KR20160004863A - The virtual set-up method for the orthodontics procedure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 치아 교정 시술을 위한 모의시술을 수행하기 위한 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실제 데이터와 오차율을 최소화하여 생성한 3D 치아모델 및 치아교정 모의시술을 위한 다양한 가이드를 기반으로, 정밀한 조작이 어려운 기존의 3차원 조작 UI(User interface)에 비해 2차원적인 조작으로 세분화된 UI를 제공함으로써 사용자가 보다 편리하게 정밀한 조작을 할 수 있도록 하여 실제 교정하는 과정과 유사한 치아 이동을 실행함으로써, 치아 교정에 의한 치아 배치 구조의 변형을 실시간으로 반영하여 제공하는 치아 교정 시술을 위한 모의시술 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 실제 데이터와 오차율을 최소화 시키는 치아모델을 이용하여, 종래에 비해 간단한 조작에 의해 정밀한 조작이 가능하도록 하는 모의시술 방법을 제공하며, 다양한 형식의 가이드를 제공하여 정확한 모의시술 및 사용자의 편의를 도모하고, 치과 시술에 있어서 모의시술을 수행하며 환자의 치아 이동에 따라 변화되는 치아이동 변화량 및 악골 등의 구강 내부 요소들에 대한 분석 정보를 실시간으로 확인할 수 있는 모의시술 방법을 제공할 수 있다.The present invention relates to a method for performing a simulation procedure for orthodontic treatment, and more particularly, to a 3D tooth model generated by minimizing actual data and an error rate, and a variety of guides for simulating a dental procedure, By providing a UI that is subdivided by a two-dimensional manipulation in comparison with the existing existing three-dimensional manipulation UI (User interface), a user can perform more precise manipulation, thereby performing tooth movement similar to the process of actual correction, The present invention relates to a method of simulating an operation of a tooth for orthodontic treatment.
According to the present invention, it is possible to provide a simulation method for performing accurate manipulation by a simple operation using a tooth model that minimizes the actual data and error rate, and provides various types of guides, And provides a simulation method for realizing the analytical information on the intraoral elements such as the jaws and the amount of change in the tooth movement which is changed according to the tooth movement of the patient by carrying out a simulation operation in the dental procedure .
Description
본 발명은 치아 교정 시술을 위한 모의시술을 수행하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실제 데이터와 오차율을 최소화하여 생성한 3D 치아모델 및 치아교정 모의시술을 위한 다양한 가이드를 기반으로, 정밀한 조작이 어려운 기존의 3차원 조작 UI(User interface)에 비해 2차원적인 조작으로 세분화된 UI를 제공함으로써 사용자가 보다 편리하게 정밀한 조작을 할 수 있도록 하여 실제 교정하는 과정과 유사한 치아 이동을 실행함으로써, 치아 교정에 의한 치아 배치 구조의 변형을 실시간으로 반영하여 제공하는 치아 교정 시술을 위한 모의시술 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of performing a simulation procedure for a dental orthodontic procedure, and more particularly, to a method of performing a dental orthodontic operation using a 3D tooth model generated by minimizing actual data and error rate, By providing a UI that is finely divided by a two-dimensional manipulation compared to a conventional 3D manipulation user interface (UI), which is difficult, the user can perform more precise manipulation with more convenience, and by performing tooth movement similar to the actual calibration process, The present invention relates to a method of simulating a denture orthodontic treatment.
기존의 모의 시술에 있어 3차원 조작 방법은 컴퓨터의 모니터로 보는 2차원 화면에서 3차원의 조작을 하도록 하여, 사용자의 입장에서 공간 감각을 가지고 생각하며 이동하게 되거나 너무 많은 조작이 한번에 이루어져 정밀하게 원하는 조작을 하기가 어렵다는 문제점이 있었다.In the existing simulation, the 3D manipulation method is a three-dimensional manipulation on a two-dimensional screen viewed by a computer monitor, allowing a user to move with a sense of space in the viewpoint of the user, There is a problem that it is difficult to operate.
또한, 기존의 모의 시술에 사용되던 치아모델은 크게 두 가지의 부류로 나눌 수 있었는데, 환자의 구강으로부터 제작된 석고모형을 이용하여 3D CAD 모델을 생성한 후 치아 개개를 나눔으로써 생성한 치아모델과, CT등을 이용하여 생성한 두부 단층 이미지 데이터(DICOM series)를 이용하여 각각의 단층 이미지에서 치아 부분을 선별(Segmentation)해 하나로 취합하여 생성한 치아모델 등이 그것이다. In addition, the tooth model used in the conventional simulation was divided into two categories: a tooth model created by dividing individual teeth after creating a 3D CAD model using a gypsum model manufactured from the oral cavity of a patient, , Tooth model generated by segmenting the tooth parts in each tomographic image using the head tomographic image data (DICOM series) generated by CT, etc., and collecting them into one.
전자는 석고모형을 기반으로 하기 때문에 치근(齒根) 정보와 같은 진단에 필요한 내용들을 알 수 없어 X선 촬영을 이용한 별도의 진단 데이터를 참고로 하며 모의시술을 해야만 한다는 문제점이 있고, 후자는 치근정보와 같은 진단에 필요한 정보를 확인할 수 있지만, 인체에 X선을 쐬게 되므로 일정 강도 이상의 X선량을 사용할 수 없어 낮은 해상도의 데이터를 얻게 되는데, 이는 치아모델을 생성하기 위한 선별작업에 있어 오차를 발생시킨다는 문제를 발생시켰다. 일부 전자의 치아모델을 사용하는데 있어 사용자의 입력을 받아 치근정보를 생성해 제공하는 방법이 있지만, 이 또한 실제 데이터와의 오차를 발생시키는 문제를 피해갈 수 없었다. Since the former is based on a gypsum model, it is not possible to know the contents necessary for the diagnosis such as root information, so there is a problem that the diagnostic data must be referred to with the separate diagnosis data using the X-ray imaging. Information can be obtained. However, since the human body is exposed to X-rays, it is impossible to use an X-ray dose exceeding a predetermined intensity, so that data of low resolution is obtained. This causes errors in the selection operation for creating a tooth model The problem is that In using some electronic tooth models, there is a way to generate and provide root information by receiving user's input, but this also can not avoid the problem of generating errors with actual data.
또, 치아 교정에 대한 기준이 되는 가이드 없이 의사의 임상경험 만으로 모의시술을 수행하였으므로 오차 발생 가능성이 있었고, 모의시술로 인한 치아의 이동에 의해 변화되는 치아이동 변화량 및 악골(顎骨) 등의 구강 내부 요소들에 대한 분석 정보를 실시간으로 파악할 수 없다는 문제가 있었다.In addition, there was a possibility of an error because the simulation was performed only by the clinical experience of the physician without a guide which is a standard guide for the orthodontic treatment, and the amount of change in the tooth movement which is changed by the movement of the tooth due to the simulation and the oral cavity inside the jaw bone There is a problem in that the analysis information on the elements can not be grasped in real time.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 실제 데이터와 오차율을 최소화 시키는 치아모델을 이용하여, 종래에 비해 간단한 조작에 의해 정밀한 조작이 가능하도록 하는 모의시술 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a simulation method for performing accurate manipulation by a simple operation using a tooth model that minimizes actual data and error rate .
또한, 다양한 형식의 가이드를 제공하여 정확한 모의시술 및 사용자의 편의를 도모하고, 치과 시술에 있어서 모의시술을 수행하여 환자의 치아 이동에 따라 변화되는 치아이동 변화량 및 악골(顎骨) 등의 구강 내부 요소들에 대한 분석 정보를 실시간으로 확인할 수 있는 모의시술 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, various types of guides are provided to perform accurate simulations and user's convenience, and simulated procedures are performed in dental procedures, and the amount of change in teeth movement, which is changed according to a patient's tooth movement, The present invention provides a simulation method for analyzing analysis information of a patient in real time.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 치아 교정 시술을 위한 모의시술 방법의 일측면에 따르면,According to an aspect of the present invention, there is provided a method of simulating a dental prosthesis,
치아 교정 시술을 위한 모의시술 방법으로서, 3D 구강표면 모델로부터 추출된 하나 이상의 3D 치아 크라운 모델과 3D 두부영상으로부터 추출된 하나 이상의 3D 치아볼륨 모델을 결합하여 하나 이상의 3D 치아모델을 생성하는 제 1단계; 상기 생성된 3D 치아모델들에 적용될 수 있는 가이드를 3D 뷰(view)로써 화면의 일측에 제공하고, 상기 일측을 제외한 화면을 세 면으로 구분하여 세 가지 고정 뷰로써 표시하며, 상기 세 가지 고정 뷰는 정면 뷰, 측면 뷰 및 치아 저작면 뷰로써 제공되는 제 2단계; 및 상기 제공된 3D 뷰(view)를 통해 가이드를 확인하고, 치아모델간의 위치를 확인하며, 모의시술을 수행할 치아를 선택 후 상기 세 가지 고정 뷰들을 통해 조작됨으로써 교정 모의시술이 수행되는 제 3단계; 를 포함한다.A method of simulating a dental correction procedure, comprising: combining at least one 3D tooth crown model extracted from a 3D mouth surface model with one or more 3D tooth volume models extracted from a 3D head image to generate one or more 3D tooth models; ; A guide that can be applied to the generated 3D tooth models is provided as a 3D view on one side of the screen, three different views are displayed as three fixed views excluding the one side, A second step provided as a frontal view, a side view and a tooth mastic face view; And a third step of confirming the guide through the provided 3D view, confirming the position between the tooth models, selecting a tooth to be simulated, and performing a calibration simulation operation by being operated through the three fixed views ; .
상기 제 2단계 중 화면의 일측에 제공되는 3D 뷰(view)로서, 상기 가이드는 모의시술 또는 시뮬레이션을 위한 기준을 제공하며, 3D 구강표면 모델, 클리핑(clipping)된 3D 두부영상 또는 3D 진단 및 분석된 데이터 중 하나 이상이 함께 선택되어 사용될 수 있다.A 3D view provided on one side of the screen during the second step, the guide providing a reference for simulated procedures or simulations; a 3D oral surface model; a clipped 3D head image; or a 3D diagnostic and analysis One or more of the data may be selected and used together.
상기 제 3단계 중 선택되어 조작되는 고정 뷰는, 상기 세 가지 뷰 중 선택된 어느 하나의 고정 뷰에서의 조작으로 나머지 다른 2가지 뷰에 표시된 치아 및 상기 3D 뷰(view)에 표시된 3D 치아모델이 동시에 움직이도록 적용될 수 있다.Wherein the fixed view selected and operated in the third step is a combination of the teeth displayed in the other two views and the 3D tooth model displayed in the 3D view by the operation of any one of the three fixed views selected at the same time It can be applied to move.
상기 제 2단계 중 사용자에 의해 치아가 선택되고 조작되는 상기 3D 뷰, 정면 뷰, 측면 뷰 또는 저작면 뷰로서 제공되는 시야 중 하나인 3D 뷰는 선택된 치아와 주변 치아간의 위치 관계 및 가이드와의 위치 관계 정보를 제공하는 3D 뷰로써 표현되며; 상기 3D 뷰 이외의 나머지 세 개의 정면 뷰, 측면 뷰 또는 저작면 뷰는, 각 해당 고정된 뷰에서 수행되는 2차원적인 변환을 취합하여 3D 변환으로 재구성하여 제공할 수 있다.A 3D view, one of the views provided as a 3D view, a front view, a side view, or a authoring face view, in which the teeth are selected and manipulated by the user during the second step, is the positional relationship between the selected tooth and the surrounding teeth, Represented as a 3D view providing relationship information; The remaining three frontal views, side views, or authoring plane views other than the 3D view can be reconstructed by 3D conversion by collecting the two-dimensional transformations performed in each corresponding fixed view.
치아 교정 시술을 위한 모의시술 방법으로서, 사용자에 의해 선택된 치아는, 치아 이동 모의시술시 3D 두부영상에 표시된 표지점(landmarks) 또는 그를 이용한 측정값(measurement)들이 치아의 변환 상태에 따라 실시간으로 변경되며, 상기 변경된 표지점 또는 그를 이용한 측정값들이 반영되어 3D 뷰 화면에 가시화되어 환자의 해부학적 상태 분석의 변화를 실시간으로 제공한다.A method for simulating a tooth for orthodontic treatment, wherein a tooth selected by a user is changed in real time according to a state of transformation of a tooth, the landmarks displayed on a 3D head image or a measurement using the tooth, And the changed marking points or measured values using the changed marking points are reflected on the 3D view screen to provide a change in anatomical state analysis of the patient in real time.
본 발명에 의하면, 종래에 비해 간단한 조작에 의해 정밀한 조작이 가능하도록 하는 모의시술 방법을 제공하며, 다양한 형식의 가이드를 제공하여 정확한 모의시술 및 사용자의 편의를 도모하고, 치과 시술에 있어서 모의시술을 수행하여 환자의 치아 이동에 따라 변화되는 치아이동 변화량 및 악골 등의 구강 내부 요소들에 대한 분석 정보를 실시간으로 확인할 수 있는 모의시술 방법을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to provide a simulation treatment method that enables precise operation by a simple operation compared with the prior art, and provides various types of guides to provide accurate simulation treatment and user convenience, The present invention provides a simulation method for realizing the analysis of information about the internal elements of the oral cavity such as the jaw and the amount of change of the tooth movement which is changed according to the tooth movement of the patient.
도 1은 3D 구강표면 모델로부터 추출된 육안으로 확인되는 개개별 치아 부분인 3D 치아 크라운 모델 및 3D 두부영상으로부터 추출된 치아의 뿌리 부분이 포함된 3D 치아 볼륨 모델을 결합한, 모의시술에서 사용되는 3D 치아모델을 도시한 도면
도 2는 모의시술 사용자 인터페이스를 3D 뷰 및 정면, 측면, 저작면으로 구성된 세 가지 뷰로 표현하고 교정 모의시술을 수행하는 과정을 나타내는 도면
도 3은 3D 구강표면 모델을 가이드로 사용하여 모의시술을 수행하는 것을 나타내는 도면
도 4는 클리핑된 3D 두부영상을 가이드로 사용하여 모의시술을 수행하는 것을 나타내는 도면
도 5는 치아 이동 모의시술시 3D 두부영상에 표시된 표지점 또는 그를 이용한 측정값들이 변경된 치아 위치에 따라 실시간으로 변경되며, 치아의 이동 거리, 회전 방향 및 회전 각도 등을 확인할 수 있다는 것의 예시를 나타내는 도면FIG. 1 is a view showing a 3D tooth crown model which is a part of a dog individual tooth extracted from a 3D mouth surface model and a 3D tooth volume model including a root part of a tooth extracted from a 3D head image, Drawings showing tooth model
2 is a view showing a process of expressing a simulated procedure user interface as a 3D view and three views composed of a front face, a side face, and a masticating face, and performing a calibration simulation operation
Fig. 3 is a drawing showing that a simulation procedure is performed using a 3D mouth surface model as a guide
FIG. 4 is a view showing that a clipping 3D head image is used as a guide to perform a simulation operation
5 shows an example of the fact that the marking points displayed on the 3D head image or the measurement values using the marking points are changed in real time according to the changed tooth position and the movement distance, rotation direction, and rotation angle of the teeth can be confirmed during the tooth movement simulation operation drawing
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 1은 3D 구강표면 모델(3D Stone Model)로부터 추출된 육안으로 확인되는 개개별 치아 부분인 3D 치아 크라운 모델(10) 및 3D 두부영상(3D Head Image)으로부터 추출된 치아의 뿌리 부분이 포함된 3D 치아볼륨 모델(3D Tooth Volume Model)을 결합한 모의시술에서 사용되는 3D 치아모델(30, 3D Tooth Model)을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view showing an example of an image of a tooth including a root portion of a tooth extracted from a 3D
환자의 치아 교정을 위해, 환자의 구강으로부터 얻은 석고모델에 3D 스캐너(3D Scanner)를 이용하여 스캔하거나 또는 환자에게 구강내 3D 스캐너(Intra-Oral 3D scanner) 등을 삽입하여 스캔함으로써 3D 구강표면 모델(3D Stone Model)을 직접 생성할 수 있다. 또는, 3D 스캐너(3D Scanner)나 구강내 3D 스캐너(Intra-Oral 3D scanner) 등의 스캐닝 장비가 구비되지 않은 경우에, 치아로부터 본뜬 석고모델을 기반으로 CT(computed tomography, 컴퓨터 단층 촬영) 또는 MRI(magnetic resonance imaging, 자기공명영상) 촬영을 하고 영역화 및 재구성(segmentation and reconstruction)하여 3D 구강표면 모델(3D Stone Model)을 간접적으로 획득할 수 있다.In order to correct the patient's teeth, a 3D scanner (3D Scanner) is used to scan the gypsum model obtained from the patient's mouth, or a patient is scanned by inserting an intra-oral 3D scanner or the like, (3D Stone Model) can be created directly. Alternatively, in the case where a scanning device such as a 3D scanner or an intra-oral 3D scanner is not provided, CT (computed tomography) or MRI (3D) stone model can be obtained indirectly by magnetic resonance imaging (MRI) imaging, segmentation and reconstruction.
다양한 방식으로 획득된 3D 구강표면 모델(3D Stone Model)에 표지점을 표시(3D Surface Landmarks)하여 후술할 3D 표지점 기반의 정합(3D landmark-transform)을 위한 데이터를 준비한다. 예컨대, 양쪽 전치, 중절치, 대구치 등에 각각 표지점을 표시할 수 있다.Data for 3D landmark-transform (3D landmark-transform), which will be described later, is prepared by marking 3D surface landmarks on the 3D stone model obtained in various manners. For example, marking points can be displayed on both frontal, midrange, molar, and the like.
한편, CT, MRI, Ultrasonic diagnostics(초음파 진단) 등의 장비로부터 두부 단층 이미지 데이터(DICOMseries)를 획득할 수 있는데, 두부 단층 이미지 데이터(DICOMseries)의 획득은 이에 한정되지 아니하고 PET(poisitron emission tomography, 양전자 단층 촬영) 등 다양한 방법으로 가능하다.On the other hand, head tomographic image data (DICOMseries) can be acquired from equipment such as CT, MRI, and ultrasonic diagnostics. Acquisition of head tomographic image data (DICOMseries) is not limited to PET but may be performed using poisitron emission tomography Tomography), and the like.
이후, 획득된 두부 단층 이미지 데이터(DICOMseries)들을 조합하여 부피(volume)를 가진 3D 두부영상(3D Head Image)을 생성하고, 3D 구강표면 모델(3D Stone Model)에 표시한 표지점과 대응될 3D 두부영상(3D Head Image)상의 표지점을 표시(3D Volume Landmarks)하여 3D 표지점 기반의 정합(3D 표지점을 이용한 좌표정렬, 3D landmark-transform)을 수행한다. 이를통해 3D 구강표면 모델(3D Stone Model)을 3D 두부영상(3D Head Image)에 정합시킨다. 즉, 표지점을 기준으로 회전(rotate), 이동(translate) 변환 등을 수행하여 이를 정합(registration)한다. 이로써, 3D 두부영상(3D Head Image)에 정합된 3D 구강표면 모델(3D Stone Model)을 얻을 수 있다. Thereafter, a 3D head image having a volume is generated by combining the acquired head tomogram data (DICOMseries), and a 3D head image corresponding to a 3D point image corresponding to a mark point displayed on a 3D mouth model (3D Stone Model) 3D landmark-based matching (coordinate alignment using 3D marking points, 3D landmark-transform) is performed by displaying marking points on 3D head image (3D Volume Landmarks). This matches the 3D Stone Model to the 3D Head Image. That is, rotation, translation, and the like are performed based on the mark point to register the mark. This gives you a 3D Stone Model that is matched to the 3D Head Image.
이후, 3D 두부영상(3D Head Image)에 정합된 3D 구강표면 모델(3D Stone Model)로부터 3D 치아 크라운 모델(10, 3D Tooth Crown Model)을 추출(Each Tooth-crown carving and Create Tooth-Crown surface)하고, 3D 두부영상(3D Head Image)으로부터 치아 뿌리를 포함하는 3D 치아볼륨 모델(20, 3D Tooth Volume Model)을 추출(Each Tooth Region Volume Clipping and Create Tooth Volumes)한 후, 3D 치아 크라운 모델(10, 3D Tooth Crown Model)과 3D 치아볼륨 모델(20, 3D Tooth Volume Model)을 결합함으로써 3D 치아모델(30, 3D Tooth Model)을 생성한다. 이때, 3D 치아 크라운 모델(10, 3D Tooth Crown Model)과 3D 치아볼륨 모델(20, 3D Tooth Volume Model)이 동기화되도록 좌표계가 공유(Coordinates Mapping, Shared local Coordinates)되고, 이와 같은 과정을 반복하여 도 1과 같은 3D 치아모델(30, 3D Tooth Model)을 다수 개 획득한다. 이하에서는 전술한 과정을 통해 생성된 3D 치아모델(30, 3D Tooth Model)들이 치아 교정 시뮬레이션을 위한 모의시술에 이용될 수 있다.
Then, a Tooth-crown carving and a Tooth-Crown surface were extracted from a 3D stone model matched to a 3D head image. (3D Tooth Volume Model) including the tooth root is extracted from the 3D head image, and the 3D tooth crown model (10) is extracted after each Tooth Region Volume Clipping and Create Tooth Volumes. , The 3D Tooth Crown Model) and the 3D Tooth Volume Model (20, 3D Tooth Volume Model). At this time, the coordinate system is shared (Shared Local Coordinates) so that the 3D
도 2는 모의시술 사용자 인터페이스(Virtual set-up User Interface)를 3D 뷰 및 정면, 측면, 저작면으로 구성된 세 가지 조작뷰로 표현하고 교정 모의시술을 수행하는 과정을 나타내는 도면이다. 도 3은 3D 구강표면 모델(3D Stone Model)을 가이드로 사용하여 모의시술을 수행하는 것을 나타내는 도면이다. 도 4는 클리핑(Clipping)된 3D 두부영상(3D Head Image)을 가이드로 사용하여 모의시술을 수행하는 것을 나타내는 도면이다. 도 5는 치아 이동 모의시술시 3D 두부영상(3D Head Image)에 표시된 표지점(landmark) 또는 그를 이용한 측정(measurement) 값들이 변경된 치아 위치에 따라 실시간으로 변경되며, 치아의 이동(50) 거리, 회전 방향 및 회전 각도 등을 확인할 수 있다는 것의 예시를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a view illustrating a process of expressing a virtual set-up user interface as a 3D view and three manipulation views composed of a front face, a side face, and a mending face, and performing a calibration simulation operation. FIG. 3 is a view showing that a simulation procedure is performed using a 3D Stone Model as a guide. FIG. FIG. 4 is a view showing that clipping (3D Head Image) is used as a guide to perform simulation. FIG. 5 is a graph showing the relationship between a landmark displayed on a 3D head image or measurement values using the landmark in real time according to a changed tooth position, The direction of rotation, the angle of rotation, and the like can be confirmed.
도 2를 참조하면, 모의시술 사용자 인터페이스(Virtual set-up User Interface)에 있어서, 네 가지의 서로 동기화된 시야(뷰(view), 이하 시야 및 뷰는 혼용하여 사용할 수 있음)를 제공한다. 이때, 화면의 좌측은 전술한 3D 치아모델(30, 3D Tooth Model)들의 조합이 가시화되는 시야로서, 3D 뷰(view)로 제공되며, 이때, 사용자에 의해 선택된 치아(40)는 우측에 정면 뷰(frontal view), 측면 뷰(lateral view) 및 저작면 뷰(occlusal view)로 구성된 세 가지 고정 시야(뷰)로써 제공된다.Referring to FIG. 2, in the Virtual Set-up User Interface, four synchronized fields of view (view, view and view can be used in combination) are provided. At this time, the left side of the screen is a view in which a combination of the above-described
종래에는 모의시술에 있어서, 2차원 모니터 화면상에서 정밀한 조작이 어려운 3차원 조작 UI를 제공하였기 때문에, 사용자가 모의시술을 수행함에 있어 정밀한 조작이 불편하다는 문제가 있었다. 이러한 문제점을 극복하기 위해, 하나의 뷰에서 3차원의 모든 조작을 해야했던 종래에 비해 3차원 조작을 2차원적인 여러 개의 조작으로 각각 세분화하여 보다 간단해진 조작에 의해 손쉽게 정밀한 조작이 가능한 사용자 인터페이스(User Interface)를 이용하는 모의시술 방법을 제안한다. 또한, 다양한 형식의 가이드를 제공하여 정확한 모의시술 및 사용자의 편의를 도모한다. 이때, 치아 구조 배치가 가이드 없이 3D 치아모델(30, 3D Tooth Model)들만의 조합으로 구성된다면, 치아 교정에 있어서 기준이 없으므로 모의시술을 수행함에 있어 사용자의 임상경험만을 의존해야 한다는 단점이 있다. 또한 사용자가 임의의 기준을 정하여서 교정 모의시술을 수행하게 되므로, 실제 교정과 오차가 클 가능성이 있다.There has been a problem in that a precise operation is inconvenient for the user to perform the simulated procedure because the simulated operation has conventionally provided a three-dimensional manipulation UI that is difficult to precisely manipulate on the two-dimensional monitor screen. In order to overcome such a problem, a user interface (GUI) is used in which a three-dimensional manipulation is divided into a plurality of two-dimensional manipulations, User Interface). In addition, various types of guides are provided for accurate simulation and user convenience. At this time, if the tooth structure arrangement is constituted by only a combination of the 3D tooth models (30, 3D tooth models) without a guide, there is no standard in the orthodontic treatment, so that there is a disadvantage that only the clinical experience of the user is required to perform the simulation. In addition, since the user implements a calibration simulation by setting an arbitrary criterion, the actual calibration and error may be large.
이에, 치아가 배치된 구강 전체의 모습을 표시한 다양한 가이드를 사용(Virtual set-up Guidance)하여 치아의 이동 정도나 변형 정도를 현재 환자의 구강구조 내에서 적용할 수 있게 한다. 여기서 가이드는 도 3에 도시된 바와 같이 3D 구강표면 모델(3D Stone Model)이 사용될 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 클리핑(clipping)된 3D 두부영상(3D Head Image)이 사용될 수도 있으며, 그 외에도 모의시술 간 치아의 이동에 따른 3D 진단 및 분석(3D diagnosis and 3D analysis)에 사용된 측정값의 변화를 실시간으로 가시화할 수 있는 등 다양한 응용이 가능하다. 여기서, 3D 구강표면 모델(3D Stone Model)을 가이드로 사용하는 경우, 클리핑(clipping)된 3D 두부영상(3D Head Image)을 가이드로 사용하는 경우 또는 3D 진단 및 분석(3D diagnosis and 3D analysis)에 사용된 측정값을 사용하는 경우 중 어느 경우에도 사용자에 의해 선택되어 모의시술을 통해 변경될 치아(40)는 화면의 우측에 세 가지 뷰로써 제공된다.Accordingly, various sets of guides indicating the shape of the entire oral cavity in which the teeth are placed are used (virtual set-up guidance), so that the degree of movement and degree of deformation of the teeth can be applied within the oral structure of the patient. Here, the guide may be a 3D Stone Model as shown in Fig. 3, or a clipped 3D Head Image as shown in Fig. 4, In addition, various applications such as visualization of changes in measured values used in 3D diagnosis and 3D analysis according to the movement of teeth between simulations can be performed. Here, when a 3D stone model is used as a guide, when a clipped 3D head image is used as a guide or when 3D diagnosis and 3D analysis is performed The
이때, 세 가지 시야는 정면 뷰(frontal view), 측면 뷰(lateral view) 및 저작면 뷰(occlusal view)로써 제공되며, 현재 선택된 치아모델에 각 뷰에 대한 2차원적인 이동회전변환을 적용시킴으로써 결과적으로 2차원적인 변환의 조합을 통해 3차원 변환이 이루어지므로, 교정에 의하여 치아 구조가 변형된 후의 치아배열 모습을 예측할 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 이동(50)되는 거리와 회전 방향 및 회전 각도 등이 수치로써 화면에 표시된다. 다시 말하면, 사용자에 의해 선택된 치아는, 치아 이동 모의시술시 3D 두부영상(3D Head Image)에 표시된 표지점(landmarks) 또는 그를 이용한 측정(measurement) 값들이 치아 이동에 따라 실시간으로 변경됨으로써, 화면에 가시화되어 환자의 해부학적 상태 변화 정보를 제공하게 된다. At this time, the three views are provided as a frontal view, a lateral view, and an occlusal view, applying the two-dimensional translation rotation transformation for each view to the currently selected tooth model, Dimensional transformation is performed through a combination of two-dimensional transformation. Therefore, the tooth arrangement after the tooth structure is deformed by the correction can be predicted, and as shown in FIG. 5, The angle of rotation, etc. are displayed on the screen as numerical values. In other words, the teeth selected by the user are changed in real time according to the tooth movement by using the landmarks displayed on the 3D head image or measurement values using the 3D head image during the tooth movement simulation operation, And visualized to provide information about the patient's anatomical state change.
결론적으로, 종래에는 의사의 임상 경험에만 의존한 모의시술이 수행될 수 밖에 없었으나, 전술한 바에 의하여 모의시술에 대한 가이드를 제공하여 이를 해결하고, 정밀한 조작이 어려운 기존의 3차원 조작 UI에 비해 전술한 2차원적인 조작으로 세분화된 UI(User interface)를 제공함으로써 사용자가 보다 편리하게 정밀한 조작을 할 수 있다.
As a result, in the past, a simulation operation depending only on the clinical experience of the physician has been performed. However, the above-described guide to the simulation operation is solved, and compared with the conventional 3D manipulation UI which is difficult to precisely manipulate By providing a UI (User interface) segmented by the above-described two-dimensional manipulation, the user can more precisely manipulate more conveniently.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
10: 3D 치아 크라운 모델
20: 3D 치아볼륨 모델
30: 3D 치아모델
40: 모의시술을 위해 선택된 3D 치아모델
50: 3D 치아모델의 이동10: 3D tooth crown model 20: 3D tooth volume model
30: 3D tooth model 40: 3D tooth model selected for simulation
50: Movement of a 3D tooth model
Claims (5)
3D 구강표면 모델로부터 추출된 하나 이상의 3D 치아 크라운 모델과 3D 두부영상으로부터 추출된 하나 이상의 3D 치아볼륨 모델을 결합하여 하나 이상의 3D 치아모델을 생성하는 제 1단계;
상기 생성된 3D 치아모델들에 적용될 수 있는 가이드를 3D 뷰(view)로써 화면의 일측에 제공하고, 상기 일측을 제외한 화면을 세 면으로 구분하여 세 가지 고정 뷰로써 표시하며, 상기 세 가지 고정 뷰는 정면 뷰, 측면 뷰 및 치아 저작면 뷰로써 제공되는 제 2단계; 및
상기 제공된 3D 뷰(view)를 통해 가이드를 확인하고, 치아모델간의 위치를 확인하며, 모의시술을 수행할 치아를 선택 후 상기 세 가지 고정 뷰들을 통해 조작됨으로써 교정 모의시술이 수행되는 제 3단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 교정 시술을 위한 모의시술 방법.As a simulation method for orthodontic treatment,
A first step of combining at least one 3D tooth crown model extracted from a 3D mouth surface model and at least one 3D tooth volume model extracted from a 3D head image to generate at least one 3D tooth model;
A guide that can be applied to the generated 3D tooth models is provided as a 3D view on one side of the screen, three different views are displayed as three fixed views excluding the one side, A second step provided as a frontal view, a side view and a tooth mastic face view; And
A third step of confirming a guide through the provided 3D view, confirming a position between teeth models, selecting a tooth to be simulated, and performing a calibration simulation operation by operating the three fixed views;
Wherein the method comprises the steps of:
상기 제 2단계 중 화면의 일측에 제공되는 3D 뷰(view)로서,
상기 가이드는 모의시술 또는 시뮬레이션을 위한 기준을 제공하며,
3D 구강표면 모델, 클리핑(clipping)된 3D 두부영상 또는 3D 진단 및 분석된 데이터 중 하나 이상이 함께 선택되어 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 치아 교정 시술을 위한 모의시술 방법.The method according to claim 1,
A 3D view provided to one side of the screen during the second step,
The guide provides criteria for simulated procedures or simulations,
Wherein the at least one of the 3D mouth surface model, the 3D mouth surface model, the clipped 3D head image, or the 3D diagnostic and analyzed data can be selected and used together.
상기 제 3단계 중 선택되어 조작되는 고정 뷰는,
상기 세 가지 뷰 중 선택된 어느 하나의 고정 뷰에서의 조작으로 나머지 다른 2가지 뷰에 표시된 치아 및 상기 3D 뷰(view)에 표시된 3D 치아모델이 동시에 움직이도록 적용되는 것을 특징으로 하는 치아 교정 시술을 위한 모의시술 방법.The method according to claim 1,
The fixed view, which is selected and operated in the third step,
Wherein the teeth displayed in the other two views and the 3D tooth model displayed in the 3D view are simultaneously moved by manipulation in any one of the fixed views selected from the three views. Simulation method.
상기 제 2단계 중 사용자에 의해 치아가 선택되고 조작되는 3D 뷰, 정면 뷰, 측면 뷰 또는 저작면 뷰로서 제공되는 시야 중 하나인 3D 뷰는,
선택된 치아와 주변 치아간의 위치 관계 및 가이드와의 위치 관계 정보를 제공하는 3D 뷰로써 표현되며;
상기 3D 뷰 이외의 나머지 세 개의 정면 뷰, 측면 뷰 또는 저작면 뷰는,
각 해당 고정된 뷰에서 수행되는 2차원적인 변환을 취합하여 3D 변환으로 재구성하여 제공하는 것을 특징으로 하는 치아교정 시술을 위한 모의시술 방법.The method according to claim 1,
A 3D view, one of the views provided as a 3D view, a front view, a side view, or a authoring face view, in which the teeth are selected and manipulated by the user during the second step,
A 3D view providing positional relationship between the selected tooth and surrounding teeth and positional relationship with the guide;
The remaining three frontal views, side views, or authoring side views, other than the 3D view,
Dimensional transformation performed in each corresponding fixed view is collected and reconstructed by a 3D transformation to provide a simulation procedure for the orthodontic treatment.
사용자에 의해 선택된 치아는,
치아 이동 모의시술시 3D 두부영상에 표시된 표지점(landmarks) 또는 그를 이용한 측정값(measurement)들이 치아의 변환 상태에 따라 실시간으로 변경되며,
상기 변경된 표지점 또는 그를 이용한 측정값들이 반영되어 3D 뷰 화면에 가시화되어 환자의 해부학적 상태 분석의 변화를 실시간으로 제공하는 것을 특징으로 하는 치아교정 시술을 위한 모의시술 방법.
As a simulation method for orthodontic treatment,
The tooth selected by the user,
The landmarks displayed on the 3D head image or the measurements using the landmarks are changed in real time according to the state of transformation of the teeth,
Wherein the modified marking point or measurement values using the modified marking point are reflected on a 3D view screen to provide a change in anatomical state analysis of the patient in real time.
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