KR20210121093A - 시술지원시스템, 처리장치 및 플레이트 - Google Patents

시술지원시스템, 처리장치 및 플레이트 Download PDF

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KR20210121093A
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병현 조
리치 오치다
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세이프 어프로치 메디칼 인크.
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Abstract

피시술자의 치열에 장착시킨 스텐트(15)에 고정하여 사용할 수 있는 플레이트(10)는, 복수의 CT 마커(11)와, 플레이트(10)에 접속했을 때 복수의 CT 마커(11) 각각과의 상대적인 위치관계가 기존의 복수의 적외선 마커(25)를 포함하는 기준 프레임(20)을 연결하기 위한 탈착부(12)와, 플레이트(10)를 피사체에 포함한 CT의 3차원 재구성 영상에서 복수의 CT 마커(11)의 위치좌표와, 플레이트(10)가 존재하는 실공간에서 CT 마커(11)의 위치좌표인 복수의 적외선 마커(25)의 위치좌표에 기초해 산출된 위치좌표와의 위치맞춤의 정밀도 측정에 이용하기 위한 오목부(16)를 포함한다.

Description

시술지원시스템, 처리장치 및 플레이트
본 발명은, 치과 임플란트 시술지원시스템, 해당 시술지원시스템에 사용되는 처리장치 및 플레이트에 관한 것이다.
이전부터 치과 임플란트 시술시 임플란트의 위치를 육안으로 확인하고 수술용 드릴을 이용하여 턱에 구멍을 뚫는 것이 시행되어 왔다. 또 석고 모형과 서지컬 가이드를 이용해 임플란트의 위치를 정확하게 유도하는 기술과 구강 내 상태를 3차원으로 표현하고 영상을 보며 임플란트를 설계 와 시술이 이뤄지고 있다.
특허문헌 1은, 임플란트를 매설하는 적정한 위치를 직관적이고 실시간으로 파악하여 설계정보를 작성하는 시술지원시스템으로, 치아의 기준위치를 나타내는 기준 마커와 함께 CT 영상으로 촬영하는 CT 촬영장치와 기준 마커와의 상대 위치가 고정된 제1 위치 마커와 조작부의 위치 및 방향을 특정하는 제2 위치 마커와, CT 영상에 기초한 3차원 모델정보와, 조작부의 길이 방향에 대해 수직 방향으로 장착되는 가상의 임플란트의 3차원 모델 정보를 저장하는 3차원 모델 저장부와, 세 개의 마커의 위치정보에서 위치를 맞추어 3차원 모델 정보를 조작부 및 피시술자의 움직임에 따라 표시하는 표시제어부와, 가상의 임플란트의 3차원 모델이 희망하는 위치 및 각도로 표시된 상태에서 해당 위치 및 각도를 설계 정보로 저장하는 캡쳐부를 포함하고 있는 시스템을 개시한다.
특허문헌 2는, 치과용 내비게이션 시스템으로, CT 영상을 이용해 사람의 턱 위치를 맞추기(registration) 위한 시스템을 개시한다.
특허문헌 1 국제공개 제 2018/088146 호 특허문헌 2 미국특허출원공개 제 2018/0279975 호
특허문헌 1 및 2에 기재된 기술에서는, 치과 임플란트의 시술지원시스템의 CT 영상 데이터를 처리 및 CT 영상데이터에 관한 3차원 모델인 3차원 재구성 영상 생성을 치과 의사가 담당해야 했다. 이러한 처리는 수고나 시간이 걸리는 작업이므로 치과의원에서 해당 처리 작업을 줄이도록 요구된다. 예를 들어 다른 시스템을 사용하는 사람끼리 데이터 처리의 일부를 다른 사람에게 의뢰하면 포맷이 다르거나 치명적인 에러가 발생하는 경우가 있어 반드시 작업효율의 개선으로 이어진다고는 할 수 없다.
이러한 사정을 감안하여 본 발명은 치과 임플란트 시술시 시술자의 작업 부담을 낮추는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 양태는, 피시술자의 치열에 장착시키는 스텐트에 고정하여 사용되는 플레이트이다. 이 플레이트는 복수의 CT(Computed Tomography) 마커와, 상기 플레이트에 접속했을 때 상기 복수의 CT 마커 각각과의 상대적인 위치 관계가 이미 알려진 복수의 적외선 마커를 포함하는 기준 프레임을 접속하기 위한 탈착부와, 상기 플레이트를 피사체에 포함한 CT의 3차원 재구성 영상에서 상기 복수의 CT 마커의 위치 좌표와, 상기 플레이트가 존재하는 실공간에서의 상기 CT 마커의 위치좌표이며 상기 복수의 적외선 마커의 위치 좌표를 토대로 산출된 위치 좌표와의 위치 맞춤의 정밀도 측정에 이용하기 위한 요부를 포함한다.
본 발명의 제 2 양태는, 처리장치이다. 이 장치는 상술한 플레이트를 고정한 스텐트를 피시술자의 치아에 장착시킨 상태에서 촬영된 CT 영상에 관한 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) 데이터로 네트워크를 통해 취득한 DICOM 데이터를 저장하는 저장부와, 상기 DICOM 데이터를 기반으로 CT의 3차원 재구성 이미지를 생성하는 생성부와, 상기 처리장치의 사용자로부터, 상기 3차원 재구성 영상 중 상기 복수의 CT 마커의 위치를 지정받는 위치 취득부와 상기 기준 프레임이 접속된 상기 플레이트를 고정한 스텐트를 상기 피시술자의 치형 석고모형에 장착한 상태에서, 상기 복수의 적외선 마커의 위치좌표를 측정하는 3차원 측정부와, 상기 복수의 적외선 마커의 위치좌표와 상기 복수의 CT 마커와의 상대적인 위치 관계에 기초하여 상기 플레이트에 설치된 복수의 CT 마커의 위치좌표를 산출하는 좌표 산출부와, 상기 사용자가 지정한 상기 복수의 CT 마커의 위치와, 상기 좌표 산출부가 산출한 위치좌표에 기초해 상기 3차원 재구성 영상과 상기 치형 석고모형과의 위치 맞춤부를 가진다.
상기 기준 프레임은 상기 치형 석고모형에 장착된 스텐트에 고정된 플레이트에 대해 복수의 소정 각도마다 회전하는 것이어도 좋으며, 상기 위치 맞춤부는 상기 기준 프레임에 구비된 상기 복수의 적외선 마커와 상기 플레이트에 구비된 상기 복수의 CT 마커와의 상대적인 위치관계에 관한 기존 설계정보와 상기 3차원 재구성 이미지 중 상기 복수의 CT 마커의 위치를 토대로 상기 소정의 각도마다 상기 기준 프레임에 구비된 상기 복수의 적외선 마커의 위치를 상기 3차원 재구성 영상 중 상기 복수의 CT 마커의 위치로 변환하기 위한 변환행렬을 생성해도 좋다.
상기 처리장치는, 상기 3차원 재구성 영상, 상기 3차원 재구성 영상 중 상기 복수의 CT 마커의 위치 및 상기 소정의 각도별 변환행렬을 상기 네트워크를 통해 상기 DICOM 데이터의 송신원 장치에 송신하는 송신부를 추가로 포함해도 좋다.
상기 3차원 측정부는, 드릴날을 가진 드릴에 탈착 가능하고 상기 드릴날과의 상대적인 위치관계가 기존의 복수의 드릴용 마커를 가진 드릴용 프레임을 추가로 촬영해도 좋으며, 상기 위치 맞춤부는 상기 3차원 측정부가 측정한 복수의 드릴용 마커의 위치좌표, 상기 복수의 드릴용 마커와 상기 드릴날과의 상대적인 위치관계, 상기 복수의 적외선 마커의 위치좌표 및 상기 복수의 적외선 마커의 위치 좌표와 상기 복수의 CT 마커와의 상대적 위치 관계를 바탕으로 상기 3차원 재구성 영상의 전기 드릴날 위치를 산출해도 좋으며, 상기 처리장치는 상기 사용자가 상기 드릴날을 상기 오목부에 삽입했을 때 상기 3차원 재구성 영상에서 상기 오목부의 위치를 상기 드릴날의 위치와의 오차를 상기 위치 맞춤의 정밀도로서 산출하는 정밀도 산출부를 포함해도 되며, 상기 송신부는 상기 위치맞춤의 정밀도를 상기 네트워크를 통해 상기 DICOM 데이터의 송신원 장치에 추가로 송신해도 된다.
본 발명의 제 3의 양태는, 치과 임플란트를 시술하는 제 1의 시설에서의 시술지원장치와, 상기 제 1의 시설과는 다른 제 2의 시설에서의 장치로, 상기 시술지원장치와 네트워크를 통해 접속되는 상술한 처리장치를 포함한 치과 임플란트 시술지원시스템이다. 이 시스템에서 상기 수술지원장치는 상술한 플레이트를 고정된 스텐트를 피시술자의 치아에 장착시킨 상태에서 촬영한 상기 CT 화상에 관한 DICOM 데이터를 상기 네트워크를 통해 상기 처리장치에 송신하는 송신부와, 상기 처리장치에서 상기 네트워크를 통해 상기 3차원 재구성 영상, 상기 3차원 재구성 영상 중 상기 복수의 CT 마커의 위치, 및 상기 소정의 각도마다 변환행렬을 수신하는 수신부와, 상기 3차원 재구성영상을 표시부에 표시시키는 표시제어부를 포함한다.
상기 시술지원장치는, 상기 기준 프레임을 포함하는 상기 복수의 적외선 마커의 위치좌표와, 드릴날을 갖는 드릴에 탈착 가능한 상기 드릴날과의 상대적인 위치관계가 기존에 알려진 복수의 드릴용 마커를 가진 드릴용 기준 프레임을 포함하는 상기 복수의 드릴용 마커의 위치좌표를 측정하는 위치정보취득부와 상기 3차원 재구성 영상, 상기 복수의 적외선 마커의 위치좌표, 상기 복수의 드릴용 마커의 위치좌표, 상기 복수의 드릴용 마커와 상기 드릴날의 상대적 위치관계 및 상기 변환행렬에 기초해 상기 3차원 재구성 영상에서 상기 드릴날의 위치를 산출하는 위치산출부를 추가로 포함해도 되며, 상기 표시제어부는 상기 3차원 재구성 영상에 상기 드릴날을 중첩하여 상기 표시부에 표시시켜도 좋다.
상기 표시제어부는, (1) 상기 3차원 재구성 영상에서 추출된 상기 피시술자의 임플란트가 채워지는 뼈를 포함한 이미지와, (2) 이미 결정된 임플란트의 매립 완료 위치와, (3) 상기 위치산출부가 산출한 상기 드릴날을 현재의 위치에 기초해 산출되는 임플란트의 매립 완료 예측위치와, (4) 상기 드릴날의 현재 위치에 대응하는 임플란트의 현재 위치를 각각 다른 양태로 상기 표시부에 표시해도 된다.
실제 공간상의 점을 지시하기 위한 지시부에 탈착 가능하고 상기 지시부와의 상대적인 위치관계가 기존 복수의 지시부용 마커를 갖는 지시툴용 프레임에서 상기 지시부용 마커의 위치좌표를 취득하는 위치정보취득부를 추가로 포함해도 좋으며, 상기 위치산출부는 상기 3차원 재구성 영상, 상기 복수의 적외선 마커의 위치좌표, 상기 복수의 지시부용 마커의 위치좌표, 상기 복수의 지시부용 마커와 상기 지시부의 상대적 위치관계 및 상기 변환행렬에 기초해 상기 3차원 재구성 영상에서 상기 지시부의 위치를 추가로 산출해도 좋으며, 상기 표시제어부는 상기 3차원 재구성 영상 중 상기 이미 결정된 임플란트의 매립 완료위치에서 임플란트의 길이 방향을 법선으로 하는 평면과 평행한 평면이며, 상기 3차원 재구성 영상에서 상기 지시부의 위치와의 거리가 소정의 거리가 되는 가상적인 평면을 상기 피시술자의 임플란트가 삽입되는 뼈를 포함한 영상과 상기 미리 결정된 임플란트의 매립 완료 위치와 중첩시켜 상기 표시부에 표시시켜도 좋다.
상기 위치정보취득부는, 교정용 앵커 스크류의 매립에 이용하기 위한 드라이버에 탈착 가능하고, 상기 드라이버와의 상대적인 위치관계가 이미 알려진 복수의 드라이버용 마커를 가진 드라이버용 프레임에 있어서 상기 드라이버용 마커의 위치좌표를 추가로 취득해도 좋으며, 상기 위치산출부는 상기 3차원 재구성 영상, 상기 복수의 적외선 마커의 위치좌표, 상기 복수의 드라이버용 마커의 위치좌표, 상기 복수의 드라이버용 마커와 상기 드라이버와의 상대적 위치관계 및 상기 변환행렬에 기초해 상기 3차원 재구성 영상에서 상기 드라이버의 위치를 추가로 산출해도 좋으며, 상기 표시제어부는 상기 드라이버의 장축 방향을 따라 상기 드라이버를 진행시켰을 경우의 가상적인 이미지를 상기 피시술자의 교정용 앵커 스크류가 삽입되는 뼈를 포함한 화상에 중첩시켜 상기 표시부에 표시시켜도 된다.
또한 이상의 구성요소의 임의의 조합, 본 발명의 표현을 방법, 장치, 시스템, 컴퓨터 프로그램, 데이터 구조, 기록매체 등에서 변환한 것도 본 발명의 양태로써 유효하다.
본 발명에 따르면, 치과 임플란트의 시술에서 시술자의 작업부담을 저감하는 기술을 제공하는 것이 가능하다.
[도 1a] 1 실시형태에 관한 치과 임플란트 시술을 위한 시술지원시스템(1)의 개요도이다.
[도 1b] 시술지원장치(100) 등의 기능 프로그램도이다.
[도 2] 플레이트(10) 및 기준 프레임(20)의 모식도이다.
[도 3] 플레이트(10) 및 기준 프레임(20)의 모식도이다.
[도 4] 변환행렬 생성의 설명예를 나타내는 도면이다.
[도 5] 기존 설계정보의 예를 나타낸 도면이다.
[도 6] 조작기구(30)의 모식도이다.
[도 7] 시술지원시스템(1)을 사용한 치과 임플란트의 시술 플로우차트이다.
[도 8] 석고모형 또는 스텐트의 예, 플레이트(10)의 예를 나타낸 도면이다.
[도 9] CT 영상의 예를 나타낸 도면이다.
[도 10] 3차원 재구성 영상 중 설계위치의 예를 나타낸 도면이다.
[도 11] 임플란트 삽입 지원화면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
[도 12] 시술지원시스템(1) 을 사용한 임플란트의 시술 처리를 설명하기 위한 도면이다.
[도 13] 임플란트의 수직적 포지션 설계를 지원하기 위한 툴을 개략적으로 나타낸 도면이다.
[도 14] 교정용 앵커 스크류 내비게이션을 하기 위한 툴을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 사용하여 본 발명의 일 실시형태에 대해 설명한다.
본 실시형태에 관한 시술지원시스템(1)은, 치과 임플란트의 시술에서 시술자(특히 치과의사)의 지원을 위한 것으로, 종래에는 치과병원에서 행해지고 있는 CT 영상 데이터의 각종 처리를 치과병원과는 다른 시설(예를 들어 치과기공소 등, 이하, 「원격 서포트 시설」이라고 한다.) 에서 실시할 수 있도록 하여 시술자의 작업 부담을 저감할 수 있도록 한다.
<시술지원시스템의 개요>
도 1a는, 본 실시형태에 관한 치과 임플란트 시술을 위한 시술지원시스템(1)의 개요도이다.
시술지원시스템(1)은, 치과 임플란트를 시술하는 치과병원(제 1의 시설)에서 시술지원장치(100)와, 치과병원과는 다른 제 2의 시설의 관리서버(200)(예를 들어 클라우드 서버)와, 치과병원과는 다른 하나 이상의 제 3의 시설(원격 서포트 시설)에서의 처리장치(300)를 포함한다. 또한, 처리장치(300) 중 하나는 관리서버(200)가 있는 제 2의 시설에 설치되어 있어도 좋다.
시술지원장치(100) 및 처리장치(300)는, 네트워크(예를 들어 인터넷)를 통해 관리서버(200)에 접속되어 관리서버(200)를 통해 서로 데이터를 주고받는다.
시술지원시스템(2)에서 치과병원에서는, 적외선촬영장치(40), CT 촬영장치(50), 디스플레이(60) 등의 표시장치, 및 시술지원장치(100)가 구비되어 있다. 적외선촬영장치(40)는, 적외선 마커(25)의 실공간에서의 위치좌표를 측정하기 위해 적외선 마커(25)를 적외선으로 촬영한다. CT 촬영장치(50)는 플레이트(10)를 장착한 상태의 피시술자의 윗턱에서 아래턱 전체 또는 일부를 단층촬영한다.
여기서 플레이트(10)에는 피시술자의 치아와의 관계를 특정하기 위한 기준위치가 되는 CT 마커(11)가 내장되어있다. 플레이트(10)는, CT 촬영장치(50)의 촬영시 시술자의 치열에 장착시키는 스텐트에 고정된다. 따라서 CT 마커(11)는 CT 촬영장치(50)의 촬영시 피시술자의 치아와의 관계를 특정하기 위한 기준위치가 될 수 있다.
실시형태에 관한 시술지원시스템(1)에서 플레이트(10)는 CT 마커(11)와의 상대 위치를 특정하기 위해 CT 마커(11)와의 상대적 위치관계가 기존의 적외선 마커(25)를 포함하는 기준 프레임(20)을 접속할 수 있다. CT 마커(11)와 적외선 마커(25)와의 상대적인 위치관계가 고정되어 있으면 실공간에서의 CT 마커(11)의 위치좌표와 적외선 마커(25)의 위치좌표는 소정의 변환행렬에 따라 서로 변환 가능하다. 따라서 일단 적외선 마커(25)의 실공간에서 위치좌표를 특정하는 것이 가능하다면 CT 마커(11)의 위치좌표도 알아낼 수 있고 나아가 피시술자의 치아를 포함한 생체조직(치아, 뼈, 신경 등)의 실공간에서의 위치좌표를 특정할수 있다.
이처럼 적외선 촬영장치(40) 등의 3차원 측정부를 이용하여 적외선 마커(25)의 위치를 측정하면 피시술자의 치아를 포함한 생체조직의 위치 좌표도 연산을 통해 특정할 수 있다. 이 결과 시술자가 조작하는 조작기구(30)에 적외선 마커(39)를 장착해 적외선 마커(25)와의 관계에서 적외선 마커(39)의 위치를 특정하면 조작기구(30)와 피시술자의 치아를 포함한 생체조직과의 위치관계도 알아낼 수 있다. 조작기구(30)의 일례는 드릴날을 가진 드릴이다. 적외선 마커(39)인 드릴용 마커는 드릴에 탈착 가능하며 드릴용 기준 프레임에 구비된다. 드릴용 기준 프레임에 구비된 복수의 드릴용 마커는 드릴날과의 상대적인 위치관계가 이미 알려져 있다.
시술지원장치(100)는 CT 촬영장치(50)에서 플레이트(10)가 피시술자의 치아에 고정된 상태로 단층 촬영한 피시술자의 CT 영상데이터(DICOM 데이터)를 취득하여, 저장부(110)에 저장한다. 또한 피시술자를 CT 촬영할 때 기준 프레임(20)의 CT 영상데이터가 불필요하므로 기준 프레임(20)은 플레이트(10)에서 분리한다.
시술지원장치(100)는 입력부(130)를 통해 받은 시술자 등으로부터의 지시에 따라 피시술자에 관한 DICOM 데이터를 네트워크를 통해 관리서버(200)에 송신한다. 관리서버(200)는, 시술지원장치(100)에서 수신한 DICOM 데이터를 시술자 등이 하나 또는 복수의 선택사항 중에서 지정한 원격 지원 시설에서의 처리장치(300)로 송신한다.
처리장치(300)는, 시술지원장치(100)에서 수신한 DICOM 데이터에 기초해 플레이트(10)를 피사체에 포함한 CT의 3차원 재구성 영상을 생성한다. 3차원 재구성 영상은, 이른바 플레이트(10)를 포함한 피시술자의 3차원 모델이다. 처리장치(300)는 생성한 3차원 재구성 영상에 포함된 피시술자의 생체조직을 조직의 종류별로 세그멘테이션 한다. 처리장치(300)의 조작자(예를 들면 치과기공사)로부터 접수함으로써 실공간에서의 플레이트(10)가 포함하는 CT 마커(11)와 가상적인 3차원 재구성 영상에서의 CT 마커(11)와의 위치 맞춤(레지스트레이션; registration)을 할 수 있다.
실시 형태에 따른 시술지원시스템(1)에 있어서, 처리 장치(300)가 설치되어 있는 원격 서포트 시설에는, 피시술자의 치형을 본뜬 치형 설계 모형인 석고 모델이 치과의원으로부터 우송 등의 방법으로 도달되어 있다. 이 때문에, 처리 장치(300)의 조작자는, 기준 프레임(20)이 접속된 플레이트(10)를 고정한 스텐트를 석고 모델에 장착함으로써, 실공간에 있어서의 플레이트(10)의 CT 마커(11)와, 3차원 재구성 영상에 있어서의 CT 마커의 위치 맞춤을 할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 플레이트(10)는, 3차원 재구성 영상에 있어서의 복수의 CT 마커(11)의 위치 좌표와, 플레이트(10)가 존재하는 실공간에 있어서의 CT 마커의 위치 좌표와의 위치 맞춤의 정밀도의 측정에 이용하기 위한 위치맞춤 확인부를 포함하고 있고, 위치맞춤 확인부는 플레이트(10)에 설치된 오목부이며, 조작 기구(30)의 일례인 드릴의 드릴날을 삽입할 수 있는 크기로 되어 있고, 처리장치(300)의 조작자가 적외선 마커(39)를 장착한 드릴의 드릴링 날을 오목부에 삽입했을 때, 처리장치(300)는, 3차원 재구성 영상에서의 오목부와, 적외선 마커(38)와의 상대적인 위치 관계에 기초하여 산출된 3차원 재구성된 영상에서의 가상적인 드릴 톱니와의 위치 관계로부터, 실공간에서의 플레이트(10)의 CT 마커(11)와, 3차원 재구성 영상에서 CT 마커(11)와의 위치맞춤의 정밀도를 산출한다.
즉, 실공간에 있어서 처리장치(300)의 조작자가 플레이트(10)의 오목부에 드릴날을 삽입하는 것은 실공간에서의 오목부와 드릴날의 위치가 일치한다는 것을 의미한다. 이 상태에서 3차원 재구성 영상에서의 오목부와 드릴날과의 위치가 일치한다면, 위치 맞춤의 정밀도가 높은 것을 나타내는 것이다. 이처럼, 3차원 재구성 영상 중에서의 오목부와 드릴톱니와의 거리의 크기는, 실공간에서 플레이트(10)의 CT 마커(11)와, 3차원 재구성 영상에서의 CT 마커(11)와의 위치 맞춤의 정밀도의 양호함에 대응한다. 처리장치(300)의 조작자는, 실공간에서 플레이트(10)의 CT 마커(11)와, 3차원 재구성 영상에서의 CT 마커(11)와의 위치 맞춤의 정도가, 시술자 등이 요구하는 위치 정밀도가 되도록 위치 정밀도를 실행하는 것으로 위치 맞춤의 위치 정밀도를 담보할 수 있다.
시술지원장치(100)는, 원격 서포트 시설에서 처리장치(300)에서 세그멘테이션 처리, 위치 맞춤 처리 후 생성된 하나 이상의 3차원 재구성 영상 및 변환행렬에 관한 데이터, 위치맞춤의 정밀도를 관리서버(200)를 통해 수신한다. 또한 시술자 등은 자신의 기호에 따라 또는 원격 서포트 시설의 혼잡상황, 처리비용 등을 고려하여 DICOM 데이터 등의 처리를 의뢰하는 시설을 입력부(130)를 통해 시술지원장치(100)에 지시해도 된다.
또한, 시술지원장치(100)는, 관리서버(200)에서 수신한 3차원 재구성 영상의 데이터에 기초하여 피시술자의 구내(하악, 상악 또는 둘 다 등) 및 플레이트(10)의 3차원 재구성 영상을 디스플레이(60)에 표시한다. 물론, 3차원 재구성 영상의 영상에서 슬라이스영상을 표시하는 것도 가능하다.
치과 임플란트의 시술시에, 피시술자는 기준 프레임(20)이 장착된 플레이트(10)를 치아에 고정시키면서 시술을 받게 된다. 시술시 시술지원장치(100)는 적외선촬영장치(40)에서 촬영한 적외선 마커(25, 39)의 영상 데이터에 기초하여 적외선 마커(25, 39)의 상대적인 위치관계를 구하고(위치정보취득부(140)), 처리된 DICOM 데이터에 기초한 피시술자의 구내 및 플레이트(10)의 3차원 재구성 영상의 영상에 겹쳐서 조작기구(30)의 적어도 선단 부분 및 드릴 등의 시술부품의 3차원 재구성 영상의 영상을 디스플레이(60)에 표시하며, 해당 표시는 실시간으로 행해지고, 실제의 임플란트 시술에서 시술자의 조작기구(30)의 움직임에 맞춰 실시간(예를 들어 리프레시레이트 30 ~ 60Hz)로 행해진다.
또한, 처리장치(300)에 의해 실공간에 있어서의 플레이트(10)의 CT 마커(11)와 3차원 재구성 영상에 있어서의 CT 마커(11)와의 위치 맞춤의 정밀도는 보증되어 있기 때문에, 3차원 재구성 영상에 겹쳐지는 조작기구(30)의 영상의 위치 정밀도는, 시술자 등이 요구하는 위치 정밀도로 되어 있다. 이 때문에 종래라면 시술 전에 시술자 등이 행하고 있던 위치 맞춤의 작업을 생략하고, 플레이트(10)의 오목부를 이용하여 위치 맞춤의 정밀도를 확인하는 것만으로 시술자는 디스플레이(60)에 표시된 3차원 재구성 영상의 영상을 보면서 피시술자에 대하여 치과 임플란트의 시술을 개시할 수 있고, 3차원의 직관적인 조작도 가능해진다. 이렇게 시술의 형태에 관한 시술지원시스템(1)은, 치과 임플란트 시술에 있어 시술자의 작업 부담을 저감하는 것이 가능하다.
<시술지원시스템(1)에 포함된 각 장치의 기능 구성>
도 1b는, 소프트웨어에 대한 하드웨어의 동작에 따라 실현되고, 시술지원장치(100), 관리서버(200), 및 처리장치(300)의 기능 블록의 개요를 나타낸다. 시술지원장치(100) 및 처리장치(300)의 하드웨어로서 일반적인 컴퓨터여도 좋으며, 관리서버(200)의 하드웨어로서는 일반적인 서버형 컴퓨터여도 좋다. 시술지원장치(100)와 처리장치(300)는 서로 같은 기능을 갖도록 구성해도 좋고, 그렇게 함으로써 시술지원시스템(1)에 가해지는 장치의 소프트웨어의 일괄 갱신이 용이해진다. 이 경우 원격 서포트 시설에 있어서도 시술지원장치(100)가 설치되어 있는 치과병원과 마찬가지로 적외선 촬영장치(40) 등의 3차원 측정부 및 디스플레이(60) 등의 표시장치도 설치된다.
시술지원장치(100)는, CT 영상데이터(「DICOM 데이터」라고 한다.) 등의 각종 정보를 저장하는 저장부(110); CT 영상의 정보를 익명화하는 익명화처리부(120); 피시술자에 관한 정보 등의 각종 정보의 입력을 접수하는 입력부(130); 적외선촬영장치(40)의 영상 데이터에 기초한 적외선 마커의 공간위치를 특정(특허문헌 1 등 참고) 하는 위치정보취득부(140); 시술자가 설계한 임플란트정보(임플란트한 위치와 종류 등의 정보)를 생성하는 임플란트 설계정보 생성부(150); 3차원 재구성 영상을 포함한 각종 정보를 디스플레이(60)에 표시하는 표시제어부(160), CT 영상에 관한 DICOM 데이터를 처리장치(300)에 송신하는 송신부(170); 처리장치(300)에서 각종 정보를 수신하는 수신부(180); 및, 3차원 재구성 영상에서 조작기구(30)의 위치를 산출하는 위치산출부(190)를 포함한다.
여기서, 적외선 마커(25, 39)는 적외선을 반사하는 소재로 구성되어, 또한/또는 적외선을 발하는 광원(예를 들어 적외선 발행 다이오드)을 포함하고 있다. 또한, 적외선 마커(25, 39)를 적외선을 반사하는 소재로 구성하는 경우, 적외선 마커(25, 39)에 적외선을 조사하는 광원이 시술지원시스템(1)에 포함되어있어도 좋다. 적외선 촬영장치(40)는, 예를 들어 스테레오 적외선카메라로 구성되어, 복수의 다른 각도에서 적외선 마커(25, 39)를 촬영할 수 있다. 적외선촬영장치(40)가, 예를 들어, 조작기구(30)로서 드릴날을 사용하는 드릴을 촬영한 경우, 위치정보취득부(140)는, 기준 프레임(20)을 포함하는 복수의 적외선 마커(25)의 위치좌표와, 복수의 드릴용 마커를 가진 드릴용 기준 프레임을 포함하는 복수의 드릴용 마커의 위치좌표를 취득한다. 또한, 위치산출부(190)는, 3차원 재구성 영상, 복수의 적외선 마커(25)의 위치좌표, 복수의 드릴용 마커의 위치좌표, 복수의 드릴용 마커와 드릴날과의 상대적인 위치관계, 및 변환행렬에 기초하여 3차원 재구성 영상에서 드릴날의 위치를 산출한다. 이에 따라 표시제어부(160)는 3차원 재구성 영상에 드릴날을 중첩하여 디스플레이(60)에 표시시키는 것이 가능하다.
관리서버(200)는, 수신된 각종 데이터를 백업용으로 저장해두는 백업데이터베이스(210); 시술 중인 조작기구(30)의 위치의 흔적 등의 로그데이터를 백업하는 로그데이터베이스(220); 및, 시술지원장치(100) 및 처리장치(300)의 소프트웨어를 최신의 상태로 유지하는 소프트웨어갱신부(230)를 포함한다.
처리장치(300)는 시술지원장치(100)로부터 받은 DICOM 데이터를 포함한 각종정보를 저장하는 저장부(310); 시술지원장치(100)로부터 관리서버(200)를 통해 수신한 CT 이미지 데이터의 착색 + 보정처리 등을 행하는 세그멘테이션 처리부(320); 세그멘테이션 처리한 데이터에 기초해 하나 또는 복수의 3차원 구성 영상의 데이터를 생성하는 3차원 모델생성부(330); 처리장치(300)의 유저로부터, 3차원 구성영상 중 복수의 CT 마커의 위치 지정을 접수하는 위치취득부(340); 임의로 치과기공사가 설계한 임플란트정보(임플란트하는 위치 및 종류 등)를 생성하는 임플란트 설계정보생성부(350); 복수의 적외선 마커(25)의 위치좌표를 측정하는 3차원측정부(360); 플레이트(10)에 설치된 여러 CT 마커(11)의 위치좌표를 산출하는 좌표산출부(370); 3차원 재구성 영상과 치형 석고모형과의 위치 맞춤을 실행하는 위치맞춤부(380); 3차원 재구성 영상에서 오목부의 위치와 드릴날의 위치와의 오차를 위치맞춤의 정밀도로써 산출하는 정밀도 산출부(390); 3차원 재구성 영상 중에서 복수의 CT 마커(11)의 위치, 및 변환행렬을 시술지원장치(100)에 송신하는 송신부(395)를 포함한다.
[원격 서포트 시설에서의 위치맞춤]
보다 구체적으로, 저장부(310)는, 플레이트(10)를 고정한 스텐트를 피시술자의 치아에 장착된 상태로 촬영된 CT 영상에 관한 DICOM 데이터를 시술지원장치(100)에서 취득하여 저장하고 있다. 3차원모델생성부(330)는, DICOM 데이터에 기초하여 CT의 3차원 재구성 영상을 생성한다. 위치취득부(340)는, 3차원 모델생성부(330)가 생성한 3차원 재구성 영상 중 복수의 CT 마커(11)의 위치의 지정을, 마우스 등의 도시하지 않는 처리장치(300)를 포함하는 포인팅 디바이스를 통해 처리장치(300)의 유저로부터 접수한다.
3차원 측정부(360)는, 기준 프레임(20)이 연결된 플레이트(10)를 고정한 스텐트를 피시술자의 치형 석고모형에 장착한 상태로, 기준 프레임(20)에 갖춰진 복수의 적외선 마커(25)의 위치좌표를 측정한다. 3차원 측정부(360)는, 예를 들어, 적외선 촬영장치(40)가 촬영한 영상에 기초하여, 각 위치좌표를 측정한다. 좌표 산출부(370)는, 복수의 적외선 마커(25)의 위치좌표와 복수의 CT 마커(11)와의 상대적인 위치관계에 기초하여, 플레이트(10)에 설치된 복수의 CT 마커(11)의 위치좌표를 산출한다. 위치 맞춤부(380)는, 유저가 지정한 3차원 재구성 영상에서 복수의 CT 마커(11)의 위치와, 좌표 산출부(370)가 산출한 실공간에서 CT 마커(11)의 위치좌표에 기초하여 3차원 재구성 영상과 치형 석고모형과의 위치맞춤을 실행한다. 이를 통해 원격 서포트 시설에 존재하는 유저라도 3차원 재구성 이미지와 치형 석고모형을 정확하게 맞출 수 있다.
[플레이트(10) 및 기준 프레임(20)의 상세]
도 2 및 도 3은, 플레이트(10) 및 기준 프레임(20)의 모식도이다. 이하, 실시의 형태에 관한 시술지원시스템(1)에서 이용되는 플레이트(10) 및 기준 프레임(20)에 있어 보다 상세하게 설명한다. 또한, 도 2 에서는 피시술자의 치형 석고모형에서 제작되는 스텐트(15)(투명한 수지로 형성된 마우스피스 형태의 것)에 장착된 상태의 플레이트(10)가 그려져 있다. 즉, 실시형태에 관한 플레이트(10)는, 피시술자의 치열에 장착된 스텐트(15)에 고정되어 이용된다.
플레이트(10)는, CT 영상에서 분명히 식별될 수 있도록 금속제(예를 들면 티타늄제 미세 볼)의 복수의 CT 마커(11)가 내장되어 있다. 또한 플레이트(10)는 플레이트(10)에 접속했을 때에 복수의 CT 마커(11) 각각과의 상대적인 위치관계가 기존에 알려진 복수의 적외선 마커(25)를 포함하는 기준 프레임(20)을 접속하기 위한 탈착부(12)도 포함하고 있다. 도 2에 나타난 예에서는, 플레이트(10)는 탈착부(12)에 있어 기준 프레임(20)의 제 1의 프레임(@1)이 장착되어 있다. CT 마커(11)의 수는 적어도 3개이다. 또한 본 명세서에서 CT 마커(11)의 수가 7개인 바람직한 양태에 대해 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
플레이트(10)는, 추가로, 플레이트(10)를 피사체에 포함하는 CT의 3차원 구성 영상에 있어 복수의 CT 마커(11)의 위치좌표와, 플레이트(10)가 존재하는 실공간에서 CT 마커(25)의 위치좌표에 기초해 산출된 위치좌표와의 위치 맞춤의 정밀도의 측정에 이용하기 위한 오목부(16)도 포함하고 있다. 상술한 것과 같이, 원격 서포트 시설에서 처리장치(300)의 유저는, 피시술자의 치형 석고모델 플레이트(10)의 오목부(16)를 이용하는 것에 의해, 시술자가 존재하지 않는 장소에서도 실공간에서의 플레이트(10)의 CT 마커(11)와 3차원 재구성 영상의 CT 마커(11)와의 위치 맞춤의 정밀도를 확인할 수 있다. 이 때문에 원격지원시설에서의 사용자는 시술자 등이 요구하는 위치 정밀도가 될 때까지 반복하여 위치 맞춤을 실행함으로써 위치 맞춤의 정밀도를 보장할 수 있다.
기준 프레임(20)은 제 1 프레임(21)과 연결부(22)에서 제 1 프레임(21)과 연결되어 복수의 적외선 마커(25)를 갖는 제 2의 프레임(24)을 포함한다. 적외선 마커(25)의 수는 3개 이상이면 되며, 수가 늘어날수록 위치 측정의 정밀도가 향상되지만 처리하는 데이터양이 많아진다. 또한 본 명세서에서는 바람직한 형태로서 4개의 적외선 마커(25)를 포함하는 기준 프레임(20)에 대해 설명하지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
연결부(22)는, 제 1의 프레임(21)(및 플레이트 10)에 대한 제 2의 프레임(24)의 회전위치를 복수의 소정의 각도로 제한하고, 록 기구(23)에 의해 제 1 및 제 2 프레임(21, 24)을 잠글 수 있도록 구성되어 있다(도 2b). 다시 말해 제 1 및 제 2의 프레임(21, 24) 사이가 해당 소정의 각도 이외의 임의의 각도에서는 고정할 수 없도록 구성되어 기준 프레임(20)은 스텐트(15)(치형 석고모형에 장착된 스텐트(15))에 고정된 플레이트에 대해 복수의 소정의 각도마다 회전한다. 예를 들어 도 3에 나타났듯이, 해당 복수의 소정의 각도는 4단계이며, 제 1 및 제 2의 프레임(21,24)사이의 각도가 0°, 30°, 60° 및 90°중 하나가 되도록 구성된다. 또한 본 명세서에 있어 제 1 및 제 2의 프레임(21,24) 간의 소정의 각도가 0°, 30°, 60° 및 90° 인 바람직한 양태에 대해 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
CT촬영시에는 플레이트(10)에서 기준 프레임(20)은 떼어져 스텐트에 설치된 플레이트(10)가 피시술자의 치아에 고정된 상태에서 이뤄진다. 한편, 시술자 및/또는 치과기공사에 의한 치과 임플란트 설계나 시술자에 의한 치과 임플란트 시술은 기준 프레임(20)을 플레이트(10)에 장착한 상태에서 이루어진다.
[변환행렬의 생성 및 송신]
도 1b의 설명으로 돌아간다. 처리장치(300)의 위치맞춤부(380)는, 기준 프레임(20)에 갖춰진 복수의 적외선 마커(25)와 플레이트(10)에 갖춰진 복수의 CT 마커(11)와의 상대적인 위치관계에 관한 기존의 설계정보와, 3차원 재구성영상 중 복수의 CT 마커(11)의 위치에 기초해 제 1 프레임(21)과 제 2 프레임(24)이 취득한 각도인 소정의 각도마다 기준 프레임(20)에 갖춰진 복수의 적외선 마커(25)의 위치를 3차원재구성영상의 복수의 CT 마커(11)의 위치에 변환하기 위한 변환행렬을 생성한다.
이것에 의해, 임플란트의 시술중 기준 프레임(20)이 시술자에게 방해가 되었을 때 각도를 바꾸는 것으로 그를 해소할 수 있고, 또한 변경 후 각도에 대응하는 변환행렬을 이용함으로써 디스플레이(60)상의 조작기구(30)의 위치, 방향과 플레이트(10) 및 피시술자의 치아, 하악골 등의 3차원 재구성 영상과의 위치관계를 정상적으로 유지할 수 있다. 또한 기준 프레임(20)에 구비된 복수의 적외선 마커(25)와 플레이트(10)에 구비된 복수의 CT 마커(11)와의 상대적인 위치관계에 관한 기존의 설계정보는 미리 저장부(310)에 격납되어 있다.
도 4는, 변환행렬생성의 설명예를 나타내는 도면이다. 도 4에 나타난 것과 같이, 4개의 적외선 마커(25) 중 소정의 1개(25)의 중심(O)을 원점으로 하는 XYZ 공간을 생각하면, 중심 O에 대한 플레이트(10)의 7개의 CT 마커 11(1) ~ 11(7)의 위치 (X, Y, Z) 는, 플레이트 10 및 기준 프레임(20)의 설계단계에서 미리 정해둘 수 있다. 또한, 7개의 CT 마커 11(1)~11(7)의 위치(X, Y, Z)는 기준 프레임(20)의 제1프레임(21)과 제2프레임(24) 사이의 소정의 각도(0°, 30°, 60° 및 90°)에 따라 변화하는데 이들에 대해서도 미리 정해 둘 수 있다.
도 5는 기존의 설계 정보의 예를 나타내는 도면이다. 구체적으로는 도 5는 소정의 각도(0°, 30°, 60° 및 90°)별로 미리 정해진 중심(O)에 대한 플레이트(10)의 7개의 CT 마커 11(1)~11(7)의 위치(X, Y, Z)의 한 예이다. 이 같은 중심(O)에 대한 CT 마커(11)의 상대위치정보(CAD 데이터)는 시술지원장치(100)이나 처리장치(300)에 미리 저장돼 있다.
위치맞춤부(380)는 CT 마커(11)의 CAD 데이터를 저장부(310)에서 읽어내고 그에 기초하여 적외선 마커(25)의 위치에서 CT 영상 중의 CT 마커(11)의 위치를 도출하기 위한 변환행렬 [R,t]를 생성한다(아래식).
Ａ＝Ｒ*Ｂ＋ｔ
식 중 A는 3차원 재구성 영상 중의 CT 마커(11)의 위치(x, y, z)의 행렬이며, B는 CT 마커(11)의 CAD 데이터(중심 O에 대한 CT 마커 11의 위치(X, Y, Z))의 행렬이며, R은 회전행렬, t는 평행이동행렬이다. 소정의 각도마다 B의 값은 다른 것으로부터, 위치 맞춤부(380) 저장은 소정의 각도마다 변환 행렬 [R, t]를 구한다.
송신부(395)는, 3차원 재구성 영상, 3차원 재구성 영상 중의 복수의 CT 마커(11)의 위치, 및 소정의 각도별 변환 행렬을, 네트워크를 개입시켜 DICOM 데이터의 송신원장치인 시술지원장치(100)에 송신한다. 이것에 의해, 시술 지원 장치(100)의 유저인 치과의사 등은, 송신부(395)로부터 수신한 정보를 바탕으로 신속히 시술을 개시할 수 있다.
이와 같이 본 실시형태와 관련된 시술지원시스템(1)을 이용하면 기존에 치과에서 이루어지던 세그멘테이션 처리 및 위치 맞추기 처리 등의 처리를 원격으로 존재하여 동일한 시스템을 사용하는 전문적인 치기공사 등에서 처리할 수 있게 되어 시술자의 작업 효율 향상, 시술자의 작업 부담을 줄일 수 있다. 또 시술자는 원하는 원격 지원시설이나 원격 지원시설의 혼잡상황 또는 비용 등을 고려하여 각종 처리를 의뢰하는 원격 지원시설 등을 선택하는 것이 쉬워진다. 또한 관리서버(200)를 통과하는 각종 데이터는 백업용으로 저장되기 때문에 시술자가 실수로 데이터를 분실, 소거해 버리는 경우의 리스크를 낮출 수 있다.
[조작기구 30의 예]
도 6은 시술자가 치과 임플란트를 시술하거나 설계할 때 사용하는 조작 기구(30)의 모식도이며, 여러 조작 기구(30)의 한 예로 드릴날(451)을 가진 드릴(450)을 나타내고 있다. 드릴(450)은 선단부에 드릴날(451)이 장착된 치과용 드릴로, 말단부에 드릴용 프레임(460)이 탈착 가능하도록 장착된다. 드릴용 프레임(460)은 선단에서 삼면으로 늘어나는 암을 포함하고 암 선단에 원반형상의 드릴용 마커(461)가 장착된다. 드릴용 마커(461)는 적외선을 반사하는 소재 및 적외선 발광다이오드(IR·LED)로 구성된다. 드릴날(451)은 드릴(450)의 길이방향으로 약 수직인 방향을 축으로 하여 회전하면서 시술자의 잇몸이나 뼈를 절삭한다. 잇몸이나 뼈를 절삭할 때는 드릴(450)이 장착되지만, 인공치근을 절삭한 구멍에 묻을 때는 드릴 450 대신 그 인공치근을 장착한다.
드릴(450)에 대해 드릴용 마커(461)는 고정된 위치에 설치되어 있어 드릴용 마커(461)의 위치가 특정되면 드릴(450)의 선단 및 바닥에 장착된 드릴날(451) (또는 인공치근) 등의 부품의 위치도 특정하는 것이 가능해진다. 따라서 드릴(450)의 드릴용 마커(461)와 기준 프레임(20)의 적외선 마커(25)와의 상대적 위치관계가 특정되면 드릴(450) 등의 부품의 위치와 시술자의 치아, 턱 등의 위치로 위치맞춤이 가능해진다.
또한 드릴(450)을 비롯한 조작기구(30)를 사용한 임플란트 설계작업에서는 피시술자의 치악 모형을 본뜬 석고모형을 이용해도 되고 피시술자의 치악 자체를 이용해도 된다. 또, 설계 작업에서는, 조작기구(30)의 선단에 설계용 부품(예를 들면 상기 특허 문헌 1의 도 6에 기재된 부품 등)을 장착하고, 이용할 수도 있다.
[위치맞춤 정밀도의 확인]
다시 도 1b의 설명으로 돌아간다. 3차원 측정부(360)는 적외선 촬영장치(40) 등을 사용하여 복수의 드릴용 마커(461)를 가진 드릴용 프레임(460)을 촬영한다. 드릴용 프레임(460)은 드릴날(451)을 가진 드릴(450)에 탈착 가능하며, 드릴날(451)과의 상대적인 위치관계를 이미 알고 있다.
위치맞춤부(380)는 3차원 측정부(360)가 측정한 복수의 드릴용 마커(461)의 위치좌표, 복수의 드릴용 마커(461)와 드릴날(451)의 상대적 위치 관계, 복수의 적외선 마커(25)의 위치 좌표 및 복수의 적외선 마커(25)의 위치 좌표와 여러 CT 마커 11과의 상대적 위치 관계를 바탕으로 3차원 재구성 영상에서 드릴날(451)의 위치를 산출한다. 정밀도산출부(390)는 처리장치(300)의 유저가 드릴날(451)을 플레이트(10)의 오목부(16)에 삽입하였을 때 3차원 재구성 영상의 오목부(16)의 위치와 드릴날(451)의 위치와의 오차를 위치맞춤 정밀도로 산출한다. 송신부(395)는, 정밀도 산출부(390)가 산출한 위치 맞춤의 정도를, 네트워크를 개입시켜 DICOM 데이터의 송신원의 장치인 시술지원장치(100)에 한층 더 송신한다. 이로 인해 치과의사 등 시술지원장치(100) 사용자는 스스로 조사하지 않아도 처리장치(300)로부터 수신한 CT 마커(11)의 위치 맞추기의 정밀도를 한눈에 파악할 수 있다.
<처리 플로우>
다음으로 도 7~10을 이용하여 본 실시 형태에서의 시술지원시스템(1)을 이용한 치과 임플란트 시술 플로우의 개요에 대해 구체적인 예를 적절하게 사용하여 설명한다.
우선 스텝(S1)으로 치과병원에서 임플란트 의뢰를 받은 시술자(치과의사)는 피시술자의 치형 인상을 받아 치형 석고모형인 석고모델(17)을 제작하고 석고모델(17)에서 스텐트(15)(마우스피스)를 제작한다. 예를 들어 도 8a에는 석고모델(17)의 예와 스텐트(15)의 예가 제시되어 있다.또한 이러한 처리는 종래부터 행해지고 있는 임플란트 시술의 전처리이다.
스텝(S2)에서 시술자는 플레이트(10)를 준비하고, 스텐트(15)에 플레이트(10)를 부착한다(도 b). 플레이트(10)는 어긋나지 않도록 스텐트(15)에 견고하게 고정된다.
스텝(S3)에서 시술자는 스텐트(15)에 설치된 플레이트(10)를 피시술자의 치아에 고정하고 CT 촬영장치(50)를 이용하여 CT 영상(수백 장의 슬라이스 영상)을 촬영한다. 도 9a는 피시술자의 CT 영상(1 슬라이스 영상)의 일례로 7개의 CT 마커 11(1)~11(7)가 뼈 등의 다른 부위와 구별할 수 있는 형태로 영상에 명확하게 찍혀 있음을 알 수 있다. 도 9(b)는 CT 영상에서 생성되는 플레이트(10)와 피시술자의 3차원 재구성영상의 한 예이다.
스텝(S4)에서 시술지원장치(100)는 CT 촬영장치(50)로부터 피시술자의 CT 영상의 DICOM 데이터를 받아 원래 데이터로서 적절히 저장하여(저장부 110) DICOM 데이터를 네트워크를 통해 관리서버(200)에 송신한다. 이때 시술지원장치(100)(익명화처리부(120)에 의해 DICOM 데이터는 익명화되어 피시술자와 DICOM 데이터와의 관계를 제3자가 알지 못하도록 하면 된다. 또, DICOM 데이터와 함께, 관리서버(200)가 송신지를 특정할 수 있도록 지정하는 원격 서포트 시설의 ID 정보와 시술자의 치과병원의 ID 정보, 환자 ID 번호와 임의로 임플란트 정보(임플란트를 넣는 부위 등의 정보) 모두 시술지원장치(100)로부터 관리서버(200)로 송신된다(「DICOM 데이터등」이라고 한다).
스텝(S5)에서 관리서버(200)는 수신한 DICOM 데이터 등을 저장하고(백업 데이터베이스 210), 지정된 원격지원시설 등의 처리장치(300)에 DICOM 데이터 등을 송신한다. 관리서버(200)는 DICOM 데이터 등을 백업 데이터베이스(210)에 백업용으로 저장해 두고, 시술자의 요구에 따라 제공할 수도 있다.
스텝(S6)에서 원격 서포트 시설의 치과기공사 등은 처리장치(300)를 이용하여 세그멘테이션 처리, 즉 수신한 DICOM 데이터의 부위별로 착색하고 흐릿한 부분을 적절히 보정한다(세그멘테이션 처리부 320). 그 후 처리장치(300)는 처리 후의 데이터를 이용해 1개 또는 복수의 3차원 재구성 영상을 생성한다(3차원 모델 생성부 330). 예를 들어 치과기공사는 뼈, 신경, CT 마커(11)에 해당하는 화상데이터 상의 부위를 각각 다른 색으로 착색하고(특히 신경은 손상시켜서는 안 되기 때문에 눈에 잘 띄는 색으로 착색하면 좋다), 할레이션 등에 의해 불선명해진 부분을 적절히 데이터로 보정한다. 또한 CT 마커(11)의 3차원 재구성 영상 상의 위치정보(x, y, z)를 특정하여 3차원 재구성 영상의 데이터와 관련지어 처리장치(300)에 저장시킨다(저장부 310). 또한 이들 작업은 처리장치(300)가 자동적으로 실시하도록 구성해도 좋고 치과기공사 등에 의해 육안으로 수동으로 실시해도 좋다.
스텝(S7)에서 처리장치(300)는 기준 프레임(20)의 제1 및 제2의 프레임(21, 24) 간의 소정 각도 각각에 대하여 적외선 마커(25)에 기초하여 3차원 재구성 영상 상의 CT 마커(11)의 위치를 구하기 위한 변환행렬을 생성한다(위치 맞춤부 380).
스텝(S8)에서 임의로 치과기공사는 치과 임플란트 추천 설계를 고찰하고 추천 설계에 관한 정보(임플란트의 위치와 종류 등의 정보)를 생성한다.
스텝(S9)에서, 처리 장치(300)는, 3차원 재구성 영상이나 변환 행렬의 정보, 치과의원의 ID 정보 등을 관리서버(200)에 네트워크를 개입시켜 송신한다.
스텝(S10)에서 관리서버(200)는 3차원 재구성 영상이나 변환행렬 정보 등을 저장해(백업 데이터베이스 210), 원래 치과병원의 시술지원장치(100)로 송신한다. 또한 관리서버(200)는 3차원 재구성 이미지나 변환 행렬 정보 등을 백업용으로 보존해 두고 시술자의 요구에 따라 제공하도록 해도 된다.
스텝(S11)에서 시술자는 시술지원장치(100)를 이용하여 3차원 재구성 영상이나 변환행렬의 정보 등에 근거하여 3차원 재구성 영상 상에서 임플란트의 설계(임플란트의 위치나 종류 등을 결정)를 실시하고(임플란트 설계정보 생성부 150), 설계정보를 저장시킨다(저장부 110). 도 10은 3차원 재구성 영상 중 임플란트의 설계 위치를 나타내는 예이다.
스텝(S12)에서 시술자는 기준 프레임(20)이 장착된 플레이트(10)를 피시술자의 치아에 고정하고, 플레이트(10)와 기준 프레임(20) 사이의 각도를 소정의 각도(0°, 30°, 60° 및 90° 중 하나)로 설정한다. 해당 각도에 대응하는 변환행렬을 선택하고, 디스플레이(60) 상에 표시된 3차원 재구성 영상을 보면서, 디스플레이(60) 상에서, 설계한 임플란트 위치에 드릴(450)의 첨단 드릴날(451)이 오도록 함으로써, 설계상의 실제 위치에 임플란트 시술을 정확하게 할 수 있다. CT 마커(11)와 적외선 마커(25)의 상대적 위치관계 및 적외선 마커(25)와 드릴용 마커(461)의 상대적 위치관계가 정확하게 디스플레이(60) 위에 실시간으로 반영되기 때문에 시술자는 디스플레이(60)를 보면서 임플란트 시술을 할 수 있다.
<표시화면예>
이어서, 실시의 형태에 관한 시술지원장치(100)의 표시제어부(160)가 표시장치인 디스플레이(60)에 표시되는 표시화면에 대해 설명한다.
[임플란트 매립지원화면]
표시제어부(160)는 (1) 3차원 재구성 영상으로부터 추출되어 피시술자의 임플란트가 박히는 뼈를 포함한 영상과 (2) 미리 결정된 임플란트의 매립 완료 위치와 (3) 위치산출부(190)가 산출한 드릴날(451)의 현재 위치에 근거하여 산출되는 임플란트의 매립완료 예측 위치와 (4) 드릴날(451)의 현재 위치에 대응하는 임플란트의 현재 위치를 각각 다른 양태로 시술지원장치(100)의 표시부로서 기능하는 디스플레이(60)에 표시시킨다.
이하, 보다 구체적으로 설명한다.
표시제어부(160)는 처리장치(300)로부터 수신한 신호에 따라 CT 데이터에서 얻은 임플란트가 매립되는 뼈 및 치아를 표시하고, 미리 결정된 임플란트의 매립 완료 위치를 첫 번째 속성, 예를 들어 빨간색으로 표시하고, 매립 완료 예측 위치를 두 번째 속성, 예를 들어 노란색으로 표시하며, 현재 위치를 세 번째 속성, 예를 들어 파란색으로 표시한다.
도 11을 이용하여 임플란트 삽입 지원화면에 대해 설명한다. 영상은 6개의 영역으로 나뉘며 좌측 영역(31-33)에는 CT 데이터에 의한 3개의 다단면 재구성상(MPR상, multi-planar reconstruction, multi planar reconstruction)이, 우측 영역(34-36)에는 CT 데이터에 의한 3개의 3D 렌더링 화상이 표시된다. 다단면 재구성상 및 3D 렌더링 영상은 위쪽, 바깥쪽, 안쪽, 아래쪽 등 중 3가지 다른 방향에서 본 이미지를 시술자의 희망에 따라 적절히 표시 가능하다.
예를 들어 영역(31)에는 영역(32, 33)에 표시된 십자선 중 약 수평선으로 특정되는 단면이 표시되고, 영역(32)에는 영역(31, 33)에 표시된 십자선 중 약 수직선으로 특정되는 단면이 표시되며, 영역(33)에는 영역(31)에 표시된 약 수평선과 영역(32)에 표시된 약 수직선으로 특정되는 단면이 표시된다. 이들의 약수평선 및 약납직선은 단면마다 대응하는 같은 색을 입힐 수 있다. 또, 영역(35) 내에는, 드릴날(451)의 선단과 매립 완료 위치의 저부와의 거리(37)와 드릴날(451)의 선단과 신경과의 거리(38)가 표시된다. 이로 인해, 시술자가 구체적인 수치를 파악해, 정밀하게 작업을 실시할 수 있다.
다음으로 도 12를 이용하여 시술지원시스템(1)을 이용한 임플란트의 시술 처리에 대해 설명한다. 시술처리는 설계처리와 어프로치 처리, 절삭처리로 이루어진다.
설계처리는 CT 데이터에 근거하여 임플란트의 위치를 결정하는 처리이다. 우선 CT 데이터를 토대로 시술자가 뼈 내부에 존재하는 신경(54)의 위치를 확정한다. 그리고 신경(54)의 위치와 겹치지 않도록 하면서 제반 사정을 고려하여 임플란트의 위치를 결정한다. 그리고 신경(54) 및 임플란트 위치의 데이터를 시술지원장치(100)에 입력한다.
어프로치 처리는 뼈에 대한 드릴날(451)의 진입 각도를 결정하는 처리이다. 우선 시술지원장치(100)가 임플란트를 매립할 뼈 및 치아와 미리 결정된 임플란트의 매립 완료위치(51)와 신경(54)의 위치를 연산해 이들을 합성한 영상을 제작한다. 다음으로 디스플레이(60)가 이 영상을 표시한다(도 12a 참조). 이때 매립 완료위치(51)가 빨간색으로 표시된다. 다음으로, 시술자는 디스플레이(60)에 표시된 이미지를 참조하면서 피시술자의 구강 내에 드릴날(451)을 진입시키고 임플란트를 할 예정인 위치에 드릴날(451)을 임시 적용한다. 이때 적외선 촬영장치(40)는 기준 프레임(20)에 설치된 적외선 마커(25)와 드릴용 마커(461)를 촬영해 얻은 영상을 시술지원장치(100)에 연속적으로 송신하고 있다.
시술지원장치(100)는 영상을 이용하여 구강 내 드릴날(451)의 위치를 연산하여 구해진 위치에 기초해 디스플레이(60)에 뼈에 대한 드릴날(451)의 위치를, 드릴날(451)의 끝에 가상적으로 부가한 가상 임플란트(500)와 함께 연속적으로 표시한다(도 12b 참조). 가상 임플란트(500)는 임플란트가 매립될 위치를 예측하는 매립 완료 예측 위치를 나타내는 것으로 노란색으로 표시된다. 그리고 시술자가 드릴을 조작해서 뼈에 대한 드릴날(451)의 위치나 각도를 바꾸면 변화에 따라 디스플레이(60)에 표시되는 드릴날(451) 및 가상 임플란트(500)의 위치나 각도 또한 변화한다(도 12c, d 참조). 가상 임플란트(500)의 위치 및 각도가 매립 완료 위치(51)와 일치하는 것을 시술자가 확인하면 다음의 절삭처리로 이행한다.
절삭처리는 피시술자의 뼈에 실제로 구멍을 뚫는 처리이다. 어프로치 처리에 이어 가상 임플란트(500)의 위치 및 각도가 매립완료 위치(51)와 일치하는 상태를 유지한 채 시술자가 드릴날(451)을 동작시켜 절삭을 시작한다(도 12e 참조). 이 처리에서도 어프로치 처리와 마찬가지로 적외선 촬영장치(40), 시술지원장치(100) 및 디스플레이(60)가 연속적으로 동작하며 뼈 내부로 진입하고 있는 드릴날(451)의 위치가 현재위치(52)로서 파란색으로 디스플레이(60)에 연속적으로 표시된다. 각 위치가 연속적으로 갱신되어 표시되므로 어프로치 처리에서 결정한 위치 및 각도에서 현재위치(52)가 벗어나면 디스플레이(60)에서 가상 임플란트(500)가 매립완료위치(51)에서 벗어난다. 따라서 이를 본 시술자는 현재의 각도대로 절삭을 계속하면 매립완료위치(51)에서 벗어난 위치에 구멍이 뚫리는 것을 쉽게 알아차릴 수 있어 더욱 적절한 진입각도로 수정할 수 있다. 그리고 시술자는 현재위치(52)가 매립완료위치(51)와 일치할 때까지 절삭하고(도 12f 참조) 절삭처리를 완료한다.
또한 현재위치(52)가 매립완료위치(51)를 넘은 경우, 매립완료위치(51)의 바닥부에서 드릴날(451)이 돌출된다(도 12g 참조). 이렇게 하면 시술자는 현재위치(52)가 매립완료위치(51)를 초과하고 있음을 쉽게 알아차릴 수 있어 절삭을 중지할 수 있다. 이상에 따르면 시술자는 디스플레이(60)에 표시된 영상을 보면서 드릴날(451)의 위치 및 각도를 파악하고 위치 및 각도를 적절히 수정하면서 절삭할 수 있다.
[각도 마커]
도 13a~e는 임플란트의 수직적 포지션 설계를 지원하기 위한 툴을 개략적으로 나타내는 도면이다. 임플란트의 수직적 포지션은 임플란트 상부 구조의 심미성에 많은 영향을 주는 요소 중 하나이다. 이 수직적 포지션을 구설적(頰舌的) 포지션과 함께 컨트롤하는 것은 심미적인 치료결과를 얻기 위해 필요불가결하며, 표시제어부(160)가 디스플레이(60)에 표시시키는 깊이 마커와 관련된 표시화면은 이 포지션을 서포트한다.
도 13a는 수직적 포지션을 지지하기 위한 조작기구(30)의 일종인 지시툴(550)을 모식적으로 나타내는 도면이다. 지시툴(550)은 실공간 상의 점을 지시하기 위한 지시부(551)와, 지시부(551)에 탈착 가능하고, 지시부(551)와의 상대적인 위치관계가 이미 알려진 복수의 지시부용 마커(561)를 갖는 툴용 프레임(560)으로 구성되어 있다.
시술자는 석고모델(17)이나 피시술자의 구강 내에서 포지션 설계 시 회복을 원하는 잇몸 가장자리 라인을 지시툴(550)의 지시부(551)에서 포인트 아웃한다. 이때 위치정보취득부(140)는 기준 프레임(20)을 포함하는 적외선 마커(25)에 더해 툴용 프레임(560)을 포함하는 복수의 지시부용 마커(561)의 위치좌표도 취득한다. 위치산출부(190)는 3차원 재구성 영상, 복수의 적외선 마커(25)의 위치 좌표, 복수의 지시부용 마커(561)의 위치 좌표, 복수의 지시부용 마커(561)와 지시부(551)의 상대적 위치 관계 및 변환 행렬을 토대로 3차원 재구성 화상에서의 지시부(551)의 위치를 산출한다.
표시제어부(160)는 3차원 재구성 영상 중 미리 결정된 임플란트 매립완료 위치(51)의 임플란트 길이방향을 법선으로 하는 평면과 평행한 평면으로서, 3차원 재구성 영상에서의 지시부(551)의 위치와의 거리가 소정의 거리가 되는 가상적인 평면(570)(도13b~e 참조)을, 피시술자의 임플란트가 매립되는 뼈를 포함하는 영상과 미리 정해진 임플란트의 매립완료위치(51)와 중첩시켜 디스플레이(60)에 표시시킨다.
도 13b 및 c에는, 가상적인 평면(570)과 매립완료위치(51)의 정면과의 사이에 틈이 생기고 있다. 이는 임플란트의 수직적 위치가 심미적인 관점에서 적정한 위치가 아님을 시사하고 있다. 그래서 시술자는 도 13e에 나타난 것과 같이 매립완료위치(51)의 정면이 가상적인 평면(570)과 일치하도록, 매립완료위치(51)를 이동시킨다. 이것에 의해, 시술자는 임플란트의 삽입 전 계획단계에서 임플란트의 수직적 위치를 적정한 위치에 설치할 수 있다. 3차원 재구성 영상에서 지시부(551)의 위치와 평면(570)과의 거리는, 디폴트로 3mm이다.
[교정용 앵커 스크류 내비게이션]
도 14 a~b는, 교정용 앵커 스크류 내비게이션을 하기 위한 툴을 개략적으로 나타내는 도면이다. 교정용 앵커 스크류 내비게이션은, 교정용 앵커 스크류를 피시술자의 구강 내에 매립할 때, 교정용 앵커 스크류와 천연 치근이나 상악동 등과의 해부학적 위치관계를 실시간으로 시술자에게 제시하여　교정용 앵커 스크류를 안전한 부위에 매립 설치하기 쉽게 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한 표시화면이다.
도 14a는 조작기구(30)의 일종으로 교정용 앵커 스크류를 매립하기 위한 드라이버 툴(650)을 모식적으로 나타내는 도면이다. 드라이버 툴(650)은 교정용 앵커 스크류 매립에 이용하기 위한 드라이버(651)와 드라이버(651)에 탈착 가능하고 드라이버(651)와의 상대적인 위치관계가 이미 알려진 복수의 드라이버용 마커(661)를 가진 드라이버용 프레임(660)으로 구성되어 있다.
시술자는 피시술자의 구강 내에서 교정용 앵커 스크류를 매립 설치할 때 드라이버용 프레임(660)을 접속시킨 드라이버(651)를 이용한다. 이때, 위치정보취득부(140)는 기준 프레임(20)을 포함하는 적외선 마커(25)에 더해 드라이버용 프레임(660)을 포함하는 복수의 드라이버용 마커(661)의 위치 좌표도 취득한다. 위치산출부(190)는, 3차원 재구성 영상, 복수의 적외선 마커(25)의 위치좌표, 복수의 드라이버용 마커(661)와 드라이버(651)와의 상대적인 위치관계, 및 변환행렬에 기초하여 3차원 재구성영상에서 드라이버(651)의 위치를 산출한다.
표시제어부(160)는 드라이버(651)의 긴 축 방향에 따라 드라이버(651)를 진행시켰을 경우의 가상적인 영상(670)(도 14b 참조)을 피시술자의 교정용 앵커 스크류가 삽입되는 뼈를 포함한 영상에 중첩시켜 디스플레이(60)에 표시시킨다.
도 14b에 나타낸 앵커 스크류 내비게이션의 표시 화면이 표시된 디스플레이(60)를 봄으로써 시술자는 교정용 앵커 스크류와 천연 치근이나 상악동 등과의 해부학적 위치 관계를 한 눈에서 파악할 수 있게 된다. 따라서 시술지원장치(100)는 시술자가 교정용 앵커 스크류를 피시술자의 구강 내 안전한 부위에 매립 설치하는 것을 지원할 수 있다.
상술한 설명은 본 발명의 하나의 실시 형태를 대상으로 하고 있지만, 다른 변형 및 변경이 당업자에게는 뻔하고, 본 발명의 취지 또는 범위에서 벗어나는 일 없이 행할 수 있다는 점에 주의하기 바란다.
또, 본 발명은 다음에 나타내는 항목으로 특정되어도 된다.
[1-1] 치과 임플란트를 시술하는 제 1의 시설에서 시술지원장치(100)와, 상기 제 1의 시설과는 다른 제 2의 시설에서 관리서버(200)이며, 상기 시술지원장치(100)와 네트워크를 통해 접속되는 상기 관리서버(200)와, 상기 제 2의 시설에서 또는 상기 제 1 및 제 2의 시설과는 다른 제 3 시설에서 처리장치(300)이며, 상기 관리서버(200)와 네트워크를 통해 접속되는 상기 처리장치(300)를 포함하는 치과 임플란트의 시술지원시스템(1)이고 상기 시술지원장치(100)는 복수의 CT 마커(11)가 매립된 플레이트(10)를 피시술자의 치아에 장착시킨 상태로 취득한 CT 영상에 관한 DICOM데이터를 상기 관리서버(200)에 송신하고,
상기 관리서버(200)는, 상기 DICOM 데이터를 상기 처리장치(300)에 송신하고,
상기 처리장치(300)는, 상기 DICOM 데이터를 처리하고, 상기 CT 영상의 하나 이상의 3차원 재구성 영상을 생성하고, 상기 3차원 재구성 영상의 데이터를 상기 관리서버(200)에 송신하고,
상기 관리서버(200)는, 상기 3차원 재구성 영상의 데이터를 상기 시술지원장치(100)에 송신하는, 상기 시술지원시스템.
[1-2] [1-1]에 있어서, 상기 플레이트(10)에 장착된 기준 프레임(20, 24)은, 상기 플레이트(10)에 대해 복수의 소정의 각도마다 회전하는 것이며,
상기 처리장치(300)는, 상기 기준 프레임(20)에 갖춰진 복수의 적외선 마커(25)와 상기 CT 마커(11)와의 상대적인 위치관계에 관한 기존의 설계정보와, 상기 3차원 재구성 영상 상에서 상기 CT 마커(11)의 위치정보에 기초해, 상기 소정의 각도마다 상기 적외선 마커(25)의 위치에서 상기 3차원 재구성 영상 상의 상기 CT 마커(11)의 위치정보를 생성하기 위한 변환행렬을 생성하고, 상기 3차원 재구성 영상의 데이터와 함께 상기 관리서버에 송신하는 시술지원시스템.
[1-3] [1-1] 또는 [1-2]에 있어서, 상기 처리장치(300)에 따른 상기 DACOM 데이터의 처리는, 상기 CT영상데이터의 착색처리를 포함하는 시술지원시스템.
[1-4] 치과임플란트를 시술하는 제 1의 시설에서 시술지원장치(100)는,
상기 제 1의 시설과는 다른 제 2의 시설에서 관리서버(200)이며, 상기 시술지원장치에 네트워크를 통해 접속되는 상기 관리서버(200)와,
상기 제 2의 시설에서 또는 상기 제 1 및 제 2의 시설과는 다른 제 3의 시설에서 처리장치(300)이며, 상기 관리서버(200)에 네트워크를 통해 접속되는 상기 처리장치(300)를 포함하는 치과임플란트의 시술지원시스템(1)에서 시술지원방법이며,
상기 시술지원장치(100)가 복수의 CT 마커(11)가 매립된 플레이트(10)를 피시술자의 치아에 장착시킨 상태로 얻은 CT 영상에 관한 DACOM 데이터를 상기 관리서버(200)에 송신하는 스텝과,
상기 관리서버(200)가 상기 DICOM 데이터를 상기 처리장치(300)에 송신하는 스텝과,
상기 처리장치(300)가, 상기 DICOM 데이터를 처리하고, 상기 CT 영상의 하나 이상의 3차원 재구성 영상을 생성하여 상기 3차원 재구성 영상의 데이터를 상기 관리서버(200)에 송신하는 스텝과,
상기 관리서버(200)가, 상기 3차원 재구성 영상의 데이터를 상기 시술지원장치(100)에 송신하는 스탭을 포함하는 상기 시술지원방법.
[1-5] [1-4]에 있어서, 상기 플레이트(10)에 장착된 기준플레이트(20, 24)는, 상기 플레이트(10)에 대해 복수의 소정의 각도마다 회전하는 것이며,
상기 처리장치(300)는, 상기 기준 프레임(20)에 갖춰진 복수의 적외선 마커(25)와 상기 CT 마커(11)와의 상대적인 위치관계에 관한 기존의 설계정보와,
상기 3차원 재구성 영상에서 상기 CT 마커(11)의 위치정보에 기초해, 상기 소정의 각도마다 상기 적외선 마커(25)의 위치에서 상기 3차원 재구성 영상 상에서 상기 CT 마커(11)의 위치정보를 생성하기 위한 변환행렬을 생성하고, 상기 3차원 재구성영상의 데이터와 함께 상기 관리서버에 송신하는 시술지원방법.
[1-6] [1-4] 또는 [1-5]에 있어서, 상기 처리장치(300)에 의한 상기 DACOM 데이터의 처리는, 상기 CT영상데이터의 착색처리를 포함하는 시술지원방법.
[2-1] 임플란트를 삽입할 수 있는 뼈를 표시하며,
미리 결정된 임플란트 매립 완료 위치를 첫 번째 속성으로 표시하고,
현재 드릴날 위치를 기반으로 산출되는 임플란트 매립 완료 예측 위치를 제2의 속성으로 표시하며,
현재 드릴날 위치에 대응하는 임플란트의 현재 위치를 제3의 속성으로 표시하는 시술지원표시장치.
[2-2] [2-1]에 있어서, 상기 뼈의 내부에 존재하는 신경을 표시하는 시술지원표시장치.
[2-3] [2-2]에 있어서, 상기 신경과 현재의 드릴날의 선단위치와의 거리를 표시하는 시술지원장치.
[2-4] [2-1]에서 [2-3]의 어느 한 항에 있어서, 상기 매립완료위치에서 최심부와 현재 드릴날 선단 위치와의 거리를 표시하는 시술지원표시장치.
[2-5] [2-1]에서 [2-4]의 어느 한 항에 있어서, 상기 뼈, 상기 매립완료위치, 상기 매립완료예측위치, 및 상기 현재위치를 3개의 서로 다른 방향에서 본 영상을 표시하는 시술지원표시장치.
[2-6] 드릴날을 갖는 드릴에 탈착 가능하고, 드릴용 마커를 갖는 드릴용 프레임과,
구강 내의 치아에 장착되는 고정부에서 구강 외로 뻗치도록 설치되어 고정 프레임용 마커가 있는 고정 프레임과,
상기 드릴용 마커 및 상기 고정 프레임용 마커를 촬영하는 촬영장치와,
상기 촬영장치에서의 데이터에 기초해 현재의 상기 드릴날의 위치에 대응하는 임플란트의 매립완료예측위치와, 현재의 상기 드릴날의 위치에 대응하는 임플란트의 현재위치를 산출하는 처리장치와,
임플란트가 매립되는 뼈 및 치아를 표시하여, 미리 정해진 임플란트의 매립완료위치를 제 1의 속성으로 표시하고, 상기 매립완료 예측위치를 두 번째 속성으로 표시하고, 상기 현재 위치를 세 번째 속성으로 표시하는 표시장치를 포함하는 시술지원시스템.
[2-7] 치아에 장착되어, 고정부용 마커를 갖는 고정부와, 상기 고정부에서 구강 외로 뻗어나가도록 상기 고정부에 장착되어 고정 프레임용 마커가 있는 고정 프레임과,
드릴날을 갖는 드릴에 탈착 가능하고, 드릴용 마커를 갖는 드릴용 프레임과,
상기 드릴용 마커 및 상기 고정프레임용 마커를 촬영하는 촬영장치와,
상기 고정용 마커와 상기 고정프레임용 마커와의 위치관계를 미리 저장하는 처리장치와,
임플란트가 매립된 뼈 및 치아를 표시하는 표시장치를 포함하고,
상기 처리장치는, 상기 고정부를 상기 치아에 장착한 상태로 촬영하여 얻어진 데이터와, 상기 고정부용 마커와 상기 고정프레임용 마커와의 위치관계와, 상기 드릴용 마커 및 상기 고정프레임용 마커와의 위치관계에 기초해, 상기 치아와 상기 고정프레임용 마커와의 위치관계를 산출하고, 또한 현재의 전기 드릴날 위치에 대응하는 임플란트의 매립완료 예측위치와 현재의 전기 드릴날 위치에 대응하는 임플란트의 현재 위치를 산출하여,
상기 표시장치는, 임플란트가 매립된 뼈 및 치아를 표시하고, 미리 정해진 임플란트의 매립완료위치를 제 1의 속성으로 표시하고, 상기 매립완료예측위치를 제 2의 속성으로 표시하여 상기 현재위치를 제 3의 속성으로 표시하는 시술지원지스템.
[2-8] 치아에 장착되어, 고정부용 마커를 갖는 고정부와,
상기 고정부에서 구강 외로 뻗치도록 상기 고정부에 설치되어 고정 프레임용 마커가 있는 고정프레임과,
상기 고정프레임용 마커를 촬영하는 촬영장치와,
상기 고정용 마커와 상기 고정 프레임용 마커와의 위치관계를 미리 저장하는 처리장치를 포함하며,
상기 처리장치는, 상기 고정부를 상기 치아에 장착한 상태로 촬영하여 얻어진 데이터와, 상기 고정부용 마커와 상기 고정 프레임용 마커와의 위치관계에 기초해 상기 치아와 상기 고정프레임용 마커와의 위치관계를 산출하는 위치맞춤장치.
[2-9] [2-8]에 있어서, 상기 고정프레임용 마커는, 상기 고정부에 대해 복수의 각도를 취할 수 있는 위치 맞춤장치.
1 시술지원시스템
10 플레이트
11 CT 마커
12 탈착부
15 스텐트
16 오목부
17 석고모델
20 기준 프레임
25, 39 적외선 마커
30 조작기구
40 적외선촬영장치
50 CT 촬영장치
60 디스플레이
100 시술지원장치
110 저장부
120 익명화처리부
130 입력부
140 위치정보취득부
150 임플란트 설계정보 생성부
160 표시제어부
170 송신부
180 수신부
190 위치산출부
300 처리장치
310 저장부
320 세그멘테이션 처리부
330 3차원모델생성부
340 위치취득부
350 임플란트설계정보생성부
360 3차원측정부
370 좌표산출부
380 위치맞춤부
390 정밀도산출부
395 송신부
450 드릴
460 드릴용 프레임
461 드릴용 마커
500 가상임플란트
550 지시툴
551 지시부
560 툴용프레임
561 지시부용마커
650 드라이버툴
651 드라이버
660 드라이버용프레임
661 드라이버용마커

Claims (10)

  1. 피시술자의 치형에 장착되는 스텐트에 고정하여 사용되는 플레이트에 있어서,
    복수의 CT(Computed Tomograpy) 마커와,
    상기 플레이트에 연결했을 때 상기 복수의 CT 마커 각각과 상대적인 위치관계가 기존의 복수의 적외선 마커를 포함하는 기준 프레임을 연결하기 위한 탈착부와,
    상기 플레이트를 피사체에 포함한 CT의 3차원 재구성 영상에 있어서 상기 복수의 CT 마커의 위치 좌표와 상기 플레이트가 존재하는 실공간에서의 상기 CT 마커의 위치좌표로서 상기 복수의 적외선 마커의 위치 좌표를 바탕으로 산출된 위치 좌표와의 위치맞춤 정밀도 측정에 이용하기 위한 오목부를 포함하는 플레이트.
  2. 처리장치에 있어서,
    청구항 1의 플레이트를 고정한 스텐트를 피시술자의 치아에 장착시킨 상태로 촬영된 CT 영상에 관한 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) 데이터로 네트워크를 통해 취득한 DICOM데이터를 저장하는 저장부와,
    상기 DICOM 데이터에 기초해 CT의 3차원 재구성 영상을 생성하는 3차원 모델생성부와,
    상기 처리장치의 유저로부터 상기 3차원 재구성 영상의 상기 복수의 CT 마커의 위치의 지정을 접수하는 위치취득부와,
    상기 기준 프레임이 연결된 상기 플레이트를 고정한 스텐트를 상기 피시술자의 치형석고모형에 장착한 상태로, 상기 복수의 적외선 마커의 위치좌표를 측정하는 3차원 측정부와,
    상기 복수의 적외선 마커의 위치좌표와 상기 복수의 CT 마커와의 상대적인 위치관계에 기초해, 상기 플레이트에 설치된 복수의 CT 마커의 위치좌표를 산출하는 좌표산출부와,
    상기 유저가 지정한 상기 복수의 CT 마커의 위치와, 상기 좌표산출부가 산출한 위치좌표에 기초해 상기 3차원 재구성 영상과 상기 치형석고모형과의 위치 맞춤을 실행하는 위치맞춤부를 포함하는 처리장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 기준 프레임은, 상기 치형석고모형에 장착된 스텐트에 고정된 플레이트에 대응해 복수의 소정의 각도마다 회전하는 것으로,
    상기 위치맞춤부는, 상기 기준 프레임에 갖춰진 상기 복수의 적외선 마커와 상기 플레이트에 갖춰진 상기 복수의 CT 마커와의 상대적인 위치관계에 관한 기존의 설계정보와, 상기 3차원 재구성 영상 중 상기 복수의 CT 마커의 위치에 기초해 상기 소정의 각도마다 상기 기준 프레임에 갖춰진 상기 복수의 적외선 마커의 위치를 상기 3차원 재구성 영상 중 상기 복수의 CT 마커의 위치에 변환하기 위한 변환행렬을 생성하는 처리장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 3차원 재구성 영상, 상기 3차원 재구성 영상의 상기 복수의 CT 마커의 위치, 및 상기 소정의 각도마다의 변환행렬을, 상기 네트워크를 통해 상기 DICOM 데이터의 송신원인 장치에 송신하는 송신부를 추가로 포함하는 처리장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 3차원 측정부는, 드릴날을 포함하는 드릴에 탈착 가능하며 상기 드릴날과의 상대적인 위치관계가 기존의 복수의 드릴용 마커를 갖는 드릴용 프레임을 추가로 촬영하고,
    상기 위치맞춤부는, 상기 3차원 측정부가 측정한 복수의 드릴용 마커의 위치좌표, 상기 복수의 드릴용 마커와 상기 드릴날과의 상대적인 위치관계, 상기 복수의 적외선 마커의 위치좌표, 및 상기 복수의 적외선 마커의 위치좌표와 상기 복수의 CT 마커의 상대적인 위치관계에 기초해 상기 3차원 재구성 영상에서 상기 드릴날의 위치를 산출하고,
    상기 처리장치는 추가로, 상기 유저가 상기 드릴날을 상기 오목부에 삽입했을 때, 상기 3차원 재구성 영상에서 상기 오목부의 위치와 상기 드릴날의 위치와의 오차를 상기 위치맞춤의 정밀도로써 산출하는 정밀도 산출부를 포함하고,
    상기 송신부는, 상기 위치맞춤의 정밀도를 상기 네트워크를 통해 상기 DACOM 데이터의 송신원의 장치에 추가로 송신하는 처리장치.
  6. 치과 임플란트를 시술하는 제 1의 시설에서 시술지원장치와, 상기 제 1의 시설과는 다른 제 2의 시설의 장치이며, 상기 시술지원장치와 네트워크를 통해 접속되는 청구항 4 및 5에 기재된 처리장치를 포함하는, 치과 임플란트 시술의 시술지원시스템에 있어서,
    상기 시술지원장치는, 청구항 1에 기재된 플레이트를 고정한 스텐트를 피시술자의 치아에 장착된 상태로 촬영한 상기 CT 영상에 관한 DACOM 데이터를 상기 네트워크를 통해 상기 처리장치에 송신하는 송신부와,
    상기 처리장치에서, 상기 네트워크를 통해 상기 3차원 재구성 영상, 상기 3차원 재구성 영상 중 상기 복수의 CT 마커의 위치, 및 상기 소정의 각도마다 변환행렬을 수신하는 수신부와,
    상기 3차원 재구성 영상을 표시부에 표시시키는 표시제어부를 포함하는 시술지원시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 시술지원장치는,
    상기 기준 프레임을 포함하는 상기 복수의 적외선 마커의 위치좌표와, 드릴날을 가진 드릴에 탈착 가능하고 상기 드릴날과의 상대적인 위치관계가 기존의 복수의 드릴용 마커를 갖는 드릴용 기준 프레임을 포함하는 상기 복수의 드릴용 마커의 위치좌표를 측정하는 위치정보취득부와,
    상기 3차원 재구성 영상, 상기 복수의 적외선 마커의 위치좌표, 상기 복수의 드릴용 마커의 위치좌표, 상기 복수의 드릴용 마커와 상기 드릴날과의 상대적인 위치관계, 및 상기 변환행렬에 기초해 상기 3차원 재구성 영상에서 상기 드릴날의 위치를 산출하는 위치산출부를 추가로 포함하고,
    상기 표시제어부는, 상기 3차원 재구성 영상에 상기 드릴날을 중첩하여 상기 표시부에 표시시키는 시술지원시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 표시제어부는, (1) 상기 3차원 재구성 영상에서 추출된 상기 피시술자의 임플란트가 매립된 뼈를 포함하는 영상과, (2) 미리 정해진 임플란트의 매립완료위치와, (3) 상기 위치산출부가 산출한 상기 드릴날의 현재의 위치에 기초해 산출된 임플란트의 매립완료예측위치와, (4) 상기 드릴날의 현재 위치에 대응하는 임플란트의 현재위치와 각각 다른 양태로 상기 표시부에 표시시키는 시술지원시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    실공간상의 점을 지시하기 위한 지시부에 탈착 가능하고 상기 지시부와의 상대적인 위치관계가 기존의 복수의 지시부용 마커를 갖는 지시툴용 프레임에서 상기 지시부용 마커의 위치좌표를 취득하는 위치정보취득부를 추가로 포함하고,
    상기 위치산출부는, 상기 3차원 재구성 영상, 상기 복수의 적외선 마커의 위치좌표, 상기 복수의 지시부용 마커의 위치좌표, 상기 복수의 지시부용 마커와 상기 지시부와의 상대적인 위치관계 및 상기 변환행렬에 기초해 상기 3차원 재구성 영상에서 상기 지시부의 위치를 추가로 산출하고,
    상기 표시제어부는 상기 3차원 재구성 영상 중 상기 미리 정해진 임플란트의 매립완료위치에서 임플란트의 길이방향을 법선으로 하는 평면과 평행인 평면이고, 상기 3차원 재구성 영상에서 상기 지시부의 위치와의 거리가 소정의 거리가 되는 가상적인 평면을 상기 피시술자의 임플란트가 매립되는 뼈를 포함하는 영상과 상기 이미 정해진 임플란트의 매립완료위치와 중첩시켜 상기 표시부에 표시시키는 시술지원시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 위치정보취득부는, 교정용 마커 스크류의 매립에 이용하기 위한 드라이버에 탈착 가능하고 상기 드라이버와의 상대적인 위치관계가 기존의 복수의 드라이버용 마커를 갖는 드라이버용 프레임에서 상기 드라이버용 마커의 위치좌표를 추가로 취득하고,
    상기 위치산출부는, 상기 3차원 재구성 영상, 상기 복수의 적외선 마커의 위치좌표, 상기 복수의 드라이버용 마커의 위치좌표, 상기 복수의 드라이버용 마커와 상기 드라이버와의 상대적인 위치관계 및 상기 변환행렬에 기초해 상기 3차원 재구성 영상에서 상기 드라이버의 위치를 추가로 산출하고,
    상기 표시제어부는, 상기 드라이버의 긴 폭 방향을 따라 상기 드라이버를 진행시킨 경우의 가상적인 영상을 상기 피시술자의 교정용 앵커 스크류가 매립된 뼈를 포함한 영상에 중첩시켜 상기 표시부에 표시시키는 시술지원시스템.
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