KR102344520B1 - 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법 및 그 장치 - Google Patents
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Abstract
치과용 임플란트 시뮬레이션 방법 및 그 장치가 개시된다. 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법 및 그 장치는, 치과용 임플란트 시뮬레이션 시 임플란트 구조물이 식립되는 부위와 주변 구조물 간의 충돌 감지 기능과 골밀도 측정 기능을 동시에 수행하여 주변 구조물과의 인접 관계와 골밀도를 실시간으로 동시에 확인할 수 있다.
Description
본 발명은 치과영상 처리기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 치과영상에 임플란트 시술 계획 수립을 위한 임플란트 시뮬레이션 기술에 관한 것이다.
실제 의사가 치과용 임플란트 시술을 수행하기 전에, 치과용 임플란트 시뮬레이션 프로그램을 이용한 가상의 시뮬레이션을 통해 임플란트 시술 계획을 사전 수립한다. 예를 들어, 환자에게 알맞은 인공치아를 선정하고, 인공치아를 대상치아 위치에 가상으로 배치하는 설계(Design) 과정을 거치게 된다. 임플란트 시술 계획에는 수술할 대상치아 별로 픽스쳐(Fixture)를 포함한 임플란트 구조물의 위치 및 종류 결정 등이 포함되어 있다. 이러한 임플란트 구조물의 위치 및 종류를 결정, 드릴링 시술 등의 시술 계획을 수립하기 위해서는 임플란트 부위에 대한 골밀도(Bone Density)를 확인할 필요가 있다. 또한, 식립되는 임플란트 구조물과 주변 구조물과의 충돌 여부를 확인할 필요가 있다.
일 실시 예에 따라 치과용 임플란트 시뮬레이션 시 임플란트 구조물이 식립되는 부위와 주변 구조물 간의 충돌 감지 기능과 골밀도 측정 기능을 실시간으로 통합하여 제공하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법 및 그 장치를 제안한다.
일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법은, 획득된 영상 데이터를 해부학적 구조물 별로 분할하여 3차원 모델 데이터로 재구성하는 단계와, 재구성된 3차원 모델 데이터에 픽스쳐를 식립하는 단계와, 픽스쳐를 안전하게 식립할 수 있는 픽스쳐 안전영역에 대해 3차원 상에서 주변의 구조물을 포함한 위험요소와의 충돌 여부를 감지하고, 충돌이 감지되면 위험정보를 제공하는 단계와, 안전영역에 대한 위험요소와의 충돌을 감지하면서 동시에 픽스쳐 안전영역 내 골밀도를 측정하여 표시하는 단계를 포함한다.
3차원 모델 데이터로 재구성하는 단계에서, 영상 데이터를 치아 모델, 신경관 모델, 상악동 모델, 뼈 모델 및 병변 모델 별로 분할할 수 있다.
위험정보를 제공하는 단계는, 3차원 모델 데이터 상에서 분할된 치아를 포함하는 박스 영역과 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 여부를 감지하는 단계와, 충돌이 감지되면 치아와 픽스쳐 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
위험정보를 제공하는 단계는, 3차원 모델 데이터 상에서 분할된 뼈와 픽스쳐 안전영역 간의 충돌을 감지하는 단계와, 픽스쳐 안전영역이 뼈 밖으로 나올 경우, 뼈가 부족한 영역을 식별하기 위한 시각정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
위험정보를 제공하는 단계는, 3차원 모델 데이터 상에서 분할된 신경관과 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 여부를 감지하는 단계와, 충돌이 감지되면 픽스쳐와 신경관 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
위험정보를 제공하는 단계는, 3차원 모델 데이터 상에서 분할된 상악동과 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 여부를 감지하는 단계와, 충돌이 감지되면 픽스쳐와 상악동 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
위험정보를 제공하는 단계는, 3차원 모델 데이터 상에서 이웃한 픽스쳐 안전영역 간의 충돌을 감지하는 단계와, 충돌이 감지되면 이웃한 픽스쳐 간 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
위험정보를 제공하는 단계에서, 위험요소와 충돌이 감지되면 픽스쳐 안전영역을 위험을 알리는 색상으로 전환하여 표시할 수 있다.
위험정보를 제공하는 단계에서, 픽스쳐의 경계선에서 미리 설정된 간격만큼 이격된 픽스쳐 안전영역을 생성하여 반투명한 상태로 픽스쳐에 배치할 수 있고, 픽스쳐 안전영역의 미리 설정된 간격은 사용자에 의해 변경 가능하다.
안전영역 내 골밀도를 측정하여 표시하는 단계는, 골밀도 측정 기능이 비활성화된 상태이면 픽스쳐의 골밀도 정보만 표시하는 단계와, 골밀도 측정 기능이 활성화 상태이고 위험요소와 충돌이 감지되지 않으면 픽스쳐 안전영역 내 골밀도 정보를 표시하는 단계와, 골밀도 측정 기능의 활성화 여부와 상관없이 위험요소와 충돌이 감지되면 픽스쳐 안전영역에 위험을 알리는 시각정보를 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
안전영역 내 골밀도를 측정하여 표시하는 단계는, 골질에 따라 골밀도 등급을 경골(Hard Bone), 중간골(Normal Bone) 및 연골(Soft Bone)로 분류하는 단계와, 분류된 골밀도 등급에 맞는 색상으로 골밀도를 픽스쳐 안전영역에 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
픽스쳐를 식립하는 단계는, 잇몸 뼈 라인을 추출하는 단계와, 추출된 잇몸 뼈 라인과 미리 설정된 거리 이격 되도록 픽스쳐의 높이를 결정하여 식립 하거나 식립된 픽스쳐의 높이를 수정하는 단계를 포함할 수 있다.
픽스쳐를 식립하는 단계는, 단면 영상에서 피질골(cortical bone)을 추출하고 픽스쳐가 위치한 피질골의 중앙선을 추출하는 단계와, 추출된 피질골 경계영역과 미리 설정된 거리를 이격 시켜 픽스쳐를 배치하거나 추출된 피질골 중앙선을 따라 픽스쳐를 배치하도록 픽스쳐의 식립 각도를 결정하여 식립 하거나 식립된 픽스쳐의 시립 각도를 수정하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치는, 영상 데이터를 획득하는 데이터 획득부와, 획득된 영상 데이터를 해부학적 구조물 별로 분할하여 3차원 모델 데이터를 재구성하고 픽스쳐를 안전하게 식립할 수 있는 픽스쳐 안전영역에 대해 3차원 상에서 주변의 구조물을 포함한 위험요소와의 충돌 여부를 감지하고 동시에 픽스쳐 안전영역 내 골밀도를 측정하며, 충돌이 감지되면 위험정보를 생성하는 제어부와, 측정된 골밀도 정보 및 생성된 위험정보를 출력하는 출력부를 포함한다.
제어부는, 3차원 모델 데이터 상에서 분할된 치아, 뼈, 신경관, 상악동 및 픽스쳐 중 적어도 하나를 포함하는 주변 구조물과 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 여부를 감지하고, 충돌이 감지되면 픽스쳐와 주변 구조물 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공할 수 있다.
제어부는 골밀도 측정 기능이 비활성화된 상태이면 픽스쳐의 골밀도 정보만 표시하고, 골밀도 측정 기능이 활성화 상태이고 위험요소와 충돌이 감지되지 않으면 픽스쳐 안전영역 내 골밀도 정보를 표시하며, 골밀도 측정 기능의 활성화 여부와 상관없이 위험요소와 충돌이 감지되면 픽스쳐 안전영역에 위험을 알리는 시각정보를 표시할 수 있다.
일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법 및 그 장치에 따르면, 치과용 임플란트 시뮬레이션 시 임플란트 구조물이 식립되는 부위와 주변 구조물 간의 충돌 감지 기능과 골밀도 측정 기능을 통합하여 수행함에 따라 주변 구조물과의 인접 관계와 골밀도를 실시간으로 동시에 확인할 수 있다.
주변 구조물을 포함한 위험요소 감지 기능의 경우 신경관, 픽스쳐 간의 충돌 위험 경고뿐만 아니라, 인접치아와의 충돌 여부 기능도 제공하여 인접치아와의 충돌 여부도 정확히 알 수 있다. 또한, 위험요소와의 거리정보를 제공하여 인접한 위험요소와 거리가 얼마나 떨어져 있는지 사용자가 정확히 알 수 있다. 골밀도 측정 기능의 경우, 픽스쳐 안전영역 내 골밀도 평균 값에 해당하는 색상으로 표시함에 따라 사용자가 식립 계획을 수월하게 수립할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해부학적 구조물 별로 분할되는 모습을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 모델 재구성 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 인접치와의 충돌 여부를 감지하는 3D 모델 데이터를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 인접치와의 충돌 감지 시 거리정보와 함께 경고정보를 생성하는 예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 뼈 간의 충돌 여부를 감지하는 3D 모델 데이터를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역이 뼈 밖으로 나오는 경우 뼈가 부족한 영역을 식별하기 위한 시각정보와 함께 경고정보를 생성하는 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 신경관 간의 충돌 여부를 감지하는 3D 모델 데이터를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 신경관 간의 충돌 감지 시 거리정보와 함께 경고정보를 생성하는 예를 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 상악동 간의 충돌 여부를 감지하는 3D 모델 데이터를 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 상악동 간의 충돌 감지 시 거리정보와 함께 경고정보를 생성하는 예를 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이웃한 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 여부를 감지하는 3D 모델 데이터를 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 감지 시 거리정보와 함께 경고정보를 생성하는 예를 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 골밀도 측정 기능이 비활성 상태에서의 임플란트 식립 모드 화면을 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 골밀도 측정 기능이 활성 상태이고 위험요소와의 충돌이 없는 상태에서의 임플란트 식립 모드 화면을 도시한 도면,
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐와 위험요소와의 충돌이 있는 상태에서의 임플란트 식립 모드 화면을 도시한 도면,
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역의 범위를 도시한 도면,
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 골밀도 측정 기능이 비활성화된 상태에서의 충돌 전 오브젝트의 모습과, 골밀도 측정 기능이 활성화된 상태에서의 충돌 전 오브젝트의 모습과, 충돌 후 오브젝트의 모습을 각각 도시한 도면,
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법의 흐름을 도시한 도면,
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐의 높이를 결정 또는 수정하는 예를 도시한 도면,
도 21은 일 실시 예에 따른 픽스쳐의 식립 각도를 결정 또는 수정하는 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해부학적 구조물 별로 분할되는 모습을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 모델 재구성 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 인접치와의 충돌 여부를 감지하는 3D 모델 데이터를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 인접치와의 충돌 감지 시 거리정보와 함께 경고정보를 생성하는 예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 뼈 간의 충돌 여부를 감지하는 3D 모델 데이터를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역이 뼈 밖으로 나오는 경우 뼈가 부족한 영역을 식별하기 위한 시각정보와 함께 경고정보를 생성하는 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 신경관 간의 충돌 여부를 감지하는 3D 모델 데이터를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 신경관 간의 충돌 감지 시 거리정보와 함께 경고정보를 생성하는 예를 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 상악동 간의 충돌 여부를 감지하는 3D 모델 데이터를 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 상악동 간의 충돌 감지 시 거리정보와 함께 경고정보를 생성하는 예를 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이웃한 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 여부를 감지하는 3D 모델 데이터를 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 감지 시 거리정보와 함께 경고정보를 생성하는 예를 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 골밀도 측정 기능이 비활성 상태에서의 임플란트 식립 모드 화면을 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 골밀도 측정 기능이 활성 상태이고 위험요소와의 충돌이 없는 상태에서의 임플란트 식립 모드 화면을 도시한 도면,
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐와 위험요소와의 충돌이 있는 상태에서의 임플란트 식립 모드 화면을 도시한 도면,
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역의 범위를 도시한 도면,
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 골밀도 측정 기능이 비활성화된 상태에서의 충돌 전 오브젝트의 모습과, 골밀도 측정 기능이 활성화된 상태에서의 충돌 전 오브젝트의 모습과, 충돌 후 오브젝트의 모습을 각각 도시한 도면,
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법의 흐름을 도시한 도면,
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐의 높이를 결정 또는 수정하는 예를 도시한 도면,
도 21은 일 실시 예에 따른 픽스쳐의 식립 각도를 결정 또는 수정하는 예를 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 동시 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 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 치과 치료를 위해 임플란트 구조물을 디자인하고 시뮬레이션을 통해 임플란트 수술 계획을 수립한다. 의사는 수립된 임플란트 수술 계획을 이용하여 임플란트 수술을 진행할 수 있다.
치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(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.
본 발명은 임플란트 시뮬레이션 시 사용자가 골밀도와 충돌 가능한 위험요소를 모두 감지하여 따로 확인할 때 생기는 시간 낭비 및 실수를 줄일 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하는 기술에 관한 것이다. 예를 들어, 임플란트 시뮬레이션 시 픽스쳐를 안전하게 식립할 수 있는 안전영역을 설정하고, 픽스쳐 안전영역 안의 골밀도를 측정하며 동시에 인접한 위험요소를 감지한다. 위험요소를 감지할 때 신경관, 픽스쳐 뿐만 아니라 분할(Segmentation) 모델을 활용하여 인접치, 상악동까지 함께 감지한다. 치아, 신경관, 뼈, 상악동을 3차원 모델 데이터로 모델링 하기 때문에 식립되는 픽스쳐와의 관계 및 거리를 측정하여 화면에 표시한다.
이하, 전술한 특징을 가지는 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)의 구성에 대해 상세히 후술한다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(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 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 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(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 의료영상 처리 프로그램을 실행 시킨다. 일 실시 예에 따른 제어부(14)는 데이터 획득부(10)를 통해 획득된 영상 데이터를 해부학적 구조물 별로 분할하여 3차원 모델 데이터로 재구성 한 후, 재구성된 3차원 모델 데이터에 픽스쳐를 식립한다. 이때, 픽스쳐를 안전하게 식립할 수 있는 픽스쳐 안전영역에 대해 3차원 상에서 주변의 해부학적 구조물을 포함한 위험요소와의 충돌 여부를 감지하고 충돌이 감지되면 위험정보를 제공한다. 또한, 안전영역에 대한 위험요소와의 충돌을 감지하면서 동시에 안전영역 내 골밀도를 측정하여 표시한다.
위험요소를 감지할 때 신경관, 픽스쳐 뿐만 아니라 인접치, 상악동까지 함께 감지할 수 있다. 예를 들어, 제어부는, 3차원 모델 데이터 상에서 분할된 치아, 뼈, 신경관, 상악동 및 픽스쳐 중 적어도 하나를 포함하는 주변 구조물과 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 여부를 감지하고, 충돌이 감지되면 픽스쳐와 주변 구조물 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공할 수 있다. 위험 감지 시, 치아, 신경관, 뼈, 상악동을 3차원 모델 데이터로 모델링 하기 때문에 식립되는 픽스쳐와의 관계 및 거리를 측정하여 화면에 표시할 수 있다.
일 실시 예에 따른 제어부(14)는 골밀도 측정 기능이 비활성화된 상태이면 픽스쳐의 골밀도 정보만 표시한다. 이에 비해, 골밀도 측정 기능이 활성화 상태이고 위험요소와 충돌이 감지되지 않으면 픽스쳐 안전영역 내 골밀도 정보를 표시한다. 골밀도 측정 기능의 활성화 여부와 상관없이 위험요소와 충돌이 감지되면, 픽스쳐 안전영역에 위험을 알리는 시각정보를 표시한다. 예를 들어, 위험요소와 충돌이 감지되면 픽스쳐 안전영역을 위험을 알리는 색상으로 전환하여 표시한다.
제어부(14)는 픽스쳐 안전영역의 골밀도를 분석하여 분석된 골밀도를 색상정보로 표시할 수 있다. 예를 들어, 골질에 따라 골밀도 등급을 경골(Hard Bone), 중간골(Normal Bone) 및 연골(Soft Bone)로 분류하고, 분류된 골밀도 등급에 맞는 색상으로 골밀도를 픽스쳐 안전영역에 표시할 수 있다. 골밀도 분석은 HU를 이용하여 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따른 출력부(18)는 각종 정보를 화면에 표시한다. 예를 들어, 출력부(18)는 임플란트 식립 모드 화면을 표시하며, 이때, 파노라믹 영상, 2D 단면 영상, 3D 영상 등을 단일 화면에 표시한다. 2D 단면 영상은 시상면 뷰(Sagittal View) 단면 영상, 관상면 뷰(Coronal View) 단면 영상, 축 뷰(Axial View) 단면 영상 등이 있다. 이때, 영상 데이터에 픽스쳐가 식립되면, 식립된 픽스쳐를 중심으로 가상의 픽스쳐 안전영역을 픽스쳐 위치에 오버레이 시키고 골밀도를 픽스쳐 안전영역에 색상정보로 표시한다. 출력부(18)는 픽스쳐의 경계선에서 미리 설정된 간격만큼 이격된 픽스쳐 안전영역을 반투명한 상태로 픽스쳐에 배치할 수 있다. 픽스쳐 안전영역의 미리 설정된 간격은 사용자에 의해 변경 가능하다. 출력부(18)는 픽스쳐 안전영역과 주변의 위험요소와의 충돌 감지 시 충돌을 알리는 경고신호를 화면에 표시할 수 있다.
입력부(16)는 사용자 조작신호를 입력 받는다. 예를 들어, 골밀도 측정 기능, 픽스쳐의 주변 위험요소와의 충돌 감지 측정 기능 등에 대한 활성화, 비활성화 여부를 사용자로부터 선택 입력 받는다. 출력부(18)가 골밀도 모드 선택을 위한 인터페이스 제공 시, 입력부(16)를 통해 사용자 조작신호에 의한 골밀도 모드를 선택 받으면, 출력부(18)가 골밀도를 평균 값 또는 컬러 맵 형태로 표시할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해부학적 구조물 별로 분할되는 모습을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 영상 데이터, 예를 들어, CT 데이터를 입력 받으면 CT 데이터를 해부학적 구조물 별로 분할한다. 예를 들어, 치아 모델(410), 신경관 모델(800), 상악동 모델(1000), 뼈 모델, 병변 모델 별로 분할한다. 이때, 사용자에 의해 수동으로 해부학적 구조물 별로 분할할 수 있으나, 자동으로 프로그램에서 분할할 수도 있다. 자동으로 해부학적 구조물 별로 분할하기 위해 HU 값을 이용할 수 있다. 치아는 치아번호에 따라 분할할 수 있다. 뼈는 상악 및 하악으로 나누어 분할할 수 있다. 상악동은 왼쪽과 오른쪽을 나누어 분할할 수 있다. 신경관도 왼쪽과 오른쪽을 나누어 분할할 수 있다. 병변은 병변 별 특징을 감지하여 분할할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 모델 재구성 예를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 도 2를 참조로 하여 전술한 바와 같이 각각 분할된 해부학적 구조물 모델들을 병합하여 3차원 모델 데이터를 재구성하고 재구성된 3차원 모델 데이터(3)를 완성시켜 이를 화면에 표시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 인접치와의 충돌 여부를 감지하는 3D 모델 데이터를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 재구성된 3D 모델 데이터에서 소정의 치아번호에 해당하는 치아를 삭제하고 삭제된 치아 부분에 픽스쳐(40)를 식립할 수 있다. 픽스쳐(40)는 수동 또는 자동으로 식립할 수 있다. 이때, 픽스쳐(40)를 안전하게 식립할 수 있는 픽스쳐 안전영역(400)을 생성하여 화면에 표시한다. 픽스쳐 안전영역(400)에 대해서는 도 17을 참조로 하여 후술한다.
치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 픽스쳐 식립과 동시에 주변 구조물과의 연관성을 측정한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 3차원 모델 데이터 상에서 자동으로 분할된 치아를 포함하는 박스 영역(410-1, 410-2)과 픽스쳐 안전영역(400) 간의 충돌 여부를 감지한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 인접치와의 충돌 감지 시 거리정보와 함께 경고정보를 생성하는 예를 도시한 도면이다.
도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 픽스쳐 안전영역(400)과 인접치(410) 간의 충돌이 감지되면 치아와 픽스쳐 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보(예를 들어, 1.7 mm)와 함께 경고정보(예를 들어, Collision Warning!)(500)를 생성하여 화면에 표시한다. 이때, 3D 영상, 파노라믹 영상, 2D 단면 영상에 거리정보와 경고정보를 표시할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 뼈 간의 충돌 여부를 감지하는 3D 모델 데이터를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 재구성된 3D 모델 데이터에서 픽스쳐 안전영역(400)과 뼈 간의 충돌을 감지한다. 이때, 식립한 픽스쳐 위치를 기준으로 뼈가 부족한지 여부를 확인한다. 픽스쳐 안전영역(400)이 뼈 밖으로 나올 경우, 뼈가 부족한 영역을 식별하기 위한 시각정보(600)를 구별 가능한 색상으로 표시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역이 뼈 밖으로 나오는 경우 뼈가 부족한 영역을 식별하기 위한 시각정보와 함께 경고정보를 생성하는 예를 도시한 도면이다.
도 1, 도 6 및 도 7을 참조하면, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 픽스쳐 안전영역(400)이 뼈 밖으로 나올 경우, 뼈가 부족한 영역을 식별하기 위한 시각정보(600)를 구별 가능한 색상으로 표시한다. 이와 함께 경고정보(Warning!)(700)를 생성하여 화면에 표시한다. 이때, 3D 영상, 파노라믹 영상, 2D 단면 영상에 경고정보를 표시할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 신경관 간의 충돌 여부를 감지하는 3D 모델 데이터를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 재구성된 3D 모델 데이터 상에서 자동으로 분할된 신경관(800)과 픽스쳐 안전영역(400) 간의 충돌 여부를 감지한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 신경관 간의 충돌 감지 시 거리정보와 함께 경고정보를 생성하는 예를 도시한 도면이다.
도 1, 도 8 및 도 9를 참조하면, 픽스쳐 안전영역(400)과 신경관(800) 간 충돌이 감지되면 픽스쳐와 신경관 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보(예를 들어, 1.9mm)와 함께 경고정보(예를 들어, Collision Warning!)(900)를 생성하여 화면에 표시한다. 이때, 3D 영상, 파노라믹 영상, 2D 단면 영상에 거리정보와 경고정보를 표시할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 상악동 간의 충돌 여부를 감지하는 3D 모델 데이터를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 10을 참조하면, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 재구성된 3D 모델 데이터 상에서 자동으로 분할된 상악동(1000)과 픽스쳐 안전영역(400) 간의 충돌 여부를 감지한다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역과 상악동 간의 충돌 감지 시 거리정보와 함께 경고정보를 생성하는 예를 도시한 도면이다.
도 1, 도 10 및 도 11을 참조하면, 픽스쳐 안전영역(400)과 상악동(1000) 간 충돌이 감지되면 픽스쳐와 상악동 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보(예를 들어, 1.9mm)와 함께 경고정보(예를 들어, Collision Warning!)(1100)를 생성하여 화면에 표시한다. 이때, 3D 영상, 파노라믹 영상, 2D 단면 영상에 거리정보와 경고정보를 표시할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이웃한 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 여부를 감지하는 3D 모델 데이터를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 12를 참조하면, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 재구성된 3D 모델 데이터 상에서 이웃한 픽스쳐 안전영역들(400-1, 400-2) 간의 충돌 여부를 감지한다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 감지 시 거리정보와 함께 경고정보를 생성하는 예를 도시한 도면이다.
도 1, 도 12 및 도 13을 참조하면, 이웃한 픽스쳐 안전영역들(400-1, 400-2) 간 충돌이 감지되면 이웃한 픽스쳐들 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보(예를 들어, 1.0mm)와 함께 경고정보(예를 들어, Collision Warning!)(1300)를 생성하여 화면에 표시한다. 이때, 3D 영상, 파노라믹 영상, 2D 단면 영상에 거리정보와 경고정보를 표시할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 골밀도 측정 기능이 비활성 상태에서의 임플란트 식립 모드 화면을 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 임플란트 식립 모드 화면에서 픽스쳐(40)를 식립하면, 파노라믹 영상, 2D 단면 영상, 3D 영상 등을 단일 화면에 표시한다. 2D 단면 영상은 시상면 뷰(Sagittal View) 단면 영상, 관상면 뷰(Coronal View) 단면 영상, 축 뷰(Axial View) 단면 영상 등이 있다. 사용자는 영상 데이터에 가상의 임플란트 구조물을 자동 또는 수동으로 식립할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 픽스쳐를 클릭 동작 등을 통해 선택함에 따라 소정의 픽스쳐(40)를 영상 데이터에 식립한다.
프로그램은 임플란트 식립 모드 화면에 픽스쳐 정보를 표시할 수 있다. 픽스쳐 정보는 픽스쳐가 식립되는 치아번호(Tooth No.), 픽스쳐 제조사(Manufacturer), 시스템(System), 직경(Diameter), 길이(Length), 픽스쳐의 골밀도 영상(Bone Density)을 포함한다. 픽스쳐의 골밀도 영상은 같이 컬러 맵(Color Map) 형태로 다수의 색상으로 표시될 수 있고, 도 14에 도시된 바와 같이 골밀도 평균 값(Average)을 계산하여 평균 값 형태로 단일 색상으로 표시될 수 있다. 다수의 색상으로 표시하는 경우, 골질에 따라 골밀도 등급을 경골(Hard Bone), 중간골(Normal Bone) 및 연골(Soft Bone)로 분류하고 분류된 골밀도 등급에 맞는 색상으로 픽스쳐의 골밀도를 표시할 수 있다.
골밀도 측정 기능(Bone Density)(1410)이 비활성화 상태(OFF)이고, 픽스쳐(40)와 위험요소 간의 충돌 여부 감지 기능(1420)에 따라 충돌하는 위험요소가 없는 상태(Collision Undetected)이면, 임플란트 식립 모드 화면의 각 영상 데이터에 별도의 픽스쳐 안전영역 없이 픽스쳐(40)만을 표시하며, 픽스쳐(40)의 골밀도 영상을 함께 표시할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 골밀도 측정 기능이 활성 상태이고 위험요소와의 충돌이 없는 상태에서의 임플란트 식립 모드 화면을 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 골밀도 측정 기능(Bone Density)(1410)이 활성화 상태(ON)이고, 픽스쳐(40)와 위험요소 간의 충돌 여부 감지 기능(1420)에 따라 충돌하는 위험요소가 없는 상태(Collision Undetected)이면, 픽스쳐 안전영역(400) 내 골밀도 정보를 표시한다. 예를 들어, 픽스쳐 안전영역(400)을 안전을 나타내는 색상(예를 들어, 초록색)으로 표시한다.
프로그램은 픽스쳐 안전영역(400)만큼의 골밀도를 색상정보로 표시할 수 있다. 도 15에서는 픽스쳐 안전영역(400)은 상면이 둥근 사각형 형태로 도시되어 있으나, 형태는 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 직사각형, 직육면체 등으로 다양하게 변형 가능하다. 또한 영상 데이터의 종류에 따라 그 형태가 달라질 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이 축 뷰(Axial View) 단면 영상의 경우는 원(Circle) 형태로 화면에 표시될 수 있다.
픽스쳐 안전영역(400)은 사용자가 골밀도를 색상을 통해 직관적으로 확인할 수 있도록 화면에 표시되는 사용자 인터페이스이다. 픽스쳐 안전영역(400)은 반투명한 형태로 픽스쳐(40) 위치에 배치됨에 따라 픽스쳐(40)의 형상을 함께 확인할 수 있다. 픽스쳐 안전영역(400)의 골밀도는 컬러 맵(Color Map) 형태로 다수의 색상으로 표시될 수 있고, 도 15에 도시된 바와 같이 골밀도 평균 값(Average) 형태로 단일 색상으로 표시될 수 있다. 다수의 색상으로 표시하는 경우, 골질에 따라 골밀도 등급을 경골(Hard Bone), 중간골(Normal Bone) 및 연골(Soft Bone)로 분류하고 분류된 골밀도 등급에 맞는 색상으로 골밀도를 표시할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐와 위험요소와의 충돌이 있는 상태에서의 임플란트 식립 모드 화면을 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, 골밀도 측정 기능(Bone Density)(1410)의 활성화 여부와 상관없이 픽스쳐(40)와 위험요소 간의 충돌 여부 감지 기능(1420)에 따라 위험요소와 충돌이 감지되면 픽스쳐 안전영역(400)에 위험을 알리는 시각정보를 표시한다. 예를 들어, 픽스쳐 안전영역(400)을 안전을 나타내는 초록색에서 위험을 나타내는 적색으로 변경하고, 위험을 알리는 경고신호를 화면에 표시한다. 이때, 도 16에 도시된 바와 같이 파노라믹 영상, 시상면 뷰(Sagittal View) 단면 영상, 관상면 뷰(Coronal View) 단면 영상, 축 뷰(Axial View) 단면 영상, 3D 영상에 동시에 픽스쳐 안전영역(400)을 안전을 나타내는 초록색에서 위험을 나타내는 적색으로 변경할 수 있다.
도 16에서는 골밀도 측정 기능(Bone Density)(1410)이 활성화(ON) 된 상태이나, 골밀도 측정 기능(Bone Density)(1410)이 비활성화(OFF) 된 상태에서도 위험요소와 충돌 감지 시 픽스쳐 안전영역(400)이 위험을 알리는 색상으로 변경된다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 안전영역의 범위를 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 픽스쳐(40)의 경계선에서 미리 설정된 간격만큼 이격된 픽스쳐 안전영역(400)을 생성할 수 있다. 미리 설정된 간격은 도 17에 도시된 바와 같이, 상 방향으로 1.0mm, 좌우 방향으로 각각 1.5mm, 하 방향으로 2.0mm일 수 있다. 픽스쳐 안전영역(400)의 미리 설정된 간격은 사용자에 의해 변경 가능하다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 골밀도 측정 기능이 비활성화된 상태에서의 충돌 전 오브젝트의 모습과, 골밀도 측정 기능이 활성화된 상태에서의 충돌 전 오브젝트의 모습과, 충돌 후 오브젝트의 모습을 각각 도시한 도면이다.
도 18을 참조하면, 골밀도 측정 기능이 비활성화(OFF) 된 상태이면 픽스쳐(40)만 표시 한다. 골밀도 측정 기능이 활성화(ON) 상태이고 위험요소와 충돌이 감지되지 않으면 픽스쳐 안전영역(400)을 표시하고, 픽스쳐 안전영역(400) 내 골밀도 정보를 색상(예를 들어, 초록색)으로 표시한다. 골밀도 측정 기능의 활성화 여부와 상관없이 위험요소와 충돌이 감지되면, 픽스쳐 안전영역(400)에 위험을 알리는 시각정보를 색상(예를 들어, 초록색)으로 표시한다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 19를 참조하면, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 영상 데이터를 획득(S1910) 하고, 획득된 영상 데이터를 해부학적 구조물 별로 분할하여 3차원 모델 데이터로 재구성한다(S1920).
이어서, 재구성된 3차원 모델 데이터에 픽스쳐 식립 시(S1930), 픽스쳐를 안전하게 식립할 수 있는 픽스쳐 안전영역에 대해 3차원 상에서 주변의 구조물을 포함한 위험요소와의 충돌 여부를 감지하고, 충돌이 감지되면 위험정보를 제공한다(S1940). 픽스쳐 식립 단계(S1930)의 예는 도 20 및 도 21을 참조로 하여 후술한다.
위험정보 제공 단계(S1940)에서, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 3차원 모델 데이터 상에서 분할된 치아를 포함하는 박스 영역과 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 여부를 감지할 수 있다. 이때, 충돌이 감지되면 치아와 픽스쳐 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공할 수 있다.
다른 예로, 3차원 모델 데이터 상에서 분할된 뼈와 픽스쳐 안전영역 간의 충돌을 감지할 수 있다. 이때, 픽스쳐 안전영역이 뼈 밖으로 나올 경우, 뼈가 부족한 영역을 식별하기 위한 시각정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공할 수 있다.
다른 예로, 3차원 모델 데이터 상에서 분할된 신경관과 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 여부를 감지할 수 있다. 이때, 충돌이 감지되면 픽스쳐와 신경관 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공할 수 있다.
다른 예로, 3차원 모델 데이터 상에서 분할된 상악동과 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 여부를 감지할 수 있다. 이때, 충돌이 감지되면 픽스쳐와 상악동 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공할 수 있다.
다른 예로, 3차원 모델 데이터 상에서 이웃한 픽스쳐 안전영역 간의 충돌을 감지할 수 있다. 이때, 충돌이 감지되면 이웃한 픽스쳐 간 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공할 수 있다.
위험정보 제공 단계(S1940)에서, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 위험요소와 충돌이 감지되면 픽스쳐 안전영역을 위험을 알리는 색상으로 전환하여 표시할 수 있다. 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 픽스쳐의 경계선에서 미리 설정된 간격만큼 이격된 픽스쳐 안전영역을 생성하여 반투명한 상태로 픽스쳐에 배치할 수 있다. 이때, 픽스쳐 안전영역의 미리 설정된 간격은 사용자에 의해 변경 가능하다.
치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 안전영역에 대한 위험요소와의 충돌을 감지하면서 동시에 픽스쳐 안전영역 내 골밀도를 측정하여 표시한다(S1950). 이때, 골밀도 측정 기능이 비활성화된 상태이면 픽스쳐의 골밀도 정보만 표시할 수 있다. 골밀도 측정 기능이 활성화 상태이고 위험요소와 충돌이 감지되지 않으면 픽스쳐 안전영역 내 골밀도 정보를 표시할 수 있다. 골밀도 측정 기능의 활성화 여부와 상관없이 위험요소와 충돌이 감지되면 픽스쳐 안전영역에 위험을 알리는 시각정보를 표시할 수 있다.
안전영역 내 골밀도 측정 및 표시 단계(S1950)에서, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 픽스쳐 안전영역의 골밀도를 분석하여 분석된 골밀도를 색상정보로 표시할 수 있다. 이를 위해, 골질에 따라 골밀도 등급을 경골(Hard Bone), 중간골(Normal Bone) 및 연골(Soft Bone)로 분류하고, 분류된 골밀도 등급에 맞는 색상으로 골밀도를 픽스쳐 안전영역에 표시할 수 있다. 나아가, 골밀도 모드 선택을 위한 인터페이스를 제공하고, 사용자 조작신호에 의한 골밀도 모드 선택에 따라 골밀도를 평균 값 또는 컬러 맵 형태로 표시할 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐의 높이를 결정 또는 수정하는 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 20을 참조하면, 픽스쳐 식립 단계는 1단계: 치아 분할(Tooth Segmentation), 2단계: 인접치 및 치식번호를 이용한 크라운 위치 및 크기 결정, 3단계: 크라운 중심을 기준으로 픽스쳐의 기준 축 결정, 4단계: 인접치(Mesial) 기준으로 픽스쳐의 기울기 결정, 5단계: 잇몸 뼈 라인 자동 추출, 6단계: 픽스쳐 높이 결정으로 이루어질 수 있다. 4단계에서 잇몸 뼈 라인(2000)이 추출되면, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 6단계에서 추출된 잇몸 뼈 라인(2000)과 미리 설정된 거리(예를 들어, 1mm) 이격 되도록 픽스쳐(40)의 높이를 결정 또는 수정할 수 있다.
도 21은 일 실시 예에 따른 픽스쳐의 식립 각도를 결정 또는 수정하는 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 21을 참조하면, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치(1)는 픽스쳐의 식립 각도(z축)를 결정하여 식립 하거나 식립된 픽스쳐의 식립 각도(z축)를 수정할 수 있다.
예를 들어, 파노라믹 영상을 기준으로 식립된 픽스쳐의 단면을 지나는 크로스(Cross) 영상을 생성한다. 그리고 생성된 크로스 영상에서 변수를 추출한다. 이때, 크로스 영상에서 피질골(cortical bone)(2100)을 추출하고, 픽스쳐(40)가 위치한 골의 중앙을 지나는 중앙선(2110)을 추출한다. 이어서, 추출한 변수에 따라 픽스쳐(40)의 위치를 설정한다. 예를 들어, 추출한 피질골(2100)의 선과 미리 설정된 거리, 예를 들어 1.5mm 떨어진 곳에 픽스쳐(40)를 위치시킬 수 있다. 다른 예로 추출한 피질골 중앙선(2110)을 따라 픽스쳐(40)를 위치시킬 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 (16)
- 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치를 이용한 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법에 있어서, 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치가
획득된 영상 데이터를 해부학적 구조물 별로 분할하여 3차원 모델 데이터로 재구성하는 단계;
재구성된 3차원 모델 데이터에 픽스쳐를 식립하는 단계;
픽스쳐를 안전하게 식립할 수 있는 픽스쳐 안전영역에 대해 3차원 상에서 주변의 구조물을 포함한 위험요소와의 충돌 여부를 감지하고, 충돌이 감지되면 위험정보를 제공하는 단계;
골밀도 측정 기능이 비활성화된 상태이면 픽스쳐의 골밀도를 측정하여 표시하는 단계; 및
골밀도 측정 기능이 활성화 상태이면 픽스쳐 안전영역 내 골밀도를 측정하여 표시하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서, 3차원 모델 데이터로 재구성하는 단계는
영상 데이터를 치아 모델, 신경관 모델, 상악동 모델, 뼈 모델 및 병변 모델 별로 분할하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서, 위험정보를 제공하는 단계는
3차원 모델 데이터 상에서 분할된 치아를 포함하는 박스 영역과 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 여부를 감지하는 단계; 및
충돌이 감지되면 치아와 픽스쳐 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서, 위험정보를 제공하는 단계는
3차원 모델 데이터 상에서 분할된 뼈와 픽스쳐 안전영역 간의 충돌을 감지하는 단계; 및
픽스쳐 안전영역이 뼈 밖으로 나올 경우, 뼈가 부족한 영역을 식별하기 위한 시각정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서, 위험정보를 제공하는 단계는
3차원 모델 데이터 상에서 분할된 신경관과 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 여부를 감지하는 단계; 및
충돌이 감지되면 픽스쳐와 신경관 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서, 위험정보를 제공하는 단계는
3차원 모델 데이터 상에서 분할된 상악동과 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 여부를 감지하는 단계; 및
충돌이 감지되면 픽스쳐와 상악동 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서, 위험정보를 제공하는 단계는
3차원 모델 데이터 상에서 이웃한 픽스쳐 안전영역 간의 충돌을 감지하는 단계; 및
충돌이 감지되면 이웃한 픽스쳐 간 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서, 위험정보를 제공하는 단계는
위험요소와 충돌이 감지되면 픽스쳐 안전영역을 위험을 알리는 색상으로 전환하여 표시하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서, 위험정보를 제공하는 단계는
픽스쳐의 경계선에서 미리 설정된 간격만큼 이격된 픽스쳐 안전영역을 생성하여 반투명한 상태로 픽스쳐에 배치하고, 픽스쳐 안전영역의 미리 설정된 간격은 사용자에 의해 변경 가능한 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서, 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법은
골밀도 측정 기능의 활성화 여부와 상관없이 위험요소와 충돌이 감지되면 픽스쳐 안전영역에 위험을 알리는 시각정보를 표시하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서, 픽스쳐 안전영역 내 골밀도를 측정하여 표시하는 단계는
골질에 따라 골밀도 등급을 경골(Hard Bone), 중간골(Normal Bone) 및 연골(Soft Bone)로 분류하는 단계; 및
분류된 골밀도 등급에 맞는 색상으로 골밀도를 픽스쳐 안전영역에 표시하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서, 픽스쳐를 식립하는 단계는
잇몸 뼈 라인을 추출하는 단계; 및
추출된 잇몸 뼈 라인과 미리 설정된 거리 이격 되도록 픽스쳐의 높이를 결정하여 식립 하거나 식립된 픽스쳐의 높이를 수정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법. - 제 1 항에 있어서, 픽스쳐를 식립하는 단계는
단면 영상에서 피질골(cortical bone)을 추출하고 픽스쳐가 위치한 피질골의 중앙선을 추출하는 단계; 및
추출된 피질골 경계영역과 미리 설정된 거리를 이격 시켜 픽스쳐를 배치하거나 추출된 피질골 중앙선을 따라 픽스쳐를 배치하도록 픽스쳐의 식립 각도를 결정하여 식립 하거나 식립된 픽스쳐의 시립 각도를 수정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법. - 영상 데이터를 획득하는 데이터 획득부;
획득된 영상 데이터를 해부학적 구조물 별로 분할하여 3차원 모델 데이터를 재구성하고 픽스쳐를 안전하게 식립할 수 있는 픽스쳐 안전영역에 대해 3차원 상에서 주변의 구조물을 포함한 위험요소와의 충돌 여부를 감지하고, 픽스쳐의 골밀도를 측정하고 픽스쳐 안전영역 내 골밀도를 측정하며, 충돌이 감지되면 위험정보를 생성하는 제어부; 및
측정된 골밀도 및 생성된 위험정보를 출력하는 출력부; 를 포함하며,
제어부는
골밀도 측정 기능이 비활성화된 상태이면 픽스쳐의 골밀도를 측정하여 출력부를 통해 표시하고, 골밀도 측정 기능이 활성화 상태이면 픽스쳐 안전영역 내 골밀도를 측정하여 출력부를 통해 표시하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치. - 제 14 항에 있어서, 제어부는
3차원 모델 데이터 상에서 분할된 치아, 뼈, 신경관, 상악동 및 픽스쳐 중 적어도 하나를 포함하는 주변 구조물과 픽스쳐 안전영역 간의 충돌 여부를 감지하고,
충돌이 감지되면 픽스쳐와 주변 구조물 간에 가장 가까운 거리를 측정하여 거리정보와 함께 경고정보를 생성하여 제공하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치. - 제 14 항에 있어서, 제어부는
골밀도 측정 기능의 활성화 여부와 상관없이 위험요소와 충돌이 감지되면 픽스쳐 안전영역에 위험을 알리는 시각정보를 출력부를 통해 표시하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시뮬레이션 장치.
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