KR102334435B1 - 치료계획 수립을 위한 투명 교정기 설계방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

투명 교정기 설계방법 및 그 장치가 개시된다. 일 실시 예에 따른 투명 교정기 설계방법 및 그 장치는 투명 교정기를 이용한 교정치료 결과를 치료 이전에 예측할 때 치아 이동 시 발생 가능한 주변치아의 영향을 예측하고 이를 치료계획에 적용함에 따라 치료 효율을 높일 수 있다.

Description

치료계획 수립을 위한 투명 교정기 설계방법 및 그 장치 {Method for designing transparent orthodontic device to be used for treatment planning and apparatus thereof}

본 발명은 영상분석 및 처리 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상분석을 통한 치과 치료계획 수립 기술에 관한 것이다.

치아교정 치료법 중 하나인 투명교정 방식은 교정 전 치아의 상태에서 교정 후 치아의 상태로 변화시키는 투명한 교정기를 제작하고 이를 치아에 끼우면서 치열을 교정하는 방식이다. 기존의 브라켓 방식에서 환자가 느끼던 불편한 이물감, 정신적 스트레스, 비심미적인 외향과 같은 문제점을 해소할 수 있어서, 환자들이 선호하는 교정 치료법으로 급부상하고 있다.

하지만 일체형으로 제작되는 투명 교정기는 새로운 문제점을 야기한다. 기존의 브라켓 방식은 치아에 한번 부착 시 환자 스스로 제거할 수 없기 때문에 술자가 의도한 역할을 온전하고 빠르게 수행할 수 있는 반면, 투명 교정기는 환자의 자발적인 탈부착이 가능함에 따라 환자들의 협조 정도가 치료 완성도에 큰 영향을 미친다. 이러한 투명 교정기는 치아마다 개별적으로 부착되어 한 치아에 하나의 움직임을 가해주는 브라켓 방식과는 다르게, 일체형으로 제작되는 투명 교정기는 개별적인 치아의 움직임을 적용시키기 어려운 구조를 가진다.

투명 교정기의 이러한 문제점을 해결하기 위한 시도 중 하나는 디지털 방식의 도입이다. 디지털 방식은 투명 교정기 내 적정 위치에 적정한 힘을 인가해줄 수 있어 좀 더 수월한 개별치아 제어가 가능할 것으로 기대된다. 또한 환자의 치료 후 상태를 미리 예측하고, 치료완료 상태까지의 단계별 투명 교정기를 환자의 치아상태나 치료계획에 따라 제작 가능하며, 간편한 수정으로 인한 적절한 피드백이 가능할 수 있도록 한다.

하지만 현재의 기술은 개별적인 치아의 움직임을 중점으로 하기에, 이동시키고자 하는 치아에 근접한 주변치아들이 해당 치아에 미칠 수 있는 간접적인 영향은 아직까지 고려하지 못하고 있다는 데에 한계를 가진다.

한국등록특허 10-1838992 (2018년03월09일 등록)

교정 치료계획 수립 시 개별치아 이동을 개선하여 환자 치료계획과 실제 치료결과 간의 차이를 최소화함에 따라 치아 손상 없이 정확한 치아 교정을 유도할 수 있는 투명 교정기 설계방법 및 그 장치를 제안한다.

일 실시 예에 따른 투명 교정기 설계방법은, 디지털 치과교정을 위해 환자의 임상 데이터를 획득하는 단계와, 임상 데이터를 분석하여 치아상태를 진단하는 단계와, 진단된 치아상태에 따라 치아 이동을 위한 치료계획을 수립하는 단계와, 치료계획에 따른 시뮬레이션을 수행하여 주변치아가 제작될 투명 교정기 내 이동치아에 미치는 영향을 포함한 치료결과를 예측하는 단계와, 예측된 주변치아의 영향을 반영하여 치료계획을 수정하는 단계를 포함한다.

치료계획을 수립하는 단계는, 환자의 치아 모델을 생성하는 단계와, 치아 모델을 치아 이동 계획에 따라 목표된 위치로 이동시킨 셋업 모델을 생성하는 단계와, 치아 모델을 셋업 모델로 이동시키기 위한 교정기 모델을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

치료결과를 예측하는 단계는, 환자의 치아와 착용될 투명 교정기를 오버랩 시켰을 때 치아와 교정기 간 차이를 수치화 하는 단계와, 차이 수치 값을 식별 가능한 시각정보로 표현하는 컬러 맵을 제공하는 단계와, 컬러 맵 정보를 이용하여 이동치아가 주변치아의 이동으로부터 받는 영향을 예측하는 단계를 포함할 수 있다.

치아와 교정기 간 차이를 수치화 하는 단계에서, 치아 모델을 교정기 모델과 겹쳤을 때 개별치아 별로 모델 간 차이를 수치화 할 수 있다.

치아와 교정기 간 차이를 수치화 하는 단계에서, 치아와 착용될 투명 교정기를 겹쳤을 때 중복되지 않고 치아가 투명 교정기의 안과 밖으로 노출되는 경우, 노출된 치아 또는 투명 교정기의 수평적 길이를 측정하여 이를 수치화 할 수 있다.

치아와 교정기 간 차이를 수치화 하는 단계는, 치아와 교정기를 오버랩 시키는 단계와, 치아와 교정기를 오버랩 시켰을 때 발생하는 치아와 교정기 간 차이 영역을 생성하는 단계와, 치아와 교정기 간 차이 영역의 크기를 수치화 하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 수치 값이 (+)이면 치아가 투명 교정기로 인해 힘을 받음을 의미하고, 그 수치 값이 클수록 치아가 투명 교정기로 인해 받는 힘이 더 커짐을 의미할 수 있다.

컬러 맵을 제공하는 단계에서, 사전에 수치 값을 교정단계 별 최대 치아 이동 가능 범위를 기준으로 미리 설정된 기준범위로 분류하고 분류된 각 기준범위와 시각정보를 매칭하여 설정한 상태에서, 새로운 수치 값이 획득되면 사전 분류된 기준범위 중 어느 기준범위에 포함되는지를 확인하여 확인된 기준범위에 해당하는 시각정보를 표시할 수 있다.

영향을 예측하는 단계에서, 컬러 맵을 통해 소정의 시각정보가 인접한 두 이동치아 사이에 표시되는 경우 치아교정 시 치아 간 충돌이 발생할 것으로 예측할 수 있다.

영향을 예측하는 단계에서, 컬러 맵을 통해 정상치아와 인접한 이동치아 상에서 정상치아와 미리 설정된 간격 이내에서 소정의 시각정보가 표시되는 경우 치아교정 시 정상치아의 위치가 변형될 것으로 예측할 수 있다.

치료결과를 예측하는 단계에서, 환자의 초기 치아 상태에서 교정 치료가 완료된 최종 셋업 상태에 이르기 위한 교정단계 별로 주변치아의 영향을 예측할 수 있다.

치료계획을 수정하는 단계는, 치료결과 예측에 따라 문제 발생이 예측되는 부분을 자동 또는 수동으로 수정하기 위한 정보를 제공하여 치료 방향을 제시하는 단계와, 제시된 치료방향을 반영하여 최종 치료계획을 수립하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 실시 예에 따른 투명 교정기 설계장치는, 디지털 치과교정을 위해 환자의 임상 데이터를 획득하는 데이터 획득부와, 임상 데이터를 분석하여 진단한 치아상태에 따라 치아 이동을 위한 치료계획을 수립한 후 치료계획에 따라 주변치아가 제작될 투명 교정기 내 이동치아에 미치는 영향을 포함한 치료결과를 예측하고 예측된 주변치아의 영향을 반영하여 치료계획을 수정하는 제어부와, 제어부의 동작 수행에 따른 화면을 표시하는 출력부를 포함한다.

제어부는, 환자의 치아와 착용될 투명 교정기를 오버랩 시켰을 때 치아와 교정기 간 차이를 수치화 하고 차이 수치 값을 식별 가능한 시각정보로 표현하는 컬러 맵을 구성하며 컬러 맵 정보를 이용하여 이동치아가 주변치아의 이동으로부터 받는 영향을 예측할 수 있다.

일 실시 예에 따른 투명 교정기 설계방법 및 그 장치에 따르면, 교정 치료계획에 따라 이동하고자 하는 개별치아가 주변치아의 영향 없이 원활하게 이동할 수 있도록 하여 환자 치료계획과 실제 치료결과 간의 차이를 최소화함으로써, 치아 손상 없이 정확한 치아 교정을 유도할 수 있어 환자의 만족도를 높이고 치료기간의 단축을 유도함으로써 전체적인 치료 효율을 높일 수 있다.

개별적인 치아 하나만이 아닌 주변에 위치한 치아들의 이동으로 인한 영향까지 전반적으로 고려함으로써, 소프트웨어 상의 정해진 치료계획을 한번 더 점검할 수 있고, 컬러 맵의 적용으로 인해 술자가 시각적으로 판단하기 수월한 방법을 제시함으로써 절차 수정 단계를 간편화할 수 있다.

교정 치료계획 수립 시 치료 이전에 주변치아의 이동에 따른 영향을 미리 예측할 수 있어서, 치료 예측 결과 확인 없이 치료할 때 치료 중 직접 시각적 결과를 확인하면서 소비되었던 진료시간을 단축시킬 수 있고, 치료계획의 정확도를 높여서 치과치료의 안정성, 예측성, 정확성 및 편의성 등을 개선할 수 있으며, 치료계획 수립 과정에서 환자와 술자의 목표 계획을 가시화하여 치료 동의율을 제고할 수 있다. 또한 의료진은 치료계획 수립 시 미리 심미적 결과를 함께 예측할 수 있으므로 보다 우수한 치료 결과가 반영된 치료계획을 수립하고 양질의 치료에 도움이 될 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 교정기 설계장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 교정기 설계방법의 흐름을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치료결과 예측 단계의 세부 프로세스를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아와 교정기 간 차이 영역을 생성하는 치과 영상을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 맵을 표시하고 있는 치과 영상을 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 투명 교정기 설계장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 투명 교정기 설계장치(1)는 실제 치과에서 교정치료를 위해 치료 이전에 교정치료 시뮬레이션을 수행한다. 교정치료 시뮬레이션 작업이란 환자의 임상 데이터를 획득하고, 소프트웨어에 의한 제어를 통해 임상 데이터를 이용한 진단 및 분석을 거쳐 시뮬레이션을 수행하여 치료 결과를 미리 예측해 보는 일련의 프로세스를 의미한다.

일 실시 예에 따른 투명 교정기 설계장치(1)는 디지털 치과치료 소프트웨어를 실행 가능한 전자장치와, 전자장치와 네트워크를 통해 통신하는 서버로 구성될 수 있다. 전자장치는 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿(Tablet) PC, 스마트폰, 휴대폰, PMP(Personal Media Player), PDA(Personal Digital Assistants) 등이 있다.

본 발명은 디지털 치과치료 소프트웨어를 이용한 투명 교정기를 제작하는 기술에 관한 것이다. 디지털 방식의 도입은 투명 교정기 제작의 정확도를 높여 환자 맞춤형 장치 제작을 목표로 한다. 디지털 방식을 적용하면 투명 교정기 내 적정 위치에 적정한 힘을 인가해줄 수 있어 좀 더 수월한 개별치아 컨트롤이 가능할 것으로 기대된다. 또한 환자의 치료 후 상태를 미리 예측하고, 치료완료 상태까지의 단계별 투명 교정기를 환자의 치아 상태나 치료계획에 따라 제작하며, 간편한 수정으로 인한 적절한 피드백이 가능할 수 있도록 한다.

일 실시 예에 따른 소프트웨어는 이러한 개별적인 치아의 이동뿐만 아니라, 이동시키고자 하는 치아에 근접한 주변치아들이 해당 치아에 미칠 수 있는 간접적인 영향까지를 고려하여 술자가 초기에 지정한 환자 치료 계획과 실제 결과 간의 차이를 최소화 하고자 한다. 즉, 교정 치료단계 확정에 앞서, 그 동안의 보편화된 교정 치료 방법들과는 다르게, 개별적인 치아 하나만이 아닌 주변에 위치한 치아들의 이동으로 인한 영향까지 전반적으로 고려함으로써, 소프트웨어 상의 정해진 치료계획을 한번 더 점검하는 단계를 도입한다. 또한 컬러 맵의 적용으로 인해 술자가 시각적으로 판단하기 수월한 방법을 제시함으로써 절차 수정 단계를 간편화한다.

이하, 전술한 특징을 가지는 투명 교정기 설계장치(1)의 구성에 대해 도 1을 참조로 하여 후술한다.

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

데이터 획득부(10)는 환자로부터 임상 데이터를 획득한다. 치과치료를 위해 필요한 임상 데이터는 안모 데이터, 골격 데이터 및 덴탈 데이터로 구분할 수 있으며, 각 데이터가 가지는 정보는 다음과 같다.

안모 데이터는 환자의 안모 구조 정보를 확인할 수 있는 데이터로서, 3차원 안모 데이터 또는 2차원 안모 데이터(정면, 측면) 또는 2차원 안모 데이터(정면) 형태일 수 있다. 이때, 입을 벌렸을 때의 치아를 표현하기 위해 스마일 상태의 안모 데이터를 사용하거나 스마일 상태의 안모 데이터를 정합하여 사용할 수 있다. 3차원 안모 데이터는 3D 스캐너로 입력 받은 안모 데이터를 의미한다. 2차원 안모 데이터는 사진으로 취득된 안모 데이터를 사용하며, 이는 동등 수준의 정보를 가지는 데이터로 대체할 수 있다.

골격 데이터는 환자의 골격 구조 정보를 확인할 수 있는 데이터로서, 3차원 데이터 형태일 수 있다. 3차원 골격 데이터는 DICOM 형태의 두부 데이터 또는 DICOM에서 도출된 메쉬(Mesh) 데이터일 수 있으며, 안모 연조직 정보를 포함하여야 한다. 이는 동등 수준의 정보를 가지는 데이터로 대체할 수 있다. 3차원 골격 데이터는 CT 데이터일 수 있다. CT 데이터를 통해 안모 외부정보인 연조직과, 내부정보인 골격구조와, 구강정보를 획득하여 치과 진료 시 활용할 수 있다.

골격 데이터는 추가로 2차원 골격 데이터일 수 있다. 2차원 골격 데이터는 두부 방사선 사진(Cephalometric X-ray) 데이터, 정면 방사선 사진(PA X-ray) 데이터, 두부 측면(Cephalo-Lateral) 사진 등이 있다.

덴탈 데이터는 환자의 치아 구조 정보를 확인할 수 있는 데이터로서, 3차원 데이터 형태일 수 있다. 3차원 데이터는 메쉬 형태일 수 있다. 덴탈 데이터는 환자의 구강을 본떠 생성한 석고 모형을 3D 스캐너(3D Scanner)로 스캐닝하여 획득하는 치아 모델 스캔 데이터이거나, 구강 내 3D 스캐너(3D Intra-oral scanner)를 이용하여 환자의 구강 내부를 스캐닝하여 획득하는 구강 스캔 데이터일 수 있다.

제어부(14)는 소프트웨어를 이용한 교정 치료계획 수립 시 각 구성요소를 제어하면서, 임상 데이터를 이용한 진단 및 분석을 통한 시뮬레이션을 수행하여 치료 결과를 미리 예측한다. 일 실시 예에 따른 제어부(14)는 환자 치료계획과 실제 치료결과 간의 차이를 최소화할 수 있는 투명 교정기를 설계한다. 교정 치료계획 수립 시, 실질적으로 주변상황이 고려되지 않은 개별적 치아 이동 계획은 술자가 초기에 설정한 치료계획과 다른 결과가 도출되는 상황이 불가피함을 의미한다. 이에 따라, 제어부(14)는 계획된 치아 배열과 치료 이후의 치아 배열 간 차이를 최소화하기 위해 주변치아의 이동에 따른 영향을 예측하여 술자의 초기 계획과 근접한 치아 이동을 진행할 수 있도록 한다.

제어부(14)는 임상 데이터를 분석하여 환자의 치아상태를 진단하고 진단한 치아상태에 따라 치아 이동을 위한 초기 치료계획을 수립한다. 그리고 치료계획에 따른 시뮬레이션을 수행하여, 주변치아가 제작될 투명 교정기 내 이동치아에 미치는 영향을 포함한 치료결과를 예측한다. 나아가, 예측된 주변치아의 영향을 반영하여 초기 치료계획을 수정할 수 있다.

치료결과 예측을 위해, 제어부(14)는 환자의 치아와 착용될 투명 교정기를 오버랩 시켰을 때 치아와 교정기 간 차이를 수치화 하고, 차이 수치 값을 식별 가능한 시각정보로 표현하는 컬러 맵(Color Map)을 구성한다. 예를 들어, 제어부(14)는 치아와 교정기를 오버랩 시키고, 치아와 교정기를 오버랩 시켰을 때 발생하는 치아와 교정기 간 차이 영역을 생성한 후, 치아와 교정기 간 차이 영역의 크기를 수치화 한다. 이에 대한 실시 예는 도 4를 참조로 하여 후술한다.

제어부(14)는 컬러 맵 정보를 이용하여 이동치아가 주변치아의 이동으로부터 받는 영향을 예측할 수 있다. 예를 들어, 제어부(14)는 컬러 맵을 통해 소정의 시각정보가 인접한 두 이동치아 사이에 표시되는 경우 치아교정 시 치아 간 충돌이 발생할 것으로 예측한다. 다른 예로, 제어부(14)는 컬러 맵을 통해 정상치아와 인접한 이동치아 상에서 정상치아와 미리 설정된 간격 이내에서 소정의 시각정보가 표시되는 경우 치아교정 시 정상치아의 위치가 변형될 것으로 예측한다.

저장부(12)에는 투명 교정기 설계장치(1)의 동작 수행을 위해 필요한 정보와 동작 수행에 따라 생성되는 정보 등의 각종 데이터가 저장된다. 저장부(12)는 제어부(14)의 데이터 분석을 위해 데이터를 제어부(14)에 제공할 수 있다.

출력부(18)는 임상 데이터와 제어부(14)를 통해 생성되는 정보 등을 포함하는 화면을 표시한다. 예를 들어, 치아 영상에 컬러 맵 정보를 표시할 수 있고, 치과치료 예측정보를 표시할 수 있다.

입력부(16)는 사용자 조작신호를 입력 받는다. 예를 들어, 출력부(18)를 통해 화면에 표시되는 치아배열 데이터에 대한 이동, 회전과 같은 사용자 수정을 위한 조작신호를 입력 받는다. 또한 진단항목 별로 진단을 위한 기준 값을 사용자로부터 입력 받을 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 교정기 설계방법의 흐름을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 소프트웨어는 디지털 치과교정을 위해 환자의 임상 데이터를 획득(S210)하고, 임상 데이터를 분석하여 치아상태를 진단한다(S220). 치아상태 진단 단계(S220)에서 소프트웨어는 안모, 골격 및 덴탈 데이터를 포함한 환자의 임상 데이터를 분석하여 환자의 문제사항을 진단한다.

이어서, 소프트웨어는 진단된 치아상태에 따라 치아 이동을 위한 치료계획을 수립한다(S230). 치료계획 수립 단계(S230)는 치료계획 초기 설정 단계로서, 소프트웨어는 환자의 초기 치아상태에서 교정치료가 완료된 최종 셋업 상태에 이르기 위한 단계 별로 치아 이동 계획을 초기 설정할 수 있다. 치아 이동 과정에서 발생하는 문제들은 고려하지 않은 이론적인 계획 설정의 단계에 해당한다.

치료계획 수립 단계(S230)에서 소프트웨어는 환자의 치아 모델을 생성하고, 치아 모델을 치아 이동 계획에 따라 목표된 위치로 이동시킨 셋업 모델을 생성할 수 있다. 그리고 치아 모델을 셋업 모델로 이동시키기 위한 교정기 모델을 생성할 수 있다.

이어서, 소프트웨어는 치료계획에 따른 시뮬레이션을 수행하여, 주변치아가 제작될 투명 교정기 내 이동치아에 미치는 영향을 포함한 치료결과를 예측한다(S240). 치료결과 예측 단계(S240)의 세부 프로세스는 도 3을 참조로 하여 후술한다.

이어서, 소프트웨어는 예측된 주변치아의 영향을 반영하여 치료계획을 수정한다(S250). 치료계획 수정 단계(S250)에서, 소프트웨어는 치료결과 예측에 따라 문제 발생이 예측되는 부분을 자동 또는 수동으로 수정하기 위한 정보를 제공하여 치료 방향을 제시하고, 제시된 치료방향을 반영하여 최종 치료계획을 수립할 수 있다.

이때, 소프트웨어는 앞선 치료결과 예측(S240)이 기반이 되어 소프트웨어 자체적으로 혹은 술자 스스로 치아 이동에 문제가 되는 부분을 수정할 수 있는 정보를 제공하여 치료 방향을 재설정하고, 제시된 치료 방향을 적용하여 최종적인 환자 치료계획을 검토하고 지정한다. 예를 들어, 소프트웨어는 치아 간 충돌 발생이나 치아의 변형이 발생하지 않는 방향으로 치아 이동방향을 자동으로 변경 시키거나 치아 이동방향에 대한 정보를 제공할 수 있다. 다른 예로, 치아 최대 이동 가능 범위 이상이어서 치아 간 충돌 발생이나 치아의 변형이 발생한 경우라면 치아 최대 이동 가능 범위를 감소시키거나 감소시키기 위한 정보를 제공할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치료결과 예측 단계의 세부 프로세스를 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 소프트웨어는 환자의 치아와 착용될 투명 교정기를 오버랩 시켰을 때 치아와 교정기 간 차이를 수치화 한다(S310). 수치화 단계(S310)는 스텝 별로 계획한 치아 모델을 기반으로 제작될 투명 교정기가 실제 교정 치료에 적용되었을 때, 치아 간 충돌이나 정상치아 위치 변형 등의 문제는 없는지 파악하기 위한 시작 단계이다. 실제 제작될 투명 교정기는 치아 영상에서 교정기 모델을 통해 표현될 수 있다. 이때, 소프트웨어는 치아 모델을 교정기 모델과 겹쳤을 때 개별치아 별로 모델 간 차이를 수치화할 수 있다.

수치화 단계(S310)에서, 소프트웨어는 치아와 착용될 투명 교정기를 겹쳤을 때 중복되지 않고 치아가 투명 교정기의 안과 밖으로 노출되는 경우, 노출된 치아 또는 투명 교정기의 수평적 길이를 측정하여 이를 수치화 할 수 있다. 이때, 치아와 교정기 간 차이를 수치화 하는 단계에서, 수치 값이 (+)이면 치아가 투명 교정기로 인해 힘을 받음을 의미하고, 그 수치 값이 클수록 치아가 투명 교정기로 인해 받는 힘이 더 커짐을 의미한다. 수치 값이 (-)이면, 치아가 이동하여 위치할 공간으로 표기하여 개념의 차이를 둔다.

이어서, 소프트웨어는 차이 수치 값을 식별 가능한 시각정보로 표현하는 컬러 맵을 제공한다(S320). 이를 위해, 소프트웨어는 사전에 수치 값을 교정단계 별 최대 치아 이동 가능 범위를 기준으로 미리 설정된 기준범위로 분류하고 분류된 각 기준범위와 시각정보를 매칭하여 설정한다. 그리고 새로운 수치 값이 획득되면 사전 분류된 기준범위 중 어느 기준범위에 포함되는지를 확인하여 확인된 기준범위에 해당하는 시각정보를 표시할 수 있다.

이어서, 소프트웨어는 컬러 맵 정보를 이용하여 이동치아가 주변치아의 이동으로부터 받는 영향을 예측한다(S330). 예측 단계(S330)에서, 소프트웨어는 컬러 맵을 통해 소정의 시각정보가 인접한 두 이동치아 사이에 표시되는 경우 치아교정 시 치아 간 충돌이 발생할 것으로 예측할 수 있다. 다른 예로, 컬러 맵을 통해 정상치아와 인접한 이동치아 상에서 정상치아와 미리 설정된 간격 이내에서 소정의 시각정보가 표시되는 경우 치아교정 시 정상치아의 위치가 변형될 것으로 예측할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아와 교정기 간 차이 영역을 생성하는 치과 영상을 도시한 도면이다. 보다 세부적으로 도 4의 (a)는 치아와 교정기 간 차이가 작은 모습을, (b)는 치아와 교정기 간 차이가 큰 모습을 도시하고 있다.

도 4를 참조하면, 소프트웨어는 환자의 치아(400)와 교정기(410)를 오버랩 시킨다. 이때의 오버랩 영역(440)이 도 4에 도시되고 있다. 오버랩 영역(440)은 치아(400)와 교정기(410)가 중복되는 부분에 해당한다. 치아(400)와 교정기(410)를 오버랩 시켰을 때, 치아(400)와 교정기(410) 간의 차이가 발생할 수 있는데, 소프트웨어는 치아와 교정기 간 차이 영역(450)을 생성한다. 차이 영역(450)은 환자가 교정기(410) 착용 시 치아(400)가 눌리는 부분에 해당한다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 치아(400)와 교정기(410) 간에 오버랩 영역(440)이 커지면 차이 영역(450)은 작아지며, 이는 치아(400)가 교정기(410)로 인해 받는 힘이 작음을 의미한다. 이에 비해, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 치아(400)와 교정기(410) 간에 오버랩이 적게 되면 오버랩 영역(440)은 작아지고 차이 영역(450)은 커지며, 이는 치아(400)가 교정기(410)로 인해 받는 힘이 큼을 의미한다. 소프트웨어는 치아(400)가 교정기(410)로 인해 받는 힘의 크기에 따라 치아(400)와 교정기(410) 간 차이를 식별 가능한 시각정보로 표현할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 맵을 표시하고 있는 치과 영상을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 환자의 치아(400)와 착용될 투명 교정기(410) 간 차이를 수치화 한 값을 스텝당 최대 치아 이동 가능 범위를 기준으로 하여 일정 범위로 분류한 후 색상을 지정하여 컬러 맵(430)을 생성한다. 컬러 맵(430)은 사용자 취향에 맞게 단색 혹은 그라데이션으로 지정하며, 일반적으로는 수치 값이 클수록 적색, 작을수록 청색으로 제시한다. 그러나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시 예일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.

술자는 생성된 컬러 맵(430)을 통해 시각적으로 개별적인 치아의 이동이 어떻게 진행되는지 예측할 수 있다. 예를 들어, 수치 값이 큰 색상 계열(예를 들어, 적색 계열)의 부분이 두 치아 사이에 가깝게 위치하고 있을 경우에는 충돌을 예측할 수 있다. 다른 예로, 정상치아와 간격적 여유가 없는 주변치아에서의 적색 부위는 정상치아 위치의 변경을 일으킬 수 있음을 예측할 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 발명청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

1. 디지털 치과교정을 위해 환자의 임상 데이터를 획득하는 단계;
   임상 데이터를 분석하여 치아상태를 진단하는 단계;
   진단된 치아상태에 따라 치아 이동을 위한 치료계획을 수립하는 단계;
   치료계획에 따른 시뮬레이션을 수행하여 주변치아가 제작될 투명 교정기 내 이동치아에 미치는 영향을 포함한 치료결과를 예측하는 단계; 및
   예측된 주변치아의 영향을 반영하여 치료계획을 수정하는 단계; 를 포함하며,
   치료결과를 예측하는 단계는
   환자의 치아와 착용될 투명 교정기를 오버랩 시켰을 때 치아와 교정기 간 차이를 수치화 하는 단계;
   차이 수치 값을 식별 가능한 시각정보로 표현하는 컬러 맵을 제공하는 단계; 및
   컬러 맵 정보를 이용하여 이동치아가 주변치아의 이동으로부터 받는 영향을 예측하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 교정기 설계방법.
2. 제 1 항에 있어서, 치료계획을 수립하는 단계는
   환자의 치아 모델을 생성하는 단계;
   치아 모델을 치아 이동 계획에 따라 목표된 위치로 이동시킨 셋업 모델을 생성하는 단계; 및
   치아 모델을 셋업 모델로 이동시키기 위한 교정기 모델을 생성하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 교정기 설계방법.
3. 디지털 치과교정을 위해 환자의 임상 데이터를 획득하는 단계;
   임상 데이터를 분석하여 치아상태를 진단하는 단계;
   진단된 치아상태에 따라 치아 이동을 위한 치료계획을 수립하는 단계;
   치료계획에 따른 시뮬레이션을 수행하여 환자의 치아와 투명 교정기 간의 차이를 컬러 맵으로 표현하는 단계; 및
   상기 컬러 맵을 이용하여 주변치아가 투명 교정기 내 이동치아에 미치는 영향을 예측하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 교정기 설계방법.
4. 제 1 항에 있어서, 치아와 교정기 간 차이를 수치화 하는 단계는
   치아 모델을 교정기 모델과 겹쳤을 때 개별치아 별로 모델 간 차이를 수치화 하는 것을 특징으로 하는 투명 교정기 설계방법.
5. 제 1 항에 있어서, 치아와 교정기 간 차이를 수치화 하는 단계는
   치아와 착용될 투명 교정기를 겹쳤을 때 중복되지 않고 치아가 투명 교정기의 안과 밖으로 노출되는 경우, 노출된 치아 또는 투명 교정기의 수평적 길이를 측정하여 이를 수치화 하는 것을 특징으로 하는 투명 교정기 설계방법.
6. 제 1 항에 있어서, 치아와 교정기 간 차이를 수치화 하는 단계는
   치아와 교정기를 오버랩 시키는 단계;
   치아와 교정기를 오버랩 시켰을 때 발생하는 치아와 교정기 간 차이 영역을 생성하는 단계; 및
   치아와 교정기 간 차이 영역의 크기를 수치화 하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 교정기 설계방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   수치 값이 (+)이면 치아가 투명 교정기로 인해 힘을 받음을 의미하고, 그 수치 값이 클수록 치아가 투명 교정기로 인해 받는 힘이 더 커짐을 의미하는 것을 특징으로 하는 투명 교정기 설계방법.
8. 제 1 항에 있어서, 컬러 맵을 제공하는 단계는
   사전에 수치 값을 교정단계 별 최대 치아 이동 가능 범위를 기준으로 미리 설정된 기준범위로 분류하고 분류된 각 기준범위와 시각정보를 매칭하여 설정한 상태에서, 새로운 수치 값이 획득되면 사전 분류된 기준범위 중 어느 기준범위에 포함되는지를 확인하여 확인된 기준범위에 해당하는 시각정보를 표시하는 것을 특징으로 하는 투명 교정기 설계방법.
9. 제 1 항에 있어서, 영향을 예측하는 단계는
   컬러 맵을 통해 소정의 시각정보가 인접한 두 이동치아 사이에 표시되는 경우 치아교정 시 치아 간 충돌이 발생할 것으로 예측하는 것을 특징으로 하는 투명 교정기 설계방법.
10. 제 1 항에 있어서, 영향을 예측하는 단계는
    컬러 맵을 통해 정상치아와 인접한 이동치아 상에서 정상치아와 미리 설정된 간격 이내에서 소정의 시각정보가 표시되는 경우 치아교정 시 정상치아의 위치가 변형될 것으로 예측하는 것을 특징으로 하는 투명 교정기 설계방법.
11. 제 1 항에 있어서, 치료결과를 예측하는 단계는
    환자의 초기 치아 상태에서 교정 치료가 완료된 최종 셋업 상태에 이르기 위한 교정단계 별로 주변치아의 영향을 예측하는 것을 특징으로 하는 투명 교정기 설계방법.
12. 제 1 항에 있어서, 치료계획을 수정하는 단계는
    치료결과 예측에 따라 문제 발생이 예측되는 부분을 자동 또는 수동으로 수정하기 위한 정보를 제공하여 치료 방향을 제시하는 단계; 및
    제시된 치료방향을 반영하여 최종 치료계획을 수립하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 교정기 설계방법.
13. 디지털 치과교정을 위해 환자의 임상 데이터를 획득하는 데이터 획득부;
    임상 데이터를 분석하여 진단한 치아상태에 따라 치아 이동을 위한 치료계획을 수립한 후 치료계획에 따른 시뮬레이션을 수행하여 주변치아가 제작될 투명 교정기 내 이동치아에 미치는 영향을 포함한 치료결과를 예측하고 예측된 주변치아의 영향을 반영하여 치료계획을 수정하는 제어부; 및
    제어부의 동작 수행에 따른 화면을 표시하는 출력부; 를 포함하고,
    제어부는
    환자의 치아와 착용될 투명 교정기를 오버랩 시켰을 때 치아와 교정기 간 차이를 수치화 하고
    차이 수치 값을 식별 가능한 시각정보로 표현하는 컬러 맵을 구성하며
    컬러 맵 정보를 이용하여 이동치아가 주변치아의 이동으로부터 받는 영향을 예측하는 것을 특징으로 하는 투명 교정기 설계장치.
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