KR102388411B1 - 트레이 제조방법, 데이터 이전 방법 및 이를 수행하는 시뮬레이션 장치 - Google Patents
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Abstract
트레이 제조방법, 데이터 이전 방법 및 이를 수행하는 시뮬레이션 장치가 개시된다. 일 실시 예에 따른 트레이 제조방법은 CT 데이터와 1차 인상 데이터를 정합하여 환자 맞춤형 트레이를 제조할 수 있고, 환자 맞춤형 트레이를 이용하여 환자의 교합 데이터를 획득한 후 이를 이전할 수 있다.
Description
본 발명은 소프트웨어를 이용한 영상 데이터 가공 및 시뮬레이션 기술에 관한 것으로, 보다 세부적으로는 소프트웨어를 이용한 트레이 제조 및 데이터 이전 기술에 관한 것이다.
소프트웨어를 이용하여 치과용 의치(Denture)를 제조하고자 할 때, 인상 획득 후 모형을 제조하여 이를 스캔 하는 방식과 인상체를 그대로 스캔 하는 방식 등을 사용할 수 있다. 일반적으로 왁스림(Wax rim)을 이용한 모형 스캔 데이터를 불러온 뒤, 사용자가 해부학적 구조물을 고려하여 레퍼런스 포인트(Reference point)를 직접 선택하면 소프트웨어가 이를 선으로 연결하고 연결된 선에 맞게 치아 배열을 한다. 그 후 환자의 데이터를 이용하는 것이 아닌 환자들의 평균 값을 반영한 가상 교합기를 이용하여 교합을 체크한 뒤 수동적 치은 형성을 진행하여 디자인을 마무리 한다. 이 경우 환자의 구강 데이터를 획득할 수는 있지만, 환자만의 교합 데이터는 획득할 수 없다. 그렇기 때문에 왁스림을 이용한 악간 관계를 획득하는 방식을 이용하고, 전방과 측방에 관한 교합 데이터는 획득할 수 없으며, 설령 획득한다 할지라도 소프트웨어로 이전할 수 있는 방법은 없다.
무치악 환자의 인상을 획득하기 위해서 트레이가 필요한데, 일반적으로 기성 트레이를 사용한다. 기성 트레이를 사용하면 어느 부위에는 인상재가 많이 들어가게 되고 그로 인해 인상재의 두께가 균일하지 않아 변형의 가능성이 크다. 또한 인상 획득 시 기성 트레이가 구강에 걸릴 경우 버(Bur) 등의 도구를 이용하여 삭제해야 하는 불편함이 있다.
일 실시 예에 따라, CT 데이터와 1차 인상 데이터를 정합하여 환자 맞춤형 트레이와 환자의 교합 데이터를 획득하기 위한 가이드 핀을 쉽게 제조할 수 있고, 제조된 환자 맞춤형 트레이를 이용하여 균일한 인상재 두께로 트레이를 삭제하지 않고 보더 몰딩을 할 수 있어 술자에게 편리함을 제공하는 환자 맞춤형 트레이 제조방법을 제안한다.
또한, 환자 맞춤형 트레이를 이용하여 환자의 교합 데이터를 획득하고 인상모형 데이터를 CT 데이터와 정합하고 CT 데이터를 상악 및 하악으로 분할한 다음 환자에게 획득한 교합 데이터를 대입하여 그대로 가상 시뮬레이션 함에 따라 술자에게 편리함을 제공하는 교합 데이터 이전방법을 제안한다.
일 실시 예에 따른 트레이 제조방법은, 환자의 CT 데이터를 획득하는 단계와, 환자의 1차 인상 데이터를 획득하는 단계와, 획득된 CT 데이터와 1차 인상 데이터를 정합하는 단계와, 정합된 1차 인상 데이터를 이용하여 트레이를 디자인 하는 단계와, 트레이를 출력하는 단계를 포함한다.
트레이를 디자인 하는 단계는, 레퍼런스 마커가 부착된 환자의 구강을 스캔하여 얻은 1차 인상체 데이터로부터 3차원의 1차 인상모형 데이터를 생성하는 단계와, 1차 인상모형 데이터의 1차 변곡점을 제1 기준 포인트로 할당하는 단계와, 제1 기준 포인트에서 미리 설정된 거리에 1차 트레이 라인을 생성하고 인상재 두께를 고려하여 최종 트레이 라인을 생성하는 단계와, 최종 트레이 라인에서 미리 설정된 두께를 할당하여 트레이의 3차원 형상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
1차 인상모형 데이터를 생성하는 단계에서, 1차 인상체 데이터에서 가장 깊은 부위인 의치상 변연부를 기점으로 수직적 높이 및 수평적 넓이를 설정하고 사용자 설정 값 또는 1차 인상체 데이터의 가장 낮은 지점을 기준으로 미리 설정된 두께가 되도록 1차 인상모형 데이터의 높이를 설정하여 1차 인상모형 데이터를 생성할 수 있다.
트레이를 디자인 하는 단계는, 트레이의 내부에 사용자가 설정한 인상재 두께만큼을 스토퍼 두께로 지정하고 스토퍼로 인해 과잉의 인상재가 배출될 수 있도록 하는 홀을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
트레이를 디자인 하는 단계는, 환자의 CT 데이터 상의 교합 평면에 맞춰서 상악 트레이에 교합 데이터를 채득하기 위한 상악 플레이트를 생성하는 단계와, 교합 데이터 채득을 위해 가이드 핀을 하악 트레이에 배치하고 안면 계측법을 이용하여 가이드 핀의 길이를 제시하는 단계를 포함할 수 있다. 트레이를 디자인 하는 단계는, 환자의 CT 데이터 상의 교합 평면에 맞춰서 하악 트레이에 교합 데이터를 채득하기 위한 하악 플레이트를 생성하는 단계와, 교합 데이터 채득을 위해 가이드 핀을 상악 트레이에 배치하고 안면 계측법을 이용하여 가이드 핀의 길이를 제시하는 단계를 포함할 수 있다. 트레이를 디자인 하는 단계는, 스캔한 교합 데이터와 트레이를 정밀정합 하기 위한 마커를 상악 플레이트 또는 하악 플레이트 상에 생성하는 단계와, 교합 데이터 채득을 위해 가이드 핀의 꼭지점을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 데이터 이전 방법은, 제조된 트레이를 이용하여 2차 인상체를 생성하는 단계와, 가이드 핀을 트레이에 장착한 후 환자의 교합 데이터를 획득하는 단계와, 2차 인상체 및 트레이의 플레이트를 스캔하는 단계와, 스캔한 2차 인상체 데이터를 2차 인상모형 데이터로 변환하는 단계와, 2차 인상모형 데이터를 트레이 제조를 위해 생성된 1차 인상모형 데이터와 정합하는 단계와, 교합 데이터를 소프트웨어로 이전하는 단계를 포함한다.
환자의 교합 데이터를 획득하는 단계는, 환자의 구강에 삽입된 상악 인상체 및 하악 인상체로부터 환자의 운동을 통해 교합 데이터를 획득하는 단계와, 환자의 하악 운동으로 인해 교합 데이터가 모이는 방향으로 운동 방향이 표시되는 운동로를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
2차 인상체 및 트레이의 플레이트를 스캔하는 단계는, 환자의 운동을 통한 교합 데이터가 모이는 트레이의 운동로 지점에 가이드 핀의 꼭지점이 고정되고 상악 트레이와 하악 트레이가 바이트 재료로 고정되는 단계와, 2차 인상체를 스캔하고 트레이의 플레이트에 채득된 교합 데이터를 스캔하는 단계와, 트레이에 형성된 정합을 위한 마커를 이용하여 스캔한 2차 인상체 데이터와 트레이를 정합하는 단계와, 스캔한 교합 데이터와 트레이의 플레이트 마커를 이용하여 스캔한 2차 인상체 데이터와 트레이를 정합하는 단계를 포함할 수 있다.
2차 인상모형 데이터를 트레이 제조를 위해 생성된 1차 인상모형 데이터와 정합하는 단계에서, 1차 인상모형 데이터의 높이와 2차 인상모형 데이터의 높이가 동일한 원리를 이용하여 자동 매칭 방식으로 1차 인상모형 데이터와 2차 인상모형 데이터를 정합하거나, 1차 인상모형 데이터와 2차 인상모형 데이터에서 불변하는 해부학적 부위를 사용자 조작신호에 의해 선택 입력 받아 1차 인상모형 데이터와 2차 인상모형 데이터를 정합할 수 있다.
교합 데이터를 소프트웨어로 이전하는 단계는, 1차 인상 데이터와 CT 데이터의 정합과정 및 1차 인상 데이터와 2차 인상 데이터의 정합과정 이후 2차 인상 데이터를 획득한 트레이를 결합 시키는 단계와, 트레이의 플레이트에 채득된 교합 데이터의 방향대로 가이드 핀이 움직여 2차 인상 데이터와 CT 데이터가 합쳐진 환자의 데이터를 그대로 시뮬레이션 하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치는, 환자의 CT 데이터 및 1차 인상 데이터를 획득하는 데이터 획득부와, 치과 영상을 이용한 진단 및 분석을 거쳐 시뮬레이션을 수행하여 치료 계획을 수립하되, 획득된 CT 데이터와 1차 인상 데이터를 정합하고 정합된 1차 인상 데이터를 이용하여 트레이를 디자인 하는 제어부와, 디자인된 트레이를 출력하는 출력부를 포함한다.
제어부는, 레퍼런스 마커가 부착된 환자의 구강을 스캔하여 얻은 1차 인상체 데이터로부터 3차원의 1차 인상모형 데이터를 생성하고 1차 인상모형 데이터의 1차 변곡점을 제1 기준 포인트로 할당하고 제1 기준 포인트에서 미리 설정된 거리에 1차 트레이 라인을 생성하고 인상재 두께를 고려하여 최종 트레이 라인을 생성하며 최종 트레이 라인에서 미리 설정된 두께를 할당하여 트레이의 3차원 형상을 생성할 수 있다.
제어부는, 환자의 CT 데이터 상의 교합 평면에 맞춰서 상악 트레이에 교합 데이터를 채득하기 위한 상악 플레이트를 생성하고, 교합 데이터 채득을 위해 가이드 핀을 하악 트레이에 배치하고 안면 계측법을 이용하여 가이드 핀의 길이를 제시할 수 있다. 제어부는, 환자의 CT 데이터 상의 교합 평면에 맞춰서 하악 트레이에 교합 데이터를 채득하기 위한 하악 플레이트를 생성하고, 교합 데이터 채득을 위해 가이드 핀을 상악 트레이에 배치하고 안면 계측법을 이용하여 가이드 핀의 길이를 제시할 수 있다
제어부는, 제조된 트레이를 이용하여 2차 인상체를 생성하고 가이드 핀을 트레이에 장착한 후 환자의 교합 데이터를 획득하고 2차 인상체 및 트레이의 플레이트를 스캔하고 스캔한 2차 인상체 데이터를 2차 인상모형 데이터로 변환하고 2차 인상모형 데이터를 트레이 제조를 위해 생성된 1차 인상모형 데이터와 정합하며 교합 데이터를 소프트웨어로 이전할 수 있다.
제어부는, 1차 인상 데이터와 CT 데이터의 정합과정 및 1차 인상 데이터와 2차 인상 데이터의 정합과정 이후 2차 인상 데이터를 획득한 트레이를 결합 시키고 트레이의 플레이트에 채득된 교합 데이터의 방향대로 가이드 핀이 움직여 2차 인상 데이터와 CT 데이터가 합쳐진 환자의 데이터를 그대로 시뮬레이션 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 환자 맞춤형 트레이 제조방법 및 이를 이용한 데이터 이전 방법에 따르면, 치과용 의치를 제조하기 위해 3차원 무치악 모형을 생성하고 환자 맞춤형 트레이를 이용한 교합 데이터 이전을 진행하게 된다. 이렇게 환자 맞춤형 트레이를 제조하면 환자의 치과 방문 횟수를 줄일 수 있고 인상재의 균일성으로 인해 더 정밀한 인상 획득이 가능하다.
트레이를 제조할 때, CT 데이터를 이용하여 교합 평면 설정과 안면 계측법을 사용할 수 있다. 이러한 방식을 통해 가이드 핀과 플레이트를 환자의 교합 평면에 맞춰서 쉽게 제조할 수 있으며, 안면 계측법을 이용하여 환자의 수직 고경을 판단할 수 있다.
환자의 교합 데이터를 소프트웨어에 이전함에 따라 추후 인공 치아 배열과 교합 조정에 도움이 될 것이다. 예를 들어, 환자의 교합 데이터를 이용하여 인공 치아 배열 후에 환자에 맞는 교합을 할당할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환자 맞춤형 트레이 제조방법의 흐름을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 환자의 구강에 레퍼런스 마커를 부착한 모습을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 레퍼런스 마커가 부착된 구강을 촬영하여 획득된 CT 데이터를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 인상 데이터를 도시한 도면,
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터 및 1차 인상 데이터 간 정합 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 인상 데이터를 이용하여 트레이를 디자인하는 세부적인 프로세스를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 인상 데이터를 이용하여 제조된 인상모형 데이터의 높이를 설정하는 예를 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라 자동으로 트레이를 제조하기 위해 인상모형 데이터의 제1 기준 포인트를 자동 설정하는 화면을 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 기준 포인트를 기준으로 1차 트레이 라인이 자동 설정되는 화면을 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 최종 트레이 라인을 자동 설정하는 화면을 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 최종 트레이의 3차원 형상을 자동으로 완성하는 화면을 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트레이와 정밀 정합을 할 수 있도록 하는 마커를 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터에서 캄퍼평면(Camper's plane)을 생성하는 화면을 도시한 도면,
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 캄퍼평면과 평행하게 상악 플레이트가 자동으로 생성된 모습을 도시한 도면,
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터에서 안면 계측법을 이용하여 수직 고경을 설정하는 예를 도시한 도면,
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상악 트레이를 출력한 모습을 도시한 도면,
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하악 트레이를 출력한 모습을 도시한 도면,
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교합 데이터를 소프트웨어로 이전하기 위한 데이터 이전 방법의 흐름을 도시한 도면,
도 21 및 도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트레이를 이용하여 2차 인상 데이터를 획득하는 모습을 도시한 도면,
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따라 교합 데이터를 획득하기 위해 하악 인상체에 가이드 핀을 체결한 모습,
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환자의 운동을 통해 교합 데이터를 획득하는 예를 도시한 도면,
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상악 플레이트에 환자의 운동로 데이터가 표시되는 모습을 도시한 도면,
도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 환자의 전방, 우측방 및 좌측방 데이터가 모이는 점을 술자가 버를 이용하여 파낸 모습을 도시한 도면,
도 27는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환자 구강에서 바이트 재료(Bite Material)로 고정하는 모습을 도시한 도면,
도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차 인상체 데이터와 미리 디자인 된 트레이를 정밀 정합하는 모습을 도시한 도면,
도 29는 본 발명의 일 실시 예에 따른 교합 데이터와 트레이의 마커를 이용하여 인상체 데이터와 트레이를 정밀 정합하는 모습을 도시한 도면,
도 30은 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 인상 데이터와 2차 인상 데이터의 차이를 도시한 도면,
도 31은 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 인상 데이터와 2차 인상 데이터를 치조제의 형태에 의한 매칭 방식으로 정합하는 예를 도시한 도면,
도 32는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차 인상 데이터를 트레이에 결합한 모습을 도시한 도면,
도 33은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상악 플레이트에 채득된 교합 데이터의 방향대로 하악의 가이드 핀이 움직여 환자의 데이터를 그대로 시뮬레이션한 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환자 맞춤형 트레이 제조방법의 흐름을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 환자의 구강에 레퍼런스 마커를 부착한 모습을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 레퍼런스 마커가 부착된 구강을 촬영하여 획득된 CT 데이터를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 인상 데이터를 도시한 도면,
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터 및 1차 인상 데이터 간 정합 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 인상 데이터를 이용하여 트레이를 디자인하는 세부적인 프로세스를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 인상 데이터를 이용하여 제조된 인상모형 데이터의 높이를 설정하는 예를 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라 자동으로 트레이를 제조하기 위해 인상모형 데이터의 제1 기준 포인트를 자동 설정하는 화면을 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 기준 포인트를 기준으로 1차 트레이 라인이 자동 설정되는 화면을 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 최종 트레이 라인을 자동 설정하는 화면을 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 최종 트레이의 3차원 형상을 자동으로 완성하는 화면을 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트레이와 정밀 정합을 할 수 있도록 하는 마커를 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터에서 캄퍼평면(Camper's plane)을 생성하는 화면을 도시한 도면,
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 캄퍼평면과 평행하게 상악 플레이트가 자동으로 생성된 모습을 도시한 도면,
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터에서 안면 계측법을 이용하여 수직 고경을 설정하는 예를 도시한 도면,
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상악 트레이를 출력한 모습을 도시한 도면,
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하악 트레이를 출력한 모습을 도시한 도면,
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교합 데이터를 소프트웨어로 이전하기 위한 데이터 이전 방법의 흐름을 도시한 도면,
도 21 및 도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트레이를 이용하여 2차 인상 데이터를 획득하는 모습을 도시한 도면,
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따라 교합 데이터를 획득하기 위해 하악 인상체에 가이드 핀을 체결한 모습,
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환자의 운동을 통해 교합 데이터를 획득하는 예를 도시한 도면,
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상악 플레이트에 환자의 운동로 데이터가 표시되는 모습을 도시한 도면,
도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 환자의 전방, 우측방 및 좌측방 데이터가 모이는 점을 술자가 버를 이용하여 파낸 모습을 도시한 도면,
도 27는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환자 구강에서 바이트 재료(Bite Material)로 고정하는 모습을 도시한 도면,
도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차 인상체 데이터와 미리 디자인 된 트레이를 정밀 정합하는 모습을 도시한 도면,
도 29는 본 발명의 일 실시 예에 따른 교합 데이터와 트레이의 마커를 이용하여 인상체 데이터와 트레이를 정밀 정합하는 모습을 도시한 도면,
도 30은 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 인상 데이터와 2차 인상 데이터의 차이를 도시한 도면,
도 31은 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 인상 데이터와 2차 인상 데이터를 치조제의 형태에 의한 매칭 방식으로 정합하는 예를 도시한 도면,
도 32는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차 인상 데이터를 트레이에 결합한 모습을 도시한 도면,
도 33은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상악 플레이트에 채득된 교합 데이터의 방향대로 하악의 가이드 핀이 움직여 환자의 데이터를 그대로 시뮬레이션한 모습을 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 시뮬레이션 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(1)는 실제 치과에서 치아 교정, 보철, 틀니 등을 수행하기 위해 환자의 임상 데이터를 획득하고 소프트웨어에 의한 제어를 통해 임상 데이터를 이용한 진단 및 분석을 거쳐 시뮬레이션을 수행하여 치료 계획을 수립한다. 본 발명은 특히 3차원 무치악 모형 생성을 위해 트레이를 생성하고 트레이를 이용하여 환자의 교합 데이터를 획득한 후 이를 소프트웨어로 이전하는 기술에 대한 것이다.
시뮬레이션 장치(1)는 영상 처리 프로그램을 실행하는 전자장치이다. 전자장치는 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿(Tablet) PC, 스마트폰, 휴대폰, PMP(Personal Media Player), PDA(Personal Digital Assistants) 등이 있다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(1)는 데이터 획득부(10), 저장부(12), 제어부(14), 입력부(16) 및 출력부(18)를 포함한다.
데이터 획득부(10)는 환자의 손상된 치아를 포함하는 치아들로부터 치과 영상 데이터를 획득한다. 치과 영상 데이터는 예를 들어 환자의 CT 데이터, 구강 스캔 데이터가 있다.
구강 스캔 데이터는 손상된 치아를 포함한 실제 치아들의 정보를 가진 데이터로서, 3차원 정보일 수 있다. 구강 스캔 데이터는 환자의 구강을 본떠 생성한 석고 모형을 3차원 스캐너(3차원 Scanner)로 스캐닝 하여 획득될 수 있다. 다른 예로서, 구강 내 3차원 스캐너(3차원 Intra-oral scanner)를 이용하여 환자의 구강 내부를 스캐닝 하여 획득될 수 있다. 획득된 구강 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 구강 스캔 데이터와 CT 데이터는 환자가 입을 벌린 상태에서 상악 무치악을 촬영하여 얻은 영상, 입을 벌린 상태에서 하악 무치악을 촬영하여 얻은 영상, 중심위 상태에서 국소부위를 촬영하여 얻은 영상, 구강 방사선 사진 등을 포함한다. 획득된 CT 데이터는 저장부(12)에 저장될 수 있다.
저장부(12)에는 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 구강 스캔 데이터와 CT 데이터가 저장되고, 전체 구강 스캔 데이터들 및 CT 데이터들 중에서 특정 환자의 구강 스캔 데이터 및 CT 데이터를 사용자 요청에 따라 제어부(14)에 제공할 수 있다. 이때, 저장부(12)에는 개별 환자의 상악 및 하악의 영상이 저장되어 있고, 특정 환자의 구강 스캔 데이터 및 CT 데이터에 매칭되는 상악 및 하악의 영상을 사용자 요청에 따라 제어부(14)에 제공할 수 있다.
제어부(14)는 컴퓨터 프로그램에 의한 제어를 통하여 치료를 위한 계획을 수립하면서 각 기능 부를 제어한다. 제어부(14)는 출력부(18)를 통해 화면에 보이는 화면정보를 관리하고, 소프트웨어에 의한 제어를 통해 치과 영상을 이용한 진단 및 분석을 거쳐 시뮬레이션을 수행하여 치료 계획을 수립한다. 치과 영상은 치료 계획 수립을 위해 생성된 환자의 2차원, 3차원 등의 다차원 영상을 의미한다. 치료 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 CT 데이터와 1차 인상 데이터를 정합하여 환자 맞춤형 트레이와 환자의 교합 데이터를 획득하기 위한 가이드 핀을 생성한다. 이러한 환자 맞춤형 트레이는 쉽게 제조가 가능하고 제조된 환자 맞춤형 트레이를 이용하여 균일한 인상재 두께로 트레이를 삭제하지 않고 보더 몰딩을 할 수 있다.
예를 들어, 제어부(14)는 레퍼런스 마커가 부착된 환자의 구강을 스캔하여 1차 인상체 데이터를 생성하고 1차 인상체 데이터로부터 3차원의 1차 인상모형 데이터를 생성한다. 이때, 1차 인상모형 데이터의 1차 변곡점을 제1 기준 포인트로 할당하고, 제1 기준 포인트에서 미리 설정된 거리에 1차 트레이 라인을 생성하고 인상재 두께를 고려하여 최종 트레이 라인을 생성한 후 최종 트레이 라인에서 미리 설정된 두께를 할당하여 트레이의 3차원 형상을 생성한다. 제어부(14)의 트레이 제조에 대해서는 도 2 내지 도 19를 참조로 하여 상세히 후술한다.
또한, 제어부(14)는 환자 맞춤형 트레이를 이용하여 환자의 교합 데이터를 획득하고 획득한 교합 데이터를 소프트웨어에 이전할 수 있다. 이 경우, 인상모형 데이터를 CT 데이터와 정합하고 CT 데이터를 상악 및 하악으로 분할한 다음 환자에게 획득한 교합 데이터를 대입하여 그대로 가상 시뮬레이션 함에 따라 술자에게 편리함을 제공한다.
예를 들어, 제어부(14)는 제조된 트레이를 이용하여 2차 인상체를 생성하고 가이드 핀을 하악 트레이에 장착한 후 상악 트레이의 상악 플레이트 상에서 환자의 교합 데이터를 획득한다. 그리고 2차 인상체 및 상악 트레이의 상악 플레이트를 스캔한다. 다른 예로, 가이드 핀을 상악 트레이에 장착하고 하악 트레이의 하악 플레이트 상에서 환자의 교합 데이터를 획득한 후, 2차 인상체 및 하악 트레이의 하악 플레이트를 스캔할 수도 있다.
이어서, 제어부(14)는 스캔한 2차 인상체 데이터를 2차 인상모형 데이터로 변환하고 변환된 2차 인상모형 데이터를 트레이 제조를 위해 생성된 1차 인상모형 데이터와 정합한 후 교합 데이터를 소프트웨어로 이전한다. 교합 데이터 이전 단계에서 제어부(14)는 1차 인상 데이터와 CT 데이터의 정합과정 및 1차 인상 데이터와 2차 인상 데이터의 정합과정 이후 2차 인상 데이터를 획득한 트레이를 결합 시킬 수 있다. 그리고 트레이의 플레이트에 채득된 교합 데이터의 방향대로 가이드 핀이 움직여 2차 인상 데이터와 CT 데이터가 합쳐진 환자의 데이터를 그대로 시뮬레이션 할 수 있다. 제어부(14)의 교합 데이터 이전에 대해서는 도 20 내지 도 33을 참조로 하여 상세히 후술한다.
입력부(16)는 사용자 인터페이스를 통해 사용자 조작신호를 입력 받는다. 예를 들어, 입력부(16)는 출력부(18)를 통해 화면에 가상의 그래픽 객체로 표시되는 치과 영상에서 마우스 클릭 등의 사용자 조작신호를 입력 받는다.
출력부(18)는 치과 영상을 화면에 표시하고, 제어부(14)를 통한 시뮬레이션 과정을 화면에 표시한다. 나아가, 제어부(14)를 통해 디자인된 트레이를 3차원 프린터를 통해 출력할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환자 맞춤형 트레이 제조방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 시뮬레이션 장치(1)는 환자의 CT 데이터를 획득(S210) 하고, 1차 인상 데이터를 획득(S220) 한 후, 획득된 CT 데이터와 1차 인상 데이터를 정합한다(S230). 이어서, 시뮬레이션 장치(1)는 정합 데이터 중에서 표면 데이터인 1차 인상 데이터를 통해서 트레이를 디자인(S240) 한 후, 트레이를 최종적으로 3차원 프린터를 통해 출력한다(S250).
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 환자의 구강에 레퍼런스 마커를 부착한 모습을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 레퍼런스 마커가 부착된 구강을 촬영하여 획득된 CT 데이터를 도시한 도면이다.
CT 데이터를 획득하기 이전에, 도 3에 도시된 바와 같이 환자의 구강, 예를 들어 잇몸(30)에 레퍼런스 마커(32)를 부착한다. 레퍼런스 마커(32)는 방사선 불투과성 물질일 수 있으며, 부착 위치는 잇몸(30) 상에 치아의 전치부와 양 쪽 구치부를 향한 위치일 수 있다. 레퍼런스 마커(32)는 원기둥, 다각기둥 등 일정한 부피를 가진 형상으로 구비될 수 있다. 이때, 미리 설정된 크기의 레퍼런스 마커(32)를 일정하게 배분하여 부착한다. 만약 레퍼런스 마커(32)가 작은 크기로 부착되거나 한 쪽에 몰려 있으면 정합할 때 오차가 발생할 수 있다. 레퍼런스 마커(32)가 부착된 잇몸(30)을 CT 촬영하면, 도 4에 도시된 바와 같이 CT 데이터(40)가 획득된다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 인상 데이터를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 시뮬레이션 장치(1)는 잇몸(30)에 레퍼런스 마커(32)가 부착된 환자의 구강을 스캔하여 1차 인상 데이터(50)를 획득한다. 1차 인상 데이터(50)를 획득하는 방법은, 구강 스캐너를 이용하는 방법, 기성 트레이에 인상재를 주입하여 환자의 인상을 획득한 후 인상체를 그대로 스캔 하는 방법, 기성 트레이에 인상재를 주입하여 환자의 인상을 획득한 후 인상모형을 제조하고 인상모형을 스캔 하는 방법 등이 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터 및 1차 인상 데이터 간 정합 예를 도시한 도면이다.
도 1, 도 6 및 도 7을 참조하면 시뮬레이션 장치(1)는 CT 데이터와 1차 인상 데이터에서 레퍼런스 마커가 서로 동일한 위치에 있도록 정렬한 후 동일한 위치에 정렬된 레퍼런스 마커를 이용하여 CT 데이터 및 1차 인상 데이터 간 정합을 수행한다. 레퍼런스 마커는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 예를 들어 3개의 포인트일 수 있고, 사용자에 의해 지정될 수 있다.
CT 데이터(40)와 1차 인상 데이터(50) 간 데이터 정합 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이 CT 데이터(40)의 상악과 1차 인상 데이터(50)를 정합하여 중간 정합 데이터(60)를 획득한 후, 도 7에 도시된 바와 같이 중간 정합 데이터(60)의 하악과 1차 인상 데이터(50)를 추가로 정합하여 최종 정합 데이터(70)를 생성할 수 있다. 하악을 먼저 정합하고 상악을 추가로 정합하는 방법도 가능하다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 인상 데이터를 이용하여 트레이를 디자인하는 세부적인 프로세스를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 시뮬레이션 장치(1)는 정합 데이터 중에서 표면 데이터인 1차 인상체 데이터로부터 3차원 형태의 1차 인상모형 데이터를 생성한다(S810). 이어서, 1차 인상모형 데이터의 1차 변곡점을 제1 기준 포인트로 할당(S820) 하고, 할당된 제1 기준 포인트로부터 미리 설정된 거리에 1차 트레이 라인을 생성(S830) 하고, 1차 트레이 라인에서 인상재 두께를 고려하여 최종 트레이 라인을 생성한다(S840). 이어서, 최종 트레이 라인에서 강도를 고려하여 트레이의 두께를 할당함에 따라 3차원 형태의 최종 트레이를 생성(S850)하고, 생성된 최종 트레이를 출력 가능한 형태(예를 들어, STL 파일)로 변환(S860) 한 후 이를 3차원 프린터를 통해 출력한다(S870).
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 인상 데이터를 이용하여 제조된 인상모형 데이터의 높이를 설정하는 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 시뮬레이션 장치(1)는 1차 인상체 형태의 1차 인상 데이터(50)에서 가장 깊은 부위인 의치상 변연부(500)를 기점으로 수직적 높이 i(예를 들어, a=2) mm, 수평적 넓이 j(예를 들어, b=4) mm를 할당하고, 사용자 설정 값 또는 1차 인상 데이터(50)의 가장 낮은 지점을 기준으로 k(예를 들어, k=20) mm 두께가 되도록 1차 인상 데이터(50)의 내부를 채운다. 만약 인상 획득 후 제1 인상모형 데이터(90)를 제조했다면, 제1 인상모형 데이터(90)의 가장 낮은 지점을 기준으로 사용자 설정 값 또는 k(예를 들어, k=20) mm 두께가 되도록 제1 인상모형 데이터(90)를 제조한다. 제1 인상모형 데이터(90)의 높이를 설정하는 이유는 추후 획득하는 2차 인상 데이터와의 정합을 위한 키 포인트이기 때문이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라 자동으로 트레이를 제조하기 위해 인상모형 데이터의 제1 기준 포인트를 자동 설정하는 화면을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 10을 참조하면 시뮬레이션 장치(1)는 수직적 높이 i(예를 들어, a=2) mm, 수평적 넓이 j(예를 들어, b=4) mm로 제조된 제1 인상모형 데이터(90)에서, 트레이 제조를 위한 기준이 되는 지점인 제1 기준 포인트(100)를 자동 설정한다. 제1 기준 포인트(100)는 제1 인상모형 데이터(90)의 1차 변곡점에 해당하는 위치일 수 있으며, 의치상 변연부에 해당한다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 기준 포인트를 기준으로 1차 트레이 라인이 자동 설정되는 화면을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 11을 참조하면, 시뮬레이션 장치(1)는 제1 기준 포인트(100)를 기준으로 상방으로 미리 설정된 거리 l (예를 들어, 2~3) mm에 1차 트레이 라인(110)을 자동 생성한다. 2차 인상 데이터와 1차 인상 데이터의 차이는 의치상 변연부의 형태이다. 그 의치상 변연부를 인상재로 채득해야 하기 때문에 의치상 변연부인 제1 기준 포인트(100)를 기준으로 미리 설정된 거리 l (예를 들어, l=2~3) mm 짧게 제조해야 된다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 최종 트레이 라인을 자동 설정하는 화면을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 12를 참조하면, 시뮬레이션 장치(1)는 1차 트레이 라인(110) 생성 이후 1차 트레이 라인(110)을 기준으로 미리 설정된 거리 m(예를 들어, m=1.5~2) mm의 두께를 할당하여 최종 트레이 라인(120)을 생성한다. 미리 설정된 거리 m(예를 들어, m=1.5~2) mm의 두께를 할당하는 이유는 인상재의 두께이기 때문이다. 발명의 배경 기술에서 언급했듯이 기성 트레이로 제조하는 경우 인상재의 두께가 균일하기 어렵다. 인상재의 두께가 균일하지 않으면 변형 가능성이 있으므로 환자 맞춤형 트레이를 제조해야 한다. 또한 아날로그 방식으로 트레이를 제조할 경우 인상재의 두께를 균일하게 제조하기가 힘들다. 이에 비해, 일 실시 예에 따른 환자 맞춤형 트레이로 제조하는 경우는 인상재의 두께가 균일하다는 장점이 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 최종 트레이의 3차원 형상을 자동으로 완성하는 화면을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 13을 참조하면, 시뮬레이션 장치(1)는 최종 트레이 라인(120) 생성 이후 최종 트레이 라인(120)을 기준으로 미리 설정된 길이 n(예를 들어, n=1.5~2.0mm)의 두께를 할당하여 3차원 형상의 최종 트레이(130)를 자동 완성한다. 도 9 내지 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따라 상악 트레이를 생성하는 예를 도시한 것이고, 도 19에 하악 트레이의 3차원 형상을 도시하였다. 하악 트레이의 제조 방법 역시 상악 트레이와 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트레이와 정밀 정합을 할 수 있도록 하는 마커를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 14를 참조하면, 시뮬레이션 장치(1)는 추후 2차 인상체 획득 후 2차 인상 데이터를 생성했을 때 생성된 2차 인상 데이터를 미리 디자인한 트레이(130)와 정밀 정합하기 위한 마커(140)를 생성한다. 마커(140) 위치는 트레이(130)의 전치부 및 양쪽 구치부일 수 있다.
트레이(130)의 내부에 인상재를 주입하는 양에 따라 디자인한 트레이(130)가 환자의 구강에서 위치 변화를 일으킬 수 있다. 따라서, 도 14의 (a)와 같이 트레이(130)의 내부에 사용자가 설정한 인상재 두께만큼을 스토퍼(Stopper) 두께로 지정하여 인상재의 안착을 안정되게 할 수 있다. 또한, 도 14의 (b)와 같이 스토퍼(Stopper)로 인해 과잉의 인상재가 배출될 수 있도록 하는 홀(Hole)을 제공할 수 있다. 이 홀에 인상재가 들어가 트레이(130)와 인상재 간 결합이 더 잘 될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터에서 캄퍼평면(Camper’s plane)을 생성하는 화면을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 15를 참조하면, 시뮬레이션 장치(1)는 자동 또는 수동으로 외이도 상연(151)과 비익의 하점(152)을 연결하여 캄퍼평면(150)을 생성한다. 캄퍼평면(150)은 전부 상의치 제조의 기준평면으로서 사용되는 교합평면과 거의 평행하다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 캄퍼평면과 평행하게 상악 플레이트가 자동으로 생성된 모습을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 16을 참조하면, 시뮬레이션 장치(1)는 트레이의 형태를 자동으로 완성한 이후 환자의 CT 데이터 상에 상악 플레이트와 하악 가이드 핀을 자동으로 생성한다. 교합 평면 및 안면 계측법을 이용하여 하악의 가이드 핀과 상악 플레이트를 생성할 수 있다. 상악 플레이트는 하악의 가이드 핀에 의해 환자의 교합 데이터가 채득되는 영역이다. 캄퍼평면(150)에 평행하도록 상악 트레이의 상악 플레이트와 하악 트레이의 가이드 핀을 자동으로 생성한 후 이들을 그룹으로 이동 시킬 수 있다. 이와 유사하게 하악 플레이트와 상악의 가이드 핀을 생성한 후 이들을 그룹으로 이동 시킬 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터에서 안면 계측법을 이용하여 수직 고경을 설정하는 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 17을 참조하면, 시뮬레이션 장치(1)가 상악 트레이에 플레이트를 배열하면 하악의 가이드 핀이 하악 트레이에 자동으로 배치되고 CT 데이터(Sagittal View)에서 동공(171) 및 구각(172) 간의 거리(173)를 기준으로 하악의 가이드 핀 길이를 자동으로 제시한다. 이때 안면 계측법에 의해 동공 및 구각 간 거리(173)가, 코 끝(174)과 아래 턱의 중심(175) 간의 거리(176)와 동일하다는 정보를 사용한다. 가이드 핀의 길이는 사용자 설정에 의해 길이를 추가로 더 제공할 수 있고, 1mm 단위로 홈을 형성하여 제공할 수 있다. 그 이유는 술자가 인상 획득 후 교합 데이터를 획득할 때 길이를 조절하여 환자에 맞는 수직 고경을 수정할 수 있도록 하기 위함이다. 도 17에서는 하악에 장착된 가이드 핀을 예로 들었으나, 가이드 핀이 상악에 장착되는 경우에도 동일하게 적용 가능하다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상악 트레이를 출력한 모습을 도시한 도면이고, 도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하악 트레이를 출력한 모습을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 18을 참조하면, 시뮬레이션 장치(1)는 상악 트레이(180)에 교합 데이터를 획득하기 위한 상악 플레이트(181)를 일체형으로 형성하고, 추후 획득되는 교합 데이터를 스캔한 뒤 스캔한 교합 데이터를 트레이와 정밀정합 하기 위해 상악 트레이(180)의 상악 플레이트(181) 상에 정합을 위한 마커(182)를 생성한 후 출력할 수 있다.
시뮬레이션 장치(1)는 하악 트레이(190)를 교합 데이터를 획득하기 위한 가이드 핀(191)과 분리하여 출력할 수 있다. 정확한 교합 데이터 획득을 위해 가이드 핀(191)의 꼭지점(192)은 뾰족하게 설정할 수 있다.
도 18 및 도 19는 상악 트레이에 상악 플레이트를 형성하고 하악 트레이에 가이드 핀을 형성하는 예를 도시하고 있으나, 이와 반대로 하악 트레이에 하악 플레이트를 형성하고 상악 트레이에 가이드 핀을 형성하는 예도 가능하다.
이하, 도 2 내지 도 19를 참조로 하여 전술한 바와 같이 제조된 트레이를 이용하여 환자의 교합 데이터를 획득하고 획득된 교합 데이터를 소프트웨어에 이전하는 기술에 대해 후술되는 도면들을 참조로 하여 설명하고자 한다.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교합 데이터를 소프트웨어로 이전하기 위한 데이터 이전 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 20을 참조하면, 시뮬레이션 장치(1)는 디자인된 트레이를 이용하여 2차 인상체를 생성한다(S2010). 이어서, 가이드 핀을 하악 트레이에 장착한 후 상악 플레이트 상의 교합 데이터를 획득한다(S2020).
이어서, 2차 인상체 및 상악 플레이트를 스캔(S2030) 하고, 스캔한 2차 인상체 데이터를 2차 인상모형 데이터로 변환한다(S2040). 이어서, 2차 인상모형 데이터를 1차 인상모형 데이터와 정합(S2050) 한 후, 교합 데이터를 소프트웨어로 이전한다(S2060).
이와 반대로, 하악 트레이에 하악 플레이트를 생성하고 가이드 핀을 상악 트레이에 장착하는 경우는, 단계 S2020에서 가이드 핀을 상악 트레이에 장착하여 하악 플레이트 상의 교합 데이터를 획득하게 된다. 또한, 단계 S2030에서는 2차 인상체 및 하악 플레이트를 스캔 하게 된다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트레이를 이용하여 2차 인상체를 획득하는 모습을 도시한 도면이다.
보다 세부적으로, 도 21은 상악 트레이(180)를 이용하여 2차 상악 인상체(210)를 획득하는 모습을 도시한 도면이고, 도 22는 하악 트레이(190)를 이용하여 2차 하악 인상체(220)를 획득하는 모습을 도시한 도면이다.
2차 인상 데이터(210, 220)가 1차 인상 데이터와 차별화되는 부분은 의치상 변연부의 형태가 상이하다는 것이다. 이에 대해서는 도 30을 참조로 하여 후술한다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따라 교합 데이터를 획득하기 위해 하악 인상체에 가이드 핀을 체결한 모습이다.
도 23을 참조하면, 술자가 상악 인상체 및 하악 인상체를 구강에 다시 삽입하고 하악 인상체에 가이드 핀(191)을 체결한다. 환자의 수직 고경에 맞게 가이드 핀(191)은 술자에 의해 조절될 수 있다.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환자의 운동을 통해 교합 데이터를 획득하는 예를 도시한 도면이다.
도 24를 참조하면, 환자의 전방, 우측방, 좌측방 운동을 통해 교합 데이터를 획득할 수 있다. 도 24에는 중심 교합 데이터, 전방 교합 데이터, 우측방 교합 데이터 및 좌측방 교합 데이터를 획득하는 예를 도시하고 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상악 플레이트에 환자의 운동로 데이터가 표시되는 모습을 도시한 도면이다.
도 25를 참조하면, 환자의 하악 운동으로 인해 생긴 교합 데이터의 운동로(250)가 상악 플레이트(181)에 형성된다. 운동로(250)는 환자의 운동 방향을 가진다.
도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 환자의 전방, 우측방 및 좌측방 데이터가 모이는 점을 술자가 버를 이용하여 파낸 모습을 도시한 도면이고, 도 27는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환자 구강에서 바이트 재료(Bite Material)로 고정하는 모습을 도시한 도면이다.
도 26에 도시된 바와 같이 환자의 전방, 우측방 및 좌측방 운동을 통한 교합 데이터가 모이는 운동로 지점(260)을 술자가 버(Bur)를 이용하여 파낸다. 도 27에 도시된 바와 같이 환자 구강에서 가이드 핀(191)의 꼭지점을 버로 파낸 운동로 지점(260)에 고정 시킨 후 바이트 재료(270)로 고정시킨다.
이어서, 도 20의 2차 인상체 및 상악 플레이트를 스캔하는 단계(S2030)에서, 2차 인상체 및 상악 플레이트에 채득된 교합 데이터를 스캔 하는데, 도 27에서 얻은 수직적 및 수평적으로 고정된 2차 인상체를 스캔하고 도 25의 상악 플레이트(181)에 채득된 교합 데이터를 스캔하여 환자정보를 소프트웨어로 이전한다.
도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차 인상체 데이터와 미리 디자인 된 트레이를 정밀 정합하는 모습을 도시한 도면이다.
도 28을 참조하면, 2차 인상체 데이터(280)와 미리 디자인된 트레이(180)를 소프트웨어에서 불러와 도 14에서 생성한 마커(140)를 이용하여 정밀 정합 할 수 있다.
도 29는 본 발명의 일 실시 예에 따른 교합 데이터와 트레이의 마커를 이용하여 2차 인상체 데이터와 트레이를 정밀 정합하는 모습을 도시한 도면이다.
도 29를 참조하면, 스캔한 교합 데이터와 도 18과 같이 미리 디자인된 트레이(180)의 교합 데이터 정합용 마커(182)를 이용하여 2차 인상체 데이터(280)와 미리 디자인 된 트레이(180)를 정밀 정합할 수 있다.
도 30은 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 인상 데이터와 2차 인상 데이터의 차이를 도시한 도면이다.
도 30을 참조하면, 도 20의 변환 단계(S2040)에서 스캔한 2차 인상체 데이터를 인상모형 데이터로 변환하고, 도 20의 정합 단계(S2050)에서 2차 인상모형 데이터로 변환된 2차 인상 데이터를 1차 인상 데이터와 정합한다. 도 9를 참조로 하여 전술한 바와 같이 1차 인상체 데이터를 1차 인상모형 데이터로 변환하는 방식과 동일하게 2차 인상체 데이터를 2차 인상모형 데이터로 변환한다. 도 30에 도시된 바와 같이 1차 인상 데이터와 2차 인상 데이터의 차이는 의치상 변연부에 있다.
도 31은 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 인상 데이터와 2차 인상 데이터를 치조제의 형태에 의한 매칭 방식으로 정합하는 예를 도시한 도면이다.
1차 인상 데이터에서 제조된 1차 인상모형 데이터의 높이와 2차 인상 데이터에서 제조된 2차 인상모형 데이터의 높이가 동일하다는 원리를 이용하여 도 31에 도시된 바와 같이 자동 매칭 방식으로 인상모형 형태의 1차 인상 데이터 및 2차 인상 데이터를 정합할 수 있다. 다른 예로, 1차 인상 데이터와 2차 인상 데이터에서 변하지 않는 해부학적 부위를 포인트로 클릭하여 정합 할 수도 있다. 변하지 않는 해부학적 부위는 예를 들어, 상악에서 절치유두와 상악결절이 있고 하악에서는 레트로 모랄 패드(Retromolar pad) 등이 있다.
자동 매칭 방식 또는 변하지 않는 해부학적 부위를 포인트로 클릭하여 정합한 후 정합률을 식별 가능한 시각정보로 표시할 수 있다. 예를 들어, 색상 등으로 구분하여 표시할 수 있고, 수치로 표현해 줄 수도 있다. 자동 정합률이 떨어질 경우 사용자가 수동 조절을 할 수 있도록 회전과 버튼 방식 등의 UI 도구(Tool)를 제공할 수도 있다.
도 32는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차 인상 데이터를 트레이에 결합한 모습을 도시한 도면이다.
CT 데이터와 1차 인상 데이터를 정합한 후, 도 20의 정합 단계(S2050)에서 1차 인상 데이터의 상, 하악과 2차 인상 데이터의 상, 하악을 각각 정합하였다. 도 32에 도시된 바와 같이 여기에 맞게 도 27의 우측 데이터인 2차 인상 데이터를 획득한 트레이를 결합시킬 수 있다.
CT 데이터에서 상악과 하악 형상을 2차원 CT 이미지들을 합쳐 각각의 3차원적 이미지로 분리할 수 있고, 도 32에 도시된 바와 같이 2차 인상 데이터를 획득한 트레이의 형상에 맞게 하악의 3차원적 CT 이미지의 위치가 변동될 수 있다.
도 33은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상악 플레이트에 채득된 교합 데이터의 방향대로 하악의 가이드 핀이 움직여 환자의 데이터를 그대로 시뮬레이션한 모습을 도시한 도면이다.
도 33에 도시된 바와 같이 상악 플레이트에 채득된 교합 데이터의 방향대로 하악의 가이드 핀이 움직여 2차 인상 데이터와 CT 데이터가 합쳐진 환자의 데이터를 그대로 시뮬레이션 할 수 있다. 시뮬레이션 할 때, 사용자에게 보이는 화면은 상악은 고정되어 있고 하악이 가이드 핀 형태대로 움직이는 것을 제공할 수 있다. 실제 환자도 상악이 고정되어 있고, 하악이 움직이기 때문이다.
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 (18)
- 환자의 CT 데이터를 획득하는 단계;
환자의 1차 인상 데이터를 획득하는 단계;
획득된 CT 데이터와 1차 인상 데이터를 정합하는 단계;
정합된 1차 인상 데이터를 이용하여 트레이를 디자인 하는 단계; 및
트레이를 출력하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레이 제조방법. - 제 1 항에 있어서, 트레이를 디자인 하는 단계는
레퍼런스 마커가 부착된 환자의 구강을 스캔하여 얻은 1차 인상체 데이터로부터 3차원의 1차 인상모형 데이터를 생성하는 단계;
1차 인상모형 데이터의 1차 변곡점을 제1 기준 포인트로 할당하는 단계;
제1 기준 포인트에서 미리 설정된 거리에 1차 트레이 라인을 생성하고 인상재 두께를 고려하여 최종 트레이 라인을 생성하는 단계; 및
최종 트레이 라인에서 미리 설정된 두께를 할당하여 트레이의 3차원 형상을 생성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레이 제조방법. - 제 2 항에 있어서, 1차 인상모형 데이터를 생성하는 단계는
1차 인상체 데이터에서 가장 깊은 부위인 의치상 변연부를 기점으로 수직적 높이 및 수평적 넓이를 설정하고 사용자 설정 값 또는 1차 인상체 데이터의 가장 낮은 지점을 기준으로 미리 설정된 두께가 되도록 1차 인상모형 데이터의 높이를 설정하여 1차 인상모형 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 트레이 제조방법. - 제 1 항에 있어서, 트레이를 디자인 하는 단계는
트레이의 내부에 사용자가 설정한 인상재 두께만큼을 스토퍼 두께로 지정하고 스토퍼로 인해 과잉의 인상재가 배출될 수 있도록 하는 홀을 제공하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레이 제조방법. - 제 1 항에 있어서, 트레이를 디자인 하는 단계는
환자의 CT 데이터 상의 교합 평면에 맞춰서 상악 트레이에 교합 데이터를 채득하기 위한 상악 플레이트를 생성하는 단계; 및
교합 데이터 채득을 위해 가이드 핀을 하악 트레이에 배치하고 안면 계측법을 이용하여 가이드 핀의 길이를 제시하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레이 제조방법. - 제 1 항에 있어서, 트레이를 디자인 하는 단계는
환자의 CT 데이터 상의 교합 평면에 맞춰서 하악 트레이에 교합 데이터를 채득하기 위한 하악 플레이트를 생성하는 단계; 및
교합 데이터 채득을 위해 가이드 핀을 상악 트레이에 배치하고 안면 계측법을 이용하여 가이드 핀의 길이를 제시하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레이 제조방법. - 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 트레이를 디자인 하는 단계는
스캔한 교합 데이터와 트레이를 정밀정합 하기 위한 마커를 상악 플레이트 또는 하악 플레이트 상에 생성하는 단계; 및
교합 데이터 채득을 위해 가이드 핀의 꼭지점을 형성하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트레이 제조방법. - 제조된 트레이를 이용하여 2차 인상체를 생성하는 단계;
가이드 핀을 트레이에 장착한 후 환자의 교합 데이터를 획득하는 단계;
2차 인상체 및 트레이의 플레이트를 스캔하는 단계;
스캔한 2차 인상체 데이터를 2차 인상모형 데이터로 변환하는 단계;
2차 인상모형 데이터를 트레이 제조를 위해 생성된 1차 인상모형 데이터와 정합하는 단계; 및
교합 데이터를 소프트웨어로 이전하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 이전 방법. - 제 8 항에 있어서, 환자의 교합 데이터를 획득하는 단계는
환자의 구강에 삽입된 상악 인상체 및 하악 인상체로부터 환자의 운동을 통해 교합 데이터를 획득하는 단계; 및
환자의 하악 운동으로 인해 교합 데이터가 모이는 방향으로 운동 방향이 표시되는 운동로를 생성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 이전 방법. - 제 8 항에 있어서, 2차 인상체 및 트레이의 플레이트를 스캔하는 단계는
환자의 운동을 통한 교합 데이터가 모이는 트레이의 운동로 지점에 가이드 핀의 꼭지점이 고정되고 상악 트레이와 하악 트레이가 바이트 재료로 고정되는 단계; 및
2차 인상체를 스캔하고 트레이의 플레이트에 채득된 교합 데이터를 스캔하는 단계;
트레이에 형성된 정합을 위한 마커를 이용하여 스캔한 2차 인상체 데이터와 트레이를 정합하는 단계; 및
스캔한 교합 데이터와 트레이의 플레이트 마커를 이용하여, 스캔한 2차 인상체 데이터와 트레이를 정합하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 이전 방법. - 제 8 항에 있어서, 2차 인상모형 데이터를 트레이 제조를 위해 생성된 1차 인상모형 데이터와 정합하는 단계는
1차 인상모형 데이터의 높이와 2차 인상모형 데이터의 높이가 동일한 원리를 이용하여 자동 매칭 방식으로 1차 인상모형 데이터와 2차 인상모형 데이터를 정합하거나, 1차 인상모형 데이터와 2차 인상모형 데이터에서 불변하는 해부학적 부위를 사용자 조작신호에 의해 선택 입력 받아 1차 인상모형 데이터와 2차 인상모형 데이터를 정합하는 것을 특징으로 하는 데이터 이전방법. - 제 8 항에 있어서, 교합 데이터를 소프트웨어로 이전하는 단계는
1차 인상 데이터와 CT 데이터의 정합과정 및 1차 인상 데이터와 2차 인상 데이터의 정합과정 이후 2차 인상 데이터를 획득한 트레이를 결합 시키는 단계; 및
트레이의 플레이트에 채득된 교합 데이터의 방향대로 가이드 핀이 움직여 2차 인상 데이터와 CT 데이터가 합쳐진 환자의 데이터를 그대로 시뮬레이션 하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 이전 방법. - 환자의 CT 데이터 및 1차 인상 데이터를 획득하는 데이터 획득부;
치과 영상을 이용한 진단 및 분석을 거쳐 시뮬레이션을 수행하여 치료 계획을 수립하되, 획득된 CT 데이터와 1차 인상 데이터를 정합하고 정합된 1차 인상 데이터를 이용하여 트레이를 디자인 하는 제어부; 및
디자인된 트레이를 출력하는 출력부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 장치. - 제 13 항에 있어서, 제어부는
레퍼런스 마커가 부착된 환자의 구강을 스캔하여 얻은 1차 인상체 데이터로부터 3차원의 1차 인상모형 데이터를 생성하고
1차 인상모형 데이터의 1차 변곡점을 제1 기준 포인트로 할당하고
제1 기준 포인트에서 미리 설정된 거리에 1차 트레이 라인을 생성하고 인상재 두께를 고려하여 최종 트레이 라인을 생성하며
최종 트레이 라인에서 미리 설정된 두께를 할당하여 트레이의 3차원 형상을 생성하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 장치. - 제 13 항에 있어서, 제어부는
환자의 CT 데이터 상의 교합 평면에 맞춰서 상악 트레이에 교합 데이터를 채득하기 위한 상악 플레이트를 생성하고,
교합 데이터 채득을 위해 가이드 핀을 하악 트레이에 배치하고 안면 계측법을 이용하여 가이드 핀의 길이를 제시하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 장치. - 제 13 항에 있어서, 제어부는
환자의 CT 데이터 상의 교합 평면에 맞춰서 하악 트레이에 교합 데이터를 채득하기 위한 하악 플레이트를 생성하고,
교합 데이터 채득을 위해 가이드 핀을 상악 트레이에 배치하고 안면 계측법을 이용하여 가이드 핀의 길이를 제시하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 장치. - 제 13 항에 있어서, 제어부는
제조된 트레이를 이용하여 2차 인상체를 생성하고
가이드 핀을 트레이에 장착한 후 환자의 교합 데이터를 획득하고
2차 인상체 및 트레이의 플레이트를 스캔하고
스캔한 2차 인상체 데이터를 2차 인상모형 데이터로 변환하고
2차 인상모형 데이터를 트레이 제조를 위해 생성된 1차 인상모형 데이터와 정합하며
교합 데이터를 소프트웨어로 이전하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 장치. - 제 17 항에 있어서, 제어부는
1차 인상 데이터와 CT 데이터의 정합과정 및 1차 인상 데이터와 2차 인상 데이터의 정합과정 이후 2차 인상 데이터를 획득한 트레이를 결합 시키고
트레이의 플레이트에 채득된 교합 데이터의 방향대로 가이드 핀이 움직여 2차 인상 데이터와 CT 데이터가 합쳐진 환자의 데이터를 그대로 시뮬레이션 하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 장치.
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2020
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