KR102422746B1 - 구강검진용 자동 구강 스캔 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상을 획득하기 위한 카메라가 설치된 스캐닝유닛이 피검진자의 구강 내로 자동으로 진입하고 정해진 시퀀스에 따라 회전 운동 및 선형 운동하면서 구강 내부를 카메라로 촬영하여 구강의 3차원 영상을 획득할 수 있는 구강검진용 자동 구강 스캔 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 구강 스캔 장치는, 베이스프레임; 상기 베이스프레임에 선형운동수단에 의해 피검진자의 구강 쪽으로 수평 이동 가능하게 설치되는 포스트부재; 상기 포스트부재의 상단에 포스트부재의 이동 방향으로 연장된 수평축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 회전링크부재; 상기 회전링크부재를 상기 수평축을 중심으로 회전시키는 회동수단; 후단이 상기 회전링크부재에 지면(地面)에 대해 연직한 수직축을 중심으로 측방향으로 회전 가능하게 설치되어 구강 내부에서 이동하면서 구강 내부를 촬영하는 스캐닝유닛; 및, 상기 회동수단과 스캐닝유닛의 작동을 제어하고, 스캐닝유닛에 의해 촬영된 영상을 분석하는 제어및분석부;를 포함할 수 있다.

Description

구강검진용 자동 구강 스캔 장치{Intraoral scan device for automatic intraoral examination}
본 발명은 구강 스캔 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라가 설치된 스캐닝유닛가 피검진자의 구강 내로 자동으로 진입하여 회전 운동 및 선형 운동하면서 구강 내부를 카메라로 촬영하여 구강의 3차원 영상을 획득할 수 있는 구강검진용 자동 구강 스캔 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 치과병원에서는 환자의 치아를 본떠 석고모형을 제작하는 인상채득과정(impression taking)을 통해 환자의 손상된 치아에 대한 치료 및 진료를 수행하여 왔다.
그러나, 이러한 인상채득과정을 통한 석고모형의 제작방식은 환자가 인상재료를 입에 물고 있어야 하므로 재료에 의한 감염이 발생할 수 있고, 모형재가 굳는데 일정시간이 필요함과 함께 여러 복잡한 과정을 거쳐야만 하므로 환자나 시술자 모두에게 불편함을 야기하는 등 다양한 문제점이 발생하였다.
이에, 위와 같은 인상채득과정의 여러가지 문제점을 해소하기 위하여 광학장비를 이용하여 구강내를 촬영 스캐닝함으로써 치아에 대한 3차원 영상을 취득하는 3차원 구강스캐너가 개발되었다.
그런데, 종래 개발된 구강스캐너는 스캐너본체를 환자의 구강 내 측정위치에 위치 고정시키는 것이 어렵고, 단수의 촬영유니트로 상하좌우 여러번 반복하여 스캔이 이루어지는 구조이므로 숙련정도에 따라 스캐닝의 질이 달리지며, 고숙련도를 갖지 않는 경우 획득된 3차원 영상의 품질이 크게 저하되는 문제점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 국내 등록실용신안 제20-0482452호에 환자의 머리와 콧등 부분에 지지하여 스캐너본체를 구강 내 측정위치에 용이하게 고정시킬 수 있으면서 한번에 구강내 전구간을 촬영 스캔할 수 있는 3차원 구강스캐너가 개시되어 있다.
그러나 상기한 등록실용신안의 3차원 구강스캐너를 비롯한 종래의 구강스캐너는 영상을 획득하는 카메라가 설치되는 스캐너본체가 구강 내에서 이동하지 못하고 그 위치가 고정되기 때문에 피검진자의 다양한 3차원 구강 영상을 정확하게 획득하지 못하여 실용화되고 있지 못하는 실정이다.
대한민국 등록실용신안 제20-0482452호(2017.01.18. 등록) 대한민국 공개특허 제10-2014-0039836호(2014.04.02. 공개) 대한민국 공개특허 제10-2018-0102466호(2018.09.17. 공개)
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 영상을 획득하기 위한 카메라가 설치된 스캐닝유닛이 피검진자의 구강 내로 자동으로 진입하고 정해진 시퀀스에 따라 회전 운동 및 선형 운동하면서 구강 내부를 카메라로 촬영하여 구강의 3차원 영상을 획득할 수 있는 구강검진용 자동 구강 스캔 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구강 스캔 장치는, 베이스프레임; 상기 베이스프레임에 선형운동수단에 의해 피검진자의 구강 쪽으로 수평 이동 가능하게 설치되는 포스트부재; 상기 포스트부재의 상단에 포스트부재의 이동 방향으로 연장된 수평축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 회전링크부재; 상기 회전링크부재를 상기 수평축을 중심으로 회전시키는 회동수단; 후단이 상기 회전링크부재에 지면(地面)에 대해 연직한 수직축을 중심으로 측방향으로 회전 가능하게 설치되어 구강 내부에서 이동하면서 구강 내부를 촬영하는 스캐닝유닛; 및, 상기 회동수단과 스캐닝유닛의 작동을 제어하고, 스캐닝유닛에 의해 촬영된 영상을 분석하는 제어및분석부;를 포함할 수 있다.
상기 스캐닝유닛은, 후단이 상기 회전링크부재에 지면(地面)에 대해 연직한 수직축을 중심으로 측방향으로 회전하도록 설치되는 복수의 제1링크바아와, 상기 각각의 제1링크바아의 선단에 지면(地面)에 대해 연직한 링크축을 매개로 측방향으로 회전 가능하게 연결된 복수의 제2링크바아와, 상기 제1링크바아 및 제2링크바아에 설치되어 구강 내부를 촬영하는 복수의 카메라 및, 상기 제1링크바아 및 제2링크바아를 상기 수직축 및 링크축을 중심으로 원하는 각도로 회전시키는 링크회동수단을 포함하여, 상기 제1링크바아 및 제2링크바아가 링크회동수단에 의해 측방으로 회전 운동하여 서로 벌어지거나 오므려질 수 있다.
상기 스캐닝유닛은, 상기 제1링크바아 및 제2링크바아의 측면에 부착되어 상기 제1링크바아 및 제2링크바아가 구강 내에서 측방향으로 회전하여 벌어질 때 구강의 입술 및 뺨 부위 내측면에 접촉하는 확장패드를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 확장패드는 외부에서 주입되는 공기에 의해 팽창될 수 있는 수지 재질의 팩으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 구강검진용 자동 구강 스캔 장치는 상기 베이스프레임에 설치되어 피검진자의 턱 부분을 받치는 턱받침대를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 구강검진용 자동 구강 스캔 장치는 상기 베이스프레임에 설치되어 피검진자의 머리 부분을 고정하는 머리고정유닛과, 피검진자의 얼굴을 촬영하는 카메라를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 형태에 따르면, 상기 포스트부재는 상기 베이스프레임에 고정되게 설치되는 고정포스트와, 상기 고정포스트의 상부에 모터를 포함하는 승강수단에 의해 상하로 이동할 수 있도록 설치되어 고정포스트에 대한 높이 조절이 가능한 가동포스트를 포함할 수 있다.
본 발명의 구강검진용 자동 구강 스캔 장치는, 피검진자의 구강 검진을 위한 정보를 영상으로 출력하는 모니터를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 구강 스캔 장치를 이용한 구강 스캔 방법은,
(S1) 피검진자의 구강을 벌린 상태에서 피검진자의 바로 앞쪽에서 외부 카메라로 구강 내부를 촬영하고, 제어및분석부가 딥러닝을 이용하여 구강 내의 치열을 경계구분 작업(segmetation)하고, 경계구분 작업(segmetation)된 영상에서 기도와 구치부의 최후방 깊이를 인식하는 단계;
(S2) 포스트부재가 피검진자의 구강 쪽으로 전진하면서 회전링크부재가 수평축을 중심으로 회전하면서 스캐닝유닛이 구강 내측으로 진입하면서 구강 내부를 촬영하는 단계;
(S3) 피검진자의 악궁(arch) 형태에 따라 스캐닝유닛을 벌리는 단계;
(S4) 스캐닝유닛으로 구강 내부를 촬영하여 영상을 획득하는 단계;
(S5) 포스트부재를 후진시켜 스캐닝유닛을 구강 외부로 일정 거리 이탈시키고, 피검진자가 입을 천천히 다물면서 치아의 전방면이 스캐닝유닛의 전방면에 닿게 하면서 치아를 촬영하여 영상을 획득하는 단계;
(S6) 제어및분석부가 상기 외부 카메라에 의해 촬영된 피검진자의 얼굴 영상과, 상기 스캐닝유닛에 의해 획득된 치아 영상을 조합하여 동적 악간 관계를 채득하는 단계; 및,
(S7) 피검진자가 치아를 다물고 치열을 드러냈을 때의 얼굴 영상을 촬영하고, 촬영된 영상에서 치아를 경계구분 작업(segmetation)한 후 촬영된 모든 영상을 조합하여, 치아를 물었을 때부터 벌릴때까지 전체적인 동적 악간 관계를 채득하는 단계;
를 포함할 수 있다.
상기 (S2) ~ (S5) 단계를 실행하는 과정에서 스캐닝유닛에 일정 크기 이상의 힘이 가해지면 스캐닝유닛이 후진하여 원래 위치로 복귀하여 안전사고를 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 피검진자가 모니터 및 스피커를 통해 안내되는 정보에 따라 구강을 벌리거나 오므리는 동작을 수행할 때 포스트부재의 상단에 설치된 스캐닝유닛이 구강 내외측으로 진입하면서 구강의 영상을 획득하고, 이를 딥러닝을 이용하여 3차원 구강 영상으로 변환하여 편리하고 신속하게 구강 검진을 수행할 수 있다.
이러한 본 발명의 구강검진용 자동 구강 스캔 장치는 피검진자의 동의할 경우 심사평가원이나 보건복지부 등 구강 검진 기관에 검진 데이터가 전송되어 지속적인 환자 모니터링 및 국가 구강 검진 체계를 이루는 빅데이터로도 사용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 구강 스캔 장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 자동 구강 스캔 장치의 주요 부분의 측면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1에 도시한 자동 구강 스캔 장치의 주요 부분의 작동례를 나타낸 정면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 자동 구강 스캔 장치의 스캐닝유닛이 악궁(arch) 형태에 따라 벌어진 상태를 나타낸 정면도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 1에 도시한 자동 구강 스캔 장치의 스캐닝유닛이 접혀진 상태와 벌어진 상태를 각각 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 구강 스캔 장치의 주요 부분의 측면도이다.
상술한 본 개시의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다.
이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 개시의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 개시의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 개시의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 개시의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 개시의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "～사이에"와 "바로 ～사이에" 또는 "～에 인접하는"과 "～에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구강검진용 자동 구강 스캔 장치는 베이스프레임(10)과, 상기 베이스프레임(10)에 선형운동수단에 의해 피검진자의 구강 쪽으로 수평 이동 가능하게 설치되는 포스트부재(20), 상기 포스트부재(20)의 상단에 포스트부재(20)의 이동 방향으로 연장된 수평축(31)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 회전링크부재(30), 상기 회전링크부재(30)를 상기 수평축(31)을 중심으로 회전시키는 제1회동수단, 후단이 상기 회전링크부재(30)에 지면(地面)에 대해 연직한 수직축(32)을 중심으로 측방향으로 회전 가능하게 설치되어 구강 내부에서 이동하면서 구강 내부를 촬영하는 스캐닝유닛(50)과, 상기 포스트부재(20)와 회전링크부재(30)와 스캐닝유닛(50) 등의 작동을 제어하는 제어및분석부(미도시)를 포함한다.
상기 베이스프레임(10)은 구강 스캔 장치의 구성요소들을 지지하기 위한 것으로, 테이블 또는 별도의 지지구조물 상에 설치될 수 있다. 상기 베이스프레임(10) 상에는 피검진자의 턱 부분을 받치는 턱받침대(12)와, 피검진자의 머리 부분을 고정하는 머리고정유닛이 설치될 수 있다.
상기 턱받침대(12)는 T자형의 받침대로 이루어져, 베이스프레임(10) 상에서 피검진자의 턱을 편안하고 안정적으로 받칠 수 있게 구성된다.
또한 머리고정유닛은 사용자의 머리 부분의 양측 부분을 감싸면서 지지하는 2개 한 쌍으로 된 헤드레스트(40)를 구비하며, 2개의 헤드레스트(40)가 공지의 선형운동장치 또는 회전운동장치에 의해 측방으로 벌어지거나 오므려지면서 피검진자의 머리 양측부분을 지탱한다. 이와 같이 턱받침대(12)와 머리고정유닛은 자동 구강 검진 시에 피검진자의 구강이 흔들리지 않고 일정한 위치에 유지될 수 있도록 한다. 상기 헤드레스트(40)는 검진자 또는 피검진자가 수동으로 작동시킬 수 있지만, 이와 다르게 머리고정유닛 또는 베이스프레임(10)에 피검진자의 머리 위치를 인식하는 복수의 외부 카메라(16) 등을 설치하여 제어및분석부(미도시)가 머리 위치를 인식한 다음, 자동으로 헤드레스트(40)를 작동시켜 헤드레스트(40)로 머리 부분을 지지할 수 있다. 이 때 제어및분석부는 상기 외부 카메라(16)에서 촬영된 영상으로 피검진자의 머리 형태와 위치를 딥러닝(deep learning)을 이용하여 자동으로 인식하고, 인식된 머리 형태와 위치에 따라 헤드레스트(40)의 이동 거리를 계산하여 헤드레스트(40)를 천천히 이동시켜 머리를 고정한다. 이 경우 제어및분석부는 헤드레스트(40)에 미리 입력된 임계치 이상의 힘이 가해지게 되면 자동으로 헤드레스트(40)가 벌어지게 함으로써 돌발 상황에 따른 안전사고를 방지할 수 있도록 프로그래밍된다.
또한 상기 베이스프레임(10)에는 피검진자의 구강 검진을 위한 정보를 영상으로 출력하는 모니터(15)와, 음향이나 음성으로 구강 검진을 위한 정보를 출력하는 스피커(미도시)가 설치될 수 있다. 상기 모니터(15)를 통해 구강 검진을 위한 동작 등을 안내하는 영상이나 문구 등의 이미지를 출력하여 구강 검진이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
상기 포스트부재(20)는 상하방향으로 연장된 바아 형태나 블록 형태로 되어, 베이스프레임(10)에 전후방향(X축 방향)으로 이동하면서 피검진자의 구강과 가까워지는 방향과 멀어지는 방향으로 이동하면서 상기 스캐닝유닛(50)이 피검진자의 구강 내측으로 진입하거나 구강 외측으로 이탈할 수 있도록 한다. 상기 포스트부재(20)를 이동시키기 위한 선형운동수단은 모터와 볼스크류를 포함하는 선형운동장치, 또는 모터와 복수의 풀리 및 벨트를 포함하는 선형운동장치, 리니어모터를 포함하는 선형운동장치, 모터와 피니언기어 및 래크기어를 포함하는 선형운동장치 등 공지의 선형운동장치를 적용하여 구성할 수 있다.
또한 상기 포스트부재(20)는 높이가 일정하게 유지되게 구성될 수도 있지만, 피검진자의 구강 위치나 검진 종류, 검진 상태에 따라 스캐닝유닛(50)의 높이를 원하는 높이로 가변시킬 수 있도록 높이가 조절될 수 있게 구성될 수도 있다. 예를 들어, 도 6에 도시한 것과 같이 포스트부재(20)가 상기 베이스프레임(10)에 고정되게 설치되는 고정포스트(21)와, 상기 고정포스트(21)의 상부에 모터를 포함하는 승강수단에 의해 상하로 이동할 수 있도록 설치되어 고정포스트(21)에 대한 높이 조절이 가능한 가동포스트(22)를 포함할 수 있다. 상기 승강수단은 상기 선형운동수단과 마찬가지로 모터와 볼스크류를 포함하는 선형운동장치, 또는 모터와 복수의 풀리 및 벨트를 포함하는 선형운동장치, 리니어모터를 포함하는 선형운동장치, 모터와 피니언기어 및 래크기어를 포함하는 선형운동장치 등 공지의 선형운동장치를 적용하여 구성할 수 있다.
포스트부재(20)의 상단부에는 피검진자의 구강 내부로 삽입되어 구강 내부의 3차원 영상을 획득하는 스캐닝유닛(50)이 회전링크부재(30)를 매개로 설치된다. 상기 회전링크부재(30)는 지면(地面)에 대해 수평하며 포스트부재(20)의 이동 방향, 즉 X축 방향으로 연장된 수평축(31)을 중심으로 360도로 회전할 수 있게 설치된다. 상기 회전링크부재(30)를 회전시키기 위한 회동수단은 상기 수평축(31)에 직접 연결되거나 벨트 또는 기어와 같은 동력전달부재를 통해 연결되어 회전력을 전달하는 소형 모터일 수 있다.
상기 스캐닝유닛(50)은 후단이 상기 포스트부재(20)의 상단에 설치되는 회전링크부재(30)의 선단부에 지면(地面)에 대해 연직한 수직축(32)을 중심으로 측방향으로 회전하도록 설치되는 복수의 제1링크바아(51)와, 상기 각각의 제1링크바아(51)의 선단에 지면(地面)에 대해 연직한 링크축(53)을 매개로 측방향으로 회전 가능하게 연결된 복수의 제2링크바아(52)와, 상기 제1링크바아(51) 및 제2링크바아(52)에 설치되어 구강 내부를 촬영하는 복수의 카메라(55) 및, 상기 제1링크바아(51) 및 제2링크바아(52)를 상기 수직축(32) 및 링크축(53)을 중심으로 원하는 각도로 회전시키는 링크회동수단을 포함하여, 상기 제1링크바아(51) 및 제2링크바아(52)가 링크회동수단에 의해 측방으로 회전 운동하여 서로 벌어지거나 오므려질 수 있도록 구성된다.
상기 제1링크바아(51)와 제2링크바아(52)는 대략 사각형이나 원형 바아 또는 프레임 형태를 가질 수 있으며, 상기 수직축(32) 및 링크축(53)이 링크회동수단에 연결되어 회전 운동하면서 구강 내에서 오므려져 접히거나 벌어질 수 있다(도 5a 및 도 5b 참조). 상기 링크회동수단은 상기 수직축(32) 및 링크축(53)에 직접 연결되거나 벨트 또는 기어, 케이블과 같은 동력전달부재를 통해 연결되어 회전력을 전달하는 소형 모터일 수 있다.
상기 제1링크바아(51)와 제2링크바아(52)의 일측면과, 상부면 및/또는 하부면에 구강 내부를 촬영하는 복수의 카메라(55)가 길이방향을 따라 일정한 간격으로 설치될 수 있다.
또한 제1링크바아(51) 및 제2링크바아(52)의 측면에는 상기 제1링크바아(51) 및 제2링크바아(52)가 구강 내에서 측방향으로 회전하여 벌어질 때 구강의 입술 및 뺨 부위 내측면에 접촉하는 확장패드(59)가 부착된다. 상기 확장패드(59)는 피부에 자극이 되지 않도록 부드럽고 유연한 고무 또는 실리콘과 같은 소재로 이루어질 수 있다. 또한 확장패드(59)가 입술 및 뺨 부위와 치아 사이를 벌어지게 할 수 있도록 확장패드(59)는 외부에서 주입되는 공기에 의해 팽창될 수 있는 고무 또는 실리콘 등의 수지 재질의 팩으로 이루어질 수도 있다.
한편 전술한 실시예에서 제1링크바아(51)는 회전링크부재(30)에 대해 측방향으로 회전 가능하게 설치되지만 제1링크바아(51)가 회전링크부재(30)에 대해 상하방향으로 회전하거나, 회전링크부재(30)를 2부분으로 분할하여 제1링크바아(51)가 연결되는 부분을 포스트부재(20)에 연결되는 부분에 대해 상하로 회전 가능하게 연결하여 피검진자의 구강 위치나 검진 종류 등에 따라 카메라(55)의 상하 방향 위치를 조절하여 구강 스캔 작동을 수행할 수도 있을 것이다.
제어및분석부(미도시)는 모니터(15) 및 스피커(미도시), 머리고정유닛, 포스트부재(20)를 이동시키는 선형운동수단, 회전링크부재(30)를 회전시키기 위한 회동수단, 스캐닝유닛(50)을 작동시키기 위한 링크회동수단 및 카메라(55) 등과 전기적으로 연결되어 이들의 작동을 제어하며, 카메라(55)에 의해 전달된 신호를 통해 구강의 3차원 영상을 획득한다.
상기한 구강 스캔 장치를 이용하여 구강을 스캔하는 방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
모니터(15) 및/또는 스피커를 통해 영상 및/또는 음성으로 지시를 하여 구강 내부로 인입되는 스캐닝유닛(50)의 제1링크바아(51)와 제2링크바아(52)에 감염 방지를 위한 캡을 씌우도록 한다.
이어서 모니터(15) 및 스피커의 안내를 받아 피검진자가 턱받침대(12) 상에 턱 부위를 안착시키고, 입을 벌린다. 이 때 외부 카메라(16)가 피검진자의 머리 형태와 위치를 자동으로 인식하여 헤드레스트(40)를 작동시켜 머리를 고정한다.
그 다음, 피검진자의 구강 바로 앞쪽에서 외부 카메라(16)로 구강 내부를 촬영하고, 제어및분석부가 딥러닝을 이용하여 구강 내의 치열을 개략적으로 경계구분 작업(segmetation)하고, 경계구분 작업(segmetation)된 영상에서 기도와 구치부의 최후방 깊이를 인식한다.
포스트부재(20)가 피검진자의 구강 쪽으로 소정의 거리만큼 전진하여 제1링크바아(51) 및 제2링크바아(52)가 구강 내측으로 진입한다. 이 때 한 쌍의 제1링크바아(51) 및 제2링크바아(52)는 접혀져서 일자로 된 상태이다. 상기 포스트부재(20)의 이동에 의해 제1링크바아(51) 및 제2링크바아(52)가 구강 내측으로 진입하면서 카메라(55)로 구강 내부를 촬영하여 영상을 획득하고, 제2링크바아(52)의 선단부가 구치부의 최후방 위치에 도달하면 자동으로 포스트부재(20)가 정지한다. 이 때 상기 제1링크바아(51) 및 제2링크바아(52)가 접혀진 상태에서 회전링크부재(30)가 회동수단에 의해 수평축(31)을 중심으로 회전하면서 카메라(55)로 영상을 획득한다. 획득된 영상은 제어및분석부에서 3차원 영상으로 재구성된다. 한편 상술한 것처럼 스캐닝유닛(50)의 제1링크바아(51) 및 제2링크바아(52)가 직선 이동 및 회전 운동하면서 영상을 획득하는 과정에서 제1링크바아(51) 또는 제2링크바아(52)가 구강 내부에 혀나 입천장 등에 부딪혀 일정 크기 이상의 힘이 가해지면 제1링크바아(51) 또는 제2링크바아(52)가 천천히 후진하여 원래 위치로 복귀함으로써 안전사고를 방지한다.
전술한 것과 같은 스캐닝유닛(50)의 작동에 따라 치열을 상세하게 경계구분 작업(segmetation)한 영상을 획득한다.
그런 다음, 피검진자의 악궁(arch) 형태에 따라 제1링크바아(51) 및 제2링크바아(52)를 수직축(32) 및 링크축(53)을 중심으로 회전시켜 제1링크바아(51)와 제2링크바아(52)가 악궁 형태에 상응하여 벌어지게 한다. 이와 같이 제1링크바아(51)와 제2링크바아(52)가 벌어지는 과정에서 제1링크바아(51)와 제2링크바아(52)의 상,하부면에 설치된 카메라(55)로 계속 영상을 획득하여 치아 구조를 경계구분 작업한다. 이 때, 제1링크바아(51)와 제2링크바아(52)의 후방면(외측면)에 부착된 확장패드(59)를 입술 및 뺨 안쪽과 접촉하게 하여 입술 및 뺨 안쪽면과 치아 사이가 벌어지게 하여 치아를 더욱 명확하게 촬영할 수 있다. 이 경우 확장패드(59) 내에 공기를 주입함으로써 입술 및 뺨 안쪽이 더욱 원활하게 벌어지게 할 수 있다.
그런 다음, 포스트부재(20)를 후진시켜 스캐닝유닛(50)을 구강 외부로 일정 거리 이탈시키고, 피검진자가 입을 천천히 다물면서 치아의 전방면이 제1링크바아(51)와 제2링크바아(52)의 전방면(내측면)에 살짝 닿게 하면서 카메라(55)로 치아를 촬영하여 영상을 획득한다. 제어및분석부는 상기 외부 카메라(16)에 의해 촬영된 피검진자의 얼굴 영상과, 상기 스캐닝유닛(50)에 의해 획득된 치아 영상을 조합하여 정확한 동적 악간 관계를 채득한다.
이 때 치아를 다물고 '이' 소리를 내서 치열을 드러냈을 때의 얼굴 영상을 촬영하고, 촬영된 영상에서 치아를 경계구분 작업(segmetation)한 후 촬영된 모든 영상을 조합하면, 치아를 물었을 때부터 벌릴때까지 전체적인 동적 악간 관계를 채득할 수 있다.
제어및분석부(미도시)는 환자가 입을 벌릴 때 촬영된 3D 영상을 딥러닝(deep learning)으로 치아 우식, 치아 파절, 치주염, 구강 내 연조직 병소(linchen planus) 등을 검출하여 촬영된 영상과 검진 결과를 모니터(15) 및/또는 프린터를 통해 출력하고, 스피커(미도시)를 통해 음성으로 안내할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 구강검진용 자동 구강 스캔 장치는 피검진자가 모니터(15) 및 스피커(미도시)를 통해 안내되는 정보에 따라 구강을 벌리거나 오므리는 동작을 수행할 때 포스트부재(20)의 상단에 설치된 스캐닝유닛(50)이 구강 내외측으로 진입하면서 구강의 영상을 획득하고, 이를 딥러닝을 이용하여 3차원 구강 영상으로 변환하여 편리하고 신속하게 구강 검진을 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
10 : 베이스프레임 12 : 턱받침대
15 : 모니터 16 : 외부 카메라
20 : 포스트부재 21 : 고정포스트
22 : 가동포스트 30 : 회전링크부재
31 : 수평축 32 : 수직축
40 : 헤드레스트 50 : 스캐닝유닛
51 : 제1링크바아 52 : 제2링크바아
53 : 링크축 55 : 카메라
59 : 확장패드

Claims (10)

  1. 베이스프레임;
    상기 베이스프레임에 선형운동수단에 의해 피검진자의 구강 쪽으로 수평 이동 가능하게 설치되는 포스트부재;
    상기 포스트부재의 상단에 포스트부재의 이동 방향으로 연장된 수평축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 회전링크부재;
    상기 회전링크부재를 상기 수평축을 중심으로 회전시키는 회동수단;
    후단이 상기 회전링크부재에 지면(地面)에 대해 연직한 수직축을 중심으로 측방향으로 회전 가능하게 설치되어 구강 내부에서 이동하면서 구강 내부를 촬영하는 스캐닝유닛; 및,
    상기 회동수단과 스캐닝유닛의 작동을 제어하고, 스캐닝유닛에 의해 촬영된 영상을 분석하는 제어및분석부;
    를 포함하는 구강검진용 자동 구강 스캔 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스캐닝유닛은, 후단이 상기 회전링크부재에 지면(地面)에 대해 연직한 수직축을 중심으로 측방향으로 회전하도록 설치되는 복수의 제1링크바아와, 각각의 제1링크바아의 선단에 지면(地面)에 대해 연직한 링크축을 매개로 측방향으로 회전 가능하게 연결된 복수의 제2링크바아와, 상기 제1링크바아 및 제2링크바아에 설치되어 구강 내부를 촬영하는 복수의 카메라 및, 상기 제1링크바아 및 제2링크바아를 상기 수직축 및 링크축을 중심으로 원하는 각도로 회전시키는 링크회동수단을 포함하여, 상기 제1링크바아 및 제2링크바아가 링크회동수단에 의해 측방으로 회전 운동하여 서로 벌어지거나 오므려질 수 있도록 된 구강검진용 자동 구강 스캔 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스캐닝유닛은, 상기 제1링크바아 및 제2링크바아의 측면에 부착되어 상기 제1링크바아 및 제2링크바아가 구강 내에서 측방향으로 회전하여 벌어질 때 구강의 입술 및 뺨 부위 내측면에 접촉하는 확장패드를 더 포함하는 구강검진용 자동 구강 스캔 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 확장패드는 외부에서 주입되는 공기에 의해 팽창될 수 있는 수지 재질의 팩으로 된 구강검진용 자동 구강 스캔 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 베이스프레임에 설치되어 피검진자의 턱 부분을 받치는 턱받침대를 더 포함하는 구강검진용 자동 구강 스캔 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 베이스프레임에 설치되어 피검진자의 머리 부분을 고정하는 머리고정유닛과, 피검진자의 얼굴을 촬영하는 카메라를 더 포함하는 구강검진용 자동 구강 스캔 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 포스트부재는 상기 베이스프레임에 고정되게 설치되는 고정포스트와, 상기 고정포스트의 상부에 모터를 포함하는 승강수단에 의해 상하로 이동할 수 있도록 설치되어 고정포스트에 대한 높이 조절이 가능한 가동포스트를 포함하는 구강검진용 자동 구강 스캔 장치.
  8. 제1항에 있어서, 피검진자의 구강 검진을 위한 정보를 영상으로 출력하는 모니터를 더 포함하는 구강검진용 자동 구강 스캔 장치.
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