KR102113476B1

KR102113476B1 - 수술 계획 방법

Info

Publication number: KR102113476B1
Application number: KR1020147035299A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 찰스 데이비슨
Original assignee: 디퍼이 신테스 프로덕츠, 인코포레이티드
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2020-05-22
Also published as: US20130310963A1; EP4029470A1; KR20150020323A; CN107616836A; CN104540466B; EP2849667A1; WO2013172919A1; CN104540466A; CA2873856C; US9375297B2; CN107616836B; CA2873856A1; KR102217400B1; JP2015523871A; US10321959B2; EP2849667B1; KR20200055150A; US20160287340A1; JP2019051323A

Abstract

환자의 치열을 수용하도록 구성된 외과용 스플린트를 수술전에 형성하는 방법은 3-D 안면 컴퓨터 모델과 3-D 치아 컴퓨터 모델을 조합하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 CT 스캐너로부터 적어도 환자의 상악골, 하악골, 및 치열의 3-D 안면 컴퓨터 모델을 획득하는 단계, 및 광학 스캐너로 환자의 치열의 3-D 치아 컴퓨터 모델을 획득하는 단계를 포함한다. 이어서 3-D 치아 컴퓨터 모델이 합성 가상 모델을 형성하도록 3-D 안면 컴퓨터 모델과 조합된다. 합성 가상 모델이 계획된 수술후 형상으로 되도록 조작될 수 있고, 외과용 스플린트가 계획된 수술후 형상과 정합하도록 맞춤 제작될 수 있다. 외과용 스플린트는 환자의 치열을 수용하도록 구성될 수 있다.

Description

수술 계획 방법{METHOD OF SURGICAL PLANNING}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2012년 5월 17자로 출원된 미국 가출원 제61/648,226호의 이익을 청구하며, 그의 내용은 이에 의해 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.

악교정 수술(orthognathic surgery)을 위한 수술 계획은 전통적으로 수술 계획을 생성하기 위해 그리고/또는 이 수술 계획을 수술실 내의 환자에게 전달할 수 있는 외과용 스플린트(surgical splint)를 제작(construct)하기 위해 다양한 진단 방법들을 조합한다. 보다 최근의 방법들에 따르면, 환자의 하악골, 상악골, 및 치열(dentition)을 포함한 환자의 두개골의 3-D 컴퓨터 단층촬영(CT) 모델이 CT 스캐너를 사용하여 획득된다. CT 스캐너가 환자의 뼈 구조의 양호한 표현을 제공하지만, 그것은 때로는 환자의 치열(즉, 치아)을 정확하게 표현하지 못한다. 예를 들어, CT 모델에 표현되는 치열은 환자의 치열 상에 또는 그 근방에 있는 치열교정 금속 브래킷, 치과용 충전제, 또는 보철물로 인해 가려지거나 달리 "인공물(artifact)"을 포함할 수 있다.

환자의 뼈 구조 및 환자의 치열 둘 모두의 양호한 표현을 갖는 3-D 컴퓨터 모델을 생성하기 위해, 환자의 치열의 치아 컴퓨터 모델이 전형적으로 레이저 스캐너 또는 CT 스캐너로 환자의 치열의 임프레션(impression)의 네거티브(negative)(즉, 석고 모형)를 스캐닝함으로써 획득된다. 치열 그 자체가 아닌 치열의 석고 모형이 스캐닝되기 때문에, 가상 치아 모델은 금속 브래킷, 충전제, 또는 보철물로 인해 가려지거나 달리 "산란"되지 않는다. 가상 치아 모델은 이어서 환자의 두개골의 CT 모델과 조합되어서, 임의의 인공물이 없는 가상 치열을 갖는 합성 컴퓨터 모델을 형성한다. 합성 컴퓨터 모델은 수술 계획 및/또는 외과용 스플린트를 생성하는 데 사용된다.

치아 컴퓨터 모델을 CT 모델의 치열과 정렬시키기 위해, 금속 기준 마커(fiduciary marker)들이 현재 환자의 두개골의 CT 스캔 및 석고 모형의 스캔 둘 모두 동안 사용된다. 치아 컴퓨터 모델의 기준 마커들은 이어서 합성 컴퓨터 모델을 형성하도록 CT 모델의 기준 마커들과 정렬된다. 현재의 방법이 악교정 수술 계획 및/또는 외과용 스플린트를 생성하는 데 사용되는 합성 컴퓨터 모델을 형성할 수 있지만, 그 방법은 시간이 많이 걸린다. 더욱이, 현재 제공되는 것들보다 더 정확한 수술 계획 및/또는 외과용 스플린트에 대한 요구가 남아 있다.

환자의 치열을 수용하도록 구성된 외과용 스플린트를 수술전에 형성하는 방법은 3-D 안면 컴퓨터 모델과 3-D 치아 컴퓨터 모델을 조합하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 적어도 환자의 상악골, 하악골, 및 치열의 3-D 안면 컴퓨터 모델을 획득하는 단계를 포함한다. 3-D 안면 컴퓨터 모델은 제1 가상 치열을 포함하며, 여기서 3-D 안면 컴퓨터 모델의 제1 가상 치열의 적어도 일부분은, 적어도 하나의 제1 기준 마커를 한정하는 제1 가상 표면 기하학적 형상(geometry)을 갖는다. 본 방법은 제2 가상 치열을 생성하도록 환자의 치열의 표면 기하학적 형상의 3-D 구강 스캔을 획득하는 단계를 추가로 포함한다. 제2 가상 치열의 적어도 일부분은, 3-D 안면 컴퓨터 모델의 적어도 하나의 제1 기준 마커에 대응하는 적어도 하나의 제2 기준 마커를 한정하는 제2 표면 기하학적 형상을 갖는다. 제2 기준 마커는 제1 기준 마커와 정렬될 수 있다. 정렬 단계 후에, 합성 3-D 가상 모델을 형성하도록 3-D 안면 컴퓨터 모델의 제1 가상 치열이 제2 가상 치열과 교체될 수 있다. 합성 3-D 가상 모델은, 계획된 수술후 구성(planned post-operative configuration)으로 있는 제3 가상 치열을 가질 수 있다. 외과용 스플린트가 계획된 수술후 형상과 정합하도록 맞춤 제작(custom constructed)될 수 있다. 외과용 스플린트는 제3 가상 치열의 적어도 일부분의 네거티브 임프레션(negative impression)을 가질 수 있다.

상기의 개요뿐만 아니라 예시적인 실시예들에 대한 하기의 상세한 설명은 첨부 도면과 관련하여 읽을 때 보다 잘 이해된다. 본 발명을 설명할 목적으로, 도면들은 현재 바람직한 실시예들을 도시한다. 그러나, 본 발명은 도면에 개시된 구체적 수단들로 제한되지 않는다.
<도 1a>
도 1a는 환자의 상악골, 하악골 및 치열의 3-D 가상 표현을 포함한 환자의 두개골의 합성 3-D 가상 모델의 사시도이며, 상악골 및 하악골은 원하는 수술후 형상으로 되도록 위치됨.
<도 1b>
도 1b는 환자의 상악골 및 하악골을 원하는 수술후 형상으로 정렬시키도록 구성된 최종 외과용 스플린트의 상면 사시도이며, 최종 외과용 스플린트는 도 1a의 합성 컴퓨터 모델을 사용하여 수술전에 맞춤 제작됨.
<도 1c>
도 1c는 도 1b에 도시된 최종 외과용 스플린트의 저면 사시도.
<도 1d>
도 1d는 하악골이 그의 원하는 수술후 형상으로 정렬되기 전에 환자의 상악골을 그의 원하는 수술후 형상으로 정렬시키도록 구성된 중간 외과용 스플린트의 저면 사시도이며, 중간 외과용 스플린트는 도 1a의 합성 컴퓨터 모델을 사용하여 수술전에 제작됨.
<도 1e>
도 1e는 도 1d에 도시된 중간 외과용 스플린트의 저면 사시도.
<도 2a 내지 도 2e>
도 2a 내지 도 2e는 일 실시예에 따른, 도 1a에 도시된 합성 3-D 가상 모델을 생성하는 방법의 단계들을 도시하는 도면.
<도 3a 내지 도 3e>
도 3a 내지 도 3e는 다른 실시예에 따른, 도 1a에 도시된 합성 3-D 가상 모델을 생성하는 방법의 단계들을 도시하는 도면.
<도 4a>
도 4a는 수술전 형상에 있는 합성 3-D 가상 모델의 정면도이며, 합성 3-D 가상 모델은 가상 상악골, 가상 하악골, 및 가상 치열을 가짐.
<도 4b>
도 4b는 도 4a에 도시된 합성 3-D 가상 모델의 측면도.
<도 4c>
도 4c는 중간 형상에 있는 도 4a에 도시된 합성 3-D 가상 모델의 정면도이며, 가상 상악골은 그의 수술후 형상으로 재위치된(repositioned) 반면, 가상 하악골은 그의 수술전 형상에 유지됨.
<도 4d>
도 4d는 도 4c에 도시된 3-D 합성 컴퓨터의 측면도.
<도 4e>
도 4e는 가상 상악골이 그의 수술후 형상에 있고 가상 하악골이 그의 수술전 형상에 있을 때 가상 치열을 수용하는 가상 중간 스플린트를 포함하는, 도 4c에 도시된 합성 3-D 가상 모델의 정면도.
<도 4f>
도 4f는 최종 수술후 형상에 있는 도 4c에 도시된 합성 3-D 가상 모델의 정면도이며, 가상 하악골은 가상 상악골과 함께 그의 수술후 형상으로 재위치됨.
<도 4g>
도 4g는 도 4f는 도시된 합성 3-D 가상 모델의 측면도.
<도 4h>
도 4h는 가상 상악골 및 가상 하악골 둘 모두가 그들의 수술후 형상에 있을 때 가상 치열을 수용하는 가상 최종 스플린트를 포함하는, 도 4f에 도시된 합성 3-D 가상 모델의 정면도.
<도 5>
도 5는 일 실시예에 따른, 외과용 스플린트를 맞춤 제작하는 방법을 기술하는 흐름도.
<도 6>
도 6은 다른 실시예에 따른, 외과용 스플린트를 맞춤 제작하는 방법을 기술하는 흐름도.

오직 편의를 위해 하기의 설명에서 소정 용어가 사용되며, 제한적이지 않다. 단어 "우측", "좌측", "하부" 및 "상부"는 참조하는 도면에서의 방향들을 가리킨다. 단어 "내측" 또는 "원위(distal)" 및 "외측" 또는 "근위(proximal)"는, 각각, 임플란트 및 그의 관련 부분들의 기하학적 중심을 향하는 방향 및 그로부터 멀어지는 방향을 지칭한다. 단어 "전방", "후방", "상방", "하방", "안쪽", "바깥쪽", 및 관련 단어들 및/또는 문구는 참조하는 인체에서의 바람직한 위치 및 배향을 가리키며, 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 용어는 위에 열거된 단어, 그의 파생어 및 유사한 의미의 단어를 포함한다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 제1 악교정 외과용 스플린트(10)가 적어도 환자의 상악골, 하악골, 및 치열의 가상 표현을 포함한 환자의 두개골의 합성 3-D 가상 모델(14)을 생성함으로써 개별 환자에 대해 맞춤 제작될 수 있다. 따라서, 합성 3-D 가상 모델(14)은 가상 상악골(18), 가상 하악골(22), 및 가상 치열(26)을 포함할 수 있다. 합성 3-D 가상 모델(14)을 사용하여, 외과용 스플린트(10)는 환자의 두개골의 원하는 그리고 계획된 수술후 형상에 정합하거나 달리 일치하도록 외과 수술 전에(즉, 수술전에) 맞춤 제작될 수 있다.

도 2a 내지 도 2e를 참조하여 기술될 바와 같이, 합성 3-D 가상 모델(14)은 환자의 치열의 표면 기하학적 형상의 광학 스캔으로부터 컴퓨터에서 획득된 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)을, 환자의 두개골의 스캔으로부터 컴퓨터에서 획득된 별개의 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)과 조합한다. 3-D 치아 컴퓨터 모델(30) 및 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)은 조합되어서, 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)로부터의 상세한 뼈 정보 및 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)로부터의 상세한 치열 정보를 포함하는 합성 3-D 가상 모델(14)을 형성한다.

일단 생성되면, 합성 3-D 가상 모델(14)은 두개안면/상악안면 변형 및/또는 미용 결함을 교정하기 위해, 예를 들어 합성 3-D 가상 모델(14)의 가상 상악골(18) 및/또는 가상 하악골(22)을 서로에 대해 조정함으로써 원하는 수술후 형상으로 되도록 조작될 수 있다. 합성 3-D 가상 모델(14)이 계획된 수술후 형상으로 되도록 조작된 후에 그것을 사용하여, 이어서 악교정 수술 계획 및/또는 외과용 스플린트(10)가 계획된 수술후 형상과 정합하도록 맞춤 제작될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 모델 또는 가상 스플린트가 환자의 두개골의 계획된 수술후 형상과 정합하도록 합성 3-D 가상 모델(14)과 관련하여 생성될 수 있다. 즉, 컴퓨터 모델 또는 가상 스플린트는 가상 상악골(18) 및/또는 가상 하악골(22)이 재위치된 후에 가상 치열(26)을 수용하도록 구성되도록 생성될 수 있다. 이어서 컴퓨터 모델 또는 가상 스플린트로부터의 정보가, 실제 외과용 스플린트가 가공(fabricated)되는 신속 프로토타이핑 기계(rapid prototyping machine)로 전달될 수 있다. 환자의 두개골의 계획된 수술후 형상은 환자의 두개골의 수술전 형상과 실질적으로 유사할 수 있고, 수술 계획 및/또는 외과용 스플린트(10)가 상악골 및 하악골 이외의 환자의 두개골의 일부분의 교정을 돕도록 제작될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 수술 계획 및/또는 외과용 스플린트(10)는 치아의 교체를 돕도록 제작될 수 있다.

도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 외과용 스플린트(10)는 상부 표면(40) 및 하부 표면(44)을 포함할 수 있다. 환자의 두개골의 수술후 형상을 한정하도록, 환자의 하악골 및 상악골이 그들의 수술후 형상 또는 위치에 있을 때, 상부 표면(40)은 상부 치열의 적어도 일부분과 같은 환자의 상부 치열을 수용하도록 구성될 수 있고, 하부 표면(44)은 하부 치열의 적어도 일부분과 같은 환자의 하부 치열을 수용하도록 구성될 수 있다. 즉, 외과용 스플린트(10)의 상부 표면(40)은 상부 치열이 네거티브 임프레션에 의해 수용된 때 환자의 상부 치열의 윤곽에 대응하는 윤곽을 갖는 네거티브 임프레션을 한정하고, 하부 표면(44)은 하부 치열이 네거티브 임프레션에 의해 수용된 때, 그리고 환자의 상악골 및 환자의 하악골 둘 모두가 적절히 위치된 때 환자의 하부 치열의 윤곽에 대응하는 윤곽을 갖는 네거티브 임프레션을 한정한다. 따라서, 환자의 상악골 및 환자의 하악골 둘 모두가 그들의 원하는 수술후 형상 또는 위치로 이동된 때, 상부 표면(40)은 환자의 상부 치열과 정합할 것이고, 하부 표면(44)은 환자의 하부 치열과 정합할 것이다. 이러한 방식으로, 외과용 스플린트(10)는, 상악골 및 하악골이 수술 동안 그들의 원하는 수술후 위치로 보다 용이하게 정렬될 수 있도록, 악교정 수술 계획을 위한 가이드로서의 역할을 한다.

소정의 경우에 그리고 도 1c 및 도 1d를 참조하면, 제2 악교정 외과용 스플린트(50)가 요구될 수 있다. 예를 들어, 환자의 상악골 및 하악골 둘 모두가 수술후 위치 또는 형상으로 재위치되어야 하는 경우에, 상악골은 하악골이 재위치되기 전에 그의 수술후 위치로 재위치되고 부착될 수 있다. 외과용 스플린트(50)는 재위치된 상악골이 뼈 나사에 의해 제위치로 부착되기 전에 그의 수술후 위치 또는 형상으로 적절히 정렬되는 것을 보장하도록 구성될 수 있다.

따라서, 외과용 스플린트(50)는, 환자의 상악골이 그의 수술후 형상 또는 위치에 있고 환자의 하악골이 그의 수술전 형상 또는 위치에 있을 때, 치열의 적어도 일부분과 같은 환자의 상부 치열을 수용하도록 구성된 상부 표면(54), 및 치열의 적어도 일부분과 같은 환자의 하부 치열을 수용하도록 구성된 하부 표면(58)을 포함할 수 있다. 즉, 상부 표면(54)은 상부 치열이 네거티브 임프레션에 의해 수용된 때 환자의 상부 치열의 윤곽에 대응하는 윤곽을 갖는 네거티브 임프레션을 한정하고, 하부 표면(58)은 하부 치열이 네거티브 임프레션에 의해 수용된 때, 그리고 환자의 상악골이 적절히 재위치되고 하악골이 재위치되기 전일 때 환자의 하부 치열의 윤곽에 대응하는 윤곽을 갖는 네거티브 임프레션을 한정한다. 따라서, 환자의 상악골이 그의 원하는 수술후 형상 또는 위치로 이동된 때, 상부 표면(54)은 환자의 상부 치열과 정합할 것이고, 하부 표면(58)은 환자의 하부 치열과 정합할 것이다. 이러한 방식으로, 외과용 스플린트(50)는 또한 악교정 수술 계획을 위한 가이드로서의 역할을 한다. 일단 상악골이 두개골에 부착되면, 하악골은 외과용 스플린트(10)를 사용하여 재위치될 수 있다. 이러한 방식으로, 외과용 스플린트(10)는 최종 외과용 스플린트로 간주될 수 있고 외과용 스플린트(50)는 중간 외과용 스플린트로 간주될 수 있다. 그러나, 하악골은 상악골의 재위치 전에 재위치될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 하악골 및 상악골 둘 모두가 재위치되어야 하는 경우에, 하악골이 중간 외과용 스플린트(50)를 사용하여 첫 번째로 재위치될 수 있고, 상악골이 최종 외과용 스플린트(10)를 사용하여 두 번째로 재위치될 수 있다.

외과용 스플린트(10) 및 외과용 스플린트(50) 둘 모두는 아크릴과 같은 플라스틱으로 제조될 수 있다. 외과용 스플린트(10, 50)는 스테레오리소그래픽 장치(stereolithographic apparatus)(SLA 기계)와 같은 신속 프로토타이핑 기계를 사용하여 기계가공되거나 달리 가공될 수 있다. SLA 기계는 합성 3-D 가상 모델(14)을 사용하여 생성된 가상 스플린트 또는 컴퓨터 모델에 기초하여 외과용 스플린트(10, 50)를 가공할 수 있다. 그러나, 외과용 스플린트(10, 50)는 원하는 바에 따라 임의의 재료로 제조될 수 있고, 외과용 스플린트(10, 50)는 원하는 바에 따라 임의의 제조 방법을 사용하여 제조될 수 있음이 이해되어야 한다.

도 2a 내지 도 2e는 외과용 스플린트(즉, 외과용 스플린트(10, 50))를 생성하는 데 사용되는 합성 3-D 가상 모델(14)을 형성하는 방법을 도시한다. 본 방법은 단계 2A, 단계 2B, 단계 2C, 단계 2D, 및 단계 2E로서 개략적으로 표현된 단계들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 합성 3-D 가상 모델(14)을 형성하기 위해 그리고 단계 2A 및 단계 2C를 참조하면, 3-D 안면 컴퓨터 모델(34) 및 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)이 각자의 스캐닝 장치를 사용하여 컴퓨터에서 획득될 수 있다.

단계 2A에서, 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)이 임의의 적합한 기술을 사용하여 환자의 두개골을 스캐닝함으로써 획득될 수 있다. 예를 들어, 환자의 두개골의 3-D 안면 컴퓨터 모델은 도시된 바와 같은 CT 또는 코로널 뷰 콘 빔 CT 스캔(coronal view cone beam CT scan)(CBCT) 스캐너와 같은 임의의 적합한 스캐너(60)를 사용하여 환자의 두개골을 스캐닝함으로써 획득될 수 있다. 그러나, 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)은 레이저 스캐닝 기계, 광학 스캐닝 기계, 또는 MRI 기계와 같은, CT 스캐너 이외의 기술을 사용하여 획득될 수 있음이 이해되어야 한다. 작동시, 스캐너(60)는 환자의 두개골을 스캐닝하는 데 사용될 수 있다. 스캐너(60)로부터 획득된 스캐닝된 데이터가 이어서 컴퓨터로 다운로드되거나 전송될 수 있다. 컴퓨터에서, 환자의 두개골을 표현하는 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)이 이미지를 처리 및 편집할 수 있는 임의의 적합한 소프트웨어를 사용하여 스캐닝된 데이터로부터 생성된다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)은 적어도 가상 상악골(70), 가상 하악골(74), 및 가상 치열(78)을 포함할 수 있다. 가상 상악골(70), 가상 하악골(74), 및 가상 치열은 환자의 실제 상악골, 실제 하악골, 및 실제 치열의 가상 표현이다. 그러나, 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)의 가상 치열(78)은 스캐너(60)에 의한 스캔 동안 환자의 실제 치열에 근접해 있는 치열교정 금속 브래킷, 치과용 충전제, 또는 보철물로 인해 가려지거나 달리 "산란"(즉, 인공물을 포함)될 수 있다. 가상 치열(78)이 원하는 정확도를 갖지 않을 수 있지만, 가상 치열(78)의 적어도 일부분(82)은 인공물에 의해 실질적으로 가려지지 않는 제1 기준 마커(86)를 한정하는 제1 가상 표면 기하학적 형상을 갖는다. 즉, 가상 치열(78)의 적어도 일부분(82)은 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)을 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)과 정렬시키는 데 나중에 사용될 수 있는 기준 마커(86)를 생성하도록 기준점을 한정하기 위해 필요한 정확도를 가질 수 있다. 적어도 일부분(82)은 가상 치열(78)의 임의의 부분일 수 있음이 이해되어야 한다. 가상 치열(78)은 임의의 수의 제1 기준 마커(86)를 한정하는 제1 가상 표면 기하학적 형상을 가질 수 있음이 또한 이해되어야 한다. 예를 들어, 가상 치열(78)은 적어도 3개의 제1 기준 마커(86)를 한정하는 제1 가상 표면 기하학적 형상을 가질 수 있다.

단계 2C에서, 환자의 치열의 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)은 구강내 스캐너(64)를 이용한, 예를 들어 도시된 바와 같은 광학 스캐너를 이용한 환자의 실제 치열의 3-D 광학 구강내 스캔 또는 달리 구강내 이미지화(intraorally imaging)로부터 획득될 수 있다. 스캐닝된 데이터는 이어서 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)과 동일한 컴퓨터와 같은 컴퓨터로 다운로드되거나 전송될 수 있다. 컴퓨터에서, 환자의 치열을 표현하는 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)이 이미지를 처리 및 편집할 수 있는 임의의 적합한 소프트웨어를 사용하여 생성된다.

도 2d에 도시된 바와 같이, 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)은 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)에 묘사된 가상 치열(78)과 비교해 환자의 실제 치열을 보다 정확하게 묘사한다. 즉, 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)에는 스캐너(60)에 의한 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)에서 생성된 인공물이 실질적으로 없다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)은 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)의 가상 치열(78)의 적어도 하나의 제1 기준 마커(86)에 대응하는 적어도 하나의 제2 기준 마커(90)를 한정하는 제2 가상 표면 기하학적 형상을 갖는 제2 가상 치열(88)을 포함한다. 특히, 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)의 가상 치열(88)의 제2 가상 표면 기하학적 형상은 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)의 가상 치열(78)의 각각의 제1 기준 마커(86)에 대응하는 제2 기준 마커(90)를 한정할 수 있다.

스캐너(60)와는 달리, 스캐너(64)는 매우 높은 정확도로 그리고 임의의 인공물이 실질적으로 없이 환자의 치열의 3-D 표면 정보를 획득하도록 구성된다. 스캐너(64)는 스캐너를 환자의 실제 치열 바로 위에서 이동시킴으로써 3-D 표면 정보를 생성할 수 있다. 스캐너(64)는 스캐닝되는 치열의 표면 상의 점들 또는 픽셀들의 좌표를 획득하며, 이는 치열의 표면 구성을 계산하고 그 뒤에 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)을 형성하기 위해 컴퓨터에서 처리된다. 스캐너(64)는 진동 미세전기기계 시스템(MEMS) 미러, 및 진동 MEMS 미러를 향해 레이저 빔을 방출하는 광원을 포함할 수 있다. 진동 MEMS 미러는 방출된 레이저 빔을 환자의 치열의 표면을 향해 반사한다. 이어서 환자의 치열의 표면은 방출된 레이저 빔을 다시 스캐너(64)의 수신기로 반사한다. 스캐너(64)의 처리 유닛이 방출된 레이저 빔 및 반사된 레이저 빔의 타이밍 파라미터, 및 진동 MEMS 미러의 진동각을 기록한다. 이어서 처리 유닛은 환자의 치열의 3-D 표면 구성을 계산하고 그 후에 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)을 형성한다. 그러나, 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)은 인공물이 실질적으로 없는 환자의 치열의 이미지를 정확하게 생성할 수 있는 임의의 스캐너를 사용하여 획득될 수 있음이 이해되어야 한다.

단계 2E에서, 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)과 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)이 합성 3-D 가상 모델(14)을 형성하도록 조합될 수 있다. 모델(30, 34)은 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)의 가상 치열(88)의 적어도 하나의 제2 기준 마커(90)를, 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)의 가상 치열(78)의 적어도 하나의 제1 기준 마커(86)와 정렬시킴으로써 조합될 수 있다. 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)의 가상 치열(78)은 이에 따라 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)의 보다 정확한 가상 치열(88)로 교체됨으로써 환자의 뼈 구조 및 치열 둘 모두를 보다 정확하게 표현하는 컴퓨터 모델을 생성한다. 따라서, 합성 3-D 가상 모델(14)의 가상 상악골(18), 가상 하악골(22)은 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)의 가상 상악골(70) 및 가상 하악골(74)과 동일하고, 합성 3-D 가상 모델(14)의 가상 치열(26)은 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)의 가상 치열(88)과 동일하다. 그러나, 합성 3-D 가상 모델의 가상 치열(26)은 제3 가상 치열(26)이다라고 또한 말할 수 있다. 3-D 치아 및 안면 컴퓨터 모델(30, 34)이 3-D 치아 및 안면 컴퓨터 모델(30, 34)의 가상 치열의 가상 표면 기하학적 형상에 의해 한정된 제1 및 제2 기준 마커(86, 90)를 사용하여 정렬되기 때문에, 모델(30, 34)은 금속 기준 마커를 사용함이 없이 정렬될 수 있다.

도 2e에 도시된 조합 단계는 기준 마커(86, 90)를 정합시킬 수 있는 알고리즘을 갖는 컴퓨터 프로그램에 의해 수행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램이 기준 마커(86, 90)를 실질적으로 정렬시키는 것이 가능할 수 있지만, 일부 수동 정렬이 예를 들어 컴퓨터 마우스로 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)의 가상 치열(88)을 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)의 가상 치열(78)에 대해 이동시킴으로써 사용자에 의해 요구될 수 있다. 그러나, 기준 마커(86, 90)는 원하는 바에 따라 임의의 방법을 사용하여 정렬될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 사용자는 원하는 바에 따라 컴퓨터 프로그램의 사용 없이 기준 마커(86, 90)를 완전히 정렬시킬 수 있다.

일단 합성 3-D 가상 모델(14)이 생성되면, 합성 3-D 가상 모델(14)은 이어서 원하는 바에 따라 계획된 수술후 형상으로 되도록 조작될 수 있다. 예를 들어, 합성 3-D 가상 모델(14)의 제3 가상 치열(26)을 원하는 수술후 구성으로 되도록 적절히 정렬시키도록, 가상 상악골(18) 및 가상 하악골(22) 중 적어도 하나가 원하는 형상 또는 위치로 서로에 대해 또는 가상 두개골의 나머지에 대해 재위치될 수 있다. 제3 가상 치열이 원하는 그리고 계획된 수술후 구성으로 되도록 변위될 수 있다라고 또한 말할 수 있다. 합성 3-D 가상 모델(14)의 가상 치열(26)의 계획된 수술후 구성을 사용하여, 외과용 스플린트(들)는 환자의 실제 상악골 및/또는 실제 하악골이 계획된 수술후 형상으로 재위치된 후에 환자의 실제 치열을 수용할 수 있도록 수술전에 형성되거나 달리 가공될 수 있다. 즉, 외과용 스플린트(들)는 제3 가상 치열(26)의 적어도 일부분의 네거티브 임프레션을 갖도록 제작될 수 있다. 이러한 방식으로, 외과용 스플린트(들)는, 수술 전에 계획된 수술후 형상과 정합하고 외과 시술 동안 가이드로서의 역할을 하도록 맞춤 제작될 수 있다.

도 3a 내지 도 3e는 다른 실시예에 따른 합성 3-D 가상 모델(14)을 형성하는 방법을 도시한다. 도 3a 내지 도 3e에 도시된 방법은 도 2a 내지 도 2e에 도시된 방법의 단계들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있으며, 단계 3A, 단계 3B, 단계 3C, 단계 3D, 및 단계 3E로서 개략적으로 표현된다. 도 3a 내지 도 3e에 도시된 바와 같이, 합성 3D 가상 모델(14)을 형성하기 위해 그리고 단계 3A 및 단계 3C를 참조하면, 3-D 안면 컴퓨터 모델(34) 및 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)이 각자의 스캐닝 장치를 사용하여 획득된다.

단계 3A에서, 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)이 도 2a 내지 도 2e에 도시된 방법의 단계 2A에 기술된 것과 유사한 방식으로 획득된다. 따라서, 단계 2A에서와 같이, 환자의 두개골의 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)이 도시된 바와 같은 CT 또는 CBCT 스캐너와 같은 임의의 적합한 스캐너(60)를 사용하여 환자의 두개골을 스캐닝함으로써 컴퓨터에서 획득될 수 있다. 또한 단계 2A에서와 같이, 스캔에 의해 획득된 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)은 적어도 가상 상악골(70), 가상 하악골(74), 및 제1 가상 치열(78)을 포함한다. 앞서 기술된 바와 같이, 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)의 제1 가상 치열(78)은 가려지거나 달리 "산란"(즉, 인공물을 포함)될 수 있지만, 제1 가상 치열(78)의 적어도 일부분(82)은 제1 기준 마커(86)를 한정하기 위해 필요한 정확도를 갖는 제1 가상 표면 기하학적 형상을 포함할 수 있다.

단계 3C에서, 환자의 치열의 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)이 도 2a 내지 도 2e에 도시된 방법의 단계 2B에서 수행되는 바와 같이 환자의 실제 치열을 직접 스캐닝하기보다는 광학 스캐너(64)로 환자의 실제 치열의 네거티브 임프레션(160)을 스캐닝하거나 달리 이미지화함으로써 컴퓨터에서 획득될 수 있다.

단계 3C에서, 환자의 실제 치열의 네거티브 임프레션(160)이 임의의 종래의 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 네거티브 임프레션(160)은 석고를 사용하여 형성될 수 있다. 그러나, 임프레션(160)이 원하는 바에 따라 임의의 방법을 사용하여 형성될 수 있음이 이해되어야 한다.

일단 네거티브 임프레션(160)이 형성되면, 광학 스캐너(64)가 임프레션(160)을 스캔함으로써 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)을 생성할 수 있다. 단계 2B에서 생성된 모델에서와 같이, 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)은 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)에 묘사된 가상 치열(78)과 비교해 환자의 실제 치열을 보다 정확하게 묘사한다. 즉, 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)에는 스캐너(60)에 의한 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)에서 생성된 인공물이 실질적으로 없다. 단계 2B에서 획득된 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)은 또한 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)의 제1 가상 치열(78)의 적어도 하나의 제1 기준 마커(86)에 대응하는 적어도 하나의 제2 기준 마커(90)를 한정하는 제2 가상 표면 기하학적 형상을 갖는 제2 가상 치열(88)을 포함한다.

단계 3E에서, 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)과 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)이 단계 2E에 관하여 기술된 것과 동일한 방식으로 합성 3-D 가상 모델(14)을 형성하도록 조합될 수 있다. 즉, 모델(30, 34)은 3-D 치아 컴퓨터 모델(30)의 제2 가상 치열(88)의 적어도 하나의 제2 기준 마커(90)를, 3-D 안면 컴퓨터 모델(34)의 제1 가상 치열(78)의 적어도 하나의 제1 기준 마커(86)와 정렬시킴으로써 조합될 수 있다.

이제 도 4a 내지 도 4h를 참조하면, 도 2 및 도 3에 기술된 방법들 중 하나를 사용하여 생성된 합성 컴퓨터 모델을 사용하여 외과용 스플린트(10, 50)와 같은 외과용 스플린트를 맞춤 제작하는 방법이 도시된다. 본 방법은 중간 외과용 스플린트(50) 및 최종 외과용 스플린트(10) 둘 모두를 제조하는 데 사용될 수 있거나, 원하는 바에 따라 외과용 스플린트(10, 50) 중 하나만을 제조하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 본 방법은 도 4a 내지 도 4h에 개략적으로 표현된 단계들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 합성 3-D 가상 모델(214)은 가상 상악골(218), 가상 하악골(222), 및 제3 가상 치열(226)을 포함할 수 있다. 합성 3-D 가상 모델(214)은 도 2a 내지 도 2e 및 도 3a 내지 도 3e에 기술된 방법들 중 임의의 것을 사용하여 획득될 수 있다. 도시된 바와 같이, 합성 3-D 가상 모델(214)은 본래 환자의 두개골의 수술전 형상을 표현한다. 도시된 예에서, 합성 3-D 가상 모델(214)은 환자의 치열이 정렬되어 있지 않고 그 결과 환자의 상악골 및 하악골이 병진 및 회전될 필요가 있음을 나타낸다. 그러나, 환자의 상악골 및/또는 하악골이 원하는 임의의 방식으로 조작될 수 있음이 이해되어야 한다.

도 4a 및 도 4b를 계속 참조하면, 제1 및 제2 가상 절골술(230, 234)이 합성 3-D 가상 모델(214)의 가상 상악골(218) 및 가상 하악골(222)에 대해 수행될 수 있다. 도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 합성 3-D 가상 모델(214)은 원하는 중간 형상으로 되도록 조작될 수 있다. 예를 들어, 가상 상악골(218)은 그의 원하는 수술후 형상 또는 위치로 재위치될 수 있는 반면, 가상 하악골(222)은 그의 수술전 형상 또는 위치에 유지됨으로써 두개골의 중간 형상을 한정한다. 도시된 바와 같이, 가상 상악골(218)은 도시된 바와 같이 원하는 양만큼 전방으로 회전 및 전진됨으로써 가상 상악골(218)을 원하는 수술후 형상 또는 위치로 재위치시킬 수 있다. 그러나, 가상 상악골(218)은 가상 상악골(218)을 그의 원하는 수술후 형상 또는 위치 또는 구성으로 되도록 배치하기 위해 필요한 임의의 방식으로 재위치될 수 있음이 이해되어야 한다.

합성 3-D 가상 모델(214)이 그의 중간 형상에 있는 동안, 그리고 이에 따라 가상 하악골(222)을 재위치시키기 전에, 가상 중간 외과용 스플린트(240)가 예를 들어 도 4e에 도시된 바와 같이 합성 3-D 가상 모델(214)의 중간 형상과 정합하도록 생성될 수 있다. 즉, 가상 중간 외과용 스플린트(240)는, 가상 상악골(216)이 그의 수술후 형상 또는 위치에 있고 가상 하악골(222)이 그의 수술전 형상 또는 위치에 있을 때 가상 중간 외과용 스플린트(240)가 제3 가상 치열(226)을 수용하도록 생성될 수 있다. 가상 중간 외과용 스플린트(240)로부터의 데이터를 사용하여, 물리적 또는 실제 중간 스플린트(즉, 도 1c 및 도 1d에 도시된 외과용 스플린트(50))가 신속 프로토타이핑 기계 상에서 가공될 수 있다. 이러한 방식으로, 실제 중간 스플린트가 가상 중간 스플린트와 정합하도록 가공된다. 실제 중간 스플린트는 제3 가상 치열이 중간 구성으로 있을 때 제3 가상 치열(226)의 적어도 일부분의 네거티브 임프레션을 갖도록 제작된다라고 또한 말할 수 있다. 따라서, 실제 중간 스플린트는 환자의 실제 상악골을 합성 3-D 가상 모델(214) 상에서 계획된 바와 같은 원하는 수술후 형상 또는 위치로 재위치시키기 위해 수술 동안 사용될 수 있다.

도 4f 및 도 4g에 도시된 바와 같이, 합성 3-D 가상 모델(214)은 원하는 최종 또는 수술후 형상으로 되도록 조작될 수 있다. 예를 들어, 가상 상악골(218)이 그의 원하는 수술후 형상 또는 위치 또는 구성으로 되도록 이미 재위치된 상태에서, 가상 하악골(222)이 이제 그의 원하는 수술후 형상 또는 위치 또는 구성으로 되도록 재위치됨으로써 두개골의 최종 수술후 형상을 한정할 수 있다. 도시된 바와 같이, 가상 하악골(222)은 도시된 바와 같이 원하는 양만큼 전방으로 회전 및 전진됨으로써 가상 하악골(222)을 원하는 수술후 형상 또는 위치로 재위치시킬 수 있다. 그러나, 가상 하악골(222)은 가상 하악골(222)을 그의 원하는 수술후 형상 또는 위치로 배치하기 위해 필요한 임의의 방식으로 재위치될 수 있음이 이해되어야 한다.

합성 3-D 가상 모델(214)이 그의 최종 또는 수술후 형상에 있는 동안, 가상 최종 외과용 스플린트(244)가 합성 3-D 가상 모델(214)의 원하는 수술후 형상과 정합하도록 생성될 수 있다. 즉, 가상 최종 외과용 스플린트(244)는, 가상 상악골(216) 및 가상 하악골(222) 둘 모두가 그들의 수술후 형상 또는 위치 또는 구성으로 있을 때 가상 최종 외과용 스플린트(244)가 제3 가상 치열(226)을 수용하도록 생성될 수 있다. 가상 최종 외과용 스플린트(244)로부터의 데이터를 사용하여, 물리적 또는 실제 최종 스플린트(즉, 도 1b 및 도 1c에 도시된 외과용 스플린트(10))가 신속 프로토타이핑 기계 상에서 가공될 수 있다. 이러한 방식으로, 실제 최종 외과용 스플린트가 가상 최종 외과용 스플린트와 정합하도록 가공된다. 실제 최종 스플린트는 제3 가상 치열이 최종 수술후 구성으로 있을 때 제3 가상 치열(226)의 적어도 일부분의 네거티브 임프레션을 갖도록 제작된다라고 또한 말할 수 있다. 따라서, 실제 최종 외과용 스플린트는 환자의 실제 하악골을 합성 3-D 가상 모델(214) 상에서 계획된 바와 같은 원하는 수술후 형상 또는 위치로 재위치시키기 위해 수술 동안 가이드로서 사용될 수 있다. 그러나, 일부 경우에 환자의 하악골 및/또는 환자의 상악골을 재위치시키기 위해 단일의 외과용 스플린트만이 요구될 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 외과용 스플린트는 환자의 상악골 및/또는 환자의 하악골을 재위치시키는 것을 수반하지 않는 외과 시술을 위한 가이드이도록 맞춤 제작될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 외과용 스플린트는 치아 임플란트의 배치를 필요로 하는 외과 시술을 위한 가이드이도록 맞춤 제작될 수 있다.

도 5를 참조하면, 환자의 두개골이 원하는 수술후 형상에 있을 때 환자의 치열을 수용하도록 구성된 외과용 스플린트를 수술전에 형성하는 방법(300)은 단계 304, 단계 308, 단계 312, 단계 316, 및 단계 320을 포함할 수 있다. 단계 304에서, 적어도 환자의 상악골, 하악골, 및 치열의 3-D 안면 컴퓨터 모델이 컴퓨터에서 획득될 수 있다. 3-D 안면 컴퓨터 모델은 제1 가상 치열을 포함할 수 있고, 3-D 안면 컴퓨터 모델의 제1 가상 치열의 적어도 일부분은, 적어도 제1 기준 마커를 한정하는 제1 가상 표면 기하학적 형상을 가질 수 있다. 단계 308에서, 3-D 안면 컴퓨터 모델에 묘사된 치열과 비교해 보다 정확하게 환자의 치열을 묘사하는 환자의 치열의 3-D 치아 컴퓨터 모델이 환자의 치열의 표면 기하학적 형상의 3-D 광학 스캔을 획득함으로써 생성된다. 3-D 치아 컴퓨터 모델은 3-D 안면 컴퓨터 모델의 적어도 하나의 제1 기준 마커에 대응하는 적어도 하나의 제2 기준 마커를 한정하는 제2 표면 기하학적 형상을 가질 수 있는 제2 가상 치열을 포함할 수 있다. 단계 312에서, 3-D 치아 컴퓨터 모델과 3-D 안면 컴퓨터 모델이 3-D 치아 컴퓨터 모델의 적어도 하나의 제2 기준 마커를, 3-D 안면 컴퓨터 모델의 대응하는 적어도 하나의 제1 기준 마커와 정렬시킴으로써 합성 3-D 가상 모델을 형성하도록 조합될 수 있다. 단계 316에서, 합성 컴퓨터 모델이 계획된 수술후 형상으로 되도록 조작될 수 있다. 단계 320에서, 물리적 외과용 스플린트가 계획된 수술후 형상과 정합하도록 수술전에 맞춤 제작될 수 있고, 물리적 외과용 스플린트는 환자의 두개골이 원하는 수술후 형상에 있을 때 환자의 치열을 수용하도록 구성될 수 있다.

단계 304에서, 3-D 안면 컴퓨터 모델이 CT 스캐너로 환자의 두개골을 스캐닝함으로써 컴퓨터에서 획득될 수 있다. 단계 308에서, 3-D 치아 컴퓨터 모델이 환자의 치열을 구강내에서 이미지화함으로써 컴퓨터에서 획득될 수 있다. 예를 들어, 3-D 치아 컴퓨터 모델은 광학 스캐너와 같은 구강내 스캐너로 환자의 치열을 직접 스캐닝함으로써 획득될 수 있다. 단계 312에서, 3-D 치아 컴퓨터 모델과 3-D 안면 컴퓨터 모델이 금속 기준 마커의 사용 없이 조합될 수 있다. 단계 316에서, 합성 컴퓨터 모델이 가상 상악골 및 가상 하악골 중 적어도 하나를 재위치시킴으로써 조작될 수 있다. 도 5의 방법은 계획된 수술후 형상과 정합하도록 가상 외과용 스플린트 모델을 생성하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 외과용 스플린트를 맞춤 제작하는 단계는, 가상 외과용 스플린트 모델과 정합하도록 외과용 스플린트를 가공하는 단계를 포함한다.

도 6을 참조하면, 환자의 두개골이 원하는 수술후 형상에 있을 때 환자의 치열을 수용하도록 구성된 외과용 스플린트를 수술전에 형성하는 방법(400)은 단계 404, 단계 408, 단계 412, 단계 416, 단계 418 및 단계 420을 포함할 수 있다. 단계 404에서, 적어도 환자의 상악골, 하악골, 및 치열의 3-D 안면 컴퓨터 모델이 컴퓨터에서 획득될 수 있다. 3-D 안면 컴퓨터 모델은 가상 치열을 포함할 수 있으며, 여기서 3-D 안면 컴퓨터 모델의 가상 치열의 적어도 일부분은, 적어도 하나의 제1 기준 마커를 한정하는 제1 가상 표면 기하학적 형상을 갖는다. 단계 408에서, 환자의 치열의 치아 임프레션이 형성될 수 있다. 단계 412에서, 환자의 치열의 3-D 치아 컴퓨터 모델이 광학 스캐너로 치아 임프레션을 스캐닝함으로써 컴퓨터에서 획득될 수 있다. 3-D 치아 컴퓨터 모델은 제2 가상 치열을 포함할 수 있으며, 여기서 3-D 치아 컴퓨터 모델의 제2 가상 치열은, 3-D 안면 컴퓨터 모델의 적어도 하나의 제1 기준 마커에 대응하는 적어도 하나의 제2 기준 마커를 한정하는 제2 가상 표면 기하학적 형상을 갖는다. 단계 416에서, 3-D 치아 컴퓨터 모델과 3-D 안면 컴퓨터 모델이 3-D 치아 컴퓨터 모델의 적어도 하나의 제2 기준 마커를, 3-D 안면 컴퓨터 모델의 대응하는 적어도 하나의 제1 기준 마커와 정렬시킴으로써 합성 3-D 가상 모델을 형성하도록 조합될 수 있다. 단계 418에서, 합성 컴퓨터 모델이 계획된 수술후 형상으로 되도록 조작될 수 있다. 단계 420에서, 외과용 스플린트가 계획된 수술후 형상과 정합하도록 맞춤 제작될 수 있다. 외과용 스플린트는 환자의 치열을 수용하도록 구성될 수 있다. 단계 416에서, 3-D 안면 컴퓨터 모델의 제1 가상 치열이 금속 기준 마커의 사용 없이 3-D 치아 컴퓨터 모델의 제2 가상 치열과 조합될 수 있다.

도면에 도시된 실시예들의 예시 및 논의는 단지 예시 목적을 위한 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다는 점에 주목해야 한다. 당업자는 본 발명이 다양한 실시예들을 고려한다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 본 명세서가 3차원 컴퓨터 모델을 언급하지만, 본 명세서에 기술된 컴퓨터 모델들 중 임의의 것이 2차원일 수 있음이 구상된다. 일 실시예에 따라 기술되고 예시된 특징부들 및 구조들은, 달리 지시되지 않는 한, 본 명세서에 기술된 바와 같은 모든 실시예들에 적용될 수 있음이 또한 이해되어야 한다. 부가적으로, 전술된 실시예들과 함께 상기에 기술된 개념들이 단독으로 또는 상기에 기술된 다른 실시예들 중 임의의 것과 조합되어 채용될 수 있음이 이해되어야 한다.

Claims

환자의 두개골이 수술후 형상에 있을 때 상기 환자의 치열(dentition)을 수용하도록 구성된 외과용 스플린트(surgical splint)를 수술전에 형성하는 방법으로서, 상기 방법은,
컴퓨터에서 적어도 상기 환자의 상악골, 하악골, 및 치열의 3-D 안면 컴퓨터 모델을 획득하는 단계로서, 상기 3-D 안면 컴퓨터 모델은 제1 가상 치열을 포함하며, 상기 제1 가상 치열의 적어도 일부분은, 적어도 하나의 제1 기준 마커(fiduciary marker)를 한정하는 제1 가상 표면 기하학적 형상(geometry)을 가지며, 상기 적어도 하나의 제1 기준 마커는, 상기 제1 가상 치열의 제1 해부학적 피쳐(anatomical feature)를 아이덴티파이(identify)하는 제1 로케이션(location)을 한정하는, 상기 3-D 안면 컴퓨터 모델 획득 단계;
제2 가상 치열을 생성하도록 상기 컴퓨터에서 상기 환자의 치열의 3-D 광학 구강내 스캔을 획득하는 단계로서, 상기 제2 가상 치열의 적어도 일부분은, 적어도 하나의 제2 기준 마커를 한정하는 제2 표면 기하학적 형상을 가지며, 상기 적어도 하나의 제2 기준 마커는, 상기 제2 가상 치열의 제2 해부학적 피쳐를 아이덴티파이하는 제2 로케이션을 한정하는, 상기 3-D 광학 구강내 스캔 획득 단계;
상기 제1 기준 마커를 상기 제2 기준 마커와 정렬시키는 단계;
상기 정렬 단계 후에, 합성 3-D 가상 모델을 형성하기 위해 상기 3-D 안면 컴퓨터 모델의 상기 제1 가상 치열을 상기 제2 가상 치열로 교체하는 단계로서, 상기 합성 3-D 가상 모델은, 계획된 수술후 구성(planned post-operative configuration)으로 있는 제3 가상 치열을 갖는, 상기 교체 단계; 및
상기 제3 가상 치열의 적어도 일부분의 네거티브 임프레션(negative impression)을 갖는 외과용 스플린트를 제작(constructing)하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 환자의 치열의 3-D 광학 구강내 스캔을 획득하는 단계는, 상기 환자의 치열을 구강내에서 이미지화(intraorally imaging)하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 교체 단계 후에, 상기 제3 가상 치열을 상기 계획된 수술후 구성으로 되도록 변위시키는, 방법.
제3항에 있어서, 상기 제3 가상 치열은 상악골 치열 및 하악골 치열을 포함하고, 상기 변위 단계는, 상기 상악골 치열 및 상기 하악골 치열 중 하나를, 상기 상악골 치열 및 상기 하악골 치열 중 다른 하나를 변위시킴이 없이, 변위시키는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제작 단계는, 상기 상악골 치열의 적어도 일부분 및 상기 하악골 치열의 적어도 일부분 둘 모두의 네거티브 임프레션을 상기 외과용 스플린트 내에 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 가상 표면 기하학적 형상은 적어도 3개의 제1 기준 마커들을 한정하고, 상기 제2 가상 치열은, 적어도 3개의 제2 기준 마커들을 한정하는 제2 표면 기하학적 형상을 갖는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 3-D 안면 컴퓨터 모델을 획득하는 단계는, 상기 환자의 두개골을 CT 스캐너로 스캐닝하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 합성 3-D 가상 모델은 가상 상악골 및 가상 하악골을 포함하고, 상기 방법은 상기 가상 상악골 및 상기 가상 하악골 중 적어도 하나를 재위치시킴(repositioning)으로써 상기 합성 3-D 가상 모델을 상기 수술후 구성으로 되도록 조작하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 방법은 상기 제3 가상 치열과 정합하도록 가상 외과용 스플린트 모델을 생성하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 외과용 스플린트를 제작하는 단계는 상기 가상 외과용 스플린트 모델에 대응하도록 상기 외과용 스플린트를 가공(fabricating)하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 기준 마커를 상기 제2 기준 마커와 정렬시키는 단계는 금속 기준 마커들의 사용 없이 성취되는, 방법.
환자의 두개골이 수술후 형상에 있을 때 상기 환자의 치열을 수용하도록 구성된 외과용 스플린트를 수술전에 형성하는 방법으로서, 상기 방법은,
컴퓨터에서 적어도 상기 환자의 상악골, 하악골, 및 치열의 3-D 안면 컴퓨터 모델을 획득하는 단계로서, 상기 3-D 안면 컴퓨터 모델은 제1 가상 치열을 포함하고, 상기 제1 가상 치열의 적어도 일부분은, 적어도 하나의 제1 기준 마커를 한정하는 제1 해부학적 피쳐를 갖는, 상기 3-D 안면 컴퓨터 모델 획득 단계;
상기 컴퓨터에서 상기 환자의 치열의 3-D 광학 스캔을 획득하는 단계로서, 상기 3-D 광학 스캔은 제2 가상 치열을 포함하고, 상기 제2 가상 치열의 적어도 일부분은, 상기 제1 해부학적 피쳐에 대응하는, 적어도 하나의 제2 기준 마커를 한정하는 제2 해부학적 피쳐를 갖는, 상기 3-D 광학 스캔 획득 단계;
상기 제1 기준 마커를 상기 제2 기준 마커와 정렬시키는 단계;
상기 정렬 단계 후에, 상기 3-D 안면 컴퓨터 모델의 상기 제1 가상 치열을 상기 제2 가상 치열로 교체하여서, 제3 가상 치열을 갖는 합성 3-D 가상 모델을 형성하는 단계;
상기 합성 3-D 가상 모델을 계획된 수술후 구성으로 되도록 조작하는 단계; 및
상기 계획된 수술후 구성에 있을 때 상기 제3 가상 치열의 적어도 일부분의 네거티브 임프레션을 갖도록 외과용 스플린트를 맞춤 제작(custom constructing)하는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 3-D 안면 컴퓨터 모델을 획득하는 단계는, 상기 환자의 두개골을 CT 스캐너로 스캐닝하는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 합성 3-D 가상 모델은 가상 하악골 및 가상 상악골을 포함하고, 상기 합성 3-D 가상 모델을 조작하는 단계는 상기 가상 상악골 및 상기 가상 하악골 중 적어도 하나를 재위치시키는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 방법은 상기 제3 가상 치열과 정합하도록 가상 외과용 스플린트 모델을 생성하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 외과용 스플린트를 맞춤 제작하는 단계는, 상기 가상 외과용 스플린트 모델에 대응하도록 상기 외과용 스플린트를 가공하는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 제1 기준 마커를 상기 제2 기준 마커와 정렬시키는 단계는 금속 기준 마커들의 사용 없이 성취되는, 방법.
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