가상의 환경에서 대응하는 가상의 대상을 조작하도록 물리적 대상을 이용하기 위한 방법 및 관련 장치와 컴퓨터 프로그램 제품

본 발명은 수술 로봇들과 연관 계획 및 안내 시스템들에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 예를 들면, 치과 수술에서 사용되는 유도 수술 로봇 시스템을 위한 계획 장치에 관한 것이며, 여기서 상기 계획 장치는 가상의 환경에서 가상의 대상을 구현하도록 구성되고, 상기 가상의 대상은 상기 수술 절차의 계획과 실행에서 상기 조작된 물리적 대상과 동일한 방식으로 대응하는 물리적 대상의 물리적 조작에 반응한다.

치아 임플란트 절차는 일반적으로 다음의 진단을 내리는 과정, 임플란트의 위치를 계획하는 과정, 해부학적 구조를 외과적으로 연마하고 임플란트(즉, 고착 포스트)를 위치시키는 과정, 그리고 이후에 지대치 및 치아머리(즉, 보철 치아/치아들)를 부착하는 과정의 몇몇 측면들을 수반한다. 일부 예들에 있어서, 이와 같은 절차는, 예를 들면, 로봇 수술 시스템을 통해 자동화될 수 있다. 치아 이식 수술 시스템들과 같은 일부 수술 시스템들은 계획된 수술 부위의 비침습 영상화(즉, CT 스캔을 통해)에 기초하여 상기 수술 절차의 계획을 수행할 수 있다. 상기 계획의 결과, 즉 상기 수술 부위 또는 환자의 해부학적 구조의 수집된 영상(들)은 이에 따라, 예를 들면, 진단을 위해, 수술 연습을 위해, 수술 전의 계획을 위해, 드릴 가이드를 제조하기 위해, 또는 촉각이나 자율 로봇 시스템을 안내하기 위해 이용될 수 있다.

이러한 관점에서, 일부 이러한 안내 및/또는 유도 의료 장치들은 수술 동안에 의도된 과정의 동작을 결정하도록 수술 전의 계획을 요구할 수 있다. 일부 현재의 계획 시스템들은, 예를 들어, 이와 같은 "가상의" 수술 전의 계획 절차를 구현하기 위해 2D 스크린들과 마우스 및 키보드와 같은 상호 작용 도구들을 이용할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 삼차원 배치는, 예를 들면, 3D 디스플레이 장치의 가상의 공간 내에 포인터로서 사용될 수 있는 펜형의 스타일러스(stylus)와 결합되는 입체 스크린 및 3D 안경을 포함하는 삼차원(3D) 디스플레이 장치(예를 들면, 도 1 참조)를 이용하여 구현될 수 있다. 그러나, 이러한 시스템을 이용하는 상기 가상의 대상(즉, 치아 임플란트 또는 수술 기구)의 조작은 2D 환경에서 이차원(2D) 대상을 조작하던지, 또는 3D 환경에서 3D 대상을 조작하던지 상기 사용자에게 반드시 "자연적"이지 않을 수 있다. 즉, 상기 가상의 대상을 마우스 또는 스타일러스를 사용하여 종래의 방식으로 조작하는 것은 반드시 직관적이거나, 인체 공학적으로 알맞지 않을 수 있으며, 다양한 추가적인 동작들이 상기 가상의 대상에 원하는 동작/이동을 부여하기 위해 상기 사용자에 의해 요구될 수 있다(즉, 불편함).

종래의 이차원 계획 장치(즉, 데스크톱 또는 랩톱 컴퓨터)를 이용하는 치아 임플란트 계획 절차에서, 사용자는, 예를 들면, 일반적으로 디스플레이 스크린 상의 가상의 공간 내의 원하는 위치에 가상의 치아 임플란트를 드래그 및 드롭하기 위해 상기 컴퓨터와 연관된 마우스를 클릭하고 드래그할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 상기 사용자에게 조작되는 각각의 가상의 대상이나 위치 또는 이에 대해 상기 가상의 대상이 조작되는 다른 대상 상의 표적에 원들/십자선들을 정렬하는 것이 요구될 수 있다. 그러나, 이러한 종래의 마우스의 조작은 상기 계획 절차가 3D 계획 장치에 의해 수행될 때에 반드시 효과적이지 않을 수 있다. 비록 스타일러스가 이러한 문제를 처리하기 위해 사용될 수 있지만, 상기 스타일러스의 팁과 연관된 기능들을 이용하는 상기 3D 공간 내의 상기 가상의 물체의 조작이 반드시 직관적이거나, 인체 공학적으로 알맞거나, 편리하지 않게 될 수 있다.

이와 같이, 상기 사용자가 시스템에 상당히 경험이 있거나 그렇지 않던지 이차원 또는 삼차원의 가상의 환경에서 치아 임플란트 또는 수술 기구와 같은 가상의 대상을 조작하기 위해 보다 직관적이며, 인체 공학적으로 알맞고 편리한 시스템을 구현하는 이와 같은 계획 및/또는 훈련 장치와 방법으로, 예를 들면, 수술 로봇 시스템을 위한 계획 및/또는 훈련 장치와 방법을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

전술한 요구들 및 다른 요구 사항들은, 특정한 일 측면에서, 절차를 계획하기 위한 시스템을 제공하는 본 발명의 측면들에 의해 충족된다. 이와 같은 시스템은 제1 가상의 요소(virtual element)를 디스플레이하도록 구성되는 디스플레이 장치 및 프로세서를 가지며, 상기 디스플레이 장치가 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하게 하기 위해 상기 디스플레이 장치와 통신하도록 구성되는 컨트롤러 장치를 포함한다. 물리적 컨트롤 요소(control element)는 상기 컨트롤러 장치와 통신하며, 상기 제1 가상의 요소에 대응하도록 구성되므로, 상기 컨트롤 요소의 실제의 조작이 상기 컨트롤 요소의 실제의 조작에 대한 상기 제1 가상의 요소의 대응하는 반응으로서 상기 컨트롤러 장치의 프로세서를 통해 상기 디스플레이 장치 상에 디스플레이된다.

본 발명의 다른 측면은 절차를 계획하기 위한 방법을 제공한다. 이와 같은 방법은 프로세서를 가지며 디스플레이 장치와 통신하도록 구성되는 컨트롤러 장치로 제1 가상의 요소를 상기 디스플레이 장치 상에 디스플레이하는 단계; 상기 컨트롤러 장치와 통신하며 상기 제1 가상의 요소에 대응하도록 구성되는 물리적 컨트롤 요소를 조작하는 단계; 그리고 상기 컨트롤러 장치의 프로세서를 통해 상기 컨트롤 요소의 실제의 조작에 대응하는 상기 제1 가상의 요소의 반응을 상기 디스플레이 장치 상에 디스플레이하는 단계를 포함한다.

또 다른 측면은 절차를 계획하기 위한 방법을 제공하며, 상기 방법은 디스플레이 장치를 통해 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계; 프로세서를 통해 상기 제1 가상의 요소에 대응하도록 구성되는 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작을 분석하는 단계; 그리고 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작의 분석에 대응하여, 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작에 대응하는 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하는 단계를 포함한다.

또 다른 측면은 컨트롤 요소 인터페이스와 동작 가능하게 연결되는 처리 회로부를 포함하는 시스템을 제공하며, 여기서 상기 처리 회로부는 상기 시스템이 적어도 디스플레이 장치 상에 제1 가상의 요소를 디스플레이하게 하고; 상기 제1 가상의 요소에 대응하도록 구성되는 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작을 분석하게 하며; 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작에 대응하여, 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작에 대응하는 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하게 하도록 구성된다.

또 다른 측면은 저장되는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 명령들을 가지는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 명령들은 절차를 계획하기 위한 시스템 상에 구현되는 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때에 상기 시스템이 디스플레이 장치를 통해 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계; 프로세서를 통해 상기 제1 가상의 요소에 대응하도록 구성되는 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작을 분석하는 단계; 및 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작의 분석에 대응하여, 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작에 대응하는 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하는 단계를 포함하는 방법을 수행하게 하는 프로그램 명령들을 포함한다.

본 발명은 이에 따라 제한되지 않고 다음의 예시적인 실시예들을 포함한다.

예시적 실시예 1 : 절차를 계획하기 위한 시스템에 있어서, 이와 같은 시스템은 제1 가상의 요소를 디스플레이하도록 구성되는 디스플레이 장치 및 프로세서를 가지는 컨트롤러 장치를 포함한다. 상기 컨트롤러 장치는 상기 디스플레이 장치와 통신하도록 구성되고, 상기 디스플레이 장치가 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하게 하도록 더 구성된다. 물리적 컨트롤 요소는 상기 컨트롤러 장치와 통신하며, 상기 컨트롤 요소는 상기 제1 가상의 요소에 대응하도록 구성되므로, 상기 컨트롤 요소의 실제의 조작이 상기 컨트롤러 장치의 프로세서를 통해 상기 컨트롤 요소의 실제의 조작에 대한 상기 제1 가상의 요소의 대응하는 반응으로서 상기 디스플레이 장치 상에 디스플레이된다.

예시적 실시예 2 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 제1 가상의 요소는 수술 장치를 포함하며, 상기 수술 장치는 치아 임플란트(dental implant) 및 상기 치아 임플란트를 수용하기 위해 턱 구조상에 부위를 준비하도록 구성되는 수술 기구의 하나를 포함한다.

예시적 실시예 3 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 컨트롤 요소와 동작 가능하게 체결되는 선택기 장치(selector device)를 더 포함하며, 상기 선택기 장치는 상기 컨트롤러 장치가 상기 제1 가상의 요소와 상기 컨트롤 요소를 연관되고 분리되는 것의 하나로 향하게 하도록 구성된다.

예시적 실시예 4 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 디스플레이 장치에 의해 선택적으로 디스플레이되는 제2 가상의 요소를 더 포함하며, 상기 제2 가상의 요소는 상기 제1 가상의 요소와 상호 작용하도록 구성된다.

예시적 실시예 5 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 제2 가상의 요소는 턱 구조의 표시를 포함한다.

예시적 실시예 6 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 컨트롤 요소의 실제의 조작은 병진 운동 및 회전 운동의 하나를 포함하며, 상기 디스플레이 장치 상에 디스플레이되는 상기 제1 가상의 요소의 대응하는 반응은 상기 병진 운동 및 회전 운동의 하나를 포함한다.

예시적 실시예 7 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 이차원 영상 및 삼차원 영상의 하나로 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하도록 구성된다.

예시적 실시예 8 : 절차를 계획하기 위한 방법에 있어서, 이와 같은 방법은 프로세서를 가지고 디스플레이 장치와 통신하도록 구성되는 컨트롤러 장치로 상기 디스플레이 장치 상에 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계를 포함하고; 물리적 컨트롤 요소를 조작하는 단계를 포함하며, 상기 컨트롤 요소는 상기 컨트롤러 장치와 통신하고, 상기 제1 가상의 요소에 대응되도록 구성되며; 상기 컨트롤러 장치의 프로세서를 통해 상기 디스플레이 장치 상에 상기 컨트롤 요소의 실제의 조작에 대응하는 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하는 단계를 포함한다.

예시적 실시예 9 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계는 수술 장치를 구비하는 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계를 더 포함하며, 상기 수술 장치는 치아 임플란트 및 상기 치아 임플란트를 수용하기 위해 턱 구조상에 부위를 준비하도록 구성되는 수술 기구의 하나를 구비한다.

예시적 실시예 10 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 컨트롤 요소와 동작 가능하게 체결되는 선택기 장치로 상기 컨트롤러 장치가 상기 제1 가상의 요소와 상기 컨트롤 요소를 연관되고 분리되는 것의 하나를 향하는 단계를 더 포함한다.

예시적 실시예 11 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 제2 가상의 요소를 상기 디스플레이 장치 상에 선택적으로 디스플레이하는 단계를 더 포함하며, 상기 제2 가상의 요소는 상기 제1 가상의 요소와 상호 작용하도록 구성된다.

예시적 실시예 12 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 제2 가상의 요소를 선택적으로 디스플레이하는 단계는 턱 구조의 표시를 구비하는 제2 가상의 요소를 선택적으로 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.

예시적 실시예 13 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 컨트롤 요소를 조작하는 단계는 병진 운동 및 회전 운동의 하나를 이에 부여하도록 상기 컨트롤 요소를 조작하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하는 단계는 상기 병진 운동 및 회전 운동의 하나에 대응하는 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.

예시적 실시예 14 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계는 이차원 영상 및 삼차원 영상의 하나로 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.

예시적 실시예 15 : 절차를 계획하기 위한 방법에 있어서, 이와 같은 방법은 디스플레이 장치를 통해 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계; 프로세서를 통해 상기 제1 가상의 요소에 대응하도록 구성되는 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작을 분석하는 단계; 그리고 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작의 분석에 대응하여, 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작에 대응하는 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하는 단계를 포함한다.

예시적 실시예 16 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계는 수술 장치를 구비하는 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계를 더 포함하며, 상기 수술 장치는 치아 임플란트 및 상기 치아 임플란트를 수용하기 위해 턱 구조상에 부위를 준비하도록 구성되는 수술 기구의 하나를 구비한다.

예시적 실시예 17 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 컨트롤 요소 인터페이스와 동작 가능하게 체결되는 선택기 장치로 상기 제1 가상의 요소와 상기 컨트롤 요소 인터페이스를 연관시키고 분리시키는 단계의 하나를 더 포함한다.

예시적 실시예 18 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 제2 가상의 요소를 상기 디스플레이 장치 상에 선택적으로 디스플레이하는 단계를 더 포함하며, 상기 제2 가상의 요소는 상기 제1 가상의 요소와 상호 작용하도록 구성된다.

예시적 실시예 19 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 디스플레이 장치 상에 턱 구조의 표시를 구비하는 제2 가상의 요소를 선택적으로 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.

예시적 실시예 20 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하는 단계는 상기 조작에 의해 상기 컨트롤 요소 인터페이스에 부여된 병진 운동 및 회전 운동의 하나에 대응하는 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.

예시적 실시예 21 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계는 이차원 영상 및 삼차원 영상의 하나로 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.

예시적 실시예 22 : 컨트롤 요소 인터페이스와 동작 가능하게 연결되는 처리 회로부를 포함하는 시스템에 있어서, 상기 처리 회로부는 상기 시스템이 적어도 디스플레이 장치 상에 제1 가상의 요소를 디스플레이하게 하고; 상기 제1 가상의 요소에 대응하도록 구성되는 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작을 분석하게 하며; 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작에 대응하여, 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작에 대응하는 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하게 하도록 구성된다.

예시적 실시예 23 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 처리 회로부는 상기 시스템이 수술 장치를 구비하는 제1 가상의 요소를 디스플레이하게 하도록 더 구성되며, 상기 수술 장치는 치아 임플란트 및 상기 치아 임플란트를 수용하기 위해 턱 구조상에 부위를 준비하도록 구성되는 수술 기구의 하나를 구비한다.

예시적 실시예 24 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 처리 회로는 상기 시스템이 상기 컨트롤러 장치를 상기 컨트롤 요소 인터페이스와 동작 가능하게 체결되는 선택기 장치로 상기 제1 가상의 요소와 상기 컨트롤 요소 인터페이스를 연관되고 분리되는 것의 하나로 향하게 하도록 더 구성된다.

예시적 실시예 25 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 처리 회로는 상기 시스템이 제2 가상의 요소를 상기 디스플레이 장치 상에 선택적으로 디스플레이하게 하도록 더 구성되며, 상기 제2 가상의 요소는 상기 제1 가상의 요소와 상호 작용하도록 구성된다.

예시적 실시예 26 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 처리 회로부는 상기 시스템이 턱 구조의 표시를 구비하는 제2 가상의 요소를 상기 디스플레이 장치 상에 선택적으로 디스플레이하게 하도록 더 구성된다.

예시적 실시예 27 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 처리 회로부는 상기 시스템이 상기 조작에 의해 상기 컨트롤 요소 인터페이스에 부여되는 병진 운동 및 회전 운동의 하나에 대응하는 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하게 하도록 더 구성된다.

예시적 실시예 28 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 처리 회로부는 상기 시스템이 이차원 영상 및 삼차원 영상의 하나로서 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하게 하도록 더 구성된다.

예시적 실시예 29 : 저장되는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 명령들을 가지는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서, 상기 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 명령들은 절차를 계획하기 위한 시스템 상에 구현되는 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때에 상기 시스템이 디스플레이 장치를 통해 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계; 프로세서를 통해 상기 제1 가상의 요소에 대응하도록 구성되는 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작을 분석하는 단계; 및 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작의 분석에 대응하여, 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작에 대응하는 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하는 단계를 포함하는 방법을 수행하게 하는 프로그램 명령들을 포함한다.

예시적 실시예 30 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서, 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계는 수술 장치를 구비하는 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계를 더 포함하며, 상기 수술 장치는 치아 임플란트 및 상기 치아 임플란트를 수용하기 위해 턱 구조상에 부위를 준비하도록 구성되는 수술 기구의 하나를 구비한다.

예시적 실시예 31 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서, 상기 프로그램 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 명령들은 상기 시스템 상에 구현되는 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때에 상기 시스템이 상기 컨트롤 요소 인터페이스와 동작 가능하게 체결되는 선택기 장치로 상기 제1 가상의 요소와 상기 컨트롤 요소 인터페이스를 연관시키고 분리시키는 단계의 하나를 더 포함하는 방법을 수행하게 한다.

예시적 실시예 32 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서, 상기 프로그램 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 명령들은 상기 시스템 상에 구현되는 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때에 상기 시스템이 상기 디스플레이 장치 상에 제2 가상의 요소를 선택적으로 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 방법을 수행하게 하며, 상기 제2 가상의 요소는 상기 제1 가상의 요소와 상호 작용하도록 구성된다.

예시적 실시예 33 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서, 상기 프로그램 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 명령들은 상기 시스템 상에 구현되는 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때에 상기 시스템이 상기 디스플레이 장치 상에 턱 구조의 표시를 구비하는 제2 가상의 요소를 선택적으로 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 방법을 수행하게 한다.

예시적 실시예 34 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서, 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하는 단계는 상기 조작에 의해 상기 컨트롤 요소 인터페이스에 부여되는 병진 운동 및 회전 운동의 하나에 대응하는 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.

예시적 실시예 35 : 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서, 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계는 이차원 영상 및 삼차원 영상의 하나로서 상기 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 이들 및 다른 특징들, 측면들 및 이점들은 다음에 간략히 설명되는 첨부된 도면들과 함께 다음의 상세한 설명의 이해로부터 명확해질 것이다. 본 발명은 이러한 특징들이나 요소들이 여기서의 특정 실시예의 설명에서 명백하게 결합되거나 그렇지 않으면 기술되는 지에 관계없이 여기서 설시되는 실시예들의 둘, 셋, 넷 또는 그 이상의 임의의 결합을 포함한다. 본 발명은 본 문에서 명백하게 다르게 기재되지 않는 한, 본 발명의 임의의 분리될 수 있는 특징들이나 요소들이 그 측면들 및 실시예들의 임의의 것으로 결합 가능하게 의도되는 바와 같이 도시되는 점이 전체적으로 이해되는 것으로 의도된다.

여기서의 요약이 단지 본 발명의 기본적인 이해를 제공하기 위해 일부 예시적인 측면들을 요약하는 목적들로 제공되는 점이 이해될 것이다. 이와 같이, 상술한 예시적인 측면들이 단지 예시적인 것들이며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 사상과 범주를 축소시키는 것으로 해석되지는 않아야 하는 점이 이해될 것이다. 본 발명의 범주가 여기에 요약되는 경우들에 추가하여 일부가 다음에 상세하게 설명되는 많은 잠재적인 측면들을 포괄하는 점이 이해될 것이다. 또한, 다른 측면들 및 여기에 개시되는 이러한 측면들의 이점들은 예시적인 설명되는 측면들의 원리들에 의해 예시되는 첨부된 도면들과 함께 이해되는 다음의 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.

앞서의 일반적인 용어들로 본 발명을 설명하였지만, 반드시 일정한 비율로 도시되지는 않는 첨부된 도면들이 참조될 것이며, 첨부된 도면들에 있어서,
도 1은 종래의 펜형의 스타일러스를 이용하여 삼차원 환경에서 컴퓨터화된 수술 계획 시스템 동작의 종래 기술의 예를 예시하고,
도 2a-도 2c는 환자의 구강에 대한 치아 이식 절차를 개략적으로 예시하며,
도 3 및 도 4는 본 발명의 다양한 측면들에 따른 치아 이식 시스템을 개략적으로 예시하고,
도 5는 본 발명의 일 측면에 따른 치아 이식 시스템의 계획 장치/배치를 개략적으로 예시하며,
도 6은 본 발명의 일 측면에 따른 치아 이식 시스템의 계획 장치/배치를 개략적으로 예시하며, 여기서 컨트롤 요소의 물리적 조작은 상기 컨트롤 요소의 구성에 대응하는 가상의 요소의 조작에 대해 대응하는 반응으로서 디스플레이 장치 상에 디스플레이되고,
도 7은 본 발명의 일 측면에 따른 치아 이식 시스템의 계획 장치/배치를 개략적으로 예시하며, 여기서 컨트롤 요소는 디스플레이 장치 상에 디스플레이되는 가상의 요소의 대응하는 표시로 구성된다.

이하에서 본 발명의 모든 측면들은 아니지만 일부 측면들이 도시되는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 실제로, 본 발명은 많은 다른 형태들로 구현될 수 있고, 여기에 설시되는 실시예들에 한정되는 것으로 간주되지 않아야 하며, 오히려 이들 실시예들은 본 발명이 적용될 수 있는 법률적 요구 사항들을 충족시키도록 제공되는 것이다. 도면들에 걸쳐 동일한 참조 부호들은 동일한 요소들을 언급한다.

본 발명의 다양한 측면들은, 예를 들면, Salcedo 등에게 허여되고 Neocis 및 본 출원의 양수인에게도 양도된 미국 특허 제8,808,000호에 개시되는 경우와 같은 유도 수술 로봇 시스템 및 방법을 적어도 부분적으로 기반으로 할 수 있다. Salcedo 등의 미국 특허 제8,808,000호의 개시 사항은 이에 따라 참조로 포함된다.

이러한 관점에서, 치아 이식 절차는 일반적으로 의사가 아래에 있는 턱뼈 구조를 볼 수 있도록 상기 환자의 잇몸 내로의 침습 절개(invasive incision)를 수반한다. 구멍이 이후에 치아 임플란트(dental implant)가 내부로 위치하는(예를 들면, 도 2a 참조) 상기 턱뼈 구조 내로 천공된다. 일부 예들에 있어서, 상기 치아 임플란트는, 예를 들면, 스크류 또는 다른 나사형 부재와 같은 형상이 될 수 있다. 상기 치아 임플란트가 상기 턱뼈 구조 내로 삽입되면, 외부 포스트가 상기 치아 임플란트에 부착되고(예를 들면, 도 2b 참조), 보철 캡(prosthetic cap)(즉, 치아머리 또는 치아 재생)이 상기 포스트에 부착된다(예를 들면, 도 2c 참조). 컴퓨터 단층 촬영법(CT) 및 보다 일반화되고 있는 다른 영상화 스캔들로써, 의사는 상기 침습 절개 없이 또는 그 전에 상기 턱뼈 구조를 도식적으로 가시화할 수 있다. 그러나, 상기 턱뼈 구조에 대한 및/또는 다른 임플란트들이나 치아들에 대한 상기 치아 임플란트의 정렬은, 예를 들면, 상기 치아 임플란트의 수명, 그 외양 및 상기 환자에 대한 편안을 결정하는 데 중요한 인자가 될 수 있다. 상기 치아 임플란트가 좋지 못하거나 그렇지 않으면 최적이 아니게 위치할 경우, 상기 치아 임플란트가 바람직하게 않게 실패할 수 있고(또는 적어도 보다 짧은 유지 수명을 가질 수 있고), 다른 치아들이나 치아 임플란트들이 바람직하게 않게 절충되게 할 수 있으며 및/또는 가까운 신경들을 손상시킬 수 있다.

도 3 및 도 4는 이에 따라 본 발명에 따른 치아 이식 시스템(dental implantation system)의 다양한 측면들을 예시하며, 상기 시스템은 대체로 참조 부호 100으로 나타낸다. 앞서 나타낸 바와 같이, 현재의 치아 이식 절차들은 일반적으로 영상화 단계를 수반하며, 여기서 상기 환자의 턱 구조의 CT 또는 다른 적절한 영상들이 얻어지고, 임의의 이상들(즉, 환자에게 임플란트 영역을 준비하기 위해 골 이식이 요구되는 지)이 진단된다. 의사는 이후에 임의의 이상들을 교정하고, 적절한 절개들이 상기 환자의 잇몸 내에서 이루어지면, 상기 환자의 턱 구조와 관련된 상태들에 기초하여 상기 침습 임플란트 절차를 진행한다. 이러한 관점에서, 해당 기술 분야의 숙련자라면 비록 본 발명이 환자의 턱 구조에 대해 이식되는 다양한 시스템들과 방법들의 일부 예시적인 측면들을 제공하지만, 여기에 개시되는 다양한 시스템들과 방법들이 용이하게 적용될 수 있거나, 그렇지 않으면 스플린트(splint) 또는 다른 체결 부재 사이의 연결과 연관되는 기준 표지(fiducial marker) 및 여기에 달리 개시되는 상기 환자의 턱 구조와 가깝거나 상호 관련될 수 있는 다른 수술 절차들(즉, 뇌수술, 두개골 수술, ENT 수술 또는 상기 환자의 머리/두개골 구조와 관련된 임의의 다른 수술 절차)에 용이하게 채용할 수 있는 점이 이해될 것이다.

본 발명의 다양한 측면들에 따른 치아 이식 시스템(100)은 상기 치아 임플란트 과정의 침습 부분 또는 적어도 환자-상호작용 부분에 대해 안내되도록(상기 환자의 구강 내의 또는 그렇지 않으면 체결되는 부위를 "준비"하도록) 구성되는 유도 환자-상호작용 장치(guided patient-interacting device)(150)(특정한 상응하는 목적이나 절차를 위한 상기 환자-상호작용 장치(150)를 구성하기 위하여 상기 환자-상호작용 장치(150)와 체결되는 특정 기구(500)에 따라 여기서는 달리 "절단 장치" 또는 "천공 장치" 또는 "부위 준비(site preparation) 장치" 또는 "이식 장치"라고 언급됨)를 제공함에 의해 현재의 치아 이식 과정들의 특정한 주관적 측면들을 다룬다. 즉, 상기 환자-상호작용 장치(150)는, 예를 들면, 관절 암 부재(arm member)(350)(즉, 로봇 암)와 같은 안내 장치(guiding device)(200)와 동작 가능하게 체결된다. 상기 안내 장치(200)는, 예를 들면, 기준 표지를 형성하거나 그렇지 않으면 정의하는 스플린트(250)나 다른 체결 부재에 의해 상기 환자의 구강에 동작 가능하게 결속되거나 그렇지 않으면 연결되도록 적용된다. 즉, 하나의 예에서, 상기 스플린트(250)는 "단단한" 또는 안정적인 상호작용으로 상기 환자의 구강에 연결되도록 구성된다(즉, 상기 스플린트(250)가 상기 환자의 치아들에 결속되며 상기 환자의 구강에 대해 이동되지 않는다). 상기 스플린트(250)가 상기 환자의 구강에 대해 이동되지 않기 때문에, 상기 스플린트(250)의 위치가 알려지며, 이에 따라 예를 들어, 상기 안내 장치(200)를 통해 상기 환자-상호작용 장치/기구를 안내하고, 상기 치아 임플란트(300)와 연관되는 상기 환자의 구강 내의 부위를 준비(예를 들면, 도 2b 참조)하는 데 이용될 수 있는 기준 표지(즉, 상기 스플린트(250)와의 안정적인 상호작용 또는 이에 관련되거나 부착되어 형성되는 알려진 기원 또는 좌표)를 제공하도록 구성될 수 있다.

일 측면에 있어서, 상기 스플린트(250)는 "범용으로 응용 가능"하게(즉, 임의의 환자의 구강에 대해 안정적인 체결을 형성할 수 있게), 또는 적어도 환자들의 특정한 범주(즉, 환자의 특정한 체격이나 연령에 부합하는 하나의 사이즈)에 걸쳐 적용 가능하게 구성된다. 상기 기준 표지와 관련된 기준을 결정하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 스플린트(250)는 상기 환자의 치아들과 연결될 수 있고, 상기 환자의 턱뼈 구조가 이후에, 예를 들면, CT 또는 예를 들어, MRI와 같은 임의의 적합한 영상화 기술을 이용하여 영상화될 수 있다. 상기 기준 표지는 이에 따라 예를 들어, 상대 좌표계의 기준 기원으로 구현될 수 있다.

해당 기술 분야의 숙련자는 상기 스플린트(250)가 여기서 논의되는 바와 같은 원하는 기능을 구현하기 위해 많은 다른 방식들로 구성될 수 있는 점을 이해할 것이다. 예를 들면, 상기 스플린트(250)는 상기 환자의 상태에 따라 적절한 방식으로 상기 환자의 구강에 단단하게 부착될 수 있다. 즉, 상기 환자가 상기 스플린트(250)를 지지할 수 있는 일부의 강한 치아들을 가질 경우, 상기 스플린트(250)는 접착제 또는 적합한 클램프로 상기 치아들에 부착될 수 있다. 이가 없는(즉, 치아들이 없는) 환자들에 대해, 상기 스플린트(250)를 제 위치에 안정적으로 고정하도록 본 핀(bone pin)들이 상기 스플린트(250)를 통해 상기 환자의 턱뼈 구조 내로 천공될 수 있다. 상기 스플린트(250)는 또한, 예를 들면, 적절한 본 스크류(bone screw)들을 사용하여 임의의 환자의 턱뼈 구조에 부착될 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 환자의 구강에 대한 상기 스플린트(250)의 위치 결정은 상기 스플린트(250)가 제 위치에 단단하게 남아 있는 한 결정적이거나 중요하지 않을 수 있다. 기준 표지(도시되지 않음)가 이후에 상기 안정적인 연결에 의해 형성될 수 있거나, 그렇지 않으면 상기 스플린트(250)에 부착될 수 있거나, 포함될 수 있거나, 연관될 수 있으며, 여기서 상기 기준 표지는 3차원 공간 내에 상기 기준 표지를 독특하게 한정하는 기하학적 구조 또는 다른 특성이나 특징을 가지도록(즉, 상기 기준 표지가 상기 환자의 턱뼈 구조의 영상들 내에서 용이하게 식별되거나, 그렇지 않으면 기계 장치, 전기 장치, 전기 기계 장치, 광학 장치, 자기 장치, 또는 임의의 다른 적합한 검출/추적 장치 혹은 이들의 결합을 이용하여 검출 가능하고 추적 가능하게 되도록) 구성된다. 이러한 예들에 있어서, 상기 기준 표지는, 예를 들면, CT 또는 MRI에 의해 얻어지는 영상 내에서 분명하게 확인될 수 있는, 예를 들면 방사선 불투과성의 물질로 구성될 수 있다.

일 측면에 있어서, 상기 환자-상호작용 장치(150)는 , 예를 들면, 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 동작(즉, 특정 방향(수평 및/또는 수직)으로의 이동 및/또는 축에 대한 회전)의 범위를 결정하도록 구성되는 관절 암 부재 또는 로봇 암(350)의 형태로 상기 안내 장치(200)와 체결될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 상기 안내 장치(200)의 기능성은 상기 관절 암 부재(350) 자체의 구성과 배치에 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 관절 암 부재(350) 또는 그 일부들은 상기 수술 절차를 구현하는 사용자의 조작에 따라 원하는 방향 및 배향으로 상기 관절 암 부재(350)의 원위측 단부를 안내하기 위해 협력하도록 구성되고 배열되는 하나 또는 그 이상의 액추에이터(actuator)들을 포함할 수 있거나, 이들에 체결될 수 있다.

일부 예들에 있어서, 상기 안내 장치(200)는 상기 스플린트(250)와 상기 환자-상호작용 장치(150) 사이 및/또는 상기 스플린트(250)와 상기 암 부재(350) 사이에서 통신하는 통신 요소(communication element)(400)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 통신 요소(400)는 상기 스플린트(250)를 상기 환자-상호작용 장치(150) 또는 상기 암 부재(350)에 연결하는 기계식 연결 장치(linkage)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 통신 요소(400)는, 예를 들면, 상기 환자와 연결되는 상기 스플린트(250)에 부착되는 기계식- 또는 물리적-추적 암을 포함할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 상기 암(통신 요소(400))은 운동 마운트(kinematic mount)를 포함하는 부착 메커니즘(attachment mechanism)으로 상기 스플린트(250)(단단하고 알려진 재현 가능한 방식으로)에 부착될 수 있다(즉, 운동 마운트가 상기 암과 상기 스플린트(250) 사이에 체결될 수 있다). 상기 부착 메커니즘 및 상기 스플린트(250)를 통해 이러한 방식으로 상기 환자에 부착되면, 상기 통신 요소(400)는 여전히 상기 환자가 상기 수술 과정 동안에 이동하는 경우에 상기 환자-상호작용 장치(150) 및/또는 상기 암 부재(350)의 정확한 안내를 제공하면서, 상기 환자-상호작용 장치(150) 및/또는 상기 암 부재(350)에 대한 상기 환자의 위치에 관한(즉, 상기 보증 또는 기준 표지에 관한) 데이터(일정하게, 선택적으로 또는 그렇지 않으면 필요한 바에 따라)를 제공하도록 추적되거나 모니터될 수 있다.

그러나, 해당 기술 분야의 숙련자는 이에 따라 결정되는 상기 스플린트(250) 및/또는 이에 따라 결정되는 상기 기준 표지가 많은 다른 방식들로 상기 환자-상호작용 장치(150) 및/또는 상기 암 부재(350)와 통신할 수 있는 점을 이해할 것이다. 예를 들면, 상기 물리적 암(통신 요소(400)) 대신에 또는 추가적으로, 상기 기준 표지는 무선 트랜스시버, 결선 연결, 광학 통신 시스템(즉, 카메라 또는 다른 비디오 장치), 음향 추적 시스템, 또는 사실상 전기식, 기계식, 전기 기계식, 음향식, 혹은 광학식이든 임의의 다른 적합한 메커니즘을 포함하는 통신 요소(400)를 통해 통신할 수 있다. 즉, 다양한 예들에서, 상기 운동 마운트 자체가 상기 수술 로봇을 위한 안내 시스템과 연관되는 추적 부분(및/또는 상기 추적 암 또는 다른 추적 사항)을 위한 부착 포인트를 포함할 수 있다(즉, 여기서, 예를 들어, 반사형 표지들이 상기 기준 표지의 광학식 추적을 위한 부착 포인트에 장착될 수 있거나, 상기 스플린트 장치 자체 또는 상기 부착 포인트가 상기 기준 표지의 기계식 추적을 위한 이의 기계적 연결을 형성하는 고정 부위를 포함할 수 있거나, 상기 부착 포인트가 달리 사실상 전기식, 기계식, 전기 기계식, 음향식 혹은 광학식이든 상기 기준 표지를 위한 임의의 다른 적합한 추적 장치와 연관되는 적절한 요소를 수용하도록 구성될 수 있다). 다른 측면들에 있어서, 상기 운동 마운트는, 예를 들면, 상기 운동 마운트(500)에 영구적으로 부착될 수 있고, 광학식 추적 장치에 의해 추적되도록 구성될 수 있는 하나 또는 그 이상의 표지들(즉, 광학 추적 표지)과 같이 특정 추적 장치들을 위한 고정 장착 부위로서 기능하도록 구성될 수 있거나 배치될 수 있다.

임의의 예에 있어서, 상기 시스템(100)은 내부에 배치되는 상기 스플린트(250)를 구비하는 상기 환자의 구강의 영상에 대해 상기 기준 표지를 결정하거나, 제어하거나. 추적하기 위한 컨트롤러 장치(450)(즉, 도 4에 도시한 바와 같은 컴퓨터 장치)를 포함하도록 더 구성될 수 있다. 상기 컨트롤러 장치(450)는 또한 상기 기준 표지가 상기 환자-상호작용 장치(150) 및/또는 상기 암 부재(350)와 적절하게 통신하도록 구성되고 배치될 수 있다. 일부 측면들에 있어서, 상기 시스템(100) 또는 상기 컨트롤러 장치(450)는 또한 계획 장치(planning device)를 포함할 수 있거나, 다르게는 여기에 개시되는 바와 같이 사용자가 상기 시스템(100)의 하드웨어 및/또는 소프트웨어와 함께 상기 가상의 이식 계획을 진전시키기 위한 계획 기능성을 포함할 수 있다.

일 측면에 있어서, 상기 컨트롤러 장치(450)는 상기 환자의 턱뼈 구조의 영상(내부에 상기 스플린트(250)를 갖는)을 수신하도록 더 구성될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 프로세서를 포함하는 상기 컨트롤러 장치(450)는 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 결합을 포함할 수 있는 계획 루틴(즉, 계획 장치 및/또는 계획 기능성)을 수행할 수 있도록 더 구성될 수 있다. 상기 계획 루틴은 이에 따라 상기 의사가, 예를 들면, 2차원 또는 3차원이든 포착된 영상(들)에 기초하여 가상의 이식 계획을 생성하고, 상기 영상(들)에 기초하는 컴퓨터 모델과 함께 상기 가상의 이식 계획 또는 상기 환자를 위한 보철의 배치 결정을 진전시키기 위하여 "가상의 임플란트(virtual implant)"와 함께 상기 환자의 턱뼈 구조의 영상(들)을 조작하게 한다. 일부 측면들에 있어서, 상기 계획 루틴, 가상의 이식 계획 및/또는 배치 결정은, 예를 들면, 해당 기술 분야의 숙련자에게 이해될 수 있는 바와 같이 계획 변수들을 상기 기준 표지와 연관시키도록 구성되는 좌표 시스템(상대 또는 절대)과 연관되어 생성될 수 있다. 다른 측면들에 있어서, 상기 컨트롤러 장치(450) 및/또는 이와 연관된 상기 계획 장치는, 예를 들면, 상기 임플란트(들)를 서로에 대해 또는 인접하는 치아들에 대해 정렬하고, 상기 임플란트(들)를 영향을 받는 신경에 대해 정렬하며 및/또는 상기 임플란트(들)를 상기 턱뼈 구조에 대해 정렬하기 위하여 상기 환자의 턱 구조의 영상(들)에 대한 상기 가상 임플란트(들)의 배치의 가상적인 조작을 보조하거나 그렇지 않으면 허용하는 주변 장치(즉, 도시되지는 않지만, 예를 들면, 3D 고글들과 함께 트랙볼 또는 조이스틱)를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러 장치(450) 및/또는 상기 계획 장치는 필요하거나 원하는 바에 따라 이러한 조작을 수동으로, 자동으로 또는 반자동으로 수행하도록 더 구성될 수 있다. 상기 가상의 임플란트(들)가 상기 영상(들)에 대해 유사한 방식으로 조작될 수 있기 때문에, 상기 가상 임플란트(들)의 배향이나 배치는 상기 환자의 턱뼈 구조에 대한 상기 임플란트의 원하는 실제 배치를 나타낼 수 있으며, 이에 따라 상기 이식 과정을 계획하기 위한 직관적인 인터페이스를 제공할 수 있다.

상기 스플린트(250)/기준 표지가 사용되는 측면들에 있어서, 상기 환자는 상기 통신 요소(400)가 상기 부착 메커니즘의 운동 마운트를 통해 상기 스플린트(250)에 부착되거나, 다르게는 체결되거나 연통되면, 상기 시스템(100)/컨트롤러 장치(450)에 자동적으로 등록된다. 즉, 상기 기준 표지가 상기 환자의 턱뼈 구조의 영상(들)으로부터 자동적으로 결정되며, 물리적 공간 내의 이의 정렬과 위치가 상기 통신 요소(400)(즉, 암)를 상기 스플린트(250)에 연결하는 상기 운동 마운트로 인해 알려진다. 그러나, 해당 기술 분야의 숙련자는 기준 표지를 필수적으로 요구하지 않는 다른 정렬 접근 방식들이 수행될 수 있는 점을 이해할 것이다. 예를 들면, 일부 예들에서, 표면 정합(surface matching) 기술이 수행될 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 환자의 턱뼈 구조가 상기 포착된 영상(들) 내의 3D 구성 내로 조작될 수 있다. 적합한 스캐닝 장치(즉, 물리적 포인터 또는 초음파 트랜스듀서나 또는 OCT(optical coherence tomography) 스캐너와 같은 다른 영상화 장치)가 상기 암 부재(350)의 엔드 이펙터(end effector)(즉, 팁)에 부착될 수 있으므로, 상기 암 부재(350)의 팁이, 예를 들면, 상기 컨트롤러 장치(450)를 통해 관리되는 바와 같이 상기 턱뼈 구조의 실제 스캔과 상기 포착되고 조작된 영상(들)을 "표면 정합"하도록 상기 환자의 턱뼈 구조를 스캐닝할 수 있다.

해당 기술 분야의 숙련자는 상기 환자의 해부학적 구조와 상기 기준 표지의 연관이 상기 컨트롤러 장치(450)를 통해 다른 방식들로 구현될 수 있는 점을 더 이해할 것이다. 예를 들면, 상기 기준 표지에 대한 상기 영상의 등록(예를 들면, CT 스캔)에 관하여, 한 가지 방법은 앞서 논의한 바와 같이 제 위치의 상기 기준 표지와 영상화되는 상기 환자 턱 구조를 수반할 수 있으며, 여기서 상기 환자는 이후에 실질적으로 즉시 상기 이식 절차에 들어갈 수 있다. 이와 같은 계획은, 예를 들면, 상기 환자에 대한 상기 의사의 방문의 횟수를 감소시키는 면에서 유리할 수 있다. 그러나, 일부 예들에서, 상기 의사가 가까이에 영상화 능력들을 구비하지 않을 수 있거나, 상기 이식 절차를 수행하기 전에 상기 가상의 이식 계획의 주의 깊게 결정하는 것을 선호할 수 있다. 양자의 예들에 있어서, 상기 환자는 나중에 상기 의사에게 돌아가는 것이 요구될 가능성이 있다. 이에 따라, 이러한 상황들에서, 수술 전의 영상화 과정(예를 들면, CT 스캔)이 제 위치의 기준 표지 없이 상기 환자의 턱 구조에 대해 수행될 수 있다(즉, 상기 의사에 의한 "정상적인" 스캔이 상기 가상의 이식 계획을 결정할 수 있다). 이러한 수술 전의 영상화 과정은 이에 따라, 예를 들면, 의사의 부위에서 또는 지시하는 스캐닝/영상화 센터에서 수행될 수 있다. 이후, 상기 이식 절차가 수행되기 직전에 상기 환자의 턱 구조에 체결되는 상기 기준 표지(들)로써, 상기 의사가 상기 환자의 턱 구조의 다른 영상(예를 들면, CT 스캔, 파노라마식 x-레이, 또는 두 개의 단일 x-레이들)을 포착할 수 있다. 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치는 또한 이에 따라 상치 최초의 수술 전의 영상에 대해 상기 기준 표지(들)를 등록시키기 위해 상기 수술 전의 영상(상기 가상의 이식 절차를 결정하는 데 사용되는)과 "그날의" 영상을 상호 관련시키도록 구성될 수 있다. 이와 같은 등록 또는 상호 관련 절차는 해당 기술 분야의 숙련자에게 이해될 수 있는 바와 같이 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다. 상기 이식 절차가 이후에 여기서 달리 설명되는 바와 같이 진행될 수 있다.

임의의 예에 있어서, 상기 통신 요소(400)는 그 엔드 이펙터/팁의 위치/이동 특성들 또한 알려지도록 상기 시스템(100)에 알려진 방식으로 상기 암 부재(350)와 통신하도록 구성될 수 있다. 상기 통신 요소(400)와 상기 암 부재(350) 사이의 연결은 이에 따라 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)(즉, 상기 엔드 이펙터/팁)가 상기 스플린트(250), 상기 운동 마운트, 상기 통신 요소(400) 및 상기 암 부재(350)를 통해 상기 환자에 부착되는 상기 기준 표지(또는 상기 환자에 대한 다른 기준)에 대해 등록되게 한다. 이러한 방식으로, 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치를 통해 계획되는 상기 가상의 이식 과정이 상기 기준 표지(또는 상기 환자에 대한 다른 기준)와 관련하여 구현될 수 있으며, 이에 따라 상기 안내 장치(200) 및 상기 암 부재(350)를 통해 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)를 안내하기 위해 상기 시스템(100)에서 해석되거나 그렇지 않으면 전달된다. 앞서 개시되고, 해당 기술 분야의 숙련자에게 이해될 수 있는 바와 같이, 상기 통신 요소(400)는, 일부 예들에서, 상기 이식 과정 동안에 상기 암 부재(350)를 통해 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)를 안내하는 데 사용되는 상기 안내 장치(200)와 관련하여 상기 기준 표지와 상기 환자의 해부학적 구조의 알려진 연관을 구현하는 전제에 기초하여 상기 스플린트(250)/운동 마운트와 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치 사이(및/또는 상기 스플린트(250)/운동 마운트와 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500) 사이)에서 통신하도록 구성될 수 있다.

상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)는 상기 암 부재(350)(로봇 암)의 엔드 이펙터 내에 배치될 수 있거나 그렇지 않으면 체결될 수 있다. 상기 암 부재(350)는, 예를 들면, 여섯의 자유도를 제공하도록 구성될 수 있으며, 또한 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 이동을 제한하거나 그렇지 않으면 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 상기 암 부재(350)는 상기 환자-상호작용 장치(150)가 고정되고, 절단/준비/이식 모드에 있지 않을 때에 이동의 전체 자유도를 가지게 하도록 축소 대조 구조를 가질 수 있다. 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)가 상기 암 부재(350)의 엔드 이펙터를 포함하거나 이에 부착되기 때문에, 상기 환자-상호작용 부분(즉, 상기 절단/천공 팁)은 환자-상호작용 장치(150)의 상기 기구(500)(예를 들면, 도 3 참조)이며, 상기 기구(500)는 이에 따라 상기 암 부재(350)에 대해 알려진 위치(즉, 상기 시스템(100)/컨트롤러 장치(450)에게 알려진)에 있어야 한다. 일부 측면들에 있어서, 상기 기준 표지에 대해 상기 환자-상호작용 장치(150)의 상호작용 부분/기구(500)를 보정하기 위하여, 보정 요소(calibration element)가 운동 커플링을 통해 상기 환자-상호작용 장치(150)에 체결(즉, 알려진 재현 가능한 방식으로 이에 단단하게 장착되는)될 수 있다. 해당 기술 분야의 숙련자는 이에 따라 상호작용 장치(150)의 상기 상호작용 부분/기구(500)가 이후에 다양한 팁 보정 방법들(즉, 불변 포인트 등)로 보정될 수 있는 점을 이해할 것이다. 보정되면, 상기 보정 요소는 알려지고 재현 가능한 방식으로 상기 환자-상호작용 장치(150) 내의 절단/천공 요소(기구(500))로 대체되므로, 상기 상호작용 부분/기구(500)와 관련되는 상기 보정 변수들(즉, 절단/천공의 가장 원위측 포인트 및 축의 위치)은 보정된 바에 따라 유지된다.

상기 시스템(100)/컨트롤러 장치(450)에 의해 구현되고 알려지는 상기 환자에 대한 정렬 및 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치를 통해 진전되는 상기 가상의 이식 계획으로써, 상기 이식 과정(즉, 절단/천공/삽입)이 이후에 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)를 상기 환자의 구강(이에 체결되는 상기 스플린트(250)를 가지는)을 향해 이동시키는 상기 의사에 의해 개시될 수 있다. 이러한 예들에 있어서, 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치가 상기 암 부재(350)를 통한 상기 환자-상호작용 장치(150)의 이동(또는 이동시키는 상기 의사의 능력)을 제어하거나, 제한하거나, 그렇지 않으면 조절하도록 구성되므로, 상기 의사의 동작은 단지 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치에 의해 결정되고, 상기 가상 이식 계획에 의해 지시되는 바와 같이 상기 환자의 턱뼈 구조에 대해 상기 이식 과정을 위한 적절한 시작 위치로 이동시키는 것이다. 상기 절단/천공 요소가 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치에 의해 지시되는 위치에 있게 되면, 상기 절차의 침습 부분이 이후에 개시되며, 여기서 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치 또한 상기 가상의 이식 계획에 따라, 예를 들면, 상기 절단/천공 요소(기구(500))의 경로의 배향 및 상기 절단/천공 기원으로부터의 경로를 따른 상기 절단/천공 거리와 같은 상기 이식 장치(150)/기구(500)의 다른 변수들을 더 지시할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 여기에 개시되는 시스템(100)은 상기 환자-상호작용 장치(150)가 상기 의사에 의해 안내되지 않지만, 상기 가상의 이식 계획을 통해 결정되고, 단지 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치 및 상기 암 부재(350)를 통해 실시되는 절차 루틴을 따라 상기 의사에 의해 촉진되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 시스템(100)은 상기 가상의 이식 계획을 통해 결정되고, 단지 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치 및 상기 암 부재(350)를 통해 실현되는 바와 같이 상기 환자에 대해 상기 이식 절차를 수행하기 위해 상기 의사를 제한하도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치가 상기 환자의 턱뼈 구조의 영상(들)으로부터 생성되는 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 암 부재(350)(및 이에 따른 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500))의 허용 가능한 이동을 제어한다. 예를 들어, 상기 시스템(100)은 촉각/택타일(tactile) 피드백을 통해 상기 의사에게 전달되는 바와 같이 상기 암 부재(350)/환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 제한된 이동을 위해 구성될 수 있으며, 여기서, 예를 들면, 상기 암 부재(350)/환자-상호작용 장치(150)/기구(500)는 상기 가상의 이식 계획에 따라 보다 쉽게 이동될 수 있고, 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 이동이 보다 어렵게 될 수 있다.

그러나, 해당 기술 분야의 숙련자는 또한 상기 암 부재(350)/환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 물리적 구조가 반드시 상기 가상의 이식 계획에 따른 전체적이고 절대적으로 제어된 이동(즉, 진동, 구성 요소들의 굴곡, 중력 및/또는 상기 의사에 의해 인가되는 과도한 힘으로 인한)을 제공하도록 구성되지 않을 수 있으며, 이와 같이, 상기 시스템(100)/컨트롤러 장치(450)가, 예를 들면, 일탈 경고 표시, 촉각 피드백, 또는 임의의 다른 적합한 청각 및/또는 시각 및/또는 임의의 다른 적합한 메커니즘을 통해서와 같이 상기 의사에게 다른 방식들의 피드백을 제공하도록 더 구성될 수 있는 점을 이해할 것이다. 따라서, 상기 시스템(100)/컨트롤러 장치(450)는 상기 가상의 이식 계획을 실제로 실현하기 위한 사항들을 포함하며, 이에 따라 임의의 절차 변수들이 부정확할 수 있는 경우에 단지 상기 의사에게 경고하기 보다는 보다 정확한 이식 절차를 가능하게 한다. 그러나, 해당 기술 분야의 숙련자는 또한, 일부 예들에서, 상기 시스템(100)이 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치를 통한 상기 암 부재(350)/환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 자동 조작을 거쳐 상기 의사의 조작 없이 상기 가상의 이식 계획을 자율적으로 구현하도록 더 구성될 수 있는 점을 이해할 것이다.

치아 이식 시스템(100)을 사용하는 하나의 예시적인 수술 절차에 있어서, 여기에 개시되는 바와 같이, 상기 스플린트(250)(즉, 마우스피스)는 먼저 상기 환자의 치아들에 부착되며, 이에 따라 기준 표지를 제공하거나 이와 연관된다. 상기 환자의 턱뼈 구조가 이후에, 예를 들면, CT 또는 임의의 다른 적절한 영상화 기술(예를 들면, MRI)을 이용하여 영상화되고(제 위치에 있고 상기 환자의 치아들에 체결되는 상기 스플린트(250)로), 상기 영상(들)은 상기 컨트롤러 장치(450)로 전달된다. 상기 컨트롤러 장치(450)는 이식 루틴을 실행할 수 있도록 더 구성될 수 있으며, 이에 따라 상기 의사가, 예를 들면, 상기 포착된 영상(들)에 대한 가상의 임플란트를 조작함에 의해 상기 환자에 대한 이식 계획을 진전시키게 한다. 상기 가상의 이식 계획이 생성되면, 상기 통신 요소(400)는 상기 스플린트(250)(즉, 상기 운동 마운트를 통해)와 체결되거나(즉, 상기 절차가 개시되기에 적절한 위치에 위치하는 상기 환자에서 상기 환자의 구강에 부착), 그렇지 않으면 이와 통신하게 위치한다. 상기 암 부재(350), 환자-상호작용 장치(150) 및 그 상호작용 부분/기구(500)는 이후에 상기 환자-상호작용 장치(150)의 실제 절단/천공 요소(기구(500))가 상기 가상의 이식 계획에 의해 계획되고 지시되는 상기 이식 절차를 구현하기 위해 상기 암 부재(350) 및 상기 컨트롤러 장치(450)에 의해 안내되는 바와 같이 상기 환자-상호작용 장치(150)를 통해 상기 의사에 의해(또는 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치를 통해 자율적으로) 사용되기 이전에 상기 의사에 의해(또는 상기 컨트롤러 장치(450)에 의해 자동적으로) 보정된다.

일부 측면들에 있어서, 앞서 논의한 바와 같이, 상기 프로세서를 포함하는 컨트롤러 장치(450)는 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 결합을 포함할 수 있는 계획 루틴이나 과정(즉, 계획 장치, 계획 배치 및/또는 계획 기능성)을 실행할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 계획 루틴은 이에 따라 상기 의사가, 예를 들면, 이차원 또는 삼차원으로 상기 환자의 턱뼈 구조의 포착된 영상(들)에 기초하여 가상의 이식 계획을 생성하고, 상기 영상(들)에 기초하는 컴퓨터화된 모델과 함께 상기 환자에 대한 보철의 가상의 이식 계획 또는 배치 결정을 진전시키기 위해 "가상의 임플란트"와 함께 상기 환자의 턱뼈 구조의 영상(들)을 조작하게 한다(즉, 여기서 상기 가상의 계획 절차가 상기 컨트롤러 장치(450)와 연관되거나 그렇지 않으면 통신하는 디스플레이 장치(800) 또는 디스플레이 상에서 상기 사용자에게 보일 수 있다). 일부 측면들에 있어서, 상기 계획 루틴, 가상의 이식 계획 및/또는 배치 결정은, 예를 들면, 해당 기술 분야의 숙련자에게 이해될 것인 바와 같이 상기 계획 변수들을 상기 기준 표지와 연관시키도록 구성되는 좌표계(상대 또는 절대)와 관련하여 생성될 수 있다. 또 다른 측면들에 있어서, 상기 계획 루틴은 또한, 예를 들면, 상기 디스플레이 장치(800)를 통해 교육 또는 훈련 도구로서 상기 치아 임플란트 절차를 수행하는 데 사용되는 상기 수술 기구(들)의 조작을 수반할 수 있다.

다른 측면들에 있어서, 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 컨트롤러 장치(450) 및/또는 이와 연관된 상기 계획 장치/배치(900)는, 예를 들면, 서로에 대해서나 인접하는 치아들에 대해 상기 임플란트(들)를 정렬하고, 영향을 받는 신경에 대해 상기 임플란트(들)를 정렬하며, 상기 턱뼈 구조에 대해 상기 임플란트(들)를 정렬하고 및/또는 그렇지 않으면 상기 임플란트(들)의 "시험 부착(test fitting)"을 수행하기 위하여 상기 환자의 턱 구조의 영상(들)에 대한 상기 가상의 임플란트(들)의 배치의 가상의 조작을 보조하거나 허용하도록, 예를 들면, 3D 고글들(예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같은)과 함께 주변 장치 또는 컨트롤 요소(control element)(1000)(즉, 트랙볼, 조이스틱 또는 스타일러스(stylus)를 포함할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 상기 컨트롤 요소(1000)는 , 예를 들어, 교육 또는 훈련 도구로서 상기 이식 부위에 대한 상기 수술 장치(즉, 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500))의 가상의 조작을 조조하거나 그렇지 않으면 허용하도록 구현될 수 있다. 또 다른 측면들에 있어서, 상기 주변 장치 또는 컨트롤 요소(1000)는, 일부 예들에서, 넓게는 수술 장치를 포함할 수 있는 제1 가상의 요소(virtual element)(1000)에 대응하도록 보다 일반적으로 구성될 수 있으며, 여기서 이와 같은 수술 장치는 치아 임플란트, 상기 치아 임플란트를 수용하기 위해 턱뼈 구조상에 부위를 준비하도록 구성되는 수술 기구, 또는 치과와 관련되던지 그렇지 않던지 수술 절차와 연관된 임의의 다른 적절한 장치의 하나를 포함할 수 있다.

그러나 또한 앞서 논의된 바와 같이, 상기 주변 장치/컨트롤 요소(1000)가 "종래의 방식"으로(즉, 종래의 마우스를 클릭, 드래그 및 드롭하는 것과 유시하거나 종래의 스타일러스로 유사하게) 구현되는 경우, 이와 같은 장치가 상기 사용자 상기 시스템에 상당히 익숙하던지 그렇지 않던지 상기 디스플레이 장치(800) 상의 이러한 조작을 관찰하면서 이차원 또는 삼차원의 가상 환경에서 치아 임플란트 또는 수술 기구와 같은 가상의 대상을 조작하기 위해 반드시 직관적이거나, 인체 공학적으로 알맞거나, 사용자에 대해 편리하지 않을 수 있다.

이와 같이, 상기 가상의 임플란트(즉, 제1 가상의 요소(1100))의 배향 및/또는 배치가 상기 환자의 물리적 턱뼈 구조에 대한 상기 임플란트의 원하는 실제의 배치를 나타낼 수 있기 때문에, 또는 상기 가상의 수술 기구의 조작이 상기 환자의 물리적 턱뼈 구조에 대한 상기 수술 기구의 실제의 사용을 나타낼 수 있기 때문에, 본 발명의 측면들은 절차를 계획하기 위한 시스템(즉, 계획 장치/배치(900))과 관련되며, 여기서 상기 디스플레이 장치(800)는 상기 제1 가상의 요소(1100)(즉, 임플란트 요소 및 보철 요소를 포함하는 치아 임플란트, 또는 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)로 표시되는 수술 기구)를 디스플레이하도록 구성된다. 프로세서를 가지는 상기 컨트롤러 장치(450)는 상기 디스플레이 장치(800)와 통신하도록 구성되며, 여기서 상기 컨트롤러 장치(450)는 상기 디스플레이 장치(800)가 상기 제1 가상의 요소(1100)를 디스플레이하게 하도록 더 구성된다. 본 발명의 이러한 측면들에 있어서, 상기 컨트롤러 장치(450)와 통신하는 상기 물리적 컨트롤 요소(1000)는 특히 상기 제1 가상의 요소(1100)에 대응하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 특정 측면들에서, 상기 사용자에 의한 컨트롤 요소(1000)의 실제의 또는 물리적 조작이 상기 디스플레이 장치(800) 상에 디스플레이되며(즉, 상기 컨트롤러 장치(450)의 프로세서, 상기 컨트롤 요소(1000) 및 상기 디스플레이 장치(800) 사이의 협력을 통해), 여기서 상기 사용자에 의한 물리적 컨트롤 요소(1000)의 실제의 조작은 상기 제1 가상의 요소(1100)가 상기 컨트롤 요소(1000)의 실제 조작을 겪었던 것처럼 상기 디스플레이 장치(800) 상에 디스플레이되는 상기 제1 가상의 요소(1100)의 반응에 의해 나타나고 표시된다. 해당 기술 분야의 숙련자는 이러한 측면들이, 예를 들면, 마우스/키보드 또는 스타일러스 포인터를 사용하는 종래의 방식으로 디스플레이 장치 상에서 가상의 대상을 조작하는 것과 기본적으로 다른 점을 이해할 것이다. 특정 측면들에 있어서, 상기 컨트롤 요소(1000)의 조작 및 상기 디스플레이 장치(800) 상에 디스플레이되는 상기 제1 가상의 요소(1100)의 반응 사이의 연관성/동시성은 실시간으로나 실질적으로 실시간으로 일어나도록 배열될 수 있으므로, 상기 물리적 컨트롤 요소(1000)의 조작에 대한 상기 제1 가상의 요소(1100)의 반응의 신속성이 상기 사용자에게 분명해진다.

예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 가상의 요소(1100)가 나사형 포스트(즉, 상기 환자의 턱뼈 구조 내에 형성된 보어(bore)를 갖는 나사형 연결을 형성하기 위한 나사형 스크류로 구성된 치아 임플란트)로 구성되었을 경우, 상기 컨트롤 요소(1000)는 대체로 연장 부재(elongate member)(즉, 스타일러스)로 구성될 수 있지만, 구체적으로 나사형 스크류로도 구성될 수 있거나, 나사형 스크류를 나타내는 임의의 적절한 대응하는 대상(예를 들면, 도 7 참조)으로 구성될 수 있다. 이와 같은 나사형 포스트는, 그 실제 기능성에서, 상기 나사형 연결을 형성하기 위해 그 세로축에 대해 회전되어야 하며, 이의 가상의 표시는 이에 따라 여기에 개시되는 계획 목적들을 위해 동일한 기능성을 유지한다. 이와 같이, 상기 컨트롤 요소(1000)(즉, 상기 스타일러스)가 상기 컨트롤러 장치(450)와 협력하도록 구성될 수 있으므로, 그 세로축에 대한 상기 스타일러스(컨트롤 요소(1000))의 실제의 회전이 상기 컨트롤 요소(1000)와 동일한 방식으로 조작되었던 것처럼 그 세로축에 대해 회전하는 상기 제1 가상의 요소(1100)(즉, 상기 나사형 포스트)로서 상기 디스플레이 장치(800) 상에 나타나거나 그렇지 않으면 구현된다. 또한, 상기 컨트롤 요소(1000)의 임의의 다른 조작은 상기 제1 가상의 요소(1100)의 대응하는 반응으로 나타나고 구현될 수 있다. 예를 들어, 병진 운동(즉, 삼차원 환경 내에서 x-축, y-축 및 z-축의 임의의 축, 모든 축들 또는 임의의 결합으로의 운동) 또는 회전 운동(즉, 삼차원 환경 내에서 x-축, y-축 및 z-축의 임의의 축, 모든 축들 또는 임의의 결합으로의 회전)이 상기 컨트롤 요소(1000)에 부여될 경우, 상기 디스플레이 장치(800)는 상기 컨트롤 요소(1000)와 동일한 방식으로 조작되었던 것처럼 상기 컨트롤 요소(1000)와 동일한 방식으로 병진하는 것 및/또는 회전하는 것으로 상기 제1 가상의 요소(1100)(즉, 상기 나사형 포스트) 상에 디스플레이될 수 있다.

이러한 측면들은 다른 방식들로 설명될 수 있다. 예를 들면, 상기 컨트롤 요소(1000)는 상기 제1 가상의 요소(1100)의 조작에 관하여 상기 제1 가상의 요소(1100) 대한 대리로서 배열될 수 있다. 이와 같이, 상기 컨트롤 요소(1000)는 상기 조작 또는 조작되는 대상의 수용체이지만, 상기 디스플레이 장치(800) 상에 표시되는 상기 제1 가상의 요소(1100)는 상기 조작에 대한 상기 제1 가상의 요소(1100)의 반응(즉, 상기 컨트롤 요소(1000) 대신에 상기 제1 가상의 요소 자체가 상기 사용자에 의해 조작되는 것처럼)을 입증하거나 그렇지 않으면 반영한다. 다른 예들에 있어서, 상기 컨트롤 요소(1000)의 물리적 조작은 상기 디스플레이 장치(800) 상에 디스플레이되는 상기 제1 가상의 요소(1100)의 반응으로서 상기 컨트롤러 장치(450)에 의해 검증된다. 또한, 상기 컨트롤 요소(1000)는 상기 컨트롤 요소(1000)와 동일한 정도의 자유도를 가지도록 대응하여 디스플레이되는 상기 제1 가상의 요소(1100)와 함께 여섯까지의 자유도를 가질 수 있다(즉, 삼차원 환경에서 몸체로 구성되고, 여기서 상기 몸체가 상기 세 개의 직교하는 축들에 대한 회전(즉, 피치(pitch), 요(yaw) 및 롤(roll)과 결합되어 전방/후방, 상방/하방, 좌측/우측(즉, 세 개의 직교하는 축들을 따른 병진)으로 자유롭게 이동한다). 이와 같이, 해당 기술 분야의 숙련자는 상기 컨트롤 요소(1000)(즉, 물리적 대상)가 상기 디스플레이 장치(800)에 의해 나타나는 상기 가상의 환경에서 대응하는 가상의 대상(즉, 상기 제1 가상의 요소(1100))을 조작하는 데 사용되는 점을 이해할 것이다.

일부 측면들에 있어서, 복수의 가상의 요소들이상기 컨트롤러 장치(450)를 통해 상기 디스플레이 장치(800) 상에 디스플레이 될 수 있거나, 선택적으로(즉, 사용자의 선택에 의해) 디스플레이 될 수 있으며, 예를 들면, 상기 제1 가상의 요소(1100) 이외에도, 제2 가상의 요소(1200)(예를 들면, 도 5 참조)가 상기 컨트롤러 장치(450)에 의해 상기 디스플레이 장치(800) 상에 디스플레이 될 수 있다. 일 예에 있어서, 상기 제1 가상의 요소(1100)는 앞서 논의된 바와 같이 치아 임플란트를 포함할 수 있지만, 상기 제2 가상의 요소(1200)는 수술 절차를 수행하기 위한(즉, 상기 치아 임플란트를 수용하기 위해 상기 환자의 구강 내에 상기 부위를 준비하는 데 사용되는) 수술 기구와 같은 수술 장치를 포함할 수 있다. 이러한 예들에 있어서, 선택기 장치(selector device)(1300)가 상기 컨트롤 요소(1000)와 동작 가능하게 체결될 수 있으며, 여기서 상기 선택기 장치(1300)는 상기 컨트롤러 장치(450)가 상기 컨트롤 요소(1000)를 상기 제1 가상의 요소(1100) 및/또는 상기 제2 가상의 요소(1200) 연관시키게 하거나, 상기 컨트롤 요소(1000)를 상기 제1 가상의 요소(1100) 및/또는 상기 제2 가상의 요소(1200)로부터 분리하게 하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 선택기 장치(1300)는 상기 컨트롤 요소(1000)와 연관되거나 이로부터 분리되는 상기 디스플레이 장치(800) 상에 디스플레이되는 상기 가상의 요소에 대해 나타내게 하도록(즉, 상기 컨트롤 요소(1000) 및 상기 디스플레이 장치(800) 상에 디스플레이되는 상기 가상의 요소들의 하나 또는 그 이상 사이의 연관성을 구현하거나 구현하지 않게 하도록) 사용될 수 있다. 일부 측면들에 있어서, 상기 제1 가상의 요소(1100) 및/또는 상기 제2 가상의 요소(1200)는 서로 상호 작용하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 일부 측면들에 있어서, 상기 제2 가상의 요소는, 예를 들어, 이차원 또는 삼차원으로 상기 환자의 턱뼈 구조(예를 들면, 도 5의 요소(1250) 참조)의 가상의 표시를 포함할 수 있다. 이에 따라, 이러한 측면들에서, 상기 제1 가상의 요소(1100)는 상기 제1 가상의 요소(1100)(즉, 치아 임플란트 또는 수술 기구)가 상기 환자의 턱뼈 구조(1250)(즉, 제2 가상의 요소)와 상호 작용하도록 상기 컨트롤 요소(1000)를 통해 조작될 수 있다.

상기 컨트롤 요소(1000)가, 예를 들면, 스타일러스를 포함하는 특정 측면들에 있어서, 상기 선택기 장치(1300)는, 예를 들면, 상기 스타일러스의 팁(tip)을 상기 선택되거나 선택되지 않은 가상의 요소가 디스플레이되는 상기 디스플레이 장치(800)의 일부 내에서 상기 디스플레이 장치(800)와 접촉시킴에 의해 구현될 수 있다. 그러나, 상기 선택기 장치(1300)는 해당 기술 분야의 숙련자에게 이해될 것인 바와 같은 많은 다른 방식들로 구현될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 상기 선택기 장치(1300)는 상기 컨트롤 요소(1000)와 동작 가능하게 체결될 수 있으며, 예를 들면, 상기 컨트롤 요소(1000)와 연관되는 접촉 감지(touch-sensitive) 액추에이터(actuator), 압력 감지(pressure-sensitive) 액츄에이터, 광학 액츄에이터 및 음향 액츄에이터 중의 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 디스플레이 장치(800) 상에 디스플레이되는 상기 가상의 요소의 사용자의 선택은, 예를 들면, 즉 실제의 선택이 상기 사용자에 의해 이루어지는 지를 결정하기 위해 상기 컨트롤 요소(1000)에 체결되거나 이에 근접하는 카메라, 적외선 센서, 음향 센서, 거리계(range-finder), 또는 다른 적절한 센서를 포함하는 선택기 장치(1300)에 의해 나타내어지거나 그렇지 않으면 작동될 수 있다. 다른 예들에 있어서, 예를 들면, 상기 선택기 장치(1300)는, 예를 들면, 상기 컨트롤 요소(1000) 상에 장착되는 적절한 압력 스위치 또는 센서를 포함할 수 있다.

상기 컨트롤 요소(1000) 및/또는 상기 선택기 장치(1300)는, 예를 들면, 전기 통신 시스템, 기계 통신 시스템, 전기 기계 통신 시스템, 광학 통신 시스템 및 이들의 결합들을 거치거나, 해당 기술 분야의 숙련자에게 인식될 수 있는 바와 같이 임의의 다른 적절한 통신 장치를 통해 상기 컨트롤러 장치(450) 및/또는 상기 시스템(100) 내의 다른 구성 요소들과 통신하도록 구현될 수 있으며, 여기서 상기 통신 시스템 또는 통신 장치는, 예를 들면, 무선 통신 시스템 및/또는 유선 통신 시스템을 포함할 수 있다.

상기 디스플레이 장치(800) 상에 디스플레이되는 하나 또는 그 이상의 가상의 요소들의 선택에 따라, 상기 컨트롤러 장치(450)는 상기 컨트롤 요소(1000)의 속성들 및 상기 디스플레이 장치(800) 상의 상기 선택된 가상의 요소의 특성들(예를 들면, 도 6 참조) 사이의 연관성을 구현하도록 더 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 나사형 포스트(즉, 치아 임플란트)의 예로 돌아가면, 상기 디스플레이 장치(800) 상에 디스플레이되는 상기 가상의 나사형 포스트의 선택에 따라, 상기 컨트롤러 장치(450)는 상기 가상의 나사형 포스트 및 상기 스타일러스의 세로축들을 연관시킬 뿐만 아니라 각각의 배향(즉, 상기 스타일러스의 팁에 대응하는 상기 나사형 포스트의 나사형 부분의 체결되는 단부)을 확인하도록 구성될 수 있다. 이러한 연관성은 다른 방식들로 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 컨트롤 요소(1000)가 상기 컨트롤러 장치(450)와 통신하도록 배치되는 하나 또는 그 이상의 위치 및/또는 동작 센서들(즉, 상기 컨트롤 요소(1000) 내에 포함되는 가속도계들 또는 추적 가능한 위치 표시(location indicia))을 구비하여 제공될 수 있으므로, 상기 위치, 배향 또는 상기 컨트롤 요소(1000)의 속성들을 나타내는 다른 데이터가 상기 디스플레이 장치(800) 상의 상기 선택된 가상의 요소의 특성들과의 연관성을 위해 상기 컨트롤러 장치(450)에 알려진다. 그러나 해당 기술 분야의 숙련자는 상기 위치, 배향 또는 상기 컨트롤 요소(1000)의 속성들을 나타내는 다른 데이터가 다른 방식으로 만들어질 수 있거나 그렇지 않으면 결정될 수 있는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 광학 장치(즉, 입체 카메라 또는 다른 영상화 장치)가 상기 디스플레이 장치(800) 상의 상기 선택된 가상의 요소의 특성들과의 연관성을 위한 상기 위치, 배향 또는 상기 컨트롤 요소(1000)의 속성들을 나타내는 다른 데이터를 평가하기 위해 상기 컨트롤러 장치(450)와 함께 상기 컨트롤 요소(1000)를 광학적으로 분석하도록 구현될 수 있다.

다양한 측면들에 따르면, 상기 컨트롤 요소(1000)가 상기 선택된 가상의 요소와 관련되는 임의의 적합한 형상이나 형태를 가질 수 있으므로, 상기 가상의 요소는 상기 가상의 환경에서 주위로 이동될 수 있으며, 이는 실제의 물리적 환경에서 상기 컨트롤 요소(1000)의 이동을 추적한다. 또한, 여기에 개시되는 개념들은 치아 임플란트 절차들 이외의 다른 예들까지 확장될 수 있다. 예를 들면, 수술 전의 계획 응용들과 관련하여, 여기서의 개념들은, 예를 들어, 무릎 및 엉덩이 임플란트들과 같은 임의의 임플란트 상황에 적용될 수 있다. 비록 이러한 임플란트들이 여기서 논의되는 치아 임플란트와 상당히 다를 수 있지만, 기본적인 측면이 상기 임플란트의 물리적 표시가 사용자에 의해 실제의 물리적 공간 내에서 조작될 수 있지만, 이러한 임플란트의 가상의 표시가 동일한 방식으로 상기 가상의 환경에서 이동되는 경우에 적용될 수 있다. 특정한 일부 측면들에 있어서, 임의의 대상이, 예를 들면, 축소 모형으로 프린트(즉, 3D 프린터를 사용하여)될 수 있고, 그 조작이 상기 가상의 환경에서 상기 대상의 가상의 표시(예를 들면, 도 7 참조)와의 심지어 보다 매끄러운 상호 작용을 생성하도록 추적(즉, 상기 컨트롤 요소의 조작 기초로서 이용될 수 있는 축소 모델의 조작을 추적)될 수 있다. 또한, 해당 기술 분야의 숙련자는 이러한 개념들이 또한 2D 디스플레이 환경들(즉, 표준 컴퓨터 스크린들)에 관해서 뿐만 아니라 심지어는 유사 삼차원 표시가 상기 이차원 환경 내에 제공될 수 있는 경우의 예들에서 구현될 수 있는 점을 이해할 것이다.

여기서 설시되는 본 발명의 많은 변형들과 다른 실시예들은 해당 기술 분야의 숙련자에게는 이들 개시되는 실시예들이 앞서의 설명들 및 관련 도면들에서 제시되는 교시들의 이점을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 이에 따라, 본 발명의 실시예들이 여기에 개시되는 특정 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 상기 변형들과 다른 실시예들도 본 발명의 범주에 포함되도록 의도되는 점이 이해되어야 한다. 또한, 앞서의 설명들 및 관련 도면들이 요소들 및/또는 기능들의 특정한 예시적인 조합의 내용으로 예시적인 실시예들을 기술하지만, 요소들 및/또는 기능들의 다른 조합들이 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 선택적인 실시예들에 의해 제공될 수 있는 점이 이해되어야 한다.

이러한 관점에서, 예를 들면, 앞서 명확하게 설명한 경우들 이외의 요소들 및/또는 기능들의 다른 조합들도 본 발명의 범주에 속하는 것으로 고려된다. 예를 들면, 본 발명의 측면들은 계획 절차를 위한 방법을 제공할 수 있으며, 상기 방법은 디스플레이 장치를 통해 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계; 프로세서를 통해 상기 제1 가상의 요소에 대응하도록 구성되는 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작을 분석하는 단계; 그리고 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작의 분석에 대응하여 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작에 대응하는 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하는 단계를 포함한다.

다른 측면은 컨트롤 요소 인터페이스와 동작 가능하게 연결되는 처리 회로부를 포함하는 시스템을 제공할 수 있으며, 여기서 상기 처리 회로부는 상기 시스템이 디스플레이 장치 상에 적어도 제1 가상의 요소를 디스플레이하게 하고; 상기 제1 가상의 요소에 대응하도록 구성되는 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작을 분석하게 하며; 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작에 대응하여, 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작에 대응하는 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하게 하도록 구성된다.

또 다른 측면은 저장된 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 명령들을 갖는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 명령들은 절차를 계획하기 위한 시스템 상에 구현되는 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때에 상기 시스템이 디스플레이 장치를 통해 제1 가상의 요소를 디스플레이하는 단계; 프로세서를 통해 상기 제1 가상의 요소에 대응하도록 구성되는 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작을 분석하는 단계; 및 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작에 대응하여, 상기 컨트롤 요소 인터페이스의 물리적 조작에 대응하는 상기 제1 가상의 요소의 반응을 디스플레이하는 단계를 포함하는 방법을 수행하게 하는 프로그램 명령들을 포함한다.

상기 컨트롤 요소로서 스타일러스를 구현하는 특정 측면들에 있어서, 예를 들면, 치아 임플란트이었던 것처럼 상기 스타일러스를 파지하는 상기 사용자에 의해(즉, 상기 스타일러스가 포인터로 사용되는 종래의 방식 보다는), 상기 컨트롤러 장치가 상기 치아 임플란트의 가상의 표시를 상기 스타일러스의 물리적 속성들과 연관시킬 수 있으므로, 상기 디스플레이 장치 상에 디스플레이되는 가상의 치아 임플란트가 3D 가상의 환경 내의 상기 가상의 치아 임플란트이었던 것처럼 상기 스타일러스를 물리적으로 이동시킴에 의해 조작될 수 있는 점도 관찰될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 3D 환경에서 상기 사용자는 이제 상기 3D 환경에서 가상으로 나타나는 상기 가상의 대상과 유사하게 물리적 3D 대상을 이동시킴에 의해 상기 3D 환경에서 상기 가상의 치아 임플란트의 상호 작용성을 실시간으로 가시화할 수 있음으로서 전체적인 3D 상호 작용 경험을 가질 수 있다.

비록 특정 용어들이 여기서 사용되지만, 이들은 포괄적이고 서술적인 의미로만 사용되며 한정의 목적으로 사용되는 것은 아니다. 이러한 관점에서, 비록 제1, 제2 등의 용어들이 다양한 단계들이나 계산들을 설명하기 위해 여기서 사용되지만, 이들 단계들이나 계산들이 이들 용어들에 의해 한정되지 않아야 하는 점이 이해되어야 한다. 이들 용어들은 단지 하나의 동작이나 계산을 다른 것과 구별하기 위해 사용된다. 예를 들면, 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 제1 계산이 제2 계산으로 호칭될 수 있고, 유사하게 제2 단계가 제1 단계로 호칭될 수 있다. 여기에 사용되는 바에 있어서, "및/또는"이라는 용어와 "/"의 기호는 연관되는 열거된 항목들의 하나 또는 그 이상의 임의의 및 모든 결합들을 포함한다. 또한, 여기서 사용되는 바에 있어서, "일", "하나", "상기" 등의 단수 표현은 본문에 명백하게 다르게 기재되지 않는 한 복수의 지시 대상들을 포함한다. "포함하다", "포함하는", "구비하다" 및/또는 "구비하는" 이라는 용어들이 여기에 사용될 때에 서술된 특징들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 성분들의 존재를 명시하지만, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 성분들 및/또는 이의 그룹들의 존재나 추가를 배제하지는 않는 점이 더 이해될 것이다. 이에 따라, 여기에 사용되는 용어는 특정 실시예들을 설명하는 목적을 위한 것이며, 제한적으로 의도되는 것은 아니다.