KR20200134036A - 치식번호 부여 방법 및 이를 수행하는 치아영상 처리장치 - Google Patents

치식번호 부여 방법 및 이를 수행하는 치아영상 처리장치 Download PDF

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Abstract

치식번호 부여 방법 및 이를 수행하는 치아영상 처리장치가 개시된다. 일 실시 예에 따른 치식번호 부여 방법은, CT 데이터와 구강 모델 데이터를 정합하는 단계와, 정합이 수행된 CT 데이터를 구성하는 CT 슬라이스 영상에서 치아를 분리하고 치식번호를 부여하는 단계와, CT 슬라이스 영상에서 부여된 치식번호를 이에 대응하는 구강 모델 데이터에 자동으로 부여하는 단계를 포함한다.

Description

치식번호 부여 방법 및 이를 수행하는 치아영상 처리장치 {Method for numbering teeth number and image processing apparatus for performing the method}
본 발명은 치아영상을 영상 처리하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상 처리를 통해 치식번호를 부여하는 기술에 관한 것이다.
교정 또는 임플란트 식립 등의 시술을 위해서는 치아영상을 대상으로 치관을 분리해야 한다. 일반적으로 구강 모델 데이터를 이용하여 치관을 분리한다. 그런데 구강 모델 데이터만으로 치관을 분리하는 방법은 알고리즘상으로 몇 가지 문제들을 가지고 있다. 예를 들어, 사용자가 메쉬 데이터를 바라보는 방향에 따라 인식결과가 달라지기 때문에, 잇몸부분이 치아로 인식될 수도 있다. 다른 예로 하나의 치아라고 생각되는 치관이 여러 개의 치아로 분리되는 경우도 발생한다. 또한 구강 모델 데이터의 품질에 따라 육안상 실제로 분리되어야 하는 치관 부분이 분리되지 않을 수도 있다. 그래서 구강 모델 데이터 만으로 치관을 분리한 이후에 추가로 사용자의 개입이 여러 번 필요하다.
일 실시 예에 따르면 치아를 정확하게 분리할 수 있고 사용자의 개입을 최소화할 수 있는 치식번호 부여 방법 및 이를 수행하는 치아영상 처리장치를 제안한다.
일 실시 예에 따른 치식번호 부여 방법은, CT 데이터와 구강 모델 데이터를 정합하는 단계와, 정합이 수행된 CT 데이터를 구성하는 CT 슬라이스 영상에서 치아를 분리하고 치식번호를 부여하는 단계와, CT 슬라이스 영상에서 부여된 치식번호를 이에 대응하는 구강 모델 데이터에 자동으로 부여하는 단계를 포함한다.
치아를 분리하고 치식번호를 부여하는 단계는, 정합이 수행된 CT 데이터를 상악 및 하악에 해당하는 CT 슬라이스 영상들로 각각 구분하는 단계와, 상악 및 하악에 해당하는 각 CT 슬라이스 영상에서 뼈 부분을 제거하는 단계와, 뼈 부분이 제거된 CT 슬라이스 영상에서 치아를 분리하는 단계와, CT 슬라이스 영상의 분리된 치아들의 중심점을 연결하여 커브 라인을 생성하는 단계와, 커브 라인을 따라 치식번호를 부여하는 단계를 포함할 수 있다.
상악 및 하악에 해당하는 CT 슬라이스 영상들로 각각 구분하는 단계는, 치아 물림을 기준으로 CT 3D 데이터의 상단에서 Z 방향으로 가장 아래에 있는 슬라이스 영상에서 시작해서 미리 설정된 옵셋(offset)만큼 위에 있는 슬라이스 영상까지를 포함하여 상악 슬라이스 영상들을 구분하는 단계와, 치아 물림을 기준으로 CT 3D 데이터의 하단에서 Z 방향으로 가장 위에 있는 슬라이스 영상에서 시작해서 미리 설정된 옵셋(offset)만큼 아래에 있는 슬라이스 영상까지를 포함하여 하악 슬라이스 영상들을 구분하는 단계를 포함할 수 있다.
뼈 부분을 제거하는 단계는, 각 CT 슬라이스 영상에서 윤곽을 생성하는 단계와, 생성된 윤곽 중 면적이 가장 큰 윤곽을 가지는 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
치아를 분리하는 단계는, 뼈 부분이 제거된 CT 슬라이스 영상의 픽셀 값을 2차원 지형으로 가정하는 단계와, 픽셀 값이 기준 값보다 낮은 값을 가지는 픽셀들에 물을 채워가면서 물이 넘치는 구간에 댐을 만들어 영역을 분할하는 단계를 포함할 수 있다.
커브 라인을 생성하는 단계는, CT 슬라이스 영상의 분리된 치아들의 중심점을 각각 선정하는 단계와, 선정된 중심점들을 연결하여 커브 라인을 생성하는 단계와, 커브 라인의 미분 값이 0이 되는 부분을 경계 점으로 설정하는 단계와, 경계 점을 기준으로 치아 크기의 평균 값을 기반으로 치아 영역을 생성하는 단계와, 생성된 치아 영역에 커브 라인 위로 분리된 치아의 중심점들을 투영하는 단계와, 치아 영역에 투영된 중심점들에 치식번호를 부여하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 치아영상 처리장치는, CT 데이터와 구강 모델 데이터를 획득하는 데이터 획득부와, 획득된 CT 데이터와 구강 모델 데이터를 정합하고, 정합이 수행된 CT 데이터를 구성하는 CT 슬라이스 영상에서 치아를 분리하고 치식번호를 부여한 후 CT 슬라이스 영상에서 부여된 치식번호를 이에 대응하는 구강 모델 데이터에 자동으로 부여하는 제어부와, 치식번호가 부여된 영상을 화면에 표시하는 출력부를 포함한다.
제어부는 정합이 수행된 CT 데이터를 상악 및 하악에 해당하는 CT 슬라이스 영상들로 각각 구분하고, 상악 및 하악에 해당하는 각 CT 슬라이스 영상에서 뼈 부분을 제거하고, 뼈 부분이 제거된 CT 슬라이스 영상에서 치아를 분리하고, CT 슬라이스 영상의 분리된 치아들의 중심점을 연결하여 커브 라인을 생성하며, 커브 라인을 따라 치식번호를 부여할 수 있다.
제어부는 치아 물림을 기준으로 CT 3D 데이터의 상단에서 Z 방향으로 가장 아래에 있는 슬라이스 영상에서 시작해서 미리 설정된 옵셋(offset)만큼 위에 있는 슬라이스 영상까지를 포함하여 상악 슬라이스 영상들을 구분하고, 치아 물림을 기준으로 CT 3D 데이터의 하단에서 Z 방향으로 가장 위에 있는 슬라이스 영상에서 시작해서 미리 설정된 옵셋(offset)만큼 아래에 있는 슬라이스 영상까지를 포함하여 하악 슬라이스 영상들을 구분할 수 있다.
제어부는 뼈 부분을 제거하기 위해, 각 CT 슬라이스 영상에서 윤곽을 생성한 후 생성된 윤곽 중 면적이 가장 큰 윤곽을 가지는 부분을 제거할 수 있다.
제어부는 뼈 부분이 제거된 CT 슬라이스 영상의 픽셀 값을 2차원 지형으로 가정하고, 픽셀 값이 기준 값보다 낮은 값을 가지는 픽셀들에 물을 채워가면서 물이 넘치는 구간에 댐을 만들어 영역을 분할함에 따라 치아를 분리할 수 있다.
제어부는 CT 슬라이스 영상의 분리된 치아들의 중심점을 각각 선정하고, 선정된 중심점들을 연결하여 커브 라인을 생성하고, 커브 라인의 미분 값이 0이 되는 부분을 경계 점으로 설정하고, 경계 점을 기준으로 치아 크기의 평균 값을 기반으로 치아 영역을 생성하고, 생성된 치아 영역에 커브 라인 위로 분리된 치아의 중심점들을 투영하며, 치아 영역에 투영된 중심점들에 치식번호를 부여할 수 있다.
일 실시 예에 따른 디지털 교정을 위한 치식번호 부여 방법 및 이를 수행하는 치아영상 처리장치에 따르면, 치관을 분리하는 과정에 있어 메쉬 데이터로부터 치관을 정확하게 분리할 수 있고, 사용자의 개입을 최소한으로 줄일 수 있다. 또한, 사용자에게 자동으로 치식번호를 보여줌으로써 편리한 인터페이스를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아영상 처리장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치식번호 부여 방법의 흐름을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 2의 CT 슬라이스 영상에서의 치아 분리 및 치식번호 부여 단계의 세부 프로세스를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터와 구강 모델 데이터의 정합을 정면에서 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터와 구강 모델 데이터의 정합을 측면에서 보여주는 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 슬라이스 영상들을 상악으로 구분하기 위한 CT 데이터를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 슬라이스 영상들을 하악으로 구분하기 위한 CT 데이터를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커브 곡선이 생성된 축(Axial) 방향의 CT 슬라이스 영상을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상악 데이터에 대한 치식번호 부여 예를 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하악 데이터에 대한 치식번호 부여 예를 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 동시 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 치아영상 처리장치의 구성을 도시한 도면이다.
치아영상 처리장치(1)는 치아교정 수술용 가이드 디자인 프로그램, 임플란트과 같수술용 가이드 프로그램 등의 의료영상 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.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 치아영상 처리장치(1)는 데이터 획득부(10), 저장부(12), 제어부(14), 입력부(16) 및 출력부(18)를 포함한다.
데이터 획득부(10)는 환자의 기초 영상 데이터를 획득한다. 기초 영상 데이터는 X-ray 데이터, CT 데이터, 구강 모델 데이터 등이 있다. 데이터 획득부(10)는 기초 영상 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 영상들을 생성하고, 각각의 단층 영상 에서 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.
일 실시 예에 따른 제어부(14)는 데이터 획득부(10)를 통해 획득된 CT 데이터와 구강 모델 데이터를 정합하고, 정합이 수행된 CT 데이터를 구성하는 CT 슬라이스 영상에서 치아를 분리하여 치식번호를 부여한다. 그리고 CT 슬라이스 영상에서 부여된 치식번호를 이에 대응하는 구강 모델 데이터에 자동으로 부여한다.
제어부(14)는 CT 슬라이스 영상에 치식번호를 부여하기 위해, 정합이 수행된 CT 데이터를 상악 및 하악에 해당하는 CT 슬라이스 영상들로 각각 구분한다. 그리고 상악 및 하악에 해당하는 각 CT 슬라이스 영상에서 뼈 부분을 제거한 후 뼈 부분이 제거된 CT 슬라이스 영상에서 치아를 분리한다. 이때, CT 슬라이스 영상의 분리된 치아들의 중심점을 연결하여 커브 라인을 생성할 수 있다.
제어부(14)는 상악 및 하악에 해당하는 CT 슬라이스 영상들을 각각 구분하기 위해, 치아 물림을 기준으로 CT 3D 데이터의 상단에서 Z 방향으로 가장 아래에 있는 슬라이스 영상에서 시작해서 미리 설정된 옵셋(offset)만큼 위에 있는 슬라이스 영상까지를 포함하여 상악 슬라이스 영상들을 구분할 수 있다. 이와 유사하게 치아 물림을 기준으로 CT 3D 데이터의 하단에서 Z 방향으로 가장 위에 있는 슬라이스 영상에서 시작해서 미리 설정된 옵셋(offset)만큼 아래에 있는 슬라이스 영상까지를 포함하여 하악 슬라이스 영상들을 구분할 수 있다. 상악 및 하악 분리 실시 예는 도 4 및 도 5를 참조로 하여 후술한다.
제어부(14)는 커브 라인 생성을 위해, CT 슬라이스 영상의 분리된 치아들의 중심점을 각각 선정하고, 선정된 중심점들을 연결하여 커브 라인을 생성한다. 이때, 커브 라인의 미분 값이 0이 되는 부분을 경계 점으로 설정하고, 경계 점을 기준으로 치아 크기의 평균 값을 기반으로 치아 영역을 생성한다. 이어서, 생성된 치아 영역에 커브 라인 위로 분리된 치아의 중심점들을 투영하여, 치아 영역에 투영된 중심점들에 치식번호를 부여할 수 있다. 커브 라인 생성 실시 예는 도 8을 참조로 하여 후술하고, 치식번호 부여 실시 예는 도 9 및 도 10을 참조로 하여 후술한다.
저장부(12)에는 치아영상 처리장치(1)의 동작 수행을 위해 필요한 정보와 동작 수행에 따라 생성되는 정보가 저장되어, 제어부(14)의 요청 시 정보를 제공한다. 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.
입력부(16)는 사용자 조작을 입력받는다. 출력부(18)는 화면을 표시한다. 출력부(18)는 제어부(14)를 통해 치식번호가 부여된 영상을 화면에 표시할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치식번호 부여 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 영상 처리장치(1)는 CT 데이터와 구강 모델 데이터를 획득(S210)한 후, 획득한 CT 데이터와 구강 모델 데이터를 정합한다(S220).
이어서, 영상 처리장치(1)는 정합이 수행된 CT 데이터를 구성하는 CT 슬라이스 영상에서 치아를 분리하고 치식번호를 부여한다(S230). 이에 대한 세부 실시 에는 도 3을 참조로 하여 후술한다.
이어서, 영상 처리장치(1)는 CT 슬라이스 영상에서 부여된 치식번호를 이에 대응하는 구강 모델 데이터에 자동으로 부여한다(S240). 전술한 방법에 따르면, 구강 모델 데이터를 이용한 치관 분리를 CT 데이터를 이용함에 따라 보다 용이하게 할 수 있다. 또한 구강 모델 데이터 및 CT 데이터를 이용하여 자동으로 치아의 치식번호를 부여함에 따라 정확도가 향상되고, 구강 모델 데이터를 이용한 치식번호 부여 시 발생한 사용자의 개입을 최소화할 수 있다. 나아가, 사용자에게 자동으로 치식번호를 보여줌으로써 편리한 사용자 인터페이스를 제공한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 2의 CT 슬라이스 영상에서의 치아 분리 및 치식번호 부여 단계의 세부 프로세스를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 영상 처리장치(1)는 정합이 수행된 CT 데이터를 상악 및 하악에 해당하는 CT 슬라이스 영상들로 각각 구분한다(S310). 이에 대한 실시 예는 도 4 및 도 5를 참조로 하여 후술한다.
이어서, 영상 처리장치(1)는 상악 및 하악에 해당하는 각 CT 슬라이스 영상에서 뼈 부분을 제거한다(S320). 이때, 각 CT 슬라이스 영상에서 윤곽을 생성하고, 생성된 윤곽 중 면적이 가장 큰 윤곽을 가지는 부분을 제거함에 따라 뼈 부분을 제거할 수 있다.
이어서, 영상 처리장치(1)는 뼈 부분이 제거된 CT 슬라이스 영상에서 치아를 분리한다(S330). 그리고 CT 슬라이스 영상의 분리된 치아들의 중심점을 연결하여 커브 라인을 생성한다(S340). 커브 라인 생성 실시 예는 도 8을 참조로 하여 후술한다.
이어서, 영상 처리장치(1)는 커브 라인을 따라 치식번호를 부여한다(S350). 치식번호 부여 실시 예는 도 9 및 도 10을 참조로 하여 후술한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터와 구강 모델 데이터의 정합을 정면에서 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 데이터와 구강 모델 데이터의 정합을 측면에서 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5을 참조하면, 치아영상 처리장치는 우선 CT 데이터(42)와 구강 모델 데이터(40)를 정합한다. CT 데이터(42)는 3D 볼륨 데이터일 수 있다. 실제로는 CT 데이터(42)를 구강 모델 데이터로 변환한다. 그리고 변환된 구강 모델 데이터와, 상악의 구강 모델 데이터(400) 또는 하악의 구강 모델 데이터(402)를 정합한다. 정합은 3점 정합, 자동 정합 또는 이와 비슷한 방법의 정합 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 치식번호를 자동으로 부여하는 프로세스는 정합이 완료되는 순간 시작된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 슬라이스 영상들을 상악으로 구분하기 위한 CT 데이터를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 슬라이스 영상들을 하악으로 구분하기 위한 CT 데이터를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 치아영상 처리장치는 CT 데이터의 CT 슬라이스 영상들을 상악 및 하악으로 구분하며, 상악 및 하악 구분은 동시에 진행될 수 있다. 구분하는 방법은 정합단계에서 상악 또는 하악의 메쉬 데이터가 CT 데이터로부터 변환된 메쉬 데이터와 정합이 완료됐을 때, 상악 또는 하악에 해당되는 CT 슬라이스 영상들을 알 수 있다. CT 데이터(42)에서 상악(420)은 치아 물림을 기준으로 CT 3D 데이터의 상단에서 Z축 방향으로 가장 아래에 있는 슬라이스 영상(610)에서 시작해서 옵셋(offset)만큼 위에 있는 슬라이스 영상(620)까지를 범위로 한다.
하악(422)은 치아 물림을 기준으로 CT 3D 데이터의 하단에서 Z축 방향으로 가장 위에 있는 슬라이스 영상(710)에서 시작해서 옵셋(offset)만큼 아래에 있는 슬라이스 영상(720)까지를 범위로 한다. 옵셋만큼의 상악 슬라이스 영상들(420)은 상악 치관 분리에 사용되고, 하악 슬라이스 영상들(422)은 하악 치관 분리에 사용된다.
구강 모델 데이터가 없는 경우, CT 데이터만으로 상악 및 하악을 분리할 수도 있다. CT를 촬영할 때, 입을 벌리고 찍기 때문에 상악과 하악의 경계를 알아낼 수 있다. 이 경계를 기반으로 상악과 하악에 대한 옵셋 값을 적용하여 구분한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커브 곡선이 생성된 축(Axial) 방향의 CT 슬라이스 영상을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 치아영상 처리장치는 상악 데이터 및 하악 데이터를 구분한 이후, 각 데이터에 뼈(bone)와 같은 경 조직(hard tissue)가 남아있으면 치아로 인식될 수 있기 때문에 이를 제거해야 한다. CT 슬라이스 영상들에서 치관을 분리하기에 앞서 경 조직을 제거하기 위해 먼저 각 CT 슬라이스 영상 상에서 윤곽(contour)을 생성하여 면적이 가장 큰 윤곽을 가지는 부분을 영상에서 제거한다. 이후 노이즈들은 영상 영상처리를 이용해서 제거한다. 면적이 가장 큰 윤곽을 가지는 부분이 뼈에 해당한다.
이어서, 뼈가 제거된 CT 슬라이스 영상에서 치관을 분리한다. 치관 분리를 위해 치아영상 처리장치는 워터쉐드(Watershed) 알고리즘을 사용할 수 있다. 워터쉐드 알고리즘은 영상의 픽셀 값을 2차원 지형으로 가정한다. 픽셀 값이 높은 부분과 낮은 부분으로 구분할 수 있는데, 높은 값을 갖는 픽셀들을 피크(peak), 낮은 값을 갖는 픽셀들을 밸리(valley)로 생각한다. 낮은 값을 갖는 픽셀들에 물을 계속 채워가다 보면 넘치는 구간이 생긴다. 이 구간에 댐을 만들어 영상을 분할하는 방법이다.
치관이 분리된 CT 슬라이스 영상(8)에서 분리된 치아들의 중심점들을 연결하여 악궁 형태의 커브 라인(curve line)(800)을 생성한다. 이 커브 라인은 2차 다항식(Polynomial) 커브 형태이다. 커브 라인(800)은 치아번호를 자동으로 부여하는데 사용된다. 도 8의 경계점(810)은 커브 라인(800)의 좌우를 구분하는 기준이 된다. 경계점(810)은 2차 다항식 형태의 커브 라인에서 미분 값이 0이 되는 점일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상악 데이터에 대한 치식번호 부여 예를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하악 데이터에 대한 치식번호 부여 예를 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 치식번호 부여는 전치부를 기준으로 한다. 구치부를 기준으로 치식번호를 부여하면 사람에 따라 사랑니가 있을 수도 있고 없을 수도 있기 때문에 치식번호를 부여하기 어렵다. 치식번호는 FDI 넘버링 시스템(Numbering System)을 사용하여 부여할 수 있다. 이 방법은 국제적으로 치과의사들이 널리 사용하는 표기법이다.
먼저 상악 데이터(9)의 경우 10번대와 20번대를 구분 짓고, 하악 데이터(100)의 경우 30번대와 40번대를 구분 짓는다. 상악 데이터(9)를 예로 들면 10번대와 20번대를 구분 짓는 경계점은 커브 피팅 단계에서 생성한 2차 다항식 커브의 미분 값이 0이 되는 점으로 설정한다. 이 경계점을 기준으로 커브 위에 가운데 중절치 (Central Incisor), 측절치(Lateral Incisor), 견치(Canine), 제1 소구치(First Premolar), 제2 소구치(Second Premolar), 제1 대구치(First Molar) 영역을 생성한다. 이 영역은 성별, 인종, 나이에 따라 조사된 치아크기의 평균값을 기반으로 한다. 영역을 구분 지어야 하는 이유는 교정의 경우 치아가 상실된 경우가 있기 때문이다.
치아 영역이 설정되었으면, 설정된 치아 영역에 다항식 형태의 커브 라인 위로 분리된 치아의 중심점들을 투영한다. 이어서, 치아 영역에 투영된 중심점들에 치식번호(900, 1000)를 부여한다.
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 (12)

  1. CT 데이터와 구강 모델 데이터를 정합하는 단계;
    정합이 수행된 CT 데이터를 구성하는 CT 슬라이스 영상에서 치아를 분리하고 치식번호를 부여하는 단계; 및
    CT 슬라이스 영상에서 부여된 치식번호를 이에 대응하는 구강 모델 데이터에 자동으로 부여하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 치식번호 부여 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 치아를 분리하고 치식번호를 부여하는 단계는
    정합이 수행된 CT 데이터를 상악 및 하악에 해당하는 CT 슬라이스 영상들로 각각 구분하는 단계;
    상악 및 하악에 해당하는 각 CT 슬라이스 영상에서 뼈 부분을 제거하는 단계; 및
    뼈 부분이 제거된 CT 슬라이스 영상에서 치아를 분리하는 단계;
    CT 슬라이스 영상의 분리된 치아들의 중심점을 연결하여 커브 라인을 생성하는 단계; 및
    커브 라인을 따라 치식번호를 부여하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 치식번호 부여 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상악 및 하악에 해당하는 CT 슬라이스 영상들로 각각 구분하는 단계는
    치아 물림을 기준으로 CT 3D 데이터의 상단에서 Z 방향으로 가장 아래에 있는 슬라이스 영상에서 시작해서 미리 설정된 옵셋(offset)만큼 위에 있는 슬라이스 영상까지를 포함하여 상악 슬라이스 영상들을 구분하는 단계; 및
    치아 물림을 기준으로 CT 3D 데이터의 하단에서 Z 방향으로 가장 위에 있는 슬라이스 영상에서 시작해서 미리 설정된 옵셋(offset)만큼 아래에 있는 슬라이스 영상까지를 포함하여 하악 슬라이스 영상들을 구분하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 치식번호 부여 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 뼈 부분을 제거하는 단계는
    각 CT 슬라이스 영상에서 윤곽을 생성하는 단계; 및
    생성된 윤곽 중 면적이 가장 큰 윤곽을 가지는 부분을 제거하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 치식번호 부여 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 치아를 분리하는 단계는
    뼈 부분이 제거된 CT 슬라이스 영상의 픽셀 값을 2차원 지형으로 가정하는 단계;
    픽셀 값이 기준 값보다 낮은 값을 가지는 픽셀들에 물을 채워가면서 물이 넘치는 구간에 댐을 만들어 영역을 분할하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 치식번호 부여 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 커브 라인을 생성하는 단계는
    CT 슬라이스 영상의 분리된 치아들의 중심점을 각각 선정하는 단계;
    선정된 중심점들을 연결하여 커브 라인을 생성하는 단계;
    커브 라인의 미분 값이 0이 되는 부분을 경계 점으로 설정하는 단계;
    경계 점을 기준으로 치아 크기의 평균 값을 기반으로 치아 영역을 생성하는 단계;
    생성된 치아 영역에 커브 라인 위로 분리된 치아의 중심점들을 투영하는 단계; 및
    치아 영역에 투영된 중심점들에 치식번호를 부여하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 치식번호 부여 방법.
  7. CT 데이터와 구강 모델 데이터를 획득하는 데이터 획득부;
    획득된 CT 데이터와 구강 모델 데이터를 정합하고, 정합이 수행된 CT 데이터를 구성하는 CT 슬라이스 영상에서 치아를 분리하고 치식번호를 부여한 후 CT 슬라이스 영상에서 부여된 치식번호를 이에 대응하는 구강 모델 데이터에 자동으로 부여하는 제어부; 및
    치식번호가 부여된 영상을 화면에 표시하는 출력부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아영상 처리장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 제어부는
    정합이 수행된 CT 데이터를 상악 및 하악에 해당하는 CT 슬라이스 영상들로 각각 구분하고,
    상악 및 하악에 해당하는 각 CT 슬라이스 영상에서 뼈 부분을 제거하고,
    뼈 부분이 제거된 CT 슬라이스 영상에서 치아를 분리하고,
    CT 슬라이스 영상의 분리된 치아들의 중심점을 연결하여 커브 라인을 생성하며,
    커브 라인을 따라 치식번호를 부여하는 것을 특징으로 하는 치아영상 처리장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 제어부는
    치아 물림을 기준으로 CT 3D 데이터의 상단에서 Z 방향으로 가장 아래에 있는 슬라이스 영상에서 시작해서 미리 설정된 옵셋(offset)만큼 위에 있는 슬라이스 영상까지를 포함하여 상악 슬라이스 영상들을 구분하고,
    치아 물림을 기준으로 CT 3D 데이터의 하단에서 Z 방향으로 가장 위에 있는 슬라이스 영상에서 시작해서 미리 설정된 옵셋(offset)만큼 아래에 있는 슬라이스 영상까지를 포함하여 하악 슬라이스 영상들을 구분하는 것을 특징으로 하는 치아영상 처리장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 제어부는
    뼈 부분을 제거하기 위해, 각 CT 슬라이스 영상에서 윤곽을 생성한 후 생성된 윤곽 중 면적이 가장 큰 윤곽을 가지는 부분을 제거하는 것을 특징으로 하는 치식번호 부여 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 제어부는
    뼈 부분이 제거된 CT 슬라이스 영상의 픽셀 값을 2차원 지형으로 가정하고, 픽셀 값이 기준 값보다 낮은 값을 가지는 픽셀들에 물을 채워가면서 물이 넘치는 구간에 댐을 만들어 영역을 분할함에 따라 치아를 분리하는 것을 특징으로 하는 치아영상 처리장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 제어부는
    CT 슬라이스 영상의 분리된 치아들의 중심점을 각각 선정하고,
    선정된 중심점들을 연결하여 커브 라인을 생성하고,
    커브 라인의 미분 값이 0이 되는 부분을 경계 점으로 설정하고,
    경계 점을 기준으로 치아 크기의 평균 값을 기반으로 치아 영역을 생성하고,
    생성된 치아 영역에 커브 라인 위로 분리된 치아의 중심점들을 투영하며,
    치아 영역에 투영된 중심점들에 치식번호를 부여하는 것을 특징으로 하는 치아영상 처리장치.
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