KR20140032906A - 상악궁 및 하악궁의 디스플레이를 위한 이미징 장치 - Google Patents

상악궁 및 하악궁의 디스플레이를 위한 이미징 장치 Download PDF

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Abstract

환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법은 환자의 치아의 3차원 모델을 생성하고 생성된 3차원 모델을 디스플레이한다. 디스플레이된 이미지는 3차원 모델을 통해 뻗는 절단 평면의 위치에 따라서 치아의 횡단면 뷰를 보여준다. 절단 평면의 상대적 위치는 조작자 명령에 따라서 조절가능하다. 디스플레이된 횡단면 뷰의 방향은 절단 평면의 위치에 의해 결정된다.

Description

상악궁 및 하악궁의 디스플레이를 위한 이미징 장치{IMAGING APPARATUS FOR DISPLAY OF MAXILLARY AND MANDIBULAR ARCHES}
본 발명은 일반적으로 치과용 이미징 분야에 관한 것이고 더 구체적으로는 상악궁(maxillary arch)과 하악궁(mandibular arch) 및 교합(occlusion)을 시각화하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
치아 기능 및 심미감을 개선하기 위해 치아를 재위치시키고 구조를 지지하는데 교정 치료가 광범위하게 적용되고 있다. 종래의 교정 치료에 있어서는, 브레이스(brace)와 같은 기기가 교정 전문의에 의해 환자의 치아에 적용되고 있다. 시간이 흐름에 따라, 기기에 의해 발휘되는 지속적인 힘은 더 유리한 위치로 향해 치아를 재촉하여 종종 치아에 연속하는 치료로 증분적 단계로 이동을 제공할 수 있다.
교정 및 다른 복원 치료의 일환으로 연구되는 치아 기능의 태양은 적절한 교합을 포함하여서, 위턱에서의 치아는 아래턱에서의 대응하는 치아와 성공적으로 기능한다. 교합은 마주하는 치아가 정상적인 이동으로 어떻게 서로에 대해 위치되고 접촉하게 되고 서로 상호작용하는지 결정한다.
종래 실무에서 교정 또는 복원 치료와 같은 치과 치료를 정의하기 위해, 전형적으로 치과 의사는 환자의 치열궁(dental arch)으로부터 획득된 하나 이상의 캐스트(cast)를 조작한다. 하나의 종래의 방법은, 예컨대, Stanton의 미국 특허 제 1,293,567 호에 설명된 바와 같은 반투명 용지를 사용하여, 반대 치아 사이의 교차부를 디스플레이하는 어클루조그램(occlusogram)을 형성한다. 캐스트를 사용하여, 축방향 (수평) 평면 상 아래 치열궁의 치아의 투영이 제 1 반투명 용지 상에 재현된다. 윗 치열궁의 치아의 투영은 제 2 반투명 용지 상에 재현된다. 양 용지는 그 후 겹쳐져서 교합 조건의 표현을 제공한다. 반투명 용지 중 하나를 다른 하나에 대해 드래그함으로써 신규 교합 조건의 표현이 획득된다.
디지털 이미징의 도래로, 캡처링된 이미지 데이터로부터 획득된 치열 교합을 표현하고 디스플레이하기 위한 다수의 솔루션이 제안되어 왔다. 교합 조건의 매핑, 측정 및 분석을 위한 정보는 디지털 방식으로 획득되고 프로세싱되어 교정 전문의 또는 다른 치과 전문의가 문제를 정정하고 이러한 목적으로 치아 구조의 최상의 배열을 제공하는데 지원하도록 도움을 줄 수 있다. 불행하게도, 상악(위턱)궁 및 하악(아래턱)궁 구조의 디스플레이를 위한 방법은 치과 의사가 하나의 뷰에서는 정보를 분석하고, 그 후 다른 뷰로부터 환자를 돌봐 위치 문제를 다룰 필요가 있다. 궁 구조의 종래 디스플레이에 있어서는, 예컨대, 상악 또는 하악 턱 중 어느 것에서의 앞니가 하나의 표준 방향으로만 디스플레이되어 왔고, 의사가 환자의 입의 방향에 맞추기 위해 이러한 시각적 정보를 뒤집도록 요구되는 공간적 변환을 머리속으로 제공할 필요가 있었다. 치과 의사로 하여금 관심 영역을 나타내는 선택에 따라 교합을 위한 디스플레이의 방향을 변경하게 할 수 있는 도구에 대한 필요성이 있음을 알아볼 수 있다.
본 발명의 목적은 치열궁 및 관련 구조 및 위치 관계를 보기 위한 이미징 및 시각화 도구에 대한 특별한 관심을 갖고 치과 이미징 분야를 진전시키려는 것이다. 본 발명의 실시예는 교합을 시각화하는 치열궁의 구조의 디스플레이를 위한 개선된 방법에 대한 필요성을 특히 다룬다. 이롭게도, 본 발명의 실시예는 의사가 환자의 입에서의 대응하는 구조를 보면서 갖는 실제의 투시도를 표현하는 시각적 정보를 의사에게 제시한다. 디스플레이는 횡단면 정보를 보여주고 이러한 정보를 환자의 입에 대한 의사의 투시도에 맞춰진 방향으로 디스플레이하는 스트레이트포워드 메커니즘을 사용하여 의사에 의해 수정될 수 있다.
이들 목적은 단지 예시적 예의 방식으로만 주어지는 것이고, 그러한 목적은 본 발명의 하나 이상의 실시예의 예시일 수 있다. 본 발명에 의해 본질적으로 달성되는 다른 소망의 목적 및 이점은 당업자에게 명백하게 되거나 다가올 수 있다. 본 발명은 첨부 청구범위에 의해 정의된다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법이 제공되는데, 그 방법은, 환자의 치아의 3차원 모델을 생성하는 단계; 생성된 3차원 모델을 디스플레이하는 단계; 3차원 모델을 통해 뻗어 있는 절단 평면의 위치에 따라서 치아의 횡단면 뷰를 보여주는 이미지를 디스플레이하는 단계; 및 조작자 명령에 따라서 절단 평면의 상대적 위치를 조절하는 단계를 포함하고, 디스플레이된 횡단면 뷰의 방향은 절단 평면의 위치에 의해 결정된다.
본 발명의 앞선 그리고 다른 목적, 특징 및 이점은 수반 도면에 예시되어 있는 바와 같이 본 발명의 실시예의 이하의 더 구체적인 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면의 엘리먼트는 서로에 대해 반드시 축척대로인 것은 아니다.
도 1a는 교합을 보여주는 이미지의 디스플레이를 위한 단계의 시퀀스를 도시한 논리 흐름도;
도 1b는 가상 모델을 생성하기 위한 단계의 시퀀스를 도시한 논리 흐름도;
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따라 가상 모델의 생성 및 디스플레이를 위한 시스템의 개략적 블록도;
도 2는 상악궁 및 하악궁의 가상 모델을 도시한 투시도;
도 3은 교합을 도시하고 하나의 위치에서 절단 평면을 도시한 투시도;
도 4a는 이동가능한 절단 평면을 따라 상악궁 및 하악궁의 가상 모델을 보여주는 조작자 인터페이스를 도시한 도면;
도 4b는 절단 평면의 하나의 위치에서 하악궁 및 교합을 보여주는 디스플레이된 횡단면도;
도 4c는 절단 평면의 위치를 조절하고 결과를 디스플레이하기 위한 조작자 인터페이스를 도시한 도면;
도 5a는 여러 다른 위치에서 이동가능한 절단 평면을 갖고, 상악궁 및 하악궁의 가상 모델을 보여주는 조작자 인터페이스를 도시한 도면;
도 5b는 절단 평면의 하나의 위치에서 상악궁 및 교합을 보여주는 디스플레이된 횡단면도.
본 출원은 미국 특허 가출원 제 61/698,048 호(출원인: Julien D. Barneoud, 출원일: 2012년 9월 7일, 발명의 명칭: IMAGING APPARATUS FOR DISPLAY OF MAXILLARY AND MANDIBULAR ARCHES)에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체가 참조에 의해 편입되는 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 상세하게 설명되고, 도면을 참조하는 바, 여러 도면의 각각에 있어서 동일한 참조 숫자는 구조의 동일한 엘리먼트를 식별한다.
본 발명의 맥락에 있어서, 용어 "우세한"은 그 표준적 의미를 갖는다, 즉, 2개의 다른 값 또는 특성이 있는 경우 우세한 값 또는 특성은 둘 중 더 흔하거나 더 지배적인 것이다.
본 발명의 맥락에 있어서, 용어 "뷰어", "조작자" 및 "사용자"는 균등한 것으로 간주되고 디스플레이 모니터 상에서 치과용 이미지와 같은 이미지를 보고 조작하는 보고 있는 의사 또는 다른 사람을 지칭한다. "뷰어 명령"은 컴퓨터 마우스 또는 키보드 입력을 사용하여서와 같이 뷰어에 의해 입력된 명시적 커맨드로부터 획득될 수 있다.
디스플레이된 특징에 대한 "하이라이팅"(highlighting)이라는 용어는 정보 및 이미지 디스플레이 분야의 당업자에게 이해되는 바와 같이 그 관용적 의미를 갖는다. 일반적으로, 하이라이팅은 뷰어의 주의를 끌기 위해 국소화된 디스플레이 강화의 어떤 형태를 사용한다. 위턱 또는 아래턱으로부터의 치아 세트와 같은 이미지의 일부를 하이라이팅하는 것은, 예컨대, 국한되는 것은 아니지만, 주석 달기, 근처의 또는 오버레잉 심벌을 디스플레이, 아웃라이닝 또는 트레이싱, 다른 이미지 또는 정보 컨텐트와는 다른 색상 또는 뚜렷하게 다른 강도 또는 그레이 스케일 값으로 디스플레이, 디스플레이의 일부의 애니메이션 또는 블링킹, 또는 더 높은 선명도 또는 대비로 디스플레이하는 것을 포함하는 다수의 방식 중 어떠한 것으로도 달성될 수 있다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "이미지"는 이산 이미지 엘리먼트로 이루어지는 다차원 이미지 데이터를 지칭한다. 2D(2차원) 이미지에 대해서, 이산 이미지 엘리먼트는 픽처 엘리먼트 또는 픽셀이다. 3D(3차원) 이미지에 대해서, 이산 이미지 엘리먼트는 볼륨 이미지 엘리먼트 또는 복셀(voxel)이다.
"밑에", "아래에", "아래", "위에", "위", "수직", "수평" 등과 같이 공간적으로 상대적인 용어는 도면에서 예시되는 바와 같이 하나의 엘리먼트 또는 특징에 대한 다른 하나의 엘리먼트 또는 특징의 관계를 설명하는 설명의 용이함을 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에서 묘사된 방향에 더하여 사용 또는 조작시 디바이스의 여러 다른 방향을 아우르려는 의도임을 이해할 것이다. 예컨대, 도면에서의 디바이스가 뒤집히면, 다른 엘리먼트 또는 특징 "아래에" 또는 "밑에"로 설명된 엘리먼트는 그 때 다른 엘리먼트 또는 특징의 "위로에"로 향해질 것이다. 그러므로, "아래에"와 같은 용어는 위 및 아래 방향 둘 다를 아우를 수 있다. 그렇지 않으면, 디바이스는 배향될 수 있고(90도 또는 다른 방향으로 회전) 본 명세서에서 사용된 공간적으로 상대적인 설명자는 그에 따라 해석된다.
본 발명의 실시예는 각각의 치열궁을 의사에게 유용한 방향으로 디스플레이하도록 치열궁의 구조의 배열을 조사하는데 유용한 형태로 정보를 제공할 필요성을 다룬다. 도 1a의 논리 흐름도는 적합한 데이터를 획득 및 디스플레이하는데 사용되는 단계의 일반적 시퀀스를 나타내고 있다. 단계는 모델 생성 단계(S120)로 시작한다. 도 1b의 논리 흐름도는 캐스트 또는 임프레션(impression)이 사용되는 가상 모델을 생성하는데 사용되는 단계(120)에 대한 시퀀스를 열거한다.
도 1b의 시퀀스를 사용하여, 준비 단계(S100)에서, 치과 스태프는 환자의 입으로부터 하나 이상의 임프레션을 획득하고 그 임프레션을 사용하여 캐스트를 생성한다. 캐스트 또는 임프레션이 획득되고 나면, 그것들은 3차원(3D) 이미징 분야에 주지된 이미지 스캐닝 및 재구성 기술을 사용하여 디지털화 단계(S110)에서 스캐닝 및 디지털화된다. 그 후 가상 모델 생성 단계(S116)는 스캐닝된 데이터를 사용하여 치열궁 구조의 가상 모델을 생성한다.
도 1c의 개략적 블록도는 본 발명의 일 실시예에 따라 가상 모델의 생성 및 디스플레이를 위한 시스템(90)을 도시하고 있다. 캐스트 또는 임프레션(58)은 환자로부터 형성된다. 가상 모델의 재구성은 도 1b의 방법을 사용하여 캐스트 또는 임프레션의 x-레이 스캔으로부터와 같이 스캔으로부터 데이터를 사용할 수 있다. 광학 스캐너(60)는 가상 모델 생성에 사용될 수 있는 데이터를 획득하도록 구성된다. 광학 스캐너(60)는 가시광 또는 다른 비-이온화 광원으로 환자의 치아 및 다른 입 구조의 임프레션을 스캐닝하는 카메라와 같은 이미지 캡처 장치를 사용할 수 있다. x-레이 디바이스 또는 구강 이미징 카메라와 같은 다른 이미징 장치는, 예컨대, 가상 모델 생성에 필요한 데이터를 획득하도록 스캐너(60)로서 대안으로 사용될 수 있다. 이미지 생성 및 디스플레이에 대해, 스캐너 데이터는, 스캐너(60)와 신호 통신하고 있고 필요한 이미지 프로세싱 및 가상 모델의 재구성을 수행하도록 구성되어 있는 컴퓨터(70)로 간다. 그 후, 컴퓨터(70)와 통신하고 있는 디스플레이(80)는 프로세싱 결과를 보여주고 조작자와의 상호작용을 허용하도록 사용된다. 디스플레이(80) 상의 터치 스크린 인터페이스 또는 다른 조작자 명령 입력 도구를 사용할 수 있는 조작자 인터페이스(72)가 제공된다. 컴퓨터(70) 및 디스플레이(80)는 스캐너(60)를 갖는 통합된 스캐닝 시스템의 일부일 수 있거나 예컨대 적합한 소프트웨어를 갖는 범용 컴퓨터에 의해 제공되는 것들과 같은 네트워킹된 디바이스일 수 있다. 본 발명의 대안의 실시예에 의하면, 컴퓨터(70)는 스캐닝된 데이터를 획득 및 프로세싱하는데 사용되는 전용 네트워킹된 디바이스이다. 그 후 스캐닝된 결과는 볼륨 이미지 재구성의 더 컴퓨터-집약적인 태스크를 위해 네트워크를 통해 또 다른 컴퓨터로 송신된다. 또한, 대안의 컴퓨터 시스템은 저장 및 디스플레이 기능에 사용될 수 있다. 데이터 획득, 이미지 재구성 및 디스플레이의 다양한 기능은 전형적으로는 이미징 장치와 연관된 다수의 컴퓨터 중 어느 하나 상에 저장된 소프트웨어 명령어에 따라 실행된다. 도 1c에 표현된 구성은 일반화된 것이고 디스플레이된 이미지를 제공하는데 사용되는 이미지 획득 및 프로세싱 기능은 통합된 또는 분산된 시스템으로와 같이 다수의 방식 중 어느 것으로라도 구현될 수 있음을 알아볼 수 있다. 도 2는 환자로부터의 임프레션을 사용 및 프로세싱하여, 이 프로세스의 일부로 형성 및 사용된 대표적인 가상 치열궁(20, 22)을 도시하고 있다.
가상 모델을 위한 데이터가 획득되고 나면, 환자의 입으로부터 캐스트 또는 임프레션을 스캐닝함으로써 획득된 x-레이 데이터 또는 환자의 입의 스캔을 사용하든지 스캐닝된 캐스트 또는 임프레션을 사용하든지, 다음 단계는 도 1a에 도시된 바와 같이 모델 생성 단계(S120)에서 가상 모델의 생성 및 디스플레이이다. 가상 모델의 재구성은 치과 이미징 분야에서 주지되어 있다. 예컨대, Kopelman 등의 미국 특허 제 6,334,853 호는 음의 알긴산염 임프레션을 캐스팅함으로써 획득되었던 플래스터 모델로부터 가상 치과 모델을 어떻게 획득하는지 개시하고 있다. 그 후, 교합 맵은 설명된 기술을 사용하여 가상 치과 모델로부터 생성될 수 있다. 또 다른 예로서, Kaza의 미국 특허 제 7,140,877 호는 임프레션의 x-레이 스캐닝에 의해 음의 변형가능한 알긴산염 임프레션(negative deformable alginate impression)으로부터 직접 양의 디지털 모델을 어떻게 획득하는지 개시하고 있다.
가상의 윗궁 및 아랫궁 둘 다의 재구성의 관심은 환자의 교합 관계를 재현하도록 양 궁을 등록 또는 정렬하는 능력이다. Jordan 등의 미국 특허 제 7,347,690 호는 위 및 아래의 3차원 가상 치열궁을 정렬하기 위해 컴퓨터-구현되는 방법을 개시하고 있다. 이러한 방법의 실행은 몇몇 부가적 데이터, 즉, 접촉점 및 전반적인 맞물림 정렬(bite alignment)에 관련된 데이터를 필요하게 만든다. 이들 데이터는, 예컨대, 그 후 스캐닝되고 디지털화되는 왁스 플레이트를 환자가 물게 함으로써 획득될 수 있다. 양 궁에 대한 상대적 위치의 자동 정렬이 그 후 맞물림 데이터를 사용하여 수행된다.
이들 방법은 많은 목적으로 잘 기능하지만, 치열궁 정렬의 평가에 풀 3D 시각화를 제공하는데 필요한 것에는 종종 못 미친다. 대신에, 3D 모델의 횡단면도는, 예컨대, Jones 등의 미국 특허 제 7,123,767 호에 개시된 바와 같이 흔히 사용된다.
수평 투영 또한 관행적으로 사용된다. 3차원 치열궁 모델로부터 시작하여, Isiderio 등의 미국 특허 제 6,726,478 호는 가상 치아 및 턱의 여러 수의 수평 투영을 생성하는 단계, 위턱 및 아래턱을 동일 디스플레이 상에서 중첩시키는 단계, 및 디스플레이된 맞물림 및 접촉점 정보를 사용하여 양 턱을 정렬하는 단계를 포함하는 방법을 설명하고 있다.
치열궁 구조 및 교합의 디스플레이를 위한 다수의 이들 이전 솔루션에 대한 하나의 어려움은 이러한 정보가 치과 의사에 의해 보여질 때 치열궁의 방향에 관해 어떻게 제시되는지에 관한 것이다. 디스플레이된 정보는 종종 뷰 방향과 매칭하지 않는다. 대신에, 궁은, 관심 있는 것이 하악 턱인지 상악 턱인지에 무관하게, 동일 방향으로 일관되게 디스플레이된다. 예컨대, 앞니는, 조사에 사용되는 투시도에 기초하여 앞니와 궁이 적합하게 회전되어 반대 방향이기를 치과 의사가 선호할 경우라 하더라도, 스크린의 상부에 일관되게 표현된다. 의사의 뷰 각도에 대응하는 방향으로 치열궁을 디스플레이하는 것은 명확한 이점이 있다. 부가적으로, 디스플레이 상에서 하악 구조와 상악 구조를 명확하게 구별하면서, 적합한 방향으로 윗궁 및 아랫궁 둘 다 나타나는 교합 배열을 디스플레이하는 것은 이로울 수 있다.
도 1a를 다시 보면, 절단 평면 조절 단계(S130)는 치과 의사가 단계(S120)에서 형성된 가상 모델의 보는 평면을 선택 및 조절할 수 있게 하고 보는 평면 조절에 대응하는 방향 및 디스플레이 처리로 치열궁을 디스플레이한다.
용어 "절단 평면"은, 본 명세서에서는, 지정된 높이에서 가상 모델을 통해 뻗고 상악궁 및 하악궁과 그 대응하는 교합에 대한 횡단면 정보를 제공하도록 생성 및 사용되는 축방향 기준 평면을 가리키는데 사용된다. 도 3의 투시도는 상악궁(20) 및 하악궁(22)이 교합되어 있는 가상 모델(30)을 도시하고 있다. 후속하여 설명되는 바와 같이 뷰어에 의해 옵션으로서는 가시성의 위치설정가능한 절단 평면(32)은 가상 모델로부터 투영 뷰의 일부로서 대응하는 이미지 슬라이스 또는 절단 평면에서 각각의 궁에 대해 치아 배열의 횡단면 2차원(2D) 뷰 중 어느 것을 보여준다. 일반적으로 절단 평면(32)은 이 용어가 3D 이미징 분야에서 사용되는 바와 같이 축방향 평면이다. 투영 이미지 또는 볼륨 이미지로, 절단 평면은 절단 평면에 평행하게 뻗는 이미지 슬라이스에 대응한다. 절단 평면의 증분 조절은 도 3의 참조 뷰에 기초하여 뷰어가 일반적으로 수직인 방향으로 볼륨 이미지의 연속하는 슬라이스를 통해 페이징할 수 있게 한다. 대안으로, 절단 평면의 상대적 위치를 특정 및 조절하기 위한 다른 조절가능한 엘리먼트 또는 상대적 높이 치수를 나타내는 스크롤링 디바이스가 사용될 수 있다. 절단 평면(32)은 교합 또는 맞물림 평면에 평행 또는 일반적으로 평행할 수 있지만, 그러한 평행 배열을 가질 필요가 있는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에 따라, 조작자는 가장 유용한 횡단면 표현을 달성하도록 절단 평면(32)의 각을 조절할 수 있다.
도 1a의 디스플레이 단계(S140)에 있어서, 시스템은 아래로 열린 궁을 갖는 상악 뷰 또는 위로 열린 궁을 갖는 하악 뷰 중 어느 것으로 교합 이미지를 디스플레이한다.
도 4a는 조작자에 의해 위치 정해진 절단 평면(32)으로 가상 모델(30)을 보여주는 사용자 인터페이스 디스플레이 모니터(40)를 도시하고 있다. 조작자는, 예컨대, 컴퓨터 마우스 또는 다른 유틸리티를 사용하여 또는 키보드 입력 또는 커맨드를 사용하여 또는 가청 커맨드를 사용하여 절단 평면(32)의 위치를 정할 수 있다. 이러한 절단 평면(32)의 위치에서, 하악궁(22)이 우세하고, 상악궁은 좀 더 작은 부분이 있다. 이러한 설정에서의 절단 평면(32)으로, 치열궁의 대응하는 디스플레이는 도 4b의 횡단면도에서 도시되는 바와 같이 궁이 위로 열린(앞니가 디스플레이의 저부로 향하는) 방향을 갖는다. 대응하는 치아의 횡단면이 이 실시예에 나타나 있고, 대안의 뷰는 치아를 절단 평면 위치에 대응하는 이미지 슬라이스로 투영 뷰에서 나타나는 것으로 제시할 것이다. 우세한 하악궁으로부터의 치아(44a)는 실선의 윤곽으로 나타나고, 치아 윤곽은 절단 평면과 교차하는 대로이다. 상악궁으로부터의 치아(44b)는 파선의 윤곽으로 나타난다. 대응하는 턱 구조에 따라 횡단면 영역을 하이라이팅 및 시각적으로 구별하기 위한 다른 방법이 사용될 수 있음을 알아볼 수 있다. 디스플레이 표현은 도 1c를 참조하여 이전에 설명된 바와 같이 디스플레이를 제어하는 컴퓨터 또는 다른 프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어에 의해 제어된다.
치열궁의 횡단면의 높이 치수를 설정하는 절단 평면을 재위치시키도록 대안의 유틸리티가 사용될 수 있다. 도 4c는 디스플레이 모니터(40) 상에 디스플레이되고 치열궁(20, 22)의 교차 평면의 상대적 레벨을 조절하는데 사용되는 조절가능한 스크롤링 엘리먼트(50)를 도시하고 있다. 스크롤링 엘리먼트(50)는, 예컨대, 터치 스크린 인터페이스를 사용하여 또는 마우스 또는 다른 포인터를 사용하여 조절될 수 있다. 대안으로, 타이핑된 키보드 입력이 횡단면을 위한 높이 값을 설정하는데 사용될 수 있다. 도 4c는 또한 절단 평면의 각을 조절하기 위한 옵션 컨트롤(52)을 도시하고 있는데, 조작자가 절단 평면(32)의 포워드 또는 백워드 틸트의 어떤 조절을 가능하게 한다. 또 다른 옵션 컨트롤(54)은 뷰의 스위칭의 수동 오버라이드를 제공하는데, 조작자가 절단 평면(32)의 어떠한 위치에 대해서라도 뷰 방향간 토글링을 가능하게 한다.
도 5a는 도 4a 내지 도 4c의 예에서의 도시와는 다른 높이에서 조작자에 의해 위치 정해진 절단 평면(32)으로 가상 모델(30)을 보여주는 사용자 인터페이스 디스플레이 모니터(40)를 도시하고 있다. 이러한 절단 평면(32)의 위치에서는, 상악궁(22)이 우세하고, 하악궁은 좀 더 작은 부분이다. 이러한 설정에서의 절단 평면(32)으로, 치열궁의 대응하는 디스플레이는 도 5b의 횡단면도에서 도시된 바와 같이 아래로 열린 궁을 갖는 방향을 갖는다. 대응하는 치아의 횡단면이 이 실시예에 도시되어 있고, 대안의 뷰는 치아를 절단 평면 위치에 대응하는 이미지 슬라이스로 투영 뷰에서 나타나는 것으로 제시할 것이다. 우세한 상악궁으로부터의 치아(44b)는 실선의 윤곽으로 나타나고, 치아 윤곽은 절단 평면과 교차하는 대로이다. 하악궁으로부터의 치아(44a)는 파선의 윤곽으로 나타난다.
도 4a 내지 도 5b에 도시된 배열을 사용하여, 조작자는 단순히 절단 평면(32)의 상대적 위치를 편이시킴으로써 대응하는 궁의 상악 뷰와 하악 뷰 사이를 편리하게 스위칭할 수 있다. 부가적으로, 절단 평면의 현재 위치에서 각각의 교차되는 궁의 횡단면 영역 또한 디스플레이된다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 실선 사용, 색상 사용, 음영 또는 다른 디스플레이 처리와 같이 우세한 궁을 하이라이팅하도록 여러 다른 처리가 사용된다.
어느 궁이 우세한지 그래서 어느 뷰가 적합한지 결정하는 것은 다수의 방식으로 프로그래밍된 논리를 실행하는 컴퓨터 시스템에 의해 결정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 횡단면에서 치아의 각각의 세트의 비례 영역(proportional area)은 하악 세트가 가장 높은 표면적을 가지고 또한 우세한 것으로 고려되어야 하는지 상악 세트가 그러한지를 결정하도록 사용된다.
우세한 궁을 결정하는 소프트웨어, 결과적으로, 디스플레이된 위로 또는 아래로의 방향은 다수의 특징 및 옵션을 제공한다. 소프트웨어는 비례 영역, 외부 치수 또는 다른 자격증명을 사용하여 어느 궁이 우세한지 결정한다. 옵션으로서, 조작자 명령이 이러한 목적으로 사용된다. 조작자가 절단 평면(32)의 위치를 조절함에 따라, 이러한 계산은 반복되고 대응하는 디스플레이는 그에 따라 업데이트된다. 우세한 궁이 전이에 도달하는 것, 예컨대, 우세한 궁이 상악으로부터 하악으로 막 스위칭하려 하는 것을 결정하기 위한 기준으로서 소프트웨어는 옵션으로서 컨트롤을 블링킹하여 또는 어떤 다른 지시자 또는 메시지를 제공하여 디스플레이 상에 임박한 변경을 하이라이팅함으로써와 같이 조작자에게 경고한다. 예컨대, 도 4c에 도시된 제어에 관해, 이것은 조작자가 뷰 방향에서의 임박한 변경을 오버라이딩하게 하고, 궁은 우세한 궁에 따라 위로 또는 아래로 열린다.
어떤 조건 하에서는, 특정 절단 평면 위치에 대하여 특히 전이에서 또는 그 근방에서 어느 궁이 우세한지 소프트웨어가 결정하는 것이 어려울 수 있다. 예컨대, 상악 및 하악 특징의 상대적 비율은 똑같이 분할될 수 있다. 그러한 경우에 있어서, 디폴트 거동은 명확한 결정이 이루어질 수 있을 때까지 이전의 궁 방향을 유지하는 것이다. 이러한 거동은, 예컨대, 맞물림 평면에서 양 방향으로부터의 더 나은 가시성을 허용하도록 전이 포인트를 통해 둘 중 어느 방향으로부터의 이동에 제공된다. 본 발명의 대안의 실시예에 따라, 절단 평면이 전이 포인트를 통해 이동됨에 따라 비프 또는 다른 가청 톤이 발해진다.
상악궁 및 하악궁의 특징이 어떻게 디스플레이되는지에 관한 수동 제어보다 디스플레이의 디폴트 동작이 의사에게 덜 적합할 수 있는 조건이 있을 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 어떻게 그리고 어떤 포인트에서 전이가 일어나는지 어떤 위로/아래로의 궁 방향이 제공되는지 및 다른 시스템 거동을 조절하는 것이 유용한 조건이 있을 수 있다. 이것은, 예컨대, 환자간, 또는 의사의 선호도간, 또는 특정 경우에서의 특수 조건의 고려될 수 있는 차이의 결과일 수 있다. 본 발명의 실시예는 조작자가 디스플레이에 대한 설정 또는 오버라이드 또는 수동 제어를 제공하는 것을 포함하여 시스템이 어떻게 거동할지 결정하는데 자유로운 척도를 갖게 할 수 있다. 도 4c를 참조하여 설명된 바와 같이 조작자 오버라이드는, 의사의 필요에 따라 표현을 뒤집기 위해, 키보드 커맨드에 의해 또는 터치스크린 또는 가청 커맨드를 사용하여서와 같이 제공된다.
본 발명이 방법으로 설명되었다. 그렇지만, 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명은 설명된 방법에 따라 의학적 애플리케이션용 컴퓨터 프로그램 제품을 포함한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 컴퓨터 프로그램은 퍼스널 컴퓨터와 같이, 네트워킹 컴퓨터 또는 디바이스를 포함하여 랩탑 또는 워크스테이션 또는 마이크로프로세서 또는 다른 전용 프로세서 또는 프로그래밍가능한 논리 디바이스와 같이 어떠한 주지의 컴퓨터 시스템에 의해서라도 이용될 수 있음이 명백하게 되어야 한다. 그렇지만, 본 발명의 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 많은 다른 유형의 컴퓨터 시스템이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예와 일관되게, 컴퓨터는 전자 메모리로부터 액세스되는 이미지 데이터에 대해 수행하는 저장된 명령어로 프로그램을 실행한다. 본 발명의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다. 예컨대, 이러한 매체는 (하드 드라이브와 같은) 자기 디스크 또는 자기 테이프 또는 다른 휴대용 자기 디스크와 같은 자기 저장 매체; 광학 디스크, 광학 테이프 또는 머신이 읽을 수 있는 바코드와 같이 광학 저장 매체; 램(RAM) 또는 롬(ROM)과 같은 솔리드 스테이트 전자 저장 디바이스; 또는 컴퓨터 프로그램을 저장하도록 채용된 어떠한 다른 물리적 디바이스 또는 매체라도 포함할 수 있다. 본 발명의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램은 또한 네트워크를 통해 접속되는 컴퓨터 읽기가능한 저장 매체 상에 저장될 수도 있다. 당업자는 그러한 컴퓨터 프로그램 제품의 균등물이 하드웨어 내에 구축될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다.
본 발명의 컴퓨터 프로그램 제품은 주지되어 있는 다양한 이미지 조작 알고리즘 및 프로세스를 사용할 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 컴퓨터 프로그램 제품 실시예는 구현에 유용한 것으로 본 명세서에서는 특히 도시되거나 설명되지 않은 알고리즘 및 프로세스를 구체화할 수 있음을 더 이해할 것이다. 이미지를 생성하고 그렇지 않으면 이미지를 프로세싱하고 본 발명의 컴퓨터 프로그램 제품과 협력하기 위한 그러한 알고리즘 및 시스템 및 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 부가적 태양은 본 명세서에서 특히 도시되거나 설명되지는 않고 업계에서 알려져 있는 그러한 알고리즘, 시스템, 하드웨어, 컴포넌트, 및 엘리먼트로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 맥락에서 "컴퓨터-액세스가능한 메모리"와 균등물인 "메모리"라는 용어는 컴퓨터 시스템에 액세스가능하고 이미지 데이터를 저장 및 조작하는데 사용되는 어떠한 유형의 일시적 또는 더 지속적 데이터 저장 워크스페이스라도 지칭할 수 있다. 메모리는, 예컨대, 자기 또는 광학 스토리지와 같이 장기적 저장 매체를 사용하는 비-휘발성일 수 있다. 대안으로, 메모리는 마이크로프로세서 또는 다른 제어 논리 프로세서 디바이스에 의해 일시적 버퍼 또는 워크스페이스로 사용되는 램(RAM)과 같은 전자적 회로를 사용하는 더 휘발성 성질을 가질 수 있다. 디스플레이 데이터는, 예컨대, 디스플레이 디바이스와 직접 연관되고 디스플레이된 데이터를 제공하기 위해 필요에 따라 주기적으로 리프레싱되는 일시적 저장 버퍼에 저장되는 것인 전형적이다. 이러한 일시적 저장 버퍼는 또한 메모리로 간주될 수 있고, 그 용어는 본 명세서에서 그렇게 사용된다. 또한 메모리는 계산 및 다른 프로세싱의 중간 및 최종 결과를 실행하고 저장하기 위한 데이터 워크스페이스로 사용된다. 컴퓨터-액세스가능한 메모리는 휘발성, 비-휘발성 또는 휘발성과 비-휘발성 유형의 하이브리드 조합일 수 있다. 다양한 유형의 컴퓨터-액세스가능한 메모리는 데이터를 저장, 프로세싱, 전송 및 디스플레이하기 위해 그리고 다른 기능을 위해 시스템 도처에 여러 다른 컴포넌트에 제공된다.
본 발명의 주제는 디지털 이미지 프로세싱에 관한 것인데, 디지털 이미지를 디지털 방식으로 프로세싱하여 인간이 이해할 수 있는 객체, 속성 또는 조건에 대한 유용한 의미를 인식 및 그리하여 할당하고 그 후 디지털 이미지의 더 나아간 프로세싱에서 획득된 결과를 이용하는 기술을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명이 현재의 바람직한 실시예에 대해 구체적으로 참조하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 범위 내에서 변형 및 수정이 결과될 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 현재 개시된 실시예는 모든 면에 있어서 예시적인 것이고 구속적인 것이 아니다. 본 발명의 범위는 첨부 청구범위에 의해 나타내어지고, 그 균등물의 범위 및 의미 내에 드는 모든 변경이 그 안에 수용되려는 의도이다.
20, 22 : 가상 치열궁 30 : 가상 모델
32 : 절단 평면 40 : 디스플레이 모니터
60 : 광학 스캐너 70 : 컴퓨터
72 : 조작자 인터페이스 90 : 시스템

Claims (20)

  1. 환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법에 있어서,
    상기 환자의 치아의 3차원 모델을 생성하는 단계;
    생성된 상기 3차원 모델을 디스플레이하는 단계;
    상기 3차원 모델을 통해 뻗는 절단 평면의 위치에 따라서 상기 치아의 횡단면 뷰를 보여주는 이미지를 디스플레이하는 단계; 및
    조작자 명령에 따라서 상기 절단 평면의 상대적 위치를 조절하는 단계를 포함하되,
    상기 디스플레이된 횡단면 뷰의 방향은 상기 절단 평면의 위치에 의해 결정되는 것인
    환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 환자의 치아의 3차원 모델을 생성하는 단계는 상기 환자의 상악궁 및 하악궁의 하나 이상의 캐스트(cast) 또는 임프레션(impression)을 획득하여, 해당 하나 이상의 캐스트 또는 임프레션을 디지털화하는 단계를 포함하는 것인
    환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 환자의 치아의 3차원 모델을 생성하는 단계는 구강 카메라를 사용하여 상기 환자의 치아를 스캐닝하는 단계를 포함하는 것인
    환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 환자의 치아의 3차원 모델을 생성하는 단계는 상기 환자의 입의 캐스트 또는 임프레션으로부터 x-레이 데이터를 사용하는 단계를 포함하는 것인
    환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지를 디스플레이하는 단계는 투영 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함하는 것인
    환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이된 횡단면 뷰의 방향은 상기 상악궁 및 하악궁으로부터 상기 횡단면 뷰에서 치아의 비례 영역(proportional area)에 의존하는 것인
    환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 절단 평면의 위치를 변경하는 조작자의 명령에 따라서 상기 횡단면 뷰의 방향을 변경하는 단계를 더 포함하는
    환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 조작자 명령은 컴퓨터 마우스 또는 다른 포인터를 사용하여 입력되는 것인
    환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 조작자 명령은 가청 커맨드인 것인
    환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 절단 평면이 주로 상기 상악궁을 통과할 때 앞니는 상기 디스플레이의 상부에 나타나는 것인
    환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이된 횡단면 이미지는 아래턱의 치아와 위턱의 치아를 구별시키는 것인
    환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 절단 평면의 위치를 조절하기 위한 상기 조작자 명령은 디스플레이 모니터를 사용하여 입력되는 것인
    환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 절단 평면의 상대적 위치를 조절하는 단계는 상기 3차원 모델에 대해 상기 절단 평면의 각을 변경하는 단계를 포함하는 것인
    환자의 치아를 디스플레이하기 위한 방법.
  14. 환자의 치아의 디스플레이를 위한 방법에 있어서,
    상기 환자의 상악궁 및 하악궁의 하나 이상의 캐스트 또는 임프레션을 획득하고 상기 하나 이상의 캐스트 또는 임프레션을 디지털화함으로써 상기 환자의 치아의 3차원 모델을 생성하는 단계;
    생성된 상기 3차원 모델을 디스플레이하고 상기 상악궁과 상기 하악궁 중 하나 또는 둘을 가로질러 뻗는 위치에서 축방향 절단 평면을 생성하는 단계; 및
    상기 절단 평면의 위치에 따라서 상기 치아의 횡단면 뷰를 보여주는 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함하되,
    상기 디스플레이된 횡단면 뷰의 방향은 상기 절단 평면의 위치에 의해 결정되는 것인
    환자의 치아의 디스플레이를 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 절단 평면의 위치를 변경하는 조작자 명령에 따라서 상기 횡단면 뷰의 방향을 변경하는 단계를 더 포함하는
    환자의 치아의 디스플레이를 위한 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 조작자 명령은 컴퓨터 마우스 또는 다른 포인터를 사용하여 입력되는 것인
    환자의 치아의 디스플레이를 위한 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 조작자 명령은 가청 커맨드인 것인
    환자의 치아의 디스플레이를 위한 방법.
  18. 하나 이상의 스캐닝된 임프레션으로부터 환자의 치아의 3차원 모델을 디스플레이하기 위한 컴퓨터 소프트웨어 프로그램으로서, 상기 소프트웨어 프로그램은, 컴퓨터 상에서 실행될 때, 상기 컴퓨터로 하여금,
    상기 환자의 상악궁 및 하악궁의 하나 이상의 캐스트 또는 임프레션을 획득하여 해당 하나 이상의 캐스트 또는 임프레션을 디지털화함으로써 상기 환자의 치아의 3차원 모델을 생성하는 단계;
    상기 생성된 3차원 모델을 디스플레이하고 상기 상악궁과 상기 하악궁 중 하나 또는 둘을 가로질러 뻗는 위치에서 축방향 절단 평면을 생성하는 단계; 및
    상기 절단 평면의 위치에 따라서 상기 치아의 횡단면 뷰를 보여주는 이미지를 디스플레이하는 단계를 제공하도록 야기시키고, 상기 디스플레이된 횡단면 뷰의 방향은 상기 절단 평면의 위치에 의해 결정되는 것인
    컴퓨터 소프트웨어 프로그램.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 절단 평면의 위치에 무관하게 상기 디스플레이된 횡단면 뷰의 방향을 변경하도록 조작자 오버라이드를 제공하는 저장된 명령어를 더 포함하는
    컴퓨터 소프트웨어 프로그램.
  20. 환자의 치아의 가상 모델을 디스플레이하기 위한 이미징 시스템에 있어서,
    상기 환자의 치아의 임프레션을 스캐닝하고 이미지 데이터를 획득하도록 구성되는 광학 스캐너;
    상기 획득된 스캔 이미지 데이터로부터 가상 모델의 재구성을 위한 이미지 프로세싱을 수행하도록 구성되고 상기 광학 스캐너와 신호 통신하고 있는 컴퓨터;
    상기 컴퓨터와 신호 통신하고 있고 이미지 프로세싱의 결과를 보여주는 디스플레이; 및
    상기 가상 모델의 디스플레이와 관련하여 조작자 명령의 입력을 가능하게 하는 조작자 인터페이스를 포함하는
    이미징 시스템.
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