KR101597268B1 - 제어된 색조를 갖춘 비니어 치아 수복물 - Google Patents

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Abstract

비니어 레이어(3)가 치아 수복물 코어(2) 위의 사전 결정된 위치에 배치되고 상기 사전 결정된 위치에서 사전 결정된 두께를 갖춘, 치아 수복물 코어(2) 및 비니어 레이어(3)를 포함하는 치아 수복물 제작 방법으로서, 치아 수복물 코어(2)를 제작하는 단계; 비니어 레이어의 구성 재료를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 사용하여, 상기 치아 수복물 코어(2)가 안에 배치된 주형 블록(1; 10) 안의 공동(5)을 채우는 단계; 적어도 사전 결정된 위치들에서 상기 슬러리가 치아 수복물 코어(2)를 덮도록 상기 공동이 구성되고, 공동(5) 속으로 슬러리 또는 페이스트에 압력을 가하는 단계; 치아 수복물 코어(2)를 덮는 경화된 비니어 구조물을 얻기 위하여, 경화 또는 사전 소결 공정에서 상기 슬러리 또는 페이스트를 가열하는 단계; 및 치아 수복물(2, 3)을 형성하기 위하여 상기 경화된 비니어 구조물 속에 비니어 레이어의 외곽 형상을 절삭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.

Description

제어된 색조를 갖춘 비니어 치아 수복물{VENEERED DENTAL RESTORATION WITH A CONTROLLED SHADE}
본 발명은 치아 수복물 코어(dental restoration core) 및 비니어 레이어(veneer layer)를 포함하는 치아 수복물 제작 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 치아 수복물 코어 및 비니어 레이어를 포함하는 치아 수복물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명의 방법에 따라 사용하기 위한 컴퓨터 시스템 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 일련의 치아 요소들 또는 치아 샘플들의 색조 견본(shade guide)에 관한 것이다.
컴퓨터화 치과치료(computerized dentistry)(CAD/CAM 기술들)의 축복들 중 하나는, 치과 기공사(dental technician)의 관여 없이 지르코니아(zirconia) 또는 금속 합금으로 이루어진 치아 보철 구조물을 자동으로 제작할 수 있게 해준다는 점이다. 수복 및 보철 치료에서 지르코니아의 도입은 완전 도재(full ceramics)를 제한 없이 사용하기 위한 결정적인 진보라고 할 수 있다. 지르코니아를 제외하고는, 종래의 세라믹 시스템들은 크기 제한 없는 브릿지를 위한 다양한 지표들에 있어서 신뢰할만한 가능성을 갖추지 못하였다. 고강도 및 비교적 높은 파괴인성(fracture toughness)을 갖춘 지르코니아는 이러한 경향을 극복하는 것으로 보인다. 9백 메가 파스칼(900 MPa)을 초과하는 3점 굽힘 강도를 가지고 있는 지르코니아는, 크라운(crowns), 브릿지(bridges), 지대주(abutments), 및 임플란트 상부구조물(implant supra structures)을 포함하는 사실상 모든 완전 도재 보철 치료법(prosthetic solution)들에서 사용될 수 있다.
그러나 지금까지 컴퓨터화 치과치료는, 치과 기공사의 관여 없이는 하나 이상의 비니어 레이어들을 구비한 지르코니아 또는 금속 합금 구조물의 자동 제작을 제공할 수 없었다. 비니어 레이어 없는 한 덩어리의 재료는 자연 적층된 치아의 미적 요구조건들을 결코 충족시킬 수 없다. 놀랍게도, 자동화된 제작을 가능하게 하고 미적으로도 만족스러운 결과가 얻어질 수 있는 하나의 방법이 발견되었다.
구조적 지지부(치아 수복물 코어) 및 구조적 지지부에 의해 지지되는 가시부(예를 들어, 비니어 레이어)를 포함하는 치아 수복 시스템은, 손실된 치아를 위한 미용적 및 기능적 대체물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
맞춤형 치아 수복물은 가능한 한 가장 뛰어난 외관을 제공하기 위하여 원래 치아의 크기 모양 및 외곽선에 대등하여야 한다. 치아 수복 시스템을 준비하는 표준적인 방법은, 상당한 시간, 노동, 및 비용을 필요로 한다. 상기 방법들은 통상적으로, 수복 시스템의 완전한 설치를 위하여 환자가 6회 내지 10회 사이에서 치과에 방문하는 것을 필요로 한다.
치아 수복 시스템와 같은 치아 상부구조물의 제작을 위한 종래의 방법에서는, 환자 잇몸의 물리적 모델 및 치아 임플란트 헤드가 준비되고, 그 위에 치아 상부구조물이 종래에 알려진 몰딩 및 다른 기술들을 사용하여 수작업으로 제작된다. 그러한 치아 상부구조물의 제작에 통상의 지식을 가진 기술자 또는 기공사는, 치아 상부구조물을 제작할 때 그 위에 씌워지는 원하는 의치의 크기 및 모양을 고려하게 된다.
전통적으로, 주조되거나, 절삭되거나, 또는 3차원 자유형상 인쇄된(3D free form printed) 코어 구조체가, 치과 기공사에 의하여 시간 집약적인 적층 기법을 이용해서 수작업으로 피복된다.
다른 가능한 제작 방법은 CAD/CAM 기법을 이용하여 절삭 또는 3D 인쇄를 통해 코어 구조체를 제작하고, 메타크릴레이트(methacrylate) 또는 폴리우레탄(polyurethane)과 같은 가연성(incinerable) 재료 형태의 비니어를 제작하는 것이다. 스프루(sprue) 채널이 부착되고 내화성 매몰재(refractory investment material) 안에 상기 조립체가 수용된 상태에서, 아크릴 비니어(acrylic veneer)이 상기 코어 위에 씌워진다. 가연성 부분의 소진을 통해 비니어 공동이 생성된다. 그 다음에는, 상기 비니어 공동이 비니어 공동 안에 제공된 용융점을 초과한 고온 가압 글라스 세라믹(glass ceramic)에 의하여 대체된다. 상기 수복물은 분리되고, 추가로 치과 기공사에 의하여 절단 및 새 도재의 추가, 착색(staining), 유약 처리(glazing)등을 통해 최종 처리된다. 최근에는 글라스 세라믹(예를 들어, 리튬 실리케이트(lithium silicate) 강화 세라믹)의 개별적인 비니어 캡(veneer cap)을 제작하기 위하여 지르코니아 하부구조를 피복하는 다른 방법이 제안되었는데, 이러한 비니어 캡은 지르코니아 구조체 위로 배치될 수 있고, 상기 비니어 캡이 low-fusing 글라스 세라믹 레이어에 의하여 지르코니아 코어 구조체에 연결될 수 있다. (보어의 논문(Beuer F, Schweier J, Eichberger M, Kappert HF, Gernet W, Edelhoff D, "High-strength CAD/CAM-fabricated veneering material sintered to zirconia copings--a new fabrication mode for all-ceramic restorations", Dent Mater. 2009 Jan; 25(1): 121-8) 참조.)
상기 두 가지 방법 모두는 비니어 수복물의 제작에 있어서 수작업 단계들을 필요로 하는 반면, 본 발명에서의 수작업 단계들은 치과 기공사에 의한 수복물의 최종 유약 처리 및 착색으로 제한된다. 또한 상기 방법들은, 다층 구성과 동일한 심미적 특성을 결코 제공하지 못하는 무거운 재료를 사용한다.
치과 전문인들은 표준화된 색조 견본을 활용한다. 잘 알려진 색조 견본은 비타 색조 견본(Vita(TM) Shade Guide)으로서, 열여섯 가지 다른 색조를 가지고 있다. 그러나 이러한 색조 견본들은 기초적인 방식으로 사용되고 있을 뿐이다. 견본 자체가 치아 모양, 즉 전치 모양을 가진 다수의 교체 가능한 색상 탭(color tab)들을 구비한 플라스틱판으로 이루어져 있다. 통상적으로 특정 환자의 치아 색조를 평가하기 위해서, 치과의는 색상 탭 중 하나를 상기 판으로부터 분리하여 환자의 치아까지 들어올려서, 의사가 가능한 한 가장 가까운 색상을 결정할 수 있도록 한다. 따라서 색상 결정 과정을 향상시키고 치아 수복을 위한 요소들의 조작을 단순화시킬 필요가 있다. 모든 주요 색조 견본들은 보철 치아로부터 유래하였고, 자연 치아의 개별적인 색상 결정을 위해 만들어진 것이 아니다. 여러 색상 그룹들이 정의되어 있지만, 기본적으로 인간 치아에 있어서는 오직 두 가지 색상 그룹만이 존재하는데, 적색 계통 및 황색 계통이다. 모든 변화된 색상들은 색조 투명성(colored transparency)에 의해 유발된다. 알려진 비타 색조 견본을 보면, 오직 적색 A 및 황색 B 그룹만이 일반적으로 인간 치아를 결정하는 데 유용하다. C 및 D 그룹의 색조들도 유용할 수 있지만, A 및 B 그룹의 투명성 변화의 결과일 뿐이다. A 및 B 그룹의 단점은, 조화롭지 못하고 불규칙적인 색상 변화이다. 상기 그룹의 각 색상은 그 자신의 색조(pigmentation)를 가지며, 따라서 실제적으로 완만한 색상 변화를 갖지 못한다.
이해할 수 있는 것처럼, 상기 방법에는 여러 가지 변수들이 존재하는데, 그 중 일부는 눈으로 판정을 하는 치과의의 주관성으로부터 기인한다. 그러한 색조 견본은 수 십 년 동안 사용되어 왔고, 색상의 결정은 치과의에 의하여 주관적으로 이루어져 왔다.
주관적인 불확실성을 낮추기 위하여, 환자의 치아 색상을 객관적으로 평가하고 전달해주는 방법을 제공하는 색조 분석기(shade analyzer)가 사용될 수 있다.
치아를 교체하는 작업은 전통적으로 두 개의 분리된 단계들로 이루어져 있다. 제1 단계는 교체될 치아의 형태 및 색조를 측정하는 것이고, 제2 단계는 제1 단계에서 얻어진 측정값들에 따라서 해당 치아의 복제를 만드는 것이다.
제1 단계에서, 상기 형태 정보는 몰딩 기법으로 얻어질 수 있지만, 치아의 색조 및 반투명도의 측정은 더욱 어려운 문제인 것이 잘 알려져 있다.
치아 보철의 품질은 해당 치아의 모델을 제공하는 데이터보다 좋을 수 없다. 상기 모델의 정확도는 여러 가지 요인들, 즉 조명의 품질, 측정 및 가공에 의한 상기 데이터의 획득 등에 의존하고 있다. 치아와 같은 대상의 색조를 결정하는 가장 오래되고 간단한 방법은 대상물을 색조 차트와 시각적으로 대조하는 것이다. 상기 방법으로 얻어진 결과는 그리 좋지 못한데, 이는 인간 시각의 주관성 때문이다. 게다가, 치아 및 상기 차트의 조명도 부적절한 색조 선택을 유발할 수 있다.
대상의 색조를 측정함에 있어서 최소의 정확도 및 재현가능성을 성취하기 위하여 정량적 방법이 사용될 수 있다. 그러한 정량적 방법들은 사용된 조명, 측정 기법, 데이터 처리, 및 최종 제품과 원 제품 사이의 비교 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다.
조명은 보통 측정하고자 하는 대상의 표면을 비추기 위한 광섬유 또는 광섬유 다발을 사용하여 이루어진다. 대상의 조명을 제어하는 것이 유익한데, 이는 데이터 처리 과정에서 조명 방법의 특성들이 고려되어야 하기 때문이다. 확산광(diffuse light)은 조명을 제어하는 간단한 수단을 제공한다.
스펙트럼 성분분해 또는 선택된 영역으로부터 얻어진 데이터를 인간 시각에서의 색상 인지에 대응하는 단일 측정치로 변환하기 위하여 여러 가지 방법들이 알려져 왔고 또 사용되어 왔다. 그 목적은 데이터를 정량화하고, 인간 시각이 색상을 인지하는 것처럼 원래 모델의 적절한 색상들을 재생할 수 있도록 상기 데이터를 보정하는 것이다. 또한 재료의 투명성을 정량화할 수 있는 것도 또한 중요하다.
국제 특허 공개 WO 97/01308호에서는, 색조 분석기 하위시스템에 연결된 구강 카메라, 예를 들어 디지털 비디오 처리기와 칼라 화상 표시 장치가 개시되어 있다. 상기 카메라는 해당 환자의 치아에 대한 디지털 칼라 영상을 획득하고, 상기 하위시스템은 상기 영상을 저장되어 있는 다수의 치아 색조들과 비교한다. 치아 색조 각각은, 칼라 영상 데이터, 치아 색조의 디지털 용어, 그리고 제작자 타입을 포함하는 데이터 블록 안에서 표현된다. 환자의 치아 영상은, 스캔되고 메모리에 저장된 여러 치아 색조들과 비교되는 RBG 방식의 색체 표현을 포함하고, 적합한 색상이 결정되어 시스템 사용자에게 전달된다. 이러한 방법은, 필요한 경우에, 재구성된 치아의 제작을 위한 다수의 글라스 세라믹 형태들에 대응하는 부분적 치아 색조들의 특정을 포함한다.
이후 상기 정보는 상기 디지털 장치에 의해 측정되고 전달된 색조들에 따라 기공사에 의하여 크라운(crown)을 적층하는 데 이용된다. 수작업으로 재료를 적측함으로써 크라운을 제작하는 상기 공정은 많은 수작업 시간을 필요로 하므로 상당히 지루하고 비용이 많이 든다. 상기 수작업의 결과는 예측하기 어렵고, 그 결과가 치과 기공사의 기술 수준에 크게 의존한다.
유럽 특허 EP 0796596호에서는, 치아의 형태 및 색조 구조를 기록하기 위한 시스템이 설명되어 있다. 이러한 시스템은 세라믹 또는 아크릴 비니어 수복물의 준비 및 제작에서 사용된다. 상기 시스템은 모델들 및 영상들과 또한 서로 다른 치아 형태 및 색조 구조들의 적측 계획을 포함하는 다양한 조합들로 구성된다. 특정 환자에 대하여, 해당 환자 치아의 형태 및 색조와 모델들 사이에 비교가 이루어지고, 가장 적합하게 어울리는 조합이 선택되어, 동반하는 적층 계획에 따라서 자연스러운 수복물이 치과 기공소에서 제작될 수 있다.
디지털 색상 분석기의 결과들은 치과 기공사의 수작업을 통해서만 보철물에 나타나기 때문에, 보철물 제작에 있어서 가상의 시행착오 방법들이 아직도 사용되고 있고, 그 결과 보철물을 다시 만들어야 할 필요가 있는 경우도 있어서, 환자, 치과 전문인들 및 치과 기공소에 증가된 비용 및 불편함을 초래한다.
반투명성 및 색상을 동시에 측정하는 것의 주된 어려움은, 상기 두 가지 외관 요인들에 대한 정보가 보통 서로 얽혀있다는 사실로부터 발생한다. 상기 두 개의 외관 요인들을 명확화하기 위하여 서로 다른 방법들이 사용될 수 있다.
1. 반투명성에 의해 유발된 번짐 현상(blur)에 세 개의 칼라 채널들이 정보를 제공하는 자기 상관 함수(auto-correlation function). 신호를 증가시키고 더욱 명확히 하기 위하여 구조화된 조명(structured lighting)이 사용될 수 있다.
2. 반투명성은 백색 및 흑색 배경에서 교대로 찍혀진 연속된 영상들을 비교함으로써 확인할 수 있다. 구조화된 조명도 역시 투명성을 확인하기 위하여 사용될 수 있다.
3. 해당 재료가 망라하는 색상 영역에 대한 정보도 역시 색상 및 투명성의 변화를 해석하는 데 사용될 수 있다.
현재 존재하는 대부분의 CAD/CAM 시스템들에서, 치아 수복물들은 치과 기공소에서 또는 치과 작업을 통해 무거운 재료로 이루어진 블록으로부터 제작된다. 균일한 색상을 갖는 재료의 단일 블록으로부터 수복물을 가공하는 것은 미적 요구사항 및 강도 요구사항 모두를 결코 만족시킬 수 없다.
본 발명의 목적은 치아 수복물을 제작하는 방법을 제공하는 것이다. 이러한 목적은 특허청구범위의 청구항 1에 따른 방법에 의하여 성취된다.
본 발명에 따른 방법은 그 장점으로서, 비니어 레이어가 치아 수복물 코어 위에 배치되기 전에 하나의 고형 요소로서 형성되어야 할 필요 없이, 비니어 레이어가 치아 수복물 코어 위에서 형성되도록 하는, 치아 수복물 제작 방법을 제공한다. 치아 수복물을 둘러싸는 비니어 레이어의 외곽 형태를 가진 개방 공간을 구비한 성형 블록을 이용하여 치아 수복물 코어 구조물 위에 슬러리(slurry) 또는 페이스트(paste)를 도포하는 방법은, 치아 수복물 코어 위에서 비니어 레이어를 직접 형성할 수 있도록 해준다. 본 발명은 치아 수복물 코어 위에 비니어를 적층하는 데 소요되는 작업을 감소시킨다.
또한 치아 수복물의 색상이 제어될 수 있는 치아 수복을 제공하는 것도 본 발명의 목적이다. 이러한 목적은 청구항 19에 따른 방법에 의하여 성취된다. 유익하게도, 높은 색상 강도를 갖는 치아 수복물 코어를 낮은 강도의 색상을 가진 반투명 비니어 레이어로 덮는 구성은, 일차적으로는 코어의 색상에 의하여 구성되고 이차적으로는 비니어 레이어의 색상에 의하여 구성되는 치아 수복물의 최종 색상을 표현할 수 있게 해준다.
색상 표현은, 상기 제1차 및 제2차 구성들 간의 비율을 결정하는, 반투명 비니어 레이어의 두께에 의하여 제어될 수 있다.
유익하게도, 비니어 레이어의 두께가 연속적으로 변화될 수 있기 때문에, 본 발명의 방법에 따른 색상 표현은, 실질적으로 연속적인 색상 변화를 갖도록, 높은 강도의 색상과 낮은 강도의 색상 사이의 어떤 색상이라도 제공할 수 있다. 이는 치아 수복물과 해당 환자의 인접한 치아 요소들을 가깝게 일치시킬 수 있도록 해준다.
본 발명의 설명을 위하여, 본 발명의 장치들 및 방법의 바람직한 실시예들이 아래에서 설명된다. 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 본 발명의 원리 및 첨부된 특허청구범위에 의하여서만 제한되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도, 본 발명에 대하여 대안적이거나 동일한 다른 여러 실시예들이 고안되고 실시를 위하여 구체화될 수 있다는 사실을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 미용을 위한 크라운, 지대주(abutment), 브릿지, 또는 임플란트 상부구조물과 같은 치아 수복물을 위한 제작 단계들의 흐름도를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 하나의 실시예에서 치아 수복물의 준비를 보여주는 횡단 방향 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 하나의 실시예에서 치아 수복물의 준비를 보여주는 종단 방향 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 하나의 실시예에서 치아 수복물의 준비를 보여주는 종단 방향 단면도이다.
도 5는, 색상 표현을 설명하기 위한, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 치아 수복물을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 한 실시예에 따른 색상 표현의 의존성을 그래프로 표현한 것으로서, L*, a*, b* 값들이 비니어 레이어의 두께에 의존하는 것을 보여주는 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 한 실시예에 따른 색상 표현의 의존성을 그래프로 표현한 것으로서, L*, a*, b* 값들이 비니어 레이어의 두께에 의존하는 것을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 색조 견본을 위한 하나의 구성 방안을 보여주는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명 및 종래 기술에 따른 색조 견본이 각각 이용된 경우에 있어서, 상아질(dentinal) 레이어 및 절치(incisal) 레이어로 구성된 치아 샘플을 보여주는 도면들이다.
도 10은 본 발명에 따라 사용하기 위한 컴퓨터 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1은 미용을 위한 크라운, 지대주, 브릿지, 또는 임플란트 상부구조물과 같은 치아 수복물을 위한 제작 단계들의 흐름도를 보여주는 도면이다.
첫 번째 단계(101)에서는, 환자가 먼저 크라운, 지대주, 브릿지, 또는 임플란트 상부구조물을 이용한 치료를 받도록 진단받는다. 첫 번째 방문에서 환자가 동의한 후에, 치과의는 환자의 구강 내에서 직접 광학적 측정을 실시하거나, 트레이 위의 인상재(impression material)를 이용하여 해당 환자 의치의 인상을 채득한다. 다음으로, 상기 인상이 석고 안에서 주조된다. 이후, 치과의는 또 다른 인상재 또는 특수 교합 왁스(special bite wax)를 이용하여 대합치(antagonist)의 인상을 채득하는데, 이때 환자는 깊숙한 중심정지교합(central static occlusion)으로 강하게 치아를 교합시켜야 한다. 상기 인상재가 완전히 굳은 후에, 치과의는 상기 인상재를 환자의 구강으로부터 제거한다(인기교합: registration bite). 그 후 다음 단계(102)에서, 상기 석고 인상이 광학적 스캐너 안에 장착되고 스캔된다.
또한 상기 단계(102)에서, 상기 광학적 스캐너의 동일 위치에 있는 상기 석고 모델 위에 대합치의 인상(인기 교합)이 일정 착좌 압력을 사용하여 놓여지고, 상기 인기 교합의 인상 표면이 광학적으로 스캔된다(대합치 스캔).
상기 스캔의 결과로서, 광학적 스캐너는 석고 주물의 영상을 제공하도록 구성된다.
그 다음 단계(103)에서, 치아 수복물이 구강 환경 내에서 대합치 및 가능한 모든 인접 요소들과 접촉을 고려하여 설계된다. 수복물 형태의 설계는 다음과 같은 절차적 단계들, 즉 라이브러리로부터 적절한 요소의 선택, 잔존 치아에 맞추기 위한 화면상에서의 수복물 모델링, 및 컴퓨터에 의한 대략적 접촉점들의 최종 조정의 단계를 따른다. 적절한 치아 요소들은, 조작자에 의하여, 프로그램의 라이브러리 안에 있는 이론적 치아들의 일반적 형태들에 대한 광범위한 집단으로부터 선택된다. 만약 원상태 그대로인 반대쪽의 치아가 치열에서 발견되는 경우에는, 해당 치아가 스캔되고 표준 치아로서 사용될 수 있다. 스캔의 교합 및 협설(biccolingual) 영상에서 조작자에 의해 표시된 원위 및 중간 접촉점들은 일반 치아의 맞춤을 위한 첫 단계를 형성한다. 새 수복물의 한계선(margin line)은 다이(die)의 스캔으로부터 자동으로 추출된 준비선(preparation line)으로 조정된다.
다음 단계(104)에서는, 교체될 해당 치아의 색조(또는 색상)가 색조 견본 또는 스펙트럼분석 방법을 이용하여 취득된다.
다음 단계(105)에서는, 치아 수복물 설계가 적층 구조물 구성, 즉 코어와 하나 이상의 비니어 글라스 세라믹 레이어들로 변환된다.
이어지는 단계(106)에서는, 상기 글라스 세라믹 레이어(들)의 두께가 해당 치아에서 결정된 색조 또는 색상을 기반으로 하여 결정된다. 더 상세한 설명은 도 1을 참조하여 아래에서 주어질 것이다.
레이어들을 이용한 치아 수복물의 설계는, 코어와 비니어 글라스 세라믹 사이에 10 내지 50 마이크론의 시멘트 공간을 허용하도록 이루어진다.
설계와 관련하여, 다음과 같은 사항을 주지할 필요가 있다. 스캐너를 이용하여, 0.2 mm의 연속 스캔 라인 간 간격을 사용하는, 준비된 치열의 거친 전체 스캔이 얻어지고, 컴퓨터에서의 사용을 위한 회색음영 Z-차트로 변환된다. 이러한 스캔의 릴리프 맵(relief map) 위에서, 프렙(preparation)의 위치, 스캔 영역 및 인접 요소들의 대략적 접촉지점들 및 범위가 입력된다. 컴퓨터의 시각적 디스플레이 안에서, 절치 위치 및 마지막 어금니의 양측 첨단이, 예를 들어 마우스를 화면 위에서 클릭함으로써 표시될 수 있다. 상기 정보로부터 저작계(masticatory system)에서의 교합면(occlusal plane)의 방향이 확정되고, 스캐너 소프트웨어(예를 들어 시르티나(CYRTINA)™)는 가려지는 부분들을 방지하는 스캐닝 계획을 생성한다.
그 후, 준비된 치아들 및 모델 위에 위치한 대합치의 인상이, 0.05 mm의 연속된 스캔 라인 간 간격을 이용하는 고화질로, 상세하게 스캔된다. 주형으로부터 제거된 후에, 주조물이 준비된 다이와 함께 순차적으로 스캔된다. 이와 같은 스캔 데이터로부터 컴퓨터 생성된 준비된 치아의 표면이 추출된다. 상기 스캔 방법의 정확도는 0.01 mm 이내이다.
CAD/CAM 프로그램을 이용한 수복물 형태의 설계는 다음과 같은 절차적 단계들, 즉 라이브러리로부터 적절한 요소의 선택, 잔존 치아에 맞추기 위한 화면상에서의 수복물 모델링, 및 컴퓨터에 의한 대략적 접촉점들의 최종 조정의 단계를 따른다. 적절한 치아 요소들은, 조작자에 의하여, 프로그램의 라이브러리 안에 있는 이론적 치아들의 일반적 형태들에 대한 광범위한 집단으로부터 선택된다. 만약 원상태 그대로인 반대쪽의 치아가 치열에서 발견되는 경우에는, 해당 치아가 스캔되고 표준 치아로서 사용될 수 있다. 스캔의 교합 및 협설 영상에서 조작자에 의해 표시된 원위 및 중간 접촉점들은 일반 치아의 맞춤을 위한 첫 단계를 형성한다. 새 수복물의 한계선은 다이의 스캔으로부터 자동으로 추출된 준비선으로 조절된다.
혀 및 볼의 한계선을, 예를 들어 마우스를 이용하여, 선택하고 끌어당겨서, 수복물이 인접한 치아들과 자연스러운 외관을 갖는 치열로 맞추어지도록 수복물의 형태를 조정할 수 있다. 워핑(warping) 알고리즘은 변위장(deformation field)와 그 변위장 내의 변위 벡터들을 생성하여, 마우스로 지정된 이동 벡터를 통해 지정하는 대로 새로운 형태를 만들어낸다. 이러한 방식을 통해서, 브러시 또는 주걱을 이용하여 글라스 세라믹을 만들어가는 것과 동일한 방식으로, 마우스를 이용하여 대화식으로 새 수복물의 외곽선을 조절할 수 있다. 크라운이 치열에 맞추어진 후에는, 컴퓨터가 인접 치아들의 중앙 및 원위 접촉점들을 +/- 0.02 mm의 범위 내에서 조정한다.
대향된 교합 표면들의 품질과 연계되어 치아 간 중간 접촉점들이 얻어진다. 결과로서 얻어지는 접촉점들은, 이상적인 대합치 표면의 경우에 나타나는 복잡한 3각 교합 형태로부터, 미흡하게 정의된 교합 표면의 경우에 나타나는 단순한 중앙 접촉에 이르기까지 다양하게 변화한다.
새 수복물은 이후 릴리프 맵으로서 화면 위에 표시된 대향된 치아 위에 겹쳐진다. CAD/CAM 프로그램은 악골학적(gnathologic) 원칙들에 의거하여 일반 치아를 (형태를 보존하면서) 매개변수를 이용하여 변형시킨다. 라이브러리 치아에서는 바람직한 접점들이 대합치와의 접점을 찾기 위한 기준점으로서 사용된다. 크라운의 접점들의 차이장(difference field)은 대향된 치아와 최대의 치아 간 접촉을 얻을 수 있도록 변형된다. 이론적 치아를 스캔된 대향치와 접촉하도록 하였기 때문에, 접촉점들도 0.01 mm의 스캔 정확도와 동일한 범위 내에 있는 것으로 추정할 수 있다.
교합 표면은 치아 첨단(cusp)이 방해받지 않고 빠져나갔다가 다시 자신의 와(fossae)로 돌아올 수 있도록 하여야 한다. 적절한 보철 제작은 기능적 접촉 관계가 동적 및 정적 조건 모두에서 회복될 수 있도록 하여야 한다. 상악(maxillary) 및 하악(mandibular) 치아들은 최적의 기능과, 지지 구조에 대한 최소의 통증, 및 치열 전체에 걸친 하중의 분배를 가능케 하도록 조화롭게 접촉하여야 한다. 치열의 무결성 및 적절한 기능성이 오랜 시간 동안 유지되기 위해서는 치아의 위치적 안정성이 절대적으로 중요하다.
내부 및 외부 치아 표면들이 설계된 후, 시멘트와 세라믹 코어 사이 및 상아질과 글라스 세라믹 사이의 여러 인터페이스 표면들이 정의된다. 소프트웨어는 가장 자리 간격(0.03 mm), 전체 시멘트 두께(0.05-0.10 mm), 및 조작자의 지시에 따른 세라믹 코어-다이 시멘트 두께(0.02 mm)로 보정된 내부 표면을 계산한다. 계산되 코어의 두께 및 형태는, 강도 요구사항 및 아래에서 상세하게 설명되는 것처럼 색상 모델에 의하여 결정되는 비니어 두께에 의존하고 있다. 브릿지 구조물의 연결체들은 구강내의 위치 및 브릿지의 범위로부터 자동으로 계산된다. 조작자에 의한 대화식 형태 보정도 역시 강도 요구사항에 의해 결정되는 한계 범위 내에서 가능하다.
다음 단계(107)에 표시된 것처럼, 도 2, 도 3, 또는 도 4 중 하나를 참조하여 위에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 제작 방법의 실시예에 따라, 이제 치아 수복물이 가공될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 하나의 실시예에서 치아 수복물의 준비 상태에 대한 횡단면을 도시하고 있다.
세라믹 재료의 블록(1), 바람직하게는 소결처리된 지르코니아(sintered zirconia) 또는 더욱 바람직하게는 아이소스태틱 압형되고(isostatically pressed) 이트리아 안정화 직육면체형 지르코니아 다결정 지르코니아(yttria stabilized tetragonal zirconia polycrystalline zirconia)에서, 치아 수복물 코어(2)는 제1 절삭(milling) 공정에 의해 생성된다. 상기 블록(1)의 재료는 블록(1) 안의 공동(5) 내부에서 치아 수복물 코어(2)를 형성하기 위하여 절삭된다. 제1 절삭 공정에서는 이후의 소결 공정에 의한 수축이 고려된다.
상기 치아 수복물 코어(2)는 설측 연결체(6)에 의하여 상기 공동(5) 내부에 고정되는데, 상기 설측 연결체는 치아 수복물 코어(2)를 상기 블록(1)의 나머지 부분에 연결하도록 구성된다. 상기 연결체(6)는 치아 수복의 혀 쪽 측면에 위치한다는 점에서 설측으로 불린다.
치아 수복물 코어(2)를 생성하는 절삭 단계는, 치아 수복물 코어(2)가 위에 배치되는 환자의 턱 또는 치아 밑동(dental stump) 부분에 실질적으로 대응하는 상기 코어(2)의 착좌부 형태(2a)를 형성하도록 구성된다. 또한 본 방법은, 도 1을 참조하여 위에서 설명한 바와 같은 세라믹 비니어 레이어의 설계에 따라, 치아 수복물 코어(2)의 외측 형태(2b)를 생성하도록 구성된다.
그 후, 상기 블록은 고온, 예를 들어 1450℃로 적정한 시간 동안 소결 가공된다. 상기 재료는 약 19 내지 25% 수축된다.
다음으로, 상기 치아 수복물 코어(2)의 착좌부 형태(2a)는 밀봉체(4)에 의하여 밀봉된다.
이어서, 치아 수복물 코어(2)의 외측 표면 위에 세라믹 비니어 레이어를 생성하기 위하여 상기 블록(1) 안의 공동(5)이 세라믹 슬러리로 채워진다. 상기 슬러리는 비니어 레이어를 형성하기 위한 구성 물질을 포함한다.
다음 단계에서는, 치아 수복물의 비니어 레이어(3)를 형성하기 위하여, 세라믹 슬러리가 경화되거나 또는 적절한 열처리를 통하여 사전 소결(pre-sintered)된다. 예를 들어, 상기 글라스 세라믹은 600℃에서 한 시간 동안 공기 중에서, 조작하기에 충분할 정도로 안정된 경화 비니어 구조물을 얻기 위하여 넥 형성(neck formimg)이 이루어질 때까지, 사전 소결된다.
그 후 제2 절삭 단계에서는, 치아 수복물 코어(2)의 외측 형태(2b) 위에 세라믹 비니어 레이어(3)를 생성할 수 있도록, 상기 공동(5) 내의 경화된 세라믹이 절삭된다.
따라서 치아 수복물 코어(2) 및 비니어 레이어(3)를 포함하고, 상기 비니어 레이어(3)가 치아 수복물 코어(2) 위의 사전 결정된 위치에 배치되며 상기 사전 결정된 위치에서 사전 결정된 두께를 갖는, 치아 수복물의 제작을 위한 본 방법은 다음의 단계들, 즉:
- 치아 수복물 코어(2)를 제작하는 단계;
- 비니어 레이어의 구성 재료를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 사용하여, 상기 치아 수복물 코어(2)가 안에 배치된 주형 블록(1) 안의 공동(5)을 채우는 단계;
- 적어도 사전 결정된 위치들에서 상기 슬러리가 치아 수복물 코어(2)를 덮도록 상기 공동이 구성되고, 공동(5) 속으로 슬러리 또는 페이스트에 압력을 가하는 단계;
- 치아 수복물 코어(2)를 덮는 경화된 비니어 구조물을 얻기 위하여, 경화 또는 사전 소결 공정에서 상기 슬러리 또는 페이스트를 가열하는 단계; 및
- 치아 수복물(2, 3)을 형성하기 위하여, 상기 경화된 비니어 구조물 속에 비니어 레이어의 외곽 형상을 절삭하는 단계를 포함한다.
제2 절삭 단계 후에, 본 방법은 치아 수복물 코어(2) 및 세라믹 비니어 레이어(3)를 포함하는 치아 수복물(2, 3)의 제2 열처리를 제공한다. 이러한 제2 열처리 중에 상기 치아 수복물(2, 3)은 완전히 소결된다.
상기 소결 공정 중에 치아 수복물 코어(2) 및 세라믹 비니어 레이어의 일정 수축이 발생한다. 이러한 수축은 설계 과정 및 이어지는 절삭 단계에서 고려될 수 있다.
최종 소결 후, 치아 수복물(2, 3)을 상기 블록(1)의 나머지로부터 분리하기 위하여 상기 설측 연결체(6)가 절단된다.
상기 설측 연결체(6)의 잔류 부분을 제거하기 위하여 비니어 레이어의 표면이 연마(polish)될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 하나의 실시예에서 치아 수복물 준비 과정의 단면도들을 도시하고 있다.
먼저, 치아 수복물 코어(2)가 예를 들어 절삭 또는 3D 인쇄 공정을 이용하여 생성된다. 이 경우, 치아 수복물 코어(2)는 지르코니아 또는 금속 합금으로 구성될 수 있다.
다음으로, 블록(10) 안에서 제1 절삭 공정에 의하여 치아 수복물 코어(2)의 외곽 형태가 생성된다. 상기 블록(10)은 운반체(10b)에 의하여 지지될 수 있다. 상기 블록(10)은 치아 수복물의 제작 후에는 어렵지 않게 제거될 수 있는 재료로 만들어진다. 상기 재료는 석고, 샤모트(chamotte), 왁스, 및 화학적 분해에 의해 제거될 수 있는 재료 등을 포함하는 군으로부터 선택된 하나의 재료일 수 있다.
상기 블록(10) 내에는, 표면 외곽형상(7)을 갖춘 공동(5)이 제1 절삭 공정에 의하여 생성되는데, 상기 표면 외곽형상은, 치아 수복물 코어가 위에 올려지게 되는, 환자의 턱뼈 일부 또는 하나 이상의 치아 밑동들의 복제를 포함한다. 제1 절삭 공정은, 치아 수복물 코어(2)가 상기 표면 외곽형상(7) 위에 올려졌을 때 치아 수복물 코어(2)의 접촉 영역과 일치하는, 턱뼈 및/또는 치아 밑동들의 복제부분들의 접촉영역을 갖춘 표면 외곽형상(7)을 생성하도록 구성된다. 대안으로서, 표면 외곽형상(7)을 생성하기 위하여 3D 인쇄 기술이 사용될 수 있다.
다음으로, 치아 수복물 코어(2)가 상기 블록(10)의 표면 외곽형상(7) 위에 장착된다. 도 3b는 블록(10) 및 장착된 치아 수복물 코어(2)을 도시하고 있다. 상기 블록(10) 안의 치아 수복물 코어(2) 위에는 공동(5)이 존재한다. 추가로, 상기 표면 외곽형상(7)은 치아 수복물 코어(2) 위 비니어 레이어가 형성될 영역에 개방 공간(11)들을 갖추도록 구성된다.
그 후 도 3c에 보인 바와 같이, 상기 블록(10) 안의 공동(5) 및 개방 공간(11)은 세라믹 비니어 재료의 슬러리로 채워진다. 상기 세라믹 비니어 재료는 세라믹 재료, 예를 들어 사쿠라(Sakura™) 도재이다. 하나의 실시예에서, 상기 슬러리는 캠핀(Camphene) 및 결합제(binder)와 혼합된 세라믹 비니어 재료로 구성될 수 있다.
충전 중에는, 세라믹 비니어 재료가 치아 수복물 코어(2)의 개방 공간(11) 부분까지 둘러쌀 수 있도록, 상기 슬러리에 저온 압력이 가해진다. 다음으로는, 저온 압력 처리된 세라믹 비니어 재료가, 절삭에 적합한 안정된 세라믹 비니어 재료를 얻기 위하여, 예를 들어 열처리를 통해 경화된다.
다음 단계에서는, 도 3d에 보인 바와 같이, 치아 수복물 코어(2) 위의 비니어 레이어(3)를 생성하기 위하여, 상기 세라믹 비니어 재료(9)가 제2 절삭 공정을 통해 절삭된다.
제2 절삭 공정 후에는, 비니어 레이어(3)의 밀도 및 기계적 강도를 향상시키기 위하여, 절삭된 비니어 레이어(3)를 소결시키기 위한 추가적인 가열냉각(annealing)이 수행된다. 이러한 소결처리는 약 850℃에서 약 2분 동안 수행될 수 있다(이는 다른 세라믹 비니어 재료의 경우 달라질 수 있다).
또 다른 실시예에서는, 상기 비니어 레이어(3)를 생성한 후, 상기 비니어 레이어(3) 위에 추가적인 비니어 레이어를 형성하기 위하여, 도 3c 및 도 3d를 참조하여 위에서 설명한 것과 유사한 방식으로, 제3 절삭 공정으로 생성된 비니어 레이어(3)를 또다시 세라믹 비니어 재료의 슬러리로 다시 채울 수 있다.
상기 비니어 레이어(들)의 소결 후에는, 상기 블록(10)을 분쇄 또는 다른 방법으로 분해하여 치아 수복물(2, 3)을 꺼낸다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 하나의 실시예에서 치아 수복물 준비 과정의 단면도들을 도시하고 있다.
본 실시예에서는, 첫 번째 단계에서, 치아 수복물 코어(2)가 예를 들어 절삭 또는 3D 인쇄 공정을 통해 생성된다. 이 경우, 상기 치아 수복물 코어(2)는 지르코니아 또는 금속 합금으로 구성될 수 있다.
다음으로, 하부 주형(20) 및 상부 주형(21)을 포함하는 블록(20, 21)이 생성된다. 상기 하부 주형(20) 및 상부 주형(21)은 서로 결합하여 복합 주형 블록(20, 21)을 형성하도록 구성된다.
상기 블록(20, 21)은 치아 수복물의 제작 후에 어려움 없이 제거될 수 있는 재료로 구성된다. 상기 재료는 석고, 샤모트, 왁스, 및 화학적 분해에 의해 제거될 수 있는 재료 등을 포함하는 군으로부터 선택된 하나의 재료일 수 있다.
상기 하부 주형(20)에서, 치아 수복물 코어(2)의 외곽 형태는 제1 절삭 공정에 의하여 생성된다. 하부 주형(20)은 운반체(20b)에 의해 지지될 수 있다.
상기 하부 주형(20) 안에는, 표면 외곽형상(7)을 갖춘 공동(5)이 제1 절삭 공정을 이용하여 생성되는데, 표면 외곽형상은, 치아 수복물 코어가 위에 올려지게 되는, 환자의 턱뼈 일부 또는 하나 이상의 치아 밑동들의 복제를 포함한다. 제1 절삭 공정은, 치아 수복물 코어(2)가 상기 표면 외곽형상(7) 위에 올려졌을 때 치아 수복물 코어(2)의 접촉 영역과 일치하는, 턱뼈 및/또는 치아 밑동들의 복제부분들의 접촉영역을 갖춘 표면 외곽형상(7)을 생성하도록 구성된다. 대안으로서, 제1 절삭 공정이 3D 인쇄 기술로 대체될 수 있다.
상기 상부 주형(21)에서는, 치아 수복물 코어(2)를 뒤덮도록 구성된 비니어 레이어(3)의 표면 외곽형상에 실질적으로 대응하는 제2 외곽 형상(17)이 생성된다. 제2 외곽 형상(17)은 추가적인 절삭 공정에 의하여 생성된다. 대안으로서는, 추가적인 절삭 공정이 추가적인 3D 인쇄 공정으로 대체될 수 있다.
다음으로, 치아 수복물 코어(2)가 상기 하부 주형(20)의 표면 외곽형상(7) 위에 장착된다. 추가로, 상부 주형(21)이 하부 주형(20) 위에 장착된다. 이러한 방식으로 상기 블록(20, 21) 내에서 턱뼈 및 치아 밑동 위에 치아 수복물 코어(2)가 장착되고, 치아 수복물 코어(2) 위 비니어 레이어가 형성될 영역에는 개방 공간(11)들이 갖추어진다.
상기 블록(20, 21)은 슬러리를 블록(20, 21) 안으로 유도하도록 구성된 하나의 러너(runner)(도면 생략)를 포함한다.
그 후 도 4c에 보인 것처럼, 상기 블록(20, 21) 내의 개방 공간(11)들은 세라믹 비니어 재료의 슬러리로 채워진다. 상기 충전 중에는, 세라믹 비니어 재료가 치아 수복물 코어(2)의 개방 공간(11) 부분까지 둘러쌀 수 있도록, 상기 슬러리에 압력이 가해진다. 다음으로는, 저온 압력 처리된 세라믹 비니어 재료가, 치아 수복물 코어(2) 위의 비니어 레이어(3)를 얻기 위하여, 예를 들어 열처리를 통해 경화된다.
제2 절삭 공정 후에는, 비니어 레이어(3)의 밀도 및 기계적 강도를 향상시키기 위하여, 절삭된 비니어 레이어(3)를 소결시키기 위한 추가적인 가열냉각(annealing)이 수행된다.
상기 비니어 레이어(들)의 소결 후에는, 상기 블록(10)을 분쇄 또는 다른 방법으로 분해하여 치아 수복물(2, 3)을 꺼낸다. 필요한 경우, 꺼내진 치아 수복물은 비니어 레이어(3)의 밀도 및 기계적 강도를 향상시키기 위하여, 추가로 가열냉각 될 수 있다.
본 발명의 방법은 CAD/CAM 시스템을 사용하여 자동화될 수 있다는 점을 주지할 필요가 있다. CAD/CAM 시스템은, 교체될 치아 요소(들) 및 인접 치아들 뿐만 아니라 교체될 치아 요소(들)에 인접하고 치아 수복물이 놓일 턱뼈 부분 및 치아 밑동의 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 추가로 CAD/CAM 시스템은 교체될 치아 요소(들)의 대체물을 설계하고 그리고/또는 도 2 내지 도 4에서 보인 바와 같은 실시예에 따라 위에서 설명한 대로의 방법을 수행할 수 있는 능력을 갖춘다.
본 발명은 또한 제어된 색조 또는 색상을 구비한 치아 수복물을 제작하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
위에서 언급한 것처럼, 종래 기술은 대부분, 사전 결정된 많은 색조들을 구비한 색조 견본을 적용한다. 치아 수복물을 위한 색조는 단순히, 교체될 하나 또는 다수의 치아들을 색조 견본에서 사용할 수 있는 색조들과 비교함으로써 선택된다. 그러한 비교는 통상적으로 시각적 조사를 이용한 방법 또는 색조 분석기에 의한 좀 더 분석적인 방법을 통하여 이루어진다. 종래 기술에서는 오직 불연속적인 색조만이 사용 가능하다는 사실의 결과로서, 자연 치아와 대체 치아 사이에 불일치가 발생할 수 있다.
그러나 본 발명은, 인간의 치아에서는 비니어 레이어의 서로 다른 색상 투명도의 다양성이 존재한다는 점을 고려한다. 또한 자연 차아들은 적색 계통 또는 황색 계통 또는 백색 계통을 넘어서는, 연속적 스펙트럼(가시 범위 내)으로부터 선택된 색상을 가질 수 있다는 사실을 알 수 있다.
본 발명은, 대체 치아의 색조가 치아 수복물 코어의 기본 색상과 비니어 레이어의 표면 색상을 조합함으로써 제어되는, 치아 수복물 제작 방법을 제공한다.
상기 기본 색상은 표면 색상과 다를 수 있다.
치아 수복물 코어(2)의 기본 색상은 치아 수복물 코어 재료의 착색을 통해 결정된다.
비니어 레이어는 표면 색상을 갖춘 글라스 세라믹으로서, 치아 수복물 코어로부터의 빛이 비니어 레이어를 통과하여 전달되도록, 비니어 레이어는 반투명하게 구성된다. 비니어 레이어(3)의 표면 색상는 비니어 레이어 재료의 착색을 통해 결정될 수 있다.
비니어 레이어의 반투명성은 비니어 레이어의 두께를 통해 제어 가능하다. 따라서, 비니어 레이어의 두께를 변화시킴으로써, 비니어 레이어를 통과하는 기본 색상의 치아 수복물 코어로부터의 빛의 양이, 비니어 레이어에 의해 직접 반사되는 빛에 대하여 상대적으로 제어될 수 있게 된다.
하나의 실시예에서, 기본 색상은 적색 계통 및 황색 계통으로부터 선택되고, 표면 색상은 백색이 된다.
추가의 실시예에서, 기본 색상은 높은 농도를 가질 수 있고, 표면 색상은 동일한 색상의 저 농도를 가질 수 있다. 농도에 있어서의 그러한 차이는, 백색 착색제와 같은 희석제(diluting material)의 상대적 양에 있어서의 차이에 의한 것일 수 있다. 기본 색상은 비교적 적은 양의 백색 착색제와 비교적 많은 양의 적색(또는 황색) 계통 착색제를 포함하는 반면에, 표면 색상은 비교적 적은 양의 적색(또는 황색) 계통 착색제와 비교적 많은 양의 백색 착색제를 포함할 수 있다.
아래에서는, 대체 치아의 착색 방법이 더욱 상세히 설명된다.
본 발명에서 대체 치아의 색상 결정을 위한 색상 표현 모델은 관찰자에게 보이는 색상은, 하나의 요소로서 글라스 세라믹 또는 비니어 레이어의 표면 색상과, 다른 한 요소로서 상기 글라스 세라믹을 통과하여 전달되는 치아 수복물 코어의 기본 색상의 조합으로부터 얻어진다는 가정에 기초하고 있다.
색상 표현은 기본적으로 비니어 레이어의 두께에 의하여 좌우된다. 관찰자에게 보여지는 색상은, 표면 색상으로부터의 한 요소와 기본 색상의 다른 요소를 겹친 것이다. 상기 색상 요소들의 비율은 비니어 레이어의 두께에 의하여 결정된다. 기본 색상으로부터의 전달은 비니어 레이어 두께의 증가에 따라 감소하고, 그 두께가 일정 값(광학적 두께)을 넘어서 비니어 레이어가 불투명해지는 때에 사라진다. 이러한 광학적 두께에서는, 치아 수복물 코어로부터의 전달이 실질적으로 영인 것으로 추정한다. 상기 전달 효과는 비니어 레이어 두께의 관심 범위(range of interest) 안에서 대략적으로 2차적으로 감소(quadratically decrease)한다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 색상 표현 모델을 도시하기 위하여,치아 수복물을 개략적으로 도시하고 있다.
도시된 치아 수복물은, 치아 수복물 코어(2) 및 비니어 레이어(3)를 포함하는 하나의 치아이다. 치아 수복물 코어(2)는 기본 색상으로 착색되었다. 비니어 레이어의 색상은 반투명한 표면 색상이다.
치아 수복물의 색상은, 입사 광선(L0), 화살표 L1으로 표시된 것처럼, 입사 광선이 비니어 레이어 위에서 부분적으로 반사된 빛, 및 화살표 L2로 표시된 것처럼, 비니어 레이어를 통과하여 전달되고, 치아 수복물 코어(2) 위에서 반사되어, 비니어 레이어을 통과하여 주변 환경으로 다시 전달되는 빛에 의하여 표현된다.
따라서 치아 수복물 색상의 지각(perception)은, 비니어 레이어에 의하여 직접 반사되는 빛(L1) 및 비니어 레이어 아래에서 치아 수복물 코어에 의하여 반사되는 빛(L2)에 의하여 결정된다. 치아 수복물 코어 안의 기본 색상 및 비니어 레이어 안의 표면 색상 때문에, 치아 수복물의 지각된 색상은 표면 색상 및 기본 색상의 조합을 포함하게 된다. 비니어 레이어의 두께가 치아 수복물 코어에 의해 반사되는 빛의 강도를 결정하기 때문에, 상기 지각된 색상은 비니어 레이어의 두께에 의존적이 된다.
치아 수복물 위의 비니어 레이어 두께의 차이 때문에, 지각되는 색상의 차이가 얻어질 수 있다는 점을 주지할 필요가 있다. 도 6a 내지 도 6c는, 본 발명의 한 실시예에 따른 비니어 레이어의 두께에 의존적으로 결정되는 L*, a*, b* 값들로서 표현되는 색상의 의존성을 그래프 형태로 도시하고 있다.
본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있듯이, 상기 L*, a*, b* 값들은 CIE-Lab 색상 시스템에 관한 것이다.
상기 그래프들에서는, 본 발명에 따른 클래스 A 색조의 색상 표현이 비니어 레이어 두께의 함수로 도시되어 있다.
치아 수복물 코어(2)를 위한 기본 색상으로서, 건강한 사람의 치아에 해당하는 가장 적색 계통의 색조가 선택되었다. 반 투명한 비니어 레이어(3)의 표면 색상으로서는 백색이 선택되었다.
상기 그래프들에서 색상 표현은 색조 코드 uA1 ... uA4로 도시되었다. 색조 코들 uA1 ... uA4는 종래 기술의 VITA 색조 견본 코드들에 실질적으로 대응하는데, uA1은 가장 강한 백색, uA4는 가장 강한 적색에 해당한다.
그러나 비니어 레이어 두께는 원하는 색상/색조와 함께 조절될 수 있기 때문에, 본 발명은 연속적인 색상/색조 변화를 가능하게 한다는 사실을 주지하여야 한다.
색상 표현이 비니어 레이어의 함수로서의 결정되는 상기 의존성이 명확하게 드러나 있다: 가장 강한 적색 색조 uA4는 비교적 얇은 비니어 레이어에서 얻어지는 반면에, 가장 강한 백색 색조 uA1은 비교적 두께운 비니어 레이어에서 얻어진다. 완전한 백색 색조는, 대략 2 mm의 광학적 두께와 동일하거나 더 큰 두께를 가진 비니어 레이어의 경우에 얻어진다.
도 7a 내지 도 7c는, 본 발명의 한 실시예에 따른 비니어 레이어의 두께에 의존적으로 결정되는 L*, a*, b* 값들로서 표현되는 색상의 의존성을 그래프 형태로 도시하고 있다.
상기 그래프들에서는, 본 발명에 따른 클래스 B 색조의 색상 표현이 비니어 레이어 두께의 함수로 도시되어 있다.
치아 수복물 코어(2)를 위한 기본 색상으로서, 건강한 사람의 치아에 해당하는 가장 황색 계통의 색조가 선택되었다. 반투명한 비니어 레이어(3)의 표면 색상으로서는 백색이 선택되었다.
상기 그래프들에서 색상 표현은 색조 코드 uB1 ... uB4로 도시되었다. 색조 코들 uB1 ... uB4는 종래 기술의 VITA 색조 견본 코드들에 실질적으로 대응하는데, uB1은 가장 강한 백색, uB4는 가장 강한 황색에 해당한다.
색상 표현이 비니어 레이어의 함수로서의 결정되는 상기 의존성이 명확하게 드러나 있다: 가장 강한 황색 색조 uB4는 비교적 얇은 비니어 레이어에서 얻어지는 반면에, 가장 강한 백색 색조 uB1은 비교적 두께운 비니어 레이어에서 얻어진다. 완전한 백색 색조는, 대략 2 mm의 광학적 두께와 동일하거나 더 큰 두께를 가진 비니어 레이어의 경우에 얻어진다.
다시 한 번, 비니어 레이어 두께는 원하는 색상/색조와 함께 조절될 수 있기 때문에, 본 발명은 연속적인 색상/색조 변화를 가능하게 한다는 사실을 주지하여야 한다.
추가적인 실시예에서, 색상 표현은 치아 수복물을 위한 회색 색조와 연관될 수 있는데, 이 경우에 기본 색상은 비교적 어두운 회색이고, 표면 색상은 비교적 밝은 회색 또는 백색이 된다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 색조 견본 구성 방안을 도시하고 있다. 이 방안에서는, 색상 시스템의 혼합 관계 및 대응하는 색조 견본의 예가 도시되어 있다. 이 실시예에 따르면, 치아 요소의 색상 또는 색조는, 치아 요소의 재료 안에 높은 농도(uA; uB로 표시됨)를 가진 기본 색상 착색제와 백색 착색제 요솔르 사용함으로써 얻어진다. 원칙적으로, 기본 색상 uA; uB를 혼합함으로써, 낮은 기본 색상 농도를 가진 어떠한 기본 색상 색조도 구해질 수 있다. 본 발명은, 기본 색상 및 백색 착색제 양의 비율에 비례하는 색조 강도를 가진, 사용 가능한 일련의 기본 색상 색조들을 가진 색조 견본을 제공한다. 도 8에서는, 사용 가능한 일련의 기본 색상 색조들이, 클래스 uA(적색 계통) 및 클래스 uB(황색 계통)을 위한 기본 색상 착색제 및 백색 착색제 양의 비율의 함수로서 도시되어 있다.
"백색" 및 기본 색상 착색제 uA 또는 uB의 혼합 비율은 두 개의 유사한 산술적 수열을 보여주는데, 백색 요소는 다음과 같은 방향, 즉 uA4, uA3.5, uA3, uA2.5, uA2, uA1.5, uA1 및 uB4, uB3.5, uB3, uB2.5, uB2, uB1.5, uB1으로 진행하는 각 단계에서 기본 색상 착색제의 양에 대하여 상대적으로 50% 증대된다. 도 8에서, 상위 라인(R1)은 기본 색상 착색제 uA; uB의 상대적 함량을 보여준다. 하위 라인(R2)은 백색 착색제(백색 혼합)의 상대적 함량을 보여준다.
상기 라인(R2)의 바로 아래에는, 기본 색상의 상대적 함량 및 백색 착색제의 상대적 함량 비율에 대응하는 색조들, uA4, uA3.5, uA3, uA2.5, uA2, uA1.5, uA1 및 uB4, uB3.5, uB3, uB2.5, uB2, uB1.5, uB1이 도시되어 있다. 이러한 예의 결과로서, 각각의 기본 색상을 위한 일곱 개의 색조가, 백색 혼합물과의 산술적인 희석 비율의 수열에 의하여 정의된다.
하나의 실시예에서는, 치아 코어의 기본 색상이 두 개의 색상 군들 uA, uB의 착색제들의 동일 함량 혼합물로 정의된다. 이후에, 치아 코어 위에서 사용될 비니어 레이어의 구성에는, 상기 일련의 색조들 중 하나를 얻기 위하여, 주어진 색상 및 반투명성이 제공된다. 이러한 방식으로, 단일 기본 색상을 구비한 오직 하나의 코어 재료가 사용될 수 있게 되고, 이는 치아 요소 또는 치아 샘플을 제작하기 위해 필요한 재료들의 다양성을 감소시켜준다.
상기 방안에 근거하여, 시험용 치아 샘플들이 색조 견본의 특정 색조를 가지도록 제작될 수 있다. 환자의 인접 치아의 쉬운 색상 결정을 제공하기 위한 목적으로, 색조 견본은 두 쌍의 일곱 단계들로 착색된 글라스 세라믹을 이용하여 제작되어, 열네 개의 색상 탭들을 제공한다. 상기 열네 개의 기본 색조들 위에서, 동일한 중립적(neutral) 투명성이 적용된다. 경부(cervical part)에서는, 실제 몸체 색상이 인지되어야 한다. 절치부(incisal) 쪽에서는, 개별적인 색상 결정에 있어서, 중립적 투명성을 향한 몸체 색상의 희석이 명확하게 관측 가능하다.
유사한 방식으로, 환자 치아의 개별적인 회색 강도에 의존하여, 치아 요소의 회색 구성요소를 위한 회색 음영이 결정될 수 있다는 사실을 주지할 필요가 있다.
회색 음영을 위한 색조 견본은, 감소하는 밝기 값(L-value)(CIE-Lab)을 가진, 몸체 세라믹을 위한 여러 색조들을 이용하여 구현될 수 있고, 이러한 색조들은,
- 회색 착색제를 가지지 않고 비교적 높은 밝기 값을 갖는 "광"(light) 색조;
- 비교적 평균적인 양의 회색 요소를 가지고, 비교적 표준인 밝기 값을 갖는 "기본" 색조;
- 비교적 많은 양의 회색 요소를 가지고, 비교적 낮은 밝기 값을 갖는 "회색" 색조를 포함한다.
대안으로서는, 회색 음영을 위한 색조 견본이, 코어 재료를 위한 다수의 회색 색조들 및 비니어 세라믹을 위한 하나의 "광" 색조를 이용하여 구현될 수 있고, 이는,
- 회색 없이 비교적 높은 밝기 값을 갖는 "광" 색조 코어 재료;
- 비교적 평균적인 양의 회색 요소를 가지고, 비교적 평균적인 밝기 값을 갖는 "기본" 색조의 코어 재료;
- 비교적 많은 양의 회색 요소를 가지고, 비교적 낮은 밝기 값을 갖는 "회색" 색조의 코어 재료를 포함한다.
종래 기술(도 9b 참조)에서는, 스트립(51)이 치아 본체(50)에 평행하고, 치아 본체를 따라 연장되어 치아 본체를 통과하여 빛을 반사할 수도 있는 시험용 치아 샘플이 알려져 있다.
도 9a는, 본 발명에 따른 색조 견본을 위하여 사용되는, 상아질 및 절치 레이어를 갖춘, 시험용 치아 샘플(50)을 도시하고 있다.
환자 치아의 색상을 결정하기 위하여, 특정 색상/색조를 갖춘 시험용 치아 샘플을 교체될 치아의 근처 및/또는 인접 치아의 옆에 배치하고 해당 치아의 색조를 치아 샘플과 비교함으로써, 시각적 검사가 이루어질 수 있다. 다양한 색상/색조를 가진 시험용 치아 샘플들을 이용하여 상기 과정을 반복함으로써, 가장 잘 일치하는 것을 찾을 수 있다.
시험용 치아 샘플(50)은 강철 고정 스트립(51)에 고정된다. 상기 강철 고정 스트립(51)은 상기 치아 샘플(50)을 치아의 기저 단부에서 치근을 이용하여 파지하도록 구성된다. 상기 스트립은, 치근(52)에 대하여 상대적으로 치아 몸체의 위치로부터 멀어지는 방향으로, 치근(52)에 대하여 상대적으로 정렬된다.
도 9a에 보인 본 발명에 따른 시험용 치아 샘플(50)은, 상기 스트립이 치근에 대한 치아 몸체의 위치로부터 멀어지는 쪽으로 정렬됨에 따라, 시각적 검사에 영향을 미치는, 상기 치아 몸체를 통과하는 강철 고정 스트립(51)으로부터의 빛의 반사를 회피한다. 상기 고정 스트립은 그 스트립이 시야에서 간섭을 일으키는 것을 방지하기 위하여, 일정 각도로 구성된 연결부를 구비한다.
하나의 실시예에서, 상기 고정 스트립은 치근 안에 있는 자성 결합체에 의하여 상기 시험용 치아에 부착될 수 있다.
추가로, 상기 치아 샘플(50)의 모양 및 그 부착(51, 52)은, 환자의 구강 내에서 색상을 간편하게 결정하는 데 어떠한 간섭도 일으키지 않도록 선택된다.
대안으로서, 교체될 치아의 색상 및 색조를 결정하는 것은 색조 분석기를 이용한 측정을 통해 수행될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따라 사용하기 위한 컴퓨터 시스템을 개략적으로 도시하고 있다.
컴퓨터 시스템(1308)은 호스트 프로세서(1321)와 주변 장치들을 포함한다. 호스트 프로세서(1321)는 명령 및 데이터를 저장하는 메모리 유닛(1318, 1319, 1322, 1323, 1324)들, 하나 이상의 입출력 유닛(1330)들(예를 들어 입력 장치로서 플로피 디스크(1317), CD 롬(1320), DVD, 키보드(1326), 및 마우스(1327)와, 출력 장치로서 모니터(1328) 및 프린터(1329)를 읽기 위한 장치들)에 연결된다. 트랙볼 또는 터치스크린 및 다른 출력 장치 등과 같은 기타 장치들도 제공될 수 있다. 추가로, 네트워크(1333)로의 연결을 위하여 네트워크 입출력 장치(1332)가 제공된다.
마지막으로, 상기 호스트 프로세서(1321)는 대상 물체로부터 삼차원 영상 데이터를 획득할 수 있는 스캐닝 장치(1334)에 연결된다. 상기 삼차원 영상 데이터는 스캔되는 물체의 표면 데이터를 포함한다. 그러한 물체는, 환자 치열의 적어도 일부에 대한 주물(cast)일 수 있다.
상기 표면 데이터는 색상, 거칠기, 밀도 등과 같은 물체의 측정 가능한 어떠한 특성과도 관련된 것일 수 있다. 또한 상기 호스트 프로세서는 데이터 전달체 또는 네트워크 연결을 통하여 데이터를 읽어 들임으로써 다른 컴퓨터 시스템으로부터 데이터를 가져올 수 있다. 그러한 데이터는, 예를 들어 환자의 치열 또는 치아 요소들의 디지털 라이브러리 등과 관련된 추가적인 데이터일 수 있다.
도시된 메모리들은 램(RAM)(1322), (E)EPROM(1323), 롬(ROM)(1324), 테이프 장치(tape unit)(1319), 및 하드디스크(1318)를 포함한다. 그러나, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있는 더 많은 그리고/또는 다른 메모리 유닛들이 있을 수 있다는 사실을 주지할 필요가 있다. 추가로, 하나 이상의 메모리들은, 필요한 경우에, 상기 프로세서(1321)로부터 물리적으로 떨어져 있을 수 있다. 상기 프로세서(1321)는 하나의 상자로서 도시되었지만, 병렬적으로 작동하거나 하나의 주 프로세서에 의하여 제어되는 여러 개의 프로세싱 유닛들을 포함할 수 있고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려져 있는 것처럼, 이러한 프로세싱 유닛들은 서로 떨어져 위치할 수도 있다.
도 10에 보인 컴퓨터 시스템(1308)은 본 발명에 따른 방법에 따라 연산을 수행하도록 구성된다.
그러한 연산은 치아 수복 시스템, 치아 수복물 코어(2), 및 비니어 레이어(3) 중 하나 이상의 설계에 관한 것일 수 있다.
대안으로서 또는 추가적으로, 상기 연산은 치아 수복물이 성형되는 블록들(1; 10; 20, 21)의 생성과 관련된 것일 수 있다.
대안으로서 또는 추가적으로, 상기 연산은, 위에서 설명한 색상 표현 모델에 따라 특정된 색상 및 색조를 가진 치아 수복물의 설계 및/또는 제작에 관한 것일 수 있다. 추가로, 상기 연산은 도 8을 참조하여 위에서 설명한 바와 같은, 산술적 색조 견본에 따라 특정된 색상 및 색조를 가진 치아 수복물의 설계 및/또는 제작에 관한 것일 수 있다.
아래에서는 본 발명의 구현 형태들과 관련하여 몇 가지 실시예들이 설명된다.
실시예 1
먼저 아래의 절차들 및 재료들에 따라 글라스 세라믹이 페이스트 또는 가열된 슬러리로 전환된다.
본 실시예에서 사용된 재료들의 특성들은 표 1에 나타내었다.
Figure 112011083715729-pct00001
표 1은 1000 ppm으로 혼합된 지르코니아를 보여주는데, 치아 비니어 색조 uA1 내지 uA4 및 uB1 내지 uB4 (단일 코어의 모든 색조)를 갖추도록 사용될 수 있는 코어를 대표한다. CIE-Lab 매개변수들에서의 코어 또는 기본 색상은 표 7에서 "z2"로 주어져 있다. 글라스 세라믹은 예시적으로 주어진 것이다. 글라스 세라믹 비니어 재료의 가장 중요한 특성은 열팽창 계수인데, 실내 온도로 냉각 시킨 후에도 약한 글라스 세라믹 요소에 압력을 유지하기 위하여, 지르코니아 코어 재료의 팽창 계수의 90%보다 낮지 않아야 한다. 글라스 세라믹 A는 제1 상아질 레이어를 위하여 사용되고, 글라스 세라믹 B는 제2 유백색(opalescent) 절치 레이어를 위하여 사용된다.
글라스 세라믹 비니어 요소는 페이스트(표 2 참조) 또는 가열된 슬러리(표 3 참조)로서 사용된다. 준비 과정은 절차적 형태로 아래에서 설명되고 있다.
Figure 112011083715729-pct00002
아래의 절차는 본 발명에 따른 도재 페이스트를 위한 하나의 가능한 준비 방법을 설명하고 있다.
1. 준비하고자 하는 배치(batch)를 위하여, 고형 재료, 가소제(plasticizer), 분산제(dispersant), 및 이온제거수(de-ionized water)를 계량하고 적절한 크기의 볼 밀(ball mill)에 추가한다. 매체(media)의 종류 및 크기는 밀(mill)의 크기에 기초하여 선택된다. 상기 매체는 상기 밀 부피의 삼분의 일 내지 이분의 일을 채워야 한다.
2. 약 60 rpm의 속도에서 16 내지 24 시간 동안, 롤러들 위의 분산 밀(dispersion mill) 수행.
3. 고속으로 섞여지고 90℃의 온도를 가진 사분의 일의 이온제거수 안에서 결합제(binder)를 혼합시키고, 그 후 실내 온도로 맞춰진 나머지 물을 추가한다.
4. 상기 결합제 용액을 상기 볼 밀에 추가하고 1 내지 2 시간 혼합한다.
5. 다른 용기 안에 붓고, 내표된 공기를 제거하기 위하여, 24 시간 동안 저속(대략 1 내지 2 rpm) 롤링(roll)을 수행한다.
용뇌유 도재 슬러리(camphene porcelain slurry) 구성
Figure 112011083715729-pct00003
아래의 절차는 본 발명에 따른 도재 슬러리를 위한 하나의 가능한 준비 방법을 설명하고 있다.
1. 고형 재료, 디플로큘란트(defloculant), 및 결합제를 계량하고 액체 용기에 추가한다.
2. 약 60 rpm의 속도에서 16 내지 24 시간 동안, 회전하는 고정물을 갖춘 오븐 안에서 60℃의 온도로, 롤러들 위의 분산 밀(dispersion mill) 수행.
3. 준비된 가열 슬러리를 밀폐 가능한 드립 플루트(drip flute)를 구비한 폴리에틸렌 용기에 붓는다.
4. 내포된 공기를 제거하기 위하여, 상기 폴리에틸렌 용기를 60℃의 오븐 안에서 24 시간 동안 저속(대략 1 내지 2 rpm)으로 회전시킨다.
수복물은 예를 들어 아래의 절차에 따라 제작될 수 있는데, 이것이 다른 제작 방법들을 배제하는 것은 아니다.
1. 주형 표면을 절삭 또는 3D 인쇄(표면 외곽형상(7)).
2. 블록 안에서 절삭되거나 3D 인쇄된 주형 표면이 압축 공기로 세정된다.
3. 주형의 내부가, 예를 들어 에탄올 내 고분자 폴리에틸렌 글리콜 혼합물에 기초한 분리 재료의 박막으로 도포된다.
4. 치아 수복물 코어가 상기 주형 표면 위 정확한 위치에 놓이고, 블록 내에 상기 코어가 적절하게 자리하는 것을 보장하도록 적절한 압력이 가해진다.
5. 상기 블록이 진동 테이블 위에 놓이고, 적절한 도재 페이스트 또는 슬러리가 주형 안으로 주입된다.
6. 상기 블록이 고온 기체 오븐에서 약 100℃로 약 30분 동안 유지된다.
7. 정확한 재배치를 위하여 내부 주형과 동일한 기계에서, 수복물의 상부 표면이 절삭 또는 3D 인쇄된다.
8. 상기 블록이 진공 상태 없이 약 600℃에서 가열된다.
9. 상기 블록이 사전 소결된 수복물로부터 분쇄를 이용하여 제거된다.
10. 수복물이 진공상태에서 소성 가공된다.
11. 가장자리 주변의 도재 테두리를 연삭(grinding) 공정을 통해 제거한다.
실시예 2
세 개의 기초 구성요소들, 즉 uA 및 uB 착색제 농축물 및 글라스 세라믹 색조의 백색 혼합물로 이루어진 착색제 구성의 예들, 즉 예 A, B, 및 C가 표 5에 나타나 있다.
표 5 기본 구성요소의 착색제 구성의 예 A, B, 및 C.
Figure 112011083715729-pct00004
"백색" 및 농축된 투명 uA 또는 uB의 혼합 비율들은 두 개의 유사한 수학적 수열들을 보여주는데, 백색 요소가 다음과 같은 방향, 즉 uA4, uA3.5, uA3, uA2.5, uA2, uA1.5, uA1 및 uB4, uB3.5, uB3, uB2.5, uB2, uB1.5, uB1로 진행하는 각 단계에서 50% 씩 증대된다.
절치 레이어 형태의 제2 레이어는 상기 절차에서 설명한 단계들을 반복함으로써 형성될 수 있다. 이러한 제2 투명 절치 레이어의 착색제 구성은 표 6에 wt-%로 나타나 있다. iA로부터 iD에 이르기까지, 회색 요소는 환자 치아의 개별적인 회색 정도에 따라 증가한다.
Figure 112011083715729-pct00005
Figure 112011083715729-pct00006
표 7은 서로 다르게 착색된 지르코니아 코어들에 대하여 CIE-Lab 매개변수로 나타낸 색조들을 보여준다.
치아같은 색조의 착색을 위하여, 토소(Tosoh corporation, Tokyo, Japan)의 직육면체형 지르코니아 복합체 "3YBCSB"가 1000 ppm Fe2O3(z2)와 사전 혼합된다. 상기 착색제를 구비하거나 구비하지 않은 지르코니아의 3점 강도(3-point strength) 값은 유사하다. 분광광도계(spectrophotometer)로 측정된 CIE-Lab 값들은, L* 74.73, a* 1.12, 및 b* 16.44이다.
비니어 표면 색상에 회색 색조가 필요한 시스템의 경우, "기초" 색조를 갖춘 z4 코어 및 "회색"색조를 갖춘 z5 코어가 각각 사용될 수 있다.
먼저, 세라믹 코어와 치아 글라스 세라믹 비니어 사이의 인터페이스 표면들을 포함하는, 외부 치아 표면이 설계된다. CAD/CAM 소프트웨어는 착색된 지르코니아 크라운 상부 형태의 내측 표면을 계산한다. 대응하는 치아의 디지털 색상을 획득하여, 최종 색상을 결정하는 글라스 세라믹 색조 타입(uA1 내지 uB4)이 결정된다. 아이소스태틱하게 압형되거나 압출 성형된 3Y-TZP 지르코니아의 육각형 블록이 절삭 장치(milling machine) 안에서 프리즘형 고정 장치 내에 양쪽 측면을 이용하여 고정된다. 이어지는 소결 공정 중에도 수복물을 해당 위치에 지지할 수 있도록, 수복물의 설측/비가시 측면에 형성된 연결체를 남겨놓은 채로, 크라운, 지대주, 브릿지, 또는 임플란트 상부구조물이 절삭된다. 소결 처리 후에 길이 방향으로 상기 블록의 위치조정을 수행하기 위하여 상기 블록 위에 정밀 측정된 결각(indentation)을 형성한다. 상기 가로대(coping)의 안쪽은 왁스로 채워진다.
상기 블록은 1450℃에서 소결 처리되고, 약 19 내지 25 %의 수축을 경험하게 된다. 상기 블록은 프리즘형 고정 장치 내에 다시 배치되고, 상기 단계에서 절삭 또는 3D 인쇄된 상기 정밀 측정 결각을 소결 처리된 블록에서 광학적으로 검출하는 방식으로, 길이 방향 위치가 측정된다.
셀룰로스 페이스트(cellulose paste) 형태 안의 비니어 재료가 크라운 위 절삭된 공간으로 투입된다. 상기 젤 형성체(gel formation)를 오븐 안에서 80℃로 경화시킨 후, 글라스 세라믹의 상부가 글라스 세라믹의 소결 수축을 고려하여 절삭된다. 수복물은 주형으로부터 꺼내어지고, 글라스 세라믹을 완전한 밀도로 전환시키도록 진공상태에서 850℃로 소결 처리된다.
최종 단계는 절치 레이어의 온도보다 약 30℃ 낮은 온도로 가열함으로써 이루어지는 유약 처리 단계이다(본 실시예에서는 820℃).
실시예 3
실시예 2의 절차들이 반복되는데, 다만 상기 크라운이 적색 코어 및 백색 상아질 만으로 제작된다. 비니어 레이어의 두께는 0.6 mm로 유지된다. 색조는 uA2에 대응하는 것으로 판명되었다.
본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것처럼, 환자의 구강 내에서 치아의 색상을 측정하기 위한 장치의 색상 및 반투명도 맵 출력은, 상기 맵에 따라 보철물 비니어 색조를 재현하기 위하여 레이어 구조를 절삭하는, 컴퓨터로 제어되는 절삭 장치 또는 3D 인쇄 장치에 연결될 수 있다.
본 발명은 오직 세라믹에 관련된 것만은 아니다. 동일한 방법이 크라운, 지대주, 브릿지, 또는 임플란트 상부 구조물을 위한 보호 레이어로서의 아크릴 복합 재료, 그리고 코어를 위한 지르코니아 또는 금속 합금과 함께 사용될 수 있다.
비록 본 발명이 지금까지 바람직한 실시예들을 사용하여 설명되었지만, 첨부된 특허청구범위에서 명시된 본 발명의 원리 및 성질로부터 벗어나지 않고도, 변경 및 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (35)

  1. 비니어 레이어(3)가 치아 수복물 코어(2) 위의 사전 결정된 위치에 배치되고 상기 사전 결정된 위치에서 사전 결정된 두께를 갖춘, 치아 수복물 코어(2) 및 비니어 레이어(3)를 포함하는, CAD/CAM 기술을 이용한 치아 수복물 제작 방법으로서,
    - 비니어 레이어가 생성되어야 하는 치아 수복물 위의 영역들에서 개방된 공간(11)을 구비한 표면 외곽형상(7)을 갖춘 공동(5)을 형성하도록, 주형 블록의 재료들을 깍아내기 위하여 주형 블록(10)을 절삭하거나, 또는 블록(1) 내의 공동 및 공동 내의 치아 수복물 코어(2)를 형성하기 위하여 세라믹재의 블록(1)을 절삭하는 것을 포함하는 치아 수복물 코어(2)를 제작하는 단계;
    - 비니어 레이어의 구성 재료를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 사용하여, 상기 치아 수복물 코어(2)가 내부에 배치된 상기 표면 외곽형상을 갖춘 주형 블록(1; 10; 20, 21) 안의 공동(5)을 채우는 단계;
    - 적어도 사전 결정된 위치들에서 상기 슬러리가 치아 수복물 코어(2)를 덮도록 상기 공동이 구성되고, 공동(5) 내에 있는 슬러리 또는 페이스트를 저온에서 압력을 가하는(cold pressing) 단계;
    - 치아 수복물 코어(2)를 덮는 경화된 비니어 구조물을 얻기 위하여, 경화 또는 사전 소결 공정에서 상기 슬러리 또는 페이스트를 가열하는 단계;
    - 치아 수복물(2, 3)을 형성하기 위하여, 상기 경화된 비니어 구조물 속에 비니어 레이어의 외곽 형상을 절삭하는 단계를 포함하는 치아 수복물 제작 방법에 있어서,
    상기 블록(10) 내에 있는 공동(5)은 절삭 및/또는 3D 인쇄를 이용하여 형성되며, 상기 표면 외곽형상(7)은, 치아 수복물 코어가 위에 놓이게 되는 환자의 턱뼈 일부 또는 하나 이상의 치아 밑동들의 복제(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    치아 수복물(2, 3)을 형성하기 위해 절삭하는 단계 이후에, 치아 수복물(2, 3)을 소결 처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    치아 수복물(2, 3)의 소결 처리 중의 수축이 보상될 수 있도록 비니어 레이어의 절삭된 외관 형태를 설계하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 치아 수복물 코어는 주형 블록 안에서 절삭된 주형 블록의 나머지 부분과 하나의 연결체(6)에 의하여 연결되며, 상기 연결체가 동일한 절삭 공정에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표면 외곽형상(7)이, 상기 치아 수복물 코어(2)가 상기 표면 외곽형상(7) 위에 놓였을 때 치아 수복물 코어(2)의 접촉 표면과 일치하도록 구성된, 턱뼈 및/또는 치아 밑동들로부터 복제된 접촉 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 블록(20, 21)은 하부 주형(20) 및 상부 주형(21)을 포함하고, 상기 하부 주형(20) 및 상부 주형(21)은 복합 주형 블록(20, 21)을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 주형 블록(20, 21) 내의 공동(5)은,
    - 상기 공동이, 치아 수복물 코어가 위에 놓이게 되는 환자의 턱뼈 일부 또는 하나 이상의 치아 밑동들의 복제(8)를 갖는 표면 외곽형상(7)을 포함하므로, 치아 수복물 코어가 위에 놓이게 되는 표면 외곽형상(7)을 생성하기 위하여 하부 주형(20) 내에서 절삭 및/또는 3D 인쇄하고,
    - 비니어 레이어(3)의 표면 외곽형상에 실질적으로 대응되는 제2 표면 외곽형상(17)을 생성하기 위하여 상부 주형(21) 내에서의 절삭 및/또는 3D 인쇄하며, 및
    - 상기 상부 주형(21)을 상기 하부 주형(20) 위에 장착함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 슬러리를 블록(20, 21) 안으로 유도하도록 구성된 하나의 러너는 상기 블록(20, 21) 내에 생성되는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹재의 블록(1)은 지르코니아에 기초한 세라믹 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹재의 블록(1)은 소모성(consumable) 재료로 구성되고, 이러한 소모성 재료는 석고, 샤모트, 왁스, 및 화학적 분해로 제거될 수 있는 재료를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 비니어 레이어를 위한 구성 재료는 글라스 세라믹 또는 아크릴 복합 재료인 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 형성된 치아 수복물 위에 추가적인 비니어 레이어를 구성하기 위하여,
    - 주형 블록(1; 10; 20, 21) 안의 공동(5) 안에 치아 수복물(2, 3)을 배치하고, 상기 공동(5)을 추가적인 비니어 레이어을 구성하기 위한 구성 재료를 포함하는 슬러리 또는 페이스트로 채우는 단계;
    - 적어도 사전 결정된 위치들에서 상기 슬러리가 치아 수복물 코어(2, 3)를 덮도록 상기 공동이 구성되고, 공동(5) 속으로 슬러리 또는 페이스트에 압력을 가하는 단계;
    - 치아 수복물 코어(2, 3)를 덮는 경화된 비니어 구조물을 얻기 위하여, 경화 또는 사전 소결 공정에서 상기 슬러리 또는 페이스트를 가열하는 단계; 및
    - 치아 수복물(2, 3)을 형성하기 위하여, 상기 경화된 추가된 비니어 구조물 속에 추가된 비니어 레이어의 외곽 형상을 절삭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    치아 수복물 코어(2)의 재료는 일정 기본 색상을 제공하고, 반투명한 비니어 레이어(3)의 구성 재료는 일정 표면 색상을 제공하는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 비니어 레이어(3)의 두께를 제어함으로써 치아 수복물(2, 3)의 색상을 표현하는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 기본 색상은 적색 계통 또는 주황색 계통 또는 황색 계통으로 착색되고, 비니어 레이어 색상은 백색으로 착색되는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    비니어 레이어(3)는 0.2 mm 내지 2.0 mm 국부적인 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  18. 치아 수복물 코어(2) 및 비니어 레이어(3)을 포함하는 치아 수복물을 제작하는 방법으로서,
    치아 수복물 코어(2)의 재료에 일정 기본 색상을 제공하는 단계; 및
    일정 광학적 두께 미만으로 투명한 비니어 레이어(3)의 구성 재료에 일정 표면 색상을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 치아 수복물 코어(2) 재료의 기본 색상은 비교적 높은 농도를 가지고 있고, 비니어 레이어(3) 재료의 표면 색상는 비교적 낮은 농도를 가지고 있으며, 비니어 레이어 재료는 치아 수복물 코어(2) 재료보다 더 반투명한 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 비니어 레이어(3)의 두께를 제어함으로써 치아 수복물(2, 3)의 색상을 표현하는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  21. 제18항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기본 색상은 주황색 또는 황색으로 착색되고, 비니어 레이어 색상은 백색으로 착색되는 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 비니어 레이어(3)가 0.2 mm 내지 1.1 mm 국부적 두께를 갖춘 것을 특징으로 하는 치아 수복물 제작 방법.
  23. 제1항에 따라 비니어 레이어(3)가 치아 수복물 코어(2) 위의 사전 결정된 위치에 배치되고 상기 사전 결정된 위치에서 사전 결정된 두께를 갖춘, 치아 수복물 코어(2) 및 비니어 레이어(3)를 포함하는 치아 수복물을 제작하기 위한 CAD/CAM 시스템의 일부를 이루고, 하나의 프로세싱 유닛(1321) 및 프로세싱 유닛(1321)에 연결된 메모리(1318, 1319, 1322, 1323, 1324)를 포함하는 컴퓨터 시스템으로서,
    - 비니어 레이어가 생성되어야 하는 치아 수복물 위의 영역들에서 개방된 공간(11)을 구비한 표면 외곽형상(7)을 갖춘 공동(5)을 형성하도록, 주형 블록의 재료들을 깍아내기 위하여 주형 블록(10)을 절삭하거나, 블록(1) 내의 공동 및 공동 내의 치아 수복물 코어(2)를 형성하기 위하여 도재로 된 블록을 절삭함으로써 치아 수복물 코어(2)를 제작하는 단계;
    - 비니어 레이어의 구성 재료를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 사용하여, 상기 치아 수복물 코어(2)가 안에 배치된 주형 블록(1; 10; 20, 21) 안의 공동(5)을 채우는 단계;
    - 적어도 사전 결정된 위치들에서 상기 슬러리가 치아 수복물 코어(2)를 덮도록 상기 공동이 구성되고, 공동(5) 속으로 슬러리 또는 페이스트에 압력을 가하는 단계;
    - 치아 수복물 코어(2)를 덮는 경화된 비니어 구조물을 얻기 위하여, 경화 또는 사전 소결 공정에서 상기 슬러리 또는 페이스트를 가열하는 단계; 및
    - 치아 수복물(2, 3)을 형성하기 위하여, 상기 경화된 비니어 구조물 속에 비니어 레이어의 외곽 형상을 절삭하는 단계 중 적어도 하나를 수행하기 위하여 상기 CAD/CAM 시스템을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
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