KR101576617B1 - 상악 모형 수술량 측정장치. - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 상악 모형 수술량 측정장치는 베이스부재와, 상기 베이스부재의 일측에 설치되어 상악 고정된 교합기를 지지하기 위한 지지부가 마련된 서포트부재와, 상기 서포트부재의 전면에 위치되어 상기 상악골을 지지함과 아울러 높이를 조절 및 승강길이를 측정하기 위한 제1측정유닛을 가지는 적어도 세 개의 지지유닛과, 상기 베이스부재에 설치된 가이드레일을 따라 Y축방향으로 이송되는 이송테이블과, 상기 베이스부재의 일측에 설치되어 상기 Y축방향으로 이송테이블의 이송량을 측정하여 상기 지지유닛들의 Y축 이동위치를 측정하는 위한 제 2측정유닛과, 상기 이송테이블에 설치되여 X 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 지지유닛들의 X축 방향이 이동위치를 측정하기 위한 제 3측정유닛을 구비한다.

Description

상악 모형 수술량 측정장치.{position sensing apparatus of upper jaw model}

본 발명은 교합 교정량 검출장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 악교정수술시 상악모형의 수술량을 측정하기 위한 상악모형 수술량 측정장치에 관한 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 뿐만아니라 발음도 이상하며, 얼굴이 비뚤어져 비대칭으로 변하여 심한 경우에 주걱턱이나 무턱으로 얼굴형이 변할 수 도 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.

한편, 상악골이 고정된 상태에서 하악골의 교합을 위한 최종이동량의 측정 즉, 수술 시 절단된 하악골의 위치의 이동량의 선정이 어렵고, 이를 위해서는 상대적으로 많은 과정을 거처야 하는 불편함이 있다. 이러한 복잡한 과정을 거친다하여도 많은 오차가 존재할 가능성을 배재시킬 수 없다.

이러한 오차를 줄이기 위하여 환자의 치골과 치아의 석고모형을 이용하여 가상 수술을 수행하고 있는데, 실제 모형에서의 가상 수술은 2차원 치아 이미지상에서 가상수술을 먼저 한 후 이를 기준으로 진행한다. 2차원 치아 이미지상에서 가상 수술과정을 STO(SURGICAL TREAMENT OBJECTIVE)라고 한다.

한편, 상기 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 가상수술 시 석고모형으로부터 상악을 절단하고, 절단된 상악을 실제 수술량만큼 이동시켜 부착하게 되는데, 이때에 정확한 위치 설정이 어렵고, 가상수술 시 상악의 위치를 정확하게 측정할 수 없으므로 오차발생의 여지가 있으며, 나아가서는 실제 수술시 상악의 위치 설정에 어려움이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0135322호에는 치과치료용 가상중첩장치 및 그 방법이 게시되어 있으며, 대한민국 공개특허 제 2014-0069859호에는 악 고정용 웨이퍼 제작방법이 게시되어 있다.

대한민국 공개특허 제10-2011-0135322호. 대한민국 공개특허 제 2014-0069859호.

본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 부정교합의 교정을 위한 악 교정 수술 시 절개되지 않은 하악골과 절개된 상악골의 치아를 맞추기 위한 위치정보를 정확하게 검출할 수 있는 상악 모형 수술량 측정장치를 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 상악 모형 수술량 측정장치는 베이스부재와, 상기 베이스부재의 일측에 설치되어 상악이 고정된 교합기를 지지하기 위한 지지부가 마련된 서포트부재와,

상기 서포트부재의 전면에 위치되어 상기 상악 또는 하악을 지지함과 아울러 높이를 조절 및 승강길이를 측정하기 위한 제1측정유닛을 가지는 적어도 세 개의 지지유닛과,

상기 베이스부재에 설치된 가이드레일을 따라 Y축방향으로 이송되는 이송테이블과, 상기 베이스부재의 일측에 설치되어 상기 Y축방향으로 이송테이블의 이송량을 측정하여 상기 지지유닛들의 Y축 이동위치를 측정하는 위한 제 2측정유닛과,

상기 이송테이블에 설치되여 X 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 지지유닛들의 X축 방향이 이동위치를 측정하기 위한 제 3측정유닛을 구비한 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 지지유닛은 베이스부재에 부착되어 위치를 고정하기 위한 지지베이스와, 상기 지지베이스에 수직으로 설치되는 스케일홀더와, 상기 스케일홀더에 설치된 제1측정유닛에 의해 승강높이를 측정할 수 있는 지지핀을 구비한다. 상기 지지베이스는 영구자석으로 이루어져 베이스부재의 임의의 위치에 고정될 수 있으며, 상기 제 1측정유닛은 마이크로미터로 이루어질 수 있다.

상기 제 2측정유닛은 버어니어캘리퍼스로 이루어질 수 있는데, 이 제 2측정유닛은 상기 가이드레일과 나란하게 설치되는 제 1어미자와, 상기 제1어미자를 따라 이동 되며, 상기 이송테이블과 연결되어 이동테이블이 Y축 방향으로 이동량을 표시하는 제 1디스플레이부를 구비한다.

상기 제 3측정유닛은 이송테이블에 설치되어 이송테이블과 같이 이동되며, X 축방향으로 설치되는 제 2어미자와, 상기 제2어미자를 따라 이동 되며, 상기 이송테이블과 연결되어 이동테이블이 X축 방향으로 이동량을 표시하는 제 2디스플레이부를 구비한다.

본 발명의 상악 모형 수술량 측정장치는 악교정 수술 시 절단된 상악의 고정위치를 가상수술 시 정확하게 반영할 수 있으므로 가상수술을 부정교합의 수술계획과 수술의 성공률을 상대적으로 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 상악 모형 수술량 측정장치 검출장치의 사시도,
도 2는 지지유닛을 발췌하여 도시한 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 상악 모형 수술량 측정장치의 일부절제 평면도,
도 4는 석고모형의 상악절단 전 위치를 측정하는 상태를 나타내 보인 사시도,
도 5는 석고모형으로부터 절단된 상악의 위치를 조정하는 상태를 나타내 보인 사시도,
도 6은 상악이 지지유닛에 의해 지지된 상태를 나타내 보인 사시도,
도 7은 석고모형에 상악이 부착된 상태를 나타내 보인 사시도.

본 발명에 따른 상악 모형 수술량 측정장치는 악교정수술 시 상악과 정교환 교합을 위하여 절단된 상악의 수술량 즉, 상악의 접합을 위한 위치를 정확하게 측정하기 위한 것으로, 그 일 실시예를 도 1 내지 도 2에 나타내 보였다.

도면을 참조하면 본 발명에 따른 상악 모형 수술량 측정장치(10)는 상면이 평활한 정반상의 베이스부재(11)와, 상기 베이스부재(11)의 일측 가장자리에 설치되는 서포트부재(12)을 구비한다. 상기 서포트부재(12)에는 환자의 턱운동을 제현하기 위한 석고모형이 고정된 교합기(20)의 상악측 또는 하악측을 고정하기 위한 교합기 고정부(13)를 더 구비한다.

그리고 본 발명의 상악 모형 수술량 측정장치(10)는 서포트부재(12)의 전면에 위치되어 상기 상악의 석고모형을 지지함과 아울러 높이를 조절 및 높이조절에 따른 승강변위를 측정하기 위한 제1측정유닛(110)을 가지는 적어도 세 개의 지지유닛(30)들을 구비한다.

그리고 상기 베이스부재(11)에 설치된 가이드레일(51)을 따라 Y축방향으로 이송되는 이송테이블(50)과, 상기 베이스부재(11)의 일측에 설치되어 상기 Y축방향으로 이송테이블(50)의 이송량을 측정하여 상기 지지유닛(30)들의 Y축 이동위치를 측정하는 위한 제 2측정유닛(120)과, 상기 이송테이블에 설치되어 X 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 지지유닛들의 X축 방향이 이동위치를 측정하기 위한 제 3측정유닛(130)을 구비한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 상악 모형 수술량 측정장치를 구성요소별로 보다 상세하게 설명하면, 다음과 같다.

상기 베이스부재(11)는 상면이 평활한 정반의 형상으로 형성된 것으로, 베이스부재(11)의 하면에는 수평을 조절하기 위한 높이 조절부(미도시)가 더 구비될 수 있다.

그리고 상기 지지유닛(30)는 적어도 세 개 이상을 구비한 것으로, 각각의 구성은 서로 동일하다. 상기 지지유닛(30)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 베이스부재(11)에 수직으로 설치되어 석고모형을 지지할 수 있는 것으로, 상기 베이스부재(11)의 상면에 부착될 수 있도록 자석으로 이루어진 지지베이스(31)를 구비하고, 상기 지지베이스(31)에는 스케일홀더(32)가 수직으로 설치되고, 상기 스케일홀더(32)에는 제1측정유닛(110)에 의해 승강되며 승강높이를 측정할 수 있는 지지핀(33)이 설치된다. 상기 제 1측정유닛(110)은 마이크로미터로 이루어질 수 있으며, 상기 지지핀(33)은 마이크로미터의 스핀들로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.

상기 지지핀(33)의 단부는 석고모형의 일점을 지지할 수 있도록 첨예한 구조 즉, 침상의 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 지지핀(33)은 제 1측정유닛(110)인 마이크로미터의 스핀들에 별도의 결합부재(34)에 의해 결합될 수 있다. 상기 지지베이스(31)의 하면은 평활한 구조로 이루어져 베이스부재(11)의 상면에 부착 시 스케일홀더(32) 및 지지핀(33)이 수직상태를 유지할 수 있도록 함이 바람직하다. 상기 지지유닛(30)은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 상기 지지유닛(30)들에 의해 지지된 상악의 석고모양의 모의 실험을 통하여 절개된 상악의 높이 조절에 따른 위치정보를 수집할 수 있는 구조이면 가능하다.

상기 제 2측정유닛(120)은 가이드레일(51)을 따라 서포트부재(12)에 대해 전,후진 즉, Y축 방향으로의 이송테이블(50)의 이동량을 측정함과 아울러 지지유닛(30)의 Y 방향의 위치를 검출할 수 있는 것으로, 버어니어 캘리퍼스로 이루어질 수 있다. 상기 가이드레일(51)과 나란하게 설치된다.

상기 제 2측정유닛(120)은 상기 가이드레일과 나란하게 설치되는 제 1어미자와, 상기 제1어미자(121)를 따라 이동 되며, 상기 이송테이블(50)과 연결되어 이동테이블이 Y축 방향으로 이동량을 표시하는 제 1디스플레이부(122)를 구비한다.

상기 제 3측정유닛(130)은 상기 이송테이블(50)에 설치되어 이송테이블(50)에 대해 X 축방향으로 지지유닛(30)의 이동량 위치정보를 확보하기 위한 것으로, 상기 이송테이블(50)에 X축 방향으로 설치되는 제 2어미자(131)가 설치된다. 상기 제 2어미자에는 이를 따라 이동하면 상기 지지유닛(30)의 X방향으로의 위치를 정보를 확보하기 위한 제 2디스플레이부(132)가 설치되고, 상기 제 2디스플레이부(132)의 전면에는 상기 지지베이스(31)의 위치정보를 정확하게 확보할 수 있도록 지지베이스(31)가 끼워지는 탐촉플레이트(133)가 설치된다. 상기 제 2어미자(131)에는 별도의 제 2디스플레이부(132)가 설치될 수도 있다. 상기 탐촉플레이트(133)는 지지베이스(31)의 일측모서리부가 접촉될 수 있도록 지지베이스삽입부(133a)가 형성될 수 있다. 그리고 상기 베이스부재(11)의 상면에는 제 2,3측정유닛(120)(130)의 영점조정을 위한 기준블록(140)이 설치된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 상악 교합 교정량 검출장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 통상적인 방법 즉, 두개골분석법(cephalometrics), 방사선이미지의 측면사진 등을 이용하여 환자의 부정교합상태을 파악한 상태에서, 페이스 보(face bow)를 이용해 환자의 치아와 두개골의 상대적인 3차원 위치를 획득함과 아울러 음형치아틀을 이용하여 치아 모형을 석고로 제작하여 석고모형을 얻는다.

그리고 교합기(articulator)를 이용하여 치아의 자국을 갖는 음형 치아틀을 포함하는 페이스보를 교합기에 체결하고 상악 석고모형과 하악 석고모형을 마운팅 한다. 교합기는 프랑크포트면(frankfort horizontal plane)을 기준으로 사람의 턱관절운동을 구현하기 위한 기구로서, 석고모형을 이용하여 턱운동을 재현한다. 즉, 교합기는 상악치아 및 하악치아의 석고모형 사이에 배치된 치아자국을 갖는 음형 치아틀 즉, 웨이퍼를 이용해 턱운동을 실제와 같이 재현한다.

교합기에 의해 재현된 턱운동을 확인한 후 수술계획(절단된 상악골을 이동시키기 위한 값을 설정)을 세운다. 그리고 상악치아 석고모형(200)이 지지된 교합기의 일측을 분리하여 도 1에 도시된 바와 같이 서포트부재(12)의 교합기 고정부(13)에 장착한다.

이 상태에서 상기 제 2측정유닛(120)과 제 3측정유닛(130)을 영점조정한다. 상기 제 2,3측정유닛(120)(130)의 영점조정은 가이드레일(51)을 따라 이송테이블(50)을 이송시킴과 아울러 제 2디스플레이부(132)를 제 2어미자(131)을 따라 이동시켜 탐촉플레이트(133)의 지지베이스삽입부(133a)에 기준블록(140)에 삽입되어 접촉된 상태에서 상기 제1,2디스플레이부(122)(132)를 초기 위치로 세팅한다.

그리고 분리된 교합기(20)에 의해 상악치아 석고모형(200)이 지지된 상태에서 세 개의 지지유닛(30)을 이용하여 상악치아석고모형(200)의 전면과 양측면에 지지핀(33)을 각각 접촉시킴과 아울러 제 1측정유닛(110)인 마이크로미터를 이용하여 모형치아의 전면과 양측면의 높이에 대한 수치정보를 확보한다.

그리고 상기 제 2측정유닛(120)을 이용하여 각 지지유닛(30)의 Y축 위치의 수치정보를 확보함과 아울러 제 3측정유닛(130)을 이용하여 X축 수치정보를 확보한다.

상기와 같이 석고모형의 가상수술을 하기 전 상악의 위치정보의 확보가 완료되면, 상악치아 석고모형(200)을 이용해 가상수술을 하기 위한 기준점을 상악치아 석고모형에 표시한 후 상기와 같이 계측을 완료한 석고모형(200)은 표시선을 따라 절단한다.

그리고 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 절단된 석고모형의 상악골(210)을 위치정보가 확보 된 상기 세 지지유닛(30)들에 올려 놓은 후 상악골(210)을 지지시킨다. 그리고 상기 제 2,3측정유닛(120)(130)을 이용하여 상기 지지유닛(30)의 수술계획에 따라 이동시킨다. 즉, 수술계획에 따라 상악골(210)을 지지하는 지지유닛(30)의 제 1측정유닛을 이용하여 상악골의 전,후측 또는 양측을 승강시시키거나 지지유닛(30)을 이용하여 이동시키면서 수술량을 정확하게 측정한다.

즉, 가상수술과정에서 지지유닛(30)의 제1 측정유닛(110)을 이용하여 상악골의 상하 좌우전후 방향 높이조정에 따른 수치정보를 확보하고, 세 지지유닛(30)들의 이송량을 이용하여 절단된 상악골의 이동량의 수치정보를 확보함으로써 상악골(210)의 이동에 따른 X,Y,Z 축의 상악 모형 수술량 좌표값을 확보한다. 이 상태에서 왁스를 교합기에 지지된 석고모형에 상악골을 접합한다.

가상수술이 완료된 상태의 교합기를 상하악을 결합한 후, 상하 석고모형치아의 사이의 공간에 복합재료(레진)를 굳혀 실제 수술을 위한 치아의 음형틀인 웨이퍼의 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.

상술한 바와 같이 본원 발명의 상악 모형 수술량 측정장치는 가상수술을 통하여 절단된 상악골의 접합을 위한 위치 정확한 수치정보를 확보할 수 있으므로 악교정수술의 신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명의 상악 모형 수술량 측정장치는 각종 악교정 수술에 널리 적용 가능하다.

Claims (4)

1. 베이스부재와, 상기 베이스부재의 일측에 설치되어 상악이 고정된 교합기를 지지하기 위한 지지부가 마련된 서포트부재와,
   상기 서포트부재의 전면에 위치되어 상악골을 지지함과 아울러 높이를 조절 및 승강길이를 측정하기 위한 제1측정유닛을 가지는 적어도 세 개의 지지유닛과,
   상기 베이스부재에 설치된 가이드레일을 따라 Y축방향으로 이송되는 이송테이블과, 상기 베이스부재의 일측에 설치되어 상기 Y축방향으로 이송테이블의 이송량을 측정하여 상기 지지유닛들의 Y축 이동위치를 측정하는 위한 제 2측정유닛과,
   상기 이송테이블에 설치되여 X 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 지지유닛들의 X축 방향이 이동위치를 측정하기 위한 제 3측정유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 상악 모형 수술량 측정장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 지지유닛은 베이스부재에 부착되어 위치를 고정하기 위한 지지베이스와, 상기 지지베이스에 수직으로 설치되는 스케일홀더와, 상기 스케일홀더에 설치된 제1측정유닛에 의해 승강높이를 측정할 수 있는 지지핀을 구비한 것을 특징으로 하는 상악 모형 수술량 측정장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 지지베이스는 영구자석으로 이루어져 베이스부재의 임의의 위치에 고정될 수 있으며, 상기 제 1측정유닛은 마이크로미터로 이루어진 것을 특징으로 하는 상악 모형 수술량 측정장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제 2측정유닛은 상기 가이드레일과 나란하게 설치되는 제 1어미자와, 상기 제1어미자를 따라 이동 되며, 상기 이송테이블과 연결되어 이동테이블이 Y축 방향으로 이동량을 표시하는 제 1디스플레이부를 구비하며,
   상기 제 3측정유닛은 이송테이블에 설치되어 이송테이블과 같이 이동되며, X 축방향으로 설치되는 제 2어미자와, 상기 제2어미자를 따라 이동 되며, 상기 이송테이블과 연결되어 이동테이블이 X축 방향으로 이동량을 표시하는 제 2디스플레이부를 구비한 것을 특징으로 하는 상악 모형 수술량 측정장치.

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