KR20200084981A

KR20200084981A - 상악동 리프팅을 위한 픽스쳐 침범영역 분할이 가능한 의료영상 처리방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20200084981A
Application number: KR1020190000814A
Authority: KR
Inventors: 조상형; 김효정
Original assignee: 오스템임플란트 주식회사
Priority date: 2019-01-03
Filing date: 2019-01-03
Publication date: 2020-07-14
Also published as: KR102197309B1

Abstract

상악동 리프팅을 위한 픽스쳐 침범영역 분할이 가능한 의료영상 처리방법 및 그 장치가 개시된다. 일 실시 예에 따른 의료영상 처리방법은, 환자의 치과 영상에서 상악동 영역을 분할하여 표시하는 단계와, 식립되는 픽스쳐의 위치정보를 이용하여 상악동 리프팅이 필요한 상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할하여 표시하는 단계와, 추가로 분할된 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량 정보를 제공하는 단계를 포함한다.

Description

상악동 리프팅을 위한 픽스쳐 침범영역 분할이 가능한 의료영상 처리방법 및 그 장치 {A guide design method and apparatus for dental implant surgery using fixture invasion area segmentation for maxillary sinus lifting}

본 발명은 치과 임플란트 수술용 가이드 디자인 기술을 포함한 3D 의료영상 처리 기술에 관한 것이다.

임플란트(implant)는 손상된 치아의 수복을 위한 보철물 지지 용도로 턱뼈 안이나 위에 픽스쳐를 식립하여 인공치아를 고정 사용하는 치과용 보철물이다. 성공적인 임플란트 시술을 위해서는 픽스쳐가 뼈에 단단히 고정되는 것이 중요하다. 그러나 픽스쳐가 식립될 위치의 골조직이 약하거나 골 두께가 충분치 않을 때에는 자가골, 인공뼈, 합성골 등의 이식을 통해 골조직을 보강한 후 임플란트 시술을 진행한다.

특히, 상악동(maxillary sinus) 아래 위치에 임플란트 시술을 할 때 픽스쳐 길이에 비하여 골 두께가 충분하지 않아 식립에 어려움을 겪는 경우가 많다. 이때, 무리하게 임플란트를 시술하면 주변 골조직이 식립된 임플란트를 충분히 지지할 수 없기 때문에 임플란트가 탈락하거나 저작 운동시 주변 골조직이 부러지는 문제가 발생할 수 있다. 위와 같은 문제를 방지하기 위하여, 윗턱뼈의 골 두께가 충분치 않을 때에는 상악동 막을 위로 올려준 후 상악동에 골을 이식하여 임플란트 식립 공간을 확보하기 위한 상악동 거상술을 시행한다. 상악동 막 조직은 비강 내의 습도를 조절하고 발성시 공명을 조절하기 위해 상악동의 내측에 형성된 조직이다.

일반적인 가이드 프로그램은 시뮬레이션을 통해 환자의 상태에 적합한 임플란트의 종류, 치수 등을 선택하여 위치나 배향, 형상 등을 결정하는 임플란트 식립 계획만 수립할 뿐, 상악동 리프팅 영역이나 골 이식량은 시술시에 사용자가 임의로 결정하고 있다.

일 실시 예에 따라, 가상의 픽스쳐 식립 시에 상악동 리프팅이 필요한 영역 및 골 이식량을 사용자에게 제시함에 따라 사용자가 이를 참조하여 상악동 리프팅 및 골 이식 수술 계획을 수립할 수 있도록 가이드할 수 있도록 상악동 리프팅을 위한 픽스쳐 침범영역 분할이 가능한 의료영상 처리방법 및 그 장치를 제안한다.

일 실시 예에 따른 의료영상 처리방법은, 환자의 치과 영상에서 상악동 영역을 분할하여 표시하는 단계와, 식립되는 픽스쳐의 위치정보를 이용하여 상악동 리프팅이 필요한 상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할하여 표시하는 단계와, 추가로 분할된 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량 정보를 제공하는 단계를 포함한다.

상악동 영역을 분할하여 표시하는 단계는, 치과 영상에서 사용자로부터 상악동 지점을 선택 입력받는 단계와, 선택된 상악동 지점과 미리 설정된 밀도 차 내의 밀도 값을 가지는 마진 라인까지를 포함하는 영역을 상악동 영역으로 지정하여 분할하는 단계와, 분할된 상악동 영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할하여 표시하는 단계는, 픽스쳐가 분할된 상악동 영역을 침범하는지 판단하는 단계와, 침범하는 경우 픽스쳐의 식립을 위해 요구되는 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하는 단계와, 설정된 픽스쳐 식립 요구영역에 기초하여 상악동 영역 내에서 상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할하고 이를 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

픽스쳐 식립 요구영역을 설정하는 단계는, 2D 영상에서 픽스쳐의 최하단 중심점 위치를 기준으로 미리 설정된 수치의 반경을 가지는 원 형태로 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하여 표시하는 단계와, 하나의 2D 영상에서 원 형태의 픽스쳐 식립 요구영역을 2D 영상 슬라이스에서 연결하여 3D 영상으로 재구성함에 따라 3D 영상에 미리 설정된 수치의 반경을 가지는 구 형태의 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하여 표시하는 단계를 포함할 수 있다. 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하는 단계는, 사용자 조작신호 입력에 기초하여 픽스쳐 식립 요구영역의 미리 설정된 원 또는 구의 반경 크기를 수정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

추가로 분할된 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량 정보를 제공하는 단계에서, 상악동의 픽스쳐 침범영역의 체적을 기초로 볼륨량을 계산할 수 있다.

의료영상 처리방법 중에, 두 개 이상의 픽스쳐 식립 시에, 선택된 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량과 픽스쳐 간 중첩된 영역의 볼륨량을 별도의 수치로 표시하는 단계와, 중첩된 영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.

다른 실시 예에 따른 의료영상 처리장치는, 환자의 치과 영상에 가상의 픽스쳐를 배치하는 식립 시뮬레이션을 수행하면서 치과 영상에서 상악동 영역을 분할하고 식립되는 픽스쳐의 위치정보를 이용하여 상악동 리프팅이 필요한 상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할하며 추가로 분할된 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량을 계산하는 제어부와, 분할된 상악동 영역 및 추가로 분할된 상악동의 픽스쳐 침범영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 표시하고, 각 영역의 볼륨량 정보를 수치로 표시하는 출력부를 포함한다.

제어부는, 치과 영상에 식립되는 가상의 픽스쳐의 초기 위치를 결정하여 치과 영상에 식립하는 픽스쳐 구성부와, 치과 영상에서 상악동 영역을 분할하고 분할된 상악동 영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공하는 상악동 영역 분할부와, 픽스쳐가 분할된 상악동 영역을 침범하는지 판단하고 침범하는 경우 픽스쳐의 식립을 위해 요구되는 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하는 조건 설정부와, 픽스쳐 식립 요구영역에 기초하여 상악동 영역 내에서 상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할하고 이를 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공하며 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량을 계산하여 계산된 볼륨량 정보를 제공하는 픽스쳐 침범영역 분할부를 포함할 수 있다.

상악동 영역 분할부는, 상악동 지점 선택신호를 수신하여 선택된 상악동 지점과 동일한 밀도 분포를 가지는 마진 라인까지를 포함하는 상악동 영역을 분할하고, 분할된 상악동 영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 출력부에 제공할 수 있다.

조건 설정부는, 2D 영상에서 픽스쳐의 최하단 중심점 위치를 기준으로 미리 설정된 수치의 반경을 가지는 원 형태로 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하고, 하나의 2D 영상에서 원 형태의 픽스쳐 식립 요구영역을 2D 영상 슬라이스에서 연결하여 3D 영상으로 재구성함에 따라 3D 영상에 미리 설정된 수치의 반경을 가지는 구 형태의 픽스쳐 식립 요구영역을 설정할 수 있다. 조건 설정부는, 사용자 조작신호 입력에 기초하여 픽스쳐 식립 요구영역의 미리 설정된 원 또는 구의 반경 크기를 수정할 수 있다.

픽스쳐 침범영역 분할부는, 상악동의 픽스쳐 침범영역의 체적을 기초로 볼륨량을 계산할 수 있다. 픽스쳐 침범영역 분할부는, 두 개 이상의 픽스쳐 식립 시에, 선택된 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량과 픽스쳐 간 중첩된 영역의 볼륨량을 별도의 수치로 제공하고, 중첩된 영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공할 수 있다.

일 실시 예에 따른 상악동 리프팅을 위한 픽스쳐 침범영역 분할이 가능한 의료영상 처리방법 및 그 장치에 따르면, 픽스쳐가 식립되는 위치를 기준으로 상악동 리프팅이 필요한 영역 및 골 이식량을 사용자에게 제공함에 따라 사용자는 이를 참조하여 상악동 리프팅 및 골 이식 수술 계획을 수립할 수 있다.

식립되는 픽스쳐의 위치정보를 이용하여 상악동의 전체영역과 상악동 리프팅이 필요한 영역을 별개로 분할하고 각각의 볼륨량을 계측하여 제공함에 따라 수술 계획을 수립하는 과정에서 골 이식이 필요한 양을 미리 확인 후 수술을 준비할 수 있으며, 실제 수술에서도 이 정보를 유용하게 활용할 수 있다.

나아가, 추가적으로 분할된 상악동 리프팅이 필요한 픽스쳐 침범영역의 크기를 환자의 수술 환경에 따라 조정할 수 있는 미세 조정기능을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료영상 처리장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 제어부의 세부 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐의 초기 위치 결정 및 픽스쳐 식립 화면을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 밀도 값을 이용하여 상악동 영역을 산출하는 영상 화면을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상악동 영역의 밀도 그래프를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 사용자가 시각적으로 확인할 수 있는 상악동 분할 영역을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 식립 요구영역 설정 화면을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 추가 분할된 픽스쳐 침범 영역 및 그 볼륨량이 표시된 화면을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료영상 처리방법의 흐름을 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.

그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료영상 처리장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 의료영상 처리장치(1)는 치과 치료를 위해 크라운(crown), 픽스쳐(fixture) 및 어버트먼트(abutment) 등의 가공물을 디자인하여 임플란트 식립 계획을 수립한다. 사용자는 수립된 임플란트 식립 계획을 시뮬레이션한 후 임플란트 수술을 진행할 수 있다. 특히, 수술 케이스 중, 상악 치아에 임플란트 식립을 계획하는 경우에는 상악동의 천공이 발생하지 않도록 치과 영상에서 상악동 영역을 확인하고 상악동 리프팅이 필요한 경우를 미리 예측하여, 상악동을 리프팅한 후 픽스쳐를 식립하는 방식으로 임플란트 수술을 진행할 수 있다.

치과 영상인 CT 영상 데이터의 3D 볼륨 렌더링 기법을 이용한 의료 영상 소프트웨어를 통해 상악동 영역 분할 및 볼륨 계측 기능을 제공하여 사용자가 상악동 영역을 2D/3D 영상에서 확인할 수 있다. 따라서, 치과용 임플란트 식립 기능을 제공하는 경우, 상악동 영역의 위치를 확인하면서 픽스쳐의 식립 위치를 사용자가 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따른 의료영상 처리장치(1)는 CT 영상 데이터에서 상악동의 전체 영역을 분할하고 해당 영역의 볼륨 계측량을 제공한다. 나아가, 픽스쳐가 식립되는 위치를 기준으로 상악동 리프팅이 필요한 영역을 추가 분할하고 해당 영역의 볼륨 계측량을 제공한다. 이와 같이 상악동 리프팅이 필요한 영역을 추가 분할하는 기능을 제공함에 따라, 사용자가 기존에 경험 및 판단으로 상악동 리프팅 및 임플란트 수술을 진행하였을 때 발생하는 문제들을 해결할 수 있다.

의료영상 처리장치(1)는 치과 임플란트 수술용 가이드 디자인 소프트웨어를 포함한 3D 의료영상 소프트웨어를 실행 가능한 전자장치이다. 전자장치는 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿(Tablet) PC, 스마트폰, 휴대폰, PMP(Personal Media Player), PDA(Personal Digital Assistants) 등이 있다. 가이드 디자인 소프트웨어를 포함한 3D 의료영상 소프트웨어를 이용한 영상처리 과정은 수술 환자 등록, 등록된 환자의 CT 영상 데이터 및 구강 모델 데이터 획득, CT 영상 데이터 및 구강 모델 데이터의 정합, 정합된 영상 데이터에서 악궁 라인 생성 및 악궁 라인을 이용한 파노라믹 영상(panoramic image) 생성, 파노라믹 영상에서 크라운 모델 위치 및 크기 결정, 픽스쳐를 포함한 임플란트 구조물 위치 결정, 가이드 형상 디자인, 최종 가이드 출력을 포함한 과정으로 구성된다. 본 발명은 위 과정 중에서 상악 치아 영역에 픽스쳐를 식립하는 경우 상악동 리프팅을 위한 상악동 픽스쳐 침범영역을 분할하고 해당 영역의 볼륨량 정보를 제공하는 기술에 대한 것이다.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 의료영상 처리장치(1)는 데이터 획득부(10), 저장부(12), 제어부(14), 입력부(16) 및 출력부(18)를 포함한다.

데이터 획득부(10)는 환자의 손상된 대상 치아를 포함하는 치아들로부터 치과 영상 데이터를 획득한다. 치과 영상 데이터는 예를 들어 환자의 CT 영상 데이터, 구강 모델 데이터가 있다.

구강 모델 데이터는 손상된 치아를 포함한 실제 치아들의 정보를 가진 데이터로서, 3차원 정보일 수 있다. 구강 모델 데이터는 환자의 구강을 본떠 생성한 석고 모형을 3D 스캐너(3D Scanner)로 스캐닝하여 획득될 수 있다. 다른 예로서, 구강 내 3D 스캐너(3D Intra-oral scanner)를 이용하여 환자의 구강 내부를 스캐닝하여 획득될 수 있다. 획득된 구강 모델 데이터는 저장부(12)에 저장될 수 있다.

CT 영상 데이터는 CT(computed tomography, 컴퓨터 단층 촬영)를 사용하여 환자의 두부 단층 이미지들을 생성하고, 각각의 단층 이미지에서 치아 부분의 경계를 구분(Segmentation)한 후 하나로 취합함에 따라 획득될 수 있다. 이러한 구강 모델 데이터와 CT 영상 데이터는 환자가 입을 벌린 상태에서 상악 치아 아래에서 상악 치아를 촬영하여 얻은 영상, 입을 벌린 상태에서 하악 치아 위에서 하악 치아를 촬영하여 얻은 영상, 입을 다문 상태에서 국소부위를 촬영하여 얻은 영상, 구강 방사선 사진 등을 포함한다. 획득된 CT 영상 데이터는 저장부(12)에 저장될 수 있다.

저장부(12)에는 치과용 임플란트 시술 계획 장치(3)의 동작 수행을 위해 필요한 정보와 동작 수행에 따라 생성되는 정보 등의 각종 데이터가 저장된다. 일 실시 예에 따른 저장부(12)에는 개별 환자의 구강 모델 데이터와 CT 영상 데이터가 저장되고, 치과 치료 시뮬레이션 시 전체 구강 모델 데이터들 및 CT 영상 데이터들 중에서 특정 환자의 구강 모델 데이터 및 CT 영상 데이터를 사용자 요청에 따라 제어부(14)에 제공할 수 있다. 이때, 저장부(12)에는 개별 환자의 상측 치열의 영상 및 하측 치열의 영상이 저장되어 있고, 특정 환자의 구강 모델 데이터 및 CT 영상 데이터에 매칭되는 상측 치열의 영상 및 하측 치열의 영상을 사용자 요청에 따라 제어부(14)에 제공할 수 있다.

제어부(14)는 컴퓨터 프로그램에 의한 제어를 통하여 임플란트 식립 계획을 수립하면서 각 기능 부를 제어한다. 제어부(14)는 출력부(18)를 통해 화면에 보이는 화면정보를 관리하고, 치과 영상에 가상의 픽스쳐 객체를 식립하는 시뮬레이션을 수행한다. 가상의 픽스쳐 객체가 식립되는 치과 영상은 임플란트 시술 계획 수립을 위해 생성된 환자의 치아 배열이 나타난 2차원, 3차원 등의 다차원 영상을 의미한다. 임플란트 시술 계획에는 X-ray, CT, MRI, 파노라믹 영상, 구강 스캔 영상, 재구성을 통해 생성된 영상, 복수의 영상을 정합한 영상 등 다양한 종류의 영상이 활용될 수 있다. 일 실시 예에 따른 제어부(14)는 환자의 치과 영상에서 상악동 영역을 분할하여 표시하고, 픽스쳐가 상악동 영역을 침범하는 경우 픽스쳐의 위치정보를 이용하여 상악동 리프팅이 필요한 상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할하여 표시한다. 또한, 분할된 상악동 영역 및 추가로 분할된 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량 정보를 각각 제공한다.

입력부(16)는 사용자 명령을 입력받는다. 출력부(18)는 화면을 표시한다. 이때, 출력부(18)는 가상의 픽스쳐 객체를 식립하기 위한 치과 영상과 치과 영상에 픽스쳐가 식립되는 시뮬레이션 모습을 표시할 수 있다. 일 실시 예에 따른 출력부(18)는 분할된 상악동 영역과 추가로 분할된 상악동의 픽스쳐 침범영역을 식별할 수 있는 시각정보를 제공하고, 각 영역의 볼륨량 정보를 수치로 표시한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 제어부의 세부 구성을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제어부(14)는 픽스쳐 구성부(140), 상악동 영역 분할부(142), 조건 설정부(144) 및 픽스쳐 침범영역 분할부(146)를 포함한다.

픽스쳐 구성부(140)는 치과 영상에 식립되는 가상의 픽스쳐의 초기 위치를 결정하여 치과 영상에 식립한다. 픽스쳐의 초기 위치는 크라운의 기준 축과 인접치, 골밀도 정보를 이용하여 결정될 수 있다. 이에 대한 실시 예는 도 3을 참조로 하여 후술한다.

상악동 영역 분할부(142)는 치과 영상에서 상악동 영역을 분할하고 분할된 상악동 영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공한다. 일 실시 예에 따른 상악동 영역 분할부(142)는 입력부(16)로부터 상악동 지점 선택신호를 수신하면, 선택된 상악동 지점과 동일한 밀도 분포를 가지는 마진 라인까지를 포함하는 상악동 영역을 분할한다. 그리고 분할된 상악동 영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 출력부(18)에 제공한다. 상악동 영역 분할부(142)의 상악동 영역 분할 실시 예는 도 4 내지 도 6을 참조로 하여 후술한다.

조건 설정부(144)는 픽스쳐가 분할된 상악동 영역을 침범하는지 판단하고 침범하는 경우 픽스쳐의 식립을 위해 요구되는 픽스쳐 식립 요구영역을 설정한다. 일 실시 예에 따른 조건 설정부(144)는 2D 영상에서 픽스쳐의 최하단 중심점 위치를 기준으로 미리 설정된 수치의 반경을 가지는 원 형태로 픽스쳐 식립 요구영역을 설정한다. 나아가, 하나의 2D 영상에서 원 형태의 픽스쳐 식립 요구영역을 2D 영상 슬라이스에서 연결하여 3D 영상으로 재구성함에 따라 3D 영상에 미리 설정된 수치의 반경을 가지는 구 형태의 픽스쳐 식립 요구영역을 설정할 수 있다. 조건 설정부(144)는 입력부(16)로부터 사용자 조작신호를 수신하여 픽스쳐 식립 요구영역의 미리 설정된 원 또는 구의 반경 크기를 수정할 수 있다. 예를 들어, 환자의 수술 환경에 따라 원 또는 구의 반경 크기를 사용자가 직접 미세하게 조정할 수 있다. 픽스쳐 식립 요구영역 설정에 따라 상악동 리프팅이 필요한 상악동의 픽스쳐 침범영역이 결정된다. 조건 설정부(144)의 픽스쳐 식립 요구영역 설정 실시 예는 도 7을 참조로 하여 후술한다.

픽스쳐 침범영역 분할부(146)는 픽스쳐 식립 요구영역에 기초하여 상악동 영역 내에서 상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할하고 이를 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공하며 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량을 계산하여 계산된 볼륨량 정보를 제공한다. 이때, 상악동의 픽스쳐 침범영역의 체적을 기초로 볼륨량을 계산할 수 있다. 픽스쳐 침범영역 분할부(146)는 두 개 이상의 픽스쳐 식립 시에, 선택된 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량과 픽스쳐 간 중첩된 영역의 볼륨량을 별도의 수치로 제공하고, 중첩된 영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공할 수 있다. 픽스쳐 침범영역 분할부(146)의 픽스쳐 침범영역 분할 실시 예는 도 8을 참조로 하여 후술한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐의 초기 위치 결정 및 픽스쳐 식립 화면을 도시한 도면이다.

도 3의 (a)는 2D 영상의 축 뷰(Axial View)를, (b)는 2D 영상의 시상면 뷰(Sagittal View)를, (c)는 2D 영상의 관상면 뷰(Coronal View)를 각각 도시한 것이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 의료영상 처리장치(1)는 크라운(410)의 기준 축, 인접치 및 골밀도 정보를 이용하여 픽스쳐(400)의 초기 위치를 결정한다. 픽스쳐 라이브러리에 저장된 치아번호별 설정정보를 이용하여 도 3에 도시된 바와 같이 선택된 치아번호의 위치에 픽스쳐(400)의 크기, 즉, 픽스쳐(400)의 길이(length) 및 직경(diameter)이 설정된 픽스쳐(400)를 식립한다.

일 실시 예에 따른 의료영상 처리장치(1)는 사용자가 식립 계획을 위해 선택한 치아번호가 상악(#11~17, #21~27)에 해당하는 경우, 식립할 픽스쳐 중에 구치부 영역에 해당하는 픽스쳐가 상악동 영역을 침범하도록 위치하면 침범한 영역을 구별되는 색상 및 수치로 표현하여 사용자가 시각적으로 확인할 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 밀도 값을 이용하여 상악동 영역을 산출하는 영상 화면을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상악동 영역의 밀도 그래프를 도시한 도면이다.

치과 영상에서 상악동 영역(420)을 분할하기 위해 사용자가 소정의 상악동 지점을 선택(예를 들어, 마우스로 클릭하거나 다른 방식으로 선택)하면, 분할 기법을 이용하여 상악동 영역을 분할한다. 여기서 사용되는 분할 기법에 따르면, 사용자가 선택한 위치의 밀도(density) 정보를 이용하여 선택된 영역과 유사한(미리 설정된 밀도 차이 이내의) 밀도 분포를 가지는 영역을 검색한다. 검색된 밀도 분포에서 미리 설정된 밀도 차이를 벗어나는 영역이 나타나면 이곳을 마진 라인(margin line)으로 설정한다. 그리고 마진 라인을 경계선으로 하여 마진 라인 내에 사용자가 선택한 영역과 유사한 밀도를 갖는 영역을 상악동 영역(420)으로 분할한다.

도 4에 도시된 바와 같이 유사한 밀도 분포는 2D 영상의 이미지 색상을 이용하여 치과 영상에서도 확인할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 밀도 분포도 그래프에서 확인하면 상악동 영역(420)에서 벗어난 부분의 골밀도가 높게 나타난다. 따라서, 미리 설정된 범위의 골밀도 차이를 벗어나는 부분을 마진으로 설정하여 상악동 영역(420)을 분리할 수 있다. 나아가, 2D 영상의 하나의 이미지에서 분할되는 것이 아닌, 이어진 2D 이미지 슬라이스에서 연결되도록 하여 3D 영상에서 상악동 영역을 분할할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 사용자가 시각적으로 확인할 수 있는 상악동 분할 영역을 도시한 도면이다.

도 6의 (a)는 2D 영상의 시상면 뷰(Sagittal View)를, (b)는 2D 영상의 관상면 뷰(Coronal View)를, (c)는 3D 영상을 각각 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 분할된 상악동 영역(420)을 화면에 식별 가능하도록 시각정보를 제공한다. 예를 들어, 분할된 상악동 영역(420)을 다른 색상으로 표현하여 2D 영상(a, b) 및 3D 영상(c)에서 각각 확인할 수 있다. 식별 가능한 시각정보는 색상을 다르게 할 수도 있고, 무늬로 구별하거나 별도의 마크, 외곽선, 지시선을 표시하는 방법 등 다양한 방법이 가능하다. 분할된 상악동 영역(420)의 볼륨량 정보(422)도 수치화하여 시각정보 형태로 제공할 수 있다. 단위는 cc 또는 mm³ 단위일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 볼륨량 정보(422)는 2D 영상, 3D 영상 또는 별도의 화면에 표시할 수 있다. 볼륨량 정보(422)는 분할된 상악동 영역(420)의 체적을 기초로 계산할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐 식립 요구영역 설정 화면을 도시한 도면이다.

도 7의 (a)는 2D 영상의 시상면 뷰(Sagittal View)를, (b)는 2D 영상의 관상면 뷰(Coronal View)를 각각 도시한 것이다.

도 7을 참조하면, 임플란트 수술 계획 시 픽스쳐가 상악동 영역을 침범하면, 의료영상 처리장치는 식립된 픽스쳐의 위치정보를 이용하여 픽스쳐의 식립을 위해 요구되는 영역(430)을 설정한다. 예를 들어, 픽스쳐(400)의 최하단 중심점을 기준으로 미리 설정된 크기의 반경(radius)을 가지는 원 형태로 픽스쳐 식립 요구 영역(430)을 설정한다. 미리 설정된 크기의 반경은 예를 들어 4mm이다. 픽스쳐 식립 요구 영역(430)의 크기정보(432)가 화면에 표시될 수 있다. 픽스쳐 식립 요구 영역(430)의 크기정보(432)는 사용자가 직접 입력하여 수정할 수 있으며, 사용자의 크기 수정 입력에 따라 픽스쳐 식립 요구 영역(430)의 크기가 수정되어 화면에 표시된다.

2D 영상에서의 원 형태의 픽스쳐 식립 요구 영역(430)은 3D 영상에서 구 형태로 표현될 수 있다. 예를 들어, 하나의 2D 영상에서 원 형태의 픽스쳐 식립 요구영역을 2D 영상 슬라이스에서 연결하여 3D 영상으로 재구성하면 3D 영상에 미리 설정된 수치의 반경을 가지는 구 형태의 픽스쳐 식립 요구영역을 설정할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 추가 분할된 픽스쳐 침범 영역 및 그 볼륨량이 표시된 화면을 도시한 도면이다.

도 8의 (a)는 2D 영상의 시상면 뷰(Sagittal View)를, (b)는 2D 영상의 관상면 뷰(Coronal View)를, (c)는 3D 영상을 각각 도시한 것이다.

도 8을 참조하면, 도 7의 사용자가 설정한 픽스쳐 식립 요구영역(430)에 기초하여 상악동 영역(430) 내에서 상악동의 픽스쳐 침범영역(440)을 추가로 분할한다. 예를 들어, 상악동 영역(430)과 사용자가 설정한 픽스쳐 식립 요구영역(430)의 중복되는 영역이 상악동의 픽스쳐 침범영역(440)이 된다. 상악동의 픽스쳐 침범영역(440)을 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공하여 분할된 상악동의 픽스쳐 침범영역(440)을 확인할 수 있다. 또한, 상악동의 픽스쳐 침범영역(440)의 볼륨량을 계산하여 계산된 볼륨량 정보(450), 예를 들어, GBR Volume: 0.2 cc를 제공한다. GBR은 골 유도 재생술(Guided Bone Regeneration)을 의미한다. 상악동의 픽스쳐 침범영역(440)은 상악동 리프팅 영역으로서, 리프팅 이후 뼈가 이식되게 된다.

상악동의 픽스쳐 침범영역(440)의 볼륨량 정보(450)는 상악동의 픽스쳐 침범영역(440)의 체적을 이용하여 계산할 수 있다. 상악동의 픽스쳐 침범영역(440)의 볼륨량 정보(450)는 2D 영상, 3D 영상 또는 별도의 화면으로 구성하여 표시될 수 있다.

만약 두 개 이상의 픽스쳐를 식립하여 픽스쳐 침범영역이 중첩되는 경우, 선택된 픽스쳐의 침범영역 볼륨량과 중첩된 픽스쳐 볼륨량을 별도의 수치로 표현할 수 있다. 이때, 영상에서는 중첩되는 부분을 식별할 수 있는 시각정보를 제공하여 사용자가 확인할 수 있도록 한다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료영상 처리방법의 흐름을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 9를 참조하면, 의료영상 처리장치(1)는 임플란트 수술 계획 수립 과정 중에 상악에 픽스쳐를 식립하는 경우 환자의 치과 영상에서 상악동 영역을 분할하여 표시한다(S910). 이때, 분할된 상악동 영역을 식별하는 시각 정보를 제공할 수 있고, 상악동 영역의 볼륨량 정보도 표시할 수 있다.

상악동 영역을 분할하여 표시하는 단계(S910)에서, 의료영상 처리장치(1)는 치과 영상에서 사용자로부터 상악동 지점을 선택 입력받고, 선택된 상악동 지점과 미리 설정된 밀도 차 내의 밀도 값을 가지는 마진 라인까지를 포함하는 영역을 상악동 영역으로 지정하여 분할할 수 있다.

의료영상 처리장치(1)는 식립된 픽스쳐가 분할된 상악동 영역을 침범하는지 판단(S920)하여, 침범하는 경우 식립되는 픽스쳐의 위치정보를 이용하여 상악동 리프팅이 필요한 상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할하여 표시한다(S920). 나아가, 추가로 분할된 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량 정보를 표시한다(S930).

상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할하여 표시하는 단계(S920)에서, 의료영상 처리장치(1)는 픽스쳐의 식립을 위해 요구되는 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하고, 설정된 픽스쳐 식립 요구영역에 기초하여 상악동 영역 내에서 상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할한다. 예를 들어, 2D 영상에서 픽스쳐의 최하단 중심점 위치를 기준으로 미리 설정된 수치의 반경을 가지는 원 형태로 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하여 표시한다. 나아가, 하나의 2D 영상에서 원 형태의 픽스쳐 식립 요구영역을 2D 영상 슬라이스에서 연결하여 3D 영상으로 재구성함에 따라 3D 영상에 미리 설정된 수치의 반경을 가지는 구 형태의 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하여 표시할 수 있다. 사용자 조작신호 입력에 기초하여 픽스쳐 식립 요구영역의 미리 설정된 원 또는 구의 반경 크기를 수정할 수 있다.

상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량 정보를 제공하는 단계(S940)에서, 의료영상 처리장치(1)는 상악동의 픽스쳐 침범영역의 체적을 기초로 볼륨량을 계산할 수 있다. 두 개 이상의 픽스쳐 식립 시에, 선택된 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량과 픽스쳐 간 중첩된 영역의 볼륨량을 별도의 수치로 표시하고, 중첩된 영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공할 수 있다.

도 1 내지 도 9를 참조로 하여 전술한 바와 같이, 본 발명은 의료영상 처리 프로그램을 이용한 수술 계획 수립 과정 중에 픽스쳐가 상악동 영역을 침범하면, 전체 상악동 영역 및 상악동 리프팅이 필요한 픽스쳐 침범 영역을 각각 화면에 표시하고 각 영역의 볼륨량 정보를 표시한다. 이에 따라 사용자는 픽스쳐 침범 영역의 볼륨량 정보를 참고하여 뼈 이식 및 상악동 리프팅 수술 계획을 수립할 수 있다. 사용자가 소정의 상악동 지점을 선택하면, 선택된 상악동 지점과 동일한 밀도 분포를 가지는 마진 라인까지 2D 및 3D 형태로 상악동 영역을 분할할 수 있다. 그리고 분할된 상악동 영역에서 픽스쳐의 식립을 위해 요구되는 영역을 미리 설정된 수치의 반경을 가지는 원 또는 구 형상으로 설정하면, 설정된 픽스쳐 요구 영역에 기초하여 픽스쳐 침범 영역을 추가 분할하여 표시하며 그 볼륨량 정보를 표시할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

환자의 치과 영상에서 상악동 영역을 분할하여 표시하는 단계;
식립되는 픽스쳐의 위치정보를 이용하여 상악동 리프팅이 필요한 상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할하여 표시하는 단계; 및
추가로 분할된 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량 정보를 제공하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리방법.
제 1 항에 있어서, 상악동 영역을 분할하여 표시하는 단계는
치과 영상에서 사용자로부터 상악동 지점을 선택 입력받는 단계;
선택된 상악동 지점과 미리 설정된 밀도 차 내의 밀도 값을 가지는 마진 라인까지를 포함하는 영역을 상악동 영역으로 지정하여 분할하는 단계; 및
분할된 상악동 영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리방법.
제 1 항에 있어서, 상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할하여 표시하는 단계는
픽스쳐가 분할된 상악동 영역을 침범하는지 판단하는 단계;
침범하는 경우 픽스쳐의 식립을 위해 요구되는 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하는 단계; 및
설정된 픽스쳐 식립 요구영역에 기초하여 상악동 영역 내에서 상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할하고 이를 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리방법.
제 3 항에 있어서, 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하는 단계는
2D 영상에서 픽스쳐의 최하단 중심점 위치를 기준으로 미리 설정된 수치의 반경을 가지는 원 형태로 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하여 표시하는 단계; 및
하나의 2D 영상에서 원 형태의 픽스쳐 식립 요구영역을 2D 영상 슬라이스에서 연결하여 3D 영상으로 재구성함에 따라 3D 영상에 미리 설정된 수치의 반경을 가지는 구 형태의 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하여 표시하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리방법.
제 4 항에 있어서, 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하는 단계는
사용자 조작신호 입력에 기초하여 픽스쳐 식립 요구영역의 미리 설정된 원 또는 구의 반경 크기를 수정하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리방법.
제 1 항에 있어서, 추가로 분할된 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량 정보를 제공하는 단계는
상악동의 픽스쳐 침범영역의 체적을 기초로 볼륨량을 계산하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리방법.
제 1 항에 있어서, 의료영상 처리방법은
두 개 이상의 픽스쳐 식립 시에, 선택된 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량과 픽스쳐 간 중첩된 영역의 볼륨량을 별도의 수치로 표시하는 단계; 및
중첩된 영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리방법.
환자의 치과 영상에 가상의 픽스쳐를 배치하는 식립 시뮬레이션을 수행하면서 치과 영상에서 상악동 영역을 분할하고 식립되는 픽스쳐의 위치정보를 이용하여 상악동 리프팅이 필요한 상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할하며 추가로 분할된 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량을 계산하는 제어부; 및
분할된 상악동 영역 및 추가로 분할된 상악동의 픽스쳐 침범영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 표시하고, 각 영역의 볼륨량 정보를 수치로 표시하는 출력부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리장치.
제 8 항에 있어서, 제어부는
치과 영상에 식립되는 가상의 픽스쳐의 초기 위치를 결정하여 치과 영상에 식립하는 픽스쳐 구성부;
치과 영상에서 상악동 영역을 분할하고 분할된 상악동 영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공하는 상악동 영역 분할부;
픽스쳐가 분할된 상악동 영역을 침범하는지 판단하고 침범하는 경우 픽스쳐의 식립을 위해 요구되는 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하는 조건 설정부; 및
픽스쳐 식립 요구영역에 기초하여 상악동 영역 내에서 상악동의 픽스쳐 침범영역을 추가로 분할하고 이를 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공하며 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량을 계산하여 계산된 볼륨량 정보를 제공하는 픽스쳐 침범영역 분할부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리장치.
제 9 항에 있어서, 상악동 영역 분할부는
상악동 지점 선택신호를 수신하여 선택된 상악동 지점과 동일한 밀도 분포를 가지는 마진 라인까지를 포함하는 상악동 영역을 분할하고, 분할된 상악동 영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 출력부에 제공하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리장치.
제 9 항에 있어서, 조건 설정부는
2D 영상에서 픽스쳐의 최하단 중심점 위치를 기준으로 미리 설정된 수치의 반경을 가지는 원 형태로 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하고,
하나의 2D 영상에서 원 형태의 픽스쳐 식립 요구영역을 2D 영상 슬라이스에서 연결하여 3D 영상으로 재구성함에 따라 3D 영상에 미리 설정된 수치의 반경을 가지는 구 형태의 픽스쳐 식립 요구영역을 설정하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리장치.
제 11 항에 있어서, 조건 설정부는
사용자 조작신호 입력에 기초하여 픽스쳐 식립 요구영역의 미리 설정된 원 또는 구의 반경 크기를 수정하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리장치.
제 9 항에 있어서, 픽스쳐 침범영역 분할부는
상악동의 픽스쳐 침범영역의 체적을 기초로 볼륨량을 계산하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리장치.
제 9 항에 있어서, 픽스쳐 침범영역 분할부는
두 개 이상의 픽스쳐 식립 시에, 선택된 상악동의 픽스쳐 침범영역의 볼륨량과 픽스쳐 간 중첩된 영역의 볼륨량을 별도의 수치로 제공하고,
중첩된 영역을 시각적으로 식별하는 시각정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 의료영상 처리장치.