KR101740385B1 - 디지털 셋업모형 제작을 위한 3d템플레이트 및 3d템플레이트를 이용한 디지털 셋업모형의 치아배열방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치아의 교정치료에 사용되는 3차원의 디지털 셋업모형을 제작할때, 교정하고자 하는 개개 치아들을, 이상적인 각도와 위치에 신속히 배열할 수 있도록 함으로서, 최적의 교정치료와 함께 효율성을 높일 수 있게 한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 개개 치아들의 3차원적 위치에 대한 정보를 갖는 수직격자판을 만들고, 상기 수직격자판을, 앤드류씨 평면(Andrew's plane : 치아치관의 중점들을 연결하는 수평면)에 대한 위치정보를 갖는 수평격자판 상에, 치관장축간 거리에 따라 직립배열시켜 개개 치아들의 이상적인 위치정보를 갖는 3차원 형상의 3D템플레이트(Template)를 오토캐드파일과 같은 3차원 모형으로 설계하고, 상기 3D템플레이트에 환자의 치열구조를 스캔하여 영상화한 3차원 이미지의 임상치아모형을 중첩시킨 다음, 개개 치아들을 이동시켜 이상적인 각도와 위치를 갖는 디지털 셋업모형을 만들 수 있게 한 것이며, 상기 디지털 셋업모형을 이용하여 이상적인 치열교정이 담보될 수 있게 한 것이다.

Description

디지털 셋업모형 제작을 위한 3D템플레이트 및 3D템플레이트를 이용한 디지털 셋업모형의 치아배열방법{3D GRID TEMPLATE FOR MANUFACTURING DIGITAL SET-UP MODEL AND TEETH ALIGNMENT METHOD OF DIGITAL SET-UP MODEL BY 3D GRID TEMPLATE}

본 발명은 교정용 3차원 디지털 셋업모형(set-up model : 치아배열모형) 제작을 위한 3D템플레이트(3D Grid template)와 3D템플레이트를 이용한 디지털 셋업모형의 치아배열방법에 관한 것이다.

일반적으로 치아교정치료시 환자의 현재 치아상태를 스캔하여 컴퓨터 상에 3차원적으로 재현한 디지털 치아모형을 만든 후 개개 치아를 잘라내어 최적의 위치로 배열하는 디지털 셋업 모형을 제작 사용하게 된다.

디지털 셋업모형을 제작하는 종래의 방법은 컴퓨터 모니터 상에서 개개의 치아들을 배열할때 시술자의 눈대중에 의하여 보기좋게 배열하는 것으로서, 시술자의 감각에 의존하는 수 밖에 없기 때문에 상당한 시간이 걸리고, 배열의 정확성이 떨어진다.

디지털 셋업모형을 제작하는 또 다른 방법으로는 컴퓨터 상에서 개개 치아의 순측면에 정중앙선을 그리고 그 중점을 표시한 후(임상치관중점), 각각의 중점에서 치아순면에 대한 접선을 구한 다음 이를 기준으로 치아들이 자동적으로 이상적인 위치에 배열되도록 하는 방법도 있으나, 치관중점을 정하는 과정에서 시간도 많이 걸리고 상당한 오차가 발생하며, 이런 방법으로 치아들을 배열한 이후에도 개개 치아의 형태 차이에 따른 편차를 시술자가 일일이 수작업으로 수정해 주어야 함으로 부가적인 시간이 또 다시 요구되는 등의 문제가 있었다.

상기한 수단 이외에도 특허 제10-0371003호 "모형치아측정기"(특허문헌 1)와, 특허 제10-1251946호 "치열교정키트 제조방법 및 이에 의한 치열교정키트"(특허문헌 2) 등이 제공된바 있다.

상기 특허문헌 1의 기술내용은 치아의 셋업모형에서 개개 치아의 각도와 경사를 정확하게 측정할 수 있는 기기를 만들어 치료교정의 정확성과 효율성을 높인다는 것이나, 측정기를 이용하여 개개 치아의 각도와 경사를 측정하는데에 많은 시간이 소요될 뿐 아니라, 치아의 측정부위에 따라 측정값이 달라지게 되는 단점이 있다.

또한 특허문헌 2의 기술내용은 피시술자의 구강모델에 구비되는 치아모형들 중 상기 피시술자의 전치부에 해당되는 전치모형들을 교정후의 치열로 정렬한 구조의 셋업모델 상에서, 상기 피시술자의 전치부를 교정후의 치열로 교정하기 위한 전치교정기구와, 상기 전치부가 교정후의 치열로 교정된 후에 상기 전치부를 후방으로 견인하기 위한 설측견인와이어를 제조하는 치열교정키트에 관한 것으로서, 본원발명의 기술내용과는 차이가 있는 것이다.

특허 제10-0371003호 "모형치아측정기" 특허 제10-1251946호 "치열교정키트 제조방법 및 이에 의한 치열교정키트"

본 발명은 치아의 교정치료에 사용되는 3차원의 디지털 셋업모형을 제작할때, 교정하고자 하는 개개 치아들을, 이상적인 각도와 위치에 신속히 배열할 수 있도록 함으로서, 최적의 교정치료와 함께 효율성을 높일 수 있게 한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 개개 치아들의 3차원적 위치에 대한 정보를 갖는 수직격자판을 만들고, 상기 수직격자판을, 앤드류씨 평면(Andrew's plane : 치아치관의 중점들을 연결하는 수평면)에 대한 위치정보를 갖는 수평격자판 상에, 치관장축간 거리에 따라 일정 간격으로 직립배열시켜 개개 치아들의 이상적인 위치정보를 갖는 3차원 형상의 3D템플레이트(Template)를 오토캐드와 같은 3차원 형상제작프로그램을 이용하여 3차원형상으로 설계하고, 상기 3D템플레이트에 환자의 치열구조를 스캔하여 영상화한 3차원 이미지의 임상치아모형을 중첩시킨 다음, 개개 치아들을 이동시켜 이상적인 각도와 위치를 갖는 디지털 셋업모형을 만들 수 있게 한 것이며, 상기 디지털 셋업모형을 이용하여 이상적인 치열교정이 담보될 수 있게 한 것이다.

본 발명은 개개 치아들의 3차원적 위치에 대한 정보를 갖는 수직격자판을 만들고, 상기 수직격자판을, 앤드류씨 평면(Andrew's plane : 치아치관의 중점들을 연결하는 수평면)에 대한 위치정보를 갖는 수평격자판 상에, 치관장축간 거리에 따라 일정 간격으로 직립배열시켜 개개 치아들의 이상적인 위치정보를 갖는 3차원 형상의 3D템플레이트(Template)를 오토캐드와 같은 3차원 형상제작프로그램을 이용하여 3차원형상으로 설계하고, 상기 3D템플레이트에 환자의 치열구조를 스캔하여 영상화한 3차원 이미지의 임상치아모형을 중첩시킨 다음, 개개 치아들을 이동시켜 이상적인 각도와 위치를 갖는 디지털 셋업모형을 만들 수 있게 되므로, 최적의 교정치료와 함께 치료의 효율성을 높일 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 : 본 발명 제공하고자 하는 3D템플레이트의 개략적인 구성도
도 2 : 본 발명의 3D템플레이트를 이용하여 앞니의 근원심 경사각을 이상적으로 배열시킨 상태의 예시도
도 3 : 본 발명의 3D템플레이트를 이용하여 앞니의 순설측경사각을 이상적으로 배열시킨 상태의 예시도
도 4 : 본 발명의 3D템플레이트에 3차원으로 이미지화한 환자의 임상치아모형을 중첩시킨 상태의 예시도
도 5 : 도 4의 상태에서 치열을 이상적인 각도와 위치로 배열시킨 상태의 예시도
도 6 : 본 발명 3D템플레이트의 일부정면구성도
도 7 : 본 발명 3D템플레이트의 일부측면구성도
도 8 : 발명에서 상악의 각 개개치아들에 대한 평균기울기를 표시한 예시도
도 9 : 발명에서 상악의 각 개개치아들에 대한 평균기울기를 표시한 예시도

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명은 치열교정에 사용되는 디지털 셋업모형(Digital set-up model)을 제작함에 있어서, 상기 디지털 셋업모형의 치아배열을 신속하면서 이상적인 상태로 배열할 수 있도록 한 3D템플레이트(10)를 만들고, 상기 3D템플레이트를 이용하여 디지털 셋업모형 제작을 위한 치아를 보다 정확하고, 신속하게 정열할 수 있게 한 것이다.

상기 3D템플레이트(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 수평격자판(20)과, 수평격자판(20)에 치관장축간 거리에 따라 일정 간격으로 직립된 수직격자판(30)으로 구성되며, 오토캐드와 같은 3차원 형상제작 프로그램을 이용하여 3차원 형상으로 제작한다.

3D템플레이트(10)를 구성하는 수평격자판(20)은, 앤드류씨 평면(Andrew's plane : 치아치관의 중점들을 연결한 수평면)에 대한 정보 및 이를 기반으로 만들어진 교정용 호선의 형태를 기초로 하여 설계하였으며, 수직격자판(30)은 개개 치아들의 3차원적 위치에 대한 정보, 즉 각 치아들의 평균기울기를 기초로 하여, 도 6 및 도 7에서와 같이 수평격자판(20)에 직립설치되는 각 수직격자판(30)의 순설측경사각(A)과 근원심경사각(B)을 설정한다.

예를 들어 상악의 경우, 순설측 경사각(A)의 평균기울기는 도 8에서와 같으며, 중절치의 경우 치관중점에서의 접선(점선으로 표시)의 기울기가 수직선에 대해 평균적으로 +7°이며, 제1대구치 및 제2대구치의 경우 -9°정도이고, 근원심경사각(B)의 평균기울기는 도 9에서와 같이 중철치의 경우 약5°정도, 제1대구치 및 제2대구치의 경우에도 약5°정도 기울어진 상태를 유지하게 되며, 상기에서와 같이 각 치아들의 기울어진 평균값을 기초로 하여 수평격자판(20) 상에 수직격자판(30)을 설계한다.

수직격자판의 순설측 경사각과 근원심 경사각은 개개 환자의 치아 형태 차이에 맞게 조절할 수 있으며, 시술자의 교정치료 계획에 의해서도 조절할 수 있다.

여러 수직 격자판 사이의 간격은 이상적으로 배열된 치아들의 평균적 치관장축간 거리에 맞추어 배열하게 된다. 따라서 치관의 근원심 폭경이 큰 치아들의 경우 수직 격자판 사이의 간격이 넓어지며 치관의 근원심 폭경이 작은 치아들의 경우 격자판 사이의 간격이 줄어들게 된다. 수직 격자판 사이의 간격은 개개 환자의 평균적인 치아크기에 따라 조절할 수 있으며 시술자의 치료계획에 따른 필요에 의해서도 조절할 수 있다.

또한 수평격자판(20)에 설치되는 각 수직격자판(30)의 위치는 각 치아치관(40)들의 중심점(41)을 지나는 치관장축(42)에 위치되게 설계하고, 수평격자판(20)과 수직격자판(30)이 만나는 교착점(11)은 각 치아치관(40)들의 중심점(41)과 나란히 일치되게 설계한다.

상기에서 수평격자판(20)의 바깥 형상은 교정용 호선과 유사하게 설계하되, 환자악궁크기와 형태에 따라 여러 종류로 설계하여 두었다가 최적의 형상을 선택하여 사용할 수 있도록 설계되며, 필요시에는 환자의 악궁을 직접 스캔하여 개별환자에 적합한 형상으로 설계할 수도 있다.

이때 각 수직격자판(30)에는 수직선(31)과 수평선(32)을 표시하고, 수평격자판(20)에는 경선(21)과 위선(22)을 표시하여 시술자가 각 치아들의 배열을 쉽고 정확한 위치에 정열할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

또한 3D템플레이트(10)의 설계는 시술자가 치아들을 배열시키고자 하는 치료계획에 따라 위치나 각도 등을 변경시킬 수도 있다.

위에서 설명한 3D템플레이트(10) 설계는 상악을 기준으로 설명한 것이며, 하악에 적용되는 3D템플레이트(도시안됨)의 설계도 동일한 방법으로 하면 된다.

3D템플레이트(10)를 이용한 디지털 셋업모형(50)의 제작은 다음과 같이 된다.

먼저 환자의 치열구조를 스캔하여 영상화한 3차원 이미지의 임상치아모형(60)을 얻고, 상기 임상치아모형(60)을 도 4에서와 같이 3D템플레이트(10)에 중첩시킨 다음, 각 치아치관(40)들의 위치를 움직여 도 5에서와 같이 이상적인 형태로 배열하게 된다.

먼저 각각 치아들을 움직여 치아치관(40)의 중심점(41)을 수평격자판(20)과 수직격자판(30)이 만나는 교착점(11)에 일치시킴으로서 해당 치아의 일차적인 수평적, 수직적 위치를 결정한다.

그 다음 순설측 경사조절은 각각의 치아치관(40)를 순설측 방향으로 기울여서 치아치관(40)의 순면, 즉 앞면이 도 3에서와 같이 수직격자판(30)의 수직선(31)과 기울기를 나란하게 배열시키면 이상적인 순설측경사가 만들어지게 된다.

근원심 경사조절은 각 치아치관(40)들을 근원심방향으로 기울여서 도 2에서와 같이 각 치아의 중심을 수직으로 지나는 선, 즉 치관장측(42)이 수직격자판(30)과 나란히 일치시키면 이상적인 근원심경사가 이루어지게 된다.

위와 같은 방향으로 각 치아치관(40)들을 움직여서 순설측경사와 근원심경사를 조정하면 이상적인 디지털 셋업모형(50)이 만들어지게 된다.

이때 각 치아치관(40)들을 순설측방향과 근원심방향으로 기울여서 치아를 배열하는 과정에서, 상기 조건을 따르지 않고 시술자의 판단이나 치료 계획에 따라 순설측경사나 근원심경사의 기울기를 임의로 조정할 수도 있다.

디지털 셋업모형(60)이 만들어지면 수평격자판(20)과 수직격자판(30)이 만나는 교착점(11)이 각 치아치관(40)의 중심점(41)이 되며, 상기 중심점(41)이 통상적으로 교정용 브라켓을 부착하기 위한 이상적인 위치가 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 각 치아들의 3차원적 위치에 대한 정보를 갖는 여러개의 수직격자판(30)과, 앤드류씨 평면에 대한 위치정보를 갖는 수평격자판(20)을 조합하여 3D템플레이트(10)를 설계하고, 상기 3D템플레이트(10)에 임상치아모형(60)을 중첩시킨 다음, 3D템플레이트(10)를 따라 치아치관(40)들을 배열시키기만 하면 되므로, 치아배열에 소요되는 시간을 현저히 줄일 수 있게 될 뿐 아니라, 보다 정확한 치아배열이 이루어지게 된다.

상기한 방법으로 신속하면서 이상적인 디지털 셋업모형(50)이 만들어지게 되므로, 상기 디지털 셋업모형(50)을 이용한 치열교정 역시 이상적인 형태로 교정할 수 있게 된다.

본 셋업 방법은 다양한 치과용 치아 셋업 프로그램에 적용 가능하다.

(A)--순설측 경사각 (B)--근원심경사각
(10)--3D템플레이트 (11)--교착점
(20)--수평격자판 (21)--경선
(22)--위선 (30)--수직격자판
(31)--수직선 (32)--수평선
(40)--치아치관 (41)--중심점
(42)--치관장축 (50)--디지털 셋업모형
(60)--임상치아모형

Claims (6)

1. 앤드류씨 평면에 대한 위치정보를 가진 수평격자판(20)을 설계하고, 상기 수평격자판(20)에 각 치아들의 3차원적 위치에 대한 정보를 가진 수직격자판(30)을 치관장축간 거리에 따라 일정 간격으로 직립설치한 3D템플레이트(10)를 오토캐드파일로 3차원모형으로 설계하고, 상기 3D템플레이트를 이용하여 디지털 셋업모형 제작을 위한 치아배열을 신속하고 정확하게 배열할 수 있게 함을 특징으로 하는 디지털 셋업모형 제작을 위한 3D템플레이트.
2. 제1항에 있어서, 수직격자판(30)에는 수직선(31)과 수평선(32)을 표시하고, 수평격자판(20)에는 경선(21)과 위선(22)을 표시함을 특징으로 하는 디지털 셋업모형 제작을 위한 3D템플레이트.
3. 제1항에 있어서, 수평격자판(20)에 치관장축간 거리에 따라 설치되는 각 수직격자판(30)의 순설측경사각(A)은, 각 치아들의 평균적인 순설측경사각과 동일하게 설계하고, 근원심경사각(B)은 각 치아들의 평균적인 근원심경사각과 동일하게 설계함과 동시에, 해당각도를 환자치료계획에 따라 변화시킬 수 있게 함을 특징으로 하는 디지털 셋업모형 제작을 위한 3D템플레이트.
4. 제1항에 있어서, 수평격자판(20)에 설치되는 수직격자판(30)의 위치는, 각 치아들의 중심점(41)을 지나는 치관장축(42)과 나란히 일치되게 설계함을 특징으로 하는 디지털 셋업모형 제작을 위한 3D템플레이트.
5. 제1항에 있어서, 수평격자판(20)에 설치되는 수직격자판(30)의 간격이 이상적으로 배열된 치아들의 평균적 치관장축간 거리를 반영하며, 개개 치아별 크기 변화에 따라 간격을 조절할 수 있게 함을 특징으로 하는 디지털 셋업모형 제작을 위한 3D템플레이트.
6. 앤드류씨 평면에 대한 위치정보를 가진 수평격자판을 설계하고, 상기 수평격자판에 각 치아들의 3차원적인 위치에 대한 정보를 가진 수직격자판을 치관장축간 거리에 따라 직립설치한 3D템플레이트를 오토캐드파일로 3차원 모형으로 설계하고, 상기 3D템플레이트에, 환자의 치열구조를 스캔하여 영상화한 3차원이미지의 임상치아모형을 중첩시킨 다음, 각 치아들을 움직여 수직적, 수평적 위치와 함께 순설측경사와 근원심경사를 조정하여 디지털 셋업모형을 제작하되, 수직적 및 수평적 위치는 치아치관의 중점을 수평격자판과 수직격자판의 교차점에 일치시켜서 결정하고, 순설측경사조절은 각각의 치아들을 순설측방향으로 기울여서, 치아의 순면이 격자판의 수직선과 기울기를 나란하게 배열시키고, 근원심경사조절은 각 치아들을 근원심방향으로 기울여서, 각 치아들의 중심점을 지나는 치관장축이 수직격자판과 나란히 일치되게 하여 디지털 셋업모형을 제작함을 특징으로 하는 3D템플레이트를 이용한 디지털 셋업모형의 치아배열방법.

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