KR102314890B1 - 의료영상 정합 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

의료영상 정합 방법 및 그 장치가 개시된다. 일 실시 예에 따른 의료영상 정합 방법 및 그 장치는 두 영상 데이터 간 주요 특징이 되는 정합 포인트와 교합면에서 추가로 획득되는 교합영역 형상정보를 이용하여 두 영상 데이터 간을 정합함에 따라 정합 정확성을 높일 수 있다.

Description

의료영상 정합 방법 및 그 장치 {Method and apparatus for superimposition of medical images}

본 발명은 의료영상 처리 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두 의료영상을 정합하는 기술에 관한 것이다.

컴퓨터 비전에서 하나의 장면이나 대상을 다른 시간이나 관점에서 촬영할 경우, 서로 다른 좌표계에 따른 영상이 얻어지게 된다. 영상 정합은 이와 같은 서로 다른 두 개 이상의 영상을 동일한 좌표계에 표시하기 위한 과정을 의미한다. 영상 정합을 통하여 서로 다른 방식으로 획득한 영상의 대응 관계를 확인할 수 있다.

영상 정합의 예로, CT 데이터와 스캔 데이터를 정합할 수 있다. 상용화된 영상 소프트웨어에서의 CT 데이터와 스캔 데이터 정합 방식은, 3차원 형태의 CT 데이터와 스캔 데이터에서 각각 정합 포인트들을 사용자가 선택하고 선택된 정합 포인트들을 이용하여 기준이 되는 데이터에 다른 하나의 데이터를 이동 및 회전하여 좌표정보를 변경하는 방식으로 이루어진다. 그런데, 몇 개의 정합 포인트의 정보만을 이용하는 경우 정합결과의 정확성이 낮아질 우려가 있다.

일 실시 예에 따라, 두 영상 데이터 간 정합결과의 정확성을 높이기 위한 의료영상 정합 방법 및 그 장치를 제안한다.

일 실시 예에 따른 의료영상 정합 방법은, 정합 대상이 되는 제1 영상 데이터 및 제2 영상 데이터를 획득하는 단계와, 획득된 각 영상 데이터에서 사용자에 의해 선택된 적어도 하나의 정합 포인트를 이용하여 데이터 간 1차 정합을 수행하는 단계와, 교합면에서 추가로 획득되는 교합영역 형상정보를 이용하여 데이터 간 2차 정합을 수행하는 단계를 포함한다.

데이터 간 2차 정합을 수행하는 단계는, 각 영상 데이터 별로 선택된 치아의 정합 포인트들을 이용하여 두 단면을 생성하는 단계와, 두 단면 사이에 형성되는 교합영역 형상을 획득하는 단계와, 생성된 각 단면 상에서 교합영역 형상의 마진 라인을 획득하는 단계와, 각 영상 데이터에서 획득된 마진 라인을 비교하여 일치시키는 단계를 포함할 수 있다.

두 단면을 생성하는 단계는, 정합 포인트 별로 정합 포인트가 선택된 치아의 교합면 방향으로 치아의 최하방 포인트 또는 최상방 포인트를 결정하는 단계와, 결정된 최하방 포인트들 또는 최상방 포인트들을 포함하는 제1 단면을 생성하는 단계와, 제1 단면을 미리 설정된 값만큼 교합면 반대 방향으로 이동시킨 제2 단면을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

제2 단면을 생성하는 단계에서, 제1 단면을 기준으로 치열 내 치아의 치관 길이 내에서 제2 단면이 생성되도록 제2 단면의 깊이를 결정할 수 있다.

교합영역 형상을 획득하는 단계에서, 미리 설정된 값을 가지는 두 단면 사이의 거리에 따라 교합영역 형상의 크기를 결정할 수 있고, 미리 설정된 값은 사용자에 의해 설정 가능하다.

교합영역 형상의 마진 라인을 획득하는 단계는, 각 단면 상에서 2차원으로 표현되는 교합영역 형상을 추출하는 단계와, 추출된 2차원의 교합영역 형상의 외곽을 이루는 마진 라인을 추출하는 단계를 포함할 수 있다. 2차원으로 표현되는 교합영역 형상을 추출하는 단계에서, 각 단면과 3차원의 교합영역 형상이 접하는 면을 구성하는 형상정보를 추출할 수 있다.

치아가 없는 무치악 또는 레진 마커가 필요한 부분 무치악의 경우, 데이터 간 1차 정합을 수행하는 단계에서, 레진 마커에 생성된 정합 포인트를 이용하여 데이터 간 1차 정합을 수행할 수 있고, 데이터 간 2차 정합을 수행하는 단계에서, 레진 마커의 형상정보를 이용하여 데이터 간 2차 정합을 수행할 수 있다.

교합영역 형상정보는 사용자 설정에 의해 화면 표시 여부가 결정될 수 있다.

다른 실시 예에 따른 의료영상 처리장치는, 정합 대상이 되는 제1 영상 데이터 및 제2 영상 데이터를 획득하는 데이터 획득부와, 사용자로부터 1차 정합을 위한 정합 포인트를 선택 입력 받는 입력부와, 획득된 각 데이터에서 입력부를 통해 사용자에 의해 선택된 적어도 하나의 정합 포인트를 이용하여 데이터 간 1차 정합을 수행하는 제1 정합부와, 교합면에서 추가로 획득되는 교합영역 형상정보를 이용하여 데이터 간 2차 정합을 수행하는 제2 정합부와, 각 정합결과를 화면에 표시하는 출력부를 포함한다.

제2 정합부는, 각 영상 데이터 별로 선택된 치아의 정합 포인트들을 이용하여 두 단면을 생성하는 단면정보 생성부와, 두 단면 사이에 형성되는 교합영역 형상을 획득하는 교합영역 형상정보 획득부와, 생성된 각 단면 상에서 교합영역 형상의 마진 라인을 획득하는 마진정보 획득부와, 각 영상 데이터에서 획득된 마진 라인을 비교하여 일치시키는 정보 비교부를 포함할 수 있다.

단면정보 생성부는 정합 포인트 별로 정합 포인트가 선택된 치아의 교합면 방향으로 치아의 최하방 포인트 또는 최상방 포인트를 결정하고, 결정된 최하방 포인트들 또는 최상방 포인트들을 포함하는 제1 단면을 생성하며, 제1 단면을 미리 설정된 값만큼 교합면 반대 방향으로 이동시킨 제2 단면을 생성할 수 있다.

교합영역 형상정보 획득부는 미리 설정된 값을 가지는 두 단면 사이의 거리에 따라 교합영역 형상의 크기를 결정할 수 있고, 미리 설정된 값은 사용자에 의해 설정 가능하다.

치아가 없는 무치악 또는 레진 마커가 필요한 부분 무치악의 경우, 제1 정합부가 레진 마커에 생성된 정합 포인트를 이용하여 데이터 간 1차 정합을 수행할 수 있고, 제2 정합부가 레진 마커의 형상정보를 이용하여 데이터 간 2차 정합을 수행할 수 있다.

일 실시 예에 따른 의료영상 정합 방법 및 그 장치에 따르면, 두 영상 데이터 간 정합 정확성을 향상시킬 수 있다. 정합 포인트들을 이용한 1차 정합 이후, 1차 정합의 오류를 줄이기 위해 소프트웨어에서 자동으로 2차 정합을 진행함에 따라 정합 오차를 최소화할 수 있고 자동 정합에 의해 사용자 작업을 줄여 사용의 편의성을 높일 수 있다.

또한, 두 영상 데이터 간 특징이 되는 교합면에서 추가로 획득한 교합영역 형상정보를 이용하여 두 영상 데이터 간을 정합함에 따라 정합 정확성을 높일 수 있다. 교합면 주변의 교합영역 형상은 정합을 위한 특징점을 다수 획득할 수 있는 형상으로, 교합영역 형상을 특징영역으로 결정하고 교합영역 형상정보를 이용하면 오차를 최소화 하는 정합 결과를 획득할 수 있다.

치과 임플란트 수술용 가이드 디자인의 경우, 오차를 최소하는 정합 결과를 이용하여 임플란트 식립 계획 수립의 효율성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료영상 처리장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 제2 정합부의 세부 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 간 1차 정합을 위해 CT 데이터와 스캔 데이터에서 정합 포인트를 선택하는 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차 정합을 위한 교합영역 형상정보가 표현되는 CT 데이터를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차 정합을 위한 교합영역 형상정보가 표현되는 스캔 데이터를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 단면이 생성되는 CT 데이터를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 단면이 생성되는 CT 데이터를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터와 스캔 데이터의 레진 마커에 정합 포인트를 선택하는 예를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터 및 스캔 데이터 간 1차 정합 화면을 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터 및 스캔 데이터 간 2차 정합 화면을 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료영상 정합 방법의 흐름을 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.

그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료영상 처리장치의 구성을 도시한 도면이다.

의료영상 처리장치(1)는 의료영상 처리 프로그램을 실행 가능한 전자장치이다. 전자장치는 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿(Tablet) PC, 스마트폰, 휴대폰, PMP(Personal Media Player), PDA(Personal Digital Assistants) 등이 있다. 의료영상 처리 프로그램은 가이드 디자인 프로그램, 스캔 프로그램, CAD 프로그램 등이 있다. 또한, 치과 임플란트 수술용 이외에 다른 일반적인 의료영상 처리를 위한 프로그램에 적용될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 치과 임플란트 수술용 가이드 디자인 프로그램을 예로 들어 설명하고자 하나, 영상처리가 가능하면 다른 프로그램에도 동일하게 적용 가능함은 물론이다.

의료영상 처리 프로그램을 이용한 영상처리 과정은 상용화된 제품별로 차이는 있지만, 수술 환자 등록, 등록된 환자의 CT 데이터 및 스캔 데이터 획득, CT 데이터 및 스캔 데이터의 정합, 정합된 영상 데이터에서 악궁 라인 생성 및 악궁 라인을 이용한 파노라믹 영상(Panoramic image) 생성, CT 데이터에서 픽스쳐를 포함한 임플란트 구조물의 식립 위치 결정, 스캔 데이터에서 크라운 모델의 위치 결정 및 가이드 생성 영역 결정, 최종 가이드 출력을 포함한 과정으로 구성된다.

본 발명은 위 과정 중에서 CT 데이터와 스캔 데이터 정합 과정에 관한 기술에 관한 것이다. 환자의 CT 데이터는 픽스쳐를 포함한 임플란트 구조물의 식립 위치를 결정하여 수술 계획을 수립하는 용도로 사용된다. 스캔 데이터는 크라운의 위치 결정 및 가이드의 생성영역을 결정하는 용도로 사용된다. 가이드 형상을 디자인하는 과정에서 스캔 데이터 상에 생성되는 드릴링 홀은 픽스쳐의 위치를 기준으로 홀의 위치와 방향이 결정되기 때문에, CT 데이터와 스캔 데이터를 정합하여 두 데이터의 좌표정보를 동일하게 맞추고 가이드 수술계획 수립과 디자인을 진행한다.

본 발명에서는 CT 데이터와 스캔 데이터의 정합 과정을 예로 들어 설명하고 있으나, 두 영상 데이터를 정합하는 다른 기술에 동일하게 적용 가능하다. 예를 들어, 스캔 데이터-스캔 데이터, 자기공명영상(MRI) 데이터-CT 데이터 등과 같이 2차원-2차원 영상, 2차원-3차원 영상, 3차원-3차원 영상의 다양한 조합에 대해서도 본 발명에 따른 영상 정합 방법에 의해서 정합이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 의료영상 처리장치(1)는 데이터 획득부(10), 저장부(12), 제어부(14), 입력부(16) 및 출력부(18)를 포함한다.

데이터 획득부(10)는 정합 대상이 되는 영상 데이터를 획득한다. 예를 들어, 환자의 손상된 대상 치아를 포함하는 치아들로부터 CT 데이터와 스캔 데이터를 획득한다. 영상 데이터는 2차원, 3차원 형태일 수 있다. 데이터 획득부(10)는 환자의 CT 데이터와 스캔 데이터를 정합하기 위해 CT 데이터와 스캔 데이터를 프로그램에서 실행하거나 웹 페이지 및 서버에 저장된 데이터를 로딩한다.

스캔 데이터는 손상된 치아를 포함한 실제 치아들의 정보를 가진 데이터이다. 스캔 데이터는 환자의 구강을 본떠 생성한 석고 모형을 3D 스캐너(3D Scanner)로 스캐닝하여 획득하는 치아 모델 스캔 데이터일 수 있다. 다른 예로서, 구강 내 3D 스캐너(3D Intra-oral scanner)를 이용하여 환자의 구강 내부를 스캐닝하여 획득하는 구강 스캔 데이터일 수 있다. 획득된 스캔 데이터는 저장부(12)에 저장될 수 있다.

CT 데이터는 CT(Computed Tomography, 컴퓨터 단층 촬영)를 사용하여 환자의 두부 단층 이미지들을 생성하고, 각각의 단층 이미지에서 치아 부분의 경계를 분할(Segmentation)한 후 하나로 취합함에 따라 획득될 수 있다. 이러한 스캔 데이터와 CT 데이터는 환자가 입을 벌린 상태에서 상악 치아 아래에서 상악 치아를 촬영하여 얻은 영상, 입을 벌린 상태에서 하악 치아 위에서 하악 치아를 촬영하여 얻은 영상, 입을 다문 상태에서 국소부위를 촬영하여 얻은 영상, 구강 방사선 사진 등을 포함한다. 획득된 CT 데이터는 저장부(12)에 저장될 수 있다.

저장부(12)에는 의료영상 처리장치(1)의 동작 수행을 위해 필요한 정보와 동작 수행에 따라 생성되는 정보 등의 각종 데이터가 저장된다. 일 실시 예에 따른 저장부(12)에는 개별 환자의 스캔 데이터와 CT 데이터가 저장되고, 치과 치료 시뮬레이션 시 전체 스캔 데이터들 및 CT 데이터들 중에서 특정 환자의 스캔 데이터 및 CT 데이터를 사용자 요청에 따라 제어부(14)에 제공할 수 있다. 이때, 저장부(12)에는 개별 환자의 상측 치열의 영상 및 하측 치열의 영상이 저장되어 있고, 특정 환자의 스캔 데이터 및 CT 데이터에 매칭되는 상측 치열의 영상 및 하측 치열의 영상을 사용자 요청에 따라 제어부(14)에 제공할 수 있다.

입력부(16)는 사용자 조작신호를 입력 받는다. 출력부(18)는 화면에 각종 정보를 표시한다. 이때, 출력부(18)는 데이터 정합결과를 화면에 표시할 수 있다.

제어부(14)는 컴퓨터 프로그램에 의한 제어를 통하여 각 구성요소를 제어한다. 제어부(14)는 출력부(18)를 통해 화면에 보이는 화면정보를 관리하고, 치과 영상에 가상의 픽스쳐 객체를 식립하는 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 가상의 픽스쳐 객체가 식립되는 치과 영상은 임플란트 시술 계획 수립을 위해 생성된 환자의 치아 배열이 나타난 2차원, 3차원 등의 다차원 영상을 의미한다. 임플란트 시술 계획에는 X-ray, CT, MRI, 파노라믹 영상, 구강 스캔 영상, 재구성을 통해 생성된 영상, 복수의 영상을 정합한 영상 등 다양한 종류의 영상이 활용될 수 있다.

일 실시 예에 따른 제어부(14)는 임플란트 식립 계획 수립을 위해 환자의 CT 데이터 및 스캔 데이터를 정합한다. 이때, 두 영상 데이터 간 정합결과를 출력부(18)에 전송하여 출력되도록 제어한다.

일 실시 예에 따른 제어부(14)는 제1 정합부(141) 및 제2 정합부(142)를 포함한다.

제1 정합부(141)는 입력부(16)를 통해 사용자에 의해 선택된 적어도 하나의 정합 포인트를 이용하여 환자의 CT 데이터 및 스캔 데이터 간 1차 정합을 수행한다. 정합 포인트는 CT 데이터 및 스캔 데이터 별로 선택한다. 이때, 선택되는 정합 포인트의 수는 한정되지는 않지만, 예를 들어, 1개의 포인트를 이용(1 포인트 정합)할 수 있고, 최소 3개(3 포인트 정합)를 이용할 수도 있다. 정합 포인트의 수가 적을수록 연산속도가 빨라지고, 정합 포인트의 수가 많을수록 연산 정확도가 높아진다.

제2 정합부(142)는 제1 정합부(141)의 1차 정합결과를 조정하는 2차 정합을 수행한다. 2차 정합은 1차 정합결과의 오차를 줄이기 위한 미세 정합으로, 소프트웨어에서 자동으로 진행한다. 제2 정합부(142)는 교합면에서 추가로 획득되는 교합영역 형상정보를 이용하여 데이터 간 2차 정합을 수행한다.

소프트웨어에서 자동으로 진행되는 2차 정합에 의해 데이터 정합결과의 정확성을 향상시키면서 사용자 작업을 줄일 수 있다. 정합 포인트만을 이용하여 정합하거나, 정합 포인트 주변으로 생성되는 추가 포인트 및 영역을 이용하여 정합하는 경우 정합의 정확도가 떨어진다. 그러나 일 실시 예에 따른 제2 정합부(142)는 교합면 주변의 교합영역 형상을 특징정보를 획득하기 위한 추가 포인트 및 영역으로 결정한다. 교합영역 형상은 정합을 위한 특징정보를 다수 획득할 수 있는 형상으로, 교합영역 형상정보를 이용하면 오차를 최소화 하는 정합 결과를 획득할 수 있다. 교합영역 형상정보는 출력부(18)를 통해 화면에 표시될 수 있는데, 입력부(16)를 통해 교합영역 형상정보 화면 표시 여부를 설정 받을 수 있다.

제1 정합부(141) 및 제2 정합부(142)는 CT 데이터를 기준으로 스캔 데이터를 맞출 수 있고, 스캔 데이터를 기준으로 CT 데이터를 맞출 수도 있다. 1차 정합은 수동으로 이루어지고, 2차 정합은 자동으로 이루어진다는 점에서, 해당 정합 방식은 반자동이라 할 수 있다.

치아가 없는 무치악 또는 레진 마커가 필요한 부분 무치악의 경우, 제1 정합부(141)는 레진 마커에 생성된 정합 포인트를 이용하여 데이터 간 1차 정합을 수행한다. 이어서, 제2 정합부(142)는 레진 마커의 형상정보를 이용하여 데이터 간 2차 정합을 수행한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 제2 정합부의 세부 구성을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 제2 정합부(142)는 단면정보 생성부(1420), 교합영역 형상정보 획득부(1422), 마진정보 획득부(1424) 및 정보 비교부(1426)를 포함한다.

단면정보 생성부(1420)는 정합을 위한 두 영상 데이터 별로 선택된 치아의 정합 포인트들을 이용하여 두 단면을 생성한다. 일 실시 예에 따른 단면정보 생성부(1420)는 정합 포인트 별로 정합 포인트가 선택된 치아의 교합면 방향으로 치아의 최하방 포인트 또는 최상방 포인트를 결정한다. 이어서, 결정된 최하방 포인트들 또는 최상방 포인트들을 포함하는 제1 단면을 생성한다. 또한, 제1 단면을 미리 설정된 값만큼 교합면 반대 방향으로 이동시킨 제2 단면을 생성한다. 이때, 제1 단면을 기준으로 치열 내 치아의 치관 길이 내에서 제2 단면이 형성되도록 제2 단면의 깊이를 결정할 수 있다. 깊이는 CT 데이터의 좌표정보를 기준으로 z축 상에 치아 높이 방향으로 형성된다.

교합영역 형상정보 획득부(1422)는 두 단면 사이에 형성되는 교합영역 형상을 획득한다. 교합영역 형상정보는 2차 정합을 위해 교합면에서 추가로 획득되는 소정 크기의 표면영역을 가진다. 교합영역 형상정보 획득부(1422)는 미리 설정된 값을 가지는 두 단면 사이의 거리에 따라 교합영역 형상의 크기를 결정할 수 있다. 미리 설정된 값은 사용자에 의해 설정 가능하다.

정합을 위한 특징정보가 되는 교합영역 형상의 크기에 따라 교합영역 형상의 크기가 너무 작으면 특징을 추출할 수 있는 데이터가 작아 위치 정합의 정확도가 떨어진다. 이에 비해, 교합영역 형상의 크기가 너무 많으면 비교할 모수 데이터가 많이 발생하여 연산속도가 저하된다. 따라서, 제1 단면에서 제2 단면까지의 거리를 적절하게 설정하여 최적의 교합영역 형상의 크기를 결정하는 것이 중요하다.

마진정보 획득부(1424)는 단면정보 생성부(1420)를 통해 생성된 각 단면 상에서 교합영역 형상의 마진 라인을 획득한다. 이때, 마진정보 획득부(1424)는 각 단면 상에서 2차원으로 표현되는 교합영역 형상을 추출한 후, 추출된 2차원의 교합영역 형상의 외곽을 이루는 마진 라인을 추출할 수 있다.

정보 비교부(1426)는 각 영상 데이터에서 획득된 마진 라인을 비교하여 일치시킨다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 간 1차 정합을 위해 CT 데이터와 스캔 데이터에서 정합 포인트를 선택하는 예를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 좌표정보가 서로 상이한 CT 데이터(2)와 스캔 데이터(3)의 1차 정합을 위해, CT 데이터(2)와 스캔 데이터(3) 별로 정합 포인트(200, 300)를 선택한다. CT 데이터(2)와 스캔 데이터(3)는 도 3에 도시된 바와 같이 3D 영상 데이터이며, CT 데이터(2)의 정합 포인트(200)와 스캔 데이터(3)의 정합 포인트(300)는 각각 최소 3개 이상일 수 있다. 예를 들어, 두 영상 데이터(2, 3)의 정면, 좌측, 우측에 각각 정합 포인트(200, 300)를 선택할 수 있다. 정합 포인트(200, 300)는 다수의 방향에서 각각 정합의 기준이 되는 특징점이다. 정합 포인트(200, 300) 선택은 사용자에 의해 수동으로 이루어질 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차 정합을 위한 교합영역 형상정보가 표현되는 CT 데이터를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 데이터 정합의 정확도를 향상시키기 위해, 두 데이터에서 선택된 정합 포인트들만을 이용하여 1차 정합하는 것에서 그치는 것이 아니라, 두 데이터의 주요특징이 될 수 있는 정합 영역을 추가로 획득하고 추가로 획득된 정합 영역을 이용하여 2차 정합을 수행한다. 본 발명에서는 추가로 획득하는 정합 영역으로 교합면 주변의 교합영역을 사용하고자 한다.

CT 데이터(2)를 대상으로 1차 정합을 위해 사용자에 의해 선택된 치아의 정합 포인트들(200)이 CT 데이터(2)에 표시되며, 도 4에 도시된 바와 같이 2차 정합을 위해 선택된 치아의 교합영역 형상정보(210)가 추가로 표시된다. 교합영역 형상정보(210)는 2차 정합을 위해 CT 데이터(2)의 교합면에서 정합 포인트들을 기준으로 추가로 획득되는 소정 크기의 표면영역을 가지는 것이다. 교합영역 형상정보(210)는 사용자에 의해 선택된 정합 포인트들(200)을 이용하여 생성될 수 있다. 교합영역 형상정보(210)의 화면 표시 여부는 화면의 사용자 인터페이스를 통한 사용자 설정에 의해 이루어질 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차 정합을 위한 교합영역 형상정보가 표현되는 스캔 데이터를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 스캔 데이터(3)를 대상으로 1차 정합을 위해 사용자에 의해 선택된 치아의 정합 포인트들(300)이 스캔 데이터(3)에 표시되며, 도 5에 도시된 바와 같이 선택된 치아의 교합영역 형상정보(310)가 추가로 표시된다. 교합영역 형상정보(310)는 2차 정합을 위해 스캔 데이터(3)의 교합면에서 추가로 획득되는 소정 크기의 표면영역을 가진다. 교합영역 형상정보(310)는 사용자에 의해 선택된 정합 포인트들(300)을 이용하여 생성될 수 있다. 교합영역 형상정보(310)의 화면 표시 여부는 화면의 사용자 인터페이스를 통한 사용자 설정에 의해 이루어질 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 단면이 생성되는 CT 데이터를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 상악의 경우, 사용자에 의해 최소 3개의 정합 포인트(200)가 선택되면, 정합 포인트(200)가 선택된 치아의 교합면 방향으로 치아의 최하방 포인트(220)를 결정하고, 최하방 포인트(220)를 포함하는 하나의 제1 단면(241)을 생성한다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 단면이 생성되는 CT 데이터를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 정합 포인트 별 최하방 포인트를 포함하는 제1 단면(241)을 미리 설정된 값만큼 교합면 반대 방향으로 이동하여 가상의 제2 단면(242)을 생성한다. 그리고 두 단면(241, 242) 사이에 형성되는 교합영역 형상정보(210)를 획득한다. 예를 들어, 미리 설정된 값이 1mm 인 경우, 2차 정합을 위해 추가로 획득되는 교합영역 형상정보(210)는 상기 1mm 내에 포함된다. 미리 설정된 값은 사용자가 설정하여 조정할 수 있다.

하악의 경우, 사용자에 의해 최소 3개의 정합 포인트가 선택되면, 정합 포인트가 선택된 치아의 교합면 방향으로 치아의 최상방 포인트를 결정하고 최상방 포인트를 포함하는 하나의 제1 단면을 생성한다. 그리고 생성된 제1 단면을 미리 설정된 값만큼 교합면 반대 방향으로 이동하여 가상의 제2 단면을 생성한다. 그리고 두 단면 사이에 형성되는 교합영역 형상정보를 획득한다. 미리 설정된 값은 사용자가 설정하여 조정할 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조로 하여 CT 데이터에서 단면들을 생성하는 예를 설명하였으나, 스캔 데이터를 대상으로도 동일한 작업이 소프트웨어에서 자동으로 수행된다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터와 스캔 데이터의 레진 마커에 정합 포인트를 선택하는 예를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 치아가 없는 무치악 또는 레진 마커가 필요한 부분 무치악의 경우에는, CT 데이터(2)와 스캔 데이터(3)에서 정합을 위해 생성된 레진 마커에 정합 포인트(200, 300)를 생성하며, 생성된 정합 포인트(200, 300)를 이용하여 도 6 및 도 7을 참조로 하여 전술한 내용과 동일하게 상악 및 하악에 따라 레진 마커의 교합영역 형상정보를 획득한다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터 및 스캔 데이터 간 1차 정합 화면을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 9를 참조하면, 의료영상 처리장치(1)는 사용자로부터 선택된 정합 포인트들을 이용하여 CT 데이터(2)와 스캔 데이터(3)가 유사한 위치가 되도록 1차 정합을 진행한다. 이때, CT 데이터(2)를 기준으로 정합 포인트들을 이용하여 스캔 데이터(3)를 이동 및 회전하여 좌표정보를 변경하는 방식으로 1차 정합을 진행한다. 도 9에서는 CT 데이터(2)를 기준으로 하였으나, 스캔 데이터(3)를 기준으로 하여 CT 데이터(2)를 맞출 수도 있다.

사용자로부터 두 영상 데이터(2, 3)의 다수의 정합 포인트 선택 입력을 위해 두 영상 데이터(2, 3)의 방향 전환이 요구되는데, 방향 전환은 자동 또는 수동으로 수행될 수 있다. 자동 방향 전환의 경우, 소정의 방향에서 두 영상 데이터(2, 3)의 정합 포인트 입력이 완료되면, 다음 정합 포인트 입력을 위한 사용자 조작 없이 두 영상 데이터(2, 3)의 방향이 자동으로 전환된다. 예를 들어, CT 데이터(2)의 방향정보를 이용하여 CT 데이터(2)의 방향을 좌측으로 회전하고, CT 데이터(2)의 방향 정보를 기준으로 스캔 데이터(3)의 방향을 CT 데이터(2)의 방향과 동일한 방향으로 회전시켜 방향을 맞춘다. 수동 방향 전환은 사용자가 수동으로 두 영상 데이터(2, 3)의 방향을 전환하는 방식이다.

두 영상 데이터(2, 3)의 정합 포인트 입력이 모두 완료된 후, 의료영상 처리장치(1)는 각 방향에서 입력된 정합 포인트들을 기준으로 두 영상 데이터(2, 3)의 위치를 일치시켜 1차 정합하고 정합 결과를 화면에 표시한다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터 및 스캔 데이터 간 2차 정합 화면을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 10을 참조하면, 의료영상 처리장치(1)는 추가 획득한 교합영역 형상정보를 이용하여 CT 데이터와 스캔 데이터 간 동일한 형상을 찾아 소프트웨어에서 2차 정합을 진행한다.

예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이 CT 데이터를 대상으로 상악에서 정합 포인트 별 최하방 포인트를 포함하는 제1 단면(241) 상에서 2차 정합을 위해 추가 획득한 교합영역 형상(210)의 CT 데이터 제1 마진 라인(251)을 추출한다. 이때, 제1 단면(241) 상에서 2차원으로 표현되는 교합영역 형상(210)을 추출하고, 추출된 2차원의 교합영역 형상(210)의 외곽을 이루는 CT 데이터 제1 마진 라인(251)을 추출하게 된다. 2차원의 교합영역 형상(210)은 제1 단면(241)과 3차원의 교합영역 형상(210)이 접하는 면을 구성하는 형상정보이다.

또한, 정합 포인트 별 최하방 포인트를 포함하는 제1 단면(241)을 사용자가 미리 설정된 값만큼 교합면 반대 방향으로 이동하여 생성된 제2 단면(242) 상에서 2차 정합을 위해 추가 획득한 교합영역 형상(210)의 CT 데이터 제2 마진 라인(252)을 추출한다. 이때, 제2 단면(242) 상에서 2차원으로 표현되는 교합영역 형상(210)을 추출하고, 추출된 2차원의 교합영역 형상(210)의 외곽을 이루는 CT 데이터 제2 마진 라인(252)을 추출하게 된다. 2차원의 교합영역 형상(210)은 제2 단면(242)과 3차원의 교합영역 형상(210)이 접하는 면을 구성하는 형상정보이다.

마진 라인 추출은 스캔 데이터에서도 동일하게 이루어져, 스캔 데이터 제1 마진 라인(351) 및 스캔 데이터 제2 마진 라인(352)을 각각 추출한다.

이어서, CT 데이터의 제1 마진 라인(251)과 스캔 데이터의 제1 마진 라인(351)을 비교하여 서로 일치되도록 맞추는 동작을 수행하여 데이터 간 2차 정합을 수행한다. 마찬가지로 CT 데이터의 제2 마진 라인(252)과 스캔 데이터의 제2 마진 라인(352)을 비교하여 서로 일치되도록 맞추는 동작을 수행하여 데이터 간 2차 정합을 수행한다. 도 10에 각 데이터의 제1 마진 라인(251, 351)을 이용하여 데이터 정합한 결과와, 각 데이터의 제2 마진 라인(252, 352)을 이용하여 데이터 정합한 결과를 도시하고 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료영상 정합 방법의 흐름을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 11을 참조하면, 의료영상 처리장치(1)는 정합 대상이 되는 제1 영상 데이터 및 제2 영상 데이터를 획득한다(S1110).

이어서, 의료영상 처리장치(1)는 획득된 각 영상 데이터에서 사용자에 의해 선택된 정합 포인트들을 이용하여 데이터 간 1차 정합을 수행한다(S1120).

이어서, 의료영상 처리장치(1)는 교합면에서 추가로 획득되는 교합영역 형상정보를 이용하여 데이터 간 2차 정합을 수행한다(S1130). 교합영역 형상정보는 2차 정합을 위해 교합면에서 추가로 획득되는 소정 크기의 표면영역을 가진다.

2차 정합 수행 단계(S1130)에서, 일 실시 예에 따른 의료영상 처리장치(1)는 각 영상 데이터 별로 선택된 치아의 정합 포인트들을 이용하여 두 단면을 생성한 후, 두 단면 사이에 형성되는 교합영역 형상을 획득한다. 이어서, 생성된 각 단면 상에서 교합영역 형상의 마진 라인을 획득하고, 각 영상 데이터에서 획득된 마진 라인을 비교하여 일치시킨다.

두 단면 생성 단계에서, 의료영상 처리장치(1)는 정합 포인트 별로 정합 포인트가 선택된 치아의 교합면 방향으로 치아의 최하방 포인트 또는 최상방 포인트를 결정한 후, 결정된 최하방 포인트들 또는 최상방 포인트들을 포함하는 제1 단면을 생성할 수 있다. 그리고 제1 단면을 미리 설정된 값만큼 교합면 반대 방향으로 이동시킨 제2 단면을 생성할 수 있다. 제2 단면을 생성하는 단계에서, 제1 단면을 기준으로 치열 내 치아의 치관 길이 내에서 제2 단면의 깊이를 결정할 수 있다. 치아의 최하방 포인트를 이용하는 경우는 상악에 해당하고, 치아의 최상방 포인트를 이용하는 경우는 상악에 해당한다.

교합영역 형상 획득 단계에서, 의료영상 처리장치(1)는 미리 설정된 값을 가지는 두 단면 사이의 거리에 따라 교합영역 형상의 크기를 결정할 수 있다. 미리 설정된 값은 사용자에 의해 설정 가능하다. 교합영역 형상정보는 사용자 설정에 의해 화면 표시 여부가 결정될 수 있다.

교합영역 형상의 마진 라인 획득 단계에서, 의료영상 처리장치(1)는 각 단면 상에서 2차원으로 표현되는 교합영역 형상을 추출한 후, 추출된 2차원의 교합영역 형상의 외곽을 이루는 마진 라인을 추출할 수 있다. 2차원으로 표현되는 교합영역 형상 추출 단계에서, 각 단면과 3차원의 교합영역 형상이 접하는 면을 구성하는 형상정보를 추출할 수 있다.

치아가 없는 무치악 또는 레진 마커가 필요한 부분 무치악의 경우는 1차 정합 단계(S1120)에서 레진 마커에 생성된 정합 포인트를 이용하여 데이터 간 1차 정합을 수행할 수 있다. 그리고 2차 정합 단계(S1130)에서 레진 마커의 형상정보를 이용하여 데이터 간 2차 정합을 수행할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

1. 의료영상 처리장치를 이용한 의료영상 정합 방법에 있어서, 의료영상 처리장치가
   정합 대상이 되는 제1 영상 데이터 및 제2 영상 데이터를 획득하는 단계;
   획득된 각 영상 데이터에서 사용자에 의해 선택된 적어도 하나의 정합 포인트를 이용하여 데이터 간 1차 정합을 수행하는 단계; 및
   교합면에서 추가로 획득되는 교합영역 형상정보를 이용하여 데이터 간 2차 정합을 수행하는 단계; 를 포함하며,
   데이터 간 2차 정합을 수행하는 단계는
   각 영상 데이터 별로 상기 선택된 적어도 하나의 정합 포인트를 기준으로 두 단면을 생성하는 단계;
   각 영상 데이터 별로 두 단면 사이에 형성되는 교합영역 형상의 마진 라인을 획득하는 단계; 및
   두 영상 데이터의 각 제1 단면의 마진 라인 간을 비교하여 일치시키고, 두 영상 데이터의 각 제2 단면의 마진 라인 간을 비교하여 일치시키는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 정합 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 두 단면을 생성하는 단계는
   정합 포인트 별로 정합 포인트가 선택된 치아의 교합면 방향으로 치아의 최하방 포인트 또는 최상방 포인트를 결정하는 단계;
   결정된 최하방 포인트들 또는 최상방 포인트들을 포함하는 제1 단면을 생성하는 단계; 및
   제1 단면을 미리 설정된 값만큼 교합면 반대 방향으로 이동시킨 제2 단면을 생성하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 정합 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 제2 단면을 생성하는 단계는
   제1 단면을 기준으로 치열 내 치아의 치관 길이 내에서 제2 단면이 생성되도록 제2 단면의 깊이를 결정하는 것을 특징으로 하는 의료영상 정합 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 교합영역 형상의 마진라인을 획득하는 단계는
   미리 설정된 값을 가지는 두 단면 사이의 거리에 따라 교합영역 형상의 크기를 결정하고, 미리 설정된 값은 사용자에 의해 설정 가능한 것을 특징으로 하는 의료영상 정합 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 교합영역 형상의 마진 라인을 획득하는 단계는
   각 단면 상에서 2차원으로 표현되는 교합영역 형상을 추출하는 단계; 및
   추출된 2차원의 교합영역 형상의 외곽을 이루는 마진 라인을 추출하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 정합 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 2차원으로 표현되는 교합영역 형상을 추출하는 단계는
   각 단면과 3차원의 교합영역 형상이 접하는 면을 구성하는 형상정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 의료영상 정합 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 데이터 간 1차 정합을 수행하는 단계는
   치아가 없는 무치악 또는 레진 마커가 필요한 부분 무치악의 경우 레진 마커에 생성된 정합 포인트를 이용하여 데이터 간 1차 정합을 수행하는 것을 특징으로 하는 의료영상 정합 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 데이터 간 2차 정합을 수행하는 단계는
   치아가 없는 무치악 또는 레진 마커가 필요한 부분 무치악의 경우 레진 마커의 형상정보를 이용하여 데이터 간 2차 정합을 수행하는 것을 특징으로 하는 의료영상 정합 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 교합영역 형상정보는
    사용자 설정에 의해 화면 표시 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 의료영상 정합 방법.
11. 정합 대상이 되는 제1 영상 데이터 및 제2 영상 데이터를 획득하는 데이터 획득부;
    사용자로부터 1차 정합을 위한 정합 포인트를 선택 입력 받는 입력부;
    획득된 각 데이터에서 입력부를 통해 사용자에 의해 선택된 적어도 하나의 정합 포인트를 이용하여 데이터 간 1차 정합을 수행하는 제1 정합부;
    교합면에서 추가로 획득되는 교합영역 형상정보를 이용하여 데이터 간 2차 정합을 수행하는 제2 정합부; 및
    각 정합결과를 화면에 표시하는 출력부; 를 포함하며,
    제2 정합부는
    각 영상 데이터 별로 상기 선택된 적어도 하나의 정합 포인트를 기준으로 두 단면을 생성하고
    각 영상 데이터 별로 두 단면 사이에 형성되는 교합영역 형상의 마진 라인을 획득하며
    두 영상 데이터의 각 제1 단면의 마진 라인 간을 비교하여 일치시키고, 두 영상 데이터의 각 제2 단면의 마진 라인 간을 비교하여 일치시키는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리장치.
12. 제 11 항에 있어서, 제2 정합부는
    각 영상 데이터 별로 선택된 치아의 정합 포인트들을 이용하여 두 단면을 생성하는 단면정보 생성부;
    두 단면 사이에 형성되는 교합영역 형상을 획득하는 교합영역 형상정보 획득부;
    생성된 각 단면 상에서 교합영역 형상의 마진 라인을 획득하는 마진정보 획득부; 및
    각 영상 데이터에서 획득된 마진 라인을 비교하여 일치시키는 정보 비교부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리장치.
13. 제 12 항에 있어서, 단면정보 생성부는
    정합 포인트 별로 정합 포인트가 선택된 치아의 교합면 방향으로 치아의 최하방 포인트 또는 최상방 포인트를 결정하고,
    결정된 최하방 포인트들 또는 최상방 포인트들을 포함하는 제1 단면을 생성하며,
    제1 단면을 미리 설정된 값만큼 교합면 반대 방향으로 이동시킨 제2 단면을 생성하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리장치.
14. 제 12 항에 있어서, 교합영역 형상정보 획득부는
    미리 설정된 값을 가지는 두 단면 사이의 거리에 따라 교합영역 형상의 크기를 결정하고, 미리 설정된 값은 사용자에 의해 설정 가능한 것을 특징으로 하는 의료영상 처리장치.
15. 제 11 항에 있어서,
    치아가 없는 무치악 또는 레진 마커가 필요한 부분 무치악의 경우, 제1 정합부는 레진 마커에 생성된 정합 포인트를 이용하여 데이터 간 1차 정합을 수행하고,
    제2 정합부는 레진 마커의 형상정보를 이용하여 데이터 간 2차 정합을 수행하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리장치.

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