KR101249688B1 - 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법과 이를 이용한 수술용장치 제작정보 제공 방법 - Google Patents
치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법과 이를 이용한 수술용장치 제작정보 제공 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법과 이를 이용한 수술용장치 제작정보 제공 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대상 환자의 악교정 수술을 수행함에 있어, 대상 환자의 치아교정과 더불어 상악과 하악의 정확한 교합이 이루어질 수 있도록 함으로써, 악교정수술의 정확성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 CT(컴퓨터 단층촬영) 영상에서 발생되는 위상(노이즈)을 제거하고, 치아부분의 3차원 스캔데이터를 이용하여 상악과 하악의 치아부분에 대한 정확성을 향상시키며, 이러한 영상정보를 이용하여 치아교정 및 악교정의 정확한 모의 수술이 수행될 수 있도록 할 수 있다.
특히, CT 영상 및 스캔데이터를 연동하여 분석 및 처리하고, 해부학적인 부분을 구분하여 좌표를 매칭시킴으로써, 대상 환자의 대상 환자의 치아교정 및 안면골에 대한 정확한 교합정보를 제공함은 물론 정확하고 효율적인 악교정 모의 수술을 수행할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 악교정수술 분야에서 해당 수술에 대한 환자의 신뢰성 및 안전성을 향상시키는 효과가 있다.
이를 위하여, 본 발명은 CT(컴퓨터 단층촬영) 영상에서 발생되는 위상(노이즈)을 제거하고, 치아부분의 3차원 스캔데이터를 이용하여 상악과 하악의 치아부분에 대한 정확성을 향상시키며, 이러한 영상정보를 이용하여 치아교정 및 악교정의 정확한 모의 수술이 수행될 수 있도록 할 수 있다.
특히, CT 영상 및 스캔데이터를 연동하여 분석 및 처리하고, 해부학적인 부분을 구분하여 좌표를 매칭시킴으로써, 대상 환자의 대상 환자의 치아교정 및 안면골에 대한 정확한 교합정보를 제공함은 물론 정확하고 효율적인 악교정 모의 수술을 수행할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 악교정수술 분야에서 해당 수술에 대한 환자의 신뢰성 및 안전성을 향상시키는 효과가 있다.
Description
본 발명은 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법과 이를 이용한 수술용장치 제작정보 제공 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대상 환자의 악교정수술을 수행함에 있어, 대상 환자의 치아교정과 더불어 상악과 하악의 정확한 교합이 이루어질 수 있도록 함으로써, 악교정 수술의 정확성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 CT(컴퓨터 단층촬영) 영상에서 발생되는 위상(노이즈)을 제거하고, 교합인상재의 3차원 스캔데이터를 이용하여 상악과 하악의 치아부분에 대한 정확성을 향상시키며, 이러한 영상정보를 이용하여 정확한 악교정 모의 수술이 수행될 수 있도록 한 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법과 이를 이용한 수술용장치 제작정보 제공 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 치열이 바르지 않아 상하의 치아 교합이 비정상적인 상태를 부정교합이라고 하며, 이와 같은 부정교합은 얼굴에 대한 미적인 문제점이 발생될 뿐만 아니라 발음상의 문제와 같은 신체적인 문제점과 더불어 충치와 잇몸질환과 같은 건강상의 문제점도 유발할 수 있다. 특히, 안면골의 비정상적인 변형증을 동반하는 경우를 골격성 부정교합이라 한다.
따라서, 이러한 골격성 부정교합을 정상교합으로 만들기 위한 수술이 요구되며, 이러한 수술을 악교정수술이라 한다.
악교정수술의 경우, 대상 환자의 치아부분과 두개부분의 융합정보가 요구된다. 이때, 치아에 교정장치 또는 보철물 등이 존재하는 경우에는 치아부위의 CT 영상에 잔상이나 허상과 같은 위상(노이즈)이 포함되며, 이러한 위상으로 인해 치아의 정확한 형상을 재현하는 것이 어렵다.
이를 해결하기 위한 방법 중의 하나로는, CT 영상에서 치아부분을 정확하게 재현하거나, 치아의 석고 모형을 3차원 스캐닝하여 CT 영상의 치아부위에 중첩 또는 치환해야 한다. 이때, 이미 왜곡된 CT 영상에 3차원 스캔영상을 환자의 실제 상태에 맞게 정확하게 위치시키기 위해서는 왜곡된 CT 영상의 단순 보정을 이용한 변형뿐만 아니라 실제 해부학적 정보에 맞도록 수정하고, 스캔영상과 CT 영상 각각에 대하여 오차가 적은 부분의 정보를 얻고 이에 기초하여 스캔영상을 CT 영상에 위치시키는 방법이 요구되고 있다.
또한, 치아의 왜곡된 영상정보 이외의 CT 영상을 보존하면서 수술을 위한 계측 및 실제 수술을 재현하기 위한 모의 수술의 정확한 재현 및 검증이 요구되며, 이를 실제 수술시에 구현되도록 하는 수술용장치의 제작이 요구된다.
한편, 의료용 소프트웨어에서 이용하는 전체 체적 중심의 중첩 방법은 대상 환자의 치아에 설치된 교정장치 등의 장치들과 치은 등이 인가되어 나타나는 경우, 치아와 뼈를 기반으로 하는 경조직 중첩에는 반드시 오차가 발생된다.
또한, CAD/CAM 소프트웨어에서 이용되는 스캔데이터 중첩 방법은 CAD/CAM에서 중첩을 시도하는 경우 왜곡된 CT 영상을 단순 수정할 수 있을 뿐 의료용 프로그램에서와 같이 CT의 단면영상 등을 보며 왜곡된 영상을 수정하기가 어려운 문제점이 있다
상기와 같은 문제점을 해결하고 상기와 같은 요구를 만족시키기 위해서, 본 발명은 CT 영상에 잔상이나 허상과 같은 위상(노이즈)을 제거하고, 치아의 정확한 형상을 재현할 수 있는 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법과 이를 이용한 수술용장치 제작정보 제공 방법을 제공하는데 목적이 있다.
이를 위하여, 본 발명은 의료용 소프트웨어(프로그램)의 기능과 CAD/CAM 소프트웨어(설계 응용 프로그램)의 특화된 기능을 이용함에 있어, 각 소프트웨어별 개별적 정보의 이용이 아닌, 서로 다른 두 소프트웨어를 하나로 융합한 디지털 소프트웨어의 정보(영상정보)로 만들 수 있는 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법과 이를 이용한 수술용장치 제작정보 제공 방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 CT 영상과 치아의 석고모형을 3차원 스캐닝한 스캔데이터를 이용하여 정확한 치아교정 모의치료 및 안면골 교정이 수행될 수 있는 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법과 이를 이용한 수술용장치 제작정보 제공 방법을 제공하는데 목적이 있다.
특히, 본 발명에 의해 제공되는 치아교정 및 악교정을 위한 영상 매칭정보를 이용하여 치아교정 모의치료를 동반하는 악교정 모의 수술을 수행할 수 있도록 함으로써, 효율적인 수술 계획의 수립은 물론, 이에 따른 치아교정치료를 예측하여 반영한 악교정 수술용장치(기구)를 제작할 수 있는 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법과 이를 이용한 수술용장치 제작정보 제공 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 치아교정 모의치료를 위한 영상 매칭정보 생성 방법은, (1) 대상 환자의 안면골을 촬영한 CT 영상을 변환한 이미지파일 및 촬영시 대상 환자가 착용한 교합인상재를 3차원 스캔하여 획득된 스캔데이터를 분석 및 보정하여 대상 환자의 안면골에 대한 3차원 영상을 획득하는 단계; (2) 상기 획득된 3차원 영상을 분석하여 이를 분석 데이터로 생성하는 단계; (3) 상기 분석 데이터를 기반으로 모의 수술을 하는 단계; 및 (4) 상기 모의 수술 결과의 데이터 추출 및 제공 단계;를 포함하되, 상기 (1)단계는: 대상 환자의 안면골을 촬영한 CT 영상 및 촬영시 대상 환자가 착용한 교합인상재를 3차원 스캔한 스캔데이터를 획득하는 단계; 상기 CT 영상의 치아 부분에 대한 노이즈를 제거하고, 해부학적 부분을 구분하여 이미지파일로 변환하는 단계; 상기 변환된 이미지파일 및 촬영된 CT 영상을 호출하고, 해당 교합인상재의 외측면을 기준으로 상기 스캔데이터와 이미지파일을 매칭시키는 단계; 상기 매칭된 이미지파일에서 교합인상재 영상을 제거하는 단계; 및 상기 교합인상재 영상이 제거된 이미지파일과 스캔데이터의 치아 영상을 결합하는 단계;를 포함하고, 상기 (2)단계는: 대상 환자의 상악 치아와 하악 치아를 서로 분리하는 단계; 대상 환자의 안면골 CT 영상에 대응하여 상기 분리된 상악 치아와 하악 치아의 위치를 교정하는 단계; 상기 교정된 상악 치아와 하악 치아를 교합하는 단계; 및 상기 교합된 상악 치아와 하악 치아의 영상을 분석하는 단계;를 포함하고, 상기 (3)단계는: 교합상태의 상악 치아와 하악 치아에 대한 스캔데이터를 호출하는 단계; 상기 호출된 교합상태의 상악 및 하악 치아의 스캔데이터를 CT 영상으로 이동시키는 단계; CT 영상 좌표계와 의료용 프로그램의 좌표계를 일치시켜 상기 이미지 파일과 스캔데이터를 오버래핑하는 단계; 및 상기 이미지 파일의 하악 치아를 상기 스캔데이터의 하악 치아로 이동하는 단계;를 포함하고, 상기 (4)단계는: 모의 수술이 완료된 상태에서 대상 환자의 치아 스캔데이터를 추출하는 단계; 상기 추출된 스캔데이터에서 상악 치아와 하악 치아를 겹쳐 대상 환자의 치아 교합면 부위를 보정하되, 상기 보정은 상기 상악 치아와 하악 치아가 접촉할 때까지 두터워지게 하는 단계; 및 상기 보정된 스캔데이터를 악교정 수술용장치를 제작하기 위한 데이터로서 제공하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법을 이용한 수술용장치 제작정보 제공 방법은, (1) 대상 환자의 안면골을 촬영한 CT 영상을 변환한 이미지파일 및 촬영시 대상 환자가 착용한 교합인상재를 3차원 스캔하여 획득된 스캔데이터를 분석 및 보정하여 대상 환자의 안면골에 대한 3차원 영상을 획득하는 단계; (2) 상기 획득된 3차원 영상을 분석하여 이를 분석 데이터로 생성하는 단계; (3) 상기 분석 데이터를 기반으로 모의 수술을 하는 단계; 및 (4) 상기 모의 수술 결과의 데이터 추출 및 제공 단계;를 포함하되, 상기 (1)단계는: 대상 환자의 안면골을 촬영한 CT 영상 및 촬영시 대상 환자가 착용한 교합인상재를 3차원 스캔한 스캔데이터를 획득하는 단계; 상기 CT 영상의 치아 부분에 대한 노이즈를 제거하고, 해부학적 부분을 구분하여 이미지파일로 변환하는 단계; 상기 변환된 이미지파일 및 촬영된 CT 영상을 호출하고, 해당 교합인상재의 외측면을 기준으로 상기 스캔데이터와 이미지파일을 매칭시키는 단계; 상기 매칭된 이미지파일에서 교합인상재 영상을 제거하는 단계; 및 상기 교합인상재 영상이 제거된 이미지파일과 스캔데이터의 치아 영상을 결합하는 단계;를 포함하고, 상기 (2)단계는: 대상 환자의 상악 치아와 하악 치아를 서로 분리하는 단계; 대상 환자의 안면골 CT 영상에 대응하여 상기 분리된 상악 치아와 하악 치아의 위치를 교정하는 단계; 상기 교정된 상악 치아와 하악 치아를 교합하는 단계; 및 상기 교합된 상악 치아와 하악 치아의 영상을 분석하는 단계;를 포함하고, 상기 (3)단계는: 교합상태의 상악 치아와 하악 치아에 대한 스캔데이터를 호출하는 단계; 상기 호출된 교합상태의 상악 및 하악 치아의 스캔데이터를 CT 영상으로 이동시키는 단계; CT 영상 좌표계와 의료용 프로그램의 좌표계를 일치시켜 상기 이미지 파일과 스캔데이터를 오버래핑하는 단계; 및 상기 이미지 파일의 하악 치아를 상기 스캔데이터의 하악 치아로 이동하는 단계;를 포함하고, 상기 (4)단계는: 상기 모의 수술된 위치에서 상악 치아의 스캔데이터와 하악 치아의 스캔데이터를 추출하는 단계; 상기 추출된 스캔데이터를 치아의 교합면 부위쪽으로 상악 치아와 하악 치아가 접촉할 때까지 두터워지도록 보정하는 단계; 상기 보정된 치아의 스캔데이터를 포함하는 마우스피스 형태의 부재를 디자인하고, 보정된 스캔데이터를 이용하여 해당 치아가 물리는 형태의 수술용장치 데이터를 생성하는 단계; 상기 수술용장치 데이터에 따라 수술용장치를 조형하는 단계; 및 상기 조형된 수술용장치를 대상 환자의 치아 석고모형과 정확히 맞물리는지 확인하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법을 이용한 수술용장치 제작정보 제공 방법은, (1) 대상 환자의 안면골을 촬영한 CT 영상을 변환한 이미지파일 및 촬영시 대상 환자가 착용한 교합인상재를 3차원 스캔하여 획득된 스캔데이터를 분석 및 보정하여 대상 환자의 안면골에 대한 3차원 영상을 획득하는 단계; (2) 상기 획득된 3차원 영상을 분석하여 이를 분석 데이터로 생성하는 단계; (3) 상기 분석 데이터를 기반으로 모의 수술을 하는 단계; 및 (4) 상기 모의 수술 결과의 데이터 추출 및 제공 단계;를 포함하되, 상기 (1)단계는: 대상 환자의 안면골을 촬영한 CT 영상 및 촬영시 대상 환자가 착용한 교합인상재를 3차원 스캔한 스캔데이터를 획득하는 단계; 상기 CT 영상의 치아 부분에 대한 노이즈를 제거하고, 해부학적 부분을 구분하여 이미지파일로 변환하는 단계; 상기 변환된 이미지파일 및 촬영된 CT 영상을 호출하고, 해당 교합인상재의 외측면을 기준으로 상기 스캔데이터와 이미지파일을 매칭시키는 단계; 상기 매칭된 이미지파일에서 교합인상재 영상을 제거하는 단계; 및 상기 교합인상재 영상이 제거된 이미지파일과 스캔데이터의 치아 영상을 결합하는 단계;를 포함하고, 상기 (2)단계는: 대상 환자의 상악 치아와 하악 치아를 서로 분리하는 단계; 대상 환자의 안면골 CT 영상에 대응하여 상기 분리된 상악 치아와 하악 치아의 위치를 교정하는 단계; 상기 교정된 상악 치아와 하악 치아를 교합하는 단계; 및 상기 교합된 상악 치아와 하악 치아의 영상을 분석하는 단계;를 포함하고, 상기 (3)단계는: 교합상태의 상악 치아와 하악 치아에 대한 스캔데이터를 호출하는 단계; 상기 호출된 교합상태의 상악 및 하악 치아의 스캔데이터를 CT 영상으로 이동시키는 단계; CT 영상 좌표계와 의료용 프로그램의 좌표계를 일치시켜 상기 이미지 파일과 스캔데이터를 오버래핑하는 단계; 및 상기 이미지 파일의 하악 치아를 상기 스캔데이터의 하악 치아로 이동하는 단계;를 포함하고, 상기 (4)단계는: 상기 모의 수술된 위치에서 상악 치아의 스캔데이터와 하악 치아의 스캔데이터를 추출하는 단계; 상기 추출된 스캔데이터를 치아의 교합면 부위쪽으로 상악 치아와 하악 치아가 접촉할 때까지 두터워지도록 보정하는 단계; 상기 보정된 치아의 스캔데이터를 포함하는 마우스피스 형태의 부재를 디자인하고, 보정된 스캔데이터를 이용하여 해당 치아가 물리는 형태의 수술용장치 데이터를 생성하는 단계; 상기 수술용장치 데이터에 따라 수술용장치를 조형하는 단계; 및 상기 조형된 수술용장치를 대상 환자의 치아 석고모형과 정확히 맞물리는지 확인하는 단계;를 포함한다.
상기와 같은 해결수단에 의해, 본 발명은 CT 영상 및 스캔데이터를 연동하여 분석 및 처리하고, 해부학적인 부분을 구분하여 좌표를 매칭시킴으로써, 대상 환자의 안면골에 대한 정확한 교합정보를 제공할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명은 의료용 소프트웨어(프로그램)의 기능과 CAD/CAM 소프트웨어(설계 응용 프로그램)의 특화된 기능을 하나로 융합하여 치아교정 모의치료를 동반하는 악교정에 대한 정확하고 효율적인 모의 수술을 수행할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 실제 악교정수술에 대한 효율적인 수술 계획을 수립할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 제공되는 안면골에 대한 교합정보를 기초로, 악교정수술에 사용되는 수술용장치에 대한 제작의 용이성과 정확성 및 정밀성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 악교정수술 분야에서 해당 수술에 대한 환자의 신뢰성 및 안전성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법의 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 2는 도 1의 단계 'S100'의 구체적인 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 3은 도 1의 단계 'S200'의 구체적인 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 4는 도 1의 단계 'S300'의 구체적인 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 5는 도 1의 단계 'S400'의 구체적인 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 6은 도 1의 단계 'S500'의 구체적인 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 7은 도 1의 단계 'S500'의 구체적인 다른 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 2는 도 1의 단계 'S100'의 구체적인 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 3은 도 1의 단계 'S200'의 구체적인 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 4는 도 1의 단계 'S300'의 구체적인 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 5는 도 1의 단계 'S400'의 구체적인 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 6은 도 1의 단계 'S500'의 구체적인 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 7은 도 1의 단계 'S500'의 구체적인 다른 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
본 발명에 따른 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법과 이를 이용한 수술용장치 제작정보 제공 방법에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시예에 대해 설명하기로 한다.
이하에서, 본 발명을 설명함에 있어, 의료용 프로그램은 CT(Computed Tomography, 컴퓨터 단층 촬영) 영상을 분석 및 처리하여 모의 수술 등을 수행하는 소프트웨어를 포함할 수 있고, 설계 응용 프로그램은 CAD(Computer aided design, 컴퓨터 이용 설계) 또는 CAM(Computer aided manufacturing, 컴퓨터 이용 제조) 소프트웨어를 포함할 수 있다. 또한, 의료용 프로그램과 CAD/CAM 프로그램에서 처리되는 파일은 STL(Stereolithography, 3차원 영상) 형태로 제공되는 파일을 포함할 수 있다.
그리고, CT 촬영장치 및 CAD/CAM 프로그램 실행 장치를 포함하여 본 발명에 요구되는 구성 및 구체적인 데이터 처리 방법 등은 당업자의 요구에 따라 다양한 변형이 가능하므로, 본 발명에서는 이를 특정하지 않음은 물론이다. 또한, 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 데이터 분석 및 처리를 수행하는 주체를 프로그램으로 설명할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 해당 프로그램을 실행하는 장치를 주체로 하여 설명되는 것으로 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법의 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 의료용 소프트웨어는 대상 환자의 안면골을 촬영한 CT 영상 및 촬영시 환자가 착용한 교합인상재를 3차원 스캔하여 획득된 스캔데이터를 분석 및 보정하여 대상 환자의 안면골에 대한 3차원 영상을 획득한다(단계 S100). 일 실시예에서, 왜곡된 치아영상이 제거된 이미지파일의 생성 및 치아영상의 스캔데이터 획득은 대상 환자의 상악 및 하악을 구분하여 각각 수행될 수 있다. 예를 들어, CT 영상 및 스캔데이터로부터 획득된 영상은 해부학적인 의미에 기초하여 다수의 부분으로 분리될 수 있다.
CAD/CAM 프로그램은 획득된 3차원 영상을 분석하여, 치아교정 모의치료후 치아유합모델을 제작하기 위한 데이터를 생성한다(단계 S200). 예를 들어, 치아교정 후 상태를 나타내는 치아모델을 제작하기 위한 데이터는 현재 대상 환자의 상악 치아 및 하악 치아의 크기, 형태 및 위치 중 적어도 하나와 더불어 교정 후 대상 환자의 상악 치아 및 하악 치아의 크기, 형태 및 위치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
CAD/CAM 프로그램은 상기 치아교정 모의치료 후의 치아모델 제작을 위해 제공된 데이터를 반영하여, 치아가 교정된 상태에서 상하의 치아영상이 교합된 상태를 기준으로 하악치아 영상에 이미지파일의 하악을 이동시키는 제1차 모의 수술을 수행한다(단계 S300). 일 실시예에서, 제1차 모의 수술은 의사의 제어 하에 실행될 수 있다. 예를 들어, 제1차 모의 수술은 해당 의사에 의해 결정된 수술 계획에 따라 실행될 수 있다.
의료용 프로그램은 해당 의사의 제어 하에 상악과 하악이 교합된 상태에서 추가 수술여부를 결정하고, 결정여부에 따라 추가 수술에 대한 제2차 모의 수술을 수행한다(단계 S400). 일 실시예에서, 추가 수술여부는 해당 의사의 판단 하에, 상악과 하악의 교합상태에 대한 정상여부에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 상악과 하악이 교합된 상태에서, 상악과 하악 등의 안면골 위치가 정상적이지 않을 경우, 이를 개선시키기 위한 추가 모의 수술이 진행될 수 있다.
CAD/CAM 프로그램은 제2차 모의 수술의 결과에 따른 수술데이터를 획득하고, 획득된 수술데이터에 기초하여 수술용장치를 제작하기 위한 데이터를 추출 및 제공할 수 있다(단계 S500).
일 실시예에서, 단계 'S500'은 모의 수술이 완료된 후 모의 수술된 위치에서 상악의 치아 스캔 데이터와 하악의 치아 스캔 데이터를 각각 추출(Export)하는 제1 과정; 추출된 상악 치아 스캔데이터와 하악 치아 스캔데이터를 CAD/CAM 프로그램으로 호출(Import)하는 제2 과정; 호출된 스캔데이터를 치아의 교합면 부위쪽으로 상악 치아쪽 데이터와 하악 치아쪽 데이터가 접촉할 때까지 두터워지도록 하는 제3 과정; 변형된 상하 치아의 스캔데이터를 포함되는 마우스 피스 형태의 장치를 디자인하고 변형된 스캔데이터를 이용하여 해당 치아가 물리는 형태의 수술용장치 데이터를 생성하는 제4 과정; 3차원 프린터를 포함하는 출력장치를 통해 생성된 수술용장치 데이터에 따라 의료용으로 허용되고 정확한 치아부위의 재현이 가능한 재료를 이용하여 수술용장치를 조형하는 제5 과정; 및 제작된 수술용장치가 해당 환자의 치아 석고모형과 정확히 맞물리는지를 확인하는 제6 과정을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 과정 내지 제6 과정은 해당 악교정 수술 계획 및 이에 따른 수술용장치의 특성에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.
도 2는 도 1의 단계 'S100'의 구체적인 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 의료용 프로그램은 대상 환자의 안면골을 촬영한 CT 영상 및 촬영시 대상 환자가 착용한 교합인상재를 3차원 스캔하여 스캔데이터를 획득할 수 있다(단계 S110). 일 실시예에서, 교합인상재가 환자의 안면부 연조직을 변형시키지 않도록 하기 위한 보정을 수행할 수 있다.
의료용 프로그램은 CT 영상의 치아부분에 대한 노이즈를 제거하고, 해부학적 부분을 구분하여 이미지파일로 변환할 수 있다(단계 S120). 예를 들어, 노이즈는 해당 치아부분의 잔상이나 허상을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 해부학적 구분은 CT 영상의 관상면(Frontal plane, 인체를 전후로 나눈 가상의 면), 시상면(Segittal plane, 인체를 좌우로 나눈 가상의 면) 및 수평면(Transverse plane, 인체를 상하로 나눈 가상의 면) 중 적어도 하나의 면을 기초로 재현될 수 있다. 또한, 변환되는 이미지파일은 STL 파일을 포함할 수 있다.
CAD/CAM 프로그램은 변환된 이미지파일 및 촬영된 CT 영상을 호출하고, 해당 교합인상재의 외측면을 기준으로 스캔데이터와 이미지파일을 매칭시킬 수 있다(단계 S130). 일 실시예에서, CAD/CAM 프로그램은 획득된 스캔데이터를 분석하고 보정한다. 예를 들어, 보정은 CT 영상에서 발생된 오차를 제거하기 위하여 실제 해당 환자의 구강내 상태와 동일하다고 판단되는 부분에 매칭되도록 수행될 수 있다.
CAD/CAM 프로그램은 매칭된 이미지파일에서 교합인상재 부위의 영상을 제거할 수 있고(단계 S140), 교합인상재 영상이 제거된 이미지파일과 스캔데이터의 치아 영상을 결합할 수 있다(단계 S150). 일 실시예에서, CAD/CAM 프로그램은 CT 영상에서 설정된 교합인상재 외측면의 영역을 기준으로 스캔데이터의 영상좌표계를 CT 영상의 좌표계에 일치시킬 수 있다. 또한, CAD/CAM 프로그램은 중첩(오버래핑)된 상태의 이미지 및 교합인상재의 스캔데이터를 추출하고, 의료용 프로그램으로부터 해당 부분을 재호출하며, 치아부위의 음형이 인가된 교합인상재의 스캔데이터를 제거하여 이미지파일의 치아부분을 제거할 수 있다.
이와 같은 단계 'S130' 내지 단계 'S150'은 대상 환자의 상악 및 하악에 대하여 각각 수행될 수 있다.
CAD/CAM 프로그램은 결합된 치아 영상을 이용하여 의사의 제어 하에 상악 치아 및 하악 치아의 치아교정 모의 수술을 수행할 수 있다(단계 S160).
도 3은 도 1의 단계 'S200'의 구체적인 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, CAD/CAM 프로그램은 대상 환자의 상악 치아들과 하악 치아들을 각 치아별로 분리할 수 있다(단계 S210). 일 실시예에서, CAD/CAM 프로그램은 상악 치아와 하악 치아는 스캔데이터를 이용할 수 있다. 예를 들어, CAD/CAM 프로그램은 스캔데이터의 상악 치아 및 하악 치아를 각각 이미지파일에 결합한 상태에서 분리할 수 있다.
CAD/CAM 프로그램은 대상 환자의 두개안면부(안면골) 영상에 대응하여 상기 분리된 상악 치아와 하악 치아의 위치를 교정할 수 있다(단계 S220). 예를 들어, CAD/CAM 프로그램은 의사의 제어 하에 각각의 치아들을 두개안면부 전체와 비교 및 평가하여 위치를 변위시킬 수 있다.
CAD/CAM 프로그램은 교합된 치아의 영상을 분석하여, 치아교정 모의치료 후 상태의 치아모델을 제작하기 위한 데이터를 제공할 수 있다(단계 S240). 일 실시예에서, 치아교정 모의치료 후 치아모델을 제작하기 위한 데이터는 3차원 프린터 또는 절삭공작기계로 제공될 수 있다.
도 4는 도 1의 단계 'S300'의 구체적인 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, CAD/CAM 프로그램은 교합상태의 상악 및 하악에 대한 치아의 스캔데이터를 호출할 수 있다(단계 S310). 예를 들어, 교합상태는 해당 의사의 수술 계획에 따른 수술 이후에 위치되는 상악 및 하악의 교합상태를 포함할 수 있다.
CAD/CAM 프로그램은 CT 영상을 기준으로 호출된 상악 및 하악의 치아 스캔데이터를 이동시킬 수 있다(단계 S320). 일 실시예에서, 하악의 치아 스캔데이터는 상악의 치아 스캔데이터를 기준으로 이동될 수 있다.
CAD/CAM 프로그램은 CT 영상 좌표계와 의료용 프로그램의 좌표계가 일치되도록 하여, 이미지파일 상에 치아의 스캔데이터를 오버래핑할 수 있다(단계 S330).
CAD/CAM 프로그램은 이미지파일의 하악을 교합상태로 이동된 하악치아의 스캔데이터 위치에 기초하여 이동시킬 수 있다(단계 S340). 일 실시예에서, CAD/CAM 프로그램은 하악의 치아 스캔데이터가 새로운 기준으로 설정되면, 의료용 소프트웨어로부터 하악의 이미지파일을 다시 호출하여 이동시킬 수 있다.
따라서, CAD/CAM 프로그램은 상악의 치아 스캔데이터에 하악의 치아 스캔데이터를 이동시킨 후, 이동된 하악의 치아 스캔데이터에 기초하여 하악의 이미지파일을 이동함으로써, 대상 환자의 상악에 하악을 이동시켜 교합하는 제1차 모의 수술을 수행할 수 있다.
다시 말해, CT 영상 및 스캔데이터 중 오차가 발생하지 않는 영역을 추출(또는 해당 영역이 오차가 발생하지 않도록 보정)하고, 이를 순차적으로 이동시켜 교합함으로써, 정확한 모의 수술이 이루어질 수 있다.
다른 일 실시예에서, 제1차 모의 수술은 CAD/CAM 프로그램 상에서 수술 이후의 교합상태에 의한 상악 및 하악의 석고 모형을 통해 교합점을 추출하고, 의료용 프로그램에서 추출된 교합점을 설정하며, 설정된 상악의 교합점 및 하악의 교합점이 일치되도록 하악을 이동시키는 과정을 통해 수행될 수 있다.
이상에서, 해부학적인 각 부분의 이동은 CAD/CAM 프로그램을 통해 수행될 수 있으며, 이하에서 교합 이후의 추가적인 수술은 의료용 프로그램을 통해 수행될 수 있다.
도 5는 도 1의 단계 'S400'의 구체적인 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 의료용 프로그램은 제1차 모의 수술된 상태에서 의사의 제어 하에 설정된 측정항목에 대한 측정정보를 수집 및 저장할 수 있다(단계 S410). 예를 들어, 측정항목은 환자의 현재 안면골 영상과 두개안면부위가 연관된 기준평면, 기준선 및 기준점 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 측정정보는 해당 측정항목의 기준에 대한 측정각도 및 오차거리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
의료용 프로그램은 수집된 측정정보를 분석하고, 의사의 제어 하에 추가 수술여부를 결정할 수 있다(단계 S420). 일 실시예에서, 의료용 프로그램은 하악의 이동에 의한 악교정 수술 이후에, 상악에 대한 수술여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 하악의 이동 등은 상악의 이동 여부와 관계없이 이루어질 수 있다.
의료용 프로그램은 추가 수술이 결정되면, 대상 환자의 상악 및 하악의 교합상태를 유지하면서 의사의 제어 하에 결정된 추가 수술을 적용할 수 있다(단계 S430).
의료용 프로그램은 추가 수술이 적용되는 과정에서 변화되는 측정정보를 실시간으로 모니터링하면서 의사 제어 하에 모의 수술을 수행할 수 있다(단계 S440).
도 6은 도 1의 단계 'S500'의 구체적인 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, CAD/CAM 프로그램은 모의 수술이 완료된 상태에서 대상 환자의 치아 스캔데이터를 추출할 수 있다(단계 S510). 일 실시예에서, CAD/CAM 프로그램은 모의 수술이 완료된 이후의 상악 치아의 스캔데이터와 수술전 하악 치아의 스캔데이터를 추출할 수 있다.
CAD/CAM 프로그램은 추출된 치아의 스캔데이터에서 대상 환자의 치아 교합면 부위를 보정할 수 있다(단계 S520). 일 실시예에서, CAD/CAM 프로그램은 상악 치아와 하악 치아가 겹쳐지도록 해당 치아 교합면 부위를 보정할 수 있다.
CAD/CAM 프로그램은 보정된 스캔데이터에 기초하여 악교정 수술용장치를 제작하기 위한 데이터를 제공할 수 있다(단계 S530). 일 실시예에서, 제작된 수술용장치는 대상 환자의 치아 석고모형과 정확히 맞물리는지 확인할 수 있다.
따라서, 교합 수술을 위한 수술용장치 제작의 일 실시예는 대상 환자에 대한 모의 수술이 완료된 상태에서의 데이터를 기초로 하여 제작될 수 있다.
도 7은 도 1의 단계 'S500'의 구체적인 다른 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, CAD/CAM 프로그램은 대상 환자의 치아 모의교정치료 전 획득된 스캔데이터를 호출할 수 있고(단계 S510'), 제1차 모의 수술의 결과에 기초하여 호출된 치아 교정시 스캔데이터의 상악 치아 및 하악 치아의 위치를 이동시킬 수 있고(단계 S520'), 이동된 치아 스캔데이터에 기초하여 악교정 수술용장치를 제작하기 위한 데이터를 제공할 수 있다(단계 S530'). 여기서, 치아 교정시 획득된 스캔데이터는 대상 환자에 의해 직접 만들어진 교합인상재를 이용하여 생성되므로, 별도의 보정과정을 수행하지 않아도 정확한 수술용장치를 제작하기 위한 데이터를 제공할 수 있다.
따라서, 교합 수술을 위한 수술용장치 제작의 다른 일 실시예는 대상 환자에 대한 치아 교정시 획득된 데이터를 기초로 하여 모의 수술 과정을 적용한 데이터로부터 제작될 수 있다.
이상에서 본 발명에 의한 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법과 이를 이용한 수술용장치 제작정보 제공 방법에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지는 것이므로, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (5)
- (1) 대상 환자의 안면골을 촬영한 CT 영상을 변환한 이미지파일 및 촬영시 대상 환자가 착용한 교합인상재를 3차원 스캔하여 획득된 스캔데이터를 분석 및 보정하여 대상 환자의 안면골에 대한 3차원 영상을 획득하는 단계;
(2) 상기 획득된 3차원 영상을 분석하여 이를 분석 데이터로 생성하는 단계;
(3) 상기 분석 데이터를 기반으로 모의 수술을 하는 단계; 및
(4) 상기 모의 수술 결과의 데이터 추출 및 제공 단계;를 포함하되,
상기 (1)단계는:
대상 환자의 안면골을 촬영한 CT 영상 및 촬영시 대상 환자가 착용한 교합인상재를 3차원 스캔한 스캔데이터를 획득하는 단계;
상기 CT 영상의 치아 부분에 대한 노이즈를 제거하고, 해부학적 부분을 구분하여 이미지파일로 변환하는 단계;
상기 변환된 이미지파일 및 촬영된 CT 영상을 호출하고, 해당 교합인상재의 외측면을 기준으로 상기 스캔데이터와 이미지파일을 매칭시키는 단계;
상기 매칭된 이미지파일에서 교합인상재 영상을 제거하는 단계; 및
상기 교합인상재 영상이 제거된 이미지파일과 스캔데이터의 치아 영상을 결합하는 단계;를 포함하고,
상기 (2)단계는:
대상 환자의 상악 치아와 하악 치아를 서로 분리하는 단계;
대상 환자의 안면골 CT 영상에 대응하여 상기 분리된 상악 치아와 하악 치아의 위치를 교정하는 단계;
상기 교정된 상악 치아와 하악 치아를 교합하는 단계; 및
상기 교합된 상악 치아와 하악 치아의 영상을 분석하는 단계;를 포함하고,
상기 (3)단계는:
교합상태의 상악 치아와 하악 치아에 대한 스캔데이터를 호출하는 단계;
상기 호출된 교합상태의 상악 및 하악 치아의 스캔데이터를 CT 영상으로 이동시키는 단계;
CT 영상 좌표계와 의료용 프로그램의 좌표계를 일치시켜 상기 이미지 파일과 스캔데이터를 오버래핑하는 단계; 및
상기 이미지 파일의 하악 치아를 상기 스캔데이터의 하악 치아로 이동하는 단계;를 포함하고,
상기 (4)단계는:
모의 수술이 완료된 상태에서 대상 환자의 치아 스캔데이터를 추출하는 단계;
상기 추출된 스캔데이터에서 상악 치아와 하악 치아를 겹쳐 대상 환자의 치아 교합면 부위를 보정하되, 상기 보정은 상기 상악 치아와 하악 치아가 접촉할 때까지 두터워지게 하는 단계; 및
상기 보정된 스캔데이터를 악교정 수술용장치를 제작하기 위한 데이터로서 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법.
- (1) 대상 환자의 안면골을 촬영한 CT 영상을 변환한 이미지파일 및 촬영시 대상 환자가 착용한 교합인상재를 3차원 스캔하여 획득된 스캔데이터를 분석 및 보정하여 대상 환자의 안면골에 대한 3차원 영상을 획득하는 단계;
(2) 상기 획득된 3차원 영상을 분석하여 이를 분석 데이터로 생성하는 단계;
(3) 상기 분석 데이터를 기반으로 모의 수술을 하는 단계; 및
(4) 상기 모의 수술 결과의 데이터 추출 및 제공 단계;를 포함하되,
상기 (1)단계는:
대상 환자의 안면골을 촬영한 CT 영상 및 촬영시 대상 환자가 착용한 교합인상재를 3차원 스캔한 스캔데이터를 획득하는 단계;
상기 CT 영상의 치아 부분에 대한 노이즈를 제거하고, 해부학적 부분을 구분하여 이미지파일로 변환하는 단계;
상기 변환된 이미지파일 및 촬영된 CT 영상을 호출하고, 해당 교합인상재의 외측면을 기준으로 상기 스캔데이터와 이미지파일을 매칭시키는 단계;
상기 매칭된 이미지파일에서 교합인상재 영상을 제거하는 단계; 및
상기 교합인상재 영상이 제거된 이미지파일과 스캔데이터의 치아 영상을 결합하는 단계;를 포함하고,
상기 (2)단계는:
대상 환자의 상악 치아와 하악 치아를 서로 분리하는 단계;
대상 환자의 안면골 CT 영상에 대응하여 상기 분리된 상악 치아와 하악 치아의 위치를 교정하는 단계;
상기 교정된 상악 치아와 하악 치아를 교합하는 단계; 및
상기 교합된 상악 치아와 하악 치아의 영상을 분석하는 단계;를 포함하고,
상기 (3)단계는:
교합상태의 상악 치아와 하악 치아에 대한 스캔데이터를 호출하는 단계;
상기 호출된 교합상태의 상악 및 하악 치아의 스캔데이터를 CT 영상으로 이동시키는 단계;
CT 영상 좌표계와 의료용 프로그램의 좌표계를 일치시켜 상기 이미지 파일과 스캔데이터를 오버래핑하는 단계; 및
상기 이미지 파일의 하악 치아를 상기 스캔데이터의 하악 치아로 이동하는 단계;를 포함하고,
상기 (4)단계는:
상기 모의 수술된 위치에서 상악 치아의 스캔데이터와 하악 치아의 스캔데이터를 추출하는 단계;
상기 추출된 스캔데이터를 치아의 교합면 부위쪽으로 상악 치아와 하악 치아가 접촉할 때까지 두터워지도록 보정하는 단계;
상기 보정된 치아의 스캔데이터를 포함하는 마우스피스 형태의 부재를 디자인하고, 보정된 스캔데이터를 이용하여 해당 치아가 물리는 형태의 수술용장치 데이터를 생성하는 단계;
상기 수술용장치 데이터에 따라 수술용장치를 조형하는 단계; 및
상기 조형된 수술용장치를 대상 환자의 치아 석고모형과 정확히 맞물리는지 확인하는 단계;를 포함하는 치아교정 모의치료 및 악교정수술을 위한 영상 매칭정보 생성 방법을 이용한 수술용장치 제작정보 제공 방법.
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