KR20110135322A

KR20110135322A - 치과 치료용 가상 중첩 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20110135322A
Application number: KR1020100133537A
Authority: KR
Inventors: 강석진; 권하자
Original assignee: 주식회사 오라픽스
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2011-12-16
Also published as: KR20110135324A; KR101316892B1; KR101252277B1; KR101252278B1; KR20110135323A

Abstract

본 발명은 치과 치료용 가상 중첩 장치 및 그 방법과, 상기 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터에 의해 판독 가능하고 상기 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령의 프로그램을 실체적으로 구현하는 프로그램 저장장치에 관한 것으로, 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델의 측면 및 정면에 대해 경사각도, 크기 및 위치를 가상 중첩한 후 3차원 치아모델의 회전을 통해 상면에 대한 가상 중첩을 진행하여 치과 치료 진단을 위한 사용자 인터페이스 환경을 제공하기 위한, 치과 치료용 가상 중첩 장치 및 그 방법과, 상기 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터에 의해 판독 가능하고 상기 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령의 프로그램을 실체적으로 구현하는 프로그램 저장장치를 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명의 가상 중첩 장치는, 2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 3차원 치아모델을 오버레이하여 로딩하기 위한 데이터 로딩부; 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여 경사각도 및 길이를 측정하기 위한 수치 측정부; 및 상기 2차원 치아이미지의 경사각도에 따라 상기 3차원 치아모델의 경사각도를 조정하고, 상기 3차원 방사선이미지의 길이에 따라 상기 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 조정하여 중첩하기 위한 가상 중첩부;를 포함한다.

Description

치과 치료용 가상 중첩 장치 및 그 방법{IMAGINARY OVERLAY APPARATUS AND METHOD FOR DENTAL TREATMENT}

본 발명은 치과 치료용 가상 중첩 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델의 측면 및 정면에 대해 경사각도, 크기 및 위치를 가상 중첩한 후 3차원 치아모델의 회전을 통해 상면에 대한 가상 중첩을 진행하여 치과 치료 진단을 위한 사용자 인터페이스 환경을 제공하기 위한, 치과 치료용 가상 중첩 장치 및 그 방법과, 상기 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터에 의해 판독 가능하고 상기 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령의 프로그램을 실체적으로 구현하는 프로그램 저장장치에 관한 것이다.

일반적으로, 치열(齒列)은 턱관절운동에 따라 상하 치아가 교합되면서 음식물을 씹을 수 있는 구조로 이루어진다. 이때, 치열이 고르지 않아 상하의 치아교합이 비정상적인 상태를 '부정교합'이라 한다.

이러한 부정교합은 치아의 위치가 이상한 전이치(轉移齒), 치열이 고르지 못한 난항치(亂杭齒), 어금니는 맞물리나 앞니가 맞물리지 않는 개교(開咬), 위 치열 특히, 앞니가 아래 치열을 덮는 정도가 현저한 과개(過蓋), 옆니와의 사이가 벌어진 치간이개(齒間離開), 특정의 이가 옆니에 끼어서 제대로 자라지 못하는 저위교합(低位咬合) 등의 치열상의 부정에 의한 부정교합과 상악(상부턱) 및 하악(하부턱)의 성장이상에 따른 골격성 부정교합 등을 포함한다.

특히, 골격성 부정교합의 환자의 경우에는 위아래 치아의 어긋남이 심해 음식물을 씹거나 깨물기 어려울 뿐만 아니라 발음도 이상하며, 얼굴이 비뚤어져 비대칭으로 변하여 심한 경우에 주걱턱이나 무턱으로 얼굴형이 변할 수도 있다.

상기와 같은 이유로, 부정교합은 정상교합으로 만들기 위해 적절한 치료가 필요하다. 부정교합의 치료법은 환자의 나이, 악골 및 구강조건 등에 따라 달라지며 가철식 교정장치와 고정식 교정장치 등과 같은 다양한 장치를 사용한다. 이에 따라, 대부분 치과에서는 부정교합을 치료하기 위해 다음과 같은 과정을 거친다. 먼저, 치과에서는 환자에 대해 문진을 실시하고, 환자의 치과용 엑스레이를 찍어 치아의 뿌리상태와 잇몸의 건강도 등을 관찰한다. 다음으로, 치과에서는 환자의 악 안면 방사선 사진과 석고 모형을 계측 및 분석하여 진단하고 치료계획을 세운다. 이후, 치과에서는 적절한 교정장치를 선택해 환자에게 일정기간 적용한 후 교정장치를 제거하며, 다시 유지장치를 환자에게 일정기간 동안 장착시켜 치료를 완료한다.

하지만, 골격성 부정교합인 경우에 치과에서는 악 교정 시술을 시행한다. 여기서, 악 교정 시술이라 함은 치아와 얼굴 부분의 골격적인 이상을 바로잡아 기능적이고 심미적인 얼굴을 만드는 시술이다. 악 교정 시술은 환자의 상악과 하악의 치아배열을 본떠 제작한 상부모형물과 하부모형물 사이에 교정장치를 제작하여 환자에게 적용한다. 이때, 교정장치는 치아를 본뜬 상부모형물과 하부모형물을 교합(咬合)한 상태에서 치아배열에 따라 제작된다.

그런데, 악 교정 시술이 성공적이지 않을 경우에는 악 교정 수술을 시행한다. 이러한 악 교정 수술은 일부 절개된 턱뼈(위턱뼈 또는 아래턱뼈의 일부)를 바른 위치에 고정하기 어려워, 환자의 치아석고모형을 이용해 수술 후를 예측하고 절단한 후 목표위치를 구현한다.

통상의 악 교정 수술에서는 윗니/아랫니 공간 사이를 복합재료(즉, 레진)를 채워 넣어 마우스 피스와 같이 말발굽 형태의 치아 음형이 있는 틀(이하 "웨이퍼"라 함)을 제작한다. 이렇게 제작된 웨이퍼를 수술 시에 절개되지 않은 턱부분의 치아에 고정시키고 절개된 턱뼈의 치아를 맞춰 원하는 위치를 잡아준다. 이때, 상악의 위치를 잡아주는 웨이퍼를 '인터미디어트 웨이퍼(intermediate wafer)'라 하고, 하악의 위치를 잡아주는 웨이퍼를 '파이널 웨이퍼(final wafer)'라 한다.

종래에는 악 교정 수술을 위해 필요한 웨이퍼를 제작하기 위해 석고모형을 이용하여 수작업으로 웨이퍼를 제작하였다. 이와 같이 종래에는 석고모형을 이용해 수작업으로 웨이퍼를 제작하므로 제작 과정이 복잡하고 각 과정에 많은 오차가 존재할 가능성이 존재한다.

이하, 종래의 웨이퍼 제작과정을 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

도 1은 페이스 보가 환자의 구강에 삽입된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 석고모형을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 교합기를 설명하기 위한 도면이다.

웨이퍼 제작의 일례로 2차원 치아이미지를 이용한 두개골분석법(cephalometrics)을 활용하여, 환자의 2차원 치아이미지를 획득하여 부정교합의 상태를 대략적으로 파악한다. 즉, 방사선이미지의 측면사진을 이용해 상하 비대칭을 파악하고, 정면사진을 이용해 좌우의 비대칭을 파악한다.

방사선이미지를 이용해 부정교합의 상태가 파악되면, 도 1에 도시된 페이스 보(face bow: 11)를 이용해 환자의 치아와 두개골의 상대적인 3차원 위치를 획득할 수 있다. 이때, 페이스 보(11)를 이용해 환자의 구강 내에 삽입되는 스틸판 위에 환자가 입으로 물때 생기는 치아의 자국을 남겨 음형 치아틀을 획득한다. 이후, 도 2에 도시된 것처럼 환자의 치아 모형을 석고로 제작하여 석고모형(12)을 얻는다.

또한, 도 3에 도시된 교합기(articulator: 13)를 이용하여 치아의 자국을 갖는 음형 치아틀을 포함하는 페이스 보(11)를 교합기(13)에 체결하고 상악 석고모형(13a)과 하악 석고모형(13b)을 마운팅한다.

교합기(13)는 프랑크포트면(frankfort horizontal plane)을 기준으로 사람의 턱관절운동을 구현하기 위한 기구로서, 석고모형을 이용하여 턱운동을 재현한다. 즉, 교합기(13)는 상악치아 및 하악치아의 석고모형 사이에 배치된 치아자국을 갖는 음형 치아틀 즉, 웨이퍼를 이용해 턱운동을 실제와 같이 재현할 수 있다.

그러나, 종래 방식은 상기와 같은 과정 중에 발생할 수 있는 페이스 보(11) 자체의 오차, 교합기(13)의 재현시 오차 및 교합기(13) 기능상 오차 등이 존재할 수 있고, 의사의 주관적인 판단에 의해 분석됨에 따른 오차 발생의 여지가 남게 된다.

도 4 및 도 5는 가상수술이 완료된 석고모형을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 완성된 웨이퍼를 보여주는 도면이다.

도 4를 참고하면, 교합기(13)에 의해 재현된 턱운동을 확인한 후, 석고모형을 이용해 가상수술을 하기 위해 기준점(15)을 석고모형에 표시한다. 계측을 완료한 석고모형(13a,13b)은 표시선을 따라 절단하고 수술계획에 따라 이동시키는 가상 수술을 한 다음 왁스(14)를 이용해 고정한다.

가상수술이 완료된 상태의 석고모형(13a,13b)은 상악(13a)과 하악(13b)의 석고모형 치아 사이에 공간(16)을 갖는다.

도 5에 도시된 것처럼 공간(16)에 복합재료(레진: 17)를 채워 넣어 굳힌다.

이렇게 하면 도 6에 도시된 실제 수술을 위한 치아의 음형틀인 웨이퍼(18)의 제작이 완료된다.

이러한 웨이퍼는 악교정 수술 시에 치아의 위치를 기억하기 위한 모형으로 사용되어 수술 시에 절개되지 않은 턱부분의 치아에 고정시키고 절개된 턱뼈의 치아를 맞추어 원하는 위치를 찾는데 중요한 역할을 한다.

이러한 종래의 제작방법에 의해 제작된 웨이퍼는 석고모형을 이용해 가상수술을 하여 수작업으로 제작되므로 의사의 주관적 판단에 의해 그 제작이 어렵고 전술한 바와 같이 각 과정상에 많은 오차가 존재할 가능성을 배제할 수 없다.

또한, 페이스 보와 교합기와 석고모형 등을 사용해야 하므로 제작과정도 복잡하고 제작비용도 높은 실정이다.

따라서, 기존에 수작업에 의존하지 않고 높은 정밀도를 제공할 수 있는 웨이퍼 제작방법의 필요성이 요구된다.

따라서 상기와 같은 종래 기술은 페이스 보, 교반기 및 석고 모형 등을 이용하여 환자의 실제 치아 구조를 구현함으로써 제작과정이 복잡하고 제작비용이 높아질뿐만 아니라 치과 치료 진단에 있어 시뮬레이션을 수행하기 어렵다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.

따라서 본 발명은 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델의 측면 및 정면에 대해 경사각도, 크기 및 위치를 가상 중첩한 후 3차원 치아모델의 회전을 통해 상면에 대한 가상 중첩을 진행하여 치과 치료 진단을 위한 사용자 인터페이스 환경을 제공하기 위한, 치과 치료용 가상 중첩 장치 및 그 방법과, 상기 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터에 의해 판독 가능하고 상기 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령의 프로그램을 실체적으로 구현하는 프로그램 저장장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 가상 중첩 장치는, 2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 3차원 치아모델을 오버레이하여 로딩하기 위한 데이터 로딩부; 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여 경사각도 및 길이를 측정하기 위한 수치 측정부; 및 상기 2차원 치아이미지의 경사각도에 따라 상기 3차원 치아모델의 경사각도를 조정하고, 상기 3차원 방사선이미지의 길이에 따라 상기 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 조정하여 중첩하기 위한 가상 중첩부;를 포함한다.

또한, 본 발명의 가상 중첩 장치는, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델을 확인하여, 상기 참조점을 선택하기 위한 인터페이스를 제공하기 위한 사용자 인터페이스부;를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 가상 중첩 장치는, 제 1 항에 있어서, 외부로부터 획득된 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델을 환자별로 저장하기 위한 저장부를 더 포함한다.

상기 2차원 치아이미지는 측면이미지 및 정면이미지를 포함하며, 상기 3차원 치아모델은 3차원 공간의 좌표계를 설정하여 해부학적으로 시상면인 X-Y 평면과 관상면인 Y-Z 평면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 데이터 로딩부는, 상기 측면이미지일 때 상기 측면이미지에 대응되는 상기 X-Y 평면을 로딩하고, 상기 정면이미지일 때 상기 정면이미지에 대응되는 상기 Y-Z 평면을 로딩하는 것을 특징으로 한다.

상기 수치 측정부는, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델의 교합면에서 사용자에 의해 서로 동일한 지점에 선택된 적어도 두 개의 참조점 간 선분에 대한 경사 각도 및 길이를 측정하는 것을 특징으로 한다.

상기 가상 중첩부는, 상기 정면이미지와 상기 Y-Z 평면을 서로 가상 중첩한 후, 상기 Y-Z 평면에 대해 Y축을 회전축으로 회전하여 위치를 조정하는 것을 특징으로 한다.

상기 가상 중첩부는, 가상 중첩을 완료한 후 상기 2차원 치아이미지 상의 참조눈금을 이용하여 상기 2차원 치아이미지의 크기에 대한 오차를 보정하는 것을 특징으로 한다.

상기 가상 중첩부는, 상기 측면이미지에서 트레이싱의 힌지축과 가상 교합기의 회전축을 중첩하여 가상 교합기가 결합된 상태를 구현하는 것을 특징으로 한다.

상기 사용자 인터페이스부는, 가상 중첩 작업을 수행하기 위해 입력기능 및 출력기능을 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 가상 중첩 방법은, 2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 3차원 치아모델을 로딩하는 로딩 단계; 및 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델에 대한 경사각도, 크기 및 위치를 조정하여 중첩하는 가상 중첩 단계;를 포함한다.

상기 로딩 단계는, 상기 측면이미지일 때 상기 측면이미지에 대응되는 상기 X-Y 평면을 로딩하고, 상기 정면이미지일 때 상기 정면이미지에 대응되는 상기 Y-Z 평면을 로딩하는 것을 특징으로 한다.

상기 가상 중첩 단계는, 상기 2차원 치아이미지와 상기 3차원 치아모델의 교합면에서 사용자에 의해 순차로 서로 동일한 지점에 선택된 적어도 두 개의 참조점 간 선분에 대한 경사 각도를 측정하는 단계; 상기 2차원 치아이미지의 상기 선분에 대한 경사각도에 따라 상기 3차원 치아모델의 경사각도를 조정하는 단계; 상기 3차원 치아모델과 상기 2차원 치아이미지의 교합면에서 사용자에 의해 순차로 서로 동일한 지점에 재선택된 적어도 두 개의 참조점 간 선분에 대한 길이를 측정하는 단계; 및 상기 3차원 치아모델의 상기 선분에 대한 길이에 따라 2차원 치아이미지에 대한 크기 및 위치를 조정하는 단계;를 포함한다.

상기 가상 중첩 단계는, 상기 정면이미지와 상기 Y-Z 평면을 서로 가상 중첩한 후, 상기 Y-Z 평면에 대해 Y축을 회전축으로 회전하여 위치를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 가상 중첩 방법은 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩이 완료된 후 가상 치료 진단을 위한 사용자 인터페이스 환경을 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함한다.

한편, 본 발명은 치과 치료용 가상 중첩 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터에 의해 판독 가능하고 상기 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령의 프로그램을 실체적으로 구현하는 프로그램 저장장치로서, 상기 방법은, 2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 3차원 치아모델을 로딩하는 단계; 및 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델에 대한 경사각도, 크기 및 위치를 조정하여 중첩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그램 저장장치를 포함한다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델의 측면 및 정면에 대해 경사각도, 크기 및 위치를 가상 중첩한 후 3차원 치아모델의 회전을 통해 상면에 대한 가상 중첩을 진행하여 치과 치료 진단을 위한 사용자 인터페이스 환경을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 수술용 웨이퍼의 제작을 위한 치아 모형을 교반기에 결합하는 일련의 과정을 가상 중첩 기능으로 대체함으로써, 실제 작업에 필요한 시간, 비용 및 인력의 소모 없이 작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 페이스 보가 환자의 구강에 삽입된 상태를 설명하기 위한 도면,
도 2는 석고모형을 설명하기 위한 도면,
도 3은 교합기를 설명하기 위한 도면,
도 4 및 도 5는 가상수술이 완료된 석고모형을 설명하기 위한 도면,
도 6은 완성된 웨이퍼를 보여주는 도면,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 치료용 가상 중첩 장치에 대한 구성도,
도 8a는 2차원 치아이미지의 측면이미지를 나타낸 도면,
도 8b는 2차원 치아이미지의 정면이미지를 나타낸 도면,
도 9a는 3차원 치아모델의 X-Y 평면을 나타낸 도면,
도 9b는 3차원 치아모델의 X-Z 평면을 나타낸 도면,
도 9c는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면을 나타낸 도면,
도 10a는 2차원 치아이미지의 측면이미지와 3차원 치아모델의 X-Y 평면에 대한 로딩 상태를 나타낸 도면,
도 10b는 2차원 치아이미지의 정면이미지와 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대한 로딩 상태를 나타낸 도면,
도 11a는 2차원 치아이미지의 측면이미지에서 참조점 선택을 나타낸 도면,
도 11b는 3차원 치아모델의 X-Y 평면에서 참조점 선택을 나타낸 도면,
도 12a 및 도 12b는 2차원 치아이미지의 측면이미지와 3차원 치아모델의 X-Y 평면에 대한 가상 중첩 작업에 대한 도면,
도 13a 및 도 13b는 2차원 치아이미지의 정면이미지와 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대한 가상 중첩 작업에 대한 도면,
도 14a 및 도 14b는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대해 Y축 회전을 이용한 가상 중첩 작업에 대한 도면,
도 15a 및 도 15b는 2차원 치아이미지의 크기에 대한 오차 보정 작업에 대한 도면,
도 16a 및 도 16b는 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델을 중첩한 후 가상 교합기를 결합한 상태에 대한 도면,
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 치료용 가상 중첩 방법에 대한 흐름도이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 치료용 가상 중첩 장치에 대한 구성도이다. 도 8a는 2차원 치아이미지의 측면이미지를 나타낸 도면이고, 도 8b는 2차원 치아이미지의 정면이미지를 나타낸 도면이다. 도 9a는 3차원 치아모델의 X-Y 평면을 나타낸 도면이고, 도 9b는 3차원 치아모델의 X-Z 평면을 나타낸 도면이고, 도 9c는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면을 나타낸 도면이다. 도 10a는 2차원 치아이미지의 측면이미지와 3차원 치아모델의 X-Y 평면에 대한 로딩 상태를 나타낸 도면이고, 도 10b는 2차원 치아이미지의 정면이미지와 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대한 로딩 상태를 나타낸 도면이다. 도 11a는 2차원 치아이미지의 측면이미지에서 참조점 선택을 나타낸 도면이고, 도 11b는 3차원 치아모델의 X-Y 평면에서 참조점 선택을 나타낸 도면이다. 도 12a 및 도 12b는 2차원 치아이미지의 측면이미지와 3차원 치아모델의 X-Y 평면에 대한 가상 중첩 작업에 대한 도면이다. 도 13a 및 도 13b는 2차원 치아이미지의 정면이미지와 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대한 가상 중첩 작업에 대한 도면이다. 도 14a 및 도 14b는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면에 대해 Y축 회전을 이용한 가상 중첩 작업에 대한 도면이다. 도 15a 및 도 15b는 2차원 치아이미지의 크기에 대한 오차 보정 작업에 대한 도면이다. 도 16a 및 도 16b는 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델을 중첩한 후 가상 교합기를 결합한 상태에 대한 도면이다.

일반적인 중첩(마운팅: mounting) 작업은 일명 '페이스 보 트랜스퍼(face bow transfer)'라 하는데, 수술 전 환자의 치아 형상을 본떠 석고 모형을 만든 후 필요에 따라 석고 모형을 자르고 교합기에 위치시키는 과정을 진행한다. 다만, 이러한 중첩 작업은 석고 모형에 대한 베이스 작업을 수행할 때 잘못 제작된 경우에 전술한 일련의 작업을 재수행해야 한다.

이에 반해, 본 발명의 일실시예에 따른 치과 치료용 가상 중첩 장치(이하 "가상 중첩 장치"라 함, 100)는, 환자로부터 획득된 치아 모형을 교합기에 결합하여 실제로 환자의 구강 자세를 구현하는 중첩 작업을 가상 공간상에 재현하여 일련의 가상 중첩 작업을 수행할 수 있는 사용자 인터페이스 환경을 제공한다.

이때, 가상 중첩 장치(100)는 환자의 두부(頭部)에 대한 2차원 치아이미지와 환자의 상하악 치아에 대한 3차원 치아모델을 각각 획득한 후, 가상 공간에서 3차원 치아모델을 2차원 치아이미지에 중첩하여 실제상황에서의 중첩 상태를 재현한다. 즉, 가상 중첩 장치(100)는 하부 레이어(lower layer)에 2차원 치아이미지를 위치시키고 상부 레이어(upper layer)에 3차원 치아모델을 위치시킨 후 서로 대응시켜 오버레이(overlay)한다.

여기서, 2차원 치아이미지는 두개골 분석법(cephalometrics)에 따라 치과용 엑스레이(X-ray) 또는 치과용 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography: CT) 등을 통해 촬영된 환자 두부에 대한 방사선이미지를 의미한다(도 8a 및 도 8b 참조). 이때, 2차원 치아이미지는 촬영방향에 따라 환자 두부의 측방향에서 촬영된 측모 두부 방사선이미지(lateral cephalogram, 이하 "측면이미지"이라 함, 200a), 환자 두부의 정방향에서 촬영된 정모 두부 방사선이미지(posteroanterior cephalogram, 이하 "정면이미지"이라 함, 200b), 환자 두부의 위에서 내려다 본 시점에서 촬영된 이하 두정 방사선이미지(submentovertex cephalogram, 이하 "상면이미지"라 함)로 구분된다.

이러한 2차원 치아이미지는 한 초점으로부터 나온 X선을 피사체에 투과하여 필름에 형성함으로써 필름과 피사체의 거리가 멀어질수록 확대된 이미지로 나타난다. 즉, 2차원 치아이미지는 환자 두부의 실측 크기와 비교하여 어느 정도의 오차가 존재할 수 있다.

하지만, 2차원 치아이미지는 환자 두부의 실제 안면 골격 구조를 그대로 반영함으로써 환자의 실제 치아구조를 파악할 수 있다. 다시 말해, 본 발명에서는 일반적으로 페이스 보 및 바이트 포크 등을 통해 환자의 치아와 두개골의 상대적 위치를 실측하여 실제 환자의 치아구조를 확인하는 과정을 대신하여 2차원 치아이미지를 통해 가상 중첩에 필요한 치아의 경사각도(canting)를 확인한다. 여기서, 치아의 경사각도는 2차원 치아이미지에서 윗니와 아랫니 간에 서로 맞닿는 치아면인 교합면에 대한 기울어진 정도를 통해 확인할 수 있다.

아울러, 3차원 치아모델은 렌더링(rendering)을 통해 가상공간에 실제 환자의 치아와 비슷한 양감과 질감을 갖는 3차원 치아 형상을 구현한 3차원 치아 형상 데이터를 의미한다(도 9a 내지 도 9c 참조). 이때, 3차원 치아모델은 환자의 치아를 형상화한 석고모형을 3차원 스캐너를 통해 3차원 치아 형상 데이터를 획득하거나, 통상적인 치과용 컴퓨터 단층촬영을 통해 3차원 치아 형상 데이터를 획득할 수 있다. 이러한 3차원 치아모델 획득 방식은 당업자라면 쉽게 이해할 수 있으므로, 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.

이러한 3차원 치아모델은 환자의 실제 치아에 일대일(1:1)로 대응하는 실측 크기의 모델링 데이터로서, 가상공간상에 환자의 실제 치아를 그대로 구현한 것이다. 다만, 3차원 치아모델은 환자의 실제 치아의 실측 크기만 동일할 뿐 치아의 경사각도를 반영하지 않는다.

이때, 3차원 치아모델에는 3차원 공간에서 계측의 정량화를 위한 좌표계가 설정된다. 즉, X-Y 평면(300a)은 해부학적으로 시상면(sagittal plane)으로서, 정중 구개 봉합부(midpalatal suture, 301)와 PMRJ(junction of the incisive papilla and midpalatal suture, 302)에 의해 결정된다(도 9a 참조). 여기서, 정중 구개 봉합부(301)는 상악의 입천장(오목부)의 좌우 대칭을 가르는 중앙선을 나타내는 해부학적 구조물이고, PMRJ(302)는 절치유두(incisive papilla, 303)와 정중 구개 봉합부(301)의 접합부로서 입천장 전방부의 좌우대칭 중앙선상의 돌출된 잇몸 조직이다. 또한, X-Z 평면(300b)은 해부학적으로 프랑크포트면(frankfort horizontal plane)으로서, PMRJ(302)를 포함하여 X-Y 평면(300a)에 수직인 평면으로 결정된다(도 9b 참조). 아울러, Y-Z 평면(300c)은 해부학적으로 관상면(coronal plane)으로서, PMRJ(302)를 포함하여 X-Y 평면(300a) 및 X-Z 평면(300b)에 수직인 면으로 결정된다(도 9c 참조).

구체적으로, 가상 중첩 장치(100)는 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델을 하기와 같이 중첩한다.

즉, 가상 중첩 장치(100)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)를 통해 확인된 교합면 경사각도에 따라 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)(즉, 시상면)에서 X축의 경사각도를 조정한 후, 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 크기 및 위치로 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)의 크기 및 위치를 조정한다. 마찬가지로, 가상 중첩 장치(100)는 2차원 치아이미지의 정면이미지(200b)를 통해 확인된 교합면 경사각도에 따라 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)(즉, 관상면)에서 Z축의 경사각도를 조정한 후, 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에 대한 크기 및 위치로 2차원 치아이미지의 정면이미지(200b)의 크기 및 위치를 조정한다. 다만, 가상 중첩 장치(100)는 3차원 치아모델의 X-Z 평면(300b)(즉, 프랑크포트면)에 2차원 치아이미지의 상면이미지를 대응시켜 중첩하는 작업의 경우에, 전술한 바와 같은 과정을 별도로 진행하지 않고 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에서 Y축(즉, 가장 앞쪽의 두 치아의 중점)을 회전축으로 하여 회전 정도를 반영하는 과정으로 대체한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 가상 중첩 장치(100)는 데이터 로딩부(110), 수치 측정부(120), 가상 중첩부(130), 사용자 인터페이스부(140), 저장부(150)를 포함한다.

데이터 로딩부(110)는 하부 레이어에 2차원 치아이미지, 상부 레이어에 3차원 치아모델을 오버레이하여 사용자 인터페이스부(140)를 통해 표시한다(도 10a 및 도 10b 참조).

구체적으로, 데이터 로딩부(110)는 사용자의 촬영방향 선택에 따른 2차원 치아이미지[즉, 측면이미지(200a) 또는 정면이미지(200b)]를 로딩한다. 아울러, 데이터 로딩부(110)는 3차원 치아모델[즉, X-Y 평면(300a) 또는 Y-Z 평면(300c)]을 로딩하는데, 사용자에 의해 선택된 2차원 치아이미지의 촬영방향에 대응하여 로딩하는 것이 바람직하다.

즉, 데이터 로딩부(110)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)가 로딩된 경우에 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)을 표시하여 로딩하고, 2차원 치아이미지의 정면이미지(200b)가 로딩된 경우에 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)을 표시하여 로딩한다.

수치 측정부(120)는 데이터 로딩부(110)에 의해 로딩된 2차원 치아이미지 또는 3차원 치아모델에 대해 임의의 두 참조점 간의 경사각도와 길이를 측정한다. 즉, 수치 측정부(120)는 2차원 치아이미지 또는 3차원 치아모델에 사용자에 의해 두 개의 참조점이 지정되면, 두 개의 참조점 사이의 경사각도와 두 개의 참조점 사이를 연결한 선분 길이를 측정한다. 여기서, 참조점은 환자의 교합면의 1번 치아와 7번 치아 각각에 대해 선택되는 것이 바람직하나 환자 치아의 경사각도를 반영할 수 있는 경우에 임의의 두 지점이 선택될 수도 있다. 다만, 설명의 편의상 본 발명에서는 교합면에 참조점을 선택하는 경우에 대해 설명하기로 한다(도 11a 및 도 11b 참조). 도 11a에서는 2차원 치아이미지에서 두 참조점으로 제1 참조점(211) 및 제2 참조점(212)을 사용자가 선택한 경우를 나타내고, 도 11b에서는 3차원 치아모델에서 두 참조점으로 제3 참조점(311) 및 제4 참조점(312)을 사용자가 선택한 경우를 나타낸다.

가상 중첩부(130)는 3차원 공간을 구성하는 각각의 축에 대해 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델을 서로 대응하여 중첩한다. 바람직하게는, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에서 환자의 교합면을 기준으로 서로 대응시켜 중첩한다.

우선, 가상 중첩부(130)는 수치 측정부(120)에 의한 측정결과를 이용하여 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대해 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)(시상면)을 오버레이하여 중첩한다. 즉, 가상 중첩부(130)는 우선 2차원 치아이미지에 기초하여 3차원 치아모델에서 교합면 경사각도를 조정한 후, 3차원 치아모델에 기초하여 2차원 치아이미지에서 교합면의 크기 및 위치를 중첩한다.

구체적으로, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a) 및 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)을 하기와 같은 일련의 과정을 통해 중첩한다.

가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 교합면 경사각도에 따라 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 교합면 경사각도를 설정함으로써, 환자의 실제 교합면 경사각도를 3차원 치아모델에 반영한다(도 12a 참조). 이는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 교합면 경사각도를 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 교합면 경사각도에 일치시키기 위함이다. 여기서, 교합면 경사각도는 X축에 대해 기울어진 정도를 나타낸다.

이를 위해, 수치 측정부(120)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에서 사용자에 의해 지정된 두 개의 참조점을 연결한 선분을 이용하여 교합면 경사각도를 측정한다. 아울러, 수치 측정부(120)는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에서 사용자에 의해 지정된 두 개의 참조점을 연결한 선분을 이용하여 교합면 경사각도를 측정한다. 이때, 사용자는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)와 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)의 교합면에서 서로 동일한 위치에 해당 참조점을 지정하는데, 일례로, 교합면상의 1번 치아와 7번 치아를 선택하여 선분을 결정한다. 그리고, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 교합면 경사각도를 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 교합면 경사각도로 변경한다. 즉, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 교합면 경사각도에 따라 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 교합면 경사각도를 회전한다. 다시 말해, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 교합면 경사각도를 실제 환자의 교합면 경사각도로 설정한다.

다음으로, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 크기 및 위치에 따라 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 크기 및 위치를 중첩한다(도 12b 참조). 이는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 크기 및 위치를 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 길이 및 위치에 일치시키기 위함이다.

이를 위해, 수치 측정부(120)는 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에서 사용자에 의해 지정된 두 개의 참조점을 연결한 선분을 이용하여 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에서 교합면을 통해 크기 및 위치를 측정한다. 아울러, 수치 측정부(120)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에서 사용자에 의해 지정된 두 개의 참조점을 연결한 선분을 이용하여 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에서 교합면을 통해 크기 및 위치를 측정한다. 이때, 사용자는 전술한 바와 마찬가지로 해당 참조점을 교합면에 서로 동일한 위치에 지정한다. 그리고, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 크기 및 위치에 따라 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 크기 및 위치를 대응하여 중첩한다. 이때, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델에서의 선분 길이에 따라 2차원 치아이미지에서의 선분 길이를 조정함으로써, 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대한 크기에 맞춰 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대한 크기를 조정한다. 이 경우는 2차원 치아이미지에서의 교합면 및 3차원 치아모델에서의 교합면이 서로 일치하지 않을 뿐 경사각도와 크기가 동일하다. 이후, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지에서의 선분과 3차원 치아모델에서의 선분에 대한 각 중점을 확인하고, 2차원 치아이미지에서의 선분 중점을 3차원 치아모델에서의 선분 중점으로 위치를 조정한다. 이로써, 2차원 치아이미지의 교합면은 3차원 치아모델의 교합면과 서로 일치하여 동일한 지점에 위치한다.

한편, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 정면이미지(200b)에 대해 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)(관상면)에 대해서도 전술한 바와 같이 일련의 중첩 작업을 동일하게 수행한다(도 13a 및 도 13b 참조). 이때, 교합면 경사각도는 Z축의 기울어진 정도를 나타낸다. 이에 대한 자세한 설명은 앞서 언급한 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에 대해 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)(시상면)에 대한 중첩 작업을 통해 쉽게 이해될 수 있으므로 생략하기로 한다.

그런데, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 상면이미지에 대해 3차원 치아모델의 X-Z 평면(300b)(프랑크포트면)을 중첩하는 경우에, 전술한 바와 같은 일련의 중첩 작업을 수행하지 않고, 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에 대해 Y축을 회전축으로 회전시켜 조정한다.

이를 위해, 가상 중첩부(130)는 사용자에 의해 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에서 Y축을 회전축으로 설정한다. 이때, 사용자는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에서 가장 앞쪽의 두 치아(321)의 가운데를 Y축으로 선택하는데(도 14a 참조), Y축은 대략 정중 구개 봉합부(301) 및 PMRJ(302)의 교점에 수직으로 교차한다. 이후, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에서 가장 바깥쪽 지점(322)이 이동하기 원하는 위치(323)가 사용자에 의해 선택되면, 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)이 Y축을 회전축으로 사용자에 의해 선택된 위치로 회전한다(도 14b 참조).

한편, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩 작업을 수행한 후, 후속 과정으로 가상 치료 진단의 일환으로 페이퍼 서저리(paper surgery), 웨이퍼 제작 및 치아 교정 등에 필요한 사용자 인터페이스를 제공한다.

부가적으로, 가상 중첩부(130)는 중첩 작업을 완료한 후 2차원 치아이미지의 크기에 대한 오차를 보정할 수 있다(도 15a 및 도 15b 참조). 여기서, 전술한 바와 같이 2차원 치아이미지의 크기는 3차원 치아모델의 크기에 맞춰 조정되는데, 이는 사용자에 의해 지정된 참조점을 이용하기 때문에 오차가 발생할 수 있다. 이를 위해, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 크기를 알려주는 통상의 참조눈금(221)의 간격을 기 설정된 거리값(222)으로 재조정한다. 이때, 가상 중첩부(130)는 사용자의 조작으로 수치 측정부(120)를 통해 참조눈금의 간격이 계측된 후, 이미 알려진 거리값이 사용자에 의해 입력되면 2차원 치아이미지의 크기를 재설정한다. 도 15a 및 도 15b에서, 이미 알려진 참조눈금의 거리값이 '4'일 때, 2차원 치아이미지의 참조눈금(221)을 계측한 결과가 '3.99'이므로 2차원 치아이미지의 크기를 '4'로 재설정한다.

부가적으로, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지와 3차원 치아모델을 중첩한 후 가상 교합기(331)가 결합된 상태를 구현한다(도 16a 및 도 16b). 이때, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a)에서 트레이싱(tracing)의 힌지축(hinge axis)(332)과 가상 교합기(331)의 회전축(333)을 중첩한다. 사용자는 가상 교합기(331)의 회전축(333)을 선택한 후 트레이싱의 힌지축(332)을 선택한다.

사용자 인터페이스부(140)는 일련의 가상 중첩 작업을 수행하기 위한 가상 중첩 장치(100)에 대한 접근성을 사용자에게 제공한다. 즉, 사용자 인터페이스부(140)는 가상 중첩 장치(100)를 조작하는 입력기능을 제공하기 위해 다양한 입력장치(예를 들어, 키보드, 마우스, 터치패드, 펜 마우스 등)와 연결하며, 가상 중첩 장치(100)의 처리 결과를 표시하는 출력기능을 제공하기 위해 다양한 출력장치(예를 들어, 모니터, 프린터 등)와 연결한다. 일례로, 사용자는 키보드 또는 마우스를 이용하여 가상 중첩을 위한 소정의 작업을 입력하면, 모니터를 통해 그 결과가 출력되는 것을 확인할 수 있다.

저장부(150)는 환자별로 환자 개인 정보, 환자의 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델 등을 저장한다. 여기서, 환자 개인 정보에는 환자 이름, 주민등록번호, 진료 이력, 진료 일정 정보 등을 포함한다. 이때, 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델은 가상 중첩 장치(100)에 직접 연결된 해당 외부기기(즉, 엑스레이 장치, 3차원 스캐너 등)로부터 직접 획득되거나, 외부에서 기 획득된 후 유무선 통신을 통해 제공될 수도 있다.

도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 치료용 가상 중첩 방법에 대한 흐름도이다.

먼저, 가상 중첩 장치(100)는 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델의 측면과 정면에 대한 가상 중첩 작업을 수행한다. 이때, 가상 중첩 장치(100)는 측면 또는 정면 중 어느 면에 대해 먼저 가상 중첩 작업을 수행할 수 있으나, 바람직하게는 측면에 대해 먼저 수행한다. 즉, 가상 중첩 장치(100)는 2차원 치아이미지의 측면이미지(200a) 및 3차원 치아모델의 X-Y 평면(300a)에 대해 가상 중첩 작업을 수행한 후, 2차원 치아이미지의 정면이미지(200b) 및 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에 대한 가상 중첩 작업을 수행하는 것이 바람직하다. 여기서는 측면 및 정면에 대한 가상 중첩 작업이 서로 동일한 과정을 거쳐 진행하므로 특별히 구분하여 설명하지 않고 통칭하여 설명한다.

구체적으로, 데이터 로딩부(110)는 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델을 오버레이하여 사용자 인터페이스부(140)에 데이터 로딩한다(S401).

이후, 가상 중첩부(130)는 사용자에 의해 선택된 참조점을 이용하여 2차원 치아이미지에 따라 3차원 치아모델의 경사각도를 조정한다(S402). 즉, 가상 중첩부(130)는 2차원 치아이미지의 경사각도에 따라 3차원 치아모델의 경사각도를 회전함으로써, 2차원 치아이미지의 경사각도에 3차원 치아모델의 경사각도를 맞춘다. 이는 3차원 치아모델의 경사각도가 적용된 상태가 아니므로 2차원 치아이미지의 경사각도를 이용하여 3차원 치아모델의 경사각도를 조정하기 위함이다. 여기서, 수치 측정부(120)는 사용자에 의해 2차원 치아이미지의 교합면에 제1 참조점(211)과 제2 참조점(212)이 선택되면, 제1 참조점(211)과 제2 참조점(212) 간 선분에 대한 경사각도를 측정한다. 아울러, 수치 측정부(120)는 사용자에 의해 3차원 치아모델의 교합면에 제3 참조점(311)과 제4 참조점(312)이 선택되면, 제3 참조점(311)과 제4 참조점(312) 간 선분에 대한 경사각도를 측정한다.

그런 후, 가상 중첩부(130)는 사용자에 의해 재선택된 참조점을 이용하여 3차원 치아모델에 따라 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 조정한다(S403). 즉, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델의 크기 및 위치에 따라 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 대응시킴으로써, 3차원 치아모델의 크기 및 위치에 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 맞춘다. 이때, 가상 중첩부(130)는 3차원 치아모델로부터 측정된 선분 길이와 2차원 치아이미지로부터 측정된 선분 길이를 일치시켜 크기를 맞추고, 해당 선분의 중점을 일치시켜 위치를 맞춘다. 이는 3차원 치아모델이 환자의 실제 치아와 일대일로 대응하므로 3차원 치아모델을 기준으로 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 대응시켜 조정하기 위함이다. 여기서, 수치 측정부(120)는 사용자에 의해 3차원 치아모델의 교합면에 제3 참조점(311)과 제4 참조점(312)이 재선택되면, 제3 참조점(311)과 제4 참조점(312) 간 선분에 대한 길이를 측정한다. 아울러, 수치 측정부(120)는 사용자에 의해 2차원 치아이미지의 교합면에 제1 참조점(211)과 제2 참조점(212)이 재선택되면, 제1 참조점(211)과 제2 참조점(212) 간 선분에 대한 길이를 측정한다.

한편, 가상 중첩 장치(100)는 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델의 상면에 대한 가상 중첩 작업을 수행한다. 이 경우, 가상 중첩 장치(100)는 전술한 바와 같이 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델의 측면과 정면에 대한 가상 중첩 작업을 수행한 후(S405), 3차원 치아모델의 Y-Z 평면(300c)에 대해 Y축을 회전축으로 회전시켜 조정한다(S406).

이와 같이, 가상 중첩 장치(100)는 전술한 바와 같이 2차원 치아이미지 및 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩 작업을 수행한 후(S401 내지 S406), 후속 과정으로 가상 치료 진단 과정을 수행할 수 있는 사용자 인터페이스 환경을 사용자에게 제공한다(S407).

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

110: 데이터 로딩부
120: 수치 측정부
130: 가상 중첩부
140: 사용자 인터페이스부
150: 저장부

Claims

2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 3차원 치아모델을 오버레이하여 로딩하기 위한 데이터 로딩부;
상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여 경사각도 및 길이를 측정하기 위한 수치 측정부; 및
상기 2차원 치아이미지의 경사각도에 따라 상기 3차원 치아모델의 경사각도를 조정하고, 상기 3차원 방사선이미지의 길이에 따라 상기 2차원 치아이미지의 크기 및 위치를 조정하여 중첩하기 위한 가상 중첩부;
를 포함하는 치과 치료용 가상 중첩 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델을 확인하여, 상기 참조점을 선택하기 위한 인터페이스를 제공하기 위한 사용자 인터페이스부를 더 포함하는 치과 치료용 가상 중첩 장치.
제 1 항에 있어서, 외부로부터 획득된 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델을 환자별로 저장하기 위한 저장부를 더 포함하는 치과 치료용 가상 중첩 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2차원 치아이미지는 측면이미지 및 정면이미지를 포함하며, 상기 3차원 치아모델은 3차원 공간의 좌표계를 설정하여 해부학적으로 시상면인 X-Y 평면과 관상면인 Y-Z 평면을 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 가상 중첩 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 데이터 로딩부는, 상기 측면이미지일 때 상기 측면이미지에 대응되는 상기 X-Y 평면을 로딩하고, 상기 정면이미지일 때 상기 정면이미지에 대응되는 상기 Y-Z 평면을 로딩하는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 가상 중첩 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 수치 측정부는, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델의 교합면에서 사용자에 의해 서로 동일한 지점에 선택된 적어도 두 개의 참조점 간 선분에 대한 경사 각도 및 길이를 측정하는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 가상 중첩 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 가상 중첩부는, 상기 정면이미지와 상기 Y-Z 평면을 서로 가상 중첩한 후, 상기 Y-Z 평면에 대해 Y축을 회전축으로 회전하여 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 가상 중첩 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 가상 중첩부는, 가상 중첩을 완료한 후 상기 2차원 치아이미지 상의 참조눈금을 이용하여 상기 2차원 치아이미지의 크기에 대한 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 가상 중첩 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 가상 중첩부는, 상기 측면이미지에서 트레이싱의 힌지축과 가상 교합기의 회전축을 중첩하여 가상 교합기가 결합된 상태를 구현하는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 가상 중첩 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 사용자 인터페이스부는, 가상 중첩 작업을 수행하기 위해 입력기능 및 출력기능을 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 가상 중첩 장치.
2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 3차원 치아모델을 로딩하는 로딩 단계; 및
상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델에 대한 경사각도, 크기 및 위치를 조정하여 중첩하는 가상 중첩 단계;
를 포함하는 치과 치료용 가상 중첩 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 2차원 치아이미지는 측면이미지 및 정면이미지를 포함하며, 상기 3차원 치아모델은 3차원 공간의 좌표계를 설정하여 해부학적으로 시상면인 X-Y 평면과 관상면인 Y-Z 평면을 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 가상 중첩 방법.
제 12 항에 있어서, 상기 로딩 단계는, 상기 측면이미지일 때 상기 측면이미지에 대응되는 상기 X-Y 평면을 로딩하고, 상기 정면이미지일 때 상기 정면이미지에 대응되는 상기 Y-Z 평면을 로딩하는 것을 특징으로 하는 치과 치료용 가상 중첩 방법.
제 12 항에 있어서, 상기 가상 중첩 단계는,
상기 2차원 치아이미지와 상기 3차원 치아모델의 교합면에서 사용자에 의해 순차로 서로 동일한 지점에 선택된 적어도 두 개의 참조점 간 선분에 대한 경사 각도를 측정하는 단계;
상기 2차원 치아이미지의 상기 선분에 대한 경사각도에 따라 상기 3차원 치아모델의 경사각도를 조정하는 단계;
상기 3차원 치아모델과 상기 2차원 치아이미지의 교합면에서 사용자에 의해 순차로 서로 동일한 지점에 재선택된 적어도 두 개의 참조점 간 선분에 대한 길이를 측정하는 단계; 및
상기 3차원 치아모델의 상기 선분에 대한 길이에 따라 2차원 치아이미지에 대한 크기 및 위치를 조정하는 단계;
를 포함하는 치과 치료용 가상 중첩 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 가상 중첩 단계는, 상기 정면이미지와 상기 Y-Z 평면을 서로 가상 중첩한 후, 상기 Y-Z 평면에 대해 Y축을 회전축으로 회전하여 위치를 조정하는 단계를 포함하는 치과 치료용 가상 중첩 방법.
제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델에 대한 가상 중첩이 완료된 후 가상 치료 진단을 위한 사용자 인터페이스 환경을 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함하는 치과 치료용 가상 중첩 방법.
치과 치료용 가상 중첩 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터에 의해 판독 가능하고 상기 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령의 프로그램을 실체적으로 구현하는 프로그램 저장장치로서, 상기 방법은,
2차원 치아이미지의 촬영방향에 따라 3차원 치아모델을 로딩하는 단계; 및
상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델 상에 사용자에 의해 각각 선택된 참조점을 이용하여, 상기 2차원 치아이미지 및 상기 3차원 치아모델에 대한 경사각도, 크기 및 위치를 조정하여 중첩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그램 저장장치.