WO2019231116A1 - Method for designing dental surgical guide, apparatus therefor, and record medium in which same is recorded - Google Patents

Method for designing dental surgical guide, apparatus therefor, and record medium in which same is recorded Download PDF

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WO2019231116A1
WO2019231116A1 PCT/KR2019/005130 KR2019005130W WO2019231116A1 WO 2019231116 A1 WO2019231116 A1 WO 2019231116A1 KR 2019005130 W KR2019005130 W KR 2019005130W WO 2019231116 A1 WO2019231116 A1 WO 2019231116A1
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WO
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surgical guide
guide
shape
image
oral cavity
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/005130
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French (fr)
Korean (ko)
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최규옥
조상형
김효정
Original Assignee
오스템임플란트 주식회사
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    • A61B2034/108Computer aided selection or customisation of medical implants or cutting guides

Definitions

  • the present invention relates to a method for designing a dental surgical guide, an apparatus for the same, and a recording medium recording the same, and more particularly, a method for digitally designing a surgical guide for guiding an implant procedure, an apparatus for the same, and recording the same. It relates to a recording medium.
  • An implant procedure for replacing a tooth involves dissecting a gingiva to expose the alveolar bone, and using a drill to form a hole in which a fixture is placed.
  • the surgeon guide is used as an auxiliary device for guiding the position of the hole formed in the alveolar bone and the implantation direction of the fixture when the operator forms the hole.
  • the surgical guide is designed on a software program, and is actually generated by outputting it to a 3D printer or the like according to the design result.
  • FIG. 1 is a view showing a schematic structure of a surgical guide.
  • the surgical guide covers a guide hole in which a drill is inserted when forming a hole in an alveolar bone, a drill guide 1b for guiding a position of the drill, and a gingiva or tooth, and a surge And a guide support 1c serving as a main body of the curl guide.
  • the guide support may be formed to cover the entire tooth, but may be partially formed to cover only the peripheral teeth and the surrounding gingival surfaces positioned close to the target tooth according to the number and position of the implant target tooth.
  • the shape of the surgical guide is determined according to the position of the target tooth.
  • the user manually determines the area in which the surgical guide is generated around the target tooth. According to this, even for patients with the same tooth number, the user needs to repeat the series of procedures for setting the surgical guide area, shape, height, width, and the like, and the design time is not only large. According to the degree of experience or knowledge, there is a problem in that the deviation between users is large in the design accuracy.
  • the surgical guide is mounted on the patient from the top of the crown to the bottom direction to cover the crown (Crown) and gingival during implantation.
  • the crown has a shape that gradually increases as it goes down from the top end and then narrows again from the point where the maximum convexity, which is the thickest part, passes. Therefore, if the width of the surgical guide is set according to the circumference of the cervical, which is the boundary between the gingiva and crown, the width of the surgical guide takes into account the entire circumference of the crown because the guide may be damaged at the maximum air melting part during installation. Should be determined.
  • the user rotates the dental image to determine the overall circumference of the crown with the eyes, and roughly determines the width of the surgical guide accordingly.
  • the width of the surgical guide is too large, there is a space between the surgical guide, the crown and the gingival, so it is loosely mounted, so it is difficult to insert the implant in the correct position because the surgical guide is not properly fixed when drilling for the implant procedure. Lose.
  • the width of the surgical guide is too small, there is a risk that the guide will be damaged when mounted in the oral cavity.
  • Surgical guides are important because they may be directly related to the success or failure of the implant procedure.
  • the design accuracy is greatly reduced due to the high dependency on the user's intuitive judgment or experience when designing the surgical guide.
  • the efficiency is greatly reduced because the user has to repeat a series of operations for the design of the surgical guide.
  • the present invention not only reduces design accuracy by determining specific properties such as surgical guide area, height, and shape depending on the user's judgment or experience in digital design of the surgical guide, but also repeats a series of complicated processes for each patient. It is proposed to solve the problems of the prior art that the design efficiency is lowered, dental surgical guide design method that can design a surgical guide optimized for the dental structure of the patient while minimizing manual input by the user, An object of the present invention is to provide an apparatus and a recording medium recording the same.
  • the above object is a dental surgical guide design method performed by a dental surgical guide design apparatus for providing a digital design of a surgical guide according to an aspect of the present invention, the method comprising: obtaining an oral image of a patient; Determining a shape of the surgical guide corresponding to the missing tooth number in the oral cavity image based on a guide library which holds the shape information of the surgical guide according to the implant target tooth number; And generating the surgical guide according to the determined shape.
  • the method may further include generating an arch arch line in the oral cavity image.
  • the generating of the surgical guide may include generating the surgical guide at a position where a center line of the surgical guide corresponds to the arch arch line. Can be generated.
  • the method may further include determining a position of a guide hole into which a drill for drilling the alveolar bone formed in the surgical guide is inserted in correspondence with the fixture placement position according to the implant planning performed in advance.
  • the calculating of the undercut area may include determining an oral insertion direction of the surgical guide based on a slope of the gingival plane; Generating a plurality of straight lines corresponding to the oral cavity insertion direction in the oral cavity image; And determining the undercut area based on the position of the contact point between the straight line and the surface of the oral cavity object of the oral cavity image.
  • the guide library may further include position information of a text bar into which text is inserted corresponding to the shape of the surgical guide and position information of a guide window corresponding to an opening formed to determine a mounting state of the surgical guide during the procedure. It may include.
  • the guide library may be subdivided to include shape information of the surgical guide according to at least one of age, gender, race, and form of an arch form of a patient.
  • the method may further include generating an arch form line in the oral image, and the generating of the surgical guide may include the shape of the surgical guide according to the guide library based on the length or curvature of the arch line. Correcting; And generating the surgical guide according to the corrected shape.
  • a dental surgical guide design apparatus for providing a digital design of a surgical guide, comprising: an image acquisition unit generating an oral image of a patient; A guide library which holds the shape information of the surgical guide according to the implant target tooth number; And a guide generation unit configured to determine a shape of the surgical guide corresponding to the tooth number lost in the oral cavity image based on the guide library, and to generate the surgical guide according to the determined shape. It can also be achieved by the device.
  • the plane generating unit for generating a gingiva plane corresponding to the upper boundary of the gingiva based on the oral image;
  • an undercut calculator configured to calculate an undercut area to which a gap is applied between the surgical guide and the surface of the oral object of the oral cavity image based on the slope of the gingival plane, wherein the guide generator reflects the undercut area.
  • the internal shape of the surgical guide can be determined.
  • a separate user input for determining the basic shape of the surgical guide through the guide library and determining the guide shape by providing a surgical guide shape in which the undercut area is reflected is omitted.
  • the user's convenience is greatly improved.
  • the present invention by diversifying the guide library according to the sex, age, race, and arch form of the patient, as well as the missing tooth number case, it is possible to increase the applicability to various patients and to provide a surgical guide suitable for the dental structure of each patient. Can be designed.
  • FIG. 1 shows a schematic structure of a surgical guide
  • Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a dental surgical guide design apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a reference diagram for explaining the gingival plane generated by the plane generating unit according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an example of an oral scan image in which a gingival plane and an arch line are generated according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a reference diagram for explaining an undercut area of a surgical guide
  • FIG. 7 is a reference diagram for explaining a method for determining the position of a surgical guide
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of a method for calculating an undercut area according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a reference view for explaining a method of determining the oral insertion direction of the surgical guide according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a reference diagram for explaining a method for determining an undercut area according to an embodiment of the present invention.
  • 11 is an example of a screen displaying a calculated undercut area on an oral cavity image
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example in which a surgical guide is generated in an oral image.
  • the dental surgical guide design apparatus performs the computer-aided design of the surgical guide as an aid for guiding the drilling position, the drilling depth, the fixture placement direction of the drill during the alveolar bone drilling operation for the implant procedure.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a dental surgical guide design apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the dental surgical guide design apparatus 100 includes a user interface 10, an image acquisition unit 20, a plane generation unit 30, and an arch form generator ( 40), a planer 50, a guide library 60, an undercut calculator 70, and a guide generator 80.
  • the user interface unit 10 receives necessary information from the user and displays the information.
  • the user interface unit 10 includes input means for inputting information such as a mouse, a keyboard, a button, a keypad, input menus and processing results, and various images and information. It can be implemented as a variety of input and output means, including a display means for displaying a display, a touch screen for providing input and output through one device.
  • the image acquisition unit 20 acquires an oral image of the patient.
  • the oral image refers to a multi-dimensional image such as two-dimensional or three-dimensional image in which the tooth arrangement of the patient is displayed, such as CT (Computed Tomography), X-ray, MRI (Magnetic Resonance Imaging), tooth panoramic image, oral scan image, etc. It includes not only the images themselves obtained by a photographing apparatus (not shown) but also the images generated through image processing such as reconstruction, registration, segmentation, and the like.
  • the image acquisition unit 20 incorporates various algorithms for reconstructing, matching, and dividing the data obtained through the photographing apparatus, and generates an oral image using the algorithm.
  • the image acquisition unit 20 reconstructs or multi-faces the 3D image by using a Fast Furier Transform (FFT) on the image data acquired through the CT imaging apparatus for generating the oral image.
  • FFT Fast Furier Transform
  • Sectional images can be reconstructed based on planar reforamtion (MPR) and curved-planar reformation (CPR) algorithms.
  • a matching process for matching the coordinate systems of the two images may be performed based on corresponding feature points in different types of images, such as a CT image and an oral scan image.
  • image processing algorithms which process image data obtained through a photographing apparatus to reconstruct, match, or segment a specific region based on brightness or color values of the image are widely known. The description will be omitted.
  • the plane generator 30 generates a gingival plane based on the oral cavity image.
  • gingival plane is meant a plane corresponding to the gingival upper boundary.
  • the type of the oral cavity image that creates the gingival plane is not particularly limited, it is preferable that the oral cavity image is generated based on the oral cavity scan image in which soft tissue including the gingiva is clearly visible.
  • the coordinate system is matched through image registration to share the position of the gingival plane generated in another type of oral image.
  • 3 is a reference view for explaining the gingival plane generated by the plane generating unit 30 according to an embodiment of the present invention.
  • Margin gingiva 301 is a collar-shaped gingiva surrounding a cervical margin of a tooth
  • Papillary gingiva 303 is a tooth and a tooth among free gingiva.
  • Pyramid-shaped gingiva filling the triangle between (Embrasure).
  • the upper gingival boundary which is a reference for generating the gingiva plane, may be a boundary b1 where the tooth and the free gingiva contact or a boundary b2 of the nipple gingiva.
  • the gingival plane may be created so that a part of the plane is in contact with at least some gingival upper boundary even though it is not exactly in contact with all the gingival upper boundaries. Can be.
  • the gingival plane may be determined at an appropriate slope such that it is in contact with the upper boundary of the gingiva close to the missing tooth to be implanted and the other gingiva is as close as possible to the upper boundary.
  • the gingival plane can be usefully used when performing implant planning to determine the position or angle of implant objects such as abutments, fixtures, crowns, or designing surgical guides.
  • the plane generating unit 30 recognizes a point on the upper gingival boundary that distinguishes the crown from the gingiva based on an algorithm for analyzing brightness, color, and shape of an image of the oral cavity, or the upper part of the gingiva through machine learning.
  • a point on the boundary can be automatically recognized to create a gingival plane that includes or is in close proximity to the points.
  • the plane generation unit 30 may receive the points on the gingival boundary, which is a reference for the gingival plane generation, through the user interface unit 10, and generate the gingival plane based on this.
  • the number of points to be recognized or input is not particularly limited to generate the gingival plane, but it is preferable to input three points to generate one plane. If less than three points are input or recognized, a plane including the corresponding points is generated, and the specific slope of the plane may be determined by applying statistical data or reference data regarding the position or angle of the gingiva. In addition, when more than three points are defined, a plane including all points may not exist. In this case, one plane that is closest to the most defined points may be determined by interpolating based on the positions of the points. . To this end, the plane generator 30 may store reference data or an interpolation algorithm for generating the gingival plane.
  • the arch generating unit 40 generates an arch form line, which is a curve formed by a patient's dentition based on the oral image.
  • the arch line is a curve that is also used to generate a panoramic image by reconstructing the CT image and various algorithms for generating the arch line are known.
  • the arch line is an automatic generation method that generates the arch line by recognizing the isolation of the anterior teeth, the peak of the canine, and the peak of the buccal cusp of the molar tooth through an image recognition algorithm based on brightness, color, and shape, or entirely user.
  • the manual method may be generated based on a user input through the interface unit 10, or may be generated in a semi-automatic method of receiving a partial input from a user and generating an entire dental arch line using the same.
  • FIG. 4 shows an example of an oral scan image in which a gingival plane and an arch form line are generated according to an embodiment of the present invention.
  • the area A on the screen is a mandibular scan image in which the gingival plane (GP) and the dental arch line (DL) are overlapped, and the area B is a mandibular scan image according to various angles.
  • the position of (P1, P2, P3) can be grasped.
  • the gingival plane is formed to include three points P1, P2, and P3. It can be seen that P1, P2, and P3 are located on the upper gingival boundary, respectively.
  • FIG. 4 shows an example in which the gingival plane is generated to be in contact with the papillary gingiva, but as described above, the gingival plane may be generated to be in contact with the boundary between the tooth and the free gingiva.
  • the point for creating the gingival plane is not particularly limited as long as it exists on or near the upper gingival boundary, but the gingival plane is located at a plurality of points spaced apart from each other as shown in FIG. 4 to reflect the entire gingival boundary as much as possible. It is desirable to.
  • the arch line DL shows an example generated by using three points as the points P4 between the anterior teeth and the points P5 and P6 between the molar teeth.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and the arch form may be determined manually or automatically at an appropriate position and number so that the arch form line is formed close to the patient's arch form.
  • the arch arch generating unit 40 may arrange a control point (CP) on the arch line line generated as shown in FIG. 4 to allow the user to adjust the shape or length of the arch line.
  • CP control point
  • an arch line is generated based on an oral scan image, but the arch line may be generated based on a CT image.
  • the same may be generated through the automatic generation method, the manual generation method, or the semi-automatic generation method through image recognition.
  • the arch line when generating the arch line on the CT image, the arch line may be generated on the gingival plane. As such, the process of finding a slice for generating the arch line in the CT image data may be omitted by generating the arch line on the gingival plane.
  • the dental arch line is generated based on the oral cavity image of the oral cavity scan image and the CT image, the position of the dental arch line generated in one image is shared in another image when the coordinate system is matched with each other through image registration. Of course it can be.
  • the planning unit 50 may determine the size, position, and angle of the implant object based on an oral image, for example, a CT image including a reconstructed image, such as an oral scan image, a panoramic image, a multi-faceted reconstruction image, and an image obtained by matching two images. Perform implant planning to determine the like.
  • Implant objects include fixtures, crowns, abutments, and the like, which constitute the implant.
  • the planning unit 50 may perform a series of planning processes for determining the position, size, angle, and the like of the implant object based solely on the input through the user interface unit 10, but the planning unit 50 may have lost a tooth.
  • color or brightness is different in the oral image to detect the missing region based on the pixel or voxel value of the image and automatically place the implant object in the detected missing region. It may be.
  • the attenuation of X-rays is different so that the brightness is different in the CT image. The missing part will appear relatively dark.
  • medically validated and recommended surgical guide information or information from the user such as the distance between crowns and fixtures, the distance between adjacent fixtures, the size of each tooth, and information for selecting the appropriate implant object for the missing tooth number.
  • Empirically validated and entered reference information or statistical information can be utilized.
  • the planning unit 50 may utilize a gingival plane and an arch line when implant planning.
  • the planning unit 50 may generate the crown in the tooth loss region of the oral image so that the center of the crown lies on the arch line.
  • the planning unit 50 may generate the lower portion of the crown so that the gingival plane does not exceed a predetermined reference, and even when the position of the crown is changed based on an input through the user interface unit 10. You can limit the scope of the change. This is because the crown is virtually above the gingival and cannot invade much of the gingival area. In addition, when the gingival plane is created to contact the gingival upper boundary of the lost tooth to be implanted, the lower portion of the crown may be created to contact the gingival plane.
  • the planning unit 50 may utilize the gingival plane to determine the generation position or the movement range of the crown, thereby minimizing the correction work as compared to the prior art in which the user determines the position of the gingiva and arranges the crown. As a result, the position of the crown can be determined more accurately.
  • the planning unit 50 determines the position and implantation angle of the fixture, abutment, etc. based on the preceding crown planning result.
  • the planning unit 50 is one such as the implantation angle of the fixture relative to the crown's central axis, such as the distance between the crown-fixture and the distance between the crown-abutment, such as placing the fixture so that the center axis of the crown and the fixture's center axis coincide.
  • Preliminary information about the distance between homogeneous objects placed in adjacent locations, such as the distance between objects constituting the implant and the distance between adjacent fixtures, may be stored in advance, and the position and implantation angle of the fixture and abutment may be determined based on the information. .
  • the guide library 60 holds the shape information of the surgical guide according to the implant target tooth number.
  • the surgical guide has a shape that covers a part of the mandible near the tooth 36, rather than the entire mandible. It can be formed to be.
  • the surgical guide needs to have a shape corresponding to the entire lower jaw arch so as to cover both the left side and the right side.
  • the guide library 60 is a shape of the surgical guide corresponding to the tooth number case to which the tooth is lost and subjected to implantation, for example, the area covered, such as the overall shape or a partial shape, the guide size, the shape curvature. Information about the guide height, guide thickness, guide width, and the like.
  • the shape of the surgical guide may be largely divided into a whole shape covering a mandible or the entire upper part or a part covering a part, and the curvature of the area and shape of the surgical guide may vary according to the tooth number to be treated.
  • the guide library 60 may maintain shape information by dividing the upper and lower jaw, respectively, and may be provided according to the sex, age, and race of the patient. This reflects the difference in curvature and length of the dental arch according to gender, age, and race.
  • the guide library 60 may hold surgical guide shape information corresponding to the tooth number case according to the shape of the dental arch.
  • the arch form can be divided into square, tapered, and oval forms, and the arch form reflects a close relationship with the curvature of the surgical guide. .
  • the guide library 60 may be constructed based on statistical and experimental data accumulated through various clinical cases, and new shape information is continuously added or continuously added to the guide library 60 by reflecting the user's surgical guide design history. Of course, it may be updated.
  • the guide library 60 may include text bars and location information generated on the surgical guide corresponding to the shape of the surgical guide.
  • the text bar is a kind of label in which various text data necessary for managing the surgical guide, such as patient name, hospital name, chart number, and the like are written, and the guide window is used to determine the mounting state of the surgical guide during implantation.
  • the opening is formed around the target area.
  • the text bar may be positioned where the left and right cross across the tongue when the surgical guide has an overall shape covering the entire mandible or maxilla, and in the case of a partial shape, does not interfere with the procedure. It may be located off the tooth to be treated.
  • the guide window may be located where it is possible to grasp between two consecutive teeth adjacent to the target tooth.
  • the undercut calculator 70 calculates an undercut region of the surgical guide.
  • FIG. 5 is a reference diagram for explaining an undercut area of a surgical guide, and shows a cross section in the lingual / buccal direction for one tooth on which the surgical guide is mounted.
  • the tooth since the tooth has a shape that gradually narrows toward the neck 501, which is a neck portion, when the surgical guide S is manufactured according to the tooth shape, the tooth may be damaged when mounted in the oral cavity.
  • the undercut area UC refers to an area in which a predetermined gap Gap is provided between the surgical guide and the surface of the oral cavity object for smooth installation in the oral cavity.
  • the undercut calculator 70 determines the oral insertion direction of the surgical guide based on the inclination of the gingival plane generated by the planar generation unit 30, and generates a straight line in the oral insertion direction in the oral image to produce a straight line and an oral image.
  • the undercut area may be calculated based on the position of the contact point where the surface of the oral cavity object corresponding to the inner image object contacts.
  • the guide generator 80 determines the shape of the surgical guide corresponding to the tooth number lost in the oral cavity image from the guide library 60, and generates a surgical guide according to the determined shape.
  • the internal shape in which the surgical guide is in direct contact with the gingiva or teeth is generated by reflecting the undercut area calculated by the undercut calculator 70.
  • the undercut area a portion of the internal shape is removed to provide a gap spaced from the oral object by a predetermined distance so that the surgical guide is smoothly mounted to the oral cavity of the patient during the procedure.
  • the undercut area is reflected in the inner shape, only the inner shape may be changed while leaving the outer shape as it is.
  • the outer thickness may be thinner than other parts, so the outer shape may be maintained evenly. Of course, it may be changed together.
  • the lost tooth number is directly input to the user through the user interface unit 10 or electronic medical record (EMR) for managing chart data in which the patient's medical information and the dental condition are recorded according to the patient's visit. It may be linked with a server, etc. to receive information about the missing tooth number. Alternatively, at the boundary between teeth, color or brightness values are changed to divide each tooth region, and then the tooth number is assigned to each divided tooth region, and the difference in color or brightness between the lost tooth region and other regions where the tooth is present is divided. The missing tooth number may be detected based on the missing tooth number.
  • the tooth region includes the clustering method, the compression-based method, the histogram-based method, the edge detection method, and the region growing method. It can be divided using various known image segmentation techniques.
  • the position of the surgical guide is the center line of the surgical guide and the dental arch formed by the dental arch generating unit 40.
  • the arch line may be determined to correspond.
  • the height of the surgical guide is important in the implant procedure, for example, if the guide height is too low, there is a risk that the surgical guide is not fixed to the patient's mouth and the guide may move when drilling. May cause pain in the gingiva.
  • the guide generation unit 80 determines the height of the surgical guide based on the position of the gingiva plane generated by the plane generation unit 30 to the oral cavity of the patient compared to the prior art that the user arbitrarily determines the guide height. Customized surgical guides can be designed.
  • the guide generator 80 determines the basic shape of the surgical guide based on the guide library 60, and the guide hole formed in the surgical guide is planned by the planning unit 50. Determine the placement position of the fixture.
  • the guide hole refers to a hole into which a drill and an implant object are inserted for drilling the alveolar bone during implantation.
  • the guide generation unit 80 may determine the position of the guide hole to correspond to the fixture insertion position by the planning unit 50, and the diameter of the guide hole may be determined by the width of the fixture.
  • the dental surgical guide design apparatus 100 does not need to repeat a series of processes for designing the area or shape of the surgical guide for each patient by utilizing the guide library 60. As a result, user convenience is greatly improved, and design time is shortened.
  • the guide library 60 is generated based on the oral cavity size or shape of the general public, and there may be a case in which the shape or shape of the guide library 60 does not exactly fit the patient.
  • the guide generator 80 corrects the guide shape based on the length, curvature, and the like of the patient's dental arch line, without using the guide shape according to the guide library 60 before the surgical guide is finally generated. This can be customized to better suit the patient.
  • the length of the guide shape may be reduced as compared to the length of the arch form as the reference shape of the guide library 60. Longer than the reference value may extend the length of the guide shape.
  • the curvature of the guide shape may be adjusted accordingly.
  • the surgical guide finally generated by the guide generator 80 is displayed on the oral cavity image, and the user may modify or supplement the surgical guide on the oral cavity image.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for designing a dental surgical guide according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 the organic operation of the above-described dental surgical guide design apparatus 100 will be described.
  • the image acquisition unit 10 acquires an oral image showing a tooth arrangement of a patient who needs an implant procedure through imaging equipment such as a CT device or an oral scanner (S10).
  • the image preprocessing process such as processing noise or correcting the tilt in the captured image, matching different images such as CT image and oral scan image, and reconstructing the image into 3D image and cross-sectional image This may be accompanied.
  • the gingival plane and the arch form line are generated in the obtained oral image (S20).
  • the plane generating unit 30 may generate a gingival plane corresponding to the upper boundary of the gingiva based on a point input through the user interface unit 10, or based on brightness, color or object shape in the oral cavity image. It may be implemented to recognize points on the gingival upper boundary and automatically create a gingival plane.
  • the gingival plane is generated to contact the boundary of the gingiva close to the lost tooth to be implanted.
  • the plane generating unit 30 recognizes the area where the tooth is lost, and displays a guide box for guiding the area where the point is to be input around the corresponding area so that a point serving as a reference for generating the gingival plane around the tooth loss area is input. You might be able to induce it.
  • weights may be differently applied depending on whether the distance to the tooth loss region is close.
  • the arch generating unit 40 may generate the arch line by applying various known algorithms for generating the arch line.
  • the dental arch line may be automatically generated through a process such as hole filling, connected component analysis, thinning, curve fitting, and the like.
  • hole peeling is a process for filling empty areas such as a missing tooth or a root canal area
  • a connection component analysis is a process for extracting a connection component of an individual tooth
  • the thinning operation is a thinning of the connection component.
  • an arch form line can be generated based on the centerline of the connecting component.
  • Curve fitting is a process for applying a predetermined function to the arch line produced primarily through thinning to obtain a smooth curved arch line.
  • the arch form generating unit 40 may manually generate the arch form line based on a user input through the user interface unit 10.
  • Implant planning for determining the position, size, and angle of the implant object constituting the implant, such as a crown, fixture, or abutment, is performed through the planning unit 50 (S30).
  • Implant planning may be based on oral scan images, 3D images reconstructed from CT data, cross-sectional images, registration images, and the like.
  • the planning may be performed based on a CT image in which hard tissues such as alveolar bones appear well when planning for crowns, abutments, and fixtures, but planning for crowns is important considering the relationship between the gingival boundary and adjacent tooth boundary. It can also be done on oral scans that show good tooth boundaries or soft tissue.
  • the planning may be performed on different types of images for each object, and the result of planning on different images may be shared through image registration.
  • Implant planning proceeds in such a way that the position and size of the crown are first determined in accordance with the tooth loss area, and then the position and implantation angle of the fixture and abutment are determined corresponding to the crown.
  • the above process is performed manually according to a user input through the user interface unit 10 or by using an image recognition algorithm, the tooth loss area is detected, and the distance between each object constituting an implant is placed in an adjacent position.
  • the reference information regarding the distance between homogeneous objects and the like may be stored in advance and the planning may be automatically performed based on the same.
  • the planning unit 50 generates a crown on the dental arch line generated during the planning process, so that the lower portion of the crown does not go beyond the gingival plane above a predetermined reference, and the upper portion of the crown is above the predetermined reference You can restrict it from going over.
  • the occlusal plane is a plane formed by the occlusal surface where the upper and lower dents meet.
  • the occlusal plane receives a point on the occlusal surface through the user interface unit 10 and generates a plane including the corresponding points or insulates the mandibular incisor through image recognition. It may be automatically generated as a plane connecting the upper points by recognizing the buccal centrifugal cusps of the left and right second molar of the lower jaw.
  • the planning unit 50 provides an alarm message to the user when the crown position is modified below the gingival plane or above the occlusal plane by over the predetermined reference value through the user interface unit 10 to provide a more successful implant planning. You can plan.
  • the guide library 60 may include the text bar and the position of the guide window according to the basic shape of the surgical guide and determine the position of the text bar and the guide window together with the basic shape.
  • additional information such as the patient's gender, age, race, patient's specific arch form, etc. may be used together in determining the basic shape of the surgical guide.
  • the guide basic shape may be determined through the guide library 60, and the position of the guide hole, the position of the surgical guide, and the height of the surgical guide may be determined together.
  • the position of the guide hole may be determined corresponding to the placement position of the fixture according to implant planning. For example, the position of the guide hole may be determined to coincide with the center of the fixture and the center of the guide hole, and the size of the guide hole may be determined based on the width of the fixture. Meanwhile, the position of the surgical guide may be determined as a position where the center line of the surgical guide corresponds to the arch line.
  • FIG. 7 is a reference diagram for explaining a method for determining a position of a surgical guide.
  • the generation position of the surgical guide may be determined such that predetermined points 701 and 703 on the center line OL of the surgical guide are positioned on the arch line DL.
  • the position or number of points serving as a reference for positioning the surgical guide relative to the arch line may be changed depending on the setting in addition to the example of FIG. 7.
  • the height of the surgical guide may be applied to the default height set as the default (Default) in the guide library 60, the specific height of the surgical guide can be determined based on the position of the gingiva plane. For example, the height of the surgical guide may be determined to cover the gingival to the same height as the position of the gingival plane, or may be generated to cover the gingival by a predetermined distance more than the position of the gingival plane, or the tooth direction is greater than the gingival plane. You can also create it in a higher position.
  • the height of the surgical guide may be generated based on the location of the gingival plane, but a specific height relative to the location of the gingival plane may be determined differently according to a user or device setting.
  • the undercut calculator 70 calculates the undercut area of the surgical guide and reflects it in the surgical guide shape (S50).
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a method of calculating an undercut area according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIGS. 9 and 10 are reference diagrams for explaining a method of calculating an undercut area according to FIG. 8.
  • the oral insertion direction of the surgical guide is determined based on the slope of the gingival plane (S501).
  • FIG. 9 is a reference diagram for describing a method of determining the oral insertion direction of a surgical guide.
  • the oral insertion of the surgical guide is basically inserted from the occlusal plane OP toward the gingival plane GP.
  • the specific direction is determined so as to be inserted in a direction perpendicular to the gingival plane GP and consequently is determined according to the inclination of the gingival plane.
  • the determined insertion direction may be displayed on the oral cavity image, and the user may confirm and correct the direction.
  • the undercut area is determined based on the position of the contact point between the generated straight line and the surface of the oral cavity object (S505).
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a method of determining an undercut area according to an exemplary embodiment of the present invention and shows a maxillary tooth object cross section in a lingual / buccal direction.
  • the straight line L1 is a tooth object. It has a contact point CP1 with the surface of T1
  • the straight line L3 has a contact point CP2 with the surface of the tooth object T1.
  • the undercut calculator 70 may calculate a region corresponding to a position lower than the positions of the contacts CP1 and CP2 as the undercut region UC based on the insertion direction of the surgical guide.
  • FIG. 11 illustrates an example of a screen on which the calculated undercut area is displayed on the oral cavity image. As shown in FIG. 11, an undercut area in which a gray portion of an image is calculated is calculated. In this way, the undercut area may be displayed and provided on the oral image, and the user may be given an opportunity to check and correct it.
  • the guide generation unit 80 reflects the undercut area calculated in this way to the internal shape of the surgical guide (S507).
  • the internal shape S IN of the surgical guide S corresponding to the position lower than the positions of the contacts CP1 and CP2 calculated as the undercut regions in FIG. 10 corresponds to the contacts CP1 and CP2. It shows the removed shape to correspond to the width of the inner shape (S IN ).
  • the removed portion has a predetermined gap with the oral cavity object T1, where the size of the gap may be determined based on the distance between the contact point and the straight line contacting the oral cavity object.
  • the undercut area is reflected in the internal shape of the surgical guide to give a free space so that the surgical guide can be easily inserted without being caught in the maximum fusion part of the tooth when the surgical guide is actually inserted in the oral cavity.
  • FIG. 12 shows an example in which the outer shape S OUT is also changed outward so that a part of the inner shape is removed according to the undercut area while the guide thickness is thinner than other parts so that the overall uniform thickness is maintained.
  • the undercut area may be reflected only in the inner shape without changing the outer shape.
  • FIG. 13 shows an example in which a surgical guide is generated on an oral cavity image.
  • the surgical guide S may be displayed in a form covering the oral cavity object of the oral image as if the surgical guide S is actually mounted on the oral cavity of the patient.
  • the shape of the surgical guide S according to the guide library 60, the text bar 1301, and the position of the guide window 1303 may be checked.
  • PMS system Patient Management System
  • necessary text information such as the patient's name, chart number, etc. in the text bar.
  • the user may modify the shape or height of the surgical guide generated through the user interface unit 10.
  • the shape of the surgical guide finally completed according to the user modification may be added to the guide library 60 or updated to existing information according to the user's selection.
  • the step of correcting by reflecting the curvature or shape of the specific dental arch of the patient may be further added.
  • the dental surgical guide design apparatus 100 and method according to the present invention by providing the basic shape through the guide library 60, each patient by automatically reflecting and providing the undercut area Since it is not necessary to repeat a series of processes for determining specific properties including the surgical guide shape for each, it is possible to greatly improve the guide design efficiency and design a surgical guide suitable for the patient's dental structure.
  • the method for designing a dental surgical guide according to the present invention may be implemented as a program that can be executed in a computer, and may be implemented as various recording media such as magnetic storage media, optical reading media, and digital storage media.
  • Implementations of the various techniques described herein may be implemented in digital electronic circuitry, or in computer hardware, firmware, software, or in combinations of them. Implementations may be implemented for processing by, or to control the operation of, a data processing device, eg, a programmable processor, a computer, or multiple computers, a computer program product, ie an information carrier, for example a machine readable storage. It may be embodied as a computer program recorded on a device (computer readable medium).
  • Computer programs, such as the computer program (s) described above may be written in any form of programming language, including compiled or interpreted languages, and may be written as standalone programs or in modules, components, subroutines, or computing environments. It can be deployed in any form, including as other units suitable for use.
  • the computer program can be deployed to be processed on one computer or multiple computers at one site or distributed across multiple sites and interconnected by a communication network.
  • processors suitable for the processing of a computer program include, by way of example, both general purpose and special purpose microprocessors, and any one or more processors of any kind of digital computer.
  • a processor will receive instructions and data from a read only memory or a random access memory or both.
  • Elements of a computer may include at least one processor that executes instructions and one or more memory devices that store instructions and data.
  • a computer may include one or more mass storage devices that store data, such as magnetic, magneto-optical disks, or optical disks, or receive data from, transmit data to, or both. It may be combined to be.
  • Information carriers suitable for embodying computer program instructions and data include, for example, semiconductor memory devices, for example, magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, compact disk read only memory. ), Optical media such as DVD (Digital Video Disk), magneto-optical media such as floppy disk, ROM (Read Only Memory), RAM , Random Access Memory, Flash Memory, Erasable Programmable ROM (EPROM), Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM), and the like.
  • the processor and memory may be supplemented by or included by special purpose logic circuitry.
  • the computer readable medium may be any available medium that can be accessed by a computer, and may include both computer storage media and transmission media.

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Abstract

The present invention relates to a method for designing a dental surgical guide, an apparatus therefor, and a record medium in which same is recorded. The method for designing a dental surgical guide according to the present invention comprises determining and providing a guide shape on the basis of a guide library. Therefore, the method allows skipping of a separate user input for determining a guide shape, thereby shortening a time for designing a guide and greatly improving user convenience as well.

Description

치과용 서지컬 가이드 설계 방법, 이를 위한 장치, 및 이를 기록한 기록매체Dental surgical guide design method, apparatus therefor, and recording medium recording the same
본 발명은 치과용 서지컬 가이드 설계 방법, 이를 위한 장치, 및 이를 기록한 기록매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 임플란트 시술을 가이드 하는 서지컬 가이드를 디지털 설계하는 방법, 이를 위한 장치, 및 이를 기록한 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for designing a dental surgical guide, an apparatus for the same, and a recording medium recording the same, and more particularly, a method for digitally designing a surgical guide for guiding an implant procedure, an apparatus for the same, and recording the same. It relates to a recording medium.
치아를 대체하기 위한 임플란트 시술에는 치은(Gingiva)을 절개하여 치조골을 노출시키고, 그 위에 드릴을 이용하여 픽스처(Fixture)가 식립되는 홀(Hole)을 형성하는 과정이 수반된다. 이와 같이 홀을 형성하는 천공작업 수행 시 시술자가 치조골에 형성하는 홀의 위치 및 픽스처의 식립방향을 가이드하기 위한 보조기구로 서지컬 가이드가 활용된다. 서지컬 가이드는 소프트웨어 프로그램상에서 디자인되고, 디자인 결과물에 따라 3D 프린터 등으로 출력하여 실물로 생성되고 있다.An implant procedure for replacing a tooth involves dissecting a gingiva to expose the alveolar bone, and using a drill to form a hole in which a fixture is placed. As described above, the surgeon guide is used as an auxiliary device for guiding the position of the hole formed in the alveolar bone and the implantation direction of the fixture when the operator forms the hole. The surgical guide is designed on a software program, and is actually generated by outputting it to a 3D printer or the like according to the design result.
도 1은 서지컬 가이드의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.1 is a view showing a schematic structure of a surgical guide.
도 1을 참조하면, 서지컬 가이드는 치조골에 홀을 형성할 때 드릴이 삽입되는 가이드 홀(Guide hole, 1a)과 드릴의 위치를 안내하는 드릴 가이드(1b), 및 치은이나 치아를 커버하고 서지컬 가이드의 본체 역할을 하는 가이드 서포트(1c)를 포함한다. 여기서 가이드 서포트는 전체 치아를 커버하도록 형성될 수도 있으나, 임플란트 시술대상 치아 개수와 위치 등에 따라 시술대상 치아와 가까이 위치한 주변 치아와 주변 치은 표면만을 커버하도록 부분적으로 형성될 수도 있다. 이처럼, 서지컬 가이드의 형상은 시술대상 치아의 위치에 따라 결정된다. Referring to FIG. 1, the surgical guide covers a guide hole in which a drill is inserted when forming a hole in an alveolar bone, a drill guide 1b for guiding a position of the drill, and a gingiva or tooth, and a surge And a guide support 1c serving as a main body of the curl guide. Here, the guide support may be formed to cover the entire tooth, but may be partially formed to cover only the peripheral teeth and the surrounding gingival surfaces positioned close to the target tooth according to the number and position of the implant target tooth. As such, the shape of the surgical guide is determined according to the position of the target tooth.
서지컬 가이드의 디지털 설계를 제공하는 종래 프로그램에 따르면, 사용자가 시술대상 치아 주변으로 서지컬 가이드가 생성되는 영역을 수동으로 결정하고 있다. 이에 따르면, 시술대상 치아 번호가 서로 동일한 환자에 대해서도 사용자가 구강 영상을 보고 서지컬 가이드 영역, 형상, 높이, 폭 등을 설정하는 일련의 과정을 반복해야 하므로 설계 시간이 다수 소요될 뿐 아니라, 사용자의 경험이나 지식의 정도에 따라 설계 정확도에 있어서도 사용자 간 편차가 크게 나타나는 문제점이 있다.According to a conventional program that provides a digital design of the surgical guide, the user manually determines the area in which the surgical guide is generated around the target tooth. According to this, even for patients with the same tooth number, the user needs to repeat the series of procedures for setting the surgical guide area, shape, height, width, and the like, and the design time is not only large. According to the degree of experience or knowledge, there is a problem in that the deviation between users is large in the design accuracy.
한편, 임플란트 시술시 서지컬 가이드는 크라운(Crown)과 치은을 덮도록 크라운 상단에서부터 하단 방향으로 환자에 장착된다. 이때, 크라운은 최상단으로부터 아래로 내려갈수록 둘레가 점차 커지다가 둘레가 가장 두꺼운 부분인 최대풍융부(Maximum convexity)가 지난 지점부터는 다시 좁아지는 형상을 가진다. 따라서, 치은과 크라운의 경계부분인 치경부(Cervical) 둘레에 맞추어 서지컬 가이드의 폭을 설정하면 장착시 최대풍융부에서 걸려 가이드가 손상될 수 있기 때문에 서지컬 가이드의 폭은 크라운의 전체적인 둘레를 고려하여 결정되어야 한다.On the other hand, the surgical guide is mounted on the patient from the top of the crown to the bottom direction to cover the crown (Crown) and gingival during implantation. At this time, the crown has a shape that gradually increases as it goes down from the top end and then narrows again from the point where the maximum convexity, which is the thickest part, passes. Therefore, if the width of the surgical guide is set according to the circumference of the cervical, which is the boundary between the gingiva and crown, the width of the surgical guide takes into account the entire circumference of the crown because the guide may be damaged at the maximum air melting part during installation. Should be determined.
이에 관하여 종래의 가이드 설계 프로그램을 살펴보면, 사용자가 치아영상을 이리저리 돌려보면서 크라운의 전체적인 둘레를 눈으로 파악하고 이에 맞추어 서지컬 가이드의 폭을 대략적으로 결정하고 있다. 이때, 서지컬 가이드의 폭이 너무 크면 서지컬 가이드와 크라운 및 치은 사이에 공간이 존재하여 헐겁게 장착되기 때문에 임플란트 시술을 위한 드릴링시 서지컬 가이드가 제대로 고정되지 않아 정확한 위치에 임플란트를 식립하는 것이 어려워진다. 반대로, 서지컬 가이드의 폭이 너무 작으면 구강에 장착될 때 가이드가 손상될 위험이 존재한다.In this regard, in the conventional guide design program, the user rotates the dental image to determine the overall circumference of the crown with the eyes, and roughly determines the width of the surgical guide accordingly. In this case, if the width of the surgical guide is too large, there is a space between the surgical guide, the crown and the gingival, so it is loosely mounted, so it is difficult to insert the implant in the correct position because the surgical guide is not properly fixed when drilling for the implant procedure. Lose. Conversely, if the width of the surgical guide is too small, there is a risk that the guide will be damaged when mounted in the oral cavity.
서지컬 가이드는 임플란트 시술의 성패와 직결될 수도 있기 때문에 중요한 의미를 가지지만 종래 프로그램에 따르면 서지컬 가이드의 설계시 사용자의 직관적인 판단이나 경험에 대한 의존도가 높아 설계 정확도가 크게 떨어지며, 각 환자마다 사용자가 서지컬 가이드 설계를 위한 일련의 작업을 반복해야 하기 때문에 효율성이 크게 저하되는 문제점이 존재한다. Surgical guides are important because they may be directly related to the success or failure of the implant procedure. However, according to the conventional program, the design accuracy is greatly reduced due to the high dependency on the user's intuitive judgment or experience when designing the surgical guide. There is a problem that the efficiency is greatly reduced because the user has to repeat a series of operations for the design of the surgical guide.
본 발명은 서지컬 가이드의 디지털 설계시 사용자의 판단이나 경험에 의존하여 서지컬 가이드 영역, 높이, 형상 등의 구체적 속성을 결정함으로써 설계 정확도가 떨어질 뿐만 아니라, 각 환자에 대해서 일련의 복잡한 과정이 반복되어 설계 효율성이 저하되는 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 사용자에 의한 수동 입력을 최소화하면서도 환자의 치아구조에 최적화된 서지컬 가이드를 설계할 수 있는 치과용 서지컬 가이드 설계 방법, 이를 위한 장치, 및 이를 기록한 기록매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention not only reduces design accuracy by determining specific properties such as surgical guide area, height, and shape depending on the user's judgment or experience in digital design of the surgical guide, but also repeats a series of complicated processes for each patient. It is proposed to solve the problems of the prior art that the design efficiency is lowered, dental surgical guide design method that can design a surgical guide optimized for the dental structure of the patient while minimizing manual input by the user, An object of the present invention is to provide an apparatus and a recording medium recording the same.
상기한 목적은 본 발명의 일 양태에 따른 서지컬 가이드의 디지털 설계를 제공하는 치과용 서지컬 가이드 설계 장치에 의하여 수행되는 치과용 서지컬 가이드 설계 방법에 있어서, 환자의 구강 영상을 획득하는 단계; 임플란트 대상 치아 번호에 따른 서지컬 가이드의 형상 정보를 보유하고 있는 가이드 라이브러리를 기초로 상기 구강 영상에서 상실된 치아 번호에 대응되는 상기 서지컬 가이드의 형상을 결정하는 단계; 및 결정된 상기 형상에 따른 상기 서지컬 가이드를 생성하는 단계를 포함하는 치과용 서지컬 가이드 설계 방법에 의하여 달성될 수 있다. The above object is a dental surgical guide design method performed by a dental surgical guide design apparatus for providing a digital design of a surgical guide according to an aspect of the present invention, the method comprising: obtaining an oral image of a patient; Determining a shape of the surgical guide corresponding to the missing tooth number in the oral cavity image based on a guide library which holds the shape information of the surgical guide according to the implant target tooth number; And generating the surgical guide according to the determined shape.
여기에, 상기 구강 영상에 치열궁 라인을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 서지컬 가이드를 생성하는 단계는, 상기 서지컬 가이드의 중심라인이 상기 치열궁 라인에 대응되는 위치에 상기 서지컬 가이드를 생성할 수 있다.The method may further include generating an arch arch line in the oral cavity image. The generating of the surgical guide may include generating the surgical guide at a position where a center line of the surgical guide corresponds to the arch arch line. Can be generated.
또한, 미리 수행된 임플란트 플래닝에 따른 픽스처 식립위치에 대응하여 상기 서지컬 가이드에 형성되는 치조골 천공을 위한 드릴이 삽입되는 가이드 홀의 위치를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include determining a position of a guide hole into which a drill for drilling the alveolar bone formed in the surgical guide is inserted in correspondence with the fixture placement position according to the implant planning performed in advance.
아울러, 상기 구강 영상을 기초로 치은 상부 경계에 대응되는 치은 평면을 생성하는 단계; 및 상기 치은 평면의 위치를 기초로 상기 서지컬 가이드의 높이를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.한편, 상기 구강 영상을 기초로 치은 상부 경계에 대응되는 치은 평면을 생성하는 단계; 상기 치은 평면의 기울기를 기초로 상기 서지컬 가이드와 상기 구강 영상의 구강 객체의 표면 사이에 갭이 부여될 언더컷 영역을 산출하는 단계; 및 상기 언더컷 영역을 반영하여 상기 서지컬 가이드의 내부 형상을 결정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.In addition, generating a gingival plane corresponding to the upper gingiva boundary based on the oral cavity image; And determining the height of the surgical guide based on the position of the gingival plane. Meanwhile, generating the gingival plane corresponding to the upper boundary of the gingiva based on the oral cavity image; Calculating an undercut area to which a gap is to be applied between the surgical guide and the surface of the oral object of the oral cavity image based on the slope of the gingival plane; And determining the inner shape of the surgical guide by reflecting the undercut area.
여기서, 상기 언더컷 영역을 산출하는 단계는, 상기 치은 평면의 기울기를 기초로 상기 서지컬 가이드의 구강 삽입 방향을 결정하는 단계; 상기 구강 영상에 상기 구강 삽입 방향에 대응하는 복수의 직선을 생성하는 단계; 및 상기 직선과 상기 구강 영상의 구강 객체의 표면이 접하는 접점의 위치를 기초로 상기 언더컷 영역을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The calculating of the undercut area may include determining an oral insertion direction of the surgical guide based on a slope of the gingival plane; Generating a plurality of straight lines corresponding to the oral cavity insertion direction in the oral cavity image; And determining the undercut area based on the position of the contact point between the straight line and the surface of the oral cavity object of the oral cavity image.
또한, 상기 가이드 라이브러리는, 상기 서지컬 가이드의 형상에 대응하여 텍스트가 삽입되는 텍스트 바의 위치 정보와 시술시 상기 서지컬 가이드의 장착상태를 파악하도록 형성되는 개구에 해당하는 가이드 창의 위치 정보를 더 포함할 수 있다.The guide library may further include position information of a text bar into which text is inserted corresponding to the shape of the surgical guide and position information of a guide window corresponding to an opening formed to determine a mounting state of the surgical guide during the procedure. It may include.
뿐만 아니라, 상기 가이드 라이브러리는, 환자의 연령, 성별, 인종, 치열궁 라인의 형태 중 적어도 어느 하나의 요소에 따른 상기 서지컬 가이드의 형상 정보를 포함하는 것으로 세분화될 수도 있다.In addition, the guide library may be subdivided to include shape information of the surgical guide according to at least one of age, gender, race, and form of an arch form of a patient.
한편, 상기 구강 영상에 치열궁 라인을 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 서지컬 가이드를 생성하는 단계는, 상기 치열궁 라인의 길이 또는 곡률을 기초로 상기 가이드 라이브러리에 따른 상기 서지컬 가이드의 형상을 보정하는 단계; 및 상기 보정된 형상에 따른 상기 서지컬 가이드를 생성하는 단계를 포함할 수도 있다.The method may further include generating an arch form line in the oral image, and the generating of the surgical guide may include the shape of the surgical guide according to the guide library based on the length or curvature of the arch line. Correcting; And generating the surgical guide according to the corrected shape.
상기한 목적은 본 발명의 또 다른 양태에 따른 서지컬 가이드의 디지털 설계를 제공하는 치과용 서지컬 가이드 설계 장치에 있어서, 환자의 구강 영상을 생성하는 영상획득부; 임플란트 대상 치아 번호에 따른 서지컬 가이드의 형상 정보를 보유하고 있는 가이드 라이브러리; 및 상기 가이드 라이브러리를 기초로 상기 구강 영상에서 상실된 치아 번호에 대응되는 상기 서지컬 가이드의 형상을 결정하고, 결정된 상기 형상에 따른 상기 서지컬 가이드를 생성하는 가이드 생성부를 포함하는 치과용 서지컬 가이드 설계 장치에 의해서도 달성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a dental surgical guide design apparatus for providing a digital design of a surgical guide, comprising: an image acquisition unit generating an oral image of a patient; A guide library which holds the shape information of the surgical guide according to the implant target tooth number; And a guide generation unit configured to determine a shape of the surgical guide corresponding to the tooth number lost in the oral cavity image based on the guide library, and to generate the surgical guide according to the determined shape. It can also be achieved by the device.
또한, 상기 구강 영상을 기초로 치은 상부 경계에 대응되는 치은 평면을 생성하는 평면생성부; 및 상기 치은 평면의 기울기를 기초로 상기 서지컬 가이드와 상기 구강 영상의 구강 객체의 표면 사이에 갭이 부여될 언더컷 영역을 산출하는 언더컷 산출부를 더 포함하며, 상기 가이드 생성부는, 상기 언더컷 영역을 반영하여 상기 서지컬 가이드의 내부 형상을 결정할 수 있다.In addition, the plane generating unit for generating a gingiva plane corresponding to the upper boundary of the gingiva based on the oral image; And an undercut calculator configured to calculate an undercut area to which a gap is applied between the surgical guide and the surface of the oral object of the oral cavity image based on the slope of the gingival plane, wherein the guide generator reflects the undercut area. The internal shape of the surgical guide can be determined.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 가이드 라이브러리를 통하여 서지컬 가이드의 기본 형상을 결정하고, 언더컷 영역이 반영된 서지컬 가이드 형상을 제공함으로써 가이드 형상을 결정하기 위한 별도의 사용자 입력이 생략되어 가이드 설계 시간이 단축될 뿐 아니라, 사용자의 편의성이 크게 향상된다.As described above, according to the present invention, a separate user input for determining the basic shape of the surgical guide through the guide library and determining the guide shape by providing a surgical guide shape in which the undercut area is reflected is omitted. In addition to shortening the guide design time, the user's convenience is greatly improved.
또한, 본 발명에 따르면, 상실 치아 번호 케이스 뿐 아니라, 환자의 성별, 연령, 인종, 치열궁 형태에 따라 가이드 라이브러리를 다각화함으로써 다양한 환자에 대한 적용 가능성을 높이고 각 환자의 치아구조에 적합한 서지컬 가이드를 설계할 수 있다.In addition, according to the present invention, by diversifying the guide library according to the sex, age, race, and arch form of the patient, as well as the missing tooth number case, it is possible to increase the applicability to various patients and to provide a surgical guide suitable for the dental structure of each patient. Can be designed.
도 1은 서지컬 가이드의 개략적인 구조를 도시한 도면;1 shows a schematic structure of a surgical guide;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 치과용 서지컬 가이드 설계 장치의 구성을 나타낸 블록도;Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a dental surgical guide design apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 평면생성부에 의하여 생성되는 치은 평면을 설명하기 위한 참고도;3 is a reference diagram for explaining the gingival plane generated by the plane generating unit according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 치은 평면과 치열궁 라인이 생성된 구강 스캔 영상의 예;4 is an example of an oral scan image in which a gingival plane and an arch line are generated according to an embodiment of the present invention;
도 5는 서지컬 가이드의 언더컷 영역을 설명하기 위한 참고도;5 is a reference diagram for explaining an undercut area of a surgical guide;
도 7은 서지컬 가이드의 위치를 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 참고도;7 is a reference diagram for explaining a method for determining the position of a surgical guide;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 언더컷 영역의 산출 방법의 일 예를 나타낸 흐름도;8 is a flowchart showing an example of a method for calculating an undercut area according to an embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 서지컬 가이드의 구강 삽입 방향의 결정 방법을 설명하기 위한 참고도;9 is a reference view for explaining a method of determining the oral insertion direction of the surgical guide according to an embodiment of the present invention;
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 언더컷 영역을 결정하는 방법을 설명하기 위한 참고도;10 is a reference diagram for explaining a method for determining an undercut area according to an embodiment of the present invention;
도 11은 산출된 언더컷 영역이 구강 영상에 표시된 화면의 일 예;11 is an example of a screen displaying a calculated undercut area on an oral cavity image;
도 12는 언더컷 영역이 반영된 서지컬 가이드 형상의 일부에 대한 예시를 보여주는 도면; 및12 shows an example of a portion of a surgical guide shape in which an undercut area is reflected; And
도 13은 서지컬 가이드가 구강 영상에 생성된 예시를 보여주는 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating an example in which a surgical guide is generated in an oral image.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the following description and the accompanying drawings, detailed descriptions of well-known functions or configurations that may obscure the subject matter of the present invention will be omitted. In addition, it should be noted that like elements are denoted by the same reference numerals as much as possible throughout the drawings.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in the specification and claims described below should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors are appropriate as concepts of terms for explaining their own invention in the best way. It should be interpreted as meanings and concepts in accordance with the technical spirit of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configuration shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical ideas of the present invention, and various alternatives may be substituted at the time of the present application. It should be understood that there may be equivalents and variations.
본 발명에 따른 치과용 서지컬 가이드 설계 장치는 임플란트 시술을 위한 치조골 천공 작업시 드릴의 천공 위치, 천공 깊이, 픽스처 식립 방향을 가이드하기 위한 보조기구인 서지컬 가이드의 컴퓨터 지원 설계를 수행한다. The dental surgical guide design apparatus according to the present invention performs the computer-aided design of the surgical guide as an aid for guiding the drilling position, the drilling depth, the fixture placement direction of the drill during the alveolar bone drilling operation for the implant procedure.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 치과용 서지컬 가이드 설계 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 치과용 서지컬 가이드 설계 장치(100)는 사용자 인터페이스부(10), 영상획득부(20), 평면생성부(30), 치열궁 생성부(40), 플래닝부(50), 가이드 라이브러리(60), 언더컷 산출부(70), 및 가이드 생성부(80)를 포함한다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a dental surgical guide design apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the dental surgical guide design apparatus 100 according to the embodiment of the present invention includes a user interface 10, an image acquisition unit 20, a plane generation unit 30, and an arch form generator ( 40), a planer 50, a guide library 60, an undercut calculator 70, and a guide generator 80.
사용자 인터페이스부(10)는 사용자로부터 필요한 정보를 입력받고, 정보를 표시하기 위함으로, 마우스, 키보드, 버튼, 키패드 등의 정보 입력을 위한 입력수단, 입력 메뉴와 처리 결과 등을 비롯하여 각종 영상 및 정보를 표시하는 디스플레이 수단, 입출력을 하나의 디바이스를 통해 제공하는 터치스크린 등을 비롯하여 다양한 입출력 수단으로 구현될 수 있다.The user interface unit 10 receives necessary information from the user and displays the information. The user interface unit 10 includes input means for inputting information such as a mouse, a keyboard, a button, a keypad, input menus and processing results, and various images and information. It can be implemented as a variety of input and output means, including a display means for displaying a display, a touch screen for providing input and output through one device.
영상획득부(20)는 환자의 구강 영상을 획득한다. 여기서 구강 영상은 환자의 치아 배열이 나타난 2차원, 3차원 등의 다차원 영상을 의미하는 것으로, CT(Computed Tomography), X-ray, MRI(Magnetic Resonance Imaging), 치아 파노라마 영상, 구강 스캔 영상 등과 같이 촬영 장치(미도시)에 의하여 획득된 영상 자체뿐만 아니라 이들 영상을 재구성, 정합, 분할(Segmentation) 등의 영상 처리를 거쳐 생성된 영상 등을 포괄한다. The image acquisition unit 20 acquires an oral image of the patient. In this case, the oral image refers to a multi-dimensional image such as two-dimensional or three-dimensional image in which the tooth arrangement of the patient is displayed, such as CT (Computed Tomography), X-ray, MRI (Magnetic Resonance Imaging), tooth panoramic image, oral scan image, etc. It includes not only the images themselves obtained by a photographing apparatus (not shown) but also the images generated through image processing such as reconstruction, registration, segmentation, and the like.
이를 위하여, 영상획득부(20)는 촬영 장치를 통하여 획득된 데이터를 재구성, 정합, 분할하기 위한 각종 알고리즘을 내장하고 알고리즘을 이용하여 구강 영상을 생성한다. 예컨대, 영상획득부(20)는 구강 영상 생성을 위하여 CT 촬영 장치를 통해 획득된 영상 데이터를 고속 퓨리에 변환(Fast Furier Transform, FFT) 등을 활용하여 3차원 영상을 재구성하거나 또는 다면 재구성(Multi-planar reforamtion, MPR), 곡면 재구성(Curved-planar reformation, CPR) 알고리즘을 기초로 단면 영상을 재구성 처리할 수 있다. 또한, CT 영상과 구강 스캔 영상과 같이 서로 다른 종류의 영상에서 대응되는 특징점을 기초로 두 영상의 좌표계를 일치시키는 정합처리를 수행할 수 있다. 이와 같이, 촬영 장치를 통해 획득된 영상 데이터를 처리하여 재구성, 정합 처리하거나, 영상의 밝기나 색상 값을 기초로 특정 영역을 분할 처리하는 영상 처리 알고리즘은 널리 알려져 있는바, 간략화를 위하여 이에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.To this end, the image acquisition unit 20 incorporates various algorithms for reconstructing, matching, and dividing the data obtained through the photographing apparatus, and generates an oral image using the algorithm. For example, the image acquisition unit 20 reconstructs or multi-faces the 3D image by using a Fast Furier Transform (FFT) on the image data acquired through the CT imaging apparatus for generating the oral image. Sectional images can be reconstructed based on planar reforamtion (MPR) and curved-planar reformation (CPR) algorithms. In addition, a matching process for matching the coordinate systems of the two images may be performed based on corresponding feature points in different types of images, such as a CT image and an oral scan image. As such, image processing algorithms which process image data obtained through a photographing apparatus to reconstruct, match, or segment a specific region based on brightness or color values of the image are widely known. The description will be omitted.
평면생성부(30)는 구강 영상을 기초로 치은 평면을 생성한다. 치은 평면은 치은 상부 경계에 대응하는 평면을 의미한다. 치은 평면을 생성하는 구강 영상의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니나, 치은을 포함한 연조직이 선명하게 보이는 구강 스캔 영상을 기초로 생성되는 것이 바람직하다. 참고로, 하나의 구강 영상에 치은 평면을 생성하면, 영상 정합을 통하여 좌표계를 일치시킴으로써 다른 종류의 구강 영상에서도 생성된 치은 평면의 위치를 공유할 수 있게 된다. The plane generator 30 generates a gingival plane based on the oral cavity image. By gingival plane is meant a plane corresponding to the gingival upper boundary. Although the type of the oral cavity image that creates the gingival plane is not particularly limited, it is preferable that the oral cavity image is generated based on the oral cavity scan image in which soft tissue including the gingiva is clearly visible. For reference, when the gingival plane is generated in one oral image, the coordinate system is matched through image registration to share the position of the gingival plane generated in another type of oral image.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 평면생성부(30)에 의하여 생성되는 치은 평면을 설명하기 위한 참고도이다. 3 is a reference view for explaining the gingival plane generated by the plane generating unit 30 according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 유리치은(Margin gingiva, 301)은 치아의 치경 부위(Cervical margin)를 둘러싸고 있는 깃(Collar) 모양의 치은이고, 유두치은(Papillary gingiva, 303)은 유리치은 중 치아와 치아 사이의 삼각형의 공간(Embrasure)을 채우고 있는 피라미드 모양의 치은을 의미한다.Referring to FIG. 3, Margin gingiva 301 is a collar-shaped gingiva surrounding a cervical margin of a tooth, and Papillary gingiva 303 is a tooth and a tooth among free gingiva. Pyramid-shaped gingiva filling the triangle between (Embrasure).
여기서, 치은 평면의 생성 기준이 되는 치은 상부 경계는 치아와 유리치은이 접하는 경계(b1) 또는 유두치은의 경계(b2)가 될 수 있다.Here, the upper gingival boundary, which is a reference for generating the gingiva plane, may be a boundary b1 where the tooth and the free gingiva contact or a boundary b2 of the nipple gingiva.
이때, 치은의 위치마다 그 높이가 상이하여 하나의 평면상에 존재하지 못하는 경우가 많기 때문에 치은 평면은 모든 치은 상부 경계에 정확히 접하지 않더라도 평면의 일부가 적어도 어느 일부 치은 상부 경계에 접하도록 생성될 수 있다. In this case, since the heights of the gingiva are different from each other so that they do not exist on one plane, the gingival plane may be created so that a part of the plane is in contact with at least some gingival upper boundary even though it is not exactly in contact with all the gingival upper boundaries. Can be.
예컨대, 치은 평면은 임플란트 대상이 되는 상실 치아에 근접한 치은의 상부 경계에 접하고, 그 외 치은 상부 경계와 최대한 근접하게 위치하도록 적절한 기울기로 결정될 수 있다. 이와 같이 생성함으로써, 어버트먼트, 픽스처, 크라운 등의 임플란트 객체의 위치나 각도를 결정하는 임플란트 플래닝을 수행하거나 서지컬 가이드를 설계할 때에 치은 평면이 유용하게 활용될 수 있다.For example, the gingival plane may be determined at an appropriate slope such that it is in contact with the upper boundary of the gingiva close to the missing tooth to be implanted and the other gingiva is as close as possible to the upper boundary. In this way, the gingival plane can be usefully used when performing implant planning to determine the position or angle of implant objects such as abutments, fixtures, crowns, or designing surgical guides.
평면생성부(30)는 구강 영상의 밝기, 색상, 영상 객체의 형태 등을 분석하는 알고리즘을 기초로 크라운과 치은을 구분하는 치은 상부 경계 상의 점을 인식하거나 기계 학습(Machine learning)을 통하여 치은 상부 경계 상의 점을 자동으로 인식하여 해당 점들을 포함하거나 또는 이와 근접하게 치은 평면을 생성할 수 있다. 또는, 평면생성부(30)는 사용자 인터페이스부(10)를 통하여 치은 평면 생성의 기준이 되는 치은 경계 상의 점들을 입력받고, 이를 기초로 치은 평면을 생성할 수도 있다.The plane generating unit 30 recognizes a point on the upper gingival boundary that distinguishes the crown from the gingiva based on an algorithm for analyzing brightness, color, and shape of an image of the oral cavity, or the upper part of the gingiva through machine learning. A point on the boundary can be automatically recognized to create a gingival plane that includes or is in close proximity to the points. Alternatively, the plane generation unit 30 may receive the points on the gingival boundary, which is a reference for the gingival plane generation, through the user interface unit 10, and generate the gingival plane based on this.
치은 평면을 생성하기 위하여 인식, 또는 입력되는 점의 개수가 특별히 한정되는 것은 아니나, 하나의 평면을 생성하기 위하여 3개의 점을 입력하는 것이 바람직하다. 만약 3개 미만의 점이 입력되거나 인식된 때에는 해당 점을 포함하는 평면을 생성하되, 평면의 구체적인 기울기는 치은의 위치나 각도에 관한 통계 데이터나 기준 데이터를 적용하여 결정될 수 있다. 또한, 3개를 넘어서는 점이 정의된 때에는 모든 점을 포함하는 평면이 존재하지 않을 수 있는데, 이 경우에는 점들의 위치를 기초로 보간(Interpolation)하여 최대한 정의된 점들에 근접한 하나의 평면을 결정할 수 있다. 이를 위하여, 평면생성부(30)는 치은 평면을 생성하기 위한 기준 데이터나 보간 알고리즘을 저장할 수 있다.The number of points to be recognized or input is not particularly limited to generate the gingival plane, but it is preferable to input three points to generate one plane. If less than three points are input or recognized, a plane including the corresponding points is generated, and the specific slope of the plane may be determined by applying statistical data or reference data regarding the position or angle of the gingiva. In addition, when more than three points are defined, a plane including all points may not exist. In this case, one plane that is closest to the most defined points may be determined by interpolating based on the positions of the points. . To this end, the plane generator 30 may store reference data or an interpolation algorithm for generating the gingival plane.
치열궁 생성부(40)는 구강 영상을 기초로 환자의 치열이 형성하는 곡선인 치열궁 라인을 생성한다. 치열궁 라인은 CT 영상을 재구성하여 파노라마 영상(Panoramic image)의 생성시에도 활용되는 곡선으로 치열궁 라인의 생성을 위한 다양한 알고리즘이 공지되어 있다. 치열궁 라인은 밝기, 색상, 형상 등을 기반으로 한 영상 인식 알고리즘을 통하여 전치의 절연, 견치의 첨두, 대구치의 협측교두의 첨두 등을 인식하여 치열궁 라인을 생성하는 자동 생성 방식, 또는 전적으로 사용자 인터페이스부(10)를 통한 사용자 입력에 기반하여 생성하는 수동방식, 사용자로부터 일부 입력을 받고, 이를 이용하여 전체 치열궁 라인을 생성하는 반자동 방식으로 생성될 수도 있다.The arch generating unit 40 generates an arch form line, which is a curve formed by a patient's dentition based on the oral image. The arch line is a curve that is also used to generate a panoramic image by reconstructing the CT image and various algorithms for generating the arch line are known. The arch line is an automatic generation method that generates the arch line by recognizing the isolation of the anterior teeth, the peak of the canine, and the peak of the buccal cusp of the molar tooth through an image recognition algorithm based on brightness, color, and shape, or entirely user. The manual method may be generated based on a user input through the interface unit 10, or may be generated in a semi-automatic method of receiving a partial input from a user and generating an entire dental arch line using the same.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 치은 평면과 치열궁 라인이 생성된 구강 스캔 영상의 예를 보여준다.4 shows an example of an oral scan image in which a gingival plane and an arch form line are generated according to an embodiment of the present invention.
화면의 A 영역은 치은 평면(GP)과 치열궁 라인(DL)이 중첩 표시된 하악 스캔 영상이고, B 영역은 여러 각도에 따른 하악 스캔 영상으로서 치은 평면과 치은 평면을 생성하는 기준이 된 세 개의 점(P1, P2, P3)의 위치를 파악할 수 있다.The area A on the screen is a mandibular scan image in which the gingival plane (GP) and the dental arch line (DL) are overlapped, and the area B is a mandibular scan image according to various angles. The position of (P1, P2, P3) can be grasped.
도 4를 참조하면, 치은 평면이 세 개의 점(P1, P2, P3)을 포함하도록 형성된 것을 보여주는 것으로, P1, P2, P3은 치은 상부 경계상에 각각 위치한 것을 확인할 수 있다. 참고로, 도 4에서는 치은 평면이 유두치은에 접하도록 생성된 예를 보여주지만, 전술된 바와 같이, 치은 평면은 치아와 유리치은의 경계에 접하도록 생성될 수도 있음은 물론이다. Referring to FIG. 4, it is shown that the gingival plane is formed to include three points P1, P2, and P3. It can be seen that P1, P2, and P3 are located on the upper gingival boundary, respectively. For reference, FIG. 4 shows an example in which the gingival plane is generated to be in contact with the papillary gingiva, but as described above, the gingival plane may be generated to be in contact with the boundary between the tooth and the free gingiva.
치은 평면을 생성하기 위한 점은 치은 상부 경계상에 또는 이에 근접하게 존재한다면 그 위치는 특별히 한정되지 않으나 치은 평면이 최대한 전체 치은 경계를 반영하기 위해서는 도 4와 같이 복수의 점이 서로 이격된 위치에 존재하는 것이 바람직하다.The point for creating the gingival plane is not particularly limited as long as it exists on or near the upper gingival boundary, but the gingival plane is located at a plurality of points spaced apart from each other as shown in FIG. 4 to reflect the entire gingival boundary as much as possible. It is desirable to.
한편, 도 4에서 치열궁 라인(DL)은 전치 사이의 점(P4), 대구치 사이의 점(P5, P6)으로서 3개의 점을 이용하여 생성된 예를 보여주지만, 점의 위치나 그 개수는 반드시 이에 한정되는 것이 아니며 치열궁 라인이 환자의 치열궁에 가깝게 형성되도록 수동 또는 자동으로 적절한 위치 및 개수로 결정될 수 있다.Meanwhile, in FIG. 4, the arch line DL shows an example generated by using three points as the points P4 between the anterior teeth and the points P5 and P6 between the molar teeth. The present invention is not necessarily limited thereto, and the arch form may be determined manually or automatically at an appropriate position and number so that the arch form line is formed close to the patient's arch form.
치열궁 생성부(40)는 도 4와 같이 생성된 치열궁 라인상에 컨트롤 포인트(Control Point, CP)를 배치하여 사용자가 치열궁 라인의 형태나 길이를 조정하도록 할 수 있다.The arch arch generating unit 40 may arrange a control point (CP) on the arch line line generated as shown in FIG. 4 to allow the user to adjust the shape or length of the arch line.
도 4에서는 구강 스캔 영상 기반으로 치열궁 라인이 생성된 예를 보여주지만, 치열궁 라인은 CT 영상 기반으로 생성될 수도 있다. 이때에도, 영상 인식을 통한 자동 생성 방식, 수동 생성 방식, 또는 반자동 생성 방식을 통하여 생성될 수 있음은 동일하다. 한편, CT 영상에서 치열궁 라인을 생성할 때 치열궁 라인은 치은 평면 상에서 생성될 수 있다. 이와 같이, 치은 평면 상에 치열궁 라인을 생성함으로써 CT 영상 데이터에서 치열궁 라인을 생성할 슬라이스(Slice)를 찾는 과정이 생략될 수 있다. 또한, 구강 스캔 영상과 CT 영상 중 어느 하나의 구강 영상을 기반으로 치열궁 라인을 생성하더라도 영상 정합을 통하여 좌표계가 서로 일치된 상태에서는 어느 한쪽 영상에서 생성된 치열궁 라인의 위치가 다른 영상에서도 공유될 수 있음은 물론이다.4 illustrates an example in which an arch line is generated based on an oral scan image, but the arch line may be generated based on a CT image. In this case, the same may be generated through the automatic generation method, the manual generation method, or the semi-automatic generation method through image recognition. On the other hand, when generating the arch line on the CT image, the arch line may be generated on the gingival plane. As such, the process of finding a slice for generating the arch line in the CT image data may be omitted by generating the arch line on the gingival plane. In addition, even if the dental arch line is generated based on the oral cavity image of the oral cavity scan image and the CT image, the position of the dental arch line generated in one image is shared in another image when the coordinate system is matched with each other through image registration. Of course it can be.
플래닝부(50)는 구강 영상, 예컨대, 구강 스캔 영상, 파노라마 영상, 다면 재구성 영상 등과 같이 재구성된 영상을 포함하는 CT 영상, 두 영상을 정합한 영상 등을 기초로 임플란트 객체의 크기, 위치, 각도 등을 결정하는 임플란트 플래닝을 수행한다. 임플란트 객체는 임플란트를 구성하는 요소로서 픽스처, 크라운, 어버트먼트(Abutment) 등을 포함한다.The planning unit 50 may determine the size, position, and angle of the implant object based on an oral image, for example, a CT image including a reconstructed image, such as an oral scan image, a panoramic image, a multi-faceted reconstruction image, and an image obtained by matching two images. Perform implant planning to determine the like. Implant objects include fixtures, crowns, abutments, and the like, which constitute the implant.
플래닝부(50)는 임플란트 객체의 위치, 크기, 각도 등을 결정하는 일련의 플래닝 과정을 전적으로 사용자 인터페이스부(10)를 통한 입력에 기초하여 수행할 수도 있으나, 플래닝부(50)는 치아가 상실된 영역과 치아가 존재하는 영역은 구강 영상에서 색상이나 밝기가 서로 다르게 나타남을 이용하여 영상의 픽셀이나 복셀 값을 기초로 치아 상실 영역을 검출하고, 검출된 치아 상실 영역에 임플란트 객체를 자동으로 배치할 수도 있다. 예컨대, 치아가 상실된 부분과 치아가 존재하는 부분은 밀도가 상이하기 때문에, X선의 감쇄율이 달라 CT 영상에서 밝기가 서로 다르게 나타난다. 치아가 상실된 부분이 상대적으로 어둡게 나타나게 된다. The planning unit 50 may perform a series of planning processes for determining the position, size, angle, and the like of the implant object based solely on the input through the user interface unit 10, but the planning unit 50 may have lost a tooth. In the oral image, color or brightness is different in the oral image to detect the missing region based on the pixel or voxel value of the image and automatically place the implant object in the detected missing region. It may be. For example, since the densities of the teeth and the parts of the teeth are different in density, the attenuation of X-rays is different so that the brightness is different in the CT image. The missing part will appear relatively dark.
임플란트 객체의 자동 배치시, 크라운과 픽스처 간의 거리, 인접한 픽스처 간의 거리, 치아별 크기, 상실된 치아번호에 적합한 임플란트 객체를 선택하기 위한 정보 등 의학적으로 검증되어 업계에서 통용되는 권장 시술 가이드 정보 또는 사용자로부터 경험적으로 검증되어 입력된 기준 정보나 통계정보가 활용될 수 있다.In the automatic placement of implant objects, medically validated and recommended surgical guide information or information from the user, such as the distance between crowns and fixtures, the distance between adjacent fixtures, the size of each tooth, and information for selecting the appropriate implant object for the missing tooth number. Empirically validated and entered reference information or statistical information can be utilized.
플래닝부(50)는 임플란트 플래닝시 치은 평면과 치열궁 라인을 활용할 수 있다. 예컨대, 플래닝부(50)는 구강 영상의 치아 상실 영역에 크라운을 생성할 때, 크라운의 중심이 치열궁 라인 상에 놓이도록 생성할 수 있다. The planning unit 50 may utilize a gingival plane and an arch line when implant planning. For example, the planning unit 50 may generate the crown in the tooth loss region of the oral image so that the center of the crown lies on the arch line.
또한, 플래닝부(50)는 크라운의 하부가 치은 평면을 미리 결정된 기준 이상 넘어서지 않도록 생성할 수 있으며, 사용자 인터페이스부(10)를 통한 입력을 기초로 크라운의 위치 변경이 이루어질 때에도 치은 평면을 기초로 변경 범위를 제한할 수 있다. 크라운은 사실상 치은 위에 위치하는 것으로 치은 영역을 많이 침범할 수 없기 때문이다. 또한, 치은 평면이 임플란트 대상이 되는 상실 치아의 치은 상부 경계에 접하도록 생성된 경우에는 크라운의 하부가 치은 평면에 접하도록 생성할 수도 있다.In addition, the planning unit 50 may generate the lower portion of the crown so that the gingival plane does not exceed a predetermined reference, and even when the position of the crown is changed based on an input through the user interface unit 10. You can limit the scope of the change. This is because the crown is virtually above the gingival and cannot invade much of the gingival area. In addition, when the gingival plane is created to contact the gingival upper boundary of the lost tooth to be implanted, the lower portion of the crown may be created to contact the gingival plane.
이와 같이, 플래닝부(50)는 크라운의 생성 위치 내지는 이동 범위를 결정하는데 치은 평면을 활용함으로써, 사용자가 대략적으로 치은의 위치를 판단하고 크라운을 배치하는 종래기술에 비하여 수정 작업을 최소화할 수 있으며, 크라운의 위치를 더욱 정확하게 결정할 수 있게 된다. As such, the planning unit 50 may utilize the gingival plane to determine the generation position or the movement range of the crown, thereby minimizing the correction work as compared to the prior art in which the user determines the position of the gingiva and arranges the crown. As a result, the position of the crown can be determined more accurately.
플래닝부(50)는 선행된 크라운 플래닝 결과를 기초로 픽스처, 어버트먼트 등의 위치와 식립각도를 결정한다. 플래닝부(50)는 크라운의 중심축과 픽스처의 중심축이 일치되도록 픽스처를 식립하는 등의 크라운의 중심축 대비 픽스처의 식립각도, 크라운-픽스처 간 거리, 크라운-어버트먼트 간 거리와 같이 하나의 임플란트를 구성하는 각 객체 간 거리, 인접 픽스처 간 거리와 같이 인접한 위치에 식립되는 동종 객체 간 거리 등에 관한 기준 정보를 미리 저장하고 이를 기초로 픽스처, 어버트먼트의 위치와 식립각도를 결정할 수 있다.The planning unit 50 determines the position and implantation angle of the fixture, abutment, etc. based on the preceding crown planning result. The planning unit 50 is one such as the implantation angle of the fixture relative to the crown's central axis, such as the distance between the crown-fixture and the distance between the crown-abutment, such as placing the fixture so that the center axis of the crown and the fixture's center axis coincide. Preliminary information about the distance between homogeneous objects placed in adjacent locations, such as the distance between objects constituting the implant and the distance between adjacent fixtures, may be stored in advance, and the position and implantation angle of the fixture and abutment may be determined based on the information. .
가이드 라이브러리(60)는 임플란트 대상 치아 번호에 따른 서지컬 가이드의 형상 정보를 보유하고 있다.The guide library 60 holds the shape information of the surgical guide according to the implant target tooth number.
예를 들어서, 하악 좌측 제1 대구치인 36번 치아가 상실되어 임플란트 시술이 필요하다고 가정할 때, 서지컬 가이드는 하악 전체를 커버하는 형상이 아닌 36번 치아 부근의 일부 하악을 커버하는 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 이와는 달리, 36번 치아 외에도 우측의 제2 대구치인 47번 치아가 추가로 상실되었다면 좌측과 우측을 모두 커버할 수 있도록 서지컬 가이드가 전체 하악의 치열궁에 대응하는 형상을 가질 필요가 있다.For example, assuming that the first left molars of the mandibular first molars are missing and an implant procedure is needed, the surgical guide has a shape that covers a part of the mandible near the tooth 36, rather than the entire mandible. It can be formed to be. On the contrary, if the tooth number 47, the second molar on the right side, is additionally lost in addition to the tooth number 36, the surgical guide needs to have a shape corresponding to the entire lower jaw arch so as to cover both the left side and the right side.
이처럼, 가이드 라이브러리(60)는 치아가 상실되어 임플란트 시술 대상이 되는 치아 번호 케이스에 각각 대응되는 서지컬 가이드의 형상 정보, 예컨대, 전체 형상, 또는 일부 형상과 같이 커버되는 면적, 가이드 크기, 형상 곡률, 가이드 높이, 가이드 두께, 가이드 폭 등에 관한 정보를 포함한다. 서지컬 가이드의 형상은 하악 또는 상악 전체를 커버하는 전체 형상 또는 일부를 커버하는 일부 형상으로 크게 구분할 수 있고, 일부 형상에 대해서도 시술 대상 치아 번호에 따라 커버되는 면적, 형상의 곡률이 달라질 수 있다. 또한, 가이드 라이브러리(60)는 상악과 하악을 구분하여 각각 형상 정보를 보유할 수 있으며, 환자의 성별, 연령, 인종에 따라서도 각각 마련될 수 있다. 이는 성별, 연령, 인종에 따라 치열궁의 곡률이나 길이 등이 서로 상이함을 반영한 것이다. As such, the guide library 60 is a shape of the surgical guide corresponding to the tooth number case to which the tooth is lost and subjected to implantation, for example, the area covered, such as the overall shape or a partial shape, the guide size, the shape curvature. Information about the guide height, guide thickness, guide width, and the like. The shape of the surgical guide may be largely divided into a whole shape covering a mandible or the entire upper part or a part covering a part, and the curvature of the area and shape of the surgical guide may vary according to the tooth number to be treated. In addition, the guide library 60 may maintain shape information by dividing the upper and lower jaw, respectively, and may be provided according to the sex, age, and race of the patient. This reflects the difference in curvature and length of the dental arch according to gender, age, and race.
뿐만 아니라, 가이드 라이브러리(60)는 치열궁의 형태에 따라 치아 번호 케이스에 대응되는 서지컬 가이드 형상 정보를 각각 보유할 수도 있다. 예를 들어, 치열궁은 사각형(Square), 뾰족형(Tapered), 계란형(Oval) 등의 형태로 구분이 가능하며, 이와 같은 치열궁 형태는 서지컬 가이드의 곡률 등과 밀접한 연관이 있음을 반영한 것이다.In addition, the guide library 60 may hold surgical guide shape information corresponding to the tooth number case according to the shape of the dental arch. For example, the arch form can be divided into square, tapered, and oval forms, and the arch form reflects a close relationship with the curvature of the surgical guide. .
가이드 라이브러리(60)는 다양한 임상 케이스를 통하여 축적된 통계적, 실험적인 데이터를 기초로 구축될 수 있으며, 사용자의 서지컬 가이드 설계 히스토리를 반영하여 가이드 라이브러리(60)에 새로운 형상 정보가 추가되거나 지속적으로 갱신될 수도 있음은 물론이다.The guide library 60 may be constructed based on statistical and experimental data accumulated through various clinical cases, and new shape information is continuously added or continuously added to the guide library 60 by reflecting the user's surgical guide design history. Of course, it may be updated.
한편, 전술된 가이드 형상 정보 외에도 가이드 라이브러리(60)는 서지컬 가이드의 형상에 대응하여 서지컬 가이드 상에 생성되는 텍스트 바와 가이드 창의 위치 정보를 포함할 수도 있다. 여기서, 텍스트 바는 환자이름, 병원명, 차트 번호 등 서지컬 가이드를 관리하는데 필요한 각종 텍스트 데이터가 기입되는 라벨의 일종이며, 가이드 창은 임플란트 시술시 서지컬 가이드의 장착상태를 파악하기 위하여 임플란트 시술 대상 영역 주변으로 형성되는 개구를 의미한다. Meanwhile, in addition to the above-described guide shape information, the guide library 60 may include text bars and location information generated on the surgical guide corresponding to the shape of the surgical guide. Here, the text bar is a kind of label in which various text data necessary for managing the surgical guide, such as patient name, hospital name, chart number, and the like are written, and the guide window is used to determine the mounting state of the surgical guide during implantation. The opening is formed around the target area.
예컨대, 텍스트 바는 서지컬 가이드가 하악 또는 상악의 전체를 커버하는 전체 형상을 가질 때에는 혀(Tongue)를 가로질러 좌측과 우측을 연결하는 곳에 위치할 수 있으며, 부분 형상의 경우 시술시 방해가 되지 않도록 시술 대상 치아를 벗어난 곳에 위치할 수 있을 것이다. 또한, 가이드 창은 시술 대상 치아에 인접한 2개의 연속 치아 사이를 파악할 수 있는 곳에 위치할 수 있다.For example, the text bar may be positioned where the left and right cross across the tongue when the surgical guide has an overall shape covering the entire mandible or maxilla, and in the case of a partial shape, does not interfere with the procedure. It may be located off the tooth to be treated. In addition, the guide window may be located where it is possible to grasp between two consecutive teeth adjacent to the target tooth.
언더컷 산출부(70)는 서지컬 가이드의 언더컷 영역을 산출한다. The undercut calculator 70 calculates an undercut region of the surgical guide.
도 5는 서지컬 가이드의 언더컷 영역을 설명하기 위한 참고도로서, 서지컬 가이드가 장착된 하나의 치아에 대한 설측/협측 방향으로의 단면을 보여준다.FIG. 5 is a reference diagram for explaining an undercut area of a surgical guide, and shows a cross section in the lingual / buccal direction for one tooth on which the surgical guide is mounted.
도 5를 참조하면, 치아는 목(Neck) 부분인 치경(501)을 향하여 점차 좁아지는 형상을 가지기 때문에 치아 형상에 맞추어 서지컬 가이드(S)를 제작하면 구강에 장착시 손상을 입을 수 있다. 이에, 언더컷 영역(UC)은 구강 내 원활한 장착을 위하여 서지컬 가이드와 구강 객체의 표면 사이에 소정의 갭(Gap)이 부여되는 영역을 의미한다.Referring to FIG. 5, since the tooth has a shape that gradually narrows toward the neck 501, which is a neck portion, when the surgical guide S is manufactured according to the tooth shape, the tooth may be damaged when mounted in the oral cavity. Accordingly, the undercut area UC refers to an area in which a predetermined gap Gap is provided between the surgical guide and the surface of the oral cavity object for smooth installation in the oral cavity.
언더컷 산출부(70)는 평면생성부(30)에 의하여 생성된 치은 평면의 기울기를 기초로 서지컬 가이드의 구강 삽입 방향을 결정하고, 구강 삽입 방향의 직선을 구강 영상에 생성하여 직선과 구강 영상 내 영상 객체에 해당하는 구강 객체의 표면이 접하는 접점의 위치를 기초로 언더컷 영역을 산출할 수 있다. The undercut calculator 70 determines the oral insertion direction of the surgical guide based on the inclination of the gingival plane generated by the planar generation unit 30, and generates a straight line in the oral insertion direction in the oral image to produce a straight line and an oral image. The undercut area may be calculated based on the position of the contact point where the surface of the oral cavity object corresponding to the inner image object contacts.
가이드 생성부(80)는 가이드 라이브러리(60)로부터 구강 영상에서 상실된 치아 번호에 대응되는 서지컬 가이드의 형상을 결정하고, 결정된 형상에 따른 서지컬 가이드를 생성한다. The guide generator 80 determines the shape of the surgical guide corresponding to the tooth number lost in the oral cavity image from the guide library 60, and generates a surgical guide according to the determined shape.
이때, 서지컬 가이드가 치은이나 치아에 직접 접촉되는 내부 형상은 언더컷 산출부(70)에 의하여 산출된 언더컷 영역을 반영하여 생성한다. 언더컷 영역에서는 구강 객체와 소정 거리 이격된 갭이 부여되도록 내부 형상 일부가 제거됨으로써 시술시 서지컬 가이드가 환자의 구강에 원활하게 장착되도록 한다. 이와 같이 언더컷 영역을 내부 형상에 반영시, 외부 형상은 그대로 두고 내부 형상만 변경될 수도 있으나, 이 과정에서 서지컬 두께가 다른 부분에 비하여 얇아질 수 있으므로 서지컬 두께가 전체적으로 균등하게 유지되도록 외부 형상도 함께 변경될 수도 있음은 물론이다. At this time, the internal shape in which the surgical guide is in direct contact with the gingiva or teeth is generated by reflecting the undercut area calculated by the undercut calculator 70. In the undercut area, a portion of the internal shape is removed to provide a gap spaced from the oral object by a predetermined distance so that the surgical guide is smoothly mounted to the oral cavity of the patient during the procedure. As such, when the undercut area is reflected in the inner shape, only the inner shape may be changed while leaving the outer shape as it is. In this process, the outer thickness may be thinner than other parts, so the outer shape may be maintained evenly. Of course, it may be changed together.
여기서, 상실 치아 번호는 사용자 인터페이스부(10)를 통하여 사용자에게 직접 입력받거나, 환자 내원에 따라 환자의 진료 정보, 치아 상태 등이 기록된 차트 데이터를 관리하는 전자의무기록(Electronic Medical Record, EMR) 서버 등과 연동되어 상실 치아 번호에 관한 정보를 수신할 수도 있다. 또는, 치아간 경계에서는 색상이나 밝기 값이 변함을 이용하여 각 치아 영역을 분할한 후 분할된 치아 영역마다 치아 번호를 할당하고, 상실된 치아 영역과 치아가 존재하는 다른 영역 간 색상이나 밝기의 차이를 기초로 치아 상실 영역을 검출하여 상실 치아 번호를 파악할 수도 있을 것이다. 참고로, 치아 영역은 클러스터링 기법(Clustering method), 압축 기반 기법(Compression-based method), 히스토그램 기반 기법(Histogram-based method), 윤곽선 검출 기법(Edge detection method), 영역 성장 기법(Region growing method) 등 다양한 공지된 영상 분할 기법을 이용하여 분할될 수 있다.Here, the lost tooth number is directly input to the user through the user interface unit 10 or electronic medical record (EMR) for managing chart data in which the patient's medical information and the dental condition are recorded according to the patient's visit. It may be linked with a server, etc. to receive information about the missing tooth number. Alternatively, at the boundary between teeth, color or brightness values are changed to divide each tooth region, and then the tooth number is assigned to each divided tooth region, and the difference in color or brightness between the lost tooth region and other regions where the tooth is present is divided. The missing tooth number may be detected based on the missing tooth number. For reference, the tooth region includes the clustering method, the compression-based method, the histogram-based method, the edge detection method, and the region growing method. It can be divided using various known image segmentation techniques.
가이드 생성부(80)가 가이드 라이브러리(60)로부터 가이드의 형상을 불러와 서지컬 가이드를 생성할 때, 서지컬 가이드의 위치는 서지컬 가이드의 중심 라인과 치열궁 생성부(40)에 의한 치열궁 라인이 대응되도록 결정될 수 있다. When the guide generator 80 retrieves the shape of the guide from the guide library 60 to generate the surgical guide, the position of the surgical guide is the center line of the surgical guide and the dental arch formed by the dental arch generating unit 40. The arch line may be determined to correspond.
또한, 서지컬 가이드의 높이는 임플란트 시술에 있어서 중요한데, 예컨대, 가이드 높이가 지나치게 낮으면 서지컬 가이드가 환자 구강에 잘 고정되지 않아 드릴링시 가이드가 움직일 수 있는 위험이 존재하며, 반대로 높이가 너무 높으면 환자 치은에 통증을 유발할 가능성이 있다. 이에, 가이드 생성부(80)는 평면생성부(30)를 통해 생성된 치은 평면의 위치를 기초로 서지컬 가이드의 높이를 결정함으로써 사용자가 임의로 가이드 높이를 결정하는 종래기술에 비하여 환자의 구강에 맞춤화된 서지컬 가이드를 설계할 수 있다.In addition, the height of the surgical guide is important in the implant procedure, for example, if the guide height is too low, there is a risk that the surgical guide is not fixed to the patient's mouth and the guide may move when drilling. May cause pain in the gingiva. Thus, the guide generation unit 80 determines the height of the surgical guide based on the position of the gingiva plane generated by the plane generation unit 30 to the oral cavity of the patient compared to the prior art that the user arbitrarily determines the guide height. Customized surgical guides can be designed.
한편, 전술된 바와 같이, 가이드 생성부(80)는 서지컬 가이드의 기본 형상은 가이드 라이브러리(60)를 기초로 결정하고, 서지컬 가이드에 형성되는 가이드 홀은 플래닝부(50)에 의하여 플래닝된 픽스처의 식립위치를 고려하여 결정한다. 여기서, 가이드 홀은 임플란트 시술시 치조골 천공을 위한 드릴과 임플란트 객체가 삽입되는 홀을 의미한다. 가이드 생성부(80)는 가이드 홀의 위치는 플래닝부(50)에 의한 픽스처 식립위치에 대응되도록 결정하고 가이드 홀의 직경은 픽스처의 너비에 의하여 결정할 수 있다.Meanwhile, as described above, the guide generator 80 determines the basic shape of the surgical guide based on the guide library 60, and the guide hole formed in the surgical guide is planned by the planning unit 50. Determine the placement position of the fixture. Here, the guide hole refers to a hole into which a drill and an implant object are inserted for drilling the alveolar bone during implantation. The guide generation unit 80 may determine the position of the guide hole to correspond to the fixture insertion position by the planning unit 50, and the diameter of the guide hole may be determined by the width of the fixture.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 치과용 서지컬 가이드 설계 장치(100)는 가이드 라이브러리(60)를 활용함으로서 각 환자마다 서지컬 가이드의 영역 내지 형상을 설계하기 위한 일련의 과정을 반복하지 않아도 되기 때문에 사용자의 편의성이 크게 향상되며 설계 시간이 단축되는 효과가 있다.As described above, the dental surgical guide design apparatus 100 according to the embodiment of the present invention does not need to repeat a series of processes for designing the area or shape of the surgical guide for each patient by utilizing the guide library 60. As a result, user convenience is greatly improved, and design time is shortened.
다만, 가이드 라이브러리(60)는 다수 일반인들의 구강 크기나 형태에 기반하여 생성된 것으로서, 구강 형태나 형상이 일반적인 범주에서 벗어나 가이드 라이브러리(60)의 형상이 환자에 정확하게 맞지 않는 케이스가 존재할 수도 있다. 이를 위하여, 가이드 생성부(80)는 서지컬 가이드를 최종적으로 생성하기 전에 가이드 라이브러리(60)에 따른 가이드 형상을 그대로 활용하지 않고 환자의 치열궁 라인의 길이, 곡률 등을 기초로 가이드 형상을 보정하여 환자에 보다 적합하게 커스터마이징(Customizing)할 수도 있다.However, the guide library 60 is generated based on the oral cavity size or shape of the general public, and there may be a case in which the shape or shape of the guide library 60 does not exactly fit the patient. To this end, the guide generator 80 corrects the guide shape based on the length, curvature, and the like of the patient's dental arch line, without using the guide shape according to the guide library 60 before the surgical guide is finally generated. This can be customized to better suit the patient.
예를 들어, 가이드 라이브러리(60)에 따른 가이드 형상의 기준이 된 치열궁 라인의 길이에 비하여 환자의 실제 치열궁 라인의 길이가 기설정된 기준치 이상 짧은 경우 가이드 형상의 길이를 축소할 수 있고, 반대로 기준치 이상 긴 경우 가이드 형상의 길이를 연장할 수 있을 것이다. 또한, 환자의 실제 치열궁 곡률이 가이드 라이브러리(60)에 따른 가이드 형상의 기준 곡률보다 기준치 이상 크거나 작은 경우, 이에 대응하여 가이드 형상의 곡률을 조정할 수 있다. For example, when the length of the actual arch line of the patient is shorter than a predetermined reference value, the length of the guide shape may be reduced as compared to the length of the arch form as the reference shape of the guide library 60. Longer than the reference value may extend the length of the guide shape. In addition, when the actual arch form curvature of the patient is larger or smaller than the reference curvature of the guide shape according to the guide library 60, the curvature of the guide shape may be adjusted accordingly.
가이드 생성부(80)를 통하여 최종적으로 생성된 서지컬 가이드는 구강 영상에 표시되고, 사용자는 구강 영상에서 서지컬 가이드를 수정하거나 보완할 수 있다.The surgical guide finally generated by the guide generator 80 is displayed on the oral cavity image, and the user may modify or supplement the surgical guide on the oral cavity image.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 치과용 서지컬 가이드 설계 방법을 나타낸 흐름도이다. 이하, 도 6을 참조하여, 전술된 치과용 서지컬 가이드 설계 장치(100) 구성의 유기적인 동작을 살펴보기로 한다.6 is a flowchart illustrating a method for designing a dental surgical guide according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, referring to FIG. 6, the organic operation of the above-described dental surgical guide design apparatus 100 will be described.
도 6을 참조하면, 영상획득부(10)가 CT 장비나 구강 스캐너 등의 촬영 장비를 통하여 임플란트 시술이 필요한 환자의 치아배열이 나타난 구강 영상을 획득하는 것이 전제된다(S10). 이와 더불어, 촬영된 영상에서 노이즈를 처리하거나 기울기 등을 보정하는 등의 영상 전처리 과정, CT 영상과 구강 스캔 영상과 같이 서로 다른 영상을 정합하는 과정, 영상을 3차원 영상 및 단면 영상으로 재구성하는 과정이 수반될 수 있다.Referring to FIG. 6, it is assumed that the image acquisition unit 10 acquires an oral image showing a tooth arrangement of a patient who needs an implant procedure through imaging equipment such as a CT device or an oral scanner (S10). In addition, the image preprocessing process such as processing noise or correcting the tilt in the captured image, matching different images such as CT image and oral scan image, and reconstructing the image into 3D image and cross-sectional image This may be accompanied.
이와 같이 획득된 구강 영상에 치은 평면과 치열궁 라인이 생성된다(S20). The gingival plane and the arch form line are generated in the obtained oral image (S20).
평면생성부(30)는 사용자 인터페이스부(10)를 통하여 입력된 점을 기초로 치은 상부 경계에 대응되는 치은 평면을 생성할 수 있으며, 또는, 구강 영상에서 밝기, 색상이나 객체 형상 등을 기초로 치은 상부 경계상의 점들을 인식하여 자동으로 치은 평면을 생성하도록 구현될 수도 있다. The plane generating unit 30 may generate a gingival plane corresponding to the upper boundary of the gingiva based on a point input through the user interface unit 10, or based on brightness, color or object shape in the oral cavity image. It may be implemented to recognize points on the gingival upper boundary and automatically create a gingival plane.
한편, 치은 평면이 임플란트 플래닝을 위한 시뮬레이션과 서지컬 가이드 설계 시에도 활용되는 것을 감안하면 임플란트 대상인 상실 치아에 근접한 치은의 경계에 접하도록 생성되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 평면생성부(30)는 치아가 상실된 영역을 인식하고, 해당 영역 주변으로 점이 입력될 영역을 가이드 하기 위한 가이드 박스를 표시하여 치아 상실 영역 주변에서 치은 평면 생성의 기준이 되는 점이 입력될 수 있도록 유도할 수도 있을 것이다. 또한, 3개 이상의 점이 입력되어 보간이 필요할 때에도 치아 상실 영역과의 거리의 근접 여부에 따라 보간시 가중치를 달리 적용할 수도 있다.On the other hand, considering that the gingival plane is also used in the simulation and implant guide design for implant planning, it is preferable that the gingival plane is generated to contact the boundary of the gingiva close to the lost tooth to be implanted. To this end, the plane generating unit 30 recognizes the area where the tooth is lost, and displays a guide box for guiding the area where the point is to be input around the corresponding area so that a point serving as a reference for generating the gingival plane around the tooth loss area is input. You might be able to induce it. In addition, even when three or more points are input and interpolation is required, weights may be differently applied depending on whether the distance to the tooth loss region is close.
치열궁 생성부(40)는 치열궁 라인을 생성하기 위한 공지된 다양한 알고리즘을 적용하여 치열궁 라인을 생성할 수 있다. 예컨대, 치열궁 라인은 홀 필링(Hole filling), 연결 성분 분석(Connected Component Analysis), 세선화 작업, 곡선 적합(Curve fitting) 등의 과정을 거쳐 자동으로 생성될 수 있다. 참고로, 홀 필링은 치아가 결손된 부위나 치아 근관 부위 등의 빈 영역을 채우기 위한 처리이며, 연결 성분 분석은 개별 치아의 연결 성분을 추출하기 위한 처리이고, 세선화 작업은 연결 성분에 세선화 작업을 수행하는 것으로 연결 성분의 중심선을 기초로 치열궁 라인을 생성할 수 있다. 곡선 적합은 세선화 작업을 통해 일차적으로 생성된 치열궁 라인에 소정 함수식을 적용하여 부드러운 곡선 형태의 치열궁 라인을 얻기 위한 처리이다. 이와 같은 자동 생성 방식 외에도 치열궁 생성부(40)는 사용자 인터페이스부(10)를 통한 사용자 입력에 기반하여 수동으로 치열궁 라인을 생성할 수도 있다.The arch generating unit 40 may generate the arch line by applying various known algorithms for generating the arch line. For example, the dental arch line may be automatically generated through a process such as hole filling, connected component analysis, thinning, curve fitting, and the like. For reference, hole peeling is a process for filling empty areas such as a missing tooth or a root canal area, and a connection component analysis is a process for extracting a connection component of an individual tooth, and the thinning operation is a thinning of the connection component. By doing this, an arch form line can be generated based on the centerline of the connecting component. Curve fitting is a process for applying a predetermined function to the arch line produced primarily through thinning to obtain a smooth curved arch line. In addition to such an automatic generation method, the arch form generating unit 40 may manually generate the arch form line based on a user input through the user interface unit 10.
이어서, 플래닝부(50)를 통하여 크라운, 픽스처, 어버트먼트 등 임플란트를 구성하는 임플란트 객체의 위치, 크기, 각도를 결정하기 위한 임플란트 플래닝이 이루어진다(S30). 임플란트 플래닝은 구강 스캔 영상, CT 데이터를 재구성한 3차원 영상, 단면 영상, 정합 영상 등을 기반으로 이루어질 수 있다. Subsequently, implant planning for determining the position, size, and angle of the implant object constituting the implant, such as a crown, fixture, or abutment, is performed through the planning unit 50 (S30). Implant planning may be based on oral scan images, 3D images reconstructed from CT data, cross-sectional images, registration images, and the like.
예컨대, 크라운, 어버트먼트, 픽스처에 대한 플래닝시 치조골 등의 경조직이 잘 나타나는 CT 영상을 기반으로 수행될 수도 있지만, 크라운에 대한 플래닝은 치은 경계나 인접 치아 경계와의 관계가 중요함을 감안하여 치아 경계나 연조직이 잘 나타난 구강 스캔 영상에서 이루어질 수도 있다. 이처럼, 각 객체마다 서로 다른 종류의 영상에서 플래닝이 이루어질 수도 있으며, 영상 정합을 통하여 다른 영상에서 이루어진 플래닝 결과가 공유될 수 있음은 물론이다.For example, it may be performed based on a CT image in which hard tissues such as alveolar bones appear well when planning for crowns, abutments, and fixtures, but planning for crowns is important considering the relationship between the gingival boundary and adjacent tooth boundary. It can also be done on oral scans that show good tooth boundaries or soft tissue. As described above, the planning may be performed on different types of images for each object, and the result of planning on different images may be shared through image registration.
임플란트 플래닝은 치아 상실 영역에 맞추어 크라운의 위치와 크기를 먼저 결정한 후, 크라운에 대응하여 픽스처와 어버트먼트의 위치 및 식립각도가 결정되는 방식으로 진행된다. 위 과정은 사용자 인터페이스부(10)를 통한 사용자 입력에 따라 수동으로 이루어지거나 또는, 영상 인식 알고리즘을 이용하여 치아 상실 영역을 검출하고, 하나의 임플란트를 구성하는 각 객체 간 거리, 인접한 위치에 식립되는 동종 객체 간 거리 등에 관한 기준 정보를 미리 저장하고 이를 기초로 자동으로 플래닝이 이루어질 수도 있음은 전술된 바와 같다.Implant planning proceeds in such a way that the position and size of the crown are first determined in accordance with the tooth loss area, and then the position and implantation angle of the fixture and abutment are determined corresponding to the crown. The above process is performed manually according to a user input through the user interface unit 10 or by using an image recognition algorithm, the tooth loss area is detected, and the distance between each object constituting an implant is placed in an adjacent position. As described above, the reference information regarding the distance between homogeneous objects and the like may be stored in advance and the planning may be automatically performed based on the same.
플래닝부(50)는 플래닝 과정에서 생성된 치열궁 라인상에 크라운을 생성하되, 크라운의 하부가 치은 평면을 미리 결정된 기준 이상 넘어서 내려가지 않도록 하고, 또한 크라운의 상부는 교합 평면을 미리 결정된 기준 이상 넘어서 올라가지 않도록 제한할 수 있다. 참고로, 교합 평면은 상하 치열이 만나는 교합면이 이루는 평면으로서, 사용자 인터페이스부(10)를 통하여 교합면 상의 점을 입력받고 해당 점들을 포함하는 평면으로 생성되거나 또는 영상 인식을 통하여 하악중절치의 절연, 하악의 좌우측 제2 대구치의 협측 원심교두점을 인식하여 위 점을 연결하는 평면으로서 자동으로 생성될 수도 있다.The planning unit 50 generates a crown on the dental arch line generated during the planning process, so that the lower portion of the crown does not go beyond the gingival plane above a predetermined reference, and the upper portion of the crown is above the predetermined reference You can restrict it from going over. For reference, the occlusal plane is a plane formed by the occlusal surface where the upper and lower dents meet. The occlusal plane receives a point on the occlusal surface through the user interface unit 10 and generates a plane including the corresponding points or insulates the mandibular incisor through image recognition. It may be automatically generated as a plane connecting the upper points by recognizing the buccal centrifugal cusps of the left and right second molar of the lower jaw.
플래닝부(50)는 사용자 인터페이스부(10)를 통하여 미리 결정된 기준치 이상을 넘어서 치은 평면 밑으로 또는 교합 평면 위로 크라운의 위치 수정이 이루어지는 경우, 사용자에게 이에 관한 알람 메시지를 제공하여 더욱 성공적인 임플란트 플래닝을 도모할 수 있을 것이다.The planning unit 50 provides an alarm message to the user when the crown position is modified below the gingival plane or above the occlusal plane by over the predetermined reference value through the user interface unit 10 to provide a more successful implant planning. You can plan.
크라운에 이어서, 픽스처, 어버트먼트 등 다른 임플란트 객체에 대한 플래닝도 완료되면, 이어서, 플래닝 결과에 기초하여 서지컬 가이드의 설계가 이루어지는 것으로, 먼저 가이드 라이브러리(60)를 기초로 구강 영상에서 상실된 치아 번호에 대응되는 서지컬 가이드의 기본 형상을 결정한다(S40). 가이드 라이브러리(60)는 서지컬 가이드의 기본 형상에 따른 텍스트 바와 가이드 창의 위치 정보를 포함함으로써 기본 형상과 함께 텍스트 바와 가이드 창의 위치도 함께 결정될 수 있다.Following the crown, when planning for other implant objects, such as fixtures and abutments, is also completed, a surgical guide is then designed based on the planning results. The basic shape of the surgical guide corresponding to the number is determined (S40). The guide library 60 may include the text bar and the position of the guide window according to the basic shape of the surgical guide and determine the position of the text bar and the guide window together with the basic shape.
가이드 라이브러리(60)의 구축형태에 따라 서지컬 가이드의 기본 형상 결정시 상실 치아 번호 외에도 환자의 성별, 연령, 인종, 환자의 구체적인 치열궁의 형태 등의 추가 정보가 함께 활용될 수도 있을 것이다.Depending on the construction of the guide library 60, additional information such as the patient's gender, age, race, patient's specific arch form, etc. may be used together in determining the basic shape of the surgical guide.
한편, 가이드 라이브러리(60)를 통하여 가이드 기본 형상을 결정하는 것과 함께 서지컬 가이드 상의 가이드 홀의 위치, 서지컬 가이드의 위치, 높이 등의 결정이 함께 이루어질 수 있다. Meanwhile, the guide basic shape may be determined through the guide library 60, and the position of the guide hole, the position of the surgical guide, and the height of the surgical guide may be determined together.
가이드 홀의 위치는 임플란트 플래닝에 따른 픽스처의 식립위치에 대응하여 결정될 수 있다. 예컨대, 가이드 홀의 위치는 픽스처의 중심축과 가이드 홀의 중심이 서로 일치되도록 결정될 수 있으며, 가이드 홀의 크기는 픽스처의 너비를 기초로 결정될 수 있다. 한편, 서지컬 가이드의 위치는 서지컬 가이드의 중심 라인이 치열궁 라인에 대응되는 위치로 결정될 수 있다.The position of the guide hole may be determined corresponding to the placement position of the fixture according to implant planning. For example, the position of the guide hole may be determined to coincide with the center of the fixture and the center of the guide hole, and the size of the guide hole may be determined based on the width of the fixture. Meanwhile, the position of the surgical guide may be determined as a position where the center line of the surgical guide corresponds to the arch line.
도 7은 서지컬 가이드의 위치를 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 참고도로서, 도 7을 참조하면, 서지컬 가이드의 중심라인(OL)이 치열궁 라인(DL)과 완전히 일치하기는 사실상 힘드므로 서지컬 가이드의 중심라인(OL) 상의 미리 결정된 지점(701,703)이 치열궁 라인(DL)상에 위치되도록 서지컬 가이드의 생성 위치를 결정할 수 있다. 참고로, 치열궁 라인 대비 서지컬 가이드의 위치를 잡기 위한 기준이 되는 지점의 위치나 개수는 도 7에 예시 외에도 설정에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.FIG. 7 is a reference diagram for explaining a method for determining a position of a surgical guide. Referring to FIG. 7, it is difficult to substantially match the central line OL of the surgical guide with the arch line DL. Therefore, the generation position of the surgical guide may be determined such that predetermined points 701 and 703 on the center line OL of the surgical guide are positioned on the arch line DL. For reference, the position or number of points serving as a reference for positioning the surgical guide relative to the arch line may be changed depending on the setting in addition to the example of FIG. 7.
또한, 서지컬 가이드의 높이는 가이드 라이브러리(60)에서 디폴트(Default)로 정해진 기본 높이를 적용할 수도 있으나, 치은 평면의 위치를 기초로 서지컬 가이드의 구체적인 높이를 결정할 수 있다. 예컨대, 치은 평면의 위치와 동일한 높이까지 치은을 덮도록 서지컬 가이드의 높이를 결정할 수도 있고, 또는 치은 평면의 위치보다 기설정된 거리만큼 치은을 더 덮도록 생성될 수도 있으며, 또는 치은 평면보다 치아 방향으로 더 올라간 위치에 생성할 수도 있을 것이다.In addition, the height of the surgical guide may be applied to the default height set as the default (Default) in the guide library 60, the specific height of the surgical guide can be determined based on the position of the gingiva plane. For example, the height of the surgical guide may be determined to cover the gingival to the same height as the position of the gingival plane, or may be generated to cover the gingival by a predetermined distance more than the position of the gingival plane, or the tooth direction is greater than the gingival plane. You can also create it in a higher position.
이처럼, 서지컬 가이드의 높이는 치은 평면의 위치를 기준으로 생성될 수 있지만, 사용자나 장치 설정에 따라 치은 평면 위치 대비 구체적인 높이는 달리 결정될 수 있다. As such, the height of the surgical guide may be generated based on the location of the gingival plane, but a specific height relative to the location of the gingival plane may be determined differently according to a user or device setting.
전술된 단계를 통하여, 서지컬 가이드의 기본 형상이 결정되면, 언더컷 산출부(70)는 서지컬 가이드의 언더컷 영역을 산출하고, 이를 서지컬 가이드 형상에 반영한다(S50). Through the above-described steps, when the basic shape of the surgical guide is determined, the undercut calculator 70 calculates the undercut area of the surgical guide and reflects it in the surgical guide shape (S50).
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 언더컷 영역의 산출 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이고, 도 9와 도 10은 도 8에 따른 언더컷 영역의 산출 방법을 설명하기 위한 참고도이다. 8 is a flowchart illustrating an example of a method of calculating an undercut area according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 9 and 10 are reference diagrams for explaining a method of calculating an undercut area according to FIG. 8.
먼저, 도 8을 참조하면, 치은 평면의 기울기를 기초로 서지컬 가이드의 구강 삽입 방향을 결정한다(S501). First, referring to FIG. 8, the oral insertion direction of the surgical guide is determined based on the slope of the gingival plane (S501).
도 9는 서지컬 가이드의 구강 삽입 방향의 결정 방법을 설명하기 위한 참고도로서, 도 9를 참조하면, 서지컬 가이드의 구강 삽입은 기본적으로 교합 평면(OP)으로부터 치은 평면(GP) 방향으로 삽입되는 것으로 하되, 구체적인 방향은 치은 평면(GP)에 수직 방향으로 삽입되도록 정해지는 것으로 결과적으로 치은 평면의 기울기에 따라 결정된다. 결정된 삽입 방향은 구강 영상에 표시될 수 있으며, 사용자는 이를 확인하고 방향을 수정할 수도 있다.FIG. 9 is a reference diagram for describing a method of determining the oral insertion direction of a surgical guide. Referring to FIG. 9, the oral insertion of the surgical guide is basically inserted from the occlusal plane OP toward the gingival plane GP. The specific direction is determined so as to be inserted in a direction perpendicular to the gingival plane GP and consequently is determined according to the inclination of the gingival plane. The determined insertion direction may be displayed on the oral cavity image, and the user may confirm and correct the direction.
가이드 삽입 방향이 결정되면, 이어서 구강 영상 내 구강 객체에 대하여 결정된 삽입 방향에 대응하는 복수의 직선들을 생성한다(S503).When the guide insertion direction is determined, a plurality of straight lines corresponding to the insertion direction determined for the oral object in the oral cavity image are then generated (S503).
언더컷 영역은 생성된 직선과 구강 객체의 표면이 접하는 접점의 위치를 기초로 결정된다(S505).The undercut area is determined based on the position of the contact point between the generated straight line and the surface of the oral cavity object (S505).
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 언더컷 영역을 결정하는 방법을 설명하기 위한 참고도로서, 설측/협측 방향으로의 상악 치아 객체 단면을 보여준다. 도 10을 참조하면, 구강 객체의 일부에 해당하는 하나의 치아 객체(T1)에 대하여 구강 삽입 방향에 대응하는 직선(L1,L2,L3,L4)이 생성되었다고 가정할 때, 직선 L1은 치아 객체(T1)의 표면과 접점 CP1을 가지고, 직선 L3는 치아 객체(T1)의 표면과 접점 CP2를 가진다. 언더컷 산출부(70)는 서지컬 가이드의 삽입 방향을 기준으로 접점(CP1, CP2)의 위치보다 아래쪽에 해당하는 영역을 언더컷 영역(UC)으로 산출할 수 있다. FIG. 10 is a diagram illustrating a method of determining an undercut area according to an exemplary embodiment of the present invention and shows a maxillary tooth object cross section in a lingual / buccal direction. Referring to FIG. 10, assuming that straight lines L1, L2, L3, and L4 corresponding to the oral cavity insertion direction are generated for one tooth object T1 corresponding to a part of the oral cavity object, the straight line L1 is a tooth object. It has a contact point CP1 with the surface of T1, and the straight line L3 has a contact point CP2 with the surface of the tooth object T1. The undercut calculator 70 may calculate a region corresponding to a position lower than the positions of the contacts CP1 and CP2 as the undercut region UC based on the insertion direction of the surgical guide.
도 11은 산출된 언더컷 영역이 구강 영상에 표시된 화면의 일 예를 보여준다. 도 11과 같이, 영상에서 회색으로 표시된 부분이 산출된 언더컷 영역을 나타낸다. 이와 같이, 구강 영상에 언더컷 영역을 표시하여 제공하고 사용자가 이를 확인하고 수정할 수 있는 기회를 부여할 수 있다.11 illustrates an example of a screen on which the calculated undercut area is displayed on the oral cavity image. As shown in FIG. 11, an undercut area in which a gray portion of an image is calculated is calculated. In this way, the undercut area may be displayed and provided on the oral image, and the user may be given an opportunity to check and correct it.
가이드 생성부(80)는 이와 같이 산출된 언더컷 영역을 서지컬 가이드의 내부 형상에 반영한다(S507).The guide generation unit 80 reflects the undercut area calculated in this way to the internal shape of the surgical guide (S507).
도 12는 언더컷 영역이 반영된 서지컬 가이드 형상의 일부에 대한 예시를 보여준다.12 shows an example of a part of the surgical guide shape in which the undercut area is reflected.
도 12를 참조하면, 도 10에서 언더컷 영역으로 산출된 접점(CP1,CP2)의 위치보다 아래쪽에 해당하는 서지컬 가이드(S)의 내부 형상(SIN)이 접점(CP1,CP2)에 대응되는 내부 형상(SIN)의 너비에 대응되도록 제거된 모습을 보여준다. 제거된 부분은 구강 객체(T1)와 소정의 갭을 가지게 된다, 여기서, 갭의 크기는 접점과 구강 객체에 접하는 직선과의 거리를 기초로 각각 결정될 수 있다. 이와 같이 언더컷 영역을 서지컬 가이드의 내부 형상에 반영하여 여유공간을 줌으로써 서지컬 가이드가 실제 구강에 삽입될 때 치아의 최대풍융부 등에 걸리지 않고 용이하게 삽입될 수 있다. Referring to FIG. 12, the internal shape S IN of the surgical guide S corresponding to the position lower than the positions of the contacts CP1 and CP2 calculated as the undercut regions in FIG. 10 corresponds to the contacts CP1 and CP2. It shows the removed shape to correspond to the width of the inner shape (S IN ). The removed portion has a predetermined gap with the oral cavity object T1, where the size of the gap may be determined based on the distance between the contact point and the straight line contacting the oral cavity object. In this way, the undercut area is reflected in the internal shape of the surgical guide to give a free space so that the surgical guide can be easily inserted without being caught in the maximum fusion part of the tooth when the surgical guide is actually inserted in the oral cavity.
참고로, 도 12에서는 언더컷 영역에 따라 내부 형상의 일부가 제거되면서 가이드 두께가 다른 부분에 비하여 얇아짐에 따라 전체적으로 균등한 가이드 두께가 유지되도록 외부 형상(SOUT)도 바깥쪽으로 함께 변경된 예를 보여주지만, 외부 형상의 변경 없이 내부 형상에만 언더컷 영역이 반영될 수도 있음은 물론이다.For reference, FIG. 12 shows an example in which the outer shape S OUT is also changed outward so that a part of the inner shape is removed according to the undercut area while the guide thickness is thinner than other parts so that the overall uniform thickness is maintained. However, the undercut area may be reflected only in the inner shape without changing the outer shape.
다시 도 6을 참조하면, 전술된 단계에서 언더컷 영역까지 반영되어 서지컬 가이드의 형상이 완성되면, 결정된 형상에 따른 서지컬 가이드를 구강 영상에 생성하여 제공한다(S60). Referring back to FIG. 6, when the shape of the surgical guide is completed by reflecting up to the undercut area in the above-described step, a surgical guide according to the determined shape is generated and provided in the oral cavity image (S60).
도 13은 서지컬 가이드가 구강 영상에 생성된 예시를 보여준다.13 shows an example in which a surgical guide is generated on an oral cavity image.
도 13을 참조하면, 서지컬 가이드(S)는 환자의 구강에 실제 장착된 것과 같이 구강 영상의 구강 객체를 덮고 있는 형태로 표시될 수 있다. 도 13에서는 가이드 라이브러리(60)에 따른 서지컬 가이드(S)의 형상, 텍스트 바(1301), 가이드 창(1303)의 위치를 확인할 수 있다. 여기서, 환자 정보를 관리하는 PMS 시스템(Patient Management System)과 연동되어 텍스트 바에는 환자의 성명, 차트 번호 등과 같이 필요한 텍스트 정보가 자동으로 삽입되도록 구현될 수도 있다.Referring to FIG. 13, the surgical guide S may be displayed in a form covering the oral cavity object of the oral image as if the surgical guide S is actually mounted on the oral cavity of the patient. In FIG. 13, the shape of the surgical guide S according to the guide library 60, the text bar 1301, and the position of the guide window 1303 may be checked. Here, in conjunction with a PMS system (Patient Management System) for managing patient information may be implemented to automatically insert necessary text information, such as the patient's name, chart number, etc. in the text bar.
사용자는 사용자 인터페이스부(10)를 통하여 생성된 서지컬 가이드의 형상이나 높이 등을 수정할 수 있다. 사용자 수정에 따라 최종 완료된 서지컬 가이드의 형상은 사용자 선택에 따라 가이드 라이브러리(60)에 추가되거나 기존 정보를 갱신하는데 활용될 수 있을 것이다.The user may modify the shape or height of the surgical guide generated through the user interface unit 10. The shape of the surgical guide finally completed according to the user modification may be added to the guide library 60 or updated to existing information according to the user's selection.
이상에서 서지컬 가이드를 설계하는 방법의 일 예가 설명되었으나, 전술된 각 단계는 필요에 따라 수정, 추가되거나 그 순서가 변경되어 적용될 수 있음은 물론이다.While an example of a method of designing a surgical guide has been described above, each of the above-described steps may be modified, added, or changed in order as necessary.
예를 들어, 가이드 라이브러리(60)에서 상실 치아 번호 케이스에 대응하는 가이드 형상을 선택한 후 이를 그대로 적용하는 것이 아니라 환자의 구체적인 치열궁의 곡률이나 형태를 반영하여 보정하는 단계가 더 추가될 수도 있다.For example, after selecting the guide shape corresponding to the missing tooth number case in the guide library 60, the step of correcting by reflecting the curvature or shape of the specific dental arch of the patient may be further added.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 치과용 서지컬 가이드 설계 장치(100) 및 방법에 의하면, 가이드 라이브러리(60)를 통하여 기본 형상을 제공하고, 언더컷 영역을 자동으로 반영하여 제공함으로써 각 환자마다 서지컬 가이드 형상을 포함한 구체적 속성을 결정하는 일련의 과정을 반복하지 않아도 되기 때문에 가이드 설계 효율성을 크게 향상시킬 수 있음과 동시에 환자의 치아구조에 적합한 서지컬 가이드를 설계할 수 있다.As described above, according to the dental surgical guide design apparatus 100 and method according to the present invention, by providing the basic shape through the guide library 60, each patient by automatically reflecting and providing the undercut area Since it is not necessary to repeat a series of processes for determining specific properties including the surgical guide shape for each, it is possible to greatly improve the guide design efficiency and design a surgical guide suitable for the patient's dental structure.
한편, 본 발명에 따른 치과용 서지컬 가이드 설계 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성되어 마그네틱 저장매체, 광학적 판독매체, 디지털 저장 매체 등 다양한 기록 매체로도 구현될 수 있다.Meanwhile, the method for designing a dental surgical guide according to the present invention may be implemented as a program that can be executed in a computer, and may be implemented as various recording media such as magnetic storage media, optical reading media, and digital storage media.
본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 정보 캐리어, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체)에 기록된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.Implementations of the various techniques described herein may be implemented in digital electronic circuitry, or in computer hardware, firmware, software, or in combinations of them. Implementations may be implemented for processing by, or to control the operation of, a data processing device, eg, a programmable processor, a computer, or multiple computers, a computer program product, ie an information carrier, for example a machine readable storage. It may be embodied as a computer program recorded on a device (computer readable medium). Computer programs, such as the computer program (s) described above, may be written in any form of programming language, including compiled or interpreted languages, and may be written as standalone programs or in modules, components, subroutines, or computing environments. It can be deployed in any form, including as other units suitable for use. The computer program can be deployed to be processed on one computer or multiple computers at one site or distributed across multiple sites and interconnected by a communication network.
컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.Processors suitable for the processing of a computer program include, by way of example, both general purpose and special purpose microprocessors, and any one or more processors of any kind of digital computer. In general, a processor will receive instructions and data from a read only memory or a random access memory or both. Elements of a computer may include at least one processor that executes instructions and one or more memory devices that store instructions and data. In general, a computer may include one or more mass storage devices that store data, such as magnetic, magneto-optical disks, or optical disks, or receive data from, transmit data to, or both. It may be combined to be. Information carriers suitable for embodying computer program instructions and data include, for example, semiconductor memory devices, for example, magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, compact disk read only memory. ), Optical media such as DVD (Digital Video Disk), magneto-optical media such as floppy disk, ROM (Read Only Memory), RAM , Random Access Memory, Flash Memory, Erasable Programmable ROM (EPROM), Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM), and the like. The processor and memory may be supplemented by or included by special purpose logic circuitry.
또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체 및 전송매체를 모두 포함할 수 있다.In addition, the computer readable medium may be any available medium that can be accessed by a computer, and may include both computer storage media and transmission media.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.Although the specification includes numerous specific implementation details, these should not be construed as limited to any invention or the scope of the claims, but rather as a description of features that may be specific to a particular embodiment of a particular invention. It must be understood. Certain features that are described in this specification in the context of separate embodiments may be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features that are described in the context of a single embodiment can also be implemented in multiple embodiments individually or in any suitable subcombination. Furthermore, while the features may operate in a particular combination and may be initially depicted as so claimed, one or more features from the claimed combination may in some cases be excluded from the combination, the claimed combination being a subcombination Or a combination of subcombinations.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.Likewise, although the operations are depicted in the drawings in a specific order, it should not be understood that such operations must be performed in the specific order or sequential order shown in order to obtain desirable results or that all illustrated operations must be performed. In certain cases, multitasking and parallel processing may be advantageous. Moreover, the separation of the various device components of the above-described embodiments should not be understood as requiring such separation in all embodiments, and the described program components and devices will generally be integrated together into a single software product or packaged into multiple software products. It should be understood that it can.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples for clarity and are not intended to limit the scope of the present invention. It is apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.

Claims (12)

  1. 서지컬 가이드의 디지털 설계를 제공하는 치과용 서지컬 가이드 설계 장치에 의하여 수행되는 치과용 서지컬 가이드 설계 방법에 있어서,In the dental surgical guide design method performed by the dental surgical guide design device for providing a digital design of the surgical guide,
    환자의 구강 영상을 획득하는 단계;Obtaining an oral image of the patient;
    임플란트 대상 치아 번호에 따른 서지컬 가이드의 형상 정보를 보유하고 있는 가이드 라이브러리를 기초로 상기 구강 영상에서 상실된 치아 번호에 대응되는 상기 서지컬 가이드의 형상을 결정하는 단계; 및Determining a shape of the surgical guide corresponding to the missing tooth number in the oral cavity image based on a guide library which holds the shape information of the surgical guide according to the implant target tooth number; And
    결정된 상기 형상에 따른 상기 서지컬 가이드를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 서지컬 가이드 설계 방법.And generating the surgical guide according to the determined shape.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 구강 영상에 치열궁 라인을 생성하는 단계를 더 포함하고,Generating an arch form line in the oral cavity image;
    상기 서지컬 가이드를 생성하는 단계는, 상기 서지컬 가이드의 중심라인이 상기 치열궁 라인에 대응되는 위치에 상기 서지컬 가이드를 생성하는 것을 특징으로 하는 치과용 서지컬 가이드 설계 방법.The generating of the surgical guide may include generating the surgical guide at a position where a center line of the surgical guide corresponds to the dental arch line.
  3. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    미리 수행된 임플란트 플래닝에 따른 픽스처 식립위치에 대응하여 상기 서지컬 가이드에 형성되는 치조골 천공을 위한 드릴이 삽입되는 가이드 홀의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 서지컬 가이드 설계 방법.And determining the position of the guide hole into which the drill for drilling of the alveolar bone formed in the surgical guide is inserted corresponding to the fixture placement position according to the implant planning performed in advance. .
  4. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 구강 영상을 기초로 치은 상부 경계에 대응되는 치은 평면을 생성하는 단계; 및Generating a gingiva plane corresponding to the upper boundary of the gingiva based on the oral cavity image; And
    상기 치은 평면의 위치를 기초로 상기 서지컬 가이드의 높이를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 서지컬 가이드 설계 방법.And determining the height of the surgical guide based on the location of the gingival plane.
  5. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 구강 영상을 기초로 치은 상부 경계에 대응되는 치은 평면을 생성하는 단계; Generating a gingiva plane corresponding to the upper boundary of the gingiva based on the oral cavity image;
    상기 치은 평면의 기울기를 기초로 상기 서지컬 가이드와 상기 구강 영상의 구강 객체의 표면 사이에 갭이 부여될 언더컷 영역을 산출하는 단계; 및Calculating an undercut area to which a gap is to be applied between the surgical guide and the surface of the oral object of the oral cavity image based on the slope of the gingival plane; And
    상기 언더컷 영역을 반영하여 상기 서지컬 가이드의 내부 형상을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 서지컬 가이드 설계 방법.And determining the internal shape of the surgical guide by reflecting the undercut area.
  6. 제5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 언더컷 영역을 산출하는 단계는,Computing the undercut area,
    상기 치은 평면의 기울기를 기초로 상기 서지컬 가이드의 구강 삽입 방향을 결정하는 단계;Determining the oral insertion direction of the surgical guide based on the slope of the gingival plane;
    상기 구강 영상에 상기 구강 삽입 방향에 대응하는 복수의 직선을 생성하는 단계; 및Generating a plurality of straight lines corresponding to the oral cavity insertion direction in the oral cavity image; And
    상기 직선과 상기 구강 영상의 구강 객체의 표면이 접하는 접점의 위치를 기초로 상기 언더컷 영역을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 서지컬 가이드 설계 방법.And determining the undercut area based on a position of a contact point between the straight line and the surface of the oral cavity object of the oral cavity image.
  7. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 가이드 라이브러리는, 상기 서지컬 가이드의 형상에 대응하여 텍스트가 삽입되는 텍스트 바의 위치 정보와 시술시 상기 서지컬 가이드의 장착상태를 파악하도록 형성되는 개구에 해당하는 가이드 창의 위치 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 서지컬 가이드 설계 방법.The guide library further includes position information of a text bar into which text is inserted corresponding to the shape of the surgical guide and position information of a guide window corresponding to an opening formed to determine a mounting state of the surgical guide during the procedure. Dental surgical guide design method, characterized in that.
  8. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 가이드 라이브러리는, 환자의 연령, 성별, 인종, 치열궁 라인의 형태 중 적어도 어느 하나의 요소에 따른 상기 서지컬 가이드의 형상 정보를 포함하는 것으로 세분화된 것을 특징으로 하는 치과용 서지컬 가이드 설계 방법.The guide library is subdivided to include the shape information of the surgical guide according to at least one of the age, sex, race, the form of the arch line of the patient, the surgical guide design method .
  9. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 구강 영상에 치열궁 라인을 생성하는 단계를 더 포함하며,Generating an arch form line in the oral cavity image,
    상기 서지컬 가이드를 생성하는 단계는, Generating the surgical guide,
    상기 치열궁 라인의 길이 또는 곡률을 기초로 상기 가이드 라이브러리에 따른 상기 서지컬 가이드의 형상을 보정하는 단계; 및Correcting the shape of the surgical guide according to the guide library based on the length or curvature of the arch line; And
    상기 보정된 형상에 따른 상기 서지컬 가이드를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 서지컬 가이드 설계 방법.And generating the surgical guide according to the corrected shape.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나에 따른 치과용 서지컬 가이드 설계 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method for designing a dental surgical guide according to any one of claims 1 to 9.
  11. 서지컬 가이드의 디지털 설계를 제공하는 치과용 서지컬 가이드 설계 장치에 있어서,In the dental surgical guide design apparatus providing a digital design of the surgical guide,
    환자의 구강 영상을 생성하는 영상획득부;An image acquisition unit generating an oral image of the patient;
    임플란트 대상 치아 번호에 따른 서지컬 가이드의 형상 정보를 보유하고 있는 가이드 라이브러리; 및A guide library which holds the shape information of the surgical guide according to the implant target tooth number; And
    상기 가이드 라이브러리를 기초로 상기 구강 영상에서 상실된 치아 번호에 대응되는 상기 서지컬 가이드의 형상을 결정하고, 결정된 상기 형상에 따른 상기 서지컬 가이드를 생성하는 가이드 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 서지컬 가이드 설계 장치.And a guide generation unit configured to determine a shape of the surgical guide corresponding to the tooth number lost in the oral cavity image based on the guide library and to generate the surgical guide according to the determined shape. Curl guide design device.
  12. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 구강 영상을 기초로 치은 상부 경계에 대응되는 치은 평면을 생성하는 평면생성부; 및A plane generator configured to generate a gingiva plane corresponding to the upper boundary of the gingiva based on the oral cavity image; And
    상기 치은 평면의 기울기를 기초로 상기 서지컬 가이드와 상기 구강 영상의 구강 객체의 표면 사이에 갭이 부여될 언더컷 영역을 산출하는 언더컷 산출부를 더 포함하며,And an undercut calculator configured to calculate an undercut area to which a gap is applied between the surgical guide and the surface of the oral object of the oral cavity image based on the slope of the gingival plane.
    상기 가이드 생성부는, 상기 언더컷 영역을 반영하여 상기 서지컬 가이드의 내부 형상을 결정하는 것을 특징으로 하는 치과용 서지컬 가이드 설계 장치.The guide generating unit, the surgical guide design apparatus for dental, characterized in that to determine the internal shape of the surgical guide reflecting the undercut area.
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