KR20000060352A - 턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션 방법 및 이를 실현시키기 위한 프로그램이 기록된 기록매체 - Google Patents

턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션 방법 및 이를 실현시키기 위한 프로그램이 기록된 기록매체 Download PDF

Info

Publication number
KR20000060352A
KR20000060352A KR1019990008581A KR19990008581A KR20000060352A KR 20000060352 A KR20000060352 A KR 20000060352A KR 1019990008581 A KR1019990008581 A KR 1019990008581A KR 19990008581 A KR19990008581 A KR 19990008581A KR 20000060352 A KR20000060352 A KR 20000060352A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bone density
bone
implant
jawbone
image
Prior art date
Application number
KR1019990008581A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100338974B1 (ko
Inventor
이용구
김영민
Original Assignee
남궁석
삼성에스디에스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 남궁석, 삼성에스디에스 주식회사 filed Critical 남궁석
Priority to KR1019990008581A priority Critical patent/KR100338974B1/ko
Priority to EP99307302A priority patent/EP1036543A1/en
Priority to US09/416,147 priority patent/US6224373B1/en
Publication of KR20000060352A publication Critical patent/KR20000060352A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100338974B1 publication Critical patent/KR100338974B1/ko

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/505—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of bone
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/506—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of nerves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/51—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for dentistry
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C1/00—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
    • A61C1/08—Machine parts specially adapted for dentistry
    • A61C1/082—Positioning or guiding, e.g. of drills
    • A61C1/084—Positioning or guiding, e.g. of drills of implanting tools

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

본 발명은 가상의 임플랜트 나사(implant screw)를 사용하여 CT(Computed Tomography)로부터 획득한 뼈밀도에 관한 정보로부터 임플랜트 나사의 표면과 접촉하는 면에서의 뼈밀도를 입체적으로 가시화하여 나타내기 위한 시뮬레이션 방법에 관한 것으로서, 인공 치아를 지지하는 임플랜트를 턱뼈에 삽입하는 시술을 위하여, 상기 임플랜트가 삽입될 턱뼈의 위치에서의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션방법에 있어서, 턱뼈의 뼈밀도분포에 관한 정보를 포함하는 3차원의 턱뼈 이미지를 형성하는 단계; 상기 뼈밀도분포에 대응하는 색채맵을 설정하는 단계; 가상의 임플랜트 나사를 복수의 블릭요소들로 모델링하는 단계; 상기 모델링된 임플랜트 나사를 상기 턱뼈 이미지에서 수술하고자 하는 부위에 삽입하는 단계; 상기 임플랜트 나사의 각 블릭요소들과 턱뼈가 접촉하는 위치에서의 뼈밀도값들을 추출하는 단계; 및 각 블릭요소에서 구한 뼈밀도값에 따라 상기 색채맵으로부터 그에 대응하는 색채를 구하여, 상기 임플랜트 나사의 표면을 채색하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하여, 의사가 환자의 턱뼈에 임플랜트를 시술하기 전에 시술하고자 하는 위치의 뼈밀도를 정확하게 파악할 수 있으므로 임플랜트 시술에 따른 부작용을 최소화할 수 있다.

Description

턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션 방법 및 이를 실현시키기 위한 프로그램이 기록된 기록매체 {Simulation method for identifying bone density of mandible or maxilla and recording media storing program to perform the same}
본 발명은 가상의 임플랜트 나사(implant screw)를 사용하여 CT(Computed Tomography)로부터 획득한 뼈밀도에 관한 정보로부터 임플랜트 나사의 표면과 접촉하는 면에서의 뼈밀도를 입체적으로 가시화하여 나타내기 위한 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.
치아의 손상정도가 심해서 더 이상 복원을 하기 어려울 경우 기존 치아를 제거한 후 인공 치아로 대체하는 수술이 보편화되고 있다. 이런 수술에서는 인공 치아를 지지하는 임플랜트(implant)를 턱뼈에 삽입해야 한다.
도 1a에서 1g는 임플랜트 시술단계를 설명하기 위한 도면이다. 도 1a에 도시된 바와 같이 치아가 손상된 경우, 그 부분을 인공 치아로 대체하는 수술 과정은 다음과 같다. 우선 도 1b와 같이 치아 손상부위의 피부조직을 절개한 다음, 도 1c와 같이 임플랜트가 들어갈 자리를 드릴링하여 구멍을 내고, 도 1d와 같이 임플랜트를 드릴링된 자리에 삽입한다. 그러면, 도 1e와 같이 임플랜트가 뼈와 결합하게 되는데, 위턱의 경우에는 약 6달, 아래턱인 경우에는 약 3달이 소요된다. 임플랜트가 뼈와 결합되었으면, 도 1f와 같이 임플랜트 윗부분의 피부조직을 제거하고, 도 1g와 같이 의치를 임플랜트와 조립한다.
상술한 바와 같은 수술과정에서, 의사가 임플랜트를 정교한 위치와 방향으로 시술하지 않는다면 임플랜트가 의치에 충분한 지지력을 줄 수 없거나 신경관을 손상하여 안면 마비를 일으킬 수도 있다. 따라서, 치아이식과정에서 중요한 단계 중 하나는 원하는 이식위치 부근의 뼈밀도를 정확하게 평가하는 것이다. 특히, 임플랜트가 뼈밀도가 낮은 턱뼈부위와 접촉하는 것을 피하고, 또한 턱뼈 내부에 있는 신경관을 건드리지 않아야 한다.
임플랜트 시술의 성공성 여부는 환자의 턱뼈에 대해서 얼마나 정확하게 알고 있는가가 관건이다. 현재 턱뼈에 대해서 가장 정확하게 아는 방법은 CT (Computed Tomography) 촬영을 하는 것이다. CT는 해당물체를 여러 방향에서 투영하여 촬영한 후 계산에 의해 합성하여 단면의 이미지를 얻어내는 방법을 말한다. 일반적으로 치과에서의 CT는 아래턱 또는 위턱 중 한 쪽을 촬영하게 되는데 1mm 간격으로 45장 정도를 얻게 된다. 도 2는 CT 촬영에 의하여 얻어진 아래턱 형상을 나타내는 도면이다.
CT가 제공하는 영상은 목뼈와 수직적이며, 이러한 방향은 임플랜트 나사와 뼈 사이의 접촉면을 검사하는 데 부적합하다. 그 이유는 재형성 기술이 이들 축 영상에 비스듬한 영상을 얻는데 적용되기 때문이다. 가장 널리 행해지는 재형성 방향(orientation)은 턱뼈에 수직한 방향이다. 턱뼈는 아크모양이기 때문에 재형성 영상은 서로 평행하지 않다. 축 영상과 함께, 이 영상은 이식영역을 검사하는데 도움을 준다. 불행하게도, 이 영상은 임플랜트와 뼈 사이의 접촉면을 한꺼번에 분석할 수 있도록 하지는 못한다. 의사가 각 영상으로부터 뼈 밀도값의 조각들을 모아서 생각해야만 실제의 3차원 상태를 이해할 수 있다.
도 3은 종래의 기술에 의하여 특정부위의 뼈밀도를 도식화하여 나타내는 도면이다. SIM/Plant 소프트웨어에서는, 일반적인 개인용 컴퓨터의 화면상에 한 환자에 대한 축 영상, 파노라마 영상 및 비스듬한 단면 재형성 영상을 동시에 표시할 수 있다. SIM/Plant는 의사에게 인공치아이식을 계획하고 준비하는데 도움을 주기 위하여 턱뼈의 각 단면에 대한 CT 번호를 제공하는데, 의사는 이들 CT 번호들을 조합하여 생각하여야만 임플랜트와 턱뼈의 접촉면의 상태를 이해할 수 있다.
턱뼈는 복잡한 3차원적인 형상을 하고 있기 때문에 척추에 수직한 단면만으로는 임플랜트가 턱뼈에 어떻게 삽입되는가를 알기 어렵다. 이 때문에 일반적인 치과용 CT 소프트웨어들은 턱뼈를 다른 각도로 잘라볼 수 있는 기능을 제공한다. 가장 보편적인 방법으로는 사용자가 주어진 단면 이미지에다가 포물선을 그리면 CT 소프트웨어가 이 곡선에 수직한 단면에 해당하는 이미지를 얻어내는 것이 있다. 그러나, 3차원적인 형상을 평면적인 단면으로만 본다는 것은 인간의 직관에 맞지 않기 때문에 올바른 시술을 하기가 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 인공 치아를 지지하는 임플랜트를 턱뼈에 삽입하는 수술을 하기 위하여, 임플랜트가 삽입될 턱뼈의 위치에서의 뼈밀도를 3차원적으로 정확하게 확인할 수 있도록 하기 위한 시뮬레이션방법을 제공하는데 있다.
도 1a 내지 도 1g는 임플랜트 시술단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 CT 촬영에 의하여 얻어진 아래턱 형상을 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 의하여 특정부위의 뼈밀도를 도식화하여 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 수술부위의 뼈밀도를 추출하기 위하여 사용되는 임플랜트 나사의 모델을 나타내는 도면이다.
도 6a, 6b 및 6c는 도 5에 도시된 임플랜트 나사 모형의 헤드, 로드 및 엔드 팁의 블릭요소들의 기본 형상을 각각 나타내는 도면이다.
도 7은 아래턱의 수술부위에 모델링된 임플랜트 나사가 삽입된 모양을 나타내는 도면이다.
도 8은 CT 슬라이스의 그리드점들과 관련하여 블릭요소의 각 노드에 해당하는 CT 번호를 구하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 9는 CT 번호에 따라 채색된 임플랜트 나사를 나타낸 도면이다.
상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션 방법은,
인공 치아를 지지하는 임플랜트를 턱뼈에 삽입하는 시술을 위하여, 상기 임플랜트가 삽입될 턱뼈의 위치에서의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션방법에 있어서,
턱뼈의 뼈밀도분포에 관한 정보를 포함하는 3차원의 턱뼈 이미지를 형성하는 단계; 상기 뼈밀도분포에 대응하는 색채맵을 설정하는 단계; 가상의 임플랜트 나사를 복수의 블릭요소들로 모델링하는 단계; 상기 모델링된 임플랜트 나사를 상기 턱뼈 이미지에서 수술하고자 하는 부위에 삽입하는 단계; 상기 임플랜트 나사의 각 블릭요소들과 턱뼈가 접촉하는 위치에서의 뼈밀도값들을 추출하는 단계; 및 각 블릭요소에서 구한 뼈밀도값에 따라 상기 색채맵으로부터 그에 대응하는 색채를 구하여, 상기 임플랜트 나사의 표면을 채색하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
컴퓨터 단층촬영법(Computed Tomography; CT)은 사각 그리드점의 유한한 수로 연속적인 3차원 물체의 CT번호를 제공한다. CT번호와 밀도는 서로 바꾸어 사용될 수 있는데, 그 이유는 CT번호가 시험물질의 밀도에 직접 비례하기 때문이다. CT는 외과적으로 환자를 수술하지 않고도 환자의 내부상태를 진단하여 정보를 얻을 수 있다.
본 발명은 현실적으로 사용되는 임플랜트와 유사한 형상으로 모델링된 가상의 임플랜트 나사(implant screw)를 사용하여, CT로부터 획득한 뼈밀도에 관한 정보로부터 임플랜트 나사의 표면과 접촉하는 뼈의 밀도를 입체적으로 가시화하여 나타낼 수 있다.
가시화 방법의 요점은 모델화된 임플랜트 나사를 CT 슬라이스 안에 위치시키고 그 나사의 표면을 밀도값으로 채색하는 것이다. 각 CT 번호와 대응되도록 새깔을 설정해 놓은 소정의 칼라맵에 의하여 채색될 색깔이 정해진다. 이 때, 임플랜트 나사를 블릭요소들로 모델링하여, 블릭요소를 착색하는 문제를 단순화할 수 있다. 즉, (1) 임플랜트 나사를 블릭요소들로 구성된 메쉬(mesh)로 형성하고, (2) 임플랜트 나사를 병진 및 회전운동시켜 CT 촬영에 의하여 얻어진 턱뼈 이미지에서 특정 수술영역에 삽입시키고, (3) 블릭요소들의 각 노드(node)에 대응하는 뼈밀도값을 선형보간법에 의하여 계산하고, (4) 블릭요소들의 표면, 즉 임플랜트 나사의 표면을 이들 노드값에 따라 칼라맵을 이용하여 착색된다.
본 발명은 환자의 턱뼈 CT 이미지로부터 3차원 턱뼈 모델을 재구성하고 가상 임플랜트를 가상 턱뼈에 시술해 봄으로써 주어진 시술 위치와 방향에 따른 수술 부작용을 미리 검증할 수 있다. 구체적으로 다음과 같은 과정에 의한다. 도 4는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 흐름도를 나타내는 도면이다.
단계 41에서, 몸통의 길이 방향에 수직한 방향으로 턱뼈에 대한 복수의 CT 슬라이스를 얻고, 이를 기초로 도 2에 도시된 바와 같은 턱뼈에 대한 삼차원 형태의 CT 이미지를 형성한다. CT 슬라이스에 있는 각 픽셀의 CT 번호 범위는 0에서 (2N-1)이다 (여기서, N은 픽셀을 표현하는데 사용된 비트의 수). 만일 비트의 수가 16이면 최대 CT 번호는 65,535가 된다. CT 슬라이스들을 적층하면 턱뼈의 삼차원 형상을 복원할 수 있고 비스듬한 임의의 방향으로 이미지를 재구성할 수도 있다.
CT란 대상 물체 주위를 일정 각도씩 회전하면서 X선을 조사하여 얻은 여러 이미지들을 이용하여 내부 해당 점의 밀도 값을 계산해 내는 방법을 말한다. X선은 밀도가 높은 곳에서는 그렇지 않은 곳 보다 흡수가 많이 된다. 따라서 CT 이미지에서 CT 번호가 큰 부분 (CRT 화면에서는 값이 큰 부분을 일반적으로 보다 밝은 색으로 보여준다)은 밀도가 큰 뼈(경조직) 부위이고 그렇지 않은 부분은 공기, 그리고 중간 값에 해당하는 부분은 인체의 연조직이다. 본 발명에서 관심을 갖는 부분은 경조직인데 이부분만 따로 떼어내서 형상복원을 해야만 한다. 그러나, 경조직과 연조직은 정확하게 두 부분으로 나누어 지지 않고 중간치에 해당하는 천이 구역을 갖는다. 경조직과 연조직을 구분하는 값을 문턱값(threshold value)라고 하며, 이 값 이하의 CT 번호들은 모두 0 또는 최저치로 만든다. 그렇게 함으로써, 전체 CT 이미지 중에서 경조직만을 분리하여 재구성된 턱뼈 이미지를 얻을 수 있다 (단계 42). 사용자가 선택한 문턱값을 CT 이미지에 적용하면서 형성되는 경조직이 어떻게 나타나는가를 보면서 문턱값을 적절히 선택하게 할 수 있다.
이 과정에서, CT 슬라이스에 부가된 주석정보, 예컨대 슬라이스 번호, 높이, 폭 등에 관하여 컴퓨터에서 제공되는 텍스트 문자를 제거한다. 이 주석정보의 밀도는 일정하고 배경밀도보다 더 크기 때문에 이미지 주변에서 가장 큰 밀도값을 갖는 픽셀들을 찾아 그 픽셀들의 밀도값을 영 또는 최소값으로 설정하므로써 주석정보 기타 불필요한 정보를 제거할 수 있다.
경조직과 연조직의 경계면은 CT 슬라이스들이 갖고 있는 CT 번호에 대한 데이터 집합에서 상기 문턱값을 갖는 CT 번호를 추출하여 구할 수 있다. 이때 계산된 면은 삼각형으로 얻게 되는데 컴퓨터가 처리하는 응답 속도를 빠르게 하기 위해 다음과 같은 조작을 수행할 수 있다.
CT 슬라이스들을 적층하면 박스 모양의 이미지가 되는데, 이 전체에 대해 경조직을 계산하지 않고 보다 작은 박스로 관심 영역을 제한할 수 있으며, 이를 데이터 리젼닝(Data Regioning)이라 한다. 그리고 턱뼈의 경조직은 해부학적으로 서로 연결되지 않을 수 있고, 문턱값에 따라 서로 떨어진 형태로 표시될 수도 있다 (이런 경우를 원치 않다면 문턱값을 낮추어 조직이 연결된 형태로 만들 수도 있다). 여기서, 각각의 연결되지 않은 경조직 덩어리를 럼프(lump)라고 한다. 본 발명에서는 연결된 럼프들을 보여주고 선택된 럼프만 3차원으로 재구성한다. 계산량을 줄이기 위해 럼프는 3차원 상에서 계산하지 않고 2차원 상에서 계산하게 된다. 즉 3차원 상에서 26-이웃(neighborhood) 픽셀들로 연결된 경조직을 계산하는 방식을 간략화하여, 동일 위치상(CT 이미지 여러 장을 적층 했을 때, 적층 방향으로 동일 선상에 놓여 있는 픽셀들)에 있는 CT 이미지의 픽셀 값들을 더하여 대표가 되는 한 장의 CT 이미지를 계산한 다음 2차원 상에서 8-이웃픽셀들로 계산하게 된다. 여기서 26-이웃픽셀들이란 한 픽셀의 면, 모서리, 꼭지점으로 연결된 이웃 픽셀들을 말하며, 8-이웃픽셀들이란 픽셀의 모서리 및 꼭지점으로 연결된 이웃 픽셀들을 말한다.
한편, 데이터 처리를 보다 간단히 하기 위하여 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 럼프를 구하기 위해서 뼈의 연결상태를 3차원 상에서 26-이웃픽셀들로 분석한 후 부피가 가장 큰 럼프 이외의 다른 럼프들을 소거하거나, 구강 내 금속 물질이 있는 경우 CT 이미지에 간섭 현상이 일어나게 되는데 이런 이미지를 자동으로 보정하여 번쩍임을 제거한다. 또한, 실시간 렌더링시 화면의 응답시간을 향상시키기 위해 그리고자 하는 삼각형들의 수를 줄이는 것이 필요하다. 특히 거의 평면상에 놓인 삼각형들을 병합하여 적은 수의 삼각형들로 만든다. 삼각형의 수를 줄이는 방법으로는 꼭지점을 공유하는 삼각형들을 소거한 후, 남는 구멍을 보다 적은 수의 삼각형으로 채우는 정점기반의 데시메이션(vertex-based decimation )과 모서리를 공유하는 두 삼각형에서 모서리를 소거하여 두 삼각형 경계를 포함하는 삼각형을 생성하는 모서리기반의 데시메이션(edge-based decimation)이 있다.
단계 43에서, CT 번호, 즉 뼈밀도분포에 대응하는 칼라맵을 작성한다. 청녹적색을 기준으로 하여, 최대 CT 번호는 청색으로 설정하고, 최소 CT 번호는 적색으로 설정하고, 최대 및 최소 CT 번호의 산술평균값은 녹색으로 설정한다. 그렇게 하여 두 개의 스팬(span), 즉 청색과 녹색간, 그리고 녹색과 적색간의 스팬이 형성되며, CT 번호가 주어지면 그것이 위치하는 스팬이 결정되고 스팬의 양끝 색채를 선형보간하여 그 CT 번호에 대한 색채가 계산된다. 그렇게 함으로써 칼라색상에 의하여 입체적으로 임플랜트 나사와 접촉하는 턱뼈부분의 뼈밀도를 쉽게 파악할 수 있다.
또한, 뼈밀도의 분포를 색채로 표시함에 있어서, 최대 뼈밀도값을 흑색으로 최소 뼈밀도값을 백색으로 설정한 다음, 얻어진 뼈밀도값을 최대 및 최소 뼈밀도값에 의하여 선형보간하여 흑백 그레이레벨로 표시할 수도 있다.
CT 이미지의 각 픽셀의 CT 번호가 16비트로 표현되는 경우 CT 번호는 65,536 가지의 경우의 수를 가진다. 이에 반해 일반 컴퓨터 모니터는 그레이 레벨로 256가지의 명도 값만을 표시할 수 있다. 따라서, 65,536가지의 값을 256색으로 보여주게 되면 이미지의 식별도가 떨어지게 된다. CT 이미지의 모든 CT 번호에 대한 표현에는 256색이 부족하지만 관심 영역을 경조직으로만 한정하면 훨씬 적은 종류의 색으로도 CT 번호의 분포를 효과적으로 나타낼 수 있다.
단계 44에서, 임플랜트 나사를 블릭요소들로 모델링한다. 도 5는 본 발명에 따라 수술부위의 뼈밀도를 추출하기 위하여 사용되는 임플랜트 나사의 모델을 나타내는 도면이며, 도 6a, 6b 및 6c는 도 5에 도시된 임플랜트 나사 모형의 헤드, 로드(rod) 및 엔드 팁(end tip)의 블릭요소들의 기본 형상을 각각 나타내는 도면이다.
임플랜트 나사는 세부분, 즉 헤드(51), 로드(52) 및 엔드 팁(53)을 가지며, 그 각각은 도 6a, 6b 및 6c에 도시된 바와 같은 블릭요소들이 차례로 적층되어 형성된다. 헤드(51)는 사출성형된 육변형으로 모델링되고, 로드(52)는 헤드와 비슷한 모양을 하지만 더 길며, 엔드 팁(53)은 테이퍼된 면을 갖는다. 이것은 실제 시술에 적용되는 전형적인 임플랜트를 가장 근사적으로 모델링한 것이며, 필요에 따라 더 복잡한 형태로 모델할 수 있으나, 이는 CT 스캐너의 해상도에 의존한다. CT 스캐너의 해상도보다 더 정확하게 임플랜트 나사를 모델링하는 것은 실용적이지 못하다.
단계 45에서, 아래턱의 수술부위에 모델링된 임플랜트 나사를 삽입하며, 도 7은 이러한 상태를 나타내는 도면이다. CT쵤영에 의하여 얻어진 턱뼈(71)에 모델링된 임플랜트 나사(72)를 수술하고자 하는 위치에 삽입한다. 의사는 임플랜트 나사를 삽입함에 있어서 시술하고자 하는 위치, 방향 및 깊이를 임의로 선정할 수 있다.
단계 46에서, 턱뼈 내부로 삽입된 임플랜트 나사의 각 블릭요소들의 노드들에서의 CT 번호를 추출한다. 도 8은 CT 슬라이스의 그리드점들과 관련하여 블릭요소의 각 노드에 해당하는 CT 번호를 구하는 과정을 설명하는 도면이다. CT 번호는 그리드 점에서만 정의되며, 그리드 점들과 블릭요소의 노드들은 서로 정확하게 일치하지 않는 것이 보통이다. 따라서, 각 노드의 값은 그리드 점에서의 CT 번호를 이용한 보간방법에 의하여 정할 수 있다. 만일 그리드 점에서의 값이 vijk로 표기하고 이웃하는 그리드 점과 관련하여 각 노드들의 상대적인 위치를 u, v, w (여기서, 0 ?? u,v,w ?? 1)로 주어진다면, 각 노드의 값은 다음의 수학식에 의하여 계산된다.
블릭요소의 여덟 노드에 대한 값이 구해지면 칼라 맵 테이블로부터 그 값에 대응하는 칼라를 구하고, 그 블릭요소의 표면은 그 칼라에 의하여 채색된다.
단계 47에서, 모델링된 임플랜트 나사의 각 블릭요소에서 구해진 CT번호를 칼라맵에 의하여 정해진 색으로 변환하여 CT번호에 따라 임플랜트 나사의 표면을 서로 다른 색이 입혀 표시한다. 도 9는 이러한 상태를 나타내는 화면을 도시한 도면으로서, 왼쪽에 도시된 색띠는 뼈밀도값과 색채와의 관계를 나타내고, 오른쪽의 채색된 임플랜트 나사는 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
도 9에 나타난 임플랜트 나사 표면의 채색상태를 보면, 가상으로 설정된 임플랜트 나사의 위치, 방향 및 깊이에 따른 임플랜트 나사와 턱뼈의 접촉면의 뼈밀도분포를 직관적으로 파악할 수 있으며, 따라서 임플랜트 시술을 하는데 적당한지의 여부를 판단할 수 있다.
뼈밀도가 약한 부위에 임플랜트 시술이 되는지의 여부를 확인하기 위하여 임플랜트가 삽입되는 뼈 내부의 뼈밀도 분포를 색 분포도로 시각화하여 나타낼 수 있다. 특히 임플랜트가 턱뼈에 잘 결합하기 위해서는 삽입한 임플랜트 표면 주위의 뼈밀도가 높아야 하는데, 이를 위해 턱뼈의 시술 위치에 삽입된 임플랜트 표면의 뼈밀도를 색 분포도로 시각화하여 나타낸다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션 방법에 의하면, 임플랜트가 삽입될 턱뼈의 위치에 블릭요소들로 모델링된 가상 임플랜트 나사를 CT촬영에서 얻은 턱뼈에 삽입하고 임플랜트 나사와 턱뼈와 접촉하는 면의 뼈밀도를 추출하여 그 뼈밀도값에 따라 색채를 달리하여 입체적으로 임플랜트 나사의 표면을 화면에 표시함으로써, 의사가 환자의 턱뼈에 임플랜트를 시술하기 전에 시술하고자 하는 위치의 뼈밀도를 정확하게 파악할 수 있으므로 임플랜트 시술에 따른 부작용을 최소화할 수 있다.

Claims (6)

  1. 인공 치아를 지지하는 임플랜트를 턱뼈에 삽입하는 시술을 위하여, 상기 임플랜트가 삽입될 턱뼈의 위치에서의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션방법에 있어서,
    턱뼈의 뼈밀도분포에 관한 정보를 포함하는 3차원의 턱뼈 이미지를 형성하는 단계;
    상기 뼈밀도분포에 대응하는 색채맵을 설정하는 단계;
    가상의 임플랜트 나사를 복수의 블릭요소들로 모델링하는 단계;
    상기 모델링된 임플랜트 나사를 상기 턱뼈 이미지에서 수술하고자 하는 부위에 삽입하는 단계;
    상기 임플랜트 나사의 각 블릭요소들과 턱뼈가 접촉하는 위치에서의 뼈밀도값들을 추출하는 단계; 및
    각 블릭요소에서 구한 뼈밀도값에 따라 상기 색채맵으로부터 그에 대응하는 색채를 구하여, 상기 임플랜트 나사의 표면을 채색하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가상의 임플랜트 나사를 모델링하는 단계는
    헤드, 로드 및 엔드 팁의 세부분을 갖고, 상기 헤드는 육변형으로 모델링되고, 상기 로드는 육변형으로 상기 헤드의 길이보다 더 길게 모델링되어 상기 헤드의 아랫부분에 연결되며, 상기 엔드 팁은 테이퍼된 면을 갖도록 모델링되어 상기 로드의 아랫부분에 연결되는 것을 특징으로 하는 턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 턱뼈 이미지 형성단계 다음에
    소정의 문턱값보다 큰 뼈밀도를 갖는 경조직의 턱뼈 이미지를 추출하여 턱뼈 이미지를 재구성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 색채맵 설정단계는
    최대 뼈밀도값에 대하여 청색, 최소 뼈밀도값에 대하여 적색, 그리고 최대 및 최소 뼈밀도값의 산술평균값에 대하여 녹색으로 설정하고, 청색과 녹색간, 그리고 녹색과 적색간의 스팬을 형성한 다음, 임의의 뼈밀도값이 주어지면 그에 대응하는 스팬을 결정하고고 스팬의 양끝 색채를 선형보간하여 그 뼈밀도값에 대한 색채를 결정하는 것을 특징으로 하는 턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 색채맵 설정단계는
    흑백 그레이레벨로 최대 뼈밀도값에서 최소 뼈밀도값 순으로 차례로 변화시켜 설정하는 것을 특징으로 하는 턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션방법.
  6. 제1항에 기재된 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
KR1019990008581A 1999-03-15 1999-03-15 턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션 방법 및 이를 실현시키기 위한 프로그램이 기록된 기록매체 KR100338974B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990008581A KR100338974B1 (ko) 1999-03-15 1999-03-15 턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션 방법 및 이를 실현시키기 위한 프로그램이 기록된 기록매체
EP99307302A EP1036543A1 (en) 1999-03-15 1999-09-15 Data processing system, method and computer program product
US09/416,147 US6224373B1 (en) 1999-03-15 1999-10-11 Simulation method for visualizing density of jawbone for dental implantation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990008581A KR100338974B1 (ko) 1999-03-15 1999-03-15 턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션 방법 및 이를 실현시키기 위한 프로그램이 기록된 기록매체

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000060352A true KR20000060352A (ko) 2000-10-16
KR100338974B1 KR100338974B1 (ko) 2002-05-31

Family

ID=19576561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990008581A KR100338974B1 (ko) 1999-03-15 1999-03-15 턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션 방법 및 이를 실현시키기 위한 프로그램이 기록된 기록매체

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6224373B1 (ko)
EP (1) EP1036543A1 (ko)
KR (1) KR100338974B1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100338975B1 (ko) * 1999-09-14 2002-05-31 최은백, 이찬경 턱뼈의 치조신경 검출방법
KR100460831B1 (ko) * 2002-01-15 2004-12-09 유용석 인공 삽입물이 식립된 생체 구조물의 3차원 유한 요소모델링 방법
KR20200129599A (ko) * 2019-05-09 2020-11-18 오스템임플란트 주식회사 치과용 파노라마 엑스선 촬영 장치 및 방법
KR20200134037A (ko) * 2019-05-21 2020-12-01 오스템임플란트 주식회사 신경관 라인 자동 생성방법 및 이를 위한 의료영상 처리장치
KR20210008220A (ko) * 2019-07-11 2021-01-21 오스템임플란트 주식회사 임플란트 시술 계획 수립을 위한 다중 골밀도 표시방법 및 그 영상 처리장치
KR20220070107A (ko) * 2020-11-20 2022-05-30 주식회사 엔가든 저해상도 삽입홀 영상 처리 방법
WO2022240106A1 (ko) * 2021-05-10 2022-11-17 오스템임플란트 주식회사 다중 골밀도 표시방법 및 장치, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK0968373T3 (da) 1997-03-21 2004-06-01 Woodwelding Ag Fremgangsmåde til forankring af forbindelseselementer i et materiale med porer eller hulrum samt forbindelseselementer til forankringen
EP1079756B1 (en) 1998-05-28 2004-08-04 Orthosoft, Inc. Interactive computer-assisted surgical system
CH694058A5 (de) * 1999-06-18 2004-06-30 Woodwelding Ag Stoffschlüssiges Verbinden.
DE19952962B4 (de) * 1999-11-03 2004-07-01 Sirona Dental Systems Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Bohrhilfe für ein Zahnimplantat
EP2261599B1 (de) * 2000-11-08 2013-01-02 Institut Straumann Ag (Dentale) Oberflächenerfassung und -erzeugung
ATE338516T1 (de) 2001-03-02 2006-09-15 Woodwelding Ag Implantate und vorrichtung zum verbinden von gewebeteilen
BE1014288A3 (nl) * 2001-07-06 2003-08-05 Clerck Renu De Werkwijze voor het vervaardigen van een suprastructuur en een overeenkomstige richtplaat.
US7086860B2 (en) * 2002-02-20 2006-08-08 Schuman Walter F Implant placement system
US6955540B2 (en) 2002-08-23 2005-10-18 Woodwelding Ag Preparation for being fastened on a natural tooth part or tooth and corresponding fastening method
US7008226B2 (en) 2002-08-23 2006-03-07 Woodwelding Ag Implant, in particular a dental implant
JP2007500521A (ja) * 2003-07-31 2007-01-18 ウッドウェルディング・アクチェンゲゼルシャフト 傷口面に組織再生を促進する方法と装置
US20050101970A1 (en) * 2003-11-06 2005-05-12 Rosenberg William S. Functional image-guided placement of bone screws, path optimization and orthopedic surgery
JP4732368B2 (ja) * 2004-02-20 2011-07-27 ウッドウェルディング・アクチェンゲゼルシャフト 骨組織に移植されるインプラント、その生産方法および移植方法
ES2536178T3 (es) * 2004-06-10 2015-05-21 Institut Straumann Ag Procedimiento y dispositivo para la producción de puentes Maryland
US7471761B2 (en) * 2005-09-15 2008-12-30 Schick Technologies, Inc. System and method for computing oral bone mineral density with a panoramic x-ray system
US11219511B2 (en) * 2005-10-24 2022-01-11 Biomet 3I, Llc Methods for placing an implant analog in a physical model of the patient's mouth
EP2021977A4 (en) * 2006-05-11 2012-03-21 Imaging Sciences Int Llc TOMOGRAPHIC IMAGING
US20080119724A1 (en) * 2006-11-17 2008-05-22 General Electric Company Systems and methods for intraoperative implant placement analysis
DE102006061134A1 (de) * 2006-12-22 2008-06-26 Aepsilon Rechteverwaltungs Gmbh Verfahren betreffend den Transport von Zahnersatzteilen
DE102006061143A1 (de) * 2006-12-22 2008-07-24 Aepsilon Rechteverwaltungs Gmbh Verfahren, computerlesbares Medium und Computer betreffend die Herstellung von Zahnersatzteilen
KR100852627B1 (ko) 2007-04-23 2008-08-18 연세대학교 산학협력단 골과 임플란트 사이의 골유착된 골접촉 면적의 측정 장치 및 방법
US8562339B2 (en) * 2007-07-13 2013-10-22 3M Innovative Properties Company Digital orthodontic appliance coupling matrix
US9522046B2 (en) * 2010-08-23 2016-12-20 Gip Robotic surgery system
WO2009046391A1 (en) * 2007-10-03 2009-04-09 Bernard Gantes Assisted dental implant treatment
WO2009091438A1 (en) * 2008-01-14 2009-07-23 Great Lakes Orthodontics Ltd. Method of designing dental devices using four-dimensional data
FR2938183B1 (fr) * 2008-08-22 2011-12-09 Trophy Appareil de radiologie dentaire panoramique et procede d'utilisation associe
KR100939227B1 (ko) 2008-10-22 2010-01-27 오스템임플란트 주식회사 임플란트용 골밀도 측정방법
BRPI1009891B8 (pt) * 2009-03-20 2021-06-22 3Shape As sistema e método para planejamento, visualização e otimização de restaurações dentárias
US8662900B2 (en) 2009-06-04 2014-03-04 Zimmer Dental Inc. Dental implant surgical training simulation system
AU2012262215B2 (en) * 2011-06-03 2016-12-08 Smith & Nephew, Inc. Prosthesis guide comprising patient-matched features
KR101212556B1 (ko) * 2012-01-31 2012-12-14 주식회사 인피니트헬스케어 치아 교정용 고정체 위치 결정 방법 및 그 장치
KR101438412B1 (ko) * 2012-08-20 2014-09-12 주식회사 제논 치아 밀도 진단 시스템 및 방법
KR101470972B1 (ko) * 2012-11-01 2014-12-09 주식회사 메가젠임플란트 임플란트용 픽스츄어 제작 시스템
CN103315829B (zh) * 2013-06-27 2015-09-30 中国人民解放军总医院 修复一侧下颌骨缺损超过4颗牙位个性化支架的制造方法
KR101544773B1 (ko) * 2015-04-01 2015-08-17 주식회사 디오 치과 임플란트용 서지컬 가이드를 이용한 시술 안내정보 제공방법
KR101812484B1 (ko) * 2016-10-06 2017-12-28 주식회사 메가젠임플란트 임플란트 진단용 영상 생성 시스템 및 그 생성방법
KR101865701B1 (ko) 2016-10-06 2018-06-11 주식회사 메가젠임플란트 모바일 연동 임플란트 진단 시스템
US10827971B2 (en) * 2017-12-20 2020-11-10 Howmedica Osteonics Corp. Virtual ligament balancing
US11000325B2 (en) 2018-02-27 2021-05-11 Acumed Llc Bone fastener with partially overlapping threads and a varying lead
CN109064447A (zh) * 2018-06-29 2018-12-21 沈阳东软医疗***有限公司 骨密度展示方法、装置及设备

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4575805A (en) * 1980-12-24 1986-03-11 Moermann Werner H Method and apparatus for the fabrication of custom-shaped implants
JPS61109557A (ja) * 1984-11-02 1986-05-28 帝人株式会社 骨のｘ線写真像の評価方法
FR2693096B1 (fr) * 1992-07-06 1994-09-23 Deshayes Marie Josephe Procédé de modélisation de la morphologie crânienne et faciale à partir d'une radiographie du crâne.
US5320529A (en) * 1992-09-09 1994-06-14 Howard C. Weitzman Method and apparatus for locating an ideal site for a dental implant and for the precise surgical placement of that implant
US5338196A (en) * 1993-04-08 1994-08-16 Implant Innovations, Inc. Dental laboratory components and procedures for anatomical restoration on artificial root fixtures
US5444754A (en) * 1993-10-13 1995-08-22 Instrumentarium Corp. Method for localizing cross-sectional dental X-ray images
US5338198A (en) * 1993-11-22 1994-08-16 Dacim Laboratory Inc. Dental modeling simulator
US5725376A (en) * 1996-02-27 1998-03-10 Poirier; Michel Methods for manufacturing a dental implant drill guide and a dental implant superstructure
US5846079A (en) * 1996-02-29 1998-12-08 Implant Innovations, Inc. Single tooth dental restoration system
JPH1075963A (ja) * 1996-09-06 1998-03-24 Nikon Corp 歯科補綴物モデルの設計方法およびこの方法を実行するプログラムを記録した媒体

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100338975B1 (ko) * 1999-09-14 2002-05-31 최은백, 이찬경 턱뼈의 치조신경 검출방법
KR100460831B1 (ko) * 2002-01-15 2004-12-09 유용석 인공 삽입물이 식립된 생체 구조물의 3차원 유한 요소모델링 방법
KR20200129599A (ko) * 2019-05-09 2020-11-18 오스템임플란트 주식회사 치과용 파노라마 엑스선 촬영 장치 및 방법
KR20200134037A (ko) * 2019-05-21 2020-12-01 오스템임플란트 주식회사 신경관 라인 자동 생성방법 및 이를 위한 의료영상 처리장치
KR20210008220A (ko) * 2019-07-11 2021-01-21 오스템임플란트 주식회사 임플란트 시술 계획 수립을 위한 다중 골밀도 표시방법 및 그 영상 처리장치
KR20220070107A (ko) * 2020-11-20 2022-05-30 주식회사 엔가든 저해상도 삽입홀 영상 처리 방법
WO2022240106A1 (ko) * 2021-05-10 2022-11-17 오스템임플란트 주식회사 다중 골밀도 표시방법 및 장치, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램

Also Published As

Publication number Publication date
US6224373B1 (en) 2001-05-01
EP1036543A1 (en) 2000-09-20
KR100338974B1 (ko) 2002-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100338974B1 (ko) 턱뼈의 뼈밀도를 확인하기 위한 시뮬레이션 방법 및 이를 실현시키기 위한 프로그램이 기록된 기록매체
JP6483273B2 (ja) 口腔内画像の自動選択及びロック
JP6327845B2 (ja) 口腔内画像と体積画像の統合
EP3490489B1 (en) Method and system for removing orthodontic brackets from the digital mesh of the dentition
Verstreken et al. Computer-assisted planning of oral implant surgery: a three-dimensional approach.
DE69837442T2 (de) Verfahren zur anwendung bei dentaler artikulation
US8199988B2 (en) Method and apparatus for combining 3D dental scans with other 3D data sets
EP2579778B1 (en) Method for quantifying local bone changes
JP2014117611A5 (ko)
EP2973401B1 (en) Method for producing teeth surface from x-ray scan of a negative impression
Zhu et al. An algorithm for automatically extracting dental arch curve
CN114445561A (zh) 一种交互式牙齿三维图像的显示及更新方法、装置及***
Angelopoulos et al. Cone Beam Computed Tomography for the Implant Patient
Udupa Computerized surgical planning: Current capabilities and medical needs
CN113164234B (zh) 用于创建牙齿状况的图形表示的方法
González et al. Dental information along curved slices
US11576631B1 (en) System and method for generating a virtual mathematical model of the dental (stomatognathic) system
Narkbuakaew et al. A Combination of a 3D Surface Model and CBCT Images for Dental Applications Using VTK Library
Ng Cone Beam CT in Dentistry: An Atlas for Dentists and Medical Radiologists
진방달 Patient-Specific Mandibular Contact Surface Quad Mesh Generation using B-Splines
CN116549160A (zh) 一种口腔数位模型于断层扫描数据间转移的骨等值面叠合法
CN117898827A (zh) 一种将种植体规划映射于口腔全景图的方法及***
HUA 3D orthodontics visualization
Goodwin et al. 3-D Representation and Visualisation of the Human Face and Applications to Surgery, Morphology, Anthropometrics and Forensic Science

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130308

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140227

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150520

Year of fee payment: 14

LAPS Lapse due to unpaid annual fee