KR20240003352A - 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법 및 그 장치 - Google Patents
임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법 및 그 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 제공한다. 상기 방법은 환자의 CBCT(Cone Beam CT) 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출하는 단계, 상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출하는 단계, 및 상기 해부학적 구조 및 상기 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 개시는 시뮬레이터 모델링에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 개시는 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
실제 의사가 치과용 임플란트 시술을 수행하기 전에, 임플란트 시뮬레이션을 이용하여 가상의 시뮬레이션을 통해 임플란트 시술 계획을 수립한다. 예를 들어, 환자에게 알맞은 인공치아를 선정하고, 인공 치아를 대상치아 위치에 가상으로 배치하는 설계(Design) 과정을 거치게 된다. 임플란트 시술 계획에는 수술할 대상치아 별로 픽스쳐(Fixture)를 포함한 임플란트 구조물의 위치 및 종류 결정 등이 포함되어 있다. 이러한 임플란트 구조물의 위치 및 종류를 결정, 드릴링 시술 등의 시술 계획을 수립하기 위해서는 환자별 맞춤형 임플란트 시뮬레이터가 필요하고, 또한 환자의 치아 구조 및 치아 상태 등을 보다 정확하게 시뮬레이션 할 수 있는 임플란트 식립 모델이 필요하다.
본 개시에 개시된 실시예는 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 개시에 개시된 실시예는 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 디자인하고 제작하는 방법을 수행하는 시뮬레이터 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 개시가 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 개시의 일 측면에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치에 의해 수행되는 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법은, 환자의 CBCT(Cone Beam CT) 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출하는 단계, 상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출하는 단계, 및 상기 해부학적 구조 및 상기 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링하는 단계를 포함하고, 상기 해부학적 구조는, 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링은, 상기 해부학적 구조로부터 추출된 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 산출하고, 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 반영하여 수행할 수 있다.
또한, 상기 상악 및 상기 하악 각각은, 앞니에서 송곳니까지의 제1 영역, 송곳니에서 소구치까지의 제2 영역, 소구치에서 대구치까지의 제3 영역으로 구분하되, 상기 제1 내지 상기 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 산출할 수 있다.
또한, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링은, 상기 제1 내지 상기 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 기반으로 패턴 밀도를 산출하고, 상기 제1 내지 상기 제3 영역 각각에 대해 산출된 패턴 밀도를 디자인하여 반영할 수 있다.
또한, 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터는, 3D 프린팅 데이터로 사용되며, 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 상기 해부학적 구조의 물성에 기초하여 상기 3D 프린팅 데이터를 이용하여 제작하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대해 상기 해부학적 구조 중 상기 피부에 대응하는 구조물에 실리콘 캐스팅을 이용하여 제작하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행한 결과를 스캔하여, 미리 계획한 임플란트 시술 데이터와의 정합 여부를 평가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링은, 상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 상기 3D 스캔 영상을 기반으로 치아의 위치, 및 치아의 교합면을 추출하여 더 반영할 수 있다.
또한, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터는, 임플란트 식립이 필요한 실제 위치의 치아 또는 시뮬레이션을 위한 훈련 대상 위치의 치아를 제거한 상태를 계산하여 모델링되며, 상기 실제 위치의 치아 또는 상기 훈련 대상 위치의 치아가 제거된 시뮬레이터를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 측면에 따른 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 수행하는 시뮬레이터 장치는, 환자의 CBCT(Cone Beam CT) 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출하고, 상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출하는 정보 추출부, 및 상기 해부학적 구조 및 상기 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링하는 모델링부를 포함하고, 상기 해부학적 구조는, 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 모델링부는, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링을 수행함에 있어서, 상기 해부학적 구조로부터 추출된 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 산출하고, 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 반영하여 모델링할 수 있다.
이 외에도, 본 개시를 구현하기 위한 실행하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 더 제공될 수 있다.
이 외에도, 본 개시를 구현하기 위한 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공될 수 있다.
본 개시의 전술한 과제 해결 수단에 의하면, 교육용 시뮬레이션을 위한 환자 맞춤형 시뮬레이터를 제공할 수 있다. 즉, 특정 환자에 대한 의료 데이터에 기반하여 상기 특정 환자를 위한 임플란트 식립 모델링이 가능하다. 또한, 환자의 실제 식립할 치아 위치와 함께 훈련을 위한 치아 위치를 다양하게 설정하여 모델링 가능하므로, 현실에서 발생할 수 있는 다양한 임플란트 식립 케이스들을 시뮬레이션할 수 있도록 제공한다.
또한, 본 개시의 전술한 과제 해결 수단에 의하면, 환자가 입을 닫은 상태의 영상뿐만 아니라 입을 벌린 상태의 영상을 고려하여 각각 다양한 환자에 따른 다양한 상태의 치아를 반영하여 시뮬레이터를 구현함으로써 보다 정확한 시뮬레이션 교육을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 전술한 과제 해결 수단에 의하면, 치조골의 영역별 강도에 기반하여 임플란트 식립 시뮬레이터를 모델링하고, 또한 치조골의 영역별 강도에 따라 패턴 밀도를 다르게 설정하여 임플란트 식립 시뮬레이터에 반영함으로써, 실제 환자와 동일한 시뮬레이션 환경을 제공하여 현실감을 높일 수 있다.
또한, 본 개시의 전술한 과제 해결 수단에 의하면, 임플란트 식립 후 시술이 잘 되었는지를 평가함으로써 임플란트 식립의 정확도 측정이 가능하다.
본 개시의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립이 필요한 환자의 의료 영상의 예시를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모델링 과정의 일예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상악 및 하악 각각에 대응하여 위치하는 치조골들의 영역을 분할하는 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상악 및 하악 각각의 영역별 강도를 기반으로 패턴 밀도를 디자인하는 과정의 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 3D 프린팅하고 실리콘 캐스팅하는 일예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 치조골의 각 영역별 강도를 기반으로 한 패턴 밀도를 디자인하여 반영한 모델을 평가하는 방법의 일예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립 시뮬레이션의 평가를 수행하는 방법의 일예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립이 필요한 환자의 의료 영상의 예시를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모델링 과정의 일예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상악 및 하악 각각에 대응하여 위치하는 치조골들의 영역을 분할하는 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상악 및 하악 각각의 영역별 강도를 기반으로 패턴 밀도를 디자인하는 과정의 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 3D 프린팅하고 실리콘 캐스팅하는 일예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 치조골의 각 영역별 강도를 기반으로 한 패턴 밀도를 디자인하여 반영한 모델을 평가하는 방법의 일예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립 시뮬레이션의 평가를 수행하는 방법의 일예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 개시 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 개시가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 개시가 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 ‘부, 모듈, 부재, 블록’이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 개시의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치(100)는 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 수행하는 장치로서, 후술할 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 장치(100) 상에서 구동되는 다양한 응용 프로그램을 통해서, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치(100)는 컴퓨터, 서버 장치 및 휴대용 단말기를 모두 포함하거나, 또는 어느 하나의 형태가 될 수 있다.
여기에서, 상기 컴퓨터는 예를 들어, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop), 태블릿 PC, 슬레이트 PC 등을 포함할 수 있다.
상기 서버 장치는 외부 장치와 통신을 수행하여 정보를 처리하는 서버로써, 애플리케이션 서버, 컴퓨팅 서버, 데이터베이스 서버, 파일 서버, 게임 서버, 메일 서버, 프록시 서버 및 웹 서버 등을 포함할 수 있다.
상기 휴대용 단말기는 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), WiBro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트 폰(Smart Phone) 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치와 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD) 등과 같은 웨어러블 장치를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치(100)는 정보 추출부(110), 모델링부(120), 3D 프린팅부(130), 실리콘 캐스팅부(140), 평가부(150)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들은 본 개시에 따른 상기 장치(100)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 상기 장치(100)는 도 1에 도시된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
정보 추출부(110)는 환자의 의료영상을 획득하고, 상기 의료영상을 기반으로 임플란트 식립에 필요한 다양한 정보(예: 해부학적 구조, 최대 개구 정도, 치아의 위치, 손실 치아의 개수, 치아의 교합면 상태 등)를 추출할 수 있다. 예를 들어, 환자의 의료영상은 임플란트 식립 대상 환자의 의료영상으로서, 상기 환자가 입을 다문 상태에서 획득된 의료영상 및 상기 환자가 입을 벌린 상태에서 획득된 의료영상을 포함할 수 있다. 또한, 환자의 의료영상은 2차원 또는 3차원 형태일 수 있고, 예컨대 CBCT(Cone Beam CT), 구강 내 스캐너(Intra-oral scanner), 3D 스캐너(3D scanner) 등의 진단장치를 통하여 획득된 CT 영상, 스캔 영상 등을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 정보 추출부(110)는 환자의 CT 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출할 수 있다. 여기서, CT 영상은 CBCT 장치를 통하여 획득된 CBCT 영상일 수 있으며, 예를 들어 환자가 입을 다문 상태에서 얼굴 부위를 촬영하여 얻은 CBCT 영상일 수 있다. 즉, 정보 추출부(110)는 상기 환자의 CBCT 영상을 기반으로 임플란트 식립 시 고려가 필요한 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함하는 해부학적 구조를 추출할 수 있다.
또한, 일 실시예로, 정보 추출부(110)는 환자의 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출할 수 있다. 여기서, 3D 스캔 영상은 구강 내 스캐너 또는 3D 스캐너를 통하여 획득된 3D 스캔 영상일 수 있으며, 예를 들어 환자가 입을 벌린 상태에서 얼굴 부위를 스캔하여 얻은 3D 스캔 영상일 수 있다. 이때, 환자의 개구 정도를 파악하기 위해서, 정보 추출부(110)는 환자가 입을 최대한 벌린 상태에서 얼굴 부위를 스캔한 3D 스캔 영상을 획득하여 이를 기반으로 환자의 최대 개구 정도를 추출할 수 있다.
모델링부(120)는 환자의 의료영상(예: CBCT 영상, 3D 스캔 영상, 구강 내 스캐너에 의해 획득되는 스캔 영상 등)으로부터 추출된 정보, 즉 해부학적 구조 및 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다.
일 실시예로, 모델링부(120)는 상기 CBCT 영상의 해부학적 구조로부터 추출된 상악 및 하악 각각의 영역별 강도를 산출하고, 상기 산출된 상악 및 하악 각각의 영역별 강도를 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다. 보다 구체적으로, 상악 및 하악 각각에 대응하여 위치하는 치조골들은 각 영역별로 서로 다른 강도를 가질 수 있으므로, 치조골의 각 영역별로 강도를 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다.
예를 들어, 상악 및 하악 각각은 앞니에서 송곳니까지의 제1 영역, 송곳니에서 소구치까지의 제2 영역, 소구치에서 대구치까지의 제3 영역으로 구분할 수 있으며, 이때 상기 구분된 제1 내지 제3 영역 각각에 대응하여 위치한 치조골들은 서로 다른 강도를 가질 수 있다. 이 경우, 모델링부(120)는 상기 제1 내지 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 각 영역별로 산출하고, 상기 제1 내지 제3 영역 각각에 대한 치조골의 강도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다.
또한, 일 실시예로, 모델링부(120)는 상기 제1 내지 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 기반으로 패턴 밀도를 산출하고, 상기 제1 내지 제3 영역 각각에 대해 산출된 패턴 밀도를 디자인하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 모델링에 반영할 수 있다.
또한, 일 실시예로, 모델링부(120)는 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 치아의 위치, 치아의 교합면에 대한 정보를 추출할 수 있다. 예를 들어, 환자가 입을 벌린 상태에서 스캔된 3D 영상에서는 손실된 치아의 위치 및 개수, 손실된 치아의 주변 치아(들)의 위치 및 상태, 전체 치아의 위치 및 상태, 치아의 교합면 상태, 조인트 위치, 크라운 위치 등을 파악할 수 있으며, 이는 환자가 입을 닫은 상태에서 촬영된 의료 영상에 비교하여 보다 정확한 데이터를 얻을 수 있는 효과가 있다. 모델링부(120)는 상기 3D 스캔 영상으로부터 추출된 치아의 위치, 치아의 교합면에 대한 정보를 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다.
모델링부(120)는 상기와 같이 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터는 3차원 모델링된 것일 수 있고, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터는 3차원 모델링 정보를 포함할 수 있다.
모델링부(120)는 상기와 같이 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터를 기반으로 임플란트 식립이 필요한 실제 위치의 치아 또는 시뮬레이션을 위한 훈련 대상 위치의 치아를 제거한 상태를 계산하고, 이를 기반으로 모델링할 수 있다. 이 경우, 모델링부(120)는 실제 임플란트 대상 치아 또는 훈련 대상 위치의 치아가 제거된 시뮬레이터를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션을 제공할 수 있다.
3D 프린팅부(130)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터를 기반으로 3D 프린팅 데이터를 획득하고, 이를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 3D 프린팅하여 제작할 수 있다.
즉, 3D 프린팅부(130)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대해 상기 CBCT 영상으로부터 추출된 해부학적 구조의 물성에 기초하여 3D 프린팅 데이터를 이용하여 3D 시뮬레이터를 제작할 수 있다.
실리콘 캐스팅부(140)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대해 상기 해부학적 구조 중 피부에 대응하는 구조물에 실리콘 캐스팅을 이용하여 제작할 수 있다. 즉, 실리콘 캐스팅부(140)는 3D 프린팅부(130)에 의해 제작된 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에서 피부에 대응하는 구조물에 실리콘 캐스팅을 수행할 수 있다. 이러한 과정을 통해서 보다 사실감 있는 시뮬레이터를 제공할 수 있다.
평가부(150)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행한 결과를 미리 계획한 임플란트 시술 데이터와의 정합 여부를 평가하고, 이를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션의 정확도를 평가할 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치(100)는 도 1에 도시되지는 않았으나 메모리부 및 제어부 등을 더 포함할 수도 있다.
메모리부는 본 장치의 다양한 기능을 지원하는 데이터와, 제어부의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 음악 파일, 정지영상, 동영상 등)을 저장할 있고, 본 장치에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 본 장치의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다.
이러한, 메모리부는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 메모리부는 본 장치와는 분리되어 있으나, 유선 또는 무선으로 연결된 데이터베이스가 될 수도 있다.
제어부는 본 장치 내의 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리, 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 적어도 하나의 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
또한, 제어부는 이하에서 설명되는 본 개시에 따른 다양한 실시 예들을 본 장치 상에서 구현하기 위하여, 위에서 살펴본 구성요소들을 중 어느 하나 또는 복수를 조합하여 제어할 수 있다.
도 1에 도시된 구성 요소들의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 또한, 구성 요소들의 상호 위치는 시스템의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.
한편, 도 1에서 도시된 각각의 구성요소는 소프트웨어 및/또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 및 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다.
이하에서는, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치(100)에서 수행되는 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법에 관해 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2의 동작들은 도 1에 개시된 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 여기서, 도 1에 개시된 장치(100)는 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 구현하기 위한 컴퓨팅 장치일 수 있으며, 이 경우 도 2의 동작들은 컴퓨팅 장치에 의해 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 정보 추출부(110)는 환자의 CT 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출할 수 있다(S200).
여기서, CT 영상은 CBCT 장치를 통하여 획득된 CBCT 영상일 수 있으며, 예를 들어 환자가 입을 다문 상태에서 얼굴 부위를 촬영하여 얻은 CBCT 영상일 수 있다. 또한, 해부학적 구조는 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 정보 추출부(110)는 상기 환자의 CBCT 영상을 기반으로 임플란트 식립 시 고려가 필요한 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함하는 해부학적 구조를 추출할 수 있다.
정보 추출부(110)는 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출할 수 있다(S210).
여기서, 3D 스캔 영상은 구강 내 스캐너 또는 3D 스캐너를 통하여 획득된 3D 스캔 영상일 수 있으며, 예를 들어 환자가 입을 최대한 벌린 상태에서 얼굴 부위를 스캔하여 얻은 3D 스캔 영상일 수 있다. 이때, 정보 추출부(110)는 환자가 입을 최대한 벌린 상태에서 얼굴 부위를 스캔한 3D 스캔 영상을 획득하여 이를 기반으로 환자의 최대 개구 정도를 추출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립이 필요한 환자의 의료 영상의 예시를 나타내는 도면이다. 예를 들어, 도 3의 좌측에 도시된 의료 영상은 CBCT 장치를 통하여 획득된 CBCT 영상일 수 있으며, 상기 CBCT 영상을 기반으로 임플란트 식립 시 고려가 필요한 해부학적 구조(예: 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 등)를 추출할 수 있다. 도 3의 우측에 도시된 의료 영상은 구강 내 스캐너 또는 3D 스캐너를 통하여 획득된 3D 스캔 영상일 수 있으며, 상기 3D 스캔 영상은 환자가 입을 최대한 벌린 상태에서 얼굴을 스캔한 데이터일 수 있다. 이를 통하여 임플란트 식립이 필요한 환자의 최대 개구 정도를 파악할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 모델링부(120)는 환자의 의료 영상(예: CBCT 영상, 3D 스캔 영상)으로부터 추출된 정보, 즉 해부학적 구조 및 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다(S220).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모델링 과정의 일예를 나타내는 도면이다. 예를 들어, 도 4에 도시된 것처럼, CBCT 영상을 기반으로 추출된 해부학적 구조인 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 혀 등과 3D 스캔 영상으로부터 추출된 환자의 최대 개구 정도를 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링을 수행할 수 있다.
임플란트 식립 시에는 환자의 해부학적 구조뿐만 아니라 환자의 개구 정도에 따라서도 영향을 받을 수 있기 때문에, 환자의 개구 정도를 파악하여 임플란트 시술을 계획하는 것이 중요하다. 다만, 사람마다 입이 벌어지는 정도가 다르므로, 보다 정확한 환자의 상태를 파악하여 이를 반영한 시뮬레이터를 모델링하기 위해서는 입을 닫은 상태의 의료 영상뿐만 아니라 입을 벌린 상태의 의료 영상을 함께 이용하는 것이 효과적이다. 따라서, 본 발명에 따르면, 환자가 입을 닫은 상태에서 획득한 의료 영상(예: CBCT 영상) 및 환자가 입을 벌린 상태에서 획득한 의료 영상(예: 3D 스캔 영상)을 함께 고려하여 환자별 맞춤형 시뮬레이터를 제공할 수 있다.
또한, 시뮬레이터를 모델링함에 있어서, 일 실시예로, 모델링부(120)는 상기 CBCT 영상의 해부학적 구조로부터 추출된 상악 및 하악 각각의 영역별 강도를 산출하고, 상기 산출된 상악 및 하악 각각의 영역별 강도를 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다. 여기서, 상악 및 하악 각각의 영역별 강도는 상악 및 하악 각각에 대응하여 위치하는 치조골들의 영역별 강도를 말하는 것일 수 있고, 치조골들은 상악 및 하악 내 각 위치에 따라서 서로 다른 강도를 가질 수 있다. 이에, 치조골들의 각 영역별로 서로 다른 강도를 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다.
즉, 모델링부(120)는 해부학적 구조, 개구 정도, 상악 및 하악 각각에 대응하여 위치하는 치조골들의 영역별 강도를 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상악 및 하악 각각에 대응하여 위치하는 치조골들의 영역을 분할하는 일예를 설명하기 위한 도면이다. 예를 들어, 도 5에 도시된 것처럼, 상악은 앞니(중절치)를 기준으로 좌측 상악 및 우측 상악으로 나눌 수 있고, 좌측 상악 및 우측 상악은 각각 앞니(중절치, 측절치), 송곳니, 소구치(제1 및 제2 소구치), 대구치(제1 내지 제3 대구치)를 포함할 수 있다. 또한, 마찬가지로 하악은 앞니(중절치)를 기준으로 좌측 하악 및 우측 하악으로 나눌 수 있고, 좌측 하악 및 우측 하악은 각각 앞니(중절치, 측절치), 송곳니, 소구치(제1 및 제2 소구치), 대구치(제1 내지 제3 대구치)를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상악 및 하악 각각은, 앞니에서 송곳니까지의 제1 영역, 송곳니에서 소구치까지의 제2 영역, 소구치에서 대구치까지의 제3 영역으로 구분할 수 있다. 다시 말해서, 좌측 상악 및 우측 상악은 각각 앞니(중절치, 측절치) 및 송곳니를 포함하는 제1 영역, 소구치(제1 및 제2 소구치)를 포함하는 제2 영역, 대구치(제1 내지 제3 대구치)를 포함하는 제3 영역으로 나눌 수 있다. 또한, 좌측 하악 및 우측 하악은 각각 앞니(중절치, 측절치) 및 송곳니를 포함하는 제1 영역, 소구치(제1 및 제2 소구치)를 포함하는 제2 영역, 대구치(제1 내지 제3 대구치)를 포함하는 제3 영역으로 나눌 수 있다.
이때, 상악(즉, 좌측 및 우측 상악) 및 하악(좌측 및 우측 하악) 각각에 대해 구분된 제1 내지 제3 영역에 대응하여 위치한 치조골들은 서로 다른 강도를 가질 수 있다. 따라서, 모델링부(120)는 상기 제1 내지 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 각 영역별로 산출하고, 상기 제1 내지 제3 영역 각각에 대한 치조골의 강도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다.
상기와 같이 상악 및 하악 각각에 대해 제1 내지 제3 영역으로 분리하여 영역별 치조골의 강도를 산출하여 모델링에 반영하는 것은 하나의 예시일 뿐이며, 실시예에 따라서는 실제와 유사하게 앞니(즉, 앞니에 대응하는 치조골)부터 대구치(즉, 대구치에 대응하는 치조골)까지 점차적으로 치조골의 강도가 달라지는 것을 반영하여 모델링할 수도 있다. 이와 같이 점차적으로 치조골의 강도가 달라지는 것을 반영하여 시뮬레이터를 구현할 경우 가장 실제에 가까운 시뮬레이션을 제공할 수 있지만, 영역별로 패턴 밀도를 반영하여 시뮬레이터를 구현할 경우 구현측면에서 효과적일 수 있을 뿐만 아니라 현실감 높은 시뮬레이션을 동시에 제공할 수도 있다.
또한, 시뮬레이터를 모델링함에 있어서, 일 실시예로, 모델링부(120)는 상기 제1 내지 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 기반으로 패턴 밀도를 산출하고, 상기 제1 내지 제3 영역 각각에 대해 산출된 패턴 밀도를 디자인하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 모델링에 반영할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상악 및 하악 각각의 영역별 강도를 기반으로 패턴 밀도를 디자인하는 과정의 일예를 설명하기 위한 도면이다. 예를 들어, 도 6에 도시된 것처럼, 상악 및 하악은 앞니를 기준으로 좌측 및 우측으로 나눌 수 있고, 또한 좌우측 상악 및 좌우측 하악은 상술한 바와 같은 제1 내지 제3 영역으로 나눌 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이 제1 내지 제3 영역 각각에 대한 치조골의 강도는 각 영역별로 서로 다르므로, 이를 기반으로 좌우측 상악 및 좌우측 하악은 서로 다른 밀도의 내부 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 상악 및 하악의 각 영역별로 도 6의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같은 패턴 밀도로 디자인할 수 있다.
또한, 상악 및 하악의 각 영역별 강도를 기반으로 산출되는 패턴 밀도를 디자인함에 있어서, 도 7에 도시된 것처럼, 피질골(Cortical bone)의 두께 및 소주골(Trabecular bone)의 압축 강도를 기반으로 외부 두께(outer thickness) 및 내부 패턴을 디자인할 수 있다. 그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 상악 및 하악의 각 영역별로 디자인된 패턴 밀도는 시편 형태로 제작될 수 있다. 즉, 치조골의 각 영역별 강도를 모델링하기 위해서 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같은 각 영역별 밀도에 따라 서로 다른 특정 패턴 밀도를 가진 시편 형태를 사용하여 구현할 수 있다. 즉, 이에 따르면, 각 영역별 밀도에 대해 압축 강도를 측정하여 구현함으로써 실제와 보다 비슷한 기계적 속성(mechanical properties)을 갖는 시뮬레이터를 만들 수 있고, 이를 통해서 사실적인 임플란트 식립 시뮬레이션을 제공할 수 있다.
또한, 시뮬레이터를 모델링함에 있어서, 일 실시예로, 모델링부(120)는 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 치아의 위치, 치아의 교합면에 대한 정보를 추출할 수 있다. 예를 들어, 환자가 입을 벌린 상태에서 스캔된 3D 영상에서는 손실된 치아의 위치 및 개수, 손실된 치아의 주변 치아(들)의 위치 및 상태, 전체 치아의 위치 및 상태, 치아의 교합면 상태, 조인트 위치, 크라운 위치, 보철물의 상태 등을 파악할 수 있으며, 이는 환자가 입을 닫은 상태에서 촬영된 의료 영상에 비교하여 보다 정확한 데이터를 얻을 수 있는 효과가 있다. 이에 따라, 모델링부(120)는 상기 3D 스캔 영상으로부터 추출된 치아의 위치, 치아의 교합면에 대한 정보를 더 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터는 보다 정확한 치아의 위치나 상태를 고려하여 실제 환자와 동일한 시뮬레이터를 제공할 수 있다.
모델링부(120)는 상기와 같이 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터는 3차원 모델링된 것일 수 있고, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터는 3차원 모델링 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 모델링부(120)는 상기와 같이 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터를 기반으로 임플란트 식립이 필요한 실제 위치의 치아 또는 시뮬레이션을 위한 훈련 대상 위치의 치아를 제거한 상태를 계산하고, 이를 기반으로 모델링할 수 있다. 이 경우, 모델링부(120)는 실제 임플란트 대상 치아 또는 훈련 대상 위치의 치아가 제거된 시뮬레이터를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 실제 임플란트 대상 치아에 대한 시뮬레이션뿐만 아니라 다양한 위치(즉, 훈련 대상 위치)의 치아에 대해서도 시뮬레이션을 할 수 있도록 함으로써, 기존의 시뮬레이터 대비하여 현실에서 발생할 수 있는 다양한 케이스들을 훈련하고 교육할 수 있는 효과가 있다.
한편, 실시예에 따라, 3D 프린팅부(130)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터를 기반으로 3D 프린팅 데이터를 획득하고, 이를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 3D 프린팅하여 제작할 수 있다. 즉, 3D 프린팅부(130)는 상기 CBCT 영상으로부터 추출된 해부학적 구조의 물성에 기초하여 3D 프린팅 데이터를 이용하여 3D 시뮬레이터를 제작할 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 실리콘 캐스팅부(140)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대해 상기 해부학적 구조 중 피부에 대응하는 구조물에 실리콘 캐스팅을 이용하여 제작할 수 있다. 즉, 실리콘 캐스팅부(140)는 3D 프린팅부(130)에 의해 제작된 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에서 피부에 대응하는 구조물에 실리콘 캐스팅을 수행할 수 있다. 이러한 과정을 통해서 보다 사실감 있는 시뮬레이터를 제공할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 3D 프린팅하고 실리콘 캐스팅하는 일예를 나타내는 도면이다. 상술한 바와 같이, 도 9의 (a)에서와 같이 3D 프린팅 데이터를 이용하여 3D 시뮬레이터를 제작할 수 있고, 도 9의 (b)에서와 같이 3D 시뮬레이터에서 피부에 대응하는 해부학적 구조물에 실리콘 캐스팅을 할 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 평가부(150)는 상악 및 하악의 각 영역별 강도를 기반으로 산출되는 패턴 밀도를 디자인하여 반영한 모델에 대하여 평가할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 치조골의 각 영역별 강도를 기반으로 한 패턴 밀도를 디자인하여 반영한 모델을 평가하는 방법의 일예를 나타내는 도면이다. 도 10을 참조하면, 상술한 바와 같이 상악 및 하악의 각 영역별 강도(즉, 치조골의 각 영역별 강도)를 기반으로 산출되는 패턴 밀도를 시편 형태로 구현할 경우, 도 10의 (a)에 도시된 것처럼, 평가부(150)는 상기 시편에 임플란트를 식립한 다음 실제 환자의 임플란트 식립 결과와 유사한지를 드릴 토크를 사용하여 측정하고, 상기 측정된 드릴 토크를 기반으로 상기 시편의 구현이 적합한지 여부를 평가할 수 있다. 여기서, 도 10의 (b)는 드릴 토크의 측정 결과를 나타내는 표이다.
또한, 실시예에 따라, 평가부(150)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행한 결과를 미리 계획한 임플란트 시술 데이터와의 정합 여부를 평가하고, 이를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션의 정확도를 평가할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립 시뮬레이션의 평가를 수행하는 방법의 일예를 나타내는 도면이다. 도 11을 참조하면, 평가부(150)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션을 수행한 후 그 결과를 스캔 장치를 통해 스캔할 수 있다(도 11의 좌측 이미지 참조). 그리고, 평가부(150)는 상기 스캐닝된 결과 데이터를 미리 계획한 임플란트 시술 데이터와의 정합을 통해서 임플란트 식립의 각도, 거리, 오차 등을 측정하여 시뮬레이션의 정확도를 평가할 수 있다(도 11의 우측 이미지 참조).
상술한 본 발명에 따르면, 교육용 시뮬레이션을 위한 환자 맞춤형 시뮬레이터를 제공할 수 있다. 즉, 특정 환자에 대한 의료 데이터에 기반하여 상기 특정 환자를 위한 임플란트 식립 모델링이 가능하다. 또한, 환자의 실제 식립할 치아 위치와 함께 훈련을 위한 치아 위치를 다양하게 설정하여 모델링 가능하므로, 현실에서 발생할 수 있는 다양한 임플란트 식립 케이스들을 시뮬레이션할 수 있도록 제공한다.
상술한 본 발명에 따르면, 환자가 입을 닫은 상태의 영상뿐만 아니라 입을 벌린 상태의 영상을 고려하여 각각 다양한 환자에 따른 다양한 상태의 치아를 반영하여 시뮬레이터를 구현함으로써 보다 정확한 시뮬레이션 교육을 제공할 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 치조골의 영역별 강도에 기반하여 임플란트 식립 시뮬레이터를 모델링하고, 또한 치조골의 영역별 강도에 따라 패턴 밀도를 다르게 설정하여 임플란트 식립 시뮬레이터에 반영함으로써, 실제 환자와 동일한 시뮬레이션 환경을 제공하여 현실감을 높일 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 임플란트 식립 후 시술이 잘 되었는지를 평가함으로써 임플란트 식립의 정확도 측정이 가능하다.
이상에서 전술한 본 발명에 따른 방법은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 개시가 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
Claims (17)
- 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치에 의해 수행되는, 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법에 있어서,
환자의 CBCT(Cone Beam CT) 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출하는 단계;
상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출하는 단계; 및
상기 해부학적 구조 및 상기 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링하는 단계;를 포함하고,
상기 해부학적 구조는, 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함하되,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링은,
상기 해부학적 구조로부터 추출된 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 산출하고, 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 반영하여 수행하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 상악 및 상기 하악 각각은, 앞니에서 송곳니까지의 제1 영역, 송곳니에서 소구치까지의 제2 영역, 소구치에서 대구치까지의 제3 영역으로 구분하되,
상기 제1 내지 상기 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 산출하는, 방법. - 제2항에 있어서,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링은,
상기 제1 내지 상기 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 기반으로 패턴 밀도를 산출하고, 상기 제1 내지 상기 제3 영역 각각에 대해 산출된 패턴 밀도를 디자인하여 반영하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터는, 3D 프린팅 데이터로 사용되며,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 상기 해부학적 구조의 물성에 기초하여 상기 3D 프린팅 데이터를 이용하여 제작하는 단계;를 더 포함하는, 방법. - 제4항에 있어서,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대해 상기 해부학적 구조 중 상기 피부에 대응하는 구조물에 실리콘 캐스팅을 이용하여 제작하는 단계;를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행한 결과를 스캔하여, 미리 계획한 임플란트 시술 데이터와의 정합 여부를 평가하는 단계;를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링은,
상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 상기 3D 스캔 영상을 기반으로 치아의 위치, 및 치아의 교합면을 추출하여 더 반영하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터는, 임플란트 식립이 필요한 실제 위치의 치아 또는 시뮬레이션을 위한 훈련 대상 위치의 치아를 제거한 상태를 계산하여 모델링되며,
상기 실제 위치의 치아 또는 상기 훈련 대상 위치의 치아가 제거된 시뮬레이터를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션을 제공하는, 방법. - 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 수행하는 시뮬레이터 장치에 있어서,
환자의 CBCT(Cone Beam CT) 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출하고, 상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출하는 정보 추출부; 및
상기 해부학적 구조 및 상기 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링하는 모델링부;를 포함하고,
상기 해부학적 구조는, 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함하되,
상기 모델링부는,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링을 수행함에 있어서, 상기 해부학적 구조로부터 추출된 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 산출하고, 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 반영하여 모델링하는, 장치. - 제9항에 있어서,
상기 상악 및 상기 하악 각각은, 앞니에서 송곳니까지의 제1 영역, 송곳니에서 소구치까지의 제2 영역, 소구치에서 대구치까지의 제3 영역으로 구분하되,
상기 모델링부는,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링을 수행함에 있어서, 상기 제1 내지 상기 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 산출하여 반영하는, 장치. - 제10항에 있어서,
상기 모델링부는,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링을 수행함에 있어서, 상기 제1 내지 상기 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 기반으로 패턴 밀도를 산출하고, 상기 제1 내지 상기 제3 영역 각각에 대해 산출된 패턴 밀도를 디자인하여 반영하는, 장치. - 제9항에 있어서,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터는, 3D 프린팅 데이터로 사용되며,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 상기 해부학적 구조의 물성에 기초하여 상기 3D 프린팅 데이터를 이용하여 제작하는 3D 프린팅부;를 더 포함하는, 장치. - 제12항에 있어서,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대해 상기 해부학적 구조 중 상기 피부에 대응하는 구조물에 실리콘 캐스팅을 이용하여 제작하는 실리콘 캐스팅부;를 더 포함하는, 장치. - 제9항에 있어서,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행한 결과를 스캔하여, 미리 계획한 임플란트 시술 데이터와의 정합 여부를 평가하는 평가부;를 더 포함하는, 장치. - 제9항에 있어서,
상기 모델링부는,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링을 수행함에 있어서, 상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 상기 3D 스캔 영상을 기반으로 치아의 위치, 및 치아의 교합면을 추출하여 더 반영하는, 장치. - 제9항에 있어서,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터는, 임플란트 식립이 필요한 실제 위치의 치아 또는 시뮬레이션을 위한 훈련 대상 위치의 치아를 제거한 상태를 계산하여 모델링되며,
상기 실제 위치의 치아 또는 상기 훈련 대상 위치의 치아가 제거된 시뮬레이터를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션을 제공하는, 장치. - 컴퓨터 판독가능 저장 매체 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 수행하기 위한 이하의 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은:
환자의 CBCT(Cone Beam CT) 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출하는 동작;
상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출하는 동작; 및
상기 해부학적 구조 및 상기 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링하는 동작;을 포함하고,
상기 해부학적 구조는, 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함하되,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링은,
상기 해부학적 구조로부터 추출된 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 산출하고, 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 반영하여 수행하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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