KR20200075623A - 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치 및 방법 - Google Patents

2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피시술자의 두부를 촬영하여 2차원 의료 영상을 생성하는 2차원 영상 촬영부와, 피시술자의 치아를 촬영하여 3차원 의료 영상을 생성하는 3차원 영상 촬영부와, 2차원 의료 영상의 촬영 조건에서 3차원 의료 영상을 촬영하여 변환 영상을 생성하는 영상 변환부와, 2차원 의료 영상의 일 영역에 변환 영상을 정합하여 정합 영상을 생성하는 영상 정합부를 포함하는 영상 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치 및 방법을 제공한다.

Description

2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치 및 방법{Dental Treatment Planning Apparatus Using Matching Of 2D Medical Image And 3D Medical Image And Method Thereof}
본 발명은 치과 치료 계획 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 치과 치료 계획 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
비교적 넓은 시야(Fields OF View; FOV)를 커버하는 대면적 CT(Computed Tomography) 촬영 장치는 피시술자의 치아뿐만 아니라 피시술자의 두부 전체를 촬영하기 때문 시술자의 치료 계획을 효율적으로 수립할 수 있는 장점이 있는 반면 대면적 CT 촬영 장치는 비교적 고가이기 때문에 대규모 병원에서만 구비하고 있는 것이 일반적이다.
따라서, 대부분의 소규모 병원에서는 비용 측면을 고려하여 비교적 적은 시야를 커버하는 소면적 CT 촬영 장치를 이용하여 피시술자의 치아 영역만 촬영하여 시술자의 치료 계획을 수립하고 있다.
이에, 본 발명에서는Ceph(cephalometrics) 촬영 장치가 피시술자의 두부를 촬영하여 생성한 2차원 의료 영상에 CT 촬영 장치가 피시술자의 치아를 촬영하여 생성한 3차원 의료 영상을 정합하는 방법을 제안하고자 한다.
그러나, Ceph(cephalometrics) 촬영 장치가 피시술자의 두부를 촬영하여 생성한 2차원 의료 영상은 X선 소스와 영상 검출부 사이에 피시술자의 두부를 위치시켜 촬영하여 생성된 영상이기 때문에 촬영 왜곡이 발생한다. 반면, CT촬영 장치가 촬영한 3차원 의료 영상은 CT촬영 장치 자체에서 촬영 왜곡이 보정되어 재구성되기 때문에 이론적으로 촬영 왜곡이 발생하지 않는다.
따라서, 촬영 왜곡이 발생한 2차원 의료 영상과 촬영 왜곡이 보정된 3차원 의료 영상을 정합하는 것은 어려운 문제점이 있다.
본 발명은, 2차원 의료 영상의 분석 정보를 3차원 의료 영상의 분석에 적용하거나 3차원 의료 영상의 분석 정보를 2차원 의료 영상의 분석에 적용할 수 있는 통합 프로세스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 2차원 의료 영상에 치료 계획을 수립함과 동시에 3차원 의료 영상에 치료 계획을 수립할 수 있는 통합 프로세스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 피시술자를 촬영하여 2차원 의료 영상을 생성하는 2차원 영상 촬영부와, 피시술자를 촬영하여 3차원 의료 영상을 생성하는 3차원 영상 촬영부와, 2차원 의료 영상의 촬영 조건에서 3차원 의료 영상을 촬영하여 변환 영상을 생성하는 영상 변환부와, 2차원 의료 영상의 일 영역에 변환 영상을 정합하여 정합 영상을 생성하는 영상 정합부를 포함하는 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치를 제공한다.
또한, 시술자가 정합 영상을 이용하여 상기 피술자의 영상 분석, 치료 계획 수립 및 치료 장치 설계 중 적어도 하나를 수행할 수 있도록 인터페이스를 제공하는 치료 계획부를 더 포함할 수 있다.
또한, 2차원 영상 촬영부는, 피술자에 X선을 조사하는 X선 소스와, X선 조사에 의해 피술자가 투영되어 2차원 의료 영상을 검출하는 제1 영상 검출부를 포함할 수 있다.
또한, 영상 변환부는 3차원 의료 영상이 투영되어 변환 영상을 검출하는 제2 영상 검출부와, 3차원 의료 영상을 제2 영상 검출부에 투영시키는 뷰잉 카메라를 포함할 수 있다.
또한, 영상 변환부는 뷰잉 카메라의 위치 및 각도, 제2 영상 검출부의 위치, 3차원 의료 영상의 위치 및 뷰잉 각도 중 적어도 하나를 조절하여 2차원 의료 영상의 촬영 조건에 부합시킬 수 있다.
또한, 영상 변환부는 X선 소스, 피술자 및 제1 영상 검출부 간 간격 정보를 기초로 2차원 의료 영상의 촬영 조건에 부합시킬 수 있다.
또한, 2차원 의료 영상 및 변환 영상의 정합 허용 오차를 판단하는 정합 오차 판단부를 더 포함할 수 있다.
또한, 영상 변환부는 정합 허용 오차가 기준값 이상이면 3차원 의료 영상을 재촬영하여 변환 영상을 재생성할 수 있다.
또한, 2차원 의료 영상은 정면 및 측면 2차원 의료 영상을 포함할 수 있다.
또한, 정면 및 측면 2차원 의료 영상의 일 영역 이외의 영역에 각각 표시된 랜드 마크를 3차원 의료 영상에 각각 적용하여 2개의 랜드 마크 라인을 형성하고, 2개의 랜드 마크 라인의 교차점을 3차원 의료 영상에 표시하는 랜드 마크 표시부를 더 포함할 수 있다.
또한, 피시술자를 촬영하여 2차원 의료 영상을 생성하는 단계와, 피시술자를 촬영하여 3차원 의료 영상을 생성하는 단계와, 2차원 의료 영상의 촬영 조건에서 3차원 의료 영상을 촬영하여 변환 영상을 생성하는 단계와, 2차원 의료 영상의 일 영역에 변환 영상을 정합하여 정합 영상을 생성하는 단계를 포함하는 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 방법을 제공한다.
또한, 시술자가 정합 영상을 이용하여 피술자의 영상 분석, 치료 계획 수립 및 치료 장치 설계 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 2차원 의료 영상 및 변환 영상의 정합 허용 오차를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 정합 허용 오차가 기준값 이상이면 3차원 의료 영상을 재촬영하여 변환 영상을 재생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 정합 영상을 이용하여 영상 분석이 이루어지기 때문에 2차원 의료 영상의 분석 정보를 3차원 의료 영상의 분석에 적용하거나 3차원 의료 영상의 분석 정보를 2차원 의료 영상의 분석에 적용할 수 있는 통합 프로세스를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 정합 영상을 이용하여 치료 계획을 수립하기 때문에 2차원 의료 영상에 치료 계획을 수립함과 동시에 3차원 의료 영상에 치료 계획을 수립할 수 있는 통합 프로세스를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 수립된 치료 계획에 따라 치료 장치 예컨대, 교정 장치, 간접 부착 트레이, 악수술 웨이퍼, 틀니 등을 설계할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 정합 영상을 기초로 영상 분석, 치료 계획 수립 및 치료 장치 설계를 하나의 통합 프로세스를 통해 수행되기 때문에 치료 상담 및 치료 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, X-ray 및 CT 촬영 횟수를 줄일 수 있어 피시술자의 X선 노출을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 2차원 영상 촬영부의 블록도이다.
도 3은 도 1의 2차원 영상 촬영부(110)가 피시술자를 촬영하여 생성한 2차원 의료 영상의 예시적인 도면이다.
도 4는 3차원 영상 촬영부(120)가 피시술자를 촬영하여 생성한 3차원 의료 영상의 예시적인 도면이다.
도 5는 도 1의 영상 변환부의 구체적인 블록도이다.
도 6은 도 1의 영상 정합부(140)에 의해 생성된 정합 영상의 예시적인 도면이다.
도 7은 도 1의 치료 계획부(160)의 구체적인 블록도이다.
도 8은 도 7의 랜드 마크 표시부의 랜드 마크 표시 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9(a) 및 도 9(b)는 도 7의 랜드 마크 표시부가 정합 영상에 표시한 랜드 마크를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 영상 정합을 이용한 치과 치료 계획 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치의 블록도이고, 도 2는 도 1의 2차원 영상 촬영부의 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치는 2차원 영상 촬영부(110), 3차원 영상 촬영부(120), 영상 변환부(130), 영상 정합부(140) 및 치료 계획부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
2차원 영상 촬영부(110)는 특정 촬영 조건에서 피시술자를 촬영하여 2차원 의료 영상을 생성한다. 여기서, 2차원 영상 촬영부(110)는 Ceph(cephalometrics) 촬영 장치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 피시술자를 촬영하여2차원 영상을 생성하는 장치이면 족하다.
구체적으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 2차원 영상 촬영부(110)는, 피시술자(예컨대, 두부)에 X선을 조사하는 X선 소스(111)와 X선 조사에 의해 피시술자(예컨대, 두부)가 투영되어 2차원 의료 영상을 검출하는 제1 영상 검출부(112)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 3은 도 1의 2차원 영상 촬영부(110)가 피시술자를 촬영하여 생성한 2차원 의료 영상의 예시적인 도면이고, 도 4는 3차원 영상 촬영부(120)가 피시술자를 촬영하여 생성한 3차원 의료 영상의 예시적인 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 2차원 영상 촬영부(110)는, 피시술자의 두부 일 측면을 촬영하여 측면 2차원 의료 영상을 생성하고(a), 피시술자의 두부 전면을 촬영하여 전면 2차원 의료 영상을 생성할 수 있다.
그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 3차원 영상 촬영부(120)는 피시술자의 치아를 촬영하여 3차원 의료 영상을 생성한다. 여기서, 3차원 영상 촬영부(120)는 CT(Computed Tomography) 촬영 장치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 피시술자를 촬영하여 3차원 영상을 생성하는 장치이면 족하다.
한편, 비교적 넓은 시야(Fields OF View; FOV)를 커버하는 대면적 CT촬영 장치는 피시술자의 치아뿐만 아니라 피시술자의 두부 전체를 촬영하여 3차원 두부 영상을 생성하지만 비교적 고가이기 때문에 대규모 병원에서만 구비하고 있는 것이 일반적이다.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 영상 촬영부(120)는 비교적 좁은 시야(Fields OF View; FOV)를 커버하는 소면적 CT촬영 장치를 이용해 피시술자의 치아영역을 촬영하여 3차원 의료 영상을 생성하고 이를 2차원 영상 촬영부(110)가 생성한 2차원 의료 영상에 정합함으로써, 비교적 저비용으로 대면적 CT촬영 장치와 유사한 효과를 달성할 수 있다.
한편, 2차원 영상 촬영부(110)가 생성한 2차원 의료 영상은 전술한 바와 같이, X선 소스(111)와 제1 영상 검출부 사이에 피시술자를 위치시켜 촬영하여 생성된 영상이기 때문에 촬영 왜곡이 발생한다. 그러나, 3차원 영상 촬영부(120)가 촬영한 3차원 의료 영상은 3차원 영상 촬영부(120) 자체에서 촬영 왜곡이 보정되어 재구성되기 때문에 이론적으로 촬영 왜곡이 발생하지 않는다. 따라서, 촬영 왜곡이 발생한 2차원 의료 영상과 촬영 왜곡이 보정된 3차원 의료 영상을 정합하는 것은 어렵다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 영상 변환부(130)는 2차원 의료 영상 촬영의 촬영 조건에서 3차원 의료 영상을 촬영하여 변환 영상을 생성하고, 이 변환 영상을 2차원 의료 영상에 정합한다.
도 5는 도 1의 영상 변환부의 구체적인 블록도이다.
구체적으로, 도 5에 도시한 바와 같이, 영상 변환부(130)는 3차원 의료 영상이 투영되어 변환 영상을 검출하는 제2 영상 검출부(132)와, 3차원 의료 영상을 제2 영상 검출부(132)에 투영시키는 뷰잉 카메라(131)를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 변환부(130)는 2차원 영상 촬영부(110)가 피술자 촬영시 X선 소스(111), 피술자 및 제1 영상 검출부(112) 간 간격 정보를 기초로 2차원 영상 촬영부(110)의 촬영 조건에 부합시킬 수 있다.
또한, 영상 변환부(130)는 뷰잉 카메라(131) 위치 및 각도, 제2 영상 검출부(132)의 위치, 3차원 의료 영상의 위치 및 뷰잉 각도 중 적어도 하나를 조절하여 피시술자의 두부 촬영 조건에 부합시킬 수 있다.
구체적으로, 영상 변환부(130)는 2차원 영상 촬영부(110)가 피술자의 두부 촬영시 X선 소스(111), 피술자 및 제1 영상 검출부(112) 간 간격과 동일한 간격으로 뷰잉 카메라(131), 3차원 의료 영상 및 제2 영상 검출부(132)를 위치시킴으로써 2차원 의료 영상 촬영의 촬영 조건에 부합시킬 수 있다.
이와 같이, 2차원 의료 영상의 촬영 조건에서 촬영되어 생성된 변환 영상은 2차원 의료 영상과 동일한 촬영 왜곡을 갖게 되기 때문에 2차원 의료 영상과 3차원 의료 영상의 정합을 비교적 쉽게 수행할 수 있다.
도 6은 도 1의 영상 정합부(140)에 의해 생성된 정합 영상의 예시적인 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 영상 정합부(140)는 2차원 의료 영상의 일 영역에 변환 영상을 정합하여 정합 영상을 생성한다. 여기서, 정합 영상은 2차원 영상과 3차원 영상이 결합된 영상으로 피시술자의 일 영역(예컨대, 치아 영역)에는 3차원 의료 영상이 배치되고, 그 이외의 영역에는 2차원 의료 영상이 배치된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치는, 2차원 의료 영상 및 변환 영상의 정합 허용 오차를 판단하는 정합 오차 판단부(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
영상 변환부(130)는 정합 오차 판단부(150)에 의해 판단된 정합 허용 오차가 기준값 이상이면 3차원 의료 영상을 재촬영하여 변환 영상을 재생성할 수 있다. 이와 같은 과정은 정합 허용 오차가 기준값 미만이 될 때가지 반복적으로 수행할 수 있다. 즉, 영상 변환부(130)는 2차원 의료 영상을 기준으로 반복 수렴 정합 방법을 통해 2차원 의료 영상에 변환 영상을 정합한다.
도 3을 참조하면, 2차원 영상 촬영부(110)가 촬영하여 생성한 2차원 의료 영상은 정면 2차원 의료 영상 및 측면 2차원 의료 영상을 포함할 수 있다. 이에 따라, 전술한 정합 과정은 정면 2차원 의료 영상 및 측면 2차원 의료 영상을 중심으로 두 번에 걸쳐 진행될 수 있다.
치료 계획부(160)는 시술자가 정합 영상을 이용하여 피술자의 영상 분석, 치료 계획 수립 및 치료 장치 설계 중 적어도 하나를 수행할 수 있도록 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. 여기서, 치료 계획부(160)는 정합 허용 오차가 기준값 미만이면 정합 오차 판단부(150)로부터 정합 영상을 제공 받을 수 있다.
한편, 2차원 영상 촬영부(110)와 3차원 영상 촬영부(120)는 하나의 장비에 함께 구비되거나 각각 별개의 모듈로 형성될 수 있다. 그리고, 영상 변환부(130), 영상 정합부(140) 및 정합 오차 판단부(150)는 하나의 모듈로 형성되어 치료 계획부(160)에 구비되거나 2차원 및 3차원 영상 촬영부(110, 120)에 구비될 수 있으며, 이와 달리 각각 별개의 모듈로 구비될 수도 있다. 그리고, 각 구성 요소들은 통신을 통해 영상 데이터를 주고 받을 수 있다.
도 7은 도 1의 치료 계획부(160)의 구체적인 블록도이다.
구체적으로, 도 7에 도시한 바와 같이, 치료 계획부(160)는 입력부(161), 표시부(162), 인터페이스부(163), 메모리(164), 랜드 마크 표시부(165), 영상 분석부(166), 치료 계획 수립부(167) 및 치료 장치 설계부(168)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 치료 계획부(160)는 피시술자를 시술하고자 하는 시술자가 이용하는 전자 장치로, 태블릿 PC, 컴퓨터, 랩탑 등일 수 있다.
아울러, 치료 계획부(160)는 전술한 2차원 및 3차원 영상 촬영부(110, 120)와 메인 서버(미도시)와 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 치료 계획부(160)는 메인 서버를 통해 영상 데이터 및 치료 계획을 외부 장치로 전송할 수 있다. 이를 위해, 치료 계획부(160)는 5G(fifth generation mobile telecommunication), LTE-A(long term evolution-advanced), LTE(long term evolution), WCDMA(wideband code division multiple access) 및 wifi(wireless fidelity) 등의 무선 통신을 수행할 수 있다. 또한, 치료 계획부(160)는 USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), DVI(digital video interactive) 케이블 등의 유선 통신을 수행할 수 있다.
입력부(161)는 시술자의 입력에 대응하여, 입력 데이터를 발생시킨다. 그리고, 입력부(161)는 키 패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치 패널(touch panel), 조그 셔틀(jog & shuttle), 센서(sensor), 터치 키(touch key) 및 메뉴 버튼(menu button) 등을 포함한다.
표시부(162)는 치료 계획부(160)의 동작에 따른 표시 데이터를 표시한다. 특히, 표시부(162)는 피시술자에 대한 영상 분석, 치료 계획 수립 및 치료 장치 설계를 수행하기 위한 어플리케이션, 웹 페이지 등의 실행 및 동작에 따른 화면을 표시한다.
이를 위해, 표시부(162)는 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display), 발광 다이오드(LED; light emitting diode) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED; organic LED) 디스플레이, 마이크로 전자기계 시스템(MEMS; micro electro mechanical systems) 디스플레이 및 전자 종이(electronic paper) 디스플레이를 포함한다. 여기서, 표시부(162)는 입력부(161)와 결합되어 터치 스크린(touch screen)으로 구현될 수 있다.
메모리(164)는 치료 계획 수립부(160)의 동작 프로그램들을 저장하고, 피시술자에 대한 영상 분석 치료 계획 수립 및 치료 장치 설계를 수행하기 위한 어플리케이션 등의 설치 파일을 저장하거나, 웹 페이지 등의 접속 주소 등을 저장할 수 있다.
또한, 메모리(164)는 피시술자에 대한 영상 데이터와, 영상 데이터와 관련하여 수립된 치료 계획을 저장한다. 여기서, 영상 데이터는, 픽셀 형식 이미지인 Ceph, Panorama 형식의 이미지, IO Sensor에서 획득된 이미지, X-ray를 통해 획득된 이미지 등의 2차원 영상 데이터일 수 있고, Volume 형식의 이미지, Voxel 형식의 이미지, CT 촬영을 통해 획득된 이미지, MRI 촬영을 통해 획득된 이미지, 초음파 촬영을 통해 획득된 이미지 등의 3차원 영상 데이터일 수 있고, 2차원 영상 데이터와 3차원 영상 데이터가 정합된 정합 영상 데이터일 수 있다.
도 8은 도 7의 랜드 마크 표시부의 랜드 마크 표시 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 9(a) 및 도 9(b)는 도 7의 랜드 마크 표시부가 정합 영상에 표시한 랜드 마크를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 랜드 마크 표시부(165)는 정면 및 측면 2차원 의료 영상의 치아 이외의 영역에 각각 표시된 랜드 마크(Land Mark)를 3차원 의료 영상에 각각 적용하여 2개의 랜드 마크 라인을 형성하고, 2개의 랜드 마크 라인의 교차점을 3차원 의료 영상에 표시한다. 여기서, 랜드 마크는 영상 분석에 필요한 특정 포인트이다.
영상 분석부(166)는 정합 영상에 표시된 랜드 마크를 피시술자의 성별과 치령의 평균적인 정상치와 비교하여 분석 결과를 생성한다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치는, 정합 영상을 이용하여 영상 분석이 이루어지기 때문에 2차원 의료 영상의 분석 정보를 3차원 의료 영상의 분석에 적용하거나 3차원 의료 영상의 분석 정보를 2차원 의료 영상의 분석에 적용할 수 있는 통합 프로세스를 제공할 수 있다.
치료 계획 수립부(167)는 정합 영상을 기반으로 복수의 치료 계획을 수립하고, 수립된 복수의 치료 계획 중 적어도 하나의 치료 계획을 변경할 수 있다. 한편, 치료 계획 수립부(167)에서 수립된 치료 계획은 외부 장치(예컨대, 기공소에서 사용하는 단말 등)로 전송될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치는 정합 영상을 이용하여 치료 계획을 수립하기 때문에 2차원 의료 영상에 치료 계획을 수립함과 동시에 3차원 의료 영상에 치료 계획을 수립할 수 있는 통합 프로세스를 제공할 수 있다.
치료 장치 설계부(168)는 치료 계획 관리부(167)에 의해 수립된 치료 계획에 따라 치료 장치 예컨대, 교정 장치, 간접 부착 트레이, 악수술 웨이퍼, 틀니 등을 설계할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치는 정합 영상을 기초로 영상 분석, 치료 계획 수립 및 치료 장치 설계를 하나의 통합 프로세스를 통해 수행되기 때문에 치료 상담 및 치료 시간을 단축시킬 수 있다.
아울러, X-ray 및 CT 촬영 횟수를 줄일 수 있어 피시술자의 X선 노출을 최소화할 수 있다.
인터페이스부(163)는 입력부(161)로부터 피시술자에 대한 치료계획을 수립하기 위한 수립 신호가 수신되면 영상 분석, 치료 계획 수립 및 치료 장치 설계를 위한 인터페이스를 호출하여 표시부(162)에 메인 화면을 표시한다.
여기서, 인터페이스는 영상 분석, 치료 계획 수립 및 치료 장치 설계를 수행하기 위한 어플리케이션, 웹 페이지 등의 실행 및 동작을 통해 사용자가 확인할 수 있는 사용자 인터페이스를 의미한다.
인터페이스부(163)는 입력부(161)를 통해 수신되는 제어 신호를 영상 분석부(166), 치료 계획 수립부(167) 및 치료 장치 설계부(168) 등으로 적절히 제공하여 제어 신호에 대응되는 동작을 수행하도록 한다.
인터페이스부(163)는 입력부(161)로부터 피시술자에 대한 영상 데이터를 호출하기 위한 호출 신호가 수신되면 호출 신호를 기반으로 메모리(164)에 저장된 영상 데이터의 검색을 수행한다. 그리고, 피시술자와 관련된 영상 데이터를 호출하여 메인 화면에 표시한다. 이때, 호출 신호는, 피시술자의 이름 또는 환자 번호 등을 포함할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시 예에서는 메모리(164)에 영상 데이터를 저장하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 영상 데이터는 메인 서버에 저장될 수 있다. 이와 같이, 영상 데이터가 메인 서버에 저장된 경우, 치료 계획 수립부(160)는 메인 서버로부터 영상 데이터를 호출하여 영상 분석, 치료 계획 수립 및 치료 장치 설계를 수행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 영상 정합을 이용한 치과 치료 계획 방법의 순서도이다.
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 방법을 설명하되, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치와 동일한 내용에 대해서는 생략하겠다.
본 발명의 실시예에 따른 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 방법은, 2차원 의료 영상을 생성하는 단계(S10)와, 3차원 의료 영상을 생성하는 단계(S20)와, 변환 영상을 생성하는 단계(S30)와, 정합 영상을 생성하는 단계(S40)와, 정합 허용 오차를 판단하는 단계(S50)와, 정합 영상을 이용하여 치료 계획을 수립하는 단계(S60)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 2차원 영상 촬영부(110)가 특정 촬영 조건에서 피시술자를 촬영하여 2차원 의료 영상을 생성한다(S10).
구체적으로, X선 소스(111)가 피시술자의 두부에 X선을 조사하면 제1 영상 검출부(112)에 피시술자의 두부가 투영되어 2차원 의료 영상이 생성된다.
다음, 3차원 영상 촬영부(120)가 2차원 의료 영상의 촬영 조건에서 피시술자를 촬영하여 3차원 의료 영상을 생성한다(S20).
본 발명의 실시예에 따른 3차원 영상 촬영부(120)는 비교적 좁은 시야(Fields OF View; FOV)를 커버하는 소면적 CT촬영 장치를 이용해 피시술자의 치아영역을 촬영하여 3차원 의료 영상을 생성하고 이를 2차원 영상 촬영부(110)가 생성한 2차원 의료 영상에 정합함으로써, 비교적 저비용으로 대면적 CT촬영 장치와 유사한 효과를 달성할 수 있다.
다음, 영상 변환부(130)가 2차원 의료 영상의 촬영 조건에서 3차원 의료 영상을 촬영하여 변환 영상을 생성한다(S30).
구체적으로, 뷰잉 카메라(131)가 3차원 의료 영상을 제2 영상 검출부(132)에 투영시키면 제2 영상 검출부(132)에 3차원 의료 영상이 투영되어 변환 영상이 생성된다.
이와 같이, 2차원 영상 촬영부(110)의 2차원 의료 영상의 촬영 조건에서 촬영되어 생성된 변환 영상은 2차원 의료 영상과 동일한 촬영 왜곡을 갖게 되기 때문에 2차원 의료 영상과 3차원 의료 영상의 정합을 비교적 쉽게 수행할 수 있다.
다음, 영상 정합부가 2차원 의료 영상의 치아 영역에 변환 영상을 정합하여 정합 영상을 생성한다(S40). 여기서, 정합 영상은 2차원 영상과 3차원 영상이 결합된 영상으로 피시술자의 일 영역(예컨대, 치아 영역)에는 3차원 의료 영상이 배치되고, 그 이외의 영역에는 2차원 의료 영상이 배치된다.
다음, 정합 오차 판단부(150)가 2차원 의료 영상 및 변환 영상의 정합 허용 오차를 판단한다(S50).
여기서, 영상 변환부(130)는 정합 오차 판단부(150)에 의해 판단된 정합 허용 오차가 기준값 이상이면 3차원 의료 영상을 재촬영하여 변환 영상을 재생성할 수 있다(S30). 이와 같은 과정은 정합 허용 오차가 기준값 미만이 될 때가지 반복적으로 수행할 수 있다. 즉, 영상 변환부(130)는 2차원 의료 영상을 기준으로 반복 수렴 정합 방법을 통해 2차원 의료 영상에 변환 영상을 정합한다.
다음, 정합 오차 판단부(150)에 의해 판단된 정합 허용 오차가 기준값 미만이면 시술자가 정합 영상을 이용하여 피술자의 영상 분석, 치료 계획 수립 및 치료 장치 설계 중 적어도 하나를 수행한다(S60).
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 방법은, 정합 영상을 이용하여 영상 분석이 이루어지기 때문에 2차원 의료 영상의 분석 정보를 3차원 의료 영상의 분석에 적용하거나 3차원 의료 영상의 분석 정보를 2차원 의료 영상의 분석에 적용할 수 있는 통합 프로세스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 방법은 정합 영상을 이용하여 치료 계획을 수립하기 때문에 2차원 의료 영상에 치료 계획을 수립함과 동시에 3차원 의료 영상에 치료 계획을 수립할 수 있는 통합 프로세스를 제공할 수 있다.
또한, 수립된 치료 계획에 따라 치료 장치 예컨대, 교정 장치, 간접 부착 트레이, 악수술 웨이퍼, 틀니 등을 설계할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 방법은 정합 영상을 기초로 영상 분석, 치료 계획 수립 및 치료 장치 설계를 하나의 통합 프로세스를 통해 수행되기 때문에 치료 상담 및 치료 시간을 단축시킬 수 있다.
아울러, X-ray 및 CT 촬영 횟수를 줄일 수 있어 피시술자의 X선 노출을 최소화할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 치과 치료 계획 장치
110: 2차원 영상 촬영부
120: 3차원 영상 촬영부
130: 영상 변환부
140: 영상 정합부
150: 정합 오차 판단부
160: 치료 계획부

Claims (14)

  1. 피술자를 촬영하여 2차원 의료 영상을 생성하는 2차원 영상 촬영부;
    상기 피시술자를 촬영하여 3차원 의료 영상을 생성하는 3차원 영상 촬영부;
    상기 2차원 의료 영상의 촬영 조건에서 상기 3차원 의료 영상을 촬영하여 변환 영상을 생성하는 영상 변환부; 및
    상기 2차원 의료 영상의 일 영역에 상기 변환 영상을 정합하여 정합 영상을 생성하는 영상 정합부
    를 포함하는 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    시술자가 상기 정합 영상을 이용하여 상기 피술자의 영상 분석, 치료 계획 수립 및 치료 장치 설계 중 적어도 하나를 수행할 수 있도록 인터페이스를 제공하는 치료 계획부
    를 더 포함하는 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차원 영상 촬영부는,
    상기 피술자에 X선을 조사하는 X선 소스; 및
    상기 X선 조사에 의해 상기 피술자가 투영되어 상기 2차원 의료 영상을 검출하는 제1 영상 검출부를 포함하는
    2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 변환부는
    상기 3차원 의료 영상이 투영되어 상기 변환 영상을 검출하는 제2 영상 검출부; 및
    상기 3차원 의료 영상을 상기 제2 영상 검출부에 투영시키는 뷰잉 카메라를 포함하는
    2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 영상 변환부는
    상기 뷰잉 카메라의 위치 및 각도, 상기 제2 영상 검출부의 위치, 상기 3차원 의료 영상의 위치 및 뷰잉 각도 중 적어도 하나를 조절하여 상기 2차원 의료 영상의 촬영 조건에 부합시키는
    2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 영상 변환부는
    상기 X선 소스, 상기 피술자 및 상기 제1 영상 검출부 간 간격 정보를 기초로 상기 2차원 의료 영상의 촬영 조건에 부합시키는
    2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차원 의료 영상 및 상기 변환 영상의 정합 허용 오차를 판단하는 정합 오차 판단부를 더 포함하는
    2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 영상 변환부는
    상기 정합 허용 오차가 기준값 이상이면 상기 3차원 의료 영상을 재촬영하여 상기 변환 영상을 재생성하는
    2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차원 의료 영상은
    정면 및 측면 2차원 의료 영상을 포함하는
    2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 정면 및 측면 2차원 의료 영상의 상기 일 영역 이외의 영역에 각각 표시된 랜드 마크를 상기 3차원 의료 영상에 각각 적용하여 2개의 랜드 마크 라인을 형성하고, 상기 2개의 랜드 마크 라인의 교차점을 상기 3차원 의료 영상에 표시하는 랜드 마크 표시부를 더 포함하는
    2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치.
  11. 피시술자를 촬영하여 2차원 의료 영상을 생성하는 단계;
    상기 피시술자를 촬영하여 3차원 의료 영상을 생성하는 단계;
    상기 2차원 의료 영상의 촬영 조건에서 상기 3차원 의료 영상을 촬영하여 변환 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 2차원 의료 영상의 일 영역에 상기 변환 영상을 정합하여 정합 영상을 생성하는 단계
    를 포함하는 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    시술자가 상기 정합 영상을 이용하여 상기 피술자의 영상 분석, 치료 계획 수립 및 치료 장치 설계 중 적어도 하나를 수행하는 단계
    를 더 포함하는 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 2차원 의료 영상 및 상기 변환 영상의 정합 허용 오차를 판단하는 단계를 더 포함하는
    2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 정합 허용 오차가 기준값 이상이면 상기 3차원 의료 영상을 재촬영하여 상기 변환 영상을 재생성하는 단계를 더 포함하는
    2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 방법.
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