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KR102760257B1 - METHOD AND APPARATUS FOR designing and implementing simulator for implant - Google Patents

METHOD AND APPARATUS FOR designing and implementing simulator for implant Download PDF

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KR102760257B1
KR102760257B1 KR1020220079966A KR20220079966A KR102760257B1 KR 102760257 B1 KR102760257 B1 KR 102760257B1 KR 1020220079966 A KR1020220079966 A KR 1020220079966A KR 20220079966 A KR20220079966 A KR 20220079966A KR 102760257 B1 KR102760257 B1 KR 102760257B1
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simulator
implant placement
modeling
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implant
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김남국
옥준혁
배명수
박지만
김훈
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재단법인 아산사회복지재단
울산대학교 산학협력단
서울대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 제공한다. 상기 방법은 환자의 CBCT(Cone Beam CT) 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출하는 단계, 상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출하는 단계, 및 상기 해부학적 구조 및 상기 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링하는 단계를 포함할 수 있다. The present invention provides a method for designing and manufacturing an implant placement simulator. The method may include a step of extracting an anatomical structure based on a CBCT (Cone Beam CT) image of a patient, a step of extracting an opening degree based on a 3D scan image of a face of the patient with the mouth open, and a step of modeling a simulator for implant placement based on the anatomical structure and the opening degree.

Description

임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR designing and implementing simulator for implant}{METHOD AND APPARATUS FOR designing and implementing simulator for implant}

본 개시는 시뮬레이터 모델링에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 개시는 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to simulator modeling. More specifically, the present disclosure relates to a method for designing and manufacturing an implant placement simulator and a device thereof.

실제 의사가 치과용 임플란트 시술을 수행하기 전에, 임플란트 시뮬레이션을 이용하여 가상의 시뮬레이션을 통해 임플란트 시술 계획을 수립한다. 예를 들어, 환자에게 알맞은 인공치아를 선정하고, 인공 치아를 대상치아 위치에 가상으로 배치하는 설계(Design) 과정을 거치게 된다. 임플란트 시술 계획에는 수술할 대상치아 별로 픽스쳐(Fixture)를 포함한 임플란트 구조물의 위치 및 종류 결정 등이 포함되어 있다. 이러한 임플란트 구조물의 위치 및 종류를 결정, 드릴링 시술 등의 시술 계획을 수립하기 위해서는 환자별 맞춤형 임플란트 시뮬레이터가 필요하고, 또한 환자의 치아 구조 및 치아 상태 등을 보다 정확하게 시뮬레이션 할 수 있는 임플란트 식립 모델이 필요하다. Before an actual doctor performs a dental implant procedure, a virtual simulation is used to establish an implant procedure plan. For example, an artificial tooth suitable for the patient is selected, and a design process is conducted to virtually place the artificial tooth in the target tooth position. The implant procedure plan includes determining the location and type of implant structures, including fixtures, for each target tooth to be operated on. In order to determine the location and type of these implant structures and establish a procedure plan, such as drilling, a customized implant simulator for each patient is required, and an implant placement model that can more accurately simulate the patient's tooth structure and condition is also required.

대한민국 등록특허 제2289610호Republic of Korea registered patent no. 2289610

본 개시에 개시된 실시예는 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The purpose of the embodiments disclosed in the present disclosure is to provide a method for designing and manufacturing a simulator for implant placement.

본 개시에 개시된 실시예는 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 디자인하고 제작하는 방법을 수행하는 시뮬레이터 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The purpose of the embodiments disclosed in the present disclosure is to provide a simulator device that performs a method of designing and manufacturing a simulator for implant placement.

본 개시가 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present disclosure are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 개시의 일 측면에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치에 의해 수행되는 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법은, 환자의 CBCT(Cone Beam CT) 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출하는 단계, 상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출하는 단계, 및 상기 해부학적 구조 및 상기 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링하는 단계를 포함하고, 상기 해부학적 구조는, 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링은, 상기 해부학적 구조로부터 추출된 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 산출하고, 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 반영하여 수행할 수 있다. According to one aspect of the present disclosure for achieving the above-described technical task, a method for designing and manufacturing an implant implantation simulator performed by a simulator device for implant implantation includes a step of extracting an anatomical structure based on a CBCT (Cone Beam CT) image of a patient, a step of extracting an opening degree based on a 3D scan image of a face of the patient with an open mouth, and a step of modeling a simulator for implant implantation based on the anatomical structure and the opening degree, wherein the anatomical structure includes at least one of an maxilla, a mandible, skin, a maxillary sinus, an inferior alveolar nerve canal, teeth, or a tongue, and wherein the modeling of the simulator for implant implantation can be performed by calculating an intensity for each region of the maxilla and the mandible extracted from the anatomical structure and reflecting the intensity for each region of the maxilla and the mandible.

또한, 상기 상악 및 상기 하악 각각은, 앞니에서 송곳니까지의 제1 영역, 송곳니에서 소구치까지의 제2 영역, 소구치에서 대구치까지의 제3 영역으로 구분하되, 상기 제1 내지 상기 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 산출할 수 있다.In addition, each of the upper jaw and the lower jaw is divided into a first region from the incisors to the canines, a second region from the canines to the premolars, and a third region from the premolars to the molars, and the strength of the alveolar bone located corresponding to each of the first to third regions can be calculated.

또한, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링은, 상기 제1 내지 상기 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 기반으로 패턴 밀도를 산출하고, 상기 제1 내지 상기 제3 영역 각각에 대해 산출된 패턴 밀도를 디자인하여 반영할 수 있다.In addition, the modeling of the simulator for implant placement can calculate the pattern density based on the strength of the alveolar bone located corresponding to each of the first to third regions, and reflect the calculated pattern density by designing it for each of the first to third regions.

또한, 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터는, 3D 프린팅 데이터로 사용되며, 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 상기 해부학적 구조의 물성에 기초하여 상기 3D 프린팅 데이터를 이용하여 제작하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the data for the simulator for the modeled implant placement is used as 3D printing data, and the method may further include a step of manufacturing the simulator for the modeled implant placement using the 3D printing data based on the properties of the anatomical structure.

또한, 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대해 상기 해부학적 구조 중 상기 피부에 대응하는 구조물에 실리콘 캐스팅을 이용하여 제작하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the simulator for implant placement of the modeled implant may further include a step of manufacturing a structure corresponding to the skin among the anatomical structures using silicone casting.

또한, 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행한 결과를 스캔하여, 미리 계획한 임플란트 시술 데이터와의 정합 여부를 평가하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, a step of scanning the results of a simulation performed based on the simulator for the modeled implant placement and evaluating whether they match with the pre-planned implant surgery data may be further included.

또한, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링은, 상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 상기 3D 스캔 영상을 기반으로 치아의 위치, 및 치아의 교합면을 추출하여 더 반영할 수 있다.In addition, the modeling of the simulator for implant placement can further reflect the location of teeth and the occlusal surface of teeth by extracting them based on the 3D scan image of the patient's face with the mouth open.

또한, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터는, 임플란트 식립이 필요한 실제 위치의 치아 또는 시뮬레이션을 위한 훈련 대상 위치의 치아를 제거한 상태를 계산하여 모델링되며, 상기 실제 위치의 치아 또는 상기 훈련 대상 위치의 치아가 제거된 시뮬레이터를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션을 제공할 수 있다.In addition, the simulator for implant placement is modeled by calculating a state in which a tooth in an actual location requiring implant placement or a tooth in a training target location for simulation is removed, and an implant placement simulation can be provided based on a simulator in which a tooth in the actual location or a tooth in the training target location is removed.

또한, 본 개시의 다른 측면에 따른 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 수행하는 시뮬레이터 장치는, 환자의 CBCT(Cone Beam CT) 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출하고, 상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출하는 정보 추출부, 및 상기 해부학적 구조 및 상기 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링하는 모델링부를 포함하고, 상기 해부학적 구조는, 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 모델링부는, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링을 수행함에 있어서, 상기 해부학적 구조로부터 추출된 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 산출하고, 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 반영하여 모델링할 수 있다.In addition, a simulator device for performing an implant placement simulator design and manufacturing method according to another aspect of the present disclosure includes an information extraction unit for extracting an anatomical structure based on a CBCT (Cone Beam CT) image of a patient and extracting a degree of opening based on a 3D scan image of a face of the patient with the mouth open, and a modeling unit for modeling a simulator for implant placement based on the anatomical structure and the degree of opening, wherein the anatomical structure includes at least one of the maxilla, the mandible, skin, the maxillary sinus, the inferior alveolar nerve canal, teeth, or the tongue, wherein the modeling unit, when performing modeling of the simulator for implant placement, can calculate an intensity for each region of the maxilla and the mandible extracted from the anatomical structure, and model by reflecting the intensity for each region of the maxilla and the mandible.

이 외에도, 본 개시를 구현하기 위한 실행하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 더 제공될 수 있다.In addition, a computer program stored in a computer-readable recording medium for execution to implement the present disclosure may be further provided.

이 외에도, 본 개시를 구현하기 위한 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공될 수 있다.In addition, a computer-readable recording medium recording a computer program for executing a method for implementing the present disclosure may be further provided.

본 개시의 전술한 과제 해결 수단에 의하면, 교육용 시뮬레이션을 위한 환자 맞춤형 시뮬레이터를 제공할 수 있다. 즉, 특정 환자에 대한 의료 데이터에 기반하여 상기 특정 환자를 위한 임플란트 식립 모델링이 가능하다. 또한, 환자의 실제 식립할 치아 위치와 함께 훈련을 위한 치아 위치를 다양하게 설정하여 모델링 가능하므로, 현실에서 발생할 수 있는 다양한 임플란트 식립 케이스들을 시뮬레이션할 수 있도록 제공한다. According to the above-described problem solving means of the present disclosure, a patient-tailored simulator for educational simulation can be provided. That is, implant placement modeling for a specific patient is possible based on medical data for the specific patient. In addition, since the positions of teeth for training can be set in various ways along with the positions of teeth to be actually placed in the patient, it is possible to provide simulations for various implant placement cases that can occur in reality.

또한, 본 개시의 전술한 과제 해결 수단에 의하면, 환자가 입을 닫은 상태의 영상뿐만 아니라 입을 벌린 상태의 영상을 고려하여 각각 다양한 환자에 따른 다양한 상태의 치아를 반영하여 시뮬레이터를 구현함으로써 보다 정확한 시뮬레이션 교육을 제공할 수 있다. In addition, according to the aforementioned problem solving means of the present disclosure, more accurate simulation education can be provided by implementing a simulator that reflects various states of teeth for each patient by considering not only images of a patient with the mouth closed but also images of a patient with the mouth open.

또한, 본 개시의 전술한 과제 해결 수단에 의하면, 치조골의 영역별 강도에 기반하여 임플란트 식립 시뮬레이터를 모델링하고, 또한 치조골의 영역별 강도에 따라 패턴 밀도를 다르게 설정하여 임플란트 식립 시뮬레이터에 반영함으로써, 실제 환자와 동일한 시뮬레이션 환경을 제공하여 현실감을 높일 수 있다.In addition, according to the aforementioned problem solving means of the present disclosure, by modeling the implant placement simulator based on the strength of each region of the alveolar bone and reflecting the pattern density differently according to the strength of each region of the alveolar bone in the implant placement simulator, a simulation environment identical to that of an actual patient can be provided to increase realism.

또한, 본 개시의 전술한 과제 해결 수단에 의하면, 임플란트 식립 후 시술이 잘 되었는지를 평가함으로써 임플란트 식립의 정확도 측정이 가능하다.In addition, according to the aforementioned problem solving means of the present disclosure, it is possible to measure the accuracy of implant placement by evaluating whether the procedure was performed well after implant placement.

본 개시의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립이 필요한 환자의 의료 영상의 예시를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모델링 과정의 일예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상악 및 하악 각각에 대응하여 위치하는 치조골들의 영역을 분할하는 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상악 및 하악 각각의 영역별 강도를 기반으로 패턴 밀도를 디자인하는 과정의 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 3D 프린팅하고 실리콘 캐스팅하는 일예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 치조골의 각 영역별 강도를 기반으로 한 패턴 밀도를 디자인하여 반영한 모델을 평가하는 방법의 일예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립 시뮬레이션의 평가를 수행하는 방법의 일예를 나타내는 도면이다.
FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a simulator device for implant placement according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating a method for designing and manufacturing an implant placement simulator according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a drawing showing an example of a medical image of a patient requiring implant placement according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a simulator modeling process according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a drawing for explaining an example of dividing the areas of alveolar bones positioned corresponding to each of the upper and lower jaws according to one embodiment of the present invention.
FIGS. 6 to 8 are drawings for explaining an example of a process for designing pattern density based on the intensity of each region of the upper and lower jaws according to one embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a drawing showing an example of 3D printing and silicone casting a simulator for implant placement according to one embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a drawing showing an example of a method for evaluating a model that reflects a pattern density designed based on the strength of each region of the alveolar bone according to one embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a drawing showing an example of a method for performing evaluation of implant placement simulation according to one embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The advantages and features of the present invention, and the methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described in detail below together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and the present embodiments are provided only to make the disclosure of the present invention complete and to fully inform a person skilled in the art of the scope of the present invention, and the present invention is defined only by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for the purpose of describing embodiments only and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. The terms "comprises" and/or "comprising" as used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the mentioned components. Like reference numerals refer to like components throughout the specification, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the mentioned components. Although "first", "second", etc. are used to describe various components, it is to be understood that these components are not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Therefore, it should be understood that a first component mentioned below may also be a second component within the technical spirit of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with the meaning commonly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries shall not be ideally or excessively interpreted unless explicitly specifically defined.

본 개시 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 개시가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 개시가 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 ‘부, 모듈, 부재, 블록’이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다. Throughout this disclosure, the same reference numerals refer to the same components. This disclosure does not describe all elements of the embodiments, and any content that is general in the technical field to which this disclosure belongs or that overlaps between the embodiments is omitted. The terms ‘part, module, element, block’ used in the specification can be implemented in software or hardware, and according to the embodiments, a plurality of ‘parts, modules, elements, blocks’ can be implemented as a single component, or a single ‘part, module, element, block’ can include a plurality of components.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only the case where it is directly connected, but also the case where it is indirectly connected, and an indirect connection includes a connection via a wireless communication network. Also, when a part is said to "include" a component, this does not mean that it excludes other components, but rather that it can include other components, unless specifically stated otherwise.

명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when it is said that an element is "on" another element, this includes not only cases where the element is in contact with the other element, but also cases where there is another element between the two elements.

각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.The identification codes in each step are used for convenience of explanation and do not describe the order of each step. Each step may be performed in a different order than specified unless the context clearly indicates a specific order.

이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 개시의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.The operating principle and embodiments of the present disclosure are described below with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a simulator device for implant placement according to one embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치(100)는 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 수행하는 장치로서, 후술할 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 장치(100) 상에서 구동되는 다양한 응용 프로그램을 통해서, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치(100)는 컴퓨터, 서버 장치 및 휴대용 단말기를 모두 포함하거나, 또는 어느 하나의 형태가 될 수 있다.Referring to FIG. 1, a simulator device (100) for implant placement according to one embodiment of the present invention is a device that performs a method for designing and manufacturing an implant placement simulator, and can process signals, data, information, etc. input or output through components to be described later, or provide or process appropriate information or functions to a user through various application programs running on the device (100). For example, a simulator device (100) for implant placement according to one embodiment of the present invention may include all of a computer, a server device, and a portable terminal, or may be in the form of one of them.

여기에서, 상기 컴퓨터는 예를 들어, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop), 태블릿 PC, 슬레이트 PC 등을 포함할 수 있다.Here, the computer may include, for example, a notebook, desktop, laptop, tablet PC, slate PC, etc. equipped with a web browser.

상기 서버 장치는 외부 장치와 통신을 수행하여 정보를 처리하는 서버로써, 애플리케이션 서버, 컴퓨팅 서버, 데이터베이스 서버, 파일 서버, 게임 서버, 메일 서버, 프록시 서버 및 웹 서버 등을 포함할 수 있다.The above server device is a server that processes information by communicating with an external device, and may include an application server, a computing server, a database server, a file server, a game server, a mail server, a proxy server, and a web server.

상기 휴대용 단말기는 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), WiBro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트 폰(Smart Phone) 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치와 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD) 등과 같은 웨어러블 장치를 포함할 수 있다.The above portable terminal may include, for example, all kinds of handheld-based wireless communication devices such as a PCS (Personal Communication System), GSM (Global System for Mobile communications), PDC (Personal Digital Cellular), PHS (Personal Handyphone System), PDA (Personal Digital Assistant), IMT (International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA (Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA (W-Code Division Multiple Access), WiBro (Wireless Broadband Internet) terminal, a smart phone, and a wearable device such as a watch, a ring, a bracelet, an anklet, a necklace, glasses, contact lenses, or a head-mounted-device (HMD).

일 실시예로, 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치(100)는 정보 추출부(110), 모델링부(120), 3D 프린팅부(130), 실리콘 캐스팅부(140), 평가부(150)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들은 본 개시에 따른 상기 장치(100)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 상기 장치(100)는 도 1에 도시된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.In one embodiment, a simulator device (100) for implant placement may include an information extraction unit (110), a modeling unit (120), a 3D printing unit (130), a silicon casting unit (140), and an evaluation unit (150). The components illustrated in FIG. 1 are not essential for implementing the device (100) according to the present disclosure, and thus, the device (100) described in this specification may have more or fewer components than the components illustrated in FIG. 1.

정보 추출부(110)는 환자의 의료영상을 획득하고, 상기 의료영상을 기반으로 임플란트 식립에 필요한 다양한 정보(예: 해부학적 구조, 최대 개구 정도, 치아의 위치, 손실 치아의 개수, 치아의 교합면 상태 등)를 추출할 수 있다. 예를 들어, 환자의 의료영상은 임플란트 식립 대상 환자의 의료영상으로서, 상기 환자가 입을 다문 상태에서 획득된 의료영상 및 상기 환자가 입을 벌린 상태에서 획득된 의료영상을 포함할 수 있다. 또한, 환자의 의료영상은 2차원 또는 3차원 형태일 수 있고, 예컨대 CBCT(Cone Beam CT), 구강 내 스캐너(Intra-oral scanner), 3D 스캐너(3D scanner) 등의 진단장치를 통하여 획득된 CT 영상, 스캔 영상 등을 포함할 수 있다. The information extraction unit (110) can obtain a medical image of a patient, and extract various information (e.g., anatomical structure, maximum opening, position of teeth, number of missing teeth, occlusal surface condition of teeth, etc.) necessary for implant placement based on the medical image. For example, the medical image of the patient is a medical image of a patient subject to implant placement, and may include a medical image obtained with the patient's mouth closed and a medical image obtained with the patient's mouth open. In addition, the medical image of the patient may be in a two-dimensional or three-dimensional form, and may include a CT image, a scan image, etc. obtained through a diagnostic device such as a CBCT (Cone Beam CT), an intra-oral scanner, or a 3D scanner.

일 실시예로, 정보 추출부(110)는 환자의 CT 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출할 수 있다. 여기서, CT 영상은 CBCT 장치를 통하여 획득된 CBCT 영상일 수 있으며, 예를 들어 환자가 입을 다문 상태에서 얼굴 부위를 촬영하여 얻은 CBCT 영상일 수 있다. 즉, 정보 추출부(110)는 상기 환자의 CBCT 영상을 기반으로 임플란트 식립 시 고려가 필요한 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함하는 해부학적 구조를 추출할 수 있다. In one embodiment, the information extraction unit (110) may extract an anatomical structure based on a CT image of a patient. Here, the CT image may be a CBCT image acquired through a CBCT device, and for example, may be a CBCT image acquired by photographing a facial area while the patient has their mouth closed. That is, the information extraction unit (110) may extract an anatomical structure including at least one of the maxilla, mandible, skin, maxillary sinus, inferior alveolar nerve canal, teeth, or tongue that need to be considered when implanting based on the CBCT image of the patient.

또한, 일 실시예로, 정보 추출부(110)는 환자의 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출할 수 있다. 여기서, 3D 스캔 영상은 구강 내 스캐너 또는 3D 스캐너를 통하여 획득된 3D 스캔 영상일 수 있으며, 예를 들어 환자가 입을 벌린 상태에서 얼굴 부위를 스캔하여 얻은 3D 스캔 영상일 수 있다. 이때, 환자의 개구 정도를 파악하기 위해서, 정보 추출부(110)는 환자가 입을 최대한 벌린 상태에서 얼굴 부위를 스캔한 3D 스캔 영상을 획득하여 이를 기반으로 환자의 최대 개구 정도를 추출할 수 있다. In addition, as an embodiment, the information extraction unit (110) can extract the degree of mouth opening based on the 3D scan image of the patient. Here, the 3D scan image can be a 3D scan image acquired through an intraoral scanner or a 3D scanner, and for example, can be a 3D scan image acquired by scanning the facial area while the patient opens his/her mouth. At this time, in order to determine the degree of mouth opening of the patient, the information extraction unit (110) can acquire a 3D scan image acquired by scanning the facial area while the patient opens his/her mouth as much as possible, and extract the maximum degree of mouth opening of the patient based on this.

모델링부(120)는 환자의 의료영상(예: CBCT 영상, 3D 스캔 영상, 구강 내 스캐너에 의해 획득되는 스캔 영상 등)으로부터 추출된 정보, 즉 해부학적 구조 및 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다. The modeling unit (120) can model a simulator for implant placement based on information extracted from a patient's medical image (e.g., CBCT image, 3D scan image, scan image acquired by an intraoral scanner, etc.), i.e., anatomical structure and degree of opening.

일 실시예로, 모델링부(120)는 상기 CBCT 영상의 해부학적 구조로부터 추출된 상악 및 하악 각각의 영역별 강도를 산출하고, 상기 산출된 상악 및 하악 각각의 영역별 강도를 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다. 보다 구체적으로, 상악 및 하악 각각에 대응하여 위치하는 치조골들은 각 영역별로 서로 다른 강도를 가질 수 있으므로, 치조골의 각 영역별로 강도를 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다. As an example, the modeling unit (120) can calculate the intensity of each region of the maxilla and mandible extracted from the anatomical structure of the CBCT image, and model a simulator for implant placement by reflecting the calculated intensity of each region of the maxilla and mandible. More specifically, since the alveolar bones corresponding to the maxilla and mandible can have different intensities for each region, the simulator for implant placement can be modeled by reflecting the intensity of each region of the alveolar bones.

예를 들어, 상악 및 하악 각각은 앞니에서 송곳니까지의 제1 영역, 송곳니에서 소구치까지의 제2 영역, 소구치에서 대구치까지의 제3 영역으로 구분할 수 있으며, 이때 상기 구분된 제1 내지 제3 영역 각각에 대응하여 위치한 치조골들은 서로 다른 강도를 가질 수 있다. 이 경우, 모델링부(120)는 상기 제1 내지 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 각 영역별로 산출하고, 상기 제1 내지 제3 영역 각각에 대한 치조골의 강도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다. For example, the maxilla and the mandible can each be divided into a first region from the incisors to the canines, a second region from the canines to the premolars, and a third region from the premolars to the molars, and at this time, the alveolar bones positioned corresponding to each of the divided first to third regions can have different strengths. In this case, the modeling unit (120) can calculate the strength of the alveolar bones positioned corresponding to each of the first to third regions for each region, and model a simulator for implant placement based on the strength of the alveolar bones for each of the first to third regions.

또한, 일 실시예로, 모델링부(120)는 상기 제1 내지 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 기반으로 패턴 밀도를 산출하고, 상기 제1 내지 제3 영역 각각에 대해 산출된 패턴 밀도를 디자인하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 모델링에 반영할 수 있다. In addition, as an example, the modeling unit (120) may calculate a pattern density based on the strength of the alveolar bone located corresponding to each of the first to third regions, and design the calculated pattern density for each of the first to third regions to reflect it in the simulator modeling for implant placement.

또한, 일 실시예로, 모델링부(120)는 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 치아의 위치, 치아의 교합면에 대한 정보를 추출할 수 있다. 예를 들어, 환자가 입을 벌린 상태에서 스캔된 3D 영상에서는 손실된 치아의 위치 및 개수, 손실된 치아의 주변 치아(들)의 위치 및 상태, 전체 치아의 위치 및 상태, 치아의 교합면 상태, 조인트 위치, 크라운 위치 등을 파악할 수 있으며, 이는 환자가 입을 닫은 상태에서 촬영된 의료 영상에 비교하여 보다 정확한 데이터를 얻을 수 있는 효과가 있다. 모델링부(120)는 상기 3D 스캔 영상으로부터 추출된 치아의 위치, 치아의 교합면에 대한 정보를 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다. In addition, as an embodiment, the modeling unit (120) can extract information on the positions of teeth and the occlusal surfaces of teeth based on a 3D scan image of a patient's face with the mouth open. For example, in a 3D image scanned with the patient's mouth open, the positions and number of lost teeth, the positions and states of the teeth(s) surrounding the lost teeth, the positions and states of all teeth, the occlusal surfaces of the teeth, the joint positions, the crown positions, etc. can be identified, which has the effect of obtaining more accurate data compared to medical images captured with the patient's mouth closed. The modeling unit (120) can model a simulator for implant placement by reflecting the information on the positions of teeth and the occlusal surfaces of the teeth extracted from the 3D scan image.

모델링부(120)는 상기와 같이 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터는 3차원 모델링된 것일 수 있고, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터는 3차원 모델링 정보를 포함할 수 있다. The modeling unit (120) can generate data for a simulator for implant placement modeled as described above. Here, the simulator for implant placement may be three-dimensionally modeled, and the data for the simulator for implant placement may include three-dimensional modeling information.

모델링부(120)는 상기와 같이 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터를 기반으로 임플란트 식립이 필요한 실제 위치의 치아 또는 시뮬레이션을 위한 훈련 대상 위치의 치아를 제거한 상태를 계산하고, 이를 기반으로 모델링할 수 있다. 이 경우, 모델링부(120)는 실제 임플란트 대상 치아 또는 훈련 대상 위치의 치아가 제거된 시뮬레이터를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션을 제공할 수 있다. The modeling unit (120) can calculate the state of removing the teeth in the actual location where implant placement is required or the teeth in the training target location for simulation based on the data for the simulator for modeling implant placement as described above, and model based on this. In this case, the modeling unit (120) can provide an implant placement simulation based on a simulator where the teeth in the actual implant target location or the teeth in the training target location are removed.

3D 프린팅부(130)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터를 기반으로 3D 프린팅 데이터를 획득하고, 이를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 3D 프린팅하여 제작할 수 있다.The 3D printing unit (130) can obtain 3D printing data based on data for the modeled simulator for implant placement and produce a simulator for implant placement by 3D printing based on the data.

즉, 3D 프린팅부(130)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대해 상기 CBCT 영상으로부터 추출된 해부학적 구조의 물성에 기초하여 3D 프린팅 데이터를 이용하여 3D 시뮬레이터를 제작할 수 있다. That is, the 3D printing unit (130) can produce a 3D simulator using 3D printing data based on the properties of the anatomical structure extracted from the CBCT image for the modeled implant implantation simulator.

실리콘 캐스팅부(140)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대해 상기 해부학적 구조 중 피부에 대응하는 구조물에 실리콘 캐스팅을 이용하여 제작할 수 있다. 즉, 실리콘 캐스팅부(140)는 3D 프린팅부(130)에 의해 제작된 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에서 피부에 대응하는 구조물에 실리콘 캐스팅을 수행할 수 있다. 이러한 과정을 통해서 보다 사실감 있는 시뮬레이터를 제공할 수 있다. The silicone casting part (140) can be manufactured using silicone casting on a structure corresponding to the skin among the anatomical structures for the above-mentioned modeled implant placement simulator. That is, the silicone casting part (140) can perform silicone casting on a structure corresponding to the skin in the above-mentioned implant placement simulator manufactured by the 3D printing part (130). Through this process, a more realistic simulator can be provided.

평가부(150)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행한 결과를 미리 계획한 임플란트 시술 데이터와의 정합 여부를 평가하고, 이를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션의 정확도를 평가할 수 있다.The evaluation unit (150) can evaluate whether the results of a simulation performed based on the above-mentioned modeled implant placement simulator are consistent with the previously planned implant surgery data, and can evaluate the accuracy of the implant placement simulation based on this.

또한, 실시예에 따라, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치(100)는 도 1에 도시되지는 않았으나 메모리부 및 제어부 등을 더 포함할 수도 있다. In addition, according to an embodiment, the simulator device (100) for implant placement may further include a memory unit and a control unit, etc., although not shown in FIG. 1.

메모리부는 본 장치의 다양한 기능을 지원하는 데이터와, 제어부의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 음악 파일, 정지영상, 동영상 등)을 저장할 있고, 본 장치에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 본 장치의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. The memory section can store data supporting various functions of the device and a program for the operation of the control section, can store input/output data (e.g., music files, still images, moving images, etc.), and can store a plurality of application programs (or applications) run on the device, data for the operation of the device, and commands. At least some of these application programs can be downloaded from an external server via wireless communication.

이러한, 메모리부는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 메모리부는 본 장치와는 분리되어 있으나, 유선 또는 무선으로 연결된 데이터베이스가 될 수도 있다.The memory section may include at least one type of storage medium among a flash memory type, a hard disk type, an SSD (Solid State Disk type), an SDD (Silicon Disk Drive) type, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, an SD or XD memory, etc.), a random access memory (RAM), a static random access memory (SRAM), a read-only memory (ROM), an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), a programmable read-only memory (PROM), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk. In addition, the memory section may be a database that is separate from the device but is connected by a wire or wirelessly.

제어부는 본 장치 내의 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리, 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 적어도 하나의 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.The control unit may be implemented with a memory storing data for an algorithm for controlling the operation of components within the device or a program reproducing the algorithm, and at least one processor (not shown) performing the above-described operation using the data stored in the memory. In this case, the memory and the processor may be implemented as separate chips. Alternatively, the memory and the processor may be implemented as a single chip.

또한, 제어부는 이하에서 설명되는 본 개시에 따른 다양한 실시 예들을 본 장치 상에서 구현하기 위하여, 위에서 살펴본 구성요소들을 중 어느 하나 또는 복수를 조합하여 제어할 수 있다.In addition, the control unit can control any one or a combination of the components described above to implement various embodiments according to the present disclosure described below on the device.

도 1에 도시된 구성 요소들의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 또한, 구성 요소들의 상호 위치는 시스템의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다. At least one component may be added or deleted in accordance with the performance of the components illustrated in FIG. 1. In addition, it will be readily understood by those skilled in the art that the mutual positions of the components may be changed in accordance with the performance or structure of the system.

한편, 도 1에서 도시된 각각의 구성요소는 소프트웨어 및/또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 및 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다.Meanwhile, each component illustrated in Fig. 1 represents software and/or hardware components such as a Field Programmable Gate Array (FPGA) and an Application Specific Integrated Circuit (ASIC).

이하에서는, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치(100)에서 수행되는 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법에 관해 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, the design and manufacturing method of the implant implantation simulator performed in the implant implantation simulator device (100) according to one embodiment of the present invention described above will be described in detail.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating a method for designing and manufacturing an implant placement simulator according to one embodiment of the present invention.

도 2의 동작들은 도 1에 개시된 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 여기서, 도 1에 개시된 장치(100)는 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 구현하기 위한 컴퓨팅 장치일 수 있으며, 이 경우 도 2의 동작들은 컴퓨팅 장치에 의해 수행될 수 있다. The operations of FIG. 2 can be performed by the device (100) disclosed in FIG. 1. Here, the device (100) disclosed in FIG. 1 can be a computing device for implementing a simulator for implant placement, and in this case, the operations of FIG. 2 can be performed by the computing device.

도 2를 참조하면, 정보 추출부(110)는 환자의 CT 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출할 수 있다(S200).Referring to FIG. 2, the information extraction unit (110) can extract anatomical structures based on the patient's CT image (S200).

여기서, CT 영상은 CBCT 장치를 통하여 획득된 CBCT 영상일 수 있으며, 예를 들어 환자가 입을 다문 상태에서 얼굴 부위를 촬영하여 얻은 CBCT 영상일 수 있다. 또한, 해부학적 구조는 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Here, the CT image may be a CBCT image acquired through a CBCT device, for example, a CBCT image acquired by photographing a facial area while the patient's mouth is closed. In addition, the anatomical structure may include at least one of the maxilla, mandible, skin, maxillary sinus, inferior alveolar nerve canal, teeth, or tongue.

일 실시예로, 정보 추출부(110)는 상기 환자의 CBCT 영상을 기반으로 임플란트 식립 시 고려가 필요한 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함하는 해부학적 구조를 추출할 수 있다. As an example, the information extraction unit (110) may extract an anatomical structure including at least one of the maxilla, mandible, skin, maxillary sinus, inferior alveolar nerve canal, teeth, or tongue that needs to be considered when implanting based on the CBCT image of the patient.

정보 추출부(110)는 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출할 수 있다(S210).The information extraction unit (110) can extract the degree of mouth opening based on a 3D scan image of the patient's face with the mouth open (S210).

여기서, 3D 스캔 영상은 구강 내 스캐너 또는 3D 스캐너를 통하여 획득된 3D 스캔 영상일 수 있으며, 예를 들어 환자가 입을 최대한 벌린 상태에서 얼굴 부위를 스캔하여 얻은 3D 스캔 영상일 수 있다. 이때, 정보 추출부(110)는 환자가 입을 최대한 벌린 상태에서 얼굴 부위를 스캔한 3D 스캔 영상을 획득하여 이를 기반으로 환자의 최대 개구 정도를 추출할 수 있다. Here, the 3D scan image may be a 3D scan image acquired through an intraoral scanner or a 3D scanner, and may be, for example, a 3D scan image acquired by scanning a facial area while the patient opens his/her mouth as much as possible. At this time, the information extraction unit (110) may acquire a 3D scan image acquired by scanning a facial area while the patient opens his/her mouth as much as possible, and extract the maximum mouth opening of the patient based on this.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립이 필요한 환자의 의료 영상의 예시를 나타내는 도면이다. 예를 들어, 도 3의 좌측에 도시된 의료 영상은 CBCT 장치를 통하여 획득된 CBCT 영상일 수 있으며, 상기 CBCT 영상을 기반으로 임플란트 식립 시 고려가 필요한 해부학적 구조(예: 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 등)를 추출할 수 있다. 도 3의 우측에 도시된 의료 영상은 구강 내 스캐너 또는 3D 스캐너를 통하여 획득된 3D 스캔 영상일 수 있으며, 상기 3D 스캔 영상은 환자가 입을 최대한 벌린 상태에서 얼굴을 스캔한 데이터일 수 있다. 이를 통하여 임플란트 식립이 필요한 환자의 최대 개구 정도를 파악할 수 있다. FIG. 3 is a drawing showing an example of a medical image of a patient requiring implant placement according to one embodiment of the present invention. For example, the medical image illustrated on the left side of FIG. 3 may be a CBCT image acquired through a CBCT device, and based on the CBCT image, anatomical structures (e.g., maxilla, mandible, skin, maxillary sinus, inferior alveolar nerve canal, teeth, tongue, etc.) that require consideration when implant placement can be extracted. The medical image illustrated on the right side of FIG. 3 may be a 3D scan image acquired through an intraoral scanner or a 3D scanner, and the 3D scan image may be data obtained by scanning the face of a patient with the mouth wide open. Through this, the maximum mouth opening of a patient requiring implant placement can be identified.

다시 도 2를 참조하면, 모델링부(120)는 환자의 의료 영상(예: CBCT 영상, 3D 스캔 영상)으로부터 추출된 정보, 즉 해부학적 구조 및 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다(S220). Referring again to FIG. 2, the modeling unit (120) can model a simulator for implant placement based on information extracted from a patient's medical image (e.g., CBCT image, 3D scan image), i.e., anatomical structure and opening degree (S220).

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모델링 과정의 일예를 나타내는 도면이다. 예를 들어, 도 4에 도시된 것처럼, CBCT 영상을 기반으로 추출된 해부학적 구조인 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 혀 등과 3D 스캔 영상으로부터 추출된 환자의 최대 개구 정도를 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링을 수행할 수 있다. FIG. 4 is a diagram showing an example of a simulator modeling process according to one embodiment of the present invention. For example, as shown in FIG. 4, modeling of a simulator for implant placement can be performed by reflecting anatomical structures extracted based on a CBCT image, such as the maxilla, mandible, skin, maxillary sinus, inferior alveolar nerve canal, teeth, and tongue, and the maximum mouth opening of the patient extracted from a 3D scan image.

임플란트 식립 시에는 환자의 해부학적 구조뿐만 아니라 환자의 개구 정도에 따라서도 영향을 받을 수 있기 때문에, 환자의 개구 정도를 파악하여 임플란트 시술을 계획하는 것이 중요하다. 다만, 사람마다 입이 벌어지는 정도가 다르므로, 보다 정확한 환자의 상태를 파악하여 이를 반영한 시뮬레이터를 모델링하기 위해서는 입을 닫은 상태의 의료 영상뿐만 아니라 입을 벌린 상태의 의료 영상을 함께 이용하는 것이 효과적이다. 따라서, 본 발명에 따르면, 환자가 입을 닫은 상태에서 획득한 의료 영상(예: CBCT 영상) 및 환자가 입을 벌린 상태에서 획득한 의료 영상(예: 3D 스캔 영상)을 함께 고려하여 환자별 맞춤형 시뮬레이터를 제공할 수 있다. When implanting, it is important to plan the implant procedure by identifying the degree of the patient's mouth opening, as it can be affected not only by the patient's anatomical structure but also by the degree of the patient's mouth opening. However, since the degree of mouth opening varies from person to person, in order to identify the patient's condition more accurately and model a simulator reflecting this, it is effective to use medical images with the mouth open as well as medical images with the mouth closed. Therefore, according to the present invention, a customized simulator for each patient can be provided by considering both medical images acquired with the patient's mouth closed (e.g., CBCT images) and medical images acquired with the patient's mouth open (e.g., 3D scan images).

또한, 시뮬레이터를 모델링함에 있어서, 일 실시예로, 모델링부(120)는 상기 CBCT 영상의 해부학적 구조로부터 추출된 상악 및 하악 각각의 영역별 강도를 산출하고, 상기 산출된 상악 및 하악 각각의 영역별 강도를 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다. 여기서, 상악 및 하악 각각의 영역별 강도는 상악 및 하악 각각에 대응하여 위치하는 치조골들의 영역별 강도를 말하는 것일 수 있고, 치조골들은 상악 및 하악 내 각 위치에 따라서 서로 다른 강도를 가질 수 있다. 이에, 치조골들의 각 영역별로 서로 다른 강도를 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다. In addition, when modeling the simulator, as an example, the modeling unit (120) may calculate the intensity of each region of the maxilla and mandible extracted from the anatomical structure of the CBCT image, and model the simulator for implant placement by reflecting the calculated intensity of each region of the maxilla and mandible. Here, the intensity of each region of the maxilla and mandible may refer to the intensity of each region of the alveolar bones located corresponding to the maxilla and mandible, respectively, and the alveolar bones may have different intensities depending on their respective locations in the maxilla and mandible. Accordingly, the simulator for implant placement may be modeled by reflecting the different intensities of each region of the alveolar bones.

즉, 모델링부(120)는 해부학적 구조, 개구 정도, 상악 및 하악 각각에 대응하여 위치하는 치조골들의 영역별 강도를 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다. That is, the modeling unit (120) can model a simulator for implant placement by reflecting the anatomical structure, degree of opening, and strength of each area of the alveolar bones corresponding to each of the maxilla and mandible.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상악 및 하악 각각에 대응하여 위치하는 치조골들의 영역을 분할하는 일예를 설명하기 위한 도면이다. 예를 들어, 도 5에 도시된 것처럼, 상악은 앞니(중절치)를 기준으로 좌측 상악 및 우측 상악으로 나눌 수 있고, 좌측 상악 및 우측 상악은 각각 앞니(중절치, 측절치), 송곳니, 소구치(제1 및 제2 소구치), 대구치(제1 내지 제3 대구치)를 포함할 수 있다. 또한, 마찬가지로 하악은 앞니(중절치)를 기준으로 좌측 하악 및 우측 하악으로 나눌 수 있고, 좌측 하악 및 우측 하악은 각각 앞니(중절치, 측절치), 송곳니, 소구치(제1 및 제2 소구치), 대구치(제1 내지 제3 대구치)를 포함할 수 있다.FIG. 5 is a drawing for explaining an example of dividing the area of alveolar bones positioned corresponding to each of the maxilla and the mandible according to one embodiment of the present invention. For example, as illustrated in FIG. 5, the maxilla may be divided into the left maxilla and the right maxilla based on the incisors (central incisors), and the left maxilla and the right maxilla may include incisors (central incisors, lateral incisors), canines, premolars (first and second premolars), and molars (first to third molars), respectively. In addition, similarly, the mandible may be divided into the left mandible and the right mandible based on the incisors (central incisors), and the left mandible and the right mandible may include incisors (central incisors, lateral incisors), canines, premolars (first and second premolars), and molars (first to third molars), respectively.

일 실시예로, 상악 및 하악 각각은, 앞니에서 송곳니까지의 제1 영역, 송곳니에서 소구치까지의 제2 영역, 소구치에서 대구치까지의 제3 영역으로 구분할 수 있다. 다시 말해서, 좌측 상악 및 우측 상악은 각각 앞니(중절치, 측절치) 및 송곳니를 포함하는 제1 영역, 소구치(제1 및 제2 소구치)를 포함하는 제2 영역, 대구치(제1 내지 제3 대구치)를 포함하는 제3 영역으로 나눌 수 있다. 또한, 좌측 하악 및 우측 하악은 각각 앞니(중절치, 측절치) 및 송곳니를 포함하는 제1 영역, 소구치(제1 및 제2 소구치)를 포함하는 제2 영역, 대구치(제1 내지 제3 대구치)를 포함하는 제3 영역으로 나눌 수 있다. In one embodiment, the maxilla and the mandible can each be divided into a first region from the incisors to the canines, a second region from the canines to the premolars, and a third region from the premolars to the molars. In other words, the left maxilla and the right maxilla can each be divided into a first region including the incisors (central incisors, lateral incisors) and the canines, a second region including the premolars (first and second premolars), and a third region including the molars (first to third molars), respectively. In addition, the left mandible and the right mandible can each be divided into a first region including the incisors (central incisors, lateral incisors) and the canines, a second region including the premolars (first and second premolars), and a third region including the molars (first to third molars).

이때, 상악(즉, 좌측 및 우측 상악) 및 하악(좌측 및 우측 하악) 각각에 대해 구분된 제1 내지 제3 영역에 대응하여 위치한 치조골들은 서로 다른 강도를 가질 수 있다. 따라서, 모델링부(120)는 상기 제1 내지 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 각 영역별로 산출하고, 상기 제1 내지 제3 영역 각각에 대한 치조골의 강도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다. At this time, the alveolar bones located corresponding to the first to third regions, respectively, for the maxilla (i.e., the left and right maxilla) and the mandible (left and right mandible), may have different strengths. Accordingly, the modeling unit (120) can calculate the strength of the alveolar bones located corresponding to the first to third regions, respectively, for each region, and model a simulator for implant placement based on the strength of the alveolar bones for each of the first to third regions.

상기와 같이 상악 및 하악 각각에 대해 제1 내지 제3 영역으로 분리하여 영역별 치조골의 강도를 산출하여 모델링에 반영하는 것은 하나의 예시일 뿐이며, 실시예에 따라서는 실제와 유사하게 앞니(즉, 앞니에 대응하는 치조골)부터 대구치(즉, 대구치에 대응하는 치조골)까지 점차적으로 치조골의 강도가 달라지는 것을 반영하여 모델링할 수도 있다. 이와 같이 점차적으로 치조골의 강도가 달라지는 것을 반영하여 시뮬레이터를 구현할 경우 가장 실제에 가까운 시뮬레이션을 제공할 수 있지만, 영역별로 패턴 밀도를 반영하여 시뮬레이터를 구현할 경우 구현측면에서 효과적일 수 있을 뿐만 아니라 현실감 높은 시뮬레이션을 동시에 제공할 수도 있다. As described above, dividing each of the maxilla and mandible into the first to third regions and calculating the strength of the alveolar bone for each region and reflecting it in the modeling is only an example, and depending on the embodiment, it may be modeled so as to reflect the gradual change in the strength of the alveolar bone from the incisors (i.e., the alveolar bone corresponding to the incisors) to the molars (i.e., the alveolar bone corresponding to the molars) similar to reality. If the simulator is implemented by reflecting the gradual change in the strength of the alveolar bone in this way, it can provide the simulation that is most realistic. However, if the simulator is implemented by reflecting the pattern density for each region, it can be effective in terms of implementation and can also provide a highly realistic simulation at the same time.

또한, 시뮬레이터를 모델링함에 있어서, 일 실시예로, 모델링부(120)는 상기 제1 내지 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 기반으로 패턴 밀도를 산출하고, 상기 제1 내지 제3 영역 각각에 대해 산출된 패턴 밀도를 디자인하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 모델링에 반영할 수 있다. In addition, when modeling the simulator, as an example, the modeling unit (120) may calculate a pattern density based on the strength of the alveolar bone located corresponding to each of the first to third regions, and design the calculated pattern density for each of the first to third regions to reflect it in the simulator modeling for implant placement.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상악 및 하악 각각의 영역별 강도를 기반으로 패턴 밀도를 디자인하는 과정의 일예를 설명하기 위한 도면이다. 예를 들어, 도 6에 도시된 것처럼, 상악 및 하악은 앞니를 기준으로 좌측 및 우측으로 나눌 수 있고, 또한 좌우측 상악 및 좌우측 하악은 상술한 바와 같은 제1 내지 제3 영역으로 나눌 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이 제1 내지 제3 영역 각각에 대한 치조골의 강도는 각 영역별로 서로 다르므로, 이를 기반으로 좌우측 상악 및 좌우측 하악은 서로 다른 밀도의 내부 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 상악 및 하악의 각 영역별로 도 6의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같은 패턴 밀도로 디자인할 수 있다. FIGS. 6 to 8 are drawings for explaining an example of a process for designing a pattern density based on the strength of each region of the maxilla and the mandible according to one embodiment of the present invention. For example, as illustrated in FIG. 6, the maxilla and the mandible can be divided into the left and right based on the front teeth, and further, the left and right maxilla and the left and right mandible can be divided into the first to third regions as described above. At this time, since the strength of the alveolar bone for each of the first to third regions is different for each region as described above, the left and right maxilla and the left and right mandible can have internal structures with different densities based on this. Accordingly, the pattern densities for each region of the maxilla and the mandible can be designed as illustrated in FIGS. 6 (b) and (c).

또한, 상악 및 하악의 각 영역별 강도를 기반으로 산출되는 패턴 밀도를 디자인함에 있어서, 도 7에 도시된 것처럼, 피질골(Cortical bone)의 두께 및 소주골(Trabecular bone)의 압축 강도를 기반으로 외부 두께(outer thickness) 및 내부 패턴을 디자인할 수 있다. 그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 상악 및 하악의 각 영역별로 디자인된 패턴 밀도는 시편 형태로 제작될 수 있다. 즉, 치조골의 각 영역별 강도를 모델링하기 위해서 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같은 각 영역별 밀도에 따라 서로 다른 특정 패턴 밀도를 가진 시편 형태를 사용하여 구현할 수 있다. 즉, 이에 따르면, 각 영역별 밀도에 대해 압축 강도를 측정하여 구현함으로써 실제와 보다 비슷한 기계적 속성(mechanical properties)을 갖는 시뮬레이터를 만들 수 있고, 이를 통해서 사실적인 임플란트 식립 시뮬레이션을 제공할 수 있다. In addition, when designing the pattern density calculated based on the strength of each region of the maxilla and mandible, the outer thickness and the inner pattern can be designed based on the thickness of the cortical bone and the compressive strength of the trabecular bone, as shown in Fig. 7. In addition, as shown in Fig. 8, the pattern density designed for each region of the maxilla and mandible can be manufactured in the form of a specimen. That is, in order to model the strength of each region of the alveolar bone, it can be implemented using a specimen form having different specific pattern densities according to the density of each region, as shown in Figs. 6 to 8. That is, according to this, by measuring and implementing the compressive strength for the density of each region, it is possible to create a simulator having mechanical properties more similar to reality, and through this, it is possible to provide a realistic implant placement simulation.

또한, 시뮬레이터를 모델링함에 있어서, 일 실시예로, 모델링부(120)는 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 치아의 위치, 치아의 교합면에 대한 정보를 추출할 수 있다. 예를 들어, 환자가 입을 벌린 상태에서 스캔된 3D 영상에서는 손실된 치아의 위치 및 개수, 손실된 치아의 주변 치아(들)의 위치 및 상태, 전체 치아의 위치 및 상태, 치아의 교합면 상태, 조인트 위치, 크라운 위치, 보철물의 상태 등을 파악할 수 있으며, 이는 환자가 입을 닫은 상태에서 촬영된 의료 영상에 비교하여 보다 정확한 데이터를 얻을 수 있는 효과가 있다. 이에 따라, 모델링부(120)는 상기 3D 스캔 영상으로부터 추출된 치아의 위치, 치아의 교합면에 대한 정보를 더 반영하여 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터는 보다 정확한 치아의 위치나 상태를 고려하여 실제 환자와 동일한 시뮬레이터를 제공할 수 있다. In addition, in modeling the simulator, as an example, the modeling unit (120) can extract information on the positions of teeth and the occlusal surfaces of teeth based on a 3D scan image of a patient's face with their mouths open. For example, in a 3D image scanned with a patient's mouths open, the positions and number of lost teeth, the positions and states of the teeth(s) surrounding the lost teeth, the positions and states of all teeth, the occlusal surfaces of teeth, joint positions, crown positions, and the states of prostheses can be identified, which has the effect of obtaining more accurate data compared to medical images captured with the patient's mouths closed. Accordingly, the modeling unit (120) can model the simulator for implant placement by further reflecting the information on the positions of teeth and the occlusal surfaces of teeth extracted from the 3D scan image. Therefore, the simulator for implant placement according to the present invention can provide a simulator identical to an actual patient by considering more accurate positions and states of teeth.

모델링부(120)는 상기와 같이 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터는 3차원 모델링된 것일 수 있고, 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터는 3차원 모델링 정보를 포함할 수 있다. The modeling unit (120) can generate data for a simulator for implant placement modeled as described above. Here, the simulator for implant placement may be three-dimensionally modeled, and the data for the simulator for implant placement may include three-dimensional modeling information.

일 실시예로, 모델링부(120)는 상기와 같이 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터를 기반으로 임플란트 식립이 필요한 실제 위치의 치아 또는 시뮬레이션을 위한 훈련 대상 위치의 치아를 제거한 상태를 계산하고, 이를 기반으로 모델링할 수 있다. 이 경우, 모델링부(120)는 실제 임플란트 대상 치아 또는 훈련 대상 위치의 치아가 제거된 시뮬레이터를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 실제 임플란트 대상 치아에 대한 시뮬레이션뿐만 아니라 다양한 위치(즉, 훈련 대상 위치)의 치아에 대해서도 시뮬레이션을 할 수 있도록 함으로써, 기존의 시뮬레이터 대비하여 현실에서 발생할 수 있는 다양한 케이스들을 훈련하고 교육할 수 있는 효과가 있다. In one embodiment, the modeling unit (120) may calculate a state in which a tooth in an actual position requiring implant placement or a tooth in a training target position for simulation is removed based on data for a simulator for implant placement modeled as described above, and model it based on this. In this case, the modeling unit (120) may provide an implant placement simulation based on a simulator in which an actual implant target tooth or a tooth in a training target position is removed. That is, according to the present invention, simulations can be performed not only for actual implant target teeth but also for teeth in various positions (i.e., training target positions), thereby enabling training and education for various cases that may occur in reality compared to existing simulators.

한편, 실시예에 따라, 3D 프린팅부(130)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터를 기반으로 3D 프린팅 데이터를 획득하고, 이를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 3D 프린팅하여 제작할 수 있다. 즉, 3D 프린팅부(130)는 상기 CBCT 영상으로부터 추출된 해부학적 구조의 물성에 기초하여 3D 프린팅 데이터를 이용하여 3D 시뮬레이터를 제작할 수 있다. Meanwhile, according to an embodiment, the 3D printing unit (130) can obtain 3D printing data based on data for the modeled implant placement simulator and 3D print and produce a simulator for implant placement based on the data. That is, the 3D printing unit (130) can produce a 3D simulator using 3D printing data based on the properties of the anatomical structure extracted from the CBCT image.

또한, 실시예에 따라, 실리콘 캐스팅부(140)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대해 상기 해부학적 구조 중 피부에 대응하는 구조물에 실리콘 캐스팅을 이용하여 제작할 수 있다. 즉, 실리콘 캐스팅부(140)는 3D 프린팅부(130)에 의해 제작된 상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에서 피부에 대응하는 구조물에 실리콘 캐스팅을 수행할 수 있다. 이러한 과정을 통해서 보다 사실감 있는 시뮬레이터를 제공할 수 있다. In addition, according to an embodiment, the silicone casting part (140) can be manufactured using silicone casting on a structure corresponding to the skin among the anatomical structures for the modeled implant placement simulator. That is, the silicone casting part (140) can perform silicone casting on a structure corresponding to the skin in the implant placement simulator manufactured by the 3D printing part (130). Through this process, a more realistic simulator can be provided.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 3D 프린팅하고 실리콘 캐스팅하는 일예를 나타내는 도면이다. 상술한 바와 같이, 도 9의 (a)에서와 같이 3D 프린팅 데이터를 이용하여 3D 시뮬레이터를 제작할 수 있고, 도 9의 (b)에서와 같이 3D 시뮬레이터에서 피부에 대응하는 해부학적 구조물에 실리콘 캐스팅을 할 수 있다. FIG. 9 is a drawing showing an example of 3D printing and silicone casting a simulator for implant placement according to one embodiment of the present invention. As described above, a 3D simulator can be manufactured using 3D printing data as in (a) of FIG. 9, and silicone casting can be performed on an anatomical structure corresponding to skin in the 3D simulator as in (b) of FIG. 9.

또한, 실시예에 따라, 평가부(150)는 상악 및 하악의 각 영역별 강도를 기반으로 산출되는 패턴 밀도를 디자인하여 반영한 모델에 대하여 평가할 수 있다. In addition, according to an embodiment, the evaluation unit (150) can evaluate a model that reflects the pattern density calculated based on the intensity of each region of the upper and lower jaw.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 치조골의 각 영역별 강도를 기반으로 한 패턴 밀도를 디자인하여 반영한 모델을 평가하는 방법의 일예를 나타내는 도면이다. 도 10을 참조하면, 상술한 바와 같이 상악 및 하악의 각 영역별 강도(즉, 치조골의 각 영역별 강도)를 기반으로 산출되는 패턴 밀도를 시편 형태로 구현할 경우, 도 10의 (a)에 도시된 것처럼, 평가부(150)는 상기 시편에 임플란트를 식립한 다음 실제 환자의 임플란트 식립 결과와 유사한지를 드릴 토크를 사용하여 측정하고, 상기 측정된 드릴 토크를 기반으로 상기 시편의 구현이 적합한지 여부를 평가할 수 있다. 여기서, 도 10의 (b)는 드릴 토크의 측정 결과를 나타내는 표이다. FIG. 10 is a diagram showing an example of a method for evaluating a model that designs and reflects a pattern density based on the strength of each region of the alveolar bone according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, when the pattern density calculated based on the strength of each region of the maxilla and the mandible (i.e., the strength of each region of the alveolar bone) as described above is implemented in the form of a specimen, as shown in (a) of FIG. 10, the evaluation unit (150) implants an implant in the specimen and then measures whether the implant implantation result is similar to an actual patient's implant implantation result using a drill torque, and can evaluate whether the implementation of the specimen is suitable based on the measured drill torque. Here, (b) of FIG. 10 is a table showing the measurement results of the drill torque.

또한, 실시예에 따라, 평가부(150)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행한 결과를 미리 계획한 임플란트 시술 데이터와의 정합 여부를 평가하고, 이를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션의 정확도를 평가할 수 있다.In addition, according to an embodiment, the evaluation unit (150) can evaluate whether the results of a simulation performed based on the simulator for the modeled implant placement are consistent with the previously planned implant surgery data, and can evaluate the accuracy of the implant placement simulation based on this.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 식립 시뮬레이션의 평가를 수행하는 방법의 일예를 나타내는 도면이다. 도 11을 참조하면, 평가부(150)는 상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션을 수행한 후 그 결과를 스캔 장치를 통해 스캔할 수 있다(도 11의 좌측 이미지 참조). 그리고, 평가부(150)는 상기 스캐닝된 결과 데이터를 미리 계획한 임플란트 시술 데이터와의 정합을 통해서 임플란트 식립의 각도, 거리, 오차 등을 측정하여 시뮬레이션의 정확도를 평가할 수 있다(도 11의 우측 이미지 참조).FIG. 11 is a diagram showing an example of a method for performing an evaluation of an implant placement simulation according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, the evaluation unit (150) can perform an implant placement simulation based on the modeled simulator for implant placement and then scan the result using a scanning device (see the left image of FIG. 11). Then, the evaluation unit (150) can measure the angle, distance, error, etc. of the implant placement by matching the scanned result data with the pre-planned implant surgery data, thereby evaluating the accuracy of the simulation (see the right image of FIG. 11).

상술한 본 발명에 따르면, 교육용 시뮬레이션을 위한 환자 맞춤형 시뮬레이터를 제공할 수 있다. 즉, 특정 환자에 대한 의료 데이터에 기반하여 상기 특정 환자를 위한 임플란트 식립 모델링이 가능하다. 또한, 환자의 실제 식립할 치아 위치와 함께 훈련을 위한 치아 위치를 다양하게 설정하여 모델링 가능하므로, 현실에서 발생할 수 있는 다양한 임플란트 식립 케이스들을 시뮬레이션할 수 있도록 제공한다. According to the present invention described above, a patient-tailored simulator for educational simulation can be provided. That is, implant placement modeling for a specific patient is possible based on medical data for the specific patient. In addition, since the positions of teeth for training can be set in various ways along with the positions of teeth to be actually placed in the patient, it is possible to provide simulations for various implant placement cases that can occur in reality.

상술한 본 발명에 따르면, 환자가 입을 닫은 상태의 영상뿐만 아니라 입을 벌린 상태의 영상을 고려하여 각각 다양한 환자에 따른 다양한 상태의 치아를 반영하여 시뮬레이터를 구현함으로써 보다 정확한 시뮬레이션 교육을 제공할 수 있다. According to the present invention described above, by considering not only images of a patient with his or her mouth closed but also images of a patient with his or her mouth open, a simulator is implemented to reflect teeth in various states for each patient, thereby providing more accurate simulation education.

상술한 본 발명에 따르면, 치조골의 영역별 강도에 기반하여 임플란트 식립 시뮬레이터를 모델링하고, 또한 치조골의 영역별 강도에 따라 패턴 밀도를 다르게 설정하여 임플란트 식립 시뮬레이터에 반영함으로써, 실제 환자와 동일한 시뮬레이션 환경을 제공하여 현실감을 높일 수 있다. According to the present invention described above, by modeling an implant placement simulator based on the strength of each region of the alveolar bone and reflecting the pattern density differently according to the strength of each region of the alveolar bone in the implant placement simulator, a simulation environment identical to that of an actual patient can be provided to increase realism.

상술한 본 발명에 따르면, 임플란트 식립 후 시술이 잘 되었는지를 평가함으로써 임플란트 식립의 정확도 측정이 가능하다. According to the present invention described above, it is possible to measure the accuracy of implant placement by evaluating whether the procedure was performed well after implant placement.

이상에서 전술한 본 발명에 따른 방법은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.The method according to the present invention described above can be implemented as a program (or application) to be executed in combination with a computer, which is hardware, and stored in a medium.

한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.Meanwhile, the disclosed embodiments may be implemented in the form of a recording medium storing instructions executable by a computer. The instructions may be stored in the form of program codes, and when executed by a processor, may generate program modules to perform the operations of the disclosed embodiments. The recording medium may be implemented as a computer-readable recording medium.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. Computer-readable storage media include all types of storage media that store instructions that can be deciphered by a computer. Examples include ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), magnetic tape, magnetic disk, flash memory, and optical data storage devices.

이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 개시가 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.As described above, the disclosed embodiments have been described with reference to the attached drawings. Those skilled in the art to which the present disclosure pertains will understand that the present disclosure can be implemented in forms other than the disclosed embodiments without changing the technical idea or essential features of the present disclosure. The disclosed embodiments are exemplary and should not be construed as limiting.

Claims (17)

임플란트 식립을 위한 시뮬레이터 장치에 의해 수행되는, 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법에 있어서,
환자의 CBCT(Cone Beam CT) 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출하는 단계;
상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출하는 단계; 및
상기 해부학적 구조 및 상기 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링하는 단계;를 포함하고,
상기 해부학적 구조는, 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함하되,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링은,
상기 해부학적 구조로부터 추출된 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 산출하고, 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 반영하여 수행하고,
상기 상악 및 상기 하악 각각은, 앞니에서 송곳니까지의 제1 영역, 송곳니에서 소구치까지의 제2 영역, 소구치에서 대구치까지의 제3 영역으로 구분하되,
상기 제1 내지 상기 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 산출하고,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링은,
상기 제1 내지 상기 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 기반으로 패턴 밀도를 산출하고, 상기 제1 내지 상기 제3 영역 각각에 대해 산출된 패턴 밀도를 디자인하여 반영하는, 방법.
In the design and manufacturing method of an implant placement simulator, which is performed by a simulator device for implant placement,
A step of extracting anatomical structures based on the patient's CBCT (Cone Beam CT) image;
A step of extracting the degree of opening based on a 3D scan image of the patient's face with the mouth open; and
A step of modeling a simulator for implant placement based on the above anatomical structure and the degree of opening;
The above anatomical structure comprises at least one of the maxilla, mandible, skin, maxillary sinus, inferior alveolar nerve canal, teeth, or tongue,
Modeling of the simulator for implant placement above,
The intensity of each region of the maxilla and the mandible extracted from the above anatomical structure is calculated, and the intensity of each region of the maxilla and the mandible is reflected and performed.
The upper jaw and the lower jaw are each divided into a first region from the incisors to the canines, a second region from the canines to the premolars, and a third region from the premolars to the molars.
Calculate the strength of the alveolar bone located corresponding to each of the first to third areas,
Modeling of the simulator for implant placement above,
A method for calculating a pattern density based on the strength of the alveolar bone located corresponding to each of the first to third regions, and reflecting the calculated pattern density in a design for each of the first to third regions.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터는, 3D 프린팅 데이터로 사용되며,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 상기 해부학적 구조의 물성에 기초하여 상기 3D 프린팅 데이터를 이용하여 제작하는 단계;를 더 포함하는, 방법.
In the first paragraph,
The data for the simulator for the above modeled implant placement is used as 3D printing data.
A method further comprising the step of manufacturing a simulator for implantation of the modeled implant using the 3D printing data based on the properties of the anatomical structure.
제4항에 있어서,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대해 상기 해부학적 구조 중 상기 피부에 대응하는 구조물에 실리콘 캐스팅을 이용하여 제작하는 단계;를 더 포함하는, 방법.
In paragraph 4,
A method further comprising the step of manufacturing a structure corresponding to the skin among the anatomical structures using silicone casting for the simulator for implant placement of the modeled implant.
제1항에 있어서,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행한 결과를 스캔하여, 미리 계획한 임플란트 시술 데이터와의 정합 여부를 평가하는 단계;를 더 포함하는, 방법.
In the first paragraph,
A method further comprising: a step of scanning the results of a simulation performed based on a simulator for the above-mentioned modeled implant placement to evaluate whether they match with the previously planned implant surgery data.
제1항에 있어서,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링은,
상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 상기 3D 스캔 영상을 기반으로 치아의 위치, 및 치아의 교합면을 추출하여 더 반영하는, 방법.
In the first paragraph,
Modeling of the simulator for implant placement above,
A method for further reflecting the positions of teeth and the occlusal plane of teeth based on the 3D scanned image of the patient's face with the mouth open.
제1항에 있어서,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터는, 임플란트 식립이 필요한 실제 위치의 치아 또는 시뮬레이션을 위한 훈련 대상 위치의 치아를 제거한 상태를 계산하여 모델링되며,
상기 실제 위치의 치아 또는 상기 훈련 대상 위치의 치아가 제거된 시뮬레이터를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션을 제공하는, 방법.
In the first paragraph,
The above-mentioned simulator for implant placement is modeled by calculating the state of removing teeth in the actual location where implant placement is required or teeth in the training target location for simulation.
A method for providing an implant placement simulation based on a simulator in which a tooth at the actual location or a tooth at the training target location is removed.
임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 수행하는 시뮬레이터 장치에 있어서,
환자의 CBCT(Cone Beam CT) 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출하고, 상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출하는 정보 추출부; 및
상기 해부학적 구조 및 상기 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링하는 모델링부;를 포함하고,
상기 해부학적 구조는, 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함하되,
상기 모델링부는,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링을 수행함에 있어서, 상기 해부학적 구조로부터 추출된 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 산출하고, 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 반영하여 모델링하고,
상기 상악 및 상기 하악 각각은, 앞니에서 송곳니까지의 제1 영역, 송곳니에서 소구치까지의 제2 영역, 소구치에서 대구치까지의 제3 영역으로 구분하되,
상기 모델링부는,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링을 수행함에 있어서, 상기 제1 내지 상기 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 산출하여 반영하고,
상기 모델링부는,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링을 수행함에 있어서, 상기 제1 내지 상기 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 기반으로 패턴 밀도를 산출하고, 상기 제1 내지 상기 제3 영역 각각에 대해 산출된 패턴 밀도를 디자인하여 반영하는, 장치.
In a simulator device for performing implant placement simulator design and manufacturing method,
An information extraction unit that extracts an anatomical structure based on a CBCT (Cone Beam CT) image of the patient and extracts the degree of opening based on a 3D scan image of the patient's face with the mouth open; and
A modeling unit for modeling a simulator for implant placement based on the above anatomical structure and the degree of opening;
The above anatomical structure comprises at least one of the maxilla, mandible, skin, maxillary sinus, inferior alveolar nerve canal, teeth, or tongue,
The above modeling part,
In modeling the simulator for implant placement, the strength of each region of the maxilla and the mandible extracted from the anatomical structure is calculated, and the strength of each region of the maxilla and the mandible is reflected in the model.
The upper jaw and the lower jaw are each divided into a first region from the incisors to the canines, a second region from the canines to the premolars, and a third region from the premolars to the molars.
The above modeling part,
In modeling the simulator for implant placement, the strength of the alveolar bone located corresponding to each of the first to third areas is calculated and reflected.
The above modeling part,
A device for modeling a simulator for implant placement, wherein the device calculates a pattern density based on the strength of the alveolar bone located corresponding to each of the first to third regions, and reflects the calculated pattern density by designing it for each of the first to third regions.
삭제delete 삭제delete 제9항에 있어서,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대한 데이터는, 3D 프린팅 데이터로 사용되며,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 상기 해부학적 구조의 물성에 기초하여 상기 3D 프린팅 데이터를 이용하여 제작하는 3D 프린팅부;를 더 포함하는, 장치.
In Article 9,
The data for the simulator for the above modeled implant placement is used as 3D printing data.
A device further comprising a 3D printing unit that produces a simulator for implantation of the modeled implant using the 3D printing data based on the properties of the anatomical structure.
제12항에 있어서,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터에 대해 상기 해부학적 구조 중 상기 피부에 대응하는 구조물에 실리콘 캐스팅을 이용하여 제작하는 실리콘 캐스팅부;를 더 포함하는, 장치.
In Article 12,
A device further comprising a silicone casting part manufactured using silicone casting for a structure corresponding to the skin among the anatomical structures for the simulator for implant placement modeled above.
제9항에 있어서,
상기 모델링된 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행한 결과를 스캔하여, 미리 계획한 임플란트 시술 데이터와의 정합 여부를 평가하는 평가부;를 더 포함하는, 장치.
In Article 9,
A device further comprising an evaluation unit for scanning the results of a simulation performed based on a simulator for the above-mentioned modeled implant placement and evaluating whether they match with the previously planned implant surgery data.
제9항에 있어서,
상기 모델링부는,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링을 수행함에 있어서, 상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 상기 3D 스캔 영상을 기반으로 치아의 위치, 및 치아의 교합면을 추출하여 더 반영하는, 장치.
In Article 9,
The above modeling part,
A device for modeling a simulator for implant placement, which extracts and further reflects the positions of teeth and the occlusal surfaces of teeth based on the 3D scanned image of the patient's face with the mouth open.
제9항에 있어서,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터는, 임플란트 식립이 필요한 실제 위치의 치아 또는 시뮬레이션을 위한 훈련 대상 위치의 치아를 제거한 상태를 계산하여 모델링되며,
상기 실제 위치의 치아 또는 상기 훈련 대상 위치의 치아가 제거된 시뮬레이터를 기반으로 임플란트 식립 시뮬레이션을 제공하는, 장치.
In Article 9,
The above-mentioned simulator for implant placement is modeled by calculating the state of removing teeth in the actual location where implant placement is required or teeth in the training target location for simulation.
A device providing an implant placement simulation based on a simulator in which a tooth in the actual location or a tooth in the training target location has been removed.
컴퓨터 판독가능 저장 매체 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 임플란트 식립 시뮬레이터 디자인 및 제작 방법을 수행하기 위한 이하의 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은:
환자의 CBCT(Cone Beam CT) 영상을 기반으로 해부학적 구조를 추출하는 동작;
상기 환자의 입을 연 상태의 얼굴을 스캔한 3D 스캔 영상을 기반으로 개구 정도를 추출하는 동작; 및
상기 해부학적 구조 및 상기 개구 정도를 기반으로 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터를 모델링하는 동작;을 포함하고,
상기 해부학적 구조는, 상악, 하악, 피부, 상악동, 하치조신경관, 치아, 또는 혀 중 적어도 하나를 포함하되,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링은,
상기 해부학적 구조로부터 추출된 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 산출하고, 상기 상악 및 상기 하악 각각의 영역별 강도를 반영하여 수행하고,
상기 상악 및 상기 하악 각각은, 앞니에서 송곳니까지의 제1 영역, 송곳니에서 소구치까지의 제2 영역, 소구치에서 대구치까지의 제3 영역으로 구분하되,
상기 제1 내지 상기 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 산출하고,
상기 임플란트 식립을 위한 시뮬레이터의 모델링은,
상기 제1 내지 상기 제3 영역에 각각 대응하여 위치한 치조골의 강도를 기반으로 패턴 밀도를 산출하고, 상기 제1 내지 상기 제3 영역 각각에 대해 산출된 패턴 밀도를 디자인하여 반영하는, 컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
A computer program stored in a computer-readable storage medium, wherein the computer program, when executed on one or more processors, causes the computer program to perform the following operations for performing a method for designing and manufacturing an implant placement simulator, the operations being:
An operation to extract anatomical structures based on a patient's Cone Beam CT (CBCT) image;
An operation for extracting the degree of mouth opening based on a 3D scan image of the patient's face with the mouth open; and
An operation of modeling a simulator for implant placement based on the above anatomical structure and the degree of opening;
The above anatomical structure comprises at least one of the maxilla, mandible, skin, maxillary sinus, inferior alveolar nerve canal, teeth, or tongue,
Modeling of the simulator for implant placement above,
The intensity of each region of the maxilla and the mandible extracted from the above anatomical structure is calculated, and the intensity of each region of the maxilla and the mandible is reflected and performed.
The upper jaw and the lower jaw are each divided into a first region from the incisors to the canines, a second region from the canines to the premolars, and a third region from the premolars to the molars.
Calculate the strength of the alveolar bone located corresponding to each of the first to third areas,
Modeling of the simulator for implant placement above,
A computer program stored in a computer-readable storage medium, which calculates a pattern density based on the strength of the alveolar bone located corresponding to each of the first to third regions, and designs and reflects the calculated pattern density for each of the first to third regions.
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