KR20230140712A - 치아 배열 디자인 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

치아 배열 디자인 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 치아 배열 디자인 방법은, 복수의 치아를 포함하는 영상 데이터를 이용하여 제1 편악에 대한 제1 아치와 제2 편악에 대한 제2 아치를 생성하는 단계, 제1 아치와 제2 아치를 비교하여, 제1 편악 또는 제2 편악 중 어느 하나를 치아 재배열 대상 편악으로 선정하고, 치아 재배열 대상 편악에 포함된 치아의 위치를 조정하는 단계, 그리고 치아 재배열 대상 편악의 치아 위치 조정에 따른 아치 길이의 수정 값이 소정의 기준치를 초과하는지 여부에 따라, 치아 재배열 방식을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

치아 배열 디자인 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DESIGNING TEETH ARRANGEMENT}

본 발명은 치아 배열 디자인 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는 치아 교정을 위해 환자의 치아 배열을 디자인하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

치과 교정 치료는 환자의 치아 배열 개선하여, 구강의 기능적인 문제나 심미적인 문제를 해결하기 위한 치료이다. 이러한 치과 교정 치료는 수술 교정, 비수술 교정 중에서 어느 하나로 구분될 수 있다. 여기서, 수술 교정은 수술을 통해 환자의 구강 골격을 교정하는 것이고, 비수술 교정은 교정 치료 장치를 이용하여 치아를 교정하는 것일 수 있다.

치료 목표로 하는 치아 배열로 교정하는 치과 교정 치료에서는 상악 치아와 하악 치아의 배열 조정을 위한 적정한 공간이 필요 하고, 치아 배열에 필요한 구강 내 공간 크기에 따라서 수술, 비수술, 발치, 비발치 등의 치료 유형이 구분 된다. 이러한 치료 유형에 따라 실제의 치료 방법이 결정되므로, 치과 교정 치료 시 치아 배열 공간을 사전에 예측하고 이를 치료 계획에 반영하여 치료 과정을 진행하는 것은 필수적인 요소라고 할 수 있다.

그런데 치과 교정 치료 과정에서 치아 배열 공간을 예측하는 것은, 술자의 경험에 의존하는 것이 일반적이다. 예를 들어, 술자는 엑스레이 등과 같은 영상 기기를 이용하여, 환자의 구강 내의 치아 상태를 촬영하고, 촬영된 영상 데이터를 자신의 경험에 비추어 분석하여 치아 교정시에 필요한 치아 배열 공간을 예측한다. 또한, 술자는 예측된 치아 배열 공간 내에 치아들이 배열되도록, 하나 이상의 치아에 대한 교정, 치간 삭제 또는 발치에 대한 계획을 수립하게 된다.

그런데 이렇게 술자의 경험에 의해, 치아 배열 공간과 치아 정렬 상태를 예측하는 것은, 술자의 능력에 의존적이어서 술자의 능력에 따라 교정 치료에 대한 편차가 발생할 수 있다. 또한, 술자가 모든 판단을 종합하여 치료 계획을 수립하는 방식은, 술자의 시간과 노동력도 많이 소모시킨다.

한국공개특허 제10-2013-0044934호 (2013.05.03 공개)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 술자의 경험과 지식에 대한 의존도를 낮추고, 환자의 치아 상태에 기초하여 교정 치료를 위한 치아 재배열을 수행하는 치아 배열 디자인 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 치아 교정을 위한 치료 방법 중에서 사용자의 치아에 무리가 가장 적은 방법을 우선적으로 이용하여 치료 계획을 수립하는 치아 배열 디자인 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 환자의 구강 내 공간 분석 결과에 기초하여 환자 유형을 구분하는 치아 배열 디자인 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 치과 교정 치료 과정에서의 술자의 노동력과 시간을 절감하는 치아 배열 디자인 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 치아 배열 디자인 방법은, 복수의 치아를 포함하는 영상 데이터를 이용하여 제1 편악에 대한 제1 아치와 제2 편악에 대한 제2 아치를 생성하는 단계와, 상기 제1 아치와 상기 제2 아치를 비교하여, 상기 제1 편악 또는 제2 편악 중 어느 하나를 치아 재배열 대상 편악으로 선정하고, 상기 치아 재배열 대상 편악에 포함된 치아의 위치를 조정하는 단계와, 상기 치아 재배열 대상 편악의 상기 치아 위치 조정에 따른 아치 길이의 수정 값이 소정의 기준치를 초과하는지 여부에 따라, 치아 재배열 방식을 결정하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 제1 편악에 대한 제1 아치와 제2 편악에 대한 제2 아치를 생성하는 단계는, 상기 영상 데이터에서 각각의 치아들을 식별하여 분리하는 단계와, 제1 편악 공간에서 제1 기준 치아의 위치를 결정하고, 상기 제1 기준 치아의 위치와 타 치아들 간의 상대적인 위치를 기초로 분리된 상기 제1 편악의 치아들을 상기 제1 편악 공간에 배열하는 단계와, 제2 편악 공간에서 제2 기준 치아의 위치를 결정하고, 상기 제2 기준 치아의 위치와 타 치아들 간의 상대적인 위치를 기초로 분리된 상기 제2 편악의 치아들을 상기 제2 편악 공간에 배열하는 단계와, 상기 배열된 제1 편악의 치아들을 연결하여 제1 아치를 생성하고, 상기 배열된 제2 편악의 치아들을 연결하여 상기 제2 아치를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 편악은 하악이고, 상기 제2 편악은 상악이며, 상기 제1 편악에 대한 제1 아치와 제2 편악에 대한 제2 아치를 생성하는 단계는, 상기 제1 편악의 각 치아의 교두를 연결하여 제1 편악 아치를 생성하는 단계와, 상기 제1 편악 아치를 상기 제2 편악에 투영하는 단계와, 상기 투영된 제1 아치와 상기 제2 편악의 각 치아의 중심와(central fossa)의 위치를 이용하여 상악 아치를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 치아의 위치를 조정하는 단계는, 상기 제1 아치의 크기와 상기 제2 아치의 크기에 기초하여 상대적으로 크기가 큰 아치를 가지는 편악을 상기 치아 재배열 대상 편악으로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 치아의 위치를 조정하는 단계는, 상기 제1 아치의 크기와 상기 제2 아치의 크기간의 차이가 제1 임계치를 초과하면, 상기 치아 재배열 대상 편악에 포함된 상기 치아의 토크(torque)를 변경시켜 상기 치아의 위치를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 치아의 위치를 조정하는 단계는, 하악에 포함된 소구치의 협측 교두(buccal cusp) 및 대구치의 협측 교두(buccal cusp)를 기준으로 위치 범위를 설정하는 단계와, 상기 위치 범위 내에 상악 소구치의 중심와 및 상악 대구치의 중심와가 위치하도록, 상기 치아 재배열 대상 편악에 포함된 상기 치아의 위치를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 치아의 위치를 조정하는 단계는 상악 제1 대구치의 근심협측의 교두(Mesiobuccal cusp)와 하악 제1 대구치의 FACC(Facial axis of the clinical crown) 간의 거리가 제3 임계치 이내가 되도록, 상기 치아 재배열 대상 편악에 포함된 치아의 위치를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 소정의 기준치는 상기 치아 재배열 대상 편악의 각 치아별로 허용되는 치간 삭제량 모두를 합산한 치간 삭제 총량에 대응되는 길이이고, 상기 치아 재배열 방식을 결정하는 단계는, 상기 치아 재배열 대상 편악의 상기 치아 위치 조정에 따른 아치 길이의 수정 값이 상기 소정의 기준치를 초과하지 않으면, 상기 치아 재배열 대상 편악에서 치간 삭제가 되는 치아를 선정하고, 상기 선정된 치아에 대한 치간을 삭제하는 것을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 소정의 기준치는 상기 치아 재배열 대상 편악의 각 치아별로 허용되는 치간 삭제량 모두를 합산한 치간 삭제 총량에 대응되는 길이이고, 상기 치아 재배열 방식을 결정하는 단계는 상기 치아 재배열 대상 편악의 상기 치아 위치 조정에 따른 아치 길이의 수정 값이 상기 소정의 기준치를 초과하면, 상기 치아 재배열 대상 편악에 포함되는 치아들 중에서 상기 치아를 발치 대상으로 선정하고, 상기 발치 대상 치아를 발치하는 것을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 치아 재배열 대상 편악에 포함되는 치아들 중에서 상기 치아를 발치 대상으로 선정하고, 상기 선정된 치아를 발치하는 것을 결정하는 단계는 상기 치아 재배열 대상 편악의 상기 치아 위치 조정에 따른 아치 길이의 수정 값에 기초하여 상기 치아 재배열 대상 편악에서 치간 삭제를 추가로 수행하는 것으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 치아 배열 디자인 장치는, 하나 이상의 프로세서와, 상기 프로세서에 의하여 수행되는 컴퓨터 프로그램을 로드(load)하는 메모리와, 상기 컴퓨터 프로그램을 저장하는 스토리지를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 컴퓨터 프로그램은, 복수의 치아를 포함하는 영상 데이터를 이용하여 제1 편악에 대한 제1 아치와 제2 편악에 대한 제2 아치를 생성하는 동작과, 상기 제1 아치와 상기 제2 아치를 비교하여, 상기 제1 편악 또는 제2 편악 중 어느 하나를 치아 재배열 대상 편악으로 선정하고, 치아 재배열 대상 편악에 포함된 치아의 위치를 조정하는 동작과, 상기 치아 재배열 대상 편악의 상기 치아 위치 조정에 따른 길이의 수정 값이 소정의 기준치를 초과하는지 여부에 따라, 치아 재배열 방식을 결정하는 동작을 수행하기 위한 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 술자의 최소화된 개입만을 요구하거나, 개입을 요구하지 않고, 영상 데이터 분석을 통해서 치아 교정에 필요한 공간을 예측하고, 그 예측된 공간에 복수의 치아를 배열할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 환자의 치아 특성과 골격을 반영한 편악 공간에서 치아들을 배열하고, 그 배열된 치아들을 기초로 치과 교정 치료가 이루어지게 함으로써, 치과 교정 치료의 정확성과 신뢰성을 향상시키는 효과도 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상악과 하악이 비정상 교합에 해당하는 경우, 치아 위치 이동, 치간 삭제 또는 치아 발치를 통해서 교정 대상이 되는 편악의 치아들을 재배열함으로써, 치아 재배열하는데 있어서의 속도를 향상시키고, 노동력을 경감시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 치아 교정에 적용되는 치료 방법을 예측하여 제공함으로써, 치아 교정에 대한 만족도와 신뢰성을 향상시키고, 더불어 장기적인 계획을 수립하는데 도움을 줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 치아 배열 디자인 시스템을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 치아 배열 디자인 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 치아 교정 환자 유형을 예시하고 있는 도면이다.
도 4a 내지 도 4b는 도 2의 단계 S140 및 S150를 자세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 단계 S170를 자세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 상악에 포함된 치아들의 정렬 상태를 예시하는 도면이다.
도 7은 하악에 포함된 치아들의 정렬 상태를 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에서 컴퓨팅 장치를 구현할 수 있는 예시적인 하드웨어 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예들을 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 치아 배열 디자인 시스템을 예시하는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 치아 배열 디자인 시스템은 제1 영상 촬영 장치(100), 제2 영상 촬영 장치(200) 및 치아 배열 디자인 장치(300)를 포함할 수 있으며, 제1 영상 촬영 장치(100), 제2 영상 촬영 장치(200), 치아 배열 디자인 장치(300) 각각은 네트워크(400)를 통해서 서로 통신할 수 있다.

제1 영상 촬영 장치(100)는 환자의 구강을 3차원 스캔한 3차원 치아 영상 데이터를 수집할 수 있다. 제1 영상 촬영 장치(100)는 3D 구강 스캐너 등을 포함할 수 있다. 3차원 치아 영상 데이터는 상악에 포함된 치아에 대한 데이터와 하악에 포함된 치아에 대한 데이터를 포함할 수 있다.

제2 영상 촬영 장치(200)는 골격 영상 데이터를 촬영하기 위한 장치로서, 구강에 대한 Ceph(Cephalometric), PA(Posterio-Anterior), CT(Computed Tomography) 중 하나 이상과 관련된 골격 영상 데이터를 수집할 수 있다. 골격 영상 데이터는 Ceph 영상 데이터를 포함할 수 있다.

치아 배열 디자인 장치(300)는 하나 이상의 프로세서와 메모리를 포함하는 컴퓨팅 장치일 수 있다. 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 영상 촬영 장치(100)로부터 3차원 치아 영상 데이터를 수신하여 저장하고, 제2 영상 촬영 장치(200)로부터 골격 영상 데이터를 수신하여 저장할 수 있다. 일 실시예에서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 3차원 치아 영상 데이터와 골격 영상 데이터를 정합할 수 있다. 이때, 치아 배열 디자인 장치(300)는 치아 특징점들의 3차원적인 위치를 이용하여 3차원 치아 영상 데이터와 골격 영상 데이터를 정합할 수 있다.

치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 편악에 포함된 치아들을 잇몸에서 분리한 후, 제1 편악의 분리된 치아들 중에서 제1 기준 치아를 정하며, 제1 기준 치아의 위치 및 제1 기준 치아와 타 치아들 간의 상대적인 위치를 기초로, 분리된 치아들을 제1 편악 공간에 배열하고, 배열된 치아들 각각의 연결 포인트들을 설정하며, 연결 포인트들을 연결하여 제1 아치를 생성할 수 있다. 여기서, 제1 기준 치아는 제1 편악의 치아들을 배열할 때 기준 위치로 선정된 치아로, 다수의 제1 편악에 포함된 치아들 중에서 미리 설정될 수 있으며, 추후에 술자에 의해 용이하게 변경 및 설계 가능하다. 상기'편악'은 상악 또는 하악 중 어느 하나를 가리킨다.

상세하게는, 치아 배열 디자인 장치(300)는 분리된 치아들을 제1 기준 치아인 중절치부터 측절치, 견치, 소구치, 대구치 순서로 제1 편악 공간에 배열할 수 있다.

이와 유사하게, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제2 편악에 포함된 치아들을 잇몸에서 분리한 후, 제2 편악의 분리된 치아들 중에서 제2 기준 치아를 정하며, 제2 기준 치아의 위치 및 제2 기준 치아와 타 치아들 간의 상대적인 위치를 기초로, 분리된 치아들을 제2 편악 공간에 배열하고, 그 배열된 치아들 각각의 연결 포인트들을 설정하며, 연결 포인트들을 연결하여 제2 아치를 생성할 수 있다. 그리고 제2 기준 치아도 제1 기준 치아와 유사하게, 제2 편악의 치아들을 배열할 때 기준 위치로 선정된 치아로, 다수의 제2 편악에 포함된 치아들 중에서 미리 설정될 수 있다.

치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 아치와 제2 아치를 비교하여 제1 편악 또는 제2 편악 중에서 어느 하나를 치아 재배열 편악으로 선정하고 선정한 편악에 대한 치아 위치 조정을 수행할 수 있다.

예를 들어, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 아치 크기와 제2 아치 크기간의 차이에 기초하여 치아 재배열 편악을 선정할 수 있다.

그리고 치아 배열 디자인 장치(300)는 선정된 치아 재배열 편악에 포함된 치아의 토크를 변경하는 1차 치아 위치 조정을 수행할 수 있다.

상세하게는, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 아치 크기와 제2 아치 크기간의 차이값이 제1 임계치를 초과하지 않는 경우에는 1차 치아 위치 조정을 수행하지 않고, 크기간의 차이값이 제1 임계치를 초과한 경우에 1차 치아 위치 조정을 수행할 수 있다.

상기 제1 임계치는 정상적인 상하악의 아치 크기 차이의 최대값으로 이해될 수 있을 것이다. 상기 제1 임계치는 사전 설정된 값일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 임계치는 환자의 나이, 성별 등 해부학적으로 아치 크기에 유의한 영향을 미칠 수 있는 다양한 정보에 기반하여 환자 별로 설정되는 값일 수 있다.

여기서, 제1 아치의 크기는 제1 아치의 폭에 기초하여 결정될 수 있고, 제2 아치의 크기는 제2 아치의 폭에 기초하여 결정될 수 있다.

치아 배열 디자인 장치(300)는 상기 제1 아치의 크기, 상기 제2 아치의 크기, 상기 제1 아치의 크기와 상기 제2 아치의 크기간의 차이 및 상기 제1 아치의 크기와 상기 제2 아치의 크기간의 차이와 상기 제1 임계치의 비교 결과 중 적어도 하나를 포함하는 아치 크기 메트릭(metric)을 화면에 출력하거나 지정된 장치(예컨대, 술자의 컴퓨터)에 전송할 수 있다.

일 실시예에서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 아치 길이와 제2 아치 길이간의 차이값이 제2 임계치를 초과하지 않는 경우에는 2차 치아 위치 조정을 수행하지 않고, 길이간의 차이값이 제2 임계치를 초과한 경우에 2차 치아 위치 조정을 수행할 수 있다.

아치의 길이는 치열궁 길이로도 지칭되는 것으로서, 예를 들어 아치의 폭을 이용하여 계산될 수 있는 아치의 크기와는 다른 측정치(metric)인 것으로 이해될 수 있을 것이다.

상기 제2 임계치는 정상적인 상하악의 아치 길이 차이의 최대값으로 이해될 수 있을 것이다. 상기 제2 임계치는 사전 설정된 값일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 임계치는 환자의 나이, 성별 등 해부학적으로 아치 길이에 유의한 영향을 미칠 수 있는 다양한 정보에 기반하여 환자 별로 설정되는 값일 수 있다.

한편, 1차 치아 위치 조정을 수행한 경우에 해당 편악의 아치 길이가 변동되기 때문에, 치아 배열 디자인 장치(300)는 1차 치아 위치 조정을 수행한 편악에 대한 아치 길이를 업데이트하고, 업데이트된 아치 길이와 재배열되지 않은 편악의 아치 길이와 비교할 수 있다.

이처럼, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 편악 및 제2 편악 중 어느 하나를 치아 재배열이 되는 편악으로 선정하고, 그 선정된 편악에 포함된 하나 이상의 치아에 대해서 토크 변경을 변경할 수 있다.

그리고 치아 배열 디자인 장치(300)는 위치를 조정하거나 치간을 삭제하거나 또는 치아를 발치하여 하나 이상의 편악에 대한 치아 재배열을 수행할 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여, 치아 배열 디자인 방법에 대해서 설명한다.

도 2에 도시된 방법의 각 단계는 컴퓨팅 장치에 의해 수행될 수 있다. 다시 말하면, 본 방법의 각 단계는 컴퓨팅 장치의 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 인스트럭션들로 구현될 수 있다. 본 방법에 포함되는 제1 단계들은 제1 컴퓨팅 장치에 의하여 수행되고, 본 방법의 제2 단계들은 제2 컴퓨팅 장치에 의하여 수행될 수 있다. 이하에서는, 본 방법의 각 단계가 치아 배열 디자인 장치(300)에 의해 수행되는 것을 가정하여 설명을 이어가도록 하되, 각 단계의 수행 주체는 단지 예시일 뿐, 본 발명이 이하의 설명에 의해 한정되는 아니며, 설명의 편의를 위해 상기 방법에 포함되는 일부 단계의 동작 주체는 그 기재가 생략될 수도 있다.

도 2를 참조하면, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 영상 촬영 장치(100) 및 제2 영상 촬영 장치(200) 중에서 하나 이상을 이용하여, 치아 영상 데이터를 획득할 수 있다(S100). 일 실시예에서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 영상 촬영 장치(100)로부터 3차원 치아 영상 데이터를 획득하고, 제2 영상 촬영 장치(200)로부터 골격 영상 데이터를 획득할 수 있다. 여기서, 3차원 치아 영상 데이터에는 각 치아들의 3차원 형상이 포함될 수 있다. 골격 영상 데이터는 Ceph 랜드마크, PA 랜드마크 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 3차원 치아 영상 데이터와 골격 영상 데이터를 정합할 수 있다.

이어서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 획득된 영상 데이터의 분석을 통해, 제1 편악에 포함된 치아들이 선으로서 연결된 제1 아치를 생성하고, 제2 편악에 포함된 치아들이 선으로서 연결된 제2 아치를 생성할 수 있다(S110).

일 실시예에서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 편악에 포함된 치아들을 잇몸에서 분리한 후, 제1 편악의 치아들 중에서 미리 설정된 제1 기준 치아를 식별할 수 있다. 이어서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 상기 제1 기준 치아의 위치를 제1 편악 공간에서 결정하고, 상기 제1 기준 치아의 위치 및 상기 제1 기준 치아와 제1 편악의 타 치아들 간의 상대적인 위치를 기초로, 분리된 치아들을 제1 편악 공간에 순차적으로 배치함으로써, 제1 편악 공간에 분리된 제1 편악의 치아들을 배열할 수 있다.

유사하게, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제2 편악에 포함된 치아들을 잇몸에서 분리한 후, 제2 편악의 치아들 중에서 미리 설정된 제2 기준 치아를 식별할 수 있다. 이어서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 상기 제2 기준 치아의 위치를 제2 편악 공간에서 결정하고, 상기 제2 기준 치아의 위치 및 상기 제2 기준 치아와 제2 편악의 타 치아들 간의 상대적인 위치를 기초로, 분리된 치아들을 제2 편악 공간에 순차적으로 배치함으로써, 제2 편악 공간에 분리된 제2 편악의 치아들을 배열할 수 있다.

일 실시예에서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 각 치아별로 미리 설정된 연결 포인트를 연결함으로써, 해당 아치를 생성할 수 있다. 여기서, 연결 포인트는 각 치아의 교두(cusp) 또는 중심와(Central Fossa)일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고 제1 편악 아치와 제2 편악 아치가 생성될 때, 상기 제1 편악 아치에 대한 상기 연결 포인트와, 상기 제2 편악 아치에 대한 상기 연결 포인트가 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 편악이 하악인 경우, 제1 편악 아치를 생성할 때의 상기 연결 포인트는 교두일 수 있고, 상악인 제2 편악에 대한 제2 편악 아치를 생성할 때의 상기 연결 포인트는 중심와(central fossa)일 수 있다.

일 실시예에서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 배열된 하악의 각 치아의 교두(cusp)를 연결하여 하악 아치를 생성할 수 있다. 또한, 치아 배열 디자인 장치(300)는 배열된 상악의 각 치아의 중심와를 연결하여 상악 아치를 생성할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 상기 하악 아치를 상악의 치아에 투영한 후, 투영된 아치에 상악 치아의 중심와를 적용함으로써 상기 상악 아치를 생성할 수도 있다. 이렇게 생성된 상악 아치는 상악 교합 아치에 해당하는 것으로 이해될 수 있을 것이다. 유사하게, 치아 배열 디자인 장치(300)는 상악 아치를 하악의 치아에 투영한 후, 투영된 아치에 하악 치아의 교두를 적용함으로써 상기 하악 아치를 생성할 수도 있다. 이렇게 생성된 하악 아치는 하악 교합 아치에 해당하는 것으로 이해될 수 있을 것이다.

이어서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 아치 크기와 제2 아치의 크기를 비교한 후(S120), 제1 아치와 제2 아치 간의 크기 차이가 상기 제1 임계치를 초과하는지 여부를 판정할 수 있다(S130). 일 실시예에서, 제1 아치의 크기는 제1 아치의 폭일 수 있고, 제2 아치의 크기는 제2 아치의 폭일 수 있다.

환자의 치아 상태가 비정상적인 교합상태인 경우에, 제1 아치와 제2 아치의 크기 차이가 상기 제1 임계치를 초과할 수 있다. 다음으로, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 아치와 제2 아치 간의 크기 차이가 상기 제1 임계치를 초과하는 것으로 판정되면, 제1 편악 또는 제2 편악 중 어느 하나를 치아 재배열 대상으로 선정하고, 그 선정된 편악에 포함된 하나 이상 치아 위치를 조정하는 1차 치아 위치 조정을 수행할 수 있다(S140). 1차 치아 위치 조정과정에서의 치아 위치 조정 방법에 대하여는 도 4a를 참조하여 보다 상세하게 후술될 것이다.

치아 배열 디자인 장치(300)는 아치의 크기가 더 큰 아치를 치아 재배열 대상으로 선정할 수 있다. 예를 들어, 제1 아치의 크기가 제2 아치의 크기보다 제1 임계치 이상 더 큰 상황에서, 제1 아치와 제2 아치 간의 크기 차이를 축소하기 위하여는, 제1 아치의 크기를 축소하거나 제2 아치의 크기를 증가시킬 수 있을 것이다. 그런데, 아치의 크기를 증가시키기 위하여는 기존 치아의 크기를 보형물 부착 등의 방식으로 증가시키거나, 인공치를 추가하여야 하므로 부담이 크다. 따라서, 제1 아치의 크기를 축소시키는 방향으로 치아 위치가 조정될 수 있다.

치아 배열 디자인 장치(300)는 치아들이 1차 위치 조정된 제1 편악에서 각각의 치아의 연결 포인트를 식별하고, 식별된 연결 포인트를 연결함으로써, 제1 편악의 제1 아치를 업데이트할 수 있다. 치아 배열 디자인 장치(300)는 앞서 설명한 S110 단계의 편악에 대한 아치 생성 방법과 동일하게 1차 위치 조정된치아들을 기초로 업데이트된 제1 아치를 생성할 수 있다.

업데이트된 제1 아치는 업데이트 전 제1 아치와 비교하여 폭이 좁고 길이가 짧을 수 있다. 따라서, 1차 치아 위치 조정의 수행 결과, 업데이트된 제1 아치와 제2 아치의 크기 차이는 1차 치아 위치 조정 전보다 감소하게 될 것이다.

한편, 몇몇 실시예들에서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 업데이트된 제1 아치의 크기와 제2 아치의 크기간의 차이가 상기 제1 임계치를 초과하는지 여부를 재확인할 수도 있다. 즉, 업데이트된 제1 아치의 크기와 제2 아치와의 크기간의 차이가 상기 제1 임계치를 초과하지 않게 될 때까지, S130, S140 단계가 반복될 수 있다.

1차 치아 위치 조정은 기본적인 치아 이동 조건을 유지하면서 협설 방향의 기울기인 치아의 토크를 변경하는 것으로, 아치 폭이 일치하도록 제1 편악의 치아 재배열로 이해될 수 있을 것이다.

다음으로, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 아치 길이와 제2 아치의 길이를 비교한 후(S150), 제1 아치 길이와 제2 아치 길이간의 차이값이 제2 임계치를 초과하는지 여부를 판정할 수 있다

이때, 앞서 설명한 S140 단계를 거친 경우, 제1 아치의 길이는 업데이트된 제1 아치의 길이를 의미하고, S130 단계에서 S150 단계로 진행된 경우, 제1 아치의 길이는 S110 단계에서 생성한 제1 아치의 길이를 의미한다.

환자의 치아 상태가 비정상적인 교합상태인 경우에, 제1 아치 길이와 제2 아치 길이간의 차이값이 상기 제2 임계치를 초과할 수 있다.

다음으로, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 아치 길이와 제2 아치 길이간의 차이값이 상기 제2 임계치를 초과하는 것으로 판정되면, 상하악 교합 관계에 기초하여 상악 또는 하악의 치아들에 대해 2차 치아 위치 조정을 수행할 수 있다(S160).

이때, S140 단계를 거쳐 2차 치아 위치 조정을 수행하는 경우, 1차 치아 위치 조정이 적용된 제1 편악 상태에서 상기 2차 치아 위치 조정이 수행되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

2차 치아 위치 조정은 하악의 치아가 상악의 치아와의 정상 교합 관계에 기초하여 치아 위치를 변경하는 것으로 중절치를 기준으로 치아 배열이 진행되었으므로, 견치부터 대구치까지 순차적으로 진행할 수 있다.

예를 들어, 정상 교합 관계에서는 상악 견치의 교두점이 하악 견치의 교두점과 하악 제1 소구치의 교두점 사이에 위치해야 한다. 그리고 상악 제1 대구치의 근심협측의 교두점(Mesiobuccal cusp)에 대응하는 영역에 하악 제1 대구치의 FACC(Facial axis of the clinical crown)이 위치해야 한다. 이외에도 정상 교합 관계에 따른 일정한 조건들을 이용하여 치아 배열 디자인 장치(300)는 2차 치아 위치 조정을 수행할 수 있다.

치아 배열 디자인 장치(300)는 이와 같은 정상 교합 관계에 기초하여 제1 편악 또는 제2 편악의 치아 위치를 변경한다.

그리고, 치아 배열 디자인 장치(300)는 2차 치아 위치 조정에 기초하여 치아 정보를 수정하여 치아를 재배열한다(S170). 여기서, 치아 정보 수정은 치간 삭제 또는 발치 중 어느 하나를 결정하는 동작을 포함한다.

치아 배열 디자인 장치(300)는 치아가 재배열된 상태를 기초로 환자 유형을 결정할 수 있다(S180).

한편, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 아치의 길이와 제2 아치의 길이간의 차이값이 제2 임계치를 초과하지 않는 경우(S150), 현재 배열된 치아들의 상태를 기초로, 환자 유형을 결정할 수 있다.

먼저, 환자 유형 결정 관련 하여 도 3을 참조하여 설명하고, 치아 정보 수정을 위한 일련의 동작들에 대하여는 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.

도 3은 치아 교정에 대한 환자 유형을 예시하고 있는 도면으로서, 치아 교정이 필요한 환자는 총 4가지 유형으로 구분될 수 있다. 여기서, 교정 필요(비발치/치간 미삭제 환자)는, 교정이 필요하되 발치와 치간 삭제가 필요하지 않는 환자를 나타낼 수 있다. 게다가, 발치 및 치간 삭제 환자는, 발치와 치간 삭제 모두가 필요한 환자를 나타낼 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 치아 배열 디자인 장치(300)는 환자 유형을 교정 불필요 유형과 교정 필요 유형 중 하나로 결정하고, 나아가 교정 필요 유형인 경우에 1) 비발치 및 치간 미삭제 유형, 2) 치간 삭제 유형, 3) 발치 삭제 유형, 4) 발치 및 치간 삭제 유형 중 어느 하나의 환자 유형을 결정할 수 있다.

치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 아치의 크기와 제2 아치의 크기 간의 차이가 상기 제1 임계치를 초과하지 않고, 동시에 제1 아치의 길이와 제2 아치의 길이 간의 차이가 상기 제2 임계치를 초과하지 않는 경우, 환자 유형을 교정 불필요 유형으로 결정할 수 있다.

또한, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 편악에 포함된 치아들에 대한 1차 재배열만을 수행한 경우, 환자 유형을 비발치와 치간 미삭제 필요 유형으로 결정할 수 있다. 여기서, 비발치와 치간 미삭제 대상인 환자는 교정이 필요하되 발치와 치간 삭제가 필요하지 않는 환자를 나타낼 수 있다. 게다가, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 편악에 포함된 치아들에 대해서 2차 재배열을 수행한 경우, 환자 유형을 발치 대상, 치간 삭제, 발치 및 치간 삭제 대상 중 어느 하나로 결정할 수 있다.

다음으로, 도 4a 내지 도 4b를 참조하여, 1차 치아 위치 조정 단계(S140) 및 2차 치아 위치 조정 단계(S160)에 대하여 상세히 설명한다.

치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 편악, 제2 편악 중 어느 하나를 치아 재배열 대상이 되는 편악으로 선정할 수 있다(S141). 상술한 바와 같이, 교정 치료의 부담을 덜기 위해, 치아 배열 디자인 장치(300)는 상대적으로 더 넓은 아치의 폭을 가지는 편악을 치아 재배열 대상이 되는 편악으로 선정할 수 있다. 이하에서는, 제1 아치의 폭이 제2 아치의 폭보다 더 넓어, 제1 편악이 공간 축소 대상이 되는 편악인 경우를 가정한다.

이어서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 편악에 포함된 치아들 중에서 하나 이상의 치아의 토크(torque)를 변경 또는 조절함으로써, 제1 편악에 포함된 치아들에 대한 재배열을 수행할 수 있다(S142). 일 실시예에서, 각각의 치아별 허용 가능한 토크값의 범위를 미리 설정되어 저장될 수 있으며, 치아 배열 디자인 장치(300)는 미리 설정된 치아별 토크값 범위를 기초로 제1 편악에 포함된 하나 이상의 치아에 대한 토크를 변경 또는 조절함으로써, 제1 편악에 포함된 치아들의 의치를 조정할 수 있다.

단계 S141 및 단계 S142가 1차 치아 위치 조정(S140)을 구성하는 동작으로 이해될 수 있을 것이다. 상술한 바와 같이 치아 배열 디자인 장치(300)는 치아들이 1차 치아 위치 조정된 제1 편악의 업데이트된 제1 아치를 생성하고, 업데이트된 제1 아치의 크기와 제2 아치의 크기간의 차이가 상기 제1 임계치를 초과하는지 여부를 재확인할 수도 있다. 즉, 업데이트된 제1 아치의 크기와 제2 아치와의 크기간의 차이가 상기 제1 임계치를 초과하지 않게 될 때까지, S142 단계가 반복될 수 있다.

다음으로, 치아 배열 디자인 장치(300)는 업데이트된 제1 아치의 길이와 제2 아치의 길이를 비교하여(S150), 길이 차이값이 제2 임계치를 초과하면, 2차 치아 위치 조정(S160)을 수행한다. 앞서 상술한 바와 같이, 2차 치아 위치 조정 (S160)은 1차 치아 위치 조정(S140)이 반드시 선행되어야 하는 것은 아니다.

치아 배열 디자인 장치(300)는 상하악의 교합 관계에 기초하여 제1 편악 또는 제2 편악에 포함된 치아의 위치를 조정할 수 있다. 이하, 도 4b를 참조하여 설명한다.

먼저, 치아 배열 디자인 장치(300)는 상악 견치, 하악 견치 및 하악 소구치의 교합 관계에 기초하여 치아 위치를 조정한다(S161).

상세하게는 치아 배열 디자인 장치(300)는 상악 견치의 교두 지점이 하악의 견치의 교두 지점과 제1 소구치의 교두 지점의 연결 선상에 위치하도록 하악의 견치와 제1 소구치의 위치를 조정할 수 있다.

예를 들어, 치아 배열 디자인 장치(300)는 상악 견치의 교두 지점이 연결 선상에 비해 후방에 존재하는 경우, 해당 연결 선상에 위치하도록 상악 견치의 위치를 조정할 수 있으며, 하악 제1 소구치의 교두 지점이 하악의 견치 또는 상악 경치에 비해 후방에 위치하면 하악 제1 소구치의 위치를 조정할 수 있다.

그리고 치아 배열 디자인 장치(300)는 하악에 포함된 소구치의 협측 교두(buccal cusp) 및 대구치의 협측 교두(buccal cusp)를 기준으로 위치 범위를 설정하고, 상기 위치 범위 내에 상악 소구치의 중심와 및 상악 대구치의 중심와가 위치하도록, 상기 치아 재배열 대상 편악에 포함된 상기 치아의 위치를 조정할 수 있다.

여기서, 위치 조정은, 해당 치아의 각도를 변경한 것일 수 있으며, 또한 해당 치아의 위치를 전, 후, 좌 또는 우로 이동시키는 것일 수 있다. 한편, 위치 범위 내에 상악 견치의 교두가 이미 위치하고 있는 경우에, 단계 S161은 생략될 수 있다.

이어서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 상악 제1 대구치와 하악 제1 대구치의 교합 관계에 기초하여 치아 위치를 조정할 수 있다(S162).

치아 배열 디자인 장치(300)는 상악 제1 대구치의 근심협측의 교두(Mesiobuccal cusp)와 하악 제1 대구치의 FACC(Facial axis of the clinical crown) 간의 거리가 제3 임계치 이내가 되도록, 제1 편악 또는 제2 편악에 포함된 치아들의 위치를 조정할 수 있다. 여기서, 위치 조정은, 해당 치아의 각도를 변경한 것일 수 있으며, 또한 해당 치아의 위치를 설측(lingual), 협측(buccal), 근심측(mesial) 또는 원심측(distal)으로 이동시키는 것일 수 있다. 한편, 상악 제1 대구치의 근심협측의 교두가 하악 제1 대구치의 FACC 간의 거리가 상기 제3 임계치 이내이면, 단계 S162는 생략될 수 있다.

이는 치아의 견치에서부터 제1 대구치까지의 교합 관계에 기초하여 치아 위치 변경을 수행하는 것을 예시적으로 나타내는 것으로, 견치와 제1 대구치 이외에도 제1 소구치 또는 제2 소구치의 교합 관계에 따라 치아 위치 변경을 수행할 수 있다.

치아 배열 디자인 장치(300)는 2차 치아 위치 조정한 편악에 대해서 2차 치아 위치 조정된 상태에서 아치를 생성할 수 있다.

이때, 2차 치아 위치 조정은 제1 편악 또는 제2 편악 중에서 하나의 편악에서 이뤄지거나 두 편악 모두에서 수행될 수 있다.

치아 배열 디자인 장치(300)는 2차 치아 위치 조정된 편악에 대한 아치를 다시 생성함에 따라 제1 편악에 대한 제3 아치 또는 제2 편악에 대한 제4 아치가 생성될 수 있다. 여기서, 2차 치아 위치 조정된 제1 편악의 아치는 제3 아치이고, 2차 치아 위치 조정된 제2 편악의 아치는 제4 아치를 나타낸다.

그리고 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 편악에 대해 생성된 마지막 아치와 제2 편악에 대해서 생성된 마지막 아치를 비교하여, 아치간의 길이 차이가 상기 제2 임계치를 초과하는지 여부를 재확인할 수도 있다. 즉, 제1 편악과 제2 편악의 아치 길이 차이가 상기 제2 임계치를 초과하지 않게 될 때까지, S160 단계가 반복될 수 있다.

치아 배열 디자인 장치(300)는 2차 치아 위치 조정된 편악의 아치 길이 수정값을 각 편악에 대응하여 별도로 저장할 수 있다.

예를 들어, 수정값은 동일한 편악에 대해서, 이전 시점에 생성된 아치의 길이에서 2차 치아 위치 조정된 편악의 아치 길이를 뺀 값으로, 아치 길이간의 차이값을 의미할 수 있다.

이에 치아 배열 디자인 장치(300)는 2차 치아 위치 조정된 편악에 대응하여 치아 정보를 수정하며, 제1 편악의 치아 정보를 수정하는 경우, 2차 치아 위치 조정된 제1 편악의 아치 길이 수정값을 이용하고, 제2 편악의 치아 정보를 수정하는 경우, 2차 치아 위치 조정된 제2 편악의 아치 길이 수정값을 이용할 수 있다.

이하, 도 5를 참조하여, 치아 정보 수정을 위한 일련의 동작들(S170)을 설명한다. 동작들(S170)은 제1 편악에 대하여 먼저 수행된 후, 제2 편악의 아치 길이 수정값이 있는 경우, 제2 편악에 대하여도 한번 더 수행될 수 있다. 이하, 제1 편악에 대하여 치아 정보 수정을 위한 일련의 동작들(S170)이 수행되는 과정을 설명한다. 제2 편악에 대하여도 치아 정보 수정을 위한 일련의 동작들(S170)이 동일한 방식으로 수행될 것이다.

도 5를 참조하면, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 편악의 치아별로 허용되는 치간 삭제량을 식별하고, 식별된 치아 삭제량 모두를 합산한 제1 편악의 치간 삭제 총량을 계산할 수 있다. 이에 기초하여 치아 배열 디자인 장치(300)는 상기 치간 삭제 총량에 대응되는 길이를 산출할 수 있다(S171).

이때, 각 치아별로 허용되는 치간 삭제량은 미리 설정되어 치아 배열 디자인 장치(300)에 저장될 수 있다.

다음으로, 치아 배열 디자인 장치(300)는 2차 치아 위치 조정에 따른 아치 길이 수정 값이 상기 치간 삭제 총량에 대응되는 길이를 초과하는지 여부를 판정할 수 있다(S172).

S172 단계의 판정 결과, 2차 치아 위치 조정에 따른 아치 길이 수정값이 상기 치간 삭제 총량에 대응되는 길이를 초과하지 않으면, 치아 배열 디자인 장치(300)는 치아 정보 수정 방법으로서 치간 삭제를 선택하고, 제1 편악에 포함되는 치아들 중에서 치간 삭제가 되는 하나 이상의 치아를 선정할 수 있다(S173). 일 실시예에서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 아치 길이 수정값에 대응하는 치간 삭제 총량을 선정하고, 치간 삭제 대상이 되는 하나 이상의 치아를 선정하되, 치간 삭제 대상이 되는 치아의 개수와 치간 삭제량이 최소화되도록 하는 치아를 선정할 수 있다.

상기 치간 삭제량은 각 치아의 유형에 따라 상이할 수 있으며, 치간 삭제할 치아를 선정할 가중치가 각 치아 유형에 따라 상이할 수 있다.

다음 표 1은 하악 일측에 위치한 치아의 치간 최대 삭제량을 나타내고, 표 2는 하악 일측에 위치한 치아의 치간 삭제량의 가중치를 나타낸다.

표 1 및 표 2의 치아 번호는 중절치(#1), 견치(#2), 제1 소구치(3), 제2 소구치(#4), 제1 대구치(#5), 제2 대구치(#6)을 나타내며, M/D는 치아의 근심 영역(Mesial)과 원심 영역(Distal)을 나타내고, Mx는 각각 치간 삭제량의 최대값과 가중치의 최대값을 나타내며, Sum은 최대값의 합을 나타낸다.

예를 들어, 아치 길이 수정값이 1mm라고 하면, 치아 배열 디자인 장치(300)는 하악 치간 최대 삭제량인 7.4mm와 비교하여 치아 정보 수정으로 치간 삭제를 선택할 수 있다. 그리고, 치아 배열 디자인 장치(300)는 아치 길이 수정값인 1mm에 기초하여 치간 삭제할 치아와 삭제량을 선정할 수 있다.

이때, 치아마다 설정된 최대 삭제량과 가중치를 적용하여 #1 치아와 #2 치아보다는 #3 치아, #4 치아, 그리고 #5 치아를 우선적으로 선택하거나 치간 삭제량을 더 많이 설정할 수 있다.

표 1 및 표 2는 하악 치아에 대한 예시로, 상악 치아에 대한 최대 삭제량 및 가중치는 다르게 적용될 수 있으며, 하악 치아에 대한 최대 삭제량 및 가중치도 설정 변경하다.

몇몇 실시예에서는 치간을 삭제할 최소 개수의 치아를 제1 편악에서 선정하고, 선정된 치아의 치간 삭제량을 결정할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 치아별 치간 삭제 우선 순위가 설정될 수 있으며, 이 경우 치아 배열 디자인 장치(300)는 치간 삭제 우선 순위를 기초로 치간이 삭제되는 하나 이상의 치아를 제1 편악의 치아들 중에서 선정할 수 있다.

치아 배열 디자인 장치(300)는 최소 치아 개수를 기준으로 하거나 각 치아마다의 최소 치간 삭제량을 기준으로 하는 하나 이상의 치아 선정 방법을 이용할 수 있으며, 각 치아 선정 방법에 따라 선정된 치아와 치아 삭제량을 화면에 표시할 수 있다. 이어서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 선정된 치아의 치간을 삭제하여, 제1 편악의 치아를 재배열할 수 있다(S174). 일 실시예에서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 기 결정된 치간 삭제량만큼 치아의 치간을 삭제할 수 있다.

한편, S172 단계의 판정 결과, 2차 치아 위치 조정에 따른 아치 길이 수정값이 상기 치간 삭제 총량에 대응되는 길이를 초과하면, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 편악의 치아들 중에서 발치 대상이 되는 치아를 선정할 수 있다(S175). 일 실시예에서, 치아별 발치 우선 순위가 설정되고, 치아 배열 디자인 장치(300)는 발치 우선순위에 근거하여, 제1 편악의 치아들 중에서 우선 순위가 높은 치아를 발치 대상 치아로서 선정할 수 있다. 이러한 치아별 발치 우선순위는 미리 선정되거나, 술자에 의해 용이하게 변경 및 설계 가능하다.

이어서, 치아 배열 디자인 장치(300)는 제1 편악에서 포함된 치아들 중에서, 발치 대상이 되는 치아를 제거하여 제1 편악에서의 치아들을 재배열할 수 있다(S176).

한편, 치아 발치와 치간 삭제가 동시에 수행될 수도 있다. 예컨대, 제1 편악에서 특정 치아가 발치 대상이 선정되고, 또 다른 치아가 치간 삭제 대상으로 선정될 수도 있다. 이 경우, 치아 발치와 치간 삭제 모두가 수행되어 제1 편악에 포함된 치아들이 2차 재배열될 수 있다. 이는 2차 치아 위치 조정에 따른 아치 길이 수정값이 발치된 치아의 길이가 적용된 상기 치간 삭제 총량에 대응되는 길이보다 초과한 경우를 의미한다.

상술한 바와 같이, 제1 편악에 대하여 치아 정보 수정을 위한 일련의 동작들(S170)의 수행이 마무리된 후, 제2 편악에 대하여도 제1 편악과 동일하게 치아 정보 수정을 위한 일련의 동작들(S170)이 수행될 수 있다. 상술된 바에 따라 치아가 재정렬된 결과를, 도 6 내지 도 7을 참조하여 예시적으로 설명한다. 도 6은 상악에 포함된 치아들의 정렬 상태를 예시하는 도면이다. 도 6의 (a)는 재배열되기 전의 상악의 치아들을 예시하고 있으며, 도 6의 (b)는 재배열된 후의 상악의 치아들을 예시하고 있다. 도 6는 재배열 대상 편악이 모두 상악으로 선정된 경우로, 도 6에 도시된 바와 같이, 교합 라인(11a)에 기초하여 상악의 치아들이 재배열된 결과, 상악의 아치의 폭과 길이가 감소한 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 교합 라인(11a)은 최종적으로 하악 치아의 교정 기준이 되는 라인을 나타낸다.

다시 말해, 교합 라인(11a)은 하악 아치를 상악의 치아에 투영한 후, 투영된 아치에 상악 치아의 중심와를 적용함으로써 아치를 생성하고, 생성된 아치에서 상하악의 교합을 적용하여 치아들의 위치가 조정됨으로써 변경된 아치일 수 있다.

도 6의 (a)와 (b)를 비교하면, 치아가 재배열된 후의 아치(12)의 폭(w2)은 치아가 재배열되기 전의 아치(11)의 폭(w1)과 비교하여, 크기가 축소됨을 알 수 있다. 또한, 치아가 재배열된 후의 아치(12)의 길이는 치아가 재배열되기 전의 아치(11)의 길이와 비교하여, 더 짧아진 것을 알 수 있다.

또한, 도 7은 하악에 포함된 치아들의 정렬 상태를 예시하는 도면이다. 도 7의 (a)는 재배열되기 전의 하악의 치아들을 예시하고 있으며, 도 7의 (b)는 재배열된 후의 하악의 치아들을 예시하고 있다. 도 7은 재배열 대상 편악이 모두 하악으로 선정된 경우로, 도 7에 도시된 바와 같이, 교합 라인(13a)에 기초하여 하악의 치아들이 재배열된 결과, 하악의 아치의 폭과 길이가 감소한 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 교합 라인(11a)은 최종적으로 상악 치아의 교정 기준이 되는 라인을 나타낸다.

다시 말해, 교합 라인(11a)은 상악 아치를 하악의 치아에 투영한 후, 투영된 아치에 하악 치아의 교두를 적용함으로써 아치를 생성하고, 생성된 아치에서 상하악의 교합을 적용하여 치아들의 위치가 조정됨으로써 변경된 아치일 수 있다.

도 7의 (a)와 (b)를 비교하면, 치아가 재배열된 후의 아치(14)의 폭(w4)은 치아가 재배열되기 전의 아치(13)의 폭(w3)과 비교하여, 크기가 축소됨을 알 수 있다. 또한, 치아가 재배열된 후의 아치(14)의 길이는 치아가 재배열되기 전의 아치(13)의 길이와 비교하여, 더 짧아진 것을 알 수 있다.

본 실시예에 따르면, 환자의 치아 상태가 부정교합과 같은 비정상적인 상태인 경우, 최소화된 술자의 개입만으로, 또는 술자의 개입없이 치아 배열 디자인 장치(300)의 동작을 통해서, 치간 삭제 또는 발치 대상이 되는 치아를 선택되고, 그 선택된 치아의 치간 삭제 또는 발치를 통해서 편악의 치아들이 재배열될 수 있다.

도 8은 상술된 치아 배열 디자인 장치(300)의 하드웨어 구성도이다. 치아 배열 디자인 장치(300)는 하나 이상의 프로세서(1100), 시스템 버스(1600), 통신 인터페이스(1200), 프로세서(1100)에 의하여 수행되는 컴퓨터 프로그램(1500)을 로드(load)하는 메모리(1400)와, 컴퓨터 프로그램(1500)을 저장하는 스토리지(1300)를 포함할 수 있다.

프로세서(1100)는 시뮬레이션 장치(200)의 각 구성의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(1100)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 방법/동작을 실행하기 위한 적어도 하나의 애플리케이션 또는 프로그램에 대한 연산을 수행할 수 있다. 메모리(1400)는 각종 데이터, 명령 및/또는 정보를 저장한다. 메모리(1400)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 방법/동작들을 실행하기 위하여 스토리지(1300)로부터 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(1500)을 로드(load) 할 수 있다. 버스(1600)는 시뮬레이션 장치(200)의 구성 요소 간 통신 기능을 제공한다. 통신 인터페이스(1200)는 시뮬레이션 장치(200)의 인터넷 통신을 지원한다. 스토리지(1300)는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(1500)을 비임시적으로 저장할 수 있다. 컴퓨터 프로그램(1500)은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 방법/동작들이 구현된 하나 이상의 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램(1500)이 메모리(1400)에 로드 되면, 프로세서(1100)는 상기 하나 이상의 인스트럭션들을 실행시킴으로써 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 방법/동작들을 수행할 수 있다.

컴퓨터 프로그램(1500)은 복수의 치아를 포함하는 영상 데이터를 이용하여 제1 편악에 대한 제1 아치와 제2 편악에 대한 제2 아치를 생성하는 동작, 상기 제1 아치와 상기 제2 아치를 비교하여, 상기 제1 편악 또는 제2 편악 중 어느 하나를 치아 재배열 대상 편악으로 선정하고, 치아 재배열 대상 편악에 포함된 치아의 위치를 조정하는 동작, 치아 재배열 대상 편악의 상기 치아 위치 조정에 따른 길이의 수정 값이 소정의 기준치를 초과하는지 여부에 따라, 치아 재배열 방식을 결정하는 동작을 수행하기 위한 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다.

지금까지 설명된 본 발명의 기술적 사상은 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체 상에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록된 상기 컴퓨터 프로그램은 인터넷 등의 네트워크를 통하여 다른 컴퓨팅 장치에 전송되어 상기 다른 컴퓨팅 장치에 설치될 수 있고, 이로써 상기 다른 컴퓨팅 장치에서 사용될 수 있다.

도면에서 동작들이 특정한 순서로 도시되어 있지만, 반드시 동작들이 도시된 특정한 순서로 또는 순차적 순서로 실행되어야만 하거나 또는 모든 도시 된 동작들이 실행되어야만 원하는 결과를 얻을 수 있는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 상황에서는, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 유리할 수도 있다. 더욱이, 위에 설명한 실시예들에서 다양한 구성들의 분리는 그러한 분리가 반드시 필요한 것으로 이해되어서는 안 되고, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품으로 패키지 될 수 있음을 이해하여야 한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 발명이 다른 구체적인 형태로도 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명에 의해 정의되는 기술적 사상의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

1. 컴퓨팅 장치에 의해서 수행되는 치아 배열 디자인 방법에 있어서,
   복수의 치아를 포함하는 영상 데이터를 이용하여 제1 편악에 대한 제1 아치와 제2 편악에 대한 제2 아치를 생성하는 단계;
   상기 제1 아치와 상기 제2 아치를 비교하여, 상기 제1 편악 또는 제2 편악 중 어느 하나를 치아 재배열 대상 편악으로 선정하고, 상기 치아 재배열 대상 편악에 포함된 치아의 위치를 조정하는 단계; 및
   상기 치아 재배열 대상 편악의 상기 치아 위치 조정에 따른 아치 길이의 수정 값이 소정의 기준치를 초과하는지 여부에 따라, 치아 재배열 방식을 결정하는 단계를 포함하는,
   치아 배열 디자인 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 편악에 대한 제1 아치와 제2 편악에 대한 제2 아치를 생성하는 단계는,
   상기 영상 데이터에서 각각의 치아들을 식별하여 분리하는 단계;
   제1 편악 공간에서 제1 기준 치아의 위치를 결정하고, 상기 제1 기준 치아의 위치와 타 치아들 간의 상대적인 위치를 기초로 분리된 상기 제1 편악의 치아들을 상기 제1 편악 공간에 배열하는 단계;
   제2 편악 공간에서 제2 기준 치아의 위치를 결정하고, 상기 제2 기준 치아의 위치와 타 치아들 간의 상대적인 위치를 기초로 분리된 상기 제2 편악의 치아들을 상기 제2 편악 공간에 배열하는 단계; 및
   상기 배열된 제1 편악의 치아들을 연결하여 제1 아치를 생성하고, 상기 배열된 제2 편악의 치아들을 연결하여 상기 제2 아치를 생성하는 단계를 포함하는,
   치아 배열 디자인 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 편악은 하악이고, 상기 제2 편악은 상악이며,
   상기 제1 편악에 대한 제1 아치와 제2 편악에 대한 제2 아치를 생성하는 단계는,
   상기 제1 편악의 각 치아의 교두를 연결하여 제1 편악 아치를 생성하는 단계;
   상기 제1 편악 아치를 상기 제2 편악에 투영하는 단계; 및
   상기 투영된 제1 아치와 상기 제2 편악의 각 치아의 중심와(central fossa)의 위치를 이용하여 상악 아치를 생성하는 단계를 포함하는,
   치아 배열 디자인 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 치아의 위치를 조정하는 단계는,
   상기 제1 아치의 크기과 상기 제2 아치의 크기에 기초하여 상대적으로 크기가 큰 아치를 가지는 편악을 상기 치아 재배열 대상 편악으로 선정하는 단계를 포함하는,
   치아 배열 디자인 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 치아의 위치를 조정하는 단계는,
   상기 제1 아치의 크기와 상기 제2 아치의 크기간의 차이가 제1 임계치를 초과하면, 상기 치아 재배열 대상 편악에 포함된 상기 치아의 토크(torque)를 변경시켜 상기 치아의 위치를 조정하는 단계를 포함하는,
   치아 배열 디자인 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 치아의 위치를 조정하는 단계는,
   하악에 포함된 소구치의 협측 교두(buccal cusp) 및 대구치의 협측 교두(buccal cusp)를 기준으로 위치 범위를 설정하는 단계; 및
   상기 위치 범위 내에 상악 소구치의 중심와 및 상악 대구치의 중심와가 위치하도록, 상기 치아 재배열 대상 편악에 포함된 상기 치아의 위치를 조정하는 단계를 포함하는,
   치아 배열 디자인 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 치아의 위치를 조정하는 단계는,상악 제1 대구치의 근심협측의 교두(Mesiobuccal cusp)와 하악 제1 대구치의 FACC(Facial axis of the clinical crown) 간의 거리가 제3 임계치 이내가 되도록, 상기 치아 재배열 대상 편악에 포함된 치아의 위치를 조정하는 단계를 포함하는,
   치아 배열 디자인 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 소정의 기준치는,
   상기 치아 재배열 대상 편악의 각 치아별로 허용되는 치간 삭제량 모두를 합산한 치간 삭제 총량에 대응되는 길이이고,
   상기 치아 재배열 방식을 결정하는 단계는,
   상기 치아 재배열 대상 편악의 상기 치아 위치 조정에 따른 아치 길이의 수정 값이 상기 소정의 기준치를 초과하지 않으면, 상기 치아 재배열 대상 편악에서 치간 삭제가 되는 치아를 선정하고, 상기 선정된 치아에 대한 치간을 삭제하는 것을 결정하는 단계를 포함하는,
   치아 배열 디자인 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 소정의 기준치는,
   상기 치아 재배열 대상 편악의 각 치아별로 허용되는 치간 삭제량 모두를 합산한 치간 삭제 총량에 대응되는 길이이고,
   상기 치아 재배열 방식을 결정하는 단계는,
   상기 치아 재배열 대상 편악의 상기 치아 위치 조정에 따른 아치 길이의 수정 값이 상기 소정의 기준치를 초과하면, 상기 치아 재배열 대상 편악에 포함되는 치아들 중에서 상기 치아를 발치 대상으로 선정하고, 상기 발치 대상 치아를 발치하는 것을 결정하는 단계를 포함하는,
   치아 배열 디자인 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 치아 재배열 대상 편악에 포함되는 치아들 중에서 상기 치아를 발치 대상으로 선정하고, 상기 선정된 치아를 발치하는 것을 결정하는 단계는,
    상기 치아 재배열 대상 편악의 상기 치아 위치 조정에 따른 아치 길이의 수정 값에 기초하여 상기 치아 재배열 대상 편악에서 치간 삭제를 추가로 수행하는 것으로 결정하는 단계를 포함하는,
    치아 배열 디자인 방법.
11. 하나 이상의 프로세서;
    상기 프로세서에 의하여 수행되는 컴퓨터 프로그램을 로드(load)하는 메모리; 및
    상기 컴퓨터 프로그램을 저장하는 스토리지를 포함하되,
    상기 컴퓨터 프로그램은,
    복수의 치아를 포함하는 영상 데이터를 이용하여 제1 편악에 대한 제1 아치와 제2 편악에 대한 제2 아치를 생성하는 동작;
    상기 제1 아치와 상기 제2 아치를 비교하여, 상기 제1 편악 또는 제2 편악 중 어느 하나를 치아 재배열 대상 편악으로 선정하고, 치아 재배열 대상 편악에 포함된 치아의 위치를 조정하는 동작;
    상기 치아 재배열 대상 편악의 상기 치아 위치 조정에 따른 길이의 수정 값이 소정의 기준치를 초과하는지 여부에 따라, 치아 재배열 방식을 결정하는 동작을 수행하기 위한 인스트럭션들(instructions)을 포함하는,
    치아 배열 디자인 장치.

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