KR20150075125A - 악골 분석방법, 악골 분석 시스템 및 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두개골 영상에 나타나는 악골의 구조를 다각 기둥의 구조체로 입체적으로 형상화해서 악골, 더 나아가 치아의 양태 즉 현상을 디스플레이 장치의 화면에 시각적으로 출력하는 악골 분석방법과 그 시스템 및 이를 위한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다. 본 발명은 두부계측법(Cephalometry)의 장점을 수용하여 세팔로그램(Cephalogram)상의 평면적 계측치 및 분석을 삼차원적 공간에 허용하므로, 진단 및 분석이 용이하고 보다 정확한 시술계획이 수립될 수 있다. 그리고 본 발명은 재배향(Reorientation)을 통해 얻어지는 삼차원 경조직 영상에 계측치를 부여하여 삼차원 NHP의 정보를 비교적 정확하게 반영할 수 있다. 또한 본 발명은 하악골의 회전 중심(Rotational Center)를 실제에 근접하게 재현함으로써 수술시 발생되는 근원적 오차를 줄일 수 있고, 하악골의 근위골편(Proximal Segment)과 원위골편(Distal Segment)을 분리하여 이들의 움직임을 반영하므로 수술시에 일어나는 거의 모든 운동을 정확하게 담을 수 있다.

Description

악골 분석방법, 악골 분석 시스템 및 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체{Maxillomandibular Analyzing Method, Maxillomandibular Analyzing System, And Computer-readable Recording Medium For The Same}

본 발명은 악골 분석방법과 그 시스템 및 이를 위한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 악골의 구조를 다각의 기둥으로 단순화하여 화면 출력함으로써 악골 분석을 보다 정확하게 수행할 수 있게 하는 악골 분석방법과 그 시스템 및 이를 위한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.

현대인에게 있어서 외모, 특히 인상은 취업이나 입학 등의 면접시 사람을 판단하는 하나의 기준으로서 작용하며, 타인과의 대화 등과 같은 대인관계에서도 큰 영향을 차지하는데, 악골의 형태나 균형이 올바르지 못하거나 치열이 부정교합인 경우 외모나 인상에 영향을 미치므로 원만한 사회생활을 저해하는 요인이 될 수 있으며, 또한 음식물 섭취시에도 저작작용이 원활하게 이루어지지 못하므로 구강내 질환이나 소화기 계통의 질병이 초래될 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 치아나 악골에 교정력을 가하여 구강 구조를 개선하거나 얼굴 라인을 수려하게 만드는 교정시술과 악골에 외과적 수술을 가하는 턱수술이 성행하고 있다.

상기 교정시술은 부정치열을 바르게 하거나, 성장 과정에서 발생할 수 있는 여러 가지 골격적 부조화를 바로잡아 치아가 정상적인 기능을 발휘할 수 있도록 하여 건강한 구강 조직에 기여하며, 더 나아가 얼굴 라인을 수려하게 하여 아름다운 얼굴 이미지를 만들어줄 수 있다.

그리고 상기 턱수술은 아래위 치아의 맞물림에 대한 이상(부정교합)을 개선하거나 안면 골격 구조의 이상을 개선하기 위한 수술법으로 각광받고 있으며, 안면 골격 자체의 이상을 수술로 바로잡아 기능적이고 심미적인 얼굴라인을 만들기 위한 성형법으로도 각광받고 있다. 즉, 상기 턱수술은 악교정 수술이나 악안면 수술이라고도 불리우며, 상악 및/또는 하악이 정상에서 벗어나 과잉, 부족, 혹은 비대칭적인 성장 상태를 가지고 있을 때, 이러한 형태와 크기의 변이를 바로잡는 수술을 말한다.

상기 턱수술이 필요한 구체적인 예로는, 음식물을 씹거나 깨물기 어렵거나 삼키기 어려운 경우, 발음에 이상이 있는 경우, 만성적으로 턱뼈주위에 통증이 있는 경우, 치아가 비정상적으로 많이 닳아 없어진 경우, 앞니가 닿지 않는 경우 즉 앞니로 음식을 끊어먹을 수 없는 경우, 앞니만 닿고 어금니가 닿지 않는 경우, 얼굴에 비대칭이 있는 경우(얼굴이 비뚤어진 경우), 사고 등으로 얼굴에 손상을 입은 경우, 심한 주걱턱이나 턱이 없는 경우, 그리고 입술을 다물기가 힘든 경우 등이 있다.

상기 턱수술은 일반적으로 턱뼈의 절단, 이동 및 재결합을 통해 턱뼈의 위치변화를 가져다 주며, 이를 통해 보다 수려한 얼굴라인이 형성되고 부정교합이 개선될 수 있다. 상기 턱수술은 위턱을 수술하는 상악수술과 아래턱을 수술하는 하악수술로 구분되며, 이 두가지를 동시에 수행하는 경우를 양악수술이라 칭한다. 그리고 상기 부정교합을 갖는 환자의 경우 상기 턱수술과 상기 교정시술이 함께 시술되기도 한다.

상기 턱수술, 특히 하악 수술의 예로는 SSRO(Sagittal Split Ramus Osteotomy; 하악골 상행지 시상 절단술 또는 시상골절단술)이나 IVRO(Intraloral Split Vertical Ramus Osteotomy; 수직골절단술) 등이 있으며, 상기 SSRO가 양측 하악골 상행지에 모두 적용되는 것을 BSSRO(Bilateral Sagittal Split Ramus Osteotomy; 양측 하악골 상행지 시상 절단술)라 한다.

여기서, 상기 IVRO는 하악골 상행지(Ramus)를 수직으로 절단하는 하악 수술방법으로서, 주로 주걱턱 개선을 위해 사용된다. 반면, 상기 BSSRO와 같은 SSRO는 양측 하악골 상행지를 시상으로 절단하는 수술법으로서 주걱턱뿐만 아니라 무턱의 개선을 위해서도 사용될 수 있다.

한편, 의료분야, 특히 치과분야나 성형외과분야에서는 교정이나 턱수술이나 성형 후의 얼굴 변화를 미리 피시술자에게 보여주는 진료/상담이 필요하며, 또한 교정시술이나 턱수술 전에 악골의 상태(턱과 치열 등의 상태)를 분석해서 정확하게 진단하고 시술 계획을 세우는 과정이 필요하다.

근래에는 환자의 두개골에 대한 정면 엑스선 영상(정모 방사선 영상)과 측면 엑스선 영상(측모 방사선 영상)을 2차원(2D) 분석기법으로 분석하여 치아를 포함한 악골의 구조를 진단하고 있는데, 상기 2차원 분석기법은 PA 방사선 영상에 NHP를 얻기가 어렵고 악골의 3차원적 BSP(Bilaterally Symmetrical Position; 양방향 대칭 위치)를 예측할 수 없으며, 수술시 발생되는 하악골의 3차원 운동을 재현하기 어렵다는 문제점이 있다. 이러한 문제점에도 불구하고 상기 2차원 분석기법은 턱수술이나 교정치료에서 훌륭한 분석도구로 인정되고 있는데, 얼굴의 골격은 근본적으로 입체적이고 최근에는 턱수술과 안면윤곽수술을 동시에 시술하는 경우도 있으므로 이러한 부분을 동시에 고려하려면 기존의 2차원 분석기법으로는 한계가 있다.

그리고 현재까지의 3차원 분석에서는, 아직까지 하악골의 대칭 위치(Symmetrical Position)를 찾기가 어렵고, 근위골편(Proximal Segment)의 움직임(Movement)에 대한 역학적/생리적 정보(Mechanical/Physiological information)이 부족하며, 기존의 방대한 세팔로 분석(Cephalometric Analysis) 자료와 호환성을 갖기 어렵고, 분석에 시간이 오래 걸리고 수치로 표현되어 시각화가 어려워서 분석 기법이 복잡하다는 문제가 있다.

최근에는 의학기술의 발달로 3차원 CT와 3차원 분석프로그램이 개발되고 있는데, 본 발명자는 악골의 분석/진단 등의 과정을 3차원적으로 분석하고 그 데이터를 근거로 정밀한 시술계획 수립을 가능하게 하는 악골 분석방법 및 분석시스템을 개발하게 되었다.

일본 공표특허공보 제2004-510539호, 2004년 4월 8일 공개 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0047732호, 2012년 5월 14일 공개 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0100141호, 2011년 9월 9일 공개 대한민국 공개특허공보 제10-2002-0081934호, 2002년 10월 30일 공개

(학술 논문) Picture archiving and communications systems: a study of reliability of orthodontic cephalometric analysis, European Journal of Orthodontics 제33권 5호 537p~543p 0141-5387, European Orthodontic Society, 2011년 발간

본 발명은 상술한 기존 분석기법의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 악골의 구조를 입체적으로 분석할 수 있도록 상기 악골을 다각의 기둥, 보다 구체적으로는 5각의 기둥으로 형상화하는 악골 분석방법과 그 시스템 및 이를 위한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 두개골 영상에 나타나는 악골의 구조를 다각 기둥의 구조체로 입체적으로 형상화해서 악골, 더 나아가 치아의 양태 즉 현상을 디스플레이 장치의 화면에 시각적으로 출력하는 악골 분석방법과 그 시스템 및 이를 위한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

본 발명에 따른 악골 분석방법과 그 시스템은, 상기 악골의 양태를 분석 및/또는 진단할 수 있도록 분석 및/또는 진단의 기준이 되는 다각의 기준 기둥(정상적인 구조의 환자의 이상적 기둥)을 상기 화면에 출력한다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 악골 분석방법과 그 시스템은 악골의 현상을 다각 입체적으로 형상화해서 보여주는 제1다각 기둥체와 상기 다각의 기준 기둥을 이루는 제2다각 기둥체를 화면 출력해서, 유저(시술자)가 시각적 자료를 제공하고 시술자의 직관적 진단을 가능하게 한다.

그리고 상기 제1다각 기둥체의 형상(경사 각도와 꼭지점간의 거리)을 계측하여 수치적으로 보여줄 수 있고, 상기 제1다각 기둥체의 각 꼭지점이 그에 대응되는 상기 제2다각 기둥체의 각 꼭지점으로 매칭될 때 기둥의 변위량(각도, 거리 등)을 수치로 산출해서 화면 출력할 수도 있다.

본 발명은 두부계측법(Cephalometry)의 장점을 수용하여 세팔로그램(Cephalogram)상의 평면적 계측치 및 분석을 삼차원적 공간에 허용하므로, 진단 및 분석이 용이하고 보다 정확한 시술계획이 수립될 수 있다.

그리고 본 발명은 재배향(Reorientation)을 통해 얻어지는 삼차원 경조직 영상에 계측치를 부여하여 삼차원 NHP의 정보를 비교적 정확하게 반영할 수 있다.

또한 본 발명은 하악골의 회전 중심(Rotational Center)를 실제에 근접하게 재현함으로써 수술시 발생되는 근원적 오차를 줄일 수 있고, 하악골의 근위골편(Proximal Segment)과 원위골편(Distal Segment)을 분리하여 이들의 움직임을 반영하므로 수술시에 일어나는 거의 모든 운동을 정확하게 담을 수 있다.

더 나아가, 본 발명에 따르면, 하악골의 대칭적 위치를 결정한 후에 근위골편의 위치가 결정되므로, 하악골의 삼차원적 대칭성을 고려한 악교정 수술 계획의 수립이 가능하다.

그리고, 본 발명은 하악골 후방 편차(Mandibular Posterior Deviation)를 평평가하여 후방부의 양방향 대칭(Bilateral Symmetry)를 분석할 수 있고, FRI(Frontal Ramal Inclination)을 예측할 수 있으며, 교합 위치(Occlusal Position)를 삼차원적으로 보존한 상태로 상하악 복합체(Maxillomandibular Complex)의 위치를 보정할 수 있고 직관적으로 상하악골의 삼차원적 편차(Deviation; 일탈)를 알 수 있게 하며, 축적된 두부계측 데이터(Cephalometric Data)의 삼차원적 활용을 가능케 한다.

도 1은 본 발명에 의하여 치아가 포함된 악골의 구조가 다각 기둥체의 일 예인 5각형 기둥체로 입체화하여 나타난 것이다.
도 2는 환자의 현상(현재의 악골구조)을 나타내는 다각 기둥체의 일 예로서 5각 기둥체와 환자에게 적합한 5각 기둥체를 중첩하여 나타낸 것이다.
도 3은 환자의 교합면이 고려되어 있는 5각 기둥체를 예시한 것이다.
도 4는 측모 진단을 위한 측면 진단 기준을 나타낸 것이다.
도 5는 5각 기둥체의 기능 설명을 위한 도면이다.
도 6은 5각 기둥이 얼굴 사진에 중첩되어 있는 상태를 나타낸 사진이다.
도 7은 측면 CT 영상에 5각 기둥이 설정된 상태를 나타낸 사진이다.
도 8과 도 9는 5각 기둥을 옆에서 본 모습이다.
도 10 내지 도 17은 다각 기둥체를 형성하는 과정을 설명하기 위한 사진이다.
도 18 내지 도 25는 다각 기둥체를 형성하는 기준점들의 예와 5각 기둥을 스케치한 나타낸 이미지이다.
도 26 내지 도 30은 핸드 스캐치된 두개골에 5각 기둥을 형성한 이미지와 기준점들을 예시한 이미지 및 5각 기둥의 예를 개략적 나타낸 이미지들이다.
도 31 내지 도 53은 본 발명에 따른 악골 분석방법의 과정을 나타내는 도면들이다.
도 54 내지 도 71은 본 발명에 따른 악골 분석방법을 통해 실제 환자에 적용한 과정을 나타낸 사진이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭이 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

본 발명은 악골의 구조 더 나아가 치아 구조물을 다각 기둥체, 특히 5각의 기둥체로 입체 도형화(형상화)하여 디스플레이 장치의 화면을 통해 술자에게 보여줌으로써, LRI(Lateral Ramal Inclination)와 FRI(Frontal Ramal Inclination)에 대한 직관적 이해를 가능케 하며, 전방부 변위량, 후방부 변위량 및 하악골 회전 변위의 시각적 표현과 인식과 각 구조물의 전후방적 위치 및 상대적 위치 표현과 기준 평면(Reference Plane)과 각 구조물의 각도에 대한 수치 표현을 가능케 한다.

상기 양악수술은, 심미성과 기능성이 모두 만족시키는 것이 수술의 핵심이다. 양악수술이란 치아를 포함한 위턱뼈(상악골)와 아래턱뼈(하악골)가 틀어지거나, 그 관계의 부조화로 인하여 미용적, 기능적으로 개선이 요구되는 경우, 환자에게 미용적/기능적으로 맞는 고유의 최적화된 위치를 수술전에 설정하고 그 위치로 위턱뼈와 아래턱뼈를 옮겨 환자의 얼굴외형과 기능을 향상시키는 수술을 지칭한다.

병원이나 광고 기타 인터넷 등을 통해 제시되는 양악수술 전후 사진을 보면 수술전보다 외모가 개선된 사진들이 많이 보인다. 그런데 술자의 입장에서 보면 개성적인 아름다움과 턱 기능의 안정성이란 중요한 요소가 빠져있는 경우가 많다.

턱 기능과 예쁜 얼굴은 동전의 양면과 같은데, 외형만 예쁜 집에 사는 것이 오히려 삶의 스트레스가 되는 것처럼, 먹고 말하고 씹는 기능이 부실한 그저 얼굴만 뾰족하고 갸름하게 만든 양악수술은 오히려 삶의 질을 떨어뜨리고 그 삶이 불행해질 수도 있다. 결국 양악수술의 목표는 안정된 기초와 턱 기능이 원활한 예쁘고 잘생긴 얼굴을 얻는 것이라고 볼 수 있으며, 외모는 분명 경쟁력이긴 하지만 붕어빵처럼 찍어내는 개성 없는 아름다움 보단 기능적으로 자연스러우면서도 숨겨진 원래의 나의 모습을 찾아내는 외모의 개선이 진정으로 경쟁력 있게 변화된 얼굴일 것이며, 수술 후에도 안정적으로 변화된 얼굴이 유지되는 것이 중요하다.

본 발명은 악골 더 나아가 치아의 분석/진단을 기존과 다른 새로운 개념에서 접근한 것이며, 다각 기둥체 보다 구체적으로는 5각 기둥체로 악골의 형태를 입체화하는 일명 오페큐라 시스템(Opecura Syatem; Optimized Pentagon Column ratio Syatem)이라 부를 수 있으며, 본 시스템은 모든 사람의 위 턱뼈와 아래턱뼈를 연결하는 구조가 오각기둥(Pentagon Column) 모양으로 단순하면서도 입체적으로 형상화될 수 있다는 데에서 출발한다.

도 1을 참조하면, 모든 사람은 누구나 고유의 오각기둥(Pentagon Column)을 가질 수 있다. 이 오각기둥을 자세히 살펴보면 양악수술, 돌출입수술, 안면윤곽수술이 필요한 환자들이 가진 고민을 해결하고자 하는 원리가 구조적으로 모두 명쾌하게 설명될 수 있으며, 상기 오각기둥은 개인의 타고난 골격 구조별로 그 결과치가 각각 다르고 이에 따라 수술방법도 달라진다.

도 2 및 도 3은 개인별로 고유한 구조를 가지고 있는 오각기둥이 최적화되는 과정에 대해 설명하기 위한 것으로서, 빨간선이 원래 환자가 가지고 있는 다각 기둥체(제1다각 기둥체) 특히 5각 기둥으로 입체화한 것으로 얼굴의 정면에서 바라본 형상이다. 그리고 파란선의 오각기둥은 개인별로 최적화된 5각 기둥 즉 환자 개인에게 적합한 이상적인 형태의 5각 기둥이다. 그리고, 기능적인 측면에서 가장 중요한 교합면까지 본다면 도 3과 같이 나타날 수 있다. 도 2와 도 3의 기둥을 비교해 보면 아래턱의 돌출량과 비대칭 부분이 차이가 있다. 돌출입과 비대칭이 해결된 최적화된 5각 기둥은 아래턱 심부의 사각평면 또한 변형시키면서 개인의 골격구조에 맞는 최적화된 얼굴모양을 만들어낸다.

그리고 정면에 대한 분석/진단이 완료되면, 도 4와 같이 측면에서 최적의 5각 기둥(측면 진단 기준)을 만든다. 본 발명은 다각 기둥체의 밑면을 이루며 분석/진단에서 하나의 기준면이 되는 바닥 다각면(하악 5각면)이 이루어야 할 이상적인 하악각도를 예측한 후 교합평면의 각도변화를 정확하게 실측하여 수술에 반영할 수 있다.

5각 기둥이 최적화된 후 실제수술에서 얼만큼 정밀하게 위아래 턱뼈가 이동될 지를 확인하려면 실제 시술에서 축적된 데이터를 기반으로 한 정밀한 계측과 시뮬레이션이 필요하며, 턱수술의 경우 정밀한 수술 웨이퍼(Wafer)가 제작되어야 한다.

5각 기둥 비율(Pentagon Column Ratio)은, 턱수술 예를 들면 양악수술 및 양악수술을 기초로 한 돌출입수술, 안면윤곽수술을 계획하고 시행하는데 있어 심미적인 부분과 기능적인 부분의 개선이 조화를 이루게 하는 중요한 부분이다.

도 5는 5각 기둥을 나타낸 것으로서, 상기 5각 기둥은 개인의 타고난 골격구조별로 그 모양이 각각 다르며, 환자별로 제각각인 5각 기둥 구조에 맞게 수술전 분석과 시술계획이 달라진다.

도 5를 참조하면, 상기 5각 기둥의 각 면은 다음과 같은 정보를 담는다.

5각 기둥 아랫면 전방부는 아래턱 부분으로서, 전방부는 삼각형으로 되어 있는데 양악수술의 심미적 결과에 영향을 주는 부분으로 볼 수 있다. 삼각형이 얼굴 수직기준평면보다 비정상적으로 많이 나와 있다면 주걱턱이며, 반대로 적게 나와 있다면 무턱임을 확인할 수 있다. 또한 개인별 심미적인 기준으로 얼마만큼 나왔는지 들어갔는지에 대한 정량적인 정보를 담고 있다.

그리고 5각 기둥 아랫면 후방부는 아래턱 부분의 안쪽부분으로서, 턱수술 후 기능적 결과에 영향을 주는 부분이며 오각기둥 뒷면인 심부기능 평면과 연결되어 수술 후 안정성을 좌우하는 부분이라고 볼 수 있다.

다음으로, 5각 기둥 전방부 연결선은, 아래턱과 위턱의 오각형을 연결하는 중심선으로서, 이 선이 얼굴 중앙기준평면과 차이가 있다면 비대칭을 확인할 수 있다.

5각 기둥 하단 오각평면은 아래턱의 기울어짐 정도와 오른쪽 왼쪽의 턱길이에 대한차이가 얼마나 나는지를 확인할 수 있다. 본 발명은, 또한 아래턱의 앞부분(삼각형부분)과 심부의 정보를 개별적으로 알려주므로 (앞부분과 심부의 비대칭정도는 항상 다름) 보다 이상적인 수술계획과 수술량을 정하는데 중요한 자료를 제공한다.

그리고, 5각 기둥 오른쪽, 왼쪽 평면(심부기능 심미평면)은, 턱의 측면으로서, 턱의 기본적 기능인 씹는 기능(저작 기능)과 턱관절 기능이 적용되는 부분이면서 턱의 모양이 날렵한지 뭉둑해 보이는지, 양쪽 턱선이 비대칭이 있는지 등을 판단할 수 있는 심미적인 기준을 제공할 수 있는 부분이다. 즉 턱수술 특히 양악수술의 심미적, 기능적 결과에 중대한 영향을 미치는 부분이라 할 수 있다.

다음으로, 5각 기둥 뒷면(심부기능평면)은, 턱관절의 기능이 이루어지며 양악수술의 기초공사라고 할 수 있는 중요한 평면이 된다. 5각 기둥을 하는 가장 핵심적인 이유는 이 부분의 기초를 튼튼히 해야 하기 때문이다. 수술 후 뼈의 불필요한 이동(술후 회귀현상)을 방지해 주는 중요한 역할을 할 수 있다. 상기 5각 기둥(제1다각 기둥체)은 환자의 얼굴에서 도 6과 같이 표현될 수 있다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 5각 기둥은 전방부 뿐만 아니라 측면부에서도 분석될 수 있다. 측면에서 본 5각 기둥은 턱뼈의 앞부분과 심부를 단순화하여 보여주고 있으며, 양악수술의 기능적인 요소인 교합평면의 각도와 아래턱 뼈의 각도 등 개개인의 고유의 정보를 가지며, 위턱뼈와 아래턱뼈의 돌출여부를 쉽게 확인할 수 있다.

그리고, 환자고유의 5각 기둥(제1다각 기둥체)이 형성되면 얼굴의 중앙기준 평면을 기준으로 개개인 별로 최적화된 비율의 오각기둥(제2다각 기둥체; Optimized Pentagon Column Ratio)을 새롭게 생성하고 화면 출력한다.

다음으로 도 10 내지 도 17을 참조하여 상기 제1다각 기둥체 즉 환자 고유의 5각 기둥을 생성하는 과정이 설명된다.

먼저, 얼굴뼈를 CT로 촬영하여 3차원 분석프로그램에서 대칭위치로 정렬한 후 좌우대칭으로 나누는 얼굴의 이상적인 중심평면들을 도 10과 같이 두개골 영상(CT 영상)에 구현하고, 환자의 얼굴 사진에서도 수직선과 수평선을 구현한다.

그리고, 도 11과 같이 CT영상을 돌려 아래턱을 밑바닥에서 보고 아래턱의 오각형을 만든다. 여기서 앞부분의 삼각형은 양악수술에서 심미적인 요소이며 아랫부분의 사각형은 기능적인 요소를 담당한다. 아래턱 오각평면을 정면에서 다시 보면 도 12와 같이 된다.

도 13은 실제 아래턱 중심선을 만드는 과정으로서, 아래턱 전방부가 계측된 얼굴중심에서 얼마나 틀어져 있음을 알 수 있게 한다. 그리고 도 14와 같이 아래턱뼈 바닥이 턱관절과 연결되는 5각 기둥의 옆평면을 만들고, 마지막으로 도 15와 같이 옆평면의 윗부분과 실제 아래턱 중심선을 연결하면 턱관절을 포함한 환자고유의 5각 기둥이 도 16과 같이 만들어진다. 환자의 얼굴 사진에서도 얼굴외형에 상기 5각 기둥이 중첩되어 있는 영상이 화면 출력될 수 있다. 그리고 상기 CT 영상을 옆으로 돌려 도 17과 같이 위치시킨후 같은 작업을 반복하면 상기 5각 기둥을 옆에 본 구조가 형성될 수 있다.

도 8과 같이 옆에서 본 5각 기둥은 턱뼈의 앞부분과 심부를 단순화하여 보여주고 있으며, 양악수술의 기능적인 요소인 교합평면의 각도와 아래턱 뼈의 각도 등 개개인의 고유의 정보를 가지고 있으며 위턱뼈와 아래턱뼈의 돌출여부를 쉽게 확인할 수 있다.

그리고 도 5와 같이 상기 5각 기둥을 앞에서 본 모습에서, 5각 기둥의 앞부분 삼각형은 양악수술의 심미적 결과에 영향을 주는 부분이고, 삼각형이 얼굴 수직기준평면보다 비정상적으로 많이 나와 있다면 돌출입또는 주걱턱이며 적게 나와 있다면 무턱임을 확인할 수 있다.

또한 윗부분과 아랫부분 삼각형의 꼭지점을 연결한 선이 얼굴 중앙기준평면에 대해 오른쪽이나 왼쪽으로 치우쳐 있다면 비대칭증세가 있음이 쉽게 확인될 수 있다. 5각면을 통해 아래턱의 기울어짐 정도와 오른쪽 왼쪽의 턱 길이의 차이가 얼마나 나는지에 대한 정보도 쉽게 확인해 낼 수도 있으며, 아래턱의 앞부분(삼각형부분)과 심부의 정보를 개별적으로 알려주므로, 본 발명은 보다 이상적인 수술계획과 수술량을 정하는데 필수적인 진단기법이 될 수 있다.

도 18 내지 도 25는 다각 기둥체를 형성하는 기준점들의 예와 5각 기둥을 스케치한 나타낸 이미지로서, 도 18 내지 도 25를 참조하면 제1다각 기둥체 특히 5각 제1기둥을 형성하는 데 필요한 기준점들 다시 말해서 랜드 마크들을 알 수 있으며, 이를 통하여 제1다각 기둥체의 기준점을 두개골 영상의 악골 부분에 지정할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 제1다각 기둥체(환자 악골의 현재상태를 5각 기둥으로 입체화한 구조물)의 밑면을 이루는 바닥 다각면(하악 5각면)을 설정하는데 필요한 기준점들(하부 랜드 마크들)의 종류와 위치, 그리고 상기 제1다각 기둥체의 윗면을 이루는 상부 다각면(상악 5각면)을 설정하는데 필요한 기준점들의 종류와 위치 등의 내용을 알 수 있으며, 이들을 통해 입체적으로 형성되는 5각 기둥을 개략적으로 확인할 수 있다.

그리고, 도 26 내지 도 30은 핸드 스캐치된 두개골에 5각 기둥을 형성한 이미지와 기준점들을 예시한 이미지 및 5각 기둥의 예를 개략적 나타낸 이미지들로서, 악골이 5각 기둥에 의해 분할되는 영역을 개략적으로 확인할 수 있으며, 기준점들의 의미를 보다 상세하게 할 수 있다.

도 31 내지 도 53은 본 발명에 따른 악골 분석방법의 과정을 나타내는 도면들이다.

악골 데이터 예를 들면 CBCT(Cone Beam CT)에 의해 획득되는 영상 데이터를 메쉬 데이터(Mesh Data)로 변환하여 얻어지는 환자 두개골 모델(영상)에서, 랜드마크가 되는 기준점들을 기초로 제1다각 기둥체, 더 나아가 제2다각 기둥체(예를 들면 환자에게 적합한 정상 구조 또는 이상적 구조를 이루는 5각 기둥)를 생성하고, 이를 유저(술자)가 볼 수 있도록 화면 출력한다. 상기 기준점들은 컴퓨터의 인터페이스(마우스 등의 인풋장치)를 통하여 유저에 의해 지정될 수 있다.

이를 통해 술자는 환자의 상태를 시각적으로 쉽게 직관할 수 있으며, 본 발명은 상기 5각 기둥을 바탕으로 계측한 환자의 분석 데이터, 즉 악골의 양상을 계측한 계측 결과(악골의 비대칭이나 기울어짐이나 치아의 돌출 정도 등등)를 화면 상에 수치로 보여줄 수도 있고, 시술에 의한 악골 및/또는 치아의 변형량(이동각도 거리 등등)을 계산하여 화면 출력할 수도 있으며, 또한 시뮬레이션을 통해 시술 후의 악골 및/또는 치아의 양상, 더 나아가 안면이 변화된 모습을 생성해서 화면을 통해 출력할 수도 있는데, 이때 시술 전후의 모습을 동시에 또는 순차적으로 화면 출력해서 시술전후의 모습을 비교할 수 있도록 할 수도 있다. 도 54 내지 도 71은 본 발명에 따른 악골 분석방법을 통해 실제 환자에 적용한 과정을 나타낸 사진으로서, 실제 환자의 5각 기둥(제1다각 기둥체)와 환자에게 적합한 제2다각 기둥체를 CT 영상에 생성하고, 상기 5각 기둥을 이용하여 악골을 분석하고 시뮬레이션을 진행한 과정을 확인할 수 있다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 악골 분석 시스템은, 악골이 포함된 경조직 영상을 처리하는 영상처리 모듈과, 바닥 다각면을 이루는 하부 기준점과 상부 다각면을 이루는 상부 기준점들을 기초로 다각 기둥체를 생성하는 기둥생성 모듈과 상기 다각 기둥체와 상기 경조직 영상을 디스플레이 장치에 화면 출력하는 출력 모듈을 포함하며, 시술계획에 따른 시술후의 모습을 예측하여 생성하는 시뮬레이션 모듈을 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 악골 분석 시스템은, 워크스테이션(Workstation)에 상기 경조직 영상 데이터를 획득하기 위한 의료 영상장치를 적용해서, 악골 분석 컴퓨터 영상시스템으로 구현될 수도 있다.

상기 악골 분석 컴퓨터 영상시스템(이하 '컴퓨터 영상시스템'으로 약칭함) 또한 본 발명에 따른 시스템의 일 형태이다. 상기 컴퓨터 영상시스템은, 환자의 악골과 치아가 포함된 경조직 영상 데이터를 획득하기 위한 의료 영상장치와, 상기 경조직 영상 데이터를 기초로 악골의 구조를 다각 기둥체로 단순화하여 생성하는 악골분석유닛과, 각종 이미지와 5각 기둥 등을 화면 출력하는 디스플레이 장치를 포함한다.

그리고 상기 악골분석유닛은, 전술한 실시 예에서 설명된 바와 같이 영상처리 모듈과, 기둥생성 모듈과 상기 디스플레이 장치에 각종 영상이나 5각 기둥을 화면 출력하여 표시하는 출력 모듈을 포함하며, 시술계획에 따른 시술후의 모습을 예측하여 생성하는 시뮬레이션 모듈을 더 포함할 수 있다. 상기 의료 영상장치에서 획득되는 이미지는 입력 모듈을 통해 상기 악골분석유닛에 로딩/입력된다.

상기 의료 영상장치는, 악골과 치아가 포함된 두부의 경조직에 대한 이미지를 획득하는 제1영상기기를 포함하며, 상기 제1영상기기는 X선 촬영법으로 상기 경조직(두개골)의 이미지를 획득하는 CT 장치 등의 방사선 촬영기나 MRI장치 등이 있으며, 이로부터 2D 또는 3D 영상 데이터와 같은 경조직 영상 데이터를 얻을 수 있다. 또한, 상기 제1영상기기로부터 얻어지는 영상 데이터에 3D 구강 모델(3D 치아 모델) 영상을 정합해서 치아와 치열이 보다 명확하게 표현된 경조직 영상 데이터가 화면 출력할 수도 있다. 예를 들면, 대한민국 공개특허공보 제10-2011-135322호 등 오라픽스(특허권자)의 공개특허에 3D 구강 모델(3D 치아 모델) 영상을 방사선 영상에 정합하는 발명이 개시되어 있는데, 이를 본 발명에 적용해서 진단/분석, 더 나아가 가상 시뮬레이션에 활용할 수 있다. 이를 위하여 본 발명에는 상기 영상 데이터 등의 자료를 처리하는 이미지처리 모듈이 구비된다.

그리고 상기 의료영상장치는 얼굴의 외관 이미지를 획득하는 안면 촬영기를 더 포함할 수도 있다. 상기 안면 촬영기는 환자의 안면을 촬영해서 얼굴의 외관 이미지를 획득하며, 예를 들면 얼굴 이미지를 입체적으로 획득하는 안면 스캐너(3D 얼굴스캐너, (주) 모르페우스, 한국)가 사용될 수 있다. 상기 얼굴 외관 이미지는 상기 경조직 이미지(두개골 영상)에 중첩되어서 가상 시술 시뮬레이션이나 진단에 사용될 수 있고, 이를 통하여 가상 시술 이미지가 제공될 수 있는데, 이러한 내용은 등록 특허 제10-1223937호에 개시되어 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 악골 분석 시스템은 인터넷을 통해 유저 단말에 악골 및/또는 치아의 분석을 지원하도록 구성될 수도 있으며, 이를 위하여 상기 유저 단말과 상기 인터넷을 통해 연결되는 악골 분석 서버를 포함한다. 그리고, 상기 악골 분석 서버는, 상술한 영상처리 모듈과 기둥생성 모듈과 유저가 볼 수 있도록 각종의 이미지와 5각 기둥 등을 유저 단말로 출력하기 위한 출력 모듈을 포함하며, 시술계획에 따른 시술후의 모습을 예측하여 생성하는 시뮬레이션 모듈을 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은, 컴퓨터를, 악골이 포함된 경조직 영상을 처리하는 영상처리 수단과, 바닥 다각면을 이루는 하부 기준점과 상부 다각면을 이루는 상부 기준점들을 기초로 다각 기둥체를 생성하는 기둥생성 수단과, 상기 다각 기둥체와 상기 경조직 영상을 디스플레이 장치에 화면 출력하는 출력 수단으로 기능시키기 위한 악골 분석 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 제공될 수도 있다. 상기 기록매체의 프로그램은, 상기 컴퓨터를 시술계획에 따른 시술후의 모습을 생성하는 시뮬레이션 수단으로 더 기능시킬 수도 있다.

다시 말해서, 상술한 본 발명에 따른 덴탈정보 제공방법은, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 프로그램으로 저장될 수 있다. 이러한 기록매체는, 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있도록, 프로그램의 저장이 가능한 모든 종류의 기록매체를 포함한다.

상기 기록매체의 예로는, 롬(Read Only Memory), 램(Random Access Memory), CD롬, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치, 휴대용 메모리 등 다양한 것이 있으며, 상기 프로그램이 기록되어 있는 서버도 이에 속한다고 볼 것이다. 이러한 기록매체에 저장된 프로그램 및 데이타는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있도록 저장되고 실행될 수도 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

그러므로, 상술된 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (1)

1. 악골의 구조를 다각 기둥의 구조체로 입체적으로 형상화해서 악골의 양태를 디스플레이 장치의 화면에 시각적으로 출력하는 악골 분석방법.

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