WO2019112301A2 - 임플란트 식립영역 선정 장치 및 방법 - Google Patents

임플란트 식립영역 선정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2019112301A2
WO2019112301A2 PCT/KR2018/015263 KR2018015263W WO2019112301A2 WO 2019112301 A2 WO2019112301 A2 WO 2019112301A2 KR 2018015263 W KR2018015263 W KR 2018015263W WO 2019112301 A2 WO2019112301 A2 WO 2019112301A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tooth
teeth
implant
cylinder
dental arch
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/015263
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2019112301A3 (ko
Inventor
김남국
배명수
박재우
Original Assignee
울산대학교 산학협력단
재단법인 아산사회복지재단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산대학교 산학협력단, 재단법인 아산사회복지재단 filed Critical 울산대학교 산학협력단
Publication of WO2019112301A2 publication Critical patent/WO2019112301A2/ko
Publication of WO2019112301A3 publication Critical patent/WO2019112301A3/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/51—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for dentistry
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A61B6/5217—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data extracting a diagnostic or physiological parameter from medical diagnostic data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C8/00—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C8/00—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
    • A61C8/0089—Implanting tools or instruments
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H30/00—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
    • G16H30/40—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for processing medical images, e.g. editing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/105—Modelling of the patient, e.g. for ligaments or bones
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/107—Visualisation of planned trajectories or target regions

Definitions

  • the present invention relates to selection of an implant placement area, and more particularly, to extract the tooth area and tooth characteristics from a CT image of a tooth, and automatically selecting an implantation area where the implant tooth is to be placed, thereby performing the implantation procedure more accurately and efficiently And more particularly, to an apparatus and method for selecting an implantable region.
  • a CT apparatus can acquire a stereoscopic image of a patient's body by using an X-ray projection apparatus rotating around a patient.
  • the CT device can acquire a two-dimensional sectional image of a patient's body, and then combine the respective sectional images to form a three-dimensional image.
  • the surrounding tooth is used to restore the lost tooth, and when the tooth is not present or the surrounding tooth is poor, the implant is usually used.
  • implant position, depth and direction of implant should be decided carefully considering patient 's characteristics.
  • the implant region is extracted from the CT image of the tooth, and the implantation region where the implant tooth is to be placed is automatically selected to perform the implant treatment more accurately and efficiently. And an apparatus and method for selecting an area for placement.
  • An apparatus for selecting an implantable region includes a tooth region dividing unit that receives a CT image of a tooth and divides the tooth region from the CT image, A teeth feature extraction unit for calculating an occlusal plane of the upper dental arch and the mandible and a dental arch of the mandible and a position of the teeth region and the positions of the teeth of the upper or lower dentition, And an implant placement region selection unit that selects an implantation region of the implant tooth to be placed at the position of the lost tooth.
  • the tooth characteristic extracting unit may select an initial occlusal plane that intersects the upper dental arch or the lower dental arch by connecting the sample points to the sample points of the upper dental arch or the lower dental arch, A plurality of teeth are selected in the order of teeth spaced apart from each other, and the ends of the plurality of teeth are connected to each other to calculate the occlusal plane.
  • the tooth characteristic extracting unit may extract an occlusal plane from the upper surface of the upper dental arch or a lower portion of the lower dental arch by a predetermined distance and then intersect the point where the moved occlusal plane intersects the upper dental arch or the lower dental arch. ), And generates a curve passing through the intersection point through a curve approximation to generate the dental arch.
  • the implant placement region selection unit may calculate a first dental arch located at the occlusal plane and a second dental arch moved at a predetermined distance from the occlusal plane in a direction toward the teeth, To find the two points that form the minimum distance between the two adjacent teeth and to find the point of intersection between the two adjacent teeth located on both sides of the first tooth and the first dental arch, Calculating a vector connecting the first point and the second point by finding a second point on the second dental arch closest to the first point, And an intersecting point that intersects with the alveolar bone of the mandible is selected as the placement position of the implant tooth.
  • the implant placement region selection unit may select an angle formed by the vector with the occlusal plane as an implantation angle of the implant tooth.
  • the implant placement region selection unit may calculate an average value of angles formed by a predetermined plurality of teeth around the lost teeth with the occlusal plane and select the average value as the placement angle of the implant teeth.
  • the implant placement region selection unit may generate the implantation shape of the implant tooth using the placement position, the implantation angle, and a minimum distance between adjacent teeth of the lost tooth.
  • the implant placement region selection unit may generate the shape of the implant tooth in a form in which two cylinders are connected to each other and generate a first one of the two cylinders at the placement position, Wherein a diameter of one cylinder is formed to have a length corresponding to a minimum distance between two teeth adjacent to the lost tooth and a second cylinder is formed to be connected to the first cylinder at a cortical bone area of the placed position, And the diameter of the first cylinder is smaller than the diameter of the first cylinder.
  • the implant placement region selection unit may generate the shape of the implant tooth in a form in which two cylinders are connected to each other and generate a first one of the two cylinders at the placement position, Wherein a distance between the two teeth adjacent to the lost tooth divided by the number of the lost teeth is formed as a diameter of the first cylinder and a second cylinder is formed to be connected to the first cylinder at the cortical bone region at the placement position The diameter of the second cylinder is smaller than the diameter of the first cylinder.
  • the implant placement region selection unit is characterized in that the length of the first cylinder is formed to an average length of a predetermined plurality of teeth around the lost tooth.
  • the implant placement region selection unit is characterized in that the length of the second cylinder is formed as an average value of tooth root lengths of a predetermined plurality of teeth around the lost tooth.
  • a method of selecting an implant placement region comprising: dividing a tooth region from the CT image by receiving a CT image of the tooth; Calculating an occlusal plane of the mandible and a dental arch of the mandible and a position of the maxillary dental arch or a mandibular dentate tooth; And a step of selecting an area where the tooth is to be placed.
  • the step of calculating the occlusal plane may further include the steps of: setting sample points of the upper or the lower teeth; connecting the sample points to select an initial occlusal plane that intersects the upper teeth or the lower teeth; And calculating the occlusion plane by connecting the ends of the plurality of teeth after selecting a plurality of teeth in the order of teeth spaced farthest from the initial occlusal plane.
  • the step of calculating the dental arch may include the steps of moving the occlusal plane by a predetermined distance to the upper portion of the upper dental arch or the lower portion of the mandible, and a step of, when the moved occlusal plane intersects the upper dental arch or the lower dental arch And generating a curve passing through the intersection point through a curve approximation to generate the dental arch.
  • the step of selecting the placement region may include the steps of: calculating a first dental arch located at the occlusal plane and a second dental arch moved at a predetermined distance in a direction toward the teeth at the occlusal plane; Obtaining two points of intersection between the two adjacent teeth located on both sides of the missing tooth and the first dental arch using a distance between the two teeth, Extracting the first dental arch first point closest to the center point, calculating a second dental arch second point closest to the first point and connecting the first point and the second point And selecting an intersection at which the vector intersects the alveolar bone of the upper dentition or the mandible, as the placement position It shall be.
  • the step of selecting the placement region may further include selecting an angle formed by the vector with the occlusion plane as an implantation angle of the implant tooth.
  • the selecting step may include calculating an average value of angles formed by a predetermined plurality of teeth around the lost tooth with the occlusal plane, and selecting the average value as an implanting angle of the implant tooth .
  • the method may further include generating the shape of the implant tooth using the position of the implantation, the implantation angle, and the minimum distance between adjacent teeth of the implantation tooth.
  • the step of generating the shape of the implant may further include the steps of creating a first cylinder having a minimum diameter between two teeth adjacent to the lost tooth at the placement position when the number of lost teeth is one, And generating a second cylinder connected to the first cylinder at a cortical bone area of the first cylinder and having a smaller diameter than the first cylinder.
  • the step of generating the shape of the implant may include: forming a first cylinder having a diameter obtained by dividing a minimum distance between two teeth adjacent to the lost tooth by the number of the lost teeth when the number of the lost teeth is two or more, And generating a second cylinder having a smaller diameter than the first cylinder, the second cylinder being connected to the first cylinder at the cortical bone region of the placement position.
  • the length of the first cylinder is formed to be an average length of a predetermined plurality of teeth around the lost tooth.
  • the length of the second cylinder is formed as an average value of tooth root lengths of a predetermined plurality of teeth around the lost tooth.
  • a tooth region including a tooth, a maxillary sinus, an alveolar bone / a cortical bone, and a hypothalamic nerve tube is divided from a CT image of a tooth, a position of a lost tooth is selected using a dental arch, Implant procedure can be performed more accurately and efficiently by accurately and automatically calculating the placement position, the implantation angle and the depth of the implant tooth so as to prevent damage to the neural tube.
  • FIG. 1 is a detailed block diagram of an implant placement region selecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 2 is an illustration of an individual tooth division in accordance with one embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an illustration of individual tooth numbering according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view illustrating the division of a mandibular cortical bone including an alveolar bone according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view illustrating the division of the maxillary cortical bone including the alveolar bone according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view illustrating an example of a result of dividing a maxillary sinus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of division of the hypothalamic neural tube according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a conceptual view illustrating extraction of an occlusal plane according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view illustrating an example of an occlusal plane extraction result according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating extraction of a dental arch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of dental arch curve formation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the result of dental arch extraction according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a conceptual diagram for selecting a placement position according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram for calculating the center point and direction vector of the peripheral teeth on both sides of the member teeth according to the embodiment of the present invention.
  • 15 is a conceptual diagram for calculating the minimum distance and the center point between the peripheral teeth on both sides of the member teeth according to the embodiment of the present invention.
  • 16 is a conceptual diagram for calculating a center point on a dental arch according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a conceptual diagram for selecting a final placement position according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a conceptual diagram for selecting a placement angle using a peripheral tooth angle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a view illustrating the final implant placement position and area extraction according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is an example of adjustment when the implant according to an embodiment of the present invention is close to a neural tube.
  • FIG. 21 is a conceptual diagram for selecting an area to be implanted if there is a continuous tooth in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a conceptual diagram for selecting an area to be implanted when one member tooth is present according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating an operation control for automatically selecting an implant placement area according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a view illustrating an example of a tooth according to an automatic selection step of an implant placement area according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a detailed block diagram of an implant placement region selecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the tooth region dividing unit 130 divides each region constituting the tooth based on the CT image of the tooth image of the tooth.
  • the CT image may be, for example, a cone beam computed tomography (CBCT) or a multiple detector computed tomography (MDCT) image.
  • CBCT cone beam computed tomography
  • MDCT multiple detector computed tomography
  • the tooth region dividing unit 130 can divide the upper and lower dentitions, the alveolar bone, the maxillary sinus, the mandibular cortical bone, the lower limb neural tube, and the like based on the CT image.
  • Figure 2 shows a set of individual teeth morphological watershed segmentation. As shown in FIG. 2, the individual teeth can be divided by dividing the upper and lower teeth from the CT image.
  • the tooth region dividing unit 130 can perform individual tooth semi-automatic numbering for the teeth divided into individual teeth as described above.
  • the tooth numbering of the predefined method is performed on the individual teeth for the algorithm for extracting the implantation area, which is the next step after the individual tooth division is completed, and the tooth numbering is set as shown in FIG.
  • the user directly points the seed points on the four coronal front teeth of the maxillary teeth and mandibular teeth, and the points 1-1, 1-2, 1-3, ... ., 1-N, and numbers 2, 3, and 4 are similarly defined in accordance with the arrow direction.
  • This numbering method is a method of arranging the teeth having the minimum distance in the order of position by measuring only the distance between the center point of the individual teeth randomly divided around the seed points designated by the user and the seed point in the x direction.
  • the seed points 1 and 4 search only individual teeth at positions having an x value smaller than the x value of each seed point
  • 2 and 3 search only individual teeth at positions having an x value larger than the x value of each seed point do.
  • the tooth region dividing unit 130 extracts and divides the mandibular cortical bone located at the lower end of the individual teeth from the CT image of the teeth. Like the alveolar bone, the mandibular cortical bone can be divided easily if the tooth row is normally divided.
  • the tooth region dividing unit 130 first performs region growing based on a statistical value in a threshold value image of 700 to 1000 in the CT image. After that, applying a fill hole algorithm results in the cortical bone containing the mandibular teeth.
  • the mandibular cortical bone can be divided by removing the previously divided mandibular area.
  • FIG. 4 shows an image in which the mandibular cortical bone including the alveolar bone is divided
  • FIG. 5 shows an image in which the maxillary cortical bone including the alveolar bone is divided.
  • the tooth region dividing section 130 divides the alveolar bone from the mandibular cortical bone.
  • the region where the alveolar bone is divided represents the bone tissue around the root where the tooth is missing from the mandibular cortical bone and has a socket shape. It can be implemented immediately by crossing between pre-implemented mandibular cortex and individual tooth region. This area replaces the cortical bone filled inside.
  • the tooth region dividing unit 130 divides the maxillary sinus from the CT image of the teeth.
  • the maxillary sinus is a necessary segment to determine the presence or absence of involvement of the maxillary sinus area when implants are implanted in the implanted region.
  • FIG. 6 shows the result of dividing the maxillary sinus. As shown in FIG. 6, the maxillary sinus 1800 located at the upper part of the individual tooth is divided from the CT image through the tooth region dividing unit 130, and the accurate position is displayed.
  • tooth region dividing section 130 divides the lower portion of the lower portion of the lower dentition.
  • the user selects various points of the neural tube including both end points of the neural tube, and generates a guideline using Cubic-Hermite spline interpolation.
  • the neural tube 3520 is divided.
  • the tooth characteristic extracting unit 150 extracts a tooth based on the CT image of the tooth and information on the individual teeth, the alveolar bone, the maxillary sinus, the maxillary and mandibular cortices, and the subchondral neural tube divided in the tooth region dividing unit 130 The occlusal plane, and the dental arch.
  • the tooth feature extraction unit 150 extracts a plane in which the upper and lower dentitions mate.
  • FIG. 8 shows an operation concept of extracting an occlusal plane in the tooth characteristic extracting unit 150.
  • the tooth characteristic extracting unit 150 converts the upper and lower teeth into 3D points as shown in FIG. 8 (a).
  • the initial fitting plane (pln1) is extracted using the sample points of the upper or lower teeth.
  • the sample points farthest from the initial occlusal plane pln1 are obtained from the first and sixth teeth, respectively, and selected as the point set.
  • the tooth characteristic extraction unit 150 selects at least three points when selecting the above-mentioned points. For example, you can select at least one point in a single pair of teeth, and two teeth in the absence of one tooth on both sides. Also, select a pair of 6 teeth (right / left), 5, 7 and 4 in the absence of a tooth, and select a pair of teeth of the corresponding number. Also, a pair may be made up of other teeth (eg, left 6, right 7).
  • the tooth feature extraction unit 150 obtains an occlusion plane (pln2) passing through the set of points as shown in FIG. 8 (d), and selects the occlusion plane.
  • FIG. 9 shows the result of the occlusal plane extraction, which shows that the occlusal plane corresponding to the teeth is accurately calculated.
  • the tooth feature extraction unit 150 calculates a dental arch that indicates the arrangement state of the upper and lower teeth based on the information about the divided tooth regions from the tooth region dividing unit 130.
  • the tooth feature extractor 150 extracts the center of each tooth of the upper dentition or each tooth of the lower dentition and generates a curved line connecting the respective centers of the tooth. To extract the dental arches representing the arrangement of the teeth.
  • the tooth feature extraction unit 150 moves the occlusal plane 2100 as shown in FIG. 10 to obtain intersection points 2300 where the moved occlusion plane 2200 passes between the upper and lower dentitions.
  • the upper dentition may be moved 5 mm above the upper dentition, and the lower dentition may be moved 3 mm below the lower dentition, but the present invention is not limited thereto.
  • the tooth feature extraction unit 150 may mirror teeth generated by the member to generate a correct dental arch in the presence of dental teeth, thereby creating a virtual tooth.
  • the above-mentioned mirroring can be performed using the tooth No. 7 on the opposite side when there is one member tooth of the 7 teeth. That is, when the 7th tooth is absent, one end of the dental arch is cut off, so that mirroring can be performed to create a complete dental arch.
  • the tooth feature extraction unit 150 generates a curve passing through an intersection point by applying a curve approximation to an intersection point as shown in FIG.
  • the tooth feature extraction unit 150 may apply parameterization that combines a linear portion and a remaining circular portion corresponding to the reference numeral 2400 in performing the above approximation.
  • the curve can be approximated by cubic B-splines, but is not limited thereto.
  • FIG. 12 shows the dental arch extraction result.
  • FIG. 12 (a) shows the dental arch calculated from the upper and lower dentitions when no teeth are present, and it can be seen that the dental arch is formed to pass through the center of the teeth.
  • FIG. 12 (b) shows that, when there is a member tooth, the cubic B-spline curve approximation is applied to the dentition to accurately form the dental arch.
  • the implant placement region selection unit 170 refers to the structure information on the tooth region from the tooth region division unit 130 and the feature information extracted from the tooth feature extraction unit 150 to detect the position of the tooth on the tooth- And the implant placement area is selected at the position of the lost tooth.
  • the implant placement region selection unit 170 extracts a position at which the teeth are lost in the upper or lower teeth.
  • the implant placement region selection unit 170 searches for the member tooth (s) with the tooth number and finds the neighbor tooth (s) of the respective member teeth or the continuous member teeth. Next, as shown in FIG. 13, the implant placement region selection unit 170 calculates the intersection point by moving the occlusal plane located in the dental arch 3 mm down the mandible up and down the mandible to obtain the intersection point, And generates dental arch 2. This dental arch 2 is used to determine the placement position and angle of implantation of the teeth in the future.
  • This vector (dirVec) is preferably, but not always, directed to the left at the patient's center.
  • the implant placement region selection unit 170 searches for the minimum distance between two teeth and the two points ec1 and ec2 using dirVec.
  • e1 and e2 can be the points of each tooth forming the minimum distance
  • ec1 and ec2 can be obtained by projecting e1 and e2 on a line connecting two center points (c1 and c2).
  • the implant placement area selection unit 170 finds a point ac on the dental arch corresponding to the center point m of the two points ec1 and ec2, (ac2) nearest to the second arch of the dental arch.
  • the implant placement region selection unit 170 obtains a vector (iv) connecting ac and ac2.
  • ac2 is projected from the ac to the plane with dirVec so that the vector iv can be angled only to the inside or outside of the tooth based on the occlusal plane normal vector, and ac2 is recalculated And recalculate iv.
  • the implant placement region selection unit 170 searches for the alveolar bone region within a certain distance from the vector and determines the highest implantation position of the alveolar bone in this region (based on the occlusal plane (base) Option)) plane and the point through which the vector iv passes.
  • the implant placement region selection unit 170 calculates the placement angle of the tooth to be placed, as shown in FIG. In this case, the angle (iv) obtained in the step of selecting the position of placement in Fig. 17 can be used. At this time, since the vector iv is sensitive enough to be determined according to ac and ac2, an average value of the angles of the surrounding teeth is optionally applied to determine the setting angle. At this time, the inclination angle is adjusted to adjust only the inner / outer angle based on the occlusal plane normal vector.
  • the implant placement region selection unit 170 generates a cylinder shape of the implant tooth to be placed using the above-obtained placement angle and the minimum distance (cylinder diameter) of both nearby teeth do.
  • the implant tooth is composed of, for example, two cylinders in the up and down directions, and the upper first cylinder 3500 around the placement position has an average height of the peripheral tooth from the placement position to the length of the first cylinder 3500 And the thickness of the lower second cylinder 3510 is a radius (2.5 mm, smaller than the first cylinder radius), and an average length from the placement position toward the surrounding tooth root is used as the length of the second cylinder 3510.
  • the length of the second cylinder 3510 is smaller than the length of the first cylinder 3500, it may be arbitrarily selected as the length of the first cylinder 3500 because there is no root portion, It can be specified as 1.5 times the length.
  • the implant placement area selection unit 170 determines whether the second cylinder approaches the given length or less (the distance between the neural tube and the cylinder) Adjust short (Adjust angle manually).
  • the implant placement region selection unit 170 searches for the number of member teeth through the peripheral tooth numbers on both sides of the continuous member tooth, (The same length) as the number of implant regions. Then, the center point of each region is found, and the nearest point is found from the spline curve of the arch of the arch of the dental arch, and the respective placement positions are searched using the above-mentioned placement and selection algorithm.
  • the implant placement region selection unit 170 has only one peripheral tooth (no tooth number 7), that is, when the 7th tooth is absent, Find the intersection point. Then, the provisional intersection point of the generated 7th tooth is applied to the placement position and the placement area selection algorithm to obtain the implant placement position and the placement area.
  • FIG. 23 shows an operation control flow for selecting an implantation region in the implant placement region selection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a view illustrating an example of a tooth according to an automatic selection step of an implant placement area according to an embodiment of the present invention.
  • the implant placement area selecting apparatus 100 divides the teeth from the CT image 1000 (FIG. 2) in which teeth are photographed (S10).
  • the implant placement region selecting apparatus 100 divides the alveolar bone and the maxillary sinus from the CT image and divides the mandibular cortical bone and the subchondral bone into a region for the main tooth components in the CT image, (S12).
  • the implant placement region selecting apparatus 100 calculates the occlusal plane between the upper and lower teeth (S14). At this time, in calculating the occlusal plane, the implant placement region selecting apparatus 100 selects the initial occlusion plane using the sample points of the upper and lower dentitions, and determines a plurality of teeth spaced apart from each other in the initial occlusion plane The final occlusal plane connecting the points is calculated using the ends of the plurality of teeth as points. At this time, it is preferable that a plurality of teeth are set to at least three, but it is not limited thereto.
  • the implant placement area selecting apparatus 100 calculates a dental arch (S16). At this time, in calculating the dental arch, the implant placement region selecting apparatus 100 separates the occlusal plane from the upper part of the upper dental arch or the lower portion of the lower dental arch by a certain distance, and then, the intersection where the moved occlusal plane crosses the upper dental arch or the lower dental arch Find the intersection point. Then, a curved line passing through the point of intersection is created by curve approximation to create a dental arch. This curve may be, for example, but not limited to, a cubic B-Spline curve approximation.
  • the implant placement region selecting apparatus 100 extracts missing tooth positions from the upper or lower teeth.
  • the implant placement region selection apparatus 100 selects an implantation region, that is, a placement position and an implantation angle, of the implant to be placed at the lost tooth position by moving the dental arch to the upper portion of the upper dental arch or to the lower portion of the mandible (S18).
  • the implant placement region selection apparatus 100 calculates the points of intersection of adjacent teeth located on both sides of the lost tooth by using the occlusal plane of the first dental arch, A first vector (dirVec) for extracting the central point and connecting the two central points is obtained.
  • the implant placement region selecting apparatus 100 finds two points that form a minimum distance from the minimum distance of the two teeth using the first vector, finds a first point on the dental arch closest to the center point of the two points And finds a second point closest to the first point of the second dental arch that moves the first dental arch a certain distance to the upper or lower portion of the dental arch.
  • the implant placement region selecting apparatus 100 obtains a second vector connecting the first point and the second point, finds the alveolar bone region within the predetermined transaction in the second vector, Position.
  • the implant placement region selection apparatus 100 can calculate the angle of the second vector as the placement angle of the implant tooth, May be calculated as the mounting angle.
  • the implant placement region selecting apparatus 100 generates the placement shape of the implant tooth to be placed using the placement position, the placement angle, and the minimum distance between the adjacent teeth (S20).
  • Such an arrangement shape may be formed in a cylindrical shape, but is not limited thereto.
  • the cylinder for implanting the tooth may be composed of a cylinder having two different diameters, and the tooth-side first cylinder 3500 around the placement position has a diameter corresponding to the minimum distance And may have a diameter corresponding to a distance obtained by dividing the minimum distance by the number of missing teeth when there are two or more missing teeth.
  • the average height of the circumferential tooth from the placing position can be generated to the length of the first cylinder 3500.
  • the diameter of the cortical bone second cylinder 3510 is formed to be smaller than the radius of the first cylinder 3500 and the average length from the insertion position to the surrounding tooth root is longer than the length of the second cylinder 3510 Lt; / RTI >
  • the length of the second cylinder 3510 is smaller than the length of the first cylinder 3500, it may be the case that there is no root portion of the peripheral tooth, or the tooth is worn out, But the present invention is not limited thereto.
  • the implant placement region selecting apparatus 100 confirms whether the length of the second cylinder 3510 is approaching within a predetermined distance from the hypodermic neural tube, The length of the second cylinder 3510 can be shortened again.
  • a tooth region including a tooth, a maxillary sinus, an alveolar bone / a cortical bone, and a hypothalamic nerve tube is divided from a CT image of a tooth and the position of the lost tooth
  • the implant position can be accurately and efficiently performed by automatically calculating the implantation position, the implantation angle, and the depth of the implant tooth so as not to damage the hypothalamic neural tube.
  • Combinations of the steps of each flowchart attached to the present invention may be performed by computer program instructions.
  • These computer program instructions may be loaded into a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing apparatus so that the instructions, which are executed via a processor of a computer or other programmable data processing apparatus, Lt; / RTI >
  • These computer program instructions may also be stored in a computer usable or computer readable memory capable of directing a computer or other programmable data processing apparatus to implement the functionality in a particular manner so that the computer usable or computer readable memory It is also possible to produce manufacturing items that contain instruction means for performing the functions described in each step of the flowchart.
  • Computer program instructions may also be stored on a computer or other programmable data processing equipment so that a series of operating steps may be performed on a computer or other programmable data processing equipment to create a computer- It is also possible for the instructions to perform the processing equipment to provide steps for executing the functions described in each step of the flowchart.
  • each step may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing the specified logical function (s).
  • the functions mentioned in the steps may occur out of order.
  • the two steps shown in succession may in fact be performed substantially concurrently, or the steps may sometimes be performed in reverse order according to the corresponding function.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Dental Prosthetics (AREA)

Abstract

본 발명의 일실시예에 따르면, 치아를 촬영한 CT 영상으로부터 치아, 상악동, 치조골/피질골, 하치조 신경관을 포함하는 치아 영역을 분할하고, 치열궁을 이용하여 상실치아의 위치를 선정한 후, 하치조 신경관이 손상되지 않도록 임플란트 치아의 식립위치와 식립각도, 깊이를 정확히 자동으로 산출함으로써 임플란트 시술을 보다 정확하고 효율적으로 수행할 수 있다.

Description

임플란트 식립영역 선정 장치 및 방법
본 발명은 임플란트 식립영역 선정에 관한 것으로, 특히 치아를 촬영한 CT 영상으로부터 치아 영역과 치아 특징을 추출하여 임플란트 치아가 식립될 식립영역을 자동으로 선정함으로써 임플란트 시술을 보다 정확하고 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 임플란트 식립영역 선정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, CT 장치는 2차원 평면 이미지를 얻는 X선 촬영장치와는 달리, 환자를 중심으로 회전하는 X선 투사장치를 이용하여 환자의 신체 내부에 대한 입체적인 영상을 획득할 수 있다. 예컨대, CT 장치는 환자의 신체의 2차원 단면 영상을 획득한 후, 각 단면 영상을 조합하여 3차원 영상을 형성할 수 있다.
한편, 치아를 손실한 경우 주변의 치아를 이용하여 손실된 치아를 복구하는데 치아가 없거나 주변의 치아가 부실한 경우에는 통상 임플란트를 이용하게 된다.
이러한 임플란트의 식립은 환자마다 많은 차이가 있는데 이는 환자의 치아의 상태, 임플란트 시술이 필요한 치아의 위치, 환자의 치조골의 상태 등 다양한 요인에 의해 임플란트의 식립위치 등이 결정되어야 하기 때문이다. 위와 같은 각 환자의 다양한 요인을 고려하여 임플란트의 식립위치 및 깊이와 방향을 결정하게 되는데 이는 환자의 특성을 고려하여 신중하게 결정하여야 한다.
종래에는 임플란트의 식립위치 등을 결정하기 위해 CT 등의 영상진단기기 등을 이용하여 환자의 치조골 영상을 얻고 이에 기초하여 시술자의 경험에 기초하여 임플란트의 식립 위치 및 방향 등을 결정하는 것이 일반적이었다.
하지만, 종래의 방법에서는 CT 등의 영상으로부터 치아 영역이나 치아 특징을 정확히 분석하지 못하는 경우 임플란트 식립위치 및 방향, 깊이 등이 정확하게 도출되지 못하는 문제점이 있다.
또한, 시술자의 경험에 비추어 임플란트의 식립위치 등을 결정하는 경우 치아 특징이 특이한 환자의 경우 식립위치 등이 잘못될 수도 있어 임플란트 식립위치를 최적으로 설정하는 것에 어려움에 있었다.
(특허문헌)
대한민국 등록특허번호 10-1163808호(등록일자 2012년 07월 02일)
따라서, 본 발명의 일실시예에서는 치아를 촬영한 CT 영상으로부터 치아 영역과 치아 특징을 추출하여 임플란트 치아가 식립될 식립영역을 자동으로 선정함으로써 임플란트 시술을 보다 정확하고 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 임플란트 식립영역 선정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상술한 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 식립영역 선정장치로서, 치아를 촬영한 CT 영상을 입력받아 상기 CT 영상으로부터 치아 영역을 분할하는 치아 영역 분할부와, 상기 치아 영역에 대한 정보를 기반으로 상기 상악 치열과 상기 하악 치열의 교합평면과, 상기 상악 치열과 상기 하악 치열의 치열궁을 산출하는 치아 특징 추출부와, 상기 치아 영역과 상기 상악 치열 또는 하악 치열상 상실 치아의 위치를 검출하고, 상기 상실 치아의 위치에 식립될 임플란트 치아의 식립영역을 선정하는 임플란트 식립영역 선정부를 포함한다.
또한, 상기 치아 특징 추출부는, 상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열의 샘플 포인트를 설정하고 상기 샘플 포인트를 연결하여 상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열을 가로지르는 초기 교합평면을 선정하고, 상기 초기 교합평면에서 가장 거리가 멀리 이격된 치아 순으로, 복수개의 치아를 선정한 후 상기 복수개의 치아의 끝을 연결하여 상기 교합평면을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 치아 특징 추출부는, 상기 교합평면을 상기 상악 치열의 상부 또는 상기 하악 치열의 하부로 일정 거리만큼 이격시킨 후 이동된 교합평면이 상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열과 교차되는 교차점 포인트(intersection point)를 구하고, 곡선 근사화(curve approximation)를 통해 상기 교차점 포인트를 지나는 곡선을 생성하여 상기 치열궁을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임플란트 식립영역 선정부는, 상기 교합평면에 위치한 제1 치열궁과 상기 교합평면에서 치아쪽 방향으로 일정거리 이동 위치된 제2 치열궁을 산출하고, 제1 치열궁을 이용하여 상기 상실 치아의 양쪽에 위치한 2개의 인접 치아와 상기 제1 치열궁 사이의 교차점 포인트를 구하고, 상기 2개의 인접 치아 사이의 최소 거리를 이루는 2개의 포인트를 찾아 상기 2개의 포인트 사이의 중심점과 가장 가까운 상기 제1 치열궁상 제1 포인트를 추출하며, 상기 제1 포인트와 가장 가까운 상기 제2 치열궁상 제2 포인트를 찾아 상기 제1 포인트와 제2 포인트를 연결하는 벡터를 산출한 후, 상기 벡터가 상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열의 치조골과 교차되는 교차점을 상기 임플란트 치아의 식립위치로 선정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임플란트 식립영역 선정부는, 상기 벡터가 상기 교합평면과 이루는 각도를 상기 임플란트 치아의 식립각도로 선정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임플란트 식립영역 선정부는, 상기 상실 치아의 주변의 기설정된 복수개 치아가 상기 교합평면과 이루는 각도의 평균값을 산출하고, 상기 평균값을 상기 임플란트 치아의 식립각도로 선정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임플란트 식립영역 선정부는, 상기 식립위치와 상기 식립각도 및 상기 상실 치아의 주변 양쪽 치아 사이의 최소거리를 이용하여 상기 임플란트 치아의 식립 형상을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임플란트 식립영역 선정부는, 상기 임플란트 치아의 형상을 2개의 실린더가 연결된 형태로 생성하며, 상기 2개의 실린더 중 제1 실린더를 상기 식립 위치에 생성시키되, 상기 상실치아가 1개인 경우 상기 제1 실린더의 지름을 상기 상실 치아와 인접한 2개의 치아 사이의 최소거리에 해당하는 길이로 형성시키고, 상기 식립 위치의 피질골 영역에 상기 제1 실린더와 연결되도록 제2 실린더를 생성시키되 상기 제2 실린더의 지름을 상기 제1 실린더의 지름보다 작게 형성시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임플란트 식립영역 선정부는, 상기 임플란트 치아의 형상을 2개의 실린더가 연결된 형태로 생성하며, 상기 2개의 실린더 중 제1 실린더를 상기 식립 위치에 생성시키되, 상기 상실 치아가 2개 이상인 경우 상기 상실 치아와 인접한 2개의 치아 사이의 최소거리를 상기 상실 치아의 개수로 나눈 거리를 상기 제1 실린더의 지름으로 형성시키고, 상기 식립 위치의 피질골 영역에 상기 제1 실린더와 연결되도록 제2 실린더를 생성시키되 상기 제2 실린더의 지름을 상기 제1 실린더의 지름보다 작게 형성시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임플란트 식립영역 선정부는, 상기 제1 실린더의 길이를 상기 상실 치아 주변의 기설정된 복수개 치아의 평균 길이로 형성시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임플란트 식립영역 선정부는, 상기 제2 실린더의 길이를 상기 상실 치아 주변의 기설정된 복수개 치아의 치아 뿌리 길이의 평균값으로 형성시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 식립영역 선정방법으로서, 치아를 촬영한 CT 영상을 입력받아 상기 CT 영상으로부터 치아 영역을 분할하는 단계와, 상기 치아 영역에 대한 정보를 기반으로 상기 상악 치열과 상기 하악 치열의 교합평면 및 상기 상악 치열과 상기 하악 치열의 치열궁을 산출하는 단계와, 상기 상악 치열 또는 하악 치열상 상실 치아의 위치를 검출하는 단계와, 상기 상실 치아의 위치에 식립될 임플란트 치아의 식립영역을 선정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 교합평면을 산출하는 단계는, 상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열의 샘플 포인트를 설정하는 단계와, 상기 샘플 포인트를 연결하여 상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열을 가로지르는 초기 교합평면을 선정하는 단계와, 상기 초기 교합평면에서 가장 거리가 멀리 이격된 치아 순으로, 복수개의 치아를 선정한 후 상기 복수개의 치아의 끝을 연결하여 상기 교합평면을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 치열궁을 산출하는 단계는, 상기 교합평면을 상기 상악 치열의 상부 또는 상기 하악 치열의 하부로 일정 거리만큼 이동시키는 단계와, 상기 이동된 교합평면이 상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열과 교차되는 교차점 포인트를 구하는 단계와, 곡선 근사화를 통해 상기 교차점 포인트를 지나는 곡선을 생성하여 상기 치열궁을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 식립영역을 선정하는 단계는, 상기 교합평면에 위치한 제1 치열궁과 상기 교합평면에서 치아쪽 방향으로 일정거리 이동 위치된 제2 치열궁을 산출하는 단계와, 상기 제1 치열궁을 이용하여 상기 상실 치아의 양쪽에 위치한 2개의 인접 치아와 상기 제1 치열궁 사이의 교차점 포인트를 구하는 단계와, 상기 2개의 인접 치아 사이의 최소 거리를 이루는 2개의 포인트를 찾아 상기 2개의 포인트 사이의 중심점과 가장 가까운 상기 제1 치열궁상 제1 포인트를 추출하는 단계와, 상기 제1 포인트와 가장 가까운 상기 제2 치열궁상 제2 포인트를 찾아 상기 제1 포인트와 제2 포인트를 연결하는 벡터를 산출하는 단계와, 상기 벡터가 상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열의 치조골과 교차되는 교차점을 상기 식립위치로 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 식립영역을 선정하는 단계는, 상기 벡터가 상기 교합평면과 이루는 각도를 상기 임플란트 치아의 식립각도로 선정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 식립각도로 선정하는 단계는, 상기 상실 치아의 주변의 기설정된 복수개 치아가 상기 교합평면과 이루는 각도의 평균값을 산출하는 단계와, 상기 평균값을 상기 임플란트 치아의 식립각도로 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 식립위치와 상기 식립각도 및 상기 상실 치아의 주변 양쪽 치아 사이의 최소거리를 이용하여 상기 임플란트 치아의 식립형상을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임플란트의 형상을 생성하는 단계는, 상기 상실치아가 1개인 경우 상기 상실 치아와 인접한 2개의 치아 사이의 최소거리를 지름으로 하는 제1 실린더를 상기 식립 위치에 생성시키는 단계와, 상기 식립 위치의 피질골 영역에 상기 제1 실린더와 연결되며, 상기 제1 실린더보다 작은 지름을 가지는 제2 실린더를 생성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임플란트의 형상을 생성하는 단계는, 상기 상실치아가 2개 이상인 경우 상기 상실 치아와 인접한 2개의 치아 사이의 최소거리를 상기 상실치아의 개수로 나눈 거리를 지름으로 하는 제1 실린더를 상기 식립 위치에 생성시키는 단계와, 상기 식립 위치의 피질골 영역에 상기 제1 실린더와 연결되며, 상기 제1 실린더보다 작은 지름을 가지는 제2 실린더를 생성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 실린더의 길이는, 상기 상실 치아 주변의 기설정된 복수개 치아의 평균 길이로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 실린더의 길이는, 상기 상실 치아 주변의 기설정된 복수개 치아의 치아 뿌리 길이의 평균값으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 치아를 촬영한 CT 영상으로부터 치아, 상악동, 치조골/피질골, 하치조 신경관을 포함하는 치아 영역을 분할하고, 치열궁을 이용하여 상실치아의 위치를 선정한 후, 하치조 신경관이 손상되지 않도록 임플란트 치아의 식립위치와 식립각도, 깊이를 정확히 자동으로 산출함으로써 임플란트 시술을 보다 정확하고 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 식립영역 선정 장치의 상세 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 개별 치아 분할 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 개별 치아 번호부여 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 치조골을 포함한 하악 피질골 분할 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 치조골을 포함한 상악 피질골 분할 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 상악동 분할 결과 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 하치조 신경관 분할 결과 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 교합평면 추출 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 교합평면 추출 결과 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 치열궁 추출 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 치열궁 곡선화 형성 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 치열궁 추출 결과 예시도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 식립위치 선정 개념도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 부재치아 양쪽 주변치아의 중심점 및 방향벡터 계산 개념도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 부재치아 양쪽 주변치아 사이의 최소거리 및 중심점 계산 개념도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 치열궁 위의 중심점 계산 개념도이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 최종 식립위치 선정 개념도이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 주변치아 각도를 이용한 식립각도 선정 개념도이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 최종 임플란트 식립위치 및 영역 추출 예시도이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트가 신경관에 가까운 경우 조정 예시도이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 연속적인 부재치아가 있는 경우 식립영역 선정 개념도이다.
도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 하나의 부재치아가 있는 경우 식립영역 선정 개념도이다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 식립영역 자동 선정을 위한 동작 제어 흐름도이다.
도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 식립영역 자동 선정 단계별 치아 도면 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 식립영역 선정 장치의 상세 블록 구성을 도시한 것이다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 식립영역 선정장치(100)의 각 구성 요소에서의 동작을 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 치아영역 분할부(130)는 치아를 촬영한 치아의 CT 영상을 기반으로 치아를 구성하는 각 영역을 분할한다. 이때, 이러한 CT 영상은, 예를 들어, cone beam computed tomography (CBCT)/ Multiple detector computed tomography (MDCT) 영상이 될 수 있다.
즉, 치아영역 분할부(130)는 CT 영상을 기반으로 상악 치열 및 하악 치열, 치조골, 상악동, 하악 피질골, 하지조 신경관 등을 분할할 수 있다.
도 2는 형태학적 분기 기반 분할(Morphological Watershed segmentation)된 개별 치아 세트를 도시한 것이다. 도 2에서 보이는 바와 같이, CT 영상으로부터 상악 치열 및 하악 치열을 분할하는 것을 통해 개별 치아를 분할할 수 있다.
또한, 치아 영역 분할부(130)는 위와 같이 개별 치아로 분할된 치아에 대해서 개별 치아 반자동 넘버링을 수행할 수 있다.
즉, 개별 치아 분할이 완료되고 다음 단계인 임플란트 식립영역 추출을 위한 알고리즘을 위해 개별 치아에 미리 정의된 방식의 치아 번호부여를 수행하며, 치아 번호부여는 다음 도 3과 같이 세팅을 한다. 우선, 상악 치아 및 하악 치아에서 화관(Coronal) 정면 앞니 4개에 사용자가 직접 시드 포인트들을 찍고, 각 시드 포인트를 중심으로 화살표 방향으로 1-1, 1-2, 1-3,….,1-N으로 정의하고, 2, 3, 4번도 마찬가지로 화살표 방향에 맞추어 넘버링을 정의한다.
이러한 번호부여 방법은 사용자가 지정한 시드 포인트들을 중심으로 랜덤으로 분할된 개별 치아들의 중심점과 시드 포인트와의 x 방향에 대한 거리만을 측정하여 최소의 거리를 가지는 치아를 위치의 순서대로 배열하는 방식이다.
이때 1,4번의 시드 포인트들은 각 시드 포인트들의 x 값 보다 작은 x 값을 갖는 위치의 개별 치아만을 탐색하고, 2, 3번은 각 시드 포인트들의 x 값 보다 큰 x 값을 갖는 위치의 개별 치아만을 탐색한다. 그런데 개별 치아의 위치가 이전에 찾은 치아의 위치보다 커야 할 때 작거나, 작아야 할 때 크거나 할 때를 대비하여 현재 탐색중인 치아의 중심점에서 가장 가까운 거리의 치아 위치도 고려한다. 실제 수행 시에는 상악과 하악을 따로 분리하여 처리할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 치아 영역 분할부(130)는 치아를 촬영한 CT 영상으로부터 개별 치아의 하단부에 위치한 하악 피질골을 추출하여 분할한다. 이러한, 하악 피질골은 치조골과 마찬가지로 치아열이 정상적으로 분할된다면 쉽게 분할이 가능하다.
이하, 치아 영역 분할부(130)에서 하악 피질골을 분할하는 동작을 보다 자세히 설명하기로 한다.
치아 영역 분할부(130)는 먼저 CT 영상에서 700 ~ 1000값으로 임계값 설정된 영상에서 통계적 수치 기반의 영역 확장(region growing)을 수행한다. 그 후, 필홀 알고리즘(Fill hole algorithm)을 적용하면 하악 치아가 포함된 피질골이 나오게 된다. 여기서 이전에 분할한 하악 치아 영역을 제거하면 하악 피질골을 분할할 수 있다.
도 4는 치조골을 포함한 하악피질골이 분할된 이미지를 도시한 것이며, 도 5는 치조골을 포함한 상악피질골이 분할된 이미지를 도시한 것이다.
또한, 치아 영역 분할부(130)는 하악 피질골로부터 치조골을 분할한다. 치조골이 분할된 영역은 하악 피질골에서 치아열이 빠진 치근 주위의 뼈 조직을 나타내며, 소켓(Socket) 형태를 띄고 있다. 미리 구현된 하악 피질골과 개별 치아 영역 간 교차방식을 통해 바로 구현 가능하다. 이 영역은 내부가 채워진 피질골로 대체한다.
또한, 치아 영역 분할부(130)는 치아를 촬영한 CT 영상으로부터 상악동을 분할한다. 상악동은 임플란트 식립영역에서 임플란트를 삽입할 때 상악동 영역의 침범 유무를 알기 위해 필요한 분할이다.
도 6은 상악동 분할 결과를 도시한 것이다. 도 6에서 보이는 바와 같이, 치아 영역 분할부(130)를 통해 CT 영상으로부터 개별 치아의 상부에 위치한 상악동(1800)이 분할되어 정확한 위치가 표시되는 것을 알 수 있다.
또한, 치아 영역 분할부(130)는 하악 치열의 하부 형성되는 하치조 신경관을 분할한다.
이때, 하치조 신경관 분할에 있어서, 도 7에서 보이는 바와 같이, 신경관의 양끝 점을 포함한 신경관의 여러 점들을 사용자가 선택, Cubic-Hermite spline interpolation을 사용하여 가이드라인을 생성하고, 이를 이용하여 하치조 신경관(3520)을 분할한다.
다음으로, 치아 특징 추출부(150)는 치아를 촬영한 CT 영상과 치아 영역 분할부(130)에서 분할된 개별 치아, 치조골, 상악동, 상악 및 하악 피질골, 하치조 신경관 등에 대한 정보를 기반으로 치아의 교합평면, 치열궁 등의 특징적인 구조를 추출한다.
먼저, 치아 특징 추출부(150)는 상악 치열과 하악 치열이 교합하는 평면을 추출한다. 도 8은 치아 특징 추출부(150)에서 교합평면을 추출하는 동작 개념을 도시한 것이다.
위 도 8을 참조하면, 치아 특징 추출부(150)는 도 8의 (a)에서와 같이 상악 치열과 하악 치열을 3D 포인트로 변환하여 작업한다. 그리고, 도 8의 (b)에서와 같이 상악 치열 또는 하악 치열의 샘플 포인트를 이용하여 초기 교합 평면(Initial fitting plane : pln1)을 추출한다. 이어, 도 8의 (c)에서와 같이, 1번과 6번 치아에서 초기 교합평면(pln1)로부터 가장 멀리 있는 샘플 포인트를 각각 구하여 포인트 셋으로 선택한다. 이때, 치아 특징 추출부(150)는 위와 같은 포인트를 선택할 때, 최소 세 점 선택한다. 예를 들어, 1번 치아 한 쌍에서 최소 한 점 선택, 양쪽의 1번 치아가 부재 시 2번 치아를 선택할 수 있다. 또한, 6번 치아 한 쌍(오른쪽/왼쪽), 치아 부재 시 5번, 7번, 4번 순으로 선택하여 해당 번호의 치아 한 쌍을 선택한다. 또한, 한 쌍은 다른 치아로 이루어져도 상관없다(예: 6번 왼쪽, 7번 오른쪽).
이어, 치아 특징 추출부(150)는 도 8의 (d)에서와 같이 위와 같이 구해진 포인트 셋을 지나는 교합평면(Fitting plane : pln2)을 구하여 교합평면으로 선정한다.
도 9는 교합평면 추출 결과를 도시한 것으로, 치열에 맞는 교합평면이 정확히 산출된 것을 알 수 있다.
또한, 치아 특징 추출부(150)는 치아 영역 분할부(130)로부터 분할된 치아 영역에 대한 정보를 기반으로 상악 치열과 하악 치열의 배열 상태를 나타내는 치열궁을 산출한다. 이때, 치열궁은 치아가 배열된 형태를 나타내는 것으로, 치아 특징 추출부(150)는 상악 치열의 각 치아 또는 하악 치열의 각 치아의 중심부를 추출하고, 각 중심부를 연결하는 곡선 형태의 선을 생성하여 치아가 배열된 형태를 나타내는 치열궁을 추출한다.
치아 특징 추출부(150)는 도 10에서 보이는 바와 같이 교합평면(2100)을 이동하여 이동된 교합평면(2200)이 상악 치열과 하악 치열을 지나는 교차점 포인트(intersection points)(2300)를 구한다. 이때 교합평면(2100)을 이동함에 있어서, 예를 들어, 상악 치열에 대해서는 상악 치열의 5mm위로 이동시키고, 하악 치열에 대해서는 하악 치열의 3mm 아래로 이동시키도록 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 치아 특징 추출부(150)는 치열상 치아의 부재가 있는 경우 올바른 치열궁 생성을 위해 부재가 발생한 치아를 미러링(mirroring)하여 가상 치아를 생성할 수 있다. 이때, 위와 같은 미러링은 7번 치아 두 개 중 하나의 부재 치아가 있는 경우에 반대편 7번 치아를 이용하여 수행할 수 있다. 즉, 7번 치아가 부재인 경우 치열궁의 한쪽 끝이 잘리는 형상이 되므로 완전한 치열궁을 생성하기 위해 미러링을 수행할 수 있다.
이어, 치아 특징 추출부(150)는 도 11에서 보이는 바와 같이 교차점 포인트에 곡선 근사화(curve approximation)를 적용하여 교차점 포인트를 지나는 곡선을 생성한다. 이때, 치아 특징 추출부(150)는 위와 같은 근사화를 수행함에 있어서 참조번호 (2400)에 해당하는 부분(linear)과 나머지 부분(circular)을 혼합한 파라미터화(parameterization)를 적용할 수 있다. 또한, 곡선은 큐빅 B-Spline으로 근사화할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 12는 치열궁 추출 결과를 도시한 것이다. 도 12의 (a)는 부재치아가 없는 경우의 상악 치열과 하악 치열에서 산출된 치열궁을 도시한 것으로, 치열의 중심부를 지나도록 치열궁이 형성되는 것을 알 수 있다. 도 12의 (b)는 부재치아가 있는 경우로 치열에서 큐빅 B-spline 곡선 근사화가 적용되어 치열궁이 정확히 형성되는 것을 알 수 있다.
다음으로, 임플란트 식립영역 선정부(170)는 치아 영역 분할부(130)로부터 치아 영역에 대한 구조 정보와 치아 특징 추출부(150)로부터 추출된 특징정보를 참조하여 치아상 상실 치아의 위치를 검출하고, 상실 치아의 위치에 임플란트 식립영역을 선정한다.
임플란트 식립영역 선정부(170)는 상악 치열 또는 하악 치열에서 치아가 상실된 위치를 추출한다.
이때, 상실치아 위치를 추출함에 있어서, 임플란트 식립영역 선정부(170)는 치아번호로 부재치아(들)을 찾고, 각 부재치아 또는 연속부재 치아들의 이웃 치아(들)을 찾는다. 이어, 임플란트 식립영역 선정부(170)는 도 13에서 보이는 바와 같이, 치열궁에 위치한 교합평면을 상악은 위로 하악은 아래로 3mm 이동하여 교차점 포인트를 구한 후, 치열궁 추출과 같은 방법으로 커브를 생성하여 치열궁2를 생성한다. 이 치열궁2는 향후 임플란트 치아의 식립위치 및 식립각도를 구하는데 사용된다.
이어, 임플란트 식립영역 선정부(170)는 도 14에서와 같이, 치열궁에 위치한 교합평면을 이용하여 두 이웃 치아(부재 치아의 양쪽치아)의 교차 포인트를 구하고, 각 치아의 교차 포인트의 중심 포인트(center point)를 찾은 후, 두 중심 포인트(c1,c2)를 연결하는 벡터(vector: dirVec = c1-c2)를 구한다. 이러한 벡터(dirVec)는 환자 중심에서 항상 왼쪽으로 향하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
이어, 임플란트 식립영역 선정부(170)는 도 15에서 보이는 바와 같이, dirVec를 이용하여 두 치아의 최소거리와 이를 이루는 두 점(ec1, ec2)을 찾는다. 이때, e1과 e2는 최소거리를 이루는 각 치아의 점이 될 수 있으며, ec1과 ec2는 e1과 e2가 두 중심 포인트(c1, c2)를 연결하는 선에 프로젝트(project)하여 구할 수 있다.
또한, 임플란트 식립영역 선정부(170)는 도 16에서 보이는 바와 같이, 두 점(ec1, ec2)의 중심점(m)에 해당하는(가장 가까운) 치열궁 위의 점(ac)을 찾고, 이 점(ac)에서 가장 가까운 치열궁2 위의 점(ac2)을 찾는다.
이어, 임플란트 식립영역 선정부(170)는 ac와 ac2를 연결한 벡터(iv)를 구한다. 이때, 벡터 iv가 교합평면 노멀 벡터(normal vector)를 기준으로 치아의 안쪽이나 바깥쪽으로만 각도가 조종될 수 있도록 ac2를 ac에서 dirVec를 갖는 평면에 프로젝트(project)한 후, ac2를 다시 계산하여 구하고 iv도 다시 계산한다.
이어, 임플란트 식립영역 선정부(170)는 도 17에서 보이는 바와 같이, 벡터에서 일정 거리 내의 치조골 영역을 찾고, 이 영역 안의 치조골에서 가장 높은(교합평면을 기준으로(기본), 또는 식립각 사용(옵션)) 면과 벡터iv가 지나는 점을 식립위치로 정한다.
이하에서는 임플란트 식립영역 선정부(170)에서 임플란트 식립 모형을 생성하는 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.
임플란트 식립영역 선정부(170)는 도 18에서와 같이, 식립하고자 하는 치아의 식립각도를 계산한다. 이때 식립각도는 위 도 17에서 식립위치 선정 과정에서 구한 벡터(iv)를 사용할 수 있다. 이때, 벡터 iv는 ac, ac2에따라 결정되는 만큼 민감하기 때문에, 옵션으로 주변 치아의 각도의 평균값을 적용하여 식립각도를 정한다. 이때에도 교합평면 노멀 벡터(normal vector)를 기준으로 안쪽/바깥쪽 각도만 조정하기 위해서 식립각도를 조절한다.
이어, 임플란트 식립영역 선정부(170)는 도 19에서 보이는 바와 같이, 위에서 얻어진 식립각도와 주변 양쪽 치아의 최소거리(cylinder 지름) 등을 이용하여 식립할 임플란트 치아의 실린더(cylinder)형태 모양을 생성한다.
즉, 임플란트 치아는, 예를 들어, 위아래 2개의 실린더로 이루어져 있으며, 식립위치를 중심으로 위쪽 제1 실린더(3500)는 식립위치로부터 주변 양 치아의 평균 높이를 제1 실린더(3500)의 길이로 사용하며, 아래쪽 제2 실린더(3510)는 반지름(2.5mm, 제1 실린더 반지름보다 작게)의 두께와 식립위치로부터 주변 양 치아 뿌리쪽으로의 평균 길이를 제2 실린더(3510)의 길이로 사용한다. 이때, 제2 실린더(3510)의 길이가 제1 실린더(3500)의 길이보다 작은 경우는 뿌리(root) 부분이 없거나 분할이 안되었거나 닳은 경우일 수 있기 때문에, 임의적으로 제1 실린더(3500)의 길이보다 1.5배의 크기로 지정할 수 있다.
이어, 임플란트 식립영역 선정부(170)는 도 20에서 보이는 바와 같이, 제2 실린더는 하치조 신경관(3520)에 주어진 길이 이하로 접근했는지 확인하고(신경관과 실린더 사이 거리계산) 너무 가까운 경우 길이만 짧게 조정한다(각도는 수동으로 조정).
또한, 임플란트 식립영역 선정부(170)는 도 21에서 보이는 바와 같이, 한 개 이상 연속적인 부재치아가 있는 경우 연속부재치아 양쪽 주변 치아번호를 통해 부재치아의 개수를 찾고, 양쪽 주변치아의 최소거리를 개수로 나누어서 개수만큼의 임플란트 영역(같은 길이)을 만든다. 이후에, 각 영역의 중심 포인트(center point)를 구하고 치열궁의 스플라인 곡선(spline curve)에서 가장 가까운 포인트를 찾은 후 앞서 설명한 식립위치 선정 알고리즘을 이용해서 각각의 식립위치를 찾는다.
또한, 임플란트 식립영역 선정부(170)는 도 22에서 보이는 바와 같이, 한 개의 주변 치아만 있는 경우(7번 치아가 없는 경우), 즉 7번 치아가 부재인 경우 미러링(mirroring)을 통하여 임시적인 교차점 포인트를 구한다. 이어, 이렇게 생성한 7번 부재치아의 임시 교차점 포인트를 식립위치와 식립영역 선정 알고리즘에 적용하여 임플란트 식립위치 및 식립영역을 구한다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 식립영역 선정 장치에서 식립영역을 선정하는 동작 제어 흐름을 도시한 것이다. 도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 식립영역 자동 선정 단계별 치아 도면 예시도이다.
이하, 도 1 내지 도 24를 참조하여 본 발명의 일실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다.
임플란트 식립영역 선정 장치(100)는 치아를 촬영한 CT 영상(1000)(도 2)으로부터 치열을 분할한다(S10).
이어, 임플란트 식립영역 선정 장치(100)는 위와 같이 치열이 분리된 경우, CT 영상으로부터 치조골과 상악동을 분할하고, 하악 피질골, 하치조 신경관 등을 분할하여 CT 영상에서 주요한 치아 구성 요소들에 대한 영역 분할을 수행한다(S12).
이어, 임플란트 식립영역 선정 장치(100)는 상악 치열과 하악 치열 사이의 교합평면을 산출한다(S14). 이때, 교합평면을 산출함에 있어서, 임플란트 식립영역 선정 장치(100)는 상악 치열 및 하악 치열의 샘플 포인트를 이용하여 초기 교합평면을 선정하고, 초기 교합평면에서 상대적으로 거리가 멀리 이격된 복수개의 치아를 선정한 후, 상기 복수개의 치아의 끝을 포인트로하여 상기 포인트를 연결하는 최종 교합평면을 산출한다. 이때, 복수개의 치아는 최소 3개로 설정되는 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.
이어, 임플란트 식립영역 선정 장치(100)는 치열궁을 산출한다(S16). 이때 치열궁을 산출함에 있어서, 임플란트 식립영역 선정 장치(100)는 교합평면을 상악 치열의 상부 또는 하악 치열의 하부로 일정 거리만큼 이격시킨 후 이동된 교합평면이 상악 치열 또는 하악 치열과 교차되는 교차점 포인트(intersection point)를 구한다. 그런 후, 곡선 근사화(curve approximation)를 통해 교차점 포인트를 지나는 곡선을 생성하여 치열궁을 생성한다. 이러한 곡선은, 예를 들어, 큐빅 B-Spline 곡선을 근사화한 것일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
위와 같이 교합평면, 치열궁 등의 임플란트 식립과 관련된 치아 특징을 추출한 경우, 임플란트 식립영역 선정 장치(100)는 상악 치열 또는 하악 치열에서 상실된 치아 위치를 추출한다.
이어, 임플란트 식립영역 선정 장치(100)는 치열궁을 상악 치열의 상부로 이동시키거나 하악 치열의 하부로 이동시켜 상실된 치아 위치에 식립될 임플란트의 식립영역 즉, 식립위치와 식립각도 등을 선정한다(S18).
이때, 식립위치를 산출함에 있어서, 임플란트 식립영역 선정 장치(100)는 제1 치열궁에 위치한 교합평면을 이용하여 상실 치아의 양쪽에 위치한 인접 치아의 교차점 포인트를 구한 후, 각 치아의 교차점 포인트의 중앙 포인트를 추출하여 두 중앙 포인트를 연결하는 제1 벡터(dirVec)를 구한다.
이어, 임플란트 식립영역 선정 장치(100)는 제1 벡터를 이용하여 두 치아의 최소 거리와 최소거리를 이루는 두 개의 포인트를 찾고, 두 개의 포인트의 중심점과 가장 가까운 치열궁 위의 제1 포인트를 찾고, 제1 치열궁을 치열의 상부 또는 하부로 일정거리 이동시킨 제2 치열궁의 포인트 중 제1포인트와 가장 가까운 제2포인트를 찾는다.
이어, 임플란트 식립영역 선정 장치(100)는 제1포인트와 제2포인트를 연결하는 제2벡터를 구하고, 제2벡터에서 일정 거래 내의 치조골 영역을 찾고 치조골에서 가장 높은면과 벡터가 지나는 교차점을 식립위치로 선정한다.
다음으로, 위와 같이 선정된 식립 위치에 식립될 임플란트의 식립 각도를 산출함에 있어서, 임플란트 식립영역 선정 장치(100)는 제2 벡터의 각도를 임플란트 치아의 식립 각도로 산출할 수 있으며, 또는 주변 치아의 각도의 평균값을 식립각도로 산출할 수도 있다.
이어, 임플란트 식립영역 선정 장치(100)는 위와 같이 생성한 식립위치, 식립각도와 주변 양쪽 치아의 최소거리를 이용하여 식립할 임플란트 치아의 식립 형상을 생성한다(S20). 이러한 식립 형상은 실린더 형태 모양으로 생성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 이러한 임플란트 치아 식립을 위한 실린더는 두 개의 서로 다른 지름을 가지는 실린더로 구성될 수 있으며, 식립위치를 중심으로 치아 쪽 제1 실린더(3500)는 상실치아가 1개인 경우 최소거리에 해당하는 지름을 가지도록 생성될 수 있고, 상실치아가 2개 이상인 경우 최소거리를 상실치아의 개수로 나눈 거리에 해당하는 지름을 가지도록 생성될 수 있다. 또한, 식립위치로부터 주변 양 치아의 평균 높이가 제1 실린더(3500)의 길이로 생성될 수 있다. 또한, 피질골 쪽 제2 실린더(3510)의 지름은 제1 실린더(3500)의 반지름의 크기보다 작도록 생성되며, 식립위치로부터 주변 양 치아 뿌리쪽으로의 평균 길이가 제2 실린더(3510)의 길이로 생성될 수 있다.
이때, 제2 실린더(3510)의 길이가 제1 실린더(3500)의 길이보다 작은 경우는 주변 치아의 뿌리 부분이 없거나 분할이 안되었거나 치아가 닳은 경우일 수 있기 때문에, 임의적으로 위쪽 제1 실린더 길이보다 1.5배의 크기로 생성시킬 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 임플란트 식립영역 선정 장치(100)는 제2 실린더(3510)의 길이를 설정함에 있어서 제2 실린더(3510)의 길이가 하치조 신경관으로부터 일정 거리 이내로 접근하는지 확인하고 일정 거리 이내로 접근한 경우 제2 실린더(3510)의 길이를 짧게 다시 조정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 치아를 촬영한 CT 영상으로부터 치아, 상악동, 치조골/피질골, 하치조 신경관을 포함하는 치아 영역을 분할하고, 치열궁을 이용하여 상실치아의 위치를 선정한 후, 하치조 신경관이 손상되지 않도록 임플란트 치아의 식립위치와 식립각도, 깊이를 정확히 자동으로 산출함으로써 임플란트 시술을 보다 정확하고 효율적으로 수행할 수 있다.
본 발명에 첨부된 각 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
한편, 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

Claims (23)

  1. 치아를 촬영한 CT 영상을 입력받아 상기 CT 영상으로부터 치아 영역을 분할하는 치아 영역 분할부와,
    상기 치아 영역에 대한 정보를 기반으로 상기 상악 치열과 상기 하악 치열의 교합평면과, 상기 상악 치열과 상기 하악 치열의 치열궁을 산출하는 치아 특징 추출부와,
    상기 치아 영역과 상기 상악 치열 또는 하악 치열상 상실 치아의 위치를 검출하고, 상기 상실 치아의 위치에 식립될 임플란트 치아의 식립영역을 선정하는 임플란트 식립영역 선정부를 포함하는
    임플란트 식립영역 선정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 치아 특징 추출부는,
    상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열의 샘플 포인트를 설정하고 상기 샘플 포인트를 연결하여 상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열을 가로지르는 초기 교합평면을 선정하고, 상기 초기 교합평면에서 가장 거리가 멀리 이격된 치아 순으로, 복수개의 치아를 선정한 후 상기 복수개의 치아의 끝을 연결하여 상기 교합평면을 산출하는
    임플란트 식립영역 선정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 치아 특징 추출부는,
    상기 교합평면을 상기 상악 치열의 상부 또는 상기 하악 치열의 하부로 일정 거리만큼 이격시킨 후 이동된 교합평면이 상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열과 교차되는 교차점 포인트(intersection point)를 구하고, 곡선 근사화(curve approximation)를 통해 상기 교차점 포인트를 지나는 곡선을 생성하여 상기 치열궁을 생성하는
    임플란트 식립영역 선정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 임플란트 식립영역 선정부는,
    상기 교합평면에 위치한 제1 치열궁과 상기 교합평면에서 치아쪽 방향으로 일정거리 이동 위치된 제2 치열궁을 산출하고, 제1 치열궁을 이용하여 상기 상실 치아의 양쪽에 위치한 2개의 인접 치아와 상기 제1 치열궁 사이의 교차점 포인트를 구하고, 상기 2개의 인접 치아 사이의 최소 거리를 이루는 2개의 포인트를 찾아 상기 2개의 포인트 사이의 중심점과 가장 가까운 상기 제1 치열궁상 제1 포인트를 추출하며,
    상기 제1 포인트와 가장 가까운 상기 제2 치열궁상 제2 포인트를 찾아 상기 제1 포인트와 제2 포인트를 연결하는 벡터를 산출한 후, 상기 벡터가 상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열의 치조골과 교차되는 교차점을 상기 임플란트 치아의 식립위치로 선정하는
    임플란트 식립영역 선정장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 임플란트 식립영역 선정부는,
    상기 벡터가 상기 교합평면과 이루는 각도를 상기 임플란트 치아의 식립각도로 선정하는
    임플란트 식립영역 선정장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 임플란트 식립영역 선정부는,
    상기 상실 치아의 주변의 기설정된 복수개 치아가 상기 교합평면과 이루는 각도의 평균값을 산출하고, 상기 평균값을 상기 임플란트 치아의 식립각도로 선정하는
    임플란트 식립영역 선정장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 임플란트 식립영역 선정부는,
    상기 식립위치와 상기 식립각도 및 상기 상실 치아의 주변 양쪽 치아 사이의 최소거리를 이용하여 상기 임플란트 치아의 식립 형상을 생성하는
    임플란트 식립영역 선정장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 임플란트 식립영역 선정부는,
    상기 임플란트 치아의 형상을 2개의 실린더가 연결된 형태로 생성하며,
    상기 2개의 실린더 중 제1 실린더를 상기 식립 위치에 생성시키되, 상기 상실 치아가 1개인 경우 상기 제1 실린더의 지름을 상기 상실 치아와 인접한 2개의 치아 사이의 최소거리에 해당하는 길이로 형성시키고,
    상기 식립 위치의 피질골 영역에 상기 제1 실린더와 연결되도록 제2 실린더를 생성시키되 상기 제2 실린더의 지름을 상기 제1 실린더의 지름보다 작게 형성시키는
    임플란트 식립영역 선정장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 임플란트 식립영역 선정부는,
    상기 임플란트 치아의 형상을 2개의 실린더가 연결된 형태로 생성하며,
    상기 2개의 실린더 중 제1 실린더를 상기 식립 위치에 생성시키되, 상기 상실 치아가 2개 이상인 경우 상기 상실 치아와 인접한 2개의 치아 사이의 최소거리를 상기 상실 치아의 개수로 나눈 거리를 상기 제1 실린더의 지름으로 형성시키고,
    상기 식립 위치의 피질골 영역에 상기 제1 실린더와 연결되도록 제2 실린더를 생성시키되 상기 제2 실린더의 지름을 상기 제1 실린더의 지름보다 작게 형성시키는
    임플란트 식립영역 선정장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 임플란트 식립영역 선정부는,
    상기 제1 실린더의 길이를 상기 상실 치아 주변의 기설정된 복수개 치아의 평균 길이로 형성시키는
    임플란트 식립영역 선정장치.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 임플란트 식립영역 선정부는,
    상기 제2 실린더의 길이를 상기 상실 치아 주변의 기설정된 복수개 치아의 치아 뿌리 길이의 평균값으로 형성시키는
    임플란트 식립영역 선정장치.
  12. 치아를 촬영한 CT 영상을 입력받아 상기 CT 영상으로부터 치아 영역을 분할하는 단계와,
    상기 치아 영역에 대한 정보를 기반으로 상기 상악 치열과 상기 하악 치열의 교합평면 및 상기 상악 치열과 상기 하악 치열의 치열궁을 산출하는 단계와,
    상기 상악 치열 또는 하악 치열상 상실 치아의 위치를 검출하는 단계와,
    상기 상실 치아의 위치에 식립될 임플란트 치아의 식립영역을 선정하는 단계
    를 포함하는 임플란트 식립영역 선정방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 교합평면을 산출하는 단계는,
    상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열의 샘플 포인트를 설정하는 단계와,
    상기 샘플 포인트를 연결하여 상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열을 가로지르는 초기 교합평면을 선정하는 단계와,
    상기 초기 교합평면에서 가장 거리가 멀리 이격된 치아 순으로, 복수개의 치아를 선정한 후 상기 복수개의 치아의 끝을 연결하여 상기 교합평면을 산출하는 단계를 포함하는
    임플란트 식립영역 선정방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 치열궁을 산출하는 단계는,
    상기 교합평면을 상기 상악 치열의 상부 또는 상기 하악 치열의 하부로 일정 거리만큼 이동시키는 단계와,
    상기 이동된 교합평면이 상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열과 교차되는 교차점 포인트를 구하는 단계와,
    곡선 근사화를 통해 상기 교차점 포인트를 지나는 곡선을 생성하여 상기 치열궁을 생성하는 단계를 포함하는
    임플란트 식립영역 선정방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 식립영역을 선정하는 단계는,
    상기 교합평면에 위치한 제1 치열궁과 상기 교합평면에서 치아쪽 방향으로 일정거리 이동 위치된 제2 치열궁을 산출하는 단계와,
    상기 제1 치열궁을 이용하여 상기 상실 치아의 양쪽에 위치한 2개의 인접 치아와 상기 제1 치열궁 사이의 교차점 포인트를 구하는 단계와,
    상기 2개의 인접 치아 사이의 최소 거리를 이루는 2개의 포인트를 찾아 상기 2개의 포인트 사이의 중심점과 가장 가까운 상기 제1 치열궁상 제1 포인트를 추출하는 단계와,
    상기 제1 포인트와 가장 가까운 상기 제2 치열궁상 제2 포인트를 찾아 상기 제1 포인트와 제2 포인트를 연결하는 벡터를 산출하는 단계와,
    상기 벡터가 상기 상악 치열 또는 상기 하악 치열의 치조골과 교차되는 교차점을 상기 식립위치로 선정하는 단계를 포함하는
    임플란트 식립영역 선정방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 식립영역을 선정하는 단계는,
    상기 벡터가 상기 교합평면과 이루는 각도를 상기 임플란트 치아의 식립각도로 선정하는 단계를 더 포함하는
    임플란트 식립영역 선정방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 식립각도로 선정하는 단계는,
    상기 상실 치아의 주변의 기설정된 복수개 치아가 상기 교합평면과 이루는 각도의 평균값을 산출하는 단계와,
    상기 평균값을 상기 임플란트 치아의 식립각도로 선정하는 단계를 포함하는
    임플란트 식립영역 선정방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 식립위치와 상기 식립각도 및 상기 상실 치아의 주변 양쪽 치아 사이의 최소거리를 이용하여 상기 임플란트 치아의 식립형상을 생성하는 단계를 더 포함하는
    임플란트 식립영역 선정방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 임플란트의 형상을 생성하는 단계는,
    상기 상실치아가 1개인 경우 상기 상실 치아와 인접한 2개의 치아 사이의 최소거리를 지름으로 하는 제1 실린더를 상기 식립 위치에 생성시키는 단계와, 상기 식립 위치의 피질골 영역에 상기 제1 실린더와 연결되며, 상기 제1 실린더보다 작은 지름을 가지는 제2 실린더를 생성시키는 단계를 포함하는
    임플란트 식립영역 선정방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 임플란트의 형상을 생성하는 단계는,
    상기 상실치아가 2개 이상인 경우 상기 상실 치아와 인접한 2개의 치아 사이의 최소거리를 상기 상실치아의 개수로 나눈 거리를 지름으로 하는 제1 실린더를 상기 식립 위치에 생성시키는 단계와,
    상기 식립 위치의 피질골 영역에 상기 제1 실린더와 연결되며, 상기 제1 실린더보다 작은 지름을 가지는 제2 실린더를 생성시키는 단계를 포함하는
    임플란트 식립영역 선정방법.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 제1 실린더의 길이는,
    상기 상실 치아 주변의 기설정된 복수개 치아의 평균 길이로 형성되는
    임플란트 식립영역 선정방법.
  22. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 제2 실린더의 길이는,
    상기 상실 치아 주변의 기설정된 복수개 치아의 치아 뿌리 길이의 평균값으로 형성되는
    임플란트 식립영역 선정방법.
  23. 제 12 항 또는 제 22 항의 방법 중 어느 하나의 방법을 프로세서가 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
PCT/KR2018/015263 2017-12-04 2018-12-04 임플란트 식립영역 선정 장치 및 방법 WO2019112301A2 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2017-0164899 2017-12-04
KR1020170164899A KR102040099B1 (ko) 2017-12-04 2017-12-04 임플란트 식립영역 선정 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2019112301A2 true WO2019112301A2 (ko) 2019-06-13
WO2019112301A3 WO2019112301A3 (ko) 2019-07-25

Family

ID=66750285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/015263 WO2019112301A2 (ko) 2017-12-04 2018-12-04 임플란트 식립영역 선정 장치 및 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102040099B1 (ko)
WO (1) WO2019112301A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112869894A (zh) * 2019-11-29 2021-06-01 上海正雅齿科科技股份有限公司 一种壳状牙齿矫治器的设计方法、制备系统及制备方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102237711B1 (ko) * 2019-02-18 2021-04-09 오스템임플란트 주식회사 신경관 라인 생성 방법 및 이를 위한 의료영상 처리장치
KR102232293B1 (ko) * 2019-07-11 2021-03-25 오스템임플란트 주식회사 임플란트 구조물 자동 식립을 통한 임플란트 수술 계획 수립 방법, 이를 위한 사용자 인터페이스 제공 방법 및 그 치아영상 처리장치
EP4026515A4 (en) * 2019-09-27 2023-12-27 Pusan National University Industry-University Cooperation Foundation METHOD FOR MANUFACTURING AN IMPLANT SHAPE FOR MINIMIZING THE STRESS APPLIED TO AN IMPLANT USING A COMPUTER, AND METHOD AND APPARATUS FOR RECOMMENDING AN OPTIMAL OCCLUSAL ZONE FOR AN IMPLANT USING A COMPUTER
KR102306742B1 (ko) * 2019-10-10 2021-09-30 오스템임플란트 주식회사 치열 정보를 고려한 의료 영상 정보 재구성 장치 및 방법
KR102339827B1 (ko) * 2020-01-17 2021-12-15 오스템임플란트 주식회사 신경관 라인 생성방법 및 이를 위한 치과 임플란트 수술계획 수립장치
KR102344520B1 (ko) * 2020-02-05 2021-12-28 오스템임플란트 주식회사 치과용 임플란트 시뮬레이션 방법 및 그 장치
KR102383955B1 (ko) * 2020-04-24 2022-04-13 주식회사 디오 구강 영상의 결손 치아 검출 방법 및 장치와, 이를 이용한 구강 영상의 크라운 배치 방법
KR102448395B1 (ko) * 2020-09-08 2022-09-29 주식회사 뷰노 치아 영상 부분 변환 방법 및 장치
KR102350098B1 (ko) * 2020-12-18 2022-01-11 오스템임플란트 주식회사 악궁라인 생성 방법 및 이를 위한 치과영상 처리장치
KR102470572B1 (ko) * 2021-01-28 2022-11-25 오스템임플란트 주식회사 크라운 자동 결정 방법 및 장치
KR102626888B1 (ko) * 2021-03-24 2024-01-19 주식회사 메디트 삼차원 구강 모델 처리 장치 및 삼차원 구강 모델 처리 방법
WO2024101654A1 (ko) * 2022-11-11 2024-05-16 오스템임플란트 주식회사 위험 요소 가이드 방법, 컴퓨팅 장치 및 이를 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3820390B2 (ja) * 2002-08-26 2006-09-13 株式会社アイキャット 人工歯根埋入位置算出方法、人工歯根埋入位置算出装置、コンピュータプログラム及び記録媒体
AU2005285769A1 (en) 2004-09-24 2006-03-30 Icat Corporation Human body information extraction device, human body imaging information reference plane conversion method, and cross section information detection device
US20080261165A1 (en) * 2006-11-28 2008-10-23 Bob Steingart Systems for haptic design of dental restorations
RU2567604C2 (ru) * 2010-02-25 2015-11-10 3Шейп А/С Динамический виртуальный артикулятор
CN103079494B (zh) * 2010-06-29 2016-09-14 3形状股份有限公司 2d图像布置
KR101623356B1 (ko) * 2014-12-31 2016-05-24 오스템임플란트 주식회사 치과용 임플란트 계획 가이드 방법, 이를 위한 장치 및 기록 매체
WO2017116033A1 (ko) * 2015-12-28 2017-07-06 오스템임플란트 주식회사 치과용 임플란트 플래닝 방법, 이를 위한 장치 및 이를 기록한 기록매체

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112869894A (zh) * 2019-11-29 2021-06-01 上海正雅齿科科技股份有限公司 一种壳状牙齿矫治器的设计方法、制备系统及制备方法
CN112869894B (zh) * 2019-11-29 2023-10-27 正雅齿科科技(上海)有限公司 一种壳状牙齿矫治器的设计方法、制备系统及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102040099B1 (ko) 2019-12-05
WO2019112301A3 (ko) 2019-07-25
KR20190065590A (ko) 2019-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019112301A2 (ko) 임플란트 식립영역 선정 장치 및 방법
US10495881B2 (en) Eyeglasses having at least one partially transparent screen, and method for operation of eyeglasses
WO2012150843A2 (ko) 영상정보 정합을 위한 마커
WO2016003257A2 (ko) 치과 시술 시뮬레이션을 위한 치아모델 생성 방법
WO2019231116A1 (ko) 치과용 서지컬 가이드 설계 방법, 이를 위한 장치, 및 이를 기록한 기록매체
WO2018056544A1 (ko) 치과 수술용 증강현실 시스템 및 구현방법
WO2018143497A1 (ko) 임플란트 수술 가이드 방법
WO2018066764A1 (ko) 임플란트 진단용 영상 생성 시스템 및 그 생성방법
WO2020184876A1 (ko) 인공지능을 이용한 임플란트 수술 계획 수립 방법 및 이를 위한 의료영상 처리장치
CN107644454B (zh) 一种图像处理方法及装置
WO2014073818A1 (ko) 임플란트 영상 생성방법 및 임플란트 영상 생성 시스템
WO2018164391A1 (ko) 3차원 하이브리드 영상 구축 프로그램을 이용한 악교정 시스템
WO2021141416A1 (ko) 데이터 정합을 통한 3차원 모델 생성 장치 및 방법
WO2018066763A1 (ko) 임플란트 진단용 영상 생성 시스템 및 그 생성방법
WO2016175545A1 (ko) 치아 정밀 시술 방법 및 시스템
WO2021025296A1 (ko) 크라운 모델 자동 추천방법 및 이를 수행하는 보철 캐드 장치
WO2022191575A1 (ko) 안면 이미지 매칭 기반의 시뮬레이션 장치 및 방법
WO2021006471A1 (ko) 임플란트 구조물 자동 식립을 통한 임플란트 수술 계획 수립 방법, 이를 위한 사용자 인터페이스 제공 방법 및 그 치아영상 처리장치
WO2020189917A1 (ko) 임플란트 중심선을 이용한 임플란트 식립 계획 수립 방법 및 이를 위한 치과영상 처리장치
KR102215068B1 (ko) 임플란트 진단용 영상 정합을 위한 장치 및 방법
WO2010013986A2 (ko) 연조직배열 변환방법 및 이를 이용하여 제작된 치과용기구
CN210784765U (zh) 兼具光学导航功能的数字化种植导板及种植系统
WO2019124846A1 (ko) 치과용 임플란트 시술 가이드장치, 치과용 임플란트 시술 가이드장치 제작시스템 및 그 제작방법
WO2023058994A1 (ko) 딥러닝 기반 치아 교정치료 결과 예측 방법 및 장치
WO2015194914A1 (ko) 치아 구조 모형 3d 스캐닝용 테이블

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18885322

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18885322

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2