KR101706334B1 - 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

Abstract

임플란트의 식립을 위한 시술공의 드릴링시 편의성 및 정확성이 향상되도록, 본 발명은 피시술자의 구강 내부에 대한 CT 촬영 이미지 및 오랄스캔 이미지가 획득되되, 상기 획득된 CT 촬영 이미지 및 오랄스캔 이미지의 정합을 통해 3차원 통합 이미지가 획득되는 제1단계; 상기 3차원 통합 이미지로부터 기설정된 임플란트 식립 위치에 대응되도록 시술공의 직경, 위치 및 방향이 설정되는 제2단계; 상기 시술공의 직경에 따라 디지털 드릴 라이브러리로부터 가상 드릴 이미지가 추출되되, 상기 시술공의 방향에 따른 드릴링시 간섭 방지를 위해 상기 가상 드릴 이미지의 최외각에 돌출된 스토퍼부가 통과되는 도입부가 형성되도록 가이드몸체부의 외부 프로파일이 설정되는 제3단계; 및 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일에 따라 서지컬 가이드가 제조되는 제4단계를 포함하는 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법을 제공한다.

Description

치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법 및 제조장치{method for manufacturing surgical guide of dental implant and apparatus for manufacturing thereof}

본 발명은 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 임플란트의 식립을 위한 시술공의 드릴링시 편의성 및 정확성이 향상되는 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법 및 제조장치에 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 등을 소재로 제조된 픽스츄어를 치아가 빠져나간 치조골에 심은 뒤, 인공치아를 고정시켜 치아의 기능을 회복하도록 하는 시술이다.

임플란트 시술은 치조골에 시술공을 형성하고 픽스츄어를 식립한 후 픽스츄어에 어버트먼트 및 크라운을 결합하는 과정으로 이루어지게 된다. 여기서, 시술공을 형성하는 시술 및 픽스츄어를 식립하는 시술은 환자마다 많은 차이가 있는데, 환자의 치조골의 상태나 임플란트가 필요한 치아의 위치 등 다양한 요인을 고려하여 임플란트의 식립 위치, 방향, 깊이를 결정하기 때문이다.

이와 같은, 시술공 형성 내지 픽스츄어 식립 과정은 시술 경험이 풍부하지 않은 초심자뿐만 아니라 경험자에게도 시술의 깊이 및 방향을 정확하게 가늠하기가 상당히 어렵다는 난점이 있다.

이에, 최근에는 환자의 구강에 대한 CT 촬영과 오랄스캔을 통해 획득된 3차원 영상 이미지를 이용하여 서지컬 가이드(surgical guide)를 제작하고, 서지컬 가이드를 이용하여 시술공 드릴링 및 픽스츄어 식립 시술을 보조하는 방법이 사용된다.

여기서, 상기 서지컬 가이드는 일정한 두께로 임플란트 식립 위치의 주변부 치아 내지 잇몸부를 감싸 고정되도록 구비되는 가이드몸체부와, 상기 가이드몸체부에서 픽스츄어의 식립 위치에 대응되는 부분을 따라 형성된 가이드홀을 포함하며, 상기 가이드홀을 통해 드릴장치의 외주가 지지되어 드릴링 위치, 방향, 깊이 등이 조절될 수 있다.

그리고, 상기 드릴장치에는 반경방향 외측으로 돌설된 스토퍼부가 구비되며, 상기 스토퍼부가 가이드홀의 테두리에 안착됨에 따라 드릴링 깊이가 제한될 수 있다.

그러나, 종래에는 상기 시술공의 방향에 따라 드릴링시 스토퍼부가 상기 가이드몸체부에서 피시술자의 치아 내지 잇몸부를 감싸며 돌출되는 부분에 걸려버려 드릴장치가 가이드홀의 내부로 원활하게 삽입되지 못하는 문제점이 있었다.

더욱이, 드릴링 시술은 잇몸 제거, 치조골 위치 설정, 평탄화, 초기홀 형성 및 확장, 나사산 형성 등 다양한 단계로 이루어지며, 각 단계별로 상이한 직경과 형상을 가진 드릴장치 및 드릴보조장치가 사용되는데, 드릴장치의 종류에 따라 스토퍼부의 크기가 다른 경우가 많았다.

이로 인해, 드릴링시 스토퍼부의 걸림으로 인해 시술이 중단되는 경우가 잦았으며, 가이드몸체부에서 스토퍼부에 걸림되는 부분을 수작업으로 제거하기 위해 시술이 지연되고, 드릴링 시술의 중단 및 재시작으로 최종 형성된 시술공의 정확도가 저하되는 문제점이 있었다.

한국 등록특허 제10-0977911호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 임플란트의 식립을 위한 시술공의 드릴링시 편의성 및 정확성이 향상되는 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법 및 제조장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 피시술자의 구강 내부에 대한 CT 촬영 이미지 및 오랄스캔 이미지가 획득되되, 상기 획득된 CT 촬영 이미지 및 오랄스캔 이미지의 정합을 통해 3차원 통합 이미지가 획득되는 제1단계; 상기 3차원 통합 이미지로부터 기설정된 임플란트 식립 위치에 대응되도록 시술공의 직경, 위치 및 방향이 설정되는 제2단계; 상기 시술공의 직경에 따라 디지털 드릴 라이브러리로부터 가상 드릴 이미지가 추출되되, 상기 시술공의 방향에 따른 드릴링시 간섭 방지를 위해 상기 가상 드릴 이미지의 최외각에 돌출된 스토퍼부가 통과되는 도입부가 형성되도록 가이드몸체부의 외부 프로파일이 설정되는 제3단계; 및 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일에 따라 서지컬 가이드가 제조되는 제4단계를 포함하는 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법을 제공한다.

여기서, 상기 제3단계에서, 상기 도입부는 상기 시술공에 대응되도록 상기 3차원 통합 이미지에 가상 배치된 상기 가상 드릴 이미지의 이동시 상기 스토퍼부의 이동궤적에 대응하여 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상기 제3단계는, 상기 피시술자의 구강 내부를 감싸도록 설정된 상기 가이드몸체부의 내부 프로파일로부터 기설정된 조형 알고리즘을 통해 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일이 설정되어 가상 가이드몸체부 이미지가 설정되는 단계와, 상기 가상 가이드몸체부 이미지 및 상기 가상 드릴 이미지의 스토퍼부 이동궤적 간의 중첩부가 산출되어 제거되는 단계와, 상기 중첩부가 제거된 상기 가상 가이드몸체부 이미지로부터 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일이 재설정되는 단계를 포함함이 바람직하다.

또한, 상기 제3단계는, 상기 디지털 드릴 라이브러리로부터 상기 추출된 가상 드릴 이미지에 대응되는 가상 핸드피스 이미지가 추출되는 단계와, 상기 추출된 가상 핸드피스 이미지의 결합헤드가 통과되는 상기 도입부가 형성되도록 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일이 재설정되는 단계를 포함함이 바람직하다.

한편, 복수의 드릴장치에 대한 외형정보를 포함하는 디지털 드릴 라이브러리를 저장하는 데이터 저장부; 피시술자의 구강 내부에 대한 CT 촬영 이미지 및 오랄스캔 이미지를 정합하여 3차원 통합 이미지를 획득하는 이미지 정합부; 상기 디지털 드릴 라이브러리로부터 상기 3차원 통합 이미지를 통해 산출된 시술공의 직경에 대응되는 드릴장치의 가상 드릴 이미지를 추출하고, 상기 시술공의 방향에 따른 드릴링시 간섭 방지를 위해 상기 가상 드릴 이미지의 최외각에 돌출된 스토퍼부가 통과되는 도입부가 형성되도록 가이드몸체부의 외부 프로파일을 설정하는 이미지 연산처리부; 및 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일에 따라 서지컬 가이드를 제조하는 성형부를 포함하는 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조장치를 제공한다.

상기 해결 수단을 통해서, 본 발명의 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법 및 제조장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일이 디지털 드릴 라이브러리로부터 추출된 가상 드릴 이미지를 고려하여 가이드홀의 입구측에 스토퍼부가 통과되는 도입부가 형성되도록 설정되므로 드릴장치가 가이드몸체부로 인한 간섭 없이 가이드홀로 원활하게 삽입될 수 있으며 걸림 현상으로 인한 시술 지연이 방지되어 제품의 정확성 및 시술편의성이 향상될 수 있다.

둘째, 상기 가상 가이드몸체부 이미지 및 가상 드릴 이미지 간의 3차원 좌표 비교에 따라 중첩부를 산출하여 제거하는 간단한 과정을 통해 도입부가 형성된 가이드몸체부의 외부 프로파일이 획득될 수 있어 복잡한 알고리즘 없이도 외부 프로파일의 설정 과정이 자동화될 수 있으며, 이미지 연산량의 최소화로 제품의 생산성이 향상될 수 있다.

셋째, 종래에 시술자의 경험에 따라 드릴장치가 선택되는 것과 달리 디지털 드릴 라이브러리로부터 시술공의 직경에 적합한 가상 드릴 이미지가 추출되므로 가이드몸체부의 외부 프로파일 설정을 위한 객관적인 기준이 제시될 수 있으며, 추출된 가상 드릴 이미지에 따라 제조된 서지컬 가이드의 가이드홀 입구측 구조에 적합한 드릴장치가 선택 사용될 수 있으므로 제품의 정확성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법에서 3차원 통합 이미지를 나타낸 예시도.
도 3, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법에서 가이드몸체부의 외부 프로파일 설정 과정을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조장치를 나타낸 블록도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법 및 제조장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법을 나타낸 흐름도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법에서 3차원 통합 이미지를 나타낸 예시도이며, 도 3, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법에서 가이드몸체부의 외부 프로파일 설정 과정을 나타낸 예시도이다.

여기서, 임플란트 시술은 상실된 치아를 인공의 보철물로 대체하는 시술을 의미하며, 상기 보철물은 치관을 대체하는 크라운, 치근을 대체하는 픽스츄어, 크라운과 픽스츄어를 연결하는 어버트먼트를 포함한다.

그리고, 임플란트 시술은 드릴을 이용한 시술공 형성과, 형성된 시술공에 픽스츄어를 식립하는 과정 등을 통해 수행되며, 드릴링 및 픽스츄어 식립 시술이 정확한 방향 및 위치에 수행될 수 있도록 서지컬 가이드(surgical guide)라고 하는 보조 기구를 사용한다.

여기서, 상기 서지컬 가이드는 피시술자의 구강 내부에서 임플란트 식립 위치를 포함하는 시술 대상부분을 감싸 고정되는 가이드몸체부와, 상기 가이드몸체부에서 상기 임플란트 식립 위치에 대응되는 부분에 형성되어 드릴링의 방향 및 위치를 안내하는 가이드홀을 포함한다.

도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법은 다음과 같은 과정으로 이루어진다.

먼저, 피시술자의 구강 내부에 대한 CT 촬영 이미지 및 오랄스캔 이미지가 획득되되, 상기 획득된 CT 촬영 이미지 및 오랄스캔 이미지의 정합을 통해 3차원 통합 이미지(1)가 획득된다(s10).

여기서, 상기 CT 촬영 이미지는 치아의 치관 부분(잇몸 외부로 나타난 치아 상부측), 치근(잇몸 내부에서 치조골과 결합되는 치아 하부측), 치조골 등 내부 조직에 대한 정보를 제공할 수 있으며, 상기 오랄스캔 이미지는 외부로 드러난 치아의 치관 부분의 형상과 치아 주변의 잇몸 형상에 대한 정보를 제공할 수 있다.

이때, 상기 오랄스캔 이미지는 오랄스캐너 등을 통해 피시술자의 구강 내부를 직접 스캔하여 획득되거나 피시술자의 구강 내부를 음각으로 본뜬 인상 모델이나 인상 모델의 양각을 통해 생성한 석고 모델을 스캔하여 획득되는 것도 가능하며, 인상 모델의 스캔 이미지는 반전되어 오랄스캔 이미지로 사용될 수 있다.

그리고, 도 1 내지 도 2를 참조하면, 상기 오랄스캔 이미지 및 CT 촬영 이미지는 공통부분인 치관 내지는 피시술자의 구강 내부에 설치된 레퍼런스 마커를 기준으로 정합될 수 있으며, 정합을 통해 획득된 3차원 통합 이미지(1)는 치아 외부 및 내부 조직에 대한 종합적인 정보를 제공할 수 있다.

즉, 상기 3차원 통합 이미지(1)는 치조골(2)의 골량, 골밀도, 분포, 치조골(1) 각 부분에 대한 잇몸(7)의 두께 등의 정보를 제공할 수 있으며, 이를 이용하여 정확한 임플란트 시술 계획이 수립되고, 서지컬 가이드의 제조를 위한 기본적인 정보가 획득될 수 있다.

한편, 도 2 내지 도 3을 참조하면, 상기 3차원 통합 이미지(1)가 획득되면(s10), 상기 3차원 통합 이미지로(1)부터 기설정된 임플란트 식립 위치(4)에 대응되도록 시술공(8)의 직경, 위치 및 방향이 설정된다(s20).

여기서, 상기 임플란트 식립 위치(4)는 치아가 손상되어 발치가 요구되거나 발치로 인해 치아가 제거되어 임플란트 시술이 요구되는 부분 중 피시술자가 시술을 원하는 부분을 의미하며, 하나 또는 복수로 설정될 수 있다.

그리고, 상기 3차원 통합 이미지(1)는 CT 촬영 이미지에 포함된 치관, 치근, 치조골 등의 조직정보와, 오랄스캔 이미지에 포함된 치관, 잇몸의 외형정보가 치관을 기준으로 매칭되어 구강 내부에 대한 종합적인 정보를 제공할 수 있다.

즉, 상기 3차원 통합 이미지(1)를 통해, 임플란트 식립 위치(4)의 주변 치아(3) 배열, 치조골(2)의 두께, 골량, 표면 형상, 잇몸(7)의 형상, 치조골(2)과 잇몸(7)의 위치 관계 등이 산출되어 이미지로 변환 표시될 수 있으며, 임플란트 식립 위치(4)의 치근을 대체하는데 적합한 픽스츄어(6)의 직경, 방향, 위치, 길이 등이 산출될 수 있다.

이때, 상기 픽스츄어(6)의 직경, 방향, 위치, 길이 등이 산출되면, 상기 피시술자의 구강 내부에서 상기 픽스츄어(6)가 식립될 시술공(8)의 직경, 위치, 방향, 깊이 등이 설정될 수 있다.

그리고, 상기 시술공(8)의 위치 및 방향에 따라 드릴링 시술을 안내하기 위한 가이드홀(11)의 위치 및 방향이 설정될 수 있다. 상세히, 상기 드릴링 시술에 사용되는 드릴장치는 실질적인 절삭을 수행하는 절삭부(21), 상기 절삭부(21)에 연결되되 상기 가이드홀(11)에 삽입되는 가이드부(22), 상기 가이드부(22)에 연결되되 상기 가이드홀(11)의 테두리에 걸림되도록 반경 방향 외측으로 돌설된 스토퍼부(23)를 포함한다.

이때, 상기 가이드홀(11)의 내부에 상기 가이드부(22)가 삽입되어 회전지지됨에 따라 상기 드릴장치의 드릴링 시술 방향 및 위치가 안내될 수 있으며, 상기 가이드홀(11)의 테두리에 상기 스토퍼부(23)가 걸림됨에 따라 드릴장치의 삽입 깊이가 조절될 수 있다.

물론, 상기 가이드부(22)의 외경 및 가이드홀(11)의 내경이 상이한 경우에는 가이드부(22)의 외주에 결합되어 가이드홀(11)의 내주에 회전지지되는 보조지그장치(미도시) 등이 사용되는 것도 가능하며, 상기 스토퍼부(23) 및 가이드홀(11)의 테두리 사이의 간격 조절을 위한 보조스토퍼장치(미도시) 등이 사용되는 것도 가능하다.

여기서, 상기 가이드홀(11)의 방향은 상기 시술공(8)의 형성 방향과 동일하게 설정될 수 있으며, 상기 시술공(8)의 중심을 따라 형성된 가상선(8a)에 의해 설정될 수 있다. 이때, 상기 가상선(8a)은 3차원 벡터 데이터의 좌표값을 이용한 이미지 연산 과정을 통해 자동으로 산출되는 것도 가능하며, 수동으로 입력되는 것도 가능하다.

그리고, 상기 3차원 통합 이미지(1)에 표시된 임플란트 식립 위치(4)의 주변 치아(3) 배열과, 잇몸(7) 형상 등을 통해 상기 가이드몸체부의 내부 프로파일(12)이 설정될 수 있으며, 상기 가이드몸체부의 내면에 상기 피시술자의 구강 내부를 감싸 고정되는 고정홈부가 형성될 수 있다.

이때, 상기 가이드몸체부의 내부 프로파일(12)과 상기 시술공(8)의 중심을 따라 형성된 가상선(8a)의 교차 부분을 통해 상기 가이드홀(11)의 위치가 설정될 수 있으며, 상기 가이드홀(11)의 직경은 드릴장치의 가이드부(22)에 대응하여 형성됨이 바람직하다.

한편, 도 3 내지 도 4를 참조하면, 상기 시술공(8)의 직경, 위치 및 방향이 설정되면(s20), 상기 시술공(8)의 직경에 따라 디지털 드릴 라이브러리로부터 가상 드릴 이미지(20)가 추출된다(s30).

상세히, 상기 디지털 드릴 라이브러리는 복수개의 드릴장치에 대한 외형정보, 각 드릴장치의 시술공 직경 데이터, 시술공 직경에 따른 단계별 드릴링 정보를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 외형정보는 각 드릴장치의 절삭날(21), 가이드부(22), 스토퍼부(23)에 대한 형상 정보를 의미하며 3차원 벡터 데이터로 구비될 수 있다. 이때, 상기 3차원 벡터 데이터를 통해 각 드릴장치가 이미지로 변환되어 상기 3차원 통합 이미지(1) 내에 가상 드릴 이미지(20)로 표시될 수 있다.

그리고, 상기 시술공 직경 데이터는 드릴장치를 이용한 드릴링시 형성되는 시술공의 직경을 나타내고, 상기 시술공 직경 데이터는 드릴장치별로 매칭되어 구비되며, 상기 시술공 직경 데이터를 통해 시술공의 직경에 맞는 드릴장치가 선택되고 가상 드릴 이미지(20)로 추출될 수 있다.

또한, 상기 단계별 드릴링 정보는 시술공의 직경에 따라 요구되는 드릴링 단계와, 각 단계에 사용되는 드릴장치의 치수정보를 연계하여 나타내는 정보를 의미한다.

예를 들어, 시술공의 직경이 3mm인 경우, 상기 단계별 드릴링 정보는 4mm의 잇몸제거용 티슈펀치, 3mm의 치조골 평탄화용 본플레이트닝 드릴, 2mm의 위치설정용 가이드 드릴, 2mm의 초기공 형성용 이니셜 드릴, 2.5mm/2.7mm의 확공용 파이널 드릴, 3mm의 나사산 형성용 탭드릴 등을 순차적으로 사용함을 나타낼 수 있다.

이에 따라, 시술공의 직경이 설정되면, 상기 디지털 드릴 라이브러리의 시술공 직경 데이터를 통해 설정된 시술공의 직경에 매칭되는 가상 드릴 이미지가 추출될 수 있다.

이때, 단계별 드릴링 정보에 따라 시술공 형성시 연계 사용되는 단계별 드릴장치에 대응되는 가상 드릴 이미지가 복수 추출되는 것도 가능하며, 상기 각 가상 드릴 이미지는 스토퍼부 및 가이드부가 동일한 직경 내지 면적을 갖도록 추출됨이 바람직하다.

물론, 상기 디지털 드릴 라이브러리를 통한 가상 드릴 이미지의 추출 단계는 보유 드릴장치를 입력하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 입력된 드릴장치에 대응되는 가상 드릴 이미지 및 단계별 드릴링 정보가 추출될 수 있다.

즉, 상기 디지털 드릴 라이브러리는 다양한 제조회사로부터 생산된 드릴장치의 외형 정보를 포괄하여 보유하도록 구비됨이 바람직하다. 이때, 시술자 개인이 보유하는 드릴장치는 시술자의 취향이나 사용빈도 등에 따라 한정되어 있다.

이때, 입력된 보유 드릴장치에 대응하여 상기 디지털 드릴 라이브러리의 데이터 베이스가 한정되어 보유 드릴장치에 대응되는 가상 드릴 이미지만 추출될 수 있으며, 데이터 베이스가 한정된 경우에 추출된 복수 가상 드릴 이미지의 스토퍼부 및 가이드부는 상호 상이한 직경 내지 면적을 가지는 것도 가능하다.

이처럼, 종래에 시술자의 경험에 따라 드릴장치가 선택되는 것과 달리, 시술공의 직경이 선택되면 상기 디지털 드릴 라이브러리의 데이터 베이스를 통해 시술공의 직경에 적합한 드릴장치가 객관적으로 추출될 수 있어 시술의 정확성이 향상될 수 있다.

그리고, 상기 가상 드릴 이미지(20)의 추출과 함께, 상기 시술공(8)의 방향에 따른 드릴링시 간섭 방지를 위해 상기 가상 드릴 이미지(20)의 최외각에 돌출된 스토퍼부(23)가 통과되는 도입부가 형성되도록 가이드몸체부의 외부 프로파일(13)이 설정된다(s30).

여기서, 상기 가이드몸체부는 상기 피시술자의 구강 내부를 감싸 고정되되, 상기 가이드홀(11)을 통한 드릴링시 진동 등으로 인해 변형되거나 파손되지 않도록 소정의 강성을 갖는 두께로 형성됨이 바람직하며, 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일(13)은 기본적으로 상기 설정된 내부 프로파일(12)에 대응하여 형성됨이 바람직하다.

이때, 상기 가이드몸체부는 주변 치아(3)를 감싸는 형상과 두께로 구비되므로, 주변 치아(3)의 배열, 시술공(8)의 방향에 따라 가이드홀(11)의 입구측에 드릴장치의 삽입을 위한 공간이 부족할 수 있다.

여기서, 상기 도입부는 상기 가이드홀(11)의 입구측에 대응되는 가이드몸체부가 드릴장치 내지는 가상 드릴 이미지(20)의 이동을 방해하지 않도록 개구되는 부분을 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다.

그리고, 상기 시술공(8)의 방향에 따른 드릴링시 드릴장치의 이동은 상기 가상 드릴 이미지(20)의 중심선이 상기 시술공(8)의 중심선(8a)을 따라 정렬된 상태에서 이동되는 것과 동일한 의미로 이해할 수 있다.

한편, 상기 도입부는 상기 시술공(8)에 대응되도록 상기 3차원 통합 이미지(1)에 가상 배치된 상기 가상 드릴 이미지(20)의 이동시 상기 스토퍼부(23)의 이동궤적에 대응하여 형성됨이 바람직하다.

즉, 상기 도입부는 상기 가상 드릴 이미지(20)의 중심선이 상기 가이드홀(11)의 방향을 나타내는 가상선(8a)을 따라 정렬된 상태에서 상기 가상 드릴 이미지(20)의 절삭날(21)이 상기 가이드홀(11)을 통과하여 상기 시술공(8)의 끝단까지 삽입되기까지의 스토퍼부(23)의 이동궤적에 대응하여 형성될 수 있다.

상세히, 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일(13)이 설정되는 단계(s30)에서, 상기 가상 드릴 이미지(20)가 추출되면, 상기 산출된 위치 및 방향에 따라 상기 시술공(8)이 상기 3차원 통합 이미지(1)에 가상 배치되고, 상기 추출된 가상 드릴 이미지(20)가 상기 시술공(8)에 대응하여 가상 배치될 수 있다.

여기서, 상기 임플란트 식립 위치(4)에 설치될 크라운의 방향, 크기, 저작 압력에 따라 픽스츄어(6)의 직경, 위치, 방향 등이 설정될 수 있으며, 상기 시술공(8)은 치조골(2)의 표면으로부터 상기 픽스츄어(6)의 하단부 외측을 연결하도록 형성될 수 있다.

물론, 상기 픽스츄어(6) 및 상기 시술공(8)은 그의 표면으로부터 기설정된 안전거리를 기준으로 인접한 다른 픽스츄어, 신경조직(5), 주변 치아(3)의 치근 등과 이격되도록 직경, 위치, 방향 등이 보정되는 것도 가능하다.

이때, 상기 기선택된 픽스츄어(6)에 따라 상기 시술공(8)의 위치, 방향, 직경 등이 선택되어 상기 3차원 통합 이미지(1)에 가상 배치될 수 있다.

그리고, 상기 가상 드릴 이미지(20)는 그의 중심선이 상기 가이드홀(11)의 방향을 나타내는 가상선(8a)을 따라 정렬되되, 절삭날(21)의 끝단이 시술공(8)의 끝단에 정렬되도록 배치될 수 있다.

여기서, 상기 시술공(8)에 대응하여 배치된 가상 드릴 이미지(20)의 중심선이 상기 가이드홀(11)의 방향을 나타내는 가상선(8a)에 정렬된 상태로 상기 가상 드릴 이미지(20)가 이동됨에 따라 드릴장치의 삽입 및 인출시 스토퍼부(23)의 이동궤적이 산출될 수 있다.

그리고, 상기 가상 드릴 이미지(20)의 절삭날(21) 끝단이 시술공(8)의 끝단에 정렬된 상태에서 가상 드릴 이미지(20)의 가이드부(22) 직경에 따라 상기 가이드홀(11)의 직경이 설정될 수 있으며, 상기 가상 드릴 이미지(20)의 절삭날(21) 단부로부터 스토퍼부(23) 하면까지의 높이에 따라 상기 가이드홀(11)의 테두리 높이가 설정되어 서지컬 가이드의 제조 단계(s40)에서 설계변수로 사용될 수 있다.

물론, 상기 가이드홀(11)은 상기 가이드몸체부에 직접 형성되는 것도 가능하며, 상기 가이드몸체부에 장착홀을 형성하고, 상기 장착홀에 장착된 슬리브(미도시)의 내부에 형성되는 것도 가능하다. 이때, 상기 슬리브(미도시)는 드릴장치의 회전시 마찰력 저감 및 마모 손상 방지를 위해 마찰계수가 낮되 높은 내마모성을 갖는 황동 등의 소재로 구비될 수 있다.

여기서, 상기 스토퍼부(23)의 이동궤적 및 상기 가이드홀(11)의 직경, 테두리 높이 등은 3차원 벡터 데이터의 좌표값을 이용하여 수치 연산으로 산출되는 것도 가능하며, 가상 드릴 이미지(20)의 가상 배치 및 이동을 통한 이미지 처리과정을 통해 산출됨이 더욱 바람직하다.

이처럼, 상기 3차원 통합 이미지(1) 내에 시술공(8) 및 시술공(8)에 대응하여 선택된 드릴장치의 가상 이미지가 표시되므로 시술시 드릴장치의 삽입 위치 등 시술과정과 주변치아(3)의 치근, 신경조직(5) 등 시술시 주요부와의 관계를 직관적으로 확인할 수 있어 시술의 안전성과 정확성이 향상될 수 있다.

여기서, 상기 도입부는 별도로 가이드몸체부의 외부 프로파일(13)이 설정되지 않은 상태에서 형성되는 것도 가능하며, 1차로 외부 프로파일(13)이 설정된 후 중첩부(14)의 제거를 통해 형성되는 것이 더욱 바람직하다.

즉, 외부 프로파일(13)이 설정되지 않은 경우, 시술공(8)의 위치, 방향 등만 설정된 상태에서 가상 드릴 이미지(20)의 이동에 따른 스토퍼부(23)의 이동궤적 전체를 제외한 부분을 따라 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일(13)로 설정되어 상기 가이드홀(11)의 입구측에 상기 도입부가 형성될 수 있다.

그리고, 1차로 외부 프로파일(13)이 설정된 경우, 상기 가이드몸체부 및 상기 추출된 가상 드릴 이미지(20)의 스토퍼부(23) 이동궤적 간의 중첩부(14)가 1차 외부 프로파일(13)에서 제거됨에 따라 상기 가이드홀(11)의 입구측에 상기 도입부가 형성될 수 있다.

이처럼, 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일(13)을 1차 설정한 후, 내부 프로파일(12)과 외부 프로파일(13) 사이의 3차원 좌표값에서 상기 스토퍼부(23)의 이동궤적과 중첩되는 부분(14)을 제거함으로써, 도입부가 형성된 가이드몸체부의 외부 프로파일(13) 설정을 위한 이미지 연산과정이 신속하게 이루어질 수 있다.

한편, 도입부가 형성된 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일(13)은 다음과 같은 과정으로 형성됨이 바람직하다.

먼저, 상기 가이드몸체부의 내부 프로파일(12)로부터 기설정된 조형 알고리즘을 통해 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일(13)이 설정되어 가상 가이드몸체부 이미지(100)가 설정된다.

여기서, 상기 조형 알고리즘은 상기 가이드몸체부의 내부 프로파일(12)에 따라 기본적인 외부 프로파일이 설정되는 설계 방법을 의미한다. 예를 들어, 상기 내부 프로파일(12)을 기준으로 일정한 두께로 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일(13)이 설정되는 것도 가능하며, 상기 가이드몸체부의 외곽부가 얇고 중심측이 두껍게 형성되도록 외부 프로파일(13)이 설정되는 것도 가능하다.

그리고, 상기 가이드몸체부의 내부 프로파일(12)과 외부 프로파일(13)이 설정되면 내/외부 프로파일 사이의 공간을 나타내는 3차원 벡터 데이터가 추출되어 상기 가상 가이드몸체부 이미지(100)로 설정될 수 있다. 이때, 설정된 가상 가이드몸체부 이미지(100)는 내부 프로파일(12)이 상기 피시술자의 구강 내부 표면에 형합되도록 상기 3차원 통합 이미지(1) 내에 가상 배치될 수 있다.

또한, 상기 가상 가이드몸체부 이미지(100) 및 상기 가상 드릴 이미지(20)의 스토퍼부(23) 이동궤적 간의 중첩부(14)가 산출되어 제거된다. 여기서, 상기 중첩부(14)는 상기 가상 가이드몸체부 이미지(100) 및 상기 가상 드릴 이미지(20)의 3차원 좌표 값 비교를 통해 산출될 수 있다.

그리고, 상기 중첩부(14)가 제거된 상기 가상 가이드몸체부 이미지(100)로부터 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일(13)이 재설정된다.

즉, 중첩부(14)가 제거된 가상 가이드몸체부 이미지(100)의 외면이 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일(13)로 재설정되고 상기 외부 프로파일에 따라 서지컬 가이드가 제조됨에 따라 상기 가이드홀(11)의 입구측에 상기 가상 드릴 이미지(20)에 대응되는 드릴장치의 스토퍼부가 통과 가능한 도입부가 형성될 수 있다.

물론, 상기 가상 가이드몸체부 이미지(100)와 상기 스토퍼부(23)의 이동궤적 간의 중첩되는 좌표가 없는 경우에는 별도의 제거과정 없이 1차 설정된 가상 가이드몸체부 이미지(100)의 표면으로부터 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일(13)이 설정될 수 있다.

이처럼, 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일(13)이 디지털 드릴 라이브러리로부터 추출된 가상 드릴 이미지를 고려하여 가이드홀(11)의 입구측에 스토퍼부(23)가 통과되는 도입부가 형성되도록 설정되므로 드릴링 시술시 드릴장치가 가이드몸체부로 인한 간섭 없이 가이드홀(11)로 원활하게 삽입될 수 있다.

이에 따라, 걸림 현상으로 인한 가이드몸체부의 보정 등 시술 지연이 방지될 수 있으며, 가이드몸체부를 보정하기 위한 추가 공정 제거에 따라 제품의 시술편의성이 향상되고, 가이드몸체부의 보정을 위한 드릴링 중단 없이 한번의 시술로 시술공이 형성될 수 있어 신속하고 정확한 시술이 가능하다.

더욱이, 상기 가상 가이드몸체부 이미지(100) 및 가상 드릴 이미지(20) 간의 3차원 좌표 비교에 따라 중첩부(14)를 산출하여 제거하는 간단한 과정을 통해 도입부가 형성된 가이드몸체부의 외부 프로파일(13)이 획득될 수 있어 복잡한 알고리즘 없이도 외부 프로파일의 설정 과정이 자동화될 수 있으며, 이미지 연산량의 최소화로 제품의 생산성이 향상될 수 있다.

한편, 상기 중첩부(14)가 설정되어 제거되는 단계에서, 상기 가상 드릴 이미지(20)가 복수 추출된 경우에는 각 가상 드릴 이미지(20)에 대한 반복된 중첩부(14) 제거를 통해 도입부가 형성되는 것도 가능하며, 각 가상 드릴 이미지(20) 중 최대면적의 스토퍼부(23)를 갖는 하나의 가상 드릴 이미지에 대한 중첩부(14)를 제거하여 도입부를 형성하는 것도 가능하다.

즉, 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일이 설정되는 단계(s30)는 상기 시술공의 직경에 따라 산출된 단계별 드릴링 정보에 대응하여 복수의 가상 드릴 이미지가 추출되고, 상기 각 가상 드릴 이미지의 스토퍼부 면적이 상호 비교되어 최대값을 갖는 하나가 선택되는 단계와, 상기 선택된 하나의 가상 드릴 이미지의 스토퍼부 이동궤적에 대응하여 상기 도입부가 형성되도록 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일이 설정되는 단계를 포함한다.

상세히, 상기 시술공(8)의 직경이 설정되면, 상기 디지털 드릴 라이브러리로부터 가상 드릴 이미지(20)가 추출될 수 있다. 이때, 상기 추출된 가상 드릴 이미지에 매칭된 단계별 드릴링 정보를 통해, 시술공의 직경에 따라 요구되는 드릴링 단계와, 각 단계에 사용되는 드릴장치의 치수정보가 추출될 수 있다.

그리고, 상기 단계별 드릴링 정보에 대응하여 복수의 가상 드릴 이미지가 추출될 수 있으며, 상기 추출된 복수의 가상 드릴 이미지에 대한 스토퍼부 면적이 상호 비교되어 최대 스토퍼부 면적을 갖는 하나의 가상 드릴 이미지가 선택될 수 있다.

이때, 상기 선택된 하나의 가상 드릴 이미지의 스토퍼부 이동궤적 및 상기 가이드몸체부 간의 3차원 좌표 비교를 통해 중첩부가 산출되어 제거될 수 있다. 이에 따라, 복수의 가상 드릴 이미지에 대한 반복적인 이미지 처리 과정 없이 한번의 이미지 처리 과정으로 추출된 모든 가상 드릴 이미지의 스토퍼부가 통과할 수 있는 도입부가 형성된 가이드몸체부의 외부 프로파일이 획득될 수 있다.

그리고, 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일(13)이 설정되면(s30), 상기 가이드몸체부의 내부 프로파일(12), 외부 프로파일(13), 상기 가이드홀(11)의 위치 및 방향, 직경, 높이에 따라 서지컬 가이드가 제조된다(s40).

상세히, 상기 가이드몸체부의 3차원 벡터 데이터는 상기 피시술자의 구강 내부를 감싸는 내부 프로파일(12)과, 상기 설정된 외부 프로파일(13)을 따라 획득될 수 있다.

그리고, 상기 가이드몸체부의 3차원 벡터 데이터와 상기 가상 드릴 이미지(20)의 가이드부(22)에 대응되는 3차원 벡터 데이터가 중첩되는 부분을 통해 상기 가이드홀(11)의 세부적인 형상이 설정될 수 있다.

이때, 상기 가이드몸체부 및 상기 가이드홀의 세부적인 형상이 결정되면, 결정된 형상에 대응되는 3차원 벡터 데이터가 정밀 CNC 가공장치 내지는 3D 프린터 등으로 전송되어 서지컬 가이드가 제조될 수 있다.

이처럼, 종래에 시술자의 경험에 따라 드릴장치가 선택되는 것과 달리 디지털 드릴 라이브러리로부터 시술공의 직경에 적합한 가상 드릴 이미지가 추출되므로 가이드몸체부의 외부 프로파일 설정을 위한 객관적인 기준이 제시될 수 있다.

이에 따라, 상기 서지컬 가이드가 상기 드릴장치의 삽입방향, 스토퍼부 이동궤적 등으로 고려하여 최초 설계되므로 시술시 별도의 보정 작업이 요구되지 않아 제품의 사용편의성이 향상될 수 있다.

또한, 추출된 가상 드릴 이미지를 통해 제조된 서지컬 가이드의 가이드홀 입구측 구조에 적합한 드릴장치가 선택되어 사용될 수 있으므로 스토퍼부의 걸림 등으로 인한 시술 지연 및 이에 따른 반복된 드릴링으로 발생될 수 있는 시술공의 정확성 저하가 방지되어 제품의 정확성이 개선될 수 있다.

한편, 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일이 설정되는 단계(s30)는 상기 디지털 드릴 라이브러리로부터 상기 추출된 가상 드릴 이미지에 대응되는 가상 핸드피스 이미지가 추출되는 단계와, 상기 추출된 가상 핸드피스 이미지의 결합헤드가 통과되는 상기 도입부가 형성되도록 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일이 재설정되는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 디지털 드릴 라이브러리는 상기 드릴장치의 회전 구동을 위한 핸드피스의 외형 정보를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 핸드피스는 상기 드릴장치가 선택되면, 상기 드릴장치와 결합될 수 있는 하나가 자동으로 선택되는 것도 가능하며, 시술자가 직접 핸드피스를 선택하는 것도 가능하다.

그리고, 상기 선택된 핸드피스에 따라 상기 디지털 드릴 라이브러리로부터 상기 가상 드릴 이미지에 대응되는 가상 핸드피스 이미지(30)가 추출될 수 있다. 이때, 상기 핸드피스의 결합헤드(31)는 드릴장치의 상부가 물림되는 부분을 의미한다.

여기서, 가상 핸드피스 이미지(30)가 추출되면, 상기 가상 드릴 이미지의 단부가 상기 시술공의 하단에 정렬된 상태에서 상기 가상 드릴 이미지의 상부 위치에 따라 상기 핸드피스의 결합헤드(31) 위치가 설정될 수 있으며 상기 가상 핸드피스 이미지(30)가 상기 3차원 통합 이미지에 가상 배치될 수 있다.

이때, 상기 가상 핸드피스 이미지(30)와 상기 가상 가이드몸체부 이미지 간의 중첩부(14a)를 제거하여 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일이 재설정될 수 있으며, 상기 가이드몸체부의 제조시 상기 핸드피스의 결합헤드(31)가 통과가능한 도입부가 형성될 수 있다.

한편, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조장치를 나타낸 블록도이다.

도 6에서 보는 바와 같이, 상기 서지컬 가이드 제조장치(200)는 데이터 저장부(230), 이미지 정합부(210), 이미지 연산처리부(220), 그리고 성형부(240)를 포함한다.

여기서, 상기 데이터 저장부(230)는 복수의 드릴장치에 대한 외형정보를 포함하는 디지털 드릴 라이브러리를 저장한다. 이때, 상기 디지털 드릴 라이브러리는 드릴장치의 외형정보에 대한 데이터 베이스를 의미하며, 상기 데이터 저장부(230)는 데이터 입력부 등과 연결되어, 새로운 드릴장치를 입력 받아 저장할 수 있다.

그리고, 상기 이미지 정합부(210)는 상기 피시술자의 구강 내부에 대한 CT 촬영 이미지 및 오랄스캔 이미지를 정합하여 3차원 통합 이미지를 획득한다. 이때, 상기 이미지 정합부(210)는 상기 CT 촬영 이미지를 획득하기 위한 CT 촬영장치, 상기 오랄스캔 이미지를 획득하기 위한 오랄스캐너 등과 연결될 수 있으며, 디스플레이부와 연결되어 획득된 3차원 통합 이미지를 출력할 수 있다.

한편, 상기 이미지 연산처리부(220)는 상기 디지털 드릴 라이브러리로부터 상기 3차원 통합 이미지를 통해 산출된 시술공의 직경에 대응되는 드릴장치의 가상 드릴 이미지를 추출하고, 상기 시술공의 방향에 따른 드릴링시 간섭 방지를 위해 상기 가상 드릴 이미지의 최외각에 돌출된 스토퍼부가 통과되는 도입부가 형성되도록 가이드몸체부의 외부 프로파일을 설정한다.

그리고, 상기 성형부(240)는 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일에 따라 서지컬 가이드를 제조한다. 여기서, 상기 성형부는 정밀 CNC 가공장치 내지는 3D 프린터 등으로 구비될 수 있으며, 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일 및 내부 프로파일, 상기 가이드홀의 위치, 직경, 방향, 높이 등에 대응하여 서지컬 가이드를 제조할 수 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: 3차원 통합 이미지 2: 치조골
3: 주변 치아 4: 임플란트 식립 위치
5: 신경조직 6: 픽스츄어
7: 잇몸 8: 시술공
100: 가상 가이드몸체부 이미지 11: 가이드홀
20: 가상 드릴 이미지 14: 중첩부

Claims (5)

1. 피시술자의 구강 내부에 대한 CT 촬영 이미지 및 오랄스캔 이미지가 획득되되, 상기 획득된 CT 촬영 이미지 및 오랄스캔 이미지의 정합을 통해 3차원 통합 이미지가 획득되는 제1단계;
   상기 3차원 통합 이미지로부터 기설정된 임플란트 식립 위치에 대응되도록 시술공의 직경, 위치 및 방향이 설정되는 제2단계;
   상기 시술공의 직경에 따라 디지털 드릴 라이브러리로부터 가상 드릴 이미지가 추출되되, 상기 시술공의 방향에 따른 드릴링시 간섭 방지를 위해 상기 가상 드릴 이미지의 최외각에 돌출된 스토퍼부가 통과되는 도입부가 형성되도록 가이드몸체부의 외부 프로파일이 설정되는 제3단계; 및
   상기 가이드몸체부의 외부 프로파일에 따라 서지컬 가이드가 제조되는 제4단계를 포함하는 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제3단계에서,
   상기 도입부는 상기 시술공에 대응되도록 상기 3차원 통합 이미지에 가상 배치된 상기 가상 드릴 이미지의 이동시 상기 스토퍼부의 이동궤적에 대응하여 형성됨을 특징으로 하는 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제3단계는,
   상기 피시술자의 구강 내부를 감싸도록 설정된 상기 가이드몸체부의 내부 프로파일로부터 기설정된 조형 알고리즘을 통해 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일이 설정되어 가상 가이드몸체부 이미지가 설정되는 단계와,
   상기 가상 가이드몸체부 이미지 및 상기 가상 드릴 이미지의 스토퍼부 이동궤적 간의 중첩부가 산출되어 제거되는 단계와,
   상기 중첩부가 제거된 상기 가상 가이드몸체부 이미지로부터 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일이 재설정되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제3단계는,
   상기 디지털 드릴 라이브러리로부터 상기 추출된 가상 드릴 이미지에 대응되는 가상 핸드피스 이미지가 추출되는 단계와,
   상기 추출된 가상 핸드피스 이미지의 결합헤드가 통과되는 상기 도입부가 형성되도록 상기 가이드몸체부의 외부 프로파일이 재설정되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조방법.
5. 복수의 드릴장치에 대한 외형정보를 포함하는 디지털 드릴 라이브러리를 저장하는 데이터 저장부;
   피시술자의 구강 내부에 대한 CT 촬영 이미지 및 오랄스캔 이미지를 정합하여 3차원 통합 이미지를 획득하는 이미지 정합부;
   상기 디지털 드릴 라이브러리로부터 상기 3차원 통합 이미지를 통해 산출된 시술공의 직경에 대응되는 드릴장치의 가상 드릴 이미지를 추출하고, 상기 시술공의 방향에 따른 드릴링시 간섭 방지를 위해 상기 가상 드릴 이미지의 최외각에 돌출된 스토퍼부가 통과되는 도입부가 형성되도록 가이드몸체부의 외부 프로파일을 설정하는 이미지 연산처리부; 및
   상기 가이드몸체부의 외부 프로파일에 따라 서지컬 가이드를 제조하는 성형부를 포함하는 치과 임플란트용 서지컬 가이드 제조장치.

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