KR20200113039A

KR20200113039A - 임플란트 중심선을 이용한 임플란트 식립 계획 수립 방법 및 이를 위한 치과영상 처리장치

Info

Publication number: KR20200113039A
Application number: KR1020190031157A
Authority: KR
Inventors: 최규옥; 이도현; 정진아; 이응준
Original assignee: 오스템임플란트 주식회사
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2019-03-19
Publication date: 2020-10-06
Also published as: KR102239358B1; WO2020189917A1

Abstract

임플란트 중심선을 이용한 임플란트 식립 계획 수립 방법 및 이를 위한 치과영상 처리장치가 개시된다. 일 실시 예에 따른 임플란트 식립 계획 수립 방법은, 치과영상 데이터를 획득하는 단계와, 획득된 치과영상 데이터를 대상으로 교합치와 치조골의 상태를 포함한 주변 구조물과의 관계정보를 기반으로 식립하고자 하는 임플란트의 위치 및 각도를 결정하여 임플란트를 식립하는 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

임플란트 중심선을 이용한 임플란트 식립 계획 수립 방법 및 이를 위한 치과영상 처리장치 {Method for planning implant surgery using implant center line and dental image processing device for the same}

본 발명은 치과 임플란트 수술용 가이드 디자인 기술을 포함한 치과영상 처리 기술에 관한 것이다.

소프트웨어를 이용한 임플란트 수술 과정은 소프트웨어 상에서 환자의 해부학적 구조물을 고려하여 임플란트 식립 계획을 수립한 후, 임플란트 수술을 진행한다. 소프트웨어를 이용한 임플란트 식립 계획을 수립하는 과정에서, 수술할 치아번호 별 크라운의 위치를 우선적으로 결정하고 크라운의 기준 축과 동일한 축으로 임플란트의 초기 식립 위치가 결정된다. 이후 사용자 조정을 통하여 최종 위치를 결정하는 방식을 기본으로 한다.

이에 따라, 소프트웨어에서 크라운 기준 축과 동일한 축으로만 임플란트의 초기 위치를 결정하여 제공하고, 그 이외의 작업은 사용자가 수동으로 직접 수정하여 임플란트 최종 위치를 결정한다. 사용자의 수동 작업이 많아질수록 정확한 시뮬레이션 결과를 얻기 어렵다. 또한, 식립 각도에 따라 임플란트의 스펙이 달라지는 문제가 발생하게 된다.

일 실시 예에 따라, 임플란트 식립 각도를 가이드하여 정확하면서도 자동으로 임플란트 식립이 가능하게 하는 임플란트 식립 계획 수립 방법 및 이를 위한 치과영상 처리장치를 제안한다.

일 실시 예에 따른 임플란트 식립 계획 수립 방법은, 치과영상 데이터를 획득하는 단계와, 획득된 치과영상 데이터를 대상으로 교합치와 치조골의 상태를 포함한 주변 구조물과의 관계정보를 기반으로 식립하고자 하는 임플란트의 위치 및 각도를 결정하여 임플란트를 식립하는 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함한다.

치과영상 데이터를 획득하는 단계는, 환자의 CT 데이터 또는 구강 모델 데이터로부터 파노라믹 영상을 생성하는 단계와, 파노라믹 영상을 대상으로 치아 분할을 수행하여 치아영역들을 분리하는 단계와, 분리된 치아영역들 중에서 임플란트를 식립할 소정의 치아영역을 결정하는 단계와, 결정된 치아영역의 장 축의 중앙을 기준으로 단면 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

시뮬레이션을 수행하는 단계는, 치과영상에서 치아 및 치조골의 외곽선을 각각 추출하는 단계와, 추출된 치아 및 치조골의 외곽선을 기준으로 임플란트 중심선을 생성하는 단계와, 생성된 임플란트 중심선을 따라서 임플란트를 식립하는 단계를 포함할 수 있다.

임플란트 중심선을 생성하는 단계는, 임플란트 식립이 되는 대상 치아가 하악의 자연치인 경우, 추출된 하악의 치조골을 기준으로 추출된 상악 대합치의 설측 교두를 향하도록 임플란트 중심선을 생성하는 단계와, 대상 치아가 상악의 자연치인 경우, 추출된 상악의 치조골을 기준으로 추출된 하합 대합치의 협측 교두를 향하도록 임플란트 중심선을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

임플란트 중심선을 생성하는 단계는, 임플란트 식립이 되는 대상 치아가 손상된 치아인 경우 추출된 대합치의 외곽선에서 설측 교두에 소정의 포인트를 설정하는 단계와, 추출된 치조골의 외곽선의 중앙 지점에 소정의 포인트를 설정하는 단계와, 설정된 대합치의 설측 교두 포인트와 치조골 중앙 지점 포인트를 연결하는 임플란트 중심선을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

시뮬레이션을 수행하는 단계는, 크라운의 중심 축을 기준으로 동일한 중심 축을 가지고 크라운의 중심에 위치하도록 임플란트의 초기 위치를 결정하여 제공하는 단계와, 교합치와 치조골의 상태를 포함한 주변 구조물과의 관계정보를 파악하는 단계와, 파악된 주변 구조물과의 관계정보를 반영하여 임플란트의 초기 위치를 수정함에 따라 임플란트의 최종 위치를 결정하여 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 실시 예에 따른 치과영상 처리장치는, 치과영상 데이터를 획득하는 데이터 획득부와, 획득된 치과영상을 대상으로 교합치와 치조골의 상태를 포함한 주변 구조물과의 관계정보를 기반으로 식립하고자 하는 임플란트의 위치 및 각도를 결정하는 시뮬레이션을 수행하는 제어부와, 치과영상에 위치 및 각도가 결정된 임플란트를 식립하여 화면에 표시하는 출력부를 포함한다.

제어부는, 획득된 치과영상 데이터를 데이터 처리하여 단면 영상을 생성하는 데이터 처리부와, 단면 영상에서 치아 및 치조골의 외곽선을 각각 추출하는 외곽선 추출부와, 추출된 치아 및 치조골의 외곽선을 기준으로 임플란트 중심선을 생성하는 중심선 생성부와, 생성된 임플란트 중심선을 따라서 임플란트를 식립하는 임플란트 식립부를 포함할 수 있다.

데이터 처리부는, 환자의 CT 데이터 또는 구강 모델 데이터로부터 파노라믹 영상을 생성하고, 파노라믹 영상을 대상으로 치아 분할을 수행하여 치아영역들을 분리하고, 분리된 치아영역들 중에서 임플란트를 식립할 소정의 치아영역을 결정하며, 결정된 치아영역의 장 축의 중앙을 기준으로 단면 영상을 생성할 수 있다.

중심선 생성부는, 임플란트 식립이 되는 대상 치아가 하악의 자연치인 경우, 추출된 하악의 치조골을 기준으로 추출된 상악 대합치의 설측 교두를 향하도록 임플란트 중심선을 생성하고, 대상 치아가 상악의 자연치인 경우, 추출된 상악의 치조골을 기준으로 추출된 하합 대합치의 협측 교두를 향하도록 임플란트 중심선을 생성할 수 있다.

중심선 생성부는, 임플란트 식립이 되는 대상 치아가 손상된 치아인 경우 추출된 대합치의 외곽선에서 설측 교두에 소정의 포인트를 설정하고, 추출된 치조골의 외곽선의 중앙 지점에 소정의 포인트를 설정하며, 설정된 대합치의 설측 교두 포인트와 치조골 중앙 지점 포인트를 연결하는 임플란트 중심선을 생성할 수 있다.

일 실시 예에 따른 임플란트 식립 계획 수립 방법 및 이를 위한 치과영상 처리장치에 따르면, 시뮬레이션을 통한 임플란트 식립 계획 수립 시에 대합치 및 치조골의 상태를 반영하여 임플란트의 식립 각도를 가이드함에 따라 정확하면서도 자동으로 임플란트 식립이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과영상 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 다수의 치아영역으로 분할된 파노라믹 영상을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 결정된 치아영역을 기준으로 생성된 단면 영상을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단면 영상에서 치아 및 치조골의 외곽선을 추출하는 예를 도시한 도면,
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 추출된 외곽선을 기준으로 임플란트 중심선을 생성하는 예를 보여주는 단면 영상을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 추출된 외곽선을 기준으로 임플란트 중심선을 생성하는 예를 보여주는 단면 영상을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 임플란트 중심선을 따라 임플란트가 식립된 단면 영상을 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 임플란트 식립 계획 수립 방법을 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 치과영상 처리장치의 구성을 도시한 도면이다.

치과영상 처리장치(1)는 치과 임플란트 수술용 가이드 디자인 프로그램과 같은 치과영상 처리 프로그램을 실행 가능한 전자장치이다. 전자장치는 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿(Tablet) PC, 스마트폰, 휴대폰, PMP(Personal Media Player), PDA(Personal Digital Assistants) 등이 있다. 치과영상 처리 프로그램은 가이드 디자인 프로그램 이외에, 스캔 프로그램, CAD 프로그램 등이 있다. 또한, 치과 임플란트 수술용 이외에 다른 일반적인 의료영상 처리를 위한 프로그램에 적용될 수 있다.

치과영상 처리 프로그램을 이용한 영상처리 과정은, 수술 환자 등록, 등록된 환자의 CT 데이터 및 구강 모델 데이터 획득, CT 데이터 및 구강 모델 데이터의 정합, CT 데이터 또는 구강 모델 데이터에서 악궁 라인 생성 및 악궁 라인을 이용한 파노라믹 영상(panoramic image) 생성, 환자의 구강 모델 데이터에서 크라운 모델 위치 및 크기 결정, 환자의 CT 데이터에서 임플란트 구조물 위치 결정, 가이드 형상 디자인, 최종 가이드 출력을 포함한 일련의 과정으로 구성된다.

본 발명은 위 과정 중에서 환자의 CT 데이터 또는 파노라믹 영상으로부터 단면 영상을 생성하고 생성된 단면 영상에서 임플란트 식립 각도를 결정하여 자동으로 식립하는 과정에 해당한다. 이하, 전술한 특징을 가진 치과영상 처리장치(1)의 구성에 대해 후술한다.

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

데이터 획득부(10)는 환자로부터 영상 데이터를 획득한다. 임플란트 식립을 위해 필요한 영상 데이터는 CT 데이터, 구강 모델 데이터 등이 있다. 데이터 획득부(10)는 CT 데이터와 구강 모델 데이터를 프로그램에서 실행하거나 웹 페이지 및 서버에 저장된 데이터를 로딩할 수 있다.

구강 모델 데이터는 손상된 치아를 포함한 실제 치아들의 정보를 가진 데이터이다. 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 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 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 데이터는 저장부(12)에 저장될 수 있다.

저장부(12)에는 치과영상 처리장치(1)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 데이터가 저장되고, 치과 치료 시뮬레이션 시 전체 구강 모델 데이터들 및 CT 데이터들 중에서 특정 환자의 구강 모델 데이터 및 CT 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 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 구성요소를 제어한다. 제어부(14)는 출력부(18)를 통해 화면에 보이는 화면정보를 관리하고, 치과영상에 가상의 임플란트 객체를 식립하는 시뮬레이션을 수행한다. 가상의 임플란트 객체가 식립되는 치과영상은 임플란트 수술 계획 수립을 위해 생성된 환자의 치아 배열이 나타난 2차원, 3차원 등의 다차원 영상을 의미한다. 임플란트 수술 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 CT 데이터 및 구강 모델 데이터를 획득하여 CT 데이터 및 구강 모델 데이터를 정합하고 정합 데이터에서 악궁 라인(arch line)을 생성한 후 악궁 라인을 이용하여 파노라믹 영상(panoramic image)을 생성한다. 그리고 생성된 파노라믹 영상에서 사용자가 진료 또는 수술할 치아영역을 선택할 수 있도록 파노라믹 영상을 치아번호 별 치아영역으로 분할(segmentation) 한다. 이때, 파노라믹 영상에 분할된 치아영역들을 가상의 객체(예를 들어, 박스 형태)로 화면에 표시할 수 있다. 사용자는 화면에 표시되는 가상의 객체를 확인하면서 수술 또는 진료할 대상치아를 선택한다. 파노라믹 영상에서 선택된 대상치아는 임플란트 구조물을 식립할 치아로 사용될 수 있다.

제어부(14)는 파노라믹 영상에서 진료 또는 수술할 치아영역이 선택된 이후, 파노라믹 영상에서 시뮬레이션을 통한 크라운 모델 위치 및 크기 결정, 임플란트 위치 및 각도 결정, 가이드 형상 디자인, 최종 가이드 출력을 진행한다.

일 실시 예에 따른 제어부(14)는 획득된 치과영상을 대상으로 교합치와 치조골의 상태를 포함한 주변 구조물과의 관계정보를 기반으로 식립하고자 하는 임플란트의 위치 및 각도를 결정하여 시뮬레이션을 수행한다.

일 실시 예에 따른 제어부(14)는 크라운의 중심 축을 기준으로 동일한 중심 축을 가지고 크라운의 중심에 위치하도록 임플란트의 초기 위치를 결정하여 제공하고, 교합치와 치조골의 상태를 포함한 주변 구조물과의 관계정보를 파악한다. 그리고 파악된 주변 구조물과의 관계정보를 반영하여 임플란트의 초기 위치를 수정함에 따라 임플란트의 최종 위치를 결정하여 제공한다. 제어부(14)의 세부 구성은 도 2를 참조로 하여 후술한다.

입력부(16)는 사용자 조작신호를 입력받는다. 예를 들어, 제어부(14)에 의해 식립 정보가 결정되어 출력부(18)를 통해 화면에 표시되는 임플란트를 포함한 영상 데이터에 대하여 필요할 경우 미세조정을 위한 사용자 조작을 입력받아 임플란트 위치 및 각도 등을 조정할 수 있다.

출력부(18)는 화면을 표시한다. 이때, 출력부(18)는 영상 데이터를 화면에 표시한다. 영상 데이터는 CT 영상, CT 영상을 통해 재구성된 파노라믹 영상, 파노라믹 영상으로부터 생성된 CT 단면(Cross-section) 영상 등이 있다. 또한, 출력부(18)는 시뮬레이션을 통한 임플란트 식립 결과를 화면 내 영상에 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 데이터 처리부(140), 외곽선 추출부(142), 중심선 생성부(144) 및 임플란트 식립부(146)를 포함한다.

데이터 처리부(140)는 데이터 획득부(10)를 통해 획득된 치과영상 데이터를 데이터 처리하여 단면 영상을 생성한다. 예를 들어, 데이터 처리부(140)는 환자의 CT 데이터 또는 구강 모델 데이터로부터 파노라믹 영상을 생성하고, 파노라믹 영상을 치아번호 별 치아영역으로 분할한다. 이어서, 분할된 치아영역들 중에서 임플란트를 식립할 치아영역을 결정하고, 결정된 치아영역의 장 축(major axis)의 중앙을 기준으로 CT 단면 영상을 생성한다. 이에 대한 실시 예는 도 3 및 도 4를 참조로 하여 후술한다.

외곽선 추출부(142)는 데이터 처리부(140)를 통해 생성된 단면 영상에서 치아 및 치조골의 외곽선을 각각 추출한다. 예를 들어, 단면 영상의 하운스필드 단위 값(Hounsfield Unit: HU, 이하, 'HU'라 칭함)을 이용하여 소정의 HU 값을 가지는지에 따라 치아 및 치조골의 외곽선을 추출한다. 이에 대한 실시 예는 도 5를 참조로 하여 후술한다.

중심선 생성부(144)는 외곽선 추출부(142)를 통해 추출된 치아 및 치조골의 외곽선을 기준으로 임플란트 중심선을 생성한다. 예를 들어, 중심선 생성부(144)는 임플란트 식립이 되는 대상 치아가 하악의 자연치인 경우 외곽선 추출부(142)에서 추출된 상악 대합치의 설측 교두를 향하도록 임플란트 중심선을 생성한다. 대상치아가 상악의 자연치인 경우 외곽선 추출부(142)에서 추출된 하합 대합치의 협측 교두를 향하도록 임플란트 중심선을 생성한다. 이에 대한 실시 예는 도 6 및 도 7을 참조로 하여 각각 후술한다.

다른 예로, 중심선 생성부(144)는 대상치아가 손상된 치아인 경우 추출된 대합치의 외곽선에서 설측 교두에 소정의 포인트를 설정한다. 그리고 추출된 치조골의 외곽선의 중앙 지점에 소정의 포인트를 설정한다. 이후, 설정된 대합치의 설측 교두 포인트와 치조골 중앙 지점 포인트를 연결하는 임플란트 중심선을 생성한다. 이에 대한 실시 예는 도 8을 참조로 하여 후술한다.

임플란트 식립부(146)는 중심선 생성부(144)를 통해 생성된 임플란트 중심선을 따라서 임플란트를 식립한다. 이에 대한 실시 예는 도 9를 참조로 하여 후술한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다수의 치아영역으로 분할된 파노라믹 영상을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 치과영상 처리장치(1)는 CT 영상 또는 구강 데이터로부터 아치라인을 생성하고 생성된 아치라인을 이용하여 파노라믹 영상(3)을 재구성한다. 그리고 파노라믹 영상(3)을 대상으로 치아 분할(Tooth Segmentation)을 수행하여 치아영역들(30)을 분리한다. 이어서, 분리된 치아영역들(30) 중에서 임플란트를 식립할 소정의 치아영역(32)을 결정한다. 임플란트를 식립할 치아영역(32)은 사용자에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 파노라믹 영상 화면에서 사용자의 마우스 조작에 의해 커서가 가리키는 위치의 치아영역을 사용자 조작에 의해 선택 받는다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 결정된 치아영역을 기준으로 생성된 단면 영상을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 치과영상 처리장치(1)는 파노라믹 영상(3) 내 치아 분할된 치아영역들 중에서 임플란트를 식립할 소정의 치아영역(32)의 장 축의 중앙(320)을 기준으로 CT 단면(Cross-section) 영상(4)을 생성한다. CT 단면 영상(4)은 상악 및 하악에 동일한 방법으로 생성된다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단면 영상에서 치아 및 치조골의 외곽선을 추출하는 예를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 치과영상 처리장치(1)는 단면 영상(4)에서 치조골(410, 420)의 외곽선(412, 422) 및 치아(430)의 외곽선(432)을 각각 추출한다. 치조골(410, 420)은 각각 상악골(상악뼈) 및 하악골(아래턱뼈)에서 돌출된 부분으로, 치아를 지지하는 역할을 한다. 치조골(410, 420) 및 치아(430)를 포함한 경 조직(hard tissue)는 미리 설정된 소정의 HU 값 이상을 가진다. 이때, 치조골(410, 420)과 치아(430)는 각각 고유의 HU 값을 가지는데, 유사한(동일하거나 미리 설정된 값 이내의 범이 내) HU 값을 가지는 영역끼리를 클러스터링(clustering) 함에 따라 외곽선을 추출할 수 있다. 예를 들어, 치아(430)의 HU 값을 따라 치아 외곽선(432)을 추출하고, 치조골(410, 420)의 HU 값을 따라 치조골 외곽선(412, 422)을 각각 추출한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 추출된 외곽선을 기준으로 임플란트 중심선을 생성하는 예를 보여주는 단면 영상을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 6을 참조하면, 치과영상 처리장치(1)는 단면 영상에서, 임플란트 식립이 되는 대상 치아가 하악의 자연치인 경우, 추출된 하악의 치조골(620)을 기준으로 추출된 상악 대합치(610)의 설측 교두(612)를 향하도록 임플란트 중심선(610)을 생성한다.

도 1 및 도 7을 참조하면, 치과영상 처리장치(1)는 단면 영상에서, 임플란트 식립이 되는 대상 치아가 상악의 자연치인 경우, 추출된 상악의 치조골(720)을 기준으로 추출된 하합 대합치(710)의 협측 교두(712)를 향하도록 임플란트 중심선(710)을 생성한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 추출된 외곽선을 기준으로 임플란트 중심선을 생성하는 예를 보여주는 단면 영상을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 8을 참조하면, 치과영상 처리장치(1)는 단면 영상에서, 임플란트 식립이 되는 대상 치아가 손상된 치아인 경우 추출된 대합치(830)의 외곽선에서 설측 교두에 소정의 포인트(850)를 설정한다. 그리고 추출된 치조골(820)의 외곽선의 중앙 지점에 소정의 포인트(840)를 설정한다. 이어서, 설정된 대합치의 설측 교두 포인트(850)와 치조골 중앙 지점 포인트(840)를 연결하는 임플란트 중심선(860)을 생성한다.

도 8의 예는, 환자가 하악의 대구치가 결손된 예를 가정한 경우로, 임플란트 중심선(860)은 상악 대구치(850)의 설측 교두를 향하도록 한다. 따라서, 추출한 하악 치조골(840)의 외곽선의 중심(840)과 상악 대구치(830)의 설측 교두 포인트(8580)를 연결하여 임플란트 중심선(860)을 생성한다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 임플란트 중심선을 따라 임플란트가 식립된 단면 영상을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 9를 참조하면, 치과영상 처리장치(1)는 생성된 중심선(860)을 따라 임플란트(900)를 식립한다. 이에 따라, 임플란트(900) 식립 시에, 협설측 관점에서 각도를 자동으로 고려하여 임플란트(900)를 자동으로 식립하기 때문에, 사용자가 수동으로 식립할 때 발생하는 불편함 및 부정확함을 해결할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 임플란트 식립 계획 수립 방법을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 10을 참조하면, 치과영상 처리장치(1)는 치과영상 데이터를 획득한다(S1010). 치과영상 데이터 획득 단계(S1010)에서, 일 실시 예에 따른 치과영상 처리장치(1)는 환자의 CT 데이터 또는 구강 모델 데이터로부터 파노라믹 영상을 생성한다. 그리고 파노라믹 영상을 대상으로 치아 분할을 수행하여 치아영역들을 분리한다. 이어서, 분리된 치아영역들 중에서 임플란트를 식립할 소정의 치아영역을 결정하고, 결정된 치아영역의 장 축의 중앙을 기준으로 단면 영상을 생성한다.

이어서, 치과영상 처리장치(1)는 획득된 치과영상 데이터를 대상으로 교합치와 치조골의 상태를 포함한 주변 구조물과의 관계정보를 파악한다(S1020). 예를 들어, 단면 영상에서 치아 및 치조골 영역을 추출하고 추출된 치아 및 치조골 영역의 외곽선을 각각 추출한다.

이어서, 치과영상 처리장치(1)는 파악된 주변 구조물과의 관계정보를 기반으로 식립하고자 하는 임플란트의 위치 및 각도를 결정한다(S1030). 예를 들어, 추출된 치아 및 치조골의 외곽선을 기준으로 임플란트 중심선을 생성한다.

임플란트 중심선 생성 방법 중 하나는, 임플란트 식립이 되는 대상 치아가 하악의 자연치인 경우, 추출된 하악의 치조골을 기준으로 추출된 상악 대합치의 설측 교두를 향하도록 임플란트 중심선을 생성한다. 다른 예로, 대상 치아가 상악의 자연치인 경우, 추출된 상악의 치조골을 기준으로 추출된 하합 대합치의 협측 교두를 향하도록 임플란트 중심선을 생성한다.

또 다른 예로, 임플란트 식립이 되는 대상 치아가 손상된 치아인 경우, 추출된 대합치의 외곽선에서 설측 교두에 소정의 포인트를 설정한다. 그리고 추출된 치조골의 외곽선의 중앙 지점에 소정의 포인트를 설정한다. 이어서, 설정된 대합치의 설측 교두 포인트와 치조골 중앙 지점 포인트를 연결하는 임플란트 중심선을 생성한다.

이어서, 치과영상 처리장치(1)는 임플란트를 식립하는 시뮬레이션을 수행한다(S1040). 예를 들어, 생성된 임플란트 중심선을 따라서 임플란트를 식립한다.

일 실시 예에 따른 치과영상 처리장치(1)는 크라운의 중심 축을 기준으로 동일한 중심 축을 가지고 크라운의 중심에 위치하도록 임플란트의 초기 위치를 결정하여 제공한 후, 교합치와 치조골의 상태를 포함한 주변 구조물과의 관계정보를 파악하여 파악된 주변 구조물과의 관계정보를 반영하여 임플란트의 초기 위치를 수정함에 따라 임플란트의 최종 위치를 결정하여 제공한다.

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

치과영상 데이터를 획득하는 단계; 및
획득된 치과영상 데이터를 대상으로 교합치와 치조골의 상태를 포함한 주변 구조물과의 관계정보를 기반으로 식립하고자 하는 임플란트의 위치 및 각도를 결정하여 임플란트를 식립하는 시뮬레이션을 수행하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트 식립 계획 수립 방법.
제 1 항에 있어서, 치과영상 데이터를 획득하는 단계는
환자의 CT 데이터 또는 구강 모델 데이터로부터 파노라믹 영상을 생성하는 단계;
파노라믹 영상을 대상으로 치아 분할을 수행하여 치아영역들을 분리하는 단계;
분리된 치아영역들 중에서 임플란트를 식립할 소정의 치아영역을 결정하는 단계; 및
결정된 치아영역의 장 축의 중앙을 기준으로 단면 영상을 생성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트 식립 계획 수립 방법.
제 1 항에 있어서, 시뮬레이션을 수행하는 단계는
치과영상에서 치아 및 치조골의 외곽선을 각각 추출하는 단계;
추출된 치아 및 치조골의 외곽선을 기준으로 임플란트 중심선을 생성하는 단계; 및
생성된 임플란트 중심선을 따라서 임플란트를 식립하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트 식립 계획 수립 방법.
제 3 항에 있어서, 임플란트 중심선을 생성하는 단계는
임플란트 식립이 되는 대상 치아가 하악의 자연치인 경우, 추출된 하악의 치조골을 기준으로 추출된 상악 대합치의 설측 교두를 향하도록 임플란트 중심선을 생성하는 단계; 및
대상 치아가 상악의 자연치인 경우, 추출된 상악의 치조골을 기준으로 추출된 하합 대합치의 협측 교두를 향하도록 임플란트 중심선을 생성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트 식립 계획 수립 방법.
제 3 항에 있어서, 임플란트 중심선을 생성하는 단계는
임플란트 식립이 되는 대상 치아가 손상된 치아인 경우 추출된 대합치의 외곽선에서 설측 교두에 소정의 포인트를 설정하는 단계;
추출된 치조골의 외곽선의 중앙 지점에 소정의 포인트를 설정하는 단계; 및
설정된 대합치의 설측 교두 포인트와 치조골 중앙 지점 포인트를 연결하는 임플란트 중심선을 생성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트 식립 계획 수립 방법.
제 1 항에 있어서, 시뮬레이션을 수행하는 단계는
크라운의 중심 축을 기준으로 동일한 중심 축을 가지고 크라운의 중심에 위치하도록 임플란트의 초기 위치를 결정하여 제공하는 단계;
교합치와 치조골의 상태를 포함한 주변 구조물과의 관계정보를 파악하는 단계; 및
파악된 주변 구조물과의 관계정보를 반영하여 임플란트의 초기 위치를 수정함에 따라 임플란트의 최종 위치를 결정하여 제공하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트 식립 계획 수립 방법.
치과영상 데이터를 획득하는 데이터 획득부;
획득된 치과영상을 대상으로 교합치와 치조골의 상태를 포함한 주변 구조물과의 관계정보를 기반으로 식립하고자 하는 임플란트의 위치 및 각도를 결정하는 시뮬레이션을 수행하는 제어부; 및
치과영상에 위치 및 각도가 결정된 임플란트를 식립하여 화면에 표시하는 출력부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과영상 처리장치.
제 7 항에 있어서, 제어부는
획득된 치과영상 데이터를 데이터 처리하여 단면 영상을 생성하는 데이터 처리부;
단면 영상에서 치아 및 치조골의 외곽선을 각각 추출하는 외곽선 추출부;
추출된 치아 및 치조골의 외곽선을 기준으로 임플란트 중심선을 생성하는 중심선 생성부; 및
생성된 임플란트 중심선을 따라서 임플란트를 식립하는 임플란트 식립부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과영상 처리장치.
제 8 항에 있어서, 데이터 처리부는
환자의 CT 데이터 또는 구강 모델 데이터로부터 파노라믹 영상을 생성하고, 파노라믹 영상을 대상으로 치아 분할을 수행하여 치아영역들을 분리하고, 분리된 치아영역들 중에서 임플란트를 식립할 소정의 치아영역을 결정하며, 결정된 치아영역의 장 축의 중앙을 기준으로 단면 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 치과영상 처리장치.
제 8 항에 있어서, 중심선 생성부는
임플란트 식립이 되는 대상 치아가 하악의 자연치인 경우, 추출된 하악의 치조골을 기준으로 추출된 상악 대합치의 설측 교두를 향하도록 임플란트 중심선을 생성하고,
대상 치아가 상악의 자연치인 경우, 추출된 상악의 치조골을 기준으로 추출된 하합 대합치의 협측 교두를 향하도록 임플란트 중심선을 생성하는 것을 특징으로 하는 치과영상 처리장치.
제 8 항에 있어서, 중심선 생성부는
임플란트 식립이 되는 대상 치아가 손상된 치아인 경우 추출된 대합치의 외곽선에서 설측 교두에 소정의 포인트를 설정하고,
추출된 치조골의 외곽선의 중앙 지점에 소정의 포인트를 설정하며,
설정된 대합치의 설측 교두 포인트와 치조골 중앙 지점 포인트를 연결하는 임플란트 중심선을 생성하는 것을 특징으로 하는 치과영상 처리장치.