KR20220145758A - Mandibular asymmetry evaluation method using computing device and surgical simulation method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 컴퓨팅 장치를 이용한 하악골 비대칭 평가 방법 및 이를 이용한 수술 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for evaluating mandibular asymmetry using a computing device and a surgical simulation method using the same.
하악 비대칭 환자의 진단 및 치료 계획을 수립하는데 3D 영상이 이용되고 있으나 단순한 중첩 기반 분석으로 제한되어 있다.Although 3D images are being used to establish a diagnosis and treatment plan for patients with mandibular asymmetry, they are limited to simple overlap-based analysis.
이러한 문제를 해결하기 위해 한국공개특허 제2021-0008553호(공개일: 2021-01-22)에서는 유사도 지수를 이용한 좌우 비대칭을 정량화하는 방법을 제시하였다. 그러나 종래 방법은 좌우측의 전체적인 비유사도를 나타낼 뿐이고 심각한 변형 영역을 식별하는데는 곤란함이 있었다. 아울러 유사도 지수를 계산하는 기준면을 결정하는데 복잡성과 시간이 오래 걸리는 문제가 있었고, 하악의 토러스(torus)나 턱끝의 비대칭 등으로 인해서 유사도 지수 계산시 오차가 발생하는 문제가 있었다.In order to solve this problem, Korean Patent Application Laid-Open No. 2021-0008553 (published date: 2021-01-22) proposes a method for quantifying left-right asymmetry using a similarity index. However, the conventional method only shows the overall dissimilarity of the left and right sides, and it is difficult to identify the severe deformation region. In addition, there was a problem in that it took a long time and complexity to determine the reference plane for calculating the similarity index, and there was a problem in that an error occurred in calculating the similarity index due to the asymmetry of the mandible torus or the tip of the chin.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 컴퓨팅 장치를 이용한 하악골 비대칭 평가 방법 및 이를 이용한 수술 시뮬레이션 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for evaluating mandibular asymmetry using a computing device and a surgical simulation method using the same.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치를 이용한 하악골 비대칭 평가 방법은, 하악골의 좌측 영역과 우측 영역의 유사도가 최대가 되게 상기 하악골을 좌우로 분할하는 수정된 하악 정중 시상면을 결정하는 단계; 및 상기 하악골의 좌측 영역과 우측 영역을 복수의 좌측 부분 영역과 복수의 우측 부분 영역으로 나누어, 서로 대응하는 좌측 부분 영역과 우측 부분 영역의 부분 유사도 지수를 계산하는 단계; 를 포함한다. The method for evaluating mandibular asymmetry using a computing device according to the present invention for solving the above technical problem determines a modified mandibular midsagittal plane that divides the mandible into left and right so that the similarity between the left and right areas of the mandible is maximized. to do; and dividing the left region and the right region of the mandible into a plurality of left partial regions and a plurality of right partial regions, and calculating partial similarity indices of left partial regions and right partial regions corresponding to each other; includes
상기 서로 대응하는 좌측 부분 영역과 우측 부분 영역의 부분 유사도 지수(ΔSI)는 아래 수학식에 의해 산출되며,The partial similarity index (ΔSI) of the left partial region and the right partial region corresponding to each other is calculated by the following equation,
ΔSI = 2×ΔV3 /(ΔV1+ΔV2)ΔSI = 2×ΔV 3 /(ΔV 1 +ΔV 2 )
여기서 ΔV1은 상기 하악골의 좌측 부분 영역의 부피, ΔV2는 상기 하악골의 우측 부분 영역의 부피, ΔV3는 상기 하악골의 좌측 부분 영역과 상기 하악골의 우측 부분 영역을 상기 수정된 하악 정중 시상면을 기준으로 미러링하여 중첩시킨 영역의 부피이다.where ΔV 1 is the volume of the left partial region of the mandible, ΔV 2 is the volume of the right partial region of the mandible, and ΔV 3 is the left partial region of the mandible and the right partial region of the mandible, the modified mandibular midsagittal plane It is the volume of the overlapped area by mirroring as a reference.
상기 방법은, 상기 하악골 영역의 수직축 방향 MIP(Axial Maximum Intensity Projection) 이미지를 이용하여 상기 하악골 영역에 대응하는 좌우측 반악 직선 또는 하악 곡선을 구하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include obtaining a left and right semi-mandibular straight line or a mandibular curve corresponding to the mandible region by using an axial maximum intensity projection (MIP) image in the vertical axis direction of the mandible region.
상기 서로 대응하는 좌측 부분 영역과 우측 부분 영역은 미리 정해진 중심으로부터 상기 좌우측 반악 직선 또는 상기 하악 곡선을 따라 동일 거리에 위치하는 영역이며, 상기 미리 정해진 중심은 상기 좌우측 반악 직선과 상기 수정된 하악 정중 시상면의 교점 또는 상기 하악 곡선과 상기 수정된 하악 정중 시상면의 교점일 수 있다.The left partial region and the right partial region corresponding to each other are regions located at the same distance along the left and right mandibular straight line or the mandibular curve from a predetermined center, and the predetermined center is the left and right partial jaw straight line and the modified mandibular midsagittal It may be the intersection of the planes or the intersection of the mandibular curve and the modified mandibular midsagittal plane.
상기 방법은, 상기 미리 정해진 중심으로부터 거리에 따른 상기 부분 유사도 지수를 나타내는 그래프를 표출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include displaying a graph representing the partial similarity index according to a distance from the predetermined center.
상기 수정된 하악 정중 시상면을 결정하는 단계는, 상기 하악골 영역에 대해 회전 중심점의 초기 위치를 설정하는 단계; 미리 정해진 범위 내에서 상기 회전 중심점을 포함하는 시상면을 관상축 (Coronal Axis) 방향으로 병진 이동(translation) 및 상기 하악골 영역을 상기 회전 중심점을 기준으로 요잉(yawing) 및 롤링(rolling)하면서, 상기 시상면을 기준으로 분할되는 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수를 계산하는 것을 반복하는 그리드 탐색 단계; 및 상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수가 최대가 되는 시상면을 상기 수정된 하악 정중 시상면으로 결정하는 단계; 를 포함할 수 있다.Determining the modified mandibular midsagittal plane may include: setting an initial position of a rotation center point with respect to the mandible region; While performing translational movement (translation) of the sagittal plane including the rotation center point in the direction of the coronal axis within a predetermined range and yawing and rolling the mandible region based on the rotation center point, the a grid search step of repeating calculating the similarity index of the first region on the left and the first region on the right of the mandible divided based on the sagittal plane; and determining a sagittal plane in which the similarity index between the left first region and the right first region of the mandible is maximized as the modified mandibular mid-sagittal plane; may include.
상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수(SI)는 아래 수학식에 의해 산출되며,The similarity index (SI) of the first left region and the right first region of the mandible is calculated by the following equation,
SI = 2×V3 /(V1+V2)SI = 2×V 3 /(V 1 +V 2 )
여기서 V1은 상기 하악골의 좌측 제1 영역의 부피, V2는 상기 하악골의 우측 제1 영역의 부피, V3는 상기 하악골의 좌측 제1 영역과 상기 하악골의 우측 제1 영역을 상기 시상면을 기준으로 미러링하여 중첩시킨 영역의 부피일 수 있다.where V 1 is the volume of the first region on the left side of the mandible, V 2 is the volume of the first region on the right side of the mandible, and V 3 is the first region on the left side of the mandible and the first region on the right side of the mandible in the sagittal plane It may be the volume of the overlapped region by mirroring as a reference.
본 발명의 다른 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 이용한 하악골 비대칭 평가를 이용한 수술 시뮬레이션 방법은, 하악골 영역에 대해 회전 중심점의 초기 위치를 설정하는 단계; 미리 정해진 범위 내에서 상기 회전 중심점을 포함하는 시상면을 관상축 (Coronal Axis) 방향으로 병진 이동(translation) 및 상기 하악골 영역을 상기 회전 중심점을 기준으로 요잉(yawing) 및 롤링(rolling)하면서, 상기 시상면을 기준으로 분할되는 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수를 계산하는 것을 반복하는 그리드 탐색 단계; 및 상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수가 최대가 되는 시상면을 상기 수정된 하악 정중 시상면으로 결정하는 단계; 를 포함한다.A surgical simulation method using a mandibular asymmetry evaluation using a computing device according to another embodiment of the present invention comprises the steps of: setting an initial position of a rotation center point with respect to the mandible region; While performing translational movement (translation) of the sagittal plane including the rotation center point in the direction of the coronal axis within a predetermined range and yawing and rolling the mandible region based on the rotation center point, the a grid search step of repeating calculating the similarity index of the first region on the left and the first region on the right of the mandible divided based on the sagittal plane; and determining a sagittal plane in which the similarity index between the left first region and the right first region of the mandible is maximized as the modified mandibular mid-sagittal plane; includes
상기 회전 중심점의 초기 위치는 양측 MF(mental foramen)의 중점으로 설정될 수 있다.The initial position of the rotation center point may be set as the midpoint of both mental foramen (MF).
상기 회전 중심점의 초기 위치를 설정하는 단계는, 하악 치아의 치관에 대응하는 치관 영역을 세그먼트하는 단계; 상기 치관 영역을 하방으로 이동하는 단계 - 상기 치관 영역을 교합 평면에 수직인 방향으로 평균 치관 길이만큼 하방으로 이동시키거나, 또는 상기 치관 영역에 포함된 개별 치관을 각각의 치관 길이만큼 교합 평면에 수직인 방향으로 하방으로 이동시킴 - ; 상기 하방으로 이동한 치관 영역과 상기 하악골의 중첩 영역에 대응하는 골격선을 추출하는 단계; 및, 상기 추출된 골격선의 중심을 상기 회전 중심점의 초기 위치로 설정하는 단계; 를 포함할 수 있다.The step of setting the initial position of the rotation center point may include: segmenting a crown region corresponding to the crown of the mandible; moving the crown region downward - moving the crown region downward by an average crown length in a direction perpendicular to the occlusal plane, or moving individual crowns included in the crown region perpendicular to the occlusal plane for each crown length moving downward in the direction of - ; extracting a skeletal line corresponding to the overlapping region of the downwardly moved crown region and the mandible; and setting the center of the extracted skeleton line as an initial position of the rotation center point; may include.
상기 하악골에서 토러스(Torus)에 대응하는 영역을 제거한 후 상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수(SI)를 구할 수 있다.After removing a region corresponding to a torus from the mandible, a similarity index SI between the first left region and the right first region of the mandible may be obtained.
상기 하악골에서 토러스에 대응하는 영역의 제거는, 상기 하악골의 수질골 영역을 얼굴 전방에서 후방으로 연속적으로 이동시키면서 중첩시킨 수질골 중첩 영역을 구하고, 상기 수질골 중첩 영역에서 상기 수질골 영역을 제거한 수질골 후방 영역을 획득하여, 상기 하악골과 상기 수질골 후방 영역이 중첩된 영역을 토러스 제거 대상 영역으로 구하고, 상기 하악골에서 상기 토러스 제거 대상 영역을 제거함으로써 이루어질 수 있다.The removal of the region corresponding to the torus in the mandible is obtained by obtaining an overlapping medulla overlapping region while continuously moving the medulla region of the mandible from the front to the rear of the face, and removing the medulla region from the medulla oblongata. Obtaining the posterior bone region, obtaining a region where the mandible and the posterior medulla oblongata overlapped with the torus removal target region, and removing the torus removal target region from the mandible.
상기 하악골을 시상면 방향으로 MIP(Axial Maximum Intensity Projection)시켜 하악 이진화 이미지를 구하고, 상기 하악 이진화 이미지를 모두 포함하는 최소 크기의 블록 다각형 이미지를 구하고, 상기 블록 다각형 이미지에서 상기 하악 이진화 이미지를 제거하여 구해진 영역 중에서 최하방 영역의 최전방 점과 최전방 영역의 최상부 점을 기준점으로 턱끝 수술(genioplasty)을 가상으로 시행한 후 상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수(SI)를 구할 수 있다.Axial Maximum Intensity Projection (MIP) of the mandible in the sagittal direction to obtain a mandibular binarized image, obtain a block polygonal image of the minimum size including all the mandibular binarized images, and remove the mandibular binarized image from the block polygonal image The similarity index (SI) of the first region on the left and the first region on the right of the mandible can be obtained after virtual genioplasty is performed using the anteriormost point of the lowermost region and the uppermost point of the anteriormost region among the obtained regions. have.
상기 방법은, 상기 수정된 하악 정중 시상면을 기준으로 미러링하여 상기 하악골의 좌측 영역과 우측 영역이 중첩되는 하악골 좌우 중첩 영역을 구하는 단계, 상기 하악골의 하악관의 폭을 미리 정해진 만큼 확장한 하악관 확장 영역을 구하는 단계, 및 상기 하악골 좌우 중첩 영역과 상기 하악관 확장 영역을 모두 포함하는 최소 크기의 블록 다각형 영역을 양악 수술 최소 보존 영역으로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method comprises the steps of obtaining a left and right overlapping region of the mandible where the left region and the right region of the mandible overlap by mirroring based on the modified mandibular midsagittal plane, and the mandibular canal extension region in which the width of the mandibular canal of the mandible is expanded by a predetermined amount The method may further include the steps of obtaining , and setting a minimally sized block polygonal area including both the left and right overlapping areas of the mandible and the mandibular canal extension area as a minimum preservation area for bimaxillary surgery.
본 발명에 의하면 하악 전체 또는 하악의 개별 부분에 대한 좌우 비대칭 정도를 직관적이고 정량적으로 평가할 수 있다. 또한 종래에 비해 좌우 비대칭 평가의 기준이 되는 기준면을 보다 단순한 작업을 통해 빠르게 결정할 수 있다. 아울러 양악 수술에서 좌우 비대칭 평가에 오차를 발생시키는 토러스 부분, 턱 끝 부분을 제외하고 유사도 지수를 산출함으로써 정확도를 높일 수 있다. 또한 본 발명은 양악 수술 계획을 수립하는데 도움을 줄 수 있다.According to the present invention, the degree of left-right asymmetry of the entire mandible or individual parts of the mandible can be intuitively and quantitatively evaluated. In addition, compared to the prior art, it is possible to quickly determine the reference plane, which is the standard for the evaluation of left-right asymmetry, through a simpler operation. In addition, accuracy can be improved by calculating the similarity index by excluding the torus and chin tips that cause errors in the evaluation of left and right asymmetry in double jaw surgery. In addition, the present invention can help to establish a two-jaw surgery plan.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하악골 비대칭 평가 방법 및 이를 이용한 수술 시뮬레이션 방법에 이용되는 컴퓨팅 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수정된 하악 정중 시상면을 결정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 중심점의 초기 위치 결정 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 정의되는 치조골(alveolar bone) 영역을 획득하는 과정을 예시한 도면이다
도 5는 치조골 영역의 중심을 구하는 과정을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수정된 하악 정중 시상면을 찾기 위한 그리드 탐색 과정을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수정된 하악 정중 시상면을 기준으로 하악골 영역을 미러링시켜 중첩시켜서 중첩 부분과 비중첩 부분의 체적을 비교한 예를 나타낸 것이다.
도 8은 시상면 방향에서 바라본 하악골을 3 부분으로 나눈 예를 나타낸 것이다.
도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 일 실시예에 따른 하악골 영역에서 토러스 영역을 제거하는 프로세스를 예시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하악골 영역에서 턱 끝 비대칭 부분을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 턱 끝 수술이 가상으로 시행된 하악골을 예시한 것이다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 하악골을 미러링한 결과를 예시한 것이고, 도 12b는 하악관을 확장하여 표시한 예를 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 양악 수술 최소 보존 영역과 양악 수술 최대 가능 영역을 설정하는 과정을 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 하악골 좌우측 부분 영역의 부분 유사도 평가 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 하악골 영역에 대응하는 좌우측 반악 직선을 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 하악골 영역에 대응하는 하악 곡선을 예시한 것이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 유사도 지수를 예시한 그래프이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a computing device used in a method for evaluating mandibular asymmetry and a surgical simulation method using the same according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for determining a modified mandibular midsagittal plane according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method for determining an initial position of a rotation center point according to an embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a process of acquiring an alveolar bone region defined according to an embodiment of the present invention;
5 is a diagram illustrating the process of obtaining the center of the alveolar bone region.
6 is a diagram provided to explain a grid search process for finding a modified mandibular midsagittal plane according to an embodiment of the present invention.
7 shows an example of comparing the volume of the overlapping portion and the non-overlapping portion by mirroring and overlapping the mandible region based on the modified mandibular midsagittal plane according to an embodiment of the present invention.
8 shows an example in which the mandible viewed from the sagittal direction is divided into three parts.
9A-9E are diagrams illustrating a process for removing a torus region from a mandible region according to an embodiment of the present invention.
10 is a view for explaining a process of removing an asymmetric part of the chin in the mandible region according to an embodiment of the present invention.
11 is an illustration of the mandible on which the jaw tip surgery has been virtually performed according to an embodiment of the present invention.
12A illustrates a result of mirroring the mandible according to an embodiment of the present invention, and FIG. 12B illustrates an example in which the mandibular canal is expanded and displayed.
13 is a diagram illustrating a process of setting a minimum preservation area for a double jaw surgery and a maximum possible area for a double jaw surgery according to an embodiment of the present invention.
14 is a flowchart illustrating a method for evaluating the partial similarity of left and right partial regions of the mandible according to an embodiment of the present invention.
15 shows left and right mandibular straight lines corresponding to the mandible region according to an embodiment of the present invention.
16 illustrates a mandibular curve corresponding to the mandible region according to an embodiment of the present invention.
17 is a graph illustrating a partial similarity index according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.With reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural, unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components. Like reference numerals refer to like elements throughout, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.
본 명세서에서 "컴퓨팅 장치"는 연산처리를 수행하여 사용자에게 결과를 제공할 수 있는 다양한 장치들이 모두 포함된다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치는 데스크 탑 PC, 노트북(Note Book) 뿐만 아니라 스마트폰(Smart phone), 태블릿 PC, 셀룰러폰(Cellular phone), 피씨에스폰(PCS phone; Personal Communication Service phone), 동기식/비동기식 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)의 이동 단말기, 팜 PC(Palm Personal Computer), 개인용 디지털 보조기(PDA; Personal Digital Assistant) 등도 해당될 수 있다. 또한, 헤드마운트 디스플레이(Head Mounted Display; HMD) 장치가 컴퓨팅 기능을 포함하는 경우, HMD장치가 컴퓨팅 장치가 될 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치는 클라이언트로부터 요청을 수신하여 정보처리를 수행하는 서버일 수도 있다.As used herein, the term “computing device” includes various devices capable of providing a result to a user by performing arithmetic processing. For example, computing devices include desktop PCs, notebooks (Note Books) as well as smartphones, tablet PCs, cellular phones, PCS phones (Personal Communication Service phones), synchronous/ A mobile terminal of an asynchronous International Mobile Telecommunication-2000 (IMT-2000), a Palm Personal Computer (PC), a Personal Digital Assistant (PDA), and the like may also be applicable. Also, when a head mounted display (HMD) device includes a computing function, the HMD device may be a computing device. In addition, the computing device may be a server that receives a request from a client and performs information processing.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하악골 비대칭 평가 방법 및 이를 이용한 수술 시뮬레이션 방법에 이용되는 컴퓨팅 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a computing device used in a method for evaluating mandibular asymmetry and a surgical simulation method using the same according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 컴퓨팅 장치(100)는 적어도 하나 이상의 인스트럭션(Instruction)을 저장하는 메모리(110)와 메모리(110)에 저장된 인스트럭션에 대응하는 프로세스를 실행하는 프로세서(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
컴퓨팅 장치(100)는 스토리지, 입력 장치 및 출력 장치, 기타 종래의 컴퓨팅 구성요소를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 컴퓨터 소프트웨어(즉, 컴퓨팅 장치로 하여금 특정의 방식으로 기능하게 하는 인스트럭션)에 기초하여 하악골 비대칭 평가 방법 및 이를 이용한 수술 시뮬레이션 방법을 실행할 수 있다.
정중 시상면(midsagittal plane)은 두골 또는 두부의 비근점을 지나, 양쪽 귓구멍(MF, mental foramen)의 위쪽 가장자리를 잇는 선과 직각을 이루는 평면으로 정의된다. 본 발명에서는 의학적으로 정의되는 정중 시상면을 그대로 사용하지 않고, 하악 비대칭 환자의 좌측 하악골과 우측 하악골의 유사도가 최대가 되는 수정된 하악 정중 시상면을 구하고, 이를 이용하여 하악골 비대칭 평가 및 양악 수술 시뮬레이션에 이용한다.The midsagittal plane is defined as a plane perpendicular to the line connecting the upper edges of the mental foramen (MF) through the non-proximal point of the skull or head. In the present invention, instead of using the medically defined midsagittal plane as it is, a modified mandibular midsagittal plane in which the degree of similarity between the left mandible and the right mandible of a patient with mandibular asymmetry is maximized is obtained, and using this, the mandibular asymmetry evaluation and bimaxillary surgery simulation are obtained. use for
그러면 컴퓨팅 장치(100)를 이용하여 본 발명에 따른 하악골 비대칭 평가의 기준이 되는 기준면인 수정된 하악 정중 시상면을 결정하는 방법에 대해 도 2를 참고하여 설명한다.Then, a method for determining the modified mandibular midsagittal plane, which is a reference plane for evaluating mandibular asymmetry according to the present invention, using the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수정된 하악 정중 시상면을 결정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for determining a modified mandibular midsagittal plane according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면, 먼저 컴퓨팅 장치(100)는 하악 이미지(mandible images)에 대한 필요한 전처리를 수행할 수 있다(S210). 단계(S210)에서 하악 이미지의 이진화 및 체적 계산을 위한 형태학적 처리(예컨대 홀(hole)을 채우기 위한 형태학적 폐쇄 처리 등)가 수행될 수 있다. 하악 이미지는 CT(Computed Tomography), CBCT(Cone Beam Computed Tomography), MRI(Magnetic Resonance Imaging), PET(Positron Emmission Tomography), 및 SPECT(Single-Photon Emmission Computed Tomography) 등의 타입으로 획득되는 3차원 의료 영상 데이터에서 하악골 영역, 치아 영역 및 하악관 영역을 세그먼트한 2D 및/또는 3D 이미지일 수 있다.Referring to FIG. 2 , first, the
3차원 의료 영상 데이터에서 각 영역 세그먼트는 딥러닝(Deep learning) 등과 같은 신경망 모델을 이용하여 수행될 수 있다. 신경망 모델은 콘볼루션 신경망(Convolution neural network)(CNN)과 같은 기계학습 알고리즘 형태일 수 있다. 콘볼루션 신경망은 AlexNet, VGGNet, GoogLeNet, ResNet 등과 같은 심층 CNN 모델로 구현될 수 있다. 훈련된 신경망 모델을 이용하여 입력 영상에서 관심 영역을 세그먼트하는 기술 등은 당업자에게 주지되어 있으므로 자세한 설명은 생략한다. 아울러 하악 이미지의 이진화 및 체적 계산을 위한 형태학적 처리 등도 미리 정해진 방법이나 미리 학습된 신경망 모델을 이용하여 자동으로 처리할 수 있다. 한편 필요한 경우 3D 두부 계측(cephalometric) 기준점(Landmark) 역시 해당 기준점을 추출하도록 미리 학습된 신경망 모델을 이용하여 추출될 수 있으며, 임상의 등의 전문가에 의해 지정받는 것도 가능하다.In 3D medical image data, each region segment may be performed using a neural network model such as deep learning. The neural network model may be in the form of a machine learning algorithm, such as a convolutional neural network (CNN). Convolutional neural networks can be implemented with deep CNN models such as AlexNet, VGGNet, GoogLeNet, ResNet, etc. A technique of segmenting a region of interest in an input image using a trained neural network model is well known to those skilled in the art, and thus a detailed description thereof will be omitted. In addition, morphological processing for binarization of the mandible image and volume calculation may be automatically processed using a predetermined method or a pre-trained neural network model. Meanwhile, if necessary, a 3D cephalometric landmark may also be extracted using a neural network model trained in advance to extract the reference point, and it may be designated by a specialist such as a clinician.
다음으로 컴퓨팅 장치(100)는 하악골 영역에 대한 회전 중심점의 초기 위치를 설정할 수 있다(S220).Next, the
단계(S220)에서 하악골의 좌우 양측 MF(mental foramen)의 중점을 회전 중심점의 초기 위치로 설정할 수 있다. 한편 실시예에 따라서 양측 MF의 중점일 회전 중심점의 초기 위치로 이용하는 대신에, 아래와 같은 자동화된 방법에 의해 구해지는 점의 위치를 회전 중심점의 초기 위치로 설정할 수도 있다.In step S220, the midpoint of the left and right MF (mental foramen) of the mandible may be set as the initial position of the rotational center point. On the other hand, according to an embodiment, instead of using as the initial position of the central point of rotation of both MFs, the position of the point obtained by the following automated method may be set as the initial position of the rotation center point.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 중심점의 초기 위치 결정 방법을 설명하는 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 정의되는 치조골(alveolar bone) 영역을 획득하는 과정을 예시한 도면이고, 도 5는 치조골 영역의 중심을 구하는 과정을 예시한 도면이다.3 is a flowchart illustrating a method for determining an initial position of a rotation center point according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 illustrates a process of acquiring an alveolar bone region defined according to an embodiment of the present invention Figure 5 is a view illustrating a process for obtaining the center of the alveolar bone region.
도 3을 참고하면, 먼저 컴퓨팅 장치(100)는, 도 4의 A에 예시한 것과 같이, 하악 이미지에서 하악 치아의 치관(crown) 영역(31)을 세그먼트할 수 있다(S221).Referring to FIG. 3 , first, as illustrated in FIG. 4A , the
그리고 컴퓨팅 장치(100)는, 도 4의 B에 예시한 것과 같이, 치관 영역(31)을 교합 평면에 수직인 방향으로 미리 정해진 길이만큼 하방으로 이동시킬 수 있다(S223). 도 4의 B에서는 평균 치관 길이(d)만큼 치관 영역(31)을 일괄적으로 하방으로 이동한 치관 영역(31')을 나타내고 있다. 실시예에 따라서 치관 영역(31)에 포함된 개별 치관을 각각의 치관 길이만큼 교합 평면에 수직인 방향으로 하방으로 이동시키는 것도 가능하다.And, as illustrated in FIG. 4B , the
다음으로 컴퓨팅 장치(100)는, 도 4의 C에 예시한 것과 같이, 하악골 영역(32)과 하방으로 이동한 치관 영역(31')의 중첩 영역(33)을 구할 수 있다(S225). 하악골 영역(32)과 치관 영역(31')이 겹쳐지는 중첩 영역(33)은 치조골 영역으로 정의될 수 있다. Next, as illustrated in FIG. 4C , the
이후 도 5의 A 내지 C에 예시한 것과 같이, 컴퓨팅 장치(100)는 치조골 영역으로 정의되는 중첩 영역(33)을 골격화(skeletonization) 처리하여 골격선(35)을 추출하고(S227), 추출된 골격선(35)의 중심(37)을 회전 중심점의 초기 위치로 설정할 수 있다(S229). 여기서 골격화 처리는 대상 객체를 폭 1 픽셀의 선으로 변환하는 처리일 수 있으며, 세선화(Thinning) 처리 등으로 불리우기도 한다.Thereafter, as illustrated in A to C of FIG. 5 , the
회전 중심점의 초기 위치는 앞서 설명한 것과 같이 하악골의 좌우 양측 MF의 중점으로 설정하거나, 도 3 내지 도 5를 이용하여 설명한 방법으로 구해지는 치조골 영역의 중심으로 설정할 수 있다. 물론 여기서 설명한 것 외에 다른 방법으로 회전 중심점의 초기 위치를 설정하는 것도 가능하다.The initial position of the rotational center point may be set as the midpoint of the left and right MFs of the mandible as described above, or may be set as the center of the alveolar bone region obtained by the method described with reference to FIGS. 3 to 5 . Of course, it is also possible to set the initial position of the rotation center point in a method other than that described here.
다시 도 2를 참고하면, 컴퓨팅 장치(100)는 수정된 하악 정중 시상면을 찾기 위한 그리드 탐색을 수행할 수 있다(S230).Referring back to FIG. 2 , the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수정된 하악 정중 시상면을 찾기 위한 그리드 탐색 과정을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.6 is a diagram provided to explain a grid search process for finding a modified mandibular midsagittal plane according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참고하면, 하악골 영역(61)에 대해서 설정된 회전 중심점(62)의 초기 위치를 포함하는 시상면(63)을 관상축 (Coronal Axis) 방향으로 병진 이동(translation) 및 하악골 영역(61)을 회전 중심점(62)을 기준으로 요잉(yawing) 및 롤링(rolling)하면서, 시상면(63)을 기준으로 분할되는 하악골의 좌측 제1 영역(61L)과 우측 제1 영역(61R)의 유사도 지수를 아래 수학식 1에 의해 계산하는 것을 반복하는 그리드 탐색을 수행할 수 있다. 예를 들어 x축으로 -7 ~ +7 픽셀(pixel) 범위 내에서 회전 중심점(62) 및 시상면(63)을 병진 이동시키면서, 회전 중심점(62)을 중심으로 -7°~ +7°범위 내에서 하악골 영역(61)을 요잉 및 롤링시키면서 그리드 탐색을 수행하도록 구현할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the
[수학식 1][Equation 1]
SI = 2×V3/(V1+V2)SI = 2×V 3 /(V 1 +V 2 )
여기서 V1은 하악골의 좌측 제1 영역의 부피, V2는 하악골의 우측 제1 영역의 부피, V3는 하악골의 좌측 제1 영역과 하악골의 우측 제1 영역을 기준면을 기준으로 미러링하여 중첩시킨 영역의 부피일 수 있다.where V 1 is the volume of the first region on the left side of the mandible, V 2 is the volume of the first region on the right side of the mandible, and V 3 is the first region on the left side of the mandible and the first region on the right side of the mandible by mirroring with respect to the reference plane. It may be the volume of the region.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수정된 하악 정중 시상면을 기준으로 하악골 영역을 미러링시켜 중첩시켜서 중첩 부분과 비중첩 부분의 체적을 비교한 예를 나타낸 것이다.7 shows an example of comparing the volume of the overlapping portion and the non-overlapping portion by mirroring and overlapping the mandible region based on the modified mandibular midsagittal plane according to an embodiment of the present invention.
도 7에서 좌측 부분은 시상면(cmAMP)을 기준으로 하악골 영역을 미러링(mirroring)하여 중첩(superimposition)한 것을 나타내고, 우측 부분은 중첩 부분(OV)과 비중첩 부분(NOV)의 체적을 비교하는 예를 나타낸 것이다.In Figure 7, the left part shows the overlap (superimposition) by mirroring the mandible region based on the sagittal plane (cmAMP), and the right part compares the volume of the overlapping part (OV) and the non-overlapping part (NOV) example is shown.
한편 실시예에 따라서 단계(S230)에서 하악골의 좌우측 유사도 지수를 하악골의 앞 부분 또는 일정 부분에 대해서만 계산하도록 구현하는 것도 가능하다.Meanwhile, according to an exemplary embodiment, it is also possible to calculate the left and right similarity index of the mandible in step S230 for only the front part or a certain part of the mandible.
도 8은 시상면 방향에서 바라본 하악골을 3 부분으로 나눈 예를 나타낸 것이다.8 shows an example in which the mandible viewed from the sagittal direction is divided into three parts.
도 8을 참고하면, MF를 기준으로 하악골의 앞 부분(anterior segment)과 중간 부분(middle segment)를 나누고, 하악골의 후방경계로부터 7~8mm 전방에 형성되는 기존의 절골선을 기준으로 중간 부분(middle segment)과 뒷 부분(posterior segment)을 나눈 예를 나타내고 있다.Referring to Figure 8, the anterior segment and the middle segment of the mandible are divided based on the MF, and the middle part ( An example of dividing the middle segment) and the posterior segment is shown.
실시예에 따라서 하악골의 앞 부분(anterior segment)에 대해서만 유사도 지수를 구하고, 이를 기초로 수정된 하악 정중 시상면을 결정하는 것도 가능하다. 또한 하악골의 중간 부분까지 포함하여 유사도 지수를 구하고 이를 기초로 수정된 하악 정중 시상면을 결정하는 것도 가능하다. 물론 하악골 전체에 대해서 유사도 지수를 구하고, 이를 기초로 수정된 하악 정중 시상면을 결정하는 것도 가능하다.According to an embodiment, it is also possible to obtain a similarity index only for the anterior segment of the mandible, and determine the modified mandibular midsagittal plane based on this. It is also possible to obtain a similarity index including the middle part of the mandible and determine the modified mandibular midsagittal plane based on this. Of course, it is also possible to obtain the similarity index for the entire mandible and determine the modified mandibular midsagittal plane based on this.
하악골의 좌우측 유사도를 계산할 때 다음과 같은 사항을 고려하여 오차를 줄일 수도 있다.When calculating the left and right similarity of the mandible, the error can be reduced by considering the following.
토러스(torus)는 하악의 안쪽에서 뼈가 돌출되어 자란 것이다. 하악 비대칭을 교정하기 위한 악교정(orthognathic surgery)에서 하악의 좌우측 유사도를 평가할 때 토러스가 심한 환자의 경우 좌우측 유사도 지수를 계산할 때 오차를 발생시킨다. 따라서 그리드 탐색 단계(S230)에서 하악골 영역에서 토러스에 대응하는 영역을 제거한 후 하악골 좌우측 영역의 유사도 지수를 계산하는 것이 바람직하다.A torus is a bone that protrudes from the inside of the mandible. When evaluating the left-right similarity of the mandible in orthognathic surgery to correct mandibular asymmetry, an error occurs when calculating the left-right similarity index in patients with severe torus. Therefore, it is preferable to calculate the similarity index of the left and right regions of the mandible after removing the region corresponding to the torus from the mandible region in the grid search step S230.
하악골에서 토러스에 대응하는 영역은 다음과 같은 방법으로 제거할 수 있다. 물론 여기서 설명하는 방법 외에 다른 방법으로 하악골에서 토러스에 대응하는 영역을 제거하는 것도 가능하다.The area corresponding to the torus in the mandible can be removed in the following way. Of course, it is also possible to remove the region corresponding to the torus from the mandible by another method other than the method described herein.
도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 일 실시예에 따른 하악골 영역에서 토러스 영역을 제거하는 프로세스를 예시한 도면이다.9A-9E are diagrams illustrating a process for removing a torus region from a mandible region according to an embodiment of the present invention.
먼저 컴퓨팅 장치(100)는 도 9a에 예시한 것과 같은 하악골의 수질골(Medulla) 영역(91)을 세그먼트한다. 도 9a에서 좌측 상단 이미지는 축상면(axial plane, transverse plane)에서 수질골 영역의 이진화 이미지이고, 우측 상단 이미지는 시상면(sagittal plane)에서 수질골 영역의 이진화 이미지이며, 좌측 하단 이미지는 관상면(coronal plane)에서 수질골 영역의 이진화 이미지를 나타낸 것이다. 그리고 도9a에서 우측 하단 이미지는 수질골 영역의 3차원 이미지를 나타낸 것이다.First, the
다음으로 컴퓨팅 장치(100)는 도 9b에 예시한 것과 같이 수질골 영역을 얼굴 전방에서 후방으로(도면에서 화살표 방향으로) 연속적으로 이동시킨다.Next, the
도 9c에 예시한 것과 같이 수질골 영역(91)을 후방으로 연속적으로 이동시키면서 중첩시킨 수질골 중첩 영역(92)을 구할 수 있다. 이후 컴퓨팅 장치(100)는 도 9d에 예시한 것과 같이 수질골 중첩 영역(92)에서 수질골 영역(91)을 제거한 수질골 후방 영역(93)을 획득할 수 있다. As illustrated in FIG. 9C , the overlapped medullary
도 9e는 하악골(피질골+수질골)(94)과 수질골 후방 영역(93)을 함께 나타낸 도면이다. 이후 컴퓨팅 장치(100)는, 도 9f에 예시한 것과 같이, 하악골(94)과 수질골 후방 영역(93)이 중첩된 영역을 토러스 제거 대상 영역(95)으로 구하고, 하악골(94)에서 토러스 제거 대상 영역(95)을 제거함으로써, 도 9g에 예시한 것과 같이 토러스가 제거된 하악골 영역(96)을 구할 수 있다.9E is a view showing the mandible (cortical bone + medullary bone) 94 and the
한편 하악 비대칭을 교정하기 위한 악교정에서 하악의 좌우측 유사도를 평가할 때 턱 끝의 비대칭이 있을 경우 좌우측 유사도 지수를 계산할 때 오차를 발생시킨다. 따라서 그리드 탐색 단계(S230)에서 하악골에서 턱 끝의 비대칭을 제거하는 턱 끝 수술(genioplasty)을 가상으로 시행한 후 하악골 좌우측 영역의 유사도 지수를 계산하는 것이 바람직하다.On the other hand, when evaluating the left and right similarity of the mandible in orthodontics to correct mandibular asymmetry, if there is asymmetry of the tip of the chin, an error occurs when calculating the left and right similarity index. Therefore, in the grid search step (S230), it is preferable to calculate the similarity index of the left and right regions of the mandible after virtually performing genioplasty to remove the asymmetry of the chin tip from the mandible.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하악골 영역에서 턱 끝 비대칭 부분을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining a process of removing an asymmetric part of the chin in the mandible region according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참고하면, 먼저 컴퓨팅 장치(100)는, 시상면이 정중면이 되도록 하악골을 정렬한 후 하악골을 시상면 방향으로 MIP(Axial Maximum Intensity Projection)시켜 도 10의 A에 예시한 것과 같은 하악 이진화 이미지를 구할 수 있다. 도 10의 A 내지 F에서 좌측이 얼굴 하방이고 하측이 얼굴 전방이다.Referring to FIG. 10 , first, the
다음으로 컴퓨팅 장치(100)는, 도 10의 B에 예시한 것과 같은, 하악 이진화 이미지를 모두 포함하는 최소 크기의 블록 다각형 이미지를 구할 수 있다. 이후 컴퓨팅 장치(100)는, 도 10의 C에 예시한 것과 같은, 블록 다각형 이미지(도 10의 B)에서 하악 이진화 이미지(도 10의 A)를 제거한 영역을 구할 수 있다. 다음으로 컴퓨팅 장치(100)는, 도 10의 C에서 최하방 영역의 최전방 점과 최전방 영역의 최상부 점을 연결하는 절개선(L)을 구할 수 있다(도 10의 D 참조). 도 10의 E는 절개선(L)을 기준으로 얼굴 전방에 해당하는 영역을 나타낸 것이다. 도 10의 F는 도 10의 A에 해당하는 영역에서 도 10의 E에 해당하는 영역을 제거한 것을 나타낸 것이다. 즉 컴퓨팅 장치(100)는, 절개선(L)을 따라 얼굴 전방에 해당하는 하악골 부분을 절개하는 턱 끝 수술을 가상으로 시행할 수 있다.Next, the
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 턱 끝 수술이 가상으로 시행된 하악골을 예시한 것이다. 도 11은 앞서 도 10에서 구해진 절개선(L)을 따라 하악골의 턱 끝 부분을 제거한 가상 수술 결과를 나타내고 있다.11 is an illustration of the mandible on which the jaw tip surgery has been virtually performed according to an embodiment of the present invention. 11 shows the results of a virtual surgery in which the chin tip of the mandible is removed along the incision line L obtained in FIG. 10 above.
한편 도 10에서 설명한 방법 외에도, 예를 들어 딥러닝 등과 같은 신경망 모델을 이용하여 도 10의 C에서 최전방 점과 최상부 점에 대응하는 점을 결정하거나, 절개선(L)을 결정하도록 구현하는 것도 가능하다.Meanwhile, in addition to the method described in FIG. 10, for example, using a neural network model such as deep learning, it is possible to determine the point corresponding to the foremost point and the top point in C of FIG. 10, or to determine the incision (L). do.
다시 도 2를 참고하면, 컴퓨팅 장치(100)는, 그리드 탐색을 수행하여(S230), 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수가 최대가 되는 시상면이 구해지면 이를 수정된 하악 정중 시상면으로 결정할 수 있다(S240). Referring back to FIG. 2 , the
이후 컴퓨팅 장치(100)는, 단계(S240)에서 결정된 수정된 하악 정중 시상면을 기준으로 미러링하여 하악골의 좌측 영역과 우측 영역이 중첩되는 하악골 좌우 중첩 영역을 구할 수 있다(S250).Thereafter, the
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 하악골을 미러링한 결과를 예시한 것이고, 도 12b는 하악관을 확장하여 표시한 예를 나타낸 것이다.12A illustrates a result of mirroring the mandible according to an embodiment of the present invention, and FIG. 12B illustrates an example in which the mandibular canal is expanded and displayed.
도 12a를 참고하면, 영역(OV)은 하악골의 좌우측 중첩(overlapping) 영역을 나타내고, 영역(NOV)은 하악골의 좌우측 비중첩(non-overlapping) 영역을 나타내며, 영역(MC)은 하악관(mandibular canal)을 나타낸 것이다.Referring to FIG. 12A , the area OV represents the left and right overlapping areas of the mandible, the NOV represents the left and right non-overlapping areas of the mandible, and the area MC represents the mandibular canal. ) is shown.
그리고 컴퓨팅 장치(100)는, 도 12b에 예시한 것과 같이, 하악관(MC)의 폭을 미리 정해진 만큼 확장시킨 하악관 확장 영역(MC')을 구할 수 있다(S260). 도 12b에 예시한 것과 같이 하악관 확장 영역(MC')을 표시한 화면을 제공함으로써 시각적으로 양악 수술 시 안전 마진(safety margin)을 확보할 수 있다.And, as illustrated in FIG. 12B , the
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 양악 수술 최소 보존 영역과 양악 수술 최대 가능 영역을 설정하는 과정을 나타낸 것이다.13 is a diagram illustrating a process of setting a minimum preservation area for a double jaw surgery and a maximum possible area for a double jaw surgery according to an embodiment of the present invention.
도 13A는 하악골 좌우 중첩 영역(OV)과 하악관 확장 영역(MC')을 구분하여 나타낸 것이다.13A is a view showing the left and right mandibular overlap region (OV) and the mandibular canal extension region (MC′) separately.
컴퓨팅 장치(100)는, 도 13B에 예시한 것과 같이, 하악골 좌우 중첩 영역(OV)과 하악관 확장 영역(MC')을 모두 포함하는 최소 크기의 블록 다각형 영역(P)을 양악 수술 최소 보존 영역으로 설정할 수 있다(S270). 영역(P)은 하악골 좌우 중첩 영역(OV)과 하악관 확장 영역(MC')에 대해서 컨벡스 헐(Convex Hull) 알고리즘을 적용하여 구할 수 있다.The
이후 컴퓨팅 장치(100)는, 도 13C에 예시한 것과 같이, 양악 수술 최소 보존 영역으로 설정된 영역(P)의 하방의 비중첩 영역을 포함하는 최소 크기의 블록 다각형 영역(S)을 양악 수술 최대 가능 영역으로 설정할 수 있다(S280).Thereafter, the
이하에서는 하악골의 좌우측의 대응하는 부분끼리의 부분 유사도 지수(Sectional Similarity Index)를 구하는 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method for obtaining a Sectional Similarity Index between corresponding parts on the left and right sides of the mandible will be described.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 하악골 좌우측 부분 영역의 부분 유사도 평가 방법을 설명하는 흐름도이다.14 is a flowchart illustrating a method for evaluating the partial similarity of left and right partial regions of the mandible according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참고하면, 먼저 컴퓨팅 장치(100)는, 하악골의 좌측 영역과 우측 영역의 유사도가 최대가 되게 하악골을 좌우로 분할하는 수정된 하악 정중 시상면을 결정할 수 있다(S1410).Referring to FIG. 14 , first, the
다음으로 컴퓨팅 장치(100)는 하악골 영역의 수직축 방향 MIP(Axial Maximum Intensity Projection) 이미지를 이용하여 하악골 영역에 대응하는 좌우측 반악 직선 또는 하악 곡선을 구할 수 있다(S1420).Next, the
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 하악골 영역에 대응하는 좌우측 반악(hemi-mandible) 직선(L1, L2)을 나타낸 것이고, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 하악골 영역에 대응하는 하악 곡선(mandibular arch)을 예시한 것이다.15 shows left and right hemi-mandible straight lines L1 and L2 corresponding to the mandible region according to an embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a mandible corresponding to the mandible region according to an embodiment of the present invention. An example of a curved (mandibular arch).
좌우측 반악 직선(L1, L2)은 하악골의 axial MIP 이미지를 1차 함수로 피팅(fitting)시켜 구할 수 있다. 그리고 하악 곡선(March)은 하악골의 axial MIP 이미지를 스플라인 피팅(spline fitting) 시켜 구할 수 있다.The left and right mandibular straight lines (L1, L2) can be obtained by fitting the axial MIP image of the mandible with a linear function. And the mandible curve (M arch ) can be obtained by spline fitting the axial MIP image of the mandible.
다음으로 컴퓨팅 장치(100)는, 하악골의 좌측 영역과 우측 영역을 복수의 좌측 부분 영역과 복수의 우측 부분 영역으로 나누어, 수학식 2에 의해 서로 대응하는 좌측 부분 영역과 우측 부분 영역의 부분 유사도 지수를 계산할 수 있다(S1430).Next, the
[수학식 2][Equation 2]
ΔSI = 2×ΔV3 /(ΔV1+ΔV2)ΔSI = 2×ΔV 3 /(ΔV 1 +ΔV 2 )
여기서 ΔV1은 하악골의 좌측 부분 영역의 부피, ΔV2는 하악골의 우측 부분 영역의 부피, ΔV3는 하악골의 좌측 부분 영역과 하악골의 우측 부분 영역을 수정된 하악 정중 시상면을 기준으로 미러링하여 중첩시킨 영역의 부피일 수 있다.where ΔV 1 is the volume of the left partial region of the mandible, ΔV 2 is the volume of the right partial region of the mandible, and ΔV 3 is the overlapping of the left partial region of the mandible and the right partial region of the mandible based on the modified mandibular midsagittal plane. It may be the volume of the selected area.
예를 들어 수정된 하악 정중 시상면(cmAMP)을 기준으로 서로 대응하는 좌측 부분 영역과 우측 부분 영역(S1, S2)은 미리 정해진 중심(Pcenter)으로부터 좌우측 반악 직선 또는 하악 곡선을 따라 동일 거리에 위치하는 영역으로 정해질 수 있다. 그리고 미리 정해진 중심은 좌우측 반악 직선과 수정된 하악 정중 시상면의 교점 또는 하악 곡선과 수정된 하악 정중 시상면의 교점으로 정해질 수 있다.For example, based on the modified mandibular midsagittal plane (cmAMP), the left partial region and the right partial region (S1, S2) corresponding to each other are at the same distance along the left and right mandibular straight line or mandibular curve from the predetermined center (P center ) It may be determined by the area in which it is located. In addition, the predetermined center may be determined as an intersection of the left and right mandibular straight line and the modified mandibular midsagittal plane or the intersection of the mandibular curve and the modified mandibular midsagittal plane.
실시예에 따라서 미리 정해진 중심(Pcenter)으로부터 얼굴 후방으로 동일한 거리의 좌측 부분 영역과 우측 부분 영역을 서로 대응하는 영역으로 하여 부분 유사도 지수를 구하는 것도 가능하다.According to an embodiment, it is also possible to obtain the partial similarity index by using the left partial region and the right partial region at the same distance from the predetermined center P center to the rear of the face as regions corresponding to each other.
여기서 설명한 것 외에 다른 방법으로 부분 유사도 지수를 구하기 위한 중심을 정하는 것도 가능하며, 중심을 기준으로 대응하는 좌우측 부분 영역을 결정하는 방법도 실시예에 따라 변형이 가능하다.It is possible to determine the center for obtaining the partial similarity index by other methods other than those described herein, and the method for determining the left and right partial regions corresponding to the center based on the center may be modified according to embodiments.
다음으로 컴퓨팅 장치(100)는, 앞서 미리 정해진 중심으로부터 거리에 따른 부분 유사도 지수를 나타내는 그래프를 화면에 표출할 수 있다(S1440).Next, the
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 유사도 지수를 예시한 그래프이다.17 is a graph illustrating a partial similarity index according to an embodiment of the present invention.
도 17의 좌측 그래프는 양악 수술 전 환자의 하악 부분 유사도 지수 그래프이고, 우측 그래프는 양악 수술 후 환자의 하악 부분 유사도 지수 그래프이다.The graph on the left of FIG. 17 is a similarity index graph of the mandible of the patient before orthognathic surgery, and the graph on the right is a graph of the similarity index of the mandibular part of the patient after the surgery on both jaws.
도 17에 나타낸 그래프에서 가로축은 좌우측 반악 직선 또는 하악 곡선을 따른 미리 정해진 중심으로부터의 거리를 나타내고, 세로축은 수학식 2에 의해 계산되는 하악골 좌우측 부분 영역의 부분 유사도 지수를 나타낸 것이다.In the graph shown in FIG. 17 , the horizontal axis indicates the distance from the predetermined center along the left and right mandibular straight lines or the mandibular curve, and the vertical axis indicates the partial similarity index of the left and right partial regions of the mandible calculated by Equation (2).
도 17에 예시한 것과 같은 부분 유사도 지수를 하악 중심으로부터 거리에 따라 시각화하여 나타낸 그래프를 통해서, 하악의 개별 부분의 좌우측 유사도를 평가할 수 있다. 도 16에서는 하악을 앞 부분(Anterior Segment), 중간 부분(Middle Segment), 뒷 부분(Posterior Segment)으로 나누어 각 부분에서의 좌우측 유사도 평가를 하는 경우를 예시하고 있다. 한편 부분 유사도 지수 그래프를 활용하여 수술 전 좌우측 비대칭 등 변형이 심각하게 이루어진 부분을 확인하여 수술 계획을 수립하는데 참고할 수 있으며, 수술 결과에 대한 평가에 활용하는 것도 가능하다.Through a graph that visualizes the partial similarity index as illustrated in FIG. 17 according to the distance from the center of the mandible, the left and right similarities of individual parts of the mandible can be evaluated. 16 exemplifies the case of evaluating the left and right similarities in each part by dividing the mandible into an anterior segment, a middle segment, and a posterior segment. On the other hand, by using the partial similarity index graph, it can be used as a reference for establishing a surgical plan by checking the parts that have been severely deformed, such as left and right asymmetry before surgery, and can be used for evaluation of surgical results.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 인스트럭션(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨팅 장치 또는 특수 목적 컴퓨팅 장치를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented by a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, the apparatus, methods and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate (FPGA). array), a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, may be implemented using one or more general purpose computing devices or special purpose computing devices. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 인스트럭션(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, which configures the processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. may be permanently or temporarily embody in The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
Claims (23)
하악골의 좌측 영역과 우측 영역의 유사도가 최대가 되게 상기 하악골을 좌우로 분할하는 수정된 하악 정중 시상면을 결정하는 단계; 및
상기 하악골의 좌측 영역과 우측 영역을 복수의 좌측 부분 영역과 복수의 우측 부분 영역으로 나누어, 서로 대응하는 좌측 부분 영역과 우측 부분 영역의 부분 유사도 지수를 계산하는 단계;
를 포함하고,
상기 서로 대응하는 좌측 부분 영역과 우측 부분 영역의 부분 유사도 지수(ΔSI)는 아래 수학식에 의해 산출되며,
ΔSI = 2×ΔV3 /(ΔV1+ΔV2)
여기서 ΔV1은 상기 하악골의 좌측 부분 영역의 부피, ΔV2는 상기 하악골의 우측 부분 영역의 부피, ΔV3는 상기 하악골의 좌측 부분 영역과 상기 하악골의 우측 부분 영역을 상기 수정된 하악 정중 시상면을 기준으로 미러링하여 중첩시킨 영역의 부피인 것을 특징으로 하는 방법. In the mandibular asymmetry evaluation method using a computing device,
determining a modified mandibular midsagittal plane dividing the mandible to the left and right so that the similarity between the left and right areas of the mandible is maximized; and
dividing the left region and the right region of the mandible into a plurality of left partial regions and a plurality of right partial regions, and calculating a partial similarity index of the left partial region and the right partial region corresponding to each other;
including,
The partial similarity index (ΔSI) of the left partial region and the right partial region corresponding to each other is calculated by the following equation,
ΔSI = 2×ΔV 3 /(ΔV 1 +ΔV 2 )
where ΔV 1 is the volume of the left partial region of the mandible, ΔV 2 is the volume of the right partial region of the mandible, and ΔV 3 is the left partial region of the mandible and the right partial region of the mandible, the modified mandibular midsagittal plane A method, characterized in that it is the volume of the overlapped area by mirroring as a reference.
상기 하악골 영역의 수직축 방향 MIP(Axial Maximum Intensity Projection) 이미지를 이용하여 상기 하악골 영역에 대응하는 좌우측 반악 직선 또는 하악 곡선을 구하는 단계를 더 포함하고,
상기 서로 대응하는 좌측 부분 영역과 우측 부분 영역은 미리 정해진 중심으로부터 상기 좌우측 반악 직선 또는 상기 하악 곡선을 따라 동일 거리에 위치하는 영역이며,
상기 미리 정해진 중심은 상기 좌우측 반악 직선과 상기 수정된 하악 정중 시상면의 교점 또는 상기 하악 곡선과 상기 수정된 하악 정중 시상면의 교점인 것을 특징으로 하는 방법.In claim 1,
Using the vertical axis direction MIP (Axial Maximum Intensity Projection) image of the mandible region further comprising the step of obtaining the left and right semi-maxillary straight lines or mandibular curves corresponding to the mandible region,
The left partial region and the right partial region corresponding to each other are regions located at the same distance from a predetermined center along the left and right mandibular straight lines or the mandibular curve,
The method, characterized in that the predetermined center is the intersection of the left and right hemi-maxillary straight line and the modified mandibular midsagittal plane or the intersection of the mandibular curve and the modified mandibular midsagittal plane.
상기 미리 정해진 중심으로부터 거리에 따른 상기 부분 유사도 지수를 나타내는 그래프를 표출하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.In claim 2,
expressing a graph representing the partial similarity index according to a distance from the predetermined center
Method, characterized in that it further comprises.
상기 수정된 하악 정중 시상면을 결정하는 단계는,
상기 하악골 영역에 대해 회전 중심점의 초기 위치를 설정하는 단계;
미리 정해진 범위 내에서 상기 회전 중심점을 포함하는 시상면을 관상축 (Coronal Axis) 방향으로 병진 이동(translation) 및 상기 하악골 영역을 상기 회전 중심점을 기준으로 요잉(yawing) 및 롤링(rolling)하면서, 상기 시상면을 기준으로 분할되는 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수를 계산하는 것을 반복하는 그리드 탐색 단계; 및
상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수가 최대가 되는 시상면을 상기 수정된 하악 정중 시상면으로 결정하는 단계;
를 포함하고,
상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수(SI)는 아래 수학식에 의해 산출되며,
SI = 2×V3 /(V1+V2)
여기서 V1은 상기 하악골의 좌측 제1 영역의 부피, V2는 상기 하악골의 우측 제1 영역의 부피, V3는 상기 하악골의 좌측 제1 영역과 상기 하악골의 우측 제1 영역을 상기 시상면을 기준으로 미러링하여 중첩시킨 영역의 부피인 것을 특징으로 하는 방법.In claim 1,
The step of determining the modified mandibular midsagittal plane,
setting an initial position of a rotation center point with respect to the mandible region;
While performing translational movement (translation) of the sagittal plane including the rotation center point in the direction of the coronal axis within a predetermined range and yawing and rolling the mandible region based on the rotation center point, the a grid search step of repeating calculating the similarity index of the first region on the left and the first region on the right of the mandible divided based on the sagittal plane; and
determining a sagittal plane in which the similarity index between the left first region and the right first region of the mandible is maximized as the modified mandibular midsagittal plane;
including,
The similarity index (SI) of the first left region and the right first region of the mandible is calculated by the following equation,
SI = 2×V 3 /(V 1 +V 2 )
where V 1 is the volume of the first region on the left side of the mandible, V 2 is the volume of the first region on the right side of the mandible, and V 3 is the first region on the left side of the mandible and the first region on the right side of the mandible in the sagittal plane A method, characterized in that it is the volume of the overlapped area by mirroring as a reference.
하악골 영역에 대해 회전 중심점의 초기 위치를 설정하는 단계;
미리 정해진 범위 내에서 상기 회전 중심점을 포함하는 시상면을 관상축 (Coronal Axis) 방향으로 병진 이동(translation) 및 상기 하악골 영역을 상기 회전 중심점을 기준으로 요잉(yawing) 및 롤링(rolling)하면서, 상기 시상면을 기준으로 분할되는 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수를 계산하는 것을 반복하는 그리드 탐색 단계; 및
상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수가 최대가 되는 시상면을 상기 수정된 하악 정중 시상면으로 결정하는 단계;
를 포함하고,
상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수(SI)는 아래 수학식에 의해 산출되며,
SI = 2×V3 /(V1+V2)
여기서 V1은 상기 하악골의 좌측 제1 영역의 부피, V2는 상기 하악골의 우측 제1 영역의 부피, V3는 상기 하악골의 좌측 제1 영역과 상기 하악골의 우측 제1 영역을 상기 시상면을 기준으로 미러링하여 중첩시킨 영역의 부피인 것을 특징으로 하는 방법.In a surgical simulation method using a mandibular asymmetry evaluation using a computing device,
setting an initial position of the rotational center point with respect to the mandible region;
While performing translational movement (translation) of the sagittal plane including the rotation center point in the direction of the coronal axis within a predetermined range and yawing and rolling the mandible region based on the rotation center point, the a grid search step of repeating calculating the similarity index of the first region on the left and the first region on the right of the mandible divided based on the sagittal plane; and
determining a sagittal plane in which the similarity index between the left first region and the right first region of the mandible is maximized as the modified mandibular midsagittal plane;
including,
The similarity index (SI) of the first left region and the right first region of the mandible is calculated by the following equation,
SI = 2×V 3 /(V 1 +V 2 )
where V 1 is the volume of the first region on the left side of the mandible, V 2 is the volume of the first region on the right side of the mandible, and V 3 is the first region on the left side of the mandible and the first region on the right side of the mandible in the sagittal plane A method, characterized in that it is the volume of the overlapped area by mirroring as a reference.
상기 회전 중심점의 초기 위치는 양측 MF(mental foramen)의 중점으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.6. In claim 4 or 5,
The initial position of the rotation center point is a method, characterized in that set to the midpoint of the bilateral MF (mental foramen).
상기 회전 중심점의 초기 위치를 설정하는 단계는,
하악 치아의 치관에 대응하는 치관 영역을 세그먼트하는 단계;
상기 치관 영역을 하방으로 이동하는 단계 - 상기 치관 영역을 교합 평면에 수직인 방향으로 평균 치관 길이만큼 하방으로 이동시키거나, 또는 상기 치관 영역에 포함된 개별 치관을 각각의 치관 길이만큼 교합 평면에 수직인 방향으로 하방으로 이동시킴 - ;
상기 하방으로 이동한 치관 영역과 상기 하악골의 중첩 영역에 대응하는 골격선을 추출하는 단계; 및,
상기 추출된 골격선의 중심을 상기 회전 중심점의 초기 위치로 설정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.6. In claim 4 or 5,
Setting the initial position of the rotation center point comprises:
segmenting a crown region corresponding to the crown of the mandible;
moving the crown region downward - moving the crown region downward by an average crown length in a direction perpendicular to the occlusal plane, or moving individual crowns included in the crown region perpendicular to the occlusal plane for each crown length moving downward in the direction of - ;
extracting a skeletal line corresponding to the overlapping region of the downwardly moved crown region and the mandible; and,
setting a center of the extracted skeleton line as an initial position of the rotation center point;
A method comprising a.
상기 하악골에서 토러스(Torus)에 대응하는 영역을 제거한 후 상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수(SI)를 구하는 것을 특징으로 하는 방법.6. In claim 4 or 5,
The method of claim 1, wherein after removing a region corresponding to a torus from the mandible, a similarity index (SI) between a left first region and a right first region of the mandible is obtained.
상기 하악골에서 토러스에 대응하는 영역의 제거는,
상기 하악골의 수질골 영역을 얼굴 전방에서 후방으로 연속적으로 이동시키면서 중첩시킨 수질골 중첩 영역을 구하고, 상기 수질골 중첩 영역에서 상기 수질골 영역을 제거한 수질골 후방 영역을 획득하여, 상기 하악골과 상기 수질골 후방 영역이 중첩된 영역을 토러스 제거 대상 영역으로 구하고, 상기 하악골에서 상기 토러스 제거 대상 영역을 제거함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.In claim 8,
The removal of the region corresponding to the torus in the mandible is,
By continuously moving the medullary bone area of the mandible from the front to the rear of the face, the overlapped medullary bone overlap area is obtained, and the medullary bone rear area obtained by removing the medullary bone area from the medullary bone overlap area is obtained, and the mandible and the medulla A method characterized in that by obtaining a region where the posterior bone region overlaps as a torus removal target region, and removing the torus removal target region from the mandible.
상기 하악골을 시상면 방향으로 MIP(Axial Maximum Intensity Projection)시켜 하악 이진화 이미지를 구하고, 상기 하악 이진화 이미지를 모두 포함하는 최소 크기의 블록 다각형 이미지를 구하고, 상기 블록 다각형 이미지에서 상기 하악 이진화 이미지를 제거하여 구해진 영역 중에서 최하방 영역의 최전방 점과 최전방 영역의 최상부 점을 기준점으로 턱끝 수술(genioplasty)을 가상으로 시행한 후 상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수(SI)를 구하는 것을 특징으로 하는 방법.6. In claim 4 or 5,
Axial Maximum Intensity Projection (MIP) of the mandible in the sagittal direction to obtain a mandibular binarized image, obtain a block polygonal image of the minimum size including all the mandibular binarized images, and remove the mandibular binarized image from the block polygonal image To obtain the similarity index (SI) of the first region on the left and the first region on the right of the mandible after performing genioplasty using the most advanced point of the lowermost region and the uppermost point of the anterior region among the obtained regions as reference points. How to characterize.
상기 수정된 하악 정중 시상면을 기준으로 미러링하여 상기 하악골의 좌측 영역과 우측 영역이 중첩되는 하악골 좌우 중첩 영역을 구하는 단계,
상기 하악골의 하악관의 폭을 미리 정해진 만큼 확장한 하악관 확장 영역을 구하는 단계, 및
상기 하악골 좌우 중첩 영역과 상기 하악관 확장 영역을 모두 포함하는 최소 크기의 블록 다각형 영역을 양악 수술 최소 보존 영역으로 설정하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.In claim 5,
Obtaining a left and right mandibular overlap area where the left area and the right area of the mandible overlap by mirroring based on the modified mandibular midsagittal plane;
obtaining a mandibular canal extension area in which the width of the mandibular canal of the mandible is expanded by a predetermined amount, and
Setting a block polygonal area with a minimum size including both the left and right overlapping areas of the mandible and the mandibular canal extension area as a minimum preservation area for bimaxillary surgery
Method, characterized in that it further comprises.
프로세서; 및
적어도 하나의 인스트럭션을 저장하는 메모리;
를 포함하며,
상기 프로세서는 상기 적어도 하나의 인스트럭션에 기초하여,
하악골의 좌측 영역과 우측 영역의 유사도가 최대가 되게 상기 하악골을 좌우로 분할하는 수정된 하악 정중 시상면을 결정하는 단계; 및
상기 하악골의 좌측 영역과 우측 영역을 복수의 좌측 부분 영역과 복수의 우측 부분 영역으로 나누어, 서로 대응하는 좌측 부분 영역과 우측 부분 영역의 부분 유사도 지수를 계산하는 단계; 를 실행하고,
상기 서로 대응하는 좌측 부분 영역과 우측 부분 영역의 부분 유사도 지수(ΔSI)는 아래 수학식에 의해 산출되며,
ΔSI = 2×ΔV3 /(ΔV1+ΔV2)
여기서 ΔV1은 상기 하악골의 좌측 부분 영역의 부피, ΔV2는 상기 하악골의 우측 부분 영역의 부피, ΔV3는 상기 하악골의 좌측 부분 영역과 상기 하악골의 우측 부분 영역을 상기 수정된 하악 정중 시상면을 기준으로 미러링하여 중첩시킨 영역의 부피인 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치. A computing device comprising:
processor; and
a memory storing at least one instruction;
includes,
The processor based on the at least one instruction,
determining a modified mandibular midsagittal plane dividing the mandible to the left and right so that the similarity between the left and right areas of the mandible is maximized; and
dividing the left region and the right region of the mandible into a plurality of left partial regions and a plurality of right partial regions, and calculating a partial similarity index of the left partial region and the right partial region corresponding to each other; run
The partial similarity index (ΔSI) of the left partial region and the right partial region corresponding to each other is calculated by the following equation,
ΔSI = 2×ΔV 3 /(ΔV 1 +ΔV 2 )
where ΔV 1 is the volume of the left partial region of the mandible, ΔV 2 is the volume of the right partial region of the mandible, and ΔV 3 is the left partial region of the mandible and the right partial region of the mandible, the modified mandibular midsagittal plane Computing device, characterized in that the volume of the overlapped area mirrored as a reference.
상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 인스트럭션에 기초하여,
상기 하악골 영역의 수직축 방향 MIP(Axial Maximum Intensity Projection) 이미지를 이용하여 상기 하악골 영역에 대응하는 좌우측 반악 직선 또는 하악 곡선을 구하는 단계를 더 실행하고,
상기 서로 대응하는 좌측 부분 영역과 우측 부분 영역은 미리 정해진 중심으로부터 상기 좌우측 반악 직선 또는 상기 하악 곡선을 따라 동일 거리에 위치하는 영역이며,
상기 미리 정해진 중심은 상기 좌우측 반악 직선과 상기 수정된 하악 정중 시상면의 교점 또는 상기 하악 곡선과 상기 수정된 하악 정중 시상면의 교점인 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.14. In claim 13,
The processor, based on the at least one instruction,
Using the vertical axis direction MIP (Axial Maximum Intensity Projection) image of the mandible region further performing the step of obtaining the left and right semi-maxillary straight lines or mandibular curves corresponding to the mandible region,
The left partial region and the right partial region corresponding to each other are regions located at the same distance from a predetermined center along the left and right mandibular straight lines or the mandibular curve,
The predetermined center is a computing device, characterized in that the intersection of the left and right mandibular straight line and the modified mandibular midsagittal plane or the intersection of the mandibular curve and the modified mandibular midsagittal plane.
상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 인스트럭션에 기초하여,
상기 미리 정해진 중심으로부터 거리에 따른 상기 부분 유사도 지수를 나타내는 그래프를 표출하는 단계를 더 실행하는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.15. In claim 14,
The processor, based on the at least one instruction,
Computing device, characterized in that further executing the step of expressing the graph representing the partial similarity index according to the distance from the predetermined center.
상기 수정된 하악 정중 시상면을 결정하는 단계는,
상기 하악골 영역에 대해 회전 중심점의 초기 위치를 설정하는 단계;
미리 정해진 범위 내에서 상기 회전 중심점을 포함하는 시상면을 관상축 (Coronal Axis) 방향으로 병진 이동(translation) 및 상기 하악골 영역을 상기 회전 중심점을 기준으로 요잉(yawing) 및 롤링(rolling)하면서, 상기 시상면을 기준으로 분할되는 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수를 계산하는 것을 반복하는 그리드 탐색 단계; 및
상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수가 최대가 되는 시상면을 상기 수정된 하악 정중 시상면으로 결정하는 단계; 를 실행하고,
상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수(SI)는 아래 수학식에 의해 산출되며,
SI = 2×V3 /(V1+V2)
여기서 V1은 상기 하악골의 좌측 제1 영역의 부피, V2는 상기 하악골의 우측 제1 영역의 부피, V3는 상기 하악골의 좌측 제1 영역과 상기 하악골의 우측 제1 영역을 상기 시상면을 기준으로 미러링하여 중첩시킨 영역의 부피인 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.14. In claim 13,
The step of determining the modified mandibular midsagittal plane,
setting an initial position of a rotation center point with respect to the mandible region;
While performing translational movement (translation) of the sagittal plane including the rotation center point in the direction of the coronal axis within a predetermined range and yawing and rolling the mandible region based on the rotation center point, the a grid search step of repeating calculating the similarity index of the first region on the left and the first region on the right of the mandible divided based on the sagittal plane; and
determining a sagittal plane in which the similarity index between the left first region and the right first region of the mandible is maximized as the modified mandibular midsagittal plane; run
The similarity index (SI) of the first left region and the right first region of the mandible is calculated by the following equation,
SI = 2×V 3 /(V 1 +V 2 )
where V 1 is the volume of the first region on the left side of the mandible, V 2 is the volume of the first region on the right side of the mandible, and V 3 is the first region on the left side of the mandible and the first region on the right side of the mandible in the sagittal plane Computing device, characterized in that the volume of the overlapped area mirrored as a reference.
프로세서; 및
적어도 하나의 인스트럭션을 저장하는 메모리;
를 포함하며,
상기 프로세서는 상기 적어도 하나의 인스트럭션에 기초하여,
하악골 영역에 대해 회전 중심점의 초기 위치를 설정하는 단계;
미리 정해진 범위 내에서 상기 회전 중심점을 포함하는 시상면을 관상축 (Coronal Axis) 방향으로 병진 이동(translation) 및 상기 하악골 영역을 상기 회전 중심점을 기준으로 요잉(yawing) 및 롤링(rolling)하면서, 상기 시상면을 기준으로 분할되는 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수를 계산하는 것을 반복하는 그리드 탐색 단계; 및
상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수가 최대가 되는 시상면을 상기 수정된 하악 정중 시상면으로 결정하는 단계; 를 실행하고,
상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수(SI)는 아래 수학식에 의해 산출되며,
SI = 2×V3 /(V1+V2)
여기서 V1은 상기 하악골의 좌측 제1 영역의 부피, V2는 상기 하악골의 우측 제1 영역의 부피, V3는 상기 하악골의 좌측 제1 영역과 상기 하악골의 우측 제1 영역을 상기 시상면을 기준으로 미러링하여 중첩시킨 영역의 부피인 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.A computing device comprising:
processor; and
a memory storing at least one instruction;
includes,
The processor based on the at least one instruction,
setting an initial position of the rotational center point with respect to the mandible region;
While performing translational movement (translation) of the sagittal plane including the rotation center point in the direction of the coronal axis within a predetermined range and yawing and rolling the mandible region based on the rotation center point, the a grid search step of repeating calculating the similarity index of the first region on the left and the first region on the right of the mandible divided based on the sagittal plane; and
determining a sagittal plane in which the similarity index between the left first region and the right first region of the mandible is maximized as the modified mandibular midsagittal plane; run
The similarity index (SI) of the first left region and the right first region of the mandible is calculated by the following equation,
SI = 2×V 3 /(V 1 +V 2 )
where V 1 is the volume of the first region on the left side of the mandible, V 2 is the volume of the first region on the right side of the mandible, and V 3 is the first region on the left side of the mandible and the first region on the right side of the mandible in the sagittal plane Computing device, characterized in that the volume of the overlapped area mirrored as a reference.
상기 회전 중심점의 초기 위치는 양측 MF(mental foramen)의 중점으로 설정되는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.18. In claim 16 or 17,
The initial position of the rotation center point is a computing device, characterized in that set to the midpoint of both sides MF (mental foramen).
상기 회전 중심점의 초기 위치를 설정하는 단계는,
하악 치아의 치관에 대응하는 치관 영역을 세그먼트하는 단계;
상기 치관 영역을 하방으로 이동하는 단계 - 상기 치관 영역을 교합 평면에 수직인 방향으로 평균 치관 길이만큼 하방으로 이동시키거나, 또는 상기 치관 영역에 포함된 개별 치관을 각각의 치관 길이만큼 교합 평면에 수직인 방향으로 하방으로 이동시킴 - ;
상기 하방으로 이동한 치관 영역과 상기 하악골의 중첩 영역에 대응하는 골격선을 추출하는 단계; 및,
상기 추출된 골격선의 중심을 상기 회전 중심점의 초기 위치로 설정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.18. In claim 16 or 17,
Setting the initial position of the rotation center point comprises:
segmenting a crown region corresponding to the crown of the mandible;
moving the crown region downward - moving the crown region downward by an average crown length in a direction perpendicular to the occlusal plane, or moving individual crowns included in the crown region perpendicular to the occlusal plane for each crown length moving downward in the direction of - ;
extracting a skeletal line corresponding to the overlapping region of the downwardly moved crown region and the mandible; and,
setting a center of the extracted skeleton line as an initial position of the rotation center point;
Computing device comprising a.
상기 하악골에서 토러스(Torus)에 대응하는 영역을 제거한 후 상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수(SI)를 구하는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.18. In claim 16 or 17,
Computing device, characterized in that after removing the region corresponding to the torus from the mandible, the similarity index (SI) of the first region on the left and the first region on the right of the mandible is calculated.
상기 하악골에서 토러스에 대응하는 영역의 제거는,
상기 하악골의 수질골 영역을 얼굴 전방에서 후방으로 연속적으로 이동시키면서 중첩시킨 수질골 중첩 영역을 구하고, 상기 수질골 중첩 영역에서 상기 수질골 영역을 제거한 수질골 후방 영역을 획득하여, 상기 하악골과 상기 수질골 후방 영역이 중첩된 영역을 토러스 제거 대상 영역으로 구하고, 상기 하악골에서 상기 토러스 제거 대상 영역을 제거함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.21. In claim 20,
The removal of the region corresponding to the torus in the mandible is,
By continuously moving the medullary bone area of the mandible from the front to the rear of the face, the overlapped medullary bone overlap area is obtained, and the medullary bone rear area obtained by removing the medullary bone area from the medullary bone overlap area is obtained, and the mandible and the medulla Computing device, characterized in that formed by obtaining a region where the posterior bone region overlaps as a torus removal target region, and removing the torus removal target region from the mandible.
상기 기준면이 정중면이 되도록 상기 하악골을 정렬한 후 상기 하악골을 시상면 방향으로 MIP(Axial Maximum Intensity Projection)시켜 하악 이진화 이미지를 구하고, 상기 하악 이진화 이미지를 모두 포함하는 최소 크기의 블록 다각형 이미지를 구하고, 상기 블록 다각형 이미지에서 상기 하악 이진화 이미지를 제거하여 구해진 영역 중에서 최하방 영역의 최전방 점과 최전방 영역의 최상부 점을 기준점으로 턱끝 수술(genioplasty)을 가상으로 시행한 후 상기 하악골의 좌측 제1 영역과 우측 제1 영역의 유사도 지수(SI)를 구하는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.18. In claim 16 or 17,
After aligning the mandible so that the reference plane is the median plane, the mandible is subjected to axial maximum intensity projection (MIP) in the sagittal direction to obtain a mandibular binarized image. , after virtually performing genioplasty using the anteriormost point of the lowest region and the uppermost point of the anteriormost region among regions obtained by removing the mandibular binarized image from the block polygonal image, the left first region of the mandible and Computing device, characterized in that for obtaining the similarity index (SI) of the right first region.
상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 인스트럭션에 기초하여,
상기 수정된 하악 정중 시상면을 기준으로 미러링하여 상기 하악골의 좌측 영역과 우측 영역이 중첩되는 하악골 좌우 중첩 영역을 구하는 단계,
상기 하악골의 하악관의 폭을 미리 정해진 만큼 확장한 하악관 확장 영역을 구하는 단계, 및
상기 하악골 좌우 중첩 영역과 상기 하악관 확장 영역을 모두 포함하는 최소 크기의 블록 다각형 영역을 양악 수술 최소 보존 영역으로 설정하는 단계
를 더 실행하는 것을 특징으로 하는 컴퓨팅 장치.In claim 17,
The processor, based on the at least one instruction,
Obtaining a left and right mandibular overlap area where the left area and the right area of the mandible overlap by mirroring based on the modified mandibular midsagittal plane;
obtaining a mandibular canal extension area in which the width of the mandibular canal of the mandible is expanded by a predetermined amount, and
Setting a block polygonal area with a minimum size including both the left and right overlapping areas of the mandible and the mandibular canal extension area as a minimum preservation area for bimaxillary surgery
Computing device characterized in that it further executes.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210052675 | 2021-04-22 | ||
| KR20210052675 | 2021-04-22 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220145758A true KR20220145758A (en) | 2022-10-31 |
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|---|---|---|---|
| KR1020220034207A KR20220145758A (en) | 2021-04-22 | 2022-03-18 | Mandibular asymmetry evaluation method using computing device and surgical simulation method using the same |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115944389A (en) * | 2023-03-14 | 2023-04-11 | 杭州脉流科技有限公司 | Method and computer device for spring coil simulation implantation |
-
2022
- 2022-03-18 KR KR1020220034207A patent/KR20220145758A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115944389A (en) * | 2023-03-14 | 2023-04-11 | 杭州脉流科技有限公司 | Method and computer device for spring coil simulation implantation |
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