KR102590775B1 - 데이터 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 데이터 처리 방법은, 대상체를 나타내는 3차원 모델을 획득하는 단계, 상기 3차원 모델 중 치아를 나타내는 영역을 기형성된 템플릿에 정렬하는 단계, 상기 템플릿에 정렬되어 형성된 정렬 3차원 모델을 소정 평면 상에 사영하는 단계, 및 상기 소정 평면에 사영되어 형성된 평면 모델을 기초로, 소정 치아들의 폭(width)을 측정하는 단계를 포함한다.

Description

데이터 처리 방법{Data processing method}
본 발명은 데이터 처리 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 획득한 3차원 모델을 기초로 소정 치아들 간의 비율을 측정하는 데이터 처리 방법에 관한 것이다.
치과 진료 및 치료과정에서, 치아의 폭을 측정하여 그 측정값을 환자의 구강 상태 진단 및 치료에 사용할 수 있다. 이 때, 치아의 폭을 측정하여 소정 상악 치아의 폭에 대한 소정 하악 치아의 폭의 비율을 볼턴비(Bolton ratio)라고 한다.
종래에는 볼턴비를 측정하기 위해 버니어 캘리퍼스와 같은 장비를 사용하여 환자 치아의 폭을 측정하였다. 그러나, 이와 같은 측정 방식을 사용할 때, 측정 도구가 환자의 실제 구강에 접촉하는 경우 측정 도구가 쉽게 오염될 위험이 있다. 게다가, 상기 측정 방식을 사용하는 경우, 치아의 폭을 측정하는 시간이 오래 걸리는 단점이 있다.
또한, 종래의 방식에서는 정확한 치아의 폭을 획득하기가 어려운 문제점이 있다. 예시적으로, 버니어 캘리퍼스를 정확하게 치아의 양 말단에 위치시켜 치아의 폭을 측정하는 것이 실질적으로 불가능하며, 이러한 문제점은 환자의 일부 치아가 틀어져 있는 상황에서 더욱 부각된다.
따라서, 치아의 배열 형상에 의한 영향을 최소화하면서 안정적으로 환자에게 최적의 치료를 제공하기 위한 방법이 요구된다.
미국 공개특허 제2020-0155274호 (2020.05.21 공개)
전술한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 기형성된 템플릿에 스캔 데이터를 정렬하여, 스캔 데이터 중 소정 치아들의 폭을 측정하는 데이터 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 데이터 처리 방법은, 대상체를 나타내는 3차원 모델을 획득하는 단계, 상기 3차원 모델 중 치아를 나타내는 영역을 기형성된 템플릿에 정렬하는 단계, 상기 템플릿에 정렬되어 형성된 정렬 3차원 모델을 소정 평면 상에 사영하는 단계, 및 상기 소정 평면에 사영되어 형성된 평면 모델을 기초로, 소정 치아들의 폭(width)을 측정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 3차원 모델 중 치아를 나타내는 영역은 치아별로 구분된 후 상기 템플릿에 포함된 템플릿 치아들에 각각 정렬될 수 있다.
또한, 상기 폭은 상기 평면 모델에서 사영된 상기 치아들의 각각의 메지얼방향(mesial direction)을 기초로 측정될 수 있다.
또한, 상기 메지얼방향은 상기 정렬 3차원 모델 또는 상기 템플릿을 기초로 결정될 수 있다.
또한, 상기 메지얼방향은 상기 치아들 각각의 치아 중심을 기초로 결정되며, 상기 치아 중심은, 상기 치아들 각각의 치아 윤곽을 감싸는 다각 형상의 바운더리 박스의 중심으로 결정될 수 있다.
또한, 상기 메지얼방향은, 적어도 3개의 치아 중심들을 지나는 가상원의 중심으로부터, 상기 3개의 치아 중심들 중 중앙 치아 중심을 지나는 직선에 수직으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 메지얼방향은 상기 치아를 나타내는 영역이 정렬된 상기 템플릿에서, 상기 템플릿을 구성하는 각각의 템플릿 치아에 대해 기설정된 템플릿 메지얼방향으로 결정될 수 있다.
또한, 상기 폭은 상기 치아들 각각의 상기 치아 중심으로부터 소정 거리 이격 형성되는 오프셋 지점에서, 상기 메지얼방향으로 연장되는 직선이 상기 평면 모델에서의 상기 치아들 각각의 치아 윤곽에 만나는 두 점 사이의 거리로 결정되고, 상기 오프셋 지점은 상기 치아 중심으로부터 상기 메지얼방향에 수직으로 형성되는 버컬방향을 따라 소정 거리 이격 형성될 수 있다.
또한, 상기 오프셋 지점은 상기 치아들 각각에 대해 상이하게 결정될 수 있다.
또한, 상기 폭은 상기 소정 평면 상에 형성되는 상기 메지얼방향으로 연장되며 평행하게 형성되는 복수의 직선들에서, 상기 직선들이 각각 상기 치아들 각각의 치아 윤곽이 만나는 두 점 사이의 거리가 최장거리인 것으로 결정될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 데이터 처리 방법은 측정된 상기 치아들의 폭을 기초로 볼턴비(Bolton ratio)를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 치아들 중 적어도 하나의 결손 치아가 존재하는 경우, 상기 결손 치아의 폭은 상기 결손 치아 위치 양측에 형성된 두 치아에서, 각각의 치아 윤곽 상에 형성된 하나의 점 사이의 거리로 결정될 수 있다.
또한, 상기 결손 치아의 폭은 상기 결손 치아 위치 양측에 형성된 두 치아에서, 각각의 치아의 상기 메지얼방향으로 연장되는 직선과 상기 두 치아 각각의 상기 치아 윤곽이 만나는 두 점들 중 상기 결손 치아와 인접한 하나의 점 사이의 거리로 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 데이터 처리 방법을 사용함으로써, 환자의 실제 구강에 대한 치아들의 정확한 폭(width)을 측정할 수 있으며, 환자에게 최적의 치료를 제공하는 이점이 있다.
또한, 소정 평면 상에 기형성된 템플릿과 3차원 모델이 정렬된 정렬 3차원 모델을 사영하고, 사영으로 형성된 평면 모델을 기초로 치아의 폭을 측정하므로, 치아의 폭을 측정하기 위해 소요되는 연산 부하를 경감시키며, 측정의 정확도는 향상시키는 이점이 있다.
또한, 볼턴비를 측정하기 위해 사용되는 치아 중 결손 치아가 존재하는 경우, 결손 치아의 폭을 보간하여 획득하므로, 결손 치아를 포함하는 구강에서도 안정적으로 볼턴비를 측정할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 데이터 처리 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 데이터 처리 방법에서, 기형성된 템플릿을 설명하기 위한 것이다.
도 3 및 도 4는 3차원 모델과 템플릿이 정렬된 상태를 설명하기 위한 것이다.
도 5는 3차원 모델과 템플릿이 정렬되어 형성된 정렬 3차원 모델이 소정 평면 상에 사영되는 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 6은 치아 중심이 결정되는 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 7은 임의의 치아의 버컬방향을 결정하는 과정을 설명하기 위한 것이다
도 8은 치아 중심으로부터 일정 거리 이격 형성되는 오프셋 지점을 설명하기 위한 것이다.
도 9는 오프셋 지점에서의 메지얼방향을 설명하기 위한 것이다.
도 10은 치아의 폭을 측정하는 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 치아의 폭을 측정하는 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 12는 결손 치아의 폭을 보간하는 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 13은 볼턴비가 표시되는 유저 인터페이스를 설명하기 위한 것이다.
도 14는 본 발명에 따른 데이터 처리 방법이 수행되는 데이터 처리 장치의 구성 개략도이다.
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, 제 1, 제 2, 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 기술 분야에서 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 본 발명에 따른 데이터 처리 방법의 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 처리 방법은 3차원 모델을 획득하는 단계(S110), 정렬하는 단계(S120), 사영하는 단계(S130), 치아의 폭을 측정하는 단계(S140), 및 볼턴비를 획득하는 단계(S150)를 포함할 수 있다. 이와 같은 일련의 단계들이 수행되어, 실물 대상체의 볼턴비를 신속하고 정확하게 획득할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 데이터 처리 방법의 세부 단계들에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 데이터 처리 방법에서, 기형성된 템플릿(200)을 설명하기 위한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 처리 방법은 대상체를 나타내는 3차원 모델을 획득하는 단계(S110)를 포함한다. 이 때, 치아의 폭을 측정하기 위한 본 발명의 목적상, 대상체는 치아의 형상을 나타내는 물체(object)일 수 있다. 예시적으로, 대상체는 환자의 실제 구강일 수 있다. 또한, 필요에 따라, 대상체는 환자의 구강을 알지네이트와 같은 재료로 인상채득(impression-taking)하여 획득한 석고 모형일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 데이터 처리 방법은 특정 시스템에서 수행될 수 있다. 상기 시스템은 마이크로프로세서(microprocessor)를 포함하는 개인용 컴퓨터(PC)일 수도 있고, 일종의 서버일 수도 있으며, 가상의 클라우드 시스템일 수도 있다.
한편, 시스템은 기형성된 템플릿(200)을 저장하고 있을 수 있다. 예시적으로, 시스템은 대상체 중 치아를 나타내는 영역에 대응되는 치아 샘플들을 보유할 수 있다. 상기 치아 샘플들을 ‘템플릿 치아(tooth template)’으로 지칭한다. 도 2에 도시된 바에 따르면, 템플릿(200)은 제1 템플릿 치아 내지 제16 템플릿 치아(201 내지 216)을 포함할 수 있다. 템플릿(200)은 상악 및 하악 중 적어도 하나의 치아 샘플들을 보유할 수 있다. 템플릿 치아(201 내지 216)들의 치식은 알려진 치식 부여 방법에 의해 부여될 수 있다. 예시적으로, 템플릿 치아들의 치식은 FDI 방식, Palmer 방식, 또는 Universal Numbering System 방식 중 어느 하나에 의해 부여될 수 있으며, 어떠한 치식 부여 방식을 선택하여 사용하더라도 무방하다. 다만, 본 발명에서는 예시적으로 3차원 모델(100), 템플릿(200), 평면 모델(300)에서 부여되는 치식은 Universal Numbering System을 사용하여 표시되는 것으로 설명한다.
예시적으로, 템플릿(200)은 템플릿 치아(201 내지 216)의 형상 정보, 모양 정보, 색상 정보 등을 포함하며, 선택적으로 상기 템플릿 치아(201 내지 216)로부터 소정 거리 내의 템플릿 치은(미도시)의 형상 정보, 모양 정보, 색상 정보 등을 포함할 수 있다.
또한, 템플릿(200)은 상기 템플릿(200)에 포함된 템플릿 치아(201 내지 216)에 대응되는 버컬방향(400) 및 메지얼방향(500)을 가질 수 있다. 버컬방향(400)과 메지얼방향(500)을 결정하는 과정에 대해서는 후술한다.
도 3 및 도 4는 3차원 모델(100)과 템플릿(200)이 정렬된 상태를 설명하기 위한 것이다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 처리 방법은 3차원 모델(100)을 기형성된 템플릿(200)에 정렬하는 단계(S120)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 정렬하는 단계(S120)는 3차원 모델(100) 중 치아를 나타내는 영역은 각각의 치아별로 구분된 후 템플릿 치아(201 내지 216)들에 각각 정렬될 수 있다. 예시적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제8 3차원 모델 치아(108)는 제8 템플릿 치아(208)에 정렬될 수 있고, 제9 3차원 모델 치아(109)는 제9 템플릿 치아(209)에 정렬될 수 있다. 전술한 바와 같이, 3차원 모델(100) 중 치아를 나타내는 3차원 모델 치아들(103 내지 114) 중 일부 또는 전부는 템플릿 치아(201 내지 216)에 정렬될 수 있다. 한편, 도 3 및 도 4에는 도시되지 않았으나, 제1 템플릿 치아(201)와 제1 3차원 모델 치아, 제2 템플릿 치아(202)와 제2 3차원 모델 치아, 제15 템플릿 치아(215)와 제15 3차원 모델 치아, 및 제16 템플릿 치아(216)와 제16 3차원 모델 치아 또한 정렬될 수 있다.
3차원 모델(100)이 기형성된 템플릿(200)에 정렬됨으로써, 3차원 모델(100)에 포함된 3차원 모델 치아들(103 내지 114)은 템플릿 치아들(201 내지 216)이 배치된 형상에 대응되도록 적어도 일부가 평행이동 및 회전될 수 있다. 이에 따라, 3차원 모델(100)과 기형성된 템플릿(200)이 정렬되어 정렬 3차원 모델이 생성될 수 있다.
종래의 기술은 3차원 모델(100)을 획득하면 상기 3차원 모델(100)을 바로 사용하여 치아의 폭을 측정하였다. 그러나, 이러한 방식은 치아의 배열이 균일하지 않은 대상체를 스캔하여 3차원 모델(100)을 획득한 경우, 3차원 모델 치아들(103 내지 114)의 폭방향을 용이하게 획득할 수 없었다. 이에 따라 부정확한 볼턴비를 획득하는 문제점이 발생하였다. 또한, 폭방향을 사용자가 임의적으로 지정하는 경우에도 각각의 치아에 대한 정확한 폭을 지정하지 못하는 문제가 있으며, 이는 부정확한 볼턴비를 획득하는 결과로 이어졌다. 이에 비하여, 본 발명은 3차원 모델(100) 중 3차원 모델 치아들(103 내지 114)이 평행이동 및 회전됨으로써, 안정적으로 치아의 폭이 측정될 수 있으며, 정확한 볼턴비 획득이 가능한 이점이 있다.
한편, 도 4를 참조하여 3차원 모델 치아들(103 내지 114) 중 적어도 일부가 템플릿 치아들(201 내지 216)에 정렬되는 과정을 설명한다. 이 때, 도 4에서 템플릿 치아들(201 내지 216) 중 일부와 3차원 모델 치아들(103 내지 114) 중 일부는 미도시될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제6 3차원 모델 치아(106), 제7 3차원 모델 치아(107), 제8 3차원 모델 치아(108), 제9 3차원 모델 치아(109), 제10 3차원 모델 치아(110), 및 제11 3차원 모델 치아(111)는 각각 제6 템플릿 치아(206), 제7 템플릿 치아(207), 제8 템플릿 치아(208), 제9 템플릿 치아(209), 제10 템플릿 치아(210), 및 제11 템플릿 치아(211)에 정렬된다. 제6 3차원 모델 치아(106) 내지 제11 3차원 모델 치아(111)를 6 전치로 정의하며, 6 전치의 치아의 폭을 합산하여 전방 볼턴비를 획득할 수 있다. 전방 볼턴비는 환자의 교정 계획을 수립하기 위해 중요한 역할을 할 수 있다.
도 5는 3차원 모델(100)과 템플릿(200)이 정렬되어 형성된 정렬 3차원 모델이 소정 평면 상에 사영되는 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 처리 방법은 정렬 3차원 모델을 소정 평면 상에 사영하는 단계(S130)를 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 정렬 3차원 모델은 사영 xy 평면(Txy)에 사영될 수 있다. 이 때, 정렬 3차원 모델이 나타내는 치아의 윤곽 등이 사영 xy 평면(Txy)에 사영될 수 있다. 정렬 3차원 모델이 사영 xy 평면(Txy)에 사영되어 평면 모델(300)이 형성될 수 있다. 평면 모델(300)은 정렬 3차원 모델을 탑뷰(top-view) 시점에서 보았을 때의 정렬 3차원 모델의 형상을 나타낼 수 있다.
한편, 사영 xy 평면(Txy)에는 정렬 3차원 모델 중 적어도 일부가 사영될 수 있다. 예시적으로, 정렬 3차원 모델 중 3차원 모델 치아들(103 내지 114)과 템플릿 치아들(201 내지 216)이 정렬된 영역만이 사영 xy 평면(Txy)에 사영될 수 있다. 다른 예시로, 정렬 3차원 모델 중 6 전치에 해당하는 영역만이 사영 xy 평면(Txy)에 사영될 수 있다. 사영 xy 평면(Txy)에 정렬 3차원 모델의 전체가 아니라 일부만 사영되는 경우, 모델을 평면 상에 사영하기 위해 소요되는 연산 부하를 경감시킬 수 있으며, 연산 시간 또한 단축시킬 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 데이터 처리 방법에서 치아의 폭을 측정하는 과정에 대해 상세히 설명한다.
도 6은 치아 중심이 결정되는 과정을 설명하기 위한 것이고, 도 7은 임의의 치아의 버컬방향을 결정하는 과정을 설명하기 위한 것이며, 도 8은 치아 중심으로부터 일정 거리 이격 형성되는 오프셋 지점을 설명하기 위한 것이며, 도 9는 오프셋 지점에서의 메지얼방향을 설명하기 위한 것이고, 도 10은 치아의 폭을 측정하는 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 1, 도 5, 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 처리 방법은 소정 평면(예시적으로, 사영 xy 평면(Tyz))에 사영되어 형성된 평면 모델(300)을 기초로, 소정 치아들의 폭을 측정하는 단계(S140)를 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 치아의 폭은 구강의 설측으로부터 협측으로 향하는 방향과 교차되는 방향을 기초로 측정될 수 있다. 보다 상세하게는, 치아의 폭은 평면 모델(300)에서 사영된 치아들의 각각의 메지얼방향(mesial direction)을 기초로 측정될 수 있다. 이 때, 메지얼방향은 정렬 3차원 모델 또는 템플릿(200)을 기초로 결정될 수 있다. 즉, 메지얼방향은 3차원 모델(100)이 템플릿(200)과 함께 정렬되어, 적어도 일부가 평행이동 및/또는 회전 형성된 3차원 모델 치아들을 기초로 결정될 수도 있고, 템플릿(200)을 구성하는 템플릿 치아들을 기초로 결정될 수도 있다.
한편, 각각의 치아의 메지얼방향을 결정하기 위해, 먼저 각각의 치아의 치아 중심을 획득할 수 있다. 이 때, 치아 중심은, 치아들 각각의 치아 윤곽을 감싸는 다각 형상의 바운더리 박스의 중심으로 결정될 수 있다. 예시적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 사영 xy 평면(Txy)에 사영되어 형성된 평면 제6 치아(306) 및 평면 제7 치아(307)의 일부가 도시된다. 평면 제6 치아(306)의 제6 치아 중심(3064)을 획득하기 위해, 평면 제6 치아(306)의 윤곽을 감싸는 직사각형 형태의 제6 치아 바운더리 박스(3061)가 생성될 수 있다. 바운더리 박스(3061)는 4개의 첨점들(3061a, 3061b, 3061c, 3061d)을 포함하며, 인접하지 않는 첨점들 간에 형성되는 대각선들(3062, 3063)이 교차되는 지점을 제6 치아 중심(3064)으로 결정할 수 있다. 예시적으로, 제1 첨점(3061a)과 제4 첨점(3061d)이 제1 대각선(3062)을 형성하고, 제2 첨점(3061b)과 제3 첨점(3061c)이 제2 대각선(3063)을 형성하여, 상기 제1 대각선(3062)과 상기 제2 대각선(3063)이 교차되는 점이 제6 치아 중심(3064)으로 결정된다.
다른 예시로, 치아 중심은 각각의 치아의 형상을 기초로 획득되는 도심(centroid)으로 결정될 수도 있으며, 알려진 다양한 중심을 구하는 방식들 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
또한, 도 7을 참조하면, 예시적으로 제6 평면 치아(306), 제7 평면 치아(307), 및 제8 평면 치아(308)가 도시된다. 이 때, 제7 평면 치아(307)의 제7 치아 중심(3074)을 지나는 제7 버컬방향(407)은 이웃하는 제6 평면 치아(306)의 제6 치아 중심(3064)와 제8 평면 치아(308)의 제8 치아 중심(3084)을 기초로 결정될 수 있다.
버컬방향(또는 버컬-링구얼방향)은 적어도 3개의 치아 중심들을 지나는 가상원(600)의 중심(C)으로부터, 3개의 치아 중심들 중 중앙 치아 중심을 지나는 직선으로 결정될 수 있다. 보다 상세하게는, 제7 버컬방향(407)은 제6 치아 중심(3064), 제7 치아 중심(3074), 및 제8 치아 중심(3084)을 모두 지나는 가상원(600)이 생성되고, 상기 가상원(600)의 중심(C)으로부터 제7 치아 중심(3074)을 향하는 방향으로 결정될 수 있다. 다른 치아들의 버컬방향들도 동일한 방법으로 결정될 수 있다.
메지얼방향(또는 메지얼-디스털방향)은 사영 xy 평면(Txy) 상에서 버컬방향에 수직인 방향을 의미할 수 있다. 즉, 메지얼방향은 사영 xy 평면(Txy) 상에 형성되며, 사영 xy 평면(Txy)을 관통하지 않는다. 또한, 메지얼방향은 각각의 치아를 기준으로 치아의 폭(width)을 측정하기 위한 기준방향으로 작용한다. 즉, 메지얼방향을 기준으로 각각의 치아의 폭을 측정하고, 측정된 치아의 폭을 기초로 볼턴비를 획득할 수 있다. 메지얼방향은 전술한 바와 같은 버컬방향을 획득하고 상기 버컬방향에 수직인 방향으로 결정될 수도 있으나, 기형성된 템플릿(200)에서 각각의 템플릿 치아(201 내지 216)에 대해 기설정된 템플릿 메지얼방향으로 결정될 수도 있다.
다만, 치아 중심을 지나는 메지얼방향이 해당 치아의 폭을 나타내는 것은 아니며, 치아의 폭은 상기 치아의 가장 긴 메지얼방향 길이로 측정되어야 한다. 치아의 폭을 정확하게 측정하기 위해, 메지얼방향은 치아 중심으로부터 소정 거리 이격 형성되는 오프셋 지점(offset point)을 지날 수 있다. 예시적으로, 치아의 폭은 치아들 각각의 치아 중심으로부터 소정 거리 이격 형성되는 오프셋 지점에서, 메지얼방향으로 연장되는 직선이 평면 모델(300)에서의 치아들 각각의 치아 윤곽에 만나는 두 점 사이의 거리로 결정될 수 있다. 오프셋 지점은 각각의 치아의 폭을 정확하게 측정하기 위해, 상기 오프셋 지점에서 메지얼방향으로 연장되는 직성이 치아 윤곽에 만나는 두 점 사이의 거리가 최장거리가 되도록 치아 중심으로부터 이격 형성될 수 있다. 도 8을 참조하고 제6 평면 치아(306)를 예시로 할 때, 제6 오프셋 지점(3065)는 제6 치아 중심(3064)으로부터 제6 버컬방향(406)을 따라 이격될 수 있다. 또한, 도 9를 참조하면, 제6 오프셋 지점(3065)에서 제6 버컬방향(406)과 수직이고 상기 제6 오프셋 지점(3065)을 지나는 제6 메지얼방향(506)이 제6 평면 치아(306)의 윤곽과 만나는 두 점(5061, 5062)이 형성된다. 이를 제6 평면 치아 일단(5061), 및 제6 평면 치아 말단(5062)으로 지칭한다. 도 10을 참조하면, 제6 평면 치아 일단(5061)과 제6 평면 치아 말단(5062)을 잇는 최단거리(즉, 직선거리)가 제6 치아 폭(5063)으로 결정될 수 있다. 오프셋 지점은 각각의 치아에 대한 정확한 치아의 폭을 측정하기 위해, 각각의 치아들에 대해 상이하게 결정될 수 있다.
이하에서는, 치아의 폭을 측정하는 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 치아의 폭을 측정하는 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 11을 참조하면, 치아의 폭은 복수의 직선들 중 어느 하나의 길이로 결정될 수도 있다. 예시적으로, 제6 평면 치아(306)에서, 사영 xy 평면(Txy) 상에 형성되는 메지얼방향으로 연장되고, 복수의 직선들(506a, 506b, 506c, 506d, 506e, 506f, 506g)이 서로 평행하게 형성될 수 있다. 이 때, 복수의 직선들(506a, 506b, 506c, 506d, 506e, 506f, 506g)에 의해 복수의 직선들(506a, 506b, 506c, 506d, 506e, 506f, 506g)이 제6 평면 치아(306)의 치아 윤곽과 만나는 두 점이 각각 형성될 수 있다. 상기 직선들(506a, 506b, 506c, 506d, 506e, 506f, 506g) 중 두 점 사이의 거리가 최장거리가 제6 치아 폭(5063)으로 결정될 수 있다. 도 11에 도시된 바에 따르면, 상기 직선들 (506a, 506b, 506c, 506d, 506e, 506f, 506g) 중 제3 직선(506c)이 최장 길이를 가지므로, 제3 직선(506c)의 길이가 곧 제6 치아 폭(5063)으로 결정될 수 있다.
이하에서는, 결손 치아가 존재할 때 치아의 폭을 측정하는 과정에 대해 설명한다.
도 12는 결손 치아의 폭을 보간하는 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 12를 참조하면, 치아들 중 적어도 하나의 결손 치아가 존재하는 경우, 결손 치아의 폭은 결손 치아 위치 양측에 형성된 두 치아에서, 각각의 치아 윤곽 상에 형성된 하나의 점 사이의 거리로 결정될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 제7 3차원 모델 치아가 결손된 경우, 제7 평면 치아(307)가 생성되지 않을 수 있으며, 해당 치아의 치아 폭이 측정되지 않고 정확한 볼턴비도 획득할 수 없다. 이 때, 결손 치아 양측에 형성된 제6 평면 치아(306)와 제8 평면 치아(308)에서, 제6 치아 폭(5063)과 제6 평면 치아(306)의 윤곽이 만나는 제6 평면 치아 말단(5062)과, 제8 치아 폭(5083)과 제8 평면 치아(308)의 윤곽이 만나는 제8 평면 치아 일단(5081)을 직선으로 연결한 길이를 제7 치아 폭(5073)으로 보간할 수 있다. 즉, 이와 같은 방법은 결손 치아 위치 양측에 형성된 두 치아(제6 평면 치아 및 제8 평면 치아)에서, 각각의 치아의 메지얼방향으로 연장되는 직선과 두 치아 각각의 치아 윤곽이 만나는 두 점들 중 결손 치아인 제7 평면 치아와 인접한 하나의 점 사이의 거리로 결정될 수 있다. 상기의 방법에 따라, 결손 치아가 발생하더라도 모든 치아에 대한 치아 폭을 측정할 수 있으며, 정확도 높은 볼턴비를 획득할 수 있는 이점이 있다.
한편, 제7 평면 치아(307)가 결손된 경우에도, 제7 템플릿 치아(207)는 여전히 존재한다. 따라서, 결손 치아인 제7 평면 치아(307)만 제7 템플릿 치아(207)를 사영 xy 평면(Txy)에 사영하여 전술한 치아 폭을 측정하는 과정을 수행할 수도 있다.
도 13은 볼턴비가 표시되는 유저 인터페이스를 설명하기 위한 것이다.
도 1 및 도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 처리 방법은 측정된 치아들의 폭을 기초로 볼턴비를 획득하는 단계(S150)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 볼턴비는 전체 상악 치아의 치아 폭 합계에 대한 전체 하악 치아의 치아 폭 합계의 비율일 수도 있고, 12 개의 상악 치아의 치아 폭 합계에 대한 12 개의 하악 치아의 치아 폭 합계의 비율일 수도 있다. 또한, 전방 볼턴비는 상악 치아의 6 전치 치아 폭 합계에 대한 6 전치 하악 치아의 치아 폭 합계의 비율일 수 있다.
본 발명에 따른 데이터 처리 방법에 의해 획득된 획득한 볼턴비가 시나리오별로 유저 인터페이스(700) 화면에 표시된다. 유저 인터페이스(700) 화면의 일측(710)에는 각각의 시나리오별 획득된 볼턴비가 표시된다. 이상적인 볼턴비는 76.68이며, 77.2±1.65의 볼턴비를 가지는 경우 허용범위로 판단될 수 있다. 한편, 볼턴비가 허용범위를 벗어나는 값으로 획득된 경우, 3차원 모델(100)의 신뢰성 문제가 있는 것으로 판단될 수 있다. 이러한 경우, 사용자는 허용범위를 벗어나는 볼턴비가 획득된 시나리오를 검사하거나 재스캔할 수 있다. 유저 인터페이스(700) 화면의 타측(720)에는 시나리오 리스트가 표시되며, 선택한 시나리오를 분석 및 편집할 수 있다.
볼턴비가 허용범위 내의 수치로 획득되는 경우, 환자는 심미성이 높은 구강 내부 구조를 가진다고 볼 수 있으므로, 사용자는 환자에게 교정 과정에서 치간 삭제 및/또는 라미네이트 등과 같은 방법을 사용하여 볼턴비를 허용범위 내의 수치로 획득되도록 할 수 있고, 환자로 하여금 심미성이 높은 구강 내부 구조를 가질 수 있도록 하는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 데이터 처리 방법이 수행되는 데이터 처리 장치에 대해 설명한다. 본 발명에 따른 데이터 처리 장치를 설명함에 있어서, 전술한 데이터 처리 방법과 중복되는 내용은 간략히 언급하거나 생략한다.
도 14는 본 발명에 따른 데이터 처리 방법이 수행되는 데이터 처리 장치의 구성 개략도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 처리 장치(1000)는 스캔부(1100), 제어부(1200), 및 디스플레이부(1300)를 포함한다. 스캔부(1100)는 대상체를 스캔하여, 대상체의 2차원 평면 이미지 데이터 또는 3차원 입체 이미지 샷(shot)을 획득할 수 있다. 이 때, 대상체는 환자의 실제 구강이거나 환자의 실제 구강을 나타내는 석고 모형일 수 있다. 또한, 예시적으로, 스캔부(1100)는 핸드헬드(handheld) 방식의 구강 스캐너일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 석고 모형을 스캔하는 경우 상기 석고 모형을 트레이에 거치시켜 상기 대상체의 2차원 평면 이미지 데이터 또는 3차원 입체 이미지 샷을 획득하는 테이블 스캐너일 수도 있다.
한편, 스캔부(1100)에 의해 획득된 데이터는 제어부(1200)로 전달될 수 있다. 이 때, 스캔부(1100)와 제어부(1200)는 유선 연결될 수도 있고, 무선 연결될 수도 있다. 유선 연결 수단과 무선 연결 수단은 스캔부(1100)와 제어부(1200) 간의 데이터 통신을 가능하게 하는 어떠한 것이라도 가능하다. 즉, 스캔부(1100)와 제어부(1200)는 데이터 케이블을 통해 연결될 수도 있고, 스캔부(1100)와 제어부(1200) 각각이 가지는 무선 통신 모듈을 통해 연결될 수도 있다. 무선 통신 방식은 Zigbee, Wifi, Bluetooth와 같은 공지의 무선 통신 방식 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 본 명세서에 나열한 예시에 제한되지 않는다.
또한, 제어부(1200)는 스캔부(1100)와 이격 형성될 수 있다. 예시적으로, 제어부(1200)는 데이터 연산을 수행하는 마이크로프로세서(microprocessor)를 포함하는 컴퓨팅 장치일 수 있다. 한편, 제어부(1200)는 도 14에 도시된 바와는 달리, 스캔부(1100)에 포함되는 구성일 수도 있다.
이하에서는, 제어부(1200)의 세부 구성에 대해 설명한다.
제어부(1200)는 3차원 모델 생성부(1210)를 포함할 수 있다. 3차원 모델 생성부(1210)는 스캔부(1100)로부터 획득한 2차원 평면 이미지 데이터 및/또는 3차원 입체 이미지 샷을 기초로 3차원 모델을 생성할 수 있다. 생성된 3차원 모델은 환자의 구강을 나타내며, 상기 3차원 모델을 통해 환자의 구강을 용이하게 분석할 수 있다. 한편, 3차원 모델은 치아를 나타내는 영역과 치은을 나타내는 영역을 포함할 수 있으며, 이와 관련된 내용은 전술한 내용을 공유한다.
또한, 제어부(1200)는 데이터베이스부(1220)를 포함할 수 있다. 데이터베이스부(1220)는 3차원 모델 생성부(1210)에 의해 생성된 3차원 모델과 정렬될 수 있는 템플릿을 저장할 수 있다. 또한, 생성된 3차원 모델, 3차원 모델과 템플릿의 정렬과 관련된 데이터, 치아 또는 템플릿 치아의 바운더리 박스를 생성하는 로직, 상기 바운더리 박스로부터 치아 중심을 결정하는 로직, 오프셋 지점을 결정하는 로직, 메지얼방향 및 버컬방향을 결정하는 로직, 및 치아의 폭을 측정하는 로직 등이 데이터베이스부(1220)에 저장될 수 있다. 데이터베이스부(1220)는 제어부(1200)의 각부 동작에 필요한 상기 데이터들 및 상기 로직들을 제공한다.
또한, 제어부(1200)는 얼라인부(1230)를 더 포함할 수 있다. 얼라인부(1230)는 3차원 모델과 템플릿을 정렬하는 동작을 수행할 수 있다. 이 때, 얼라인부(1230)는 3차원 모델 중 치아를 나타내는 부분과 템플릿 치아들을 기초로 정렬을 수행할 수 있다. 한편, 얼라인부(1230)가 정렬을 수행할 때, 템플릿을 기준으로 3차원 모델이 정렬되도록 할 수 있으며, 3차원 모델의 치아를 나타내는 부분의 치아 배열을 균일화할 수도 있다. 기저장된 템플릿, 3차원 모델 생성부(1210)로부터 생성된 3차원 모델, 및 템플릿과 3차원 모델을 정렬하는 로직은 데이터베이스부(1220)로부터 얼라인부(1230)에 제공될 수 있다. 3차원 모델과 템플릿이 정렬되어 정렬 3차원 모델이 형성될 수 있으며, 정렬 3차원 모델은 데이터베이스부(1220)에 저장될 수 있다. 3차원 모델과 템플릿을 정렬하는 과정은 전술한 내용을 공유한다.
또한, 제어부(1200)는 데이터 사영부(1240)를 포함할 수 있다. 데이터 사영부(1240)는 정렬 3차원 모델을 소정 평면 상에 사영할 수 있다. 데이터 사영부(1240)는 정렬 3차원 모델을 사영 xy 평면(Txy)에 사영할 수 있으며, 정렬 3차원 모델 중 3차원 모델 치아들과 템플릿 치아들이 정렬된 영역만이 사영 xy 평면(Txy)에 사영될 수 있으며, 정렬 3차원 모델을 사영함으로써 평면 모델이 형성될 수 있다. 정렬 3차원 모델을 사영하여 평면 모델을 형성하는 과정은 전술한 내용을 공유한다.
또한, 제어부(1200)는 측정부(1250)를 포함할 수 있다. 측정부(1250)는 평면 모델로부터 치아의 폭, 및 이를 기초로 하는 볼턴비를 측정할 수 있다. 예시적으로, 측정부(1250)는 평면 모델의 치아 중심들을 결정할 수 있으며, 치아 중심들은 각각의 치아의 윤곽을 감싸는 바운더리 박스의 중심으로 결정될 수 있다. 한편, 메지얼방향 및 버컬방향은 적어도 3개의 치아 중심들을 지나는 가상원을 기초로 결정될 수 있고, 오프셋 지점 또한 치아 중심으로부터 버컬방향으로 소정 거리 이격 형성될 수 있다. 전술한 내용과 치아의 폭을 측정하는 과정, 및 볼턴비를 측정하는 과정에 대한 상세한 설명은 전술한 내용과 동일하다.
또한, 제어부(1200)는 데이터 보간부(1260)를 더 포함할 수 있다. 데이터 보간부(1260)는 치아의 폭을 측정할 대상 치아 중 결손 치아가 존재하는 경우, 상기 결손 치아의 폭을 보간하여 측정부(1250)가 가상의 치아 폭을 획득할 수 있도록 한다. 이에 따라, 측정부(1250)는 데이터 보간부(1260)의 동작에 의해, 획득하는 볼턴비의 수치적 오류를 방지할 수 있다. 결손 치아를 보간하는 과정은 전술한 내용과 동일하다.
한편, 본 발명에 따른 데이터 처리 장치(1000)는 디스플레이부(1300)를 포함할 수 있다. 디스플레이부(1300)는 사용자에게 스캔부(1100)에 의해 획득되는 2차원 평면 이미지 데이터 및/또는 3차원 입체 이미지 샷을 실시간으로 표시할 수 있으며, 제어부(1200)에 의해 수행되는 과정 중 적어도 일부를 유저 인터페이스 화면을 통해 표시할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 3차원 모델과 템플릿이 올바르게 정렬되어 치아의 폭 및 볼턴비가 정상적으로 측정되고 있는지 용이하게 확인할 수 있고, 볼턴비와 같은 측정된 결과를 시각적으로 용이하게 확인할 수 있다. 디스플레이부(1300)는 모니터, 태블릿 화면, 프로젝터 스크린 등 어떠한 시각적 표시 장치가 사용될 수 있으며, 디스플레이부(1300)의 종류는 제한되지 않는다.
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.
100: 3차원 모델 200: 템플릿
300: 평면 모델 400: 버컬방향
500: 메지얼방향 600: 가상원
700: 유저 인터페이스
1000: 데이터 처리 장치 1100: 스캔부
1200: 제어부 1300: 디스플레이부

Claims (13)

  1. 대상체를 나타내는 3차원 모델을 획득하는 단계;
    상기 3차원 모델 중 치아를 나타내는 영역을 기형성된 템플릿에 정렬하는 단계;
    상기 템플릿에 정렬되어 형성된 정렬 3차원 모델을 소정 평면 상에 사영하는 단계; 및
    상기 소정 평면에 사영되어 형성된 평면 모델을 기초로, 소정 치아들의 폭(width)을 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 3차원 모델 중 치아를 나타내는 영역은 치아별로 구분된 후 상기 템플릿에 포함된 템플릿 치아들에 각각 정렬되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 폭은 상기 평면 모델에서 사영된 상기 치아들의 각각의 메지얼방향(mesial direction)을 기초로 측정되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 메지얼방향은 상기 정렬 3차원 모델 또는 상기 템플릿을 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 메지얼방향은 상기 치아들 각각의 치아 중심을 기초로 결정되며,
    상기 치아 중심은, 상기 치아들 각각의 치아 윤곽을 감싸는 다각 형상의 바운더리 박스의 중심으로 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 메지얼방향은, 적어도 3개의 치아 중심들을 지나는 가상원의 중심으로부터, 상기 3개의 치아 중심들 중 중앙 치아 중심을 지나는 직선에 수직하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 메지얼방향은 상기 치아를 나타내는 영역이 정렬된 상기 템플릿에서, 상기 템플릿을 구성하는 각각의 템플릿 치아에 대해 기설정된 템플릿 메지얼방향으로 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 폭은 상기 치아들 각각의 치아 중심으로부터 소정 거리 이격 형성되는 오프셋 지점에서, 상기 메지얼방향으로 연장되는 직선이 상기 평면 모델에서의 상기 치아들 각각의 치아 윤곽에 만나는 두 점 사이의 거리로 결정되고,
    상기 오프셋 지점은 상기 치아 중심으로부터 상기 메지얼방향에 수직으로 형성되는 버컬방향을 따라 소정 거리 이격 형성되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 오프셋 지점은 상기 치아들 각각에 대해 상이하게 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 폭은 상기 소정 평면 상에 형성되는 상기 메지얼방향으로 연장되며 평행하게 형성되는 복수의 직선들에서, 상기 직선들이 각각 상기 치아들 각각의 치아 윤곽이 만나는 두 점 사이의 거리가 최장거리인 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    측정된 상기 치아들의 폭을 기초로 볼턴비(Bolton ratio)를 획득하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 치아들 중 적어도 하나의 결손 치아가 존재하는 경우,
    상기 결손 치아의 폭은 상기 결손 치아 위치 양측에 형성된 두 치아에서, 각각의 치아 윤곽 상에 형성된 하나의 점 사이의 거리로 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 결손 치아의 폭은 상기 결손 치아 위치 양측에 형성된 두 치아에서, 각각의 치아의 메지얼방향으로 연장되는 직선과 상기 두 치아 각각의 상기 치아 윤곽이 만나는 두 점들 중 상기 결손 치아와 인접한 하나의 점 사이의 거리로 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
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