KR102339827B1 - 신경관 라인 생성방법 및 이를 위한 치과 임플란트 수술계획 수립장치 - Google Patents
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Abstract
신경관 라인 생성방법 및 이를 위한 치과 임플란트 수술계획 수립장치가 개시된다. 일 실시 예에 따른 신경관 라인 생성방법 및 이를 위한 치과 임플란트 수술계획 수립장치는 신경 영역을 자동으로 검출하고 검출된 신경 영역을 라인으로 연결하여 신경관을 자동으로 생성하는 기능을 제공하여 사용자 조작을 최소화 할 수 있다.
Description
본 발명은 치과영상 처리기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 치과 임플란트 수술계획 수립을 위한 치과영상 처리기술에 관한 것이다.
치과용 영상 소프트웨어 또는 가이드 디자인 소프트웨어를 이용하여 치과 임플란트 수술을 수행하는 경우, 수술 이전에 소프트웨어를 이용하여 임플란트 수술계획을 사전 수립한다. 소프트웨어를 이용한 치과 임플란트 수술계획 수립 과정은 일반적으로 환자의 CT 데이터와 스캔 데이터를 획득하여 이들을 정합하고 환자의 해부학적 구조를 고려하여 임플란트 구조물(예를 들어, 크라운, 픽스쳐, 어버트먼트)과 가이드용 앵커핀을 선택적으로 식립한 후, 이를 기준으로 가이드 형상을 디자인하는 과정으로 구성된다.
특히 수술 케이스중, 하악에 임플란트 식립을 계획하는 경우에는 하치조 신경의 손상이 발생하지 않도록 CT 영상에서 하치조 신경 영역을 확인하고 소프트웨어에서 제공하는 기능을 이용하여 신경 영역들을 라인 형태로 연결하여 신경관을 생성한다. 이때, 생성된 신경관의 임플란트 구조물과의 충돌을 사전에 예측하여 수술계획을 수립할 수 있다. 상용화된 소프트웨어는 영상 데이터에서 사용자가 포인트들을 수동으로 입력하고 소프트웨어에서 각 포인트를 연결하여 신경관 라인을 생성하는 방식을 제공하고 있다.
일 실시 예에 따라, 소프트웨어에서 신경 영역을 자동으로 검출하고 검출된 신경 영역을 라인으로 연결하여 신경관을 자동으로 생성하는 기능을 제공하여 사용자 조작을 최소화하는 신경관 라인 생성방법 및 이를 위한 치과 임플란트 수술계획 수립장치를 제안한다.
일 실시 예에 따른 신경관 라인 생성방법은, 획득된 영상 데이터로부터 파노라믹 영상을 생성하는 단계와, 생성된 파노라믹 영상에서 치아 영역을 분할하는 단계와, 치아 분할 영역을 이용하여 신경관의 이공(Mental foramen)을 검출하는 단계와, 검출된 이공을 포함한 신경관 라인을 자동으로 생성하는 단계를 포함한다.
치아 영역을 분할하는 단계는, 획득된 영상 데이터에 악궁라인을 생성하는 단계와, 악궁라인을 이용하여 치아 영역 분할을 위한 경계선을 검출하는 단계와, 치아 라이브러리에 존재하는 치아 배열 간 거리를, 악궁라인 상에 검출된 경계선 사이의 길이 비율로 재조정 하는 단계와, 재조정된 치아 배열을 파노라믹 영상 상에 치아번호에 따라 배치하며, 치아 배열의 각 치아 영역을 박스 형상으로 표현하여 치아 영역을 분할하는 단계와, 필요 시 사용자 조작신호에 따라 치아 분할 영역 중 소정의 치아 분할 영역의 파라미터를 수정하는 단계를 포함할 수 있다.
신경관의 이공을 검출하는 단계는, 파노라믹 영상의 치아 분할 영역들 중에서 하악의 소정의 치아번호에 해당하는 치아 분할 영역의 하방에 신경관 검출 영역을 설정하는 단계와, 설정된 신경관 검출 영역에서 HU(Hounsfield Unit) 정보를 이용하여 이공을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
신경관의 이공을 검출하는 단계는, 신경관 검출 영역에서 이공을 제외한 신경관 영역을 검출하여 이공을 검출하지 못한 경우 검출된 신경관 영역을 기준으로 파노라믹 영상의 중앙 방향으로 검출된 신경관 영역과 동일한 HU 정보를 이용하여 CT Cross 단면 위치를 이동해 가면서 신경관이 끝나는 신경관 종료 영역을 검출하는 단계와, 검출된 신경관 종료 영역을 이공으로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
신경관 라인을 자동으로 생성하는 단계는, 파노라믹 영상에서 검출된 이공을 시작으로 중앙에서 좌측으로 또는 중앙에서 우측으로 이공과 동일한 HU 정보를 가지는 영역들을 검출하는 단계와, 검출된 영역들을 라인으로 연결하여 신경관을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
신경관 라인 생성방법은, CT 데이터를 이용하여 생성된 파노라믹 영상 또는 2D 영상 중 소정의 영상에서 신경관 수정 기능을 활성화 하는 단계와, 수정 기능이 활성화되면 소정의 영상에서 생성된 신경관 라인에 사용자 조작신호에 따라 수정 포인트를 이동, 추가 또는 삭제하거나 라인을 삭제하는 단계를 더 포함할 수 있다.
신경관 라인 생성방법은, 소정의 영상에서 수정 포인트를 이동, 추가 또는 삭제하거나 라인을 삭제하는 신경관 라인 수정이 발생하면, 다른 모든 영상에 수정사항이 동시 적용되는 단계를 더 포함할 수 있다.
신경관 라인 생성방법은, 신경관 라인 생성 중에 신경관 영역을 검출하지 못하여 라인이 끊어지는 경우 사용자 조작신호에 의한 수정 방식으로 신경관 라인을 연장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 치과 임플란트 수술계획 수립장치는, 영상 데이터를 획득하는 데이터 획득부와, 획득된 영상 데이터로부터 파노라믹 영상을 생성하고 생성된 파노라믹 영상에서 치아 영역을 분할하며 치아 분할 영역을 이용하여 신경관의 이공을 검출한 후 검출된 이공을 포함한 신경관 라인을 자동으로 생성하는 제어부와, 생성된 신경관 라인을 표시하는 출력부를 포함한다.
제어부는, 획득된 영상 데이터에 악궁라인을 생성하고, 악궁라인을 이용하여 치아 영역 분할을 위한 경계선을 검출하고, 치아 라이브러리에 존재하는 치아 배열 간 거리를, 악궁라인 상에 검출된 경계선 사이의 길이 비율로 재조정 하고, 재조정된 치아 배열을 파노라믹 영상 상에 치아번호에 따라 배치하며, 치아 배열의 각 치아 영역을 박스 형상으로 표현하여 치아 영역을 분할하며, 사용자 조작신호에 따라 치아 분할 영역 중 소정의 치아 분할 영역의 파라미터를 수정할 수 있다.
제어부는, 파노라믹 영상의 치아 분할 영역들 중에서 하악의 소정의 치아번호에 해당하는 치아 분할 영역의 하방에 신경관 검출 영역을 설정하고, 설정된 신경관 검출 영역에서 HU(Hounsfield Unit) 정보를 이용하여 이공을 검출할 수 있다.
치과용 영상 소프트웨어 또는 가이드 디자인 소프트웨어를 이용한 임플란트 수술계획 수립 시 하악에 임플란트를 식립하는 경우 하치조 신경관을 고려하여 식립 계획을 수립할 수 있도록 소프트웨어에서 자동으로 신경관 영역을 검출함에 따라 수동으로 신경관 영역을 검출하는 방식에 비해 사용자 조작을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과 임플란트 수술계획 수립장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터에 악궁라인을 생성하는 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캔 데이터에 악궁라인을 생성하는 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 악궁라인을 이용하여 치아 영역 분할을 위한 경계선을 검출하는 예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파노라믹 영상에서의 치아 영역 분할 예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아 분할 영역에 대한 수정 예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아번호를 기준으로 설정된 신경관 검출 영역 내에서 이공을 검출하는 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 검출 영역에서 이공을 제외한 영역을 검출하는 예를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 검출 영역에서 이공을 검출하지 못한 경우 이공을 검출하는 예를 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 자동 검출 예를 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 생성된 신경관을 포함하는 3D Volume 영상을 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 수정 예를 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수정 포인트 추가 또는 삭제 또는 라인 삭제 예를 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 라인 생성 프로세스를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터에 악궁라인을 생성하는 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캔 데이터에 악궁라인을 생성하는 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 악궁라인을 이용하여 치아 영역 분할을 위한 경계선을 검출하는 예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파노라믹 영상에서의 치아 영역 분할 예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아 분할 영역에 대한 수정 예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아번호를 기준으로 설정된 신경관 검출 영역 내에서 이공을 검출하는 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 검출 영역에서 이공을 제외한 영역을 검출하는 예를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 검출 영역에서 이공을 검출하지 못한 경우 이공을 검출하는 예를 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 자동 검출 예를 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 생성된 신경관을 포함하는 3D Volume 영상을 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 수정 예를 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수정 포인트 추가 또는 삭제 또는 라인 삭제 예를 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 라인 생성 프로세스를 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 치과 임플란트 수술계획 수립장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 치과 치료를 위해 임플란트 수술계획을 수립한다. 사용자는 수립된 임플란트 수술계획을 시뮬레이션한 후 임플란트 수술을 진행할 수 있다.
치과 임플란트 수술계획 수립장치(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, 임플란트 수술용 이외에 다른 일반적인 의료영상 처리를 위한 프로그램에 적용될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 임플란트 수술용 가이드 디자인 프로그램을 예로 들어 설명하고자 하나, 영상처리가 가능하면 다른 프로그램에도 동일하게 적용 가능함은 물론이다.
치과 임플란트 수술계획 수립 과정은, 수술 환자 등록, 등록된 환자의 CT 데이터 및 스캔 데이터 획득, CT 데이터 및 스캔 데이터의 정합, 정합된 영상 데이터에서 악궁라인 생성 및 악궁라인을 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 중에 하치조 신경관을 고려하여 식립 계획을 수립할 수 있도록 소프트웨어에서 자동으로 신경관 영역을 검출하여 신경관을 자동 생성하며, 나아가 사용자 확인 후에 수정이 필요한 경우 미세조정 하는 과정에 해당한다.
이하, 전술한 특징을 가지는 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)의 구성에 대해 상세히 후술한다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 데이터 획득부(10), 저장부(12), 제어부(14), 입력부(16) 및 출력부(18)를 포함한다.
데이터 획득부(10)는 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 이미지를 하나로 취합하여 3D 형태의 영상을 획득할 수 있다. 획득된 CT 데이터는 저장부(12)에 저장될 수 있다.
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.
저장부(12)에는 치과 임플란트 수술계획 수립장치(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.
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 수술계획 수립을 위해 생성된 환자의 치아 배열이 나타난 2차원, 3차원 등의 다차원 영상을 의미한다. 임플란트 수술계획에는 X-ray, CT, MRI, 파노라믹 영상, 구강 스캔 데이터, 재구성을 통해 생성된 영상, 복수의 영상을 정합한 영상 등 다양한 종류의 영상이 활용될 수 있다. 치과 영상은 구강 영상 및 치아 영상 등으로 불릴 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 임플란트 식립 계획 수립하고 가이드 영역을 생성한다. 가이드 영역 생성은 자동 또는 수동으로 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 따른 제어부(14)는 데이터 획득부(10)를 통해 획득된 영상 데이터로부터 파노라믹 영상을 생성하고 생성된 파노라믹 영상에서 치아 영역을 분할한다. 이어서, 치아 분할 영역을 이용하여 신경관의 이공을 검출한 후 검출된 이공을 포함한 신경관 라인을 자동으로 생성한다. 이공은 하악골체의 외측면에서 이결절 위 외측으로 열린 구멍(Hole)이다.
치아 영역 분할을 위해 제어부(14)는 영상 데이터에 악궁라인을 생성하고, 악궁라인을 이용하여 치아 영역 분할을 위한 경계선을 검출한다. 이어서, 치아 라이브러리에 존재하는 치아 배열 간 거리를, 악궁라인 상에 검출된 경계선 사이의 길이 비율로 재조정 하고, 재조정된 치아 배열을 파노라믹 영상 상에 치아번호에 따라 배치한다. 이때, 치아 배열의 각 치아 영역을 박스 형상으로 표현하여 치아 영역을 분할한다. 나아가, 사용자 조작신호에 따라 치아 분할 영역 중 소정의 치아 분할 영역의 파라미터를 수정할 수 있다. 치아 영역 분할 실시 예는 도 2 내지 도 6을 참조로 하여 후술한다.
일 실시 예에 따른 제어부(14)는 파노라믹 영상의 치아 분할 영역들 중에서 하악의 소정의 치아번호에 해당하는 치아 분할 영역의 하방에 신경관 검출 영역을 설정하고, 설정된 신경관 검출 영역에서 HU(Hounsfield Unit) 정보를 이용하여 이공을 검출한다. 이에 대한 실시 예는 도 7을 참조로 하여 후술한다.
일 실시 예에 따른 제어부(14)는 신경관 검출 영역에서 이공을 제외한 신경관 영역을 검출하여 이공을 검출하지 못한 경우 검출된 신경관 영역을 기준으로 파노라믹 영상의 중앙 방향으로 검출된 신경관 영역과 동일한 HU 정보를 이용하여 CT Cross 단면 위치를 이동해 가면서 신경관이 끝나는 신경관 종료 영역을 검출한다. 그리고 검출된 신경관 종료 영역을 이공으로 결정한다. 이에 대한 실시 예는 도 8 및 도 9를 참조로 하여 후술한다.
일 실시 예에 따른 제어부(14)는 파노라믹 영상에서 검출된 이공을 시작으로 중앙에서 좌측으로 또는 중앙에서 우측으로 이공과 동일한 HU 정보를 가지는 영역들을 검출한다. 그리고 검출된 영역들을 라인으로 연결하여 신경관을 자동으로 생성한다. 이에 대한 실시 예는 도 10을 참조로 하여 후술한다.
일 실시 예에 따른 제어부(14)는 CT 데이터를 이용하여 생성된 파노라믹 영상 또는 2D 영상 중 소정의 영상에서 신경관 수정 기능을 활성화 할 수 있다. 수정 기능이 활성화되면 소정의 영상에서 생성된 신경관 라인에 사용자 조작신호에 따라 수정 포인트를 이동, 추가 또는 삭제하거나, 라인을 삭제한다. 이에 대한 실시 예는 도 12 및 도 13을 참조로 하여 후술한다. 제어부(14)는 신경관 라인 생성 중에 신경관 영역을 검출하지 못하여 라인이 끊어지는 경우 사용자 조작신호에 의한 수정 방식으로 신경관 라인을 연장할 수 있다.
입력부(16)는 사용자 조작신호를 입력 받는다. 출력부(18)는 화면에 각종 정보를 표시한다. 이때, 출력부(18)는 작업 결과화면을 제공할 수 있다. 작업 결과화면은 작업 수행에 따라 생성되는 화면으로, 예를 들어, 신경관 라인이 자동 생성된 신경관 화면 등이 있다. 이때, 작업 결과화면에서 사용자 선택에 따라 상세확인 및 미세조정 화면을 추가로 표시할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터에 악궁라인을 생성하는 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 환자의 영상 데이터에 악궁라인을 생성하여 파노라믹 영상을 생성한다. 예를 들어, 환자의 CT 데이터(20) 상에 수동 또는 자동 방식으로 악궁라인(22)을 생성하고, 악궁라인(22)이 지나는 영상의 단면을 이용하여 파노라믹 영상을 생성한다. 파노라믹 영상은 장비에서 생성된 영상이 아닌, 소프트웨어를 이용하여 사용자가 수동 또는 자동 방식으로 생성한 영상이다. 파노라믹 영상 생성 이후에 악궁라인의 수정이 가능하며, 악궁라인 수정 시에는 생성된 파노라믹 영상도 변경된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캔 데이터에 악궁라인을 생성하는 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 환자의 CT 데이터뿐만 아니라, 환자의 스캔 데이터(30) 상에 악궁라인(32)을 생성할 수 있다. 나아가, 스캔 데이터와 CT 데이터를 정합한 영상에서도 동일하게 악궁라인 생성이 가능하다. CT 데이터를 이용하거나 스캔 데이터를 이용하는 방식은 사용자가 선택적으로 설정할 수 있다.
이어서, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 생성된 파노라믹 영상에서 치아 영역을 분할(Segmentation) 한다. 이에 대한 실시 예는 도 4 내지 도 6을 참조로 하여 후술한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 악궁라인을 이용하여 치아 영역 분할을 위한 경계선을 검출하는 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 CT 데이터(20)의 악궁라인(22) 또는 스캔 데이터(30)의 악궁라인(32)을 이용하여 도 4에 도시된 바와 같이 7번 치아(#37, #47)의 원심면(Distal) 영역의 마진라인(40)을 검출한다. 7번 치아의 원심면(Distal) 영역 검출은 해부학적 구조물의 특징점을 이용한 자동 방식으로 검출할 수 있으며, 사용자가 수동으로 영역을 설정하여 결정할 수도 있다.
이어서, 치아 라이브러리에 존재하는 치아 배열의 7번 치아(#37, #47) 간 거리를, 악궁라인 상에 검출한 7번 치아(#37, #47)의 원심면(Distal) 영역의 길이 비율로 재조정 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파노라믹 영상에서의 치아 영역 분할 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 CT 데이터(20) 또는 스캔 데이터(30)의 경계선 사이의 길이 비율로 재조정된 치아 배열을 도 5에 도시된 바와 같이 파노라믹 영상(50) 상에 치아번호에 따라 배치하며, 치아 배열의 각 치아 영역을 박스 형상으로 표현하여 치아 영역을 분할한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아 분할 영역에 대한 수정 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 박스 형태의 치아 분할 영역에서 선택된 치아번호(예를 들어, #46번 치아)의 치아 분할 영역은 사용자 조작을 통하여 도 6에 도시된 바와 같이 그 길이, 직경, 방향 등의 파라미터 수정이 가능하며, 이후 수정된 정보는 임플란트 구조물의 배치 등 가이드 디자인 과정에 활용할 수 있다.
이어서, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 치아 분할 영역을 이용하여 하치조 신경관의 이공을 검출한 후 검출된 이공을 이용하여 라인 형태의 하치조 신경관을 생성한다. 이에 대한 실시 예는 도 7 내지 도 10을 참조로 하여 후술한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아번호를 기준으로 설정된 신경관 검출 영역 내에서 이공을 검출하는 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 파노라믹 영상(50)의 치아 분할 영역들 중에, 소정의 치아번호, 예를 들어 하악의 4~6번 치아번호(좌측 #34~#36 및 우측 #44~#46)에 해당하는 치아 분할 영역의 하방에 신경관 검출 영역(700)을 설정하고, 설정된 신경관 검출 영역(700)에서 HU(Hounsfield Unit) 정보를 이용하여 신경관의 시작지점인 이공(710)을 검출한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 검출 영역에서 이공을 제외한 영역을 검출하는 예를 도시한 도면이다.
도 1, 도 7 및 도 8을 참조하면, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 소정의 치아 분할 영역의 하방에 설정된 신경관 검출 영역(700)에서 HU 정보를 이용한 이공 검출 시 이공을 검출하지 못할 수도 있다. 예를 들어, 도 8에서와 같이 신경관 검출 영역(700)에서 이공을 제외한 신경관 영역(800)을 검출할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 검출 영역에서 이공을 검출하지 못한 경우 이공을 검출하는 예를 도시한 도면이다.
도 1, 도 8 및 도 9를 참조하면, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 도 8에 도시된 바와 같이 이공을 검출하지 못한 경우, 검출된 신경관 영역(800)을 기준으로 파노라믹 영상(50)의 중앙 방향으로(좌측 차아번호 기준 시 우측으로 이동하며, 우측 치아번호 기준 시 좌측으로 이동) 검출된 신경관 영역(800)과 동일한 HU 정보를 이용하여 CT Cross 단면 위치를 이동해 가면서 신경관이 끝나는 신경관 종료 영역을 검출한다. 신경관 종료 영역은 도 9에 도시된 바와 같이 파노라믹 영상(50)의 소정의 Cross 단면 위치(94)에 해당하는 Cross 영상(92)에서 보이는 것처럼 환자의 뼈(Bone) 영역에서 신경관이 빠져 나오는 부분이며, 이 영역을 이공(96)으로 결정한다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 자동 검출 예를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 이공이 결정되면, 파노라믹 영상(50)에서 이공을 시작으로 중앙에서 좌측으로 또는 중앙에서 우측으로 이공과 동일한 HU 정보를 가지는 영역들을 검출하고 검출된 영역들을 라인으로 연결하여 신경관(1000-1, 1000-2)을 생성한다. 가상의 신경관은 파노라믹 영상(50)에서 중심을 기준으로 좌측(1000-1) 또는 우측(1000-2) 중 하나의 영역에만 생성될 수 있고, 좌측(1000-1) 및 우측(1000-2) 동시에 생성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 생성된 신경관을 포함하는 3D Volume 영상을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 파노라믹 영상에서 이공을 이용한 신경관 자동 생성에 맞추어 다른 영상, 예를 들어, 3D Volume 영상에서 이공(1110)을 시작으로 하는 신경이 생성됨을 확인할 수 있다.
이어서, 프로그램에서 자동으로 생성된 하치조 신경관은 사용자 수동 방식으로 형상을 수정할 수 있다. 이에 대한 실시 예는 도 12 및 도 13을 참조로 하여 후술한다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 수정 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 12를 참조하면, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 하치조 신경관 수정 기능을 활성화하면, CT 데이터를 이용하여 생성된 파노라믹 영상, 2D 영상(Axial, Cross, Parallel 또는 Axial, Sagittal, Coronal) 등에서 수정 및 미세조정이 가능하다.
수정 기능이 활성화되면 각 영상에서 생성된 하치조 신경관 라인에 도 12에 도시된 바와 같이 수정 포인트들(1200)를 생성하고, 사용자가 이들 중 하나의 포인트를 이동할 수 있다. 이때, 이동 포인트를 연결하는 라인도 이동된 포인트의 위치에 따라 이동함에 따라 새로운 라인을 재생성 한다. 하치조 신경관 라인 재생성 시, 2D 영상과 3D 영상의 하치조 신경관을 표현하는 모든 영상에 이를 동시 적용할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수정 포인트 추가 또는 삭제 또는 라인 삭제 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 13을 참조하면, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 마우스 우 클릭 또는 다른 방식 등을 이용하여 신경관 생성 영상(도 10) 또는 신경관 수정 영상(도 12)에서 도 13에 도시된 바와 같이 포인트를 추가(Add Point)(1310)하거나, 포인트를 삭제(Delete Point)하거나, 포인트를 이동(Move Point)하거나, 라인을 삭제(Delete Line)(1320) 하여 사용자가 원하는 라인 형상으로 수정할 수 있도록 제공한다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 라인 생성 프로세스를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 14를 참조하면, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 영상 데이터를 획득(S1410) 하고, 획득된 영상 데이터로부터 파노라믹 영상을 생성한다(S1420). 이어서, 생성된 파노라믹 영상에서 치아 영역을 분할한다(S1430).
치아 영역 분할 단계(S1430)에서, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 획득된 영상 데이터에 악궁라인을 생성하고, 악궁라인을 이용하여 치아 영역 분할을 위한 경계선을 검출한다. 그리고 치아 라이브러리에 존재하는 치아 배열 간 거리를, 악궁라인 상에 검출된 경계선 사이의 길이 비율로 재조정 한다. 이어서, 재조정된 치아 배열을 파노라믹 영상 상에 치아번호에 따라 배치하며, 치아 배열의 각 치아 영역을 박스 형상으로 표현하여 치아 영역을 분할한다. 필요 시 사용자 조작신호에 따라 치아 분할 영역 중 소정의 치아 분할 영역의 파라미터를 수정할 수 있다.
이어서, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 치아 분할 영역을 이용하여 신경관의 이공을 검출한다(S1440). 예를 들어, 파노라믹 영상의 치아 분할 영역들 중에서 하악의 소정의 치아번호에 해당하는 치아 분할 영역의 하방에 신경관 검출 영역을 설정하고, 설정된 신경관 검출 영역에서 HU(Hounsfield Unit) 정보를 이용하여 이공을 검출한다. 신경관 검출 영역에서 이공을 제외한 신경관 영역을 검출하여 이공을 검출하지 못한 경우, 검출된 신경관 영역을 기준으로 파노라믹 영상의 중앙 방향으로 검출된 신경관 영역과 동일한 HU 정보를 이용하여 CT Cross 단면 위치를 이동해 가면서 신경관이 끝나는 신경관 종료 영역을 검출할 수 있다. 이때, 검출된 신경관 종료 영역을 이공으로 결정한다.
이어서, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 검출된 이공을 포함한 신경관 라인을 자동으로 생성한다(S1450). 예를 들어, 파노라믹 영상에서 검출된 이공을 시작으로 중앙에서 좌측으로 또는 중앙에서 우측으로 이공과 동일한 HU 정보를 가지는 영역들을 검출한다. 그리고 검출된 영역들을 라인으로 연결하여 신경관을 자동으로 생성한다.
나아가, 치과 임플란트 수술계획 수립장치(1)는 사용자 요청 시 신경관 라인을 수정할 수 있다(S1460). 이를 위해, CT 데이터를 이용하여 생성된 파노라믹 영상 또는 2D 영상 중 소정의 영상에서 신경관 수정 기능을 활성화 한다. 수정 기능이 활성화되면 소정의 영상에서 생성된 신경관 라인에 사용자 조작신호에 따라 수정 포인트를 이동, 추가 또는 삭제하거나 라인을 삭제할 수 있다. 이때, 소정의 영상에서 수정 포인트를 이동, 추가 또는 삭제하거나 라인을 삭제하는 신경관 라인 수정이 발생하면, 2D 영상 및 3D 영상 등의 모든 영상에 수정사항이 동시 적용될 수 있다. 신경관 라인 생성 중에 신경관 영역을 검출하지 못하여 라인이 끊어지는 경우 사용자 조작신호에 의한 수정 방식으로 신경관 라인을 연장할 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 (11)
- 치과 임플란트 수술계획 수립장치를 이용한 신경관 라인 생성방법에 있어서, 치과 임플란트 수술계획 수립장치가
획득된 영상 데이터로부터 파노라믹 영상을 생성하는 단계;
생성된 파노라믹 영상에서 치아 영역을 분할하는 단계;
치아 분할 영역을 이용하여 신경관의 이공을 검출하는 단계; 및
검출된 이공을 포함한 신경관 라인을 자동으로 생성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 신경관 라인 생성방법. - 제 1 항에 있어서, 치아 영역을 분할하는 단계는
획득된 영상 데이터에 악궁라인을 생성하는 단계;
악궁라인을 이용하여 치아 영역 분할을 위한 경계선을 검출하는 단계;
치아 라이브러리에 존재하는 치아 배열 간 거리를, 악궁라인 상에 검출된 경계선 사이의 길이 비율로 재조정 하는 단계;
재조정된 치아 배열을 파노라믹 영상 상에 치아번호에 따라 배치하며, 치아 배열의 각 치아 영역을 박스 형상으로 표현하여 치아 영역을 분할하는 단계; 및
필요 시 사용자 조작신호에 따라 치아 분할 영역 중 소정의 치아 분할 영역의 파라미터를 수정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 신경관 라인 생성방법. - 제 1 항에 있어서, 신경관의 이공을 검출하는 단계는
파노라믹 영상의 치아 분할 영역들 중에서 하악의 소정의 치아번호에 해당하는 치아 분할 영역의 하방에 신경관 검출 영역을 설정하는 단계; 및
설정된 신경관 검출 영역에서 HU(Hounsfield Unit) 정보를 이용하여 이공을 검출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 신경관 라인 생성방법. - 제 3 항에 있어서, 신경관의 이공을 검출하는 단계는
신경관 검출 영역에서 이공을 제외한 신경관 영역을 검출하여 이공을 검출하지 못한 경우 검출된 신경관 영역을 기준으로 파노라믹 영상의 중앙 방향으로 검출된 신경관 영역과 동일한 HU 정보를 이용하여 CT Cross 단면 위치를 이동해 가면서 신경관이 끝나는 신경관 종료 영역을 검출하는 단계; 및
검출된 신경관 종료 영역을 이공으로 결정하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신경관 라인 생성방법. - 제 1 항에 있어서, 신경관 라인을 자동으로 생성하는 단계는
파노라믹 영상에서 검출된 이공을 시작으로 중앙에서 좌측으로 또는 중앙에서 우측으로 이공과 동일한 HU 정보를 가지는 영역들을 검출하는 단계; 및
검출된 영역들을 라인으로 연결하여 신경관을 생성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 신경관 라인 생성방법. - 제 1 항에 있어서, 신경관 라인 생성방법은
CT 데이터를 이용하여 생성된 파노라믹 영상 또는 2D 영상 중 소정의 영상에서 신경관 수정 기능을 활성화 하는 단계; 및
수정 기능이 활성화되면 소정의 영상에서 생성된 신경관 라인에 사용자 조작신호에 따라 수정 포인트를 이동, 추가 또는 삭제하거나 라인을 삭제하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신경관 라인 생성방법. - 제 6 항에 있어서, 신경관 라인 생성방법은
소정의 영상에서 수정 포인트를 이동, 추가 또는 삭제하거나 라인을 삭제하는 신경관 라인 수정이 발생하면, 다른 모든 영상에 수정사항이 동시 적용되는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신경관 라인 생성방법. - 제 1 항에 있어서, 신경관 라인 생성방법은
신경관 라인 생성 중에 신경관 영역을 검출하지 못하여 라인이 끊어지는 경우 사용자 조작신호에 의한 수정 방식으로 신경관 라인을 연장하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신경관 라인 생성방법. - 영상 데이터를 획득하는 데이터 획득부;
획득된 영상 데이터로부터 파노라믹 영상을 생성하고 생성된 파노라믹 영상에서 치아 영역을 분할하며 치아 분할 영역을 이용하여 신경관의 이공을 검출한 후 검출된 이공을 포함한 신경관 라인을 자동으로 생성하는 제어부; 및
생성된 신경관 라인을 표시하는 출력부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 임플란트 수술계획 수립장치. - 제 9 항에 있어서, 제어부는
획득된 영상 데이터에 악궁라인을 생성하고,
악궁라인을 이용하여 치아 영역 분할을 위한 경계선을 검출하고,
치아 라이브러리에 존재하는 치아 배열 간 거리를, 악궁라인 상에 검출된 경계선 사이의 길이 비율로 재조정 하고,
재조정된 치아 배열을 파노라믹 영상 상에 치아번호에 따라 배치하며, 치아 배열의 각 치아 영역을 박스 형상으로 표현하여 치아 영역을 분할하며,
사용자 조작신호에 따라 치아 분할 영역 중 소정의 치아 분할 영역의 파라미터를 수정하는 것을 특징으로 하는 치과 임플란트 수술계획 수립장치. - 제 9 항에 있어서, 제어부는
파노라믹 영상의 치아 분할 영역들 중에서 하악의 소정의 치아번호에 해당하는 치아 분할 영역의 하방에 신경관 검출 영역을 설정하고, 설정된 신경관 검출 영역에서 HU(Hounsfield Unit) 정보를 이용하여 이공을 검출하는 것을 특징으로 하는 치과 임플란트 수술계획 수립장치.
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| KR101723654B1 (ko) | 2016-04-22 | 2017-04-06 | 오스템임플란트 주식회사 | 치아 차트 생성 방법, 이를 위한 장치, 및 이를 기록한 기록매체 |
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| KR20080000055A (ko) * | 2006-06-26 | 2008-01-02 | (주)풀쓰리디소프트 | 하악단면영상을 이용한 하악신경관 추출 장치 및 방법 |
| KR102040099B1 (ko) * | 2017-12-04 | 2019-12-05 | 울산대학교 산학협력단 | 임플란트 식립영역 선정 장치 및 방법 |
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