KR20100092753A - 악교정시 수술용 웨이퍼 제작방법 - Google Patents

악교정시 수술용 웨이퍼 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 악교정시 수술용 웨이퍼를 제작하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 악교정 대상 환자의 3차원 디지털 치아 형상 데이터를 입력받아 치아 형상을 화면 출력하는 단계; 상기 환자의 3차원 디지털 두개골 형상 데이터를 입력받아 두개골 형상을 화면 출력하는 단계; 상기 두개골 형상에 3차원 기준평면을 설정하는 단계; 상기 설정된 3차원 기준평면상에 기준점과 기준선을 생성하여 악교정 시뮬레이션을 수행하는 단계; 상기 시뮬레이션이 완료된 후, 상기 두개골 형상데이터와 상기 치아 형상 데이터를 중첩하여 두개골 형상과 치아 형상을 동시에 화면 출력하는 단계; 상기 중첩된 치아 형상 데이터로부터 치아의 디지털 음형 형상 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 치아의 디지털 음형 형상 데이터를 상기 3차원 프린터로 전송하는 단계를 포함한다.
악교정, 웨이퍼, 3차원 프린터

Description

악교정시 수술용 웨이퍼 제작방법{Method for Manufacturing Surgical Wafer}
본 발명은 악교정 수술을 위한 수술용 웨이퍼에 관한 것으로, 특히 3차원 CAD/CAM 기술을 이용하여 정확한 수술 시뮬레이션을 통해 그 결과를 바탕으로 정확한 수술용 웨이퍼를 제작할 수 있는 웨이퍼 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로, 치열은 턱관절운동에 따라 상하 치아가 교합되면서 음식물을 씹을 수 있는 구조로 이루어져 있다. 이때, 치열(齒列)이 바르지 않아 상하의 치아교합이 비정상적인 상태를 부정교합이라고 한다.
이 부정교합은 치아의 위치가 이상한 전이치(轉移齒), 치열이 고르지 못한 난항치(亂杭齒), 어금니는 맞물리나 앞니가 맞물리지 않는 개교(開咬), 위 치열 특히, 앞니가 아래 치열을 덮는 정도가 현저한 과개(過蓋), 옆니와의 사이가 벌어진 치간이개(齒間離開), 특정의 이가 옆니에 끼어서 제대로 자라지 못하는 저위교합(低位咬合) 등의 치열상의 부정에 의한 부정교합과 상, 하악골의 성장이상에 따른 골격성 부정교합 등을 포함한다.
이와 같은 부정교합은 어느 경우이든 심미적 문제점을 야기할 뿐 만 아니라 발음상의 문제와 저작기능의 저하 이외에 충치와 잇몸질환 등을 야기할 수 있다.
따라서, 이러한 부정교합을 정상교합으로 만들기 위해 적절한 치료를 해주어야 하는데 보통의 치료방법으로는 환자의 나이나 악골 및 구강내의 조건에 따라 달라지며 보통 가철식 교정장치와 고정식 교정장치 등의 다양한 장치를 사용한다.
이러한 부정교합의 치료순서는 우선 문진 및 시진과 치과용 엑스레이를 찍어서 치아의 뿌리상태와 잇몸의 건강도를 관찰하고, 개개인의 두개 악 안면 방사선 사진과 석고 모형을 계측, 분석하여 진단 및 치료계획을 수행하게 된다.
그 후 적절한 교정장치를 선택하여 일정기간 적용한 후 교정장치를 제거하며, 다시 유지장치를 일정기간 동안 장착함으로써 치료가 완료된다.
그러나, 골격성 부정교합인 경우에는 악교정 시술을 시행하게 되는데, 악교정이란 치아와 얼굴 부분의 골격적인 이상을 바로잡아 기능적이고 심미적인 얼굴을 만드는 것으로 아래 위 치아의 맞물림의 이상이 심할 경우 음식물을 씹거나 깨물기 어려우며, 발음에도 이상이 생기고, 얼굴이 비대칭으로 생기며, 심한 주걱턱이나 무턱의 경우가 발생하는 등의 문제가 발생하기 때문에 개선을 위하여 시행하는 시술이다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 시술하기 위해서 환자의 교정장치를 만들기 위해서는 먼저 환자의 상부턱과 하부턱의 치아배열을 본뜬 상부모형물과 하부모형물을 제작하고 모형물의 내부에서 교정장치를 제작한 상태에서 환자에게 시술하여 사용한다.
상기와 같이 환자에게 직접 교정장치를 부착하지 않고 먼저 치아배열을 본뜬 모형물을 이용하여 각각의 환자에 알맞는 교정장치를 제작하기 때문에 치아를 본뜬 상부모형물과 하부모형물을 교합(咬合)한 상태에서 치아의 배열에 따라 교정장치를 제작하여 악교정 시술을 수행한다.
이러한 교정장치에 의한 악교정 시술이 성공적이지 못할 때에는 악교정 수술을 시행하게 된다.
악교정 수술은 일부 절개된 턱뼈(위턱 또는 아래턱뼈의 일부)를 바른 위치에 고정하는 것이 어려운데, 이를 위해 환자의 치아석고모형을 이용하여 수술 후를 예측하고 절단하여 목표위치를 구현한다. 이때, 윗니/아랫니 공간 사이를 복합재료를 채워 넣어 마우스 피스와 비슷한 형태의 치아 음형이 있는 틀을 제작한다. 이렇게 제작된 틀을 수술 시에 절개되지 않은 턱부분의 치아에 고정시키고 절개된 턱뼈의 치아를 맞추어 원하는 위치를 찾게 된다. 이렇게 악교정 수술시 사용하는 얇은 말발굽 모양의 마우스 피스형태의 복합재(레진)틀을 "웨이퍼"라 한다.
종래에는 악교정 수술 시에 필요한 웨이퍼를 제작하기 위해 석고모형을 이용해 수작업을 통해 웨이퍼를 제작하였으므로 제작이 어렵고 오차가 발생하며, 제작 비용이 많이 들었다.
이하, 종래의 웨이퍼 제작과정을 도 1 내지 도 5를 참고하여 설명한다.
도 1은 페이스 보가 환자의 구강에 삽입된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 석고모형을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 교합기를 설명하기 위한 도면이다.
웨이퍼 제작의 일예로 2차원 방사선이미지를 이용한 두개골분석 법(cephalometrics)을 활용하여, 환자의 2차원 방사선이미지를 획득하여 부정교합의 상태를 대략적으로 파악한다. 즉, 방사선이미지의 측면사진을 이용해 상/하의 비대칭을 파악하고, 정면사진을 이용해 좌/우의 비대칭을 파악한다.
방사선이미지를 이용해 부정교합의 상태가 파악되면, 도 1에 도시된 페이스 보(face bow : 11)를 이용해 환자의 치아와 두개골의 상대적인 3차원 위치를 획득할 수 있다. 이때 페이스 보(11)를 이용해 환자의 구강 내에 삽입되는 스틸판 위에 환자가 입으로 물때 생기는 치아의 자국을 남겨 음형 치아틀을 획득한다. 이후, 도 2에 도시된 것처럼 환자의 치아 모형을 석고로 제작하여 석고모형(12)을 얻는다.
그리고, 도 3에 도시된 교합기(13)를 이용하여 치아의 자국을 갖는 음형 치아틀을 포함하는 페이스 보(11 : 도1참고)를 교합기(13)에 체결하고 위턱 석고모형(13a)과 아래턱 석고모형(13b)을 마운팅한다.
교합기(13)는 프랑크포트(FH)평면을 기준으로 사람의 턱관절운동을 구현하기 위한 기구로 석고모형으로 턱운동을 재현하고, 위, 아래치아의 석고모형사이에 배치된 치아자국을 갖는 음형 치아틀을 이용해 턱운동을 실제와 같이 재현할 수 있다.
그러나, 이러한 과정 중에 발생할 수 있는 페이스 보 자체의 오차와 교합기에 재현시의 오차 및 교합기 기능상의 오차 등의 여러 오차가 존재할 수 있고, 의사의 주관적인 판단에 의해 분석함에 따른 수많은 오차의 발생 가능 여지가 남게 된다.
도 4 및 도 5는 가상수술이 완료된 석고모형을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 완성된 웨이퍼를 보여주는 도면이다.
도 4를 참고하면, 교합기(13)에 의해 재현된 턱운동을 확인한 후, 석고모형을 이용해 가상수술을 하기 위해 기준점(15)을 석고모형에 표시한다. 계측을 완료한 석고모형(13a, 13b)은 표시선을 따라 절단하고 수술계획에 따라 이동시키는 가상 수술을 한 다음 왁스(14)를 이용해 고정한다.
가상수술이 완료된 상태의 석고모형(13a, 13b)은 위턱(13a)과 아래턱(13b)의 석고모형치아 사이에 공간(16)을 갖는다.
도 5에 도시된 것처럼 상기 공간(16)에 복합재료(레진 : 17)를 채워 넣어 굳힌다.
이렇게 하면 도 6에 도시된 실제 수술을 위한 치아의 음형틀인 웨이퍼(18)의 제작이 완료된다.
이러한 웨이퍼는 악교정 수술 시에 치아의 위치를 기억하기 위한 모형으로 사용되어 수술 시에 절개되지 않은 턱부분의 치아에 고정시키고 절개된 턱뼈의 치아를 맞추어 원하는 위치를 찾는데 중요한 역할을 한다.
이러한 종래의 제작방법에 의해 제작된 웨이퍼는 석고모형을 이용해 가상수술을 하여 수작업으로 제작되므로 의사의 주관적 판단에 의해 그 제작이 어렵고 전술한 바와 같이 각 과정상에 많은 오차가 존재할 가능성을 배제할 수 없다.
또한, 페이스 보와 교합기와 석고모형 등을 사용해야 하므로 제작과정도 복잡하고 제작비용도 높은 실정이다.
따라서, 기존에 수작업에 의존하지 않고 보다 높은 정밀도를 제공할 수 있는 웨이퍼 제작방법의 필요성이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 3차원 디지털 형상 데이터(치아 형상 데이터, 두개골 형상 데이터)와 3차원 CAD/CAM 기술을 활용하여 정확한 정밀도와 공정의 편리성을 갖는 악교정 수술용 웨이퍼 제작방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 목적은 마운팅에 사용되는 페이스 보와 교합기 등의 기구가 필요 없이 3차원 디지털 형상 데이터를 입력받아 컴퓨터 프로세싱을 통해 웨이퍼를 제작함으로써 저렴한 비용으로 웨이퍼를 제작할 수 있는 악교정 수술용 웨이퍼 제작방법을 제공한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 일 양태에 따르면, 3차원 프린터를 사용하여 악교정 수술용 웨이퍼를 제작하는 방법에 있어서, 악교정 대상 환자의 3차원 디지털 치아 형상 데이터를 입력받아 치아 형상을 화면 출력하는 단계; 상기 환자의 두개골의 3차원 디지털 두개골 형상 데이터를 입력받아 두개골 형상을 화면 출력하는 단계; 상기 두개골 형상에 3차원 기준평면을 설정하는 단계; 상기 설정된 3차원 기준평면상에 기준점과 기준선을 생성하여 악교정 시뮬레이션을 수행하는 단계; 상기 시뮬레이션이 완료된 후, 상기 두개골 형상데이터와 상기 치아 형상 데이터를 중첩하여 두개골 형상과 치아 형상을 동시에 화면 출력하는 단계; 상기 중첩 된 치아 형상 데이터로부터 치아의 디지털 음형 형상 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 치아의 디지털 음형 형상 데이터를 상기 3차원 프린터로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 악교정시 수술용 웨이퍼 제작방법을 제공한다.
상기 3차원 기준평면은 상기 두개골 형상의 정면을 기준으로 X축 기준평면을 제1 기준평면(X)으로 설정하고, Y축 기준평면을 제2 기준평면(Y)으로 설정하고, 상기 두개골 형상의 측면을 기준으로 Y축 기준평면을 제3 기준평면(Z)으로 설정한다.
상기 치아의 디지털 음형 형상 데이터는 3차원 CAD의 블리언(boolean)기능을 이용하여 획득할 수 있다.
따라서, 본 발명의 방법은 3차원 디지털 형상 데이터를 획득하고 3차원 CAD/CAM 기술을 활용하여 수술결과의 시뮬레이션을 완료하고 그때의 치아의 디지털 음형 형상데이터를 추출하여 웨이퍼를 손쉽게 제작할 수 있다.
본 발명의 방법은 정확한 3차원 디지털 형상 데이터에 근거하여 3차원 CAD/CAM 기술을 활용하여 정확한 진단 및 시뮬레이션이 가능하므로 정밀도가 높은 웨이퍼를 제작할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
도 7은 본 발명의 웨이퍼 제작과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 7을 참고하면, 환자의 치아 석고모형을 제작한 후 3차원 스캐너를 이용하 여 3차원 디지털 치아 형상 데이터를 획득한다(단계 S100). 획득된 3차원 디지털 치아 형상 데이터를 화면출력 가능한 상태로 신호 처리하여 화면 출력하면 도 8에 도시된 화면상태도와 같이 치아의 3차원 형상을 출력할 수 있다. 여기서, 환자의 치아 석고모형을 제작하고 3차원 스캐너를 별도로 이용하여 3차원 디지털 치아 형상 데이터를 획득하였으나, 이러한 3차원 스캐너가 없이도 3차원 디지털 치아 형상 데이터를 획득할 수 있는 의료용 컴퓨터 단층 촬영(CT : Computed Tomography)기술이 개발될 수 있음은 자명하고, 3차원 디지털 치아 형상 데이터를 얻는 방법은 이에 제한되지 않는다.
3차원 디지털 치아 형상 데이터가 획득된 후, 컴퓨터 단층 촬영 등의 방법으로 환자의 두개골을 촬영하여 3차원 디지털 두개골 형상 데이터를 획득한다(단계 S200). 마찬가지로 획득된 3차원 디지털 두개골 형상 데이터를 화면출력 가능한 상태로 신호 처리하여 화면 출력하면 도 9에 도시된 화면상태도와 같이 환자의 3차원 두개골 형상(100)을 출력할 수 있다.
3차원 디지털 두개골 형상 데이터와 3차원 디지털 치아 형상 데이터는 외부기기와 연결하거나 자체 내장된 기능을 이용해 획득된 후 입력받을 수도 있으며, 외부 기관으로부터 온라인 수신 받아 입력받는 것도 가능하다.
도 10a는 화면 출력된 정면 두개골 형상에 치아 형상이 중첩된 화면상태도이고, 도 10b는 화면 출력된 측면 두개골 형상에 치아 형상이 중첩된 화면상태도이다.
도 10a를 참고하면, 상기 단계 S200에서 획득한 3차원 디지털 두개골 형상 데이터를 바탕으로 화면 출력된 3차원 두개골 형상(100)에 상기 단계 S100에서 획득한 3차원 디지털 치아 형상 데이터를 바탕으로 화면 출력된 3차원 치아 형상(110)을 중첩하여 화면 출력한다(단계 S300).
상기와 같이, 본 발명에서는 3차원 디지털 치아 형상 데이터와 3차원 디지털 두개골 형상 데이터를 중첩하는 방법으로 3차원 디지털 치아 형상 데이터와 3차원 디지털 두개골 형상 데이터가 중첩된 자료를 쉽게 얻을 수 있으므로 전술한 종래의 페이스 보를 이용한 석고모형을 교합기에 마운팅하는 과정을 대신하여 시간을 절약하고 오차를 최소화하는 것이 가능해 진다.
그 후, 상기한 중첩된 3차원 디지털 형상 데이터에 각 기준면을 3차원 좌표의 '0'기준으로 하고 진단 및 치료계획에 있어 이동 기준이 될 기준점을 데이터 상에 생성하는데 필요한 제1 내지 제3 기준평면(X,Y,Z)을 설정한다(단계 S400). 즉, 도 10a의 3차원 두개골 형상(100)의 정면을 기준으로 X축 기준평면을 제1 기준평면(X)으로 설정하고, Y축 기준평면을 제2 기준평면(Y)로 설정하며, 도 10b의 3차원 두개골 형상(100)의 측면을 기준으로 Y축 기준평면을 제3 기준평면(Z)로 설정한다.
이후, 설정된 제1 내지 제 3 기준평면(X,Y,Z)상의 기준점과 기준선을 기준으로 이동시켜 원하는 수술 계획을 수립하기 위한 시뮬레이션을 수행한다(단계 S500).
이러한 기준점과 기준선을 기준으로 원하는 수술 계획을 수립하는 시뮬레이션 과정을 도 11a 내지 도 11d의 화면상태도를 참고하여 개략적으로 설명한다.
도 11a는 시뮬레이션을 위해 두개골 형상을 출력한 초기화면상태도이고, 도 11b는 두개골 형상에 기준점을 생성한 화면상태도이며, 도 11c는 두개골 형상에 기준라인을 생성한 화면상태도이며, 도 11d는 두개골의 하악골의 이동모습을 보여주는 화면상태도이다.
도 11a는 3차원 두개골 형상(100)의 정면과 좌측면과 우측면을 각각 화면출력하여 시뮬레이션하기 위한 초기화면을 출력한 상태이다.
그 후, 도 11b와 같이, 시뮬레이션을 위해 3차원 두개골 형상(100)을 수술계획을 위해 이동시에 기준이 되는 기준점(P0)을 생성한다. 기준점(P0)은 위턱의 상부로 설정하여 수술계획을 위한 시뮬레이션 시에 위턱 또는 아래턱의 이동시에 기준이 되는 점이다.
이어서, 도 11c와 같이 시뮬레이션을 위해 3차원 두개골 형상(100)을 수술계획을 위해 이동시에 기준이 되는 기준선(L0)을 생성한다. 기준선(L0)은 기준점(P0)을 기준으로 생성하며 수술계획을 위한 시뮬레이션 시에 위턱 또는 아래턱의 이동시에 기준이 되는 선이다.
이어서, 기준점(P0)과 기준선(L0)의 생성이 완료된 후, 생성된 기준선(L0)을 기준으로 하악골을 이동시키면 도 11d와 같이 얻어진다.
이하 전술한 기준점과 기준선의 설명을 참고로 시뮬레이션 과정을 제1 내지 제3 기준평면(X,Y,Z)이 설정된 3차원 디지털 두개골 형상 데이터 상에서 이루어지는 예로 설명하였으나, 상기 3차원 디지털 치아 형상 데이터는 시뮬레이션 과정 중에 3차원 디지털 두개골 형상 데이터에 언제든지 중첩(도 10a 및 도 10b참조)하여 사용할 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의상 전술한 기준점과 기준선은 생략하고 설명한다.
도 12a는 제2 기준평면(Y)에 대한 시뮬레이션을 위해 화면 출력된 정면 두개골 형상에 3차원 기준평면이 설정된 상태를 보여주는 화면상태도이고, 도 12b는 제2 기준평면(Y)에 대한 시뮬레이션이 완료된 화면상태도이다.
도 12a를 참고하면, 제2 기준평면(Y)을 기준으로 좌우의 대칭을 살펴보면 아래턱이 오른쪽으로 비정상적으로 이동된 상태를 알 수 있다.
3차원 두개골 형상(100)의 정면에서 보면, 아래턱의 중앙부분 좌표(x1,y1,z1)에 아래턱의 제1 중심점(P1)을 형성하고 있으며, 제1중심점(P1)은 제2 기준평면(Y)을 기준으로 오른쪽에 위치하여 좌우 비대칭을 이루고 있음을 알 수 있다. 따라서, 아래턱의 제1 중심점(P1)을 왼쪽으로 이동하여 제2 기준평면(Y)상에 위치되도록 시뮬레이션해야 함을 알 수 있다. 여기서, 아래턱의 제1중심점(P1)을 왼쪽으로 이동할 때 전술한 기준점(P0)과 기준선(L0)을 기준으로 이동할 수 있다.
도 12b를 참고하면, 아래턱의 제1 중심점(P1)이 제2 기준평면(Y)상에 위치하는 좌표(x1,y0,z1)를 갖도록 아래턱이 왼쪽으로 이동하여 좌우 대칭을 이루도록 시뮬레이션을 완료된다.
이때, 제1 기준평면(X)에 대해서는 치아의 양 측면에 두 개의 점(Px1, Px2)을 이용해 제1 기준평면(X)과의 거리가 동일한 지를 판단하여 제1기준평면(X)에 대한 대칭을 이루도록 시뮬레이션을 완료한다.
도 12c는 제3 기준평면(Z)에 대한 시뮬레이션을 위해 화면 출력된 측면 두개골 형상에 3차원 기준평면이 설정된 상태를 보여주는 화면상태도이고, 도 12d는 제3 기준평면(Z)에 대한 시뮬레이션이 완료된 화면상태도이다.
도 12c를 참고하면, 제3 기준평면(Z)을 기준으로 아래턱이 위턱에 비해 전방으로 돌출된 상태를 알 수 있다.
3차원 두개골 형상(100)의 측면에서 보면, 아래턱의 앞부분에 제2 중심점 P2(x2,y2,z2)를 보면, 위턱에 비해 상대적으로 앞으로 돌출된 상태임을 알 수 있다. 따라서, 제2 중심점(P2)을 제3 기준평면(Z)을 기준으로 위턱과 동일한 좌표를 얻기 위해 화면상에서 왼쪽으로 이동시켜 시뮬레이션해야 함을 알 수 있다.
도 12d를 참고하면, 아래턱의 제2 중심점(P2)을 화면상의 왼쪽으로 이동시키면 P2(x2,y2,z2-n)가 되어 위턱과 아래턱의 제3 기준평면(Z)을 기준으로 동일한 좌표를 갖도록 시뮬레이션이 완료된다.
전술한 3차원 두개골 형상(100)과 제1 내지 제3 기준평면(X,Y,Z)을 기준으로 다양한 기준점의 좌표를 보고 의사는 환자의 문제점을 파악하고 치료 계획을 수립한다. 즉, 제1 및 제2 중심점(P1,P2)의 좌표를 기준점(P0)을 중심으로 치료를 위해 움직여야 하는 방향, 방법, 및 그 양을 결정하게 되는 일련의 과정을 본 실시예에서는 시뮬레이션이라 설명하였으며, 전술한 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 전술한 실시예에서 3차원 두개골 형상(100)의 정면과 측면에서 아래턱을 화면상에서 왼쪽으로 각각 이동하는 것은 컴퓨터의 CAD/CAM 프로그램에서 지원 하는 다양한 기능을 이용해 영역을 설정하여 자르고, 기준점 및 기준선을 중심으로 좌표이동 및 회전기능을 활용하여 수술계획 만큼 자세 및 위치의 변경이 가능할 수 있으며, 이러한 시뮬레이션 완료 후에 변화된 중심점의 좌표를 기준점을 기준으로 확인하여 수술 전과 수술 후의 차이를 비교 검토하는 데이터베이스로 활용할 수도 있다.
도 12e 및 도 12f는 시뮬레이션 완료된 3차원 디지털 두개골 형상 데이터에 3차원 디지털 치아 형상 데이터를 중첩한 화면상태를 보여준다.
도 12e는 3차원 두개골 형상(100)의 정면을 보여주고, 도 12f는 3차원 두개골 형상(100)의 측면을 보여준다.
도 12e 및 도 12f를 보면, 3차원 치아 형상(110)의 위 치아(110a)와 아래 치아(110b) 사이에 갭(120)이 형성된 상태를 볼 수 있다. 이러한 3차원 공간상에 형성된 갭(120)을 3차원 CAD 프로그램의 블리언(boolean)기능을 이용하여 채워주면, 치아의 디지털 음형 형상데이터를 획득할 수 있다(단계 S600).
획득된 치아의 디지털 음형 형상데이터를 화면출력 가능한 상태로 신호 처리하여 화면 출력하면 도 13에 도시된 화면상태도와 같이 3차원 치아의 음형 형상(200)을 출력할 수 있다. 화면 출력된 3차원 치아의 디지털 음형 형상(200)을 확인한 후, 웨이퍼를 출력하기 위한 3차원 치아의 디지털 음형 형상데이터를 예를 들면, 쾌속조형기(RP-Rapid Prototyping system: 알피머신이라고도 함) 등의 3차원 프린터로 전송한다(단계 S700).
쾌속조형기는 수신된 치아의 디지털 음형 형상 데이터를 이용해 수지로 제작 하면, 수술용 웨이퍼를 실물로 제작할 수 있으며, 도 14는 제작 완료된 수술용 웨이퍼(210)를 나타낸다(단계 S800).
상기한 바와 같이 본 발명에서는 3차원 디지털 형상 데이터를 입력받아 컴퓨터상에서 3차원 CAD/CAM기술을 활용하여 시뮬레이션과정을 수행하여 얻어진 치아의 디지털 음형 형상데이터를 이용하여 정확하고 간편한 악교정 수술용 웨이퍼를 제작할 수 있다.
본 발명은 디지털 데이터를 획득한 후, 3차원 CAD/CAM을 활용하여 컴퓨터상에서 수술 시뮬레이션을 수행하여 수술용 웨이퍼 제작에 필요한 정보를 얻어서 웨이퍼를 제작하므로 실제 수술에 적용했을 때 오차를 최소화할 수 있다.
도 1은 페이스 보가 환자의 구강에 삽입된 상태를 설명하기 위한 도면,
도 2는 석고모형을 설명하기 위한 도면,
도 3은 교합기를 설명하기 위한 도면,
도 4 및 도 5는 가상수술이 완료된 석고모형을 설명하기 위한 도면,
도 6은 완성된 웨이퍼를 보여주는 도면,
도 7은 본 발명의 웨이퍼 제작과정을 설명하기 위한 참고도,
도 8은 3차원 디지털 치아 형상 데이터를 이용해 치아 형상을 화면 출력한 화면상태도,
도 9는 3차원 디지털 두개골 형상 데이터를 이용해 두개골 형상을 화면 출력한 화면상태도,
도 10a는 화면 출력된 정면 두개골 형상에 3차원 기준평면이 설정된 상태를 보여주는 화면상태도,
도 10b는 화면 출력된 측면 두개골 형상에 3차원 기준평면이 설정된 상태를 보여주는 화면상태도,
도 11a는 시뮬레이션을 위해 두개골 형상을 출력한 초기화면상태도,
도 11b는 두개골 형상에 기준점을 생성한 화면상태도,
도 11c는 두개골 형상에 기준선을 생성한 화면상태도,
도 11d는 두개골의 하악골의 이동모습을 보여주는 화면상태도,
도 12a는 제2기준평면(Y)에 대한 시뮬레이션을 위해 화면 출력된 정면 두개 골 형상에 3차원 기준평면이 설정된 상태를 보여주는 화면상태도,
도 12b는 제2기준평면(Y)에 대한 시뮬레이션이 완료된 화면상태도,
도 12c는 제3기준평면(Z)에 대한 시뮬레이션을 위한 화면 출력된 측면 두개골 형상에 3차원 기준평면이 설정된 상태를 보여주는 화면상태도,
도 12d는 제3기준평면(Z)에 대한 시뮬레이션이 완료된 화면상태도,
도 12e 및 도 12f는 시뮬레이션 완료된 3차원 디지털 두개골 형상 데이터에 3차원 디지털 치아 형상 데이터를 중첩한 화면상태도,
도 13은 치아의 디지털 음형 형상 테이터를 이용해 치아의 음형 형상을 출력한 화면상태도,
도 14는 제작이 완료된 수술용 웨이퍼의 상태도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 두개골 형상 110 : 치아 형상
120 : 갭 200 : 치아 음형 형상
210 : 웨이퍼

Claims (3)

  1. 3차원 프린터를 사용하여 악교정 수술용 웨이퍼를 제작하는 방법에 있어서,
    악교정 대상 환자의 3차원 디지털 치아 형상 데이터를 입력받아 치아 형상을 화면 출력하는 단계;
    상기 환자의 3차원 디지털 두개골 형상 데이터를 입력받아 두개골 형상을 화면 출력하는 단계;
    상기 두개골 형상에 3차원 기준평면을 설정하는 단계;
    상기 설정된 3차원 기준평면상에 기준점과 기준선을 생성하여 악교정 시뮬레이션을 수행하는 단계;
    상기 시뮬레이션이 완료된 후, 상기 두개골 형상데이터와 상기 치아 형상 데이터를 중첩하여 두개골 형상과 치아 형상을 동시에 화면 출력하는 단계;
    상기 중첩된 치아 형상 데이터로부터 치아의 디지털 음형 형상 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 치아의 디지털 음형 형상 데이터를 상기 3차원 프린터로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 악교정시 수술용 웨이퍼 제작방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 3차원 기준평면은
    상기 두개골 형상의 정면을 기준으로 X축 기준평면을 제1 기준평면(X)으로 설정하고, Y축 기준평면을 제2 기준평면(Y)으로 설정하고, 상기 두개골 형상의 측 면을 기준으로 Y축 기준평면을 제3 기준평면(Z)으로 설정하는 것을 특징으로 하는 악교정시 수술용 웨이퍼 제작방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 치아의 디지털 음형 형상 데이터는 3차원 CAD의 블리언(boolean)기능을 이용하여 획득하는 것을 특징으로 하는 악교정시 수술용 웨이퍼 제작방법.
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