WO2022103141A1 - 교합 정렬 방법 및 교합 정렬 장치 - Google Patents

교합 정렬 방법 및 교합 정렬 장치 Download PDF

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occlusal
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강동화
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Medit Corp
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    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H30/00—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
    • G16H30/40—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for processing medical images, e.g. editing

Definitions

  • the present invention relates to an occlusion alignment method and an occlusion alignment apparatus, and more particularly, to a method for determining an optimal occlusal position using a tooth area and an apparatus using the same.
  • the occlusal surface of the patient may be obtained based on the obtained 3D model.
  • the obtained occlusal surface may appear differently depending on the patient's dental strength.
  • the periodontal ligament of the patient is pressed according to the periodontal force, and the height at which the periodontal ligament can be pressed anatomically is about 0.2 mm. If the patient's dental strength is strong, the periodontal ligament may be compressed too much. Conversely, if the patient's dental strength is weak, the periodontal ligament may be pressed too little. That is, since the degree of occlusion obtained is different according to the dental strength of the patient, compensation is necessary for the acquired data in consideration of the patient's dental strength.
  • the present invention provides an occlusal alignment method and an occlusal alignment device for performing compensation alignment in order to have an optimal occlusion between the maxilla and the mandible of a patient.
  • the occlusal alignment method extracts at least one tooth area data from the acquired maxillary scan data and mandibular scan data, and adjusts the occlusal position of the maxillary scan data and the mandibular scan data using the extracted tooth area data provide a way
  • the occlusal alignment apparatus includes components for performing the occlusal alignment method, an area extractor for extracting tooth area data, and alignment data having an optimal occlusal position using the extracted tooth area data It includes a compensation aligning unit that performs the process of obtaining .
  • the occlusal alignment method and occlusal alignment apparatus according to the present invention may further include additional components in addition to the above-described components.
  • the occlusion is properly compensated and aligned with respect to the patient's bite obtained and measured by the three-dimensional scanning method, so that the occlusal force is taken into account in consideration of the patient's dental strength. This has the advantage of optimizing alignment.
  • FIG. 1 is a flowchart of an occlusal alignment method according to the present invention.
  • 2 to 5 are for explaining maxillary scan data, mandibular scan data, and occlusal scan data in the occlusal alignment method according to the present invention.
  • FIG. 6 is for explaining the cheek area data excluded when extracting the tooth area in the occlusal alignment method according to the present invention.
  • FIG. 7 is for explaining the generation of first alignment data by aligning maxillary scan data, mandibular scan data, and occlusal scan data in the occlusal alignment method according to the present invention.
  • FIG. 8 is a detailed flowchart of the step of adjusting the occlusal position in the occlusal alignment method according to the present invention.
  • 9 to 11 are for explaining the step of adjusting the occlusal position in the occlusal alignment method according to the present invention.
  • FIG. 14 is a detailed flowchart of a step of selecting at least one of first alignment data and second alignment data in the occlusal alignment method according to the present invention.
  • 15 is for explaining an example of a separation diagram that is a basis for selection in the occlusal alignment method according to the present invention.
  • 16 is a block diagram of an occlusal alignment device according to the present invention.
  • FIG. 1 is a flowchart of an occlusal alignment method according to the present invention.
  • the occlusal alignment method includes the steps of obtaining scan data including maxillary scan data, mandibular scan data, and at least one occlusal scan data (S110), and extracting tooth area data from the scan data (S120) , aligning the scan data (S130), adjusting the occlusal positions of the maxillary scan data and the mandibular scan data (S140), and selecting data according to a predetermined criterion (S150).
  • a sophisticated three-dimensional model can be obtained, and the user can provide optimal treatment to the patient.
  • 2 to 5 are for explaining maxillary scan data, mandibular scan data, and occlusal scan data in the occlusal alignment method according to the present invention.
  • FIG. 2 shows scan data of the maxilla 101
  • FIG. 3 shows scan data of the mandible 102
  • FIG. 4 shows the first occlusion scan data 103
  • FIG. 5 shows the second occlusion scan data 104 .
  • other additional scan data may be acquired.
  • third occlusal scan data (not shown) may be acquired.
  • partial scan data (not shown) for precise data acquisition of a specific part in the oral cavity may be additionally acquired.
  • Acquiring scan data may mean photographing the inside of the patient's oral cavity using a three-dimensional scanner.
  • the scan data may include the maxilla, the mandible, and the occlusal state of the patient, and the scan data may be combined and aligned to generate a three-dimensional model of the patient's entire oral cavity.
  • the step of obtaining scan data ( S110 ) may be performed using a three-dimensional scanner that can obtain data by scanning the inside of the patient's mouth, for example, a handheld-scanner, more specifically can be performed through an intraoral scanner.
  • the 3D scanner can scan teeth, gingiva, and arch in the oral cavity, and obtain information such as curvature and color of each.
  • FIG. 6 is for explaining the cheek area data 501, 502, 503 excluded when the tooth area is extracted in the occlusal alignment method according to the present invention.
  • the step of extracting tooth area data from the acquired scan data 100 may be performed.
  • the step of extracting the data it is possible to classify which object each data means based on the information of the scan data 100 .
  • the scan data 100 according to the artificial intelligence learned algorithm is the gingival area data 200, the tooth area data 300, and the cheek area data 501, 502, 503. can be distinguished from each other.
  • the 'buccal area' may mean an inner region of the cheek.
  • the artificial intelligence learned algorithm may be an algorithm in which the structure of the oral cavity related to teeth, gingiva, etc. is learned using deep learning technology.
  • the algorithm at least one of those including a Deep Neural Network (DNN), a Convolution Neural Network (CNN), a Recurrent Neural Network (RNN), a Generative Adversarial Network (GAN), etc. may be used, and in the algorithm
  • DNN Deep Neural Network
  • CNN Convolution Neural Network
  • RNN Recurrent Neural Network
  • GAN Generative Adversarial Network
  • the data learned by the method may be the shape of teeth, gingiva, and cheeks, or their colors.
  • the tooth area data 300 is extracted using artificial intelligence
  • the present invention is not limited thereto, and various methods of extracting the tooth area data 300 may be used.
  • the tooth area data 300 may be extracted from the scan data 100 as necessary. More specifically, in the step of extracting data ( S120 ), data corresponding to the tooth area may be distinguished from the maxillary scan data 101 , and data corresponding to the tooth area may be classified from the mandibular scan data 102 . It is advantageous to obtain an optimal occlusion to use the tooth area data 300 among the scan data 100 . That is, by performing the step ( S140 ) of adjusting the occlusal position, which will be described later, using the tooth region data 300 , it is possible to prevent the occlusal position from being erroneously adjusted by a region other than the tooth region.
  • the occlusal position may be adjusted by using the tooth area data 300 or the gingival area data 200 and the tooth area data 300 together so as not to be extracted in the extraction step (S120).
  • the step of extracting the data ( S120 ) may also perform a process of segmentation of each tooth while extracting the tooth area data 300 .
  • the process of individualizing teeth may also be performed according to an AI-learned algorithm, and types of teeth may be individually identified according to the shape, color, shade, curvature, size, etc. of the teeth.
  • the process of individualizing teeth may mean dividing teeth included in the maxillary scan data 101 or the mandibular scan data 102 to be individualized into molars, canines, incisors, and the like, respectively.
  • the identified teeth may be assigned a tooth number according to the location in which the tooth is placed.
  • the tooth number may be assigned based on a universal numbering system (Universal numbering system).
  • the step of extracting the data (S120) is shown to be performed before the step (S130) of aligning the scan data, but is not necessarily limited to the order, and is performed before the step (S140) of adjusting the occlusal position. It is also possible to allow the maxillary scan data 101 and mandibular scan data 102 to be adjusted using the tooth area data when adjusting the occlusal position.
  • the step of extracting the data (S120) may be performed simultaneously with the step of obtaining the scan data (S110).
  • the tooth area data 300 may be divided, and then the tooth area data 300 is used in the step (S140) of adjusting the occlusal position. can do.
  • the occlusal alignment method includes aligning scan data ( S130 ).
  • the user may acquire the maxillary scan data 101 , the mandibular scan data 102 , and at least one occlusal scan data 103 and 104 for the inside of the patient's mouth.
  • the occlusal scan data 103 and 104 may refer to data obtained by scanning the buccal surfaces of the maxilla and mandible in a bite position where the maxilla and the mandible are engaged with each other when the patient closes his/her mouth. there is.
  • the occlusal scan data 103 and 104 may include a part of the tooth area data of the maxillary scan data 101 and a part of the tooth area data of the mandibular scan data 102 . Since the occlusal scan data 103 and 104 include a portion of the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102, the scan data 100 is aligned through the occlusal scan data 103 and 104 to obtain the first alignment data. can create The maxillary scan data 101 , the mandibular scan data 102 , and the occlusal scan data 103 and 104 may be aligned to generate first alignment data.
  • the alignment may be performed using all areas of the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 .
  • the step of arranging the scan data ( S130 ) may include the tooth area data 300 of the maxillary scan data 101 , the tooth area data 300 of the gingival area data 200 and the mandibular scan data 102 , and the gingiva. Sorting may be performed using the area data 200 or the like.
  • the overlapping portion between the maxillary scan data 101 and the occlusal scan data 103, 104 is matched, and the overlapping between the mandibular scan data 102 and the occlusal scan data 103, 104 is The parts can be matched.
  • the maxillary scan data 101 , the mandibular scan data 102 , and the occlusal scan data 103 and 104 may be aligned at the same time.
  • the generated first alignment data represents the inside of the patient's oral cavity, and the user may provide a treatment suitable for the patient through the first alignment data.
  • the first alignment data is obtained by automatically and/or manually aligning the maxillary scan data 101, the mandibular scan data 102, and the occlusal scan data 103, 104 when the occlusal scan data 103, 104 is acquired.
  • a plurality of occlusal scan data 103 and 104 used to generate the first alignment data may be acquired.
  • the occlusal scan data 103 and 104 are different from the first occlusal scan data 103 obtained by scanning one side of the maxilla and the mandible in the occlusion state and the first occlusal scan data 103 in the occlusion state.
  • the second occlusion scan data 104 obtained by scanning the other side of the maxilla and the mandible may be included. That is, the first alignment data may be generated using one or more occlusal scan data 103 and 104 .
  • the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 are It can be more precisely aligned.
  • more sophisticated first alignment data can be obtained, and the user can provide a more suitable treatment to the patient.
  • the occlusal state of the patient may be changed when the occlusal scan data 103 and 104 are acquired.
  • the first occlusal scan data ( 103) and alignment of the second occlusion scan data 104 are not uniformly performed, so there is a disadvantage in that optimized aligned data cannot be obtained.
  • the occlusal alignment method according to the present invention includes a step (S140) of performing compensation alignment, adjusting the occlusal position.
  • FIGS. 9 to 11 are for explaining the step of adjusting the occlusal position in the occlusal alignment method according to the present invention.
  • 12 and 13 are for explaining the step of adjusting the occlusal position in the occlusal alignment method according to another embodiment of the present invention.
  • the occlusal position is adjusted by moving at least one of the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 aligned in the first alignment data.
  • adjusting the occlusal position may mean that the maxillary scan data 101 approaches the mandibular scan data 102 .
  • adjusting the occlusal position may mean that the maxillary scan data 101 moves away from the mandibular scan data 102 .
  • Adjusting the occlusal position may be the movement of the maxillary scan data 101 in a state where the mandibular scan data 102 is fixed.
  • the mandibular scan data 102 is may be moving.
  • the adjusting of the occlusal position ( S140 ) may be such that the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 appropriately move to each other to adjust the occlusal position.
  • Adjusting the occlusal position includes generating at least one line from the extracted tooth area data (S141), selecting a line below a predetermined threshold (S142), and maxillary scan data based on the selected line Adjusting the distance between the mandibular scan data (S143), and reducing the threshold value includes the step of repeatedly performing the above step (S144).
  • At least one line may be generated ( S141 ) from the tooth area data 300 extracted in the step of extracting the above-described data ( S120 ).
  • the line is generated with reference to the tooth area 301 of the maxillary scan data 101 and the tooth area 302 of the mandibular scan data 102, and the maxillary scan data 101 and/or the mandibular scan data 102 . ) and/or an imaginary line connecting the faces.
  • at least one point on the surface of the tooth areas 301 and 302 means only points formed on the occlusal surface among the tooth areas 301 and 302 of the maxillary scan data 101 and/or the mandibular scan data 102. It is not, and may refer to all points formed on the occlusal side, labial side ( ⁇ ), lingual side ( ⁇ ), and buccal side ( ⁇ ).
  • the line may be generated from a nearest neighboring test or a Ray intersection test.
  • the nearest neighbor test is at least one surface of the tooth area 302 of the mandibular scan data 102 that is the closest from at least one point of the surface of the tooth area 301 of the maxillary scan data 101 .
  • method to find the point of Illustratively, the nearest neighbor search test may be performed by decomposing the space using spatial search algorithms and finding the nearest point in the decomposed space.
  • the nearest neighbor search test is performed using the spatial search algorithm, it is possible to quickly find a point in a short distance and generate a line.
  • the nearest neighbor search test is not limited to using a spatial search algorithm, and may be performed using various algorithms such as machine learning.
  • five maxillary points P11 , P12 , P13 , P14 , and P15 may be generated in the maxillary tooth region 301 of the maxillary scan data 101 .
  • the maxillary points P11 , P12 , P13 , P14 , and P15 may be generated based on mesh data constituting the tooth region 301 of the maxillary scan data 101 . More specifically, in mesh data constituting the tooth region 301 of the maxillary scan data 101, vertices of the mesh data may be generated as maxilla points P11, P12, P13, P14, and P15.
  • a ray intersection test may be performed at each of the maxillary points P11, P12, P13, P14, and P15.
  • the ray intersection test may generate rays from each of the maxillary points P11 , P12 , P13 , P14 , and P15 in the direction of a normal vector of each of the points P11 , P12 , P13 , P14 , and P15 .
  • the light beam may strike the mandibular scan data 102 .
  • At least some of the generated rays may reach and intersect the mandibular scan data 102 to generate mandibular points P21, P22, P23, P24, and P25.
  • mandibular tooth region 302 of the mandibular scan data 102 five mandibular points P21 , P22 , P23 , P24 , and P25 intersecting the rays may be generated.
  • the mandibular points P21, P22, P23, P24, and P25 may be formed in the tooth area 302 of the mandibular scan data 102, but may not necessarily be vertices of the mesh constituting the tooth area 302. there is.
  • the mandibular points P21 , P22 , P23 , P24 , and P25 may be vertices of the mesh in the tooth region 302 , or may be a portion on the mesh plane in the tooth region 302 .
  • the maxillary points P11, P12, P13, P14, P15 and the mandibular points P21, P22, P23, P24, P25 intersecting the A distance can be obtained.
  • the distance between the points may be the shortest straight line distance.
  • a first line 401 having a first distance l1 appears between the first maxillary point P11 and the first mandibular point P21, and the second maxillary point P12 and the second mandibular point
  • a second line 402 having a second distance l2 appears between P22, and a third line having a third distance l3 between the third maxillary point P13 and the third mandible point P23.
  • 403 appears
  • a fourth line 404 having a fourth distance 14 appears between the fourth maxillary point P14 and the fourth mandibular point P24, and a fifth maxillary point P15 and a fifth
  • a fifth line 405 having a fifth distance 15 may appear between the mandibular points P25 .
  • the generation of five points in each of the maxillary tooth region 301 and the mandibular jaw region 302 is merely exemplary, and a ray cross-examination is performed at all points constituting the maxillary tooth region 301, and the generation At least some of the aligned lines may be used to perform compensating alignment.
  • vertices of mesh data in the maxillary tooth region 301 are generated as maxillary points P11, P12, P13, P14, and P15, and the maxillary points P11, P12, P13, P14, and P15 are
  • the mandibular points P21 , P22 , P23 , P24 , and P25 are generated by performing a ray crossover examination, the present invention is not limited thereto.
  • the vertices of the mesh data in the mandibular tooth region 302 are generated as mandibular points P21, P22, P23, P24, and P25, and ray intersection inspection at the mandibular points P21, P22, P23, P24, and P25. may be performed to generate maxillary points P11, P12, P13, P14, and P15.
  • a predetermined threshold may be selected ( S142 ). Exemplarily, lines having a threshold value of 0.5 mm or less may be selected.
  • compensation alignment may refer to an Iteration Closest Point (ICP) alignment that minimizes the sum of distances between points included in selected lines in order to compensate for a patient's weak dental strength. Meanwhile, when the sum of the distances between points included in the selected lines is reduced, the distance between the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 may be adjusted.
  • ICP Iteration Closest Point
  • compensation alignment may be repeatedly performed by reducing the threshold value ( S144 ).
  • compensation alignment is performed based on lines having a length of 0.5 mm or less as a first threshold value, then compensation alignment is performed based on lines having a length of 0.2 mm or less as a second threshold value.
  • the positions of the maxillary scan data and the mandibular scan data may be moved so that the sum of the lengths of the selected lines is minimized.
  • the length sum may mean the sum of absolute distances between the maxillary point and the mandibular point of the selected line.
  • the sum l1 of the first length l1 of the first line 401 , the fourth length l4 of the fourth line 404 , and the fifth length l5 of the fifth line 405 may be moved so that +l4+l5) is minimized.
  • the optimal compensation alignment has been performed through the corresponding threshold.
  • data obtained by performing optimal compensation alignment is referred to as second alignment data, and the user may select at least one of the second alignment data and the first alignment data.
  • the compensation alignment is performed using only points in the tooth region
  • the ray intersection inspection is performed at the points in the gingival regions 201 and 202 and compensation alignment may be performed.
  • a process of adjusting the occlusal position is shown when the maxillary scan data and the mandibular scan data are formed close to each other because the patient's dental strength is strong. It is generated with reference to the tooth area 301 of the maxillary scan data and the tooth area 302 of the mandibular scan data.
  • five maxillary points (P11, P12, P13, P14, P15) are formed in the tooth area 301 of the maxillary scan data 101, and the maxillary points (P11, P12, P13, P14, P15)
  • the ray cross examination is performed at , so that five mandibular points P21, P22, P23, P24, and P25 at which the rays strike the tooth region 302 of the mandibular scan data 102 may be formed.
  • the first distance, the second distance, the third distance, the fourth distance, and the fifth distance are respectively between the maxillary points (P11, P12, P13, P14, P15) and the mandibular points (P21, P22, P23, P24, P25).
  • the compensation alignment may mean adjusting the occlusal position by moving the maxillary scan data in a direction away from the mandibular scan data as a whole so that the sum of the distances between points included in the selected lines is reduced.
  • lines having a distance equal to or less than a threshold value are illustrated as solid lines, and lines having a distance greater than a threshold value are illustrated by dotted lines. That is, the first line 401 and the fifth line 405 have a distance exceeding the threshold value, and thus are not used for compensation alignment, and the second line 402 , the third line 403 , and the fourth line Line 404 has a distance below the threshold and thus can be used for compensating alignment.
  • the overlapping portion between the tooth area 301 of the maxillary scan data 101 and the tooth area 302 of the mandibular scan data 102 is reduced.
  • additional alignment may be performed while decreasing the threshold value.
  • the first line 401 , the second line 402 , and the fifth line 405 have a distance equal to or less than the new threshold value, so they can be used for compensation alignment, and the third line 403 . ), and the fourth line 404 may not be used for compensating alignment because it has a distance that exceeds the new threshold.
  • the new threshold value may be set smaller than the previous threshold value so that fine compensation alignment is performed gradually.
  • the above-described process may be equally applied even when the occlusion of the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 is misaligned. That is, even when the maxillary scan data 101 is partially shifted with respect to the mandibular scan data 102 , the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 are performed through the nearest neighbor search test and/or light beam as described above.
  • a three-dimensional model having an appropriate occlusal position may be obtained through an alignment process based on the generation of virtual lines through the cross-examination and a selected line among the lines.
  • the rays may strike a portion of the mandibular scan data 102 in a diagonal direction. Therefore, in this case, when the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 are ICP-aligned, compensation alignment is performed so that the scan data 101 and 102 are moved in the diagonal direction. As a result, the maxillary scan data 101 and Even when the occlusion of the mandibular scan data 102 is misaligned, the compensation alignment process as described above may be performed in the same manner.
  • the user when acquiring the maxillary scan data 101 , the user also acquires cheek region data 501 other than the tooth region 301 in the process of scanning the buccal surface of the molar teeth.
  • the cheek region data 502 , 503 other than the tooth region 302 may be acquired together. If the ball area data 501 , 502 , and 503 acquired together are not excluded when the compensation alignment is performed, data used for compensation alignment in the aforementioned ray intersection inspection may function. Accordingly, when the ball area data 501 , 502 , and 503 that are substantially unnecessary for occlusal position compensation act as the data underlying the compensation alignment, there is a possibility that rather sophisticated occlusal position compensation is hindered. Therefore, when performing compensation alignment according to the step S140 of adjusting the occlusal position, the cheek area data 501 , 502 , and 503 of the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 should not be used.
  • adjusting the occlusal position ( S140 ) includes a predetermined number or more of vertices of the mesh constituting the tooth area 301 of the maxillary scan data 101 and the tooth area 302 of the mandibular scan data 102 . It may be done only in cases where When the points constituting the tooth regions 301 and 302 are insufficient, the occlusion may be misaligned if the step of adjusting the occlusal position ( S140 ) is performed. Accordingly, when the number of points forming the tooth regions 301 and 302 is small, the second alignment data according to the step S140 of adjusting the occlusal position may not be generated.
  • data not extracted in the step of extracting data ( S120 ) may include tongue area data, soft tissue data, etc. in addition to the cheek area data 501 , 502 , and 503 described above. That is, in the data extraction step ( S120 ), only the tooth area 301 and 302 data and the gingival area 201 and 202 data of the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 may be extracted and used. .
  • FIG. 14 is a detailed flowchart of the step of selecting at least one of the first alignment data and the second alignment data in the occlusal alignment method according to the present invention, and FIG. This is to explain the separation degree as an example.
  • the occlusal alignment method according to the present invention may select at least one of the first alignment data and the second alignment data according to a predetermined criterion ( S150 ). More specifically, the occlusal alignment method according to the present invention enables selection of data capable of providing optimal treatment to a patient by performing more elaborate occlusal alignment among the first alignment data and the second alignment data.
  • the separation degree of the second alignment data may be obtained ( S151 ).
  • the separation degree may mean the sum of distances from at least one of the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 to the occlusal scan data 103 and 104 .
  • the separation degree may be the sum of the first separation distance d1, the second separation distance d2, the third separation distance d3, and the fourth separation distance d4 as shown in FIG. 15 .
  • the first separation distance d1 is the distance between the maxillary scan data 101 and the first occlusion scan data 103
  • the second separation distance d2 is the distance between the mandibular scan data 102 and the first occlusion scan data 103
  • the distance, the third separation distance d3 is the distance between the maxillary scan data 101 and the second occlusion scan data 104, and the fourth separation distance d4 is the mandibular scan data 102 and the second scan data 104.
  • the separation degree may mean the sum of all separation distances (d1+d2+d3+d4).
  • the separation distance can be obtained using the above-described cross-beam inspection
  • the separation distance is the maxillary scan data 101 or the mandibular scan data 102 occlusal scan data (103, 104) may mean the length of a line formed between the one point and a point obtained by intersecting a ray.
  • the process of obtaining the separation distance is the same as measuring the length of a line by performing a beam cross inspection between the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 .
  • the separation degree may be a distance (shortest distance) from at least one of the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 to the occlusal scan data 103 and 104 .
  • the separation degree may mean a volume between at least one of the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 and the occlusal scan data 103 and 104 . That is, the degree of separation may be any value indicating the degree of separation between at least one of the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 and the occlusal scan data.
  • a degree of separation which is a distance between at least one of the maxillary scan data 101 and the mandibular scan data 102 , and the occlusal scan data 103 and 104 may be obtained.
  • a degree of separation obtained from the first alignment data is called a first degree of separation
  • a degree of separation obtained from the second alignment data is called a second degree of separation.
  • the second degree of separation and the first degree of separation may be compared ( S152 ). In this case, it may be determined whether the second separation degree of the second alignment data is within a predetermined range. For example, it may be determined whether the second separation degree of the second alignment data is within a predetermined multiple range of the first separation degree of the first alignment data.
  • the predetermined multiple range may be, for example, 1.5 to 2 times. That is, the step of comparing the second degree of separation with the first degree of separation may include determining a case in which the second degree of separation falls within a range of 2 times or less, specifically, 1.5 times or less, of the first degree of separation.
  • the second separation degree falls within a predetermined multiple range of the first separation degree, it may be determined that a three-dimensional model having an optimal occlusal position is obtained while the second alignment data does not significantly distort the inside of the patient's oral cavity.
  • the second separation degree does not fall within a predetermined multiple range of the first separation degree, it can be determined that a three-dimensional model distorting the inside of the patient's oral cavity has been obtained, and in this case, it is reasonable to use the first alignment data .
  • the second alignment data may be selected ( S153 ), and otherwise, the first alignment data may be selected ( S154 ). Accordingly, by selecting alignment data having an optimal occlusal position within a range that does not distort the inside of the patient's oral cavity, there is an advantage in that the user can provide optimal treatment to the patient.
  • the second alignment data different from the first alignment data is generated according to the compensation alignment, and the process of selecting more suitable alignment data by comparing the separation between the first alignment data and the second alignment data may operate according to the user's selection.
  • the second alignment data is generated and the step of selecting any one of the first alignment data and the second alignment data is selectively performed.
  • the generating of the first alignment data is essentially performed, and the generating of the second alignment data may be optionally performed by a user who wants to additionally compensate the first alignment data.
  • an occlusal alignment device that implements the occlusal alignment method according to the present invention as an apparatus will be described.
  • the content overlapping with the above-described occlusal alignment method will be briefly mentioned or omitted.
  • 16 is a block diagram of an occlusal alignment device according to the present invention.
  • the occlusal alignment device 1 includes a scan unit 11 , a region extraction unit 12 , a DB unit 13 , an alignment unit 14 , a compensation alignment unit 15 , and data It includes a selection unit 16 and a display unit 17 .
  • a scan unit 11 the region extraction unit 12
  • a DB unit 13 the region extraction unit 12
  • an alignment unit 14 the alignment unit 14
  • a compensation alignment unit 15 the compensation alignment unit 15
  • data It includes a selection unit 16 and a display unit 17 .
  • the scan unit 11 may acquire scan data by scanning the inside of the patient's oral cavity.
  • the scan data includes maxillary scan data, mandibular scan data, and at least one occlusal scan data.
  • the maxillary scan data and mandibular scan data have information on teeth, gingiva, and cheeks in the patient's oral cavity.
  • the occlusal scan data has an area overlapping each of the maxillary scan data and the mandibular scan data in the patient's bite position, and the initial positions of the maxillary scan data and the mandibular scan data can be aligned through the occlusal scan data. there is.
  • the scan data acquisition process of the scan unit 11 is the same as described above, and the scan unit 11 may be a 3D scanner.
  • the region extractor 12 may extract tooth region data from the maxillary scan data and the mandibular scan data acquired by the scan data acquisition process of the scan unit 11 . Such a process may be performed through a pre-learned artificial intelligence algorithm.
  • the artificial intelligence algorithm may be mounted in the DB unit 13 .
  • the pre-learned artificial intelligence algorithm may learn the tooth learning data stored in the DB unit 13 in a deep learning manner and distinguish characteristics of the data representing the tooth.
  • the region extractor 12 extracts tooth region data from scan data (maxillary scan data and mandibular scan data) to use the tooth region data when performing compensation alignment for adjusting the occlusal position.
  • By performing compensatory alignment using the tooth area data it is possible to exclude ball area data, etc. that interfere with precise adjustment of the occlusal position, and there is an advantage in that the compensation alignment unit 15 can perform precise compensatory alignment.
  • the region extractor 12 may extract not only the tooth region data but also the gingival region data. Accordingly, compensation alignment may be performed using the extracted tooth area data and gingival area data.
  • the aligner 14 may generate the first alignment data by aligning the scan data acquired by the scan unit 11 .
  • the aligner 14 may align the maxillary scan data, the mandibular scan data, and at least one occlusal scan data at the same time.
  • two or more occlusal scan data can be used.
  • the occlusal scan data includes first occlusal scan data obtained by scanning one side of the maxilla and mandible in an occlusion state, and scanning the other side of the maxilla and mandible at positions different from the first occlusal scan data in an occlusal state.
  • the second occlusion scan data may be included.
  • the maxillary scan data and the mandibular scan data may be more precisely aligned.
  • the process of generating the first alignment data is the same as described above.
  • the first alignment data generated by the alignment unit 14 represents the scanned interior of the patient's oral cavity, but adjustment of the occlusal position may be required according to the occlusal state of the patient. Accordingly, the occlusal position may be adjusted by moving at least one of the maxillary scan data and the mandibular scan data based on the first alignment data.
  • the optimal occlusal position may be obtained by moving the maxillary scan data and the mandibular scan data to be formed closer to each other.
  • the optimal occlusal position can be obtained by moving the maxillary scan data and the mandibular scan data to be formed away from each other.
  • predetermined points on the maxillary scan data and the mandibular scan data may be selected based on the mesh constituting the tooth region data.
  • At least some of the vertices of the mesh data constituting the tooth region of the maxillary scan data are determined as the maxillary point, and the part of the mandibular scan data that the light beam hits is determined as the mandibular point by performing a ray crossing inspection at the maxillary point.
  • the length of the line connecting the points may be adjusted so that the sum of the distances is minimized. That is, in order to minimize the sum of the distances between the points, the maxillary scan data and/or the mandibular scan data may be moved so that the sum of the lengths of the selected lines is minimized.
  • the length may be adjusted based on selected lines less than or equal to the threshold.
  • the compensation alignment unit 15 may obtain an optimal occlusal position by repeatedly performing the above process while gradually decreasing the threshold value.
  • the optimal occlusal position may mean a position at which the sum of distances between selected lines is minimized, and data having the optimal occlusal position is called second alignment data.
  • the second alignment data may be different from the first alignment data. The process of performing compensation alignment to obtain the second alignment data is the same as described above.
  • the data selection unit 16 may select at least one of the first alignment data and the second alignment data according to a predetermined criterion (within a predetermined multiple range) by comparing the separation between the first alignment data and the second alignment data.
  • a predetermined criterion within a predetermined multiple range
  • the concept of the separation degree is the same as described above, and when the second separation degree of the second alignment data is equal to or less than twice the first separation degree of the first alignment data (more specifically, 1.5 times or less), data selection Unit 16 may select the second alignment data as data to provide a treatment plan to the patient.
  • the data selection unit 16 is used as data to provide a treatment plan to the patient. 1 Sort data can be selected.
  • the user can provide high-quality treatment to the patient.
  • the display unit 17 may be any device capable of visually displaying the process by which the occlusal alignment method according to the present invention is performed and the operations performed by the occlusal alignment device, and may include a monitor, a tablet screen, a beam projector, and the like. Display devices may be used.
  • the present invention provides an occlusal alignment method and an occlusal alignment apparatus for performing compensatory alignment so that the maxilla and mandible of a patient have optimal occlusion.

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Abstract

본 발명에 따른 교합 정렬 방법은, 상악 스캔 데이터 및 하악 스캔 데이터에서 적어도 하나 이상의 치아 영역 데이터를 추출하는 단계; 및 상기 치아 영역 데이터를 이용하여 상악 스캔 데이터 및 하악 스캔 데이터의 교합 위치를 조정하는 단계; 를 포함한다.

Description

교합 정렬 방법 및 교합 정렬 장치
본 발명은 교합 정렬 방법 및 교합 정렬 장치(Occlusion alignment method and occlusion alignment apparatus)에 관한 것이고, 보다 상세하게는 치아 영역을 이용하여 최적의 교합 위치를 결정하는 방법 및 이를 이용하는 장치에 관한 것이다.
치과 분야에서, 치료 과정(예를 들어, 치과 교정술) 중에 이를 꽉 문 상태에 대응하는 정확한 3D 치아 모델을 획득하는 것이 중요하다. 3차원 스캐닝 기술이 발전하면서, 치아, 치은, 악궁 등을 포함하는 환자의 구강 내부에 대한 3차원 모델을 획득하여 분석에 사용할 수 있게 되었다. 또한, 사용자(치료자)는 종래의 알지네이트 인상채득(impression taking)과 비교하였을 때 더욱 정확한 환자의 구강 정보를 획득할 수 있고, 이에 부합하는 치료를 제공할 수 있게 되었다.
한편, 환자의 3차원 모델을 획득한 후, 획득한 3차원 모델을 기초로 환자의 교합면을 획득할 수 있다. 그러나, 3차원 스캔을 수행할 때 환자의 치악력에 따라 획득되는 교합면이 상이하게 나타날 수 있다. 상기 치악력에 따라 환자의 치주인대가 가압되는데, 해부학적으로 치주인대가 가압될 수 있는 높이는 약 0.2mm 정도이다. 환자의 치악력이 강할 경우 치주인대가 너무 많이 가압되는 경우가 발생한다. 이와 반대로, 환자의 치악력이 약할 경우 치주인대가 너무 적게 가압되는 경우가 발생한다. 즉, 환자의 치악력에 따라 획득되는 교합 정도가 상이하므로, 획득된 데이터에 대해 환자의 치악력을 고려한 보상이 필요하다.
이상과 같은 필요성에 따라, 본 발명은 환자의 상악 및 하악이 최적의 교합을 가지기 위해 보상 정렬(compensation alignment)을 수행하는 교합 정렬 방법 및 교합 정렬 장치를 제공한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 교합 정렬 방법은, 획득한 상악 스캔 데이터 및 하악 스캔 데이터에서 적어도 하나 이상의 치아 영역 데이터를 추출하고, 상기 추출한 치아 영역 데이터를 이용하여 상악 스캔 데이터 및 하악 스캔 데이터의 교합 위치를 조정하는 방법을 제공한다.
한편, 본 발명에 따른 교합 정렬 장치는 상기 교합 정렬 방법을 수행하기 위한 구성들을 포함하며, 치아 영역 데이터를 추출하기 위한 영역 추출부, 및 추출한 치아 영역 데이터를 이용하여 최적의 교합 위치를 갖는 정렬 데이터를 획득하는 과정을 수행하는 보상 정렬부를 포함한다.
본 발명에 따른 교합 정렬 방법과 교합 정렬 장치는, 전술한 구성과 함께 추가적인 구성을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 교합 정렬 방법 및 교합 정렬 장치를 사용함으로써, 3차원 스캐닝 방법으로 획득, 측정한 환자의 바이트(bite)에 대하여 교합을 적절하게 보상 정렬하므로, 환자의 치악력의 세기를 고려하여 교합 정렬을 최적화하는 이점이 있다.
또한, 상악 스캔 데이터, 하악 스캔 데이터, 및 교합 스캔 데이터를 기초로 정렬된 데이터와, 보상 정렬을 통해 생성된 데이터 중 환자의 실제 구강과 적합한 데이터를 선택함으로써, 환자에게 적합한 치료를 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 교합 정렬 방법의 순서도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 교합 정렬 방법에서, 상악 스캔 데이터와 하악 스캔 데이터, 및 교합 스캔 데이터를 설명하기 위한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 교합 정렬 방법에서, 치아 영역을 추출할 때 제외되는 볼 영역 데이터를 설명하기 위한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 교합 정렬 방법에서 상악 스캔 데이터와 하악 스캔 데이터, 및 교합 스캔 데이터가 정렬되어 제1 정렬 데이터를 생성하는 것을 설명하기 위한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 교합 정렬 방법에서, 교합 위치를 조정하는 단계의 세부 순서도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 교합 정렬 방법에서, 교합 위치를 조정하는 단계를 설명하기 위한 것이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교합 정렬 방법에서, 교합 위치를 조정하는 단계를 설명하기 위한 것이다.
도 14는 본 발명에 따른 교합 정렬 방법에서, 제1 정렬 데이터와 제2 정렬 데이터 중 적어도 하나를 선택하는 단계의 세부 순서도이다.
도 15는 본 발명에 따른 교합 정렬 방법에서, 선택의 기초가 되는 일 예시인 이격도를 설명하기 위한 것이다.
도 16은 본 발명에 따른 교합 정렬 장치의 구성도이다.
[부호의 설명]
S110: 스캔 데이터를 획득하는 단계
S120: 데이터를 추출하는 단계
S130: 스캔 데이터를 정렬하는 단계
S140: 교합 위치를 조정하는 단계
S150: 데이터를 선택하는 단계
100: 스캔 데이터 101: 상악 스캔 데이터
102: 하악 스캔 데이터 103: 제1 교합 스캔 데이터
104: 제2 교합 스캔 데이터
200: 치은 스캔 데이터
300: 치아 스캔 데이터
400: 라인
501, 502, 503: 볼 영역 데이터
1: 교합 정렬 장치
11: 스캔부 12: 영역 추출부
13: DB부 14: 정렬부
15: 보상 정렬부 16: 데이터 선택부
17: 디스플레이부
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 교합 정렬 방법의 순서도이다.
본 발명에 따른 교합 정렬 방법은, 상악 스캔 데이터, 하악 스캔 데이터, 및 적어도 하나의 교합 스캔 데이터를 포함하는 스캔 데이터를 획득하는 단계(S110), 스캔 데이터에서 치아 영역 데이터를 추출하는 단계(S120), 스캔 데이터를 정렬하는 단계(S130), 상악 스캔 데이터 및 하악 스캔 데이터의 교합 위치를 조정하는 단계(S140), 및 소정 기준에 따라 데이터를 선택하는 단계(S150)를 포함한다. 상기 단계들이 수행됨으로써, 정교한 3차원 모델이 획득될 수 있고, 사용자는 환자에게 최적의 치료를 제공할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 교합 정렬 방법의 각 단계를 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 교합 정렬 방법에서, 상악 스캔 데이터와 하악 스캔 데이터, 및 교합 스캔 데이터를 설명하기 위한 것이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 스캔 데이터를 획득하는 단계(S110)에서 획득되는 스캔 데이터들이 나타난다. 예시적으로, 도 2는 상악 스캔 데이터(101), 도 3은 하악 스캔 데이터(102), 도 4는 제1 교합 스캔 데이터(103), 도 5는 제2 교합 스캔 데이터(104)이다. 필요에 따라, 다른 추가적인 스캔 데이터들이 획득될 수 있다. 예를 들면, 상악 스캔 데이터(101)와 하악 스캔 데이터(102)의 더욱 정교한 정렬을 위하여, 제3 교합 스캔 데이터(미도시)가 획득될 수 있다. 또한, 구강 내 특정 부분의 정밀한 데이터 획득을 위한 부분 스캔 데이터(미도시)가 추가적으로 획득될 수도 있다.
스캔 데이터를 획득하는 단계(S110)는 3차원 스캐너를 사용하여 환자의 구강 내부를 촬영하는 것을 의미할 수 있다. 스캔 데이터는 환자의 상악, 하악, 그리고 교합 상태를 포함하며, 상기 스캔 데이터들이 결합 및 정렬되어 환자의 전체 구강에 대한 3차원 모델을 생성할 수 있다.
스캔 데이터를 획득하는 단계(S110)는 환자의 구강 내부를 스캔함으로써 데이터를 획득할 수 있는 3차원 스캐너를 사용하여 수행될 수 있으며, 예시적으로는 핸드헬드 스캐너(handheld-scanner), 더욱 구체적으로는 구강스캐너(intraoral scanner)를 통해 수행될 수 있다. 3차원 스캐너는 구강 내부의 치아, 치은, 악궁 등을 스캔할 수 있으며, 각각의 굴곡, 색상 등의 정보를 획득할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 교합 정렬 방법에서, 치아 영역을 추출할 때 제외되는 볼 영역 데이터(501, 502, 503)를 설명하기 위한 것이다.
도 6을 참조하면, 획득된 스캔 데이터(100)에서 치아 영역 데이터를 추출하는 단계(S120)가 수행될 수 있다. 데이터를 추출하는 단계(S120)는 스캔 데이터(100)가 가지는 정보에 기초하여 각각의 데이터가 어떤 물체를 의미하는지 구분할 수 있다. 데이터를 구분하는 과정에서, 인공지능(Artificial Intelligence) 학습된 알고리즘에 따라 스캔 데이터(100)는 치은 영역 데이터(200), 치아 영역 데이터(300), 및 볼 영역 데이터(501, 502, 503)를 서로 구분할 수 있다. 이 때, ‘볼 영역(buccal area)’은 뺨(cheek)의 내측 영역을 의미할 수 있다. 인공지능 학습된 알고리즘은 딥러닝 기술을 사용하여 치아, 치은 등에 관련한 구강 내부의 구조가 학습된 알고리즘일 수 있다. 예시적으로, 상기 알고리즘은 DNN(Deep Neural Network), CNN(Convolution Neural Network), RNN(Recurrent Neural Network), GAN(Generative Adversarial Network) 등을 포함하는 것들 중 적어도 하나가 사용될 수 있으며, 상기 알고리즘에 의해 학습되는 데이터는 치아, 치은, 및 볼의 형상 또는 이들의 색상일 수 있다.
또한, 상술한 바에 따르면, 치아 영역 데이터(300)는 인공지능을 이용하여 추출되는 것으로 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 치아 영역 데이터(300)를 추출하는 방식이 사용될 수 있다.
한편, 데이터를 추출하는 단계(S120)는 필요에 따라 스캔 데이터(100)에서 치아 영역 데이터(300)를 추출할 수 있다. 보다 상세하게는, 데이터를 추출하는 단계(S120)는 상악 스캔 데이터(101)에서 치아 영역에 해당하는 데이터를 구분하고, 하악 스캔 데이터(102)에서 치아 영역에 해당하는 데이터를 구분할 수 있다. 스캔 데이터(100) 중 치아 영역 데이터(300)를 사용하는 것이 최적의 교합을 획득하는 데에 유리하다. 즉, 치아 영역 데이터(300)를 사용하여 후술할 교합 위치를 조정하는 단계(S140)를 수행함으로써, 치아 영역 이외의 영역에 의해 교합 위치가 오조정되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 볼 영역 데이터(501, 502, 503)가 교합 위치를 조정하는 단계(S140)에 사용되는 경우, 교합 위치가 오조정될 가능성이 높으므로, 볼 영역 데이터(501, 502, 503)는 데이터를 추출하는 단계(S120)에서 추출되지 않도록 하여 치아 영역 데이터(300), 또는 치은 영역 데이터(200)와 치아 영역 데이터(300)를 함께 사용하여 교합 위치가 조정될 수 있다.
또한, 데이터를 추출하는 단계(S120)는 치아 영역 데이터(300)를 추출하면서, 각각의 치아를 개별화(segmentation)하는 과정도 수행할 수 있다. 치아를 개별화하는 과정 또한 인공지능 학습된 알고리즘에 따라 수행될 수 있으며, 치아의 형상, 색상, 음영, 굴곡, 크기 등에 따라 치아의 종류가 개별적으로 식별될 수 있다. 예시적으로, 치아를 개별화하는 과정은 상악 스캔 데이터(101) 또는 하악 스캔 데이터(102)에 포함된 치아를 각각 어금니, 송곳니, 앞니 등으로 개별화되도록 구분하는 것을 의미할 수 있다. 부가적으로, 식별된 치아는 치아가 배치된 위치에 따라 치아 번호가 부여될 수 있다. 예시적으로, 치아 번호는 유니버셜 넘버링 시스템(Universal numbering system)에 의거하여 부여될 수 있다.
한편, 데이터를 추출하는 단계(S120)는 스캔 데이터를 정렬하는 단계(S130) 이전에 수행되는 것으로 도시되었으나, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니며, 교합 위치를 조정하는 단계(S140) 이전에 수행되어 교합 위치를 조정할 때 치아 영역 데이터를 사용하여 상악 스캔 데이터(101)와 하악 스캔 데이터(102)가 조정될 수 있도록 하는 것도 가능하다.
또한, 데이터를 추출하는 단계(S120)는 스캔 데이터를 획득하는 단계(S110)와 동시에 수행될 수 있다. 예시적으로, 스캔 데이터를 획득하는 단계(S110)가 수행되는 중에, 치아 영역 데이터(300)가 구분될 수 있으며, 이후 교합 위치를 조정하는 단계(S140)에서 치아 영역 데이터(300)가 사용되도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 교합 정렬 방법에서 상악 스캔 데이터(101)와 하악 스캔 데이터(102), 및 교합 스캔 데이터(103, 104)가 정렬되어 제1 정렬 데이터를 생성하는 것을 설명하기 위한 것이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 교합 정렬 방법은 스캔 데이터를 정렬하는 단계(S130)를 포함한다. 스캔 데이터를 획득하는 단계(S110)에서 사용자는 환자의 구강 내부에 대한 상악 스캔 데이터(101), 하악 스캔 데이터(102), 적어도 하나의 교합 스캔 데이터(103, 104)를 획득할 수 있다. 교합 스캔 데이터(103, 104)는 환자가 입을 다물었을 때, 상악과 하악이 서로 맞물리는 교합 상태(bite position)에서의 상악과 하악의 협면(buccal surface)을 스캔하여 획득한 데이터를 의미할 수 있다. 교합 스캔 데이터(103, 104)는 상악 스캔 데이터(101) 중 치아 영역 데이터의 일부, 및 하악 스캔 데이터(102) 중 치아 영역 데이터의 일부를 포함할 수 있다. 교합 스캔 데이터(103, 104)는 상악 스캔 데이터(101)와 하악 스캔 데이터(102)의 일부분을 포함하므로, 교합 스캔 데이터(103, 104)를 통해 스캔 데이터(100)들이 정렬되어 제1 정렬 데이터를 생성할 수 있다. 상악 스캔 데이터(101), 하악 스캔 데이터(102), 및 교합 스캔 데이터(103, 104)가 정렬되어 제1 정렬 데이터를 생성할 수 있다.
스캔 데이터를 정렬하는 단계(S130)는 상악 스캔 데이터(101), 및 하악 스캔 데이터(102)의 모든 영역을 이용하여 정렬을 수행할 수 있다. 예시적으로, 스캔 데이터를 정렬하는 단계(S130)는 상악 스캔 데이터(101)의 치아 영역 데이터(300), 치은 영역 데이터(200)와 하악 스캔 데이터(102)의 치아 영역 데이터(300), 치은 영역 데이터(200) 등을 이용하여 정렬을 수행할 수 있다.
제1 정렬 데이터를 생성할 때, 상악 스캔 데이터(101)와 교합 스캔 데이터(103, 104) 간의 중첩되는 부분이 매칭되고, 하악 스캔 데이터(102)와 교합 스캔 데이터(103, 104) 간의 중첩되는 부분이 매칭될 수 있다. 예시적으로, 상악 스캔 데이터(101), 하악 스캔 데이터(102), 및 교합 스캔 데이터(103, 104)가 동시에 정렬될 수 있다. 생성된 제1 정렬 데이터는 환자의 구강 내부를 표현하며, 사용자는 제1 정렬 데이터를 통해 환자에게 적합한 치료를 제공할 수 있다. 또한, 제1 정렬 데이터는 교합 스캔 데이터(103, 104)가 획득되면 상악 스캔 데이터(101), 하악 스캔 데이터(102), 및 교합 스캔 데이터(103, 104)가 자동 및/또는 수동으로 정렬됨으로써 생성될 수 있다.
한편, 제1 정렬 데이터를 생성하기 위해 사용되는 교합 스캔 데이터(103, 104)는 복수개 획득될 수 있다. 예시적으로, 교합 스캔 데이터(103, 104)는 교합 상태에서 상악과 하악의 일측을 스캔하여 획득되는 제1 교합 스캔 데이터(103)와, 교합 상태에서 제1 교합 스캔 데이터(103)와 다른 위치에서 상악과 하악의 타측을 스캔하여 획득되는 제2 교합 스캔 데이터(104)를 포함할 수 있다. 즉, 하나 이상의 교합 스캔 데이터(103, 104)를 사용하여 제1 정렬 데이터가 생성될 수 있다. 또한, 제1 교합 스캔 데이터(103)와 제2 교합 스캔 데이터(104)와 같이 2개 이상의 교합 스캔 데이터(103, 104)를 사용하면, 상악 스캔 데이터(101)와 하악 스캔 데이터(102)가 더욱 정밀하게 정렬될 수 있다. 따라서, 더욱 정교한 제1 정렬 데이터가 획득될 수 있고, 사용자는 환자에게 더욱 적합한 치료를 제공할 수 있다.
전술한 스캔 데이터를 정렬하는 단계(S130)에서 생성된 제1 정렬 데이터는 환자의 구강을 표현하고 있으나, 교합 스캔 데이터(103, 104)를 획득할 때 환자의 교합 상태가 달라질 수 있다. 예시적으로, 하나의 교합 스캔 데이터를 사용하여 상악 스캔 데이터(101)와 하악 스캔 데이터(102)를 정렬하는 경우 부정확한 정렬이 수행될 수 있는 단점이 있다. 또한, 2 이상의 교합 스캔 데이터를 사용하더라도, 제1 교합 스캔 데이터(103)를 획득할 때와 제2 교합 스캔 데이터(104)를 획득할 때 환자의 치악력이 변화하는 경우 제1 교합 스캔 데이터(103) 부분에서의 정렬과 제2 교합 스캔 데이터(104) 부분에서의 정렬이 균일하게 수행되지 않으므로 최적화된 정렬된 데이터를 획득할 수 없는 단점이 있다.
전술한 단점들을 해소하기 위해, 본 발명에 따른 교합 정렬 방법은 보상 정렬(compensation alignment)을 수행하는, 교합 위치를 조정하는 단계(S140)를 포함한다.
도 8은 본 발명에 따른 교합 정렬 방법에서, 교합 위치를 조정하는 단계의 세부 순서도이고, 도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 교합 정렬 방법에서 교합 위치를 조정하는 단계를 설명하기 위한 것이다. 또한, 도 12 및 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교합 정렬 방법에서, 교합 위치를 조정하는 단계를 설명하기 위한 것이다.
먼저, 환자의 치악력이 약하여 상악과 하악이 멀리 형성된 경우 교합 위치를 조정하는 방법을 설명한다.
도 8을 참조하면, 교합 위치를 조정하는 단계(S140)는 제1 정렬 데이터의 정렬된 상악 스캔 데이터(101) 및 하악 스캔 데이터(102) 중 적어도 하나를 이동시켜 교합 위치를 조정한다. 예시적으로, 교합 위치를 조정하는 것은 상악 스캔 데이터(101)가 하악 스캔 데이터(102)를 향하여 거리가 가까워지는 것을 의미할 수 있다. 또는, 교합 위치를 조정하는 것은 상악 스캔 데이터(101)가 하악 스캔 데이터(102)로부터 거리가 멀어지는 것을 의미할 수 있다. 교합 위치를 조정하는 것은 하악 스캔 데이터(102)가 고정된 상태에서 상악 스캔 데이터(101)가 이동하는 것일 수 있고, 그 반대로 상악 스캔 데이터(101)가 고정된 상태에서 하악 스캔 데이터(102)가 이동하는 것일 수 있다. 또는, 교합 위치를 조정하는 단계(S140)는 상악 스캔 데이터(101) 및 하악 스캔 데이터(102)가 교합 위치를 조정하기 위해 상호 적절히 이동하는 것일 수도 있다.
교합 위치를 조정하는 단계(S140)는 추출한 치아 영역 데이터에서 적어도 하나의 라인을 생성하는 단계(S141), 소정 임계값 이하의 라인을 선택하는 단계(S142), 선택된 라인을 기초로 상악 스캔 데이터와 하악 스캔 데이터 간의 거리를 조절하는 단계(S143), 그리고 임계값을 감소시켜 상기 단계를 반복적으로 수행하는 단계(S144)를 포함한다.
도 9를 참조하면, 전술한 데이터를 추출하는 단계(S120)에서 추출된 치아 영역 데이터(300)에서 적어도 하나의 라인이 생성(S141)될 수 있다. 이 때, 라인은 상악 스캔 데이터(101)의 치아 영역(301)과 하악 스캔 데이터(102)의 치아 영역(302)을 참조하여 생성되며, 상악 스캔 데이터(101) 및/또는 하악 스캔 데이터(102)의 치아 영역(301, 302) 표면의 적어도 하나의 지점(point)과 상악 스캔 데이터(101) 및/또는 하악 스캔 데이터(102)의 치아 영역(301, 302) 표면의 적어도 하나의 지점(point) 및/또는 면(face)을 연결하는 가상의 선일 수 있다. 이 때, 치아 영역(301, 302) 표면의 적어도 하나의 지점은 상악 스캔 데이터(101) 및/또는 하악 스캔 데이터(102)의 치아 영역(301, 302) 중 교합면에 형성된 지점들만을 의미하는 것은 아니며, 교합면, 순측(脣側), 설측(舌側), 협측(頰側)에 형성된 모든 지점을 의미할 수 있다.
이하에서는 적어도 하나의 라인이 생성되는 과정에 대하여 설명한다.
상기 라인은 최근접 이웃탐색 검사(Nearest neighboring test) 또는 광선 교차(Ray intersection test) 검사로부터 생성될 수 있다.
예시적으로, 최근접 이웃탐색 검사는 상악 스캔 데이터(101)의 치아 영역(301) 표면의 적어도 하나의 지점으로부터 가장 가까운 거리에 있는 하악 스캔 데이터(102)의 치아 영역(302) 표면의 적어도 하나의 지점을 찾는 방식을 의미한다. 예시적으로, 최근접 이웃탐색 검사는 공간 검색 알고리즘(spatial search algorithms)을 활용하여 공간을 분해(decomposition)하고, 분해된 공간 내에 가장 가까운 거리에 있는 지점을 찾는 방식으로 수행될 수 있다. 상기 공간 검색 알고리즘을 활용하여 최근접 이웃탐색 검사가 수행되면 빠르게 가까운 거리에 있는 지점을 찾아 라인을 생성할 수 있다. 다만, 최근접 이웃탐색 검사는 공간 검색 알고리즘을 활용하는 것에 제한되지 않으며, 머신러닝 등 다양한 알고리즘을 활용하여 수행될 수 있다.
이하에서는, 광선 교차 검사를 수행하여 라인을 생성하는 과정에 대해서 자세히 설명한다.
예시적으로, 상악 스캔 데이터(101)의 상악 치아 영역(301)에는 5개의 상악 지점(P11, P12, P13, P14, P15)이 생성될 수 있다. 상기 상악 지점(P11, P12, P13, P14, P15)은 상악 스캔 데이터(101)의 치아 영역(301)을 구성하는 메쉬 데이터(mesh data)에 기초하여 생성될 수 있다. 보다 상세하게는, 상악 스캔 데이터(101)의 치아 영역(301)을 구성하는 메쉬 데이터에서, 상기 메쉬 데이터의 꼭지점들이 상악 지점(P11, P12, P13, P14, P15)으로 생성될 수 있다.
상기 각각의 상악 지점(P11, P12, P13, P14, P15)에서 광선 교차 검사(ray intersection test)가 수행될 수 있다. 광선 교차 검사는 각각의 상악 지점(P11, P12, P13, P14, P15)에서, 각 지점(P11, P12, P13, P14, P15)의 법선 벡터 방향으로 광선을 생성할 수 있다. 상기 광선은 하악 스캔 데이터(102)에 닿을 수 있다. 광선 교차 검사에 의해 생성되는 광선은 각 지점(P11, P12, P13, P14, P15)의 법선 벡터 방향으로 생성되는 것으로 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 생성된 광선 중 적어도 일부는 하악 스캔 데이터(102)에 닿아 교차되는 하악 지점(P21, P22, P23, P24, P25)가 생성될 수 있다. 예시적으로, 하악 스캔 데이터(102)의 하악 치아 영역(302)에는 광선과 교차되는 5개의 하악 지점(P21, P22, P23, P24, P25)이 생성될 수 있다. 이 때, 하악 지점(P21, P22, P23, P24, P25)들은 하악 스캔 데이터(102)의 치아 영역(302)에 형성될 수 있으나, 반드시 치아 영역(302)을 구성하는 메쉬의 꼭지점이 아닐 수 있다. 즉, 하악 지점(P21, P22, P23, P24, P25)들은 치아 영역(302)에서 메쉬의 꼭지점일 수도 있고, 치아 영역(302)에서 메쉬 평면 상의 일 부분일 수도 있다.
하악 지점(P21, P22, P23, P24, P25)들이 생성됨으로써, 상악 지점(P11, P12, P13, P14, P15)들과 교차되는 하악 지점(P21, P22, P23, P24, P25)들 사이의 거리가 획득될 수 있다. 이 때, 지점 간의 거리는 직선 최단거리일 수 있다. 예시적으로, 제1 상악 지점(P11)과 제1 하악 지점(P21) 사이에는 제1 거리(l1)를 가지는 제1 라인(401)이 나타나고, 제2 상악 지점(P12)과 제2 하악 지점(P22) 사이에는 제2 거리(l2)를 가지는 제2 라인(402)이 나타나며, 제3 상악 지점(P13)과 제3 하악 지점(P23) 사이에는 제3 거리(l3)를 가지는 제3 라인(403)이 나타나고, 제4 상악 지점(P14)과 제4 하악 지점(P24) 사이에는 제4 거리(l4)를 가지는 제4 라인(404)이 나타나며, 제5 상악 지점(P15)과 제5 하악 지점(P25) 사이에는 제5 거리(l5)를 가지는 제5 라인(405)이 나타날 수 있다.
다만, 상악 치아 영역(301)과 하악 치악 영역(302)에 각각 5개의 지점이 생성되는 것은 예시적인 것에 불과하며, 상악 치아 영역(301)을 구성하는 모든 지점에서 광선 교차 검사가 수행되고, 생성된 라인들 중 적어도 일부가 보상 정렬을 수행하기 위해 이용될 수 있다.
또한, 전술한 바에 따르면 상악 치아 영역(301)에서 메쉬 데이터의 꼭지점들이 상악 지점(P11, P12, P13, P14, P15)으로 생성되고, 상기 상악 지점(P11, P12, P13, P14, P15)들에서 광선 교차 검사가 수행되어 하악 지점(P21, P22, P23, P24, P25)들이 생성된 것으로 설명되었지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
즉, 하악 치아 영역(302)에서 메쉬 데이터의 꼭지점들이 하악 지점(P21, P22, P23, P24, P25)으로 생성되고, 상기 하악 지점(P21, P22, P23, P24, P25)들에서 광선 교차 검사가 수행되어 상악 지점(P11, P12, P13, P14, P15)들이 생성될 수도 있다. 한편, 도 10을 참조하면, 생성된 라인들(401, 402, 403, 404, 405)에서 소정 임계값 이하의 라인들만 선택(S142)될 수 있다. 예시적으로, 임계값이 0.5mm 이하인 라인들이 선택될 수 있다. 도 10은 임계값 이하의 길이를 갖는 제1 라인(401), 제4 라인(404), 및 제5 라인(405)이 선택되고, 제2 라인(402) 및 제3 라인(403)은 선택되지 않는다. 선택된 라인들(제1 라인, 제4 라인, 제5 라인)을 기초로, 상악 스캔 데이터(101)와 하악 스캔 데이터(102) 간의 거리를 조절(S143)하는 보상 정렬이 수행될 수 있다. 이 때, 보상 정렬은 환자의 치악력이 약한 경우 이를 보상하기 위해, 선택된 라인들에 포함된 지점 간의 거리의 합을 최소화하는 ICP(Iteration Closest Point) 얼라인을 의미할 수 있다. 한편, 선택된 라인들에 포함된 지점 간의 거리의 합을 감소시킬 때, 상악 스캔 데이터(101)와 하악 스캔 데이터(102) 간의 거리가 조절될 수 있다.
임계값 이하의 길이를 갖는 라인들이 선택되어 보상 정렬이 수행된 이후, 임계값을 감소시켜 보상 정렬이 반복적으로 수행(S144)될 수 있다. 예시적으로, 제1 임계값으로 0.5mm 이하의 길이를 가지는 라인들을 기초로 보상 정렬을 수행하였다면, 그 이후에는 제2 임계값으로 0.2mm 이하의 길이를 가지는 라인들을 기초로 보상 정렬을 수행할 수 있다. 이와 같이 임계값을 점차적으로 감소시키면서 보상 정렬을 소정 횟수 반복적으로 수행함으로써, 세밀하게 교합 위치를 정렬할 수 있는 이점이 있다.
도 11을 참조하면, 보상 정렬을 수행할 때 선택된 라인의 길이 합이 최소가 되도록 상악 스캔 데이터와 하악 스캔 데이터의 위치가 이동될 수 있다. 이 때, 길이 합은 선택된 라인의 상악 지점과 하악 지점 사이의 절대값 거리들의 합을 의미할 수 있다. 예시적으로, 제1 라인(401)의 제1 길이(l1), 제4 라인(404)의 제4 길이(l4), 및 제5 라인(405)의 제5 길이(l5)의 합(l1+l4+l5)이 최소가 되도록 상악 스캔 데이터와 하악 스캔 데이터의 위치가 이동될 수 있다. 길이 합이 최소가 되는 위치에서, 해당 임계값을 통해 최적의 보상 정렬이 수행된 것으로 판단한다. 이와 같이, 최적의 보상 정렬이 수행되어 획득된 데이터를 제2 정렬 데이터라고 하며, 사용자는 제2 정렬 데이터와 제1 정렬 데이터 중 적어도 하나를 선택할 수 있다.
또한, 전술한 바에 따르면, 보상 정렬은 치아 영역의 포인트만을 이용하여 수행되는 것으로 서술하였으나, 치은 영역(201, 202)의 포인트에서도 광선 교차 검사가 수행되고, 보상 정렬이 수행될 수 있다.
이하에서는, 환자의 치악력이 강하여 상악과 하악이 가까이 형성된 경우 교합 위치를 조정하는 방법을 설명한다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교합 정렬 방법에서, 교합 위치를 조정하는 단계를 설명하기 위한 것이다.
도 12를 참조하면, 환자의 치악력이 강하여 상악 스캔 데이터와 하악 스캔 데이터가 가까이 형성되었을 때 교합 위치를 조정하는 과정이 나타난다. 상악 스캔 데이터의 치아 영역(301)과 하악 스캔 데이터의 치아 영역(302)을 참조하여 생성된다. 예시적으로, 상악 스캔 데이터(101)의 치아 영역(301)에 5개의 상악 지점(P11, P12, P13, P14, P15)이 형성되고, 상기 상악 지점(P11, P12, P13, P14, P15)에서의 광선 교차 검사가 수행되어 하악 스캔 데이터(102)의 치아 영역(302)에 상기 광선이 닿는 5개의 하악 지점(P21, P22, P23, P24, P25)이 형성될 수 있다. 상악 지점(P11, P12, P13, P14, P15)과 하악 지점(P21, P22, P23, P24, P25) 사이에 각각 제1 거리, 제2 거리, 제3 거리, 제4 거리, 제5 거리가 측정될 수 있으며, 임계값 이하의 거리를 갖는 라인만 선택되어 보상 정렬에 사용될 수 있다. 이 때, 보상 정렬은 상기 선택된 라인들에 포함된 지점 간의 거리의 합이 감소되도록 상악 스캔 데이터가 전체적으로 하악 스캔 데이터로부터 멀어지는 방향으로 이동하여 교합 위치를 조정하는 것을 의미할 수 있다.
예시적으로, 도 12를 참조하면, 임계값 이하의 거리를 갖는 라인들이 실선으로 도시되고, 임계값 초과의 거리를 갖는 라인들은 점선으로 도시되었다. 즉, 제1 라인(401), 및 제5 라인(405)은 임계값을 초과하는 거리를 가지므로 보상 정렬에 사용되지 않고, 제2 라인(402), 제3 라인(403), 및 제4 라인(404)은 임계값 이하의 거리를 가지므로 보상 정렬에 사용될 수 있다.
도 12에서 선택된 라인들을 기초로 보상 정렬이 수행되면 상악 스캔 데이터(101)의 치아 영역(301)과 하악 스캔 데이터(102)의 치아 영역(302)은 중첩되는 부분이 감소하게 된다. 이 때, 더욱 정교한 보상 정렬을 수행하기 위해, 임계값을 감소시키면서 추가적인 정렬이 수행될 수 있다. 도 13에 도시된 바에 따르면, 제1 라인(401), 제2 라인(402), 제5 라인(405)이 새로운 임계값 이하의 거리를 가지므로 보상 정렬에 사용될 수 있고, 제3 라인(403), 및 제4 라인(404)은 새로운 임계값을 초과하는 거리를 가지므로 보상 정렬에 사용되지 않을 수 있다. 한편, 새로운 임계값은 이전의 임계값보다 작게 설정되어 점진적으로 세밀한 보상 정렬이 수행되도록 할 수 있다.
이와 같이 교합 위치를 조정함으로써, 환자의 치악력 세기를 고려하여 적절한 교합 위치를 갖는 3차원 모델을 획득할 수 있는 이점이 있다.
한편, 전술한 과정은 상악 스캔 데이터(101)와 하악 스캔 데이터(102)의 교합이 틀어져 있는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 상악 스캔 데이터(101)가 하악 스캔 데이터(102)에 대해 소정 부분 틀어진 경우에도, 상악 스캔 데이터(101)와 하악 스캔 데이터(102)는 전술한 바와 같은 최근접 이웃탐색 검사 및/또는 광선 교차 검사를 통해 가상의 라인들을 생성하고, 상기 라인들 중 선택된 라인을 기초로 얼라인 과정을 통해 적절한 교합 위치를 갖는 3차원 모델을 획득할 수 있다. 예시적으로, 상악 스캔 데이터(101)의 상악 치아에서 광선 교차 검사를 수행하였을 때 상기 광선은 하악 스캔 데이터(102)의 일부분과 대각 방향으로 닿을 수 있다. 따라서, 이러한 경우 상악 스캔 데이터(101)와 하악 스캔 데이터(102)를 ICP 정렬하면 대각 방향으로 스캔 데이터들(101, 102)이 이동하도록 보상 정렬이 수행되므로, 결과적으로 상악 스캔 데이터(101)와 하악 스캔 데이터(102)의 교합이 틀어진 경우에도 전술한 바와 같은 보상 정렬 과정이 동일하게 수행될 수 있다.
한편, 상악 스캔 데이터(101)를 획득할 때, 사용자는 어금니의 협면을 스캔하는 과정에서 치아 영역(301) 이외의 볼 영역 데이터(501)를 함께 획득하게 된다. 마찬가지로, 하악 스캔 데이터(102)를 획득할 때 치아 영역(302) 이외의 볼 영역 데이터(502, 503)가 함께 획득될 수 있다. 함께 획득된 볼 영역 데이터(501, 502, 503)들을 보상 정렬할 때 제외하지 않는 경우, 전술한 광선 교차 검사에서 보상 정렬에 사용되는 데이터로 기능할 수 있다. 따라서, 실질적으로 교합 위치 보상에 불필요한 볼 영역 데이터(501, 502, 503)가 보상 정렬의 기초가 되는 데이터로 작용하는 경우, 오히려 정교한 교합 위치 보상을 방해할 가능성이 있다. 따라서, 교합 위치를 조정하는 단계(S140)에 따라 보상 정렬을 수행할 때, 상악 스캔 데이터(101) 및 하악 스캔 데이터(102)의 볼 영역 데이터(501, 502, 503)들을 사용하지 않아야 한다.
또한, 필요에 따라, 교합 위치를 조정하는 단계(S140)는 상악 스캔 데이터(101)의 치아 영역(301)과 하악 스캔 데이터(102)의 치아 영역(302)을 이루는 메쉬의 꼭지점들이 소정 개수 이상인 경우에만 수행될 수도 있다. 치아 영역(301, 302)을 이루는 지점들이 불충분한 경우, 교합 위치를 조정하는 단계(S140)가 수행되면 오히려 교합이 오정렬 될 수 있다. 따라서, 치아 영역(301, 302)을 이루는 지점의 수가 적은 경우 교합 위치를 조정하는 단계(S140)에 따른 제2 정렬 데이터는 생성되지 않을 수도 있다.
전술한 내용에서는 볼 영역 데이터(501, 502, 503)를 추출하지 않는 것을 명시하였지만, 반드시 볼 영역 데이터(501, 502, 503)만을 추출하지 않는 것에 한정하는 것은 아니다. 예시적으로, 데이터를 추출하는 단계(S120)에서 추출되지 않는 데이터는 전술한 볼 영역 데이터(501, 502, 503) 외에도 혀 영역 데이터, 연조직(soft tissue) 데이터 등을 포함할 수 있다. 즉, 데이터를 추출하는 단계(S120)는 상악 스캔 데이터(101) 및 하악 스캔 데이터(102)의 치아 영역(301, 302) 데이터들과 치은 영역(201, 202) 데이터들만이 추출되어 사용될 수 있다.
이하에서는 제1 정렬 데이터와 제2 정렬 데이터 중 적어도 하나를 선택하는 단계(S150)에 대하여 설명한다.
도 14는 본 발명에 따른 교합 정렬 방법에서, 제1 정렬 데이터와 제2 정렬 데이터 중 적어도 하나를 선택하는 단계의 세부 순서도이고, 도 15는 본 발명에 따른 교합 정렬 방법에서, 선택의 기초가 되는 일 예시인 이격도를 설명하기 위한 것이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 교합 정렬 방법은 소정 기준에 따라 제1 정렬 데이터 및 제2 정렬 데이터 중 적어도 하나를 선택(S150)할 수 있다. 보다 상세하게는, 본 발명에 따른 교합 정렬 방법은 제1 정렬 데이터 및 제2 정렬 데이터 중 보다 교합 정렬이 정교하게 수행되어 환자에게 최적의 치료를 제공할 수 있는 데이터를 선택할 수 있도록 한다.
예시적으로, 선택하는 단계(S150)는 제2 정렬 데이터의 이격도를 획득(S151)할 수 있다. 이 때, 이격도는 상악 스캔 데이터(101) 및 하악 스캔 데이터(102) 중 적어도 하나에서, 교합 스캔 데이터(103, 104)까지의 거리합을 의미할 수 있다. 예시적으로, 이격도는 도 15에 도시된 바와 같은 제1 이격거리(d1), 제2 이격거리(d2), 제3 이격거리(d3) 및 제4 이격거리(d4)의 합일 수 있다. 제1 이격거리(d1)는 상악 스캔 데이터(101)와 제1 교합 스캔 데이터(103)와의 거리, 제2 이격거리(d2)는 하악 스캔 데이터(102)와 제1 교합 스캔 데이터(103)와의 거리, 제3 이격거리(d3)는 상악 스캔 데이터(101)와 제2 교합 스캔 데이터(104)와의 거리, 제4 이격거리(d4)는 하악 스캔 데이터(102)와 제2 스캔 데이터(104)와의 거리를 의미할 수 있다. 또한, 제1 이격거리 내지 제4 이격거리(d1, d2, d3, d4)는 상악 스캔 데이터(101)의 치아 영역(301) 및 하악 스캔 데이터(102)의 치아 영역(302)이 각각 제1 교합 스캔 데이터(103) 및 제2 교합 스캔 데이터(104)에 이르는 최단거리를 의미할 수 있다. 따라서, 이격도는 모든 이격거리의 합(d1+d2+d3+d4)을 의미할 수 있다.
한편, 상기 이격거리는 전술한 광선교차 검사를 이용하여 획득될 수 있으며, 상기 이격거리는 상악 스캔 데이터(101) 또는 하악 스캔 데이터(102) 상의 일 지점에서 생성된 광선이 교합 스캔 데이터(103, 104)에 교차되었을 때, 상기 일 지점과 광선 교차에 의해 획득된 지점이 이루는 라인의 길이를 의미할 수 있다. 이격거리를 획득하는 과정은 상악 스캔 데이터(101)와 하악 스캔 데이터(102) 사이에 광선 교차 검사를 수행하여 라인이 나타나고, 해당 라인의 길이를 측정하는 것과 동일하다.
다만, 이는 예시적인 것이며, 이격도는 상악 스캔 데이터(101) 및 하악 스캔 데이터(102) 중 적어도 하나에서, 교합 스캔 데이터(103, 104)에 이르는 거리(최단거리) 일 수 있다. 또는, 이격도는 상악 스캔 데이터(101) 및 하악 스캔 데이터(102) 중 적어도 하나와, 교합 스캔 데이터(103, 104) 사이의 부피를 의미할 수 있다. 즉, 이격도는 상악 스캔 데이터(101) 및 하악 스캔 데이터(102) 중 적어도 하나와, 교합 스캔 데이터까지의 이격된 정도를 나타내는 어떠한 값이라도 가능하다.
한편, 전술한 제1 정렬 데이터에서도 상악 스캔 데이터(101) 및 하악 스캔 데이터(102) 중 적어도 하나와, 교합 스캔 데이터(103, 104) 사이의 거리인 이격도를 획득할 수 있다. 제1 정렬 데이터에서 획득한 이격도를 제1 이격도, 제2 정렬 데이터에서 획득한 이격도를 제2 이격도로 명명한다.
제2 이격도가 획득되었다면, 제2 이격도와 제1 이격도를 비교(S152)할 수 있다. 이 때, 제2 정렬 데이터의 제2 이격도가 소정 범위 이내인지 판단할 수 있다. 예시적으로, 제2 정렬 데이터의 제2 이격도가 제1 정렬 데이터의 제1 이격도의 소정 배수범위 이내인지 판단할 수 있다. 소정 배수범위는 예시적으로 1.5배 내지 2배일 수 있다. 즉, 제2 이격도와 제1 이격도를 비교하는 단계는, 제2 이격도가 제1 이격도의 2배 이하, 구체적으로는 1.5배 이하의 범위에 해당하는 경우를 판단하는 것일 수 있다. 제2 이격도가 제1 이격도의 소정 배수범위 내에 해당하면, 제2 정렬 데이터가 환자의 구강 내부를 크게 왜곡하지 않으면서 최적의 교합 위치를 갖는 3차원 모델을 획득한 것으로 판단할 수 있다. 그러나, 제2 이격도가 제1 이격도의 소정 배수범위 내에 해당하지 않는 경우, 환자의 구강 내부를 왜곡하는 3차원 모델을 획득한 것으로 판단할 수 있고, 이 경우 제1 정렬 데이터를 사용하는 것이 합리적이다. 따라서, 제2 정렬 데이터의 제2 이격도가 제1 이격도의 소정 배수범위 내에 해당하는 경우 제2 정렬 데이터를 선택(S153)하고, 그렇지 않은 경우 제1 정렬 데이터를 선택(S154)할 수 있다. 이에 따라, 환자의 구강 내부를 왜곡하지 않는 범위 내에서 최적의 교합 위치를 갖는 정렬 데이터를 선택함으로써, 사용자는 환자에게 최적의 치료를 제공할 수 있는 이점이 있다.
한편, 보상 정렬에 따라 제1 정렬 데이터와 상이한 제2 정렬 데이터가 생성되고, 제1 정렬 데이터와 제2 정렬 데이터의 이격도를 비교하여 보다 적합한 정렬 데이터를 선택하는 과정은 사용자의 선택에 따라 동작할 수 있다. 즉, 제2 정렬 데이터가 생성되어 제1 정렬 데이터와 제2 정렬 데이터 중 어느 하나를 선택하는 단계는 선택적으로 수행된다. 예시적으로, 제1 정렬 데이터를 생성하는 단계는 필수적으로 수행되고, 제2 정렬 데이터를 생성하는 단계는 제1 정렬 데이터를 부가적으로 보상 정렬하고자 하는 사용자에 의해 옵션으로 수행될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 교합 정렬 방법을 장치로서 구현하는 교합 정렬 장치에 대하여 설명한다. 본 발명에 따른 교합 정렬 장치를 설명함에 있어서, 전술한 교합 정렬 방법과 중복되는 내용은 간략히 언급하거나 생략한다.
도 16은 본 발명에 따른 교합 정렬 장치의 구성도이다.
도 16을 참조하면, 본 발명에 따른 교합 정렬 장치(1)는 스캔부(11), 영역 추출부(12), DB부(13), 정렬부(14), 보상 정렬부(15), 데이터 선택부(16), 그리고 디스플레이부(17)를 포함한다. 이하에서는 각부 구성에 대하여 설명한다.
스캔부(11)는 환자의 구강 내부를 스캔하여 스캔 데이터를 획득할 수 있다. 이 때, 스캔 데이터는 상악 스캔 데이터, 하악 스캔 데이터, 및 적어도 하나의 교합 스캔 데이터를 포함한다. 상악 스캔 데이터와 하악 스캔 데이터는 환자의 구강 내부 중 치아, 치은, 및 볼의 정보를 가진다. 또한, 교합 스캔 데이터는 환자의 교합 상태(bite position)에서 상악 스캔 데이터 및 하악 스캔 데이터와 각각 중첩되는 영역을 가지며, 교합 스캔 데이터를 통해 상악 스캔 데이터와 하악 스캔 데이터의가 초기 위치가 정렬될 수 있다. 스캔부(11)의 스캔 데이터 획득 과정은 전술한 바와 같으며, 스캔부(11)는 3차원 스캐너일 수 있다.
영역 추출부(12)는 스캔부(11)의 스캔 데이터 획득 과정에 의해 획득된 상악 스캔 데이터와 하악 스캔 데이터로부터 치아 영역 데이터를 추출할 수 있다. 이와 같은 과정은 기 학습된 인공지능 알고리즘을 통해 수행될 수 있다. 인공지능 알고리즘은 DB부(13)에 탑재되어 있을 수 있다. 또는, 기 학습된 인공지능 알고리즘은 DB부(13)에 저장된 치아의 학습 데이터들을 딥 러닝 방식으로 학습하며 치아를 나타내는 데이터의 특성을 구별할 수 있다. 한편, 영역 추출부(12)는 스캔 데이터들(상악 스캔 데이터와 하악 스캔 데이터)로부터 치아 영역 데이터를 추출함으로써, 교합 위치를 조정하기 위한 보상 정렬을 수행할 때 치아 영역 데이터를 사용할 수 있다. 치아 영역 데이터를 사용하여 보상 정렬을 수행함으로써, 교합 위치의 정교한 조정을 방해하는 볼 영역 데이터 등을 배제할 수 있고, 보상 정렬부(15)가 정밀한 보상 정렬을 수행할 수 있도록 하는 이점이 있다.
필요에 따라, 영역 추출부(12)는 치아 영역 데이터뿐만 아니라 치은 영역 데이터도 추출할 수 있다. 이에 따라서, 추출된 치아 영역 데이터 및 치은 영역 데이터를 사용하여 보상 정렬을 수행할 수 있다.
정렬부(14)는 스캔부(11)에 의해 획득한 스캔 데이터들을 정렬하여 제1 정렬 데이터를 생성할 수 있다. 예시적으로, 정렬부(14)는 상악 스캔 데이터, 하악 스캔 데이터, 및 적어도 하나의 교합 스캔 데이터를 동시에 정렬할 수 있다. 보다 정교한 정렬을 위해, 교합 스캔 데이터는 2 이상 사용될 수 있다. 예시적으로, 교합 스캔 데이터는 교합 상태에서 상악과 하악의 일측을 스캔하여 획득되는 제1 교합 스캔 데이터와, 교합 상태에서 제1 교합 스캔 데이터와 다른 위치에서 상악과 하악의 타측을 스캔하여 획득되는 제2 교합 스캔 데이터를 포함할 수 있다. 교합 스캔 데이터를 제1 교합 스캔 데이터와 제2 교합 스캔 데이터와 같이 2개 이상을 사용하면, 상악 스캔 데이터와 하악 스캔 데이터가 더욱 정밀하게 정렬될 수 있다. 제1 정렬 데이터를 생성하는 과정에 대해서는 전술한 바와 같다.
정렬부(14)에 의해 생성된 제1 정렬 데이터는 스캔된 환자의 구강 내부를 표현하지만, 환자의 교합 상태에 따라 교합 위치의 조정이 필요할 수 있다. 따라서, 제1 정렬 데이터를 기초로 상악 스캔 데이터 및 하악 스캔 데이터 중 적어도 하나를 이동시켜 교합 위치를 조정할 수 있다. 환자의 치악력이 약하여 상악 스캔 데이터와 하악 스캔 데이터가 멀리 형성된 경우, 상악 스캔 데이터 및 하악 스캔 데이터를 서로 가까이 형성되도록 이동시킴으로써 최적의 교합 위치를 획득하도록 할 수 있다. 또한, 환자의 치악력이 강하여 상악 스캔 데이터와 하악 스캔 데이터가 가까이 형성된 경우, 상악 스캔 데이터 및 하악 스캔 데이터가 서로 멀리 형성되도록 이동시킴으로써 최적의 교합 위치를 획득하도록 할 수 있다. 최적의 교합 위치를 획득하기 위해 보상 정렬을 수행하기 위해, 치아 영역 데이터를 구성하는 메쉬를 기초로 상악 스캔 데이터 및 하악 스캔 데이터 상의 소정 지점들을 선택할 수 있다. 예시적으로, 상악 스캔 데이터의 치아 영역을 이루는 메쉬 데이터의 꼭지점 중 적어도 일부를 상악 지점으로 결정하고, 상기 상악 지점에서 광선 교차 검사를 수행하여 상기 광선이 닿는 하악 스캔 데이터의 부분을 하악 지점으로 결정할 수 있다. 또한, 지점들 사이의 거리를 측정한 다음, 상기 거리 합이 최소가 되도록 상기 지점들을 잇는 라인의 길이를 조절할 수 있다. 즉, 지점들 사이의 거리 합이 최소로 하기 위해, 선택된 라인들의 길이 합을 최소가 되도록 상악 스캔 데이터 및/또는 하악 스캔 데이터가 움직일 수 있다.
이 때, 특정 임계값을 설정하여 임계값 이하의 선택된 라인들을 기초로 길이가 조절될 수 있다. 또한, 보상 정렬부(15)는 임계값을 점진적으로 감소시키면서 상기 과정을 반복적으로 수행하여, 최적의 교합 위치를 획득할 수 있다. 최적의 교합 위치는 선택된 라인들의 거리합이 최소가 되는 위치를 의미할 수 있으며, 최적의 교합 위치를 갖는 데이터를 제2 정렬 데이터로 명명한다. 한편, 제2 정렬 데이터는 제1 정렬 데이터와 상이할 수 있다. 제2 정렬 데이터를 획득하기 위해 보상 정렬을 수행하는 과정은 전술한 바와 같다.
데이터 선택부(16)는 제1 정렬 데이터 및 제2 정렬 데이터의 이격도를 비교하여 소정 기준(소정 배수범위 이내)에 따라 제1 정렬 데이터 및 제2 정렬 데이터 중 적어도 하나를 선택할 수 있다. 이 때, 이격도의 개념은 전술한 바와 같으며, 제2 정렬 데이터의 제2 이격도가 제1 정렬 데이터의 제1 이격도의 2배 이하(보다 상세하게는, 1.5배 이하)에 해당하는 경우 데이터 선택부(16)는 환자에게 치료 계획을 제공할 데이터로 제2 정렬 데이터를 선택할 수 있다. 그러나, 제2 이격도가 제1 이격도의 소정 배수범위 이내에 해당하지 않는 경우 제2 정렬 데이터가 일정 수준 이상 데이터 왜곡이 발생한 것으로 판단하여 데이터 선택부(16)는 환자에게 치료 계획을 제공할 데이터로 제1 정렬 데이터를 선택할 수 있다.
이와 같이, 제1 정렬 데이터 및 제2 정렬 데이터 중 더욱 환자에게 최적의 치료를 제공할 수 있는 정렬 데이터를 선택하므로써, 사용자는 환자에게 양질의 치료를 제공할 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 교합 정렬 장치가 수행하는 동작들 중 적어도 일부는 디스플레이부(17)를 통해 시각적으로 표시될 수 있다. 디스플레이부(17)는 본 발명에 따른 교합 정렬 방법이 수행되는 과정, 교합 정렬 장치가 수행하는 동작들을 시각적으로 표시할 수 있는 어떠한 장치라도 가능하며, 모니터, 태플릿 화면, 빔 프로젝터 등을 포함한 시각적 표시 장치들이 사용될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 환자의 상악 및 하악이 최적의 교합을 가지도록 보상 정렬을 수행하는 교합 정렬 방법 및 교합 정렬 장치를 제공한다.

Claims (20)

  1. 상악 스캔 데이터 및 하악 스캔 데이터에서 적어도 하나 이상의 치아 영역의 데이터를 추출하는 단계; 및
    상기 치아 영역 데이터를 이용하여 상기 상악 스캔 데이터 및 상기 하악 스캔 데이터의 교합 위치를 조정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터를 추출하는 단계는,
    상기 상악 스캔 데이터 및 상기 하악 스캔 데이터의 볼(buccal) 영역 데이터를 추출하지 않는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터를 추출하는 단계는,
    상기 상악 스캔 데이터 및 상기 하악 스캔 데이터의 상기 치아 영역과 치은 영역만을 추출하는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 상악 스캔 데이터 및 하악 스캔 데이터는,
    교합 상태(bite position)에서 상악 및 하악을 스캔하여 생성된 적어도 1개의 교합 스캔 데이터에 의해 정렬되어 제1 정렬 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 교합 스캔 데이터는 복수개 획득되며,
    상기 제1 정렬 데이터는 복수개의 상기 교합 스캔 데이터, 상기 상악 스캔 데이터, 및 상기 하악 스캔 데이터가 동시에 정렬되어 생성되는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 교합 위치를 조정하는 단계는,
    상기 치아 영역 데이터를 기초로, 상기 상악 스캔 데이터와 상기 하악 스캔 데이터 사이에 적어도 하나의 라인을 형성하고, 상기 라인의 길이에 기초하여 상기 상악 스캔 데이터와 상기 하악 스캔 데이터 간 거리를 조절하여 상기 제1 정렬 데이터와 상이한 제2 정렬 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 라인은,
    상기 상악 스캔 데이터 및 상기 하악 스캔 데이터 중 적어도 하나의 스캔 데이터의 치아 영역을 이루는 메쉬 데이터의 적어도 하나의 지점과,
    상기 지점과 최근접 이웃하는, 다른 스캔 데이터의 치아 영역을 이루는 메쉬 데이터의 적어도 하나의 지점을 연결하여 형성되는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 라인은,
    상기 상악 스캔 데이터 및 상기 하악 스캔 데이터 중 적어도 하나의 스캔 데이터의 치아 영역을 이루는 메쉬 데이터의 적어도 하나의 지점과,
    상기 지점에서 생성된 광선이 다른 스캔 데이터의 치아 영역에 닿는 부분을 연결하여 형성되는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 라인은 복수개 획득되며,
    상기 교합 위치를 조정하는 단계는,
    상기 상악 스캔 데이터와 상기 하악 스캔 데이터 간 거리를 조절하기 위해 소정 임계값 이하의 길이를 갖는 라인들을 선택하는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 교합 위치를 조정하는 단계는,
    선택된 상기 라인들의 길이합이 최소가 되도록 상기 상악 스캔 데이터와 상기 하악 스캔 데이터의 거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 교합 위치를 조정하는 단계는,
    상기 임계값을 감소시켜 소정 횟수 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 방법.
  12. 청구항 6에 있어서,
    소정 기준에 따라 상기 제1 정렬 데이터와 상기 제2 정렬 데이터 중 적어도 하나를 선택하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 소정 기준은,
    상기 제1 정렬 데이터의 상기 상악 스캔 데이터 및 상기 하악 스캔 데이터 중 적어도 하나로부터 상기 교합 스캔 데이터까지의 거리인 제1 이격도와,
    상기 제2 정렬 데이터의 상기 상악 스캔 데이터 및 상기 하악 스캔 데이터 중 적어도 하나로부터 상기 교합 스캔 데이터까지의 거리인 제2 이격도를 기초로 하는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 선택하는 단계는,
    상기 제2 이격도가 상기 제1 이격도의 소정 배수범위 이내이면 상기 제2 정렬 데이터를 선택하는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 방법.
  14. 환자의 구강 내부를 스캔하여 상악 스캔 데이터, 하악 스캔 데이터, 및 적어도 하나의 교합 스캔 데이터를 획득하는 스캔부;
    상기 스캔부로부터 획득한 스캔 데이터들로부터 치아 영역 데이터를 추출하는 영역 추출부; 및
    상기 치아 영역 데이터를 이용하여 상기 상악 스캔 데이터 및 상기 하악 스캔 데이터의 교합 위치를 조정하는 보상 정렬부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 영역 추출부는,
    상기 상악 스캔 데이터 및 상기 하악 스캔 데이터의 볼 영역 데이터를 추출하지 않는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 상악 스캔 데이터 및 하악 스캔 데이터는,
    교합 상태(bite position)에서 상악 및 하악을 스캔하여 생성된 적어도 1개의 교합 스캔 데이터에 의해 정렬되어 제1 정렬 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 보상 정렬부는,
    상기 치아 영역 데이터를 기초로, 상기 상악 스캔 데이터와 상기 하악 스캔 데이터 사이에 적어도 하나의 라인을 형성하고, 상기 라인의 길이에 기초하여 상기 상악 스캔 데이터와 상기 하악 스캔 데이터 간 거리를 조절하여 상기 제1 정렬 데이터와 상이한 제2 정렬 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 라인은,
    최근접 이웃탐색 검사 및 광선 교차 검사 중 선택되는 1종 이상의 방식을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 장치.
  19. 청구항 17에 있어서,
    소정 기준에 따라 상기 제1 정렬 데이터와 상기 제2 정렬 데이터 중 적어도 하나를 선택하는 데이터 선택부; 를 더 포함하고,
    상기 소정 기준은,
    상기 제1 정렬 데이터의 상기 상악 데이터 및 상기 하악 데이터 중 적어도 하나로부터 상기 교합 스캔 데이터까지의 거리인 제1 이격도와,
    상기 제2 정렬 데이터의 상기 상악 데이터 및 상기 하악 데이터 중 적어도 하나로부터 상기 교합 스캔 데이터까지의 거리인 제2 이격도를 기초로 하는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 데이터 선택부는,
    상기 제2 이격도가 상기 제1 이격도의 소정 배수범위 이내이면 상기 제2 정렬 데이터를 선택하는 것을 특징으로 하는 교합 정렬 장치.
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