KR101997562B1

KR101997562B1 - 혼성 치아 교정 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101997562B1
Application number: KR1020160162606A
Authority: KR
Inventors: 조건제
Original assignee: 조건제
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2019-07-08
Also published as: JP7055428B2; JP2020507427A; KR20180062666A; WO2018101785A1

Abstract

본 발명은 치아 교정 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지지 브라켓을 이용한 설측 교정 장치와 치아에 착용하는 투명 교정 장치를 하이브리드로 이용하여 교정 기간을 단축하고, 최적의 교정 효과를 얻을 수 있는 치아 교정 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

혼성 치아 교정 장치 및 그 제조 방법 {Teeth Alignment Device And Manufacturing Method Thereof}

치아 교정 장치는 치열이 비뚤어진 치아, 돌출입, 부정교합인 치아에 대한 교정 치료 목적뿐만 아니라, 뒤틀려진 치아를 바로잡아 균형잡힌 윤곽을 통한 미용적 목적으로 널리 사용되고 있다.

치아 교정 장치는 치아 전면에 메탈 브라켓을 고정하는 메탈 교정 장치, 치아색과 비슷한 세라믹 브라켓을 치아 전면에 고정하는 세라믹 교정 장치, 치아 안쪽에 브라켓을 고정하는 설측 교정 장치, 치아 모양의 투명한 재질 치아 커버를 마우스피스와 같이 치아에 착용하는 투명 교정 장치 등이 널리 사용되고 있다.

이 중 교정 장치가 외부로 시인되지 않으면서 교정 치료 효과가 뛰어난 설측 교정 장치와 투명 교정 장치의 사용이 크게 증가하고 있다.

상기 설측 교정 장치는 치아 안쪽, 설측에 지지 브라켓을 고정하고, 상기 지지 브라켓의 관통통 사이에 연결된 교정 와이어를 결합함으로써 교정와이어의 확장력에 따라 치아가 이동하여 교정 효과가 발생되는 방식이고, 투명 교정 장치는 치아를 점진적으로 이동시키기 위해 교정이 필요한 치아를 미세하게 이동시키기 위해 현재의 치아 상태와 최종적인 치아 교정 상태 사이에 치아를 미세하게 점진적으로 이동시킬 수 있는 단계 별 다수 개의 투명 치아 교정기를 제조한 후, 단계 순서 별로 상기 투명 치아 교정기를 착용하여 치아를 재배열하는 방식이다.

여기서, 상기 설측 교정 장치는 치아 안쪽, 설측에 지지 브라켓이 형성되므로 외부에 시인되지 않으며, 교정 와이어의 확장력에 의해 치아가 교정되므로 교정기간이 짧은 장점이 있지만, 치아 확장시 치아의 구속이 어렵기 때문에 치아가 지나치게 많이 확장되거나 회전하여 예측된 형태의 교정에서 벗어나서 정밀한 교정 제어가 어려운 문제가 있었다.

그리고 상기 투명 교정 장치는 마우스피스와 같이 치아에 손쉽게 착용할 수 있으며, 외부에 시인되지 않는 장점이 있지만, 치아 이동의 제한에 따라 지나치게 많은 단계의 투명 교정 장치를 순차적으로 착용하여야 하므로 교정 기간이 길고, 예측된 상태로 치아가 교정되지 않을 경우 치아에 무리를 줄 수 있으며, 심한 경우 치아 신경이 손상될 수 있는 문제가 있었다.

한편, 상기 설측 교정 장치와 투명 교정 장치를 하이브리드로 이용하여 교정기간을 단축하고 교정효과를 높일 수 있는 치아 교정 장치가 개발되고 있으나(한국공개특허 제10-2016-0004185호 참조) 환자의 치아 상태에 따라 치아의 부교합이 심한 경우 상기 2가지의 교정 장치를 동시에 착용하지 못하는 경우가 발생할 수 있으므로 치아 상태에 따라 단계별로 설측 교정 장치와 투명 교정 장치의 하이브리드 착용 여부를 결정하여 치아 이동을 정밀하게 제어할 필요가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 설측 교정 장치와 투명 교정 장치의 장점을 하이브리드로 이용하되, 각 단계 별로 환자의 치아 상태에 따라 설측 교정 장치와 투명 교정 장치의 하이브리드 착용 여부를 결정하여 단계 별 착용 계획을 산출하여 교정기간을 단축하고, 교정 효과를 높일 수 있는 치아 교정 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 치아 교정 장치는 설측 교정 장치와 투명 교정 장치를 하이브리드로 결합하여 치아를 교정하는 치아 교정 장치로서; 환자의 치아 내측면에 고정되는 설측 교정 유닛과 상기 설측 교정 유닛이 장착된 치아 상에 착용되고, 상기 설측 교정 유닛의 교정력에 따른 치아 이동 범위를 가이드하도록 생성된 단위 교정 데이터를 기초로 제조된 투명 교정 유닛 및 상기 설측 교정 유닛과 투명 교정 유닛의 동시 착용 여부를 결정하여 교정기를 설계하는 교정기 설계 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 설측 교정 유닛은 투명 교정 데이터 생성 프로그램을 통해 환자의 디지털 치아 데이터(STL 1)에 디지털 설측 교정 유닛을 세팅하여 설측 교정 데이터(STL 2)를 획득하고, 상기 설측 교정 데이터(STL 2)대한 치아 금형을 제조하고, 상기 치아 금형에 투명 합성 수지를 열 가압하여 제조된 투명 지그 본에서 치아 교정이 필요없는 영역을 절단하여 지그를 제조하고; 상기 세팅된 디지털 설측 교정 유닛에 따라 설측 교정 유닛을 생성하여 제조하고; 상기 설측 교정 유닛의 지지 브라켓을 상기 지그에 삽입하고, 상기 지그를 치아에 착용함으로써 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 교정기 설계 유닛은 환자의 치아 상태를 기준으로 설측 교정 유닛 착용에 따른 교정에 필요한 치아의 확장 범위와 회전 범위를 포함하는 거동 범위를 예측하고, 상기 거동 범위가 기 설정된 가능 범위 이내인지 여부를 판단하고, 상기 거동 범위가 가능 범위 이내인 경우에는 설측 교정 장치와 투명 교정 유닛을 동시 착용하도록 결정하고, 상기 거동 범위가 가능 범위 이상인 경우에는 설측 교정 유닛을 먼저 착용하여 교정 후 추후 거동 범위가 가능 범위 이내로 교정되었는지 여부를 확인하여 거동 범위가 가능 범위 이내인 경우 설측 교정 유닛과 투명 교정 유닛을 동시 착용하도록 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 투명 교정 유닛은 투명 교정 데이터 생성 프로그램을 통해 환자의 디지털 치아 데이터(STL 1)에 디지털 설측 교정 유닛을 세팅하여 설측 교정 데이터(STL 2) 또는 현재의 설측 교정 데이터(STL 2_C)를 획득하고, 설측 교정 유닛에 따른 치아 거동을 가이드하는 투명 교정 데이터(STL 3)를 획득하고, 상기 설측 교정 데이터(STL 2) 또는 현재의 설측 교정 데이터(STL 2_C)와 투명 교정 데이터(STL 3)를 중첩시켜 단위 교정 데이터(STL 4)를 획득하고; 상기 단위 교정 데이터(STL 4)에 대한 치아 금형을 제조하고; 상기 치아 금형에 투명 합성 수지를 열 가압하여 제조된 것을 특징으로 한다.

상기 투명 교정 데이터 생성 프로그램은 상기 설측 교정 데이터(STL 2) 또는 현재의 설측 교정 데이터(STL 2_C)와 투명 교정 데이터(STL 3)를 중첩시켜 단위 교정 데이터(STL 4)를 획득하되; 상기 설측 교정 데이터(STL 2) 또는 현재의 설측 교정 데이터(STL 2_C)와 투명 교정 데이터(STL 3)의 중첩 영역 중 최 외측의 외형라인으로 확장시켜 공간으로 채워서 블럭화하는 블럭-아웃(Block-Out) 처리로 중첩시켜 단위 교정 데이터(STL 4)를 획득하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 치아 교정 장치 제조 방법은 설측 교정 장치와 투명 교정 장치를 하이브리드로 결합하여 치아를 교정하는 치아 교정 장치 제조 방법으로서; 환자의 디지털 치아 데이터에 설측 교정 유닛을 세팅하는 단계와; 상기 세팅된 설측 교정 유닛을 제조하는 단계와; 상기 세팅된 설측 교정 유닛에 따른 치아 거동을 예측하여 투명 교정 유닛의 동시 착용 가능 여부를 결정하는 단계와: 상기 투명 교정 유닛과 동시 착용이 가능한 경우 상기 세팅된 설측 교정 유닛의 교정력에 따른 치아 이동 범위를 가이드하도록 생성된 단위 교정 데이터를 기초로 투명 교정 유닛을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 설측 교정 유닛을 세팅하는 단계는 환자의 현재 치아 상태에 대한 스캔된 3D의 디지털 치아 데이터(STL 1)를 획득하는 단계와; 상기 디지털 치아 데이터(STL 1) 중 교정이 필요한 치아에 교정 와이어로 연결될 가상의 아치선을 기준으로 지지 브라켓의 위치와 방향을 조절하여 상기 디지털 치아 데이터(STL 1)의 치아 내측면에 배치하여 디지털 설측 교정 유닛을 세팅하여 설측 교정 데이터(STL 2)를 획득하는 것을 특징으로 한다.

상기 투명 교정 유닛의 동시 착용 가능 여부를 결정하는 단계는 교정기 설계 유닛을 통해 환자의 치아 상태를 기준으로 설측 교정 유닛 착용에 따른 교정에 필요한 치아의 확장 범위와 회전 범위를 포함하는 거동 범위를 예측하고, 상기 거동 범위가 기 설정된 가능 범위 이내인지 여부를 판단하고, 상기 거동 범위가 가능 범위 이내인 경우에는 설측 교정 장치와 투명 교정 유닛을 동시 착용하도록 결정하고, 상기 거동 범위가 가능 범위 이상인 경우에는 설측 교정 유닛을 먼저 착용하여 교정 후 추후 거동 범위가 가능 범위 이내로 교정되었는지 여부를 확인하여 거동 범위가 가능 범위 이내인 경우 설측 교정 유닛과 투명 교정 유닛을 동시 착용하도록 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 상기 거동 범위가 가능 범위 이상인 경우 설측 교정 유닛을 설정 기간 착용한 후 교정된 현재 설측 교정 데이터(STL 2_C)를 획득하고, 이로부터 치아 거동을 예측하여 상기 거동 범위가 가능 범위 이상인 경우에는 설측 교정 유닛 착용과 예측을 반복하고, 상기 거동 범위가 가능 범위 이내인 경우에는 설측 교정 유닛과 투명 교정 유닛을 동시 착용하도록 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 투명 교정 유닛을 제조하는 단계는 상기 설측 교정 데이터(STL 2) 또는 현재 설측 교정 데이터(STL 2_C)에 세팅된 설측 교정 유닛의 교정력에 따른 치아 회전, 이동, 확장을 위한 공간 확보가 필요한 만큼 치아를 재배열하여 투명 교정 데이터(STL 3)를 생성하는 단계와; 상기 설측 교정 데이터(STL 2) 또는 현재 설측 교정 데이터(STL 2_C)와 투명 교정 데이터(STL 3)를 중첩시켜 현재의 치아를 수용하면서 치아의 회전, 이동 , 확장이 가능한 공간이 확보된 단위 교정 데이터(STL 4)를 생성하는 단계와; 상기 단위 교정 데이터(STL 4)를 3D 인쇄하여 치아 금형을 제조하고, 상기 치아 금형에 투명 합성 수지를 열 가압하여 투명 교정 유닛을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 단위 교정 데이터(STL 4)를 생성하는 단계는 상기 설측 교정 데이터(STL 2)와 투명 교정 데이터(STL 3)의 중첩 영역 중 상기 설측 교정 데이터(STL 2)와 투명 교정 데이터(STL 3)의 중첩 영역 중 최 외측의 외형라인으로 확장시켜 공간으로 채워서 블럭화하는 블럭-아웃(Block-Out) 처리로 중첩시켜 단위 교정 데이터(STL 4)를 획득하는 것을 특징으로 한다.

상기 세팅된 설측 교정 유닛을 제조하는 단계는 상기 세팅된 설측 교정 유닛의 지지 브라켓과 교정 와이어를 제조하는 단계와; 상기 세팅된 지지 브라켓을 치아의 정확한 위치에 고정시키기 위한 지지틀인 지그를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 치아 교정 장치는 설측 교정 유닛이 교정이 필요한 치아에 확장력을 제공하고, 투명 교정 유닛이 상기 설측 교정 유닛에 의한 확장력을 정확한 범위로 제한함으로써 설측 교정 장치와 투명 교정 장치의 장점을 배가시켜 교정 기간을 단축하고, 교정 효과를 획기적으로 높일 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교정 원리를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아 교정 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아 교정 장치의 설측 교정 유닛의 세팅 방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아 교정 장치의 투명 교정 유닛을 제조하는 방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 설측 교정 장치에 따른 예측 치아 거동을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단위 교정 데이터 생성을 위한 블럭 아웃 과정을 개략적으로 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교정 원리를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아 교정 장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따른 치아 교정 장치는 치아 내측면에 형성된 설측 교정 유닛(10)과 상기 설측 교정 유닛이 장착된 치아에 착용되는 투명 교정 유닛(20)과 상기 설측 교정 유닛(10)과 투명 교정 유닛(20)의 동시 착용 여부를 결정하여 교정기를 설계하는 교정기 설계 유닛(30)을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 치아 교정 장치는 설측 교정 장치와 투명 교정 장치를 하이브리드로 이용하되, 설측 교정 장치의 확장력과 투명 교정 장치의 블로킹에 의한 회전력을 조합하여 교정력을 극대화하고 교정 기간을 단축시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 설측 교정 장치의 역할을 담당하는 설측 교정 유닛(10)은 교정이 필요한 치아 내측면에 형성된 지지 브라켓(110)과 상지 지지 브라켓(110)을 연결하는 교정 와이어(120)를 포함하여 구성되고, 상기 지지 브라켓 사이에 연결된 교정 와이어가 치아를 확장하려는 힘을 제공하게 된다.

그리고 투명 교정 장치의 역할을 담당하는 투명 교정 유닛(20)은 현재의 치아 치열과 상기 치열을 재배열하여 생성된 교정 치아 상태 데이터를 중첩하여 생성된 단위 교정 데이터를 토대로 제조되어 상기 설측 교정 유닛과 함께 치아에 장착된다.

상기 투명 교정 유닛(20)은 현재의 치아 상태 데이터와 교정 치아 상태 데이터를 중첩시켜 제조되므로 현재의 치아를 수용하면서 치아가 확장하면서 회전할 수 있는 공간의 경계를 설정하여 교정을 가이드하게 된다.

따라서, 상기 설측 교정 유닛으로부터 발생한 치아의 확장력을 상기 투명 교정 유닛의 블로킹에 의한 치아에 회전력을 제공하여 오버 확장되지 않도록 가이드하게 된다.

설측 교정 장치는 치아에 확장력을 제공할 수 있지만, 회전력과 치아의 확장 범위를 정밀하게 제어할 수 없는 문제가 있으며, 투명 교정 장치는 치아에 강제 삽입 방식으로 교정 효과를 제공한다는 점에서 mm 단위의 미세한 이동으로 인해 지나치게 많은 단계의 투명 교정기가 필요하고, 교정 기간이 늘어나는 문제가 있으나, 본 발명에 따른 치아 교정 장치는 상기와 같은 설측 교정 장치와 투명 교정 장치의 단점을 해결하고, 장점을 극대화하여 획기적인 치아 교정 효과와 치아 교정 기간 단축이 가능하다.

환자의 치아 상태에 따라 확장력과 회전력이 동시에 필요할수도 있지만 치아 부정합으로 확장력과 회전력을 동시에 제공하기 어려운 경우 또는 확장력 또는 회전력 중 하나가 지나치게 많이 필요한 경우 설측 교정 장치와 투명 교정 장치를 동시에 착용할 수 없는 경우가 존재한다.

이 경우 무리하게 설측 교정 장치와 투명 교정 장치를 동시 착용할 경우 치아에 무리한 힘이 가해지게 되어 신경 손상 등의 부작용이 발생할 수 있다.

따라서, 상기 교정 관리 유닛(30)은 환자의 치아 상태에 따라 설측 교정 장치와 투명 교정 장치를 동시에 착용할 수 있는지 여부를 판단하여 가이드하는 역할을 담당한다.

보다 구체적으로, 일반적으로 설측 교정 장치는 치아에 한번 장착되면 와이어의 강약을 조절하면서 교정력을 조절할 수 있으므로 교정이 완료될 때까지 착용되지만, 투명 교정 장치는 치아를 점진적으로 이동시키도록 복수 개의 단계로 구분되고, 복수 개의 투명 교정 장치가 순차적으로 착용된다.

상기 교정기 설계 유닛(30)은 환자의 치아 상태를 기준으로 설측 교정 장치 착용에 따른 교정에 필요한 치아의 확장 범위와 회전 범위를 포함하는 거동 범위를 예측하고, 상기 거동 범위가 기 설정된 가능 범위 이내인지 여부를 판단하고, 상기 거동 범위가 가능 범위 이내인 경우에는 설측 교정 장치와 투명 교정 장치를 동시 착용하도록 설계하고, 상기 거동 범위가 가능 범위 이상인 경우에는 설측 교정 장치를 먼저 착용하여 교정 후 추후 거동 범위가 가능 범위 이내로 교정되었는지 여부를 확인하여 거동 범위가 가능 범위 이내인 경우 설측 교정 장치와 투명 교정 장치를 동시 착용하도록 설계한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아 교정 장치의 제조 방법에 대해 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아 교정 장치의 설측 교정 유닛의 세팅 방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.

도 3을 참조하면, 먼저 교정이 필요한 환자의 치아 데이터를 3D 스캐닝하여 환자의 현재 상태의 디지털 치아 데이터(STL 1)를 획득한다.

보다 구체적으로, 환자의 치아를 인상 체득(도 3a)하고, 이를 토대로 석고 모델을 제작하고(도 3b), 상기 제작된 석고 모델을 3D 스캐닝하고(도 3c), 데이터 처리를 통해 디지털 치아 데이터(STL 1)을 획득한다.(도 3d)

여기서, 상기 3D 스캐닝된 디지털 치아 데이터는 불필요한 영역을 제거하고 디지털 처리를 통해 전처리되어 디지털 치아 데이터(STL 1)가 획득된다.

그리고 환자의 치아를 3D 스캐너로 스캐닝하고 전처리하여 인상 체득과 석고 모델 없이 디지털 치아 데이터(STL 1)가 획득될 수 있다.

이어서, 상기 환자의 디지털 치아 데이터(STL 1)에 교정이 필요한 치아를 토대로 디지털 설측 교정 유닛을 세팅한다.(도 3e)

보다 구체적으로, 상기 디지털 설측 교정 유닛 세팅은 상기 디지털 치아 데이터(STL 1)에 이상적인 아치선을 기준으로 교정이 필요한 치아에 고정할 브라켓의 위치와 방향을 결정하고, 상기 브라켓의 관통공에 교정 와이어와 상기 아치선을 일치시켜 디지털 설측 교정 유닛 세팅을 완료한다.

그리고 상기 디지털 설측 교정 유닛이 세팅된 디지털 치아 데이터로부터 기본 설측 교정 데이터(STL 2)를 생성하고, 지그(Zig)를 제작한다.

상기 세팅된 디지털 설측 교정 유닛은 치아 내측면에 부착되는 브라켓과 상기 브라켓을 연결하는 교정 와이어를 포함하고, 상기 세팅된 디지털 설측 교정 유닛을 기초로 설측 교정 유닛을 제작하게 된다. 여기서, 상기 설측 교정 유닛의 제조 과정은 통상의 설측 교정 장치의 제조 방법과 동일하고 본 발명의 핵심에서 벗어나는 부분이므로 구체적인 설명은 생략하기로 하다.

이와 별도로, 상기 기본 설측 교정 데이터(STL 2)를 토대로 지그(Zig)를 제작하게 된다.

여기서, 지그는 상기 설측 교정 유닛이 치아에 고정된 경우 상기 설측 교정 유닛의 정확한 위치에 고정시키기 위한 지지 틀 역할을 담당하는 구성으로 설측 교정 유닛이 포함되는 치아 영역에만 형성되도록 구성될 수 있다.

상기 지그(Zig)는 상기 기본 설측 교정 데이터(STL 2)를 3D 프린팅하여 제 1 치아 금형을 생성한 후(도 3g), 상기 치아 금형의 치아 사이 공간을 레진을 채우고(도 3h), 상기 제 1 치아 금형에 투명 합성 수지 플레이트를 열성형기에 열 가압하여 투명 지그 본을 생성한 후(도 3i), 상기 투명 지그 본 중 교정이 필요없는 치아 영역을 제거하여 지그가 제조된다.(도 3j)

상기 지그는 지지 브라켓을 삽입하여 치아의 정확한 위치에 지지 브라켓을 고정시키기 위한 지지 틀 역할을 하는 구성이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아 교정 장치의 투명 교정 유닛을 제조하는 방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.

먼저, 환자의 기본 설측 교정 데이터(STL 2)를 추출한다.(도 4a)

그리고 교정기 설계 유닛(30)이 상기 기본 설측 교정 데이터(STL 2)에 따른 치아 거동을 예측하고, 투명 교정 장치와 동시 착용 여부를 결정한다.

보다 구체적으로, 설측 교정 장치와 투명 교정 장치를 동시에 착용하기 위해서는 치아가 확장과 회전에 필요한 공간이 확보되어야 하며 공간이 확보되지 않은 상태에서 투명 교정 장치와 함께 착용할 경우 치아에 무리한 힘이 작용될 수 있다.

따라서, 상기 교정기 설계 유닛(30)은 기본 설측 교정 데이터(STL 2)을 토대로 치아 거동 예측 모델을 생성하고, 상기 치아 거동 예측 모델에 따라 이상적인 치아 배열을 위해 치아의 확장과 회전에 필요한 거동 범위를 산출하고, 상기 거동 범위가 설정된 가능 범위 이내인지 여부를 판단한다.

여기서, 상기 가능 범위는 치아의 확장 범위와 회전 범위를 포함하여 치아에 무리를 주지 않을 수 있는 최대 범위로 설정될 수 있으며, 이상적인 치아 배열까지의 치아 거동을 기준으로 설정될 수 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 설측 교정 장치에 따른 예측 치아 거동을 개략적으로 도시한 것이다.

예를 들어, 설정된 가능 범위가 확장 범위 0.5mm, 회전 범위가 0.3mm로 설정된 경우 예측된 거동 범위가 확장 범위가 0.8mm 이면서 회전 범위가 0.2mm인 경우 회전범위는 가능 범위 이내이지만 확장 범위가 가능 범위 이상이므로 설측 교정 장치와 투명 교정 장치의 동시 착용이 불가능하다.

따라서, 상기 교정 장치 착용계획 산출 유닛(30)은 설측 교정 장치만을 착용하여 거동 범위의 확장 범위가 설정된 가능 범위의 확장 범위 내로 교정되어 거동 범위가 가능 범위 이내로 교정된 경우 투명 교정 장치를 동시 착용하도록 설계한다.

상기와 같이 설측 교정 장치의 교정으로 거동 범위가 가능 범위 이내로 교정된 경우 투명 교정 유닛을 제조한다.

보다 구체적으로, 현재의 설측 교정 데이터(STL 2_C)와 투명 교정 데이터(STL 3)를 중첩시켜 단위 교정 데이터(STL 4)를 생성한다.(도 4b)

여기서, 상기 현재의 설측 교정 데이터(STL 2_C)는 거동 범위가 가능 범위 이상이어서 설정된 기간 동안 설측 교정 유닛만 착용한 후에 추출된 디지털 데이터를 의미하고, 거동 범위가 가능 범위 이내인 경우에는 최초의 설측 교정 데이터(STL 2)가 적용된다.

보다 구체적으로, 먼저, 환자의 현재 설측 교정 데이터(STL 2_C)로부터 디지털 설측 교정 유닛의 교정력을 고려하여 교정이 필요한 치아를 확장, 이동, 회전시키는 재배열을 통해 설측 교정 유닛에 따른 치아 거동을 가이드하는 투명 교정 데이터(STL 3)를 생성한다.

상기 디지털 설측 교정 유닛의 기준이 되는 아치선과 상기 재배열의 기준이 되는 아치선을 일치시키고 상기 디지털 설측 교정 유닛을 통한 치아의 이동 거동을 기준으로 치아가 회전 또는 이동하는데 필요한 공간을 구속할 수 있도록 가이드하는 투명 교정 데이터(STL 3)를 생성한다.

일반적으로, 투명 교정 장치는 치아에 씌워서 강제적인 구속력에 의해 치아 교정 효과가 발생하는 만큼 지나치게 큰 치아 이동은 치아에 무리를 줄 수 있으며, 심할 경우 치아 신경 손상까지 발생할 수 있으므로 단계 별 치아 이동은 mm 단위 이하로 제한된다.

따라서, 최종적으로 교정된 치아 데이터로 치아를 교정시키기 위해서는 많은 다수 개의 단계 별 교정 데이터가 필요하므로 치열의 불규칙과 부정 교합이 심한 경우 교정 기간이 지나치게 길어지는 문제가 있다.

그러나, 본 발명은 설측 교정 장치와 투명 교정 장치를 하이브리드로 이용하고, 투명 교정 유닛은 설측 교정 장치의 교정력의 범위를 가이드하는 역할을 담당하므로 치아 이동이 크게 제한될 필요가 없으며, 설측 교정 유닛의 교정력에 따른 치아 회전, 이동, 확장을 위한 공간 확보가 필요한 만큼 치아를 재배열하여 생성된 투명 교정 데이터(STL 3)를 생성한다.

본 발명은 일반적인 투명 교정 장치의 단계와 비교할 경우 2 단계 이상의 디지털 교정 데이터가 채택될 수 있으므로 교정 기간을 획기적으로 단축할 수 있다.

여기서, 상기 디지털 교정 데이터는 단계 별 교정 데이터와 상관없이 설측 교정 유닛을 토대로 생성될 수 있지만, 목적으로 하는 교정 치아의 형상이 교정 장치에 상관없이 대동소이하다는 점을 고려하여 투명 교정 장치를 전적으로 착용했을 때 생성되는 최초 교정 데이터부터 최종 교정 데이터까지 복수 개의 단계로 구성되는 복수 개의 교정 데이터 중 하나의 교정 데이터가 선택되어 투명 교정 데이터(STL 3)가 생성될 수 있다.

이 경우 설측 교정 유닛의 교정력을 고려할 때, 현재 디지털 치아 데이터를 기준으로 3~5 단계의 디지털 교정 데이터가 선택되는 것이 바람직하다.

이어서, 상기와 같이 투명 교정 데이터(STL 3)가 생성되면, 상기 설측 교정 데이터(STL 2)와 투명 교정 데이터(STL 3)를 중첩시켜 단위 교정 데이터(STL 4)를 생성하게 된다.(도 4b)

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단위 교정 데이터 생성을 위한 블럭 아웃 과정을 개략적으로 도시한 것이다.

보다 구체적으로, 상기 설측 교정 데이터(STL 2)는 치아 내측면에 설측 교정 유닛이 세팅된 상태로 치열의 윤곽선은 환자의 현재 상태의 디지털 치아 데이터(STL 1)와 동일하므로, 설측 교정 데이터(STL 2)와 치아가 재배열된 투명 교정 데이터(STL 3)이 중첩될 경우 치아 교정이 필요한 부분의 치열에 치아가 중첩되는 영역이 형성된다.

상기 중첩되는 영역에서 치아의 내측 또는 외측으로 돌출되는 최 외곽의 윤곽 라인으로 공간을 채워서 확장하는 블럭 아웃(block-out) 처리를 수행하여 단위 교정 데이터(STL 4)를 획득할 수 있다.

상기 블럭 아웃(block-out)은 도 5b와 같이 중첩된 영역 중 내부에서 중첩되는 영역은 무시하고, 최 외곽의 윤곽 라인만을 추출하여 공간을 채움으로써 확장된 형태로 블럭화하는 것을 의미한다.

여기서, 치아의 상부가 굴곡 형태를 가질 경우 치아 이동이 불가능하므로 치아의 상부는 도 6b와 같이 교정 전과 후의 라인을 그대로 연결시키고 채워서 블럭 아웃이 수행된다.

상기와 같이 생성된 단위 교정 데이터(STL 4)는 치아의 내측으로 돌출되는 현재의 치아가 기준이 되고, 치아의 외측은 교정으로 이동할 치아의 마감선으로 작용하기 때문에 현재 치아에 착용되면서 치아 교정에 따른 치아 이동 공간이 범위가 가이드되는 단위 교정 데이터(ST 4)를 획득할 수 있다.

여기서, 상기 설측 교정 유닛의 세팅, 설측 교정 데이터(STL 2)와 투명 교정 데이터(STL 3) 및 단위 교정 데이터(ST 4)의 생성은 3D 모델링과 디지털 처리를 수행하는 교정 데이터 생성 프로그램을 통해 생성될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 교정 데이터 생성 프로그램은 3D 스캐닝된 환자의 치아 데이터에 대한 불필요한 영역을 제거하고, 디지털 처리를 통해 의미 있는 데이터로 단순화하는 전처리를 수행하여 디지털 치아 데이터(STL 1)를 획득하는 전처리 프로그램 모듈과, 상기 디지털 치아 데이터(STL 1)에 디지털 설측 교정 유닛을 세팅하여 설측 교정 데이터(STL 2)를 획득하는 설측 교정 프로그램 모듈과, 상기 설측 교정 데이터(STL 2)의 설측 교정 유닛의 치아 이동 거동을 토대로 치아 이동을 구속하여 가이드하기 위한 치아 이동 범위를 제한하는 투명 교정 데이터(STL 3)를 획득하는 투명 교정 프로그램 모듈과, 상기 설측 교정 데이터(STL 2)와 투명 교정 데이터(STL 3)를 중첩하고 블럭 아웃 처리하여 단위 교정 데이터(STL 4)를 획득하는 단위 교정 프로그램 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.

상기와 같이 단위 교정 데이터(STL 4)가 생성되면, 상기 단위 교정 데이터(STL 4)에 토대로 3D 프린팅하여 치아 금형을 제조한다.(도 4b)

여기서, 정교한 투명 교정 유닛을 획득하기 위해 제 2 치아 금형의 표면에 레진을 주입하여 치아 표면 또는 치아 사이의 굴곡과 빈 공간을 제거하여 블럭화하는 과정을 더 포함할 수 있다.(도 4d)

이어서, 상기 제 2 치아 금형에 판상의 투명 합성 수지를 열성형기에 열 가압하여 투명 교정 유닛을 제조하고(도 4e), 상기 제조된 투명 교정 유닛의 표면을 절단 및 연마하여 마감 처리하여 투명 교정 유닛이 제조된다.(도 4f)

여기서, 상기 투명 교정 유닛 제조시 동일한 단계에 대해 투명 합성 수지의 두께가 다른 복수 개의 투명 교정 유닛을 제조하여 두께가 가장 얇은 투명 교정 유닛부터 가장 두꺼운 투명 교정 유닛까지 순차적으로 착용되도록 설정될 수 있다.

예를 들어, 두께가 다른 3개의 투명 교정 유닛이 제조될 경우 두께가 가장 얇은 투명 교정 유닛을 가장 먼저 착용하여 치아가 순응할 수 있는 기간을 제공하고, 다음 두꺼운 투명 교정 유닛을 착용하여 교정력을 높이고, 마지막으로 가장 두꺼운 투명 교정 유닛을 착용하여 해당 단계의 교정력을 완성할 수 있다.

상기와 같이 투명 교정 유닛이 제조되어 치아 교정 장치가 모두 제조되면, 먼저 제조된 설측 교정 유닛의 지지 브라켓을 지그에 삽입하고, 상기 지지 브라켓이 삽입된 지그를 치아에 착용하여 지지 브라켓이 정확한 위치에 부착되도록 위치를 정렬하여 상기 지지 브라켓을 치아 내측면에 고정한다.

여기서, 상기 지지 브라켓의 치아 내측면이 맞닿는 면에는 접착 본드가 도포되어 있으므로 지그를 착용하는 것 만으로 정확한 위치에 지지 브라켓을 고정시킬 수 있으며, 접착 본드가 경화된 상태에서 지그를 제거하면 지지 브라켓만 치아 내측면에 고정된 상태로 남게 된다.

이 상태에서 상기 지지 브라켓의 관통공을 통해 교정 와이어를 장착하여 설측 교정 유닛이 치아에 부착되어 치아에 교정력을 제공한다.

이어서, 상기 제조된 투명 교정 유닛을 상기 설측 교정 유닛이 부착된 치아에 착용하면 본 발명에 따른 치아 교정 장치의 착용이 완료된다.

상기와 같이 치아 교정 장치를 착용하면 설측 교정 유닛에 의한 치아 교정력에 의해 치아가 이동하면서 치아가 교정되고, 치아의 확장시 교정력이 오버되어 치아가 지나치게 확장하는 것을 투명 교정 유닛이 블로킹하여 교정 효과를 배가시킬 수 있다.

상기와 같은 치아 교정 장치의 착용이 종료되면, 본 발명에 따른 치아 교정 장치 제조 방법을 반복하여 제 2 단계의 치아 교정 장치를 제조하여 착용하는 과정을 치아가 최종 교정 상태까지 이를때까지 반복하여 치아 교정이 완료될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 설측 교정 유닛 20 : 투명 교정 유닛
30 : 교정기 설계 유닛

Claims

설측 교정 장치와 투명 교정 장치를 하이브리드로 결합하여 치아를 교정하는 치아 교정 장치로서;
환자의 치아 내측면에 고정되는 설측 교정 유닛과;
상기 설측 교정 유닛이 장착된 치아 상에 착용되고, 상기 설측 교정 유닛의 교정력에 따른 치아 이동 범위를 가이드하도록 생성된 단위 교정 데이터를 기초로 제조된 투명 교정 유닛 및;
상기 설측 교정 유닛과 투명 교정 유닛의 동시 착용 여부를 결정하여 교정기를 설계하는 교정기 설계 유닛을 포함하고;
상기 교정기 설계 유닛은
환자의 치아 상태를 기준으로 설측 교정 유닛 착용에 따른 교정에 필요한 치아의 확장 범위와 회전 범위를 포함하는 거동 범위를 예측하고, 상기 거동 범위가 기 설정된 가능 범위 이내인지 여부를 판단하고, 상기 거동 범위가 가능 범위 이내인 경우에는 설측 교정 장치와 투명 교정 유닛을 동시 착용하도록 결정하고, 상기 거동 범위가 가능 범위 이상인 경우에는 설측 교정 유닛을 먼저 착용하여 교정 후 추후 거동 범위가 가능 범위 이내로 교정되었는지 여부를 확인하여 거동 범위가 가능 범위 이내인 경우 설측 교정 유닛과 투명 교정 유닛을 동시 착용하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 치아 교정 장치.
제 1항에 있어서,
상기 설측 교정 유닛은
투명 교정 데이터 생성 프로그램을 통해 환자의 디지털 치아 데이터(STL 1)에 디지털 설측 교정 유닛을 세팅하여 설측 교정 데이터(STL 2)를 획득하고,
상기 설측 교정 데이터(STL 2)대한 치아 금형을 제조하고, 상기 치아 금형에 투명 합성 수지를 열 가압하여 제조된 투명 지그 본에서 치아 교정이 필요없는 영역을 절단하여 지그를 제조하고;
상기 세팅된 디지털 설측 교정 유닛에 따라 설측 교정 유닛을 생성하여 제조하고;
상기 설측 교정 유닛의 지지 브라켓을 상기 지그에 삽입하고, 상기 지그를 치아에 착용함으로써 장착되는 것을 특징으로 하는 치아 교정 장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 투명 교정 유닛은
투명 교정 데이터 생성 프로그램을 통해 환자의 디지털 치아 데이터(STL 1)에 디지털 설측 교정 유닛을 세팅하여 설측 교정 데이터(STL 2) 또는 현재의 설측 교정 데이터(STL 2_C)를 획득하고, 설측 교정 유닛에 따른 치아 거동을 가이드하는 투명 교정 데이터(STL 3)를 획득하고, 상기 설측 교정 데이터(STL 2) 또는 현재의 설측 교정 데이터(STL 2_C)와 투명 교정 데이터(STL 3)를 중첩시켜 단위 교정 데이터(STL 4)를 획득하고;
상기 단위 교정 데이터(STL 4)에 대한 치아 금형을 제조하고;
상기 치아 금형에 투명 합성 수지를 열 가압하여 제조된 것을 특징으로 하는 치아 교정 장치.
제 4항에 있어서,
상기 투명 교정 데이터 생성 프로그램은
상기 설측 교정 데이터(STL 2) 또는 현재의 설측 교정 데이터(STL 2_C)와 투명 교정 데이터(STL 3)를 중첩시켜 단위 교정 데이터(STL 4)를 획득하되;
상기 설측 교정 데이터(STL 2) 또는 현재의 설측 교정 데이터(STL 2_C)와 투명 교정 데이터(STL 3)의 중첩 영역 중 최 외측의 외형라인으로 확장시켜 공간으로 채워서 블럭화하는 블럭-아웃(Block-Out) 처리로 중첩시켜 단위 교정 데이터(STL 4)를 획득하는 것을 특징으로 하는 치아 교정 장치.
설측 교정 장치와 투명 교정 장치를 하이브리드로 결합하여 치아를 교정하는 치아 교정 장치 제조 방법으로서;
환자의 디지털 치아 데이터에 설측 교정 유닛을 세팅하는 단계와;
상기 세팅된 설측 교정 유닛을 제조하는 단계와;
상기 세팅된 설측 교정 유닛에 따른 치아 거동을 예측하여 투명 교정 유닛의 동시 착용 가능 여부를 결정하는 단계와:
상기 투명 교정 유닛과 동시 착용이 가능한 경우 상기 세팅된 설측 교정 유닛의 교정력에 따른 치아 이동 범위를 가이드하도록 생성된 단위 교정 데이터를 기초로 투명 교정 유닛을 제조하는 단계를 포함하되;
상기 투명 교정 유닛의 동시 착용 가능 여부를 결정하는 단계는
교정기 설계 유닛을 통해 환자의 치아 상태를 기준으로 설측 교정 유닛 착용에 따른 교정에 필요한 치아의 확장 범위와 회전 범위를 포함하는 거동 범위를 예측하고, 상기 거동 범위가 기 설정된 가능 범위 이내인지 여부를 판단하고, 상기 거동 범위가 가능 범위 이내인 경우에는 설측 교정 장치와 투명 교정 유닛을 동시 착용하도록 결정하고,
상기 거동 범위가 가능 범위 이상인 경우에는 설측 교정 유닛을 먼저 착용하여 교정 후 추후 거동 범위가 가능 범위 이내로 교정되었는지 여부를 확인하여 거동 범위가 가능 범위 이내인 경우 설측 교정 유닛과 투명 교정 유닛을 동시 착용하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 치아 교정 장치 제조 방법.
제 6항에 있어서,
상기 설측 교정 유닛을 세팅하는 단계는
환자의 현재 치아 상태에 대한 스캔된 3D의 디지털 치아 데이터(STL 1)를 획득하는 단계와;
상기 디지털 치아 데이터(STL 1) 중 교정이 필요한 치아에 교정 와이어로 연결될 가상의 아치선을 기준으로 지지 브라켓의 위치와 방향을 조절하여 상기 디지털 치아 데이터(STL 1)의 치아 내측면에 배치하여 디지털 설측 교정 유닛을 세팅하여 설측 교정 데이터(STL 2)를 획득하는 것을 특징으로 하는 치아 교정 장치 제조 방법.
삭제
제 6항에 있어서,
상기 상기 거동 범위가 가능 범위 이상인 경우
설측 교정 유닛을 설정 기간 착용한 후 교정된 현재 설측 교정 데이터(STL 2_C)를 획득하고, 이로부터 치아 거동을 예측하여 상기 거동 범위가 가능 범위 이상인 경우에는 설측 교정 유닛 착용과 예측을 반복하고,
상기 거동 범위가 가능 범위 이내인 경우에는 설측 교정 유닛과 투명 교정 유닛을 동시 착용하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 치아 교정 장치 제조 방법.
제 6항에 있어서,
상기 투명 교정 유닛을 제조하는 단계는
설측 교정 데이터(STL 2) 또는 현재 설측 교정 데이터(STL 2_C)에 세팅된 설측 교정 유닛의 교정력에 따른 치아 회전, 이동, 확장을 위한 공간 확보가 필요한 만큼 치아를 재배열하여 투명 교정 데이터(STL 3)를 생성하는 단계와;
상기 설측 교정 데이터(STL 2) 또는 현재 설측 교정 데이터(STL 2_C)와 투명 교정 데이터(STL 3)를 중첩시켜 현재의 치아를 수용하면서 치아의 회전, 이동 , 확장이 가능한 공간이 확보된 단위 교정 데이터(STL 4)를 생성하는 단계와;
상기 단위 교정 데이터(STL 4)를 3D 인쇄하여 치아 금형을 제조하고, 상기 치아 금형에 투명 합성 수지를 열 가압하여 투명 교정 유닛을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 교정 장치 제조 방법.
제 10항에 있어서,
상기 단위 교정 데이터(STL 4)를 생성하는 단계는
상기 설측 교정 데이터(STL 2)와 투명 교정 데이터(STL 3)의 중첩 영역 중 상기 설측 교정 데이터(STL 2)와 투명 교정 데이터(STL 3)의 중첩 영역 중 최 외측의 외형라인으로 확장시켜 공간으로 채워서 블럭화하는 블럭-아웃(Block-Out) 처리로 중첩시켜 단위 교정 데이터(STL 4)를 획득하는 것을 특징으로 하는 치아 교정 장치 제조 방법.
제 6항에 있어서,
상기 세팅된 설측 교정 유닛을 제조하는 단계는
상기 세팅된 설측 교정 유닛의 지지 브라켓과 교정 와이어를 제조하는 단계와;
상기 세팅된 지지 브라켓을 치아의 정확한 위치에 고정시키기 위한 지지틀인 지그를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 교정 장치 제조 방법.