KR20200084982A - 위험 인자를 고려한 픽스쳐 자동 식립이 가능한 치과용 임플란트 시술 계획 방법 및 그 장치 - Google Patents

위험 인자를 고려한 픽스쳐 자동 식립이 가능한 치과용 임플란트 시술 계획 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

위험 인자를 고려한 픽스쳐 자동 식립이 가능한 치과용 임플란트 시술 계획 방법 및 그 장치가 개시된다. 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시술 계획 방법은, 환자의 치과 영상에 가상의 픽스쳐를 식립하는 단계와, 식립된 픽스쳐를 내포하는 외부영역에 위험 인자와의 충돌을 감지하기 위한 충돌 감지 영역을 설정하는 단계와, 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하면 충돌 감지 영역이 위험 인자를 벗어나도록 픽스쳐의 위치를 조정하는 단계를 포함한다.

Description

위험 인자를 고려한 픽스쳐 자동 식립이 가능한 치과용 임플란트 시술 계획 방법 및 그 장치 {Method and apparatus for dental implant planning capable of automatic fixture replacement considering a risk factor}
본 발명은 치과용 임플란트 시술을 위한 시뮬레이션 기술에 관한 것이다.
치과 분야에서 임플란트(implant) 시술이란 인공으로 만든 치아 대체물을 식립하는 것을 의미한다. 이러한 치과용 임플란트는 주변 치아조직을 상하지 않게 하고, 자연 치아와 기능이나 모양이 유사하면서도 충치가 생기지 않게 하므로 반영구적이다.
실제 의사가 임플란트 시술을 수행하기 전에, 치과용 임플란트 시술 계획 프로그램을 이용한 시뮬레이션을 통해 임플란트 식립 계획을 사전에 수립할 수 있다. 예를 들어, 환자에게 알맞은 인공 치아를 선정하고, 인공 치아를 대상 치아 위치에 가상으로 배치하는 디자인(design) 과정을 거치게 된다. 임플란트 식립 계획에는 수술할 대상 치아 별로 픽스쳐(fixture)의 위치 및 종류 결정 등이 포함되어 있다. 현재 상용화된 대부분의 치과용 임플란트 시술 계획 프로그램은 사용자가 픽스쳐의 위치 및 크기를 일일이 수동으로 조정하여 최종 결정하도록 구성되어 있다. 이 경우, 사용자가 실수로 위험인자를 인지하지 못하고 픽스쳐를 식립할 경우 문제가 발생할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 임플란트 수술 이전 임플란트 식립 계획 수립 시에, 사용자가 실수로 위험인자를 인지하지 못하고 임플란트 식립 계획을 세우는 것을 방지할 수 있도록 위험인자를 고려한 픽스쳐 자동 식립이 가능한 치과용 임플란트 시술 계획 방법 및 그 장치를 제안한다.
일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시술 계획 방법은, 환자의 치과 영상에 가상의 픽스쳐를 식립하는 단계와, 식립된 픽스쳐를 내포하는 외부영역에 위험 인자와의 충돌을 감지하기 위한 충돌 감지 영역을 설정하는 단계와, 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하면 충돌 감지 영역이 위험 인자를 벗어나도록 픽스쳐의 위치를 조정하는 단계를 포함한다. 위험 인자는 신경관 및 이전에 식립된 인접 픽스쳐 중 적어도 하나일 수 있다.
충돌 감지 영역을 설정하는 단계에서, 식립되는 픽스쳐의 외곽 라인부터 미리 설정된 거리만큼 이격된 외부영역을 충돌 감지 영역으로 설정할 수 있다. 미리 설정된 거리는 픽스쳐의 직경 및 길이를 기준으로 2mm로 고정될 수 있다. 미리 설정된 거리는 식립되는 픽스쳐의 크기, 면적 및 형상 중 적어도 하나를 기준으로 가변될 수 있다. 미리 설정된 거리는 사용자 조작에 따라 수정될 수 있다.
픽스쳐의 위치를 조정하는 단계는, 식립된 픽스쳐와 위험 인자 간 거리를 실시간으로 측정하는 단계와, 픽스쳐와 위험 인자 간 측정거리가 미리 설정된 거리 이내가 되는 경우 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
픽스쳐의 위치를 조정하는 단계는, 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하면 경고정보를 제공하는 단계와, 신경관 및 인접 픽스쳐 중 적어도 하나의 위치 및 각도를 고려하여 픽스쳐의 이동 방향을 결정하는 단계와, 결정된 이동 방향으로 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자를 벗어날 때까지 픽스쳐를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시술 계획 장치는, 환자의 치과 영상에 가상의 픽스쳐를 식립하는 픽스쳐 구성부와, 식립된 픽스쳐를 내포하는 외부영역에 위험 인자와의 충돌을 감지하기 위한 충돌 감지 영역을 설정하는 조건 설정부와, 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하면 충돌 감지 영역이 위험 인자를 벗어나도록 픽스쳐의 위치를 조정하는 픽스쳐 조정부를 포함한다. 위험 인자는 신경관 및 이전에 식립된 인접 픽스쳐 중 적어도 하나일 수 있다.
조건 설정부는, 식립되는 픽스쳐의 외곽 라인부터 미리 설정된 거리만큼 이격된 외부영역을 충돌 감지 영역으로 설정할 수 있다. 미리 설정된 거리는 픽스쳐의 직경 및 길이를 기준으로 2mm로 고정될 수 있다. 미리 설정된 거리는 식립되는 픽스쳐의 크기, 면적 및 형상 중 적어도 하나를 기준으로 가변될 수 있다. 미리 설정된 거리는 사용자 조작에 따라 수정될 수 있다.
픽스쳐 조정부는, 식립된 픽스쳐와 위험 인자 간 거리를 실시간으로 측정하고, 픽스쳐와 위험 인자 간 측정거리가 미리 설정된 거리 이내가 되는 경우 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하는 것으로 판단할 수 있다.
픽스쳐 조정부는, 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하면 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하면 경고정보를 제공하고, 신경관 및 인접 픽스쳐 중 적어도 하나의 위치 및 각도를 고려하여 픽스쳐의 이동 방향을 결정하며, 결정된 이동 방향으로 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자를 벗어날 때까지 픽스쳐를 이동시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 임플란트 수술 이전에 임플란트 식립 계획 수립 시에, 신경관, 인접 픽스쳐 등의 위험 인자를 고려하여 식립할 픽스쳐의 위치를 자동으로 결정하고 조정함에 따라 사용자의 가이드 디자인 시간을 최소화하고 작업을 효율적으로 수행할 수 있다. 나아가, 작업의 정확성이 향상된다. 특히, 사용자가 가상의 픽스쳐 식립 시에 실수로 위험을 인지하지 못하고 임플란트 식립 계획을 세우는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 임플란트 식립 시뮬레이션 시에 픽스쳐가 신경관과 충돌하는 경우의 치과 영상 화면을 도시한 도면,
도 2는 임플란트 식립 시뮬레이션 시에 픽스쳐가 이전에 식립된 픽스쳐와 충돌하는 경우의 치과 영상 화면을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시술 계획 장치의 구성을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 3의 제어부의 세부 구성을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위험 인자를 고려한 픽스쳐 자동 식립이 가능한 치과용 임플란트 시술 계획 방법의 흐름을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐의 충돌 감지 영역을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 적정거리를 유지한 경우의 화면을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관이 픽스쳐의 충돌 감지 영역을 침범한 경우 픽스쳐의 위치를 변경하는 화면을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이전에 식립된 인접 픽스쳐가 픽스쳐의 충돌 감지 영역을 침범한 경우 픽스쳐의 위치를 변경하는 화면을 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 및 인접 픽스쳐가 픽스쳐의 충돌 감지 영역을 침범한 경우 픽스쳐의 위치를 변경하는 화면을 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 1 및 도 2는 임플란트 식립 시뮬레이션 시에 픽스쳐가 신경관 또는 이전에 식립된 픽스쳐와 충돌하는 경우의 치과 영상 화면을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 임플란트 구조물을 환자에게 실제로 식립하기 이전에, 환자의 치과 영상, 예를 들어 촬영된 CT 영상을 기반으로 가상으로 임플란트 구조물 식립 시뮬레이션을 수행한다. 임플란트 구조물은 크라운(crown), 픽스쳐(fixture), 어버트먼트(abutment) 등을 포함한다.
가상 식립 시뮬레이션을 수행하면서 환자의 상태 및 수술 목적을 바탕으로 임플란트 식립 계획을 수립할 수 있다. 그런데 사용자가 식립할 픽스쳐(10)의 신경관(12) 침범(100)이나 그 이전에 식립된 인접 픽스쳐(14)와의 간섭(200)을 인지하지 못하고 시뮬레이션을 수행하는 경우가 발생하며, 위험을 인지하지 못한 채로 식립 계획을 수립하게 되는 문제가 발생한다. 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시술 계획 장치는 정확한 임플란트 식립 계획을 세우기 위해서 위험 인자, 예를 들어, 신경관(12)의 침범(100)이나 인접 픽스쳐(14)의 간섭(200) 등을 감지하여 이를 경고하고 위험 인자와의 적정 거리를 유지하도록 픽스쳐(10)의 위치를 자동으로 조정하여 식립하는 기능을 제공한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시술 계획 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 치과용 임플란트 시술 계획 장치(3)는 치과 치료를 위해 임플란트 구조물을 디자인하여 임플란트 식립 계획을 수립한다. 사용자는 수립된 임플란트 식립 계획을 시뮬레이션한 후 임플란트 수술을 진행할 수 있다.
치과용 임플란트 시술 계획 장치(3)는 가상 식립 시뮬레이션 프로그램을 실행 가능한 전자장치이다. 전자장치는 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿(Tablet) PC, 스마트폰, 휴대폰, PMP(Personal Media Player), PDA(Personal Digital Assistants) 등이 있다. 가상 식립 시뮬레이션 프로그램을 이용한 임플란트 식립 과정은 수술 환자 등록, 등록된 환자의 CT 영상 데이터 및 구강 모델 데이터 획득, CT 영상 데이터 및 구강 모델 데이터의 정합, 정합된 영상 데이터에서의 악궁 라인 생성 및 악궁 라인을 이용한 파노라믹 영상(panoramic image) 생성, 파노라믹 영상에서 크라운 모델 위치 및 크기 결정, 픽스쳐의 위치 결정, 가이드 형상 디자인, 최종 가이드 출력을 포함한 과정으로 구성된다. 본 발명은 위 과정 중에서 픽스쳐 식립 시에 자동 충돌 감지 기술을 이용하여 픽스쳐의 위치를 자동 조정하여 식립하는 기술에 관한 것이다.
일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시술 계획 장치(3)는 데이터 획득부(30), 저장부(32), 제어부(34), 입력부(36) 및 출력부(38)를 포함한다.
데이터 획득부(30)는 환자의 손상된 대상 치아를 포함하는 치아들로부터 치과 영상 데이터를 획득한다. 치과 영상 데이터는 예를 들어 환자의 CT 영상 데이터, 구강 모델 데이터가 있다.
구강 모델 데이터는 손상된 치아를 포함한 실제 치아들의 정보를 가진 데이터로서, 3차원 정보일 수 있다. 구강 모델 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 구강 모델 데이터는 저장부(32)에 저장될 수 있다.
CT 영상 데이터는 CT(computed tomography, 컴퓨터 단층 촬영)를 사용하여 환자의 두부 단층 이미지들을 생성하고, 각각의 단층 이미지에서 치아 부분의 경계를 구분(Segmentation)한 후 하나로 취합함에 따라 획득될 수 있다. 이러한 구강 모델 데이터와 CT 영상 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. 획득된 CT 영상 데이터는 저장부(32)에 저장될 수 있다.
저장부(32)에는 치과용 임플란트 시술 계획 장치(3)의 동작 수행을 위해 필요한 정보와 동작 수행에 따라 생성되는 정보 등의 각종 데이터가 저장된다. 일 실시 예에 따른 저장부(32)에는 개별 환자의 구강 모델 데이터와 CT 영상 데이터가 저장되고, 치과 치료 시뮬레이션 시 전체 구강 모델 데이터들 및 CT 영상 데이터들 중에서 특정 환자의 구강 모델 데이터 및 CT 영상 데이터를 사용자 요청에 따라 제어부(34)에 제공할 수 있다. 이때, 저장부(32)에는 개별 환자의 상측 치열의 영상 및 하측 치열의 영상이 저장되어 있고, 특정 환자의 구강 모델 데이터 및 CT 영상 데이터에 매칭되는 상측 치열의 영상 및 하측 치열의 영상을 사용자 요청에 따라 제어부(34)에 제공할 수 있다.
제어부(34)는 컴퓨터 프로그램에 의한 제어를 통하여 임플란트 식립 계획을 수립하면서 각 기능 부를 제어한다. 제어부(34)는 출력부(38)를 통해 화면에 보이는 화면정보를 관리하고, 치과 영상에 가상의 픽스쳐 객체를 식립하는 시뮬레이션을 수행한다. 가상의 픽스쳐 객체가 식립되는 치과 영상은 임플란트 시술 계획 수립을 위해 생성된 환자의 치아 배열이 나타난 2차원, 3차원 등의 다차원 영상을 의미한다. 임플란트 시술 계획에는 X-ray, CT, MRI, 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(34)는 식립하는 임플란트와 위험 인자(신경관, 인접 픽스쳐 등) 간의 거기를 실시간으로 측정하여 위험 인자와 미리 설정된 거리 이내에 픽스쳐를 식립할 경우 위험 인자로부터 미리 설정된 거리만큼 떨어지도록 픽스쳐의 위치를 자동으로 조정한다. 이에 따라, 가상의 픽스쳐 객체 식립 시에 사용자가 실수로 위험을 인지하지 못하고 임플란트 식립 계획을 세우는 것을 방지할 수 있다.
입력부(36)는 사용자 명령을 입력받는다. 출력부(38)는 화면을 표시한다. 이때, 출력부(38)는 가상의 픽스쳐 객체를 식립하기 위한 치과 영상과 치과 영상에 픽스쳐가 식립되는 시뮬레이션 모습을 표시할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 3의 제어부의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제어부(34)는 픽스쳐 구성부(340), 조건 설정부(342) 및 픽스쳐 조정부(344)를 포함한다.
픽스쳐 구성부(340)는 환자의 치과 영상에 가상의 픽스쳐를 식립한다. 이때, 치과 영상에 식립되는 가상의 픽스쳐 객체의 초기 위치를 결정한 후 치과 영상에 식립할 수 있다. 픽스쳐의 초기 위치는 크라운의 기준 축, 인접치 및 골밀도 정보 등을 이용하여 결정될 수 있다.
조건 설정부(342)는 위험 인자와의 충돌을 감지하기 위한 충돌 감지 영역(Collision detection zone)을 설정한다. 위험 인자는 신경관, 이전에 식립된 인접 픽스쳐 등이 있다. 시술 케이스 중 하악에 임플란트 식립을 계획하는 경우에 하악 신경(nerve)의 손상이 발생하지 않도록 치과 영상에서 하악 신경 영역을 확인해야 한다. 신경관(neural tube)은 하악 신경 영역을 연결하는 관 형태로서, 식립하고자 하는 픽스쳐와의 충돌을 사전에 예측하여 수술 계획을 수립하기 위해 충돌 감지 영역을 설정한다.
신경관은 사용자가 치과 영상을 확인하면서 수동으로 직접 생성할 수 있고, 자동으로 생성될 수도 있다. 수동으로 생성하는 경우는 CT 데이터를 기반으로 생성된 파노라믹 영상 또는 2D 영상에서 사용자가 직접 신경관 라인 생성을 위한 포인트들을 입력하여 각 포인트를 연결하는 라인으로 신경관을 생성하는 방법이 있다. 다만, 본 발명은 생성된 신경관과 식립하고자 하는 픽스쳐와의 거리를 측정하고 미리 설정된 거리 내에 픽스쳐가 위치하는 경우 미리 설정된 거리를 벗어나도록 픽스쳐의 위치를 조정하는 것이므로, 신경관 생성 프로세스는 특별히 제한을 두지 않는다.
인접 픽스쳐는 식립하고자 하는 픽스쳐 이전에 환자가 임플란트 시술을 통해 식립한 픽스쳐로서, 식립하고자 하는 픽스쳐의 좌우 양쪽 하나씩을 의미한다.
일 실시 예에 따른 조건 설정부(342)는 식립되는 픽스쳐의 외곽 라인부터 미리 설정된 거리만큼 이격된 외부영역을 충돌 감지 영역으로 설정한다. 미리 설정된 거리는 2mm로 고정될 수 있다. 예를 들어, 픽스쳐 원통의 직경(diameter)과 길이(length)를 기준으로 픽스쳐의 외곽 라인으로부터 사용자가 미리 설정한 거리만큼 떨어진 영역을 충돌 감지 영역으로 설정한다. 미리 설정된 거리는 식립되는 픽스쳐의 크기, 면적 및 형상 중 적어도 하나를 기준으로 가변될 수 있다. 예를 들어, 픽스쳐의 크기나 면적이 큰 경우 그렇지 않은 경우보다 미리 설정된 거리가 더 클 수 있다. 나아가, 픽스쳐의 형상에 맞추어 출동 감지 영역의 형상 및 미리 설정된 거리가 가변될 수 있다.
충돌 감지 영역은 화면 상에 식별 가능하도록 표시될 수 있다. 예를 들어, 블록 처리하여 표시하거나 색상을 구별되게 표시하는 방법 등이 있다. 일 실시 예에 따른 조건 설정부(342)는 사용자 조작신호에 따라 미리 설정된 거리를 수정한다. 예를 들어, 화면에 보이는 충돌 감지 영역을 사용자가 확인하고 충돌 감지 영역의 미리 설정된 거리를 늘리거나 줄일 수 있다. 충돌 감지 영역의 실시 예는 도 5를 참조로 하여 후술한다.
픽스쳐 조정부(344)는 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하면 충돌 감지 영역이 위험 인자를 벗어나도록 픽스쳐의 위치를 조정한다. 이를 위해, 픽스쳐 조정부(344)는 식립된 픽스쳐와 위험 인자 간 거리를 실시간으로 측정하고, 픽스쳐와 위험 인자 간 측정거리가 미리 설정된 거리, 예를 들어 2mm 이내가 되는 경우 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하는 것으로 판단한다. 픽스쳐 조정부(344)는 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하면 신경관 및 인접 픽스쳐 중 적어도 하나의 위치 및 각도를 고려하여 픽스쳐의 이동 방향을 결정할 수 있다. 그리고 결정된 이동 방향으로 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자를 벗어날 때까지 픽스쳐를 이동시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위험 인자를 고려한 픽스쳐 자동 식립이 가능한 치과용 임플란트 시술 계획 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 치과용 임플란트 시술 계획 장치는 환자의 치과 영상에 가상의 픽스쳐를 식립한다(S510). 그리고 식립된 픽스쳐를 내포하는 외부영역에 위험 인자와의 충돌을 감지하기 위한 충돌 감지 영역을 설정한다(S520). 이때, 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하는지 판단(S530)하여, 충돌하는 경우 경고정보를 제공하면서 충돌 감지 영역이 위험 인자를 벗어나도록 픽스쳐의 위치를 조정한다(S540).
충돌 감지 영역 설정 단계(S520)에서, 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시술 계획 장치는 식립되는 픽스쳐의 외곽 라인부터 미리 설정된 거리만큼 이격된 외부영역을 충돌 감지 영역으로 설정한다. 미리 설정된 거리는 2mm로 고정될 수 있고, 식립되는 픽스쳐의 크기, 면적 및 형상 중 적어도 하나를 기준으로 가변될 수 있다. 또한, 사용자에 의해 수정될 수도 있다.
위험 인자와의 충돌 판단 단계(S530)에서, 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시술 계획 장치는 식립된 픽스쳐와 위험 인자 간 거리를 실시간으로 측정하여, 픽스쳐와 위험 인자 간 측정거리가 미리 설정된 거리 이내가 되는 경우 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하는 것으로 판단한다.
픽스쳐 위치 조정 단계(S540)에서, 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 시술 계획 장치는 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하면 신경관 및 인접 픽스쳐 중 적어도 하나의 위치 및 각도를 고려하여 픽스쳐의 이동 방향을 결정한다. 그리고 결정된 이동 방향으로 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자를 벗어날 때까지 픽스쳐를 이동시킨다. 예를 들어, 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 하악의 신경관과 충돌하는 경우 픽스쳐를 상 방향으로 자동으로 끌어올려 신경관으로부터 미리 설정된 거리를 유지하도록 조정한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐의 충돌 감지 영역을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 픽스쳐(10)의 외곽 라인(16), 예를 들어 픽스쳐(10) 원통의 반경(diameter)과 길이(length)를 기준으로 미리 설정된 거리(예를 들어, 2mm)만큼 떨어진 영역을 픽스쳐의 충돌 감지 영역(17)으로 설정한다. 충돌 감지 영역은 화면 상에 식별 가능하도록 표시될 수 있다. 예를 들어, 블록 처리하여 표시하거나 색상을 구별되게 표시하는 방법 등이 있다. 충돌 감지 영역은 치과 영상의 특성에 따라 2D 또는 3D 형태로 화면에 표시될 수 있다.
도 6에서는 픽스쳐(10)가 원통형인 경우 충돌 감지 영역을 설정하는 예를 들어 설명하였으나, 픽스쳐(10)의 형상, 크기 또는 면적에 따라 충돌 감지 영역의 범위가 달라질 수 있다. 예를 들어, 픽스쳐(10)의 면적이 큰 경우 그렇지 않은 경우보다 미리 설정된 거리가 더 클 수 있다. 또한, 사용자에 의해 시뮬레이션 환경에 따라 실시간으로 수정될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 적정거리를 유지한 경우의 화면을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 치과용 임플란트 시술 계획 장치가 식립하고자 하는 픽스쳐(10)의 충돌 감지 영역(17)과 위험 인자(12, 14) 간 거리를 실시간으로 측정하면서, 위험 인자(12, 14)가 충돌 감지 영역(17) 이내에 진입하지 않으면 적정거리를 유지하고 있는 것으로 판단한다. 이 경우에는 경고신호를 발생하지 않으며 픽스쳐(10)의 위치 조정도 진행되지 않는다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관이 픽스쳐의 충돌 감지 영역을 침범한 경우 픽스쳐의 위치를 변경하는 화면을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 식립하고자 하는 픽스쳐(10)의 충돌 감지 영역(17)이 신경관(12)을 침범한 경우(①), 충돌 감지 영역(17)이 신경관(12)을 벗어날 때까지 자동으로 픽스쳐(10)의 위치를 변경한다(②). 이때, 신경관(12)의 위치 및 각도를 고려하여 픽스쳐(10)의 이동 방향을 결정할 수 있다. 신경관(12)은 하악의 좌우에 위치하므로 도 8에 도시된 바와 같이 상방향(800)으로 픽스쳐(10)를 이동할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이전에 식립된 인접 픽스쳐가 픽스쳐의 충돌 감지 영역을 침범한 경우 픽스쳐의 위치를 변경하는 화면을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 식립하고자 하는 픽스쳐(10)의 충돌 감지 영역(17)이 인접 픽스쳐(14)를 침범한 경우(①), 충돌 감지 영역(17)이 인접 픽스쳐(14)를 벗어날 때까지 자동으로 픽스쳐(10)의 위치를 변경한다(②). 이때, 인접 픽스쳐(14)의 위치 및 각도를 고려하여 픽스쳐(10)의 이동 방향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이 인접 픽스쳐(14)가 충돌 감지 영역(17)의 오른쪽에 위치하는 경우에는 신경관(10) 라인을 따라 왼쪽 방향(900)으로 픽스쳐(10)를 이동한다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경관 및 인접 픽스쳐가 픽스쳐의 충돌 감지 영역을 침범한 경우 픽스쳐의 위치를 변경하는 화면을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 식립하고자 하는 픽스쳐(10)의 충돌 감지 영역(17)이 신경관(12) 및 인접 픽스쳐(14)를 침범한 경우(①), 충돌 감지 영역(17)이 신경관(12) 및 인접 픽스쳐(14)를 모두 벗어날 때까지 자동으로 픽스쳐(10)의 위치를 변경한다(②). 이때, 신경관(12) 및 인접 픽스쳐(14)의 위치 및 각도를 모두 고려하여 픽스쳐(10)의 이동 방향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이 하부의 신경관(10)에 벗어나도록 하기 위한 상 방향과 오른쪽에 위치하는 인접 픽스쳐(14)와 떨어지기 위한 왼쪽 방향이 이루는 각도(1000)로 픽스쳐(10)를 이동한다. 이 각도(1000)는, 도 9를 참조로 하여 전술한 인접 픽스쳐(14)만의 위치 및 각도를 고려한 픽스쳐(10)의 이동 방향(900)보다 경사면이 더 가파른 것(급경사)을 확인할 수 있다.
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 (16)

  1. 환자의 치과 영상에 가상의 픽스쳐를 식립하는 단계;
    식립된 픽스쳐를 내포하는 외부영역에 위험 인자와의 충돌을 감지하기 위한 충돌 감지 영역을 설정하는 단계; 및
    픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하면 충돌 감지 영역이 위험 인자를 벗어나도록 픽스쳐의 위치를 조정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시술 계획 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    위험 인자는 신경관 및 이전에 식립된 인접 픽스쳐 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시술 계획 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 충돌 감지 영역을 설정하는 단계는
    식립되는 픽스쳐의 외곽 라인부터 미리 설정된 거리만큼 이격된 외부영역을 충돌 감지 영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시술 계획 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    미리 설정된 거리는 픽스쳐의 직경 및 길이를 기준으로 2mm로 고정되는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시술 계획 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    미리 설정된 거리는 식립되는 픽스쳐의 크기, 면적 및 형상 중 적어도 하나를 기준으로 가변되는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시술 계획 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    미리 설정된 거리는 사용자 조작에 따라 수정되는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시술 계획 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 픽스쳐의 위치를 조정하는 단계는
    식립된 픽스쳐와 위험 인자 간 거리를 실시간으로 측정하는 단계; 및
    픽스쳐와 위험 인자 간 측정거리가 미리 설정된 거리 이내가 되는 경우 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하는 것으로 판단하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시술 계획 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 픽스쳐의 위치를 조정하는 단계는
    픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하면 경고정보를 제공하는 단계;
    신경관 및 인접 픽스쳐 중 적어도 하나의 위치 및 각도를 고려하여 픽스쳐의 이동 방향을 결정하는 단계; 및
    결정된 이동 방향으로 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자를 벗어날 때까지 픽스쳐를 이동시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시술 계획 방법.
  9. 환자의 치과 영상에 가상의 픽스쳐를 식립하는 픽스쳐 구성부;
    식립된 픽스쳐를 내포하는 외부영역에 위험 인자와의 충돌을 감지하기 위한 충돌 감지 영역을 설정하는 조건 설정부; 및
    픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하면 충돌 감지 영역이 위험 인자를 벗어나도록 픽스쳐의 위치를 조정하는 픽스쳐 조정부;
    를 포함하는 치과용 임플란트 시술 계획 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    위험 인자는 신경관 및 이전에 식립된 인접 픽스쳐 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시술 계획 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 조건 설정부는
    식립되는 픽스쳐의 외곽 라인부터 미리 설정된 거리만큼 이격된 외부영역을 충돌 감지 영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시술 계획 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    미리 설정된 거리는 픽스쳐의 직경 및 길이를 기준으로 2mm로 고정되는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시술 계획 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    미리 설정된 거리는 식립되는 픽스쳐의 크기, 면적 및 형상 중 적어도 하나를 기준으로 가변되는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시술 계획 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    미리 설정된 거리는 사용자 조작에 따라 수정되는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시술 계획 장치.
  15. 제 9 항에 있어서, 픽스쳐 조정부는
    식립된 픽스쳐와 위험 인자 간 거리를 실시간으로 측정하고,
    픽스쳐와 위험 인자 간 측정거리가 미리 설정된 거리 이내가 되는 경우 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시술 계획 장치.
  16. 제 9 항에 있어서, 픽스쳐 조정부는
    픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하면 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자와 충돌하면 경고정보를 제공하고,
    신경관 및 인접 픽스쳐 중 적어도 하나의 위치 및 각도를 고려하여 픽스쳐의 이동 방향을 결정하며,
    결정된 이동 방향으로 픽스쳐의 충돌 감지 영역이 위험 인자를 벗어날 때까지 픽스쳐를 이동시키는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 시술 계획 장치.
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