WO2019172476A1 - Oral occlusion analysis method and device on basis of patient's temporomandibular joint motion - Google Patents

Oral occlusion analysis method and device on basis of patient's temporomandibular joint motion Download PDF

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WO2019172476A1
WO2019172476A1 PCT/KR2018/002880 KR2018002880W WO2019172476A1 WO 2019172476 A1 WO2019172476 A1 WO 2019172476A1 KR 2018002880 W KR2018002880 W KR 2018002880W WO 2019172476 A1 WO2019172476 A1 WO 2019172476A1
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WO
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image
joint
oral
patient
mandibular
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PCT/KR2018/002880
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Inventor
김진사
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주식회사 쓰리디산업영상
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C19/00Dental auxiliary appliances
    • A61C19/04Measuring instruments specially adapted for dentistry
    • A61C19/05Measuring instruments specially adapted for dentistry for determining occlusion
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C9/00Impression cups, i.e. impression trays; Impression methods

Definitions

  • the present invention relates to patient temporomandibular joint movement analysis.
  • the image registration unit may match the 3D oral scan image and the CT image, and generate the registration image by adding a virtual prosthesis to the procedure position of the matched image.
  • the collision simulation unit may output the oral occlusal state of the patient by the virtual prosthesis by measuring the collision state of the occlusal surface of the patient through the simulation.
  • the outputting of the oral occlusal state of the patient may further measure the collision state of the temporomandibular joint region of the patient through the simulation to output the oral occlusal state of the patient.
  • patient-specific oral occlusion may be analyzed using a 3D oral scan image and a CT image.
  • FIG. 1 is a block diagram of a device for mandibular movement based oral occlusal analysis according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a view illustrating registration of a 3D oral cavity scan image and a CT image according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is an illustration of a mandible joint motion model according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a view for explaining the principle of mandibular movement according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a mandible motion simulation and collision analysis using a mandible joint motion model according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of analyzing oral occlusion based on patient temporomandibular joint movement according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram of a device for analyzing mandibular movement based oral occlusion according to an embodiment
  • FIG. 2 is a view illustrating registration of a 3D oral scan image and CT image according to an embodiment
  • FIG. It is a figure explaining mandibular joint separation.
  • the dental oral scanner 10 images the oral cavity surface through imaging. Therefore, the three-dimensional oral scan image obtained by the dental oral scanner 10 is a tooth root (parts coupled with the alveolar bone) that is not clearly revealed in the shape of the crown (upper teeth shown outside the gums) of the periodontal tissue in the oral cavity. And the shape of the gum around the lower tooth side). Therefore, the oral cavity surface information about the crown and the gum of the tooth can be obtained from the 3D oral scan image.
  • the image matching unit 110 matches the matching points of the two images to match the 3D oral scan image and the CT image.
  • the image matching unit 110 may initially match by matching the matching points, and may precisely match based on detailed information such as teeth.
  • the registration point may be selected by the user or automatically determined by the same points that are commonly expressed in the 3D oral scan image and the CT image. In this case, the registration point may be determined as a specific position on the surface of the reference teeth.
  • matching points p11, p12, and p13 are determined in the 3D oral cavity scan image 11.
  • Points p21, p22, and p23 that are matched with registration points p11, p12, and p13 of the 3D oral cavity scan image 11 in the CT image 21 are determined.
  • the image matching unit 110 matches the registration points of the two images and overlaps the 3D oral scan image 11 and the CT image 21. Then, an image 30 in which the 3D oral scan image 11 and the CT image 21 are matched is generated.
  • the patient's maxillary / mandibular bone tissue and oral surface structure must be accurately represented.
  • the CT image 21 expresses hard bone tissue well, there is a limit in that it cannot express soft tissues such as gums, tongues, muscles, and the like.
  • the registration image 30 can accurately represent the bone tissue and the oral surface structure.
  • the mandibular joint motion model generator 130 separates the mandible and the skull including the temporal mandibular joint (TMJ) using a CT image.
  • the maxillary / mandible may be separated by a region growing method by setting a threshold of the CT image.
  • the mandible joint motion model generation unit 130 may convert the maxillary / mandible separated from the 3D volume data into a 3D mesh image.
  • the mandibular joint motion model generation unit 130 sets the center points of the left and right temporal mandibular joint (TMJ) and the lower jaw tooth, which are the axes of the mandibular movement, as exercise reference points.
  • the mandibular joint motion model generator 130 sets motion parameters that determine the range of motion of the left and right temporal mandibular joints, and models the mandibular joint motion model that models (displays) the motion range of the temporomandibular joint (TMJ) in three-dimensional space. Create
  • the collision simulation unit 150 may determine a collision state between the maxillary and mandibular dental occlusal surface and the temporomandibular joint region by the virtual prosthesis based on the registration image further including virtual prosthetic data. It can be measured. That is, the user (doctor) adds (synthesizes) a virtual prosthesis to the procedure position of the registration image, and measures the collision state between the tooth occlusal surface and the temporomandibular joint region before the procedure of various prosthetics such as an implant. Through this, the user (doctor) can check the tooth occlusion effect by the virtual prosthesis in advance, and can modify the prosthesis design according to the collision state information in the patient's mouth.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of setting an exercise reference point for generating a mandible joint motion model according to an embodiment
  • FIG. 5 is an illustration of a mandible joint motion model according to an embodiment
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a mandatory movement principle according to an embodiment. It is a figure.
  • the temporomandibular joint is a joint between two bones located between the mandible (mandibular bone) and the temporal bone (temporal bone).
  • the temporomandibular joint acts as the central axis of the mandibular movement and is supported by the jaw muscles and ligaments.
  • Mandibular movement is determined by the structure of the mandibular condyle (mandibular condyle) and concave mandibular fossa in the TMJ region. Therefore, in order to analyze the geometric motion of the mandible, the left and right temporal mandibular joints (TMJ_R, TMJ_L) are set as the motion reference points. A three-dimensional movement axis is set for each of the joint protrusions of the left and right temporal mandibular joints TMJ_R and TMJ_L.
  • the center of the lower jaw teeth (Centric Relation, CR) is also set as the reference point of movement.
  • the mandibular joint motion model generation unit 130 uses left and right temporal mandibular joints TMJ_R and TMJ_L, and mandibular tooth center CR, respectively, using motion parameters that determine a range of motion of each exercise reference point. Set the range of motion.
  • the exercise parameters are shown in Table 1.
  • Exercise parameters Explanation Centric Occlusion Center position of occlusal teeth Left Lateral (LL) Max left movement range Right Lateral (RL) Maximum right-hand movement range P (Protrusive) Maximum protrusion of the jaw R (Rest Position) Mandible stable position Maximum opening (E) Open position
  • the area that connects the maximum left movement range (LL), the maximum right movement range (RL), and the maximum protrusion range (P) with respect to the mandibular tooth center (CR) or occlusal center (CO) is defined in the mandibular movement range.
  • the mandible stable position (R), the maximum opening position (E) can be used to model the mandibular movement in the three-dimensional space.
  • the method of setting the maximum left movement range LL, the maximum right movement range RL, and the maximum protrusion range P for each of the left and right temporal mandibular joints TMJ_R and TMJ_L may vary.
  • the range of mandibular movement of the patient may be set based on a reference value measured according to age or gender.
  • a specially designed measuring device for radiography can be inserted into the patient's mouth and moved to the front, left and right of the jaw to the maximum, and the position values of the maximum left movement point, maximum right movement point and maximum protrusion point can be measured.
  • the mandible joint motion model generator 130 generates a mandible joint motion model that models (displays) a mandible movement range according to the movement of the left and right temporal mandibular joints TMJ_R and TMJ_L in three-dimensional space.
  • FIG. 5A is a motion model showing a sagittal plane, ie, a range of mandibular movement seen from the side.
  • the horizontal axis is the position in the direction from the back to the front of the face, and the vertical axis is the position in the direction from the bottom to the top.
  • FIG. 5B is a motion model showing a coronal plane, that is, the range of mandible movement seen from above.
  • the horizontal axis is the position in the direction from the right to the left of the face, and the vertical axis is the position in the direction from the bottom to the top.
  • FIG. 5C is a motion model showing a transverse plane, that is, a range of mandibular movement seen from above.
  • the horizontal axis is the position in the direction from the right to the left of the face, and the vertical axis is the position in the direction from the front to the back.
  • FIG. 6 it is a diagram illustrating the principle of mandibular movement according to the movement of the temporomandibular joint.
  • (a) of FIG. 7 in the horizontal plane, when the right joint protrusion moves from C to W, the left joint protrusion opposite to the balance of the jaw moves along the line B in C, and a BG called Bennett Angle Generated and extruded from C to P.
  • the right mandible movement is a horizontal plane connecting the maximum left movement range (LL), the maximum right movement range (RL), and the maximum protrusion range (P) with respect to the mandibular tooth center (CR) / occlusal center (CO). It can be represented graphically as the movement of a point at (CR, LL, P, RL) and the position (W, C, B, P) of the articular process.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a mandible motion simulation and collision analysis using a mandibular joint motion model according to an embodiment
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a collision and occlusion analysis according to an embodiment.
  • the collision simulation unit 150 applies the mandibular joint motion model of the patient to the matched image to simulate the mandibular movement.
  • the collision simulation unit 150 analyzes various collision states of the oral data in the matched image through the mandibular motion simulation to analyze the occlusal state of the collided upper and lower jaw.
  • the collision simulation unit 150 may analyze the movement of the temporomandibular joint (TMJ). As a result, as shown in (b), the impact region of the temporal mandibular joint (TMJ) with the mandible may be analyzed, and as shown in (c), the collision region of the joint protrusion may be analyzed.
  • the collision simulation unit 150 analyzes the collision of the upper and lower teeth of the occlusal surface through the mandibular motion simulation and outputs the oral occlusal state according to the mandibular motion.
  • the collision simulation unit 150 checks the mandibular movement due to the patient's own temporomandibular joint, and performs a prosthesis design based on the temporal mandibular joint (TMJ) and the occlusal surface collision through the mandibular movement.
  • TMJ temporal mandibular joint
  • the prosthesis may be designed based on the patient's oral occlusal state, or the prosthetic design may be modified based on the oral occlusion by the virtual prosthesis.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of analyzing oral occlusion based on patient temporomandibular joint movement according to an embodiment.
  • the oral occlusal analysis apparatus 100 obtains a 3D oral scan image and a CT image of a patient (S110).
  • the oral occlusal analysis apparatus 100 generates a matched image in which the 3D oral scan image and the CT image are matched by matching registration points and / or teeth of the 3D oral scan image and the CT image (S120).
  • the oral occlusal analysis apparatus 100 separates the mandible and the skull including the temporal mandibular joint (TMJ) from the registration image or the CT image using the CT image (S130).
  • TMJ temporal mandibular joint
  • the oral occlusal analysis apparatus 100 sets the center points of the left and right temporal mandibular joint (TMJ) and the lower jaw teeth as exercise reference points (S140).
  • the oral occlusal analysis apparatus 100 sets motion parameters for determining a range of motion of the left and right temporal mandibular joint (TMJ), and generates a mandibular joint motion model modeling the motion range of the temporal mandibular joint (TMJ) in three-dimensional space. (S150).
  • the oral occlusal analysis apparatus 100 applies the mandibular joint motion model of the patient to the registration image of the patient to simulate the mandibular movement of the patient (S160).
  • the oral occlusal analysis apparatus 100 measures a collision state of the maxillary / mandibular tooth occlusal surface and the temporomandibular joint region through the mandibular motion simulation of the patient (S170).
  • the oral occlusal state including the maxillary / mandibular tooth occlusal surface and the collision state of the temporomandibular joint site, is reflected in the prosthetic design.
  • the patient-specific oral occlusion may be analyzed using the 3D oral scan image and the CT image.
  • the embodiments of the present invention described above are not only implemented through the apparatus and the method, but may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiments of the present invention or a recording medium on which the program is recorded.

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Abstract

An oral occlusion analysis device, which operates by means of at least one processor, comprises: an image matching unit for generating a matched image by means of matching three-dimensional oral scan image and CT image of a patient; a mandibular joint movement model generating unit for separating the mandible comprising the temporomandibular joint from the matched image or the CT image, and generating a mandibular joint movement model which is a motion range of the mandible modelled in a three-dimensional space by means of movement parameters determining the movement range of the temporomandibular joint; and a collision simulating unit for simulating the mandibular motion of the patient by means of applying the mandibular joint movement model to a mandibular area of the matched image, and measuring the collision state of a tooth occlusal surface of the patient by means of the simulation.

Description

환자 측두하악 관절 움직임 기반 구강 교합 분석 방법 및 장치Method and Apparatus for Oral Occlusion Analysis Based on Patients' Temporomandibular Joint Movement
본 발명은 환자 측두하악 관절 움직임 분석에 관한 것이다.The present invention relates to patient temporomandibular joint movement analysis.
치과분야의 보철물 설계와 구강장치 제작을 위해 최근 디지털 장비의 기술발전으로 디지털화된 교합 분석이 활성화되고 있다. 이 중에, 물리적인 교합기를 디지털화한 가상 교합기를 이용하여 환자의 구강 교합 분석을 하는 방법이 있다. 하지만, 가상 교합기는 환자마다의 측두하악 관절(TemporoMandibular Joint,TMJ) 움직임 대신, 통계적으로 수치화된 움직임 파라미터를 사용하므로, 환자마다의 턱관절 구조와 움직임의 특성을 반영할 수 없다. 특히, 측두하악 관절의 기하학적인 움직임을 분석하기 어려워, 턱관절 구조에 대한 고려 없이 구강 장치가 제작될 수 있다.Recently, digital occlusion analysis is being activated by the development of digital equipment for the prosthesis design and oral device manufacturing in the dental field. Among them, there is a method of analyzing the oral occlusion of a patient using a virtual articulator digitizing a physical articulator. However, the virtual articulator uses statistically quantified movement parameters instead of per-temporal Temporal Mandibular Joint (TMJ) movements, and thus cannot reflect the characteristics of the jaw joint structure and movement of each patient. In particular, it is difficult to analyze the geometric movement of the temporomandibular joint, so that the oral device can be manufactured without considering the structure of the jaw joint.
한편, 환자의 측두하악 관절 움직임을 분석하기 위해 마커나 센서를 부착한 장치를 구강에 착용한 후, CT 촬영하여 데이터를 확보할 수 있다. 하지만, 별도의 구장 착용 장치는 고가이며 데이터 확보 절차가 복잡한 단점이 있다. On the other hand, in order to analyze the temporomandibular joint movement of the patient wearing a device with a marker or sensor attached to the oral cavity, CT imaging can be secured data. However, a separate stadium wearing device is expensive and has a disadvantage of complicated data acquisition procedure.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 환자의 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상을 이용하여 환자의 하악 관절 운동 모델을 생성하고, 하악 관절 운동 모델로 시뮬레이션한 하악 움직임을 기초로 구강 교합을 분석하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to generate a mandibular joint motion model of the patient using a 3D oral scan image and CT image of the patient, and to analyze the oral occlusion based on the mandibular movement simulated by the mandible joint motion model and To provide a device.
한 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 구강 교합 분석 장치로서, 환자의 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상을 정합하여 정합 영상을 생성하는 영상 정합부, 상기 정합 영상 또는 상기 CT 영상에서 측두하악 관절(Temporomandibular joint)을 포함하는 하악을 분리하고, 상기 측두하악 관절의 운동 범위를 결정하는 운동 파라미터들을 이용하여 상기 하악의 움직임 범위를 3차원 공간에 모델링한 하악 관절 운동 모델을 생성하는 하악 관절 운동 모델 생성부, 그리고 상기 하악 관절 운동 모델을 상기 정합 영상의 하악 영역에 적용하여 상기 환자의 하악 움직임을 시뮬레이션하고, 상기 시뮬레이션을 통해 상기 환자의 치아 교합면의 충돌 상태를 측정하는 충돌 시뮬레이션부를 포함한다.An oral occlusal analysis device operated by at least one processor according to an embodiment, comprising: an image registration unit for generating a registration image by registering a 3D oral scan image and a CT image of a patient, a temporal image in the registration image or the CT image Mandibular joint that separates the mandible including the temporomandibular joint and creates a mandible joint model that models the range of motion of the mandible in three-dimensional space using motion parameters that determine the range of motion of the temporomandibular joint. An exercise model generator, and a maneuver simulation model for applying the mandible joint motion model to the mandibular region of the registration image to simulate the mandibular movement of the patient and measuring the collision state of the tooth occlusal surface of the patient through the simulation; do.
상기 영상 정합부는 상기 3차원 구강 스캔 영상 및 상기 CT 영상의 공통된 정합 지점들을 매칭하여 상기 정합 영상을 생성할 수 있다.The image matching unit may generate the registration image by matching common registration points of the 3D oral scan image and the CT image.
상기 하악 관절 운동 모델 생성부는 왼쪽 측두하악 관절, 오른쪽 측두하악 관절, 그리고 하악 치아 중심위 각각을 운동 기준점들로 결정하고, 상기 운동 파라미터들을 기초로 상기 운동 기준점들의 운동 범위를 결정할 수 있다. 상기 운동 파라미터들은 각 운동 기준점에서의 최대 왼쪽 움직임 범위, 최대 오른쪽 움직임 범위, 그리고 턱의 최대 돌출범위를 포함할 수 있다.The mandibular joint motion model generator may determine each of the left temporal mandibular joint, the right temporal mandibular joint, and the mandibular tooth center as motion reference points, and determine the motion range of the motion reference points based on the motion parameters. The exercise parameters may include a maximum left movement range, a maximum right movement range, and a maximum protrusion range of the jaw at each exercise reference point.
상기 하악 관절 운동 모델 생성부는 상기 왼쪽 측두하악 관절 및 상기 오른쪽 측두하악 관절의 관절 돌기(Mandibular condyle)에 하악 움직임 축을 설정하고, 상기 하악 치아 중심위를 기준으로 하악 움직임 범위를 제한하여 상기 운동 범위를 결정할 수 있다. The mandible joint motion model generator sets a mandatory movement axis in the mandibular condyle of the left temporal mandibular joint and the right temporal mandibular joint, and limits the range of mandibular movement based on the center of the mandibular tooth. You can decide.
상기 충돌 시뮬레이션부는 상기 시뮬레이션을 통해 상기 환자의 측두하악 관절 부위의 충돌 상태를 더 측정할 수 있다.The collision simulation unit may further measure the collision state of the temporomandibular joint region of the patient through the simulation.
상기 영상 정합부는 상기 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상을 정합하고, 가상의 보철물을 정합된 영상의 시술 위치에 추가하여 상기 정합 영상을 생성할 수 있다.The image registration unit may match the 3D oral scan image and the CT image, and generate the registration image by adding a virtual prosthesis to the procedure position of the matched image.
상기 충돌 시뮬레이션부는 상기 시뮬레이션을 통해 상기 환자의 치아 교합면의 충돌 상태를 측정하여 상기 가상의 보철물에 의한 상기 환자의 구강 교합 상태를 출력할 수 있다.The collision simulation unit may output the oral occlusal state of the patient by the virtual prosthesis by measuring the collision state of the occlusal surface of the patient through the simulation.
다른 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 장치의 구강 교합 분석 방법으로서, 환자의 CT 영상에서 측두하악 관절(Temporomandibular joint)을 포함하는 하악을 분리하고, 상기 측두하악 관절의 운동 범위를 3차원 공간에 모델링한 하악 관절 운동 모델을 생성하는 단계, 상기 환자의 3차원 구강 스캔 영상 및 상기 CT 영상을 정합하여 정합 영상에 상기 하악 관절 운동 모델을 적용하여 상기 환자의 하악 움직임을 시뮬레이션하는 단계, 그리고 상기 시뮬레이션을 통해 상기 환자의 치아 교합면의 충돌 상태를 측정하여 상기 환자의 구강 교합 상태를 출력하는 단계를 포함한다.An oral occlusal analysis method of a device operated by at least one processor according to another embodiment, comprising: separating a mandible including a temporomandibular joint from a CT image of a patient, and adjusting the range of motion of the temporomandibular joint 3 Generating a mandibular joint motion model modeled in a dimensional space, matching the 3D oral scan image and the CT image of the patient and simulating mandibular motion of the patient by applying the mandibular joint motion model to a registration image; And outputting an oral occlusal state of the patient by measuring a collision state of the occlusal surface of the patient through the simulation.
상기 하악 관절 운동 모델을 생성하는 단계는 왼쪽 측두하악 관절, 오른쪽 측두하악 관절, 그리고 하악 치아 중심위 각각을 운동 기준점들로 결정하고, 상기 왼쪽 측두하악 관절 및 상기 오른쪽 측두하악 관절의 운동 범위를 결정하는 운동 파라미터들을 이용하여 상기 하악의 움직임 범위를 3차원 공간에 모델링할 수 있다.The generating of the mandibular joint motion model may include determining the left temporal mandibular joint, the right temporal mandibular joint, and the mandibular tooth center as motion reference points, and determining the range of motion of the left temporal mandibular joint and the right temporal mandibular joint. The motion range of the mandible may be modeled in three-dimensional space using the motion parameters.
상기 3차원 구강 스캔 영상 및 상기 CT 영상의 공통된 정합 지점들을 매칭하여 상기 정합 영상을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include generating the matched image by matching common matched points of the 3D oral scan image and the CT image.
상기 환자의 구강 교합 상태를 출력하는 단계는 상기 시뮬레이션을 통해 상기 환자의 측두하악 관절 부위의 충돌 상태를 더 측정하여 상기 환자의 구강 교합 상태를 출력할 수 있다.The outputting of the oral occlusal state of the patient may further measure the collision state of the temporomandibular joint region of the patient through the simulation to output the oral occlusal state of the patient.
실시예에 따르면 3차원 구강 스캔 영상과 CT 영상을 이용하여 환자 맞춤형 구강 교합을 분석할 수 있다. 특히, 실시예에 따르면 별도의 구강 착용 장치 없이 간편하고 편리하게 환자의 턱관절 움직임 및 교합 여부를 시뮬레이션할 수 있다.According to an embodiment, patient-specific oral occlusion may be analyzed using a 3D oral scan image and a CT image. In particular, according to the embodiment it is possible to simulate the jaw joint movement and occlusion of the patient simply and conveniently without a separate mouth wearing device.
도 1은 실시예에 따른 환자 하악 움직임 기반 구강 교합 분석 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a device for mandibular movement based oral occlusal analysis according to an embodiment.
도 2는 실시예에 따른 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상 정합을 설명하는 도면이다.2 is a view illustrating registration of a 3D oral cavity scan image and a CT image according to an exemplary embodiment.
도 3은 실시예에 따른 측두하악 관절 분리를 설명하는 도면이다.3 is a view illustrating the temporal mandibular joint separation according to the embodiment.
도 4는 실시예에 따른 하악 관절 운동 모델 생성을 위한 운동 기준점 설정을 설명하는 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of setting an exercise reference point for generating a mandibular joint motion model according to an embodiment.
도 5는 실시예에 따른 하악 관절 운동 모델의 예시이다.5 is an illustration of a mandible joint motion model according to an embodiment.
도 6은 실시예에 따른 하악 움직임 원리를 설명하는 도면이다.6 is a view for explaining the principle of mandibular movement according to an embodiment.
도 7은 실시예에 따른 하악 관절 운동 모델을 이용한 하악 움직임 시뮬레이션 및 충돌 분석을 설명하는 도면이다.7 is a diagram illustrating a mandible motion simulation and collision analysis using a mandible joint motion model according to an embodiment.
도 8은 실시예에 따른 충돌 및 교합 분석을 설명하는 도면이다.8 illustrates a collision and occlusion analysis according to an embodiment.
도 9는 실시예에 따른 환자 측두하악 관절 움직임 기반 구강 교합 분석 방법의 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a method of analyzing oral occlusion based on patient temporomandibular joint movement according to an embodiment.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 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. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. In addition, the terms “… unit”, “… unit”, “module”, etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. have.
도 1은 실시예에 따른 환자 하악 움직임 기반 구강 교합 분석 장치의 블록도이고, 도 2는 실시예에 따른 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상 정합을 설명하는 도면이며, 도 3은 실시예에 따른 측두하악 관절 분리를 설명하는 도면이다.1 is a block diagram of a device for analyzing mandibular movement based oral occlusion according to an embodiment, FIG. 2 is a view illustrating registration of a 3D oral scan image and CT image according to an embodiment, and FIG. It is a figure explaining mandibular joint separation.
도 1을 참고하면, 환자 하악 움직임 기반 구강 교합 분석 장치(간단히 '구강 교합 분석 장치'라고 한다)(100)는 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하고, 환자의 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상을 이용하여 환자의 하악 관절 운동 모델을 생성하고, 하악 관절 운동 모델로 시뮬레이션한 하악 움직임을 기초로 구강 교합을 분석한다. 이를 위해 구강 교합 분석 장치(100)는 영상 정합부(110), 하악 관절 운동 모델 생성부(130), 그리고 충돌 시뮬레이션부(150)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a patient mandibular movement-based oral occlusal analysis apparatus (hereinafter, simply referred to as an “oral occlusal analysis apparatus”) 100 is operated by at least one processor and uses a 3D oral scan image and a CT image of a patient. The mandibular joint movement model of the patient is generated, and the oral occlusion is analyzed based on the mandibular movement simulated by the mandibular joint movement model. To this end, the oral occlusal analysis apparatus 100 includes an image registration unit 110, a mandibular joint motion model generator 130, and a collision simulation unit 150.
영상 정합부(110)는 환자의 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상을 획득한다. 영상 정합부(110)는 치과용 구강 스캐너(10)에 의해 획득된 3차원 구강 스캔 데이터(예를 들면, STL 파일들)와 치과용 CT 촬영 장치(20)에 의해 획득된 CT 데이터(예를 들면, DICOM 파일들)로부터 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상을 획득할 수 있다. 이때, CT 영상은 콘빔 CT(conebeam computed tomography, CBCT) 영상일 수 있다.The image matching unit 110 acquires a 3D oral scan image and a CT image of the patient. The image matching unit 110 may include three-dimensional oral scan data (eg, STL files) acquired by the dental oral scanner 10 and CT data (eg, obtained by the dental CT imaging apparatus 20). For example, three-dimensional oral scan images and CT images may be obtained from DICOM files. In this case, the CT image may be a conebeam computed tomography (CBCT) image.
치과용 구강 스캐너(10)는 촬영을 통해 구강 표면을 영상화한다. 따라서, 치과용 구강 스캐너(10)로 획득된 3차원 구강 스캔 영상은 구강 내의 치주 조직 중 치관(잇몸 외부로 나타난 치아 상부 측)의 형상에서 명확하게 드러나지 않는 치근(치조골과 결합되는 부분으로 잇몸 내부로 가려진 치아 하부 측) 주변의 잇몸의 형상을 포함한다. 따라서, 3차원 구강 스캔 영상으로부터 치아의 치관 및 잇몸 등에 대한 구강 표면 정보를 획득할 수 있다. The dental oral scanner 10 images the oral cavity surface through imaging. Therefore, the three-dimensional oral scan image obtained by the dental oral scanner 10 is a tooth root (parts coupled with the alveolar bone) that is not clearly revealed in the shape of the crown (upper teeth shown outside the gums) of the periodontal tissue in the oral cavity. And the shape of the gum around the lower tooth side). Therefore, the oral cavity surface information about the crown and the gum of the tooth can be obtained from the 3D oral scan image.
CT 촬영 장치(20)는 촬영을 통해 구강 내 치아 및 치주 조직 등의 골조직을 영상화한다. 따라서, CT 촬영 장치(20)로 획득된 CT 영상은 구강 내의 치주 조직 중 치관, 치근, 치조골, 치아 등의 골조직을 포함한다. The CT imaging apparatus 20 images bone tissue such as teeth and periodontal tissue in the oral cavity through the imaging. Therefore, the CT image acquired by the CT imaging apparatus 20 includes bone tissues such as crown, root, alveolar bone and teeth among the periodontal tissues in the oral cavity.
영상 정합부(110)는 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상의 정합 지점들이 결정되면, 두 영상의 정합 지점들을 매칭하여, 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상을 정합시킨다. 이때, 영상 정합부(110)는 정합 지점들을 매칭하여 초기 정합하고, 치아 등의 상세 정보를 기초로 정밀 정합할 수 있다. 정합 지점은 사용자가 선택하거나, 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상에서 공통적으로 잘 표현되는 동일 지점들로 자동 결정될 수 있다. 이때, 정합 지점은 기준 치아들의 표면상의 특정 위치로 결정될 수 있다.When the matching points of the 3D oral scan image and the CT image are determined, the image matching unit 110 matches the matching points of the two images to match the 3D oral scan image and the CT image. In this case, the image matching unit 110 may initially match by matching the matching points, and may precisely match based on detailed information such as teeth. The registration point may be selected by the user or automatically determined by the same points that are commonly expressed in the 3D oral scan image and the CT image. In this case, the registration point may be determined as a specific position on the surface of the reference teeth.
도 2를 참고하면, 3차원 구강 스캔 영상(11)에서 정합 지점들(p11, p12, p13)이 결정된다. CT 영상(21)에서 3차원 구강 스캔 영상(11)의 정합 지점들(p11, p12, p13)과 정합되는 지점들(p21, p22, p23)이 결정된다. 영상 정합부(110)는 두 영상의 정합 지점들을 매칭하여, 3차원 구강 스캔 영상(11) 및 CT 영상(21)을 중첩한다. 그러면, 3차원 구강 스캔 영상(11) 및 CT 영상(21)이 정합된 영상(30)이 생성된다. Referring to FIG. 2, matching points p11, p12, and p13 are determined in the 3D oral cavity scan image 11. Points p21, p22, and p23 that are matched with registration points p11, p12, and p13 of the 3D oral cavity scan image 11 in the CT image 21 are determined. The image matching unit 110 matches the registration points of the two images and overlaps the 3D oral scan image 11 and the CT image 21. Then, an image 30 in which the 3D oral scan image 11 and the CT image 21 are matched is generated.
임플란트 등의 다양한 보철물 디자인 시, 환자의 상악/하악 골조직과 구강 표면구조가 정확하게 표현되어야 한다. CT 영상(21)은 단단한 골조직을 잘 표현하지만, 잇몸, 혀, 근육 등과 같은 부드러운 조직을 표현하지 못하는 한계가 있다. 이를 보완하기 위해 3차원 구강 표면 데이터를 제공하는 구강 스캔 영상(11)과 CT 영상(21)을 정합함으로써, 정합 영상(30)은 골조직과 구강 표면구조를 정확하게 표현할 수 있다.When designing various prostheses, such as implants, the patient's maxillary / mandibular bone tissue and oral surface structure must be accurately represented. Although the CT image 21 expresses hard bone tissue well, there is a limit in that it cannot express soft tissues such as gums, tongues, muscles, and the like. In order to compensate for this, by matching the oral scan image 11 and the CT image 21 providing 3D oral surface data, the registration image 30 can accurately represent the bone tissue and the oral surface structure.
하악 관절 운동 모델 생성부(130)는 CT 영상을 이용하여 측두하악 관절(TemporoMandibular Joint, TMJ)을 포함하는 하악과 두개골을 분리한다. The mandibular joint motion model generator 130 separates the mandible and the skull including the temporal mandibular joint (TMJ) using a CT image.
도 3을 참고하면, 정합 영상(31)에 중첩된 CT 영상은 골조직을 표현하고 있으므로, CT영상의 기준값(threshold) 설정을 통한 영역 확장(Region growing) 방법으로 상악/하악을 분리할 수 있다. 하악 관절 운동 모델 생성부(130)는 3차원 볼륨 데이터에서 분리된 상악/하악을 3차원 메쉬(Mesh) 영상으로 변환할 수 있다.Referring to FIG. 3, since the CT image superimposed on the registration image 31 represents bone tissue, the maxillary / mandible may be separated by a region growing method by setting a threshold of the CT image. The mandible joint motion model generation unit 130 may convert the maxillary / mandible separated from the 3D volume data into a 3D mesh image.
하악 관절 운동 모델 생성부(130)는 하악 움직임의 축이 되는 좌우 측두하악 관절(TMJ)과 아랫턱 치아의 중심 지점을 운동 기준점들로 설정한다. 하악 관절 운동 모델 생성부(130)는 좌우 측두하악 관절의 운동 범위를 결정하는 운동 파라미터들을 설정하고, 측두하악 관절(TMJ)의 움직임 범위를 3차원 공간에 모델링(표시)한 하악 관절 운동 모델을 생성한다.The mandibular joint motion model generation unit 130 sets the center points of the left and right temporal mandibular joint (TMJ) and the lower jaw tooth, which are the axes of the mandibular movement, as exercise reference points. The mandibular joint motion model generator 130 sets motion parameters that determine the range of motion of the left and right temporal mandibular joints, and models the mandibular joint motion model that models (displays) the motion range of the temporomandibular joint (TMJ) in three-dimensional space. Create
충돌 시뮬레이션부(150)는 환자의 하악 관절 운동 모델을 정합 영상에 적용하여 환자의 하악 움직임을 시뮬레이션 한다. 정합 영상은 CT 영상에 3차원 구강 스캔 영상이 정합되어 있으므로, 충돌 시뮬레이션부(150)는 하악 움직임 시뮬레이션을 통해, 상악/하악의 치아 교합면과 측두하악 관절 부위의 충돌 상태를 측정할 수 있다. 충돌 시뮬레이션부(150)는 환자 구강 내 충돌 상태 정보를 출력한다. 환자 구강 내 충돌 상태 정보를 기초로 보철물이 설계될 수 있다.The collision simulation unit 150 applies the mandibular joint motion model of the patient to the registration image to simulate the mandibular movement of the patient. Since the 3D oral scan image is matched with the CT image, the collision simulation unit 150 may measure the collision state between the maxillary / mandibular tooth occlusal surface and the temporomandibular joint region through mandibular motion simulation. The collision simulation unit 150 outputs collision state information in the patient's mouth. The prosthesis can be designed based on the crash state information in the patient's mouth.
다른 실시예에 다르면, 충돌 시뮬레이션부(150)는 가상의 보철물 데이터를 더 포함하는 정합 영상을 기초로, 가상의 보철물에 의해 환자의 상악/하악의 치아 교합면과 측두하악 관절 부위의 충돌 상태를 측정할 수 있다. 즉, 사용자(의사)는 임플란트 등의 각종 보철물 시술 전에, 가상의 보철물을 정합 영상의 시술 위치에 추가(합성)한 후, 치아 교합면과 측두하악 관절 부위의 충돌 상태를 측정한다. 이를 통해, 사용자(의사)는 가상의 보철물에 의한 치아 교합 영향을 미리 확인할 수 있고, 환자 구강 내 충돌 상태 정보에 따라 보철물 설계를 수정할 수 있다.According to another exemplary embodiment, the collision simulation unit 150 may determine a collision state between the maxillary and mandibular dental occlusal surface and the temporomandibular joint region by the virtual prosthesis based on the registration image further including virtual prosthetic data. It can be measured. That is, the user (doctor) adds (synthesizes) a virtual prosthesis to the procedure position of the registration image, and measures the collision state between the tooth occlusal surface and the temporomandibular joint region before the procedure of various prosthetics such as an implant. Through this, the user (doctor) can check the tooth occlusion effect by the virtual prosthesis in advance, and can modify the prosthesis design according to the collision state information in the patient's mouth.
도 4는 실시예에 따른 하악 관절 운동 모델 생성을 위한 운동 기준점 설정을 설명하는 도면이고, 도 5는 실시예에 따른 하악 관절 운동 모델의 예시이며, 도 6은 실시예에 따른 하악 움직임 원리를 설명하는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating an example of setting an exercise reference point for generating a mandible joint motion model according to an embodiment, FIG. 5 is an illustration of a mandible joint motion model according to an embodiment, and FIG. 6 is a diagram illustrating a mandatory movement principle according to an embodiment. It is a figure.
도 4을 참고하면, 측두하악 관절(TMJ)은 아래턱뼈(하악골)와 옆머리뼈(측두골) 사이에 위치하여 두 뼈를 연결하는 관절이다. 측두하악 관절은 하악 운동의 중심축으로 작용하며 턱근육과 인대에 의해 지지된다. Referring to FIG. 4, the temporomandibular joint (TMJ) is a joint between two bones located between the mandible (mandibular bone) and the temporal bone (temporal bone). The temporomandibular joint acts as the central axis of the mandibular movement and is supported by the jaw muscles and ligaments.
하악 움직임은 측두하악 관절(TMJ) 부위의 관절 돌기(Mandibular condyle, 하악 과두)와 오목한 하악와(Mandibular fossa)의 구조에 의해 움직임이 결정된다. 따라서 하악의 기하학적인 운동을 분석하기 위해 좌우 측두하악 관절(TMJ_R, TMJ_L)각각을 운동 기준점으로 설정한다. 그리고 좌우 측두하악 관절(TMJ_R, TMJ_L) 각각의 관절 돌기에 대해 3차원 움직임 축을 설정한다. Mandibular movement is determined by the structure of the mandibular condyle (mandibular condyle) and concave mandibular fossa in the TMJ region. Therefore, in order to analyze the geometric motion of the mandible, the left and right temporal mandibular joints (TMJ_R, TMJ_L) are set as the motion reference points. A three-dimensional movement axis is set for each of the joint protrusions of the left and right temporal mandibular joints TMJ_R and TMJ_L.
또한, 하악의 움직임 범위를 제한하기 위해, 아랫턱 치아의 중심위(Centric Relation, CR)도 운동 기준점으로 설정한다. In addition, in order to limit the range of movement of the lower jaw, the center of the lower jaw teeth (Centric Relation, CR) is also set as the reference point of movement.
도 5를 참고하면, 하악 관절 운동 모델 생성부(130)는 각 운동 기준점의 운동 범위를 결정하는 운동 파라미터들을 이용하여, 좌우 측두하악 관절(TMJ_R, TMJ_L), 그리고 하악 치아 중심위(CR) 각각의 운동 범위를 설정한다. 운동 파라미터들은 표 1과 같다.Referring to FIG. 5, the mandibular joint motion model generation unit 130 uses left and right temporal mandibular joints TMJ_R and TMJ_L, and mandibular tooth center CR, respectively, using motion parameters that determine a range of motion of each exercise reference point. Set the range of motion. The exercise parameters are shown in Table 1.
운동 파라미터Exercise parameters 설명Explanation
CO(Centric Occlusion)Centric Occlusion 교합치(상악)의 중심위Center position of occlusal teeth
LL(Left Lateral)Left Lateral (LL) 최대 왼쪽 움직임 범위Max left movement range
RL(Right Lateral)Right Lateral (RL) 최대 오른쪽 움직임 범위Maximum right-hand movement range
P(Protrusive)P (Protrusive) 턱의 최대 돌출범위Maximum protrusion of the jaw
R(Rest Position)R (Rest Position) 하악 안정 위치Mandible stable position
E(Maximum Opening)Maximum opening (E) 최대 개방 위치Open position
하악 치아 중심위(CR) 또는 교합치 중심위(CO)를 기준으로 최대 왼쪽 움직임 범위(LL), 최대 오른쪽 움직임 범위(RL), 최대 돌출범위(P)를 연결하는 영역이 하악의 움직임 범위에 해당한다. 또한, 하악 안정 위치(R), 최대 개방 위치(E)를 이용하여 3차원 공간에서의 하악 움직임을 모델링할 수 있다.The area that connects the maximum left movement range (LL), the maximum right movement range (RL), and the maximum protrusion range (P) with respect to the mandibular tooth center (CR) or occlusal center (CO) is defined in the mandibular movement range. Corresponding. In addition, the mandible stable position (R), the maximum opening position (E) can be used to model the mandibular movement in the three-dimensional space.
여기서, 좌우 측두하악 관절(TMJ_R, TMJ_L) 각각에 대한 의한 최대 왼쪽 움직임 범위(LL), 최대 오른쪽 움직임 범위(RL), 최대 돌출범위(P)를 설정하는 방법은 다양할 수 있다. 예를 들어, 연령이나 성별에 따라 측정한 기준값을 기초로 환자의 하악의 움직임 범위를 설정할 수 있다. 또는 방사선 촬영을 위해 특수 제작된 측정 장치를 환자 구강내에 삽입하여 턱의 전방, 좌/우측으로 최대로 이동시키고 최대 왼쪽 움직임 지점, 최대 오른쪽 움직임 지점, 최대 돌출지점의 위치값을 측정할 수 있다. 하악 관절 운동 모델 생성부(130)는 좌우 측두하악 관절(TMJ_R, TMJ_L)의 움직임에 따른 하악의 움직임 범위를 3차원 공간에 모델링(표시)한 하악 관절 운동 모델을 생성한다. Here, the method of setting the maximum left movement range LL, the maximum right movement range RL, and the maximum protrusion range P for each of the left and right temporal mandibular joints TMJ_R and TMJ_L may vary. For example, the range of mandibular movement of the patient may be set based on a reference value measured according to age or gender. Alternatively, a specially designed measuring device for radiography can be inserted into the patient's mouth and moved to the front, left and right of the jaw to the maximum, and the position values of the maximum left movement point, maximum right movement point and maximum protrusion point can be measured. The mandible joint motion model generator 130 generates a mandible joint motion model that models (displays) a mandible movement range according to the movement of the left and right temporal mandibular joints TMJ_R and TMJ_L in three-dimensional space.
도 5의 (a)는 시상면(Sagittal plane), 즉 옆에서 본 하악 움직임 범위를 나타내는 움직임 모델이다. 가로축은 얼굴의 뒤(back)에서 앞(front)으로 향하는 방향에서의 위치이고, 세로축은 아래(bottom)에서 위(top)으로 향하는 방향에서의 위치이다. FIG. 5A is a motion model showing a sagittal plane, ie, a range of mandibular movement seen from the side. The horizontal axis is the position in the direction from the back to the front of the face, and the vertical axis is the position in the direction from the bottom to the top.
도 5의 (b)는 관상면(Frontal plane), 즉 앞에서 본 하악 움직임 범위를 나타내는 움직임 모델이다. 가로축은 얼굴의 오른쪽(right)에서 왼쪽(left)으로 향하는 방향에서의 위치이고, 세로축은 아래(bottom)에서 위(top)으로 향하는 방향에서의 위치이다. FIG. 5B is a motion model showing a coronal plane, that is, the range of mandible movement seen from above. The horizontal axis is the position in the direction from the right to the left of the face, and the vertical axis is the position in the direction from the bottom to the top.
도 5의 (c)는 수평면(Transvers plane), 즉 위에서 본 하악 움직임 범위를 나타내는 움직임 모델이다. 가로축은 얼굴의 오른쪽(right)에서 왼쪽(left)으로 향하는 방향에서의 위치이고, 세로축은 앞(front)에서 뒤(back)으로 향하는 방향에서의 위치이다. FIG. 5C is a motion model showing a transverse plane, that is, a range of mandibular movement seen from above. The horizontal axis is the position in the direction from the right to the left of the face, and the vertical axis is the position in the direction from the front to the back.
도 6을 참고하면, 측두하악 관절의 움직임에 따른 하악 움직임 원리를 설명하는 도면이다. 도 7의 (a)를 참고하면, 수평면에서, 오른쪽 관절 돌기가 C에서 W로 이동할 때, 턱의 밸런스에 의해 반대쪽인 왼쪽 관절 돌기는 C에서 라인 B를 따라 이동하고, Bennett Angle이라고 하는 BG가 발생되고, C에서 P로 돌출 운동을 한다. Referring to Figure 6, it is a diagram illustrating the principle of mandibular movement according to the movement of the temporomandibular joint. Referring to (a) of FIG. 7, in the horizontal plane, when the right joint protrusion moves from C to W, the left joint protrusion opposite to the balance of the jaw moves along the line B in C, and a BG called Bennett Angle Generated and extruded from C to P.
이러한 오른쪽 하악 운동은, 하악 치아 중심위(CR)/교합치 중심위(CO)를 기준으로 최대 왼쪽 움직임 범위(LL), 최대 오른쪽 움직임 범위(RL), 최대 돌출범위(P)를 연결하는 수평면(CR, LL, P, RL), 그리고 관절 돌기의 위치(W, C, B, P)에서의 점의 움직임으로 도식적으로 표현할 수 있다.The right mandible movement is a horizontal plane connecting the maximum left movement range (LL), the maximum right movement range (RL), and the maximum protrusion range (P) with respect to the mandibular tooth center (CR) / occlusal center (CO). It can be represented graphically as the movement of a point at (CR, LL, P, RL) and the position (W, C, B, P) of the articular process.
도 6의 (b)를 참고하면, 하악 치아 중심위(CR)/교합치 중심위(CO)를 기준으로 최대 돌출범위(F), 하악 안정 위치(Rest Position, R), 최대 개방 위치(Maximum Opening, E)를 연결하는 시상면에서의 하악 움직임 범위를 도식적으로 표현할 수 있다.Referring to (b) of FIG. 6, the maximum protrusion range (F), the rest position (Rest Position, R), and the maximum opening position (Maximum) based on the center of mandibular tooth center CR and occlusal tooth center CO. It is possible to graphically express the range of mandibular movement in the sagittal plane connecting the opening, E).
도 7은 실시예에 따른 하악 관절 운동 모델을 이용한 하악 움직임 시뮬레이션 및 충돌 분석을 설명하는 도면이고, 도 8은 실시예에 따른 충돌 및 교합 분석을 설명하는 도면이다.7 is a diagram illustrating a mandible motion simulation and collision analysis using a mandibular joint motion model according to an embodiment, and FIG. 8 is a diagram illustrating a collision and occlusion analysis according to an embodiment.
도 7을 참고하면, 충돌 시뮬레이션부(150)는 환자의 하악 관절 운동 모델을 정합 영상에 적용하여 하악 움직임을 시뮬레이션한다. Referring to FIG. 7, the collision simulation unit 150 applies the mandibular joint motion model of the patient to the matched image to simulate the mandibular movement.
충돌 시뮬레이션부(150)는 하악 움직임 시뮬레이션을 통해 정합 영상 내 구강 데이터의 다양한 충돌 상태를 분석하여, 충돌된 상/하악의 교합 상태를 분석한다.The collision simulation unit 150 analyzes various collision states of the oral data in the matched image through the mandibular motion simulation to analyze the occlusal state of the collided upper and lower jaw.
예를 들면, (a)와 같이, 충돌 시뮬레이션부(150)는 측두하악 관절(TMJ)의 움직임을 분석할 수 있다. 이를 통해 (b)와 같이, 측두하악 관절(TMJ)의 하악와의 충돌 영역을 분석하고, (c)와 같이, 관절 돌기의 충돌 영역을 분석할 수 있다.For example, as shown in (a), the collision simulation unit 150 may analyze the movement of the temporomandibular joint (TMJ). As a result, as shown in (b), the impact region of the temporal mandibular joint (TMJ) with the mandible may be analyzed, and as shown in (c), the collision region of the joint protrusion may be analyzed.
도 8을 참고하면, 충돌 시뮬레이션부(150)는 하악 움직임 시뮬레이션을 통해 상/하악의 치아 교합면의 충돌을 분석하여 하악 움직임에 따른 구강 교합 상태를 출력한다.Referring to FIG. 8, the collision simulation unit 150 analyzes the collision of the upper and lower teeth of the occlusal surface through the mandibular motion simulation and outputs the oral occlusal state according to the mandibular motion.
충돌 시뮬레이션부(150)는 환자 고유의 측두하악 관절에 의한 하악 움직임을 확인하고, 하악 움직임을 통해 측두하악 관절(TMJ) 및 치아 교합면 충돌을 기초로, 보철물 디자인을 수행한다.The collision simulation unit 150 checks the mandibular movement due to the patient's own temporomandibular joint, and performs a prosthesis design based on the temporal mandibular joint (TMJ) and the occlusal surface collision through the mandibular movement.
환자 구강 교합 상태를 기초로 보철물이 설계되거나, 가상의 보철물에 의한 구강 교합 상태를 기초로 보철물 설계가 수정할 수 있다.The prosthesis may be designed based on the patient's oral occlusal state, or the prosthetic design may be modified based on the oral occlusion by the virtual prosthesis.
도 9는 실시예에 따른 환자 측두하악 관절 움직임 기반 구강 교합 분석 방법의 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a method of analyzing oral occlusion based on patient temporomandibular joint movement according to an embodiment.
도 9를 참고하면, 구강 교합 분석 장치(100)는 환자의 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상을 획득한다(S110).9, the oral occlusal analysis apparatus 100 obtains a 3D oral scan image and a CT image of a patient (S110).
구강 교합 분석 장치(100)는 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상의 정합 지점들 및/또는 치아들을 매칭하여, 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상이 정합된 정합 영상을 생성한다(S120).The oral occlusal analysis apparatus 100 generates a matched image in which the 3D oral scan image and the CT image are matched by matching registration points and / or teeth of the 3D oral scan image and the CT image (S120).
구강 교합 분석 장치(100)는 CT 영상을 이용하여, 정합 영상 또는 CT 영상에서 측두하악 관절(TMJ)을 포함하는 하악과 두개골을 분리한다(S130). The oral occlusal analysis apparatus 100 separates the mandible and the skull including the temporal mandibular joint (TMJ) from the registration image or the CT image using the CT image (S130).
구강 교합 분석 장치(100)는 좌우 측두하악 관절(TMJ)과 아랫턱 치아의 중심 지점을 운동 기준점들로 설정한다(S140).The oral occlusal analysis apparatus 100 sets the center points of the left and right temporal mandibular joint (TMJ) and the lower jaw teeth as exercise reference points (S140).
구강 교합 분석 장치(100)는 좌우 측두하악 관절(TMJ)의 운동 범위를 결정하는 운동 파라미터들을 설정하고, 측두하악 관절(TMJ)의 움직임 범위를 3차원 공간에 모델링한 하악 관절 운동 모델을 생성한다(S150).The oral occlusal analysis apparatus 100 sets motion parameters for determining a range of motion of the left and right temporal mandibular joint (TMJ), and generates a mandibular joint motion model modeling the motion range of the temporal mandibular joint (TMJ) in three-dimensional space. (S150).
구강 교합 분석 장치(100)는 환자의 하악 관절 운동 모델을 환자의 정합 영상에 적용하여 환자의 하악 움직임을 시뮬레이션 한다(S160).The oral occlusal analysis apparatus 100 applies the mandibular joint motion model of the patient to the registration image of the patient to simulate the mandibular movement of the patient (S160).
구강 교합 분석 장치(100)는 환자의 하악 움직임 시뮬레이션을 통해, 상악/하악의 치아 교합면, 그리고 측두하악 관절 부위의 충돌 상태를 측정한다(S170).The oral occlusal analysis apparatus 100 measures a collision state of the maxillary / mandibular tooth occlusal surface and the temporomandibular joint region through the mandibular motion simulation of the patient (S170).
상악/하악의 치아 교합면, 그리고 측두하악 관절 부위의 충돌 상태를 포함하는 구강 교합 상태는 보철물 설계에 반영된다.The oral occlusal state, including the maxillary / mandibular tooth occlusal surface and the collision state of the temporomandibular joint site, is reflected in the prosthetic design.
이와 같이 실시예에 따르면 3차원 구강 스캔 영상과 CT 영상을 이용하여 환자 맞춤형 구강 교합을 분석할 수 있다. 특히, 실시예에 따르면 별도의 구강 착용 장치 없이 간편하고 편리하게 환자의 턱관절 움직임 및 교합 여부를 시뮬레이션할 수 있다.As described above, according to the embodiment, the patient-specific oral occlusion may be analyzed using the 3D oral scan image and the CT image. In particular, according to the embodiment it is possible to simulate the jaw joint movement and occlusion of the patient simply and conveniently without a separate mouth wearing device.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.The embodiments of the present invention described above are not only implemented through the apparatus and the method, but may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiments of the present invention or a recording medium on which the program is recorded.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (11)

  1. 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 구강 교합 분석 장치로서,An oral occlusal analysis device operated by at least one processor,
    환자의 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상을 정합하여 정합 영상을 생성하는 영상 정합부,An image registration unit for generating a registration image by matching the 3D oral scan image and the CT image of the patient;
    상기 정합 영상 또는 상기 CT 영상에서 측두하악 관절(Temporomandibular joint)을 포함하는 하악을 분리하고, 상기 측두하악 관절의 운동 범위를 결정하는 운동 파라미터들을 이용하여 상기 하악의 움직임 범위를 3차원 공간에 모델링한 하악 관절 운동 모델을 생성하는 하악 관절 운동 모델 생성부, 그리고The mandible including the temporal mandibular joint (Temporomandibular joint) is separated from the registration image or the CT image, and the motion range of the mandible is modeled in a three-dimensional space by using motion parameters for determining the motion range of the temporomandibular joint. A mandible joint motion model generator for generating a mandible joint motion model, and
    상기 하악 관절 운동 모델을 상기 정합 영상의 하악 영역에 적용하여 상기 환자의 하악 움직임을 시뮬레이션하고, 상기 시뮬레이션을 통해 상기 환자의 치아 교합면의 충돌 상태를 측정하는 충돌 시뮬레이션부Collision simulation unit for applying the mandible joint motion model to the mandible region of the registration image to simulate the movement of the mandible of the patient, and measuring the collision state of the tooth occlusal surface of the patient through the simulation
    를 포함하는 구강 교합 분석 장치.Oral occlusal analysis device comprising a.
  2. 제1항에서,In claim 1,
    상기 영상 정합부는The image matching unit
    상기 3차원 구강 스캔 영상 및 상기 CT 영상의 공통된 정합 지점들을 매칭하여 상기 정합 영상을 생성하는, 구강 교합 분석 장치.And oral occlusion analysis device for generating the registration image by matching common registration points of the 3D oral cavity scan image and the CT image.
  3. 제1항에서,In claim 1,
    상기 하악 관절 운동 모델 생성부는 The mandible joint model generation unit
    왼쪽 측두하악 관절, 오른쪽 측두하악 관절, 그리고 하악 치아 중심위 각각을 운동 기준점들로 결정하고, 상기 운동 파라미터들을 기초로 상기 운동 기준점들의 운동 범위를 결정하며,Determine the left temporal mandibular joint, the right temporal mandibular joint, and each of the mandibular tooth centroids as exercise reference points, and determine the range of motion of the exercise reference points based on the exercise parameters,
    상기 운동 파라미터들은 각 운동 기준점에서의 최대 왼쪽 움직임 범위, 최대 오른쪽 움직임 범위, 그리고 턱의 최대 돌출범위를 포함하는, 구강 교합 분석 장치.And the exercise parameters include a maximum left movement range, a maximum right movement range, and a maximum protrusion range of the jaw at each movement reference point.
  4. 제3항에서,In claim 3,
    상기 하악 관절 운동 모델 생성부는 The mandible joint model generation unit
    상기 왼쪽 측두하악 관절 및 상기 오른쪽 측두하악 관절의 관절 돌기(Mandibular condyle)에 하악 움직임 축을 설정하고, 상기 하악 치아 중심위를 기준으로 하악 움직임 범위를 제한하여 상기 운동 범위를 결정하는, 구강 교합 분석 장치.Oral occlusal analysis device for setting the mandibular movement axis in the mandibular condyle of the left temporal mandibular joint and the right temporal mandibular joint and limiting the range of mandibular movement based on the center of the mandibular tooth .
  5. 제1항에서,In claim 1,
    상기 충돌 시뮬레이션부는The collision simulation unit
    상기 시뮬레이션을 통해 상기 환자의 측두하악 관절 부위의 충돌 상태를 더 측정하는, 구강 교합 분석 장치.Oral occlusal analysis device for further measuring the collision state of the temporomandibular joint region of the patient through the simulation.
  6. 제1항에서,In claim 1,
    상기 영상 정합부는The image matching unit
    상기 3차원 구강 스캔 영상 및 CT 영상을 정합하고, 가상의 보철물을 정합된 영상의 시술 위치에 추가하여 상기 정합 영상을 생성하는, 구강 교합 분석 장치.And the 3D oral scan image and the CT image, and adding the virtual prosthesis to the procedure position of the matched image to generate the registration image.
  7. 제6항에서,In claim 6,
    상기 충돌 시뮬레이션부는The collision simulation unit
    상기 시뮬레이션을 통해 상기 환자의 치아 교합면의 충돌 상태를 측정하여 상기 가상의 보철물에 의한 상기 환자의 구강 교합 상태를 출력하는, 구강 교합 분석 장치.The oral occlusal analysis device for measuring the collision state of the occlusal surface of the patient through the simulation to output the oral occlusal state of the patient by the virtual prosthesis.
  8. 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 장치의 구강 교합 분석 방법으로서,An oral occlusal analysis method of a device operated by at least one processor,
    환자의 CT 영상에서 측두하악 관절(Temporomandibular joint)을 포함하는 하악을 분리하고, 상기 측두하악 관절의 운동 범위를 3차원 공간에 모델링한 하악 관절 운동 모델을 생성하는 단계,Separating the mandible including the temporomandibular joint from the CT image of the patient and generating a mandible joint motion model modeling the range of motion of the temporomandibular joint in three-dimensional space;
    상기 환자의 3차원 구강 스캔 영상 및 상기 CT 영상을 정합하여 정합 영상에 상기 하악 관절 운동 모델을 적용하여 상기 환자의 하악 움직임을 시뮬레이션하는 단계, 그리고Simulating the mandible movement of the patient by applying the mandible joint motion model to the matched image by matching the 3D oral scan image and the CT image of the patient, and
    상기 시뮬레이션을 통해 상기 환자의 치아 교합면의 충돌 상태를 측정하여 상기 환자의 구강 교합 상태를 출력하는 단계Outputting the oral occlusal state of the patient by measuring a collision state of the occlusal surface of the patient through the simulation
    를 포함하는 구강 교합 분석 방법.Oral occlusal analysis method comprising a.
  9. 제8항에서,In claim 8,
    상기 하악 관절 운동 모델을 생성하는 단계는Generating the mandible joint motion model
    왼쪽 측두하악 관절, 오른쪽 측두하악 관절, 그리고 하악 치아 중심위 각각을 운동 기준점들로 결정하고, 상기 왼쪽 측두하악 관절 및 상기 오른쪽 측두하악 관절의 운동 범위를 결정하는 운동 파라미터들을 이용하여 상기 하악의 움직임 범위를 3차원 공간에 모델링하는, 구강 교합 분석 방법.The mandibular joint, the right temporal mandibular joint, and the mandibular tooth centroid are respectively determined as motion reference points, and the motion of the mandible using the motion parameters that determine the range of motion of the left temporal mandibular joint and the right temporal mandibular joint. Oral occlusion analysis method, which models the range in three-dimensional space.
  10. 제8항에서,In claim 8,
    상기 3차원 구강 스캔 영상 및 상기 CT 영상의 공통된 정합 지점들을 매칭하여 상기 정합 영상을 생성하는 단계를 더 포함하는, 구강 교합 분석 방법.And matching the common registration points of the 3D oral cavity scan image and the CT image to generate the registration image.
  11. 제8항에서,In claim 8,
    상기 환자의 구강 교합 상태를 출력하는 단계는Outputting the oral occlusal state of the patient
    상기 시뮬레이션을 통해 상기 환자의 측두하악 관절 부위의 충돌 상태를 더 측정하여 상기 환자의 구강 교합 상태를 출력하는, 구강 교합 분석 방법.The oral occlusal analysis method of outputting the oral occlusal state of the patient by further measuring the collision state of the temporomandibular joint region of the patient through the simulation.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112700703A (en) * 2021-01-14 2021-04-23 四川大学 Temporomandibular joint in-vitro simulation simulator
WO2023191566A1 (en) * 2022-04-01 2023-10-05 주식회사 레이 Simulation method for movement of mandible
WO2023213425A1 (en) * 2022-05-06 2023-11-09 3Shape A/S Method for monitoring changes in bite
WO2024027724A1 (en) * 2022-08-04 2024-02-08 首都医科大学宣武医院 Digital three-dimensional measurement and evaluation method for temporomandibular joints

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050048432A1 (en) * 2002-08-22 2005-03-03 Align Technology, Inc. Systems and methods for treatment analysis by teeth matching
US20050191594A1 (en) * 1997-12-30 2005-09-01 Cadent Ltd. Virtual orthodontic treatment
KR20090105130A (en) * 2008-04-01 2009-10-07 이태경 Digitized Articulating Method and Digital Articulator
JP2011523565A (en) * 2008-04-29 2011-08-18 マテリアライズ・デンタル・ナムローゼ・フエンノートシャップ A method for determining the impact of proposed tooth modification on the temporomandibular joint
KR101778951B1 (en) * 2015-02-23 2017-09-18 서울대학교산학협력단 Method for simulating mandibular movements, apparatus, and recording medium thereof
KR20170125599A (en) * 2016-05-04 2017-11-15 주식회사 메디트 Device and Method for dental three-dimensional data processing

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050191594A1 (en) * 1997-12-30 2005-09-01 Cadent Ltd. Virtual orthodontic treatment
US20050048432A1 (en) * 2002-08-22 2005-03-03 Align Technology, Inc. Systems and methods for treatment analysis by teeth matching
KR20090105130A (en) * 2008-04-01 2009-10-07 이태경 Digitized Articulating Method and Digital Articulator
JP2011523565A (en) * 2008-04-29 2011-08-18 マテリアライズ・デンタル・ナムローゼ・フエンノートシャップ A method for determining the impact of proposed tooth modification on the temporomandibular joint
KR101778951B1 (en) * 2015-02-23 2017-09-18 서울대학교산학협력단 Method for simulating mandibular movements, apparatus, and recording medium thereof
KR20170125599A (en) * 2016-05-04 2017-11-15 주식회사 메디트 Device and Method for dental three-dimensional data processing

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112700703A (en) * 2021-01-14 2021-04-23 四川大学 Temporomandibular joint in-vitro simulation simulator
WO2023191566A1 (en) * 2022-04-01 2023-10-05 주식회사 레이 Simulation method for movement of mandible
WO2023213425A1 (en) * 2022-05-06 2023-11-09 3Shape A/S Method for monitoring changes in bite
WO2024027724A1 (en) * 2022-08-04 2024-02-08 首都医科大学宣武医院 Digital three-dimensional measurement and evaluation method for temporomandibular joints

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