KR20110135322A - Imaginary overlay apparatus and method for dental treatment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 치과 치료용 가상 중첩 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델의 측면 및 정면에 대해 경사각도, 크기 및 위치를 가상 중첩한 후 3차원 치아모델의 회전을 통해 상면에 대한 가상 중첩을 진행하여 치과 치료 진단을 위한 사용자 인터페이스 환경을 제공하기 위한, 치과 치료용 가상 중첩 장치 및 그 방법과, 상기 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터에 의해 판독 가능하고 상기 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령의 프로그램을 실체적으로 구현하는 프로그램 저장장치에 관한 것이다.The present invention relates to a virtual superimposition device for dental treatment and a method thereof, and more particularly, to a three-dimensional teeth after virtually overlapping the inclination angle, size and position with respect to the side and front of the two-dimensional teeth image and the three-dimensional teeth model A virtual superimposition device for dental treatment and its method, and a computer readable and computer-readable method for performing the method, for providing a user interface environment for dental treatment diagnosis by proceeding virtual superposition of the upper surface through rotation of the model. A program storage device for tangibly embodying a program of instructions executable by a computer.
일반적으로, 치열(齒列)은 턱관절운동에 따라 상하 치아가 교합되면서 음식물을 씹을 수 있는 구조로 이루어진다. 이때, 치열이 고르지 않아 상하의 치아교합이 비정상적인 상태를 '부정교합'이라 한다.In general, the teeth (齒 列) is made of a structure that can chew food while the upper and lower teeth are occluded according to the jaw joint movement. At this time, the teeth are uneven, so the upper and lower teeth occlusion is referred to as 'negative occlusion'.
이러한 부정교합은 치아의 위치가 이상한 전이치(轉移齒), 치열이 고르지 못한 난항치(亂杭齒), 어금니는 맞물리나 앞니가 맞물리지 않는 개교(開咬), 위 치열 특히, 앞니가 아래 치열을 덮는 정도가 현저한 과개(過蓋), 옆니와의 사이가 벌어진 치간이개(齒間離開), 특정의 이가 옆니에 끼어서 제대로 자라지 못하는 저위교합(低位咬合) 등의 치열상의 부정에 의한 부정교합과 상악(상부턱) 및 하악(하부턱)의 성장이상에 따른 골격성 부정교합 등을 포함한다.These malocclusions include dislocations with abnormal tooth position, difficulty with uneven teeth, opening with molar teeth or incisors, and upper teeth, especially lower teeth Malocclusion due to denial of teeth, such as overdose with a significant degree of covering, interdental gap with open side teeth, and low bite occlusion where a specific tooth gets stuck in the side teeth. Skeletal malocclusion due to abnormal growth of the upper jaw (upper jaw) and lower jaw (lower jaw).
특히, 골격성 부정교합의 환자의 경우에는 위아래 치아의 어긋남이 심해 음식물을 씹거나 깨물기 어려울 뿐만 아니라 발음도 이상하며, 얼굴이 비뚤어져 비대칭으로 변하여 심한 경우에 주걱턱이나 무턱으로 얼굴형이 변할 수도 있다.In particular, in the case of skeletal malocclusion, the teeth of the upper and lower teeth are difficult to chew or bite, as well as the pronunciation is strange, and the face is distorted and asymmetrical, in severe cases may change the face shape to the spatula or jaw.
상기와 같은 이유로, 부정교합은 정상교합으로 만들기 위해 적절한 치료가 필요하다. 부정교합의 치료법은 환자의 나이, 악골 및 구강조건 등에 따라 달라지며 가철식 교정장치와 고정식 교정장치 등과 같은 다양한 장치를 사용한다. 이에 따라, 대부분 치과에서는 부정교합을 치료하기 위해 다음과 같은 과정을 거친다. 먼저, 치과에서는 환자에 대해 문진을 실시하고, 환자의 치과용 엑스레이를 찍어 치아의 뿌리상태와 잇몸의 건강도 등을 관찰한다. 다음으로, 치과에서는 환자의 악 안면 방사선 사진과 석고 모형을 계측 및 분석하여 진단하고 치료계획을 세운다. 이후, 치과에서는 적절한 교정장치를 선택해 환자에게 일정기간 적용한 후 교정장치를 제거하며, 다시 유지장치를 환자에게 일정기간 동안 장착시켜 치료를 완료한다.For these reasons, malocclusion requires proper treatment to make normal occlusion. Treatment of malocclusion depends on the patient's age, jawbone and oral condition, and uses various devices such as removable orthodontic appliances. Accordingly, most dentists go through the following process to treat malocclusion. First, the dentist conducts an interview with the patient and takes a dental x-ray of the patient to observe the root state of the tooth and the health of the gum. Next, the dentist measures and analyzes the patient's maxillofacial radiograph and gypsum model to diagnose and plan a treatment. Afterwards, the dentist selects an appropriate orthodontic device and applies it to the patient for a certain period of time, and then removes the orthodontic device.
하지만, 골격성 부정교합인 경우에 치과에서는 악 교정 시술을 시행한다. 여기서, 악 교정 시술이라 함은 치아와 얼굴 부분의 골격적인 이상을 바로잡아 기능적이고 심미적인 얼굴을 만드는 시술이다. 악 교정 시술은 환자의 상악과 하악의 치아배열을 본떠 제작한 상부모형물과 하부모형물 사이에 교정장치를 제작하여 환자에게 적용한다. 이때, 교정장치는 치아를 본뜬 상부모형물과 하부모형물을 교합(咬合)한 상태에서 치아배열에 따라 제작된다.However, in the case of skeletal malocclusion, dental correction is performed. Here, the corrective surgery is a procedure to correct the skeletal abnormalities of the teeth and face parts to create a functional and aesthetic face. The orthodontic treatment is applied to the patient by making the orthodontic device between the upper model and the lower model modeled after the upper and lower teeth of the patient. At this time, the orthodontic device is manufactured in accordance with the tooth arrangement in the state of the upper model and lower model imitating the teeth.
그런데, 악 교정 시술이 성공적이지 않을 경우에는 악 교정 수술을 시행한다. 이러한 악 교정 수술은 일부 절개된 턱뼈(위턱뼈 또는 아래턱뼈의 일부)를 바른 위치에 고정하기 어려워, 환자의 치아석고모형을 이용해 수술 후를 예측하고 절단한 후 목표위치를 구현한다.However, if the orthodontic treatment is not successful, perform an orthodontic surgery. Such orthodontic surgery is difficult to fix some incision jawbone (upper jaw bone or part of the lower jaw bone) in the right position, using the patient's dental gypsum model to predict and cut the operation after surgery to achieve the target position.
통상의 악 교정 수술에서는 윗니/아랫니 공간 사이를 복합재료(즉, 레진)를 채워 넣어 마우스 피스와 같이 말발굽 형태의 치아 음형이 있는 틀(이하 "웨이퍼"라 함)을 제작한다. 이렇게 제작된 웨이퍼를 수술 시에 절개되지 않은 턱부분의 치아에 고정시키고 절개된 턱뼈의 치아를 맞춰 원하는 위치를 잡아준다. 이때, 상악의 위치를 잡아주는 웨이퍼를 '인터미디어트 웨이퍼(intermediate wafer)'라 하고, 하악의 위치를 잡아주는 웨이퍼를 '파이널 웨이퍼(final wafer)'라 한다.In conventional orthodontic surgery, a composite (ie, resin) is filled between the upper and lower teeth spaces to produce a mold having a horseshoe-shaped tooth shape like a mouthpiece (hereinafter referred to as a "wafer"). The wafer thus prepared is fixed to the teeth of the jaws that are not cut during surgery, and the teeth of the cut jaw bone are aligned to obtain a desired position. At this time, the wafer holding the position of the maxilla is called an 'intermediate wafer' and the wafer holding the position of the mandible is called a 'final wafer'.
종래에는 악 교정 수술을 위해 필요한 웨이퍼를 제작하기 위해 석고모형을 이용하여 수작업으로 웨이퍼를 제작하였다. 이와 같이 종래에는 석고모형을 이용해 수작업으로 웨이퍼를 제작하므로 제작 과정이 복잡하고 각 과정에 많은 오차가 존재할 가능성이 존재한다.Conventionally, a wafer was manufactured by hand using a gypsum model in order to manufacture a wafer required for an orthodontic surgery. As described above, since the wafer is manufactured by using a plaster model by hand, the manufacturing process is complicated and there is a possibility that a large number of errors exist in each process.
이하, 종래의 웨이퍼 제작과정을 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. Hereinafter, a conventional wafer fabrication process will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
도 1은 페이스 보가 환자의 구강에 삽입된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 석고모형을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 교합기를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a state in which the face beam is inserted into the oral cavity of the patient, Figure 2 is a view for explaining the plaster model, Figure 3 is a view for explaining the articulator.
웨이퍼 제작의 일례로 2차원 치아이미지를 이용한 두개골분석법(cephalometrics)을 활용하여, 환자의 2차원 치아이미지를 획득하여 부정교합의 상태를 대략적으로 파악한다. 즉, 방사선이미지의 측면사진을 이용해 상하 비대칭을 파악하고, 정면사진을 이용해 좌우의 비대칭을 파악한다. As an example of wafer fabrication, skull cephalometrics using two-dimensional teeth images are used to obtain a two-dimensional teeth image of a patient to roughly grasp the state of malocclusion. In other words, the upper and lower asymmetry is identified using the side photograph of the radiographic image, and the left and right asymmetry is identified using the front photograph.
방사선이미지를 이용해 부정교합의 상태가 파악되면, 도 1에 도시된 페이스 보(face bow: 11)를 이용해 환자의 치아와 두개골의 상대적인 3차원 위치를 획득할 수 있다. 이때, 페이스 보(11)를 이용해 환자의 구강 내에 삽입되는 스틸판 위에 환자가 입으로 물때 생기는 치아의 자국을 남겨 음형 치아틀을 획득한다. 이후, 도 2에 도시된 것처럼 환자의 치아 모형을 석고로 제작하여 석고모형(12)을 얻는다.When the state of malocclusion is determined using a radiographic image, a
또한, 도 3에 도시된 교합기(articulator: 13)를 이용하여 치아의 자국을 갖는 음형 치아틀을 포함하는 페이스 보(11)를 교합기(13)에 체결하고 상악 석고모형(13a)과 하악 석고모형(13b)을 마운팅한다.In addition, by using the articulator (13) shown in Figure 3 to fasten the
교합기(13)는 프랑크포트면(frankfort horizontal plane)을 기준으로 사람의 턱관절운동을 구현하기 위한 기구로서, 석고모형을 이용하여 턱운동을 재현한다. 즉, 교합기(13)는 상악치아 및 하악치아의 석고모형 사이에 배치된 치아자국을 갖는 음형 치아틀 즉, 웨이퍼를 이용해 턱운동을 실제와 같이 재현할 수 있다.The
그러나, 종래 방식은 상기와 같은 과정 중에 발생할 수 있는 페이스 보(11) 자체의 오차, 교합기(13)의 재현시 오차 및 교합기(13) 기능상 오차 등이 존재할 수 있고, 의사의 주관적인 판단에 의해 분석됨에 따른 오차 발생의 여지가 남게 된다. However, in the conventional method, an error of the
도 4 및 도 5는 가상수술이 완료된 석고모형을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 완성된 웨이퍼를 보여주는 도면이다. 4 and 5 are views for explaining a gypsum model is completed virtual surgery, Figure 7 is a view showing a completed wafer.
도 4를 참고하면, 교합기(13)에 의해 재현된 턱운동을 확인한 후, 석고모형을 이용해 가상수술을 하기 위해 기준점(15)을 석고모형에 표시한다. 계측을 완료한 석고모형(13a,13b)은 표시선을 따라 절단하고 수술계획에 따라 이동시키는 가상 수술을 한 다음 왁스(14)를 이용해 고정한다.Referring to FIG. 4, after confirming the jaw movement reproduced by the
가상수술이 완료된 상태의 석고모형(13a,13b)은 상악(13a)과 하악(13b)의 석고모형 치아 사이에 공간(16)을 갖는다.The
도 5에 도시된 것처럼 공간(16)에 복합재료(레진: 17)를 채워 넣어 굳힌다.As shown in FIG. 5, the composite material (resin: 17) is filled into the
이렇게 하면 도 6에 도시된 실제 수술을 위한 치아의 음형틀인 웨이퍼(18)의 제작이 완료된다.This completes the fabrication of the
이러한 웨이퍼는 악교정 수술 시에 치아의 위치를 기억하기 위한 모형으로 사용되어 수술 시에 절개되지 않은 턱부분의 치아에 고정시키고 절개된 턱뼈의 치아를 맞추어 원하는 위치를 찾는데 중요한 역할을 한다.This wafer is used as a model to remember the position of the teeth during orthodontic surgery to play an important role in fixing the teeth of the jaw portion that is not incision during surgery and to match the teeth of the incision jaw bone to find the desired position.
이러한 종래의 제작방법에 의해 제작된 웨이퍼는 석고모형을 이용해 가상수술을 하여 수작업으로 제작되므로 의사의 주관적 판단에 의해 그 제작이 어렵고 전술한 바와 같이 각 과정상에 많은 오차가 존재할 가능성을 배제할 수 없다.Since the wafer manufactured by the conventional manufacturing method is manufactured by virtual surgery using a gypsum model, the wafer is difficult to be manufactured by the subjective judgment of the doctor, and as mentioned above, it is possible to exclude the possibility that there are many errors in each process. none.
또한, 페이스 보와 교합기와 석고모형 등을 사용해야 하므로 제작과정도 복잡하고 제작비용도 높은 실정이다.In addition, since the face beam and articulator and the plaster model must be used, the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is high.
따라서, 기존에 수작업에 의존하지 않고 높은 정밀도를 제공할 수 있는 웨이퍼 제작방법의 필요성이 요구된다.Therefore, there is a need for a wafer fabrication method that can provide high precision without relying on manual labor.
따라서 상기와 같은 종래 기술은 페이스 보, 교반기 및 석고 모형 등을 이용하여 환자의 실제 치아 구조를 구현함으로써 제작과정이 복잡하고 제작비용이 높아질뿐만 아니라 치과 치료 진단에 있어 시뮬레이션을 수행하기 어렵다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.Therefore, the prior art as described above has a problem that it is difficult to perform simulation in the diagnosis of dental treatment as well as complicated manufacturing process and high manufacturing cost by realizing the actual tooth structure of the patient using a face beam, agitator and a plaster model. In order to solve this problem, it is an object of the present invention.
따라서 본 발명은 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델의 측면 및 정면에 대해 경사각도, 크기 및 위치를 가상 중첩한 후 3차원 치아모델의 회전을 통해 상면에 대한 가상 중첩을 진행하여 치과 치료 진단을 위한 사용자 인터페이스 환경을 제공하기 위한, 치과 치료용 가상 중첩 장치 및 그 방법과, 상기 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터에 의해 판독 가능하고 상기 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령의 프로그램을 실체적으로 구현하는 프로그램 저장장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention virtually overlaps the inclination angle, size and position of the two-dimensional teeth image and the side and front of the three-dimensional teeth model, and then proceeds to the virtual superposition of the upper surface through the rotation of the three-dimensional teeth model to diagnose the dental treatment A virtual superimposition device and method for providing dental user interface environment, and a program storage device for tangibly embodying a program of instructions readable by a computer and executable by the computer for executing the method. The purpose is to provide.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 가상 중첩 장치는, 2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 3차원 치아모델을 오버레이하여 로딩하기 위한 데이터 로딩부; 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여 경사각도 및 길이를 측정하기 위한 수치 측정부; 및 상기 2차원 치아이미지의 경사각도에 따라 상기 3차원 치아모델의 경사각도를 조정하고, 상기 3차원 방사선이미지의 길이에 따라 상기 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 조정하여 중첩하기 위한 가상 중첩부;를 포함한다.In order to achieve the above object, the virtual superimposition device of the present invention, the data loading unit for loading by overlaying the three-dimensional teeth model in accordance with the photographing direction of the two-dimensional teeth image; A numerical measuring unit for measuring an inclination angle and a length by using reference points respectively selected by the user on the two-dimensional tooth image and the three-dimensional tooth model; And a virtual superimposition unit for adjusting the inclination angle of the three-dimensional teeth model according to the inclination angle of the two-dimensional teeth image and adjusting and overlapping the size and position of the two-dimensional teeth image according to the length of the three-dimensional radiographic image. It includes;
또한, 본 발명의 가상 중첩 장치는, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델을 확인하여, 상기 참조점을 선택하기 위한 인터페이스를 제공하기 위한 사용자 인터페이스부;를 더 포함한다.In addition, the virtual superimposition device of the present invention further comprises a user interface for identifying the two-dimensional teeth image and the three-dimensional teeth model, to provide an interface for selecting the reference point.
또한, 본 발명의 가상 중첩 장치는, 제 1 항에 있어서, 외부로부터 획득된 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델을 환자별로 저장하기 위한 저장부를 더 포함한다.In addition, the virtual superimposition apparatus of claim 1, further comprising a storage unit for storing the two-dimensional teeth image and the three-dimensional teeth model obtained from the outside for each patient.
상기 2차원 치아이미지는 측면이미지 및 정면이미지를 포함하며, 상기 3차원 치아모델은 3차원 공간의 좌표계를 설정하여 해부학적으로 시상면인 X-Y 평면과 관상면인 Y-Z 평면을 포함하는 것을 특징으로 한다.The two-dimensional tooth image includes a side image and a front image, wherein the three-dimensional tooth model is characterized in that it comprises a XY plane of the anatomical sagittal plane and a YZ plane of the coronal plane by setting the coordinate system of the three-dimensional space .
상기 데이터 로딩부는, 상기 측면이미지일 때 상기 측면이미지에 대응되는 상기 X-Y 평면을 로딩하고, 상기 정면이미지일 때 상기 정면이미지에 대응되는 상기 Y-Z 평면을 로딩하는 것을 특징으로 한다.The data loading unit may load the X-Y plane corresponding to the side image when the side image and the Y-Z plane corresponding to the front image when the front image.
상기 수치 측정부는, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델의 교합면에서 사용자에 의해 서로 동일한 지점에 선택된 적어도 두 개의 참조점 간 선분에 대한 경사 각도 및 길이를 측정하는 것을 특징으로 한다.The numerical measuring unit may measure an inclination angle and a length of a line segment between at least two reference points selected at the same point by the user in the occlusal surface of the 2D dental image and the 3D dental model.
상기 가상 중첩부는, 상기 정면이미지와 상기 Y-Z 평면을 서로 가상 중첩한 후, 상기 Y-Z 평면에 대해 Y축을 회전축으로 회전하여 위치를 조정하는 것을 특징으로 한다.The virtual overlapping part is characterized in that the front image and the Y-Z plane virtually overlap each other, and then rotates the Y-axis with respect to the Y-Z plane to the rotation axis to adjust the position.
상기 가상 중첩부는, 가상 중첩을 완료한 후 상기 2차원 치아이미지 상의 참조눈금을 이용하여 상기 2차원 치아이미지의 크기에 대한 오차를 보정하는 것을 특징으로 한다.The virtual superimposing unit corrects an error of the size of the two-dimensional dental image by using a reference scale on the two-dimensional dental image after the virtual superposition is completed.
상기 가상 중첩부는, 상기 측면이미지에서 트레이싱의 힌지축과 가상 교합기의 회전축을 중첩하여 가상 교합기가 결합된 상태를 구현하는 것을 특징으로 한다.The virtual overlapping part may be configured to implement a state in which the virtual articulator is coupled by overlapping the hinge axis of the tracing and the rotation axis of the virtual articulator in the side image.
상기 사용자 인터페이스부는, 가상 중첩 작업을 수행하기 위해 입력기능 및 출력기능을 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 한다.The user interface unit may provide an input function and an output function to a user to perform a virtual overlapping operation.
한편, 본 발명의 가상 중첩 방법은, 2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 3차원 치아모델을 로딩하는 로딩 단계; 및 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델에 대한 경사각도, 크기 및 위치를 조정하여 중첩하는 가상 중첩 단계;를 포함한다.On the other hand, the virtual superposition method of the present invention, the loading step of loading a three-dimensional teeth model according to the direction of the two-dimensional teeth image; And adjusting and inclining angles, sizes, and positions of the two-dimensional teeth image and the three-dimensional teeth model by using reference points selected by the user on the two-dimensional teeth image and the three-dimensional teeth model, respectively. Superimposing step.
상기 2차원 치아이미지는 측면이미지 및 정면이미지를 포함하며, 상기 3차원 치아모델은 3차원 공간의 좌표계를 설정하여 해부학적으로 시상면인 X-Y 평면과 관상면인 Y-Z 평면을 포함하는 것을 특징으로 한다.The two-dimensional tooth image includes a side image and a front image, wherein the three-dimensional tooth model is characterized in that it comprises a XY plane of the anatomical sagittal plane and a YZ plane of the coronal plane by setting the coordinate system of the three-dimensional space .
상기 로딩 단계는, 상기 측면이미지일 때 상기 측면이미지에 대응되는 상기 X-Y 평면을 로딩하고, 상기 정면이미지일 때 상기 정면이미지에 대응되는 상기 Y-Z 평면을 로딩하는 것을 특징으로 한다.The loading step may include loading the X-Y plane corresponding to the side image when the side image and loading the Y-Z plane corresponding to the front image when the front image.
상기 가상 중첩 단계는, 상기 2차원 치아이미지와 상기 3차원 치아모델의 교합면에서 사용자에 의해 순차로 서로 동일한 지점에 선택된 적어도 두 개의 참조점 간 선분에 대한 경사 각도를 측정하는 단계; 상기 2차원 치아이미지의 상기 선분에 대한 경사각도에 따라 상기 3차원 치아모델의 경사각도를 조정하는 단계; 상기 3차원 치아모델과 상기 2차원 치아이미지의 교합면에서 사용자에 의해 순차로 서로 동일한 지점에 재선택된 적어도 두 개의 참조점 간 선분에 대한 길이를 측정하는 단계; 및 상기 3차원 치아모델의 상기 선분에 대한 길이에 따라 2차원 치아이미지에 대한 크기 및 위치를 조정하는 단계;를 포함한다.The virtual overlapping step may include: measuring an inclination angle of a line segment between at least two reference points selected at the same point in sequence by the user in the occlusal surface of the two-dimensional dental image and the three-dimensional dental model; Adjusting the inclination angle of the three-dimensional tooth model according to the inclination angle of the line segment of the two-dimensional tooth image; Measuring a length of a line segment between at least two reference points sequentially reselected by the user at the same point in the occlusal surface of the three-dimensional tooth model and the two-dimensional tooth image; And adjusting the size and position of the 2D dental image according to the length of the line segment of the 3D dental model.
상기 가상 중첩 단계는, 상기 정면이미지와 상기 Y-Z 평면을 서로 가상 중첩한 후, 상기 Y-Z 평면에 대해 Y축을 회전축으로 회전하여 위치를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The virtual overlapping step may include adjusting the position by virtually overlapping the front image and the Y-Z plane and then rotating the Y axis with respect to the Y-Z plane by a rotation axis.
또한, 본 발명의 가상 중첩 방법은 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩이 완료된 후 가상 치료 진단을 위한 사용자 인터페이스 환경을 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함한다.The virtual overlapping method of the present invention may further include providing a user interface environment for diagnosing a virtual treatment after the virtual overlapping of the 2D dental image and the 3D dental model is completed.
한편, 본 발명은 치과 치료용 가상 중첩 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터에 의해 판독 가능하고 상기 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령의 프로그램을 실체적으로 구현하는 프로그램 저장장치로서, 상기 방법은, 2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 3차원 치아모델을 로딩하는 단계; 및 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델에 대한 경사각도, 크기 및 위치를 조정하여 중첩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그램 저장장치를 포함한다.On the other hand, the present invention is a program storage device for tangibly embodying a program of instructions that are computer readable and executable by a computer to execute a virtual superimposition method for dental treatment, the method comprising: Loading a three-dimensional tooth model according to a photographing direction; And superimposing the two-dimensional teeth image and the three-dimensional teeth model by adjusting a tilt angle, a size, and a position of the two-dimensional teeth image and the three-dimensional teeth model, respectively, by using reference points selected by the user. It includes a program storage device characterized in that it comprises a.
상기한 바와 같이, 본 발명은 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델의 측면 및 정면에 대해 경사각도, 크기 및 위치를 가상 중첩한 후 3차원 치아모델의 회전을 통해 상면에 대한 가상 중첩을 진행하여 치과 치료 진단을 위한 사용자 인터페이스 환경을 제공하는 효과가 있다.As described above, the present invention virtually overlaps the inclination angle, size and position of the two-dimensional teeth image and the side and front of the three-dimensional teeth model, and then proceed to the virtual overlap on the upper surface through the rotation of the three-dimensional teeth model It is effective to provide a user interface environment for dental treatment diagnosis.
또한, 본 발명은 수술용 웨이퍼의 제작을 위한 치아 모형을 교반기에 결합하는 일련의 과정을 가상 중첩 기능으로 대체함으로써, 실제 작업에 필요한 시간, 비용 및 인력의 소모 없이 작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention by replacing the series of processes coupled to the stirrer to the stirrer for the fabrication of the surgical wafer with a virtual overlap function, it is effective to perform the work without the time, cost and manpower required for actual work have.
도 1은 페이스 보가 환자의 구강에 삽입된 상태를 설명하기 위한 도면,
도 2는 석고모형을 설명하기 위한 도면,
도 3은 교합기를 설명하기 위한 도면,
도 4 및 도 5는 가상수술이 완료된 석고모형을 설명하기 위한 도면,
도 6은 완성된 웨이퍼를 보여주는 도면,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 치료용 가상 중첩 장치에 대한 구성도,
도 8a는 2차원 치아이미지의 측면이미지를 나타낸 도면,
도 8b는 2차원 치아이미지의 정면이미지를 나타낸 도면,
도 9a는 3차원 치아모델의 X-Y 평면을 나타낸 도면,
도 9b는 3차원 치아모델의 X-Z 평면을 나타낸 도면,
도 9c는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면을 나타낸 도면,
도 10a는 2차원 치아이미지의 측면이미지와 3차원 치아모델의 X-Y 평면에 대한 로딩 상태를 나타낸 도면,
도 10b는 2차원 치아이미지의 정면이미지와 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대한 로딩 상태를 나타낸 도면,
도 11a는 2차원 치아이미지의 측면이미지에서 참조점 선택을 나타낸 도면,
도 11b는 3차원 치아모델의 X-Y 평면에서 참조점 선택을 나타낸 도면,
도 12a 및 도 12b는 2차원 치아이미지의 측면이미지와 3차원 치아모델의 X-Y 평면에 대한 가상 중첩 작업에 대한 도면,
도 13a 및 도 13b는 2차원 치아이미지의 정면이미지와 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대한 가상 중첩 작업에 대한 도면,
도 14a 및 도 14b는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대해 Y축 회전을 이용한 가상 중첩 작업에 대한 도면,
도 15a 및 도 15b는 2차원 치아이미지의 크기에 대한 오차 보정 작업에 대한 도면,
도 16a 및 도 16b는 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델을 중첩한 후 가상 교합기를 결합한 상태에 대한 도면,
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 치료용 가상 중첩 방법에 대한 흐름도이다.1 is a view for explaining a state in which the face beam is inserted into the mouth of the patient,
2 is a view for explaining a plaster model,
3 is a view for explaining the articulator,
4 and 5 is a view for explaining a plaster model that the virtual surgery is completed,
6 shows a completed wafer;
7 is a block diagram of a virtual overlapping device for dental treatment according to an embodiment of the present invention,
Figure 8a is a view showing a side image of the two-dimensional teeth image,
Figure 8b is a view showing a front image of the two-dimensional teeth image,
Figure 9a is a view showing the XY plane of the three-dimensional teeth model,
Figure 9b is a view showing the XZ plane of the three-dimensional teeth model,
Figure 9c is a view showing the YZ plane of the three-dimensional teeth model,
10A is a view showing a loading state of the XY plane of the side image and the three-dimensional tooth model of the two-dimensional teeth image,
10b is a view showing a loading state of the front image of the two-dimensional teeth image and the YZ plane of the three-dimensional teeth model,
Figure 11a is a view showing the reference point selection in the side image of the two-dimensional teeth image,
11b is a view showing the reference point selection in the XY plane of the three-dimensional teeth model,
12A and 12B are diagrams for a virtual overlapping operation of the XY plane of the side image of the two-dimensional tooth image and the three-dimensional tooth model;
13A and 13B are diagrams of a virtual overlapping operation of the YZ plane of the front image of the two-dimensional tooth image and the three-dimensional tooth model;
14A and 14B are diagrams of a virtual overlapping operation using Y-axis rotation with respect to the YZ plane of the three-dimensional tooth model.
15a and 15b is a view of the error correction operation for the size of the two-dimensional teeth image,
16A and 16B are diagrams illustrating a state in which a virtual articulator is combined after superposing a two-dimensional dental image and a three-dimensional dental model;
17 is a flowchart illustrating a virtual superimposition method for dental treatment according to an embodiment of the present invention.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It can be easily carried out. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 치료용 가상 중첩 장치에 대한 구성도이다. 도 8a는 2차원 치아이미지의 측면이미지를 나타낸 도면이고, 도 8b는 2차원 치아이미지의 정면이미지를 나타낸 도면이다. 도 9a는 3차원 치아모델의 X-Y 평면을 나타낸 도면이고, 도 9b는 3차원 치아모델의 X-Z 평면을 나타낸 도면이고, 도 9c는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면을 나타낸 도면이다. 도 10a는 2차원 치아이미지의 측면이미지와 3차원 치아모델의 X-Y 평면에 대한 로딩 상태를 나타낸 도면이고, 도 10b는 2차원 치아이미지의 정면이미지와 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대한 로딩 상태를 나타낸 도면이다. 도 11a는 2차원 치아이미지의 측면이미지에서 참조점 선택을 나타낸 도면이고, 도 11b는 3차원 치아모델의 X-Y 평면에서 참조점 선택을 나타낸 도면이다. 도 12a 및 도 12b는 2차원 치아이미지의 측면이미지와 3차원 치아모델의 X-Y 평면에 대한 가상 중첩 작업에 대한 도면이다. 도 13a 및 도 13b는 2차원 치아이미지의 정면이미지와 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대한 가상 중첩 작업에 대한 도면이다. 도 14a 및 도 14b는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대해 Y축 회전을 이용한 가상 중첩 작업에 대한 도면이다. 도 15a 및 도 15b는 2차원 치아이미지의 크기에 대한 오차 보정 작업에 대한 도면이다. 도 16a 및 도 16b는 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델을 중첩한 후 가상 교합기를 결합한 상태에 대한 도면이다.7 is a block diagram of a virtual superimposition device for dental treatment according to an embodiment of the present invention. Figure 8a is a view showing a side image of the two-dimensional teeth image, Figure 8b is a view showing a front image of the two-dimensional teeth image. Figure 9a is a view showing the X-Y plane of the three-dimensional teeth model, Figure 9b is a view showing the X-Z plane of the three-dimensional teeth model, Figure 9c is a view showing the Y-Z plane of the three-dimensional teeth model. Figure 10a is a view showing the loading state of the side image of the two-dimensional teeth image and the XY plane of the three-dimensional teeth model, Figure 10b is a loading state of the front image of the two-dimensional teeth image and the YZ plane of the three-dimensional teeth model The figure shown. FIG. 11A illustrates reference point selection in a side image of a 2D tooth image, and FIG. 11B illustrates reference point selection in an X-Y plane of a 3D tooth model. 12A and 12B are diagrams of a virtual overlapping operation for the X-Y plane of the side image of the two-dimensional teeth image and the three-dimensional teeth model. 13A and 13B are diagrams of a virtual overlapping operation on the Y-Z plane of the front image of the two-dimensional tooth image and the three-dimensional tooth model. 14A and 14B are diagrams of a virtual overlapping operation using Y-axis rotation about the Y-Z plane of the three-dimensional tooth model. 15A and 15B are diagrams illustrating an error correction operation on the size of a two-dimensional tooth image. 16A and 16B are diagrams illustrating a state where a virtual articulator is coupled after a two-dimensional dental image and a three-dimensional dental model are superimposed.
일반적인 중첩(마운팅: mounting) 작업은 일명 '페이스 보 트랜스퍼(face bow transfer)'라 하는데, 수술 전 환자의 치아 형상을 본떠 석고 모형을 만든 후 필요에 따라 석고 모형을 자르고 교합기에 위치시키는 과정을 진행한다. 다만, 이러한 중첩 작업은 석고 모형에 대한 베이스 작업을 수행할 때 잘못 제작된 경우에 전술한 일련의 작업을 재수행해야 한다.The general mounting operation is called face bow transfer, which involves creating a plaster model that mimics the patient's teeth prior to surgery and then cuts the plaster model and places it on the articulator as needed. do. However, this overlapping work must be performed again in the above-described series of work if the fabrication work is performed incorrectly when performing the base work on the plaster model.
이에 반해, 본 발명의 일실시예에 따른 치과 치료용 가상 중첩 장치(이하 "가상 중첩 장치"라 함, 100)는, 환자로부터 획득된 치아 모형을 교합기에 결합하여 실제로 환자의 구강 자세를 구현하는 중첩 작업을 가상 공간상에 재현하여 일련의 가상 중첩 작업을 수행할 수 있는 사용자 인터페이스 환경을 제공한다. In contrast, a dental superimposition device (hereinafter, referred to as a "virtual superimposition device", 100) according to an embodiment of the present invention combines a dental model obtained from a patient with an articulator to actually implement the patient's oral posture. Reproduce nested work in virtual space to provide a user interface environment for performing a series of virtual nested work.
이때, 가상 중첩 장치(100)는 환자의 두부(頭部)에 대한 2차원 치아이미지와 환자의 상하악 치아에 대한 3차원 치아모델을 각각 획득한 후, 가상 공간에서 3차원 치아모델을 2차원 치아이미지에 중첩하여 실제상황에서의 중첩 상태를 재현한다. 즉, 가상 중첩 장치(100)는 하부 레이어(lower layer)에 2차원 치아이미지를 위치시키고 상부 레이어(upper layer)에 3차원 치아모델을 위치시킨 후 서로 대응시켜 오버레이(overlay)한다.At this time, the
여기서, 2차원 치아이미지는 두개골 분석법(cephalometrics)에 따라 치과용 엑스레이(X-ray) 또는 치과용 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography: CT) 등을 통해 촬영된 환자 두부에 대한 방사선이미지를 의미한다(도 8a 및 도 8b 참조). 이때, 2차원 치아이미지는 촬영방향에 따라 환자 두부의 측방향에서 촬영된 측모 두부 방사선이미지(lateral cephalogram, 이하 "측면이미지"이라 함, 200a), 환자 두부의 정방향에서 촬영된 정모 두부 방사선이미지(posteroanterior cephalogram, 이하 "정면이미지"이라 함, 200b), 환자 두부의 위에서 내려다 본 시점에서 촬영된 이하 두정 방사선이미지(submentovertex cephalogram, 이하 "상면이미지"라 함)로 구분된다.Here, the two-dimensional teeth image means a radiographic image of the head of the patient taken through a dental X-ray or a computed tomography (CT) according to the cephalometrics (Fig. 8a and 8b). At this time, the two-dimensional tooth image is a lateral cephalogram (200a) taken from the side of the patient's head in accordance with the shooting direction (hereinafter referred to as "lateral image", 200a), the head of the head radiograph taken from the forward direction of the patient ( posteroanterior cephalogram, hereinafter referred to as "front image" (200b), and submental cephalogram (viewed as "top image") taken from the top of the patient's head.
이러한 2차원 치아이미지는 한 초점으로부터 나온 X선을 피사체에 투과하여 필름에 형성함으로써 필름과 피사체의 거리가 멀어질수록 확대된 이미지로 나타난다. 즉, 2차원 치아이미지는 환자 두부의 실측 크기와 비교하여 어느 정도의 오차가 존재할 수 있다.The two-dimensional teeth image is transmitted to the subject by forming the X-rays through the object to form a film appears as the distance between the film and the subject is enlarged. That is, the two-dimensional teeth image may have some error compared to the actual size of the patient's head.
하지만, 2차원 치아이미지는 환자 두부의 실제 안면 골격 구조를 그대로 반영함으로써 환자의 실제 치아구조를 파악할 수 있다. 다시 말해, 본 발명에서는 일반적으로 페이스 보 및 바이트 포크 등을 통해 환자의 치아와 두개골의 상대적 위치를 실측하여 실제 환자의 치아구조를 확인하는 과정을 대신하여 2차원 치아이미지를 통해 가상 중첩에 필요한 치아의 경사각도(canting)를 확인한다. 여기서, 치아의 경사각도는 2차원 치아이미지에서 윗니와 아랫니 간에 서로 맞닿는 치아면인 교합면에 대한 기울어진 정도를 통해 확인할 수 있다.However, the two-dimensional tooth image can grasp the actual tooth structure of the patient by reflecting the actual facial skeletal structure of the patient's head as it is. In other words, in the present invention, instead of the process of checking the relative position of the patient's teeth and the skull through the face beam and the bite fork to check the actual patient's tooth structure, the teeth required for the virtual superposition through the two-dimensional tooth image Check the canting of. Here, the inclination angle of the tooth can be confirmed through the inclination of the occlusal surface, which is the tooth surface in contact with each other between the upper teeth and the lower teeth in the two-dimensional teeth image.
아울러, 3차원 치아모델은 렌더링(rendering)을 통해 가상공간에 실제 환자의 치아와 비슷한 양감과 질감을 갖는 3차원 치아 형상을 구현한 3차원 치아 형상 데이터를 의미한다(도 9a 내지 도 9c 참조). 이때, 3차원 치아모델은 환자의 치아를 형상화한 석고모형을 3차원 스캐너를 통해 3차원 치아 형상 데이터를 획득하거나, 통상적인 치과용 컴퓨터 단층촬영을 통해 3차원 치아 형상 데이터를 획득할 수 있다. 이러한 3차원 치아모델 획득 방식은 당업자라면 쉽게 이해할 수 있으므로, 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.In addition, the 3D tooth model refers to 3D tooth shape data that implements a 3D tooth shape having a volume and texture similar to that of a real patient in a virtual space through rendering (see FIGS. 9A to 9C). . In this case, the 3D dental model may acquire 3D tooth shape data through a 3D scanner of a plaster model that shapes the teeth of a patient, or may obtain 3D tooth shape data through a conventional dental computed tomography. Since the method of obtaining the 3D tooth model is easily understood by those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.
이러한 3차원 치아모델은 환자의 실제 치아에 일대일(1:1)로 대응하는 실측 크기의 모델링 데이터로서, 가상공간상에 환자의 실제 치아를 그대로 구현한 것이다. 다만, 3차원 치아모델은 환자의 실제 치아의 실측 크기만 동일할 뿐 치아의 경사각도를 반영하지 않는다.The three-dimensional tooth model is modeling data of actual size corresponding to one-to-one (1: 1) of the patient's actual tooth, and the actual tooth of the patient is implemented in the virtual space as it is. However, the three-dimensional tooth model is the same as the actual size of the patient's actual tooth only does not reflect the angle of inclination of the tooth.
이때, 3차원 치아모델에는 3차원 공간에서 계측의 정량화를 위한 좌표계가 설정된다. 즉, X-Y 평면(300a)은 해부학적으로 시상면(sagittal plane)으로서, 정중 구개 봉합부(midpalatal suture, 301)와 PMRJ(junction of the incisive papilla and midpalatal suture, 302)에 의해 결정된다(도 9a 참조). 여기서, 정중 구개 봉합부(301)는 상악의 입천장(오목부)의 좌우 대칭을 가르는 중앙선을 나타내는 해부학적 구조물이고, PMRJ(302)는 절치유두(incisive papilla, 303)와 정중 구개 봉합부(301)의 접합부로서 입천장 전방부의 좌우대칭 중앙선상의 돌출된 잇몸 조직이다. 또한, X-Z 평면(300b)은 해부학적으로 프랑크포트면(frankfort horizontal plane)으로서, PMRJ(302)를 포함하여 X-Y 평면(300a)에 수직인 평면으로 결정된다(도 9b 참조). 아울러, Y-Z 평면(300c)은 해부학적으로 관상면(coronal plane)으로서, PMRJ(302)를 포함하여 X-Y 평면(300a) 및 X-Z 평면(300b)에 수직인 면으로 결정된다(도 9c 참조).In this case, a coordinate system for quantification of measurement in a three-dimensional space is set in the three-dimensional dental model. That is, the
구체적으로, 가상 중첩 장치(100)는 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델을 하기와 같이 중첩한다.Specifically, the
즉, 가상 중첩 장치(100)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)를 통해 확인된 교합면 경사각도에 따라 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)(즉, 시상면)에서 X축의 경사각도를 조정한 후, 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 크기 및 위치로 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)의 크기 및 위치를 조정한다. 마찬가지로, 가상 중첩 장치(100)는 2차원 치아이미지의 정면이미지(200b)를 통해 확인된 교합면 경사각도에 따라 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)(즉, 관상면)에서 Z축의 경사각도를 조정한 후, 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에 대한 크기 및 위치로 2차원 치아이미지의 정면이미지(200b)의 크기 및 위치를 조정한다. 다만, 가상 중첩 장치(100)는 3차원 치아모델의 X-Z 평면(300b)(즉, 프랑크포트면)에 2차원 치아이미지의 상면이미지를 대응시켜 중첩하는 작업의 경우에, 전술한 바와 같은 과정을 별도로 진행하지 않고 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에서 Y축(즉, 가장 앞쪽의 두 치아의 중점)을 회전축으로 하여 회전 정도를 반영하는 과정으로 대체한다.That is, the
도 7에 도시된 바와 같이, 가상 중첩 장치(100)는 데이터 로딩부(110), 수치 측정부(120), 가상 중첩부(130), 사용자 인터페이스부(140), 저장부(150)를 포함한다.As shown in FIG. 7, the virtual
데이터 로딩부(110)는 하부 레이어에 2차원 치아이미지, 상부 레이어에 3차원 치아모델을 오버레이하여 사용자 인터페이스부(140)를 통해 표시한다(도 10a 및 도 10b 참조).The
구체적으로, 데이터 로딩부(110)는 사용자의 촬영방향 선택에 따른 2차원 치아이미지[즉, 측면이미지(200a) 또는 정면이미지(200b)]를 로딩한다. 아울러, 데이터 로딩부(110)는 3차원 치아모델[즉, X-Y 평면(300a) 또는 Y-Z 평면(300c)]을 로딩하는데, 사용자에 의해 선택된 2차원 치아이미지의 촬영방향에 대응하여 로딩하는 것이 바람직하다.Specifically, the
즉, 데이터 로딩부(110)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)가 로딩된 경우에 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)을 표시하여 로딩하고, 2차원 치아이미지의 정면이미지(200b)가 로딩된 경우에 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)을 표시하여 로딩한다.That is, the
수치 측정부(120)는 데이터 로딩부(110)에 의해 로딩된 2차원 치아이미지 또는 3차원 치아모델에 대해 임의의 두 참조점 간의 경사각도와 길이를 측정한다. 즉, 수치 측정부(120)는 2차원 치아이미지 또는 3차원 치아모델에 사용자에 의해 두 개의 참조점이 지정되면, 두 개의 참조점 사이의 경사각도와 두 개의 참조점 사이를 연결한 선분 길이를 측정한다. 여기서, 참조점은 환자의 교합면의 1번 치아와 7번 치아 각각에 대해 선택되는 것이 바람직하나 환자 치아의 경사각도를 반영할 수 있는 경우에 임의의 두 지점이 선택될 수도 있다. 다만, 설명의 편의상 본 발명에서는 교합면에 참조점을 선택하는 경우에 대해 설명하기로 한다(도 11a 및 도 11b 참조). 도 11a에서는 2차원 치아이미지에서 두 참조점으로 제1 참조점(211) 및 제2 참조점(212)을 사용자가 선택한 경우를 나타내고, 도 11b에서는 3차원 치아모델에서 두 참조점으로 제3 참조점(311) 및 제4 참조점(312)을 사용자가 선택한 경우를 나타낸다.The
가상 중첩부(130)는 3차원 공간을 구성하는 각각의 축에 대해 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델을 서로 대응하여 중첩한다. 바람직하게는, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에서 환자의 교합면을 기준으로 서로 대응시켜 중첩한다.The virtual overlapping
우선, 가상 중첩부(130)는 수치 측정부(120)에 의한 측정결과를 이용하여 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대해 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)(시상면)을 오버레이하여 중첩한다. 즉, 가상 중첩부(130)는 우선 2차원 치아이미지에 기초하여 3차원 치아모델에서 교합면 경사각도를 조정한 후, 3차원 치아모델에 기초하여 2차원 치아이미지에서 교합면의 크기 및 위치를 중첩한다.First, the
구체적으로, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a) 및 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)을 하기와 같은 일련의 과정을 통해 중첩한다.Specifically, the virtual overlapping
가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 교합면 경사각도에 따라 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 교합면 경사각도를 설정함으로써, 환자의 실제 교합면 경사각도를 3차원 치아모델에 반영한다(도 12a 참조). 이는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 교합면 경사각도를 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 교합면 경사각도에 일치시키기 위함이다. 여기서, 교합면 경사각도는 X축에 대해 기울어진 정도를 나타낸다.The
이를 위해, 수치 측정부(120)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에서 사용자에 의해 지정된 두 개의 참조점을 연결한 선분을 이용하여 교합면 경사각도를 측정한다. 아울러, 수치 측정부(120)는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에서 사용자에 의해 지정된 두 개의 참조점을 연결한 선분을 이용하여 교합면 경사각도를 측정한다. 이때, 사용자는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)와 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)의 교합면에서 서로 동일한 위치에 해당 참조점을 지정하는데, 일례로, 교합면상의 1번 치아와 7번 치아를 선택하여 선분을 결정한다. 그리고, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 교합면 경사각도를 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 교합면 경사각도로 변경한다. 즉, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 교합면 경사각도에 따라 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 교합면 경사각도를 회전한다. 다시 말해, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 교합면 경사각도를 실제 환자의 교합면 경사각도로 설정한다.To this end, the
다음으로, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 크기 및 위치에 따라 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 크기 및 위치를 중첩한다(도 12b 참조). 이는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 크기 및 위치를 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 길이 및 위치에 일치시키기 위함이다. Next, the
이를 위해, 수치 측정부(120)는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에서 사용자에 의해 지정된 두 개의 참조점을 연결한 선분을 이용하여 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에서 교합면을 통해 크기 및 위치를 측정한다. 아울러, 수치 측정부(120)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에서 사용자에 의해 지정된 두 개의 참조점을 연결한 선분을 이용하여 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에서 교합면을 통해 크기 및 위치를 측정한다. 이때, 사용자는 전술한 바와 마찬가지로 해당 참조점을 교합면에 서로 동일한 위치에 지정한다. 그리고, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 크기 및 위치에 따라 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 크기 및 위치를 대응하여 중첩한다. 이때, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델에서의 선분 길이에 따라 2차원 치아이미지에서의 선분 길이를 조정함으로써, 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 크기에 맞춰 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 크기를 조정한다. 이 경우는 2차원 치아이미지에서의 교합면 및 3차원 치아모델에서의 교합면이 서로 일치하지 않을 뿐 경사각도와 크기가 동일하다. 이후, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지에서의 선분과 3차원 치아모델에서의 선분에 대한 각 중점을 확인하고, 2차원 치아이미지에서의 선분 중점을 3차원 치아모델에서의 선분 중점으로 위치를 조정한다. 이로써, 2차원 치아이미지의 교합면은 3차원 치아모델의 교합면과 서로 일치하여 동일한 지점에 위치한다.To this end, the
한편, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 정면이미지(200b)에 대해 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)(관상면)에 대해서도 전술한 바와 같이 일련의 중첩 작업을 동일하게 수행한다(도 13a 및 도 13b 참조). 이때, 교합면 경사각도는 Z축의 기울어진 정도를 나타낸다. 이에 대한 자세한 설명은 앞서 언급한 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대해 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)(시상면)에 대한 중첩 작업을 통해 쉽게 이해될 수 있으므로 생략하기로 한다.Meanwhile, the
그런데, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 상면이미지에 대해 3차원 치아모델의 X-Z 평면(300b)(프랑크포트면)을 중첩하는 경우에, 전술한 바와 같은 일련의 중첩 작업을 수행하지 않고, 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에 대해 Y축을 회전축으로 회전시켜 조정한다.However, the virtual overlapping
이를 위해, 가상 중첩부(130)는 사용자에 의해 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에서 Y축을 회전축으로 설정한다. 이때, 사용자는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에서 가장 앞쪽의 두 치아(321)의 가운데를 Y축으로 선택하는데(도 14a 참조), Y축은 대략 정중 구개 봉합부(301) 및 PMRJ(302)의 교점에 수직으로 교차한다. 이후, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에서 가장 바깥쪽 지점(322)이 이동하기 원하는 위치(323)가 사용자에 의해 선택되면, 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)이 Y축을 회전축으로 사용자에 의해 선택된 위치로 회전한다(도 14b 참조).To this end, the virtual overlapping
한편, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩 작업을 수행한 후, 후속 과정으로 가상 치료 진단의 일환으로 페이퍼 서저리(paper surgery), 웨이퍼 제작 및 치아 교정 등에 필요한 사용자 인터페이스를 제공한다.Meanwhile, the
부가적으로, 가상 중첩부(130)는 중첩 작업을 완료한 후 2차원 치아이미지의 크기에 대한 오차를 보정할 수 있다(도 15a 및 도 15b 참조). 여기서, 전술한 바와 같이 2차원 치아이미지의 크기는 3차원 치아모델의 크기에 맞춰 조정되는데, 이는 사용자에 의해 지정된 참조점을 이용하기 때문에 오차가 발생할 수 있다. 이를 위해, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 크기를 알려주는 통상의 참조눈금(221)의 간격을 기 설정된 거리값(222)으로 재조정한다. 이때, 가상 중첩부(130)는 사용자의 조작으로 수치 측정부(120)를 통해 참조눈금의 간격이 계측된 후, 이미 알려진 거리값이 사용자에 의해 입력되면 2차원 치아이미지의 크기를 재설정한다. 도 15a 및 도 15b에서, 이미 알려진 참조눈금의 거리값이 '4'일 때, 2차원 치아이미지의 참조눈금(221)을 계측한 결과가 '3.99'이므로 2차원 치아이미지의 크기를 '4'로 재설정한다.In addition, the virtual overlapping
부가적으로, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델을 중첩한 후 가상 교합기(331)가 결합된 상태를 구현한다(도 16a 및 도 16b). 이때, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에서 트레이싱(tracing)의 힌지축(hinge axis)(332)과 가상 교합기(331)의 회전축(333)을 중첩한다. 사용자는 가상 교합기(331)의 회전축(333)을 선택한 후 트레이싱의 힌지축(332)을 선택한다.In addition, the
사용자 인터페이스부(140)는 일련의 가상 중첩 작업을 수행하기 위한 가상 중첩 장치(100)에 대한 접근성을 사용자에게 제공한다. 즉, 사용자 인터페이스부(140)는 가상 중첩 장치(100)를 조작하는 입력기능을 제공하기 위해 다양한 입력장치(예를 들어, 키보드, 마우스, 터치패드, 펜 마우스 등)와 연결하며, 가상 중첩 장치(100)의 처리 결과를 표시하는 출력기능을 제공하기 위해 다양한 출력장치(예를 들어, 모니터, 프린터 등)와 연결한다. 일례로, 사용자는 키보드 또는 마우스를 이용하여 가상 중첩을 위한 소정의 작업을 입력하면, 모니터를 통해 그 결과가 출력되는 것을 확인할 수 있다.The
저장부(150)는 환자별로 환자 개인 정보, 환자의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델 등을 저장한다. 여기서, 환자 개인 정보에는 환자 이름, 주민등록번호, 진료 이력, 진료 일정 정보 등을 포함한다. 이때, 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델은 가상 중첩 장치(100)에 직접 연결된 해당 외부기기(즉, 엑스레이 장치, 3차원 스캐너 등)로부터 직접 획득되거나, 외부에서 기 획득된 후 유무선 통신을 통해 제공될 수도 있다.The
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 치료용 가상 중첩 방법에 대한 흐름도이다.17 is a flowchart illustrating a virtual superimposition method for dental treatment according to an embodiment of the present invention.
먼저, 가상 중첩 장치(100)는 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델의 측면과 정면에 대한 가상 중첩 작업을 수행한다. 이때, 가상 중첩 장치(100)는 측면 또는 정면 중 어느 면에 대해 먼저 가상 중첩 작업을 수행할 수 있으나, 바람직하게는 측면에 대해 먼저 수행한다. 즉, 가상 중첩 장치(100)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a) 및 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대해 가상 중첩 작업을 수행한 후, 2차원 치아이미지의 정면이미지(200b) 및 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에 대한 가상 중첩 작업을 수행하는 것이 바람직하다. 여기서는 측면 및 정면에 대한 가상 중첩 작업이 서로 동일한 과정을 거쳐 진행하므로 특별히 구분하여 설명하지 않고 통칭하여 설명한다.First, the
구체적으로, 데이터 로딩부(110)는 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델을 오버레이하여 사용자 인터페이스부(140)에 데이터 로딩한다(S401).In detail, the
이후, 가상 중첩부(130)는 사용자에 의해 선택된 참조점을 이용하여 2차원 치아이미지에 따라 3차원 치아모델의 경사각도를 조정한다(S402). 즉, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 경사각도에 따라 3차원 치아모델의 경사각도를 회전함으로써, 2차원 치아이미지의 경사각도에 3차원 치아모델의 경사각도를 맞춘다. 이는 3차원 치아모델의 경사각도가 적용된 상태가 아니므로 2차원 치아이미지의 경사각도를 이용하여 3차원 치아모델의 경사각도를 조정하기 위함이다. 여기서, 수치 측정부(120)는 사용자에 의해 2차원 치아이미지의 교합면에 제1 참조점(211)과 제2 참조점(212)이 선택되면, 제1 참조점(211)과 제2 참조점(212) 간 선분에 대한 경사각도를 측정한다. 아울러, 수치 측정부(120)는 사용자에 의해 3차원 치아모델의 교합면에 제3 참조점(311)과 제4 참조점(312)이 선택되면, 제3 참조점(311)과 제4 참조점(312) 간 선분에 대한 경사각도를 측정한다.Thereafter, the
그런 후, 가상 중첩부(130)는 사용자에 의해 재선택된 참조점을 이용하여 3차원 치아모델에 따라 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 조정한다(S403). 즉, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델의 크기 및 위치에 따라 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 대응시킴으로써, 3차원 치아모델의 크기 및 위치에 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 맞춘다. 이때, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델로부터 측정된 선분 길이와 2차원 치아이미지로부터 측정된 선분 길이를 일치시켜 크기를 맞추고, 해당 선분의 중점을 일치시켜 위치를 맞춘다. 이는 3차원 치아모델이 환자의 실제 치아와 일대일로 대응하므로 3차원 치아모델을 기준으로 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 대응시켜 조정하기 위함이다. 여기서, 수치 측정부(120)는 사용자에 의해 3차원 치아모델의 교합면에 제3 참조점(311)과 제4 참조점(312)이 재선택되면, 제3 참조점(311)과 제4 참조점(312) 간 선분에 대한 길이를 측정한다. 아울러, 수치 측정부(120)는 사용자에 의해 2차원 치아이미지의 교합면에 제1 참조점(211)과 제2 참조점(212)이 재선택되면, 제1 참조점(211)과 제2 참조점(212) 간 선분에 대한 길이를 측정한다.Then, the
한편, 가상 중첩 장치(100)는 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델의 상면에 대한 가상 중첩 작업을 수행한다. 이 경우, 가상 중첩 장치(100)는 전술한 바와 같이 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델의 측면과 정면에 대한 가상 중첩 작업을 수행한 후(S405), 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에 대해 Y축을 회전축으로 회전시켜 조정한다(S406).On the other hand, the
이와 같이, 가상 중첩 장치(100)는 전술한 바와 같이 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩 작업을 수행한 후(S401 내지 S406), 후속 과정으로 가상 치료 진단 과정을 수행할 수 있는 사용자 인터페이스 환경을 사용자에게 제공한다(S407).As described above, the
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible by those who have the same.
110: 데이터 로딩부
120: 수치 측정부
130: 가상 중첩부
140: 사용자 인터페이스부
150: 저장부110: data loading unit
120: numerical measurement unit
130: virtual overlap
140: user interface unit
150: storage unit
Claims (17)
상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여 경사각도 및 길이를 측정하기 위한 수치 측정부; 및
상기 2차원 치아이미지의 경사각도에 따라 상기 3차원 치아모델의 경사각도를 조정하고, 상기 3차원 방사선이미지의 길이에 따라 상기 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 조정하여 중첩하기 위한 가상 중첩부;
를 포함하는 치과 치료용 가상 중첩 장치.A data loading unit for overlaying and loading the 3D tooth model according to the photographing direction of the 2D tooth image;
A numerical measuring unit for measuring an inclination angle and a length by using reference points respectively selected by the user on the two-dimensional tooth image and the three-dimensional tooth model; And
A virtual superimposition unit for adjusting the inclination angle of the three-dimensional teeth model according to the inclination angle of the two-dimensional teeth image and adjusting and overlapping the size and position of the two-dimensional teeth image according to the length of the three-dimensional radiographic image;
Dental superimposition device comprising a.
상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델에 대한 경사각도, 크기 및 위치를 조정하여 중첩하는 가상 중첩 단계;
를 포함하는 치과 치료용 가상 중첩 방법.A loading step of loading the three-dimensional tooth model according to the photographing direction of the two-dimensional tooth image; And
Virtual overlapping by adjusting the tilt angle, size and position of the two-dimensional dental image and the three-dimensional dental model by using reference points selected by the user on the two-dimensional dental image and the three-dimensional dental model, respectively. step;
Virtual nesting method for dental treatment comprising a.
상기 2차원 치아이미지와 상기 3차원 치아모델의 교합면에서 사용자에 의해 순차로 서로 동일한 지점에 선택된 적어도 두 개의 참조점 간 선분에 대한 경사 각도를 측정하는 단계;
상기 2차원 치아이미지의 상기 선분에 대한 경사각도에 따라 상기 3차원 치아모델의 경사각도를 조정하는 단계;
상기 3차원 치아모델과 상기 2차원 치아이미지의 교합면에서 사용자에 의해 순차로 서로 동일한 지점에 재선택된 적어도 두 개의 참조점 간 선분에 대한 길이를 측정하는 단계; 및
상기 3차원 치아모델의 상기 선분에 대한 길이에 따라 2차원 치아이미지에 대한 크기 및 위치를 조정하는 단계;
를 포함하는 치과 치료용 가상 중첩 방법.The method of claim 12, wherein the virtual overlapping step,
Measuring an inclination angle with respect to a line segment between at least two reference points selected at the same point in sequence by a user in the occlusal surface of the two-dimensional dental image and the three-dimensional dental model;
Adjusting the inclination angle of the three-dimensional tooth model according to the inclination angle of the line segment of the two-dimensional tooth image;
Measuring a length of a line segment between at least two reference points sequentially reselected by the user at the same point in the occlusal surface of the three-dimensional tooth model and the two-dimensional tooth image; And
Adjusting the size and position of the 2D dental image according to the length of the line segment of the 3D dental model;
Virtual nesting method for dental treatment comprising a.
2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 3차원 치아모델을 로딩하는 단계; 및
상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델에 대한 경사각도, 크기 및 위치를 조정하여 중첩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그램 저장장치.A program storage device for tangibly implementing a program of instructions readable by a computer and executable by a computer to execute a virtual superimposition method for dental treatment, the method comprising:
Loading a three-dimensional tooth model according to the photographing direction of the two-dimensional tooth image; And
Adjusting and superposing an inclination angle, a size, and a position of the two-dimensional dental image and the three-dimensional dental model by using reference points selected by the user on the two-dimensional dental image and the three-dimensional dental model, respectively; Program storage device comprising a.
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