KR20150039028A - Simulation method and system for orthodontic treatment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 치과용 치아교정 시뮬레이션 방법 및 이를 수행하는 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 2차원 이미지의 모핑(morphing) 기법을 이용한 치아교정 시뮬레이션 방법 및 그 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a dental orthodontic simulation method and a system for performing the same, and more particularly, to a dental orthodontic simulation method and system using a morphing technique of a two-dimensional image.
일반적으로 치아교정은 치아에 힘을 가해 치조골 내에서 원하는 위치로 이동시킴으로써 구강 또는 얼굴의 조화를 꾀하는 심미적·기능적 치료를 총칭한다.Orthodontic treatment is generally referred to as aesthetic or functional treatment that aims to harmonize the mouth or face by applying force to the tooth and moving it to a desired position within the alveolar bone.
이 같은 치아교정은 다양한 부정교합, 예컨대 치열부정(크라우딩), 치아 사이의 과도한 공간(스페이싱), 돌출, 후퇴, 개방교합, 과개교합, 보상성 치열부조화 등이 발생할 수 있는 환경을 미연에 예방(예방교정)하고, 심화될 가능성을 차단(차단교정)하며, 이미 발현된 경우에는 이를 개선(포괄교정)하기 위해 널리 사용되고 있다.This kind of orthodontic treatment can prevent various malocclusions such as crowding, excessive space between teeth, protrusion, retraction, open bite, overbite, compensatory dentition, etc. (Preventive correction), block the possibility of deepening (block correction), and, if it has already appeared, it is widely used to improve (comprehensive correction).
현재 치아교정의 진단, 계획, 점검을 위해서는 도 1과 같이 엑스선 세팔로(sephalo) 이미지에 치열상태에 대한 해부학적 기준점들과 이들의 위치관계를 수치적으로 표시한 트레이싱(tracing) 영상을 활용하고 있다. 이러한 트레이싱 영상은 임상적으로 치아교정의 필요성을 진단하거나 치아교정의 계획을 수립하거나 치아교정의 진행상황을 확인하는 데에는 적합하나, 치아교정 후의 상태에 대한 예측 결과를 효과적으로 보여주기 어렵다. In order to diagnose, plan, and check the current orthodontic treatment, as shown in FIG. 1, tracing images showing the anatomical reference points of the dental state and the positional relationship between the anatomical reference points and the teeth are shown in the x- have. These tracing images are suitable for clinically diagnosing the necessity of orthodontic treatment, planning the orthodontic treatment, or confirming the progress of the orthodontic treatment, but it is difficult to show the predicted results of the condition after orthodontic treatment effectively.
본 발명은 치아교정 대상 환자의 2차원 치열 이미지를 이용하여 치아의 삭제 또는 위치 이동을 포함하는 치아교정 시뮬레이션을 수행함으로써 치아교정 후의 상태에 대한 가상의 이미지를 제공할 수 있는 치아교정 시뮬레이션 방법 및 그 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.The present invention relates to a method of simulating a teeth correction capable of providing a virtual image of a state after tooth correction by performing a tooth correction simulation involving deletion or movement of teeth using a two-dimensional dental image of a patient to be orthodontic and The purpose of the system is to provide.
전술한 과제의 해결을 위하여, 본 발명에 따른 치아교정 시뮬레이션 방법은, 대상 환자의 2차원 치열 이미지로부터 다수의 개별 치아 이미지를 치아의 외곽선을 따라 선택하는 치아 이미지 선택 단계; 상기 다수의 개별 치아 이미지에 대하여 교정 후에 인접 치아와 근접하게 될 가상의 접점의 위치를 설정하는 접점 설정 단계; 및 상기 다수의 개별 치아 이미지의 상기 접점들이 연속적으로 이어지도록 상기 다수의 개별 치아를 재배치한 이미지를 생성하는 치아 재배치 단계를 포함한다.In order to solve the above-mentioned problems, a method of simulating teeth correction according to the present invention includes: a tooth image selecting step of selecting a plurality of individual tooth images from a two-dimensional dental image of a target patient along an outline of a tooth; A contact setting step of setting a position of a virtual contact to be adjacent to the adjacent tooth after calibration for the plurality of individual tooth images; And a tooth relocation step for creating an image of rearranging the plurality of individual teeth such that the contacts of the plurality of individual tooth images continue successively.
상기 치아 이미지 선택 단계는, 대상 환자의 2차원 치열 이미지에 미리 확보된 표준 치아 템플릿을 중첩시켜 적용하고, 상기 표준 치아 템플릿을 실제 개별 치아의 크기 및 형상에 따라 조정하여 실제 개별 치아의 외곽선에 일치하도록 변형된 템플릿을 형성하고, 상기 변형된 템플릿을 따라 상기 다수의 개별 치아 이미지를 선택하는 것을 포함할 수 있다. The tooth image selection step may include a step of superimposing and applying a standard tooth template secured in advance on a two-dimensional dental image of a target patient, adjusting the standard tooth template according to the size and shape of an actual individual tooth, , And selecting the plurality of individual tooth images along the modified template.
상기 접점 설정 단계는, 선택된 상기 다수의 개별 치아 이미지에 초기상태의 접점의 위치를 표시하고, 사용자의 입력 또는 상기 개별 치아 이미지의 형상을 기초로 한 연산의 결과에 따라 교정 후의 가상의 접점 위치를 설정하는 것을 포함할 수 있다. Wherein the contact setting step displays the position of the contact point in the initial state in the selected plurality of individual tooth images and sets the virtual contact point position after correction according to the result of the calculation based on the input of the user or the shape of the individual tooth image And < / RTI >
한편, 본 발명에 따른 치아교정 시뮬레이션 방법은 상기 치아 이미지 선택 단계 후에, 선택된 상기 다수의 개별 치아 이미지 중 적어도 하나를 삭제하는 단계를 더 포함하고, 상기 치아 재배치 단계는 삭제된 적어도 하나의 치아를 제외한 나머지 개별 치아 이미지의 상기 접점들이 연속적으로 이어지도록 상기 다수의 개별 치아를 재배치한 이미지를 생성하는 것을 포함할 수 있다. Meanwhile, the method of simulating teeth correction according to the present invention further comprises, after the tooth image selection step, deleting at least one of the selected plurality of individual tooth images, wherein the tooth rearrangement step includes a step of removing at least one tooth And creating an image of rearranging the plurality of individual teeth such that the contacts of the remaining individual tooth images continue successively.
또한, 본 발명에 따른 치아교정 시뮬레이션 방법은 상기 치아 재배치 단계를 통해 생성된 이미지에 악궁 커브를 표시하고, 사용자가 상기 악궁 커브를 조정함에 따라 조정된 악궁 커브상에 상기 접점들이 위치하도록 상기 이미지를 보정하는 단계를 더 포함할 수도 있고, 상기 치아 재배치 단계를 통해 얻어진 치아의 변위 정보를 미리 확보된 안면 윤곽 이미지에 반영하여 수정된 안면 윤곽 이미지를 생성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.In addition, the method for simulating teeth correction according to the present invention may further comprise the steps of: displaying an arch curve on the image generated through the tooth relocation step; and displaying the image on the curve of the arch, which is adjusted as a user adjusts the arch curve The method may further include a step of generating a corrected facial contour image by reflecting the displacement information of the tooth obtained through the repositioning of the teeth on a previously secured facial contour image.
본 발명에 따른 치아교정 시뮬레이션 시스템은, 저장부, 입력부, 상기 저장부 및 상기 입력부를 통해 주어진 정보를 이용하여 주어진 프로그램에 따라 시뮬레이션에 필요한 연산을 수행하는 시뮬레이션 수행부, 및 상기 시뮬레이션 수행부의 진행 상태 및 결과를 표시하는 표시부를 포함하는 치아교정 시뮬레이션 시스템에 있어서, 상기 시뮬레이션 수행부는, 상기 저장부에 미리 확보된 대상 환자의 2차원 치열 이미지로부터 다수의 개별 치아 이미지를 치아의 외곽선을 따라 선택하는 치아 이미지 선택 모듈; 상기 다수의 개별 치아 이미지에 대하여 교정 후에 인접 치아와 근접하게 될 가상의 접점의 위치를 설정하는 접점 설정 모듈; 및 상기 다수의 개별 치아 이미지의 상기 접점들이 연속적으로 이어지도록 상기 다수의 개별 치아를 재배치한 이미지를 생성하는 치아 재배치 모듈을 포함한다.A simulation system for a tooth correction system according to the present invention includes a simulation execution unit for performing an operation required for a simulation according to a given program using information given through a storage unit, an input unit, the storage unit, and the input unit, And a display unit for displaying a result of the simulation, wherein the simulation unit is configured to calculate a plurality of individual tooth images from a two-dimensional fierchet image of a target patient secured in advance in the storage unit, Image selection module; A contact setting module for setting a position of a virtual contact to be adjacent to the adjacent tooth after calibration for the plurality of individual tooth images; And a tooth relocation module that generates a relocated image of the plurality of individual teeth such that the contacts of the plurality of individual tooth images continue successively.
상기 시뮬레이션 수행부는, 상기 치아 재배치 모듈에 의해 생성되어 상기 표시부에 표시된 치아 재배치 이미지에 악궁 커브를 더 표시하고, 사용자가 상기 입력부를 통해 상기 악궁 커브를 조정하면 그에 따라 상기 치아 재배치 이미지를 보정하여 상기 표시부에 표시하는, 치아 재배치 보정 모듈을 더 포함할 수 있다. Wherein the simulation execution unit further displays an arch curve on the image rearrangement image generated by the tooth rearrangement module and displayed on the display unit, and when the user adjusts the arch curve through the input unit, the simulation re- And displaying on the display unit a tooth relocation correction module.
상기 시뮬레이션 수행부는, 상기 치아 재배치 이미지에서 얻어진 치아의 변위 정보를 미리 확보된 안면 윤곽 이미지에 반영하여 수정된 안면 윤곽 이미지를 생성하는, 안면 윤곽 이미지 조정 모듈을 더 포함할 수도 있다.The simulation execution unit may further include a facial contour image adjustment module for generating a corrected facial contour image by reflecting the tooth displacement information obtained from the tooth relocation image to a secured facial contour image.
또한 본 발명에 따른 컴퓨터용 기록매체에는 전술한 치아교정 시뮬레이션 방법이 컴퓨터에서 수행되도록 하는 프로그램이 저장된다. In addition, the computer recording medium according to the present invention stores a program for causing the computer to perform the above-described method of simulating teeth correction.
본 발명에 따르면, 치아교정 대상 환자의 2차원 치열 이미지를 이용하여 치아의 삭제 또는 위치 이동을 포함하는 치아교정 시뮬레이션을 수행함으로써 치아교정 후의 상태에 대한 가상의 이미지를 제공하여, 치아교정의 진단, 계획, 점검에 도움을 주는 것은 물론, 환자가 치아교정의 필요성을 현실적으로 인식할 수 있고, 치아교정의 경과 및 완료 후 상태를 쉽게 알 수 있도록 도와주는 효과가 있다.According to the present invention, a virtual image of a state after a tooth correction is performed by performing a tooth correction simulation including a tooth deletion or a movement using a two-dimensional dental image of a patient to be orthodonticized, It is helpful to plan, check, help the patient to realistically recognize the necessity of orthodontic treatment, and to help the patient know the progress of the orthodontic treatment and the condition after completion.
도 1은 종래의 치아교정 진단용 트레이싱 영상을 보인다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 치아교정 시뮬레이션 방법을 보인다.
도 3은 상기 도 2의 실시예에서 치아 이미지 선택 단계를 더 상세히 보인다.
도 4는 상기 도 2의 실시예에서 접점 설정 단계를 더 상세히 보인다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 치아교정 시뮬레이션 방법을 보인다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 치아교정 시뮬레이션 시스템의 구성을 보인다.
도 7 내지 도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 치아교정 시뮬레이션 시스템의 시뮬레이션 수행에 따른 표시화면의 모습을 보인다.FIG. 1 shows a conventional tracing image for orthodontic diagnosis.
2 shows a method of simulation of a tooth correction according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows the tooth image selection step in more detail in the embodiment of FIG.
FIG. 4 shows the contact setting step in more detail in the embodiment of FIG.
5 shows a method of simulation of a tooth correction according to an embodiment of the present invention.
6 shows a configuration of a simulation system for a tooth correction according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 7 to 15 show a display screen according to a simulation of a tooth correction simulation system according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 설명한다. 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상이 좀 더 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명이 이하에 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있는 것이라는 점은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 한편 동일한 도면 부호는 동일한 성격의 구성요소임을 나타내는 것으로서, 어느 도면에서 설명된 구성요소와 동일한 도면 부호를 갖는 구성요소에 대한 설명은 다른 도면에 대한 설명에서는 생략될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The technical idea of the present invention can be understood more clearly by way of examples. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. something to do. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components. Elements having the same reference numerals as those described in the drawings may be omitted from the description of other drawings.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 치아교정 시뮬레이션 방법을 보인다. 도 3은 상기 도 2의 실시예에서 치아 이미지 선택 단계를 더 상세히 보이고, 도 4는 상기 도 2의 실시예에서 접점 설정 단계를 더 상세히 보인다.2 shows a method of simulation of a tooth correction according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 shows the tooth image selection step in more detail in the embodiment of FIG. 2, and FIG. 4 shows the contact setting step in more detail in the embodiment of FIG.
본 실시예에 따른 치아교정 시뮬레이션 방법은, 대상 환자의 2차원 치열 이미지로부터 적어도 하나의 개별 치아 이미지를 선택하는 치아 이미지 선택 단계(S1)와, 상기 적어도 하나의 개별 치아 이미지에 대해 교정 후 가상의 접점의 위치를 설정하는 접점 설정 단계(S2), 그리고 상기 적어도 하나의 개별 치아 이미지를 재배치한 가상의 치열 이미지를 생성하는 치아 재배치 단계(S3)를 포함한다.A method of simulating teeth correction according to the present invention includes: a tooth image selection step (S1) of selecting at least one individual tooth image from a two-dimensional dental image of a target patient; A contact setting step S2 for setting the position of the contact point, and a tooth relocation step S3 for creating a virtual dental image in which the at least one individual tooth image is rearranged.
대상 환자의 2차원 치열 이미지는 도 7의 시뮬레이션 시스템 표시화면상에 보이는 바와 같이, 치아교정 진료 대상인 환자의 구강 내에서 상악궁 또는 하악궁을 촬영한 광학적 이미지일 수 있다. 상기 2차원 치열 이미지는 다수의 치아들이 배열된 형태인 치열과 각각의 개별 치아들의 외곽선이 잘 구분되도록 구강 내에서 상악궁의 하방으로부터 상악궁을 향해 또는 하악궁의 상방으로부터 하악궁을 향해 촬영된 영상인 것이 바람직하다. The two-dimensional dental image of the subject can be an optical image of the maxilla or mandible in the oral cavity of the patient to be treated, as shown on the simulation system display screen of Fig. The two-dimensional dental image is a video image taken from the lower part of the maxillary arch toward the maxillary arch or from the upper part of the mandible to the mandibular arch so that the outline of each individual tooth is well- .
이를 위해 본 발명의 한 실시예에 따른 치아교정 시뮬레이션 시스템은 대상환자의 구강 내에 일부 또는 전부가 삽입되어 상악궁 또는 하악궁을 촬영할 수 있는 펜 형상의 핸드피스 광학 카메라를 포함할 수 있고, 이를 통해 대상 환자의 2차원 치열 이미지를 쉽게 얻을 수 있다. To this end, the orthodontic simulation system according to an embodiment of the present invention may include a pen-shaped handpiece optical camera capable of taking an image of the maxilla or mandible in a part or all of the oral cavity of a patient, The two-dimensional fierce image of the subject can be easily obtained.
이렇게 촬영되어 미리 확보된 2차원 치열 이미지로부터 적어도 하나의 개별 치아의 이미지를 잇몸 및 다른 치아로부터 구분하여 선택하는 과정은, 상기 이미지의 영상 데이터를 분석하여 계조의 프로파일이 흰색 계통의 치아색으로부터 붉은색 계통의 잇몸색으로 급격히 변하는 경계선 및 계조의 프로파일이 이웃한 두 치아 사이에서 급격하게 변하는 경계선을 치아의 외곽선으로 인식하도록 하는 영상처리 프로세스에 의해 자동적으로 이루어질 수 있다. 그리고 필요하다면 영상처리 프로세스에 의한 자동의 외곽선 인식 후 사용자가 외곽선을 미세 조정하는 것도 가능하다.The step of selecting an image of at least one individual tooth from the two-dimensional tooth image photographed in advance and distinguished from the gums and other teeth by analyzing the image data of the image is characterized in that the profile of the gradation is changed from a white- The profile of the boundary line and gradation that abruptly changes in color of the gums of the color system can be automatically performed by an image processing process for recognizing the boundary line that abruptly changes between two neighboring teeth as the outline of the teeth. If necessary, it is also possible for the user to fine-tune the outline after recognizing the outline automatically by the image processing process.
한편, 2차원 치열 이미지로부터 개별 치아의 이미지들을 잇몸 및 다른 치아로부터 구분하여 선택하는 과정은 다음과 같은 세부 과정들을 통해 이루어질 수도 있다. 예컨대, 대상 환자의 2차원 치열 이미지에 미리 확보된 표준 치아 템플릿(template)을 중첩시켜 적용하고(S11), 상기 표준 치아 템플릿을 실제 개별 치아의 크기 및 형상에 따라 조정하여 실제 개별 치아의 외곽선에 일치하도록 변형된 템플릿을 형성하고(S12), 상기 변형된 템플릿을 따라 적어도 하나의 개별 치아 이미지를 선택하는(S13) 과정들을 포함하여 이루어질 수 있다. Meanwhile, the process of dividing and selecting the images of the individual teeth from the two-dimensional dental images from the gums and other teeth may be performed through the following detailed processes. For example, a standard tooth template secured in advance is applied to a two-dimensional dental image of a target patient (S11), and the standard tooth template is adjusted in accordance with the size and shape of an actual individual tooth, (S12), and selecting at least one individual tooth image along the modified template (S13).
상기 표준 치아 템플릿은 적어도 하나의 치아에 대한 위치, 크기, 형상의 표준 정보를 가지고 있는 것으로서, 시뮬레이션 시스템의 표시화면상에서는 도 8의 상부와 같이 2차원 치열 이미지에 중첩되게 표시될 수 있다. 화면상에서 상기 표준 치아 템플릿을 둘러싸는 박스의 위치와 크기, 방향 등을 사용자가 조정하면 상기 표준 치아 템플릿의 스케일과 방향 등을 전체적으로 조정하여 템플릿이 실제 치아들의 외곽선에 근사하게 중첩되도록 할 수 있다. 이것으로 충분하지 않은 경우, 도 9의 표시화면 상부에 보이는 것과 같이 적어도 하나의 개별 치아를 선택하여 상기 표시화면의 하부에 보이는 것과 같이 대응되는 템플릿의 선이 실제 치아의 외곽선에 일치하도록 세부적으로 조정할 수도 있다. 이런 과정이 완료되면 그렇게 변형된 템플릿을 따라 적어도 하나의 개별 치아 이미지를 구분하여 선택한다.The standard tooth template has standard information on the position, size, and shape of at least one tooth. The standard tooth template may be superimposed on the two-dimensional dental image on the display screen of the simulation system as shown in the upper part of FIG. If the position, size, direction, etc. of the box surrounding the standard tooth template on the screen is adjusted by the user, the scale and direction of the standard tooth template can be entirely adjusted so that the template is superimposed on the outline of the actual teeth. If this is not enough, at least one individual tooth is selected as shown in the upper part of the display screen of Fig. 9, and the line of the corresponding template is adjusted in detail so as to coincide with the outline of the actual tooth as shown in the lower part of the display screen It is possible. When this process is completed, at least one individual tooth image is selected and selected according to the deformed template.
그런 다음, 상기 적어도 하나의 개별 치아 이미지에 대하여 교정 후에 인접 치아와 근접하게 될 가상의 접점의 위치를 설정(S2)하는데, 일례로 도 10의 표시화면 하부에서 보이는 것과 같이, 선택된 상기 적어도 하나의 개별 치아 이미지에 초기상태의 접점의 위치를 표시한다. 좌우에 인접한 치아가 있는 경우 접점은 치아의 양측에 2개로 표시되고, 이들을 잇는 직선도 함께 표시될 수 있다. 초기상태의 접점은 상기 2차원 치열 이미지를 분석한 현재상태의 접점을 나타낼 수도 있고, 임의로 설정된 초기값을 나타낼 수도 있다. 사용자가 상기 초기상태의 접점 또는 접점들을 잇는 직선을 옮겨 새로운 위치를 설정(입력)하면 시스템이 이를 저장하도록 한다. Then, for the at least one individual tooth image, the position of the virtual contact to be adjacent to the adjacent tooth after calibration is set (S2). For example, as shown in the lower portion of the display screen of FIG. 10, The position of the initial contact point is displayed in the individual tooth image. In the case where teeth adjacent to the left and right are present, the contact points are displayed on both sides of the teeth, and a straight line connecting the teeth can be displayed together. The contact in the initial state may represent the contact point of the current state in which the two-dimensional dental image is analyzed, or may represent an arbitrarily set initial value. When the user moves a straight line connecting the contacts or contacts of the initial state to set (input) a new position, the system stores the straight line.
한편, 이와 달리 상기 개별 치아 이미지의 형상을 기초로 한 연산의 결과에 따라 교정 후의 가상의 접점 위치를 시스템에서 자동적으로 설정하도록 할 수도 있다. 다만, 이와 같이 접점의 위치를 설정하는 단계(S2)는 상기 치아 이미지 분리 단계(S1)에서 템플릿을 실제 치아의 형상 및 크기에 맞게 세부적으로 조정하는 과정(S12) 중에 병행하여 수행될 수도 있다.On the other hand, according to the result of the calculation based on the shape of the individual tooth image, the position of the virtual contact point after calibration can be automatically set in the system. However, the step S2 of setting the position of the contact point may be performed in parallel during the step S12 of finely adjusting the template according to the shape and size of the actual tooth in the teeth image separation step S1.
다음으로, 상기 적어도 하나의 개별 치아 이미지가 해당 접점을 따라 이웃한 치아 이미지와 연속적으로 이어지도록 재배치한 가상의 치열 이미지를 생성하고(S3) 이를 표시한다. 개별 치아에 대해 설정된 접점들이 인접한 치아들의 접점과 접하거나 매우 근접하도록 상기 선택된 적어도 하나의 개별 치아 이미지들을 재배치 함으로써, 교정후의 치열 이미지에 해당하는 가상의 이미지를 얻을 수 있다.Next, a virtual dental image is rearranged so that the at least one individual tooth image continues to be adjacent to the neighboring tooth image along the contact point (S3), and displays it. A virtual image corresponding to the dental image after correction can be obtained by rearranging the selected at least one individual tooth images so that the contact points set for the individual teeth contact or are very close to the contact points of the adjacent teeth.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 치아교정 시뮬레이션 방법을 보인다. 본 실시예에 따른 치아교정 시뮬레이션 방법은 상기 도 2 내지 도 4의 실시예를 포함하고, 여기에 발치할 필요가 있는 치아의 이미지를 삭제(S25)하는 과정(도 11의 표시화면 참고)을 상기 접점 위치 설정 단계(S2)의 전 또는 후에 더 포함할 수 있다. 또한, 치아 재배치 단계(S3) 후에 재배치된 치열 이미지에 악궁 커브를 표시하고(도 12의 표시화면 오른쪽 부분 참고), 사용자가 상기 악궁 커브를 조정함에 따라 재배치된 치열 이미지를 보정할 수 있다(도 13의 표시화면 오른쪽 부분 참고). 이때, 악궁 커브를 대신해서 사용자가 직접 개별 치아 이미지의 위치를 이동시켜 재배치된 치열 이미지를 얻을 수도 있다.5 shows a method of simulation of a tooth correction according to an embodiment of the present invention. The method of simulation of teeth correction according to the present embodiment includes steps of deleting an image of a tooth that needs to be extracted (S25) (refer to the display screen of FIG. 11) May further include before or after the contact position setting step (S2). In addition, an arch curve is displayed on the relocated tooth image after the tooth relocation step S3 (see the right part of the display screen of FIG. 12), and the relocated dental image can be corrected as the user adjusts the arch curve 13). At this time, instead of the arch curve, the user can directly move the position of the individual tooth image to obtain a relocated dental image.
또한, 치아 재배치 결과를 반영하여 수정된 안면 윤곽 이미지를 생성하는 단계(S5)를 더 포함할 수 있다. 이는 치아 재배치 결과로부터 개별 치아의 이동 변위를 산출하고 그 변위를 트레이싱 정보와 중첩하여 표시된 2차원 또는 3차원 안면 윤곽의 이미지에 반영하여 수정된 안면 윤곽 이미지를 생성할 수도 있다.(도 14 참고)The method may further include a step (S5) of generating a corrected facial contour image reflecting the result of the relocation of the teeth. It is also possible to calculate the moving displacement of the individual tooth from the tooth rearrangement result and to generate a corrected facial contour image by reflecting the displacement in the image of the two-dimensional or three-dimensional facial contour superimposed on the tracing information (see Fig. 14).
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 치아교정 시뮬레이션 시스템의 구성을 보인다. 시뮬레이션 수행부(10)와 입력부(20), 표시부(30) 및 저장부(40)로 이루어지는데, 상기 시뮬레이션 수행부(10)는 예컨대 퍼스널컴퓨터나 워크스테이션 등과 같이 전술한 시뮬레이션 방법을 수행하는 프로그램을 실행하며 상기 입력부(20), 표시부(30) 및 저장부(40)를 제어하고 이들과 정보를 주고받을 수 있는 장치로 이루어질 수 있다. 상기 시뮬레이션 수행부(10)에는 전술한 여러 단계에 해당하는 기능을 수행하는 치아 이미지 선택 모듈, 접점 설정 모듈, 및 치아 재배치 모듈뿐만 아니라, 악궁 커브를 이용한 치아 재배치 보정 모듈, 및 안면 윤곽 이미지 조정 모듈이 포함될 수 있는데, 각각의 모듈들이 수행하는 기능은 치아교정 시뮬레이션 방법의 실시예들을 통해 이미 설명한 바와 같다.6 shows a configuration of a simulation system for a tooth correction according to an embodiment of the present invention. The
더불어 입력부(20)는 대상 환자의 2차원 치열 이미지를 얻기 위한 광학 카메라를 포함할 수 있음도 이미 설명한 바 있다.In addition, the
도 7 내지 도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 치아교정 시뮬레이션 시스템의 시뮬레이션 수행에 따른 표시화면의 모습을 보인다. 전술한 시뮬레이션 시스템의 구성요소들의 기능과 특징을 시뮬레이션 수행 예시를 통해 더 명확히 이해할 수 있을 것이다. 다만, 본 발명에 따른 치아교정 시뮬레이션 시스템이 여기서 설명하는 예시에 의해 한정되는 것은 아니다. FIGS. 7 to 14 show a display screen according to simulation of the orthodontic simulation system according to an embodiment of the present invention. The functions and features of the components of the above-described simulation system will be more clearly understood through simulation execution examples. However, the system for simulating teeth correction according to the present invention is not limited to the example described herein.
먼저 도 7에서와 같이, 치아 모핑(Teeth Morphing) 메뉴를 선택하면 치아교정 시뮬레이션 작업이 시작된다. 저장부에 저장된 2차원 치열 이미지를 불러온다. First, as shown in FIG. 7, when the Teeth Morphing menu is selected, a tooth correction simulation operation is started. Dimensional image stored in the storage unit.
그런 다음, 도 8과 같이 템플릿 삽입(Insert Template) 메뉴를 선택하면 표준 치아 템플릿이 2차원 치열 이미지에 중첩되게 표시된다. 표시화면에서 녹색 라인이 개별 치아의 외곽선을 나타낸다. 템플릿과 실제 치아의 크기나 형상이 다른 경우 입력부를 이용하여 템플릿을 선택하면 바운딩 박스(Bounding Box)가 나타나 템플릿 전체의 스케일이나 각도 등을 조정할 수 있게 된다. Then, when the Insert Template menu is selected as shown in FIG. 8, the standard tooth template is superimposed on the two-dimensional dental image. On the display screen, green lines indicate the outline of individual teeth. If the size of the template and the actual tooth are different, if a template is selected using the input unit, a bounding box appears so that the scale and angle of the entire template can be adjusted.
그런 다음, 도 9 및 도 10에 보이는 표시화면과 같이, 개별 치아의 외곽선 형태에 맞게 템플릿을 변형시킬 수 있다. 템플릿을 변형시키는 것뿐만 아니라 새로운 외곽선을 생성하는 것도 가능하다. 이러한 작업을 통해 개별 치아들의 이미지를 화면 아래의 줌(Zoom) 영역에 나타난 것과 같이 분리해낼 수 있다. 이와 달리, 개별 치아 이미지의 선택을 위해 영상처리 프로세스에 의한 자동의 외곽선 인식도 가능하고, 자동의 외곽선 인식 후 사용자의 미세조정을 통해 개별 치아들의 이미지를 분리해낼 수도 있다.Then, as shown in the display screens shown in Figs. 9 and 10, the template can be deformed according to the shape of the outlines of individual teeth. It is also possible to create new outlines as well as transform templates. By doing this, you can separate the images of individual teeth as shown in the Zoom area at the bottom of the screen. Alternatively, an automatic outline recognition by an image processing process is possible for selecting an individual tooth image, and an image of individual teeth can be separated through fine adjustment of the user after recognition of an outline of an automatic.
이렇게 분리된 개별 치아의 이미지에 각각의 접점을 표시한다. 초기값은 시뮬레이션 시스템에서 제공되고, 그것을 도 10에서 보이는 바와 같이 입력부를 이용하여 각각의 접점 또는 두 개의 접점을 연결하는 바의 위치 및 방향을 이동시킬 수 있다. 이런 방법으로 교정후 가상의 접점 위치들을 설정한다.Each contact is displayed on the image of the separated tooth. The initial value is provided in the simulation system and it is possible to move the position and direction of the bar connecting each contact or two contacts using the input part as shown in Fig. In this way, virtual contact points are set after calibration.
도 11은 발치할 치아를 선택하여 삭제하는 모습을 보인다. 입력부를 이용한 선택에 따라 발치할 치아를 표시부에서 삭제할 수도 있고, 다시 표시되게 할 수도 있다. 도 12는 왼쪽의 교정전 치열 이미지에서 선택된 치아를 삭제하고 나머지 치아들의 접점을 연결하여 오른쪽과 같이 개별 치아들을 재배치한 가상의 치열 이미지를 보이는 모습을 나타낸다. Fig. 11 shows a state in which a tooth to be extracted is selected and deleted. The teeth to be extracted may be deleted from the display unit or displayed again according to the selection using the input unit. FIG. 12 shows a virtual dentition image in which individual teeth are rearranged as shown on the right by deleting the selected tooth from the pre-correction dentition image on the left and connecting the contacts of the remaining teeth.
치아들을 재배치한 이미지에는 접점들을 연결한 악궁 커브(연두색)가 표시될 수 있다. 또한, 도 13의 오른쪽에 보이는 것처럼 교정 전후의 악궁 커브를 비교할 수도 있고, 악궁 커브를 사용자가 조정하면 그에 따라 치아 재배치 이미지를 보정하여 출력할 수도 있다. 이때, 필요하다면 악궁 커브를 이용하는 대신 사용자가 직접 개별 치아 이미지의 위치를 이동하여 치아 재배치 이미지를 생성 또는 보정할 수도 있다.The image that rearranges the teeth may show the arch curve (green) connecting the contacts. Further, as shown in the right side of FIG. 13, the arch curve before and after the calibration can be compared. If the user adjusts the arch curve, the image of the relocation can be corrected and output. At this time, instead of using the arch curve, if necessary, the user can directly create or correct a tooth relocation image by moving the position of the individual tooth image directly.
전술한 과정의 전부 또는 일부를 통한 시뮬레이션 결과물 또는 중간 결과물들은 저장부에 저장되고 필요시에 다시 로딩(loading)될 수 있다. Simulation results or intermediate results through all or part of the above-described process can be stored in the storage and reloaded if necessary.
또한, 필요에 따라서는 시뮬레이션의 결과로 얻어진 치아 재배치 이미지로부터 개별 치아의 변위 등 산출 가능한 트레이싱 포인트들의 변위를 산출하고, 이를 안면 윤곽 이미지에 반영하여 교정 후 변화될 가상의 안면 윤곽 이미지를 표시하는 것도 가능하다. 예컨대 도 14와 같이 안면 윤곽 이미지와 트레이싱 이미지를 중첩하여 개별 치아의 변위에 따른 트레이싱 포인트의 변위를 안면 윤곽 이미지에 반영함으로써 안면 윤곽의 변화 상태를 가상으로 생성하여 제공할 수도 있다. If necessary, displacement of tracing points that can be calculated, such as displacement of an individual tooth, from a tooth relocation image obtained as a result of simulation can be calculated and reflected in a facial contour image to display a virtual facial contour image to be changed after correction It is possible. For example, as shown in FIG. 14, the facial contour image and the tracing image may be superimposed to reflect the displacement of the tracing point according to the displacement of the individual tooth to the facial contour image, thereby providing a virtual facial contour change state.
이때, 안면 윤곽 이미지는 도면에 나타난 2차원 측면 이미지 뿐만 아니라 2차원 정면 이미지 또는 사용자가 원하는 시선방향으로 회전 가능한 3차원 안면 윤곽 이미지가 사용될 수도 있다. 이 경우 역시 시뮬레이션의 결과로 얻어진 치아 재배치 이미지로부터 개별 치아의 변위 등 산출 가능한 트레이싱 포인트들의 변위를 산출하고, 이를 안면 윤곽 이미지에 반영함으로써 가능하다.At this time, the face contour image may be a two-dimensional frontal image as well as a two-dimensional side image shown in the drawing, or a three-dimensional facial contour image that can be rotated in a direction of the user's desired gaze. In this case, it is also possible to calculate the displacements of the tracing points that can be calculated, such as the displacement of the individual teeth, from the tooth relocation image obtained as a result of the simulation, and reflect this on the facial contour image.
한편, 이상의 설명에서는 편의상 대상 환자의 2차원 치열 이미지를 광학적 이미지로 설명하였다. 하지만 필요에 따라 다른 종류의 이미지가 사용될 수 있는데, 일례로 X선 영상, 다시 말해, 상악궁 또는 하악궁에 대한 X선 투과영상이나 CT 촬영에 의한 3차원 영상을 MPR(multi planar reformation) 등의 방법으로 상악궁 또는 하악궁에 대해 2차원으로 표시한 영상이 사용될 수 있음은 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.In the above description, the two-dimensional dental image of the subject is described as an optical image for the sake of convenience. However, other types of images may be used as needed. For example, an X-ray image, that is, an X-ray transmission image to the maxilla or mandible, or a three-dimensional image obtained by CT imaging, It will be appreciated by those skilled in the art that two dimensional images of the maxilla or mandible may be used.
10: 시뮬레이션 수행부 20: 입력부
30: 표시부 40: 저장부10: simulation execution unit 20: input unit
30: Display section 40: Storage section
Claims (11)
상기 적어도 하나의 개별 치아 이미지에 교정 후 인접 치아에 대한 가상의 접점을 설정하는 접점 설정 단계; 및
상기 적어도 하나의 개별 치아 이미지를 상기 접점에 따라 재배치한 가상의 치열 이미지를 생성하는 치아 재배치 단계를 포함하는 치아교정 시뮬레이션 방법.
A tooth image selecting step of selecting at least one individual tooth image from the patient's teeth image;
A contact setting step of setting a virtual contact point for the adjacent tooth after calibration in the at least one individual tooth image; And
And a tooth relocation step of creating a virtual tooth image by rearranging the at least one individual tooth image according to the contact point.
상기 치아 이미지 선택 단계는,
상기 치열 이미지와 표준 치아 템플릿을 중첩시키고, 상기 표준 치아 템플릿을 상기 적어도 하나의 개별 치아와 일치하도록 변형시켜 상기 개별 치아를 선택하는 치아교정 시뮬레이션 방법.
The method according to claim 1,
The tooth image selecting step comprises:
And wherein the individual teeth are selected by superposing the tooth image and the standard tooth template and modifying the standard tooth template to coincide with the at least one individual tooth.
상기 치아 이미지 선택 단계 후 상기 치아 재배치 단계 전,
상기 개별 치아 이미지 중 적어도 하나를 삭제하는 단계를 더 포함하여, 상기 치아 재배치 단계는 삭제된 개별 치아 이미지를 제외한 나머지 개별 치아 이미지의 접점에 따라 재배치한 가상의 치열 이미지를 생성하는 치아 재배치 단계를 포함하는 치아교정 시뮬레이션 방법.
The method according to claim 1,
After the tooth image selection step, before the tooth relocation step,
Wherein the step of rearranging the teeth further comprises a step of rearranging the teeth to create a virtual dentition image rearranged according to the points of contact of the individual tooth images other than the individual tooth images that have been deleted A method of simulating a tooth correction.
상기 치아 재배치 단계 후, 상기 가상의 치열 이미지에 악궁 커브를 표시하고, 상기 악궁 커브의 조정에 따라 상기 접점이 상기 악궁 커브 상에 위치하도록 상기 가상의 치열 이미지를 변형하는 단계를 더 포함하는 치아교정 시뮬레이션 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of displaying an arch curve on the virtual dental image after the tooth relocation step and modifying the virtual dental image so that the contact is located on the arch curve in accordance with the adjustment of the arch curve, Simulation method.
상기 가상의 치열 이미지에 의한 상기 개별 치아 이미지의 변위 정보로 상기 환자의 안면 윤곽 이미지를 변형시켜 표시하는 단계를 더 포함하는 치아교정 시뮬레이션 방법.
The method according to claim 1,
And deforming and displaying the face contour image of the patient with displacement information of the individual tooth image by the virtual dentition image.
상기 시뮬레이션 수행부는,
상기 저장부에 저장된 환자의 치열 이미지로부터 적어도 하나의 개별 치아 이미지를 선택하는 치아 이미지 선택 모듈;
상기 적어도 하나의 개별 치아 이미지에 교정 후 인접 치아에 대한 가상의 접점을 설정하는 접점 설정 모듈; 및
상기 적어도 하나의 개별 치아 이미지를 상기 가상의 접점에 따라 재배치한의 가상의 치열 이미지를 생성하는 치아 재배치 모듈을 포함하는 치아교정 시뮬레이션 시스템.
A simulation execution unit for performing a simulation with information given from a storage unit and an input unit, from the storage unit and an input unit, and a display unit for displaying the simulation result,
The simulation-
A tooth image selection module for selecting at least one individual tooth image from a patient's teeth image stored in the storage;
A contact setting module for setting a virtual contact point for the adjacent tooth after calibration in the at least one individual tooth image; And
And a tooth rearrangement module for generating a virtual dental image of rearranging the at least one individual tooth image according to the virtual contact point.
상기 치아 이미지 선택 모듈은 사용자의 입력에 의해 상기 개별 치아 이미지 중 적어도 하나를 삭제하고, 상기 치아 재배치 모듈은 삭제된 개별 치아 이미지를 제외한 나머지 개별 치아 이미지의 접점에 따라 재배치한 가상의 치열 이미지를 생성하는 치아교정 시뮬레이션 시스템.
The method of claim 6,
The tooth image selection module deletes at least one of the individual tooth images by a user's input, and the tooth rearrangement module generates a virtual tooth image rearranged according to the contact points of the remaining individual tooth images other than the deleted individual tooth images A simulation system for orthodontics.
상기 시뮬레이션 수행부는,
상기 가상의 치열 이미지에 악궁 커브를 표시하고,
상기 악궁 커브의 조정에 따라 상기 접점이 상기 악궁 커브 상에 위치하도록 상기 가상의 치열이미지를 보정하여 상기 표시부에 표시하는 치아 재배치 보정 모듈을 더 포함하는 치아교정 시뮬레이션 시스템.
The method of claim 6,
The simulation-
Displaying an arch curve on the virtual dentition image,
And a tooth relocation correction module for correcting the virtual dental image so that the contact point is located on the arch curve according to the adjustment of the arch curve, and displaying the corrected virtual dental image on the display unit.
상기 시뮬레이션 수행부는,
상기 가상의 치열 이미지에 의한 상기 개별 치아 이미지의 변위정보로 상기치아 환자의 안면 윤곽 이미지를 변형시켜 표시하는 안면 윤곽 이미지 조정 모듈을 더 포함하는 치아교정 시뮬레이션 시스템.
The method of claim 6,
The simulation-
And a facial contour image adjustment module for deforming and displaying the facial contour image of the tooth patient with displacement information of the individual tooth image by the virtual dentition image.
상기 입력부는 상기 치열 이미지를 획득하기 위한 카메라 모듈을 더 포함하는 치아교정 시뮬레이션 시스템.
The method of claim 6,
Wherein the input unit further comprises a camera module for acquiring the dental image.
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| KR20130117529A KR20150039028A (en) | 2013-10-01 | 2013-10-01 | Simulation method and system for orthodontic treatment |
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