KR101218389B1 - 치아 교정용 치아 스트리핑 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치아 교정용 치아 스트리핑 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스캐닝된 환자의 현재 치아 데이터 중 교정이 필요한 치아를 이동시키기 위해 상기 교정이 필요한 치아 상에 치아의 크기와 축을 고려하여 상기 치아와 일체로 형성된 기준 도형을 삽입하고, 상기 기준 도형에 대하여 치아의 스트리핑을 제어함으로써 정밀한 치아 스트리핑이 가능한 치아 교정용 치아 스트리핑 제어 장치에 관한 것이다.

Description

치아 교정용 치아 스트리핑 제어 장치 {Stripping Control Device}

본 발명은 치아 교정용 치아 스트리핑 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스캐닝된 환자의 현재 치아 데이터 중 교정이 필요한 치아를 이동시키기 위해 상기 교정이 필요한 치아 상에 치아의 크기와 축을 고려하여 상기 치아와 일체로 형성된 기준 도형을 삽입하고, 상기 기준 도형에 대하여 치아의 스트리핑을 제어함으로써 정밀한 치아 스트리핑이 가능한 치아 교정용 치아 스트리핑 제어 장치에 관한 것이다.

치아 교정은 금속 브라켓으로 된 교정 장치를 이용하는 금속 치아 교정과 치아 안쪽에 교정 장치를 적용하는 설측 교정과 투명한 소재의 투명 교정기를 치아에 장착하여 교정하는 투명 교정 방식으로 구분될 수 있다.

특히, 투명 교정 방식은 투명한 소재의 투명 교정기를 마우스 패드와 같이 치아에 덮어쒸우는 방식이므로 교정기가 외부에서 시인되지 않을 뿐만 아니라, 착탈이 가능하여 착용성이 뛰어난 효과로 인해 다른 교정 방식에 비해 크게 각광 받고 있다.

종래의 투명 교정 방식은 치과 의사로부터 투명 교정기 제작 의뢰가 있는 경우 3D 스캐너를 통해 3D 스캐닝된 환자의 치아 데이터로부터 교정 치아 데이터 생성 장치가 점진적인 치아 이동에 따른 다수 개로 배열되는 교정 치아 데이터를 생성하고, 상기 생성된 교정 치아 데이터를 3D 인쇄하여 치아 금형을 형성한 후, 진공 압착기를 통해 상기 치아 금형에 투명 필름을 압착하여 다수 개의 단계로 구분되는 투명 교정기를 제작한다.

여기서, 상기 점진적인 치아 이동 공간이 확보되지 않은 경우 치아의 이동이 불가능하므로 경우에 따라서 치아의 경계면을 갈아서 치아 사이의 이동 공간을 확보하는 스트리핑(striping) 과정이 필수적으로 포함될 수 있다.

그러나, 종래의 교정 치아 데이터 생성 장치는 치아 교정을 위해 점진적으로 치아를 이동시키거나 회전시킬 수는 있지만, 이동 공간이 확보되지 않아 치아 사이의 스트리핑이 필요한 경우 스트리핑 제어 자체가 불가능하여 교정 데이터 생성이 어려운 문제가 있었다.

따라서, 치아의 스트리핑이 필요한 환자의 경우 교정 치아 데이터 생성 자체가 어려우며, 이로 인해 정확한 교정 예측이 어려우므로 교정 효과의 신뢰성이 매우 떨어지는 문제가 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 환자의 현재 치아 데이터 중 교정이 필요한 치아를 이동시키기 위해 교정이 필요한 치아 상에 치아의 크기와 축을 고려하여 상기 치아와 일체로 이동하는 기준 도형을 삽입하고, 상기 기준 도형을 토대로 치아 경계에 대한 정밀한 치아 스트리핑 제어가 가능한 치아 교정용 스트리핑 제어 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 치아 교정용 치아 스트리핑 제어 장치는 스캐닝된 환자의 현재 치아 데이터에 대해 치아를 정렬하고, 치아 정보를 세팅하는 전처리부와 상기 전처리부를 통해 세팅된 치아 중 스트리핑 처리가 필요한 치아에 기준 도형을 삽입하고, 상기 기준 도형의 일부를 제거하여 상기 치아에 대하여 스트리핑 처리를 수행하는 스트리핑 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 전처리부는 스캐닝된 환자의 현재 치아 데이터로부터 상악과 하악을 분리하여 지정하고, 상기 환자의 현재 치아 데이터의 위치를 정렬하고, 상기 환자의 현재 치아 데이터에서 치아와 잇몸을 분리하고, 상기 환자의 현재 치아 데이터에서 치아 사이를 분리하고, 상기 분리된 치아에 대한 각 개별 치아에 대한 기준 정보를 지정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스트리핑 처리부는 스트리핑 처리가 필요한 치아의 경계를 외접하는 크기의 다면체로 생성된 기준도형을 삽입하는 다면체 생성모듈과 상기 치아에 대하여 스트리핑이 필요한 위치와 스트리핑 값만큼 상기 기준 도형과 치아를 동시에 제거하여 스트리핑 처리를 수행하는 스트리핑 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 다면체는 적어도 육면체 이상의 다면체이고, 크기 및 좌표 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다면체 생성 모듈은 치아의 기준 정보인 mesial과 distal을 치아의 경계로 상기 치아를 수용하는 다면체를 생성하되, 치아의 기준 정보인 FAP가 높이의 중심이 되는 크기의 다면체를 생성하고, 생성된 다면체를 치아의 축 방향과 일치시키고, 상기 다면체와 상기 치아가 동기화되어 일체로 이동하도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 치아 교정용 치아 스트리핑 제어 장치는 환자의 현재 치아 데이터 중 교정이 필요한 치아를 이동시키기 위해 교정이 필요한 치아 상에 치아의 크기와 축을 고려하여 상기 치아와 일체로 이동하는 기준 도형을 삽입하고, 스트리핑이 필요한 치아에 대하여 상기 기준 도형을 제거하여 정밀한 치아 스트리핑 제어가 가능한 탁월한 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명에 따른 투명 교정기를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교정 데이터 생성 시스탬을 개략적으로 도시한 시스템 구성도이다.

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

본 발명에 적용되는 투명 교정기는 도 1과 같이 투명한 소재로 제작되어 치아에 착용되는 장치를 의미한다.

본 실시예는 투명 교정기 제작에 적용되는 것에 대한 것이지만, 디지털 치아 교정 데이터를 생성하는 모든 교정 방식에 적용될 수 있음은 자명한 것이다.

본 발명에 적용되는 투명 교정기는 교정이 필요한 치아를 미세하게 이동시키기 위해 다단계로 구분되어 제작되고, 각 단계의 투명 교정기를 교정 기간 동안 착용하는 과정을 통해 모든 단계의 투명 교정기에 대한 착용이 종료하면 최종적으로 본 발명에 따른 교정 치아 데이터 생성 장치를 통해 예측된 교정 치아로 교정된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교정 치아 데이터 생성 시스템을 개략적으로 시스템 구성도이다.

도 2을 참조하면, 본 발명에 따른 교정 치아 데이터 생성 시스템은 스캐닝된 환자의 현재 치아 데이터를 중 교정이 필요한 치아를 점진적으로 이동시켜 다수 개의 단계로 구분되는 교정 치아 데이터를 생성하는 교정 데이터 생성 장치(20)와 특정 치아에 대한 스트리핑 처리가 필요한 경우 해당 치에 대한 스트리핑 처리를 수행하는 스트리핑 처리 장치(10)와 상기 교정 데이터 생성 장치를 통해 생성된 교정 치아 데이터를 환자의 얼굴 윤곽에 매칭시켜 교정 전후 얼굴 변화를 예측하는 시뮬레이션부(30)와 치아 교정 및 스트리핑 처리를 위한 각종 정보를 저장 관리하는 데이터베이스(40)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 치아 스트리핑 제어 장치(10)는 스캐닝된 환자의 현재 치아 데이터에 대해 치아 교정이 가능하도록 세팅하는 전처리부(110)와 치아에 대한 스트리핑이 필요한 경우 치아를 스트리핑 처리하는 스트리핑 처리부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 치아 스트리핑 제어 장치(10)는 각 부 및 모듈의 기능이 교정 데이터 관리 프로그램에 의해 인터페이스가 제공된다.

이하, 환자의 현재 치아 데이터에 대해 디지털 교정 치아 데이터를 생성하면서 치아를 스트리핑 하는 과정에 대하여 살펴보기로 한다.

상기 전처리부(110)는 스캐닝된 환자의 현재 치아 데이터로부터 상악과 하악을 분리하여 지정하고, 상기 환자의 현재 치아 데이터의 위치를 정렬하고, 상기 환자의 현재 치아 데이터에서 치아와 잇몸을 분리하고, 상기 환자의 현재 치아 데이터에서 치아 사이를 분리하고, 상기 분리된 치아에 대한 각 개별 치아에 대한 기준 정보를 지정한다.

여기서, 기준 정보는 치아 전체에 대한 가상의 아치 선을 기준으로 치아의 양 단 중 중심선(앞니 사이의 중심선)을 기준으로 가깝게 위치하는 앞쪽 지점인 Mesial(근심면)과 멀게 위치하는 뒤쪽 지점인 Distal(원심면)과 치아의 평균 높이를 기준으로 형성된 가상의 아치 선을 기준으로 치아 중심에 위치하는 지점인 FAP를 포함하고, 위치 및 치수 정보를 포함한다.

그리고 필요에 따라, 치아의 볼쪽에 위치하는 buccal, 치아의 혀쪽에 위치하는 lingual 정보를 포함할 수 있다.

또한, 모든 치아에 대한 축을 설정하여 지정된 축 정보도 포함한다. 상기와 같이 기준 정보를 설정하고, 상기 기준 정보를 치아마다 설정하여 치아 명에 매핑시킨다.

여기서, 특정 치아의 mesial은 이웃하는 치아의 distal 근처에 위치하고, 스트리핑이 필요한 치아는 치아 사이의 공간이 없으므로, 상기 mesial과 distal이 동일한 축 선상에 위치할 수 있으므로 치아 사이의 스트리핑을 위해서는 상기 mesial과 distal 정보가 매우 중요하다.

상기와 같이 치아의 기준 정보가 설정되면 단계적으로 확장, 회전, 복귀 등 변위를 제어할 수 있다.

상기와 같이 기준 정보가 지정되면 교정 데이터 생성 장치(20)를 통해 교정이 필요한 치아를 확장, 회전, 복귀 동작을 통해 이동시켜 다단계로 구분되는 교정 치아 데이터를 생성한다.

그리고 스트리핑 처리부(120)는 스트리핑이 필요한 치아에 대하여 다면체 형상의 기준 도형을 삽입시키고, 상기 기준 도형의 일부를 제거하여 치아에 대하여 정밀한 스트리핑 처리를 수행하는 역할을 담당한다.

상기 스트리핑 처리부(120)는 교정이 필요한 치아의 크기와 축 방향에 맞는 기준 도형을 생성하여 삽입하는 다면체 생성모듈(121)과 상기 생성된 기준 도형의 일부를 제거하여 스트리핑 처리된 디지털 치아를 생성하는 스트리핑 제어모듈(122)을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 다면체 생성모듈(121)은 도 3a와 같이 교정이 필요한 치아를 특정하고, 도 3b와 같이 상기 치아의 외곽을 이루는 2개의 기준점(mesial, distal)을 경계로 지정하고, FAP를 중심으로 하는 크기로 도 3c와 같이 치아 외부에 다면체를 생성한다.

본 실시예에서는 상기 다면체가 직육면체로 구성된 경우에 대한 것이지만, 다면체이기만 하면 어떠한 형상도 가능하다. 다만, 원기둥의 경우 치아의 확장과 복귀와 같은 전, 후 이동은 제어가 가능하지만, 치아 회전의 경우 원기둥의 변위를 측정할 수 없으므로 다면체로 형성하는 것이 바람직하며, 특히 2개의 기준점만으로 경계 지정이 가능한 직육면체로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시예는 치아 정보인 2개의 기준점인 mesial, distal이 경계가 되는 직육면체를 형성하였지만, 도 3d와 같이 치아의 잇몸 경계로 형성되는 평면의 4분면의 최 외곽점 4개의 접선이 연결된 평면을 기준으로 다면체를 형성할 수 있다.

여기서, 상기 최 외곽점은 치아 정보에 포함되는 mesial, distal, buccal, lingual을 이용할 수 있다.

상기 생성된 다면체는 치아 경계에 씌워진 형태이지만, 치아의 축 방향과 일치하지 않을 경우 치아 이동의 정밀성을 보장할 수 없으므로 도 3e와 같이 치아의 축방향과 상기 다면체를 일치시킨다.

상기와 같이 치아의 축방향과 다면체의 방향이 일치되면, 상기 치아와 다면체를 일체화하여 상기 다면체의 움직임에 따라 다면체 내부의 치아가 동기화되어 일체로 움직이도록 설정한다.

상기 다면체는 크기와 좌표 값을 가지고 있으며, 치아 축과 일치하게 배열되어 있으므로 치아의 확장, 복귀에 따른 전, 후 이동은 물론 회전도 정확하게 제어할 수 있다.

상기와 같이 생성된 다면체는 교정 치아 데이터를 생성하기 위해 치아를 정확하게 이동 또는 회전시키는 역할도 담당하지만, 스트리핑이 필요한 치아 사이를 정확하게 특정하는 역할을 담당한다.

상기 스트리핑은 치아 사이를 갈아서 치아의 이동 공간을 확보하는 처리로, 치아의 최외측에 형성되는 법랑질 부분의 일부가 스트리핑에 의해 그라인딩될 수 있으나, 치아 내부 조직 보호를 위해 상기 그라인딩되는 치아의 범위는 최소 범위로 특정하여야 하고, 이를 위배 본 발명에 따른 다면체를 삽입하여 제어하게 된다.

상기와 같은 방법으로 스트리핑이 필요한 모든 치아에 대해 도 4과 같이 다면체를 생성하여 삽입한다.

상기와 같이 다면체가 스트리핑이 필요한 치아에 삽입되면, 스트리핑 제어 모듈이 상기 다면체 중 치아 사이를 제거하여 치아에 대하여 스트리핑 처리를 수행한다.

본 발명은 실제 스트리핑 처리가 아닌 디지털 스트리핑 처리이기 때문에 상기 치아 사이를 제거한다고 표현하고 있으나, 이는 스트리팅 처리된 치아 데이터를 얻기 위한 표현으로 실제 스트리핑 처리는 치아의 일부분을 제거하는 것이 아니라, 치아 사이 경계면을 그라인딩 또는 연마하여 공간을 확보하게 된다.

치아에 대해 스트리핑 처리는 교정을 위해 치아를 3축 이동 또는 회전시켜야 함에도 충분한 이동 공간이 확보되지 않는 경우, 특히 치아 사이가 붙어있는 경우에 필요한 처리로서, 치아의 이동 공간이 확보될 수 있는 최소의 면적을 정밀하게 제어할 필요가 있다.

그러나, 종래의 디지털 치아 데이터는 치아에 대한 구체적인 치수 정보가 없기 때문에 mm 단위의 정밀한 스트리핑 제어를 수행하기에는 오차가 크게 발생하므로 신뢰성을 확보할 수 없는 문제가 있다.

따라서, 스트리핑 처리에 대한 정확한 제어없이 교정 데이터를 생성할 경우 실제 교정 거동과 다르게 진행될 수 있으며, 이에 따라 예측된 교정 효과와 다르게 교정이 진행될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 치수 정보를 가지고 있는 다면체를 치아에 삽입시키게 되면 치아의 최 외측이 상기 다면체의 경계에 접하게 되고, 상기 치아와 다면체를 일체로 이동시킬 수 있으므로 치아에 대한 정확한 정보를 가지고 있다.

따라서, 스트리핑이 필요한 치아 사이 영역과 스트리핑 값만 결정되면 치아에 삽입된 다면체의 부분을 제거하여 정밀한 스트리핑 제어를 수행할 수 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스트리핑 처리 과정을 개략적으로 도시한 것이다.

도 5a는 스트리핑이 필요한 치아에 다면체가 삽입된 것을 도시한 것으로, 이웃한 치아의 mesial과 distal이 동일한 축에서 맞닿아 있음을 알 수 있다.

도 5b는 다면체의 스트리핑 영역을 설정하는 것을 도시한 것으로, 본 실시예에서는 치아 사이 중 하나의 치아만을 스트리핑하여 치아의 이동 공간을 확보하는 실시예에 대한 것이지만, 인접한 치아 모두의 mesial, distal 부분을 스트리핑 처리할 수 있음은 자명한 것이다.

예를 들어, 제 1 치아의 좌측면에 대하여 1mm 스트리핑 처리가 필요한 경우 도 5b와 같이 상기 치아에 삽입된 다면체의 좌측면을 1mm만큼 특정하여 제거하면, 도 5c와 같이 치아의 우측면이 1mm 만큼 정확하게 스트리핑 처리된다.

또한, 치아를 일정한 각도와 방향으로 스트리핑이 필요한 경우에도 해당 각도와 방향으로 상기 다면체를 제거하면, 상기 치아도 상기 각도와 방향으로 제거되어 스트리핑된 디지털 치아 데이터를 획득할 수 있다.

이에 따라, 도 5c와 같이 치아를 3축 이동 또는 회전시킬 수 있는 공간을 확보할 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 : 스트리핑 처리 장치 110 : 전처리부
120 : 스트리핑 처리부 120 : 다면체 생성모듈
122 : 스트리핑 제어모듈

Claims (6)

1. 스캐닝된 환자의 현재 치아 데이터에 대해 치아를 정렬하고, 치아 정보를 세팅하는 전처리부와;
   스트리핑 처리가 필요한 치아의 경계를 외접하는 크기의 다면체로 생성된 기준도형을 삽입하는 다면체 생성모듈과, 기준도형이 삽입된 치아에 대하여 스트리핑이 필요한 위치와 스트리핑 값 만큼 상기 기준 도형과 치아를 동시에 제거하여 스트리핑 처리를 수행하는 스트리핑 제어 모듈을 포함하는 스트리핑 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 스트리핑 제어 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전처리부는
   스캐닝된 환자의 현재 치아 데이터로부터 상악과 하악을 분리하여 지정하고, 상기 환자의 현재 치아 데이터의 위치를 정렬하고, 상기 환자의 현재 치아 데이터에서 치아와 잇몸을 분리하고, 상기 환자의 현재 치아 데이터에서 치아 사이를 분리하고, 분리된 치아에 대한 각 개별 치아에 대한 기준 정보를 지정하는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 스트리핑 제어 장치.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서
   상기 스트리핑 제어 모듈은
   스트리핑이 필요한 치아 사이 공간을 제거하되, 인접한 치아의 다면체 중 적어도 하나의 다면체를 스트리핑 설정 범위 만큼 제거하여 스트리핑 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 스트리핑 제어 장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 다면체는
   적어도 육면체 이상의 다면체이고, 크기 및 좌표 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 스트리핑 제어 장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 다면체 생성 모듈은
   치아의 기준 정보인 mesial과 distal을 치아의 경계로 스트리핑 처리가 필요한 치아를 수용하는 다면체를 생성하되, 치아의 기준 정보인 FAP가 높이의 중심이 되는 크기의 다면체를 생성하고, 생성된 다면체를 치아의 축 방향과 일치시키고, 상기 다면체와 상기 스트리핑 처리가 필요한 치아가 동기화되어 일체로 이동하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 스트리핑 제어 장치.

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