KR20030044909A - 치과학용 가상 현실 실습 시스템 및 방법 - Google Patents

치과학용 가상 현실 실습 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 손에 들고 쓸 수 있는 실제 요소(2)의 공간 위치에 관한 데이터를 감지하고, 스크린(7) 상에 가상 물체(T)의 3차원 표시를 하고, 상기 실제 요소(2)의 실제 공간적인 위치에 대응하는 가상 기구(OV)의 공간 표시를 제공하기 위하여 공간적인 위치 데이터를 처리하고, 상기 가상 물체(T) 상에서 작동하는 가상 기구(01-04)를 제공하고 그리고 상기 가상 물체(T)와 상기 가상 기구 사이의 상호 작용을 모델링함으로써 치과학에서 절차 이동을 얻기 위한 가상 현실 실습을 위한 시스템에 관한 것이다. 손에 들고 쓸 수 있는 요소(2)는 가상 기구(OV)가 가상 물체(T)와 상호 작용할 때 상기 실제 요소(2)를 손에 보유하고 있는 사용자에게 힘 피드백을 제공하도록 제어되는 액츄에이터를 구비하는 촉각형 사람-기계 인터페이스(IHM) 장치(1)에 속한다. 본 발명은 교육 상 또는 직업적인 목적으로 유용하다.

Description

치과학용 가상 현실 실습 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR VIRTUAL REALITY TRAINING FOR ODONTOLOGYY}
구강 외과학(dental surgery)의 학생들의 교육의 내용에서, 기초 수술 기술의 실습은 일반적으로 사후에 제거된 천연 치아 상에서 수행되었다. 이들은 드물고 비싸며 구하기가 어려워서 대학 및 실습 센터의 예산에 큰 부담이 되었다. 더욱이, 이들 치아의 잘 알려지지 않은 출처는 용납하기 어려운 감염 위험에 이들의 사용자를 노출시켰다. 인공 치아가 상업적으로 입수 가능하지만, 치아의 구조(에나멜, 상아질, 펄프)를 재현하지 못하는 균질한(homogeneous) 재료로 만들어진 것이 가장 저렴한 반면, 가장 실제적인 이질 성분으로 된 인공 치아[비균질(heterogeneous) 인공 치아]는 실습 예산을 초과하기 때문에 이용하기가 어려웠다.
더욱 일반적으로는, 피어싱(piercing), 드릴링(drilling), 스크래핑(scraping) 또는 인그레이빙(engraving)과 같은 단단한 물체 상에서의 비가역적인 작업을 포함하는 치료 또는 산업 목적용 기계적인 처리 기술의 학습은 처리용 물체를 얻는 문제에 의해 영향을 받을 수 있다.
Denx Ltd 사는 컴퓨터에 접속된 센서를 장착한 환자 시뮬레이터(simulator), 구강 외과용 기구의 완전한 세트 및 사용자에게 환자 시뮬레이터의 턱의 3차원 화면을 제공하는 소프트웨어 도구(tools)를 포함하는 덴트심(DentSim)이라 불리는 가상 현실 치과용 워크스테이션을 판매한다. 따라서, Denx Ltd 사가 소유한 미국 특허 제5,688,118호는 드릴의 방향 및 공간적인 위치를 시스템에 제공하도록 된 3차원 센서를 갖는 휴대용 드릴과, 데이터 처리 및 표시 유닛을 포함하는 치과학용 화상, 소리 및 느낌 시뮬레이션 시스템을 개시한다. 이 시뮬레이션 시스템의 사용자는 환자를 시뮬레이션하는 더미(dummy)의 인공 턱 내에 수용된 인공 치아 상에서 수술을 한다. 이 시스템은 또한 드릴에 공급되는 압축 공기 유동을 제어하기 위한 수단을 포함하여 상이한 정도의 경도를 갖는 치아의 층들을 통한 드릴링 작업에 대응하는 소리 및 느낌을 모방하기 위해 이의 회전 속도를 제어한다.
이러한 시스템이 물론 치과학에서 교육을 위한 실습 수단을 제공할 수 있지만, 그럼에도 불구하고 특히 압축 공기 공급의 설치에 관련된 복잡한 구조를 갖고, 이는 필연적으로 높은 비용을 수반하고, 이는 모든 치과 실습 센터가 이 시스템을 구입할 수 없게 한다.
본 발명은 치과학용 가상 현실 시스템에 관한 것이다. 또한, 이는 실습용 및 치료 방법 개발용으로의 용도 뿐만 아니라 이 시스템에서 실시되는 학습 방법에 관한 것이다.
도1a는 실제 부속물이 드릴인 본 발명에 따른 가상 현실 실습 시스템의 블록도이다.
도1b는 실제 부속물이 탐침인 특정 실시예를 도시한다.
도2a는 본 발명에 따른 방법에 의해 치료되는 치아의 간략화된 단면도이다.
도2b는 본 발명에 따른 촉각형 가상 현실 방법에서 힘 피드백의 발생의 기능도이다.
도3은 본 발명에 따른 촉각형 가상 현실 방법을 구현하는 소프트웨어 프로그램의 블록도이다.
본 발명의 주 목적은 처음으로 또는 계속되는 실습을 하고 있는 학생 또는 개업 의사에게 정확한 절차 및 업무를 학습하는 것을 허용하고, 더욱이 필요한 회전 기구를 특히 포함하는 종래의 치과용 워크스테이션에 비해 훨씬 저렴한 비용의 가상 현실 실습 시스템을 제공함으로써 이러한 문제를 개선하려는 것이다.
더욱이, 실습 요구 이외에, 특히 구강 외과에서, 치료 및 중재(intervention) 기술의 모델링 면에서, 예컨대 치료가 치아모형에서 시뮬레이션되고, 치열 교정력을 받게 되는 인공 치아는 가온에 의해 부드러워져야하는 왁스 지지체 내에 묻혀져야 하는 치열 교정학에서 필요성이 있다.
따라서, 본 발명의 다른 목적은 중재술을 한정할 수 있는 모델링 도구를 개업 의사에게 제공하는 가상 현실 소프트웨어 용도를 제안하는 것이다.
이들 목적들은,
- 손에 들고 쓸 수 있는 실제 부속물
- 상기 실제 부속물 상에 위치 및 방향 정보를 제공하기 위한 수단
- 스크린 상에 가상 물체 특히 가상 치아 또는 가상 치아의 세트의 3차원 외양 및 상기 실제 부속물의 실제 공간적인 위치에 대응하는 가상 수공구(handtool)의 공간적인 표시를 제공하기 위한 컴퓨터 기반 수단
- 가상 수공구가 가상 물체와 상호 작용할 때 힘 피드백을 손에 상기 실제 부속물을 보유하고 있는 사용자에게 제공하기 위해 상기 컴퓨터 기반 수단에 의해 제어되는 액츄에이터를 포함하고 손에 들고 쓸 수 잇는 실제 부속물을 포함하는 촉각형 사람-기계 인터페이스 장치
를 포함하는 치과학에서 수술 절차의 습득을 위한 가상 현실 실습 시스템으로 달성된다.
본 발명에 따르면, 모델링 수단은 가상 물체의 불균일 구조를 모델링하고 그리고 가상 수공구의 기능적인 특성 및 불균일 구조에 따른 힘 피드백 정보를 제어 수단에 공급하기 위한 수단을 포함한다.
따라서, 이의 하드웨어 시설로서 컴퓨터 또는 IT 워크스테이션 및 현재 입수 가능한 형태의 촉각형 사람-기계 인터페이스 장치 만을 필요로 하는 실습 시스템이 입수 가능하게 하는 것이 가능하다. 전술된 미국 특허 제5,688,118호에서 개시된 실습 시스템과는 달리, 이는 실제 드릴과 인공 치아 사이의 실제 물리적인 상호작용을 제공하는 것이 필요하지 않다. 본 발명에서, 제공되는 유일한 기계적인 작동은 사용자에 의해 보유된 실제 실습 부속물에 힘 피드백의 생성이고, 이는 촉각형 사람-기계 인터페이스의 현재의 입수 가능성의 결과로서 이 방법을 실시하는 비용을 상당히 감소시킨다.
본 발명에 따른 시스템의 특정 실시예에서, 사람-기계 인터페이스 장치는 이의 일 단부에서 실제 부속물을 수용하도록 구성된 관절식 기계 구조물을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 시스템은 더욱 바람직하게는 가상 수공구와 가상 물체 사이에 상호 작용을 모델링(modeling)하기 위한 수단을 포함한다.
또한, 촉각형 인터페이스 장치는 또한 사용자에게 입수 가능한 한 세트의 가상 수공구로부터 가상 수공구의 선택을 허용하는 기능을 제공하기 위해서 컴퓨터와 협동할 수 있다. 이들 공구들은 조정가능한 속도로 회전하는 부분을 포함하는 수공구를 포함할 수 있다.
가상 수공구는 제안된 가상 수공구를 사용하여 제작될 수 있다. 더욱이, 가상 수공구에 의한 모델 상의 일부 동작은 취소될 수 있다.
가상 수공구과의 상호 작용동안 가상 물체 내에 열 효과를 모델링하기 위한 수단 뿐만 아니라 가상 물체와 가상 수공구 사이의 소정의 상호 작용에 응답하여 소정의 소리를 내기 위한 수단이 본 발명에 따른 시스템 내부에 또한 제공될 수 있다.
실제 부속물은 탐침(probe)이 될 수 있고, 이는 실제 수공구와 동일한 물리적 및 치수적인 특성을 가진다. 이 탐침은 또는 관절식 기계 구조물의 단부에 제거 가능하게 고정된 실제 수공구에 의해 구성될 수 있다.
비균질 촉각형 구조물이 단일 가상 부속물(또는 모델)을 위해 제공될 수 있다는 것을 알아야 한다.
이 가상 부속물의 촉각 특성은 가상 수공구의 고유한 특성(수공구의 회전 속도, 부속물과 수공구 사이의 접촉의 지속시간)에 의해 수정될 수 있다.
사용자는 가상 수공구에 의해 수정된(초기 모델로부터 재료의 가상적인 제거) 구역에 촉각 특성을 부여함으로써 새로운 비균질 모델을 생성할 수 있다.
본 발명의 내용에서 가상 거울의 모델링을 통해 간접적인 장면으로 모델 상에서 작업을 하는 것이 제공될 수 있다(사용자의 이동과 표시되는 가상 수공구의 것 사이의 방향의 역전).
본 발명의 다른 측면에 따라, 가상 현실 실습 방법이 치과용 수술 절차의 습득을 위해 제안되고, 본 발명에 따라 실현된다.
- 손에 들고 쓸 수 있는 실제 부속물을 위한 공간 위치 데이터의 포착
- 스크린 상에 가상 물체 특히 가상 치아의 3차원적 외양 표시
- 가상 물체 상에서 작동할 수 있는 가상 수공구의 제공 및 상기 가상 수공구와 상기 가상 물체 사이의 상호 작용의 모델링
- 상기 실제 부속물의 실제 공간적 위치와 부합하는 가상 수공구의 공간적인 표시를 제공하기 위한 공간 위치 정보의 처리
상기 손에 들고 쓸 수 있는 실제 부속물은 가상 수공구가 가상 물체와 상호 작용할 때 힘 피드백(force feedback)을 상기 실제 부속물을 그의 손에 파지하고 있는 사용자에게 제공하기 위하여 제어되는 액츄에이터를 포함하는 촉각형 사람-기계 인터페이스 장치에 포함된다.
본 발명에 따른 실습 방법은 한편으로는 공간 위치 포착(capture) 기능과 촉각형 인터페이스 장치 내의 힘 피드백 액츄에이터 제어 기능 사이의 소프트웨어 인터페이스를 제공하고 다른 한편으로는 컴퓨터 내부에서 수행되는 수공구와 가상 물체를 위한 모델링 및 3차원적 표시 기능을 구현한다.
본 발명에 따른 방법은 더욱 바람직하게는 가상 물체의 비균질 구조의 모델링과 상기 비균질 구조 및 가상 수공구의 기능적인 특성에 따른 힘 피드백 데이터의 생성을 포함한다.
본 발명에 따른 실습 방법은 유리하게는 사용자에 의해 수행되는 작업에 대한 수치적인 데이터(제거된, 부가된 가상 재료의 체적, 작업의 지속 시간, 비균질 구조물에서 임의의 해부학적 경계를 통한 수공구의 통과)를 제공할 수 있다.
더욱이, 모델의 비균질 부분 중 하나의 투명도가 부속물의 내부 구조를 표시하기 위하여 수정될 수 있다.
또한, 사용자에 의해 선택된 가상 모델의 엑스레이(X-ray) 또는 방사선 사진을 나타내는 화상을 생성하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실습 방법은 바람직하게는 사용자에 의해 수행된 작업의 비디오(video) 순서의 표시를 포함할 수 있다(재생).
본 발명에 따른 가상 현실 실습 시스템 및 방법은 가상 물체가 치아 및 가상 수공구가 수술 수공구인 치과학의 분야에 직접 적용될 수 있다. 이들 가상 치아는 가상 머리부의 일체부를 그 자체로 형성할 수 있는 가상 턱(jaw)으로 삽입될 수 있다.
이 용도는 치료술의 모델링 또는 치과학의 실습에 동일하게 관련될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 다음의 설명에서 보다 명확해질 것이다. 첨부된 도면은 비제한적인 예로서 제공된다.
도1a를 참조하여 본 발명에 따른 가상 현실 실습 시스템의 전체 구조가 설명된다. 이 시스템(S)은 이의 자유 단부에서 실제 부속물(2) 예컨대 사용자의 손(M)에 의해 보유될 수 있는 드릴, 또는 드릴의 더미 또는 복사품을 갖춘 관절식 아암(3)을 구비한 촉각형 인터페이스 장치(1) 및 이 촉각형 인터페이스 장치가 접속되는 컴퓨터(6)를 포함한다.
본 발명에 따른 가상 현실 실습 방법은 바람직하게 그러나 이에 제한되지는 않게 힘 피드백을 갖춘 완전한 촉각형 인터페이스 장치를 포함하는 센서블 테크놀로지스 인크(SensAble Technologies Inc)사에 의해 생산되어 판매되는 팬텀/데스크톱[PHANTOM/DESKTOP(등록상표)]을 사용할 수 있다.
예컨대 3 개의 관절(40, 41, 42) 및 전원 공급원 및 제어 회로를 구비한 기부(3)로의 회전 링크(43)를 포함한다. 각각의 관절은 각도 위치 센서, 및 예컨대 압전 액츄에이터 또는 힘 피드백을 제공할 수 있는 임의의 전기-기계 변환 기술의 전기 액츄에이터가 장착된다.
컴퓨터(6)는 시스템의 사용자에 의해 사용될 수 있는 가상 수공구(01 내지 04)의 파렛트(P) 뿐만 아니라 가상 치아(T) 및 상기 가상 치아 상에 작동 중인 가상 수공구(OV)의 3차원 외양이 표시되는 것을 허용하는 스크린(7)을 장착한다.
관절식 아암(30)에, 도1b를 참조하면 사용자가 그의 손에 보유할 수 있는 간단한 탐침(20)이 이의 단부에 설치될 수 있다는 것을 알아야 한다.
도2a 및 도2b를 참조하여, 본 발명에 따른 촉각형 가상 현실 방법으로 실현된 치아의 불균일 구조의 처리가 설명될 것이다.
가상 치아(T)는 치아 내부에 상이한 내부 구역[에나멜(E), 상아질(D) 및 펄프(P)]을 공간적으로 고려하여 미리 설계된 구조이다. 드릴링 동작이 가상 치아(T)의 정점에서 수행될 때 3개의 구역(E, D, F)이 순서대로 관통된다. 비균질 구조의 모델(MH)은 각각의 구역과 기계적인 저항(R)의 특정 레벨을 연결시키기 위하여 개발된다.
탐침 수공구(2)를 변위시키는 실제 동작이 사용자에 의해 수행될 때, 촉각형 인터페이스 장치(1)의 센서는 가상 수공구(OV)과 가상 치아(T) 사이의 상호 작용의 레벨을 결정하기 위해 그리고 비균질 모델(MH)을 고려하여 수술되는 치아의 3차원 모델링을 얻기 위해 처리되는 탐침 수공구를 위한 공간 위치 데이터를 공급한다. 이 모델링으로부터, 정보는 가상 치아의 상이한 구역의 가변 저항에 따른 작용력으로 생성될 수 있고, 이 정보는 사용자에게 힘 피드백을 최종 제공하는 촉각형 인터페이스 장치의 액츄에이터에 대한 명령으로 변환된다.
치과학의 특정 환경에서 본 발명에 따른 촉각 가상 현실 방법의 실현을 위해 개발된 소프트웨어 프로그램(L)은 예컨대 도3을 참조하면, 치과학의 분야에서 사용을 위해 요구되는 모든 기본적인 구성들을 모두 갖는 촉각형 인터페이스 장치(1)를 위한 드라이버 프로그램(LP) 및 본 발명에 따른 가상 현실 시스템의 판매 분야에 적합한 사용자 인터페이스 프로그램(LU)을 포함한다.
드라이버 프로그램(LP)은 센서로부터 수용된 위치 데이터의 처리, 힘 피드백 액츄에이터의 제어, 가상 치아의 3차원 모델링, 가상 수공구와 치아/수공구 상호 작용 및 힘 피드백의 계산을 취급한다.
사용자 인터페이스 프로그램(LU)은 치아 및 가상 수공구의 3차원적 그래픽 표시, 가상 치아 및 수공구 라이브러리(library)의 관리, 줌, 이동, 회전 등과 같은 그래픽 명령의 제어, 및 입수 가능한 수공구의 파렛트로부터 가상 수공구의 선택을 취급한다.
탐침 수공구(2)는 범용 형태이거나 제거 가능할 수 있고 구강 외과 수공구의 치수적 및 물리적 특성(중량, 재료 및 외면)을 가진다.
드라이버 프로그램은 사실적인 묘사(rendition)로 3차원 물체의 표시 및 조작과 가상 수공구에 의한 이들의 수정을 허용한다. 가상 물체를 구성하는 재료의 저항은 관절식 아암으로의 힘 피드백으로 고려된다. 가상 물체의 저항이 클수록, 조작하기가 더욱 힘들어진다.
컴퓨터는 사실적인 3차원 물체를 유동적으로 구현하기에 충분하도록 강력한 것이 선택되어야 한다. 비제한적인 예로서, PC 형태의 2개의 프로세서를 갖는 기계가 사용될 수 있으며, 하나의 프로세서는 표시 기능을 전담하고 다른 하나는 연산 기능을 전담한다.
치과용으로 본 발명에 따른 촉각형 가상 현실 시스템 및 방법의 사용은 치료되는 한 세트의 치아 형태의 모델링 및 구강 외과에서 사용되는 기본 수공구의 범위를 포함한다. 갈고리(hooks), 몰드(mould), 브래킷 및 치열 교정용아치(orthodontic arches)뿐만 아니라 상이한 드릴 비트(drill bit) 모델을 갖춘 고정된 또는 가변 속도식 드릴 및 터빈이 있다.
본 발명에 따른 가상 현실 실습 시스템에 의해 제공되는 주요 기능은 다음을 포함할 수 있다.
- 실제 세계에 대한 가상 표시의 조정 가능한 축척(scale) 요소의 고려
- 가상 치아 상에서의 기계적인 동작 기능, 특히 드릴링, 스크래핑, 재료의 부가(아말감 또는 복합 수지의 채움) 및 몰드 내에서 성형체의 가압
- 저항의 변화를 갖는 치아의 비균질 구조의 표시
- 임의의 줌(zoom)의 레벨에서, 수공구와 치아의 상대적인 가상 표시에서의 닮음 변환
- 치아의 각 성분(에나멜, 상아질, 펄프)에 대한 수공구의 회전 속도와 저항의 감소의 상호 관계
선택적으로 다음 기능이 제공될 수 있다.
- 턱의 개도를 증가시킬 수 있는 가능성
- 사용자의 팔에 드릴의 사용을 시뮬레이션하는 전동성 힘 피드백(버즈)
- 가상 치아에 부가된 시간에 걸친 재료의 경화
- 턱 내로 삽입될 치아를 선택함으로써 맞춤 모델을 구성할 수 있는 가능성
본 발명의 내용에서, 가상 치아의 라이브러리는 치과학의 실습에서 부딪히게 되는 치아의 범위를 포함하도록 설정될 수 있다. 이들 가상 치아는 개별적으로 또는 가상 얼굴로 그 자체가 삽입될 수 있는 가상 턱 내로 삽입되어 표시될 수 있다.
본질적으로, 본 발명은 전술된 예에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 수많은 수정이 이들 예에 행해질 수 있다. 따라서, 전술된 것 이외의 다른 촉각형 인터페이스 장치 구조가 고려될 수 있다. 더욱이, 촉각형 인터페이스 장치에 원거리 컴퓨터가 하나 이상의 통신 네트워크를 통해 특히 인터넷을 통해 접속될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실습 시스템에서 가상 수공구와 가상 물체 사이의 소정의 상호 작용에 대응하여 소정의 소리를 내기 위한 수단이 제공될 수 있다. 이들 소리는 특히, 수공구의 회전 속도 및 관통되는 생리적인 층에 따라 변할 수 있는 실제 공구에 의해 만들어지는 소음의 시뮬레이션 또는 수행되는 수술에 대한 환자의 반응의 시뮬레이션을 포함할 수 있다. 더욱이, 이 시스템은 또한 가상 수공구와 상호 작동하는 동안 가상 물체 내의 열 효과를 모델링하기 위한 수단을 포함할 수 있다.

Claims (30)

  1. 치과학에서 수술 절차의 습득을 위한 가상 현실 실습 시스템(S)이며,
    손에 들고 쓸 수 있는 실제 부속물(2, 20)과,
    상기 실제 부속물의 위치 및 방향 정보를 제공하기 위한 수단과,
    화면(7) 상에 가상 물체(T), 특히 가상 치아 또는 가상 치아의 세트의 3차원 외양 및 상기 실제 부속물(2)의 실제 공간적 위치에 대응하는 가상 수공구의 공간적 표시를 제공하기 위한 컴퓨터 기반의 수단(6)과,
    손에 들고 쓸 수 있는 실제 부속물(2)을 구비하고, 가상 수공구(OV)가 가상 물체(T)와 상호 작용할 때 상기 실제 부속물(2)을 손에 보유하고 있는 사용자에게 힘 피드백을 제공하기 위해 상기 컴퓨터 기반의 수단(6)에 의해 제어되는 액츄에이터를 구비한 촉각형 사람-기계 인터페이스(IHM) 장치(1)를 포함하고,
    가상 물체(T)의 비균질 구조를 모델링하고 가상 수공구(OV)의 기능적인 특성 및 상기 비균질 구조에 따른 힘 피드백 정보를 제어 수단에 제공하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사람-기계 인터페이스 장치(1)는 일 단부에서 실제 부속물(2)을 수납하도록 설계된 관절식 기계 구조물(2)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가상 수공구(OV)와 상기 가상 물체(T) 사이의 상호 작용을 모델링하기 위한 수단을 제공하는 소프트웨어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 촉각형 인터페이스 장치(1)는 사용자에게 한 세트의 사용 가능한 가상 수공구(01 내지 04)로부터 가상 수공구(OV)의 선택을 허용하는 기능을 제공하기 위해 컴퓨터 기반의 수단(6)과 협동하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가상 수공구는 조정 가능한 속도로 회전하는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모델링 수단은 한 세트의 가상 물체를 모델링하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실제 부속물은 탐침(20)인 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 탐침은 실제 수공구의 것과 유사한 치수 및 물리적인특성을 갖는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 탐침은 관절식 기계 구조물(3)의 단부에 제거 가능하게 고정된 실제 수공구(2)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 가상 수공구(OV)와 가상 물체(T) 사이의 소정의 상호 작용에 응답하여 소정의 소리를 내는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 가상 수공구(OV)과의 상호 작용 중에 가상 물체(T) 내부에 열 효과를 모델링하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 동일한 가상 부속물(또는 모델)의 비균질 촉각 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 시스템에서 구현되는 치과학에서 수술 절차의 습득을 위한 가상 현실 실습 방법이며,
    손에 들고 쓸 수 있는 실제 부속물(2, 20)을 위한 공간적인 위치 데이터를포착하는 단계와,
    스크린(7) 상에 가상 물체(T)의 3차원 외양을 표시하는 단계와,
    가상 물체(T) 상에서 작동할 수 있는 가상 수공구(OV) 및 상기 가상 물체(T)와 가상 수공구(OV) 사이의 상호 작용의 모델링을 제공하는 단계와,
    상기 실제 부속물(2)의 실제 공간적인 위치에 대응하는 가상 수공구의 공간 표시를 제공하기 위하여 공간적인 위치 정보를 처리하는 단계를 포함하며,
    상기 손에 들고 쓸 수 있는 실제 부속물(2, 20)은 가상 수공구(OV)가 가상 물체(T)와 상호 작용할 때 상기 실제 부속물(2)을 손에 보유하고 있는 사용자에게 힘 피드백을 제공하도록 제어되는 액츄에이터를 포함하는 촉각형 사람-기계 인터페이스(IHM) 장치(1)에 속하고,
    한편으로는 촉각형 인터페이스 장치 내부에서 힘 피드백 액츄에이터 제어 기능과 공간적인 위치 포착 기능 사이에서 소프트웨어 인터페이스를 실현하고 다른 한편으로는 컴퓨터 내부에서 수행되는 수공구와 가상 물체를 위한 모델링 및 3차원 외양 표시 기능을 실현하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 방법.
  14. 제13항에 있어서, 가상 물체(T)의 비균질 구조물의 모델링 단계 및 상기 비균질 구조물 및 가상 수공구(OV)의 기능적인 특성에 따라 힘 피드백 데이터를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 가상 수공구의 고유 특성에 의해 가상 부속물의 촉각 특성을 수정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 방법.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 가상 수공구에 의해 수정된 구역에 촉각 특성을 부여함으로써 새로운 비균질 모델을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 방법.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 가상 거울의 모델링 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 방법.
  18. 제17항에 있어서, 가상 거울의 모델링 단계는 사용자의 움직임과 표시된 가상 수공구의 움직임 사이에 방향의 역전을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 방법.
  19. 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 사용자에 의해 수행되는 작업의 정량적인 정보를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 방법.
  20. 제19항에 있어서, 제공되는 정량적인 정보는 제거된 또는 부가된 가상 재료의 체적에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 방법.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 제공되는 정량적인 정보는 사용자에 의해 수행되는 작업의 지속 시간에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 방법.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 제공되는 정량적인 정보는 비균질 구조물 내부에서 임의의 해부학적 경계부를 통한 수공구의 통과에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 방법.
  23. 제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 부속물의 내부 구조를 표시하기 위해 수정될 수 있는 모델의 비균질 부분들 중 하나의 투명도를 수정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 방법.
  24. 제13항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 사용자에 의해 선택된 가상 모델의 방사선 사진을 나타내는 화상을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 방법.
  25. 제13항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 사용자에 의해 수행된 작업의 비디오 순서를 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 실습 방법.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따르는 시스템 및 방법의 용도에서, 가상 물체는 치아이고 가상 수공구는 수술용 수공구인 것을 특징으로 하는 용도.
  27. 제26항에 있어서, 가상 치아는 가상 턱에 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 용도.
  28. 제27항에 있어서, 가상 턱은 가상 머리부 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 용도.
  29. 전술한 청구항들 중 하나에 따른 시스템을 치과에서 실습을 위해 사용하는 것을 특징으로 하는 용도.
  30. 전술된 청구항들 중 어느 한 항에 따른 시스템 및 방법을 치료술의 모델링을 위해 사용하는 것을 특징으로 하는 용도.
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