KR101554157B1 - 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커 및 그를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법 - Google Patents

구강 내부 부착용 레퍼런스 마커 및 그를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법 Download PDF

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Abstract

피시술자의 구강 내부에 대한 이미지를 정확하게 획득하여 임플란트 시술의 정밀성이 향상되도록, 본 발명은 피시술자의 구강 내부에 레퍼런스 마커를 설치하는 제1단계; CT 촬영을 통한 상기 구강 내부의 3차원 이미지 및 오랄 스캔을 통한 상기 3차원 이미지에 대응되는 3차원 외부형상 이미지를 획득하는 제2단계; 상기 3차원 이미지 및 상기 3차원 외부형상 이미지에 각각 표시된 상기 레퍼런스 마커 이미지 내에 정합기준점을 선택입력 받는 제3단계; 상기 3차원 이미지 및 상기 3차원 외부형상 이미지를 중첩하여 각 이미지 사이의 형합도를 출력하는 디피런스 맵에서 상기 각 정합기준점을 기초로 상기 3차원 이미지 및 상기 3차원 외부형상 이미지를 영상 정합하여 3차원 시술 가이드 이미지를 획득하는 4단계; 및 획득된 상기 3차원 시술 가이드 이미지에 따라 기설정된 임플란트 식립 위치에 대응하여 관통홀이 형성된 스탠트 몸체를 제조하는 제5단계를 포함하는 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법을 제공한다.

Description

구강 내부 부착용 레퍼런스 마커 및 그를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법{reference marker for attaching intraoral and manufacturing method for guide stent of dental implant operation using the same}
본 발명은 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커 및 그를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피시술자의 구강 내부에 대한 이미지를 정확하게 획득하여 임플란트 시술의 정밀성이 향상되는 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커 및 그를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 임플란트는 본래의 인체조직이 상실되었을 때, 인체조직을 대신할 수 있는 대치물을 의미하지만, 치과에서는 인공으로 만든 치아를 이식하는 것을 말한다. 상실된 치근을 대신할 수 있도록 인체에 거부반응이 없는 티타늄 등으로 만든 픽스츄어를 치아가 빠져나간 치조골에 심은 뒤, 인공치아를 고정시켜 치아의 기능을 회복하도록 하는 시술이다.
일반 보철물이나 틀니의 경우 시간이 지나면 주위 치아와 뼈가 상하지만, 임플란트는 주변 치아조직의 손상을 방지할 수 있으며 이차적인 충치 발생요인이 없기 때문에 안정적으로 사용할 수 있다. 또한, 임플란트는 자연 치아와 동일한 구조를 가지므로 잇몸의 통증 및 이물감이 전혀 없으며, 관리만 잘하면 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
임플란트 시술은 드릴을 이용하여 치조골에 천공을 형성하고, 상기 천공에 픽스츄어를 식립하여 수행되는데, 천공을 형성하는 시술 및 픽스츄어를 식립하는 시술은 환자마다 많은 차이가 있는데, 이는 환자의 치아 상태나 임플란트 시술이 필요한 치아의 위치, 환자의 치조골의 상태 등 다양한 요인을 고려하여 임플란트의 식립 위치 및 깊이와 방향을 결정해야 하기 때문이다.
이처럼, 치조골 천공을 위한 드릴링 작업은 초심자뿐만 아니라 경험자에게도 작업 과정에서 깊이 및 방향을 정확하게 가늠하기가 상당히 어렵다는 난점이 있으며, 시술 경험이 풍부하지 않은 초보자의 경우 별도의 측정단계 없이 시술 도중 드릴링될 깊이를 가늠하여 시술한다는 것은 매우 어려운 것이다.
또한, 천공 형성시 시술자가 드릴에 힘을 가하여 드릴링 작업을 수행하면서 현재 어느 정도까지 깊이로 드릴링 작업이 이루어졌는지 판단하기가 용이하지 않을 뿐만 아니라, 일정 깊이 이상으로 드릴이 삽입되면 치조골의 신경을 손상시킬 수 도 있다.
그 반대로, 일정한 깊이에 도달하기 전에 드릴링 작업을 종료한 경우에는 드릴된 천공의 깊이가 얕아서 픽스츄어 고정에 과도한 힘이 소요될 뿐만 아니라 천공 주위의 나사산이 손상되거나 픽스츄어가 완벽하게 고정되지 못해 추후 재시술을 하게 되는 문제가 발생하기도 했다.
이에 따라, 천공 작업을 수행할 정확한 위치 및 방향을 파악할 수 있도록 가이드 스탠트(guide stent)라고 하는 보조 기구를 사용한다.
도 1은 종래의 가이트 스탠트의 제조방법을 나타낸 흐름도이며, 도 2는 종래의 가이트 스탠트 제조방법에서 3차원 이미지를 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 2에서 보는 바와 같이, 종래의 가이드 스탠트 제작은 다음과 같은 순서로 이루어진다. 먼저, CT 촬영을 통해 피시술자의 구강 내부의 3차원 이미지를 획득하고, 오랄스캔을 통해 피시술자의 구강 내부의 3차원 외부형상 이미지를 획득한다(s1).
여기서, CT 촬영을 통한 3차원 이미지는 구강 내부의 치관(잇몸 외측으로 드러난 치아의 일부분) 및 치근(잇몸 내부에서 치조골과 결합된 부분), 그리고 치조골의 형상 및 치관, 치근, 치조골의 골밀도에 대한 정보를 포함한다.
또한, 오랄스캔을 통한 3차원 외부형상 이미지는 구강 내부의 치관 및 잇몸의 형상에 대한 정보를 포함한다.
그리고, 각 이미지가 획득되면(s1), 치아의 특이점 등 시술자에 의해 설정된 구강 내부 지점을 기준으로 두 이미지를 정합하게 되며(s2), 영상 정합된 결과를 통해 임플란트 시술계획을 수립하고(s3), 시술 계획에 따라 시술을 안내할 수 있는 가이드 스탠트를 제조하게 된다(s4).
이때, 시술 안내를 위한 가이드 스탠트는 잇몸의 두께, 치조골의 분포, 피시술 대상 치아의 위치 등 다양한 해부학적인 시술 조건과 함께 시술자의 시술 경험이 더해져 제작되어야 하므로, CT 데이터와 같은 직접 데이터만을 사용하는 것보다는 구강 조직의 외형 데이터를 함께 활용하는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 3차원 외부형상 이미지는 피시술자의 구강 내부를 따라 구강 스캐너를 이동하며 스캐닝된 정보를 결합하여 획득되는데, 치아의 치관과 잇몸에 대한 전반적인 모습을 담고 있지만, 스캐닝된 정보를 결합하는 과정에서 치열의 곡률이 실제 구강 내부와 왜곡되어 나타날 수 있기 때문에 이미지를 보정하는 과정이 필요하다. 이처럼, 상기 각 이미지에서 부족한 정보를 보충하고, 왜곡된 정보를 보정하기 위해서는 두 이미지를 영상 정합 단계(s2)가 필수적으로 요구된다.
그러나, 도 2를 참조하면, 종래에는 피시술자의 구강 내부에 금속보철물이 존재하는 경우에 상기 금속보철물로 인한 빛의 산란으로 정확한 3차원 이미지(1)를 획득할 수 없는 문제점이 있었다.
상세히, 상기 3차원 이미지(1)에는 금속보철물의 위치를 따라 좌우로 넓은 형태의 이미지결함(2)이 나타나게 된다. 여기서, 상기 3차원 이미지(1)는 CT 촬영을 통해 획득된 각 단층의 이미지를 3차원으로 배열하여 형성되므로 금속보철물의 상하로 산란된 이미지결함은 보이지 않고 횡방향의 이미지결함(2)만 나타나게 된다.
이때, 상기 3차원 이미지(1) 및 상기 3차원 외부형상 이미지가 영상 정합되기 위해서는 두 이미지에서 공통되는 부분인 치관 영역이 필요한데, 상기 금속보철물로 인해 3차원 이미지(1)의 치관 부분이 손상되어 두 이미지를 정합하기 힘들었다.
더욱이, 이러한 영상 정합의 문제점은 피시술자의 구강 내부에 전체적으로 또는 부분적으로 치아가 없는 무치악 환자 경우에도 동일하게 발생되었으며, 무치악 환자의 경우 구강을 CT 촬영하면 3차원 이미지 상에서 치관 부분 자체가 정확히 나타나지 않기 때문에 오랄 스캔을 통한 3차원 외부형상 이미지와 영상 정합이 어렵고 정합 후에도 부정확한 정보를 제공하는 문제점이 있었다.
한국 등록특허 제10-0977911호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 피시술자의 구강 내부에 대한 이미지를 정확하게 획득하여 임플란트 시술의 정밀성이 향상되는 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커 및 그를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 피시술자의 구강 내부에 레퍼런스 마커를 설치하는 제1단계; CT 촬영을 통한 상기 구강 내부의 3차원 이미지 및 오랄 스캔을 통한 상기 3차원 이미지에 대응되는 3차원 외부형상 이미지를 획득하는 제2단계; 상기 3차원 이미지 및 상기 3차원 외부형상 이미지에 각각 표시된 상기 레퍼런스 마커 이미지 내에 정합기준점을 선택입력 받는 제3단계; 상기 3차원 이미지 및 상기 3차원 외부형상 이미지를 중첩하여 각 이미지 사이의 형합도를 출력하는 디피런스 맵에서 상기 각 정합기준점을 기초로 상기 3차원 이미지 및 상기 3차원 외부형상 이미지를 영상 정합하여 3차원 시술 가이드 이미지를 획득하는 4단계; 및 획득된 상기 3차원 시술 가이드 이미지에 따라 기설정된 임플란트 식립 위치에 대응하여 관통홀이 형성된 스탠트 몸체를 제조하는 제5단계를 포함하는 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 제1단계에서 상기 레퍼런스 마커는 임플란트 임시접착용 레진에 의해 접착되되, 상기 구강 내부에 상호 이격된 3지점 이상에 설치됨이 바람직하다.
그리고, 상기 제1단계에서 상기 각 지점은 상기 피시술자의 상악 및 하악 조직 중 적어도 어느 하나의 조직에 설정되되, 치아, 잇몸, 그리고 입천장 중 적어도 어느 일측에 다른 하나의 조직과 대면되는 위치를 따라 설정되고, 상기 각 지점 중 적어도 하나의 지점은 상기 기설정된 임플란트 식립 위치의 인접부에 설정됨이 바람직하다.
또한, 상기 제4단계는 상기 정합기준점을 포함하도록 산출된 각 정합기준면 중 상호 대응되는 부분의 면적이 일치되도록 상기 각 이미지를 3차원 렌더링 기법에 의해 변환하는 단계를 포함함이 바람직하다.
한편, 피시술자의 구강 내부에 설치되되, 상기 피시술자의 상악 및 하악 조직 중 어느 하나의 조직의 치아 및 잇몸, 입천장 중 적어도 어느 일측에 다른 하나의 조직과 대면되는 위치를 따라 접착되어 3차원 이미지 및 3차원 외부형상 이미지의 영상 접합을 위한 정합기준면을 표지하는 일체형 바디부로 이루어진 구강 내부부착용 레퍼런스 마커에 있어서, 상기 바디부의 밀도는 2~8 g/㎤이며, 상기 바디부의 외주 일측에는 내측으로 함몰 형성된 핀셋홈부가 구비됨을 특징으로 하는 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 제공한다.
상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 3차원 이미지 및 3차원 외부형상 이미지 획득시 피시술자의 구강 내부에 설치된 레퍼런스 마커를 통해 금속보철물로 인한 왜곡 발생시 및 무치악으로 인해 각 이미지간 공통부분이 부족할 시 명확한 영상 정합 기준점을 제공할 수 있으므로 다양한 피시술자의 구강 내부 상태에 대응하여 한층 정밀한 영상 정합 결과를 획득할 수 있다.
둘째, 각 이미지에 표시된 레퍼런스 마커 이미지를 통해 정밀한 3차원 시술 가이드 이미지가 획득됨에 따라 임플란트 시술 계획을 정확하게 안내할 수 있는 정밀한 가이드 스탠트 제조가 가능하여 천공 형성, 픽스츄어 식립, 커스텀 어버트먼트/크라운 제작 및 식립 등 각 시술단계마다 별도의 재측정 과정이 요구되지 않아 가이드 스탠트 제조와 함께 후속 시술의 다양한 보철물이 제조될 수 있으므로 한번의 시술로 픽스츄어 식립 및 어버트먼트/크라운의 설치를 완료할 수 있는 임플란트의 기반 기술장치를 제공할 수 있다.
셋째, 3차원 이미지 및 3차원 외부형상 이미지에 각각 표시된 정합기준면을 상호 일치시키는 정합과정이 3지점의 레퍼런스 마커에서 수행되므로 정합 오차를 최소화하되, 각 이미지 간의 형합도를 색상별로 분해하여 출력하는 디피런스 맵을 통해 오차가 큰 영역을 설정하여 설정된 영역 내에서만 보정을 수행하여 신속하고 정밀한 3차원 시술 가이드 이미지의 획득이 가능하다.
넷째, 상기 레퍼런스 마커의 바디부 일측에 내측으로 함몰 형성된 핀셋홈부가 구비되어 레퍼런스 마커를 손쉽게 들어올려 이동시킬 수 있으며, 핀셋이 핀셋홈부의 내측으로 삽입되어 이동 중 바디부의 미끌어짐을 최소화하므로 설치시 위치 오차를 줄여 정확한 위치에 설치됨에 따라 시술의 정밀성이 향상될 수 있다.
도 1은 종래의 가이트 스탠트의 제조방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 종래의 가이트 스탠트 제조방법에서 3차원 이미지를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법을 나타낸 흐름도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법에서 레퍼런스 마커 및 그의 설치 위치를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법의 3차원 이미지를 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법의 3차원 외부형상 이미지를 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법의 디피런스 맵을 나타낸 예시도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법에서 영상 정합 방법을 나타낸 예시도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 임플란트 가이드 스탠트를 나타낸 예시도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 나타낸 사시도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 나타낸 측면도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 나타낸 측면도.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 나타낸 측면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법을 나타낸 흐름도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법에서 레퍼런스 마커 및 그의 설치 위치를 나타낸 예시도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법의 3차원 이미지를 나타낸 예시도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법의 3차원 외부형상 이미지를 나타낸 예시도이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법의 디피런스 맵을 나타낸 예시도이며, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법에서 영상 정합 방법을 나타낸 예시도이며, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 임플란트 가이드 스탠트를 나타낸 예시도이다.
임플란트 시술은 드릴을 이용하여 치조골에 천공을 형성하고, 상기 천공에 픽스츄어를 식립하여 수행되는데, 천공 작업을 수행할 정확한 위치 및 방향을 파악할 수 있도록 가이드 스탠트(guide stent)라고 하는 보조 기구를 사용한다.
여기서, 상기 가이드 스탠트(200)는 피시술자의 구강 내부의 상태에 따라 임플란트 시술 계획이 수립되면, 수립된 시술 계획을 안내할 수 있도록 제작되어 시술자의 시술, 즉 드릴링이나 픽스츄어 식립 등의 방향이나 깊이 등을 가이드할 수 있다.
도 3 내지 도 9에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법은 다음과 같은 과정으로 이루어진다.
먼저, 피시술자의 구강 내부에 레퍼런스 마커(40)를 설치한다(s10). 이때, 상기 레퍼런스 마커(40)는 상기 구강 내부의 상태에 따라 선택적으로 설치될 수 있다. 예를 들어, 상기 피시술자의 구강 내부에 금속보철물이 식립된 경우나 치아가 없는 무치악 환자의 경우에 상기 레퍼런스 마커(40)가 설치되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 구강 내부라는 말은 치아(자연치아, 인공치아), 잇몸, 치조골, 입천장 등을 포함하는 의미로 이해함이 바람직하다.
이때, 상기 레퍼런스 마커(40)는 피시술자의 상악 및 하악의 조직 중 어느 하나의 조직에서 다른 하나의 조직과 대면되는 부분에 설치됨이 바람직하다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 상기 레퍼런스 마커(40)가 하악 조직의 치아(t)에 설치되는 경우에 상기 치아(t)가 상악 조직의 치아와 대면되는 교합면(s)을 따라 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, CT 촬영을 통한 구강 내부의 3차원 이미지(10) 및 오랄 스캔을 통한 상기 3차원 이미지(10)에 대응되는 3차원 외부형상 이미지(20)를 획득한다(s20).
예를 들면, 상기 3차원 이미지(10)는 구강 내부 중 치관(잇몸 외부로 나타난 치아 상부측,12), 치근(치조골과 결합되는 부분으로 잇몸 내부로 가려진 치아 하부측,13), 치조골(11) 등의 내부 조직의 정보를 포함하고 있다. 즉, 치아(12,13)와 치조골(11)에 대한 정보는 명확하게 나타날 수 있지만, 잇몸에 대한 정보는 정확하게 제공되지 못한다.
반면, 상기 3차원 외부형상 이미지(20)는 구강 내부 중 치관(22)의 형상과 치근 주변의 잇몸(21)의 형상을 포함하고 있다. 즉, 치아의 치관(22) 및 잇몸(21) 등에 대한 정보는 명확하게 나타날 수 있지만 잇몸(21) 내측의 치근과 치조골에 대한 정보는 명확하게 제공되지 못한다.
임플란트 시술은 치조골의 골량, 골밀도, 분포 등에 따른 치조골과 픽스츄어 간 배치 및 결합, 각 치아 사이 공간과 크라운(인공 치아)의 외형 및 배치각도 등 내부적인 조건과 외부적인 조건을 함께 고려해야 하기 때문에, 3차원 이미지(10)나 3차원 외부형상 이미지(20) 중 어느 하나를 이용하는 것보다는 양측 모두를 종합적으로 사용할 때 더욱 정확하고 완성도 높은 시술을 제공할 수 있다.
이처럼, 3차원 이미지(10) 및 3차원 외부형상 이미지(20)를 영상 정합하여 피시술자의 치관, 치근, 치조골의 형상 및 골밀도, 잇몸의 형상을 종합적으로 포함하는 이미지를 사용함으로써 보다 정밀한 시술 계획을 수립할 수 있으며, 시술 계획은 안내하는 가이드 스탠트(200)를 정확하게 제조할 수 있다.
이를 위해, 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20) 상의 정보를 통합하는 영상 정합 과정이 필요하다. 이때, 상기 영상 정합은 3차원 이미지(10) 및 3차원 외부형상 이미지(30) 상에 공통적으로 나타나는 부분에 대한 이미지 정보를 기준으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)는 이미지 획득을 위한 장치나 방법, 아날로그 정보의 디지털 처리과정 등의 한계로 인해 피시술자의 실제 구강 내부와 차이가 발생될 수 있는데, 상기 영상 정합 과정을 통해 실제 구강 내부와 각 이미지에 나타난 구강 내부 사이의 차이를 최소화할 수 있다.
여기서, 각 이미지(10,20)에 공통적으로 나타나는 부분은 일반적인 피시술자의 경우에는 치관(12,22)을 의미할 수 있으나, 무치악 환자의 경우나 금속보철물을 가진 환자의 경우에는 상기 레퍼런스 마커(40)가 각 이미지(10,20)에 표시된 레퍼런스 마커 이미지(15,25)를 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다.
예를 들어, 도 5를 참조하면, 상기 피시술자의 구강 내에 금속보철물이 존재하는 경우에 빛의 산란으로 인해 치관(12) 이미지에 결함(14)이 발생될 수 있다. 이러한, 이미지 결함(14)으로 인해 3차원 이미지(10)과 3차원 외부형상 이미지(20)의 공통부분이 감소되고 정확한 영상 결합이 어려워진다.
이때, 상기 레퍼런스 마커(40)가 금속보철물 혹은 치아(t)의 교합면(s)에 설치됨에 따라 상기 결함(14)의 상부에 상기 빛의 산란으로 왜곡되지 않은 레퍼런스 마커 이미지(15)가 표시될 수 있다.
이때, 상기 3차원 이미지(10)는 구강 내부 각 단층의 이미지를 3차원으로 배열하여 획득되므로 상기 레퍼런스 마커 이미지(15)는 금속보철물의 산란으로 왜곡되지 않고 정확하게 표시될 수 있다.
이처럼, 상기 레퍼런스 마커(40)는 3차원 이미지(10) 상에 금속보철물로 인한 왜곡이 발생된 경우나 치아가 없는 무치악으로 영상 정합을 위한 각 이미지(10,20) 간의 공통부분이 부족한 경우에 영상 정합을 위한 명확한 기준점을 제공할 수 있으므로 다양한 피시술자의 구강 내부의 상태에 대응하여 한층 정밀한 영상 정합 결과를 획득할 수 있다.
이처럼, 정밀한 영상 정합을 통해 획득된 3차원 시술 가이드 이미지는 정밀한 임플란트 진단 및 한층 세밀한 임플란트 시술 설계를 가능하게 하며, 상기 임플란트 시술 계획을 정확하게 안내할 수 있는 정밀한 가이드 스탠트를 제조할 수 있다.
이에 따라, 픽스츄어 식립 후 어버트먼트 식립이나 크라운 결합 단계에서 시술 계획 보정 없이 정확한 임플란트 시술이 가능하고, 가이드 스탠트의 제조와 함께 커스텀 어버트먼트 및 크라운을 제작함으로써 가이드 스탠트 제작 이후 한번의 시술로 픽스츄어 식립과 어버트먼트/크라운의 설치를 완료할 수 있는 기반 기술장치를 제공할 수 있다.
한편, 도 5 내지 도 6을 참조하면, 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)가 획득되면(s20), 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)에 각각 표시된 상기 레퍼런스 마커 이미지(15,25) 내에 정합기준점(16,26)을 선택입력 받는다.
상세히, 상기 레퍼런스 마커(40)는 방사성 불투과성 물질로 구비됨이 바람직하며, 알루미나 등을 소재로 형성될 수 있다. 이때, 상기 레퍼런스 마커(40)의 밀도는 2~8 g/㎤로 이루어짐이 바람직하다.
여기서, 상기 레퍼런스 마커(40)의 밀도가 2g/㎤ 미만인 경우에는 CT 촬영을 통한 3차원 이미지(10) 획득시 구강 내부의 연조직인 잇몸 등의 영상값과 유사하여 레퍼런스 마커 이미지(15)가 소실될 우려가 있으며, 밀도가 8 g/㎤을 초과하는 경우에는 금속보철물과 유사하게 빛의 산란을 유발하여 이미지의 왜곡이나 결함이 발생될 우려가 있다. 그리고, 상기 레퍼런스 마커의 밀도는 3~4 g/㎤인 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 상기 레퍼런스 마커는 방사성 불투과성 물질로 구비되므로 상기 3차원 이미지(10) 상에서 치아(12,13)나 치조골(11)과 유사하게 표시될 수 있다. 그리고, 상기 3차원 외부형상 이미지(20)는 오랄 스캔을 통해 외부 형상 정보를 수집하여 획득되므로 상기 3차원 외부형상 이미지(20) 상에 상기 레퍼런스 마커의 외부 형상이 그대로 표시될 수 있다.
이때, 시술자는 각 이미지(10,20)의 표시된 레퍼런스 마커 이미지(15,25)에 정합기준점(16,26)을 선택하여 입력할 수 있다. 여기서, 상기 레퍼런스 마커는 피시술자의 구강 내부에 하나의 이상의 지점에 설치될 수 있으며, 상기 시술자는 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상(20)에 표시된 각 쌍의 레퍼런스 마커 이미지(15,25)마다 유사한 위치에 정합기준점을 입력하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 피시술자의 구강 내부에 3개의 레퍼런스 마커가 설치된 경우에 3차원 이미지(10) 및 3차원 외부형상 이미지(20) 각각에 표시된 한쌍의 제1레퍼런스 마커 이미지마다 유사한 위치에 정합기준점을 입력하고, 제2레퍼런스 마커 이미지 및 제3레퍼런스 마커 이미지 역시 각 쌍마다 유사한 위치에 정합기준점을 입력함이 바람직하다.
이에 따라, 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)의 중첩시 오차가 적은 최초의 디피런스 맵(30)을 획득할 수 있으며, 이후 영상 정합 과정에서 각 이미지(10,20)의 보정 작업이 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기 레퍼런스 마커는 원기둥이나 다각 기둥 등 일정한 부피를 갖는 형상으로 구비될 수 있으며, 상호 대면된 상면 및 하면 중 어느 일면은 상기 피시술자의 구강 내부에 접착되고 상기 일면과 이격되어 평행하게 배치된 타면은 정합기준으로 사용될 수 있다. 이때, 상기 정합기준점(16,26)은 정합 기준으로 사용되는 타면의 테두리에 입력되는 것이 바람직하다.
한편, 도 7을 참조하면, 상기 레퍼런스 마커 이미지(15,25) 내에 정합기준점(16,26)이 선택입력되면(s30), 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)를 중첩하여 각 픽셀에 각 이미지(10,20) 사이의 형합도를 출력하는 디피런스 맵(30)에서 상기 정합기준점(16,26)을 기초로 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)를 영상 정합하여 3차원 시술 가이드 이미지를 획득한다(s40).
여기서, 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)는 피시술자의 구강 내부에 대한 정보가 CT 촬영장치나 오랄 스캐너 등에 의해 3차원 벡터 데이터로 변환됨에 따라 형성 및 획득될 수 있다.
그리고, 상기 각 이미지의 3차원 벡터 데이터는 디지털화되어 컴퓨터의 저장장치에 저장될 수 있으며, 컴퓨터를 기반으로 각 이미지를 중첩하는 영상 처리과정이 수행될 수 있다.
이때, 최초의 영상 처리과정에서 상호 대응되는 정합기준점을 기준으로 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)가 중첩되어 디피런스 맵(30)이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 디피런스 맵(30)에는 상기 3차원 이미지(10) 내에 포함된 구강 내부에 대한 외형 및 골밀도에 대한 정보를 하나의 세트로 포함하고, 상기 3차원 외부형상 이미지(20) 내에 포함한 구강 내부에 대항 외형 정보를 하나의 세트로 포함하고 있으며, 각 세트의 정보를 상기 정합기준점(16,26)을 기준으로 연결하여 중첩된 이미지로 표시할 수 있으며, 3차원 이미지(10)의 치관(12), 치근(13), 치조골(11)의 형상 및 골밀도, 3차원 외부형상 이미지(20)의 치관(22), 잇몸(21)에 대한 정보를 결합하여 종합적인 정보를 제공할 수 있다.
이때, 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)는 두 이미지(10,20) 상에 공통적으로 나타내는 부분을 기준으로 결합될 수 있다. 즉, 상기 3차원 이미지(10)에서 상기 공통부분과 치근(13) 및 치조골(11)의 연결관계, 상기 3차원 외부형상 이미지(20)에서 상기 공통부분과 잇몸(21)의 연결관계를 통해 치근(13), 치조골(11), 잇몸(21)의 정보가 상호 매칭되어 통합된 정보로 표현될 수 있다.
여기서, 두 이미지(10,20) 상에 공통적으로 나타내는 부분은 일반적인 피시술자의 경우 치관(12,22)이 될 수 있으나, 피시술자의 구강 내부에 금속보철물이 식립된 경우나 치관이 없는 무치악의 경우에는 상기 레퍼런트 마커 이미지(15,25)가 될 수 있다.
또한, 상기 형합도는 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)의 유사한 정도를 두 이미지(10,20) 사이의 형합오차로 나타낸 것으로, 형합오차의 절대값이 낮을수록 두 이미지는 서로 형합되어 정확하게 중첩된 것을 의미하며 형합도가 높다고 표현할 수 있다.
그리고, 형합오차의 절대값이 높을수록 두 이미지는 서로 어긋나게 중첩된 것을 의미하며 형합도가 낮다고 표현할 수 있다. 즉, 형합오차가 0인 경우 형합도는 가장 높으며, 형합오차의 절대값 크기에 비례해 형합도가 낮아진다고 표현할 수 있다.
예를 들면, 상기 형합도는 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)를 중첩하였을 때, 상기 이미지 중 어느 일측 이미지의 표면으로부터 타측 이미지의 표면이 돌출되고 함몰된 정도를 나타낼 수 있다.
이때, 상기 형합도는 각 이미지의 3차원 벡터 데이터를 통해 산출될 수 있다. 즉, 상기 각 이미지의 3차원 벡터 데이터는 동일한 좌표계로 변환될 수 있으며, 동일한 좌표계로 변환된 3차원 벡터 데이터를 통해 각 이미지의 표면의 높이 정보가 수치로 표현될 수 있다.
그리고, 상호 중첩된 상태의 각 이미지의 표면 높이를 비교하여 일측 이미지의 각 부분에서 타측 이미지의 표면이 어느 정도 돌출되거나 함몰되었는지를 산출할 수 있다. 즉, 돌출되거나 함몰된 정도가 큰 경우에 형합오차의 절대값이 크고 이는 형합도가 낮음을 의미한다.
이때, 일측 이미지의 표면보다 타측 이미지의 표면이 돌출된 경우 형합오차는 양수 값을 가지며, 일측 이미지의 표면보다 타측 이미지의 표면이 함몰될 경우 형합오차는 음수 값을 가지게 된다.
그리고, 상기 디피런스 맵(30)은 상기 각 이미지(10,20)를 중첩하여 형성되며, 각 픽셀에 형합도가 표현된다. 즉, 상기 디피런스 맵(30)은 상기 3차원 이미지(10)의 정보와 상기 3차원 외부형상 이미지(20)의 정보를 각각의 세트 정보로 포함하고 있으며, 각 픽셀에 중첩된 각 이미지 사이의 형합도를 나타내고 있다.
이때, 상기 디피런스 맵(30)의 각 픽셀에 표시된 형합도를 높이는 영상정합을 수행하고, 영상정합이 완료되면 상기 형합도가 표시된 레이어를 제거하여 3차원 이미지(10) 및 3차원 외부형상 이미지(20)의 정보를 모두 포함하는 3차원 시술 가이드 이미지를 획득할 수 있다.
그리고, 획득된 3차원 시술 가이드 이미지를 통해 임플란트 시술을 가이드하는 가이드 스탠트를 제조할 수 있으며, 커스톰 어버트먼트 및 크라운 등 임플란트 시술에 필요한 보철물을 제조할 수 있다.
이때, 상기 3차원 시술 가이드 이미지의 획득은 디지털화된 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)의 벡터 정보를 이용하여 이루어질 수 있다.
상세히, 컴퓨터 기반의 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 상기 벡터 정보를 처리함으로써 각 이미지의 회전, 확대/축소, 부분적인 각도 보정 등의 영상 처리를 수행하여 상기 디피런스 맵(30)에서 각 이미지 공통부분에 대한 형합도를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 시뮬레이션 프로그램을 통해 치아 교합, 외형 등의 시술 완료시 보철 결과를 3차원 시술 가이드 이미지 획득과 연계하여 예측할 수 있으므로 예측 결과를 시술대상 환자나 당해 보철물을 제작하는 기공소 등과 공유하여 한층 완성도 높은 임플란트 시술을 제공할 수 있다.
이처럼, 상기 3차원 시술 가이드 이미지를 통해 한층 정밀한 시술계획이 수립될 수 있으므로, 천공 형성, 픽스츄어 식립, 커스텀 어버트먼트 제작 및 식립, 크라운 제작 및 식립 등 임플란트 시술단계마다 별도의 재측정 과정이 요구되지 않는다.
이에 따라, 가이드 스탠트 제작과 함께 후속 시술에 요구되는 다양한 보철물이 제조될 수 있어 환자의 내원 횟수 및 시술 소요 기간을 현저히 절감할 수 있으며, 한번의 시술로 픽스츄어 식립과 어버트먼트/크라운의 설치를 완료할 수 있는 원데이 임플란트의 기반 기술장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 시뮬레이션 프로그램에 의해 예측된 보철 결과 등은 CAD/CAM 제조장비 등과 호환되는 데이터로 형성되어 간단한 보철물의 경우 보철 결과 산출과 함께 상기 제조장비에서 즉시 제조될 수 있다.
한편, 상기 3차원 시술 가이드 이미지가 획득(s40)되면, 획득된 상기 3차원 시술 가이드 이미지에 따라 기설정된 임플란트 식립 위치에 대응하여 관통홀(211)이 형성된 스탠트 몸체(210)를 제조한다(s50).
여기서, 상기 3차원 시술 가이드 이미지에는 피시술자의 치아 배열 및 결손 위치, 치아가 결합된 치조골의 형태 및 골밀도, 치조골과 치근을 덮고 있는 잇몸이 형태가 상세하게 나타날 수 있다.
이에 따라, 시술자는 임플란트 시술이 필요한 치아 결손 위치에 대해 가시 가능한 외부 형상과 이에 대응되는 내부 조직을 포함하는 상세하고 세밀한 정보를 획득할 수 있다.
즉, 상기 시술자는 상기 3차원 시술 가이드 이미지를 통해 픽스츄어가 식립될 위치를 결정하고, 치조골의 형태와 골밀도에 따라 천공의 형성 방향과 깊이를 결정하는 등 임플란트 식립 위치, 식립 깊이, 골이식 여부 등 임플란트 시술에 필요한 임플란트 진단 및 시술 계획을 수립할 수 있다.
물론, 이러한 임플란트 진단 및 임플란트 시술 계획에는 전술된 시뮬레이션 시스템이 사용될 수 있다. 이때, 상기 시뮬레이션 시스템은 천공의 방향과 깊이에 따라 획득될 수 있는 픽스츄어 식립시 결합력, 저작시 요구되는 압력을 픽스츄어나 치조골이 견딜 수 있는지 여부 등 임플란트 시술과 관련된 제반 정보를 계산하여 시술자에게 제공할 수 있다.
이때, 상기 스탠트 몸체(210)의 내부 프로파일은 상기 3차원 시술 가이드 이미지에 나타난 피시술자의 구강 내부의 외형 프로파일로 형성될 수 있으며, 상호 간의 프로파일이 합치됨에 따라 상기 피시술자의 구강 내부에 형합되어 결합될 수 있다.
그리고, 상기 관통홀(211)은 상기 스탠트 몸체(210)가 상기 피시술자의 구강 내부에 결합된 상태에서 천공이 형성될 위치에 배치되고, 천공의 방향을 가이드하도록 상기 관통홀(211)의 방향이 설정될 수 있다. 또한, 상기 스탠트 몸체(210)는 상기 천공의 깊이를 가이드하도록 상기 관통홀(211) 주변의 두께, 형태 등이 설정됨이 바람직하다.
여기서, 상기 스탠트 몸체(210)는 상기 3차원 시술 가이드 이미지를 기반으로 디자인될 수 있다. 예를 들어, 시뮬레이션 시스템은 상기 3차원 시술 가이드 이미지의 입력시 상기 피시술자의 구강 내부의 외형이 삽입될 수 있는 스탠트 몸체(210)의 내면 프로파일을 산출할 수 있다.
그리고, 시술자의 입력이나 내부 알고리즘에 의해 관통홀(211)의 위치, 방향 등이 산출될 수 있다. 여기서, 상기 스탠트 몸체(210)의 두께는 시술 중 치아를 보호하도록 구비되되 상기 관통홀(211) 주변부의 두께는 드릴의 깊이를 가이드하도록 드릴을 지지하는 두께나 형태로 구비될 수 있다.
산출된 결과에 따라 상기 스탠트 몸체(210)의 디자인이 결정되면, 디자인의 3차원 외형에 대한 좌표나 이미지 등의 정보를 제조장비에 입력하여 상기 스탠트 몸체(210)를 제조할 수 있다. 여기서, 상기 제조장비는 정밀 CNC 가공장치나 3D 프린터 등으로 구비될 수 있으며, 입력된 3차원 좌표나 3차원 영상정보에 대응되는 완제품을 생산할 수 있다.
한편, 상기 레퍼런스 마커는 임플란트 임시접착용 레진에 의해 접착되되, 상기 구강 내부에 상호 이격된 3지점 이상에 설치됨이 바람직하다.
여기서, 상기 임플란트 임시접착용 레진은 경화시 독성물질이 유리되지 않아 안전한 시술이 가능하고, 맛이나 향이 없어 피시술자의 불쾌감 유발을 최소화할 수 있으며, 설치 및 이미지 획득 후에는 구강 내부로부터 잔여물 없이 용이하게 제거될 수 있다.
그리고, 상기 레퍼런스 마커는 상기 CT 촬영시 원기둥 혹은 다각기둥의 외부 형상에서 상기 구강 내부에 접착된 일면과 대면되는 타면의 외곽선이 측면부로부터 구분되어 가시적으로 표시될 수 있도록 기설정된 최소가시 부피 이상으로 구비됨이 바람직하다.
또한, 각쌍의 레퍼런스 마커 이미지를 상호 일치시키는 보정 처리시 시뮬레이션의 과부하를 방지하고, 피시술자의 구강 내부에 설치시 이물감을 줄일 수 있도록 일정한 부피 이하로 구비됨이 바람직하다.
이때, 상기 레퍼런스 마커는 상기 구강 내부에 일정한 거리 이상으로 이격된 3지점 이상에 설치됨에 따라 단일 마커의 외곽선을 추출하여 각 이미지 상의 외곽선을 일치시키는 복잡한 정합 방법을 사용하지 않고, 상호 대응되는 각쌍의 레퍼런스 마커의 타면 이미지를 점대점 매칭하는 방법을 통해 처리 부하를 줄여 빠른 영상 정합이 가능하며, 3지점의 레퍼런스 마커에 대해 각 쌍의 이미지를 일치시키는 정합을 통해 보다 정확한 영상 정합이 수행될 수 있다.
물론, 각각의 레퍼런스 마커는 CT 촬영시 각 레퍼런스 마커 이미지가 중첩되지 않도록 기설정된 구분거리 이상으로 이격되어 설치됨이 바람직하다.
한편, 상기 레퍼런스 마커(40)가 설치되는 각 지점은 상기 피시술자의 상악 및 하악 조직 중 적어도 어느 하나의 조직에 설정되되, 치아, 잇몸, 그리고 입천장 중 적어도 어느 일측에 다른 하나의 조직과 대면되는 위치를 따라 설정됨이 바람직하다. 이때, 상기 치아는 자연 치아와 인공 치아를 모두 포함하는 개념으로 이해함이 바람직하다.
예를 들어, 상기 피시술자의 상악 조직에 상기 레퍼런스 마커(40)가 설치되는 경우에 각 지점은 상악 조직 중 치아, 잇몸, 그리고 입천장 중 어느 일측에 하악 조직과 대면되는 위치에 설정될 수 있다. 이때, 대면되는 위치는 치아, 잇몸, 입천장의 하면으로 이해할 수 있다.
그리고, 상기 피시술자의 하악 조직에 상기 레퍼런스 마커(40)가 설치되는 경우에 각 지점은 하악 조직 중 치아(t), 잇몸의 상면에 설정될 수 있다.
이에 따라, 상기 피시술자의 구강 내부에 금속보철물이 존재하는 경우, 3차원 이미지(10) 상에 상기 금속보철물로 인한 산란 부분으로부터 상측(하악 조직의 경우)이나 하측(상악 조직의 경우)으로 상기 레퍼런스 마커 이미지(15)가 돌출되어 표시되므로 3차원 외부형상 이미지(20)와 영상 정합 기준을 제공할 수 있다.
또한, 상기 피시술자가 구강 내부에 치아가 없는 무치악의 경우에도 3차원 이미지(10) 상의 레퍼런스 마커 이미지(15) 및 3차원 외부형상 이미지(20) 상의 레퍼런스 마커 이미지(25)를 이용하여 상호 간의 영상 정합이 이루어질 수 있다.
이처럼, 상기 레퍼런스 마커는 3차원 이미지(10) 상에 왜곡이 발생되거나 영상 정합을 위한 정보가 부족한 경우에 영상 정합을 위한 기준점을 제공함으로써 다양한 피시술자의 구강 내부의 상태에 대응하여 정확한 영상 정합이 수행될 수 있는 기반 기술 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 각 지점 중 적어도 하나의 지점은 상기 기설정된 임플란트 식립 위치의 인접부에 설정됨이 바람직하다. 상세히, 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)는 실제 구강 내부와 왜곡되어 나타날 수 있으며, 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20) 상호 간의 영상 정합을 통해 왜곡을 해소하고 영상 정합을 통해 획득된 상기 3차원 시술 가이드 이미지 및 상기 실제 구강 내부 간의 차이를 최소화할 수 있다.
이때, 상기 영상 정합 기준이 되는 레퍼런스 마커가 상기 임플란트 식립 위치와 인접한 곳에 설치됨에 따라 상기 3차원 시술 가이드 이미지에서 임플란트 식립 위치 및 그의 인접부가 더욱 정확하게 정합되어 표현될 수 있다.
이에 따라, 상기 3차원 시술 가이드 이미지를 통해 제조된 가이드 스탠트에서 임플란트 드릴링 등의 시술을 안내하는 관통홀 및 그의 주변부가 실제 구강 내부에 대응하여 정밀하게 형성될 수 있다.
한편, 도 6 내지 8a를 참조하면, 상기 3차원 외부형상 이미지(20)는 오랄 스캔에 의해 획득될 수 있다. 이때, 오랄 스캔은 구강 스캐너 등을 사용하여 수행되며, 피시술자의 윗니와 아랫니가 다물어진 상태에서 구치(어금니)의 협면(뺨쪽), 전치(송곳니 및 앞니)의 순면(입술쪽)을 따라 스캐닝하고, 피시술자의 윗니와 아랫니가 벌어진 상태에서 치아의 절단면을 따라 스캐닝하게 된다.
그리고, 스캐닝된 영상 정보는 구강 스캐너의 영상 정보처리장치 내에서 결합되어 치아의 치관(22)과 잇몸(21)에 대한 전반적인 모습을 담고 있는 3차원 외부형상 이미지(20)로 결합될 수 있다.
여기서, 상기 3차원 외부형상 이미지(20)는 피시술자의 구강 내부를 따라 이동되는 구강 스캐너에 의해 연속적으로 촬영된 영상 정보를 결합하여 획득되므로 결합된 상기 3차원 외부형상 이미지(20)에서 나타나는 치열궁(20a)은 실제 구강 내부의 치열궁(a)과 왜곡되어 나타날 수 있다.
즉, 상기 3차원 외부형상 이미지(20)의 치열궁(20a)은 전치에서 구치측으로 갈수록 실제 구강 내부의 치열 곡률보다 더 벌어진 형상이거나 상하로 휘어진 형상을 가질 수 있다. 이러한, 치열궁(20a)의 왜곡은 스캔된 이미지의 결합과정에서 발생될 수 있다.
이때, 상기 3차원 외부형상 이미지(20)에서 각 치아의 폭, 부피 등의 정보는 실제 구강 내부의 정보를 정확하게 나타내고 있으므로, 3차원 외부형상 이미지(20)를 정확한 치열궁으로 보정하여 3차원 이미지(10)와 결합함으로써 더욱 정확하게 정합된 3차원 시술 가이드 이미지를 획득할 수 있다.
한편, 도 7 내지 도 8b를 참조하면, 상기 3차원 시술 가이드 이미지를 획득하는 단계(s40)는 상기 정합기준점(16,26)을 포함하도록 산출된 각 정합기준면(15a,25a) 중 상호 대응되는 부분의 면적이 일치되도록 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)를 보정하는 단계를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)에 표시된 상기 레퍼런스 마커 이미지(15,25)에는 정합기준점(16,26)이 설정되며, 상기 정합기준점(16,26)은 상기 레퍼런스 마커가 구강 내부에 접착된 일면과 평행하게 배치된 타면의 테두리에 설정될 수 있다. 이때, 상기 정합기준점(16,26)이 설정된 상기 타면을 정합기준면(15a,25a)으로 산출할 수 있다.
그리고, 동일한 레퍼런스 마커에 의해 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)에 표시된 레퍼런스 마커 이미지(15,25)는 각 이미지의 3차원 각도, 이미지의 배율, 치열궁 왜곡 등에 따라 상이하게 나타날 수 있다.
이때, 각 이미지의 3차원 각도, 이미지의 배율, 치열궁이 3차원 벡터정보를 이용하는 3차원 렌더링 기법에 의해 변환되어 보정될 수 있다.
여기서, 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)에 표시된 각각의 정합기준면(15a,25a)의 면적이 일치되도록 각 이미지(10,20)의 3차원 각도, 배율을 보정함으로써 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)가 상호 정합될 수 있다.
이때, 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20) 중 상기 3차원 이미지(10)에서 나타난 정합기준면(15a)을 기준으로 상기 3차원 외부형상 이미지(20)를 보정하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 3차원 이미지(10)의 정합기준면(15a)에 상기 3차원 외부형상 이미지(20)의 정합기준면(25a)이 합치되도록 상기 3차원 외부형상 이미지(20)의 3차원 각도 및 배율을 조절할 수 있다.
그리고, 상기 3차원 외부형상 이미지(20)의 3차원 각도 및 배율이 조절된 상태에서 상기 디피런스 맵(30)에 포함된 3차원 외부형상 이미지(20)를 치열궁을 따라 복수개의 수직 단면으로 분할하고, 각 단면 상에 나타난 3차원 외부형상 이미지(20)의 정합기준면(25a)/정합기준면(25a)이 잘린 선 혹은 점이 그에 대응되는 3차원 이미지(10)의 정합기준면(15a)/정합기준면(15a)이 잘린 선 혹은 점과 겹쳐지도록 상기 3차원 외부형상 이미지(20)의 각 수직 단면을 수직 혹은 수평 이동함으로써 3차원 외부형상 이미지(20)의 치열궁(20a)이 보정될 수 있다.
여기서, 상기 3차원 외부형상 이미지(20)의 수직 및 수평 이동과 함께 치열궁을 따라 배열된 각 단면 사이를 부드럽게 연결하는 보간 처리가 수행될 수 있다.
한편, 3차원 시술 가이드 이미지를 획득하는 단계(s40)는 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)의 공통부분을 비교영역으로 설정하는 단계와, 상기 비교영역의 이미지를 보정하는 단계를 포함함이 바람직하다.
이때, 각 이미지의 공통부분인 레퍼런스 마커 이미지(15,25)가 포함된 영역을 비교영역으로 설정할 수 있다. 여기서, 상기 각 이미지(10,20)에서 공통부분을 산출하고 비교영역을 설정하는 작업은 이미지 처리장치에 의해 자동으로 수행될 수 있으나, 영상 정합의 정확성 및 속도 향상을 위해 시술자가 수동으로 비교영역을 설정하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 비교영역을 설정하는 단계은 각 이미지 사이의 형합도를 색상별로 분해하여 출력하는 단계와 상기 비교영역 내에 기설정된 형합도 이하인 부분을 오차영역으로 지정하여 입력 받는 단계를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 디피런스 맵(30)의 각 픽셀에는 각 픽셀 내에 중첩된 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20) 사이의 형합도가 표시되며, 상기 형합도는 각 픽셀마다 중첩된 각 이미지 사이의 형합 오차로 표시될 수 있다.
이때, 상기 디피런스 맵(30)은 각 이미지(10,20) 간의 형합오차를 색상으로 표시하여 시술자가 영상 정합 과정을 용이하게 인식할 수 있으며, 영상 정합 결과에 대한 정확성을 직관적으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 도 7의 형합오차별 색상 테이블(31)을 참조하면, 상기 3차원 외부형상 이미지(20)의 표면이 상기 3차원 이미지(10)의 표면 외부로 돌출된 부분은 붉은 색으로 표현되고 상기 3차원 외부 형상 이미지(20)의 표면이 상기 3차원 이미지(10)의 표면 내측으로 함몰된 부분은 파란 색으로 표현되며, 서로 정합이 이루어진 부분은 초록색으로 표현되고 있다.
이를 통해, 시술자는 영상 정합 후에도 임플란트 시술시 중요한 부분이 정확하게 정합되었는지 용이하게 판단가능하며, 임플란트 시술시 필수적으로 정합되어야 하는 부분이 정합되지 않았다면 재정합을 수행하거나 보정 작업을 수행하여 더욱 정밀한 정합 영상을 획득할 수 있다.
그리고, 기설정된 형합도 이하인 부분은 일정 이상의 형합 오차가 나타난 부분을 의미하며, 임플란트 시술시 완성도에 큰 영향을 주는 부분이나 시술과정에서 보상되기 힘든 큰 오차를 나타내는 부분으로 이해함이 바람직하다.
이에 따라, 전체 디피런스 맵(30)을 한번에 연산하여 상기 3차원 외부형상 이미지(20)를 보정하는 것이 아니라, 시술자가 색상별로 분해되어 출력되는 형합도를 통해 정합 결과에 대한 정확성을 직관적으로 판단하고, 임플란트 시술시 주요부에 대한 즉각적인 정확성 판단을 통해 디피런스 맵(30) 내에서 오차가 큰 영역을 설정하여 설정된 영역 내에서만 보정을 수행함으로써 신속한 이미지 연산처리가 가능하다.
한편, 영상 정합 방법에 대한 하나의 예를 살펴보면, 상기 3차원 외부형상 이미지(20)를 보정하는 단계는 상기 오차영역의 범위 내에 상기 디피런스 맵(30)을 치열궁을 따라 복수개의 단면으로 분할하는 단계와, 상기 분할된 각 단면에서 각 이미지(10,20)의 정합기준면이 상호 일치되도록 상기 3차원 외부형상 이미지(20)를 상하 및 좌우로 평행이동하여 치열궁을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 치열궁이란 치아의 이미지을 대표하는 곡선을 의미한다. 예를 들면, 각 치아의 중심점을 대표점으로 설정하면, 상기 대표점을 따라 U자형의 치열 곡선을 그릴 수 있다.
여기서, 상기 치열궁을 기준으로 치관, 잇몸의 정보를 3차원으로 복원하면 3차원 외부형상 이미지(20)를, 상기 치열궁을 기준으로 치관, 치근, 치조골의 정보를 3차원 복원하면 3차원 이미지(10)를 획득할 수 있다.
그리고, 정렬된 치열궁을 기준으로 치관, 잇몸, 치근, 치조골의 모든 정보를 복원하면 3차원 시술 가이드 이미지를 획득할 수 있다.
이때, 상기 대표점은 상기 레퍼런스 마커 이미지(15,25)가 표시된 부분에 설정됨이 바람직하며, 상기 대표점을 기준으로 상기 디피런스 맵(30)의 단면 상에 표시된 정합기준면(15a,25a)이 상호 일치되도록 상기 3차원 외부형상 이미지(20)의 치열궁을 보정하여 상기 3차원 이미지(10) 및 상기 3차원 외부형상 이미지(20)를 영상 정합하고 3차원 시술 가이드 이미지를 획득할 수 있다.
물론, 상술된 영상 정합 방법은 하나의 예를 설명한 것에 지나지 않으며, 영상 정합 기준점을 이용하여 이종의 영상을 정합하는 것은 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.
한편, 도 9를 참조하면, 획득된 상기 3차원 시술 가이드 이미지에 따라 스탠트 몸체(210)를 제조하는 단계(s50)는 상기 스탠트 몸체(210)에 상기 피시술자의 구강 내부가 삽입 및 고정되는 형합홈을 형성하는 단계와, 3차원 시술 가이드 이미지에 따라 크라운을 설계하고, 설계된 상기 크라운의 배치각도에 대응하여 상기 관통홀(211)의 픽스츄어 식립 가이드각도를 설정하는 단계를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 스탠트 몸체(210)는 피시술자의 구강 내부에 고정된 상태에서 드릴링을 가이드할 수 있다. 이때, 상기 스탠트 몸체(210)와 상기 구강 내부가 접하는 부분에는 형합홈이 형성되며, 상기 형합홈에 상기 구강 내부가 삽입됨에 따라 상기 스탠트 몸체(210)가 상기 구강 내부에 고정될 수 있다.
물론, 상기 스탠트 몸체(210)는 도시한 바와 같이, 상악 및 하악 조직 중 어느 하나의 조직 전체를 감싸도록 구비될 수 있으나, 임플란트 식립 위치 주변부를 포함하는 구강 내부의 일부를 감싸는 형태로 구비되는 것도 가능하다.
또한, 상기 관통홀(211)에는 픽스츄어의 식립각도를 가이드하는 가이드홈부(211a)가 구비될 수 있다.
상세히, 상기 크라운은 상기 픽스츄어에 결합되는 어버트먼트의 단부에 결합되고, 픽스츄어/어버트먼트 사이의 결합부 및 어버트먼트/크라운 사이의 결합부는 저작시 가해지는 압력에 의해 손상되지 않도록 벌집 형태로 구비되어, 기설정된 방향으로만 완전하게 밀착하여 결합 될 수 있다.
여기서, 상기 식립 가이드각도는 상기 관통홀(211)에서 상기 가이드홈부(211a)가 형성되는 각도를 의미하며, 상기 가이드홈부(211a)와 상기 픽스츄어의 일측에 형성된 기준점을 정렬하여 삽입함으로써 상기 픽스츄어를 기설계된 크라운의 배치각도에 맞게 식립할 수 있다.
이처럼, 상기 가이드홈부(211a)는 상기 3차원 시술 가이드 이미지가 획득되면, 인공 치아로 사용될 크라운이 구강 내부에 결합되는 배치각도에 따라 어버트먼트/픽스츄어가 결합되는 각도를 가이드할 수 있으며, 상기 가이드홈부(211a)를 기준으로 상기 크라운이 결합되는 어버트먼트 및 상기 어버트먼트가 결합되는 픽스츄어를 정렬하면, 상기 크라운이 상기 3차원 시술 가이드 이미지에 따라 설계된 임플란트 시술계획에 맞게 구강 내부에 결합될 수 있다.
이에 따라, 상기 3차원 시술 가이드 이미지가 획득되는 시점에서 가이드 스탠트(200)를 제작함과 함께, 크라운을 제작하여 시술 소요 시간을 획기적으로 감소시킬 수 있다.
즉, 픽스츄어가 식립된 각도에 대응하여 크라운을 제조하는 것이 아니라 가이드 스탠트(200)를 제작할 때 크라운의 배치각도를 설정하여 제조할 수 있으므로 임플란트 시술을 준비하고, 각종 보철물을 제작하는 시간을 현저히 절감할 수 있으며, 한번의 시술로 잇몸 제거, 픽스츄어 식립 천공 드릴링, 픽스츄어 식립 및 어버트먼트/크라운 설치를 완료할 수 있는 기반기술장치를 제공할 수 있다.
그리고, 상기 스탠트 몸체(210)는 드릴을 지지하거나 드릴의 상하 방향 이동을 가이드하도록 일정한 두께를 가지게 된다. 이때, 상기 관통홀(211)은 드릴의 외주를 회전지지하며, 상하방향 이동을 안내할 수 있다.
물론, 상기 관통홀(211)에는 드릴링시 발생되는 마찰을 저감할 수 있도록 황동재질로 구비된 슬리브(220)가 결합될 수 있으며, 상기 슬리브(220)는 외주를 따라 돌설된 가이드돌기(221)가 상기 가이드홈부(211a)에 삽입되어 결합될 수 있다.
상기 관통홀(211)에 슬리브(220)가 삽입된 경우에는 슬리브(220)의 내부에 형성된 가이드홀이 상기 관통홀을 역할을 수행하며, 전술 및 후술된 관통홀에 대한 설명은 가이드홀에도 동일하게 적용가능한 것으로 이해함이 바람직하다.
여기서, 상기 관통홀(211)은 스탠트 몸체(210)와 실제 구강 내부 사이의 결합 오차 등으로 천공 형성 방향과 관통홀(211)의 방향 사이에 미소한 오차가 존재하는 경우에 이를 보정하도록 드릴의 삽입방향를 조절할 수 있는 추가 직경을 포함하여 형성되는 것이 일반적이다.
이때, 추가 직경으로 인해 드릴의 상하 방향 이동을 안내시 관통홀(211)의 깊이가 깊게 형성되어야 안정적인 안내가 가능하다.
한편, 본 발명의 스탠트 몸체(210)는 구강 내부의 외부 형상 정보를 부정확한 석고 모델로부터 획득하여 제작되는 것이 아니라 피시술자의 구강 내부를 오랄 스캔을 통해 직접 획득한 3차원 외부형상 이미지로부터 획득하여 제조되므로 보다 정밀하게 구강 내부에 합치되도록 제조될 수 있다.
따라서, 천공 형성 방향과 관통홀 방향 사이의 오차 발생이 최소화될 수 있으며, 드릴 삽입각도 조절을 위한 추가 직경을 제거하여 관통홀(211)이 드릴의 외경과 실질적으로 합치되도록 형성될 수 있다. 이때, 실질적으로 합치된다는 말은 상기 관통홀(211)이 삽입된 드릴의 회전을 위한 최소한의 공간을 포함한다는 의미로 이해함이 바람직하다.
즉, 상기 관통홀(211)이 상기 드릴의 외경에 더욱 타이트하게 밀착할 수 있으므로 상기 관통홀(211)의 깊이가 감소되더라도 상기 드릴을 안정적으로 가이드할 수 있으며, 상기 관통홀(211)과 상기 드릴 사이의 이격으로 인한 진동발생이 현저히 감소되고 피시술자의 구강 내부를 보호하기 위한 스탠트 몸체(210) 두께가 감소될 수 있다.
임플란트 시술은 가이드 스탠트(200)가 피시술자의 구강 내부에 고정된 상태로 진행되는데, 스탠트 몸체(210)의 두께에 따라 피시술자가 느끼는 이물감의 차이는 두께 차가 미소한 경우라도 많은 영향을 주는 것으로 조사되었다.
이때, 본 발명의 스탠트 몸체(210)는 정밀한 설계를 통해 최소한 두께로 구비되어 치조골로부터 스탠트 표면까지의 두께가 9mm이하가 될 수 있으므로, 피시술자의 악관절의 개방각도를 감소시켜 악관절 개방에 따른 피로도 및 이물감이 현저히 감소되어 시술 만족도를 향상시킬 뿐만 아니라, 한정된 구강 속의 공간에서 임플란트 시술에 활용될 수 있는 공간이 증가되어 보다 정확하고 안정적인 시술이 가능하므로 임플란트 시술의 완성도가 향상될 수 있다.
한편, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 나타낸 사시도이며, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 나타낸 측면도이다.
본 실시예에서는 레퍼런스 마커(100)에 핀셋홈부(111)가 형성된 것을 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 10 내지 도 11을 참조하면, 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커(100)는 영상 정합을 위하여 피시술자의 구강 내부에 설치되되, 상기 피시술자의 상악 및 하악 조직 중 어느 하나의 조직의 치아 및 잇몸, 입천장 중 적어도 어느 일측에 다른 하나의 조직과 대면되는 위치를 따라 접착되어 정합기준면을 표지하는 일체형 바디부(113)로 이루어진다.
여기서, 상기 바디부(113)는 일정한 부피를 원기둥이나 다각 기둥의 형상으로 구비될 수 있다. 이때, 상기 바디부(113)의 상면(112)은 사각단면으로 구비되는 것이 바람직하다.
상세히, 상기 바디부(113)의 하면은 상기 구강 내부에 접착되고, 상면(112)은 영상 정합을 위한 정합기준면으로 사용될 수 있다. 즉, 상기 상면(112)에 의해 상기 3차원 이미지 및 3차원 외부형상 이미지 상에 표시된 이미지를 정합기준면으로 추출하여 사용할 수 있다.
여기서, 상기 상면(112)은 사각단면으로 구비되므로 3차원 이미지 및 3차원 외부형상 이미지 상에서 외곽선의 형태가 용이하게 구분될 수 있다. 이에 따라, 시술자에 의한 정합기준점의 입력이 정확하게 이루어질 수 있으며, 정합기준면 추출시 뚜렷하게 구분될 수 있어 각 이미지의 보정을 통한 영상 정합이 보다 정밀하게 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 상면(112)은 평탄하게 구비됨이 바람직하며, 각 이미지의 수평/수직 이동, 3차원 회전, 배율 변환 등의 이미지 처리를 통해 각 정합기준면의 면적을 일치시키는 영상 정합 과정이 원활히 수행될 수 있다.
또한, 상기 바디부(113)의 하면은 구강 내부와의 접착면적 증가를 위해 상기 상면(112)보다 넓은 면적으로 구비될 수도 있으며, 원형 단면이나 다각 단면 등 다양한 형상으로 구비될 수 있다.
이때, 상기 바디부(113)는 사출 성형 등으로 일체로 성형됨이 바람직하며, 상기 바디부(113)의 외주 일측에 함몰 형성된 핀셋홈부(111)가 구비됨이 바람직하다.
여기서, 핀셋을 상기 핀셋홈부(111) 내측으로 삽입하여 그립함으로써 상기 레퍼런스 마커(100)가 핀셋의 단부에 걸려 고정될 수 있으며, 상기 레퍼런스 마커(100)가 피시술자의 구강으로 옮겨져 접착되는 과정에서 미끌어져 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 많은 힘을 주지 않더라도 레퍼런스 마커(100)를 손쉽게 들어올려 이동시킬 수 있으며, 상기 레퍼런스 마커(100)가 바닥에 떨어져 손상되거나 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이동 중 미끌어짐으로 인한 실제 설치되는 위치와 계획된 위치 사이의 미세한 오차 발생을 최소화할 수 있으므로 피시술자의 구강 내부에 설정된 위치에 정확하게 설치되어 시술의 정밀성이 향상될 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 나타낸 측면도이며, 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 나타낸 측면도이다.
본 실시예에서는 레퍼런스 마커(300)의 외형을 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 12 내지 도 13에서 보는 바와 같이, 상기 레퍼런스 마커(300)는 영상 정합을 위하여 피시술자의 구강 내부에 설치되는 일체형 바디부(313)로 이루어지며, 상기 바디부(313)의 외주 일측에는 핀셋홈부(312)가 형성됨이 바람직하다.
이때, 상기 바디부(313)의 상면(312)은 원형 단면으로 구비되고, 상측으로 갈수록 단면적이 좁아지는 형상으로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 상면(312)의 지름은 4~6mm로 구비됨이 바람직하며, 5mm로 구비되는 것이 보다 바람직하다.
상기 상면(312)의 지름이 4mm 미만인 경우에는 CT 촬영 장치 상의 한계로 인해 3차원 이미지 상에서 정합기준면으로 사용되는 상면(312)의 이미지가 상기 바디부(313)의 측면부로부터 정확하게 구분되어 표시되지 못해 부정확한 영상 정합 결과가 산출될 우려가 있다.
그리고, 상기 상면(312)의 지름이 6mm를 초과하는 경우에는 상기 바디부(313)에 의해 가려지는 구강 내부의 면적이 커져 부정확한 영성 정합 결과가 산출되거나, 각 정합기준면을 일치시키기 위한 이미지 처리시 시스템의 과부하가 발생될 우려가 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
1,10: 3차원 이미지 2,14: 이미지 결함
20: 3차원 외부형상 이미지 30: 디피런스 맵
40,100,300: 레퍼런스 마커 111,312: 핀셋홈부
113,313: 일체형 바디부 200: 가이드 스탠트
210: 스탠트 몸체 211: 관통홀
211a: 가이드홈부 220: 슬리브
221: 가이드돌기

Claims (5)

  1. 피시술자의 구강 내부에 레퍼런스 마커를 설치하는 제1단계;
    CT 촬영을 통한 상기 구강 내부의 3차원 이미지 및 오랄 스캔을 통한 상기 3차원 이미지에 대응되는 3차원 외부형상 이미지를 획득하는 제2단계;
    상기 3차원 이미지 및 상기 3차원 외부형상 이미지에 각각 표시된 상기 레퍼런스 마커 이미지 내에 정합기준점을 선택입력 받는 제3단계;
    상기 3차원 이미지 및 상기 3차원 외부형상 이미지를 중첩하여 각 이미지 사이의 형합도를 출력하는 디피런스 맵에서 상기 각 정합기준점을 기초로 상기 3차원 이미지 및 상기 3차원 외부형상 이미지를 영상 정합하여 3차원 시술 가이드 이미지를 획득하는 4단계; 및
    획득된 상기 3차원 시술 가이드 이미지에 따라 기설정된 임플란트 식립 위치에 대응하여 관통홀이 형성된 스탠트 몸체를 제조하는 제5단계를 포함하는 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1단계에서 상기 레퍼런스 마커는 임플란트 임시접착용 레진에 의해 접착되되, 상기 구강 내부에 상호 이격된 3지점 이상에 설치됨을 특징으로 하는 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1단계에서 상기 각 지점은 상기 피시술자의 상악 및 하악 조직 중 적어도 어느 하나의 조직에 설정되되, 치아, 잇몸, 그리고 입천장 중 적어도 어느 일측에 다른 하나의 조직과 대면되는 위치를 따라 설정되고,
    상기 각 지점 중 적어도 하나의 지점은 상기 기설정된 임플란트 식립 위치의 인접부에 설정됨을 특징으로 하는 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4단계는 상기 정합기준점을 포함하도록 산출된 각 정합기준면 중 상호 대응되는 부분의 면적이 일치되도록 상기 각 이미지를 3차원 렌더링 기법에 의해 변환하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 구강 내부 부착용 레퍼런스 마커를 이용한 임플란트 시술용 가이드 스탠트 제조방법.
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