KR101491041B1 - 악 교정용 웨이퍼 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는 환자로부터 영상 취득 장치를 이용하여 2차원 치아 이미지, 수술 전 3차원 치아 이미지 및 수술 후 3차원 치아 이미지를 얻는 제1단계; 수술 후 3차원 치아 이미지를 기준으로 STO(SURGICAL TREAMENT OBJECTIVE) 방법에 의해 수술 전 3차원 치아 이미지를 변형하는 제2단계; 그리고 변형된 수술전 3차원 치아 이미지로부터 웨이퍼 제작용 데이터를 생성하는 제3단계;를 포함하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법에 대한 것이다.

Description

악 교정용 웨이퍼 제작 방법{METHOD OF MANUFACTURING A WAFER FOR ORTHOGNATHIC SURGERY}

본 개시(DISCLOSURE)는 전체적으로 악 교정용 웨이퍼 제작 방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 2차원 치아 이미지, 수술 전 3차원 치아 이미지 및 수술 후 3차원 치아 이미지를 이용하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법에 대한 것이다.

일반적으로, 치열(齒列)은 악관절운동에 따라 상하 치아가 교합 되면서 음식물을 씹을 수 있는 구조로 이루어진다. 이때, 치열이 고르지 않아 상하의 치아 교합이 비정상적인 상태를 '부정교합'이라 한다.

이러한 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 상악(상부턱) 및 하악(하부턱)의 성장이상에 따른 골격성 부정교합 등을 포함한다.

특히, 골격성 부정교합의 환자의 경우에는 위아래 치아의 어긋남이 심해 음식물을 씹거나 깨물기 어려울 뿐만 아니라 발음도 이상하며, 얼굴이 비뚤어져 비대칭으로 변하여 심한 경우에 주걱턱이나 무턱으로 얼굴형이 변할 수도 있다.

상기와 같은 이유로, 부정교합은 정상교합으로 만들기 위해 적절한 치료가 필요하다. 부정교합의 치료법은 환자의 나이, 악골 및 구강조건 등에 따라 달라지며 가철식 교정장치와 고정식 교정장치 등과 같은 다양한 장치를 사용한다. 이에 따라, 대부분 치과에서는 부정교합을 치료하기 위해 다음과 같은 과정을 거친다. 먼저, 치과에서는 환자에 대해 문진을 실시하고, 환자의 치과용 엑스레이를 찍어 치아의 뿌리상태와 잇몸의 건강도 등을 관찰한다. 다음으로, 치과에서는 환자의 악 안면 방사선 사진과 석고 모형을 계측 및 분석하여 진단하고 치료계획을 세운다. 이후, 치과에서는 적절한 교정장치를 선택해 환자에게 일정기간 적용한 후 교정장치를 제거하며, 다시 유지장치를 환자에게 일정기간 동안 장착시켜 치료를 완료한다.

전통적인 교정치료만으로는 해결하기 힘든 골격적 부조화를 가지고 있는 환자에게는 악 교정 수술을 시행한다. 이러한 악 교정 수술에서는 일부 절개된 턱뼈(상악골 또는 하악골의 일부)를 바른 위치에 고정하기 위해, 환자의 치아 석고모형을 이용해 수술 후 악골의 위치를 설정한다.

통상의 악 교정 수술에서는 윗니/아랫니 공간 사이를 복합재료(즉, 레진)를 채워 넣어 마우스피스와 같이 말발굽 형태의 치아 음형이 있는 틀(이하 "웨이퍼"라 함)을 제작한다. 이렇게 제작된 웨이퍼를 수술 시에 절개되지 않은 악골 부분의 치아에 절개된 악골의 치아를 맞춰 원하는 위치를 잡아준다. 이때, 일반적으로 양악 수술시에는 웨이퍼를 2장 만들고, 편악 수술시에는 1장을 만든다. 양악 수술시 첫 번째 이동하는 악골의 위치를 설정하기 위해 만드는 웨이퍼를 '인터미디어트 웨이퍼(intermediate wafer)'라 하고, 최종 이동하는 악골의 위치를 설정하기 위해 만드는 웨이퍼를 '파이널 웨이퍼(final wafer)'라 한다. 일반적으로 첫번째 이동하는 악골은 상악골이고 최종 이동하는 악골은 하악골이지만 하악골을 먼저 이동하는 경우도 있다. 편악 수술시에는 상악골 또는 하악골 중 1개의 악골만 이동을 하기 때문에 파이널 웨이퍼 1장만 만든다.

종래에는 악 교정 수술에 필요한 웨이퍼를 제작하기 위해 석고모형을 이용하여 수작업으로 웨이퍼를 제작하였다. 이와 같이 종래에는 석고모형을 이용해 수작업으로 웨이퍼를 제작하므로 제작 과정이 복잡하고 각 과정에 많은 오차가 존재할 가능성이 존재한다.

이하, 양악 수술을 기준으로 종래의 웨이퍼 제작과정을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

도 1은 페이스 보가 환자의 구강에 삽입된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 석고모형을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 교합기에 석고모형을 마운팅하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

웨이퍼 제작의 일례로 2차원 치아 이미지를 이용한 두개골분석법(cephalo-mettrics)을 활용하여,환자의 2차원 치아 이미지를 획득하여 부정교합의 상태를 대략적으로 파악한다. 즉, 측모두부방사선이미지를 이용해 두개저와 상,하악골의 전후방, 수직적 위치관계를 파악하고, 정모두부방사선이미지를 이용해 좌우의 비대칭을 파악한다.

2차원 치아 이미지를 통해 부정교합을 분석하고, 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(바이트 포크:bite fork) 위에 왁스를 연화시켜 놓아 환자가 입으로 물때 생기는 치아의 자국(교흔)을 획득한다. 이후, 상·하악 치열의 인상을 채득하여 도 2에 도시된 석고모형(12)을 제작하고, 왁스바이트(wax bite)를 채득한다. 왁스바이트는 연화된 왁스를 환자의 구강 내에 넣고 교합시켜서 얻는 것으로 상·하악 치열의 상대적 위치를 알 수 있게 해준다.

또한, 도 3에 도시된 교합기(articulator: 13)를 이용하여 페이스보(11)를 교합기(13)에 연결하고 상악 석고모형(14)을 마운팅 한 후, 왁스바이트(16)를 이용해서 하악 석고모형(15)을 마운팅 한다. 10c는 교합기(13)에 환자의 악골의 위치를 반영하여 석고모형(12)을 마운팅한 결과이다.

교합기(13)는 사람의 악관절운동을 구현하기 위한 기구이다. 즉, 교합기(13)는 상악 석고모형(14) 및 하악 석고모형(15)과 임의로 설정된 과두운동로를 이용해 악 운동을 재현함으로써 기능적 수복물을 제작하기 위한 장치이다. 이것을 악 교정 수술시 악골의 위치를 선정하기 위한 장치로 응용한 것이다.

그러다보니, 상기와 같은 과정 중에 발생할 수 있는 페이스 보(11) 자체의 오차, 교합기(13)의 재현시 오차 및 교합기(13) 기능상 오차 등이 존재할 수 있다.

도 4 는 실제 모형에서의 상악 가상 수술이 완료된 석고모형을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 완성된 인터미디어트 웨이퍼를 보여주는 도면이다.

도 4를 참고하면, 교합기(13)에서 상악 가상 수술을 하기 위해 수술시 골절단선(17)을 석고모형에 표시한다. 이 선을 기준으로 모형을 절단하고 수술계획에 따라 이동시키는 상악 가상 수술을 한 다음 왁스(18)를 이용해 고정한다.

상악 가상 수술이 완료된 상태의 석고모형(14, 15)은 상악 석고모형(14)과 하악 석고모형(15)의 치아 사이에 공간이 생기게 되는데 이 공간에 복합재료(레진: 19)를 채워 넣어 굳힌다. 이렇게 하면 도 5에 도시된 실제 수술을 위한 치아의 음형틀인 인터미디어트 웨이퍼(20)의 제작이 완료된다.

하악골의 위치를 설정하기 위한 파이널 웨이퍼는 상기의 인터미디어트 웨이퍼(20) 제작 후 교합기의 석고모형에서 상,하 치열의 배열을 고려하여 시술자가 손으로 맞춰서 하악 석고모형(15)를 이동 시킨 후 상악 석고모형(14)과 하악 석고모형(15)의 치아 사이의 공간에 복합재료를 채워 넣어 제작한다.

참고로 실제 모형에서의 가상 수술은 2차원 치아 이미지상에서 가상 수술을 먼저 한 후 이를 기준으로 진행한다. 2차원 치아 이미지상에서 가상 수술과정을 STO(SURGICAL TREAMENT OBJECTIVE)라고 하며 당업자에게는 쉽게 이해할 수 있는 부분이고 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'에서 설명하고 있기 때문에 중복 설명을 배제하기 위해 생략한다.

이러한 웨이퍼는 악 교정 수술 시에 치아의 위치를 기억하기 위한 모형으로 사용되어 수술 시에 절개되지 않은 악골 부분의 치아에 고정시키고 절개된 악골의 치아를 맞추어 원하는 위치를 찾는데 중요한 역할을 한다.

그러나 종래의 제작방법에 의해 제작된 웨이퍼는 석고모형을 이용해 가상 수술을 하여 수작업으로 제작되므로 확대 왜곡된 방사선이미지인 2차원 치아 이미지상에서 가상 수술한 것을 실제 모형에서의 가상 수술로 옮길 때 오차 발생의 여지가 남게 된다. 또한 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, 기존의 수작업에 의존하지 않고 높은 정밀도를 제공할 수 있는 웨이퍼 제작방법의 필요성이 요구되었다.

이러한 수작업에 의한 웨이퍼의 문제점을 해결하기 위한 것으로 공개특허공보 제10-2011-0135322호에 제시된 기술을 예로 들 수 있다.

해당 공개특허공보는 2차원 치아 이미지에 수술 전 3차원 치아 이미지를 정합한 후 2차원 치아 이미지상에서 가상 수술인 STO를 실행하면 STO의 결과가 수술 전 3차원 치아 이미지에 자동으로 반영된다.

이 후 STO 결과가 반영된 수술 전 3차원 치아 이미지로부터 3D 프린터에서 사용할 웨이퍼 제작용 데이타를 얻어 3D 프린터로 직접 웨이퍼를 제작하는 발명이다.

그러나 해당 공개특허공보는 종래의 수작업 웨이퍼 제작 시 필요한 석고모형 제작과 석고모형을 통한 가상 수술을 2차원 치아 이미지와 수술 전 3차원 치아 이미지로 만든 영상 데이터를 통해 대체함으로써 종래 수작업 웨이퍼 제작의 문제점을 해결하였지만 영상 데이터를 사용하기 때문에 상악치아의 교합면과 하악치아의 교합면이 중첩되는 문제를 직관적으로 발견하는데 어려움이 있었다.

따라서, 기존 수작업에 의존하지 않고 높은 정밀도를 제공할 수 있으면서 수술 후 최종 교합상태에서 상악치아의 교합면과 하악치아의 교합면이 중첩되는 문제를 STO과정에서 용이하게 해결할 수 있는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법이 요구된다.

이에 대하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.

여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 환자로부터 영상 취득 장치를 이용하여 2차원 치아 이미지, 수술 전 3차원 치아 이미지 및 수술 후 3차원 치아 이미지를 얻는 제1단계; 수술 후 3차원 치아 이미지를 기준으로 STO(SURGICAL TREAMENT OBJECTIVE) 방법에 의해 수술 전 3차원 치아 이미지를 변형하는 제2단계; 그리고 변형된 수술전 3차원 치아 이미지로부터 웨이퍼 제작용 데이터를 생성하는 제3단계;를 포함하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법이 제공된다.

이에 대하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.

도 1은 페이스 보가 환자의 구강에 삽입된 상태를 설명하기 위한 도면,
도 2는 석고모형을 설명하기 위한 도면,
도 3은 교합기에 석고모형을 마운팅하는 것을 설명하기 위한 도면,
도 4는 상악 가상 수술이 완료된 석고모형을 설명하기 위한 도면,
도 5는 완성된 인터미디어트 웨이퍼를 보여주는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 악 교정용 웨이퍼 제작 방법 흐름도의 일실시예를 나타내는 도면,
도 7은 2차원 치아 이미지의 일실시예를 나타내는 도면,
도 8은 Study Model의 일실시예를 나타내는 도면,
도 9는 3차원 치아 이미지의 일실시예를 나타내는 도면,
도 10은 2차원 치아 이미지에 3차원 치아 이미지를 정합하는 방법의 일실시예를 나타내는 도면,
도 11은 STO로 인하여 수술 전 3차원 치아 이미지가 자동으로 변형되는 방법의 일실시예를 나타내는 도면,
도 12는 STO로 인하여 수술 전 3차원 치아 이미지가 자동으로 변형되는 방법의 일실시예를 나타내는 도면,
도 13은 수술 전 3차원 치아 이미지에 수술 후 3차원 치아 이미지를 중첩하는 방법의 일실시예를 나타내는 도면,
도 14은 웨이퍼 제작 장치의 일실시예를 나타내는 도면.

이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now bedescribed in detail with reference to the accompanying drawing(s)).

도 6은 양악 수술을 기준으로 본 개시에 따른 악 교정용 웨이퍼 제작 방법 흐름도의 일 실시예이다.

악 교정 수술은 먼저 환자의 정확한 상태를 파악하기 위해 진단 자료를 채득(S110)하며 이때 2차원 치아 이미지와 Study Model을 얻는다.

이 후 3차원 치아 이미지를 얻는다(S111). 3차원 치아 이미지는 환자의 수술 전 상태에 해당하는 것과 시술자가 원하는 수술 후 상태에 해당하는 것이 있으며 전자를 수술 전 3차원 치아 이미지 후자를 수술 후 3차원 치아 이미지라고 한다.

이 후 2차원 치아 이미지와 수술 전 3차원 치아 이미지를 정합한다(S112).

이 후 정합 된 이미지 중 2차원 치아 이미지를 기준으로 상악 또는 하악에 대하여 STO를 실행(S113)하는데 이하에서는 상악에 대하여 STO를 실행하는 것을 기준으로 설명한다. 상악에 대한 STO 과정에서 상악골 위치를 이동하면 수술 전 3차원 치아 이미지 중 상악 이미지의 위치가 자동으로 변형된다.

이 후 상악 이미지의 위치가 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지로부터 인터미디어트 웨이퍼를 제작하기 위한 데이타를 생성한다(S114).

이 후 수술 전 3차원 치아 이미지 중 상악 이미지에 수술 후 3차원 치아 이미지 중 상악 이미지를 중첩한다(S115).

이 후 수술 후 3차원 치아 이미지 중 하악 이미지를 기준으로 하악에 대하여 STO를 실행한다(S116).

하악에 대한 STO에서 하악골의 위치를 이동하면 수술 전 3차원 치아 이미지 중 하악 이미지의 위치가 자동으로 변형된다. 또는 수술 전 3차원 치아 이미지 중 하악 이미지를 수술 후 3차원 치아 이미지 중 하악 이미지의 위치로 이동을 하면 자동으로 하악에 대한 STO가 실행된다. 결론적으로 수술 전 3차원 치아 이미지는 상악과 하악 이미지의 위치가 모두 변형된다. 변형이 모두 이루어진 수술 전 3차원 치아 이미지로부터 파이널 웨이퍼 제작용 데이타를 생성한다(S117).

이 후 연조직의 변화를 평가하고 좀더 심미적인 안모를 얻기 위해 양악을 동시에 이동하거나 회전하면서 평가를 한다(S119). 평가(S119)를 통해 원하는 수술 결과가 나오지 않은 경우에는 상악 또는 하악에 대한 STO 를 다시 실행한다. 즉 S113단계나 S116단계 중 필요한 단계부터 다시 시작한다.

평가(S119)를 통해 원하는 수술 결과가 나온 경우에는 생성된 인터미디어트 웨이퍼 및 파이널 웨이퍼 제작용 데이타와 웨이퍼 제작 장비를 이용하여 웨이퍼를 제작한다(S119).

이 후 제작된 웨이퍼를 이용하여 악 교정 수술을 시행한다(S120).

도 7은 2차원 치아 이미지의 일실시예를 나타내는 도면이다.

진단자료 채득 단계(S110)에서 얻는 2차원 치아 이미지는 두개골 분석법(cephalometrics)에 따라 치과용 엑스레이(X-ray) 또는 치과용 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography: CT) 등을 통해 촬영된 환자 두부에 대한 방사선이미지를 의미한다. 이때, 2차원 치아 이미지는 촬영방향에 따라 환자 두부의 정방향에서 촬영된 정모 두부 방사선 이미지(posteroanterior cephalogram, 이하 "정면이미지"이라 함, 200a),환자 두부의 측방향에서 촬영된 측모 두부 방사선이미지(lateral cephalogram, 이하 "측면이미지"이라 함, 200b),환자 두부의 위에서 내려다 본 시점에서 촬영된 이하 두정 방사선이미지(submentovertex cephalogram, 이하 "상면이미지"라 함)로 구분된다.

이러한 2차원 치아 이미지는 한 초점으로부터 나온 X선을 피사체에 투과하여 필름에 형성함으로써 필름과 피사체의 거리가 멀어질수록 확대된 이미지로 나타난다. 즉, 2차원 치아 이미지는 환자 두부의 실측 크기와 비교하여 어느 정도의 오차가 존재할 수 있다.

하지만, 2차원 치아 이미지는 환자 두부의 실제 안면 골격 구조를 그대로 반영함으로써 환자의 실제 치아구조를 파악할 수 있다. 다시 말해, 본 개시에서는 일반적으로 페이스 보 및 바이트 포크 등을 통해 환자의 치아와 두개골의 상대적 위치를 실측하여 실제 환자의 치아구조를 확인하는 과정을 대신하여 2차원 치아 이미지를 통해 3차원 치아 이미지와 정합에 필요한 치아의 경사각도(canting)를 확인한다. 치아의 경사각도는 교합평면을 기준으로 할 수 있다.

도 8은 Study Model의 일 예이다.

Study Model은 수술 전 Study Model(300a, 300b)과 수술 후 Study Model(300c, 300d)이 있다. 수술 후 Study Model은 수술 전 Study Model을 가지고 가상 수술을 통해 얻는다. 이와 같은 Study Model을 얻는 방법은 도 3 및 도 4의 설명 부분에 기재하였으며 당업자가 쉽게 이해할 수 있기에 생략한다.

도 9는 3차원 치아 이미지의 일실시예이다.

3차원 치아 이미지는 렌더링(rendering)을 통해 가상공간에 실제 환자의 치아와 비슷한 양감과 질감을 갖는 3차원 치아 형상을 구현한 3차원 치아 형상 데이터를 의미한다. 이때, 3차원 치아 이미지는 환자의 치아를 형상화한 Study Model을 3차원 스캐너를 통해 3차원 치아 형상 데이터를 획득하거나, 통상적인 치과용 컴퓨터 단층촬영을 통해 3차원 치아 형상 데이터를 획득할 수 있다. 이러한 3차원 치아이미지 획득 방식은 당업자라면 쉽게 이해할 수 있으므로, 그에 대한 자세한 설명을 생략한다. 도 9의 3차원 치아 이미지는 도 8의 수술 전,후 Study Model을 (주) 오라픽스(http://www.orapix.com)의 3차원 스캐너 장비를 통해 얻은 것으로 수술 전 Study Model의 우측면 형상(300a),정면 형상(300b)은 수술 전 3차원 치아 이미지의 우측면 이미지(400a), 정면 이미지(400b)에 대응된다. 또한 수술 후 Study Model의 우측면 형상(300c),정면 형상(300d)은 수술 후 3차원 치아 이미지의 우측면 이미지(400c), 정면 이미지(400d)에 대응된다. 수술 전 및 수술 후 3차원 치아 이미지에서 상측에 있는 것을 상악 이미지(410,420),하측에 있는 것을 하악 이미지(411,421)이라고 한다.

이러한 3차원 치아 이미지는 환자의 실제 치아에 일대일(1:1)로 대응하는 실측 크기의 모델링 데이터로서, 가상공간상에 환자의 실제 치아를 그대로 구현한 것이다. 다만, 3차원 치아 이미지는 환자의 실제 치아의 실측 크기만 동일할 뿐 치아의 경사각도를 반영하지 않는다.

도 10은 2차원 치아 이미지에 3차원 치아 이미지를 정합하는 방법의 일실시예이다.

2차원 치아 이미지 중 측면 이미지(200b)와 3차원 치아 이미지 중 우측면 이미지(400a)를 양 이미지에서 쉽게 선정할 수 있는 동일한 부위를 일치시키면 되며 여기에서는 교합평면(412, 210)을 기준으로 일치 시켰다(500a, 500b). 이 후 2차원 치아 이미지는 방사선 이미지이기 때문에 크기가 실재 크기보다 확대되어 있다. 이를 실재 크기를 반영하고 있는 3차원 치아 이미지의 크기로 사이즈를 조정하면 정합이 완료되며(500c) 이 정합 이미지 자료를 수술 전 정합 데이터라고 한다. 2차원 치아 이미지 중 정면 이미지(200a)와 수술 전 3차원 치아 이미지중 정면 이미지(400b)의 정합도 상기와 같은 방식으로 이루어 진다(600a,600b,600c 참조).

도 11,도 12는 STO로 인하여 수술 전 3차원 치아 이미지가 자동으로 변형되는 방법의 일실시예이다.

가상으로 상악골 또는 하악골을 이동하고 이에 따른 얼굴윤곽 및 치아 구조의 변화를 예측할 수 있는데 이러한 가상의 수술 과정을 STO(SURGICAL TREAMENT OBJECTIVE)라고 하며 다음과 같이 이루어진다.

먼저 수술 전 정합 데이터 중 2차원 치아 이미지를 기준으로 트레이싱(Tracing)을 하여 가상의 트레이싱 라인인 얼굴윤곽(T1), 상악골(T2), 하악골(T3)을 만든다. 이후 정의된 컨트롤 포인트를 조정하여 STO를 시행한다. 컨트롤 포인트와 이와 연결된 치아 요소에 대하여 표1에 정리하였다.

	컨트롤 포인트	컨트롤 포인트로 조정되는 치아 요소
상악	a	상악골 전체
	b	상악골 제1 절개부분
	c	상악골 제2 절개부분
	d	수술 전 3차원 치아 이미지 윗니 앞부분
	e	수술 전 3차원 치아 이미지 윗니 뒷부분
	f	얼굴윤곽(윗입술)
하악	g	하악골 전체
	h	하악골 제1절개부분
	i	하악골 제2절개부분
	j	하악골 제3절개부분
	k	수술 전 3차원 치아 이미지 아랫니 앞부분
	l	수술 전 3차원 치아 이미지 아랫니 뒷부분
	m	얼굴윤곽(아랫입술)

컨트롤 포인트는 각각 연결된 치아 요소 이외에 다른 치아 요소에 영향을 미치는 경우가 있어 해당 컨트롤 포인트의 조정으로 다른 치아 요소도 조정되는 경우가 있다.

예를 들어 상악의 경우 컨트롤 포인트 a를 조정하면 나머지 컨트롤 포인트 b 내지 f가 조정을 받으며 컨트롤 포인트 b를 조정하면 컨트롤 포인트 d 및 f가 조정을 받으며 컨트롤 포인트 c를 조정하면 컨트롤 포인트 e가 조정을 받는다. 그러나 그 역의 경우 예를 들어 컨트롤 포인트 e가 조정을 받는다고 하여 컨트롤 포인트 c가 조정되지는 않는다.

하악의 경우 컨트롤 포인트 g를 조정하면 컨트롤 포인트 h 내지 m이 동시에 조정을 받으며 컨트롤 포인트 h를 조정하면 컨트롤 포인트 k 및 m이 동시에 조정을 받으며 컨트롤 포인트 j를 조정하면 컨트롤 포인트 l이 동시에 조정을 받는다. 그러나 그 역의 경우 컨트롤 포인트 l이 조정을 받는다고 하여 컨트롤 포인트 j가 조정을 받지는 않는다.

상악골에 대하여 STO를 시행한 결과와 하악골에 대하여 STO를 시행한 결과가 각각 700a, 700b 에 있다. STO 시행 전의 트레이싱 라인은 붉은색, 시행 이 후의 트레이싱 라인은 흰색으로 표시되어 있다. 또한 700a 과 700b를 비교해 보면 하악골에 대한 STO를 시행한 결과 수술 전 3차원 치아 이미지가 크게 변형된 것을 볼 수 있다.

도 13은 수술 전 3차원 치아 이미지에 수술 후 3차원 치아 이미지를 중첩하는 방법의 일실시예이다.

수술 후 3차원 치아 이미지는 수술 전 3차원 치아 이미지를 얻은 Study Model을 갖고 가상 수술을 진행한 다음 3차원 스캔 장비를 통해 얻은 것이다. 따라서 수술 전 3차원 치아 이미지와 수술 후 3차원 치아 이미지는 각각의 상악 이미지와 하악 이미지의 공간적 위치 관계만 서로 다르고 동일한 형상의 이미지이다. 구체적으로 중첩 방법을 예로 들면 동일한 형상의 이미지이기 때문에 수술 전 3차원 치아 이미지 중 우측면 이미지(400a)의 상악 이미지(410)에 있는 2개의 치아(413,414)와 수술 후 3차원 치아 이미지 중 우측면 이미지(400c)의 상악 이미지(420)에 있는 동일한 치아(422,423)을 겹쳐지게 놓으면 된다. 수술 전 3차원 치아 이미지와 수술 후 3차원 치아 이미지의 중첩은 STO 실행시 상악골을 움직였다면, STO에 의해 위치가 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지 중 상악 이미지와 수술 후 3차원 치아 이미지의 상악 이미지를 중첩한다. 이 후 수술 후 3차원 치아 이미지 중 하악 이미지를 기준으로 하악골의 위치를 이동하는 STO실행하면 수술 전 3차원 치아 이미지 중 하악 이미지의 위치가 자동으로 변형된다. 즉 수술 전 3차원 치아 이미지는 상악 이미지와 하악 이미지의 위치가 모두 변형된 최종 상태가 된다.

도 14는 웨이퍼 제작 장비와 제작된 웨이퍼의 일실시예이다.

웨이퍼 제작은 상악골 이동만 반영된 수술 전 3차원 치아 이미지로부터 인터미디어트 웨이퍼 제작용 데이타를 생성하고 상악골과 하악골 이동이 모두 반영된 수술 전 3차원 치아 이미지로부터 파이널 웨이퍼 제작용 데이타를 생성한다. 이렇에 얻은 데이터를 3D 프린터(800a)에 전송을 하여 인터미디어트 웨이퍼와 파이널 웨이퍼를 각각 제작(800b)한다.

이 후 제작 된 인터미디어트 웨이퍼와 파이널 웨이퍼(800b)를 사용하여 악 교정 수술을 시행하게 된다.

본 개시가 종래의 기술과 다른 점은 수술 후 3차원 치아 이미지를 사용하는 것이다. 수술 후 3차원 치아 이미지를 사용하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법 흐름도의 일 예를 도 6에 기재하고 이에 대하여 본 개시를 설명하였다. 그러나 본 개시의 범위는 이에 한정되지 않는다. 이에 다른 실시예를 기재한다.

본 개시의 일실시예에서 3차원 치아 이미지를 얻기 위해 Study Model를 제작하는 것을 보여 주었다.

그러나 3차원 치아 이미지는 환자의 실제 치아에 대한 정보 예를 들면 교합 평면과 상,하악 치열의 상대적 위치에 대한 정보만 있으면 되기 때문에 일실시예에 있는 것과 같이 교합기를 이용하여 제작하지 않고 도 2와 같은 정도의 석고 모형으로 제작할 수 있다. 도 2와 같은 정도의 석고 모형 제작은 당업자가 쉽게 이해할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 환자의 실제 치아에 대한 정보를 갖는 석고 모형으로부터 수술 전 3차원 치아 이미지를 얻으며 수술 후 3차원 치아 이미지는 가상 수술이 아닌 상,하악 치열의 상대적 위치를 고려하여 시술자가 간단히 손으로 맞춰서 제작할 수 있다.

본 개시의 일실시예인 도 6의 흐름도는 변경할 수 있다.

예를 들어 S114 단계와 S115 단계의 순서를 변경할 수 있으며, S117 단계와 S118 단계의 순서를 변경할 수 있다. 또한 S114 단계와 S117 단계를 S118 단계 다음에 놓아 평가 후 최종 형태가 결정되면 웨이퍼 제작용 데이타를 생성토록 하여 중복적인 웨이퍼 제작용 데이타 생성 작업을 줄일 수 있다. 즉 당업자의 상식 범위에서 전체 수술 흐름을 방해하지 않는 범위에서 다양한 순서의 변경이 가능하다.

본 개시의 일실시예에서 상악골을 먼저 이동한 후 하악골을 이동하는 STO를 설명하였다.

그러나 하악골을 먼저 이동하는 경우도 가능하다. 이 경우 도 6의 설명 부분은 상악과 하악을 서로 바꾸어 이해하면 된다. 예를 들어 하악골을 먼저 이동한 경우 S115 단계에서 수술 전 3차원 치아 이미지와 수술 후 3차원 치아 이미지를 중첩할 때 하악 이미지를 기준으로 중첩해야 된다.

본 개시의 일실시예에서 파이널 웨이퍼를 제작하기 위해 수술 후 3차원 치아 이미지를 기준으로 STO를 실행하는 것을 설명하고 있다. 이 때 수술 후 3차원 치아 이미지를 기준으로 한다는 것은 수술 후 3차원 치아 이미지를 타겟(target)으로 하여 수술 전 3차원 치아 이미지를 수술 후 3차원 치아 이미지와 일치시키는 것을 의미하기도 하지만 단순히 수술 후 3차원 치아 이미지를 가이드(guide)로 하여 수술 전 3차원 치아 이미지를 수술 후 3차원 치아 이미지와 유사하게 변형하면서 연조직의 변형 이나 심미적인 안모를 평가하여 최적의 최종 상태에 도달하기 위한 가이드로 사용하는 것을 의미하기도 한다.

본 개시의 일 실시예에서는 파이널 웨이퍼의 제작용 데이타를 수술 전 3차원 치아 이미지로부터 얻었다.

그러나 수술 후 3차원 치아 이미지가 타겟으로 사용된 경우에는 수술 후 3차원 치아 이미지로부터 파이널 웨이퍼 제작용 데이타를 얻을 수도 있다.

또한 인터미디어트 웨이퍼의 경우 수술 후 3차원 치아 이미지 중 상악 이미지와 수술 전 3차원 치아 이미지 중 변형되지 않은 하악 이미지로부터 인터미디어트 웨이퍼 제작용 데이타를 얻을 수 있다.

이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.

(1) 환자로부터 영상 취득 장치를 이용하여 2차원 치아 이미지, 수술 전 3차원 치아 이미지 및 수술 후 3차원 치아 이미지를 얻는 제1단계; 수술 후 3차원 치아 이미지를 기준으로 STO(SURGICAL TREAMENT OBJECTIVE) 방법에 의해 수술 전 3차원 치아 이미지를 변형하는 제2단계; 그리고 변형된 수술전 3차원 치아 이미지로부터 웨이퍼 제작용 데이터를 생성하는 제3단계;를 포함하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.

(2) 2차원 치아 이미지에 수술 전 3차원 치아 이미지를 정합하는 제1과정; STO를 하는 제2과정; 그리고 제2과정으로 인하여 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지에 수술 후 3차원 치아 이미지를 중첩하는 제3과정;을 포함하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.

(3) 상악을 하악 보다 먼저 STO를 실행하는 것을 특징으로 하는 악 교정 치아 수술 방법.

(4) STO로 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지 중 상악 이미지에 수술 후 3차원 치아 이미지 중 상악 이미지를 중첩하는 것을 특징으로 하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.

(5) 하악을 상악 보다 먼저 STO를 실행하는 것을 특징으로 하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.

(6) STO로 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지 중 하악 이미지에 수술 후 3차원 치아 이미지 중 하악 이미지를 중첩하는 것을 특징으로 하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.

(7) 제2단계는 2차원 치아 이미지에 수술 전 3차원 치아 이미지를 정합하는 제1과정; 그리고 STO를 실행하는 제2과정;을 포함하며, 제3 단계는 제2과정으로 인하여 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지로부터 인터미디어트 웨이퍼 제작용 데이타를 얻는 과정;을 포함하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.

(8) 제2단계는 2차원 치아 이미지와 수술 전 3차원 치아 이미지를 정합하는 제1과정; STO를 실행하는 제2과정; 제2과정으로 인하여 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지와 수술 후 3차원 치아 이미지를 중첩하는 제3과정; 그리고 수술 후 3차원 치아 이미지를 가이드로 하여 수술 전 3차원 치아 이미지를 변형하는 제4과정;을 포함하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.
(9) 제3단계는 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지로부터 파이널 웨이퍼 제작용 데이터를 생성하는 과정:을 포함하는 것을 특징으로 하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.
(10) 제2단계는 2차원 치아 이미지와 수술 전 3차원 치아 이미지를 정합하는 제1과정; STO를 실행하는 제2과정; 제2과정으로 인하여 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지와 수술 후 3차원 치아 이미지를 중첩하는 제3과정; 그리고 수술 후 3차원 치아 이미지를 기준으로 수술 전 3차원 치아 이미지를 변형하는 제4과정;을 포함하며, 제3 단계는 제2 과정 및 제4 과정 중 적어도 하나로 인하여 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지로부터 웨이퍼 제작용 데이터를 생성하는 과정;을 포함하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.
(11) 제2 단계는 변형된 연조직 및 안모의 심미성을 평가하는 제5과정;을 포함하며, 제3 단계는 제4 과정으로 인하여 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지와 제5 과정의 평가를 반영하여 웨이퍼 제작용 데이터를 생성하는 과정;을 포함하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.

본 개시에 따른 악 교정 수술 방법에 따르면 수작업에 의한 웨이퍼 제작을 하지 않아 정밀한 웨이퍼를 제작할 수 있다.

본 개시에 따른 악 교정 수술 방법에 따르면 시술자가 원하는 최종 교합 상태인 수술 후 3차원 치아 이미지를 기준으로 STO를 실행하기 때문에 STO 단계에서 상악 치아의 교합면과 하악 치아의 교합면이 중첩되는 문제를 간단히 해결할 수 있다.

S110 : 진단자료 채득 200a : 2차원 정면 치아 이미지
300a : Study Model 우측면 형상 400a : 수술 전 3차원 우측면 치아 이미지
500c : 2차원 치아 이미지와 3차원 치아 이미지가 정합 된 최종이미지

Claims (13)

1. 수술 전 환자로부터 영상 취득 장치를 이용하여 2차원 치아 이미지를 얻는 제1 단계;
   수술 전 환자 및 수술 전 스터디 모델(Study Model) 중 적어도 하나로부터 수술 전 3차원 치아 이미지를 얻는 제2 단계;
   수술 후 스터디 모델로부터 수술 후 3차원 치아 이미지를 얻는 제3 단계;
   수술 후 3차원 치아 이미지를 사용하여 수술 전 3차원 치아 이미지를 변형하는 제4 단계; 그리고
   변형된 수술 전 3차원 치아 이미지로부터 웨이퍼 제작용 데이터를 생성하는 제5 단계;를 포함하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   제4 단계는 2차원 치아 이미지에 수술 전 3차원 치아 이미지를 정합하는 제1과정;
   STO를 실행하는 제2과정; 그리고
   제2과정으로 인하여 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지에 수술 후 3차원 치아 이미지를 중첩하는 제3과정;을 포함하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   제2과정에서 상악을 하악보다 먼저 STO를 실행하는 것을 특징으로 하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   제3과정에서 수술 전 3차원 치아 이미지 중 상악 이미지에 수술 후 3차원 치아 이미지 중 상악 이미지를 중첩하는 것을 특징으로 하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   제2과정에서 하악을 상악보다 먼저 STO를 실행하는 것을 특징으로 하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   제3과정에서 수술 전 3차원 치아 이미지 중 하악 이미지에 수술 후 3차원 치아 이미지 중 하악 이미지를 중첩하는 것을 특징으로 하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   제4 단계는 2차원 치아 이미지에 수술 전 3차원 치아 이미지를 정합하는 제1과정; 그리고
   STO를 실행하는 제2과정;을 포함하며,
   제5 단계는 제2과정으로 인하여 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지로부터 인터미디어트 웨이퍼 제작용 데이타를 얻는 과정;을 포함하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   제2과정에서 상악을 하악보다 먼저 STO를 실행하는 것을 특징으로 하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.
   
9. 청구항 7에 있어서,
   제2과정에서 하악을 상악보다 먼저 STO를 실행하는 것을 특징으로 하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.
   
10. 청구항 1에 있어서
    제4 단계는 2차원 치아 이미지와 수술 전 3차원 치아 이미지를 정합하는 제1과정;
    STO를 실행하는 제2과정;
    제2과정으로 인하여 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지와 수술 후 3차원 치아 이미지를 중첩하는 제3과정; 그리고
    수술 후 3차원 치아 이미지를 가이드로 하여 수술 전 3차원 치아 이미지를 변형하는 제4과정;을 포함하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    제5 단계는 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지로부터 파이널 웨이퍼 제작용 데이터를 생성하는 과정:을 포함하는 것을 특징으로 하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.
    
12. 청구항 1에 있어서
    제4 단계는 2차원 치아 이미지와 수술 전 3차원 치아 이미지를 정합하는 제1과정;
    STO를 실행하는 제2과정;
    제2과정으로 인하여 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지와 수술 후 3차원 치아 이미지를 중첩하는 제3과정; 그리고
    수술 후 3차원 치아 이미지를 기준으로 수술 전 3차원 치아 이미지를 변형하는 제4과정;을 포함하며,
    제5 단계는 제2 과정 및 제4 과정 중 적어도 하나로 인하여 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지로부터 웨이퍼 제작용 데이터를 생성하는 과정;을 포함하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.
    
13. 청구항 12에 있어서,
    제4 단계는 변형된 연조직 및 안모의 심미성을 평가하는 제5과정;을 포함하며,
    제5 단계는 제4 과정으로 인하여 변형된 수술 전 3차원 치아 이미지와 제5 과정의 평가를 반영하여 웨이퍼 제작용 데이터를 생성하는 과정;을 포함하는 악 교정용 웨이퍼 제작 방법.

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