루어질 수도 있다. 참고로, 수정은 최초모델에 대해서는 불가하며, 최종모델이 수정되면 중간모델 생성과정이 재수행되어야 할 것이다.

전술된 바와 같이, 중간모델에 대하여 수정이 이루어지면, 중간모델 갱신부(60)는 수정모델을 제외한 나머지 모델 중에서 업데이트 되는 중간모델의 시작점 또는 종점의 기준이 되는 기준모델을 설정한다(S50). 기준모델은 사용자 인터페이스부(10)를 통한 사용자 입력에 의해서도 설정될 수 있으며, 또는 미리 설정된 기준에 따라 자동으로 설정될 수도 있다.

중간모델 갱신부(60)는 예컨대, 단순하게는 최초모델과 최종모델을 기준모델로 삼을 수 있을 것이다. 또는, 이와는 달리 수정모델의 수정 전과 수정 후를 서로 비교하여 수정된 치아번호, 치아 이동량, 회전각도 등 구체적인 수정내용을 파악하고 위 수정으로 인한 영향을 받아 실질적으로 업데이트가 필요한 중간모델 범위를 산출함으로써 해당 중간모델만 선택적으로 업데이트되도록 적절한 기준모델을 설정할 수도 있다. 수정 후에도 연속되는 중간단계와의 관계성이 유지된다면 갱신을 수행하지 않을 수도 있을 것이다.

이와 같이, 기준모델이 설정되면 중간모델 갱신부(60)는 기준모델과 수정모델 사이의 중간모델들을 업데이트한다(S60). 이에 의하면 기준모델, 최초모델과 최종모델, 수정모델은 업데이트 대상에서 제외된다.

도 5는 전술된 중간모델의 업데이트 과정을 설명하기 위한 참고도이다.

도 5를 참조하면, 1차적으로 생성된 최초모델(A), 중간모델(B1~B7), 최종모델(C) 중 중간모델 B3가 수정된 경우를 상정한다.

중간모델 B3의 수정에 따라 중간모델 간 시계열적 연속성에 변경이 생기므로 중간모델 갱신부(60)는 교정 프로세스 상 수정된 B3의 이전단계의 모델 중에서 설정된 제1 기준모델과 이후단계의 모델 중에서 설정된 제2 기준모델을 기점으로 B3와 제1 및 제2 기준모델 사이의 중간모델을 갱신한다.

여기서, 제1 기준모델은 최초모델(A)로, 제2 기준모델은 최종모델(C)로 자동으로 설정될 수도 있으나, 사용자가 의도적으로 갱신에서 배제하고 싶은 모델이 있을 수 있으므로 사용자 인터페이스부(10)를 통하여 직접 기준모델을 입력 받도록 하거나 또는 갱신에서 배제하고자 하는 모델을 입력 받고 위 모델이 갱신대상에서 배제되도록 기준모델을 설정할 수도 있을 것이다. 이에 따르면, 제1 기준모델의 후보는 A, B1, B2가 될 수 있고, 제2 기준모델의 후보는 B4, B5, B6, B7, C가 될 것이다.

만약, 제1 기준모델이 최초모델(A)로 제2 기준모델로서 최종모델(C)이 설정된 경우 최초모델(A)와 수정모델(B3) 사이의 모델인 B1, B2와 수정모델(B3)과 최종모델(C) 사이의 모델인 B4, B5, B6, B7에 대한 갱신이 이루어진다.

갱신은 중간모델을 생성할 때와 유사하게 기준모델과 수정모델간 치아배열의 치아, 즉, 치아 위치에 따른 거리차, 각도차, 방향차 등을 기초로 한 보간 알고리즘과 교정시 치아 이동량이나 이동방향, 이동순서에 영향을 미치는 다양한 요인에 따른 중간모델 생성 룰을 종합적으로 고려하여 치아배열 자체를 변경하거나 중간단계의 모델의 개수를 증감시켜 이루어진다. 참고로, 제1 기준모델로서 B2, 제2 기준모델로서 B4가 설정되면, 기존의 중간모델에 대한 치아배열 변경은 이루어지지 않고, 상황에 따라 새로운 중간모델 단계가 삽입될 수 있을 것이다.

한편, 전술된 예에서는 한개의 중간모델 B3에 대해서만 수정이 이루어지는 것으로 설명하였으나, 다른 중간모델에 대해서도 수정이 이루어질 수 있다.

도 6은 중간모델의 업데이트 과정의 또 다른 예를 설명하기 위한 참고도이다. 참고로, 도 6에서는 B3와 B5에 대해서 수정이 이루어진 경우로서, 기준모델이 최초모델(A)과 최종모델(C)로 설정된 경우를 상정하기로 한다.

이와 같이, B3와 B5에 대해서 수정이 이루어진 경우, 기준모델인 최초모델(A), 최종모델(C), 수정된 수정모델(B3, B5)를 제외한 나머지 중간모델인 B1, B2, B4, B6, B7에 대해서 갱신이 이루어질 필요가 있다. 이때, 기준모델인 최초모델(A)과 제1 수정모델(B3)간 차이를 기초로 제1 보간을 수행하여 B1과 B2를 갱신하고, 제1 수정모델(B3)과 제2 수정모델(B5)간의 차이를 기초로 제2 보간을 수행하여 B4를 갱신한다. 또한, 제2 수정모델(B5)과 또 다른 기준모델인 최종모델(C) 간 차이를 기초로 제3 보간을 수행하여 B6과 B7에 대한 갱신이 이루어진다.

전술된 예와 같이, 제1 중간모델과 교정 프로세스상 제1 중간모델보다 이후단계에 위치한 제2 중간모델에 대하여 수정이 이루어진 경우, 제1 중간모델보다 이전단계에 위치한 제1 기준모델과 수정된 제1 중간모델의 사이, 수정된 제1 중간모델과 수정된 제2 중간모델의 사이, 및 수정된 제2 중간모델과 제2 중간모델보다 이후단계에 위치한 제2 기준모델 사이의 중간모델들이 업데이트된다. 또한, 3개 이상의 중간모델이 수정되는 경우도 이와 마찬가지로 수정모델은 업데이트에서 제외되고, 기준모델과 수정모델 간, 수정모델과 수정모델 간 사이의 중간모델이 업데이트되는 것은 동일하다.

한편, 제1 수정에 대응하여 중간모델에 대한 제1 업데이트가 수행된 이후, 추가로 제2 수정이 또 이루어진 경우, 제2 수정에 대응한 제2 업데이트 수행시에는 기준모델로 제1 수정이 이루어진 중간모델을 기준모델로 설정할 수 있다.

예컨대, B3에 대하여 수정이 먼저 이루어지고 중간모델에 대한 업데이트가 이루어진 이후에 B5에 대한 수정이 추가로 이루어질 경우 B5에 대응한 수정을 반영하여 중간모델을 다시 업데이트할 때에는 B3를 기준모델로 설정함으로써, 이전에 수정이 이루어진 B3와 B3 이전단계에 위치한 중간모델인 B1, B2는 제외하고 기준모델 B3와 수정모델 B5 사이에 있는 중간모델인 B4와 수정모델 B5와 또 다른 기준모델인 최종모델 C 사이에 있는 중간모델 B6과 B7에 대해서만 업데이트가 수행되도록 할 수 있다. 다만, 사용자 설정에 따라 기수정된 B3 및 B3 이전단계에 있는 중간모델들도 업데이트 대상에 포함시킬 수도 있을 것이다.

이와 같이, 중간모델의 업데이트 작업이 완료되면, 이후에는 중간모델을 기초로 해당 단계별 모델의 치아배열에 덧씌워질 투명 교정기를 디자인하는 작업이 후속된다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 치아배열 데이터 생성 장치(100), 및 방법에 따르면, 사용자가 분할된 치아를 이동시켜 일일이 수작업으로 중간모델을 생성해야 하는 종래기술과는 달리 중간모델의 생성부터 수정에 따른 갱신작업까지 자동으로 수행함으로써, 사용자의 편의성이 크게 증대되며 설계 프로세스에 소요되는 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있다. 또한, 사용자의 경험이나 감이 아닌 검증된 알고리즘에 의하여 산출된 정확한 치아 이동 양상을 반영하여 데이터 세트를 생성하기 때문에 사용자간 편차를 줄일 수 있고 데이터의 정확성을 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 치아배열 데이터 생성 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성되어 마그네틱 저장매체, 광학적 판독매체, 디지털 저장매체 등 다양한 기록 매체로도 구현될 수 있다.

본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 정보 캐리어, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체)에 기록된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.

컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.

또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체를 포함할 수 있다.

본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.

마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10: 사용자 인터페이스부 20: 초기모델 생성부
30: 최종모델 생성부 40: 중간모델 생성부
50: 중간모델 수정부 60: 중간모델 갱신부

Claims (12)

1. 투명 교정기의 컴퓨터 설계를 위한 치아배열 데이터 생성방법에 있어서,
   교정 전 치아배열에 대응하는 초기모델을 생성하는 단계;
   교정 후 목표 치아배열에 대응하는 최종모델을 생성하는 단계;
   상기 초기모델과 상기 최종모델을 기초로 교정 프로세스에서 시계열적으로 예측되는 치아배열에 대응하는 복수의 중간모델을 생성하는 단계;
   사용자 인터페이스부를 통하여 입력된 환자의 특성에 대응하여 상기 복수의 중간모델 중 적어도 하나의 중간모델을 수정하는 단계;
   상기 수정된 중간모델인 수정모델의 수정된 치아번호, 치아 이동량, 및 회전각도를 기초로 상기 수정모델과 상기 복수의 중간모델 사이의 선형적인 연속성 유지 여부를 판단하여 상기 수정모델 전후의 중간모델 중 업데이트가 필요한 중간모델 범위를 산출하는 단계;
   산출된 상기 중간모델 범위에 대응하여 기준모델을 상기 수정모델 전후의 치아모델들 중에서 설정하는 단계; 및
   설정된 상기 기준모델과 상기 수정모델을 기초로 상기 기준모델과 상기 수정모델 사이의 상기 중간모델 중 업데이트가 필요한 중간모델을 업데이트하는 단계를 포함하고,
   상기 중간모델을 업데이트하는 단계는 상기 기준모델과 상기 수정모델 간의 치아 이동량의 차이와 미리 설정된 기준 이동량을 서로 비교하여, 상기 기준모델과 상기 수정모델 사이에 새로운 중간모델을 추가하거나 기존의 상기 중간모델을 제외하여 상기 중간모델의 개수를 증감시키는 것을 포함하며,
   상기 기준모델을 설정하는 단계는, 제1 수정모델에 대한 제1 수정에 대응하여 제1 업데이트가 수행된 이후에 상기 제1 수정모델 외의 다른 수정모델인 제2 수정모델에 대한 제2 수정이 이루어진 경우, 상기 제2 수정에 대응한 제2 업데이트 수행시 상기 제1 수정모델이 상기 기준모델이 되는 것을 특징으로 하는 치아배열 데이터 생성방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 기준모델은 상기 교정 프로세스상 상기 수정모델보다 이전단계에 위치한 제1 기준모델과 이후단계에 위치한 제2 기준모델을 포함하는 것을 특징으로 하는 치아배열 데이터 생성방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 기준모델은 상기 사용자 인터페이스부를 통하여 입력되거나 미리 결정된 기준에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 치아배열 데이터 생성방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 기준모델은 상기 초기모델 또는 상기 최종모델을 포함하는 것을 특징으로 하는 치아배열 데이터 생성방법.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 중간모델을 업데이트하는 단계는,
   상기 기준모델과 상기 수정모델 간 치아배열의 차이를 기초로 보간을 수행하여 상기 중간모델을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 치아배열 데이터 생성방법.
   
7. 삭제
8. 제1항 내지 제4항, 및 제6항 중 어느 하나에 따른 치아배열 데이터 생성방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
   
9. 투명 교정기의 컴퓨터 설계를 위한 치아배열 데이터를 생성하는 치아배열 데이터 생성장치에 있어서,
   교정 전 치아배열에 대응하는 초기모델을 생성하는 초기모델 생성부;
   교정 후 목표 치아배열에 대응하는 최종모델을 생성하는 최종모델 생성부;
   상기 초기모델과 상기 최종모델을 기초로 교정 프로세스에서 시계열적으로 예측되는 치아배열에 대응하는 복수의 중간모델을 생성하는 중간모델 생성부;
   사용자 인터페이스부를 통하여 입력된 환자의 특성에 대응하여 상기 복수의 중간모델 중 적어도 하나의 중간모델을 수정하는 중간모델 수정부; 및
   상기 수정된 중간모델인 수정모델의 수정된 치아번호, 치아 이동량, 및 회전각도를 기초로 상기 수정모델과 상기 복수의 중간모델 사이의 선형적인 연속성 유지 여부를 판단하여 상기 수정모델 전후의 중간모델 중 업데이트가 필요한 중간모델 범위를 산출하고, 산출된 상기 중간모델 범위에 대응하여 기준모델을 상기 수정모델 전후의 치아모델들 중에서 설정하고, 설정된 상기 기준모델과 상기 수정모델을 기초로 상기 기준모델과 상기 수정모델 사이의 상기 중간모델 중 업데이트가 필요한 중간모델을 업데이트하는 중간모델 갱신부를 포함하고,
   상기 중간모델 갱신부는 상기 기준모델과 상기 수정모델 간의 치아 이동량의 차이와 미리 설정된 기준 이동량을 서로 비교하여, 상기 기준모델과 상기 수정모델 사이에 새로운 중간모델을 추가하거나 기존의 상기 중간모델을 제외하여 상기 중간모델의 개수를 증감시키며,
   상기 중간모델 수정부에 의하여 이루어진 제1 수정모델에 대한 제1 수정에 대응하여 상기 중간모델 갱신부에 의하여 제1 업데이트가 수행된 이후에 상기 제1 수정모델 외의 다른 수정모델인 제2 수정모델에 대한 제2 수정이 이루어진 경우, 상기 제2 수정에 대응한 제2 업데이트 수행시 상기 제1 수정모델이 상기 기준모델이 되는 것을 특징으로 하는 치아배열 데이터 생성장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 중간모델 생성부는,
    상기 초기모델과 상기 최종모델에서의 치아 위치 및 각도의 차이를 기초로 보간하여 상기 복수의 중간모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 치아배열 데이터 생성장치.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 중간모델 수정부에 의하여 제1 중간모델과 상기 교정 프로세스상 상기 제1 중간모델보다 이후단계에 위치한 제2 중간모델에 대하여 수정이 이루어진 경우, 상기 중간모델 갱신부는, 상기 제1 중간모델보다 이전단계에 위치한 제1 기준모델과 상기 수정된 제1 중간모델의 사이, 상기 수정된 제1 중간모델과 상기 수정된 제2 중간모델의 사이, 및 상기 수정된 제2 중간모델과 상기 제2 중간모델보다 이후단계에 위치한 제2 기준모델 사이의 상기 중간모델을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 치아배열 데이터 생성장치.
    
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