KR101505529B1 - 치아 구조 모형 3d 스캐닝용 테이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치아 구조 모형 3D 스캐닝용 테이블에 관한 것으로서, 상세하게는 상악 치아구조 모형과, 하악 치아구조 모형 및 이들에서 분리된 일부 치아구조 모형을 한꺼번에 올려놓고 동시에 3D 스캐닝할 수 있는 치아 구조 모형 3D 스캐닝용 테이블에 관한 것이다. 본 발명에 따른 치아구조 모형 3D 스캐용 테이블은, 상악 치아구조의 모형이 놓이는 제1 배치부와; 하악 치아구조의 모형이 놓이는 제2 배치부와; 상기 제1 배치부와 상기 제2 배치부 사이에 마련되며, 상기 상악 치아구조의 모형 또는 상기 하악 치아구조의 모형에서 분리된 부분 치아구조 모형이 놓이는 제3 배치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

치아 구조 모형 3D 스캐닝용 테이블{ A table for 3D scanning tooth structure model}

본 발명은 치아 구조 모형 3D 스캐닝용 테이블에 관한 것으로서, 상세하게는 상악 치아구조 모형과, 하악 치아구조 모형 및 이들에서 분리된 일부 치아구조 모형을 한꺼번에 올려놓고 동시에 3D 스캐닝할 수 있는 치아 구조 모형 3D 스캐닝용 테이블에 관한 것이다.

충치나 잇몸 질환 혹은 외상 등의 원인에 의해 치아가 상실되었을 때에는 상실된 치아를 인공적인 재료를 사용하여 수복함으로써 감소된 기능과 외모, 발음 등을 정상적으로 회복시키게 되는데, 이러한 치료 과정을 보철이라 한다.

보철을 통해 복원되는 결손 치아의 경우를 살펴보면 다음과 같다. 하나 이상의 치아가 통째로 없을 수도 있고 하나 중 부분만이 없을 수도 있다.

결손된 형태에 따라서 다양한 보철 방법이 사용될 수 있는데, 예컨대 모든 치아가 상실되었을 때에는 총의치 즉, 완전틀니를 사용하고 여러 개의 치아가 상실되어 소수의 치아만이 남아 있는 경우에는 국소의치, 즉, 부분틀니를 사용하게 된다.

상실된 치아가 소수인 경우에는, 여러 개의 치아를 대체하여 브리지로 연결하는데, 여기서 브리지란 자연치에 부착되는 치아 대체물을 의미한다. 만약, 하나의 치아만이 결손된 경우에는, 없는 치아를 대체하여 단금관(Simple Crown)으로 수복한다.

최근에는, 하나 또는 여러 개의 치아가 없는 경우 브리지 시술 시의 인접치 손상을 회피하기 위해 임플란트 시술도 널리 행하고 있다.

치아 결손 형태에 따라서 위에서 기술한 바와 같이 전체적인 보철 방법은 서로 상이하게 되지만, 각각의 경우에 있어서 기공사가 치아 모형을 제작하는 과정은 거의 유사하다고 할 수 있다.

예컨대 하나의 치아 중 일부의 치질이 손상된 경우 의 치료 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 치아 전체를 1∼1.5 밀리미터 삭제한 후 인상본을 뜨게 된다.

그 다음 기공사는 인상재에 석고를 부어 만든 모형을 제작한 후, 모형을 토대로 크라운을 제작하게 된다. 충치나 치아 파절로 인해 남아있는 치질이 적은 경우에는, 치아 뿌리 안으로 포스트를 세우고 인공치질 즉, 코어를 형성한 후 크라운을 제작할 수도 있는데, 이 경우에도 크라운은 위에서 설명한 것과 동일한 방식으로 제작하게 된다.

이와 같은 기공사의 기공 작업은 단순한 수작업으로서, 하나의 인공 치아 예컨대 크라운 등을 가공하는 데에는 많은 시간이 소요되고 따라서 생산성이 매우 낮다. 그러므로, 기공 작업을 수행함에 있어서 작업 효율을 높이기 위해서는 치아 태에 관한 특징 추출과 가공을 자동화할 필요가 있다.

이 중에서, 치아 형태에 관한 특징 추출을 위해서는 3차원 입력기를 사용하는 것을 생각해볼 수 있다.

일반적으로 종래의 3차원 입력기는 CCD로 객체를 촬영하고 소프트웨어에 의해 촬영된 영상으로부터 3차원 형상을 추출하는 방식을 채택하고 있는데, 그 예로서 1991년 9월 6일 출원되어 1993년 4월 21일 출원공개된 공개특허 1993-6430호(발명의 명칭: 카메라를 이용한 3차원 형상의 입력 방법 및 이를 이용한 자동 입력 시스템)를 들 수 있다.

그러나 하나의 카메라로 촬영된 영상만을 사용하여 3차원 형상을 추출하는 경우에는 형상의 정밀도가 크게 낮아서 실용성이 낮다는 단점이 있다.

이러한 단점을 해소하기 위해 복수의 카메라를 사용하는 방식도 활용되고 있는데, 예컨대 1999년 10월 22일 출원되어 2000년 1월 15일 출원공개된 공개특허 2000-466호(발명의 명칭: 3차원 디지털 입력기)는 다수의 CCD로 측면 영상과 상부 영상을 촬영하고 이를 합성하여 입체 영상 데이터를 확보하는 장치를 제안하고 있다.

그런데, 이러한 촬영방식에 있어서, 상악 치아구조의 모형과, 하악 치아 구조의 모형 그리고, 처치 대상이 되는 부분 치아 구조의 모형에 대한 촬영 또는 스캐닝이, 일괄적으로 이루어지는 것이 아니라 하나씩 이루어져야 했다.

이는 시간적인 면에서 큰 손실을 가져올 뿐더러, 작업자 입장에서 일일히 촬영 대상물을 바꿔야 한다는 불편함도 유발하였다.

본 발명은, 상악 치아구조 모형과, 하악 치아구조 모형 및 이들에서 분리된 일부 치아구조 모형을 따로따로 스캐닝하는 불편을 제거하기 위하여, 이들을 하나의 테이블에 올려놓고 한꺼번에 3D 스캐닝할 수 있는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 치아구조 모형 3D 스캐닝용 테이블은, 상악 치아구조의 모형이 놓이는 제1 배치부와; 하악 치아구조의 모형이 놓이는 제2 배치부와; 상기 제1 배치부와 상기 제2 배치부 사이에 마련되며, 상기 상악 치아구조의 모형 또는 상기 하악 치아구조의 모형에서 분리된 부분 치아구조 모형이 놓이는 제3 배치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제3배치부는 그 높이가 상기 제1배치부 및 상기 제2배치부보다 높게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제3배치부는 상방향으로 돌출되고, 일직선 형태의 단차부로 구현되는 것을 특징으로 한다.

상기 제3배치부에 마련되어, 상기 부분 치아 구조 모형에 마련되는 고정핀이 삽입되어 고정되는 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 고정부는 상기 제3배치부에 소정 깊이만큼 형성된 홀과; 상기 홀에 충진되고 상기 고정핀이 삽입되어 고정될 수 있는 충진재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제3배치부의 표면에 마련되는 3차원 좌표 인식 식별 타겟을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

위와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 치아구조 모형 3D 스캐닝용 테이블에 의하면, 상악 치아 구조 모형, 하악 치아구조 모형 및 부분 치아구조 모형 각각에 대한 입체 영상 데이터를 하나의 테이블에 올려놓고 한꺼번에 3D 스캐닝하여 취득할 수 있다.

따라서, 작업자의 작업 시간을 현저하게 줄일 수 있고, 작업 효율을 크게 높일 수 있다는 장점이 있다.

게다가, 상악 치아 구조 모형, 하악 치아구조 모형, 부분 치아구조 모형을 각각 배치할 수 있는 제1,2,3 배치부를 서로 구분되게 둠으로써 한꺼번에 얻어진 각각의 모형들의 입체 영상 데이터를 손쉽게 구분할 수 있다는 장점도 있다.

도1(a)와 도1(b)는 본 발명에 의한 치아 구조 모형 스캐닝용 테이블의 평면도 및 사시도이다.
도2는 각각의 치아구조 모형이 치아 구조 모형 스캐닝용 테이블에 배치된 상태를 도시한 것이다.
도3은 각각의 치아구조 모형을 스캐닝하는 과정을 도시한 것이다.
도4는 도3과정을 통해서 얻은 치아 구조 모형의 입체 형상 데이터이다.
도5는 치아구조 모형이 교합된 상태를 스캐닝하는 과정을 도시한 것이다.
도6은 도5과정을 거쳐서 얻은 치아 구조 모형의 입체 형상 데이터이다.
도7은 상악 치아 구조에 대한 포인트 매칭을 도시한 것이다.
도8은 하악 치아 구조에 대한 포인트 매칭을 도시한 것이다.
도9는 부분 치아 구조에 대한 포인트 매칭을 도시한 것이다.
도10은 포인트 매칭작업을 통해서 교합구조에 대한 내부 입체 형상 데이터를 획득한 것을 도시한 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.

먼저, 도1을 참조하여, 본 발명에 따른 치아 구조 모형 3D 스캐닝용 테이블(이하, '테이블'이라고 하다)(1)에 대하여 설명한다.

테이블(1)은 대략 소정의 두께를 갖는 원판 형태로 마련된다.

테이블(1)은 세 부분으로 구분되는데, 상악의 치아구조 모형이 놓이는 제1배치부(10)와, 하악의 치아구조 모형이 놓이는 제2배치부(20), 그리고, 제1,2배치부(10,20) 사이에 마련되는 제3배치부(30)를 포함한다.

환자가 특정 치아 위치에 대해서 보철물 시술을 받는 경우, 해당 위치의 치아 구조 모형을 상악 치아구조 모형 또는 하악 치아구조 모형에서 분리하여 제3배치부(30)에 놓을 수 있다.

제3배치부(30)에는 분리된 부분 치아 구조 모형을 고정시키는 고정부(31)가 마련된다.

일반적으로 부분 치아 구조 모형은 상악 또는 하악 치아 구조 모형에 핀 결합 형태로 결합된다.

따라서, 부분 치아 구조 모형의 하부에는 핀이 마련되고, 상악 또는 하악 치아 구조 모형에는 이러한 핀이 결합되는 핀 홀이 형성된다.

상기 고정부(31)는 이러한 핀이 삽입되어 고정될 수 있는 전연성(ductility) 있는 물질을 포함하는 것이 바람직하다.

고정부(31)의 구성을 보면 제3배치부(30)에 소정 깊이만큼 형성되는 홀(31a)과, 상기 홀(31a)에 충진되는 충진재(31b)를 포함한다.

충진재(31b)는 실리콘이나 기타 전연성 재질로 구성되어 고정핀이 용이하게 삽입될 정도로 부드럽지만, 삽입된 뒤에는 핀이 움직이지 않을 수 있는 지지력을 갖는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.

고정부(31)는 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 다만, 고정부(31)는 하나 보다는 복수개로 구현되는 것이 바람직하다. 이는 처치 대상이 되는 부분 치아구조가 여러 개일 수 있고, 이 여러 개의 치아구조를 모두 고정시켜서 한 번에 촬영할 수 있게 하기 위함이다.

고정부(31) 사이에는 3차원 좌표 인식 식별 타켓(32)이 배치된다. 3차원 좌표 인식 식별 타켓(32)의 역할은, 3D 스캔 작업 중 테이블(1)이 회전하는 경우, 그 회전된 위치를 나타내는 한편, 상악 치아구조와 하악 치아 구조 간의 상대 위치를 표시하기 위함이다.

위와 같은 테이블(1)에 의하여 도2와 같이, 상악 치아구조 모형(U)과, 하악 치아구조 모형(L) 및 분리된 부분 치아 구조 모형(P)이 한 번에 테이블(1)에 배치될 수 있다.

도2에서는 분리된 부분 치아 구조 모형(P)은 상악 치아 구조 모형(U)으로부터 분리된 것을 도시하고 있으나 이에만 한정되는 것은 아니며, 하악 치아 구조 모형(L) 또는 둘 다에서 분리된 것일 수도 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 테이블(1)에 의하여 치아 구조 모형을 3D 스캔하여, 3D 데이터를 얻는 과정에 대해서 설명하기로 한다.

도2에서 D는 각 상악/하악 치아 구조 모형(U,L)이 얹히는 다이(D)를 표시한다.

도2와 도3에서 도시한 바와 같이, 작업자는 제1배치부(10)에 다이(D)에 결합된 상악 치아구조 모형(U)을 올리고, 제2배치부(20)에 다이(D)에 결합된 하악 치아 구조 모형(L)을, 그리고 제3배치부(30)에 부분 치아 구조 모형(P)을 올려놓은 뒤, 3D 스캐너 내부에 배치하고, 3D 스캐닝 작업을 시작한다.

이 경우, 테이블(1)이 소정 각도씩 회전하고, 이에 따라 카메라(C)가 상악 치아구조 모형(U)과, 하악 치아 구조 모형(L), 그리고 부분 치아 구조 모형(P)을 일괄적으로 스캐닝할 수 있다.

한편, 부분 치아 구조 모형(P)에는 고정부(30)에 박히는 핀(50)이 마련된다.

3D 스캐닝을 통하여 도4와 같이 상악 치아구조 모형과, 하악 치아 구조 모형, 그리고 일부 치아 구조 모형에 대한 각각의 입체 형상 파일이 생성될 수 있다.

본 발명의 테이블(1)이 개발되기 전에는 상악 치아구조 모형과, 하악 치아 구조 모형, 그리고 일부 치아 구조 모형을 하나씩 3D 스캐너에 넣고, 그 입체 형상 데이터를 각각 취득하였다. 그리하여, 각각의 모형의 입체 형상 데이터를 얻는데 시간이 상당히 소요되었다.

그러나, 본 발명에 의한 테이블(1)을 이용하여 각각 모형의 입체 영상 데이터를 한 번에 얻을 수 있게 된 것이다.

바람직하게, 제3배치부(30)는 제1,2배치부(10,20)보다 높게 형성되는 단차 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제3배치부(30)는 테이블(1) 상면으로부터 일정 높이만큼 돌출되며, 소정 폭을 갖고, 일직선 형태로 배치될 수 있다.

이와 같이, 제3배치부(30)가 제1,2배치부(10,20)보다 높게 솟아올라 있는 상태에서 스캐너의 카메라가 하향 경사진 방향으로 촬영을 하되, 상기 테이블(1)이 일정 각도씩 회전을 하게 되면, 각 모형들간에 겹치진 부분이 없어진다. 즉, 중첩영역이 사라질 수 있다

3D 스캐너의 원리는 입체 구조를 2D 처럼 한번만 스캐닝하는 것이 아니라, 테이블(1)을 회전시키면서, 테이블(1)에 올려져 있는 스캐닝 대상 물품을 수회 또는 수십회 반복 스캐닝하고, 이로 인하여 얻어진 영상 데이터를 중첩시키면서 입체 영상 데이터를 얻는 원리를 이용한다.

이와 같은 상태에서 상기 제3배치부(30)가 없으면, 분리 치아 구조 모형이 상악 치아구조 모형(U) 또는 하악 치아 구조 모형(L)을 계속 가리기 때문에 테이블(1)을 여러 번 회전시키면서 스캐닝을 하여도 중첩되는 부분이 있어서 상악, 하악, 분리 치아 구조 모형의 입체 형상을 일괄적으로 획득하기 어렵다.

한편, 이와 같이 중첩이 되면, 치아 구조 모형 간의 교합된 구조와, 분리된 구조 간의 매칭을 위한 기준점을 찾기가 대단히 어려워진다.

반면에, 제3배치부(30)가 제1,2배치부(10,20)보다 높게 형성되면, 각 치아 구조 모형에 대한 입체 영상 데이터가 중첩되지 않은 상태로 취득될 수 있게 된다.

그리고, 부분 치아 구조 모형(P)을 상악 또는 하악 치아 구조 모형에 결합하고, 상악 치아구조 모형이 결합된 다이와, 하악 치아 구조 모형이 고정된 다이(D)를 결합시킨다.

그리고, 상악 치아 구조 모형(U)과, 하악 치아구조 모형(L)을 교합하면, 실제 치아의 교합 구조와 동일한 구조가 된다.

도5와 같이, 이러한 모형의 교합구조를 3D 스캐너의 촬영대에 올려놓고, 카메라로 촬영을 한다. 도5와 같은 상태에서 촬영대를 회전시키면서 교합구조를 촬영을 한다.

그러면, 도6(a) 내지 도6(c)와 같은 교합구조의 입체 형상 데이터가 취득된다.

도7과 같이, 이렇게 얻어진 교합구조의 입체 형상 데이터와, 본 발명에 의한 테이블를 이용하여 얻은 상악 치아구조 모형(또는 하악 치아구조의 모형, 또는 부분 치아구조의 모형)의 입체 형상 데이터를 하나의 화면에 놓는다.

도7에서 도시한 바와 같이, 상악 치아구조 모형의 입체 형상 데이터와 교합 구조의 입체 형상 데이터에서 동일한 지점(P1,P2,P3)을 표시를 한다.

즉, 상악 치아 구조 모형에서 서로 떨어진 세 부분을 점으로 표시하고, 교합 구조에 나타는 상악 치아 구조 모형에도 그와 동일한 세 부분을 점으로 표시한다.

이 작업을 포인트 매칭작업이라고 정의한다.

그리고, 도8에서 나타난 바와 같이 하악 치아 구조 모형과, 교합구조에서 나타난 하악 치아 구조 모형에 대해서도 위와 같이 포인트 매칭을 수행하고, 도9에서 나타난 바와 같이, 부분 치아 구조 모형과, 교합구조에서 나타난 부분 치아 구조 모형에서도 포인트 매칭작업을 한다.

도7 내지 도9과정에서 이루어진 포인트 매칭작업이 완료되면, 교합 구조 입체 형상 데이터를 구성하는 상악/하악/부분 치아구조 모형의 자리를, 본 발명에 의한 테이블를 이용하여 얻은 상악/하악/부분 치아구조 모형이 대체할 수 있다.

도5에서 얻는 교합 구조의 입체 형상 데이터는 교합 구조의 외관에 대한 정보만 있을 뿐 교합 상태의 내부 부분에 대한 정보는 존재하지 않는다.

그런데, 포인트 매칭 작업을 하고, 본 발명에 의한 테이블(1)를 이용하여 얻은 상악/하악/부분 치아구조 모형의 입체 영상 데이터에 표시한 포인트를, 교합 구조 입체 형상 데이터를 구성하는 상악/하악/부분 치아구조 모형의 입체 영상 데이터에 표시한 포인트에 위치시키면, 완벽한 데이터 치환이 가능해진다.

따라서, 도10과 같이, 교합 구조 상태에서 그 내부 부분까지의 치아 구조에 대한 정보를 취득할 수 있다.

이를 통해서 보철물을 했을 때의 치아구조를 예측할 수 있거나, 이를 이용하여 3D프린터를 통한 실제 구조를 얻을 수 있는 장점도 있다.

1: 치아 구조 모형 3D 스캐닝용 테이블
10: 제1배치부 20: 제2배치부
30: 제3배치부 31: 고정부
32: 3차원 좌표 인식용 식별타켓 50: 핀

Claims (6)

1. 상악 치아구조의 모형이 놓이는 제1 배치부와;
   하악 치아구조의 모형이 놓이는 제2 배치부와;
   상기 제1 배치부와 상기 제2 배치부 사이에 마련되며, 상기 상악 치아구조의 모형 또는 상기 하악 치아구조의 모형에서 분리된 부분 치아구조 모형이 놓이는 제3 배치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 구조 모형 3D 스캐닝용 테이블.
2. 제1항에 있어서
   상기 제3배치부는 그 높이가 상기 제1배치부 및 상기 제2배치부보다 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 치아 구조 모형 3D 스캐닝용 테이블.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제3배치부는 상방향으로 돌출되고, 일직선 형태의 단차부로 구현되는 것을 특징으로 하는 치아 구조 모형 3D 스캐닝용 테이블.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제3배치부에 마련되어, 상기 부분 치아 구조 모형에 마련되는 고정핀이 삽입되어 고정되는 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 구조 모형 3D 스캐닝용 테이블.
5. 제4항에 있어서,
   상기 고정부는 상기 제3배치부에 소정 깊이만큼 형성된 홀과;
   상기 홀에 충진되고 상기 고정핀이 삽입되어 고정될 수 있는 충진재를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 구조 모형 3D 스캐닝용 테이블.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서;
   상기 제3배치부의 표면에 마련되는 3차원 좌표 인식 식별 타겟을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 구조 모형 3D 스캐닝용 테이블.
   

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