sjo200 - CS 대학원 수업 정리 블로그

1. Functional Occlusion in Restorative Dentistry and Prosthodontics

교합, 교합기 등에 대해 자세히 배울 수 있음

2. 원리로 살펴본 교합기의 모든 것 A to Z

기초적인 내용 모두 자세히 그림과 함께 설명해줌

--------국내 논문---------

1. "교합의 기초: 하악운동", 2001

하악 운동의 주요 용어들을 설명해준 논문이다. 처음 악관절, 교합에 대해 공부할 때 이 논문을 자주 참고하였다. 한글화가 잘 되어있으면 좋겠지만 모든 국내 학문이 그러하듯 한글화가 부족하여 조금 힘들었다. 그래도 이 논문은 매우 친절한 편이라고 생각함.

2. "ARCUSdigma 2와 Checkbite를 사용하여 측정한 과로경사각 비교", 2013

시중 제품 Arcus Digma가 2010년 전후로 약간 보급된 것 같다. 교합기를 사용하기 위해 전자기기인 Arcus Digma 또는 전통적인 방법인 Checkbite를 사용하는데, 이 두 가지의 차이를 보여준 논문이다. 이러한 내용의 논문은 많이 있지만 우선 이 논문을 많이 참고했으며, 읽으면서 여러 가지 교합기 관련된 정보도 많이 얻었다.

--------특이한 해외 논문---------

1. "Jaw mechanism modeling and simulation", 2005

턱 주변의 뼈와 근육 움직임을 모두 수학적으로 모델링하여 SimMechanics toolbox의 모터 움직임으로 하악 움직임을 나타내었다. actuator들을 근육(pterygoid muscle, masseter muscle 등)처럼 만들어 동작시켜 본 결과, 하악 움직임과 유사한 것을 볼 수 있다.

2. "Three-dimensional computer-assisted surgical simulation and intraoperative navigation in orthognathic surgery: a literature review", 2014

근 10년간 교정은 computer-assisted simuation의 도움을 받은 효과가 있다는 것을 보여주는 논문이다. 

---------고전 해외 논문----------

1. "Functional movements of the mandible", 1971

옛날에 사람의 하악 움직임을 어떻게 측정했는지 알 수 있는 논문이다. 아날로그 방식의 정확한 측정을 통한 기록을 볼 수 있다.

2. "Kinematic modeling of jaw-closing movement during food breakage", 2001

고전이라고 하기 민망하지만, 어쨌든 아날로그 방식?의 오래된 논문이다. kinesiograph로 측정했다는데, 아날로그 방식이 맞을 것이다. 사람의 저작운동을 phase로 나누어 그 z축 위치와 tangential velocity를 기록하였다.

위치 센서를 사용한 논문들을 먼저 소개한다.

--------시중 제품 사용----------------

1. "The use of a dynamic real-time jaw tracking device and cone beam computed tomography simulation", 2016

SICAT 제품을 이용하여 하악의 움직임을 여러 날에 걸쳐 분석한 것을 알려준다. CT 영상을 이용하여 SICAT의 센서 데이터에 따라 하악이 얼마나 이동하는지 그림과 표를 이용해서 자세히 보여준다.

2. "Evaluation of Mandibular Movement Functions Using Instrumental Ultrasound System", 2015

Arcus Digma 제품을 이용하여 TMD(TMJ disorder) 없는 젊은 사람 84명에 대한 하악의 움직임을 표와 그래프로 나타내었다. 

3. "A New Virtual Dynamic Dentomaxillofacial System for Analyzing Mandibular Movement, Occlusal Contact, and TMJ Condition", 2007

특이하게도 VTK, OpenGL과 초기 Arcus Digma 제품, CT 영상을 사용해서 condylar head의 움직임 경로, 상하악 치아간 거리의 컬러맵 시각화, condylar head와 fossa간 거리의 컬러맵 시각화를 보여주었다.  2007년 치고는 좋은 해상도에서 좋은 그래픽스 테크닉으로 여러가지 가능성을 보여준 논문이다.

---------자체 제작 센서 사용-------------------

1. "Current status of researches on jaw movement and occlusion for clinical application", 2009

10마이크로미터 정확도의 3축 코일 센서를 잇몸에 부착하고, cast model을 스캐닝해서 움직임을 보여준다. 하악의 움직임을, 접번축의 움직임으로 생각하여 이 축을 구할 수 있는데, 이렇게 구한 접번축은 Kinematic axis이고, 실제로 접번축(Hinge axis)가 아님을 설명해준다. 이외에도 상악의 하악에 대한 상대적 위치를 분석하는 내용 등이 있어 알찬 논문이다.

2. "Modelling of mandibular movement", 2008

cast model을 스캔하고 하악, 상악에 tracking 센서(오차 약 100마이크로미터)를 붙여서 움직임을 구현하고 기록된 경로를 보여준다. X-ray 테크닉이 사용되지 않은 점이 주목할만 하다. 수학적인 모델링으로 접번축을 구했고, occlusion path(balance side, working side) 경로를 어금니 릿지 중심에서 보여주기도 하였다. 턱관절 구성요소 움직임의 수학적 분석과 sweep surface 시각화 등이 인상깊은 논문이다.

---------특이한 센서 사용-----------

1. "Real‐time mandibular movement analysis system using four‐dimensional cranial bone model", 2006

적외선 센서를 모션 캡쳐하는 제품 Polaris(Northern Digital, Inc.)를 사용하여 위치 데이터를 얻는다. 이후 CT 영상에 적용하여 그 움직임을 컴퓨터에 적용시키고, condylar head와 mandibular fossa부분을 따낸 두 surface간의 최단거리를 컬러 맵으로 보여준다.

2. "Three-dimensional visualization of the craniofacial patient: volume segmentation, data integration and animation", 2003

CT 영상과 JMA(Jaw Motion Analyzer)를 이용하여 하악 움직임을 시각화한 초기의 시도. 옛날 논문이라 CT 해상도가 낮지만 기초적인 내용이 잘 들어가있다. JMA는 Arcus Digma 같은 모션 센서 이전의 프로토타입같은 모델인듯 하다.

3. "The virtual craniofacial patient: 3D jaw modeling and animation.", 2003

제 1저자인 Reyes Enciso가 논문을 여러 번 뽑아먹기 위해 그랬는지, 바로 위 2번 논문과 거의 비슷한 내용이다. 여기서는 JMA로 애니메이션을 보여주었다. 옛날 논문인데 inverse kinematics로 condylar axis를 예측한 것이 주목할만 하다.

1. 개념

턱을 움직이기 위해서는 악관절(temporomandibular joint, TMJ)의 관절 원판(articular disk), 하악 과두(mandibular condyle)를 움직이고, 이에 따라 전체 하악이 움직이게 된다. 이러한 하악 움직임을 컴퓨터 상에 복원하기 위해서는 CT 영상과 하악에 부착된 위치 센서의 데이터가 필요하다.

연구는 타이완, 중국, 일본, 미국 등에서 활발히 진행되는 것으로 보이며, 국내에서 이 연구를 하는 것은 구글링 해본 결과 없는 것으로 보인다. 다른 글을 작성하기에 앞서, 나는 컴퓨터공학도이며 악관절학을 전공한 것이 아니고, 프로젝트를 위해 구글링과 몇가지 책, 논문으로 공부한 것이 전부이므로 이 글을 전적으로 신뢰하지는 않았으면 한다.

2. 본론

컴퓨터의 메시 프로세싱이 점차 쉬워지면서 치과 산업에 하나둘씩 적용되어가는 듯 하다. 내가 논문으로 공부한 내용을 컴퓨터를 전공한 누군가가 보고 쉽게 이해할 수 있으면 좋겠다. 즉, 나는 졸업논문과 국내 컴퓨터 관련 학술지에 제출하기 위해 공부한 내용과, 내가 만든 것을 글로 남기기 위해 이 카테고리를 만들었다. 

우선 원광대학교 치과대학 오상천 교수님께서 2001년에 쓴 논문, "교합의 기초: 하악운동"을 보면 현재에도 쓰이는 다양한 교합 관련 개념이나 하악의 움직임에 대한 단어들을 익힐 수 있다. 이외에도 Iven Klineberg, Steven Eckert가 쓴 "Functional Occlusion in Restorative Dentistry and Prosthodontics"이라는 책을 구글링하면 pdf로 얻을 수 있으니 이를 읽어보면 좋다.