KR102538681B1 - 무치악 환자의 데이터를 이용하는 치아 배열 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

무치악 환자의 데이터를 이용하는 치아 배열 시스템 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

무치악 환자의 데이터를 이용하는 치아 배열 시스템 및 그 동작 방법이 제공된다. 치아 배열 시스템의 동작 방법은, 환자로부터 획득된 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 인상 데이터를 정합하고 정합된 데이터를 이용하여 트레이를 형성하는 단계, 상기 트레이를 이용하여 정적 교합 데이터 및 동적 교합 데이터를 생성하는 단계, 상기 정합된 데이터를 이용하여 덴탈 아치를 설정하는 단계, 상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 폭이 결정된 상악 및 하악 전치부를 배열하는 단계, 상기 덴탈 아치와 교합 평면을 기준으로 하악 구치부를 배열하는 단계, 및 상기 하악 구치부의 교합면의 경사도를 기준으로 상기 하악 구치부에 상악 구치부가 맞닿도록 상악 구치부를 배열하는 단계를 포함한다.

Description

무치악 환자의 데이터를 이용하는 치아 배열 시스템 및 그 동작 방법{DENTAL ARRANGEMENT SYSTEM USING DATA OF EDENTULOUS PATIENT AND METHOD OF OPERATING THE SAME}
본 발명은 무치악 환자의 데이터를 이용하는 치아 배열 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 무치악 환자로부터 획득된 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 인상 데이터를 이용하여 인공 치아의 배열을 시뮬레이션할 수 있는 치아 배열 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
통상적으로 무치악 환자의 치과용 의치 제작에 있어서 대략적인 치아 배열 후 3D 프린팅을 통해 제작된 의치를 환자에게 맞춰본 후 다시 치아 배열을 조정하는 과정이 필수적으로 포함된다.
그러나 이러한 과정은 환자의 반복적인 내방을 요구하며 전치부 치아 배열 조정이 있는 경우 구치부 또한 함께 조정되어야 하는 불편함이 있다.
따라서 의치를 착용한 무치악 환자의 심미적인 측면 및 치아의 교합을 고려하기 위해서는 치아의 배열 후 미세 조정을 위해 치아를 이동시키거나 치축의 각도를 변화시켰을 때 입술을 포함한 안면 형상의 변화가 소프트웨어적으로 시뮬레이션될 필요가 있다. 또한 이를 통해 치아 배열의 정밀성 확보 및 의치 제작 공정을 단순화의 효과를 얻을 수도 있다.
미국 등록 특허 US9675432
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 인상 데이터를 이용하여 무치악 환자에게 맞춤형으로 제작된 트레이를 형성하고, 상기 데이터를 이용하여 가상의 치아 배열을 시뮬레이션하는 치아 배열 시스템 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 치아 배열 시스템의 동작 방법은, 환자로부터 획득된 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 인상 데이터를 정합하고 정합된 데이터를 이용하여 트레이를 형성하는 단계, 상기 트레이를 이용하여 정적 교합 데이터 및 동적 교합 데이터를 생성하는 단계, 상기 정합된 데이터를 이용하여 덴탈 아치를 설정하는 단계, 상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 폭이 결정된 상악 및 하악 전치부를 배열하는 단계, 상기 덴탈 아치와 교합 평면을 기준으로 하악 구치부를 배열하는 단계, 및 상기 하악 구치부의 교합면의 경사도를 기준으로 상기 하악 구치부에 상악 구치부가 맞닿도록 상기 상악 구치부를 배열하는 단계를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 정합된 데이터를 이용하여 덴탈 아치를 설정하는 단계는, 교합 평면을 기준으로 상기 CT 데이터를 세그먼트하여 추출된 이미지로부터 상악과 하악의 중심선을 덴탈 아치로 설정하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 정합된 데이터를 이용하여 덴탈 아치를 설정하는 단계는, 사용자로부터 상기 교합 평면을 기준으로 생성된 복수의 컨트롤 포인트에 대한 입력을 제공받아 상기 덴탈 아치를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 전치부에서의 덴탈 아치의 길이는 구각 사이의 덴탈 아치로 측정될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 비익 하점, 미간 및 턱끝점을 연결한 수직선의 각도로 상기 상악 및 하악 전치부의 치축 각도를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 안면 스캔 데이터를 이용하여 결정된 환자의 얼굴형으로부터 상기 상악 및 하악 전치부의 형태를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 폭이 결정된 상악 및 하악 전치부를 배열하는 단계는, 미리 저장된 상악 및 하악 전치부의 모델을 상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 비율적으로 확대 또는 축소하여 배열하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 폭이 결정된 상악 및 하악 전치부를 배열하는 단계는, 사용자로부터 상기 상악 및 하악 전치부의 수평 이동 및 치축의 회전 이동에 대한 입력을 제공받아 상기 상악 및 하악 전치부의 위치를 조정하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 위치가 조정된 상악 및 하악 전치부에 의한 상순 및 하순의 형상을 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 폭이 결정된 상악 및 하악 전치부를 배열하는 단계는, 상기 상악 전치부의 절단면을 기준으로 상기 하악 전치부의 절단면의 수평 위치는 미리 정한 거리만큼 설측으로 이동하고, 수직 위치는 교합 평면에 정렬되도록 배열하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 덴탈 아치와 교합 평면을 기준으로 하악 구치부를 배열하는 단계는, 미리 저장된 하악 구치부의 모델을 상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 비율적으로 확대 또는 축소하여 배열하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명에 몇몇 실시예에서, 상기 하악 구치부의 교합면의 경사도는,
Figure 112021019898440-pat00001
에 의해서 결정되고, 여기서 a는 하악 구치부 교합면의 경사도이고 b는 전방시상과로각, c는 전치부의 수직, 수평 피개각일 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 치아 배열 시스템은, 환자로부터 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 인상 데이터를 획득하는 데이터 획득부, 및 상기 획득된 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 인상 데이터를 정합하고, 정합된 데이터를 이용하여 트레이를 형성하는 제어부를 포함하되, 상기 데이터 획득부는, 상기 트레이를 이용하여 정적 교합 데이터와 동적 교합 데이터를 획득하고, 상기 제어부는, 상기 정합된 데이터를 이용하여 설정된 덴탈 아치에 기초하여 상악 및 하악 전치부를 배열하고, 상기 덴탈 아치와 교합 평면을 기준으로 하악 구치부를 배열하고, 상기 하악 구치부의 교합면의 경사도를 기준으로 상기 하악 구치부에 상악 구치부가 맞닿도록 상기 상악 구치부를 배열한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부에 의해 처리된 치과 영상을 디스플레이하는 출력부, 및 상기 치과 영상에 대해 사용자로부터 조작 신호를 입력받는 사용자 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는, 교합 평면을 기준으로 상기 CT 데이터를 세그먼트하여 추출된 이미지로부터 상악과 하악의 중심선을 상기 덴탈 아치로 설정할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 사용자 인터페이스는 사용자로부터 상기 교합 평면을 기준으로 생성된 복수의 컨트롤 포인트에 대한 입력을 제공받고, 상기 제어부는 상기 복수의 컨트롤 포인트에 대한 입력에 기초하여 상기 덴탈 아치를 조정할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 사용자 인터페이스는 사용자로부터 상기 상악 및 하악 전치부의 수평 이동 및 치축의 회전 이동에 대한 입력을 제공받고, 상기 제어부는 상기 상악 및 하악 전치부의 수평 이동 및 치축의 회전 이동에 대한 입력에 기초하여 상기 상악 및 하악 전치부의 위치를 조정할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 출력부는 상기 위치가 조정된 상악 및 하악 전치부에 의해 변경된 상순 및 하순의 형상을 디스플레이할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는 비익 하점, 미간 및 턱끝점을 연결한 수직선의 각도로 상기 상악 및 하악 전치부의 치축 각도를 결정할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는 상기 안면 스캔 데이터를 이용하여 결정된 환자의 얼굴형으로부터 상기 상악 및 하악 전치부의 형태를 결정할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상악 및 하악 전치부의 모델을 미리 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 안면 스캔 데이터로부터 구각 사이의 덴탈 아치의 길이를 측정하고, 상기 미리 저장된 상악 및 하악 전치부의 모델을 상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 확대 또는 축소하여 배열할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 저장부는 하악 구치부의 모델을 더 저장하고, 상기 제어부는 상기 저장된 하악 구치부의 모델을 상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 확대 또는 축소하여 배열할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 치아 배열 시스템은 무치악 환자로부터 얻어진 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 인상 데이터 등을 이용하여 상악 및 하악 전치부, 상악 및 하악 구치부를 자동으로 배열할 수 있다. 특히 치아 배열 시스템은 CT 데이터를 이용하여 덴탈 아치를 자동으로 설정하고, 덴탈 아치의 길이를 이용하여 미리 저장된 치아의 모델을 확대 또는 축소하여 배열할 수 있다. 환자로부터 측정된 데이터를 이용하여 치아의 형상, 폭 및 배열이 결정됨으로써 좀더 정확한 치아의 배열이 가능하고, 배열 및 사용자의 입력에 의한 조정을 실시간으로 반영하여 디스플레이함으로써 사용자는 심미적인 측면에서도 효율적인 치아 배열이 가능할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 치아 배열 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 치아 배열 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 CT 데이터와 1차 인상 데이터로부터 트레이를 형성하는 단계를 더욱 자세하게 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 환자의 구강에 레퍼런스 마커를 부착한 구강과, 구강을 촬영하여 획득된 CT 데이터를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 얻어진 1차 인상 데이터를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 안면 스캔과 1차 인상 데이터를 정합하기 위해 안면 스캔 데이터를 얻는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 상악과 하악의 CT 데이터 및 상악과 하악의 1차 인상 데이터 간 정합 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9와 도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 안면 스캔 데이터와 1차 정합 데이터의 정합 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 생성된 1차 인상 데이터를 이용하여 트레이를 디자인하는 세부적인 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 생성된 1차 인상 데이터를 이용하여 제조된 인상모형 데이터의 높이를 설정하는 예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 자동으로 트레이를 제조하기 위해 인상모형 데이터의 제1 기준 포인트를 자동 설정하는 화면을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 설정된 제1 기준 포인트를 기준으로 1차 트레이 라인이 자동 설정되는 화면을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 최종 트레이 라인을 자동 설정하는 화면을 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 최종 트레이의 3차원 형상을 자동으로 완성하는 화면을 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 생성된 트레이와 정밀 정합을 할 수 있도록 하는 마커를 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 획득된 CT 데이터에서 캄퍼평면(Camper’s plane)을 생성하는 화면을 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 생성된 캄퍼평면과 평행하게 상악 플레이트가 자동으로 생성된 모습을 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 생성된 CT 데이터와 안면 스캔 데이터가 정합된 화면에서 안면 계측법을 이용하여 수직 고경을 설정하는 예를 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 형성된 상악 트레이의 도면이고, 도 22는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 형성된 하악 트레이의 도면이다.
도 23은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 환자의 2차 상악 인상체로부터 상악의 2차 인상 데이터를 획득하는 것을 도시한 도면이고, 도 24는 환자의 2차 하악 인상체로부터 하악의 2차 인상 데이터를 획득하는 것을 도시한 도면이다.
도 25는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 상악의 2차 인상 데이터와 하악의 2차 인상 데이터 및 중심 교합 데이터를 정합하여 정적 교합 데이터를 생성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 정적 교합 데이터와 CT 데이터 또는 2차 인상 데이터를 정합하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 치아 배열 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 28은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 2차 인상 데이터가 정합되어 디스플레이되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 29와 30은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 CT 데이터를 이용하여 덴탈 아치를 설정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 31은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 상악 전치부를 배열하기 위한 덴탈 아치의 길이를 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 32는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 안면 스캔 데이터에서 나타난 얼굴 형태에 따라 상악 및 하악 전치의 치축 각도를 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 33은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 안면 스캔 데이터로부터 얼굴형을 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 34는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 분류된 얼굴형에 따른 상악 전치부의 배치를 설명하기 위한 도면이고 도 35는 선택된 상악 전치부가 환자의 덴탈 아치의 길이에 따라 비율적으로 축소 또는 확대되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 36은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 상악 전치부의 길이와 절단면의 위치를 조정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 37 내지 38은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 상악 전치부를 배열하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 39는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 매니퓰레이터로 수정하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 40은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 도 39에 의해 수정된 전치부의 안면 모습을 시뮬레이션하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 41은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 하악 전치부의 치축의 결정을 설명하기 위한 도면이다.
도 42 및 43은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 하악 구치부의 배열을 설명하기 위한 도면이다.
도 44는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 하악 구치부의 수직 높이를 교합 평면 상에 배열하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 45는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 하악 구치부 교합면의 경사도를 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 46은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 상악 구치부가 배열되는 것을 도시한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 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 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 실시예에서 사용되는 '부' 라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부' 는 어떤 역할들을 수행한다. 그러나 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소와, 함수들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소들과 '부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 들로 더 분리될 수 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 치아 배열 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 치아 배열 시스템(1)은 데이터 획득부(110), 사용자 인터페이스(120), 제어부(130), 출력부(140) 및 저장부(150)를 포함할 수 있다. 치아 배열 시스템(1)은 정적 및 동적 교합 데이터를 이용하여 무치악 환자의 가상 치아의 배열을 시뮬레이션하는 컴퓨터 시스템으로, 예를 들어 개인용 컴퓨터(PC), 서버 컴퓨터, 워크 스테이션, 랩탑 컴퓨터 등의 다양한 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서 치아 배열 시스템(1)은 복수의 컴퓨터 시스템의 집합을 포함할 수도 있다.
데이터 획득부(110)는 무치악 환자로부터 치과 영상 데이터를 획득할 수 있다. 치과 영상 데이터는 예를 들어 구강 스캔 데이터, CT 데이터 및 안면 스캔 데이터 등을 포함할 수 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 스캔하여 획득하거나 환자의 구강을 본 떠 생성한 인상체를 3차원 스캐너(3차원 Model scanner)로 스캔하여 획득될 수 있다. 다른 예로서, 구강 내 3차원 스캐너(3차원 Intra-oral scanner)를 이용하여 환자의 구강 내부를 스캔하여 획득될 수 있다. 획득된 구강 스캔 데이터는 저장부(150)에 저장될 수 있다.
CT 데이터는 CT(Computed Tomography, 컴퓨터 단층 촬영)를 사용하여 환자의 두부 단층 이미지들을 생성하고, 각각의 단층 이미지를 이용하여 상악, 하악, 치아 영역 및 각각의 치아의 경계 중 하나를 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 포함할 수 있다. 획득된 CT 데이터는 저장부(150)에 저장될 수 있다.
안면 스캔 데이터는 레이저 또는 백색광 등을 이용하여 무치악 환자의 얼굴 표면의 지오메트리 정보를 3차원 형태로 생성할 수 있다. 이러한 안면 스캔 데이터는 환자의 정적인 상태를 스캔한 데이터와 웃는 모습을 스캔한 데이터 등을 포함할 수 있다. 획득된 안면 스캔 데이터는 저장부(150)에 저장될 수 있다.
저장부(150)에는 치아 배열 시스템(1)의 동작 수행을 위해 필요한 정보와 동작 수행에 따라 생성되는 정보 등의 각종 데이터가 저장될 수 있다. 저장부(150)는 예를 들어 DRAM (Dynamic RAM), SRAM (Static RAM) 등과 같은 휘발성 메모리와, 플래시 메모리, PRAM (Phasechange RAM), MRAM (Magnetic RAM), RRAM (Resistive RAM), FRAM (Ferroelectric RAM) 등의 비휘발성 메모리 또는 이들로 구성된 SSD(Solid State Disk) 또는 HDD(Hard Disk Drive) 등을 포함할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 저장부(150)는 치아 배열 시스템(1)과 동일한 공간에 위치하는 저장 장치일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 저장부(150)는 치아 배열 시스템(1)과 네트워크를 통해 연결되는 클라우드 스토리지와 같은 원격 저장 시스템을 포함할 수도 있다.
저장부(150)는 획득된 환자의 구강 스캔 데이터, CT 데이터 및 안면 스캔 데이터 등을 저장하고, 제어부(130)의 요청에 의해 필요한 데이터를 제공할 수 있다.
또한 저장부(150)는 배열될 상악 및 하악 전치부, 상악 및 하악 구치부의 모델의 라이브러리를 저장할 수 있다. 제어부(130)는 저장부(150)에 저장된 상악 및 하악 전치부, 상악 및 하악 구치부의 모델을 로딩하여, 환자의 덴탈 아치의 길이에 맞게 비율적으로 확대 또는 축소함으로써 가상의 치아를 배열할 수 있다.
제어부(130)는 치아 배열 시스템(1)의 동작에 필요한 기능을 수행하기 위한 소프트웨어를 실행하고, 정적 교합 데이터 및 동적 교합 데이터를 이용한 치아 배열의 시뮬레이션에 필요한 기능을 수행하기 위해 각 기능부를 제어할 수 있다.
제어부(130)는 출력부(140)를 통해 화면에 보이는 화면정보를 관리하고, 소프트웨어에 의한 제어를 통해 치과 영상을 이용한 진단 및 분석을 거쳐 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 치과 영상은 치료 계획 수립을 위해 생성된 환자의 2차원, 3차원 등의 다차원 영상을 의미한다. 시뮬레이션에는 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 실시예에 따른 제어부(130)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 몰딩(border molding)을 할 수 있다.
예를 들어, 제어부(130)는 데이터 획득부(110)에 의해 레퍼런스 마커가 부착된 환자의 구강을 스캔하여 생성된 1차 인상체 데이터로부터 3차원의 1차 인상 모형 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(130)의 트레이 제조에 대해서는 도 3 내지 도 19를 참조로 하여 상세히 후술한다.
또한, 제어부(130)는 제조된 환자 맞춤형 트레이를 이용하여 환자의 교합 데이터를 획득할 수 있다. 환자의 교합 데이터는 트레이를 이용하여 생성된 상악과 하악의 2차 인상 데이터가 정합된 정적 교합 데이터와, 트레이의 구강 내 움직임으로부터 생성된 동적 교합 데이터를 포함할 수 있다.
제어부(130)는 상악 및 하악의 2차 인상체(음형)를 스캔 후 이에 대응하는 양형의 모델을 생성하거나, 상악 및 하악의 2차 인상체에 석고를 부어 제작된 모형을 스캔함으로써 상악 및 하악의 2차 인상 데이터를 생성할 수 있다. 제어부(130)는 상악 및 하악의 2차 인상 데이터를 정합하여 정적 교합 데이터를 생성하고, 하악의 전방, 우측방, 좌측방 운동으로부터 동적 교합 데이터를 생성할 수 있다.
또한 제어부(130)는 환자로부터 획득된 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 인상 데이터를 정합하고, 정합된 데이터를 이용하여 덴탈 아치를 설정하고, 덴탈 아치의 길이를 측정할 수 있다. 구체적으로 제어부(130)는 교합 평면을 기준으로 CT 데이터를 세그먼트하여 추출된 이미지로부터 상악과 하악의 중심선을 상기 덴탈 아치로 설정할 수 있다. 제어부(130)는 측정된 덴탈 아치의 길이에 기초하여 저장부(150)로부터 상악 및 하악 전치부, 상악 및 하악 구치부의 모델을 로딩하고 이를 비율적으로 확대 또는 축소하여 배열할 수 있다.
또한 제어부(130)는 상악 및 하악 전치부의 수평 이동 및 치축의 회전 이동에 대한 사용자의 입력에 기초하여 상악 및 하악 전치부의 위치를 조정하고, 이로 인하여 변경된 상순 및 하순의 형상을 출력부(140)를 통해 제공할 수 있다.
제어부(130)는 비익 하점, 미간 및 턱끝점을 연결한 수직선의 각도로 상악 및 하악 전치부의 치축 각도를 결정하거나 안면 스캔 데이터를 이용하여 결정된 환자의 얼굴형으로부터 상악 및 하악 전치부의 형태를 결정할 수 있다.
또한 제어부(130)는 상악 구치부의 배열을 위해 필요한 하악 구치부의 교합면의 경사도를 연산할 수 있다. 이에 관한 자세한 설명은 후술한다.
사용자 인터페이스(120)는 사용자 조작신호를 입력 받을 수 있다. 사용자 인터페이스(120)는 출력부(140)를 통해 화면에 가상의 그래픽 객체로 표시되는 치과 영상에서 마우스 클릭 등의 사용자 조작신호를 입력 받을 수 있다.
출력부(140)는 치과 영상을 화면에 표시하고, 제어부(130)를 통한 시뮬레이션 과정을 화면에 표시한다. 나아가, 제어부(130)를 통해 디자인된 트레이를 3차원 프린터를 통해 출력할 수 있다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 치아 배열 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 치아 배열 시스템의 동작 방법은 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 인상 데이터를 정합한 데이터로부터 트레이를 형성하는 단계(S110), 트레이를 이용하여 정적 및 동적 교합 데이터를 생성하는 단계(S120), 정합된 데이터를 이용하여 설정된 덴탈 아치에 기초하여 상악 및 하악 전치부를 배열하는 단계(S130), 하악 구치부를 배열하는 단계(S140), 상악 구치부를 배열하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 인상 데이터로부터 트레이를 형성하는 단계를 더욱 자세하게 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 치아 배열 시스템의 동작 방법은 환자의 CT 데이터를 획득하는 단계(S111), 1차 인상 데이터를 획득하는 단계(S112), 획득된 CT 데이터와 1차 인상 데이터를 정합하는 단계(S113). 정합 데이터 중에서 표면 데이터인 1차 인상 데이터를 통해서 트레이를 디자인하는 단계(S114), 트레이를 최종적으로 3차원 프린터를 통해 출력하는 단계(S115)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 환자의 구강에 레퍼런스 마커를 부착한 구강과, 구강을 촬영하여 획득된 CT 데이터를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, CT 데이터를 획득하기 이전에, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 환자의 구강, 예를 들어 잇몸(12)에 레퍼런스 마커(11)를 부착한다. 레퍼런스 마커(11)는 방사선 불투과성 물질일 수 있으며, 부착 위치는 잇몸(12) 상에 치아의 전치부와 양쪽 구치부를 향한 위치일 수 있다. 레퍼런스 마커(11)는 원기둥, 다각기둥 등 일정한 부피를 가진 형상으로 구비될 수 있다. 이때, 미리 설정된 크기의 레퍼런스 마커(11)를 일정하게 배분하여 부착한다. 만약 레퍼런스 마커(11)가 작은 크기로 부착되거나 한 쪽에 몰려 있으면 정합할 때 오차가 발생할 수 있다. 레퍼런스 마커(11)가 부착된 잇몸(12)을 CT 촬영하면, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 CT 데이터(13)가 획득된다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 얻어진 1차 인상 데이터를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 안면 스캔과 1차 인상 데이터를 정합하기 위해 안면 스캔 데이터를 얻는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 치아 배열 시스템(1)은 예를 들어 잇몸(12)에 레퍼런스 마커(11)가 부착된 환자의 구강을 스캔하여 1차 인상 데이터(14)를 획득할 수 있다. 1차 인상 데이터(14)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 6에 도시된 것과 같이 안면 스캐너를 이용하여 환자의 얼굴 표면을 3차원적 데이터의 형태로 채득할 수 있다. 안면 스캔을 통해 도 6의 (a)와 같이 정적인 상태에서의 안면 스캔 데이터(15)와 도 6의 (b)와 같이 환자의 웃는 모습에서의 안면 스캔 데이터(16)를 얻을 수 있다.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 상악과 하악의 CT 데이터 및 상악과 하악의 1차 인상 데이터 간 정합 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면 치아 배열 시스템(1)은 CT 데이터(13)와 1차 인상 데이터(14)에서 레퍼런스 마커가 서로 동일한 위치에 있도록 정렬한 후 동일한 위치에 정렬된 레퍼런스 마커를 이용하여 CT 데이터(13) 및 1차 인상 데이터(14) 간 정합을 수행한다. 레퍼런스 마커는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 예를 들어 3개의 포인트일 수 있고, 사용자에 의해 지정될 수 있다.
CT 데이터(13)와 1차 인상 데이터(14) 간 데이터 정합 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이 CT 데이터(13)의 상악과 1차 인상 데이터(14)를 정합하여 중간 정합 데이터(17)를 획득한 후, 도 8에 도시된 바와 같이 중간 정합 데이터(17)의 하악과 1차 인상 데이터(14)를 추가로 정합하여 1차 정합 데이터(18)를 생성할 수 있다. 이와는 반대로 하악을 먼저 정합하고 상악을 추가로 정합하는 방법도 가능하다.
도 9와 도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 안면 스캔 데이터와 1차 정합 데이터의 정합 과정을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 9를 참조하면, 환자의 웃는 모습에서의 안면 스캔 데이터(16)와 1차 정합 데이터(18)를 정합하여 최종 정합 데이터(21)를 생성하는 과정이 도시된다. 치아 배열 시스템(1)은 예를 들어 눈 끝(19), 코 끝(20) 등의 포인트를 이용하여 3점 정합을 수행함으로써 환자의 웃는 모습에서의 안면 스캔 데이터(16)와 1차 정합 데이터(18)를 정합할 수 있다.
도 10을 참조하면, 환자의 웃는 모습에서의 안면 스캔 데이터(16)와 1차 정합 데이터(18)를 정합하는 과정에서 오차가 발생하는 경우 사용자는 출력부(140)를 통해 표시된 매니플레이터(22, manipulator)를 미세 조정함으로써 정합의 오차를 줄일 수 있다. 매니플레이터(22)는 사용자의 조작에 의해 환자의 웃는 모습에서의 안면 스캔 데이터(16)와 1차 정합 데이터(18)를 수직 또는 수평적으로 소정 간격(예를 들어 0.1mm씩)으로 이동시키거나, 소정 각도(예를 들어 1°씩)로 회전시켜 정합의 정확도를 높일 수 있다. 또한 CT 단면 영상을 제공하여 그 CT 단면에서 정합 오차를 판단하고 미세 조정함으로써 정합 오차를 줄일 수 있다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 생성된 1차 인상 데이터를 이용하여 트레이를 디자인하는 세부적인 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11을 참조하면, 치아 배열 시스템(1)은 정합 데이터 중에서 표면 데이터인 1차 인상체 데이터로부터 3차원 형태의 1차 인상모형 데이터를 생성한다(S211). 이어서, 1차 인상모형 데이터의 1차 변곡점을 제1 기준 포인트로 할당(S212) 하고, 할당된 제1 기준 포인트로부터 미리 설정된 거리에 1차 트레이 라인을 생성(S213) 하고, 1차 트레이 라인에서 인상재 두께를 고려하여 최종 트레이 라인을 생성한다(S214). 이어서, 최종 트레이 라인에서 강도를 고려하여 트레이의 두께를 할당함에 따라 3차원 형태의 최종 트레이를 생성(S215)하고, 생성된 최종 트레이를 출력 가능한 형태(예를 들어, STL 파일)로 변환(S216) 한 후 이를 3차원 프린터를 통해 출력한다(S217).
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 생성된 1차 인상 데이터를 이용하여 제조된 인상모형 데이터의 높이를 설정하는 예를 도시한 도면이다.
치아 배열 시스템(1)은 1차 인상체 형태의 1차 인상 데이터(14)에서 가장 깊은 부위인 의치상 변연부(24)를 기점으로 수직적 높이 i(예를 들어, i=2) mm, 수평적 넓이 j(예를 들어, j=4) mm를 할당하고, 사용자 설정 값 또는 1차 인상 데이터(14)의 가장 낮은 지점을 기준으로 k(예를 들어, k=20) mm 두께가 되도록 1차 인상 데이터(14)의 내부를 채운다. 만약 인상 획득 후 제1 인상모형 데이터(23)를 생성했다면, 제1 인상모형 데이터(23)의 가장 낮은 지점을 기준으로 사용자 설정 값 또는 k(예를 들어, k=20) mm 두께가 되도록 제1 인상모형 데이터(23)를 생성한다. 제1 인상모형 데이터(23)의 높이를 설정하는 이유는 추후 획득하는 2차 인상 데이터와의 정합을 위한 키 포인트이기 때문이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 자동으로 트레이를 제조하기 위해 인상모형 데이터의 제1 기준 포인트를 자동 설정하는 화면을 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면 치아 배열 시스템(1)은 수직적 높이 i(예를 들어, i=2) mm, 수평적 넓이 j(예를 들어, j=4) mm로 제조된 제1 인상모형 데이터(23)에서, 트레이 제조를 위한 기준이 되는 지점인 제1 기준 포인트(25)를 자동 설정할 수 있다. 제1 기준 포인트(25)는 제1 인상모형 데이터(23)의 1차 변곡점에 해당하는 위치일 수 있으며, 의치상 변연부에 해당한다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 설정된 제1 기준 포인트를 기준으로 1차 트레이 라인이 자동 설정되는 화면을 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 치아 배열 시스템(1)은 제1 기준 포인트(25)를 기준으로 상방으로 미리 설정된 거리 l (예를 들어, 2~3) mm에 1차 트레이 라인(26)을 자동 생성할 수 있다. 2차 인상 데이터와 1차 인상 데이터의 차이는 의치상 변연부의 형태이다. 그 의치상 변연부를 인상재로 채득해야 하기 때문에 의치상 변연부인 제1 기준 포인트(25)를 기준으로 미리 설정된 거리 l (예를 들어, l=2~3) mm 만큼 짧게 제조해야 된다.
도 15는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 최종 트레이 라인을 자동 설정하는 화면을 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 치아 배열 시스템(1)은 1차 트레이 라인(26) 생성 이후 1차 트레이 라인(26)을 기준으로 미리 설정된 거리 m(예를 들어, m=1.5~2) mm의 두께를 할당하여 최종 트레이 라인(27)을 생성한다. 미리 설정된 거리 m(예를 들어, m=1.5~2) mm의 두께를 할당하는 이유는 인상재의 두께이기 때문이다. 기성 트레이로 제조하는 경우 인상재의 두께가 균일하기 어렵고, 그로 인한 2차 인상 데이터인 인상체의 변형 가능성이 있는데 반해 환자 맞춤형 트레이의 경우 균일한 인상재의 두께로 인한 내변형성을 확보할 수 있다.
도 16은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 최종 트레이의 3차원 형상을 자동으로 완성하는 화면을 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, 치아 배열 시스템(1)은 최종 트레이 라인(27) 생성 이후 최종 트레이 라인(27)을 기준으로 미리 설정된 길이 n(예를 들어, n=1.5~2.0mm)의 두께를 할당하여 3차원 형상의 최종 트레이(28)를 자동 완성할 수 있다. 도 13 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 상악 트레이를 생성하는 예를 도시한 것이고, 도 22에 하악 트레이의 3차원 형상을 도시하였다. 하악 트레이의 제조 방법 역시 상악 트레이와 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 17은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 생성된 트레이와 정밀 정합을 할 수 있도록 하는 마커를 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 치아 배열 시스템(1)은 추후 2차 인상체 획득 후 2차 인상 데이터를 생성했을 때 생성된 2차 인상 데이터를 미리 디자인한 트레이(30)와 정밀 정합하기 위한 마커(29)를 생성할 수 있다. 마커(29)의 위치는 트레이(30)의 전치부 및 양쪽 구치부일 수 있다.
트레이(30)의 내부에 인상재를 주입하는 양에 따라 디자인한 트레이(30)가 환자의 구강에서 위치 변화를 일으킬 수 있다. 따라서, 도 17의 (a)와 같이 트레이(30)의 내부에 사용자가 설정한 인상재 두께만큼을 스토퍼(Stopper) 두께로 지정하여 인상재의 안착을 안정되게 할 수 있다. 또한, 도 17의 (b)와 같이 스토퍼(Stopper)로 인해 과잉의 인상재가 배출될 수 있도록 하는 홀(Hole)이 제공될 수 있다. 이 홀에 인상재가 들어가 트레이(30)와 인상재 간 결합이 더 잘 될 수 있다.
도 18은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 획득된 CT 데이터에서 캄퍼평면(Camper’s plane)을 생성하는 화면을 도시한 도면이다.
도 18을 참조하면, 치아 배열 시스템(1)은 자동 또는 수동으로 외이도(external acoustic meatus)의 상연(32)과 비익(ala nasi)의 하점(33)을 연결하여 캄퍼평면(31)을 생성할 수 있다. 　캄퍼평면(31)은 전부　상의치 제조의 기준평면으로서 사용되는　교합평면과 거의 평행할 수 있다.
도 19는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 생성된 캄퍼평면과 평행하게 상악 플레이트가 자동으로 생성된 모습을 도시한 도면이다.
도 19를 참조하면, 치아 배열 시스템(1)은 트레이의 형태를 자동으로 완성한 이후 환자의 CT 데이터 상에 상악 플레이트(34)와 하악 가이드 핀(35)을 자동으로 생성할 수 있다. 예를 들어 교합 평면 및 안면 계측법을 이용하여 하악의 가이드 핀(35)과 상악 플레이트(34)가 생성될 수 있다. 상악 플레이트(34)는 하악의 가이드 핀(35)에 의해 환자의 교합 데이터가 채득되는 영역이다. 캄퍼평면(31)과 평행하도록 상악 트레이의 상악 플레이트(34)와 하악 트레이의 가이드 핀(35)을 자동으로 생성한 후 이들을 그룹으로 이동시킬 수 있다. 이와 유사하게 하악 플레이트와 상악의 가이드 핀을 생성한 후 이들을 그룹으로 이동시킬 수 있다.
도 20은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 생성된 CT 데이터와 안면 스캔 데이터가 정합된 화면에서 안면 계측법을 이용하여 수직 고경을 설정하는 예를 도시한 도면이다.
도 20을 참조하면, 치아 배열 시스템(1)이 상악 트레이에 플레이트를 배열하면 하악의 가이드 핀이 하악 트레이에 자동으로 배치되고 CT 데이터와 안면 스캔 데이터가 정합된 화면의 Sagittal View에서 동공(36) 및 구각(37) 간의 거리(38)를 기준으로 하악의 가이드 핀 길이가 자동으로 제시될 수 있다. 이때 안면 계측법에 의해 동공 및 구각 간 거리(38)가, 코 끝(39)과 아래 턱의 중심(40) 간의 거리(41)와 동일하다는 정보를 사용할 수 있다. 가이드 핀의 길이는 사용자 설정에 의해 길이를 추가로 더 제공될 수 있으며, 예를 들어 출력부(140)는 소정의 길이(예를 들어 1mm) 단위로 마킹선을 형성하여 사용자에게 제공할 수 있다. 이는 사용자가 2차 인상 데이터 획득 후 교합 데이터를 획득할 때 길이를 조절하여 환자에 맞는 수직 고경을 수정할 수 있도록 하기 위함이다.
도 20에서는 하악에 장착된 가이드 핀을 예로 들었으나, 가이드 핀이 상악에 장착되는 경우에도 동일하게 적용 가능하다.
도 21은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 형성된 상악 트레이의 도면이고, 도 22는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 형성된 하악 트레이의 도면이다.
먼저 도 21을 참조하면, 도 21의 (a)는 상악 트레이의 정면도이고, (b)는 상악 트레이의 상면도이고, (c)는 상악 트레이의 측면도이다.
치아 배열 시스템(1)은 상악 트레이(42)에 교합 데이터를 획득하기 위한 상악 플레이트(43)를 일체형으로 형성하고, 추후 획득되는 교합 데이터를 스캔한 뒤 스캔한 교합 데이터를 트레이와 정밀정합 하기 위해 상악 트레이(42)의 상악 플레이트(43) 상에 정합을 위한 마커(44)를 생성한 후 출력할 수 있다. 도 21에는 상악 트레이(42)에 왁스림(45, wax rim)이 추가로 형성된 것이 도시된다.
도 22를 참조하면, 도 22의 (a)는 하악 트레이의 정면도이고, (b)는 하악 트레이의 상면도이고, (c)는 하악 트레이의 측면도이며, (d)는 가이드 핀의 사시도이다.
치아 배열 시스템(1)은 하악 트레이(46)를 교합 데이터를 획득하기 위한 가이드 핀(47)과 분리하여 출력할 수 있다. 정확한 교합 데이터 획득을 위해 가이드 핀(47)의 꼭지점(48)은 뾰족하게 설정할 수 있다. 상악 트레이(42)와 마찬가지로 하악 트레이(46) 또한 왁스림(49)이 추가로 형성된 것이 도시된다. 하악 트레이(46)의 마커(52)들은 이후 상악 트레이(42)와의 정합 시 이용될 수 있다.
도 21 및 22에서는 상악 트레이(42)에 상악 플레이트(43)가 일체형으로 형성되고, 하악 트레이(46)와 가이드 핀(47)이 함께 배치되는 트레이가 예시적으로 설명되었으나 본 발명에 의해 형성되는 트레이가 이에 제한되는 것은 아니다. 상악 트레이(42)에 가이드 핀이 함께 배치되거나 하악 트레이(46)와 일체형으로 하악 플레이트가 형성될 수도 있다.
도 23은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 환자의 2차 상악 인상체로부터 상악의 2차 인상 데이터를 획득하는 것을 도시한 도면이고, 도 24는 환자의 2차 하악 인상체로부터 하악의 2차 인상 데이터를 획득하는 것을 도시한 도면이다.
먼저 도 23을 참조하면, 도 23의 (a)는 상악의 2차 인상체가 형성된 상악 트레이의 정면도이고, (b)는 상악 트레이의 상면도이고, (c)는 상악 트레이의 측면도이다.
치아 배열 시스템(1)은 상악의 2차 인상체(음형)를 스캔 후 이에 대응하는 양형의 모델을 생성하거나, 상악의 2차 인상체에 석고를 부어 제작된 모형을 스캔함으로써 상악의 2차 인상 데이터(50)를 생성할 수 있다.
도 24를 참조하면, 도 24의 (a)는 하악의 2차 인상체가 형성된 하악 트레이의 정면도이고, (b)는 하악 트레이의 상면도이고, (c)는 하악 트레이의 측면도이다.
치아 배열 시스템(1)은 하악의 2차 인상체를 스캔하거나 하악의 2차 인상체에 석고를 부어 제작된 모형을 스캔함으로써 하악의 2차 인상 데이터(51)를 생성할 수 있다.
도 25는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 상악의 2차 인상 데이터와 하악의 2차 인상 데이터 및 중심 교합 데이터를 정합하여 정적 교합 데이터를 생성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 25의 (a)를 참조하면, 치아 배열 시스템(1)은 상악의 2차 인상 데이터(50)와 하악의 2차 인상 데이터(51) 및 중심 교합 데이터를 정합하여 정적 교합 데이터(53)를 생성할 수 있다.
중심 교합 데이터는 하악 트레이(46)에 가이드 핀(47)을 설치하고 가이드 핀(47)을 통해 상악 트레이(42)를 하악 트레이(46)에 고정시킨 상태에서 상악 트레이(42)와 하악 트레이(46) 사이의 위치 관계에 의해 얻어질 수 있다.
한편, 도 25의 (b)와 같이 상악 플레이트(43)에 배치된 마커(44)를 이용하여 상술한 도 11의 S215와 S216 단계에 의해 디자인된 상악 트레이(42)와 하악의 운동 방향을 나타내는 운동로를 더욱 세밀하게 정합할 수 있다.
또한, 치아 배열 시스템(1)은 예를 들어 환자가 트레이(42, 46)를 착용한 상태에서 트레이(42. 46)의 구강 내 움직임을 스캔하거나, 제어부(130)가 고정된 상악 트레이(42)에 대한 하악 트레이(46)의 우측방, 좌측방 및 전방 움직임을 시뮬레이션하는 것에 의해 동적 교합 데이터를 얻을 수 있다.
도 26은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 정적 교합 데이터와 CT 데이터 또는 2차 인상 데이터를 정합하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 26을 참조하면, 출력부(140)를 통해 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 생성된 정적 교합 데이터(53)와 CT 데이터(13)를 정합한 결과가 출력될 수 있다. 이와는 달리 안면 스캔 데이터(15)와 정적 교합 데이터(53)를 정합한 결과 또는 CT 데이터(13), 안면 스캔 데이터(15)와 정적 교합 데이터(53)를 정합한 결과가 출력부(140)를 통해 출력될 수 있고, 쇼(Show)/하이드(Hide) 기능을 통해 사용자가 선택한 데이터를 출력하거나 투명도(Opacity) 조절을 통해 정합된 각각의 데이터를 겹쳐볼 수 있도록 사용자에게 출력할 수 있다.
트레이(42, 46)의 구강 내 움직임으로부터 생성된 동적 교합 데이터 또한 CT 데이터(13) 및/또는 안면 스캔 데이터(15)와 정합되어 출력될 수 있다.
도 27은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 치아 배열 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 27을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 치아 배열 방법은 CT 데이터와 안면 스캔 데이터로부터 덴탈 아치 및 그 길이를 결정하는 단계(S211), 안면 스캔 데이터로부터 상악 및 하악 전치부의 치축 각도 및 형상을 결정하는 단계(S212), 덴탈 아치의 길이에 기초하여 상악 및 하악 전치부의 폭을 결정하는 단계(S213), 안면 스캔 데이터를 이용하여 상악 및 하악 전치부를 배열하는 단계(S214), 덴탈 아치의 길이에 기초하여 하악 구치부의 폭을 결정하는 단계(S215), 덴탈 아치와 교합 평면을 기준으로 하악 구치부를 배열하는 단계(S216) 및 하악 구치부 교합면의 경사면에 대응하도록 상악 구치부를 배열하는 단계(S217)를 포함한다. 이하 도 28 내지 도 46을 이용하여 각 단계들에 대하여 설명한다.
도 28은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 2차 인상 데이터가 정합되어 디스플레이되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 28을 참조하면, CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 2차 인상 데이터가 정합되어 사용자에게 디스플레이될 수 있다. 도 28의 (a)와 (c)는 sagittal view이고, 도 28의 (b)는 coronal view이다. 치아 배열 시스템(1)은 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 2차 인상 데이터가 정합된 상태에서 사용자의 설정에 의해 상기 데이터 중 적어도 어느 하나를 선택적으로 디스플레이할 수 있다. 또한 앞서 트레이 형성 과정에서 얻어진 환자의 웃는 모습에서의 안면 스캔 데이터 및 2차 인상 데이터 또한 정합되어 디스플레이될 수 있다.
치아 배열 시스템(1)은 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 2차 인상 데이터와 함께 그리드(54)를 디스플레이함으로써 사용자가 좌측과 우측의 대칭 및 비대칭 여부와, 비대칭 발생 시 그에 맞도록 조정된 치아 배열을 확인하도록 할 수 있다.
도 29와 30은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 CT 데이터를 이용하여 덴탈 아치를 설정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 29를 참조하면, 도 29의 (a)와 (b)는 CT 데이터를 이용하여 교합 평면을 기준으로 상악과 하악을 세그먼트하여 추출한 이미지이고, (c)는 상악과 하악의 이미지를 합친 이미지이며 (d)는 덴탈 아치(55)가 설정된 이미지이다.
구체적으로, 치아 배열 시스템(1)은 CT 이미지로부터 교합 평면을 기준으로 세그먼트하여 추출된 2차원의 상악과 하악의 이미지를 사용자에게 표시할 수 있다. 또한, 도 29의 (d)와 같이 상악과 하악의 중심을 지나는 선을 제1 덴탈 아치(55)로 설정하고, 이를 사용자에게 표시할 수 있다.
도 30을 참조하면, 도 30의 (a)는 CT 데이터의 sagittal view이고 도 30의 (b)는 사용자로부터 조정되어 설정된 제2 덴탈 아치(57)가 설정된 이미지이다.
치아 배열 시스템(1)은 좀더 세밀한 덴탈 아치의 조정을 위해 사용자가 그 위치를 조작할 수 있는 컨트롤 포인트(56)들을 표시할 수 있다. 컨트롤 포인트(56)는 교합 평면을 기준으로 하여 제1 덴탈 아치(55) 상에 배열될 수 있다. 치아 배열 시스템(1)은 사용자 인터페이스(120)를 통해 후구치 삼각(retromolar pad)의 경사(56-1)가 시작되는 부분까지 사용자의 입력을 제공받아 컨트롤 포인트(56)의 위치를 수동 조정하거나, CT 데이터에서 나타난 후구치 삼각의 경사도에 기초하여 덴탈 아치의 시작점을 자동으로 설정할 수 있다. 이를 통해 제2 덴탈 아치(57)가 설정될 수 있다. 이하 기술되는 '덴탈 아치'는 상기 제2 덴탈 아치(57)를 기준으로 설명한다.
도 31은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 상악 전치부를 배열하기 위한 덴탈 아치의 길이를 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 31을 참조하면, 도 31의 (a)와 (b)는 각각 coronal view와 axial view에서의 덴탈 아치의 길이를 결정하는 것이 도시된다. 치아 배열 시스템(1)은 상순과 하순이 모이는 부분을 구각(61)으로 설정하고, 코의 변곡점을 정중선과 평행하게 연장한 수직선(62)을 각각 coronal view(도 31의 (a))와 axial view(도 31의 (b))를 통해 표시한다. 이 때 치아 배열 시스템(1)은 구각(61) 사이의 덴탈 아치(63)의 길이를 측정하여 사용자에게 표시할 수 있다. 이와 같이 결정된 덴탈 아치(63)의 길이는 뒤에서 설명하는 것과 같이 상악 전치부의 배치 및 크기를 결정하는 것에 이용될 수 있다.
도 32는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 안면 스캔 데이터에서 나타난 얼굴 형태에 따라 상악 및 하악 전치의 치축 각도를 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 32를 참조하면, 도 18에서 설정된 비익 하점과, 미간 및 턱끝점을 연결한 수직선(58)의 각도를 기초로 상악 전치와 하악 전치의 치축이 결정될 수 있다. 도 32의 (a)는 안면 스캔 데이터가 그리드(54) 상에 배치되도록 디스플레이된 것이다. 안면 스캔 데이터는 그리드(54)의 수평선과 교합 평면이 평행하게 배열되어 있으므로 (a)의 수직선(58)의 그리드(54)의 상의 각도(1.5°)는 교합 평면과 수직선(58)이 이루는 각도의 여각(complementary angle)이다.
예를 들어 수직선(58)의 각도가 그리드(54)의 수직선과 평행한 경우 도 32의 (b)와 같이 치축의 각도가 0°로 설정될 수 있다. 그러나 수직선(58)의 각도가 예를 들어 (a)와 같이 1.5°인 경우 (c)에서 도시된 것과 같이 상악 전치(59)와 하악 전치(60)의 치축이 1.5°를 이루도록 배열될 수 있다.
도 33은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 안면 스캔 데이터로부터 얼굴형을 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 33을 참조하면, 안면 스캔 데이터(15)의 coronal view에서 비익 하점을 수평 연장한 직선(66)과, 교합 평면을 수평으로 연장한 직선(67), 정중선(64), 양 눈동자의 중심을 수직으로 연장한 직선(65)들이 각각 안면의 경계와 만나는 지점들(68)이 이루는 턱선이 추출될 수 있다. 지점들(68) 가운데 서로 이웃한 지점이 이루는 턱선의 각도가 연산되고, 이를 통해 얼굴형이 분류될 수 있다.
도 34는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 분류된 얼굴형에 따른 상악 전치부의 배치를 설명하기 위한 도면이고 도 35는 선택된 상악 전치부가 환자의 덴탈 아치의 길이에 따라 비율적으로 축소 또는 확대되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 34를 참조하면, 상악 전치부의 형태는 앞서 도 33에서 분류된 얼굴형에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어 분류된 얼굴형이 타원형(ovoid)인 경우 상악 전치부 또한 타원형과 유사한 형태를 갖도록 선택될 수 있다. 이 때 전치부의 근심 및 원심폭은 도 31의 과정을 통해 결정된 덴탈 아치(63)의 길이에 기초하여 결정될 수 있다.
도 35를 참조하면, 제어부(130)는 분류된 얼굴형에 기초하여 결정된 상악 전치부 모델을 저장부(150)에 저장된 라이브러리로부터 로딩한 후, 측정된 덴탈 아치(63)의 길이에 기초하여 상악 전치부 모델의 크기를 확대 또는 축소하여 배치할 수 있다. 즉, 라이브러리에 저장된 상악 전치부 모델은 덴탈 아치의 기준 길이를 포함하며, 상기 기준 길이와 측정된 덴탈 아치(63)의 길이의 비율에 따라 상악 전치부 모델의 확대 또는 축소 비율이 결정될 수 있다.
도 36은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 상악 전치부의 길이와 절단면의 위치를 조정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 36을 참조하면, 도 36의 (a)는 웃는 모습에서의 상악 전치부의 길이(69)와 절단면의 위치(70)를 도시한 것이며, 도 36의 (b)는 중심위 상태에서의 상악 전치부의 길이(69)와 절단면의 위치(70)를 도시한 것이다. 치아 배열 시스템(1)은 도 36의 (c)와 같이 상악 전치부의 길이와 절단면의 위치를 선택할 수 있는 선택 화면을 사용자에게 제시하고, 선택된 항목에 대응되는 상악 전치부의 길이와 절단면의 위치를 구분하여 사용자에게 디스플레이할 수 있다.
도 37 내지 38은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 상악 전치부를 배열하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 37을 참조하면, 치아 배열 시스템(1)은 안면 스캔 데이터에서 얻어진 환자의 비순각을 기준으로 상악 전치부의 배치 위치를 결정한다. 구체적으로, 치아 배열 시스템(1)은 안면 스캔 데이터의 sagittal view에서 코의 변곡점(71), 비익 하점(72) 및 상순의 최상방점(73)이 이루는 비순각을 측정한 후, 비순각이 90도가 되도록 상악 전치부를 자동으로 배열할 수 있다.
도 38을 참조하면, 치아 배열 시스템(1)은 환자의 코의 변곡점(71) 및 턱 끝점(75)을 이은 직선을 기준으로 상악 전치부 및 하악 전치부를 배열할 수 있다.
구체적으로, 치아 배열 시스템(1)은 환자의 코의 변곡점(71)과 턱 끝점(75)을 이은 직선으로부터 상순이 s(예를 들어 s=4~6) mm 떨어진 곳에 상악 전치부의 순면 또는 상순의 최상방점(73)이 위치되도록 하고, 하순이 t(예를 들어 t=2~4) mm 떨어진 곳에 하악 전치부의 순면이 위치되도록 상악 및 하악 전치부를 배열할 수 있다.
도 39는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 매니퓰레이터로 수정하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 39를 참조하면, 치아 배열 시스템(1)은 사용자가 상악 및 하악 전치부를 수평 이동 또는 회전시킴으로써 발생하는 상순 및 하순의 변화의 시뮬레이션을 제공할 수 있다. 도 39에는 사용자가 상악 전치부(76)의 수평 이동 또는 그 치축을 회전시킬 수 있는 매니퓰레이터(77)가 화면 상에 디스플레이되는
것이 도시된다.
도 40은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 도 39에 의해 수정된 전치부의 안면 모습을 시뮬레이션하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 40을 참조하면, 사용자가 사용자 인터페이스(120)를 통해 입력을 제공함으로써 매니퓰레이터(77)를 통해 상악 전치부(76)를 수평 이동시키거나 치축을 회전시키는 경우, 치아 배열 시스템(1)은 해당 조작을 통해 변화된 상순의 형상의 변화를 출력부(140)를 통해 도 40과 같이 도시할 수 있다. 도 40의 (a) 및 (b)는 도 37 및 38의 과정을 통해 배치된 상악 전치부에 의한 초기 상순의 형상(78)과 수평 이동(a) 또는 치축의 회전 이동(b)을 수행한 이후의 상순의 형상(79)이 시뮬레이션되어 도시된 도면이다. 치아 배열 시스템(1)은 변경된 상순의 위치(79)와 비순각 등을 수치화하여 디스플레이하고, 사용자는 조작 전후의 상순의 위치(78, 79)를 비교하며 상악 전치부의 위치를 결정할 수 있다.
도 39 및 40에서 상악 전치부에서의 매니퓰레이터를 이용한 수동 조절에 따른 상순의 형상 변화를 설명하였으나 이는 하악 전치부에서의 매니퓰레이터를 이용한 수동 조절에 따른 하순의 형상 변화에도 적용될 수 있다.
도 41은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 하악 전치부의 치축을 결정하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 41을 참조하면, 하악 전치부의 치축은 치조골의 위치와 상악 전치부의 절단면의 위치에 따라 조정될 수 있다. 즉 도 41과 같이 상악 전치부의 절단면의 위치가 결정되면 하악 전치부의 절단면은 수평 위치가 상악 전치부의 절단면으로부터 소정 거리(예를 들어 2mm)만큼 설측으로 이동된 위치에 배열되고 수직 위치는 교합 평면(84)에 맞춰 배열될 수 있다. 치근점(83)은 덴탈 아치(82) 상에 배치될 수 있다. 도 41의 (a), (b) 및 (c)는 치조골 및 상악 전치부의 절단면 위치에 따라 서로 다르게 배치되는 하악 전치부의 sagittal view를 도시한 것이다.
이상의 과정을 통해 하악 전치부의 치축 각도가 결정되고, 환자의 얼굴형에 기초하여 결정된 하악 전치부의 모델은 덴탈 아치(63)의 길이에 기초하여 비율적으로 확대 또는 축소된 크기를 갖게 된 상악 전치부의 비율에 대응하여 상, 하악 전치부의 비율적 특성에 맞게 확대 또는 축소되어 하악에 배치될 수 있다. 치아 배열 시스템(1)은 사용자가 하악 전치부의 수평 위치 이동 및 치축의 회전 이동을 할 수 있도록 매니퓰레이터를 제공하고, 조작 전후의 하순의 위치를 디스플레이할 수 있다.
도 42 및 43은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 하악 구치부의 배열을 설명하기 위한 도면이다.
도 42를 참조하면, 하악 구치부의 근심 및 원심폭은 환자의 덴탈 아치의 길이에 기초하여 비율적으로 확대 또는 축소될 수 있다.
구체적으로, 하악 전치부 견치의 끝점으로부터 즉 후구치 삼각(retromolar pad) 사이의 덴탈 아치(85) 길이를 측정하고 그 비율에 맞게 하악 구치부의 근심 및 원심 폭이 확대 또는 축소될 수 있다. 즉, 제어부(130)는 하악 구치부 모델을 저장부(150)에 저장된 라이브러리로부터 로딩한 후, 측정된 덴탈 아치(85)의 길이에 기초하여 하악 구치부 모델의 크기를 확대 또는 축소하여 배치할 수 있다. 라이브러리에 저장된 하악 전치부 모델은 덴탈 아치의 기준 길이를 포함하며, 상기 기준 길이와 측정된 덴탈 아치(85)의 길이의 비율에 따라 하악 구치부 모델의 확대 또는 축소 비율이 결정될 수 있다.
도 43을 참조하면, 도 43의 (a)는 덴탈 아치(85) 상에 하악 구치부의 중심구가 위치하도록 하악 구치부가 배열된 것을 도시하고 있으며, 도 43의 (b)는 sagittal view에서 하악 구치부가 배열된 것을 도시하고 있다.
도 44는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 하악 구치부의 수직 높이를 교합 평면 상에 배열하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 44를 참조하면, 도 43의 (a)와 (b)는 교합 평면과 하악의 제1 소구치, 제2 소구치, 제1 대구치 및 제2 대구치의 협측과 설측 교두가 소정의 거리를 두도록 배치된 것을 도시한다. 치아 배열 시스템(1)은 하악 구치부의 중심구가 덴탈 아치(85) 상에 위치하고 각각의 교두가 교합 평면과 소정의 거리를 두도록 수직 높이를 조절하여 배열할 수 있다.
도 45는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 하악 구치부 교합면의 경사도를 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 45를 참조하면, 도 45의 (a)는 정적 상태에서 상악 전치와 하악 전치가 만나는 동적인 한계 운동 상태까지의 지점을 직선으로 연결하여 과두 교합 평면과 이루는 각도(예를 들어 20°)가 측정되는 것을 도시하며, 도 45의 (b)는 상악 전치와 하악 전치의 수평 좌표와 수직 좌표를 이용하여 피개 각도(예를 들어 45°)를 측정하는 것을 도시하며, 도 45의 (c)는 측정된 두 개의 각도의 합을 2로 나눈 값을 구치부 교두의 경사각, 즉 구치부 교합면의 경사도로 결정하는 것을 도시한다.
즉, 치아 배열 시스템(1)은 하악 구치부 교합면의 경사도를 다음과 같이 결정할 수 있다.
[수식 1]
Figure 112021019898440-pat00002
여기서 a는 하악 구치부 교합면의 경사도이고 b는 전방시상과로각, c는 전치부의 수직, 수평 피개각이다.
도 46은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 상악 구치부가 배열되는 것을 도시한다.
도 46을 참조하면, 앞서 결정된 하악 구치부 교합면의 경사도에 대응되도록 상악 구치부(86)가 배열될 수 있다. 치아 배열 시스템(1)은 하악 구치부를 피개하도록 상악 구치부(86)를 배열할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 치아 배열 시스템(1)은 무치악 환자로부터 얻어진 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 인상 데이터 등을 이용하여 상악 및 하악 전치부, 상악 및 하악 구치부를 자동으로 배열할 수 있다. 특히 치아 배열 시스템(1)은 CT 데이터를 이용하여 덴탈 아치를 자동으로 설정하고, 덴탈 아치의 길이를 이용하여 미리 저장된 치아의 모델을 비율적으로 확대 또는 축소하여 배열할 수 있다. 환자로부터 측정된 데이터를 이용하여 치아의 형상, 폭 및 배열이 결정됨으로써 좀더 정확한 치아의 배열이 가능하고, 배열 및 사용자의 입력에 의한 조정을 실시간으로 반영하여 디스플레이함으로써 사용자는 심미적인 측면에서도 효율적인 치아 배열이 가능할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 치아 배열 시스템 110: 데이터 획득부
120: 사용자 인터페이스 130: 제어부
140: 출력부 150: 저장부

Claims (18)

  1. 환자로부터 획득된 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 인상 데이터를 정합하고 정합된 데이터를 이용하여 트레이를 형성하는 단계;
    상기 트레이를 이용하여 정적 교합 데이터 및 동적 교합 데이터를 생성하는 단계;
    상기 정합된 데이터를 이용하여 덴탈 아치를 설정하는 단계;
    상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 폭이 결정된 상악 및 하악 전치부를 배열하는 단계;
    상기 덴탈 아치와 교합 평면을 기준으로 하악 구치부를 배열하는 단계; 및
    상기 하악 구치부의 교합면의 경사도를 기준으로 상기 하악 구치부에 상악 구치부가 맞닿도록 상기 상악 구치부를 배열하는 단계를 포함하는,
    치아 배열 시스템의 동작 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 정합된 데이터를 이용하여 덴탈 아치를 설정하는 단계는,
    교합 평면을 기준으로 상기 CT 데이터를 세그먼트(segment)하여 추출된 이미지로부터 상악과 하악의 중심선을 덴탈 아치로 설정하는 것을 포함하는,
    치아 배열 시스템의 동작 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 정합된 데이터를 이용하여 덴탈 아치를 설정하는 단계는,
    사용자로부터 상기 교합 평면을 기준으로 생성된 복수의 컨트롤 포인트에 대한 입력을 제공받아 상기 덴탈 아치를 조정하는 단계를 더 포함하는,
    치아 배열 시스템의 동작 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 덴탈 아치의 길이는 구각 사이의 덴탈 아치로 측정되는,
    치아 배열 시스템의 동작 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    비익 하점, 미간 및 턱끝점을 연결한 수직선의 각도로 상기 상악 및 하악 전치부의 치축 각도를 결정하는 단계를 더 포함하는,
    치아 배열 시스템의 동작 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 안면 스캔 데이터를 이용하여 결정된 환자의 얼굴형으로부터 상기 상악 및 하악 전치부의 형태를 결정하는 단계를 더 포함하는,
    치아 배열 시스템의 동작 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 폭이 결정된 상악 및 하악 전치부를 배열하는 단계는,
    미리 저장된 상악 및 하악 전치부의 모델을 상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 확대 또는 축소하여 배열하는 것을 포함하는,
    치아 배열 시스템의 동작 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 폭이 결정된 상악 및 하악 전치부를 배열하는 단계는,
    사용자로부터 상기 상악 및 하악 전치부의 수평 이동 및 치축의 회전 이동에 대한 입력을 제공받아 상기 상악 및 하악 전치부의 위치를 조정하는 것을 포함하는,
    치아 배열 시스템의 동작 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 위치가 조정된 상악 및 하악 전치부에 의한 상순 및 하순의 형상을 디스플레이하는 단계를 더 포함하는,
    치아 배열 시스템의 동작 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 폭이 결정된 상악 및 하악 전치부를 배열하는 단계는,
    상기 상악 전치부의 절단면을 기준으로 상기 하악 전치부의 절단면의 수평 위치는 미리 정한 거리만큼 설측으로 이동하고, 수직 위치는 교합 평면에 정렬되도록 배열하는 것을 포함하는,
    치아 배열 시스템의 동작 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 덴탈 아치와 교합 평면을 기준으로 하악 구치부를 배열하는 단계는,
    미리 저장된 하악 구치부의 모델을 상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 확대 또는 축소하여 배열하는 것을 포함하는,
    치아 배열 시스템의 동작 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 하악 구치부의 교합면의 경사도는,
    Figure 112021019898440-pat00003

    에 의해서 결정되고, 여기서 a는 하악 구치부 교합면의 경사도이고 b는 전방시상과로각, c는 전치부의 수직, 수평 피개각인,
    치아 배열 시스템의 동작 방법.
  13. 환자로부터 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 인상 데이터를 획득하는 데이터 획득부; 및
    상기 획득된 CT 데이터, 안면 스캔 데이터 및 인상 데이터를 정합하고, 정합된 데이터를 이용하여 트레이를 형성하는 제어부를 포함하되,
    상기 데이터 획득부는,
    상기 트레이를 이용하여 정적 교합 데이터와 동적 교합 데이터를 획득하고,
    상기 제어부는,
    상기 정합된 데이터를 이용하여 설정된 덴탈 아치에 기초하여 상악 및 하악 전치부를 배열하고,
    상기 덴탈 아치와 교합 평면을 기준으로 하악 구치부를 배열하고,
    상기 하악 구치부의 교합면의 경사도를 기준으로 상기 하악 구치부에 상악 구치부가 맞닿도록 상기 상악 구치부를 배열하는,
    치아 배열 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제어부는,
    교합 평면을 기준으로 상기 CT 데이터를 세그먼트하여 추출된 이미지로부터 상악과 하악의 중심선을 상기 덴탈 아치로 설정하는,
    치아 배열 시스템.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 처리된 치과 영상을 디스플레이하는 출력부, 및
    상기 치과 영상에 대해 사용자로부터 조작 신호를 입력받는 사용자 인터페이스를 더 포함하되,
    상기 사용자 인터페이스는 사용자로부터 상기 교합 평면을 기준으로 생성된 복수의 컨트롤 포인트에 대한 입력을 제공받고,
    상기 제어부는 상기 복수의 컨트롤 포인트에 대한 입력에 기초하여 상기 덴탈 아치를 조정하는,
    치아 배열 시스템.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 처리된 치과 영상을 디스플레이하는 출력부, 및
    상기 치과 영상에 대해 사용자로부터 조작 신호를 입력받는 사용자 인터페이스를 더 포함하되,
    상기 사용자 인터페이스는 사용자로부터 상기 상악 및 하악 전치부의 수평 이동 및 치축의 회전 이동에 대한 입력을 제공받고,
    상기 제어부는 상기 상악 및 하악 전치부의 수평 이동 및 치축의 회전 이동에 대한 입력에 기초하여 상기 상악 및 하악 전치부의 위치를 조정하는,
    상기 출력부는 상기 위치가 조정된 상악 및 하악 전치부에 의해 변경된 상순 및 하순의 형상을 디스플레이하는,
    치아 배열 시스템.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 제어부는 비익 하점, 미간 및 턱끝점을 연결한 수직선의 각도로 상기 상악 및 하악 전치부의 치축 각도를 결정하는,
    치아 배열 시스템.
  18. 제 13항에 있어서,
    상악 및 하악 전치부와, 하악 구치부의 모델을 미리 저장하는 저장부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 안면 스캔 데이터로부터 구각 사이의 덴탈 아치의 길이를 측정하고,
    상기 미리 저장된 상악 및 하악 전치부의 모델을 상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 확대 또는 축소하여 배열하는,
    상기 제어부는 상기 미리 저장된 하악 구치부의 모델을 상기 덴탈 아치의 길이에 기초하여 확대 또는 축소하여 배열하는,
    치아 배열 시스템.
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