KR101295610B1

KR101295610B1 - 치아 데이터 컬러링 장치

Info

Publication number: KR101295610B1
Application number: KR1020120123356A
Authority: KR
Inventors: 김희범
Original assignee: 주식회사 리얼오쏘
Priority date: 2012-11-02
Filing date: 2012-11-02
Publication date: 2013-08-12
Also published as: WO2014069934A1

Abstract

본 발명은 치아 데이터 컬러링 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환자의 치아에 대해 3D 스캔된 디지털 치아 데이터의 치아와 치은의 색상을 구분하여 지정함으로써 실제 치아와 유사한 색상의 치아 모델을 3D 인쇄할 수 있는 치아 데이터 컬러링 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

치아 데이터 컬러링 장치 {Teeth Coloring Device}

일반적으로, 환자의 치아 상태를 보존하기 위해 또는 교정 장치, 보철 장치, 임플란트 등 치과 장치를 제작하기 위해 구강 내의 치은의 구조와 형상과 동일한 치아 모델 확보할 필요가 있다.

이를 위해, 종래에는 인상재를 통해 치아에 대한 인상 채득(Impression taking) 얻은 후 석고 모형을 만들어 치아 모델로 이용한다.

그러나, 치아 모델은 의료용 데이터로 상당기간 동안 모형을 보존해야 하므로 저장 공간을 확보하여야 하고, 치아 모델의 변형에 유의하여야 하는 등 관리에 상당한 노력을 기울여야만 한다.

또한, 하나의 치아 모델을 보존하여도 필요시 치과 장치를 제작하기 위해 두개 이상의 동일한 치아 모델을 제작하여야 하므로 치아 모델 관리 및 제작이 매우 번거로운 문제가 있었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 3차원 스캐너를 이용하여 디지털 치아 데이터를 생성하고, 기존의 석고 모형 대신 상기 디지털 치아 데이터를 메모리나 데이터 베이스에 저장함으로써, 보관의 용이성을 확보할 수 있으며 필요시 3차원 프린터를 이용하여 원하는 수의 치아 모델을 손쉽게 얻을 수 있는 3D 스캐너와 3D 인쇄기를 이용한 치아 모델 제작 방법이 도입되어 사용되고 있다.

그러나, 종래의 3D 스캐너와 3D 인쇄기를 이용한 치아 모델 제작 방법은 치아와 치은을 동일한 색상으로 인식하여 인쇄하기 때문에 실제 치아와 동일성을 확보하기 어려운 문제가 있다.

따라서, 치과 장치 제조시 치아와 치은의 경계가 불분명하여 정확성이 떨어지고, 치과 장치를 착용할 환자의 이해도가 떨어지는 문제가 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 환자의 치아에 대해 3D 스캔된 디지털 치아 데이터의 치아와 치은의 색상을 구분하여 지정함으로써 실제 치아와 유사한 색상의 치아 모델을 3D 인쇄할 수 있는 치아 데이터 컬러링 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 치아 데이터 컬러링 장치는 3D 스캐닝된 환자의 디지털 치아 데이터로부터 치아와 치은 영역 사이의 치아 경계 라인을 설정하는 경계 라인 설정 모듈과 상기 설정된 경계 라인에 따라 치아와 치은 영역을 다른 색상으로 지정하는 색상 지정 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 3D 스캐닝된 환자의 디지털 치아 데이터를 정렬하고, 치수 및 축 정보를 세팅하고, 상기 디지털 치아 데이터의 하단부가 채워지지 않은 경우 3D 인쇄가 가능하도록 상기 하단부를 플랫하게 채우는 전처리 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경계 라인 설정 모듈은 상기 디지털 치아 데이터의 외곽선을 삼각형 메쉬로 변환하는 제 1 모듈과 상기 삼각형 메쉬로 변환된 디지털 치아 데이터의 Z축 단면의 수직 경계라인을 지정하는 제 2 모듈과 상기 제 1 경계라인 중 치아와 치은의 치아 경계점을 연결하여 치아와 치은의 경계라인을 지정하는 제 3 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제 2 모듈은 상기 삼각형 메쉬로 변환된 디지털 치아 데이터를 X,Y축에 수직인 Z축 평면을 생성하여 상기 Z축 평면과 실제 디지털 치아 데이터와의 접점을 선으로 생성하여 복수 개의 샘플링된 수직 경계라인을 획득하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 3 모듈은 상기 복수 개의 샘플링된 수직 경계라인 각각에 대해 경계 변화가 가장 큰 움푹 패인 부분을 치아 경계점으로 추출하고, 추출된 연속적인 치아 경계점을 연결하여 치아와 치은을 구분하는 치아 경계라인을 생성하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제 3 모듈은 상기 치아 경계라인이 지나는 부분의 삼각형 메쉬를 세분화하여 작은 단위의 삼각형 메쉬로 나누어 치아와 치은 영역으로 할당하여 치아 경계라인을 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 색상 지정 모듈은 상기 치아 경계 라인을 기준으로 치아 영역과 치은 영역을 구분하여 다른 색상을 지정하되, 상기 치아 영역은 실제 치아와 동일 또는 유사한 색상으로 지정하고, 상기 치은 영역은 실제 치은과 동일 또는 유사한 색상으로 지정하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 색상 지정 모듈은 개별 치아 별로 다른 색상으로 지정하는 것을 특징으로 한다.

이를 통해, 교정기, 보철물, 임플란트 등 치과용 장치 제조시 교정이 필요한 치아와 나머지 치아를 다른 색상으로 지정할 수 있으며 시각적으로 교정이 필요한 치아를 집중시켜 치과용 장치 제조의 정확성을 높일 수 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 치아 데이터 컬러링 장치는 환자의 치아에 대해 3D 스캔된 디지털 치아 데이터의 치아와 치은의 색상을 구분하여 지정함으로써 실제 치아와 유사한 색상의 치아 모델을 3D 인쇄할 수 있으므로 실제 치아와 동일한 치아 모델 제작이 가능한 탁월한 효과가 발생한다.

또한, 실제 치아와 동일한 치아 모델을 통해 교정장치, 보철물, 임플란트 등의 치과 장치 제조시 정확성을 높일 수 있으며, 환자의 이해도를 극대화할 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아 데이터 컬러링 장치를 개략적으로 도시한 시스템 구성도이다.
도 2는 스캐닝된 디지털 치아 데이터의 하단부가 채워진 경우(모형 1)와 채워지지 않은 경우(모형 2)를 도시한 것이다.
도 3은 스캐닝된 디지털 치아 데이터의 단면 상태를 도시한 것이다.
도 4는 삼각형 메쉬로 변환된 디지털 치아 데이터를 도시한 것이다.
도 5는 축 정보를 구비한 삼각형 메쉬로 변환된 디지털 치아 데이터를 도시한 것이다.
도 6은 삼각형 메쉬로 변환된 디지털 치아 데이터로부터 수직 경계 라인을 획득하는 것을 도시한 것이다.
도 7은 디지털 치아 데이터의 수직 경계 라인의 치아 경계점을 연결하여 치아 경계 라인을 형성하는 것을 도시한 것이다.
도 8은 치아 경계라인에 대한 확대 사시도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아 경계라인 생성을 위한 모식도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아와 치은의 색상이 지정되는 것을 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아와 치은을 분리하는 과정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아 데이터 컬러링 장치에 의해 색상 지정된 치아 데이터와 종래의 치아 데이터를 비교한 것이고, 도 13은 본 발명에 따라 색상 지정된 치아 데이터를 3D 인쇄기를 통해 출력한 치아 모델을 종래의 치아 모델과 비교한 것이다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아 데이터 컬러링 장치를 개략적으로 도시한 시스템 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 치아 데이터 컬러링 장치는 3D 스캐너를 통해 스캐닝된 환자의 디지털 치아 데이터를 정렬하여 전처리하는 전처리 모듈(10)과 상기 전처리된 디지털 치아 데이터로부터 치아와 치은 사이의 경계 라인을 설정하는 경계 라인 설정 모듈(20)과 상기 설정된 경계 라인에 따라 치아와 치은에 다른 색상을 지정하는 색상 지정 모듈(30)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 치아 데이터 컬러링 장치에 의해 치아와 치은의 경계면이 지정되면 3D 인쇄기를 통해 치아와 치은 영역에 색상이 구분되어 인쇄되므로 실제 치아와 동일한 치아 모델 제작이 가능하다.

상기 전처리 모듈(10)은 3D 스캐닝된 환자의 디지털 치아 데이터를 정렬하고, 치수 및 축 정보를 세팅하고, 상기 디지털 치아 데이터의 하단부가 채워지지 않은 경우 3D 인쇄가 가능하도록 상기 하단부를 채우는 역할을 담당한다.

보다 구체적으로, 도 2는 디지털 치아 데이터의 하단부가 채워진 경우(모형 1)와 채워지지 않은 경우(모형 2)를 도시한 것이다.

3D 스캐너에 따라 도 2의 (a)와 같이 스캐닝된 디지털 치아 데이터의 외형은 동일하지만, 눈에 보이지 않는 하단부는 채워진 상태로 스캔될 수 있지만 채워지지 않은 상태로 스캔될 수 있다.

모형 1과 같이 스캐닝된 디지털 치아 데이터의 하단부가 채워진 경우에는 도 3의 (a)와 같이 디지털 치아 데이터의 단면이 막혀있는 상태이므로 3D 인쇄기로 출력이 가능하지만, 모형 2와 같이 스캐닝된 디지털 치아 데이터의 하단부가 채워지지 않은 경우에는 도 3의 (b)와 같이 디지털 치아 데이터의 단면이 개방된 상태이므로 3D 인쇄기로 출력이 불가능하다.

따라서, 상기 전처리 모듈(10)은 상기 디지털 치아 데이터의 하단부가 채워지지 않은 경우 디지털 치아 데이터의 단면이 막힌 상태가 되도록 하단부를 플랫하게 채우는 처리를 수행한다.

그리고 상기 경계 라인 설정 모듈(20)은 상기 전처리된 디지털 치아 데이터의 외곽선을 삼각형 메쉬로 변환하는 제 1 모듈(210)과 상기 삼각형 메쉬로 변환된 디지털 치아 데이터의 Z축 단면의 수직 경계라인을 지정하는 제 2 모듈(220)과 상기 제 1 경계라인 중 치아와 치은의 치아 경계점을 연결하여 치아와 치은의 경계라인을 지정하는 제 3 모듈(230)을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 제 1 모듈(210)은 도 4와 같이 스캐닝된 디지털 치아 데이터의 외형선을 삼각형 메쉬 모델로 변환하여 출력한다.

여기서, 상기 디지털 치아 데이터는 기본적으로 기하학적인 형상으로 구성되므로 스캐닝된 외형선의 굴곡을 정확하게 표현하기 위해 외형선을 삼각형 메쉬로 변환한다.

그리고 상기 제 2 모듈(220)은 도 5와 같이 상기 삼각형 메쉬로 변환된 디지털 치아 데이터를 X,Y축에 수직인 Z축 평면을 생성하여 상기 Z축 평면과 실제 디지털 치아 데이터와의 접점을 선으로 구현하여 수직 경계라인을 획득한다.

보다 구체적으로, 도 6과 같이 상기 평면에 의해 절단되는 디지털 치아 데이터의 단면을 획득하면, 상기 획득된 단면은 치아 외형선 내부가 속이 빈 형태로 구성되므로 상기 Z축 평면과 실제 디지털 치아 데이터와의 접점으로 형성되는 수직 경계라인을 획득할 수 있다.

그리고 제 3 모듈(230)은 상기 수직 경계 라인 중 치아와 치은이 만나는 경계부분은 치은을 치아를 감싸고 있으므로 경계에서 갑작스런 변화가 생기는 움푹 패인 부분이 형성되고, 상기 움푹 패인 부분을 상기 수직 경계 라인의 치아 경계점을 추출할 수 있다.

즉, 제 2 모듈(220)을 통해 디지털 치아 데이터의 외형에 대해 샘플링된 연속적인 수직 경계라인을 획득하고, 상기 연속적인 수직 경계라인의 치아 경계점을 추출하게 된다.

여기서, 상기 샘플링된 수직 경계라인의 수가 증가할수록 치아와 치은의 경계 라인의 정확성이 높아진다.

상기 제 3 모듈(230)은 상기 연속적인 치아 경계점을 연결하여 치아와 치은의 경계라인을 추출한다.

보다 구체적으로, 도 7과 같이 샘플링된 연속적인 수직 경계라인의 치아 경계점을 연결하면 치아와 치은의 경계라인인 치아 경계라인을 추출할 수 있다.

상기 치아 경계라인은 치아와 치은을 분리하는 치아 분리선으로도 작용할 수 있다.

도 8은 치아 경계라인에 대한 확대 사시도이다.

도 8을 참조하면, 상기 제 3 모듈(230)은 치아와 치은의 영역 구분의 정확성을 높이기 위해 상기 치아 경계라인이 지나는 부분의 삼각형 메쉬를 세분화하여 작은 단위의 삼각형 메쉬로 나누어 치아 경계라인을 생성할 수 있다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아 경계라인 생성을 위한 모식도이다.

도 9의 (a)와 같이 30개의 삼각형 메쉬로 형성된 디지털 치아 데이터를 (b)와 같이 경계라인이 지나는 경우, (c)와 같이 30개의 삼각형 메쉬 중 치아 경계 라인이 지나는 삼각형 메쉬를 제외한 나머지 삼각형은 치아와 치은 영역으로 구분할 수 있지만, 치아 경계 라인을 지나는 삼각형 메쉬는 치아와 치은 영역으로 구분할 수 없다.

따라서, (d)와 같이 치아 경계 라인을 지나는 삼각형 메쉬를 적어도 하나의 삼각형 메쉬를 포함하는 메쉬로 세분화하면 치아와 치은 영역으로 구분할 수 있다.

즉, 상기 치아 경계 라인을 지나는 12개의 삼각형 메쉬가 세분화되어 12개의 메쉬가 추가되어 42개의 삼각형 메쉬를 가지는 구조로 디지털 치아 데이터가 변경되고, 상기 42개의 삼각형 메쉬를 정확하게 치아와 치은 영역으로 구분할 수 있다.

상기와 같이 경계 라인 설정 모듈(20)이 치아와 치은을 구분하는 치아 경계 라인을 설정하면, 색상 지정 모듈(30)은 상기 치아 경계 라인을 기준으로 치아 영역과 치은 영역을 구분하여 다른 색상을 지정한다.

상기 색상 지정 모듈(30)은 상기 치아 영역을 선택하여 실제 치아와 동일 또는 유사한 색상으로 지정하고, 상기 치은 영역을 선택하여 실제 치은과 동일 또는 유사한 색상으로 지정할 수 있다.

이를 통해, 3D 인쇄기로 출력할 경우 실제 치아와 동일한 색상 패턴의 치아 모델을 생성할 수 있다.

종래에는 석고 모형으로 스캐닝하고, 스캐닝된 데이터는 단색으로 표시되어 치아와 치은을 구분할 수 없었으나, 본 발명에 따른 치아 데이터 컬러링 장치는 종래의 스캐닝 데이터를 포함한 모든 스캐닝 데이터에서 치아와 치은의 경계인 치아 경계 라인을 정확하게 추출하여 치아 영역과 치은 영역의 구분이 가능하며, 이에 따라 영역 별 색상 지정이 가능하다.

여기서, 상기 색상 지정 모듈(30)은 도 10과 같이 치아 전체를 치아와 동일 또는 유사한 색상으로 지정할 수 있으나, 개별 치아 별로 다른 색상으로 지정할 수 있다.

예를 들어, 치아 교정이 필요한 경우 교정이 필요한 치아만 선택하여 다른 색상으로 지정하여 교정이 필요한 치아와 필요 없는 치아를 구분하여 출력함으로써 치아의 시각적 대비를 통해 환자의 이해도를 높일 수 있다.

도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아와 치은을 분리하는 과정을 개략적으로 도시한 것이다.

도 11a는 단위 치아에 대한 치아와 치은을 분리하는 과정을 도시한 것이고, 도 11b는 전체 치아에 대한 치아와 치은을 분리하는 과정을 도시한 것이다.

본 발명에 따른 치아 경계라인은 치아와 치은 영역을 구분하여 각각 실제 치아의 색상과 치은의 색상으로 구분하여 3D 인쇄하는 역할 뿐만 아니라, 개별 치아를 치은으로부터 분리하는 역할도 담당할 수 있다.

도 11을 참조하면, 치아 경계라인은 치아와 이를 둘러싸는 폐 곡선의 경계 라인이므로 상기 치아 경계라인을 기준으로 개별 치아를 치은으로부터 분리할 수 있다.

상기와 같은 개별 치아의 분리는 치아 교정시 치아를 이동, 회전시키는 기초로 활용될 수 있다.

도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아 데이터 컬러링 장치에 의해 색상 지정된 치아 데이터와 종래의 치아 데이터를 비교한 것이고, 도 13은 본 발명에 따라 색상 지정된 치아 데이터를 3D 인쇄기를 통해 출력한 치아 모델을 종래의 치아 모델과 비교한 것이다.

도 12 및 13을 참조하면, 본 발명에 따른 치아 데이터 컬러링 장치는 치아와 치은의 경계를 정확하게 분리하여 치아 영역은 실제 치아의 색상으로 출력하고, 치은 영역은 실제 치은의 색상으로 출력하여 실제 치아와 동일한 치아 모델 생성이 가능하므로 치과용 장치 제조의 정확성을 높이고, 환자의 이해도를 높일 수 있으므로 치과 치료에 매우 유익함을 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 전처리 모듈 20 : 경계 라인 설정 모듈
30 : 색상 지정 모듈

Claims

디지털 치아 데이터의 외곽선을 삼각형 메쉬로 변환하는 제 1 모듈과, 상기 삼각형 메쉬로 변환된 디지털 치아 데이터의 Z축 단면의 수직 경계라인을 지정하는 제 2 모듈과, 상기 제 1 경계라인 중 치아와 치은의 치아 경계점을 연결하여 치아와 치은의 경계라인을 지정하는 제 3 모듈을 포함하여 3D 스캐닝된 환자의 디지털 치아 데이터로부터 치아와 치은 영역 사이의 치아 경계 라인을 설정하는 경계 라인 설정 모듈과;
상기 설정된 경계 라인에 따라 치아와 치은 영역을 다른 색상으로 지정하는 색상 지정 모듈을 포함하는 치아 데이터 컬러링 장치.
제 1항에 있어서,
3D 스캐닝된 환자의 디지털 치아 데이터를 정렬하고, 치수 및 축 정보를 세팅하고, 상기 디지털 치아 데이터의 하단부가 채워지지 않은 경우 3D 인쇄가 가능하도록 상기 하단부를 플랫하게 채우는 전처리 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 데이터 컬러링 장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 제 2 모듈은
상기 삼각형 메쉬로 변환된 디지털 치아 데이터를 X,Y축에 수직인 Z축 평면을 생성하여 상기 Z축 평면과 실제 디지털 치아 데이터와의 접점을 선으로 생성하여 복수 개의 샘플링된 수직 경계라인을 획득하는 것을 특징으로 하는 치아 데이터 컬러링 장치.
제 4항에 있어서,
상기 제 3 모듈은
상기 복수 개의 샘플링된 수직 경계라인 각각에 대해 경계 변화가 가장 큰 움푹 패인 부분을 치아 경계점으로 추출하고, 추출된 연속적인 치아 경계점을 연결하여 치아와 치은을 구분하는 치아 경계라인을 생성하는 것을 특징으로 하는 치아 데이터 컬러링 장치.
제 5항에 있어서,
상기 제 3 모듈은
상기 치아 경계라인이 지나는 부분의 삼각형 메쉬를 세분화하여 작은 단위의 삼각형 메쉬로 나누어 치아와 치은 영역으로 할당하여 치아 경계라인을 생성하는 것을 특징으로 하는 치아 데이터 컬러링 장치.
제 1항에 있어서,
상기 색상 지정 모듈은
상기 치아 경계 라인을 기준으로 치아 영역과 치은 영역을 구분하여 다른 색상을 지정하되;
상기 치아 영역은 실제 치아와 동일 또는 유사한 색상으로 지정하고, 상기 치은 영역은 실제 치은과 동일 또는 유사한 색상으로 지정하는 것을 특징으로 하는 치아 데이터 컬러링 장치.
제 7항에 있어서,
상기 색상 지정 모듈은
개별 치아 별로 다른 색상으로 지정하는 것을 특징으로 하는 치아 데이터 컬러링 장치.