KR20210154943A

KR20210154943A - device that sets the target area to measure the bone-implant contact ratio

Info

Publication number: KR20210154943A
Application number: KR1020210176826A
Authority: KR
Inventors: 최참
Original assignee: 최참
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2021-12-21
Also published as: KR102339807B1; KR102346951B1; KR20210001076A

Abstract

The present invention relates to a device for setting a target area for measuring a bone-implant contact ratio. In addition, the present invention relates to an apparatus and method for measuring a bone to implant contact ratio. The apparatus includes an image acquisition part; a 3D image generation part; a target area setting part; and a bone-implant contact ratio measurement part. An object of the present invention is to evaluate the efficacy and performance of implants.

Description

{device that sets the target area to measure the bone-implant contact ratio}

본 발명은 골-임플란트 접촉 비율을 측정할 대상 영역을 설정하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for setting a target area for measuring a bone-implant contact ratio.

또한 본 발명은 골과 임플란트의 접촉 비율(Bone to Implant Contact ratio)을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to an apparatus and method for measuring the bone to implant contact ratio (Bone to Implant Contact ratio).

치아 임플란트 시술은 손실된 치아의 치근을 대신할 수 있도록, 인공치근을 이가 빠져나간 골에 심어 고정시킴으로써, 치아의 원래 기능을 회복하도록 하는 시술이다. 이러한 임플란트의 시술의 경우, 결합조직의 개입 없이 치조골과 매식체가 직접 연결되는 골유착 상태에 따라 임플란트 고정의 견고한 정도, 임플란트 고정이 유지되는 정도 등이 달라지게 된다.Dental implant surgery is a procedure that restores the original function of a tooth by planting and fixing an artificial tooth root in the bone from which the tooth has escaped so as to replace the root of the lost tooth. In the case of such an implant procedure, the degree of firmness of implant fixation and the degree of maintaining implant fixation vary according to the osseointegration state in which the alveolar bone and the implant are directly connected without the intervention of connective tissue.

이에 따라, 임플란트 개발 시, 동물실험을 통해 치조골과 임플란트 사이의 골유착 정도를 평가하여 임플란트의 효능 및 성능을 평가하는 연구들이 개발되었다.Accordingly, studies have been developed to evaluate the efficacy and performance of implants by evaluating the degree of osseointegration between the alveolar bone and the implant through animal experiments during implant development.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0126513호(2016.11.02.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0126513 (2016.11.02.)

본 발명의 실시예들은 골과 임플란트의 접촉 비율(Bone to Implant Contact ratio)을 측정하여 임플란트의 효능 및 성능을 평가하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention are for evaluating the efficacy and performance of the implant by measuring the bone to implant contact ratio (Bone to Implant Contact ratio).

본 발명의 일 실시예에 따른 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치는, 골 및 골에 이식된 임플란트를 촬영하여 단층 영상을 획득하는 영상 획득부, 획득된 상기 단층 영상을 이용하여 상기 골 및 상기 임플란트의 3차원 영상을 생성하는 3차원 영상 생성부, 상기 3차원 영상에서 골-임플란트 접촉 비율을 측정할 대상 영역을 설정하는 대상 영역 설정부, 및 상기 대상 영역 내 상기 임플란트의 겉넓이, 및 상기 대상 영역 내 상기 골에 접촉된 상기 임플란트의 겉넓이를 이용하여 상기 골-임플란트 접촉 비율을 측정하는 골-임플란트 접촉 비율 측정부를 포함한다.The apparatus for measuring bone-implant contact ratio according to an embodiment of the present invention includes an image acquisition unit that acquires a tomographic image by photographing a bone and an implant implanted in the bone, and the bone and the implant by using the acquired tomographic image. A three-dimensional image generating unit for generating a three-dimensional image, a target region setting unit for setting a target region for measuring a bone-implant contact ratio in the three-dimensional image, and an area of the implant within the target region, and the target region and a bone-implant contact ratio measuring unit for measuring the bone-implant contact ratio by using the surface area of the implant in contact with the bone.

상기 영상 획득부는, 상기 골 및 상기 임플란트를 고정하는 대상 고정부, 상기 골 및 상기 임플란트로 광을 조사하는 광 조사부, 조사된 광 축 상에 구비되어 상기 골 및 상기 임플란트를 투과한 광을 수광하여 투사 영상을 촬영하는 수광부, 및 촬영된 상기 투사 영상을 이용하여 상기 단층 영상을 획득하는 단층 영상 획득부를 포함하고, 상기 광 조사부 및 상기 수광부는, 상기 투사 영상의 촬영 시 설정된 중심 축을 기준으로 회전하고, 상기 대상 고정부는, 상기 투사 영상의 촬영 시 상기 중심 축의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다.The image acquisition unit, a target fixing unit for fixing the bone and the implant, a light irradiation unit for irradiating light to the bone and the implant, is provided on the irradiated optical axis to receive the light transmitted through the bone and the implant A light receiving unit for capturing a projection image, and a tomographic image obtaining unit for obtaining the tomography image using the captured projection image, wherein the light irradiator and the light receiving unit rotate based on a central axis set when the projection image is captured , The target fixing unit may move along a longitudinal direction of the central axis when the projection image is captured.

상기 영상 획득부는, 상기 골 및 상기 임플란트를 고정하는 대상 고정부, 상기 골 및 상기 임플란트로 광을 조사하는 광 조사부, 조사된 광 축 상에 구비되어 상기 골 및 상기 임플란트를 투과한 광을 수광하여 투사 영상을 촬영하는 수광부, 및 촬영된 상기 투사 영상을 이용하여 상기 단층 영상을 획득하는 단층 영상 획득부를 포함하고, 상기 대상 고정부는, 상기 투사 영상의 촬영 시 설정된 중심 축을 기준으로 회전하되, 상기 중심 축의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다.The image acquisition unit, a target fixing unit for fixing the bone and the implant, a light irradiation unit for irradiating light to the bone and the implant, is provided on the irradiated optical axis to receive the light transmitted through the bone and the implant a light receiving unit for capturing a projection image, and a tomography image obtaining unit for obtaining the tomography image by using the captured projection image, wherein the target fixing unit rotates based on a central axis set when the projection image is captured, but the center It can move along the longitudinal direction of the axis.

상기 골-임플란트 접촉 비율 측정부는, 상기 대상 영역 내 상기 임플란트의 겉면에 대응되는 픽셀의 수를 이용하여 상기 대상 영역 내 상기 임플란트의 겉넓이를 측정하고, 상기 대상 영역 내 상기 골에 접촉된 상기 임플란트의 겉면에 대응되는 픽셀의 수를 이용하여 상기 대상 영역 내 상기 골에 접촉된 상기 임플란트의 겉넓이를 측정할 수 있다.The bone-implant contact ratio measuring unit measures the surface area of the implant in the target area using the number of pixels corresponding to the surface of the implant in the target area, and the implant in contact with the bone in the target area The surface area of the implant in contact with the bone in the target region may be measured using the number of pixels corresponding to the surface of the .

본 발명의 일 실시예에 따른 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치에 의해 수행되는 골-임플란트 접촉 비율 측정 방법은, 골 및 골에 이식된 임플란트를 촬영하여 상기 단층 영상을 획득하는 단계, 획득된 상기 단층 영상을 이용하여 상기 골 및 상기 임플란트의 3차원 영상을 생성하는 단계, 상기 3차원 영상에서 골-임플란트 접촉 비율을 측정할 대상 영역을 설정하는 단계, 및 상기 대상 영역 내 상기 임플란트의 겉넓이, 및 상기 대상 영역 내 상기 골에 접촉된 상기 임플란트의 겉넓이를 이용하여 상기 골-임플란트 접촉 비율을 측정하는 단계를 포함한다.The bone-implant contact ratio measurement method performed by the apparatus for measuring bone-implant contact ratio according to an embodiment of the present invention includes: acquiring the tomography image by photographing the bone and the implant implanted in the bone; Generating a three-dimensional image of the bone and the implant by using an image, setting a target area to measure the bone-implant contact ratio in the three-dimensional image, and the surface area of the implant within the target area, and and measuring the bone-implant contact ratio using the surface area of the implant in contact with the bone in the target region.

본 발명의 실시예들에 따르면, 골과 임플란트의 접촉 비율을 측정함으로써, 임플란트의 효능 및 성능을 효율적으로 평가할 수 있다.According to embodiments of the present invention, by measuring the contact ratio between the bone and the implant, it is possible to efficiently evaluate the efficacy and performance of the implant.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치를 설명하기 위한 블록도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득부를 설명하기 위한 블록도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치에서 골-임플란트 접촉 비율을 측정할 대상 영역을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치에서 골-임플란트 접촉 비율을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치에 따라 촬영된 영상을 설명하기 위한 도면
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치에 의해 수행되는 골-임플란트 접촉 비율 측정 방법의 흐름도
도 8은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도1 is a block diagram illustrating an apparatus for measuring bone-implant contact ratio according to an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram illustrating an image acquisition unit according to an embodiment of the present invention;
3 is a view for explaining a method of setting a target area for measuring the bone-implant contact ratio in the bone-implant contact ratio measuring apparatus according to an embodiment of the present invention;
4 and 5 are views for explaining a method of measuring the bone-implant contact ratio in the bone-implant contact ratio measuring apparatus according to an embodiment of the present invention;
6 is a view for explaining an image taken according to the bone-implant contact ratio measuring apparatus according to an embodiment of the present invention;
7 is a flow chart of a method for measuring bone-implant contact ratio performed by the bone-implant contact ratio measurement device according to an embodiment of the present invention;
8 is a block diagram illustrating and describing a computing environment including a computing device suitable for use in example embodiments;

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following detailed description is provided to provide a comprehensive understanding of the methods, devices, and/or systems described herein. However, this is merely an example, and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification. The terminology used in the detailed description is for the purpose of describing embodiments of the present invention only, and should in no way be limiting. Unless explicitly used otherwise, expressions in the singular include the meaning of the plural. In this description, expressions such as “comprising” or “comprising” are intended to indicate certain features, numbers, steps, acts, elements, some or a combination thereof, one or more other than those described. It should not be construed to exclude the presence or possibility of other features, numbers, steps, acts, elements, or any part or combination thereof.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus 100 for measuring bone-implant contact ratio according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)는 골 및 골에 이식된 임플란트의 영상을 촬영하여 골과 임플란트의 접촉 비율(Bone to Implant Contact ratio; BIC)을 측정하기 위한 것으로, 영상 획득부(102), 3차원 영상 생성부(104), 대상 영역 설정부(106), 및 골-임플란트 접촉 비율 측정부(108)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , the bone-implant contact ratio measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention captures an image of a bone and an implant implanted in the bone to obtain a bone-to-implant contact ratio (Bone to Implant Contact ratio; BIC), and includes an image acquisition unit 102 , a 3D image generation unit 104 , a target region setting unit 106 , and a bone-implant contact ratio measurement unit 108 .

영상 획득부(102)는 골 및 골에 이식된 임플란트를 촬영하여 단층 영상을 획득한다. 이때, 영상 획득부(102)는 예를 들어, 방사선, 초음파, 자기장 등을 이용하여 골 및 골에 이식된 임플란트의 투사 영상을 촬영하고, 촬영된 투사 영상을 재구성하여 단층 영상을 획득할 수 있다. 또한, 단층 영상은 예를 들어, 임플란트가 골에서 돌출되는 길이 방향(이하, 길이 방향)에 수직한 방향의 영상을 의미할 수 있다.The image acquisition unit 102 acquires a tomographic image by photographing the bone and the implant implanted in the bone. In this case, the image acquisition unit 102 may acquire a tomography image by taking a projection image of the bone and implant implanted in the bone using, for example, radiation, ultrasound, magnetic field, and the like, and reconstructing the photographed projection image. . Also, the tomographic image may refer to, for example, an image in a direction perpendicular to the longitudinal direction (hereinafter, referred to as the longitudinal direction) in which the implant protrudes from the bone.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득부(102)를 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating the image acquisition unit 102 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 영상 획득부(102)는 대상 고정부(1022), 광 조사부(1024), 수광부(1026), 및 단층 영상 획득부(1028)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the image acquisition unit 102 may include a target fixing unit 1022 , a light irradiation unit 1024 , a light receiving unit 1026 , and a tomography image acquisition unit 1028 .

대상 고정부(1022)는 골 및 임플란트를 고정할 수 있다. 예를 들어, 대상 고정부(1022)는 골 및 임플란트를 배치할 수 있는 공간, 및 골 및 임플란트를 고정시킬 수 있는 설비 등을 구비하여 골 및 임플란트를 고정할 수 있다.The target fixing unit 1022 may fix bones and implants. For example, the target fixing unit 1022 may be provided with a space for arranging bones and implants, and facilities for fixing bones and implants to fix bones and implants.

광 조사부(1024)는 골 및 골에 이식된 임플란트로 광을 조사할 수 있다. 구체적으로, 광 조사부(1024)는 골 및 골에 이식된 임플란트의 투사 영상을 촬영하기 위해, 골 및 골에 이식된 임플란트로 예를 들어, X-ray를 조사할 수 있다.The light irradiator 1024 may irradiate light to the bone and implants implanted in the bone. Specifically, the light irradiator 1024 may irradiate, for example, X-rays to the bone and the implant implanted in the bone in order to take a projection image of the implant implanted in the bone.

수광부(1026)는 광 조사부(1024)를 통해 조사된 광 축 상에 구비되어 골 및 임플란트를 투과한 광을 수광하여 골 및 임플란트의 투사 영상을 촬영할 수 있다. 구체적으로, 수광부(1026)는 광 조사부(1024), 및 골 및 임플란트와 평행하도록 배치될 수 있으며, 미리 설정된 크기 이상의 면적을 가져 광 조사부(1024)로부터 조사된 광을 수광할 수 있다.The light receiving unit 1026 is provided on the optical axis irradiated through the light irradiation unit 1024 to receive the light transmitted through the bone and implant to take a projection image of the bone and implant. Specifically, the light receiving unit 1026 may be disposed parallel to the light irradiation unit 1024 and the bone and implant, and has an area greater than or equal to a preset size to receive the light irradiated from the light irradiation unit 1024 .

단층 영상 획득부(1028)는 수광부(1026)를 통해 촬영된 투사 영상을 이용하여 단층 영상을 획득할 수 있다. 이때, 단층 영상 획득부(1028)는 투사 영상을 재구성함으로써 단층 영상을 획득할 수 있다.The tomography image acquisition unit 1028 may acquire a tomography image by using the projection image captured through the light receiving unit 1026 . In this case, the tomography image acquisition unit 1028 may acquire a tomography image by reconstructing the projection image.

한편, 영상 획득부(102)는 예를 들어, 스파이럴 스캔(Spiral scan) 방식을 이용하여 골 및 임플란트 전체에 대한 복수의 단층 영상을 획득할 수 있다. 구체적으로, 영상 획득부(102)는 광 조사부(1024) 및 수광부(1026)가 회전하고 대상 고정부(1022)가 이동하는 방식(예를 들어, In vivo 방식), 또는 대상 고정부(1022)가 회전 및 이동하는 방식(예를 들어, Ex vivo 방식)을 이용하여 골 및 임플란트에 대한 영상을 획득할 수 있다. 이에 따라, 영상 획득부(102)는 예를 들어, 단순히 대상 물체를 회전하여 영상을 획득하는 라운드 스캔(Round scan) 방식보다 더 정확한 영상을 획득할 수 있다.Meanwhile, the image acquisition unit 102 may acquire a plurality of tomographic images of the entire bone and implant by using, for example, a spiral scan method. Specifically, the image acquisition unit 102 may include a method in which the light emitting unit 1024 and the light receiving unit 1026 rotate and the target fixing unit 1022 moves (eg, in vivo method), or the target fixing unit 1022 . An image of the bone and implant may be acquired using a rotation and movement method (eg, an ex vivo method). Accordingly, the image acquisition unit 102 may acquire a more accurate image than, for example, a round scan method in which an image is acquired by simply rotating a target object.

예를 들어, 광 조사부(1024) 및 수광부(1026)는 투사 영상의 촬영 시 설정된 중심 축을 기준으로 회전할 수 있으며, 대상 고정부(1022)는 투사 영상의 촬영 시 설정된 중심 축의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다. 이때, 설정된 중심 축은 예를 들어, 임플란트가 골에서 돌출되는 길이 방향의 중심 축일 수 있다.For example, the light emitter 1024 and the light receiver 1026 may rotate based on a central axis set when the projection image is captured, and the target fixing unit 1022 moves along the longitudinal direction of the central axis set when the projection image is captured. can In this case, the set central axis may be, for example, a longitudinal central axis in which the implant protrudes from the bone.

다른 예로, 대상 고정부(1022)는 투사 영상의 촬영 시 설정된 중심 축을 기준으로 회전하되, 설정된 중심 축의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다.As another example, the target fixing unit 1022 rotates based on a set central axis when capturing the projection image, but may move along the longitudinal direction of the set central axis.

다시 도 1을 참조하면, 3차원 영상 생성부(104)는 영상 획득부(102)를 통해 획득된 단층 영상을 이용하여 골 및 임플란트의 3차원 영상을 생성한다.Referring back to FIG. 1 , the 3D image generator 104 generates a 3D image of the bone and implant by using the tomography image acquired through the image acquisition unit 102 .

구체적으로, 영상 획득부(102)는 골 및 골에 이식된 임플란트의 투사 영상을 촬영할 때, 각 투사 영상에 대응되는 단층의 위치(예를 들어, 설정된 중심 축 상에서의 단층의 위치)를 저장할 수 있다. 또한, 3차원 영상 생성부(104)는 각 투사 영상으로부터 생성된 단층 영상을 각 단층의 위치에 대응되도록 배열 및 합성함으로써, 골 및 임플란트의 3차원 영상을 생성할 수 있다. 다만, 이는 본 발명의 설명을 위한 일 예시로서, 3차원 영상 생성부(104)의 3차원 영상 생성 방법은 이에 제한되지 않는다.Specifically, the image acquisition unit 102 may store the position of the tomography corresponding to each projection image (for example, the position of the tomography on the set central axis) when the projection image of the implant implanted in the bone and bone is taken. have. Also, the 3D image generator 104 may generate a 3D image of a bone and an implant by arranging and synthesizing tomographic images generated from each projection image to correspond to positions of each tomography. However, this is an example for the description of the present invention, and the 3D image generating method of the 3D image generating unit 104 is not limited thereto.

대상 영역 설정부(106)는 3차원 영상 생성부(104)를 통해 생성된 3차원 영상에서 골-임플란트 접촉 비율을 측정할 대상 영역을 설정한다.The target area setting unit 106 sets a target area for measuring the bone-implant contact ratio in the 3D image generated by the 3D image generation unit 104 .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)에서 골-임플란트 접촉 비율을 측정할 대상 영역을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면(300)이다.3 is a view 300 for explaining a method of setting a target area for measuring a bone-implant contact ratio in the bone-implant contact ratio measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

도 3의 a를 참조하면, 대상 영역 설정부(106)는 설정된 중심 축(예를 들어, y축)에 대한 구역(도 3의 a에서는 0mm 내지 2mm로 표시된 구역)을 설정하고, 설정된 구역 내에 존재하는 단층 영상들이 속하는 영역(302)을 대상 영역(302)으로 설정할 수 있다. 이때, 도 3의 a에서, 선명한 흰색으로 나타나는 부분(304)은 임플란트를 나타내며, 흐릿한 흰색으로 나타나는 부분(306)은 골을 의미할 수 있다.Referring to a of FIG. 3 , the target area setting unit 106 sets a region (a region indicated by 0 mm to 2 mm in FIG. 3 a) for the set central axis (eg, y-axis), and within the set region A region 302 to which existing tomography images belong may be set as the target region 302 . At this time, in FIG. 3A , a portion 304 displayed in bright white may indicate an implant, and a portion 306 displayed in a dull white may indicate a bone.

예를 들어, 대상 영역 설정부(106)는 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)의 사용자로부터 설정된 중심 축에 대한 구역을 입력 받고, 입력된 구역을 이용하여 대상 영역을 설정할 수 있다.For example, the target area setting unit 106 may receive a region for a central axis set from the user of the bone-implant contact ratio measuring apparatus 100 , and set the target region using the input region.

다른 예로, 대상 영역 설정부(106)는 설정된 중심 축의 각 좌표에 대응되는 단층 영상(도 3의 b)을 분석하여 특정 구역을 설정하고, 설정된 구역을 이용하여 대상 영역을 설정할 수 있다. 구체적으로, 대상 영역 설정부(106)는 임플란트의 겉면 모두가 골에 접촉된 단층 영상(308)에 대응되는 지점(도 3의 a에서 0mm에 해당하는 지점)부터 임플란트의 겉면 모두가 골에 비접촉된 단층 영상(310)에 대응되는 지점(도 3의 a에서 2mm에 해당하는 지점)까지를 특정 구역으로 설정할 수 있다. 또한, 대상 영역 설정부(106)는 특정 구역에 대응되는 단층 영상들이 속하는 영역(302)를 대상 영역(302)으로 설정할 수 있다. 다만, 이는 본 발명의 설명을 위한 일 예시로서, 이에 제한되지 않는다.As another example, the target region setting unit 106 may set a specific region by analyzing the tomography image (b of FIG. 3 ) corresponding to each coordinate of the set central axis, and may set the target region using the set region. Specifically, the target area setting unit 106 sets the implant surface from a point corresponding to the tomography image 308 in which all the outer surfaces of the implant are in contact with the bone (a point corresponding to 0 mm in FIG. Up to a point corresponding to the tomographic image 310 (a point corresponding to 2 mm in a of FIG. 3 ) may be set as a specific area. Also, the target region setting unit 106 may set a region 302 to which tomography images corresponding to a specific region belong as the target region 302 . However, this is an example for the description of the present invention, and is not limited thereto.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)에서 골-임플란트 접촉 비율을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면(400, 500)이다.4 and 5 are views 400 and 500 for explaining a method of measuring the bone-implant contact ratio in the bone-implant contact ratio measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 도 4는 골-임플란트 접촉 비율 측정부(108)에서 영상 획득부(102)를 통해 획득된 단층 영상 내 픽셀들 중에서 골 또는 임플란트에 해당하는 픽셀을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면(400)이며, 도 5는 골-임플란트 접촉 비율 측정부(108)에서 픽셀을 이용하여 골-임플란트 접촉 비율을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면(500)이다.Specifically, FIG. 4 is a view for explaining a method of calculating a pixel corresponding to a bone or implant from among the pixels in the tomography image acquired through the image acquisition unit 102 in the bone-implant contact ratio measurement unit 108 ( 400), and FIG. 5 is a view 500 for explaining a method of measuring the bone-implant contact ratio using a pixel in the bone-implant contact ratio measuring unit 108.

도 4를 참조하면, 골-임플란트 접촉 비율 측정부(108)는 단층 영상에 포함된 픽셀들의 값을 분석하여 각 픽셀들 중에서 골 또는 임플란트에 해당하는 픽셀을 산출할 수 있다. 구체적으로, 골-임플란트 접촉 비율 측정부(108)는 각 픽셀들의 값(예를 들어, 그레이 스케일로 0 내지 255, 도 4에서 가로축) 별 픽셀의 수(도 4에서 세로축)에 대한 그래프를 생성하고, 생성된 그래프를 분석하여 각 픽셀 중에서 골 또는 임플란트에 해당하는 픽셀을 산출할 수 있다. 이때, 단층 영상에 포함된 픽셀들의 값은 예를 들어, 각 픽셀에 대응되는 지점의 강도(Intensity)에 대한 정보를 의미할 수 있다. 또한, 도 4에 꼭지점으로 나타난 지점(402, 404, 406, 408)에 대응되는 픽셀들은 각각 공기, 연조직(soft tissue), 골, 임플란트를 의미할 수 있다. 이에 따라, 골-임플란트 접촉 비율 측정부(108)는 각 지점이 의미하는 바를 파악하고, 골 또는 임플란트를 의미하는 지점의 픽셀들을 산출하여, 단층 영상 내 골 또는 임플란트에 해당하는 픽셀을 산출할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the bone-implant contact ratio measuring unit 108 may calculate a pixel corresponding to a bone or implant from among the pixels by analyzing the values of pixels included in the tomography image. Specifically, the bone-implant contact ratio measurement unit 108 generates a graph for the number of pixels (vertical axis in FIG. 4 ) for each pixel value (eg, 0 to 255 in gray scale, horizontal axis in FIG. 4 ) And, by analyzing the generated graph, it is possible to calculate a pixel corresponding to a bone or an implant from among each pixel. In this case, the values of the pixels included in the tomography image may mean, for example, information on the intensity of a point corresponding to each pixel. Also, pixels corresponding to points 402 , 404 , 406 , and 408 shown as vertices in FIG. 4 may mean air, soft tissue, bone, and implant, respectively. Accordingly, the bone-implant contact ratio measurement unit 108 may determine the meaning of each point, calculate the pixels of the point representing the bone or implant, and calculate the pixel corresponding to the bone or implant in the tomography image. have.

도 5를 참조하면, 골-임플란트 접촉 비율 측정부(108)는 대상 영역 설정부(106)를 통해 설정된 대상 영역 내 임플란트의 겉넓이, 및 대상 영역 내 골에 접촉된 임플란트의 겉넓이를 이용하여 골-임플란트 접촉 비율을 측정한다.Referring to FIG. 5 , the bone-implant contact ratio measurement unit 108 uses the surface area of the implant in the target area set through the target area setting unit 106 and the surface area of the implant in contact with the bone in the target area. Measure the bone-implant contact ratio.

구체적으로, 골-임플란트 접촉 비율 측정부(108)는 대상 영역 내 임플란트의 겉면에 대응되는 픽셀의 수를 이용하여 대상 영역 내 임플란트의 겉넓이를 측정하고, 대상 영역 내 골에 접촉된 임플란트의 겉면에 대응되는 픽셀의 수를 이용하여 대상 영역 내 골에 접촉된 임플란트의 겉넓이를 측정할 수 있다. 이때, 골-임플란트 접촉 비율 측정부(108)는 임플란트로 판단된 픽셀들을 설정된 픽셀 수만큼 확장시키고, 확장된 임플란트의 겉면에 대응되는 픽셀의 수와 확장된 임플란트의 겉면 중 골에 접촉되는 픽셀의 수를 이용하여 골-임플란트 접촉 비율을 측정할 수 있다. 이때, 설정된 픽셀 수는 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)의 사용자에 의해 미리 설정된 수로서, 예를 들어, 2픽셀 일 수 있다.Specifically, the bone-implant contact ratio measuring unit 108 measures the surface area of the implant in the target area by using the number of pixels corresponding to the surface of the implant in the target area, and the outer surface of the implant in contact with the bone in the target area. The surface area of the implant in contact with the bone in the target region may be measured using the number of pixels corresponding to . At this time, the bone-implant contact ratio measuring unit 108 expands the pixels determined to be implants by the set number of pixels, and the number of pixels corresponding to the outer surface of the expanded implant and the number of pixels contacting the bone among the outer surfaces of the expanded implant. The number can be used to measure the bone-implant contact ratio. In this case, the set number of pixels is a number preset by the user of the bone-implant contact ratio measuring apparatus 100 , and may be, for example, 2 pixels.

예를 들어, 도 5는 단층 영상 내 픽셀들을 나타내는 것으로, 임플란트로 판단된 픽셀들(502), 설정된 픽셀 수(2 pixel)만큼 확장된 픽셀들(504), 및 골로 판단된 픽셀들(506)를 포함하고 있으며, 우측으로 갈수록 임플란트의 겉면으로 가는 것을 나타낼 수 있다. 이 경우, 골-임플란트 접촉 비율 측정부(108)는 확장된 임플란트의 겉면에 대응되는 픽셀의 수를 5개(빨간색 화살표로 표시)로 산출하고, 확장된 임플란트의 겉면 중 골에 접촉되는 픽셀의 수를 4개(파란색 화살표로 표시)로 산출할 수 있다. 또한, 골-임플란트 접촉 비율 측정부(108)는 골-임플란트 접촉 비율을 80%(= 4 / 5 × 100)로 산출할 수 있다.For example, FIG. 5 shows pixels in a tomography image, including pixels 502 determined to be implants, pixels 504 extended by a set number of pixels (2 pixels), and pixels determined to be valleys 506 . It includes, and it can indicate that it goes to the outer surface of the implant as it goes to the right. In this case, the bone-implant contact ratio measuring unit 108 calculates the number of pixels corresponding to the outer surface of the expanded implant as five (indicated by a red arrow), The number can be calculated as 4 (indicated by the blue arrow). Also, the bone-implant contact ratio measuring unit 108 may calculate the bone-implant contact ratio as 80% (= 4 / 5 × 100).

또한, 골-임플란트 접촉 비율 측정부(108)는 대상 영역 내 각 단층 영상들에 대해 각각 골-임플란트 접촉 비율을 산출한 후, 산출된 비율들을 평균을 전체 골-임플란트 접촉 비율로 산출할 수 있다.Also, the bone-implant contact ratio measurement unit 108 may calculate the bone-implant contact ratio for each tomography image in the target region, and then calculate the average of the calculated ratios as the total bone-implant contact ratio. .

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)에 따라 촬영된 영상을 설명하기 위한 도면(600)이다.6 is a view 600 for explaining an image taken according to the bone-implant contact ratio measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 도 6의 (a) 및 (b)는 대상 물체의 이동 없이 단순히 대상 물체를 회전하여 영상을 획득하는 라운드 스캔 방식에 따라 획득된 영상을 나타낸다. 또한, 도 6의 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따라 대상 물체를 회전 및 이동시키며 영상을 획득한 경우의 획득 영상을 나타낸다.Specifically, FIGS. 6A and 6B show images obtained according to a round scan method in which an image is obtained by simply rotating a target object without moving the target object. Also, FIG. 6C shows an image obtained when an image is obtained by rotating and moving a target object according to an embodiment of the present invention.

도 6의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 라운드 스캔 방식을 이용하는 경우, 영상 내 불명확한 부분(도 6의 (a) 및 (b)의 화살표 부분)이 발생하나, 본 발명에 따라 대상 물체를 이동 및 회전하며 영상을 획득하는 경우, 영상 내에 불명확한 부분이 사라질 수 있다.6 (a) to (c), when the round scan method is used, an ambiguous part (arrow part in FIGS. 6 (a) and (b)) occurs in the image, but according to the present invention, When an image is acquired by moving and rotating an object, an unclear part may disappear in the image.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)에 의해 수행되는 골-임플란트 접촉 비율 측정 방법의 흐름도(700)이다.7 is a bone-to-implant contact ratio measurement method performed by the apparatus 100 for measuring bone-implant contact ratio according to an embodiment of the present invention;

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)는 골 및 골에 이식된 임플란트를 촬영하여 단층 영상을 획득한다(701). 이때, 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)는 골 및 임플란트로 광을 조사하고, 골 및 임플란트를 투과한 광을 수광하여 투사 영상을 촬영하고, 촬영된 투사 영상을 이용하여 단층 영상을 획득할 수 있다. 이때, 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)는 투사 영상의 촬영 시 설정된 중심 축을 기준으로 회전하되, 중심 축의 길이 방향을 따라 골 및 임플란트를 이동시킬 수 있다. 또한, 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)는 투사 영상의 촬영 시 설정된 길이 방향의 중심 축을 기준으로 골 및 임플란트를 회전시키되, 중심 축의 길이 방향을 따라 이동시킬 수 있다.Referring to FIG. 7 , the apparatus 100 for measuring a bone-implant contact ratio according to an embodiment of the present invention acquires a tomographic image by photographing the bone and the implant implanted in the bone ( 701 ). At this time, the bone-implant contact ratio measuring apparatus 100 irradiates light to the bone and implant, receives the light transmitted through the bone and implant to take a projection image, and uses the captured projection image to obtain a tomography image. can In this case, the bone-implant contact ratio measuring apparatus 100 rotates based on a central axis set when the projection image is captured, but may move the bone and implant along the longitudinal direction of the central axis. In addition, the bone-implant contact ratio measuring apparatus 100 may rotate the bone and implant based on the central axis in the longitudinal direction set when the projection image is captured, but may move along the longitudinal direction of the central axis.

골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)는 획득된 단층 영상을 이용하여 골 및 임플란트의 3차원 영상을 생성한다(702).The bone-implant contact ratio measuring apparatus 100 generates a three-dimensional image of the bone and the implant by using the acquired tomography image ( 702 ).

골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)는 3차원 영상에서 골-임플란트 접촉 비율을 측정할 대상 영역을 설정한다(703).The bone-implant contact ratio measuring apparatus 100 sets a target area for measuring the bone-implant contact ratio in the 3D image ( 703 ).

골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)는 대상 영역 내 임플란트의 겉넓이, 및 대상 영역 내 골에 접촉된 임플란트의 겉넓이를 이용하여 골-임플란트 접촉 비율을 측정한다(704). 이때, 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)는 대상 영역 내 임플란트의 겉면에 대응되는 픽셀의 수를 이용하여 대상 영역 내 임플란트의 겉넓이를 측정하고, 대상 영역 내 골에 접촉된 임플란트의 겉면에 대응되는 픽셀의 수를 이용하여 대상 영역 내 골에 접촉된 임플란트의 겉넓이를 측정할 수 있다.The bone-implant contact ratio measuring apparatus 100 measures the bone-implant contact ratio using the surface area of the implant in the target area and the surface area of the implant in contact with the bone in the target area ( 704 ). At this time, the bone-implant contact ratio measuring apparatus 100 measures the surface area of the implant in the target area using the number of pixels corresponding to the surface of the implant in the target area, and measures the surface area of the implant in contact with the bone in the target area. The surface area of the implant in contact with the bone in the target area may be measured using the number of corresponding pixels.

한편, 도 7에 도시된 순서도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.On the other hand, in the flowchart shown in FIG. 7, the method has been described by dividing the method into a plurality of steps, but at least some of the steps are performed in a different order, are performed in combination with other steps, are performed together, are omitted, or are performed in detailed steps. , or one or more steps not shown may be added and performed.

도 8은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술된 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.8 is a block diagram illustrating and describing a computing environment including a computing device suitable for use in example embodiments. In the illustrated embodiment, each component may have different functions and capabilities other than those described below, and may include additional components in addition to those described below.

도시된 컴퓨팅 환경(1)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치(100)에 포함되는 하나 이상의 컴포넌트일 수 있다.The illustrated computing environment 1 includes a computing device 12 . In one embodiment, computing device 12 may be one or more components included in bone-implant contact ratio measurement device 100 .

컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.Computing device 12 includes at least one processor 14 , computer readable storage medium 16 , and communication bus 18 . The processor 14 may cause the computing device 12 to operate in accordance with the exemplary embodiments discussed above. For example, the processor 14 may execute one or more programs stored in the computer-readable storage medium 16 . The one or more programs may include one or more computer-executable instructions that, when executed by the processor 14, configure the computing device 12 to perform operations in accordance with the exemplary embodiment. can be

컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.Computer-readable storage medium 16 is configured to store computer-executable instructions or program code, program data, and/or other suitable form of information. The program 20 stored in the computer-readable storage medium 16 includes a set of instructions executable by the processor 14 . In one embodiment, computer-readable storage medium 16 includes memory (volatile memory, such as random access memory, non-volatile memory, or a suitable combination thereof), one or more magnetic disk storage devices, optical disk storage devices, flash It may be memory devices, other forms of storage medium accessed by computing device 12 and capable of storing desired information, or a suitable combination thereof.

통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.Communication bus 18 interconnects various other components of computing device 12 , including processor 14 and computer readable storage medium 16 .

컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.Computing device 12 may also include one or more input/output interfaces 22 and one or more network communication interfaces 26 that provide interfaces for one or more input/output devices 24 . The input/output interface 22 and the network communication interface 26 are coupled to the communication bus 18 . Input/output device 24 may be coupled to other components of computing device 12 via input/output interface 22 . Exemplary input/output device 24 may include a pointing device (such as a mouse or trackpad), a keyboard, a touch input device (such as a touchpad or touchscreen), a voice or sound input device, various types of sensor devices, and/or imaging devices. input devices and/or output devices such as display devices, printers, speakers and/or network cards. The exemplary input/output device 24 may be included in the computing device 12 as a component constituting the computing device 12 , and may be connected to the computing device 12 as a separate device distinct from the computing device 12 . may be

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 전술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Although the present invention has been described in detail through representative embodiments above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make various modifications to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. will understand Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims described below as well as the claims and equivalents.

100: 골-임플란트 접촉 비율 측정 장치
102: 영상 획득부 104: 3차원 영상 생성부
106: 대상 영역 설정부 108: 골-임플란트 접촉 비율 측정부
1022: 대상 고정부 1024: 광 조사부
1026: 수광부 1028: 단층 영상 획득부100: bone-implant contact ratio measuring device
102: image acquisition unit 104: 3D image generation unit
106: target area setting unit 108: bone-implant contact ratio measurement unit
1022: target fixing unit 1024: light irradiation unit
1026: light receiving unit 1028: tomography image acquisition unit

Claims

An image acquisition unit that captures a bone and an implant implanted in the bone based on at least one of radiation, ultrasound, and magnetic field, and acquires a plurality of tomographic images using a spiral scan method ;
a three-dimensional image generator for generating three-dimensional images of the bone and the implant by using the plurality of acquired tomographic images;
a target area setting unit for setting a target area for measuring a bone-implant contact ratio in the 3D image; and
a bone-implant contact ratio measuring unit for measuring the bone-implant contact ratio using a first surface area of the implant in the target area and a second surface area of the implant in contact with the bone in the target area; including,
The target area setting unit,
identifying a first point corresponding to a first tomography image in which all of the outer surfaces of the implant are in contact with the bone from among the plurality of tomographic images;
identifying a second point corresponding to a second tomographic image in which all of the outer surfaces of the implant are not in contact with the bone from among the plurality of tomographic images;
characterized in that the target area is set based on a specific area from the first point to the second point,
The image acquisition unit,
A target fixing unit for fixing the bone and the implant;
a light irradiator for irradiating light to the bone and the implant;
a light receiving unit provided on the irradiated optical axis to receive the light passing through the bone and the implant to take a projection image;
Further comprising a tomography image acquisition unit for acquiring the plurality of tomography images by using the captured projection image,
The light emitting unit and the light receiving unit, but rotate based on a central axis set when the projection image is taken, the central axis is set as a central axis in the longitudinal direction in which the implant protrudes from the bone,
The target fixing unit rotates based on a central axis set when the projection image is captured, and moves along the longitudinal direction of the central axis,
The bone-implant contact ratio measurement unit,
Measuring the first surface area of the implant in the target area using the number of pixels corresponding to the surface of the implant in the target area,
Measuring a second surface area of the implant in contact with the bone in the target area using the number of pixels corresponding to the surface of the implant in contact with the bone in the target area,
Measuring the bone-implant contact ratio by calculating the ratio of the first surface area to the second surface area,
i) generating a graph based on a pixel corresponding to the outer surface of the implant in the target area and ii) a pixel corresponding to the outer surface of the implant in contact with the bone in the target area,
and identifying a portion in the graph corresponding to air, soft tissue, bone, or implant.