KR102523821B1 - 수술 시뮬레이션 제공 방법, 서버 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

Abstract

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 수술 시뮬레이션 제공 방법이 개시된다. 상기 방법은, 컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 수행되는 방법에 있어서, 의료 영상에 기초하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 단계, 상기 3차원 모델링 데이터가 포함된 사용자 인터페이스를 생성하여 사용자 단말로 제공하는 단계 및 상기 사용자 인터페이스에 대한 상기 사용자 단말의 응답에 기초하여 수술 시뮬레이션을 수행함으로써, 수술 시뮬레이션 결과 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

수술 시뮬레이션 제공 방법, 서버 및 컴퓨터 프로그램{METHOD, SERVER AND COMPUTER PROGRAM FOR PROVIDING SURGICAL SIMULATIONS}

본 발명의 다양한 실시예는 수술 시뮬레이션에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 수술 시뮬레이션을 제공하기 위한 방법, 서버 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

부정교합이란, 어떤 원인에 의해 치아의 배열이 가지런하지 않거나, 위 아래 맞물림의 상태가 정상의 위치를 벗어나서 심미적 또는 기능적으로 문제가 되는 교합 관계를 말한다. 부정교합의 경우, 저작 및 발음 상의 문제와 같은 기능적인 문제를 발생시키며, 얼굴에 대한 미적인 문제점을 발생시킬 뿐만 아니라, 충치와 잇몸질환과 같은 건강상의 문제점도 발생시킬 수 있다.

부정교합을 교정하는데 있어, 치아만을 이용한 교정은 피시술자의 안면 골격이 이상적인 위치에서 크게 벗어나지 않았을 때에 한해 심미적 및 기능적 문제점을 해결할 수 있다. 피시술자의 안면 골격에 문제가 있을 경우, 단순 치아 배열 교정만으로는 문제점을 해결할 수 없으며, 이런 경우 악교정 수술을 통한 안면골격의 위치개선이 필요하다. 악교정 수술은 피시술자 골격의 해부학적 문제점(예를 들어, 비대칭적인 아래턱이나 너무 발달된 주걱턱, 외상으로 인해 자라지 못한 기형적인 작은턱 등)을 외과적 수술을 통해 위치와 형태 등을 교정하는 것이다.

악교정 수술의 경우, 절골술(骨折術, osteotomy, 뼈를 잘라 각도와 위치를 재접합 하는 방법)을 수행하게 되므로, 면밀한 진단을 통해 피시술자가 악교정 수술이 필요한 것인지를 정확히 판단해야 하며, 이를 피시술자에게 충분히 설명하고 피시술자의 의사가 반영된 정확한 수술계획이 수립되어야 한다. 이를 위해, 수술계획을 가상으로 시뮬레이션하여 피시술자에게 설명하는 진료 상담은, 피시술자의 문제를 이해시키는데 큰 도움을 줄 수 있다. 의사는 가상의 수술 시뮬레이션을 통해 피시술자에게 수술에 대한 다양하고 명확한 정보를 제공하여 피시술자가 판단하도록 할 수 있다. 대한민국 공개특허 10-2016-0043411호는, 가상으로 악교정 수술을 시뮬레이션하는 방법을 제시하고 있다.

다만, 종래의 수술 시뮬레이션은, 절골술을 수행하는데 있어, 임의의 회전 원점(예를 들어, 악골의 부피 중심, 사용자가 시뮬레이션시 화면에 마우스 등으로 지정한 지점 등)과 기준이 모호한 x, y, z축(예컨대, 시뮬레이션 화면상 왼쪽-오른쪽, 앞-뒤, 위-아래 등으로, 기 설정된 고정 축)을 사용하므로, 각 피시술자의 해부학적 특징이 반영되지 않고 명확한 기준이 없다는 문제가 있었다.

이러한 환경에서, 2차원 모니터에 표시된 3차원 공간 데이터의 이동 및 회전을 수행하는 것은 해당 작업에 특화된 전문 인력에게도 쉬운 작업이 아니다. 따라서, 수술 계획을 세우는 과정에서 의사가 이러한 x, y, z 이동 및 x, y, z회전 시뮬레이션을 직접 수행하여 악교정 수술을 위한 이상적인 악골의 위치를 설정하는 것은 많은 노력이 필요하고, 쉽게 익숙해지기 어려운 작업이다.

또한 기존의 시스템들은 사용자(예컨대, 시술자)가 움직이고 회전한 모든 내용을 하나의 이동 및 회전 결과로 병합함으로써, 악교정 수술의 전과 후 두가지 단계만 존재해 피시술자에게 명확한 설명이 불가할 뿐만 아니라, 사용자 자신 또한 동일한 계획을 다시 수행할 수 없다는 문제가 있었다.

이에 따라, 당 업계에는, 피시술자의 해부학적 형태에 따라 각 피시술자에 맞춤으로 적용되는 회전 원점과 회전축 등의 진단 요소들이 적용된 시뮬레이션, 체계적으로 구성되어 피시술자에게 수술의 의도와 진행단계 등을 설명할 수 있는 시뮬레이션, 각 수치를 통해 매번 동일한 결과를 얻어낼 수 있는 시뮬레이션에 대한 연구 개발에 대한 수요가 존재한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 각 피시술자의 해부학적 구조상 특이점(Landmark, 랜드마크, 예를 들어, ANS(anterior nasal spine) 등)들을 기반으로 체계적인 단계 별로 수술계획을 세워 의사와 피시술자 또는 의사들간 수술 의도 등의 설명이 가능하며, 각 단계 별 수치를 통해 동일한 결과를 재현할 수 있는 악교정 시뮬레이션을 제공하기 위함이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 시뮬레이션 제공 방법이 개시된다. 상기 방법은, 컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 수행되는 방법에 있어서, 의료 영상에 기초하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 단계, 상기 3차원 모델링 데이터가 포함된 사용자 인터페이스를 생성하여 사용자 단말로 제공하는 단계 및 상기 사용자 인터페이스에 대한 상기 사용자 단말의 응답에 기초하여 수술 시뮬레이션을 수행함으로써, 수술 시뮬레이션 결과 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

대안적인 실시예에서, 상기 3차원 모델링 데이터를 생성하는 단계는, 상기 의료 영상으로부터 하나 이상의 랜드마크를 식별하는 단계 및 상기 의료 영상에 대한 세그멘테이션을 수행하여 상기 3차원 모델링 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

대안적인 실시예에서, 상기 수술 시뮬레이션을 수행하는 단계는, 상기 하나 이상의 랜드마크를 기반으로 상기 3차원 모델링 데이터에 대응하는 축과 기준점들을 설정하는 단계, 수술을 위한 이동대상 객체를 결정하는 단계 및 상기 이동대상 객체를 상기 설정된 축과 기준점들에 기반하여 이동 및 회전함으로써 복수의 수술 단계를 포함하는 수술 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

대안적인 실시예에서, 상기 3차원 모델링 데이터에 대응하는 축과 기준점들은, 상기 하나 이상의 랜드마크를 기반으로 중점, 교점, 선분, 평면, 수직관계 및 평행관계 중 적어도 하나에 관련한 연산을 통해 생성되는 점, 선 및 면으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

대안적인 실시예에서, 상기 수술 시뮬레이션을 수행하는 단계는, 사용자의 수치 지정 입력 및 최적 수치 계산 입력 중 적어도 하나에 기초하여 상기 복수의 수술 단계를 포함하는 수술 시뮬레이션을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.

대안적인 실시예에서, 상기 복수의 수술 단계는, 상기 이동대상 객체에 대한 제1축 이동을 수행하는 제1수술 단계, 상기 이동대상 객체에 대하여 제1랜드마크를 회전 중심으로 하는 제2축 회전을 수행하는 제2수술 단계, 상기 제1랜드마크 및 제2랜드마크에 기초하여 생성된 선분을 제3축으로 하며, 상기 이동대상 객체에 대하여 상기 제2랜드마크를 회전 중심으로 하는 회전을 수행하는 제3수술 단계, 상기 이동대상 객체에 대하여 상기 제2축 이동을 수행하는 제4수술 단계, 상기 이동대상 객체에 대하여 상기 제1랜드마크를 회전 원점으로 하고 상기 제1축을 회전축으로 하는 회전을 수행하는 제5수술 단계 및 상기 이동대상 객체에 대하여 제4축 이동을 수행하는 제6수술 단계를 포함할 수 있다.

대안적인 실시예에서, 상기 사용자 인터페이스는, 상기 제1수술 단계 내지 상기 제6수술 단계에 대한 사용자의 제1입력 내지 제6입력을 수신하기 위한 하나 이상의 입력창을 포함하고, 상기 복수의 수술 단계는, 상기 사용자의 제1입력 내지 제6입력에 기초하여 상기 제1수술 단계 내지 상기 제6수술 단계의 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

대안적인 실시예에서, 상기 수술 시뮬레이션 결과 데이터는, 상기 수술 시뮬레이션의 수행 결과 획득되는 수술 후 3차원 모델링 데이터, 복수의 수술 단계 중 어떠한 수술 단계에 해당하는지 여부에 관련한 진행 상황 데이터, 상기 수술 시뮬레이션이 수행됨에 따라 변화되는 상기 하나 이상의 랜드마크의 위치 및 변화량, 그리고 변화된 랜드마크를 이용한 안모변화 수치분석 중 적어도 하나에 관련한 주요 진단 지표 데이터를 포함할 수 있다.

대안적인 실시예에서, 상기 방법은, 상기 3차원 모델링 데이터에 기초하여 스플린트(splint) 모델링 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 스플린트 모델링 데이터를 생성하는 단계는, 상기 수술 시뮬레이션 결과 데이터에 포함된 수술 후 3차원 모델링 데이터를 식별하는 단계 및 상기 수술 후 3차원 모델링 데이터에 기초하여 상기 스플린트 모델링 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수술 시뮬레이션 제공 방법을 수행하기 위한 서버가 개시된다. 상기 서버는 하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리 및 상기 메모리에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 전술한 수술 시뮬레이션 제공 방법을 수행할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 개시된다. 상기 컴퓨터 프로그램은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 수술 시뮬레이션 제공 방법을 수행할 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 각 피시술자의 해부학적 구조상 특이점(Landmark, 랜드마크, 예를 들어, ANS(anterior nasal spine) 등)들을 기반으로 체계적인 단계 별로 수술계획을 세워 의사와 피시술자 또는 의사들간 수술 의도 등의 설명이 가능하며, 각 단계 별 수치를 통해 동일한 결과를 재현할 수 있는 악교정 시뮬레이션을 제공할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 수술 시뮬레이션 제공 방법을 구현하기 위한 시스템을 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 수술 시뮬레이션 제공 방법을 수행하는 서버의 하드웨어 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 수술 시뮬레이션 제공 방법을 예시적으로 나타낸 순서도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 3차원 모델링 데이터를 예시적으로 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예와 관련된 제1수술 단계 내지 제6수술 단계에 관련한 예시적인 도면을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예와 관련된 제1수술 단계 내지 제6수술 단계 각각에 관련한 시뮬레이션을 예시적으로 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예와 관련된 사용자 인터페이스를 예시적으로 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예와 관련된 진단 지표 표시 화면을 예시적으로 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예와 관련된 스플린트 모델링 데이터 생성 과정을 예시적으로 나타낸 예시도이다.

다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나, 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정(procedure), 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있다. 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 내에 로컬화 될 수 있다. 일 컴포넌트는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통해 전송되는 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.

더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.

당업자들은 추가적으로 여기서 개시된 실시예들과 관련되어 설명된 다양한 예시적 논리적 블록들, 구성들, 모듈들, 회로들, 수단들, 로직들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양쪽 모두의 조합들로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 구성들, 수단들, 로직들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 측면에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전반적인 시스템에 부과된 특정 어플리케이션(application) 및 설계 제한들에 달려 있다. 숙련된 기술자들은 각각의 특정 어플리케이션들을 위해 다양한 방법들로 설명된 기능성을 구현할 수 있다. 다만, 그러한 구현의 결정들이 본 발명내용의 영역을 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안된다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니다. 본 발명은 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

본 명세서에서, 컴퓨터는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 하드웨어 장치를 의미하는 것이고, 실시 예에 따라 해당 하드웨어 장치에서 동작하는 소프트웨어적 구성도 포괄하는 의미로서 이해될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크톱, 노트북 및 각 장치에서 구동되는 사용자 클라이언트 및 애플리케이션을 모두 포함하는 의미로서 이해될 수 있으며, 또한 이에 제한되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 설명되는 각 단계들은 컴퓨터에 의하여 수행되는 것으로 설명되나, 각 단계의 주체는 이에 제한되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 각 단계들의 적어도 일부가 서로 다른 장치에서 수행될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 수술 시뮬레이션 제공 방법을 구현하기 위한 시스템을 개략적으로 도시한 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 시스템은, 서버(100), 사용자 단말(200), 외부 서버(300) 및 네트워크(400)를 포함할 수 있다. 도 1에서 도시되는 컴포넌트들은 예시적인 것으로서, 추가적인 컴포넌트들이 존재하거나 또는 도 1에서 도시되는 컴포넌트들 중 일부는 생략될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 서버(100), 외부 서버(300) 및 사용자 단말(200)은 네트워크(400)를 통해, 본 발명의 일 실시예들에 따른 시스템을 위한 데이터를 상호 송수신할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 네트워크(400)는 공중전화 교환망(PSTN: Public Switched Telephone Network), xDSL(x Digital Subscriber Line), RADSL(Rate Adaptive DSL), MDSL(Multi Rate DSL), VDSL(Very High Speed DSL), UADSL(Universal Asymmetric DSL), HDSL(High Bit Rate DSL) 및 근거리 통신망(LAN) 등과 같은 다양한 유선 통신 시스템들을 사용할 수 있다.

또한, 여기서 제시되는 네트워크(400)는 CDMA(Code Division Multi Access), TDMA(Time Division Multi Access), FDMA(Frequency Division Multi Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multi Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA) 및 다른 시스템들과 같은 다양한 무선 통신 시스템들을 사용할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 네트워크(400)는 유선 및 무선 등과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 단거리 통신망(PAN: Personal Area Network), 근거리 통신망(WAN: Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 또한, 네트워크(400)는 공지의 월드와이드웹(WWW: World Wide Web)일 수 있으며, 적외선(IrDA: Infrared Data Association) 또는 블루투스(Bluetooth)와 같이 단거리 통신에 이용되는 무선 전송 기술을 이용할 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 기술들은 위에서 언급된 네트워크들뿐만 아니라, 다른 네트워크들에서도 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 수술 시뮬레이션 제공 방법을 수행하는 서버(100)(이하 '서버(100)')는 수술 시뮬레이션 정보를 제공할 수 있다. 예컨대, 수술 시뮬레이션 정보는, 치과 치료에 관련한 가상 수술에 관련한 것일 수 있다. 구체적으로, 서버(100)는 의료 영상에 대응하는 3차원 모델링 데이터를 생성하고, 생성된 3차원 모델링 데이터를 포함하는 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. 여기서, 사용자 인터페이스는 사용자 단말(200)의 사용자로부터 수술 시뮬레이션을 수행하기 위한 다양한 정보들을 획득하거나, 또는 수술 시뮬레이션 수행 결과 생성된 데이터들을 제공하기 위한 것일 수 있다. 서버(100)는 사용자 인터페이스에 대한 사용자 단말(200)의 응답에 기초하여 치과 치료(예컨대, 양악 수술, 턱 끝 수술 등)에 관련한 가상 수술 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

실시예에서, 서버(100)는 3차원 모델링 데이터의 특정 랜드마크를 기준으로 수술 시뮬레이션을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다. 랜드마크는, 피시술자의 두부에 포함된 해부학적 지점을 나타내는 것으로, 예를 들어, 랜드마크는 상악뼈의 전방 최돌출 지점(ANS, Anterior Nasal Spine), 상악 앞니의 최하방점(U1CP, Upper 1 Crown Point), 안와의 최하방점(Orbitale), 외이도의 최상방점(Porion) 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

예컨대, 사용자가 임의로 지정하였거나, 기 설정된 시스템에 따라 임의로 설정된 회전 원점과 축을 사용하여 수술 시뮬레이션을 수행하는 경우, 피시술자의 실제 해부학적 구조 상에서 이상적인 수술 교정을 수행하는 데 어려움이 있을 수 있다.

구체적인 예를 들어, 사용자가 시뮬레이션시 화면에서 마우스 등으로 지정한 임의의 지점을 회전 원점으로 하거나, 특별한 기준 없이 임의로 생성된 x, y, z축(예컨대, 시뮬레이션 화면상 왼쪽-오른쪽, 앞-뒤, 위-아래 등으로 기 설정된 고정된 축 등)을 통해 시뮬레이션을 수행하는 경우, 3차원 모델링 데이터 상에서 특정 객체를 원하는 위치로 정확히 이동시키는 것이 어려울 수 있으며, 이에 따라 원활한 수술 시뮬레이션 진행이 어려울 수 있다.

이에 따라, 개시된 실시 예에서 사용자는 명확한 기준(해부학적 지점)을 기반으로 피시술자의 해부학적 위치관계를 이용하여 생성된 회전 원점 및 축을 활용하여 회전 및 이동을 수행할 수 있다. 즉, 서버(100)는 임의의 축과 임의의 회전 원점이 아닌, 피시술자의 실제 해부학적 위치와 모양을 기준으로 각 피시술자 마다 다르게 설정되는 최적화된 축과 회전 원점을 이용하여 가상 수술 시뮬레이션을 제공할 수 있다.

이를 통해, 사용자는 3차원 모델링 데이터 상에서 특정 객체를 원하는 위치로 정확히 이동시킬 수 있으며, 이를 통해 수술 시뮬레이션을 용이하게 수행할 수 있고, 또한 이를 용이하게 재현 및 설명할 수 있다.

또한, 실시예에서, 서버(100)는 수술 시뮬레이션을 복수의 수술 단계를 기반으로 수행하고, 각 단계 별로 수술 진행 상황에 관련한 다양한 시뮬레이션 결과 데이터를 생성할 수 있다. 이는 각 피시술자의 현재 해부학적 특징이 반영된 각 피시술자 맞춤 수술 시뮬레이션을 수행하도록 하며, 시뮬레이션 과정에서의 회전 및 이동을 단계 별로 구성하여 각각의 회전 및 이동이 시술자(예: 의사)의 어떠한 의도에 의해 계획되었는가를 확인할 수 있도록 하여, 체계적인 수술 계획이 이루어지도록 한다는 장점이 있다. 서버(100)가 제공하는 수술 시뮬레이션에 관련한 구체적인 설명은 도 3을 참조하여 자세히 후술하도록 한다.

실시예에서, 도 1에서의 1개의 서버(100)만을 도시하고 있으나, 이보다 많은 서버들 또한 본 발명의 범위에 포함될 수 있다는 점 그리고 서버(100)가 추가적인 컴포넌트들을 포함할 수 있다는 점은 당해 출원분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 즉, 서버(100)는 복수 개의 컴퓨팅 장치로 구성될 수도 있다. 다시 말해, 복수의 노드의 집합이 서버(100)를 구성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 서버(100)는 클라우드 컴퓨팅 서비스를 제공하는 서버일 수 있다. 보다 구체적으로, 서버(100)는 인터넷 기반 컴퓨팅의 일종으로 정보를 사용자의 컴퓨터가 아닌 인터넷에 연결된 다른 컴퓨터로 처리하는 클라우드 컴퓨팅 서비스를 제공하는 서버일 수 있다. 상기 클라우드 컴퓨팅 서비스는 인터넷 상에 자료를 저장해 두고, 사용자가 필요한 자료나 프로그램을 자신의 컴퓨터에 설치하지 않고도 인터넷 접속을 통해 언제 어디서나 이용할 수 있는 서비스일 수 있으며, 인터넷 상에 저장된 자료들을 간단한 조작 및 클릭으로 쉽게 공유하고 전달할 수 있다. 또한, 클라우드 컴퓨팅 서비스는 인터넷 상의 서버에 단순히 자료를 저장하는 것뿐만 아니라, 별도로 프로그램을 설치하지 않아도 웹에서 제공하는 응용프로그램의 기능을 이용하여 원하는 작업을 수행할 수 있으며, 여러 사람이 동시에 문서를 공유하면서 작업을 진행할 수 있는 서비스일 수 있다. 또한, 클라우드 컴퓨팅 서비스는 IaaS(Infrastructure as a Service), PaaS(Platform as a Service), SaaS(Software as a Service), 가상 머신 기반 클라우드 서버 및 컨테이너 기반 클라우드 서버 중 적어도 하나의 형태로 구현될 수 있다. 즉, 본 발명의 서버(100)는 상술한 클라우드 컴퓨팅 서비스 중 적어도 하나의 형태로 구현될 수 있다. 전술한 클라우드 컴퓨팅 서비스의 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 발명의 클라우드 컴퓨팅 환경을 구축하는 임의의 플랫폼을 포함할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 사용자 단말(200)은 서버(100)와 통신을 위한 메커니즘을 갖는 시스템에서의 임의의 형태의 노드(들)를 의미할 수 있다. 사용자 단말(200)은 서버(100)와의 정보 교환을 통해 수술 시뮬레이션에 관한 정보들을 제공받을 수 있는 단말로, 사용자가 소지한 단말을 의미할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(200)은 악교정 수술을 위한 수술 시뮬레이션을 통해 수술에 대한 가이드 정보를 획득하고자 하는 사용자(예컨대, 의사)에 관련한 단말일 수 있다.

일 실시예에서, 사용자 단말(200)은 네트워크(400)를 통해 서버(100)와 연결될 수 있으며, 서버(100)로 복수의 이미지 데이터(예컨대, 2차원 이미지 데이터 및 3차원 이미지 데이터)를 제공할 수 있고, 제공된 이미지 데이터에 대한 응답으로 3차원 모델링 정보를 포함하는 사용자 인터페이스 또는 수술 시뮬레이션 결과 데이터를 제공받을 수 있다.

사용자 단말(200)은 서버(100)와 통신을 위한 메커니즘을 갖는 시스템에서의 임의의 형태의 엔티티(들)를 의미할 수 있다. 예를 들어, 이러한 사용자 단말(200)은 PC(personal computer), 노트북(note book), 모바일 단말기(mobile terminal), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet pc) 및 웨어러블 디바이스(wearable device) 등을 포함할 수 있으며, 유/무선 네트워크에 접속할 수 있는 모든 종류의 단말을 포함할 수 있다. 또한, 사용자 단말(200)은 에이전트, API(Application Programming Interface) 및 플러그-인(Plug-in) 중 적어도 하나에 의해 구현되는 임의의 서버를 포함할 수도 있다. 또한, 사용자 단말(200)은 애플리케이션 소스 및/또는 클라이언트 애플리케이션을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 외부 서버(300)는 네트워크(400)를 통해 서버(100)와 연결될 수 있으며, 서버(100)가 수술 시뮬레이션 제공 방법을 수행하기 위해 필요한 각종 정보/데이터를 제공하거나, 수술 시뮬레이션 제공 방법을 수행함에 따라 도출되는 결과 데이터를 제공받아 저장 및 관리할 수 있다. 예를 들어, 외부 서버(300)는 서버(100)의 외부에 별도로 구비되는 저장 서버일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이하, 도 2를 참조하여, 수술 시뮬레이션 제공 방법을 수행하는 서버(100)의 하드웨어 구성에 대해 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 수술 시뮬레이션 제공 방법을 수행하는 서버의 하드웨어 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예와 관련된 수술 시뮬레이션 제공 방법을 수행하는 서버(100)는 하나 이상의 프로세서(110), 프로세서(110)에 의하여 수행되는 컴퓨터 프로그램(151)을 로드(Load)하는 메모리(120), 버스(130), 통신 인터페이스(140) 및 컴퓨터 프로그램(151)을 저장하는 스토리지(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 도 2에는 본 발명의 실시예와 관련 있는 구성요소들만 도시되어 있다. 따라서, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 2에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는 통상적으로 서버(100)의 전반적인 동작을 처리할 수 있다. 프로세서(110)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(120)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자 또는 사용자 단말에게 적정한 정보 또는, 기능을 제공하거나 처리할 수 있다.

또한, 프로세서(110)는 본 발명의 실시예들에 따른 방법을 실행하기 위한 적어도 하나의 애플리케이션 또는 프로그램에 대한 연산을 수행할 수 있으며, 서버(100)는 하나 이상의 프로세서를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는 하나 이상의 코어로 구성될 수 있으며, 컴퓨팅 장치의 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 범용 그래픽 처리 장치(GPGPU: general purpose graphics processing unit), 텐서 처리 장치(TPU: tensor processing unit) 등의 데이터 분석, 딥러닝을 위한 프로세서를 포함할 수 있다.

프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 시뮬레이션 제공 방법을 수행할 수 있다.

다양한 실시예에서, 프로세서(110)는 프로세서(110) 내부에서 처리되는 신호(또는, 데이터)를 일시적 및/또는 영구적으로 저장하는 램(RAM: Random Access Memory, 미도시) 및 롬(ROM: Read-Only Memory, 미도시)을 더 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 그래픽 처리부, 램 및 롬 중 적어도 하나를 포함하는 시스템온칩(SoC: system on chip) 형태로 구현될 수 있다.

메모리(120)는 각종 데이터, 명령 및/또는 정보를 저장한다. 메모리(120)는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방법/동작을 실행하기 위하여 스토리지(150)로부터 컴퓨터 프로그램(151)을 로드할 수 있다. 메모리(120)에 컴퓨터 프로그램(151)이 로드되면, 프로세서(110)는 컴퓨터 프로그램(151)을 구성하는 하나 이상의 인스트럭션들을 실행함으로써 상기 방법/동작을 수행할 수 있다. 메모리(120)는 RAM과 같은 휘발성 메모리로 구현될 수 있을 것이나, 본 개시의 기술적 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

버스(130)는 서버(100)의 구성 요소 간 통신 기능을 제공한다. 버스(130)는 주소 버스(address Bus), 데이터 버스(Data Bus) 및 제어 버스(Control Bus) 등 다양한 형태의 버스로 구현될 수 있다.

통신 인터페이스(140)는 서버(100)의 유무선 인터넷 통신을 지원한다. 또한, 통신 인터페이스(140)는 인터넷 통신 외의 다양한 통신 방식을 지원할 수도 있다. 이를 위해, 통신 인터페이스(140)는 본 발명의 기술 분야에 잘 알려진 통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 통신 인터페이스(140)는 생략될 수도 있다.

스토리지(150)는 컴퓨터 프로그램(151)을 비 임시적으로 저장할 수 있다. 서버(100)를 통해 수술 시뮬레이션 제공하기 위한 프로세스를 수행하는 경우, 스토리지(150)는 수술 시뮬레이션 제공하기 위한 프로세스를 제공하기 위하여 필요한 각종 정보를 저장할 수 있다.

스토리지(150)는 ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 포함하여 구성될 수 있다.

컴퓨터 프로그램(151)은 메모리(120)에 로드될 때 프로세서(110)로 하여금 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방법/동작을 수행하도록 하는 하나 이상의 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 즉, 프로세서(110)는 상기 하나 이상의 인스트럭션들을 실행함으로써, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 상기 방법/동작을 수행할 수 있다.

일 실시예에서, 컴퓨터 프로그램(151)은 의료 영상에 기초하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 단계, 3차원 모델링 데이터가 포함된 사용자 인터페이스를 생성하여 사용자 단말로 제공하는 단계 및 상기 사용자 인터페이스에 대한 상기 사용자 단말의 응답에 기초하여 수술 시뮬레이션을 수행함으로써, 수술 시뮬레이션 결과 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 수술 시뮬레이션 제공 방법을 수행하도록 하는 하나 이상의 인스트럭션을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.

본 발명의 구성 요소들은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 애플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여, 서버(100)에 의해 수행되는 수술 시뮬레이션 제공 방법에 대하여 구체적으로 후술하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 수술 시뮬레이션 제공 방법을 예시적으로 나타낸 순서도를 도시한다. 도 3에 도시된 단계들은 필요에 의해 순서가 변경될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 단계가 생략 또는 추가될 수 있다. 즉, 이하의 단계들은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 권리 범위는 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 서버(100)는 의료 영상에 기초하여 3차원 모델링 데이터(10)를 생성하는 단계(S110)를 수행할 수 있다.

실시예에 따르면, 서버(100)는 의료 영상을 획득할 수 있다. 실시예에서, 서버(100)는 통신 인터페이스(140)를 통해 의료 영상을 수신할 수 있다. 의료 영상은, 예를 들어, 피시술자의 두부 영역을 촬영한 CT 이미지일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상의 수신은, 메모리(120)에 저장된 의료 영상을 수신하거나 또는, 로딩(loading)하는 것일 수 있다. 의료 영상의 수신은, 유/무선 통신 수단에 기초하여 다른 저장 매체에, 다른 컴퓨팅 장치, 동일한 컴퓨팅 장치 내의 별도 처리 모듈로부터 원문 데이터를 수신하거나 또는 로딩하는 것일 수 있다.

구체적으로, 서버(100)는 의료 영상으로부터 하나 이상의 랜드마크를 식별할 수 있다. 일 예로, 본 발명의 하나 이상의 랜드마크는, 이미지 인식 모델을 통해 식별되거나 또는 의료 영상에 관련한 사용자의 입력에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 여기서 이미지 인식 모델은, 이미지에서 특정 영역(예컨대, 랜드마크)을 인식하도록 학습된 신경망 모델일 수 있다.

또한, 실시예에서, 본 발명의 서버(100)는 랜드마크를 설정하도록 하기 위한 사용자 인터페이스(예컨대, 랜드마크 인식 사용자 인터페이스)를 사용자 단말(200)로 제공하며, 사용자 단말(200)의 사용자는 사용자 인터페이스를 활용하여 이미지에서 특정 영역에 관련하여 랜드마크를 설정할 수 있다. 전술한 랜드마크 설정 방법에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

또한, 이하의 실시예들을 수행하는 주체는 서버(100)로 설명되나, 이하의 실시예들을 수행하는 주체는 이에 제한되지 않으며, 각 단계들의 적어도 일부 또는 전부가 다른 장치에 의하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 이하의 실시예들은 사용자 단말(200)에 의해서도 수행될 수 있다.

또한, 서버(100)는 의료 영상 데이터(도 4의 10)에 대한 세그멘테이션을 수행할 수 있다. 개시된 실시 예에서, 의료 영상 데이터는 도 4에 도시된 바와 같은 volume rendering 데이터를 의미할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 서버(100)는 세그멘테이션 결과에 기초하여 3차원 모델링 데이터(도 4의 20)를 생성할 수 있다. 개시된 실시 예에서, 3차원 모델링 데이터는 mesh 데이터를 의미할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 서버(100)는 상악 및 하악 부분을 세그멘테이션하고 이를 기반으로 3차원 모델링 데이터(도 4의 20)를 생성할 수 있다.

또한, 서버(100)는 대상 수술의 종류에 따라 절골술이 적용된 결과 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 악교정 수술을 위해 턱뼈를 절골해야 할 수 있는데, 서버(100)는 수술 종류에 따라 절골된 턱뼈의 부위에 대한 정보를 획득할 수 있다. 절골 부위에 대한 정보는 사용자가 직접 입력할 수도 있으나, 제공된 사용자 인터페이스에 포함된 절골술 메뉴 중 하나를 선택하는 선택 입력을 통해 획득될 수도 있다. 서버(100)는 절골술이 적용된 결과 데이터로부터 수술 시뮬레이션을 수행하기 위한 이동대상 객체를 결정할 수 있다. 예를 들어, 이동대상 객체는 악교정 수술을 위해 이동 및 고정되어야 하는 턱뼈의 특정 부위를 의미할 수 있다.

일 예로, 상악 및 하악 부분에 관련한 세그멘테이션 및 절골은, 딥러닝 모델(예컨대, 세그멘테이션 모델)에 기반하여 수행되거나 또는 사용자의 입력에 기반하여 수행될 수 있다. 3차원 모델링 데이터(도 4의 20)는, 가상으로 수행되는 수술 시뮬레이션의 대상이 되는 것으로, 실제 피시술자의 두부에 관련한 3차원 데이터일 수 있다. 이후, 서버(100)는 세그멘테이션 및 절골된 3차원 모델링 데이터(도 4의 20)상의 이동대상 객체를 회전 및 이동시키는 방식으로 수술 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 서버(100)는 3차원 모델링 데이터가 포함된 사용자 인터페이스를 생성하여 사용자 단말(200)로 제공하는 단계(S120)를 수행할 수 있다.

일 실시예에서, 사용자 인터페이스(500)는, 하나 이상의 랜드마크를 기반으로 3차원 모델링 데이터에 대응하는 축과 기준점들을 설정하여 복수의 수술 단계에 관련한 수술 시뮬레이션을 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다. 3차원 모델링 데이터에 대응하는 축과 기준점들을 설정하는 구체적인 방법에 대해서는 후술한다.

즉, 사용자 인터페이스(500)는 하나 이상의 랜드마크를 기반으로 피시술자에 맞는 축과 기준점들을 설정하여 복수의 수술 단계에 관련한 수술 시뮬레이션을 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 피시술자에 맞는 축과 기준점들(즉, 피시술자의 3차원 모델링 데이터에 대응하는 축과 기준점들)은, 하나 이상의 랜드마크를 기반으로 중점, 교점, 선분, 평면, 수직관계 및 평행관계 중 적어도 하나에 관련한 연산을 통해 생성되는 점, 선 및 면 중 적어도 하나로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

구체적인 예를 들어, 공간 상에 임의의 x, y, z 축이 설정되어 있다고 가정한다. 이러한 x, y, z 축을 기준으로 이동 혹은 회전을 수행하는 것이 적절하지 않다는 것은 전술하였다. 개시된 실시 예에서는, right obitale(안와점)와 left obitale를 연결한 선분을 x'축으로 지정하고, right porion(외이도의 최상방점)과 left porion의 중점과 right obitale, left obitale를 이용하여 FH 평면을 생성, x'축을 FH 평면에 projection한 상태에서, 평면상에 위치하며 projection한 x'축에 수직인 선분을 y'축으로 지정, 지정한 x'축과 y'축에 서로 수직인 선분을 z'축으로 지정하여 피시술자에 맞는 축을 설정할 수 있다. 전술한 피시술자의 해부학적 특성을 반영하여 설정한 축에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

다양한 실시 예에서, 지정된 x', y' 및 z' 축은 공간 상의 x, y, z 축에 각각 정치될 수 있다. 예를 들어, 랜드마크에 기반하여 지정된 x', y', z' 축이 공간 상의 x, y, z축과 일치하도록 화면 상의 3차원 이미지와 랜드마크를 회전 및 이동시켜, 3차원 이미지를 공간 상에 정치시킬 수 있다.

이하에서 수술 시뮬레이션의 각 단계와 연관되어 설명되는 x축, y축 및 z축은 피시술자의 해부학적 특성을 반영하여 설정된 축을 의미한다. 예를 들어, 상술한 바와 같이 피시술자의 랜드마크에 기반하여 지정된 x', y', z' 축을 의미할 수도 있고, x', y', z' 축이 정치된 x, y, z 축을 의미할 수도 있다.

사용자 인터페이스(500)는, 사용자의 수치 지정 입력 및 최적 수치 계산 입력 중 적어도 하나에 기초하여 복수의 수술 단계에 관련한 수술 시뮬레이션을 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자의 수치 지정 입력에 기반한 수술 시뮬레이션은, 사용자 인터페이스를 통해 사용자가 입력한 수치(즉, 수술 목표량에 관련하여 사용자가 입력한 수치)에 기반하여 복수의 수술 단계가 수행되는 것을 의미할 수 있다.

또한, 최적 수치 계산 입력에 기반한 수술 시뮬레이션은, 서버(100)가 피시술자의 의료 영상 또는 의료 영상의 3차원 모델링 결과를 분석 즉, 해부학적인 분석을 통해 교정 수술을 위한 최적의 수치를 자동으로 계산하여 산출하며, 산출된 수치들에 기반하여 복수의 수술 단계가 수행되는 것을 의미할 수 있다. 또한, 실시 예에 따라서 최적 수치 계산 입력 결과를 사용자가 직접 수정하여 최종적인 수치가 결정될 수도 있다.

사용자의 수치 지정 입력 또는 최적 수치 계산 입력 중 적어도 하나에 기반하여 수술 시뮬레이션을 수행하는 과정에 대한 자세한 설명은 이하에서 후술하도록 한다.

일 실시예에서, 복수의 수술 단계는, 양악 수술에 관련한 수술 단계들에 관련한 것으로, 제1수술 단계 내지 제6수술 단계를 포함할 수 있다. 서버(100)는 실제 수술 시 적용 가능하도록 수술 단계를 세분화하여 제공할 수 있다. 실시예에서, 제1수술 단계 내지 제6수술 단계는 하나 이상의 랜드마크를 기준으로 수행될 수 있다.

일 실시예에서, 복수의 수술 단계는, 사용자 인터페이스(500)에 포함된 복수의 정보 입력 창에 입력된 내용(예컨대, 제1입력 내지 제6입력)을 기반으로 수행될 수 있다. 실시예에서, 제1입력 내지 제6입력은, 이동대상 객체(예: 악교정 수술시 절골 및 이동하여 교정하고자 하는 부분)의 이동거리(mm), 회전 각(degree) 뿐만 아니라, 회전 변환을 입력함에 있어 하나 이상의 랜드마크를 기준점으로 해당 랜드마크가 이동되어질 양(mm)을 입력해 회전시키는 방식을 포함할 수 있다.

이하에서는 도 4 내지 도 9을 참조하여 사용자 인터페이스를 통해 제공되는 복수의 수술 단계에 대하여 구체적으로 후술하도록 한다. 실시예에서, 이하의 도면 및 설명들은 상악에 관련한 수술을 예시로 하여 설명하나, 이는 상악 뿐만 아니라, 하악 또는, 턱 끝뼈 등에 관련한 수술에도 적용될 수 있음이 통상의 기술자에게 자명할 것이다.

구체적으로, 복수의 수술 단계는, x축 이동을 수행하는 제1수술 단계(S210)를 포함할 수 있다. 제1수술 단계는, Anterior midline correction에 관련한 것일 수 있다.

실시예에서, 사용자 인터페이스(500)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1수술 단계에 관련한 사용자의 제1입력을 수신하는 제1정보 입력 창(521)을 포함할 수 있다. 서버(100)는 제1정보 입력 창(521)을 통해 입력되는 사용자의 제1입력에 기초하여 제1수술 단계를 수행할 수 있다.

예컨대, 제1입력은, 얼굴을 정면으로 바라보았을 때, 좌측 및 우측으로 상악을 이동시키기 위한 정보일 수 있다. 예를 들어, x축 상에서 (-)(즉, 음수)에 관한 입력은 상악을 환자의 우측 방향으로 이동시키기 위한 입력일 수 있으며, (+)(즉, 양수)에 관한 입력은 상악을 환자의 좌측 방향으로 이동시키기 위한 입력일 수 있다. 전술한 제1입력에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 서버(100)는 사용자 인터페이스(500)의 제1정보 입력 창(521)에 입력된 제1입력에 기초하여 x축 이동에 관련한 제1수술 단계를 수행할 수 있다.

또한, 복수의 수술 단계는, 하나 이상의 랜드마크를 기준으로 상기 제1수술 단계를 적용하고, 제1랜드마크를 회전 중심으로 하는 z축 회전을 수행하는 제2수술 단계를 포함할 수 있다. 여기서 제1랜드마크는, U1MP를 의미하는 것으로, 오른쪽과 왼쪽의 상악중절치 절단결절 간의 중심점일 수 있다.

제2수술 단계(S220)는 Posterior midline correction에 관련한 것일 수 있다. 제2수술 단계의 회전은, 요(yaw)에 관련한 회전을 의미할 수 있다. 실시예에서, 사용자 인터페이스(500)는 도 7에 도시된 바와 같이, 제2수술 단계에 관련한 사용자의 제2입력을 수신하는 제2정보 입력 창(522)을 포함할 수 있다.

서버(100)는 제2정보 입력 창(522)을 통해 입력되는 사용자의 제2입력에 기초하여 제2수술 단계를 수행할 수 있다. 예컨대, 제2입력은, 얼굴을 정면으로 바라보았을 때, U1MP를 회전중심으로 U6MP(오른쪽과 왼쪽의 첫번째 대구치상 볼쪽이면서 앞쪽의 cusp을 이은 선분의 중심)의 x축 좌표가 입력된 수치만큼 변경될 때까지 z축 회전을 수행하기 위한 정보일 수 있다.

예를 들어, (-)(즉, 음수)에 관한 입력은 U1MP를 회전 중심으로 z축 기준 시계 방향으로 회전시키기 위한 입력일 수 있으며, (+)(즉, 양수)에 관한 입력은 U1MP를 회전 중심으로 z축 기준 반시계 방향으로 회전시키기 위한 입력일 수 있다. 전술한 제2입력에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 서버(100)는 사용자 인터페이스(500)의 제2정보 입력 창(522)에 입력된 제2입력에 기초하여 U1MP를 회전 중심으로 하는 z축 회전에 관련한 제2수술 단계를 수행할 수 있다.

또한, 복수의 수술 단계는, 하나 이상의 랜드마크를 기준으로 제2수술 단계를 적용하고, 제1랜드마크 및 제2랜드마크에 기초하여 생성된 선분을 회전축으로 하며, 제2랜드마크를 회전 중심으로 하는 회전을 수행하는 제3수술 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 제1랜드마크는 U1MP이며, 제2랜드마크는 U6MP일 수 있다. 즉, 회전축이 되는 선분은, U1MP및 U6MP를 잇는 선일 수 있으며, 이 경우, 회전 중심은 제2랜드마크인 U6MP일 수 있다.

제3수술 단계(S230)는 Canting correction에 관련한 것일 수 있다. 실시예에서, 사용자 인터페이스(500)는 도 7에 도시된 바와 같이, 제3수술 단계에 관련한 사용자의 제3입력을 수신하는 제3정보 입력 창(523)을 포함할 수 있다.

서버(100)는 제3정보 입력 창(523)을 통해 입력되는 사용자의 제3입력에 기초하여 제3수술 단계를 수행할 수 있다. 예컨대, 제3입력은 얼굴을 정면으로 바라보았을 때, 제2랜드마크(즉, U6MP)를 회전 중심으로 오른쪽 또는 왼쪽 U6CP의 z축 좌표가 입력된 수치만큼 변경될 때까지 회전을 수행하기 위한 정보일 수 있다.

예를 들어, 오른쪽 U6CP의 이동량 입력에서, (-)(즉, 음수)에 관한 입력은 U6MP를 회전 중심으로 하는 회전축 기준 반시계 방향으로 회전시키기 위한 입력일 수 있으며, (+)(즉, 양수)에 관한 입력은 U6MP를 회전 중심으로 하는 회전축 기준 시계 방향으로 회전시키기 위한 입력일 수 있다. 전술한 제3입력에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 서버(100)는 사용자 인터페이스(500)의 제3정보 입력 창(523)에 입력된 제3입력에 기초하여 U6MP를 회전 중심으로 하는 회전에 관련한 제3수술 단계를 수행할 수 있다.

또한, 복수의 수술 단계는, z축 이동을 수행하는 제4수술 단계(S240)를 포함할 수 있다. 제4수술 단계는, Total impaction or elongation에 관련한 것일 수 있다. 실시예에서, 사용자 인터페이스(500)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 제4수술 단계에 관련한 사용자의 제4입력을 수신하는 제4정보 입력 창(524)을 포함할 수 있다.

서버(100)는 제4정보 입력 창(524)을 통해 입력되는 사용자의 제4입력에 기초하여 제4수술 단계를 수행할 수 있다. 예컨대, 제4입력은, 얼굴을 정면으로 바라보았을 때, 상부 방향 및 하부 방향으로 상악을 이동시키기 위한 정보일 수 있다.

예를 들어, z축 상에서 (-)(즉, 음수)에 관한 입력은 상악을 하부 방향으로 이동(elongation)시키기 위한 입력일 수 있으며, (+)(즉, 양수)에 관한 입력은 상악을 상부 방향으로 이동(impaction)시키기 위한 입력일 수 있다. 전술한 제4입력에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 서버(100)는 사용자 인터페이스(500)의 제4정보 입력 창(524)에 입력된 제4입력에 기초하여 z축 이동에 관련한 제4수술 단계를 수행할 수 있다.

또한, 복수의 수술 단계는, 하나 이상의 랜드마크를 기준으로 제4수술 단계를 적용하고, 제1랜드마크를 회전 원점으로 하고, x축을 회전축으로 회전을 수행하는 제5수술 단계를 포함할 수 있다. 여기서 제1랜드마크는, U1MP를 의미할 수 있다.

제5수술 단계(S250)는, Posterior impaction or elongation에 관련한 것일 수 있다. 제5수술 단계의 회전은, 피치(pitch)에 관련한 회전을 의미할 수 있다. 실시예에서, 사용자 인터페이스(500)는 도 7에 도시된 바와 같이, 제5수술 단계에 관련한 사용자의 제5입력을 수신하는 제5정보 입력 창(525)을 포함할 수 있다.

서버(100)는 제5정보 입력 창(525)을 통해 입력되는 사용자의 제5입력에 기초하여 제5수술 단계를 수행할 수 있다. 예컨대, 제5입력은 얼굴을 정면으로 바라보았을 때, U1MP를 회전중심으로 U6MP의 z축 좌표가 입력된 수치만큼 변경될때까지 x축 회전을 수행하기 위한 정보일 수 있다.

예를 들어, (-)(즉, 음수)에 관한 입력은 U1MP를 회전 중심으로 x축 기준 반시계 방향으로 회전시키기 위한 입력일 수 있으며, (+)(즉, 양수)에 관한 입력은 U1MP를 회전 중심으로 x축 기준 시계 방향으로 회전시키기 위한 입력일 수 있다. 전술한 제5입력에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 서버(100)는 사용자 인터페이스(500)의 제5정보 입력 창(525)에 입력된 제5입력에 기초하여 U1MP를 회전 중심으로 하는 회전에 관련한 제5수술 단계를 수행할 수 있다.

또한, 복수의 수술 단계는, y축 이동에 관련한 제6수술 단계를 포함할 수 있다. 제6수술 단계(S260)는, Advancement or setback에 관련한 것일 수 있다. 실시예에서, 사용자 인터페이스(500)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 제6수술 단계에 관련한 사용자의 제6입력을 수신하는 제6정보 입력 창(526)을 포함할 수 있다.

서버(100)는 제6정보 입력 창(526)을 통해 입력되는 사용자의 제6입력에 기초하여 제6수술 단계를 수행할 수 있다. 예컨대, 제6입력은, 얼굴을 정면으로 바라보았을 때, 전방 및 후방으로 상악을 이동시키기 위한 정보일 수 있다.

예를 들어, y축 상에서 (-)(즉, 음수)에 관한 입력은 상악을 전방으로 이동시키기 위한 입력일 수 있으며, (+)(즉, 양수)에 관한 입력은 상악을 후방으로 이동시키기 위한 입력일 수 있다. 전술한 제6입력에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 서버(100)는 사용자 인터페이스(500)의 제6정보 입력 창(526)에 입력된 제6입력에 기초하여 y축 이동에 관련한 제6수술 단계를 수행할 수 있다.

전술한 바와 같이, 서버(100)는 사용자 인터페이스(500)의 수치 입력 화면(520)에 포함된 복수의 정보 입력 창을 통해 제1수술 단계 내지 제6수술 단계에 관련한 수치 정보를 입력 받아 수술 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 수술 시뮬레이션은, 두부에서 해부학적 지점에 관련한 하나 이상의 랜드마크(예컨대, 안와점(orbitale), ANS, PNS, U1MP, U6MP 등)를 기준으로 수행되며, 세분화된 단계를 통해 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 서버(100)는 피시술자의 3차원 모델링을 분석(즉, 해부학적인 분석)하여 교정 수술을 위한 최적의 수치를 계산하여 산출하며, 산출된 수치들에 기반하여 복수의 수술 단계를 수행할 수 있다. 서버(100)는 하나 이상의 랜드마크 각각의 좌표와 Analysis Measurement 값 기반으로 각 단계의 수치를 자동으로 산출하며, 산출된 수치들에 기반하여 복수의 수술 단계를 수행할 수 있다.

즉, 서버(100)는 자동 교정(auto correction)을 통해 복수의 수술 단계(즉, 제1수술 단계 내지 제6수술 단계) 각각에 대응하는 최적의 수치값을 산출하고, 이에 기반하여 수술 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 실시예에서, 서버(100)가 복수의 수술 단계 각각에 대응하여 산출하는 수치값(즉, 이동 및 회전을 위한 설정값)은, 각 피시술자의 두부 상태에 대응하여 최적의 수술 시뮬레이션을 수행하기 위하여 산출되는 값일 수 있다.

실시예에서, 서버(100)가 수행하는 자동 교정은, 사용자 인터페이스(500)의 수치 입력 화면(520)에 포함된 자동 교정 입력 창(527)에 대한 사용자의 선택 입력에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다. 최적의 수술 시뮬레이션의 수행을 위해 서버(100)가 각 수술 단계에 대응하여 복수의 수치값 각각을 산출하는 방법은 이하에서 상세히 후술하도록 한다.

일 실시예에 따르면, 서버(100)는 U1MP의 x축 좌표가 Nasion(네이지온: 코뼈와 앞머리뼈 사이의 봉합선과 비간 봉합선과의 교점)의 x축 좌표와 동일해지는 x축 이동량 수치를 계산하여 제1수술 단계에 대응하는 제1수치값을 획득할 수 있다. 즉, 서버(100)는 네이지온과 U1MP가 동일해지는 x축 값을 식별하여 제1수치값을 획득할 수 있다. 이에 따라, 제1수치값이 적용되는 경우, U1MP가 네이지온과 동일한 x축 좌표 상(즉, 앞니의 중심선이 네이지온과 동일한 x 좌표)에 위치될 수 있다.

또한, 서버(100)는 제1수치값이 적용된 상태에서 U6MP의 x축 좌표가 U1MP의 x축 좌표와 같아지는데 필요한 x축 이동량 수치를 계산하여 제2수술 단계에 대응하는 제2수치값을 획득할 수 있다. 다시 말해, U1MP와 U6MP가 동일한 x 좌표 상에 위치되도록 하는 제2수치값을 획득할 수 있다. 즉, 제2수치값은 앞부분 치아의 중심부와 뒷부분의 치아의 중점이 동일한 x 좌표 상에 위치되도록 하는 설정값일 수 있다. 제2수치값은, 앞부분의 치아를 기준으로 뒷부분의 치아 간의 비틀림 즉, 요(yaw)에 관련한 회전을 조정하도록 하는 설정값일 수 있다. 따라서, 제1 및 제2수술단계를 이용해 네이지온과 악의 중심선을 맞출 수 있도록 할 수 있다.

또한, 서버(100)는 제2수치값이 적용된 상태에서 U6MP를 회전원점으로 하고, U6MP-U1MP를 회전축으로 하는 회전 변환에서, R U6CP의 z좌표와 L U6CP의 z좌표가 같아지는데 필요한 회전각을 계산하고, 계산된 회전각이 적용된 U6CP의 z좌표와 회전각이 적용되기 전 U6CP의 z좌표의 차이를 계산하여 제3수술 단계에 대응하는 제3수치값을 획득할 수 있다. 즉, 제3수치값은 정면 얼굴을 기준으로 왼쪽 치아와 오른쪽 치아가 동일한 z좌표값에 위치하도록 하는 설정값일 수 있다. 제3수치값은, 제1 및 제2수술 단계에서 맞춘 내용을 변경시키지 않으며, 좌측 및 우측의 치아 간 비틀림을 회전을 통해 조정하도록 하는 설정값일 수 있다.

구체적으로, 상기한 제1 수술 단계를 통해 U1MP를 제 자리에 위치시키고, 제2 수술 단계에서 U1MP를 변경하지 않으면서 U6MP를 제 자리에 위치시키고, 제3 수술 단계에서는 U1MP 및 U6MP를 축으로 회전을 수행함으로써, U1MP와 U6MP의 위치 변화가 일어나지 않으면서 비틀림을 교정할 수 있다.

또한, 서버(100)는 제3수치값이 적용된 상태에서 Incisor-Stomion값이 +2가 되는 수치를 계산할 수 있다. 여기서 Incisor-Stomion값은, stomion(입중간점), R U1CP, L U1CP landmark를 각각 midsagittal plane에 투영시키고, 투영된 stomion의 z축 좌표에서 투영된 R U1CP, L U1CP 중 z축 좌표가 작은 값을 빼는 계산을 한 값일 수 있다. 즉, 서버(100)는 Incisor-Stomion값이 +2가 되는 수치를 계산하여 제4수술 단계에 대응하는 제4수치값을 획득할 수 있다. 즉, 제4수치값은, 입술을 벌렸을 때 치아가 보이는 위치 즉, z축 이동을 조정하도록 하는 설정값일 수 있다.

또한, 서버(100)는 제4수치값이 적용된 상태에서 U1SI-FH값이 110도가 되는 수치를 계산할 수 있다. 여기서 U1SI-FH값은, R U1CP와 R U1RP를 이은 선분(즉, 오른쪽 상악 전치의 장축)과 FH평면간의 각도일 수 있다. 즉, 서버(100)는 상악을 제1회전원점을 기준으로 U1SI-FH값이 110도가 되도록 x축 회전시키고, 회전이 적용된 U6MP의 z축 좌표와 회전하기 전 U6MP의 z축 좌표의 차를 계산하여 제5수술 단계에 대응하는 제5수치값을 획득할 수 있다. 여기서 제1회전원점은, R U1CP와 R U1RP를 이은 선분과 FH평면간의 교점을 의미할 수 있다. 즉, 제5수치값은, 상악 앞니의 튀어나온 각도를 기준으로 상악의 저작면을 지정하는 즉, 피치에 관련한 회전을 조정하도록 하는 설정값일 수 있다.

또한, 서버(100)는 제5수치값이 적용된 상태에서 A(상악의 ANS와 치조골 사이의 곡면에서 제일 깊숙한 지점)의 y축 좌표가 네이지온의 y축 좌표 -2가 되도록 하는 수치를 계산하여 제6수술 단계에 대응하는 제6수치값을 획득할 수 있다. 즉, 제6수치값은, 상악의 돌출량을 결정하는 설정값일 수 있다.

서버(100)는 전술한 바와 같이 최적의 수술 시뮬레이션의 수행을 위해 서버(100)가 각 수술 단계에 대응하여 복수의 수치값 각각을 산출할 수 있다. 이는, 사용자(예컨대, 시술자 즉, 의사)에게 이상적인 가상 수술 수치에 관련한 수치값들을 자동으로 산출하여 제공할 수 있어, 향상된 편의성을 제공한다는 장점이 있다. 또한, 각 수술 단계에 대응하여 산출된 산출값들은, 하나 이상의 랜드마크 각각의 좌표와 Analysis Measurement 값 기반으로 상악 및 하악이 교정되도록 하는 수식 과정을 통해 산출된 것이므로, 신뢰성을 담보한다는 효과를 가진다.

기존의 시뮬레이션 방법은 세부적인 단계로 구성되어 있지 않고, 이동대상 객체의 이동 전과 후의 결과물만이 제공되어, 체계적인 수술 계획을 생성하거나, 수술 시뮬레이션을 재현하거나, 사용자의 수술 의도를 설명하는 데 어려움이 있었다. 개시된 실시 예에 따른 수술 시뮬레이션 방법은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 편리하고 체계적인 수술 시뮬레이션 기능을 제공할 뿐 아니라, 각 단계에 적용된 사용자의 수술 의도를 용이하게 설명할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 서버(100)는 사용자 인터페이스에 대한 사용자 단말의 응답에 기초하여 수술 시뮬레이션을 수행함으로써, 수술 시뮬레이션 결과 데이터를 생성하는 단계(S130)를 수행할 수 있다.

일 실시예에서, 수술 시뮬레이션 결과 데이터는, 수술 후 3차원 모델링 데이터, 진행 상황 데이터 및 주요 진단 지표 데이터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 수술 시뮬레이션 결과 데이터는, 수술 시뮬레이션의 수행 결과 획득되는 수술 후 3차원 모델링 데이터를 포함할 수 있다.

실시예에서, 서버(100)는 도 7에 도시된 바와 같이, 데이터 표시 화면(510)에 3차원 모델링 데이터(20)를 표시할 수 있다. 구체적으로, 데이터 표시 화면(510)의 3차원 모델링 데이터 표시 화면(511)에 3차원 모델링 데이터(20)를 표시할 수 있다.

3차원 모델링 데이터 표시 화면(511)은, 복수의 수술 단계 각각이 수행됨에 따라, 변화되는 3차원 모델링 데이터(20)를 표시할 수 있다. 예컨대, 마지막 수술 단계가 완료되는 경우, 수술 후 3차원 모델링 데이터(20)가 3차원 모델링 데이터 표시 화면(511)에 표시될 수 있다.

또한, 수술 시뮬레이션 결과 데이터는, 복수의 수술 단계 중 어떠한 수술 단계에 해당하는지 여부에 관련한 진행 상황 데이터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 진행 상황 데이터는 수술 단계 표시 화면(530)에 표시되어 제공되는 것을 특징으로 할 수 있다. 수술 단계 표시 화면(530)은 복수의 수술 단계를 표시할 수 있으며, 복수의 수술 단계 중 적어도 하나에 대한 사용자의 선택 입력에 기초하여 3차원 모델링 데이터 표시 화면(511)을 변화시킬 수 있다. 예컨대, Posterior impaction or elongation(제5수술 단계)에 관련한 사용자의 선택 입력에 기초하여 제5수술 단계가 수행된 3차원 모델링 데이터를 3차원 모델링 데이터 표시 화면(511)에 출력할 수 있다.

즉, 3차원 모델링 데이터 표시 화면(511)은, 수치 입력 화면(520) 및 수술 단계 표시 화면(530)에 관련한 사용자 입력에 기초하여 진행된 수술 단계를 3차원 모델링 데이터에 기반한 시뮬레이션을 통해 표시할 수 있다.

일 실시예에서, 데이터 표시 화면(510)은, 제1정보 표시 화면(512) 및 제2정보 표시 화면(513)을 포함할 수 있다. 제1정보 표시 화면(512)은 현재 3차원 모델링 데이터 표시 화면(511)에 출력되는 3차원 모델링 데이터가 어느 수술 단계까지 적용이 된 상태인지 확인시키기 위한 정보를 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1정보 표시 화면(512)에 anterior correction, posterior correction, canting correction, total impaction or elongation, posterior impaction or elongation 및 advancement or setback이 모두 표시된 경우, 현재 3차원 모델링 데이터 표시 화면(511)에 표시된 3차원 모델링 데이터는 제1수술 단계 내지 제6수술 단계 즉, 모든 수술 단계가 적용된 3차원 모델링 데이터(즉, 수술 후 3차원 모델링 데이터)일 수 있다.

또한, 제2정보 표시 화면(513)은, 현재 3차원 모델링 데이터 표시 화면(511)에 보여지는 3차원 모델링 데이터와 virtual surgery 적용 전 수치분석을 표시하는 영역을 의미할 수 있다. 즉, 제1정보 표시 화면(512) 및 제2정보 표시 화면(513)은 가상 수술 시뮬레이션 진행 시 해당 수술의 프로세스들 중 현재 몇 번째 단계까지 진행된 것인지 표시해주며, 각 단계 수술시 수술 전과 수술 후의 분석결과를 비교해볼 수 있어 수술 계획을 세우고 이를 확인하는 과정을 용이하게 할 수 있다.

구체적으로, Virtual surgery를 적용하기 전과 후의 Incisor-Stomion(상악 앞니의 끝과 입술중점의 높이차, 입을 벌렸을때 상악 앞니가 얼마나 보이는지를 측정), R U1SI-FH(오른쪽 상악 앞니와 FH평면의 각도, 상악 앞니가 튀어나온 각도를 측정), R L1SI-FH(오른쪽 하악 앞니와 FH평면의 각도, 하악 앞니가 튀어나온 각도를 측정), LFH/TFH(얼굴의 길이 대비 악의 위치 비율, 얼굴에서 악의 위치 비율을 측정) 등의 수치적 분석을 화면에 가시화하여 수술 계획을 세우는 데 필요한 지표를 제공할 수 있다.

또한, 수술 시뮬레이션 결과 데이터는, 수술 시뮬레이션이 수행됨에 따라 변화되는 하나 이상의 랜드마크의 변화량에 관련한 주요 진단 지표 데이터를 포함할 수 있다.

서버(100)는 도 7에 도시된 바와 같이, 진단 지표 데이터 표시 화면(540)에 주요 진단 지표 데이터를 표시할 수 있다. 주요 진단 지표 데이터 표시 화면(540)은 각 랜드마크의 이동 전(수술전 상태), 이동 후(현재 화면에 보여지는 수술단계가 적용된 상태), 이동 전과 후의 위치 차 등을 포함하는 수치 정보를 소수점 2째자리까지 화면에 표시하여 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 진단 지표 데이터 표시 화면(540)에 표시되는 정보는, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1진단 지표 데이터(541), 제2진단 지표 데이터(542) 및 제3진단 지표 데이터(543)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 제1진단 지표 데이터(541)는 수술 단계가 적용되기 이전인 원래 상태의 하나 이상의 랜드마크의 위치에 관련한 정보들을 포함할 수 있다.

또한, 제2진단 지표 데이터(542)는 수술 단계 적용 후 하나 이상의 랜드마크의 변화량에 관련한 정보들을 포함할 수 있다.

또한, 제3진단 지표 데이터(543)는 현재 화면에 적용된 수술 단계에 의해 변화된 하나 이상의 랜드마크 각각의 위치에 관련한 정보들을 포함할 수 있다. 다시 말해, 서버(100)는 진단 지표 데이터 표시 화면(540)을 통해 다양한 진단 지표 데이터들 즉, 수술 단계 적용 전/후에 관련한 각 랜드마크의 위치 및 각 랜드마크의 총 변화량에 관련한 정보들을 표시할 수 있다.

다양한 실시 예에서, 사용자(즉, 시술자)는 진단 지표 데이터 표시 화면(540)에 표시된 정보들을 통해 실제 수술에 적용하기 위한 정보들을 제공받을 수 있다. 예를 들어, 사용자는 특정 수술 단계를 수행하기 위해, 제1랜드마크를 기준으로 제2랜드마크의 변화량을 얼마만큼 가져야 하는지 등에 관한 정보를 획득할 수 있다.

정리하면, 서버(100)는 정해진 기준 없이(예컨대, 사용자가 시뮬레이션시 화면에서 마우스 등으로 지정한 지점 등과 같이 기준이 모호한 x, y, z축) 3차원 모델링 데이터를 통한 수술 과정에서 이동 및 회전 등을 통해 수술 시뮬레이션을 수행하는 것이 아닌, 명확한 기준(해부학적 지점)을 기반으로 피시술자의 해부학적 위치관계를 이용한 회전 축을 활용하여 회전 및 이동을 수행할 수 있다.

즉, 서버(100)는 가상의 축과 가상의 회전 원점이 아닌, 피시술자의 실제 해부학적 위치와 모양을 기준으로 각 피시술자 마다 다르게 설정되는 축과 회전 원점을 이용하여 가상 수술 시뮬레이션을 제공할 수 있다. 이는 각각의 피시술자의 현재 상태에 맞는 최적의 수술 시뮬레이션을 가능케 하는 장점이 있다.

추가적으로, 서버(100)는 수술 시뮬레이션을 복수의 수술 단계를 기반으로 수행하고, 각 단계 별로 수술 진행 상황에 관련한 다양한 시뮬레이션 결과 데이터를 생성할 수 있다.

이는 각 피시술자의 현재 해부학적 특징이 반영된 각 피시술자 맞춤 수술 시뮬레이션을 수행하도록 하며, 시뮬레이션 과정에서의 회전 및 이동을 단계 별로 구성하여 각각의 회전 및 이동이 시술자의 어떠한 의도에 의해 계획되었는가를 확인할 수 있도록 하여, 체계적인 수술 계획 및 진단이 이루어지도록 한다는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 서버(100)는 3차원 모델링 데이터에 기초하여 스플린트 모델링 데이터를 생성하는 단계를 수행할 수 있다. 스플린트(splint)는 악 교정 수술에서 활용되는 것으로, 윗니와 아랫니 공간 사이를 복합재료(예컨대, 레진)를 채워 넣어 마우스 피스와 같이 말발굽 형태의 치아 음형이 있는 틀을 의미한다. 스플린트는 수술 시에 절개되지 않은 턱부분의 치아에 고정시키고 절개된 턱뼈의 치아를 맞춰 원하는 위치를 잡아줄 수 있다. 예컨대, 스플린트는, 상악의 위치를 잡아주는 Intermediate 스플린트 및 하악의 위치를 잡아주는 final 스플린트를 포함할 수 있다.

실시예에 따르면, 실제 수술 시에는 이동대상 객체를 가상 수술 시뮬레이션의 6단계 각각을 거쳐 이동시키는 것이 아니라, 시술자의 수술 방식에 따른 다양한 방식으로 이동대상 객체를 목표 지점으로 이동시켜 고정한다. 이 때, 수술용 스플린트를 이용하여 용이하게 위치를 잡을 수 있다.

즉, 피시술자의 해부학적 지점들을 활용한 축과 회전 원점을 통해 가상 수술 시뮬레이션을 수행하는 것은, 보다 의학적이고 명확한 수술 계획을 내리기 위한 것일 수 있고, 또한 3차원 환경 내에서 더욱 정확하고 재현 가능한 시뮬레이션을 수행하기 위한 것일 수 있다. 이후 실제 수술 단계에서는 수술 시뮬레이션을 통해 결정된 목표 지점으로 이동대상 객체를 이동시키되, 그 구체적인 방법은 제한되지 않으며, 이 과정에서 상술한 스플린트가 이용될 수 있다.

이에 따라, 서버(100)는 6개의 수술 단계를 포함하는 가상 수술 시뮬레이션 이후 획득된 모델링 데이터(즉, 수술 후 3차원 모델링 데이터)를 기반으로 스플린트를 제작하기 위한 스플린트 모델링 데이터(30)를 생성할 수 있다.

구체적으로, 서버(100)는 수술 시뮬레이션 결과 데이터에 포함된 수술 후 3차원 모델링 데이터(20)를 식별할 수 있다. 서버(100)는 수술 후 3차원 모델링 데이터(20)에 기초하여 스플린트 모델링 데이터(30)를 생성할 수 있다.

도 9를 참조하면, 전술한 복수의 수술 단계를 포함하는 수술 시뮬레이션 결과에 따라, 상악 부분에 위치 변화가 발생될 수 있다. 이 경우, 윗니와 아랫니 공간(21)에 가상의 복합재료를 채워 치아의 모양에 따라 스플린트에 대한 모델링을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 생성된 스플린트 모델링 데이터(30)는 실제 스플린트(40) 생성에 기반이 될 수 있다.

스플린트 모델링 데이터(30)를 통해 실제 수술에 활용되는 실제 스플린트(40)가 제작될 수 있다. 다시 말해, 서버(100)는 6개의 수술 단계를 포함하는 수술 시뮬레이션을 수행하고, 수행 결과 획득된 정보에 기초하여 실제 스플린트(40) 제작에 필요한 스플린트 모델링 데이터(30)를 생성할 수 있다. 이에 따라, 스플린트 제작 과정에서의 편의성이 향상될 수 있으며, 수작업에 의존하지 않고 높은 정밀도를 가진 스플린트 제작이 가능해질 수 있고, 나아가, 해당 스플린트를 실제 수술에 적용하여 수술의 안정성 및 정확성을 향상을 도모할 수 있다.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.

본 발명의 구성 요소들은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 애플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다.

본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 프로세서들, 수단들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, (편의를 위해, 여기에서 "소프트웨어"로 지칭되는) 다양한 형태들의 프로그램 또는 설계 코드 또는 이들 모두의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능과 관련하여 위에서 일반적으로 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 대하여 부과되는 설계 제약들에 따라 좌우된다. 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있으나, 이러한 구현 결정들은 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.

여기서 제시된 다양한 실시예들은 방법, 장치, 또는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용한 제조 물품(article)으로 구현될 수 있다. 용어 "제조 물품"은 임의의 컴퓨터-판독가능 장치로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램, 캐리어, 또는 매체(media)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 매체는 자기 저장 장치(예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립, 등), 광학 디스크(예를 들면, CD, DVD, 등), 스마트 카드, 및 플래쉬 메모리 장치(예를 들면, EEPROM, 카드, 스틱, 키 드라이브, 등)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기서 제시되는 다양한 저장 매체는 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 장치 및/또는 다른 기계-판독가능한 매체를 포함한다. 용어 "기계-판독가능 매체"는 명령(들) 및/또는 데이터를 저장, 보유, 및/또는 전달할 수 있는 무선 채널 및 다양한 다른 매체를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.

제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 발명의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

1. 컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 수행되는 방법에 있어서,
   의료 영상에 기초하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 단계;
   상기 3차원 모델링 데이터가 포함된 사용자 인터페이스를 생성하여 사용자 단말로 제공하는 단계; 및
   상기 사용자 인터페이스에 대한 상기 사용자 단말의 응답에 기초하여 수술 시뮬레이션을 수행함으로써, 수술 시뮬레이션 결과 데이터를 생성하는 단계;
   를 포함하며,
   상기 3차원 모델링 데이터를 생성하는 단계는,
   상기 의료 영상으로부터 하나 이상의 랜드마크를 식별하는 단계; 및
   상기 의료 영상에 대한 세그멘테이션을 수행하여 상기 3차원 모델링 데이터를 생성하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 사용자 인터페이스에 대한 상기 사용자 단말의 응답에 기초하여 수술 시뮬레이션을 수행함으로써, 수술 시뮬레이션 결과 데이터를 생성하는 단계는,
   상기 하나 이상의 랜드마크를 기반으로 상기 3차원 모델링 데이터에 대응하는 축과 기준점들을 설정하는 단계;
   수술을 위한 이동대상 객체를 결정하는 단계; 및
   상기 이동대상 객체를 상기 설정된 축과 기준점들에 기반하여 이동 및 회전함으로써 복수의 수술 단계를 포함하는 수술 시뮬레이션을 수행하는 단계; 를 포함하며,
   상기 복수의 수술 단계는,
   상기 이동대상 객체에 대한 제1축 이동을 수행하는 제1수술 단계;
   상기 이동대상 객체에 대하여 제1랜드마크를 회전 중심으로 하는 제2축 회전을 수행하는 제2수술 단계;
   상기 제1랜드마크 및 제2랜드마크에 기초하여 생성된 선분을 제3축으로 하며, 상기 이동대상 객체에 대하여 상기 제2랜드마크를 회전 중심으로 하는 회전을 수행하는 제3수술 단계;
   상기 이동대상 객체에 대하여 상기 제2축 이동을 수행하는 제4수술 단계;
   상기 이동대상 객체에 대하여 상기 제1랜드마크를 회전 원점으로 하고 상기 제1축을 회전축으로 하는 회전을 수행하는 제5수술 단계; 및
   상기 이동대상 객체에 대하여 제4축 이동을 수행하는 제6수술 단계;
   를 포함하며,
   상기 사용자 인터페이스는,
   상기 제1수술 단계 내지 상기 제6수술 단계에 대한 사용자의 제1입력 내지 제6입력을 수신하기 위한 하나 이상의 입력창을 포함하고,
   상기 복수의 수술 단계는,
   상기 사용자의 제1입력 내지 제6입력에 기초하여 상기 제1수술 단계 내지 상기 제6수술 단계의 시뮬레이션을 수행하는,
   수술 시뮬레이션 제공 방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 3차원 모델링 데이터에 대응하는 축과 기준점들은,
   상기 하나 이상의 랜드마크를 기반으로 중점, 교점, 선분, 평면, 수직관계 및 평행관계 중 적어도 하나에 관련한 연산을 통해 생성되는 점, 선 및 면 중 적어도 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는,
   수술 시뮬레이션 제공 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 사용자 인터페이스에 대한 상기 사용자 단말의 응답에 기초하여 수술 시뮬레이션을 수행함으로써, 수술 시뮬레이션 결과 데이터를 생성하는 단계는,
   사용자의 수치 지정 입력 및 최적 수치 계산 입력 중 적어도 하나에 기초하여 상기 복수의 수술 단계를 포함하는 수술 시뮬레이션을 수행하는 것을 특징으로 하는,
   수술 시뮬레이션 제공 방법.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 수술 시뮬레이션 결과 데이터는,
   상기 수술 시뮬레이션의 수행 결과 획득되는 수술 후 3차원 모델링 데이터, 복수의 수술 단계 중 어떠한 수술 단계에 해당하는지 여부에 관련한 진행 상황 데이터, 상기 수술 시뮬레이션이 수행됨에 따라 변화되는 상기 하나 이상의 랜드마크의 위치 및 변화량, 그리고 변화된 랜드마크를 이용한 안모변화 수치분석 중 적어도 하나에 관련한 주요 진단 지표 데이터를 포함하는,
   수술 시뮬레이션 제공 방법.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 방법은,
   상기 3차원 모델링 데이터에 기초하여 스플린트(splint) 모델링 데이터를 생성하는 단계;
   를 더 포함하고,
   상기 스플린트 모델링 데이터를 생성하는 단계는,
   상기 수술 시뮬레이션 결과 데이터에 포함된 수술 후 3차원 모델링 데이터를 식별하는 단계; 및
   상기 수술 후 3차원 모델링 데이터에 기초하여 상기 스플린트 모델링 데이터를 생성하는 단계;
   를 포함하는,
   수술 시뮬레이션 제공 방법.
   
10. 하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 프로세서; 를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써,
    제1항의 방법을 수행하는, 장치.
    
11. 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 제1항의 방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램.
    

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