KR20210017370A

KR20210017370A - 치과용 가이드 디자인 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20210017370A
Application number: KR1020190096510A
Authority: KR
Inventors: 이응준
Original assignee: 오스템임플란트 주식회사
Priority date: 2019-08-08
Filing date: 2019-08-08
Publication date: 2021-02-17
Also published as: KR102292875B1

Abstract

치과용 가이드 디자인 방법 및 그 장치가 개시된다. 일 실시 예에 따른 치과용 가이드 디자인 방법 및 그 장치는 치과용 가이드 디자인 시 잇몸 평면 기준의 깊이맵을 이용하여 크라운의 위치 및 크기를 계산하고 계산된 크라운 위치에 스텐트를 배치함에 따라 처리속도를 단축시키고 사용하기가 편리하다.

Description

치과용 가이드 디자인 방법 및 그 장치 {Method for designing dental guide and apparatus thereof}

본 발명은 치과영상 처리기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 치과용 가이드 디자인 기술에 관한 것이다.

실제 의사가 임플란트 시술 등과 같은 치과 수술을 수행하기 전에, 치과용 가이드 디자인 프로그램을 이용한 가상의 시뮬레이션을 통해 임플란트 식립 계획을 사전 수립한다. 예를 들어, 환자에게 알맞은 픽스쳐, 어번트먼트, 크라운 등을 포함한 임플란트 구조물의 위치를 결정하고 이를 대상치아 위치에 가상으로 식립한다. 임플란트 구조물의 식립에 대한 계획이 완료되면, 치과용 가이드 형상을 디자인하여 제작하고 제작된 치과용 가이드에 픽스쳐의 위치를 기준으로 하는 치과용 스텐트가 생성된다. 그런데 치과용 가이드 제작에 필요한 스텐트 및 픽스쳐를 수동으로 배치하고 크라운의 크기를 수동으로 조절하면 시간이 많이 소요되고 사용하기 불편하다.

일 실시 예에 따라, 치과용 가이드 제작에 필요한 스텐트와 픽스쳐 및 크라운을 자동으로 조절함으로써 시간적으로 효과를 볼 수 있고 사용자가 보다 편하게 사용할 수 있도록 하는 치과용 가이드 디자인 방법 및 그 장치를 제안한다.

일 실시 예에 따른 치과용 가이드 디자인 방법은, 치과용 가이드 디자인 시 스캔 데이터로부터 잇몸 평면 기준의 스캔 데이터 깊이맵과 크라운 메쉬 데이터의 크라운 깊이맵을 각각 생성하는 단계와, 생성된 스캔 데이터 깊이맵과 크라운 깊이맵 간의 연산을 통해 크라운의 위치 및 크기를 계산하는 단계와, 계산된 크라운 위치에 스텐트를 배치하는 단계를 포함한다.

크라운의 위치 및 크기를 계산하는 단계는, 크라운 메쉬 데이터의 초기 배치 크라운을 그 중심점을 기준으로 x축 및 y축 방향으로 축소시킨 후 이로부터 크라운 깊이맵을 생성하는 단계와, 크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 x축 및 y축 방향으로 확장해 가면서 이로부터 크라운 깊이맵을 재생성하고 재생성된 크라운 깊이맵의 크라운이 스캔 데이터 깊이맵의 인접치와 접촉하는 지점을 포함하여 크라운 영역 범위를 계산하는 단계와, 계산된 크라운 영역 범위의 중심점으로 크라운의 중심점을 이동시켜 크라운을 재배치하는 단계를 포함할 수 있다.

크라운의 위치 및 크기를 계산하는 단계는, 크라운 메쉬 데이터의 재배치된 크라운을 그 중심점을 기준으로 x축 및 y축 방향으로 축소시킨 후 이로부터 크라운 깊이맵을 생성하는 단계와, 크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 x축 및 y축 방향으로 확장해 가면서 이로부터 크라운 깊이맵을 재생성하고 재생성된 크라운 깊이맵의 크라운이 스캔 데이터 깊이맵의 인접치와 접촉하면 해당 위치 및 크기로 크라운의 x축 및 y축의 위치 및 크기를 확정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

크라운 영역 범위를 계산하는 단계는, 연속된 복수 개의 스텐트를 생성해야 하는 경우 각 크라운의 양끝이 접촉하는 지점을 계산하는 단계와, 계산된 크라운의 양끝이 접촉하는 지점을 포함한 크라운 영역 범위 내에서 크라운 간 비율에 따라 크라운 영역을 분할하는 단계를 포함하며, 크라운을 재배치하는 단계에서 분할된 크라운 영역의 각 중심점으로 각 크라운의 초기 중심점을 이동시켜 크라운을 재배치할 수 있다.

치과용 가이드 디자인 방법은, 크라운의 메쉬 데이터와 대합치의 스캔 데이터 간의 연산을 통해 크라운의 높이를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

크라운의 높이를 계산하는 단계는, 크라운 메쉬 데이터의 크기가 결정된 크라운을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 축소시켰다 교합치의 스캔 데이터와 접촉하는 위치까지 확장시켜서 크라운의 최상단 위치 및 바닥면 위치를 포함하는 크라운 영역 범위를 계산하는 단계와, 계산된 크라운 영역 범위의 중심점으로 크라운의 중심점을 이동시켜 크라운을 재배치하는 단계를 포함할 수 있다.

크라운 영역 범위를 계산하는 단계는, 크라운 메쉬 데이터의 크기가 결정된 크라운을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 축소시키는 단계와, 크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 z축 방향으로 확장해 가면서 스캔 데이터의 잇몸 평면의 하단에 접촉하면 해당 위치로 크라운의 바닥면 위치를 결정하는 단계와, 크라운 메쉬 데이터의 크라운을 그 중심점을 기준으로 다시 z축 방향으로 축소시키는 단계와, 크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 z축 방향으로 확장해 가면서 교합치의 스캔 데이터에 접촉하면 해당 위치로 크라운의 최상단 위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

크라운 영역 범위를 계산하는 단계에서, 크라운 메쉬 데이터의 크라운 경계영역을 계산한 후 스캔 데이터에서 크라운 경계영역과 대응하는 관심영역만을 추출하여 크라운 메쉬 데이터와 추출된 스캔 데이터의 관심 영역 간 연산을 수행할 수 있다.

크라운 영역 범위를 계산하는 단계는, 크라운 메쉬 데이터의 재배치된 크라운을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 축소시키는 단계와, 축소된 크라운을 z축 방향으로 확장하여 교합치의 스캔 데이터에 접촉하면 크라운의 z축 위치 및 높이를 확정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

크라운의 높이를 계산하는 단계에서 크라운 메쉬 데이터의 크라운과 대합하는 교합치가 없는 경우 스캔 데이터 깊이맵과 크라운 깊이맵 간의 연산 시 크라운 확장 비율 값으로 크라운 높이를 계산할 수 있다.

다른 실시 예에 따른 치과용 가이드 디자인 장치는 치과용 가이드 디자인 시 잇몸 평면 기준의 스캔 데이터 깊이맵과 크라운 메쉬 데이터의 크라운 깊이맵 간 연산을 통해 크라운의 위치 및 크기를 계산하고 크라운의 메쉬 데이터와 대합치의 스캔 데이터 간의 연산을 통해 크라운의 높이를 계산한 후 계산된 크라운 위치에 스텐트를 배치하여 스텐트를 포함한 가이드를 생성하는 제어부와, 스텐트를 포함한 가이드를 화면에 표시하는 출력부를 포함한다.

제어부는 크라운 메쉬 데이터의 초기 배치 크라운을 그 중심점을 기준으로 x축 및 y축 방향으로 축소시킨 후 이로부터 크라운 깊이맵을 생성하고, 크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 x축 및 y축 방향으로 확장해 가면서 이로부터 크라운 깊이맵을 재생성하고 재생성된 크라운 깊이맵의 크라운이 스캔 데이터 깊이맵의 인접치와 접촉하는 지점을 포함하여 크라운 영역 범위를 계산하며, 계산된 크라운 영역 범위의 중심점으로 크라운의 중심점을 이동시켜 크라운을 재배치할 수 있다.

제어부는 크라운 메쉬 데이터의 재배치된 크라운을 그 중심점을 기준으로 x축 및 y축 방향으로 축소시킨 후 이로부터 크라운 깊이맵을 생성하고, 크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 x축 및 y축 방향으로 확장해 가면서 이로부터 크라운 깊이맵을 재생성하고 재생성된 크라운 깊이맵의 크라운이 스캔 데이터 깊이맵의 인접치와 접촉하면 해당 위치 및 크기로 크라운의 x축 및 y축의 위치 및 크기를 확정할 수 있다.

제어부는 크라운 메쉬 데이터의 크라운을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 축소시켰다 교합치의 스캔 데이터와 접촉하는 위치까지 확장시켜서 크라운의 최상단 위치 및 바닥면 위치를 포함하는 크라운 영역 범위를 계산하고, 계산된 크라운 영역 범위의 중심점으로 크라운의 중심점을 이동시켜 크라운을 재배치하고, 크라운 메쉬 데이터의 재배치된 크라운을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 축소시키며, 크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 z축 방향으로 확장하면서 교합치의 스캔 데이터에 접촉하면 크라운의 z축 위치 및 높이를 확정할 수 있다.

제어부는 크라운 영역 범위 계산 시, 크라운 메쉬 데이터의 크기가 결정된 크라운을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 축소시킨 후 크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 z축 방향으로 확장해 가면서 스캔 데이터의 잇몸 평면의 하단에 접촉하면 해당 위치로 크라운의 바닥면 위치를 결정하고, 크라운 메쉬 데이터의 크라운을 그 중심점을 기준으로 다시 z축 방향으로 축소시킨 후 크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 z축 방향으로 확장해 가면서 교합치의 스캔 데이터에 접촉하면 해당 위치로 크라운의 최상단 위치를 결정할 수 있다.

일 실시 예에 따른 치과용 가이드 디자인 방법 및 그 장치에 의해, 치과용 가이드 제작에 필요한 스텐트 및 픽스쳐를 자동으로 배치하고 크라운의 크기를 자동으로 조절함에 따라 작업시간이 절약되고 사용하기 편리하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과용 가이드 디자인 장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과용 가이드 디자인 방법의 흐름을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 크라운 초기 위치 배치 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 잇몸 평면 기준의 스캔 데이터 깊이맵을 생성하는 화면을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 크라운 메쉬 데이터의 크라운을 x축 및 y축 방향으로 축소시키는 화면을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 크라운 크기 확장에 따른 크라운 깊이맵과 스캔 데이터 깊이맵 간의 확장 연산 화면을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 크라운의 중심점을 계산하여 이를 재배치하는 영상 화면을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 z축 방향으로 크라운을 축소한 뒤 확장하여 z축 방향의 크라운 높이를 계산하기 위한 화면을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 크라운 위치와 크기 및 높이가 조절된 영상 화면을 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐와 어버트먼트를 배치하는 영상 화면을 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스텐트를 포함한 가이드를 생성하는 영상 화면을 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 치과용 가이드 디자인 장치의 구성을 도시한 도면이다.

치과용 가이드 디자인 장치(1)는 치과영상에 치과용 가이드를 디자인하기 위한 영상 처리 프로그램을 실행하는 전자장치이다. 전자장치는 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿(Tablet) PC, 스마트폰, 휴대폰, PMP(Personal Media Player), PDA(Personal Digital Assistants) 등이 있다. 영상 처리 프로그램은 가이드 디자인 프로그램, 임플란트 시뮬레이션 프로그램, 스캔 프로그램, CAD 프로그램 등이 있다. 또한, 치과의 임플란트 수술용 이외에 다른 일반적인 의료영상 처리를 위한 프로그램에 적용될 수 있다.

영상 처리 프로그램을 이용한 치과용 가이드 디자인 과정은 수술 환자 등록, 등록된 환자의 CT 데이터 및 스캔 데이터 획득, CT 데이터 및 스캔 데이터의 정합, 정합된 영상 데이터에서 악궁 라인 생성 및 악궁 라인을 이용한 파노라믹 영상(Panoramic Image) 생성, 환자의 스캔 데이터에서 크라운 모델 위치 및 크기 결정, 환자의 CT 데이터에서 픽스쳐를 포함한 임플란트 구조물 위치 결정, 가이드 형상 디자인, 최종 가이드 출력을 포함한 과정으로 구성된다. 본 발명은 위의 과정 중에서 가이드 제작에 필요한 스텐트, 픽스쳐 및 크라운을 자동으로 조정하는 기술에 관한 것이다.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 치과용 가이드 디자인 장치(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, 스캔 데이터 등이 있다. 데이터 획득부(10)는 기초 영상 데이터를 프로그램에서 실행하거나 웹 페이지 및 서버에 저장된 데이터를 로딩할 수 있다. 임플란트 구조물 식립을 위해서 CT 데이터, 스캔 데이터 등이 기초 데이터로 필요할 수 있다.

스캔 데이터는 환자의 구강을 본떠 생성한 석고 모형을 3D 스캐너(3D Scanner)로 스캐닝 하여 획득하거나, 구강 내 3D 스캐너(3D Intra-oral scanner)를 이용하여 환자의 구강 내부를 스캐닝 하여 획득될 수 있다. CT 데이터는 CT(Computed Tomography, 컴퓨터 단층 촬영)를 사용하여 환자의 두부 단층 영상들을 생성하고, 각각의 단층 영상에서 치아 부분의 경계를 구분(Segmentation)한 후 하나로 취합함에 따라 획득될 수 있다. 획득된 스캔 데이터 및 CT 데이터는 저장부(12)에 저장될 수 있다.

저장부(12)에는 치과용 가이드 디자인 장치(1)의 동작 수행을 위해 필요한 정보와 동작 수행에 따라 생성되는 정보가 저장되어, 제어부(14)의 요청 시 정보를 제공한다. 저장부(12)에는 가이드 디자인 작업 시 작업 단계 별로 생성 또는 변경되는 가이드 객체의 데이터를 포함한 작업 내용이 저장된다.

제어부(14)는 치과용 가이드 디자인 프로그램을 실행 시킨다. 치과용 가이드 디자인 시 크라운의 위치 및 크기를 자동으로 계산하고 계산된 크라운 위치에 스텐트 및 픽스쳐를 자동으로 배치하도록 화면 정보를 구성하여 이를 출력부(18)에 제공한다. 출력부(18)는 제어부(14)에 의해 제공되는 화면 정보로 구성되는 프로그램 화면을 표시한다.

일 실시 예에 따른 제어부(14)는 치과용 가이드 디자인 시 깊이맵(Depth Map)을 이용하여 크라운의 위치 및 크기를 계산한다. 예를 들어, 스캔 데이터에서 잇몸 평면(Gingival plane)을 추출하고 추출된 잇몸 평면 기준의 스캔 데이터 깊이맵을 생성하고, 스캔 데이터에서 크라운의 메쉬 데이터(Mesh data)를 추출하고 추출된 크라운 메쉬 데이터의 깊이맵을 생성한다. 그리고 잇몸 평면 기준의 스캔 데이터 깊이맵과 크라운 깊이맵 간 연산을 통해 크라운의 위치 및 크기를 계산한다. 메쉬 데이터가 아닌 잇몸 평면 기준의 깊이맵을 이용하여 크라운의 위치 및 크기를 조정하니 속도를 메쉬 데이터로 조절할 때보다 빨라진다.

일 실시 예에 따른 제어부(14)는 치과용 가이드 디자인 시 메쉬 데이터를 이용하여 크라운의 높이를 계산한다. 예를 들어, 크라운의 메쉬 데이터와 해당 크라운과 교합하는 대합치의 스캔 데이터 간의 연산을 통해 크라운의 높이를 계산한다. 전술한 방식들을 통해 크라운의 위치와 크기 및 높이가 모두 계산되면, 제어부(14)는 계산된 크라운 위치에 스텐트를 배치하여 스텐트를 포함한 가이드를 생성한다.

출력부(18)는 각종 정보를 출력한다. 일 실시 예에 따른 출력부(18)는 제어부(14)를 통해 생성된 크라운, 픽스쳐, 스텐트를 포함하는 가이드 등을 사용자가 인지할 수 있도록 화면에 표시한다. 입력부(16)는 사용자로부터 각종 사용자 조작신호를 입력 받는다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과용 가이드 디자인 방법의 흐름을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 치과용 가이드 디자인 장치는 가이드를 생성하기 위한 대상치아를 선택(S200) 하고, 크라운의 초기 위치를 계산하여 배치한다(S202). 크라운 초기 위치는 대략적인 것이므로 정확한 크라운 중심점(Center)를 찾기 위해 깊이맵을 이용한다. 예를 들어, 스캔 데이터로부터 잇몸 평면 기준의 스캔 데이터 깊이맵과 크라운 메쉬 데이터의 크라운 깊이맵을 각각 생성한 후 생성된 스캔 데이터 깊이맵과 크라운 깊이맵 간의 연산을 통해 크라운의 위치 및 크기를 계산한다. 예를 들어, 크라운 메쉬 데이터의 초기 배치된 크라운을 그 중심점을 기준으로 z축은 고정시킨 상태에서 x축 및 y축 방향으로 최대로 축소시킨 후 크라운 깊이맵을 생성한다. 이어서, 축소된 크라운을 z축은 고정시키고 x축 및 y축 방향으로 조금씩 확장(S204) 해 가면서 이로부터 크라운 깊이맵을 재생성한다. 이때, 재생성된 크라운 깊이맵의 크라운이 잇몸 영역 기준의 스캔 데이터 깊이맵의 인접치와 접촉하는지 여부를 확인(S206)하여, 인접치와 접촉하는 경우 인접치와 접촉하는 지점을 포함하여 크라운 영역 범위를 계산한다. 이때, 계산된 크라운 영역 범위의 중심점으로 크라운의 중심점을 이동시켜 크라운을 재배치한다(S208).

전술한 프로세스에 의해 크라운의 중심점에 크라운을 이동시킨 후, 치과용 가이드 디자인 장치는 크라운 메쉬 데이터의 재배치된 크라운을 그 중심점을 기준으로 z축은 고정한 상태에서 x축 및 y축 방향으로 최대한으로 축소시킨 후 축소된 크라운을 z축은 고정하고 x축 및 y축 방향으로 조금씩 확장(S210) 해 가면서 이로부터 크라운 깊이맵을 재생성한다. 그리고 재생성된 크라운 깊이맵의 크라운이 잇몸 영역 기준의 스캔 데이터 깊이맵의 인접치와 접촉하는지 여부를 확인(S212)하여 인접치와 접촉하면 해당 위치 및 크기로 크라운의 x, y축 위치 및 크기를 확정한다(S214). 전술한 프로세스에 의해 크라운의 x, y축 위치 및 크기를 확정하였다면, 후술하는 프로세스는 크라운의 z축 위치 및 높이를 확정하는 프로세스이다.

치과용 가이드 디자인 장치는 크라운 메쉬 데이터와 대합치의 스캔 데이터 간의 연산을 통해 크라운의 높이를 계산한다. 크라운의 크기 계산 시 깊이맵 데이터를 이용하는 데 비하여 크라운의 높이 계산 시에는 메쉬 데이터를 이용한다는 점에서 차이가 있다. 예를 들어, 크라운 메쉬 데이터의 크라운을 그 중심점을 기준으로 x, y축은 고정하고 z축 방향으로 최대한 축소시켰다 스캔 데이터의 잇몸 평면과 접촉하는 위치까지 조금씩 확장 시킨다(S216). 이때 대합치의 스캔 데이터와 접촉하는지 여부를 확인(S218)하여 접촉하면 해당 높이로 크라운의 z축 높이를 최종 확정한다(S220). 크라운의 x, y축 크기와 z축 높이가 모두 결정되면, 계산된 크라운 위치에 픽스쳐와 스텐트를 배치한다(S222). 예를 들어 크라운 중심의 바닥면(Bottom) 지점을 기준으로 하단에 픽스쳐와 스텐트를 배치하여 계획(Planning) 수립을 종료한다. 이하, 후술되는 도면들을 참조로 하여 전술한 프로세스의 이해를 돕기 위한 실시 예들을 구체적으로 후술한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 크라운 초기 위치 배치 예를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 치과용 가이드 디자인 장치는 파노라믹 영상(30)의 커브 데이터를 기준으로 대략적으로 식립할 크라운의 초기 위치를 배치한다. 예를 들어, 도 3에서 치아번호 16, 26 및 27의 빨간 점(300)이 크라운 초기 중심점이 된다. 초기 위치는 정확한 것이 아니므로, 스캔 데이터와 잇몸 평면 기준의 깊이맵 등을 이용하여 크라운의 정확한 중심점을 검색하고 검색된 중심점에 크라운을 재배치하는 프로세스를 수행하게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 잇몸 평면 기준의 스캔 데이터 깊이맵을 생성하는 화면을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 치과용 가이드 디자인 장치는 스캔 데이터(40)로부터 잇몸 평면(Gingival plane)(400)을 추출하고 잇몸 평면(400) 위의 메쉬 데이터(410)를 더 추출할 수 있다. 그리고 스캔 데이터(40)로부터 잇몸 평면 기준의 스캔 데이터 깊이맵(42)을 생성할 수 있다. 이를 위해, 스캔 데이터(40)와 스캔 데이터 깊이맵(42)의 데이터 크기를 서로 동일하도록 맞추는 작업을 수행할 수 있다. 스캔 데이터는 CT 데이터와 정합된 데이터이다. 스캔 데이터 깊이맵(42)은 2D 형태이다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 크라운 메쉬 데이터의 크라운을 x축 및 y축 방향으로 축소시키는 화면을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 치과용 가이드 디자인 장치는 크라운 중심점을 찾기 위해서 스캔 데이터(50)에서 크라운(500)을 z축은 고정한 채 x축 및 y축 방향으로 최대한도로 축소시킨다. 이때, 크라운(500)을 픽스쳐 크기보다 더 작은 점 형태가 될 때까지 크라운(500)을 축소시킨다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 크라운 크기 확장에 따른 크라운 깊이맵과 스캔 데이터 깊이맵 간의 확장 연산 화면을 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 치과용 가이드 디자인 장치는 크라운 메시 데이터의 크기가 축소된 크라운을 조금씩 확장시켜 가면서 크라운 메시 데이터로부터 크라운 깊이맵을 (a)-(b)-(c)-(d) 순서대로 재생성한다. 도 6에서 크라운 깊이맵 내 크라운(60)이 조금씩 확장하고 있음을 확인할 수 있다. 깊이맵을 형성하는 크라운은 풍윤부(Crown Maximum Convexity)에 해당한다. 이때, 재생성된 크라운 깊이맵의 크라운(60)이 잇몸 영역 기반의 스캔 데이터 깊이맵(42)의 인접치와 접촉하는 지점을 포함하여 크라운 영역 범위를 계산한다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 크라운의 중심점을 계산하여 이를 재배치하는 영상 화면을 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 치과용 가이드 디자인 장치는 도 6을 참조로 하여 전술한 바와 같이 크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 x축 및 y축 방향으로 조금씩 확장해 가면서 이로부터 크라운 깊이맵을 재생성하면, 재생성된 크라운 깊이맵의 크라운이 스캔 데이터 깊이맵의 인접치와 접촉하는 지점을 포함하여 크라운 영역 범위를 계산한다. 그리고 계산된 크라운 영역 범위의 중심점으로 크라운의 중심점을 이동시켜 크라운을 재배치한다. 즉, 깊이맵 연산을 통해 얻어진 크라운 영역 범위의 중심점이 크라운 중심점이 된다.

이어서, 치과용 가이드 디자인 장치는 크라운 메쉬 데이터의 재배치된 크라운을 그 중심점을 기준으로 x축 및 y축 방향으로 최대한으로 축소시킨 후 이로부터 크라운 깊이맵을 생성한다. 그리고 크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 x축 및 y축 방향으로 조금씩 확장해 가면서 이로부터 크라운 깊이맵을 재생성하고 재생성된 크라운 깊이맵의 크라운이 스캔 데이터 깊이맵의 인접치와 접촉하는지 여부를 확인하여 접촉하면 해당 위치 및 크기로 크라운의 x축 및 y축의 위치 및 크기를 최종 확정한다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이 다수 개의 크라운이 연속으로 생성되는 경우, 각 크라운의 양끝이 접촉하는 지점(720)을 계산하고 계산된 각 크라운의 양끝이 접촉하는 지점(720)을 포함한 크라운 영역 범위 내에서 크라운 간 비율(예를 들어, 0.48 : 0.52)에 따라 크라운 영역을 분할한다. 그리고 분할된 크라운 영역의 각 중심점(724)으로 각 크라운의 초기 중심점을 이동시켜 크라운을 재배치한다. 크라운 간 비율은 식립할 대상치아 번호에 따라 사전에 결정되어 제공된다. 현재까지는 깊이맵을 이용하여 크라운의 x, y 크기는 확정되었지만 z 높이는 재계산해야 한다. 이에 대해 도 8을 참조로 하여 후술한다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 z축 방향으로 크라운을 축소한 뒤 확장하여 z축 방향의 크라운 높이를 계산하기 위한 화면을 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 치과용 가이드 디자인 장치는 x, y 값이 결정된 크라운 메쉬 데이터(80) 내 크라운(800)을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 축소시킨다. 이때, x, y 값은 고정 시킨 채 z축 값만을 오그라뜨린다. 그리고 크라운 메쉬 데이터(80)와 대합치의 스캔 데이터(82) 간의 연산을 통해 크라운(800)의 높이를 계산한다. 예를 들어, 크라운 메쉬 데이터(80) 내 크기가 결정된 크라운(800)을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 최대한으로 축소시켰다 교합치의 스캔 데이터(82)와 접촉하는 위치까지 서서히 확장시켜 가면서 크라운의 최상단 위치(Top) 및 바닥면 위치(Bottom)를 포함하는 크라운 영역 범위를 계산한다.

예를 들어, 크라운 메쉬 데이터(80) 내 축소된 크라운(800)을 z축 방향으로 스캔 데이터(82)의 잇몸 평면과 접촉하는 위치까지 서서히 확장해 가면서 크라운 메쉬 데이터(80)가 교합치 스캔 데이터(82)의 잇몸 평면의 하단에 접촉하면 해당 위치로 크라운(800)의 바닥면 위치(Bottom)를 결정한다.

다시, 치과용 가이드 디자인 장치는 크라운 메쉬 데이터(80) 내 크라운(800)을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 최대한으로 축소시킨 후 축소된 크라운을 z축 방향으로 교합치의 스캔 데이터와 접촉하는 위치까지 서서히 확장해 가면서 크라운 메쉬 데이터(80)내 크라운(800)이 교합치의 스캔 데이터에 접촉하면 해당 위치로 크라운의 최상단 위치(Top)를 결정한다.

크라운 영역 범위 계산 시 치과용 가이드 디자인 장치는 크라운 메쉬 데이터의 크라운 경계영역을 계산한 후 스캔 데이터에서 크라운 경계영역과 대응하는 관심영역(ROI) 만을 추출하여 크라운 메쉬 데이터와 추출된 스캔 데이터의 관심 영역 간 연산을 수행할 수 있다. 이에 따라, 연산 속도를 향상시킬 수 있다.

이어서, 치과용 가이드 디자인 장치는 계산된 크라운 영역 범위의 중심점으로 크라운의 중심점을 이동시켜 크라운을 재배치한다. 그리고 크라운 메쉬 데이터의 재배치된 크라운을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 축소시키고, 축소된 크라운을 z축 방향으로 확장해 가면서 스캔 데이터의 잇몸 평면의 상단 및 하단에 접촉하면 크라운의 z축 위치 및 높이를 확정한다.

크라운의 높이 계산 시, 치과용 가이드 디자인 장치는 크라운 메쉬 데이터의 크라운과 대합하는 교합치가 없는 경우 스캔 데이터 깊이맵과 크라운 깊이맵 간의 연산 시 크라운 확장 비율 값으로 크라운 높이를 계산할 수 있다. 치아 유무는 초기 치아 선택 과정에서 알 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 크라운 위치와 크기 및 높이가 조절된 영상 화면을 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 전술한 프로세스를 통해 스캔 데이터(90)에서 크라운(900)의 위치와 크기 및 높이가 정확하게 조절된 것을 확인할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐와 어버트먼트를 배치하는 영상 화면을 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 스캔 데이터(1000)에서 크라운의 위치가 결정되면 결정된 크라운 중심의 바닥면 지점을 기준으로 하단에 픽스쳐(미도시)와 어버트먼트(1010)를 배치한다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스텐트를 포함한 가이드를 생성하는 영상 화면을 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 스캔 데이터(1100)에서 크라운, 픽스쳐, 어버트먼트가 배치되면, 스텐트(1120)를 포함하는 가이드(1110)를 생성한다.

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

치과용 가이드 디자인 시 스캔 데이터로부터 잇몸 평면 기준의 스캔 데이터 깊이맵과 크라운 메쉬 데이터의 크라운 깊이맵을 각각 생성하는 단계;
생성된 스캔 데이터 깊이맵과 크라운 깊이맵 간의 연산을 통해 크라운의 위치 및 크기를 계산하는 단계; 및
계산된 크라운 위치에 스텐트를 배치하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 가이드 디자인 방법.
제 1 항에 있어서, 크라운의 위치 및 크기를 계산하는 단계는
크라운 메쉬 데이터의 초기 배치 크라운을 그 중심점을 기준으로 x축 및 y축 방향으로 축소시킨 후 이로부터 크라운 깊이맵을 생성하는 단계;
크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 x축 및 y축 방향으로 확장해 가면서 이로부터 크라운 깊이맵을 재생성하고 재생성된 크라운 깊이맵의 크라운이 스캔 데이터 깊이맵의 인접치와 접촉하는 지점을 포함하여 크라운 영역 범위를 계산하는 단계; 및
계산된 크라운 영역 범위의 중심점으로 크라운의 중심점을 이동시켜 크라운을 재배치하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 가이드 디자인 방법.
제 2 항에 있어서, 크라운의 위치 및 크기를 계산하는 단계는
크라운 메쉬 데이터의 재배치된 크라운을 그 중심점을 기준으로 x축 및 y축 방향으로 축소시킨 후 이로부터 크라운 깊이맵을 생성하는 단계; 및
크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 x축 및 y축 방향으로 확장해 가면서 이로부터 크라운 깊이맵을 재생성하고 재생성된 크라운 깊이맵의 크라운이 스캔 데이터 깊이맵의 인접치와 접촉하면 해당 위치 및 크기로 크라운의 x축 및 y축의 위치 및 크기를 확정하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 가이드 디자인 방법.
제 2 항에 있어서, 크라운 영역 범위를 계산하는 단계는
연속된 복수 개의 스텐트를 생성해야 하는 경우 각 크라운의 양끝이 접촉하는 지점을 계산하는 단계; 및
계산된 크라운의 양끝이 접촉하는 지점을 포함한 크라운 영역 범위 내에서 크라운 간 비율에 따라 크라운 영역을 분할하는 단계; 를 포함하며,
크라운을 재배치하는 단계는
분할된 크라운 영역의 각 중심점으로 각 크라운의 초기 중심점을 이동시켜 크라운을 재배치하는 것을 특징으로 하는 치과용 가이드 디자인 방법.
제 1 항에 있어서, 치과용 가이드 디자인 방법은
크라운의 메쉬 데이터와 대합치의 스캔 데이터 간의 연산을 통해 크라운의 높이를 계산하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 깊이맵을 이용한 치과용 가이드 디자인 방법.
제 5 항에 있어서, 크라운의 높이를 계산하는 단계는
크라운 메쉬 데이터의 크기가 결정된 크라운을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 축소시켰다 교합치의 스캔 데이터와 접촉하는 위치까지 확장시켜서 크라운의 최상단 위치 및 바닥면 위치를 포함하는 크라운 영역 범위를 계산하는 단계; 및
계산된 크라운 영역 범위의 중심점으로 크라운의 중심점을 이동시켜 크라운을 재배치하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 가이드 디자인 방법.
제 6 항에 있어서, 크라운 영역 범위를 계산하는 단계는
크라운 메쉬 데이터의 크기가 결정된 크라운을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 축소시키는 단계;
크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 z축 방향으로 확장해 가면서 스캔 데이터의 잇몸 평면의 하단에 접촉하면 해당 위치로 크라운의 바닥면 위치를 결정하는 단계;
크라운 메쉬 데이터의 크라운을 그 중심점을 기준으로 다시 z축 방향으로 축소시키는 단계; 및
크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 z축 방향으로 확장해 가면서 교합치의 스캔 데이터에 접촉하면 해당 위치로 크라운의 최상단 위치를 결정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 가이드 디자인 방법.
제 6 항에 있어서, 크라운 영역 범위를 계산하는 단계는
크라운 메쉬 데이터의 크라운 경계영역을 계산한 후 스캔 데이터에서 크라운 경계영역과 대응하는 관심영역만을 추출하여 크라운 메쉬 데이터와 추출된 스캔 데이터의 관심 영역 간 연산을 수행하는 것을 특징으로 하는 치과용 가이드 디자인 방법.
제 6 항에 있어서, 크라운 영역 범위를 계산하는 단계는
크라운 메쉬 데이터의 재배치된 크라운을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 축소시키는 단계; 및
축소된 크라운을 z축 방향으로 확장하여 교합치의 스캔 데이터에 접촉하면 크라운의 z축 위치 및 높이를 확정하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 가이드 디자인 방법.
제 6 항에 있어서, 크라운의 높이를 계산하는 단계는
크라운 메쉬 데이터의 크라운과 대합하는 교합치가 없는 경우 스캔 데이터 깊이맵과 크라운 깊이맵 간의 연산 시 크라운 확장 비율 값으로 크라운 높이를 계산하는 것을 특징으로 하는 치과용 가이드 디자인 방법.
치과용 가이드 디자인 시 잇몸 평면 기준의 스캔 데이터 깊이맵과 크라운 메쉬 데이터의 크라운 깊이맵 간 연산을 통해 크라운의 위치 및 크기를 계산하고 크라운의 메쉬 데이터와 대합치의 스캔 데이터 간의 연산을 통해 크라운의 높이를 계산한 후 계산된 크라운 위치에 스텐트를 배치하여 스텐트를 포함한 가이드를 생성하는 제어부; 및
스텐트를 포함한 가이드를 화면에 표시하는 출력부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 가이드 디자인 장치.
제 11 항에 있어서, 제어부는
크라운 메쉬 데이터의 초기 배치 크라운을 그 중심점을 기준으로 x축 및 y축 방향으로 축소시킨 후 이로부터 크라운 깊이맵을 생성하고,
크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 x축 및 y축 방향으로 확장해 가면서 이로부터 크라운 깊이맵을 재생성하고 재생성된 크라운 깊이맵의 크라운이 스캔 데이터 깊이맵의 인접치와 접촉하는 지점을 포함하여 크라운 영역 범위를 계산하며,
계산된 크라운 영역 범위의 중심점으로 크라운의 중심점을 이동시켜 크라운을 재배치하는 것을 특징으로 하는 치과용 가이드 디자인 장치.
제 12 항에 있어서, 제어부는
크라운 메쉬 데이터의 재배치된 크라운을 그 중심점을 기준으로 x축 및 y축 방향으로 축소시킨 후 이로부터 크라운 깊이맵을 생성하고,
크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 x축 및 y축 방향으로 확장해 가면서 이로부터 크라운 깊이맵을 재생성하고 재생성된 크라운 깊이맵의 크라운이 스캔 데이터 깊이맵의 인접치와 접촉하면 해당 위치 및 크기로 크라운의 x축 및 y축의 위치 및 크기를 확정하는 것을 특징으로 하는 치과용 가이드 디자인 장치.
제 11 항에 있어서, 제어부는
크라운 메쉬 데이터의 크라운을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 축소시켰다 교합치의 스캔 데이터와 접촉하는 위치까지 확장시켜서 크라운의 최상단 위치 및 바닥면 위치를 포함하는 크라운 영역 범위를 계산하고,
계산된 크라운 영역 범위의 중심점으로 크라운의 중심점을 이동시켜 크라운을 재배치하고,
크라운 메쉬 데이터의 재배치된 크라운을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 축소시키며,
크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 z축 방향으로 확장하면서 교합치의 스캔 데이터에 접촉하면 크라운의 z축 위치 및 높이를 확정하는 것을 특징으로 하는 치과용 가이드 디자인 장치.
제 14 항에 있어서, 제어부는
크라운 영역 범위 계산 시, 크라운 메쉬 데이터의 크기가 결정된 크라운을 그 중심점을 기준으로 z축 방향으로 축소시킨 후 크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 z축 방향으로 확장해 가면서 스캔 데이터의 잇몸 평면의 하단에 접촉하면 해당 위치로 크라운의 바닥면 위치를 결정하고,
크라운 메쉬 데이터의 크라운을 그 중심점을 기준으로 다시 z축 방향으로 축소시킨 후 크라운 메쉬 데이터의 축소된 크라운을 z축 방향으로 확장해 가면서 교합치의 스캔 데이터에 접촉하면 해당 위치로 크라운의 최상단 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 치과용 가이드 디자인 장치.