KR102292872B1

KR102292872B1 - 보철물 디자인 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR102292872B1
Application number: KR1020190118558A
Authority: KR
Inventors: 문희철
Original assignee: 오스템임플란트 주식회사
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2021-08-25
Also published as: KR20210037038A

Abstract

보철물 디자인 방법 및 그 장치가 개시된다. 일 실시 예에 따른 보철물 디자인 방법 및 그 장치는, 템플릿 모델에 있는 치아들에 대한 특징정보를 미리 저장하여 두고, 보철물 디자인 시 미리 저장된 치아의 특징정보를 이용하여 보철물을 디자인한다.

Description

보철물 디자인 방법 및 그 장치 {Method for designing prosthetic material and apparatus thereof}

본 발명은 치과영상 처리기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 치과영상에서 치과진료에 필요한 보철물을 디자인하는 기술에 관한 것이다.

치과 분야에서 보철 시술이란 손상된 치아에 보철물을 사용하여 수복시키는 것을 말한다. 보철물은 크라운(Crown), 인레이(Inlay), 온레이(Onlay), 코핑(Coping), 폰틱(Pontic) 등이 있다. 실제 보철물 시술을 수행하기 전에 시뮬레이션을 통해 환자에게 알맞은 가상의 보철물을 선정하고, 보철물을 타겟 위치에 가상으로 배치하며 가공하는 과정을 거치게 된다. 이러한 과정은 치과용 캐드(Computer Aided Design: CAD) 프로그램을 통해 이루어진다.

치과용 캐드 프로그램을 이용하여 치과 진료에 필요한 보철물을 디자인할 때, 사용자는 미리 디자인된 보철물의 템플릿 모델(Template Model: '라이브러리'라고도 칭함)에서 원하는 치아를 선택하여 보철물을 디자인한다. 사람마다 치아 형태가 다르기 때문에 프로그램에서 제공하는 템플릿 모델도 다양하다. 치과용 캐드 프로그램이 다양한 템플릿 모델 리스트(List)를 미리 준비해서 사용자에게 보여주면, 사용자는 리스트 중에서 원하는 형상을 가진 치아를 직접 선택한 후 선택된 치아를 보철물이 디자인될 위치에 배치하고 인접치 및 대합치에 적절한 충돌이 되도록 치아의 형상을 변형 시킨다. 이때 프로그램 상에서 치아의 형상 데이터만을 이용하여 배치와 인접치 및 대합치 간격을 조정하면 계산량이 많아지고 최종 형상이 사용자가 원하지 않는 모습으로 변형될 우려가 있다.

한국공개특허 10-2010-0025810 (2010년03월10일 공개)

일 실시 예에 따라, 보철물 디자인 시에 보다 빠르고 정확하며 쉽게 보철물을 디자인할 수 있는 보철물 디자인 방법 및 그 장치를 제안한다.

일 실시 예에 따른 보철물 디자인 방법은, 템플릿 모델에 있는 치아들에 대한 특징정보를 미리 저장하는 단계와, 환자의 스캔 데이터를 획득하는 단계와, 획득된 스캔 데이터 상에 미리 저장된 치아의 특징정보를 이용하여 보철물을 디자인하는 단계를 포함한다.

치아들에 대한 특징정보를 미리 저장하는 단계에서, 치아 별로 치아의 축 정보와, 치아의 대합치 및 인접치와의 컨택 정보와, 치아의 치경선 정보를 포함하는 특징정보를 매칭하여 저장할 수 있다. 치아의 축 정보는 치아의 교합면 축(Occlusal Surface Axis), 근심면 축(Mesial Surface Axis) 및 협면 축(Buccal Surface Axis)에 대한 정보를 포함하고, 치아의 컨택 정보는 치아의 인접치와 접촉되는 인접면 컨택 점(Proximal Contact Point), 대합치와 각각 접촉되는 협측면 교두정 점(Facial Cusp Tip Point) 및 설측면 교두정 점(Lingual Cusp Tip Point)을 포함할 수 있다.

보철물을 디자인하는 단계는, 치아의 특징정보에 포함된 치아의 축 정보를 이용하여 스캔 데이터에 크라운을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 크라운을 배치하는 단계는, 스캔 데이터를 3차원의 x, y, z축으로 정렬하는 단계와, 크라운이 디자인될 대상치의 치아번호를 이용하여 스캔 데이터에서의 치아 배치 축을 계산하는 단계와, 치아의 특징정보로 미리 저장해둔 치아의 축 정보를 확인하고 치아의 축을 계산된 치아 배치 축에 맞게 정렬하는 단계와, 치아의 축 중심점을 마진라인의 중심에 일치시키는 단계를 포함할 수 있다.

보철물을 디자인하는 단계는, 치아의 특징정보에 포함된 치아의 컨택 정보를 이용하여 스캔 데이터에 배치된 크라운의 인접치 및 대합치와의 간격을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 크라운의 인접치 및 대합치와의 간격을 조정하는 단계는, 인접치 및 교합치와 접촉되는 지점에 대한 정보를 획득하는 단계와, 미리 저장해 둔 치아의 컨택 정보를 확인하고 치아의 컨택을 획득된 정보에 맞게 자동으로 조정함에 따라 크라운의 인접치 및 대합치와의 간격을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

보철물을 디자인하는 단계는, 치아의 특징정보에 포함된 치아의 치경선 정보를 이용하여 크라운의 내면 및 외면을 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 크라운의 내면 및 외면을 결합하는 단계는, 크라운 외면에서 치아의 특징정보로 미리 저장해둔 치경선 정보를 확인하고 치경선의 아래에 해당하는 데이터들은 삭제하여 크라운 외면의 경계가 치경선이 되도록 하는 단계와, 크라운 외면의 경계를 크라운 내면 경계에 도달할 수 있도록 크라운 외면 형상을 변형시키는 단계와, 변형된 크라운 외면을 크라운 내면과 결합하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 실시 예에 따른 보철물 디자인 방법은, 크라운의 외면과 내면의 접합부분으로서 마진 라인을 생성하는 단계와, 크라운의 내면을 생성하는 단계와, 미리 저장된 치아의 특징정보에 포함된 치아의 축 정보를 이용하여 크라운의 외면을 스캔 데이터에 배치하는 단계와, 외면이 배치된 크라운을 대상으로 미리 저장된 치아의 특징정보에 포함된 치아의 컨택 정보를 이용하여 인접치 및 대합치와의 간격을 조정함에 따라 크라운의 형상을 변형시키는 단계와, 미리 저장된 치아의 특징정보에 포함된 치아의 치경선 정보를 이용하여 크라운의 내면 및 외면을 결합하는 단계를 포함한다.

보철물 디자인 방법은, 연속된 크라운을 연결하는 브리지 커넥터를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

다른 실시 예에 따른 보철물 디자인 장치는, 환자의 스캔 데이터를 획득하는 데이터 획득부와, 템플릿 모델에 있는 치아들의 축 정보와 대합치 및 인접치와의 컨택 정보를 포함하는 치아 특징정보를 미리 저장하는 저장부와, 템플릿 모델에서 치아를 선택하고 선택된 치아를 치아의 축 정보를 이용하여 스캔 데이터 상에 배치하며 배치된 치아의 대합치 및 인접치와의 컨택 정보를 이용하여 인접치 및 대합치와의 간격을 조정하는 제어부를 포함한다.

제어부는 스캔 데이터를 3차원의 x, y, z축으로 정렬하고, 크라운이 디자인될 대상치의 치아번호를 이용하여 스캔 데이터에서의 치아 배치 축을 계산하고, 치아의 특징정보로 미리 저장해둔 치아의 축 정보를 확인하고 치아의 축을 계산된 치아 배치 축에 맞게 정렬하며, 치아의 축 중심점을 마진라인의 중심에 일치시킬 수 있다.

제어부는 인접치 및 교합치와 접촉되는 지점에 대한 정보를 획득하고, 미리 저장해 둔 치아의 컨택 정보를 확인하고 치아의 컨택을 획득된 정보에 맞게 자동으로 조정함에 따라 크라운의 인접치 및 대합치와의 간격을 조정할 수 있다.

치아 특징정보는 치아의 치경선 정보를 더 포함하며, 제어부는 미리 저장된 치아의 치경선 정보를 이용하여 크라운의 내면 및 외면을 결합할 수 있다. 제어부는 크라운 외면에서 치아의 특징정보로 미리 저장해둔 치경선 정보를 확인하고 치경선의 아래에 해당하는 데이터들은 삭제하여 크라운 외면의 경계가 치경선이 되도록 하고, 크라운 외면의 경계를 크라운 내면 경계에 도달할 수 있도록 크라운 외면 형상을 변형시키며, 변형된 크라운 외면을 크라운 내면과 결합할 수 있다.

일 실시 예에 따른 보철물 디자인 방법 및 그 장치에 의해, 보철물을 디자인하기 이전에 치아의 특징정보들을 별도로 저장하여 두고 디자인 진행할 때 미리 저장된 치아 특징정보를 이용함에 따라 보다 빠르고 정확하게 사용자가 원하는 형상의 보철물로 디자인할 수 있다.

예를 들어, 치아의 축 정보를 저장해 두고 치아 배치 때 이 축 정보를 이용하여 하악이나 상악의 스캔 데이터에 정확하게 치아를 배치할 수 있고, 치아의 대합치 및 인접치의 컨택 정보를 저장해 두고 컨택 정보를 이용하여 사용자가 원하는 형상으로 인접치 및 주변치와의 간격을 조정할 수 있다. 또한, 치아의 치경선 정보를 저장해 두고 보철물의 내면과 외면을 결합할 때 내면의 경계와 외면의 치경선이 연결되도록 하면 보다 자연스러운 형상으로 보철물이 생성될 수 있다.

환자의 스캔 데이터에 배치 및 가공할 치아의 특징정보를 미리 알고 있으므로 별도로 치아 특징정보를 알아내기 위한 작업이 불필요하여 그렇지 않은 경우에 비해 보다 빠르고 정확하게 사용자가 원하는 형상의 보철물로 디자인할 수 있다. 이 경우, 치아의 특징정보를 사용하지 않는 경우 요구되는 알고리즘이나 계산 과정이 필요 없다. 예를 들어, 치아의 축을 계산하기 위해 OBB 또는 AABB와 같은 경계 박스(Bounding Box) 등을 이용하여 축을 계산해야 과정, 치경선의 경우 치관과 치근을 분리할 수 있는 알고리즘을 따로 사용하여 치경선을 생성하는 과정 등을 제거할 수 있다. 나아가, 치아의 축 정보, 컨택 정보 및 치경선 정보를 이용하여 사용자가 원하는 형상으로 보철물을 제작하기 용이하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보철물 디자인 장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보철물 디자인 방법의 흐름을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아의 축 정보를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아의 컨택 정보를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아의 치경선 정보를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아 특징정보의 저장 형태를 보여주는 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 2의 템플릿 모델의 치아 특징정보를 이용한 보철물 디자인 프로세스를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아의 축 정보를 이용한 크라운 배치 시 크라운의 축 정보를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아의 축 정보를 이용하여 스캔 데이터에 크라운을 배치하는 모습을 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아의 컨택 정보를 이용하여 스캔 데이터에 배치된 크라운의 인접치 및 대합치와의 간격을 조정하는 모습을 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아의 치경선 정보를 이용한 크라운의 외면 및 외면의 결합 모습을 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.

그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보철물 디자인 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 보철물 디자인 장치(1)는 실제 치과에서 치아 보철에 도움을 주기 위해 보철 디자인을 수행한다. 보철 디자인이란 환자의 치아 데이터를 획득하고, 컴퓨터 프로그램에 의한 제어를 통해 템플릿 모델(Template Model)에서 가상의 치아를 불러들인 후 이를 치아 데이터의 대상치(Target Tooth) 위치에 가상으로 배치하고 형상을 가공하는 일련의 프로세스를 의미한다. 대상치는 보철이 필요한 손상된 치아이다.

일 실시 예에 따른 보철물 디자인 장치(1)는 보철물을 디자인하기 이전에, 템플릿 모델에 있는 치아들의 특징정보를 별도로 저장해 두고, 보철물 디자인 시에 미리 저장해둔 치아 특징정보를 이용하여 보철물을 디자인한다. 보철물 디자인은 보철물 배치, 보철물의 인접치 및 대합치와의 간격 조정, 보철물의 내면 및 외면 결합 프로세스 등을 포함한다. 인접치는 대상치의 좌우에 위치하는 실제 치아이고, 대합치는 대상치와 대합관계에 있는 상 또는 하에 위치하는 실제 치아이다.

보철물 디자인 시, 미리 저장된 치아 특징정보를 이용하면 보다 빠르게 데이터를 처리할 수 있고, 사용자가 원하는 형상으로 보철물을 자동 제작하는 것이 가능하다. 보철물은 크라운(Crown), 인레이(Inlay), 온레이(Onlay), 코핑(Coping), 폰틱(Pontic) 등이 있는데, 이하 설명의 용이를 위해 크라운을 중심으로 설명하고자 한다.

본 발명은 보철물을 디자인하기 이전에 템플릿 모델에 있는 치아들의 특징정보를 별도로 저장해 두고, 보철물 디자인을 진행할 때 미리 저장된 치아의 특징정보들을 이용하여 보다 빠르고 정확하게 보철물을 디자인하는 것이다. 치아의 특징정보들을 활용하여 보철물을 디자인 함에 따라 사용자가 원하는 형상으로 보철물을 손쉽게 제작할 수 있다. 또한, 디자인하는데 걸리는 시간은 치아의 특징정보를 이용하지 않는 것보다 상당히 단축될 수 있다. 만약 치아의 특징정보를 사용하지 않는다면 치아의 축을 계산하기 위해 OBB 또는 AABB와 같은 경계 박스(Bounding Box) 등을 이용하여 축을 계산해야 하고, 치경선의 경우 치관과 치근을 분리할 수 있는 알고리즘을 따로 사용하여 치경선을 생성시켜야 한다. 알고리즘을 이용하여 자동으로 치아의 축 정보나 컨택 지점, 치경선 등을 생성하였다 하더라도 사용자가 원하는 형상으로 보철물을 제작하는 것은 많은 어려움이 있다.

보철물 디자인 장치(1)는 치과용 캐드 프로그램과 같은 치과 프로그램을 실행하여 보철물을 디자인하는 전자장치이다. 전자장치는 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿(Tablet) PC, 스마트폰, 휴대폰, PMP(Personal Media Player), PDA(Personal Digital Assistants) 등이 있다. 치과 프로그램은 치과용 캐드 프로그램 이외에, 가이드 프로그램, 스캔 프로그램, 의료영상 처리 프로그램 등이 있다. 또한, 치과 보철 수술용 이외에 다른 일반적인 의료용 프로그램에 적용될 수 있다.

이하, 전술한 특징을 가지는 보철물 디자인 장치(1)의 구성에 대해 후술한다.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 보철물 디자인 장치(1)는 데이터 획득부(10), 저장부(12), 제어부(14), 입력부(16) 및 출력부(18)를 포함한다.

데이터 획득부(10)는 환자로부터 영상 데이터를 획득한다. 보철 수술을 위해 필요한 영상 데이터는 스캔 데이터, CT 데이터 등이 있다. 데이터 획득부(10)는 스캔 데이터, CT 데이터를 프로그램에서 실행하거나 웹 페이지 및 서버에 저장된 데이터를 로딩할 수 있다.

스캔 데이터는 손상된 치아를 포함한 실제 치아들의 정보를 가진 데이터이다. 스캔 데이터는 환자의 구강을 본떠 생성한 석고 모형을 3D 스캐너(3D Scanner)로 스캐닝하여 획득될 수 있다. 다른 예로서, 구강 내 3D 스캐너(3D Intra-oral scanner)를 이용하여 환자의 구강 내부를 스캐닝하여 획득될 수 있다. 획득된 스캔 데이터는 저장부(12)에 저장될 수 있다. CT 데이터는 CT(Computed Tomography, 컴퓨터 단층 촬영)를 사용하여 환자의 두부 단층 이미지들을 생성하고, 각각의 단층 이미지에서 치아 부분의 경계를 분할(Segmentation)한 후 하나로 취합함에 따라 획득될 수 있다. 이러한 스캔 데이터와 CT 데이터는 환자가 입을 벌린 상태에서 상악 치아 아래에서 상악 치아를 촬영하여 얻은 영상, 입을 벌린 상태에서 하악 치아 위에서 하악 치아를 촬영하여 얻은 영상, 입을 다문 상태에서 국소부위를 촬영하여 얻은 영상, 구강 방사선 사진 등을 포함한다.

저장부(12)에는 보철물 디자인 장치(1)의 동작 수행을 위해 필요한 정보와 동작 수행에 따라 생성되는 정보 등의 각종 데이터가 저장된다. 일 실시 예에 따른 저장부(12)에는 템플릿 모델에 있는 치아들의 특징정보가 미리 저장된다. 치아 특징정보는 각 치아와 매칭하여 별도의 파일(File) 형태로 저장될 수 있다. 치아 특징정보는 크게 3가지로 축 정보, 컨택 정보 및 치경선(Cervical Line) 정보로 나누어진다. 치아 특징정보 중 축 정보는 도 3을 참조로 하여, 컨택 정보는 도 4를 참조로 하여, 치경선 정보는 도 5를 참조로 하여 각각 후술한다. 저장부(12)는 치아 특징정보를 제어부(14)에 제공할 수 있다.

제어부(14)는 컴퓨터 프로그램에 의한 제어를 통하여 보철 수술 계획을 수립하면서 각 구성요소를 제어한다. 제어부(14)는 출력부(18)를 통해 화면에 보이는 화면정보를 관리하고, 의료 영상에 가상의 보철물 객체를 식립하는 시뮬레이션을 수행한다. 가상의 객체가 식립되는 의료영상은 보철 수술 계획 수립을 위해 생성된 환자의 치아 배열이 나타난 2차원, 3차원 등의 다차원 영상을 의미한다. 보철 수술 계획에는 X-ray, CT, 파노라믹 영상, 구강 스캔 영상, 재구성을 통해 생성된 영상, 복수의 영상을 정합한 영상 등 다양한 종류의 영상이 활용될 수 있다.

일 실시 예에 따른 제어부(14)는 템플릿 모델에서 스캔 데이터 상에 배치할 치아를 선택하고 선택된 치아를 축 정보를 이용하여 스캔 데이터 상에 배치한다. 그리고 배치된 치아의 대합치 및 인접치와의 컨택 정보를 이용하여 인접치 및 대합치와의 간격을 조정한다.

치아의 축 정보를 이용한 치아 배치 예를 들면, 제어부(14)는 스캔 데이터를 3차원의 x, y, z축으로 정렬한 후 크라운이 디자인될 대상치의 치아번호를 이용하여 스캔 데이터에서의 치아 배치 축을 계산한다. 그리고 치아의 특징정보로 미리 저장해둔 치아의 축 정보를 확인하여 치아의 축을 계산된 치아 배치 축에 맞게 정렬한다. 나아가, 치아의 축 중심점을 마진라인의 중심에 일치시킨다.

치아의 컨택 정보를 이용한 인접치 및 대합치의 간격 조정 예를 들면, 제어부(14)는 인접치 및 교합치와 접촉되는 지점에 대한 정보를 획득하고, 미리 저장해 둔 치아의 컨택 정보를 확인하여 치아의 컨택을 획득된 정보에 맞게 자동으로 조정한다. 이에 따라 크라운의 인접치 및 대합치와의 간격을 조정할 수 있다. 인접치 및 교합치와 접촉되는 지점에 대한 정보는 입력부(16)를 통해 사용자로부터 입력될 수 있다.

일 실시 예에 따른 제어부(14)는 미리 저장된 치아의 치경선 정보를 이용하여 크라운의 내면 및 외면을 결합한다. 예를 들어, 제어부(14)는 크라운 외면에서 치아의 특징정보로 미리 저장해둔 치경선 정보를 확인하고 치경선의 아래에 해당하는 데이터들은 삭제하여 크라운 외면의 경계가 치경선이 되도록 한다. 이어서, 크라운 외면의 경계를 크라운 내면 경계에 도달할 수 있도록 크라운 외면 형상을 변형시키며, 변형된 크라운 외면을 크라운 내면과 결합한다.

출력부(18)는 영상 데이터를 화면을 표시한다. 이때, 출력부(18)는 실제 보철 치료 시술을 수행하기 전에 가상의 객체를 영상 데이터의 식립 위치에 배치하는 시뮬레이션을 표시할 수 있다. 입력부(16)는 사용자 조작신호를 입력 받는다. 예를 들어, 보철물 파라미터 조정을 위한 사용자 조작을 입력 받는다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보철물 디자인 방법의 흐름을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 보철물 디자인 장치는 템플릿 모델에 있는 치아들의 특징정보를 미리 저장해 둔다(S210). 치아 특징정보는 각 치아와 매칭하여 별도의 파일(File) 형태로 저장될 수 있다. 치아 특징정보는 크게 3가지로 축 정보, 컨택 정보 및 치경선(Cervical Line) 정보로 나누어진다. 치아 특징정보 중 축 정보는 도 3을 참조로 하여, 컨택 정보는 도 4를 참조로 하여, 치경선 정보는 도 5를 참조로 하여 각각 후술한다.

이어서, 보철물 디자인 장치는 미리 저장된 치아 특징정보를 이용하여 보철물을 디자인 한다(S220). 치아 특징정보를 이용한 보철물 디자인 단계(S220)의 세부 구성은 도 7을 참조로 하여 후술한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아의 축 정보를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 축 정보는 치아의 위치에 따라 교합면 축(Occlusal Surface Axis)(310), 근심면 축(Mesial Surface Axis)(320), 협면 축(Buccal Surface Axis)(330)에 해당하는 축에 대한 정보를 포함한다. 이 축들은 벡터 값 형태로 저장될 수 있다. 축 정보는 크라운을 디자인할 때 하악이나 상악의 스캔 데이터에 치아를 배치할 때 활용할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아의 컨택 정보를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 컨택 정보는 스캔 데이터에 치아를 배치한 후 대합치 및 인접치에 접촉되는 지점에 대한 정보를 의미한다. 인접치와 접촉되는 2개의 인접면 컨택 점(Proximal Contact Point)(410-1, 410-2), 대합치와 접촉되는 2개의 협측면 교두정 점(Facial Cusp Tip Point)(420-1, 420-2)과 대합치와 접촉되는 2개의 설측면 교두정 점(Lingual Cusp Tip Point)(430-1, 430-2)으로 분류할 수 있다. 이 정보들은 3차원 점 정보로 저장될 수 있다. 이 컨택 정보는 크라운 디자인 시, 템플릿 모델에서 선택된 치아를 스캔 데이터에 배치한 후 사용자가 지정한 거리에 따라 대합치 및 인접치와의 간격을 조정하여 치아 형상을 변형시키는데 활용할 수 있다. 아래 도 4는 치아의 컨택 정보를 사용자가 선택하여 저장한 것을 나타낸다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아의 치경선 정보를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 치경선 정보(510)는 치아의 치관과 치근을 분리하는 지점이다. 치경선 정보(510)는 3차원 점들의 리스트로 저장될 수 있다. 치경선 정보(510)는 추후 크라운의 내면과 외면을 결합할 때 외면의 접합 지점으로 활용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아 특징정보의 저장 형태를 보여주는 도면이다.

도 6을 참조하면, 치아 특징정보는 축 정보(610), 컨택 정보(620), 치경선 정보(630)를 포함하며, 템플릿 모델에 있는 치아 별로 치아 특징정보를 매칭하여 저장할 수 있다. 예를 들어, 축 정보(610)는 치아의 교합면 축(Occlusal Surface Axis) (vx1, vy1, vz1), 근심면 축(Mesial Surface Axis)(vx2, vy2, vz2), 협면 축(Buccal Surface Axis)(vx3, vy3, vz3)으로 표현될 수 있다. 컨택 정보(620)는 인접면 컨택 점(Proximal Contact Point)(cx1, cy1, cz1), 협측면 교두정 점(Facial Cusp Tip Point)(cx2, cy2, cz2), 설측면 교두정 점(Lingual Cusp Tip Point)(cx3, cy3, cz3)으로 표현될 수 있다. 치경선 정보(510)는 [(x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3),…]으로 표현될 수 있다. 이러한 템플릿 모델의 치아정보는 크라운과 같은 보철물을 디자인하는 데 활용된다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 2의 템플릿 모델의 치아 특징정보를 이용한 보철물 디자인 프로세스를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 치아 특징정보를 이용한 보철물 디자인 프로세스는 다음과 같은 단계들로 구성된다. 보철물 디자인 장치는 크라운의 외면과 내면의 접합부분인 마진 라인(Margin Line)을 생성(S710) 하고, 내면 형상에 접착제가 들어갈 수 있도록 공간을 만들어서 내면 형상을 생성한다(S720). 크라운의 내면 형상이 생성되면 크라운의 외면을 스캔 데이터에 배치(S730) 하고, 외면이 배치된 크라운을 대상으로 인접치 및 대합치와의 간격을 조정하여 크라운의 형상을 변형시킨다(S740). 마지막으로 크라운의 내면 및 외면을 결합(S750) 하여 디자인을 종료한다. 미리 저장된 치아 특징정보(축 정보, 컨택 정보, 치경선 정보)는 보철 디자인 프로세스의 모든 단계에서 사용되지 않고, 크라운 배치 단계(S730), 인접치 및 대합치 간격 조정 단계(S740), 크라운의 내면 및 외면 결합 단계(S750)에서 활용할 수 있다.

나아가, 보철물 디자인 시 브리지를 디자인하는 경우, 브리지 커넥터를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 브리지 커넥터를 이용하여 2개 이상의 연속된 보철물 간을 연결할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아의 축 정보를 이용한 크라운 배치 시 크라운의 축 정보를 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아의 축 정보를 이용하여 스캔 데이터에 크라운을 배치하는 모습을 도시한 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 보철물 디자인 장치는 보철 디자인 단계에서 크라운 배치를 진행할 때 치아의 3축(Mesial, Buccal, Occlusal) 정보(800)를 알고 있으면 스캔 데이터(90)에 손쉽게 치아를 배치할 수 있다. 예를 들어, 스캔 데이터를 3차원의 x, y, z축으로 정렬하고, 디자인할 대상치(900)의 치아번호를 이용하여 스캔 데이터(90)에서의 치아 배치 축을 계산할 수 있다. 이어서, 치아의 특징정보로 미리 저장해둔 치아의 축 정보(800)를 확인하고 치아의 축(800)을 계산된 치아 배치 축에 맞게 정렬한다. 이때, 축 정보를 알고 있는 치아의 축(800)을 계산된 스캔 데이터(90)에서의 치아 배치 축과 동일하도록 정렬할 수 있다. 그리고 치아의 축 중심점을 보철물 디자인 첫 번째 단계에서 생성하였던 마진라인의 중심에 일치시킨다. 전술한 프로세스를 통해 크라운(910)을 배치할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아의 컨택 정보를 이용하여 스캔 데이터에 배치된 크라운의 인접치 및 대합치와의 간격을 조정하는 모습을 도시한 도면이다.

도 9를 참조로 하여 전술한 바와 같이 축 정보를 이용하여 스캔 데이터에 크라운(910)을 배치한 이후, 배치된 크라운(910)을 대상으로 도 10에 도시된 바와 같이 미리 저장해 두었던 치아의 컨택 정보를 이용하여 크라운(910)의 인접치 및 대합치와의 간격을 조정할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 컨택 지점을 찾아 수동으로 크라운(910)의 형상을 직접 변형할 필요 없이, 사용자로부터 각 인접치와 접촉되는 인접면 컨택 점(Proximal Contact Point) 2개와, 대합치와 각각 접촉되는 협측면 교두정 점(Facial Cusp Tip Point) 2개 및 설측면 교두정 점(Lingual Cusp Tip Point) 2개에 대한 정보를 입력받는다. 이때, 수치로 거리를 입력받을 수 있고 해당 지점을 마우스 등으로 선택받을 수 있다. 그러면, 보철물 디자인 장치는 미리 저장해 두어 알고 있는 치아의 컨택 정보를 확인하고 치아의 컨택을 사용자로부터 입력된 정보에 맞게 자동으로 조정한다. 이에 따라 크라운(910)의 형상이 자동으로 가공되어 크라운(910)의 인접치 및 대합치와의 간격을 조정할 수 있다. 도 10의 왼쪽 도면은 크라운(910)의 컨택 조정 전이고, 오른쪽 도면은 치아의 컨택 정보를 이용하여 크라운(910)의 인접치 및 대합치와의 간격을 자동으로 조정한 도면이다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치아의 치경선 정보를 이용한 크라운의 외면 및 외면의 결합 모습을 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 치아의 치관과 치근을 분리하는 지점인 치경선은 크라운의 내면과 외면을 접합할 때 접합 지점으로 활용할 수 있다. 도 11의 a)에서 크라운 내면의 경계(Boundary) 지점은 마진 라인에 해당하는 지점으로 외면과 접합할 위치라 할 수 있다. 도 11의 b)에서 크라운 외면의 접합할 위치는 특징정보로 저장한 치경선을 이용할 수 있다. 크라운 외면에서 치경선의 아래에 해당하는 데이터들은 삭제하여 외면의 경계가 치경선이 되도록 하고 외면의 경계를 내면 경계에 도달할 수 있도록 외면 형상을 변형시킨다. 그리고 변형된 외면을 내면과 결합하며, 도 11의 c)는 크라운의 내면과 외면이 최종적으로 결합된 모습을 나타낸다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

템플릿 모델에 있는 치아들에 대한 특징정보를 미리 저장하는 단계;
환자의 스캔 데이터를 획득하는 단계; 및
획득된 스캔 데이터 상에 미리 저장된 치아의 특징정보를 이용하여 보철물을 디자인하는 단계; 를 포함하고,
보철물을 디자인하는 단계는
치아의 특징정보에 포함된 치아의 치경선 정보를 이용하여 크라운의 내면 및 외면을 결합하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 보철물 디자인 방법.
제 1 항에 있어서, 치아들에 대한 특징정보를 미리 저장하는 단계는
치아 별로 치아의 축 정보와, 치아의 대합치 및 인접치와의 컨택 정보와, 치아의 치경선 정보를 포함하는 특징정보를 매칭하여 저장하는 것을 특징으로 하는 보철물 디자인 방법.
제 2 항에 있어서,
치아의 축 정보는 치아의 교합면 축(Occlusal Surface Axis), 근심면 축(Mesial Surface Axis) 및 협면 축(Buccal Surface Axis)에 대한 정보를 포함하고,
치아의 컨택 정보는 치아의 인접치와 접촉되는 인접면 컨택 점(Proximal Contact Point), 대합치와 각각 접촉되는 협측면 교두정 점(Facial Cusp Tip Point) 및 설측면 교두정 점(Lingual Cusp Tip Point)을 포함하는 것을 특징으로 하는 보철물 디자인 방법.
제 1 항에 있어서, 보철물을 디자인하는 단계는
치아의 특징정보에 포함된 치아의 축 정보를 이용하여 스캔 데이터에 크라운을 배치하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 보철물 디자인 방법.
템플릿 모델에 있는 치아들에 대한 특징정보를 미리 저장하는 단계;
환자의 스캔 데이터를 획득하는 단계; 및
획득된 스캔 데이터 상에 미리 저장된 치아의 특징정보를 이용하여 보철물을 디자인하는 단계; 를 포함하고,
보철물을 디자인하는 단계는
치아의 특징정보에 포함된 치아의 축 정보를 이용하여 스캔 데이터에 크라운을 배치하는 단계; 를 포함하며,
크라운을 배치하는 단계는
스캔 데이터를 3차원의 x, y, z축으로 정렬하는 단계;
크라운이 디자인될 대상치의 치아번호를 이용하여 스캔 데이터에서의 치아 배치 축을 계산하는 단계;
치아의 특징정보로 미리 저장해둔 치아의 축 정보를 확인하고 치아의 축을 계산된 치아 배치 축에 맞게 정렬하는 단계; 및
치아의 축 중심점을 마진라인의 중심에 일치시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 보철물 디자인 방법.
제 1 항에 있어서, 보철물을 디자인하는 단계는
치아의 특징정보에 포함된 치아의 컨택 정보를 이용하여 스캔 데이터에 배치된 크라운의 인접치 및 대합치와의 간격을 조정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 보철물 디자인 방법.
템플릿 모델에 있는 치아들에 대한 특징정보를 미리 저장하는 단계;
환자의 스캔 데이터를 획득하는 단계; 및
획득된 스캔 데이터 상에 미리 저장된 치아의 특징정보를 이용하여 보철물을 디자인하는 단계; 를 포함하고,
보철물을 디자인하는 단계는
치아의 특징정보에 포함된 치아의 컨택 정보를 이용하여 스캔 데이터에 배치된 크라운의 인접치 및 대합치와의 간격을 조정하는 단계; 를 포함하며,
크라운의 인접치 및 대합치와의 간격을 조정하는 단계는
인접치 및 교합치와 접촉되는 지점에 대한 정보를 획득하는 단계; 및
미리 저장해 둔 치아의 컨택 정보를 확인하고 치아의 컨택을 획득된 정보에 맞게 자동으로 조정함에 따라 크라운의 인접치 및 대합치와의 간격을 조정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 보철물 디자인 방법.
삭제
제 1 항에 있어서, 크라운의 내면 및 외면을 결합하는 단계는
크라운 외면에서 치아의 특징정보로 미리 저장해둔 치경선 정보를 확인하고 치경선의 아래에 해당하는 데이터들은 삭제하여 크라운 외면의 경계가 치경선이 되도록 하는 단계;
크라운 외면의 경계를 크라운 내면 경계에 도달할 수 있도록 크라운 외면 형상을 변형시키는 단계; 및
변형된 크라운 외면을 크라운 내면과 결합하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 보철물 디자인 방법.
크라운의 외면과 내면의 접합부분으로서 마진 라인을 생성하는 단계;
크라운의 내면을 생성하는 단계;
미리 저장된 치아의 특징정보에 포함된 치아의 축 정보를 이용하여 크라운의 외면을 스캔 데이터에 배치하는 단계;
외면이 배치된 크라운을 대상으로 미리 저장된 치아의 특징정보에 포함된 치아의 컨택 정보를 이용하여 인접치 및 대합치와의 간격을 조정함에 따라 크라운의 형상을 변형시키는 단계; 및
미리 저장된 치아의 특징정보에 포함된 치아의 치경선 정보를 이용하여 크라운의 내면 및 외면을 결합하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 보철물 디자인 방법.
제 10 항에 있어서, 보철물 디자인 방법은
연속된 크라운을 연결하는 브리지 커넥터를 생성하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보철물 디자인 방법.
환자의 스캔 데이터를 획득하는 데이터 획득부;
템플릿 모델에 있는 치아들의 축 정보와 대합치 및 인접치와의 컨택 정보를 포함하는 치아 특징정보를 미리 저장하는 저장부; 및
템플릿 모델에서 치아를 선택하고 선택된 치아를 치아의 축 정보를 이용하여 스캔 데이터 상에 배치하며 배치된 치아의 대합치 및 인접치와의 컨택 정보를 이용하여 인접치 및 대합치와의 간격을 조정하는 제어부; 를 포함하고,
제어부는
치아의 특징정보에 포함된 치아의 치경선 정보를 이용하여 크라운의 내면 및 외면을 결합하는 것을 특징으로 하는 보철물 디자인 장치.
환자의 스캔 데이터를 획득하는 데이터 획득부;
템플릿 모델에 있는 치아들의 축 정보와 대합치 및 인접치와의 컨택 정보를 포함하는 치아 특징정보를 미리 저장하는 저장부; 및
템플릿 모델에서 치아를 선택하고 선택된 치아를 치아의 축 정보를 이용하여 스캔 데이터 상에 배치하며 배치된 치아의 대합치 및 인접치와의 컨택 정보를 이용하여 인접치 및 대합치와의 간격을 조정하는 제어부; 를 포함하고,
제어부는
스캔 데이터를 3차원의 x, y, z축으로 정렬하고,
크라운이 디자인될 대상치의 치아번호를 이용하여 스캔 데이터에서의 치아 배치 축을 계산하고,
치아의 특징정보로 미리 저장해둔 치아의 축 정보를 확인하고 치아의 축을 계산된 치아 배치 축에 맞게 정렬하며,
치아의 축 중심점을 마진라인의 중심에 일치시키는 것을 특징으로 하는 보철물 디자인 장치.
환자의 스캔 데이터를 획득하는 데이터 획득부;
템플릿 모델에 있는 치아들의 축 정보와 대합치 및 인접치와의 컨택 정보를 포함하는 치아 특징정보를 미리 저장하는 저장부; 및
템플릿 모델에서 치아를 선택하고 선택된 치아를 치아의 축 정보를 이용하여 스캔 데이터 상에 배치하며 배치된 치아의 대합치 및 인접치와의 컨택 정보를 이용하여 인접치 및 대합치와의 간격을 조정하는 제어부; 를 포함하고,
제어부는
인접치 및 교합치와 접촉되는 지점에 대한 정보를 획득하고,
미리 저장해 둔 치아의 컨택 정보를 확인하고 치아의 컨택을 획득된 정보에 맞게 자동으로 조정함에 따라 크라운의 인접치 및 대합치와의 간격을 조정하는 것을 특징으로 하는 보철물 디자인 장치.
삭제
제 12 항에 있어서, 제어부는
크라운 외면에서 치아의 특징정보로 미리 저장해둔 치경선 정보를 확인하고 치경선의 아래에 해당하는 데이터들은 삭제하여 크라운 외면의 경계가 치경선이 되도록 하고,
크라운 외면의 경계를 크라운 내면 경계에 도달할 수 있도록 크라운 외면 형상을 변형시키며,
변형된 크라운 외면을 크라운 내면과 결합하는 것을 특징으로 하는 보철물 디자인 장치.