KR102544535B1 - 치수강 거리 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 치수강 거리 측정 시스템은, 표면 데이터를 획득하는 제1 스캔부와, 표면 데이터와 상이한 스캔 정보인 볼륨 데이터를 획득하는 제2 스캔부를 포함하고, 표면 데이터와 볼륨 데이터는 제어부 내에 포함된 데이터베이스부를 통해 전달되어 데이터 병합부에 의하여 하나의 데이터로 병합된다. 병합된 데이터에서 치아 법랑질의 표면으로부터 치수강 표면까지의 최단거리(치수강 거리)가 연산되고, 연산된 거리 정보(데이터)에 의하여 거리 단계 표시부에서 치수강 거리를 시각적으로 표시할 수 있다. 이 때, 시각적인 표시는 특정 무늬를 가지는 패턴 또는 색상을 사용하여 나타낼 수 있으며, 복수개의 패턴을 가져 그 거리가 단계적으로 구분되도록 표시될 수 있다. 이에 따라서, 치료자는 치수강까지의 거리가 짧은 부분에 대하여 치아 삭제를 자제할 수 있으며, 환자는 치아 삭제에 따른 진동에 의한 불편함이 경감되는 이점이 있다.

Description

치수강 거리 측정 시스템 및 방법{Pulp cavity distance measurement system and method using thereof}

본 발명은 치수강 거리 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.

치과 치료에 있어서, 치과 치료용 그라인더를 사용하여 치아의 부식부분을 삭제하는 과정이 빈번하게 수행되고 있다. 이 때, 환자의 신경이 치아의 삭제가 진행되는 위치와 인접하게 형성되어 있는 경우, 신경에 치아 삭제 과정을 진행함에 있어 발생하는 진동이 전달될 수 있으며, 이러한 진동이 신경에 전달되면 신경 다발이 흔들리게 되어 환자는 시린 느낌, 치통 등을 느낄 수 있어 환자의 불편함을 초래할 수 있다.

한편, 치아의 삭제는 치아의 부식(손상)된 부분을 단순히 제거하기 위해 수행되는 경우도 있으나, 임플란트, 크라운 치료와 같은 보철구조물을 환자의 구강 내부에 적용하기 위하여 치아의 외형을 적절하게 성형하기 위한 목적으로 수행될 때도 있다. 치은에 자리잡고 있는 치아를 발치함으로써 완전히 제거하는 경우를 제외하면, 치료의 대상이 되는 치아를 치료자(통상적으로 치과 진료 및 치료를 수행하는 치과의사 등이 치료자에 해당될 수 있다)가 적용하고자 하는 보철치료물과 간극을 최소화하면서 결합될 수 있도록 성형가공 하여야 한다.

대한민국 등록특허 제10-1886265호 (2018.08.07 공고)

본 발명에 따른 목적은, 법랑질 표면으로부터 치수강 표면까지의 거리를 표시하는 치수강 거리 측정 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한, 치수강 거리 측정 시스템에 의하여 환자의 치아 또는 치아 모형에 관한 데이터를 획득하고, 이에 따라 치아의 법랑질 표면으로부터 치수강 표면까지의 거리를 연산하는 거리 산출 단계를 가지는 치수강 거리 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 치수강 거리 측정 시스템은, 치아 또는 치아 모형의 표면 데이터 및 상기 치아의 볼륨 데이터를 획득하는 데이터베이스부, 및 상기 표면 데이터로부터 구현되는 3차원 표면 모델과 상기 볼륨 데이터로부터 구현되는 3차원 볼륨 모델을 정렬한 후 상기 3차원 표면 모델과 상기 3차원 볼륨 모델의 상호 대응되는 부분 사이의 거리를 연산하는 연산부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 표면 데이터를 획득하여 상기 데이터베이스부로 전달하는 제1 스캔부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 볼륨 데이터를 획득하여 상기 데이터베이스부로 전달하는 제2 스캔부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 3차원 볼륨 모델은 상기 치아의 표면부터 상기 치아 내부의 치수강 표면까지의 데이터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 연산부는 상기 3차원 표면 모델의 치아의 표면과, 상기 3차원 볼륨 모델의 치아의 표면을 서로 정렬 후 거리를 연산할 수 있다.

또한, 상기 연산부는 상기 3차원 표면 모델의 치아의 표면과, 상기 3차원 볼륨 모델의 치수강 표면까지의 거리를 연산할 수 있다.

또한, 상기 거리는 상기 3차원 표면 모델의 측정 지점으로부터 상기 3차원 볼륨 모델의 치수강 표면까지의 최단거리일 수 있다.

또한, 상기 거리를 시각적으로 디스플레이하는 거리 단계 표시부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 거리 단계 표시부는 상기 거리의 크기에 따라 복수개의 패턴(pattern)으로 구분하여 표시할 수 있다.

또한, 상기 복수개의 패턴은 각각 상이한 색상으로 구분되어 표시될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 치수강 거리 측정 방법은, 치아 또는 치아 모형의 표면 데이터 및 상기 치아의 볼륨 데이터를 획득하는 데이터 획득 단계, 상기 표면 데이터로부터 구현되는 3차원 표면 모델과 상기 볼륨 데이터로부터 구현되는 3차원 볼륨 모델을 병합하는 데이터 병합 단계, 및 상기 3차원 표면 모델과 상기 3차원 볼륨 모델을 정렬한 후 상기 3차원 표면 모델과 상기 3차원 볼륨 모델의 상호 대응되는 부분 사이의 거리를 연산하는 거리 산출 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 거리 산출 단계는 상기 3차원 표면 모델의 치아의 표면과 상기 3차원 볼륨 모델의 치아의 표면을 서로 정렬한 후 거리를 연산하는 단계일 수 있다.

또한, 상기 거리 산출 단계는 상기 3차원 표면 모델의 치아의 표면과 상기 3차원 볼륨 모델의 치수강 표면까지의 거리를 연산하는 단계일 수 있다.

또한, 상기 거리 산출 단계에서 산출된 상기 거리는 상기 3차원 표면 모델의 측정 지점으로부터 상기 3차원 볼륨 모델의 치수강 표면까지의 최단거리일 수 있다.

또한, 상기 거리 산출 단계에서 산출된 상기 거리를 시각적으로 디스플레이하기 위해, 거리 단계 표시부에 패턴의 형태로 나타내는 패턴 부여 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 패턴은 상기 거리 산출 단계에서 산출된 상기 거리에 따라 복수개로 형성되며, 복수개의 상기 패턴은 각각 상이한 색상으로 구분되어 표시될 수 있다.

본 발명에 따른 치수강 거리 측정 시스템 및 방법을 사용함으로써, 치료자가 환자의 치아를 삭제하는 과정 중에 환자의 불편을 초래하지 않는 선에서 삭제 과정을 수행할 수 있는 이점이 있다.

또한, 복수의 스캔부로부터 획득된 표면 데이터와 볼륨 데이터의 데이터 병합을 통해 외면적으로 보이는 법랑질의 형태에 대한 정보와 내부적으로 보이는 치수강 표면에 대한 정보가 함께 사용되어 CT 데이터의 분석에 따른 단층적인 거리를 측정할 뿐만 아니라, 이를 화면 상에 표시함으로써 치료자가 시각적으로 치아 삭제시에 유의하여야 할 부분에 대하여 편리하게 인지할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 구강을 구성하는 치은과 치아의 전체적인 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 치수강 거리 측정 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 치수강 거리 측정 시스템을 사용하여 표시되는 치아 내부의 정보를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 치수강 거리 측정 방법에 대한 개략적인 순서도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 구강을 구성하는 치은과 치아의 전체적인 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 치아(20)는 통상적으로 치은(10)에 박혀 치아(20)의 외주 등이 감싸지도록 형성되어 구강 내부에서 형성된 위치와 방향이 변하지 않도록 지지된다. 이 때, 치아(20)가 치은(10)에 의해 지지되는 부분을 치근, 치은(10)의 외부로 노출되어 저작을 수행하는 부분을 치관이라 한다.

또한, 구강에 노출된 치관 부분에서 그 외면은 법랑질(enamel, 22)로 형성되어 있다. 법랑질(22)은 치관부 표면의 가장 단단한 부분으로 저작활동에 따른 저작압력과 충치를 유발하는 산이나 온도변화로부터 치아(20)의 내부 구조를 보호하는 역할을 수행한다. 법랑질(22)은 전체적으로 모양을 따라서 굽어진 법랑질막대로 이루어져 있고, 다시 법랑질막대는 수산화인회석 결정으로 이루어져 있어, 법랑질막대 사이에는 결정이 존재하지 않는 미세한 공간이나 간극이 존재한다. 이러한 구조적인 특징에 의해 법랑질(22)의 밀도와 경도가 다양하게 나타날 수 있으며, 법랑질(22) 내부로 미세입자가 침투하게 되면 치아 우식이 발생할 수 있다.

법랑질(22) 아래에는 상아질이 위치한다. 상아질은 법랑질(22)보다 낮은 경도를 가지며 탄력성을 띤다. 경도가 큰 법랑질(22)에 비하여 탄력성이 높은 상아질은 저작활동에 따른 저작력(또는 저작압력)이 치아(20)에 가해질 때 일부 충격을 흡수하여 법랑질(22)의 파절을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상아질은 치수강(pulp cavity, 12)를 둘러싸고 있어 전술한 외부 충격으로부터 치수강(12)을 보호하는 역할도 함께 수행할 수 있다.

한편, 치아 내부에는 혈관과 신경 다발이 통과하는 통로(공간)의 역할을 하는 치수강(12)이 형성된다. 치수강(12)은 단면 상 영문자 'M'자의 모양을 가지도록 공간을 형성하며, 이는 치관부의 외형과 유사한 형상을 가질 수 있다. 치수강(12) 내부에 혈관과 신경 다발이 통과하며, 이는 치근단공을 통해 주변 뼈 속의 신경, 및 혈관과 연결된다. 이 때, 치수강(12) 내부에 존재하는 혈관은 상아질에 영양분을 공급하고, 신경은 상아질이 감각을 느낄 수 있도록 하여 치아(20)에 불필요한 자극이 발생하였을 때 이를 감지하고 통증반응(시린니, 치통 등)을 통해 치아(20)를 보호한다.

한편, 치아(20)에 발생하는 불필요한 자극 중에는 전술한 치아 삭제에 따라 발생하는 진동이 포함될 수 있으며, 치료자의 부주의함 또는 치아 상태 인지 부족에 의하여 법랑질(22)의 과도한 삭제가 발생할 수 있다. 이는 보철치료물과 치아 간 정합을 방해할 수 있으며, 보철 치료물과 치아 사이에 이물질이 침투하기 용이해져 오히려 치아 상태가 악화될 수 있다. 또는, 법랑질(22)의 과도한 삭제에 의하여 상아질이 삭제 과정에서 손상될 수 있으며, 상아질과 치수강(12)에 이물질 미세입자의 침투가 용이해질 우려가 있다. 따라서, 환자의 구강 건강을 양호하게 하기 위해서 법랑질 표면(24)으로부터 치수강 표면(14)까지의 거리(이하, 거리, d)를 치료자가 신속 용이하게 인지할 수 있는 도구 또는 방법 등이 요구된다.

도 2는 본 발명에 따른 치수강 거리 측정 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 치수강 거리 측정 시스템은 환자의 치아 또는 치아 모형의 표면 데이터 및 치아의 볼륨 데이터를 획득하는 데이터베이스부(310)와, 표면 데이터로부터 구현되는 3차원 표면 모델과 볼륨 데이터로부터 구현되는 3차원 볼륨 모델을 정렬한 후 거리를 연산하는 연산부(330)를 포함할 수 있다. 이 때, 3차원 표면 모델을 구현하기 위한 표면 데이터는 제1 스캔부(100)로부터 획득될 수 있고, 3차원 볼륨 모델을 구현하기 위한 볼륨 데이터는 제2 스캔부(200)로부터 획득될 수 있다.

제1 스캔부(100)는 환자의 구강 내부에 일부분이 인입 또는 인출되어 일단부에 형성된 개구부를 통해 환자의 구강 내부를 스캔할 수 있는 핸드헬드(handheld) 형식의 구강 스캐너일 수 있다. 제1 스캔부(100)는 환자의 치아 또는 치아 모형 등을 스캔할 수 있다. 구강 스캐너의 형태로 형성된 제1 스캔부(100)는 그 내부에 적어도 하나의 카메라와, 카메라와 전기통신적으로 연결된 이미징 센서를 포함하여, 카메라의 렌즈를 통해 입사한 광을 표면 데이터로 생성하도록 할 수 있다. 이 때, 제1 스캔부(100)에 의해 획득되는 최초의 데이터는 2차원의 이미지 데이터일 수 있다. 표면 데이터는 환자의 구강 내부의 치아(20) 또는 치아 모형의 치아(20)의 표면정보를 포함할 수 있으며, 이는 제1 스캔부(100)에 형성된 광 프로젝터에서 구조광을 조사함으로써 3차원 표면 모델로 형성될 수 있다. 경우에 따라서, 제1 스캔부(100)의 스캔 과정에 따라 획득된 치아(20)와 치은(10)이 서로 다른 카테고리로 구분되어 군집화될 수 있으며, 이 경우에는 후술할 치수강 거리(d)의 측정 과정에서 치은(10)으로 분류된 데이터에 대하여 거리 측정이 수행되지 않도록 할 수도 있다.

한편, 제1 스캔부(100)는 핸드헬드 형식의 구강 스캐너가 아니라 테이블 스캐너일 수도 있다. 테이블 스캐너는 치아 모형을 거치하는 트레이를 포함하며, 해당 트레이에 치아 모형을 올려놓고 테이블 스캐너의 내부에 형성된 적어도 하나의 카메라를 통해, 치아 모형으로부터 반사되어 카메라의 렌즈를 통해 입사한 광을 표면 데이터로 생성하도록 할 수 있다. 이 때 표면 데이터는 환자의 치아(20)가 표현된 치아 모형의 표면정보를 포함하는 스캔 데이터일 수 있다.

또한, 제1 스캔부(100)에 의해 획득된 복수개의 표면 데이터는 그룹 단위로 묶여 3차원 표면 모델로 변환될 수 있다. 3차원 표면 모델은 포인트(point)와 메시(mesh)로 포함할 수 있으며, 3차원 표면 모델은 특징 정보(예를 들어, 색상 정보)를 포함할 수 있다. 상기 특징 정보를 이용하여, 제어부는 치아(20)와 치은(10)을 구분할 수 있다. 또한, 3차원 표면 모델은 볼륨을 가지는 픽셀 형태의 복셀(Voxel)로 이루어질 수 있으며, 복셀 내에는 해당 복셀의 특징 정보가 포함될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 치수강 거리 측정 시스템은 제1 스캔부(100)에 의하여 획득된 표면 데이터와 상이한 스캔 정보인 볼륨 데이터를 필요로 할 수 있다. 볼륨 데이터는 환자의 치아에 대하여 전체적으로 스캔을 수행하여 획득될 수 있으며, 볼륨 데이터는 환자의 구강 내부에 대한 심층적인 정보를 획득하기 위하여 사용될 수 있다. 볼륨 데이터는 제1 스캔부(100)와 이격되어 형성된 제2 스캔부(200)에 의해 획득될 수 있다. 제1 스캔부(100)와 제2 스캔부(200) 각각은 스캔을 통해 획득하고자 하는 정보가 상이할 수 있다.

제1 스캔부(100)와 달리, 제2 스캔부(200)는 환자의 치아를 투과하도록 전체적인 형상을 스캔하여 볼륨 데이터를 획득하는 장치일 수 있다. 제2 스캔부(200)로부터 획득된 볼륨 데이터는 제어부(300)에서 3차원 볼륨 모델로 구현될 수 있다. 제2 스캔부(200)는 예를 들면, 컴퓨터 단층촬영(CT; Computed Tomography) 방식의 촬영 장치, X선을 조사하는 X-ray 장치, 자기장을 이용하여 생체의 단층상을 획득하는 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging) 장치 중 적어도 하나일 수 있다. 이 때 획득되는 볼륨 데이터는 X선, 또는 초음파 등을 이용하여 구강 내부를 투과하도록 촬영되어 내부 단면의 모습이 화상적으로 처리된 스캔 데이터일 수 있다. 볼륨 데이터에서 치수강(12) 부분이 나타날 수 있으며, 치수강 표면(14)에 해당하는 경계선 또한 확인할 수 있다. 볼륨 데이터로부터 구현되는 3차원 볼륨 모델은 치아의 표면(법랑질의 표면)부터 치아 내부의 치수강 표면(14)까지의 데이터를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이 제1 스캔부(100)는 치아(20)의 표면을 스캔할 수 있으나 치아의 내부 구조를 확인하기 어려우며, 치아 표면의 정보만으로는 치수강까지의 거리정보(예를 들어, 치수강 거리)를 산출할 수 없다. 한편, 제2 스캔부(200)는 단층 촬영 기술 등을 이용하여 치아 내부의 공간 여부 등을 확인할 수 있으나, 내부를 투과하는 스캔 방식의 특성상 치아 삭제를 수행할 수 있는 부분을 시각적으로 인지하기 어려운 점이 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 치수강 거리 측정 시스템은 서로 다른 스캔 정보를 가지는 스캔 데이터를 획득하는 제1 스캔부(100)와 제2 스캔부(200)의 이점을 모두 가지도록, 제1 스캔부(100)에서 획득한 표면 데이터와 제2 스캔부(200)에서 획득한 볼륨 데이터를 함께 활용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 치수강 거리 측정 시스템은 치아의 표면에 대한 정보를 시각적으로 정밀하게 인지할 수 있으면서, 치수강까지의 거리 정보와 같은 치아 내부를 투과하여 얻어질 수 있는 정보를 병합함으로써, 표면 데이터와 볼륨 데이터를 상호 보완할 수 있다.

한편, 제1 스캔부(100) 및/또는 제2 스캔부(200)는 본 발명의 치수강 거리 측정 시스템에 포함될 수도 있으나, 별도로 구성될 수도 있다. 본 발명의 치수강 거리 측정 시스템은 외부의 제1 스캔부(100) 및/또는 제2 스캔부(200)에서 획득된 데이터를 입력받아 사용할 수 있다.

표면 데이터와 볼륨 데이터는 각각의 스캔부(제1 스캔부(100) 및 제2 스캔부(200))에서 전기통신적으로 연결된 제어부(300)로 전송될 수 있다. 더욱 상세하게는, 제1 스캔부(100)로부터 획득한 표면 데이터와, 제2 스캔부(200)로부터 획득한 볼륨 데이터는 제어부(300) 내부에 형성된 데이터베이스부(310)로 전달되어 저장될 수 있다. 한편, 제어부(300)는 디지털 연산 처리가 가능한 마이크로프로세서(microprocessor)를 내장하는 컴퓨터에 해당할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 디지털 데이터 연산 및 처리가 가능한 어떠한 구성이라도 가능하다. 제1 스캔부(100)와 제어부(300), 그리고 제2 스캔부(200)와 제어부(300)는 각각 서로 유/무선적으로 연결되어 데이터를 송수신할 수 있으며, 유선적으로 연결되는 경우 데이터전송선을 통해, 무선적으로 연결되는 경우 다양한 통신방식(Wi-Fi, Blutooth, Zigbee 등)을 통해 데이터 송수신이 가능하다.

제어부(300)는 전송받은 표면 데이터와 볼륨 데이터를 하나의 통합된 데이터로 병합하는 데이터 병합부(320)를 포함할 수 있다. 제1 스캔부(100)로부터 획득된 표면 데이터와 제2 스캔부(200)로부터 획득된 볼륨 데이터는 서로 다른 파일 형식을 가지거나 서로 다른 스캔 배율을 가질 수 있다. 또한, 표면 데이터 및/또는 볼륨 데이터는 2차원 이미지 데이터일 수 있다. 따라서, 표면 데이터가 2차원 데이터인 경우, 2차원 이미지로 획득된 데이터를 3차원 표면 모델로 변환하는 과정은 제1 스캔부(100)에 내장된 프로세서에 의해 수행될 수도 있고, 또는 제어부(300)의 연산과정에 의해 수행될 수도 있다. 또한, 볼륨 데이터가 2차원 데이터인 경우, 2차원 이미지로 획득된 데이터를 3차원 볼륨 모델로 변환하는 과정은 제2 스캔부(200)에 내장된 프로세서에 의해 수행될 수도 있고, 또는 제어부(300)의 연산과정에 의해 수행될 수도 있다.

데이터 병합부(320)는 3차원 표면 모델과 3차원 볼륨 모델 중 어느 하나의 데이터가 다른 데이터 상에 마운트(mount)될 수 있도록 파일 형식 및/또는 배율을 조정하여 정렬을 수행할 수 있다. 3차원 표면 모델과 3차원 볼륨 모델의 정렬 기준은 각각의 데이터에서 치아의 표면에 해당하는 데이터일 수 있다. 일 실시예에서, 데이터 병합부(320)는 3차원 표면 모델의 특징 정보와 3차원 볼륨 모델의 특징 정보를 도출하고, 치아 표면의 특징 정보를 기준으로 3차원 표면 모델과 3차원 볼륨 모델을 정렬할 수 있다. 예시적으로, 특징 정보는 표면 요철의 곡률 정보일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 3차원 표면 모델과 3차원 볼륨 모델의 정렬 방법은 ICP(Iterative Closest Points) 기법, AI 기술, 수동 정렬 등이 사용될 수 있으나, 정렬 방법은 이에 한정되지 않는다.

이와 같이 복수개의 데이터가 조정, 정렬되어 하나의 통합된 데이터로 병합되면, 통합 데이터는 환자의 구강 내부의 표면 모습을 가지면서도, 치아 내부를 관통하는 세부적인 환자의 구강 내부 사양에 대한 데이터 또한 포함할 수 있다.

또한, 제어부(300)는 데이터 병합부(320)에 의하여 병합된 통합 데이터에 따라 소정 거리를 연산하는 연산부(330)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 상기 ‘거리’는 표면 데이터로부터 구현되는 3차원 표면 모델과 볼륨 데이터로부터 구현되는 3차원 볼륨 모델을 정렬한 후 연산될 수 있다. 이 때, ‘거리’는 3차원 표면 모델과 3차원 볼륨 모델이 상호 대응되는 부분 사이를 측정하여 획득한 것일 수 있다. 예시적으로, 연산부(330)는 3차원 표면 모델의 치아의 표면과 3차원 볼륨 모델의 치아의 표면을 서로 정렬한 후, 대응되는 지점 사이의 거리를 연산할 수 있다. 보다 상세하게는, 연산부(330)는 3차원 표면 모델의 치아의 법랑질 표면(24)으로부터 3차원 볼륨 모델의 치수강 표면(14)까지의 거리(d)를 연산할 수 있다. 연산부(330)는 제2 스캔부(200)의 스캔에 의하여 획득된 볼륨 데이터를 토대로 실측된 거리를 연산할 수도 있으나, 데이터의 통합에 의하여 그 배율이 조정된 경우, 조정된 배율에 의한 거리를 연산할 수도 있다. 치수강 거리(d)를 산출함에 있어, 그 거리가 실제의 거리와 완전히 일치할 필요는 없으며, 다만 산출된 거리가 실제의 거리에 대응되도록 균일한 배율을 가지는 것도 가능하다.

한편, 치수강 거리(d)는 법랑질 표면(24)상의 한 점(측정 지점)을 기준으로 하여 치수강 표면(14)까지 다다르는 거리 중 최단의 거리를 의미할 수 있다. 법랑질 표면(24)으로부터 치수강 표면(14)까지의 치수강 거리(d)가 법랑질 표면(24)을 기준으로 치수강 표면(14)까지의 최단거리로 나타남으로써, 법랑질 표면의 특정 지점에서 가장 가까운 치수강 표면(14)까지의 거리가 나타날 수 있으며, 이러한 거리 정보를 인지한 치료자는 치아 삭제 과정에서 해당 지점을 회피하여 삭제를 진행하거나, 치아 삭제 시 더욱 주의를 기울일 수 있다. 경우에 따라서는, 치수강 거리(d)는 측정하고자 하는 법랑질 표면의 특정 지점에 접하는 가상의 평면에서, 해당 지점을 통과하는 평면의 법선이 닿는 치수강 표면(14)까지의 거리를 치수강 거리(d)로 사용할 수도 있다.

또한, 제어부(300)는 연산부(330)에 의하여 연산된 치수강 거리(d)를 미리 설정된 기준에 따라 패턴으로 구분하고, 제어부(300)의 제어신호를 수신하여 연산된 치수강 거리(d)(즉, 연산된 결과)를 시각적으로 디스플레이하는 거리 단계 표시부(400)를 더 포함할 수 있다. 거리 단계 표시부(400)는 통합 데이터와, 통합 데이터 상에 포함된 치수강 거리(d) 정보를 표시할 수 있는 디스플레이 장치일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 치수강 거리(d) 정보의 효과적인 디스플레이를 위해, 거리 단계 표시부(400)는 치수강 거리(d)의 크기에 따라 복수개의 패턴(pattern)으로 구분되어 시각적으로 표시될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 치수강 거리 측정 시스템을 사용하여 표시되는 치아 정보를 개략적으로 나타낸 도이다.

도 3을 참조하면, 치아(20)에 대한 표면 데이터로부터 구현된 3차원 표면 모델과 볼륨 데이터로부터 구현된 3차원 볼륨 모델이 정렬된 병합 데이터가 표시되고, 제1 패턴(L1), 제2 패턴(L2), 및 제3 패턴(L3)과 같이 서로 다른 복수개의 패턴의 형태로 법랑질 표면(24)으로부터 치수강 표면(14)까지의 치수강 거리(d)가 시각적으로 표시된다. 이 때, 미리 설정된 기준에 따라 치수강 거리(d)가 0＜d＜d1인 경우 제1 패턴(L1)이 부여되고, d1≤d＜d2인 경우 제2 패턴(L2)이 부여되며, d2≤d＜d3인 경우 제3 패턴(L3)이 부여되어 거리 단계 표시부(400) 상에 디스플레이될 수 있다. 이 때, d1, d2, d3는 사용자가 지정한 임계값일 수도 있고, 시스템에서 해당 부분의 추가적인 삭제를 수행할 경우 환자가 불편을 느낄 수 있는 거리로 지정된 임계값일 수도 있다. 예시적으로 3개의 패턴(L1, L2, 및 L3)으로 치수강 거리(d)가 디스플레이되는 것으로 서술하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, n개의 패턴(L1, L2, L3, …, Ln)이 치수강 거리(d)의 미리 정해진 구간마다 부여되어 디스플레이될 수도 있다.

또한, 전술한 복수개의 패턴은 각각 상이한 색상으로 구분되어 표시될 수 있다. 즉, 미리 설정된 기준에 따라 치수강 거리(d)가 0＜d＜d1인 경우 해당 지점이 적색으로 표시되고, d1≤d＜d2인 경우 해당 지점이 청색으로 표시되며, d2≤d＜d3인 경우 해당 지점이 녹색으로 표시되도록 거리 단계 표시부(400) 상에 디스플레이될 수 있다. 예시적으로 3가지의 색상(적색, 청색, 녹색)으로 서술하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, n개의 색상을 이용하여 치수강 거리(d)가 시각적으로 표현되도록 디스플레이할 수 있다. 또한, 색상이 농도에 있어서 단계적으로 자연스럽게 변화하는 그라데이션(gradation) 형태로 표시되도록 하는 것 또한 가능하다.

이와 같이, 시각적으로 치수강 거리(d)가 표시됨으로써 치료자는 치료의 대상이 되는 환자의 치아(20)의 상태에 대하여 시각적으로 신속하게 파악할 수 있으며, 치아 삭제 등의 치료를 수행할 때 치수강 거리(d)가 짧은 부분에 대해서는 치아 삭제를 지양함으로써 환자의 불편을 최소화하는 이점이 있다.

한편, 치수강 거리(d)가 특정 무늬의 패턴 또는 색상으로 표시됨과 함께, 법랑질 지점을 입력장치(예를 들어, 마우스 커서)로 가리키는 경우 해당 지점의 치수강 표면(14)까지의 치수강 거리(d)가 함께 표시되도록 할 수도 있다. 이와 같이, 치수강 거리(d)를 그래픽적으로 표시함과 함께 수치적으로도 표시할 수 있으므로, 치료자가 원하는 정보를 더욱 정확하게 얻을 수 있는 이점이 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 치수강 거리 측정 방법에 대하여 설명하기로 한다. 전술한 치수강 거리 측정 장치와 중첩되는 내용에 대해서는 간략하게 언급하거나 또는 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 치수강 거리 측정 방법에 대한 개략적인 순서도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 치수강 거리 측정 방법은 제1 스캔부(100)가 치아 또는 치아 모형에 대한 스캔을 수행하여 치아 또는 치아 모형의 표면 정보를 포함하는 표면 데이터를 획득하고, 제2 스캔부(200)가 치아에 대한 스캔을 수행하여 표면 데이터와 상이한 스캔 정보를 가지는 볼륨 데이터를 획득하는 데이터 획득 단계(S10)를 포함할 수 있다. 표면 데이터를 획득하는 제1 스캔부(100)는 핸드헬드(handheld) 형식의 구강 스캐너일 수 있으며, 구강 스캐너 형태의 제1 스캔부(100)는 스캔 화각이 좁으므로 상대적으로 작은 부분을 중첩되도록 스캔함으로써 표면정보를 포함하는 표면 데이터를 획득할 수 있다. 또는, 제1 스캔부(100)는 치아 모형을 그 내부에 형성된 트레이에 거치시키고 트레이 주변에 형성된 카메라를 통해 치아 모형을 전체적으로 스캔하여 표면정보를 포함하는 표면 데이터를 획득하는 테이블 스캐너일 수도 있다. 이 때, 표면 데이터는 2차원 이미지 데이터일 수 있으며, 획득한 데이터들 간의 얼라인 과정이 수행되어 최종적으로 하나의 3차원 표면 모델로 생성될 수 있다. 얼라인 과정은 데이터를 서로 연결할 수 있는 어떠한 알고리즘도 사용할 수 있으며, 일 예로는 ICP(Iterative Closest Point) 알고리즘을 사용하여 얼라인 과정이 수행될 수 있다.

한편, 제1 스캔부(100)에서 획득한 표면 데이터는 환자의 구강 내부의 치아 또는 치아 모형의 표면정보를 포함할 수 있으며, 이 때 획득한 표면 데이터는 환자의 치아(20)에 대한 요철, 거칠기 등의 정보를 포함하는 스캔 정보일 수 있다. 예를 들면, 치아(20)를 제1 스캔부(100)에 포함된 카메라로 촬영할 수 있으며, 카메라에 연결된 이미징 센서를 통해 촬영된 환자의 치아를 디지털 이미지로 생성할 수 있다. 또한, 표면 데이터는 2차원 이미지 데이터로 생성되고 이후 3차원 변환 과정을 통하여 본 발명에 따른 치수강 거리 측정 시스템에서 전술한 복셀 형태의 3차원 표면 모델로 변환될 수 있다. 한편, 표면 데이터는 환자의 실제 구강 내부가 아닌 치아 모형의 스캔을 통해 획득한 경우 환자의 치아(20)가 표현된 모형의 표면정보를 포함하는 스캔 데이터일 수 있다.

데이터 획득 단계(S10)에서 제2 스캔부(200)에 의해 획득되는 볼륨 데이터는 치아(20)의 내부 구조를 포함하는 심층 데이터일 수 있다. 이 때, 볼륨 데이터는 표면 데이터와는 상이한 스캔 정보를 가질 수 있다. 더욱 상세하게, 볼륨 데이터는 컴퓨터 단층촬영(CT) 방식을 사용하여 X선, 또는 초음파 등이 이용되고, 치아를 투과하도록 촬영(스캔)되어 내부 단면의 형상이 화상적으로 처리된 스캔 정보를 가질 수 있다. 다만, 볼륨 데이터는 환자의 치아를 투과하도록 전체적인 형상을 스캔할 수 있는 방식에 의해 획득될 수 있으며, 전술한 컴퓨터 단층촬영(CT) 방식을 포함하여 X-ray 방식, 자기장을 이용하여 생체의 단층상을 획득하는 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging) 방식 등이 사용될 수 있다.

한편, 데이터 획득 단계(S10)로부터 표면 데이터 획득, 및 볼륨 데이터 획득이 완료되면, 획득한 두 데이터(표면 데이터 및 볼륨 데이터)를 하나의 통합 데이터로 병합하는 데이터 병합 단계(S20)가 수행될 수 있다. 표면 데이터와 볼륨 데이터의 서로 다른 파일 형식, 배율 등에 대하여 하나의 파일 형식, 및 동일한 비율을 가지도록 하여 데이터 정렬을 수행할 수 있다. 이 때, 표면 데이터가 3차원으로 변환되어 하나의 3차원 표면 모델로 생성된 데이터 상에, 볼륨 데이터로부터 구현된 3차원 볼륨 모델 치아 내부 사양에 대한 데이터가 포함되도록 병합이 수행될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 치수강 거리 측정 방법은 거리 산출 단계(S30)를 더 포함할 수 있다. 거리 산출 단계(S30)는 데이터 병합 단계(S20)에서 병합한 데이터에서, 3차원 표면 모델과 3차원 볼륨 모델을 정렬한 후 제어부(300)가 3차원 표면 모델과 3차원 볼륨 모델의 상호 대응되는 부분 사이를 측정하여 거리를 획득할 수 있다. 예시적으로, 거리 산출 단계(S30)는 3차원 표면 모델의 치아의 표면과 3차원 볼륨 모델의 치아의 표면을 서로 정렬한 후, 대응되는 지점 사이의 거리를 연산할 수 있다. 보다 상세하게는, 거리 산출 단계(S30)는 3차원 표면 모델의 치아(20)의 법랑질 표면(24)으로부터 3차원 볼륨 모델의 치수강 표면(14)까지의 거리(d)를 연산하도록 할 수 있다. 이 때, 3차원 표면 모델과 3차원 볼륨 모델의 정렬 기준은 각각의 데이터에서 치아의 표면에 해당하는 데이터일 수 있다. 치수강 거리(d)는 반드시 실제로 환자의 치아 법랑질 표면으로부터 치수강 표면(14)까지의 거리로 표현될 필요는 없으며, 실측거리의 특정 배수를 적용하여 비례관계를 형성하도록 표현될 수도 있다. 이 때, 치수강 거리(d)는 특정 법랑질 표면상의 한 점(측정 지점)을 기준으로 하여 치수강 표면(14)까지 다다르는 거리 중 최단의 거리일 수 있다. 경우에 따라서는, 치수강 거리(d)는 측정 지점의 접선에 수직한 법선 방향을 따라 측정된 거리일 수 있다.

한편, 거리 산출 단계(S30)에 의하여 획득한 치수강 거리(d)는 거리 단계 표시부(400)와 같은 디스플레이 장치 상에 시각적으로 나타내기 위하여 패턴의 형태로 부여될 수 있다(패턴 부여 단계, S40). 이 때, 부여되는 패턴은 본 발명에 따른 치수강 거리 측정 시스템에서 전술한 바와 같으며, 치수강 거리(d)를 구간별로 나누어 복수개의 패턴 또는 색상을 법랑질 표면에 부여할 수 있다.

또한, 그래픽적으로(패턴 또는 색상, 패턴과 색상의 조합 등) 치수강 거리(d)를 표시함과 동시에, 치료자가 치수강 거리(d)를 파악하고자 하는 특정 법랑질 표면의 지점을 커서로 지시했을 때, 치수강 거리(d)에 대한 정보가 수치적으로 표시되도록 하여 치료자가 환자의 치료 과정에 도움을 받도록 할 수 있음은 물론이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 치은 12: 치수강
14: 치수강 표면(경계면) 20: 치아
22: 법랑질 24: 법랑질 표면
d: 거리
L1: 제1 패턴 L2: 제2 패턴
L3: 제3 패턴
100: 제1 스캔부 200: 제2 스캔부
300: 제어부 310: 데이터베이스부
320: 데이터 병합부 330: 연산부
400: 거리 단계 표시부
S10: 데이터 획득 단계 S20: 데이터 병합 단계
S30: 거리 산출 단계 S40: 패턴 부여 단계

Claims (16)

1. 치아 또는 치아 모형의 표면 데이터 및 상기 치아의 볼륨 데이터를 획득하는 데이터베이스부; 및
   상기 표면 데이터로부터 구현되는 3차원 표면 모델과 상기 볼륨 데이터로부터 구현되는 3차원 볼륨 모델을 정렬한 후 상기 3차원 표면 모델과 상기 3차원 볼륨 모델의 상호 대응되는 부분 사이의 거리를 연산하는 연산부;를 포함하고,
   상기 연산부는 상기 3차원 표면 모델의 치아의 법랑질 표면으로부터 상기 3차원 볼륨 모델의 치수강 표면까지의 거리인 치수강 거리를 연산하는, 치수강 거리 측정 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 표면 데이터를 획득하여 상기 데이터베이스부로 전달하는 제1 스캔부;를 더 포함하는, 치수강 거리 측정 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 볼륨 데이터를 획득하여 상기 데이터베이스부로 전달하는 제2 스캔부;를 더 포함하는, 치수강 거리 측정 시스템.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 3차원 볼륨 모델은 상기 치아의 표면부터 상기 치아 내부의 치수강 표면까지의 데이터를 포함하는, 치수강 거리 측정 시스템.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 연산부는 상기 3차원 표면 모델의 치아의 표면과, 상기 3차원 볼륨 모델의 치아의 표면을 서로 정렬 후 상기 거리를 연산하는, 치수강 거리 측정 시스템.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 거리는 상기 3차원 표면 모델의 측정 지점으로부터 상기 3차원 볼륨 모델의 치수강 표면까지의 최단거리인, 치수강 거리 측정 시스템.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 거리를 시각적으로 디스플레이하는 거리 단계 표시부;를 더 포함하는, 치수강 거리 측정 시스템.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 거리 단계 표시부는 상기 거리의 크기에 따라 복수개의 패턴(pattern)으로 구분하여 표시하는, 치수강 거리 측정 시스템.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수개의 패턴은 각각 상이한 색상으로 구분되어 표시되는, 치수강 거리 측정 시스템.
11. 치아 또는 치아 모형의 표면 데이터 및 상기 치아의 볼륨 데이터를 획득하는 데이터 획득 단계;
    상기 표면 데이터로부터 구현되는 3차원 표면 모델과 상기 볼륨 데이터로부터 구현되는 3차원 볼륨 모델을 병합하는 데이터 병합 단계; 및
    상기 3차원 표면 모델과 상기 3차원 볼륨 모델을 정렬한 후 상기 3차원 표면 모델과 상기 3차원 볼륨 모델의 상호 대응되는 부분 사이의 거리를 연산하는 거리 산출 단계;를 포함하고,
    상기 거리 산출 단계는 상기 3차원 표면 모델의 치아의 법랑질 표면으로부터 상기 3차원 볼륨 모델의 치수강 표면까지의 거리인 치수강 거리를 연산하는, 치수강 거리 측정 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 거리 산출 단계는
    상기 3차원 표면 모델의 치아의 표면과 상기 3차원 볼륨 모델의 치아의 표면을 서로 정렬한 후 상기 거리를 연산하는, 치수강 거리 측정 방법.
13. 삭제
14. 청구항 11에 있어서,
    상기 거리 산출 단계에서 산출된 상기 거리는 상기 3차원 표면 모델의 측정 지점으로부터 상기 3차원 볼륨 모델의 치수강 표면까지의 최단거리인, 치수강 거리 측정 방법.
15. 청구항 11에 있어서,
    상기 거리 산출 단계에서 산출된 상기 거리를 시각적으로 디스플레이하기 위해, 거리 단계 표시부에 패턴의 형태로 나타나는 패턴 부여 단계;를 더 포함하는, 치수강 거리 측정 방법.
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 패턴은 상기 거리 산출 단계에서 산출된 상기 거리에 따라 복수개로 형성되며, 복수개의 상기 패턴은 각각 상이한 색상으로 구분되어 표시되는, 치수강 거리 측정 방법.
    

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