KR20110074220A

KR20110074220A - 수술용 가이드를 설계하는 방법

Info

Publication number: KR20110074220A
Application number: KR1020090131127A
Authority: KR
Inventors: 권오형
Original assignee: 주식회사 사이버메드
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-06-30

Abstract

본 개시는 구강의 정보를 담고 있는 제1 이미지 데이터 및 제2 이미지 데이터를 이용하여 임플란트에 사용되는 수술용 가이드를 설계하는 방법에 있어서, 제1 이미지 데이터로부터 수술용 가이드 모델을 형성하는 제1 단계; 그리고, 제2 이미지 데이터 상에서 설계된 기능 요소를 수술용 가이드 모델에 이식하는 제2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법에 관한 것이다.

소프트웨어, 의료, 덴탈, 임플란트, 가이드, 스캔, 라디오그래픽, 드릴링

Description

수술용 가이드를 설계하는 방법{METHOD OF DESIGNING A SURGICAL GUIDE}

본 개시(Disclosure)는 전체적으로 수술용 가이드를 설계하는 방법에 관한 것으로, 특히 라디오그래픽 가이드(Radiographic Guide)의 사용없이 수술용 가이드를 설계하는 방법에 관한 것이다.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

도 1은 미국특허 제5,320,529호에 기재된 임플란트 식립을 위한 드릴링의 일예를 나타내는 도면으로서, 수술용 가이드(100)가 뼈(110) 위에 위치하며, 가이드 홀(120)을 구비하여, 뼈(110)에 드릴(130)을 통해 구멍(140)을 형성할 때, 드릴(130)을 안내한다. 미설명 부호 150은 뼈(110) 내에 있는 신경이다. 뼈(110)에 형성될 구멍(140)을 계획(Planning)할 때 및/또는 수술용 가이드(100)를 제작할 때 뼈(110) 내의 신경(150)이 손상되지 않도록 주의하여야 한다. 미설명 부호 160은 가이들 홀(120)에 삽입되는 슬리브이다.

도 2는 임플란트 플랜닝의 일 예를 설명하는 도면으로서, CT 이미지 상에 4 개의 임플란트 픽스쳐 모델(170A,170B,170C,170D)을 놓아 본 화면이 도시되어 있다.

도 3은 국제공개공보 WO95/28688호에 기재된 임플란트 플랜닝으로부터 수술용 가이드를 제조하는 방법의 일 예를 설명하는 도면으로서, 먼저, 뼈(110)로부터 CT 장비 또는 MRI 장비와 같은 의료 영상 촬영장치를 이용하여, 뼈 이미지(111)를 취득한다. 뼈 이미지(112)는 뼈 이미지(111)의 확대 이미지이다. 다음으로, 세그멘테이션(Segmentation)을 통해 뼈 이미지(112)의 단면 형상을 따르는 가이드 이미지(101)를 형성하고, 여기에 플래닝된, 가이드 홀(120; 도 1 참조)과 같은 기능 요소(121); Functional Element)를 형성한다. 이렇게 기능 요소(121)가 형성된 가이드 이미지(101)에 대한 정보를 RP(Rapid Prototyping) 장치로 옮겨 가이드 홀(120)을 가지는 수술용 가이드(100)를 제조한다. 그러나 이러한 방법의 경우에, CT 이미지의 특성상, 뼈 및 치아의 형상은 명확히 알 수 있지만, 소프트 티슈인 잇몸의 형상 재현에 어려움이 있다.

도 4는 수술용 가이드를 제작하는 방법의 다른 예를 설명하는 도면으로서, 도 3의 방법과 달리, 수술용 가이드(100)의 예비 형태(preform)라 할 수 있는 라디오그래픽 가이드(200)가 임플란트 플래닝에 이용된다. 라디오그래픽 가이드(200)는 환자의 구강 내에 꼭 맞는 마우스 피스 형상을 가진 수지(resin)로 된 물체이며, 수술용 가이드(100)는 임플란트 플래닝을 통해 계획된 기능 요소인 가이드 홀(120)이 형성된 라디오그래픽 가이드(200)로 이해될 수 있다. 이러한 이미지 내지는 이미지 데이터는, CT 촬영에 앞서 환자 구강의 형상을 따르는 라디오그래픽 가이 드(200)를 준비하고, 라디오그래픽 가이드(200)를 착용한 후 환자의 구강을 CT 촬영하는 한편, 라디오그래픽 가이드(200)만을 CT 촬영함으로써 얻어질 수 있다. 라디오그래픽 가이드(200)는 수술용 가이드(100)의 최종 형상을 결정하므로, 임플란트가 시술될 위치 등을 고려하여 디자인된다. 그러나 경험이 많지 않은 사용자가 라디오그래픽 가이드(200)를 디자인할 경우에, 라디오그래픽 가이드(200)가 잘못 설계되면, 최종적으로 수술용 가이드(100)가 환자의 치아에 끼워지지 않는 등의 문제가 발생할 수 있다.

도 5는 종래에 보철물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면으로서, 도 1에 도시된 구멍(140)에 임플란트 픽스쳐가 식립되고 일정 기간이 지나면, 힐링 어버트먼트(34; Healing Abutment)를 제거하여 임플란트 픽스쳐(10)를 노출시키고, 여기에 인상 코핑(35; Impresssion Coping)을 삽입한다. 다음으로, 인상 채득을 통해 인상체(41)를 얻고, 여기에 인상 코핑(35)을 매개로 임플란트 픽스쳐(10)와 동일 형상의 임플란트 아날로그(11; Implant Analog)를 위치시킨다. 다음으로, 석고를 이용해 모형(50)을 만든다. 모형(50)에는 실제 임플란트 픽스쳐(10)에 대응하는 임플란트 아날로그(11)가 고정되며, 인상 코핑(35)을 제거하면, 모형(50)을 이용해 어버트먼트의 설계나 보철물의 설계를 할 수 있다.

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.

여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 구강의 정보를 담고 있는 제1 이미지 데이터 및 제2 이미지 데이터를 이용하여 임플란트에 사용되는 수술용 가이드를 설계하는 방법에 있어서, 제1 이미지 데이터로부터 수술용 가이드 모델을 형성하는 제1 단계; 그리고, 제2 이미지 데이터 상에서 설계된 기능 요소를 수술용 가이드 모델에 이식하는 제2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법이 제공된다. 여기서, 수술용 가이드 모델이 반드시 3차원 모델이어야 하는 것은 아니다. 즉, 임플란트 플래닝의 과정에 있어서는 수술용 가이드 모델은 수술용 가이드가 접하는 구강의 표면에 대한 정보를 담고 있는 것으로 충분하다. 그러나 제작을 위해서는 수술용 가이드 모델은 볼륨을 가진 형태여야 한다. 따라서 기능 요소가 이식된 후에 수술용 가이드 모델의 최종 형상이 정해져도 좋다.

이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).

도 6 및 도 7은 본 개시에 따라 수술용 가이드를 설계하는 방법의 일 예를 설명하는 도면으로서, 먼저 구강의 정보를 담고 있는 이미지 또는 이미지 데이터(60)를 생성한다. 이는 구강의 인상 채득을 통해 인상체를 얻은 다음, 여기에 석고 본을 통해 모형을 형성하고, 이를 CT 촬영 또는 3차원 스캔함으로써 얻어질 수 있다. 또한 3차원 스캐너를 이용해 직접 구강을 스캐닝함으로써 얻어질 수도 있다.

다음으로, 이미지(60)로부터 표면(61)을 추출한다. 표면(61)은 종래 라디오그래픽 가이드(200; 도 4 참조)가 구강에서 치아 및/또는 잇몸에 접촉하는 면에 해당한다.

다음으로, 표면(61)을 기준으로 볼륨을 주어 수술용 가이드 모델(62)을 형성한다. 수술용 가이드 모델(62)은 종래 라디오그래픽 가이드(200)에 대응한다.

도 4에 설명된 수술용 가이드를 제조하는 방법에 의하면, 라디오그래픽 가이드(200)를 환자에게 물린 상태의 CT 촬영 및 라디오그래픽 가이드(200) 자체의 CT 촬영을 통해, 구강의 이미지와 라디오그래픽 가이드(200)의 이미지를 연관시켰지만, 본 개시에 따른 방법에서는 라디오그래픽 가이드(200)를 이용하지 않으므로, 별도로 준비된 구강 이미지 또는 구강 이미지 데이터(예: 신경의 정보를 포함하는 CT 이미지; 도 1 및 도 2 참조)와 수술용 가이드 모델(62)을 연관시키는 과정이 필요하다.

도 8은 구강 이미지와 수술용 가이드 모델을 연관시키는 과정의 일 예를 나타내는 도면으로서, CT 이미지(70)와 이미지(60)가 좌우에 도시되어 있으며, CT 이미지(70)의 영역(A,B)과 이미지(60)의 대응 영역(A',B')을 표면 등록(Surface Based Registration)함으로써, 두 이미지(60,70)가 연관지워진다. 등록(Registration)은 두 개의 이미지 또는 볼륨 데이터를 서로 연관지우는 과정으로서, 각각의 좌표계를 가지는 두개의 이미지를 연관시키는 변환 행렬을 찾는 과정으로 이해할 수 있다. 이러한 등록은 당업자에게 잘 알려져 있는 과정이다. 표면 등록을 이용하는 외에, 점 등록(Point Based Registration)을 이용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 마커(marker)가 삽입된 진공 폼(Vacuum Form)을 석고 모형과 환자에 각각 구비한 상태에서 CT 촬영한 이미지를 이용하는 경우에 점 등록이 가능하다. 두 이미지(60,70)가 연관지워지면, 이미지(60)로부터 추출되는 표면(61) 및 표면(61)으로부터 형성되는 수술용 가이드 모델(62)도 CT 이미지(70)와 연관지워진다. 또한 CT 이미지(70)와 표면(61) 또는 수술용 가이드 모델(62)을 직접 등록하여도 좋다. 도 8에서 CT 이미지(70)는 CT 이미지 데이터 또는 CT 이미지(70)에서 뼈의 인텐시티(Intensity)를 지정함으로써 취해진 이미지이며, 두 이미지(60,70)는 등록 설명의 편의를 위해 치아가 모두 있는 환자의 구강을 이용하였다.

마지막으로, 도 7에 도시된 바와 같이, CT 이미지(70)와 수술용 가이드 모델(62)을 이용하여 임플란트 플래닝을 행하여, 구멍(140; 도 1 참조)을 계획하고, 구멍(140)의 드릴링을 위한 가이드 홀(120; 도 1 참조)과 같은 기능 요소를 설계하여, 수술용 가이드 모델(62)에 이식함으로써 기능 요소(63)를 구비하는 수술용 가이드 모델(62)의 설계가 완성된다. 미설명 부호 64는 RP를 통해 제작되는 수술용 가이드를 구강에 고정하는데 사용되는 나사 또는 핀의 가이드 홀이다.

이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.

(1) 제1 이미지 데이터가 구강의 표면에 대한 정보를 담고 있고, 상기 표면에 수술용 가이드가 접촉되며, 수술용 가이드 모델이 상기 표면을 포함하는 볼륨을 생성함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법.

(2) 제1 이미지 데이터가 구강의 표면에 대한 정보를 담고 있는 모형으로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법. 예를 들어 제1 이미지 데이터는 석고 모형으로부터 얻어질 수 있다.

(3) 제1 이미지 데이터가 모형을 CT 촬영함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법.

(4) 제1 이미지 데이터가 구강의 표면을 스캔함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법.

(5) 제2 단계가 수술용 가이드 모델을 제2 이미지 데이터와 연관지우는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법.

(6) 제2 이미지 데이터가 신경에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법. 예를 들어 제2 이미지 데이터는 CT 이미지일 수 있다.

(7) 바람직하게는 제1 이미지 데이터와 제2 이미지 데이터를 연관지움거나, 수술용 가이드 모델과 제2 이미지 데이터를 연관지움으로써 정확한 위치에 기능 요소가 이식된 수술용 가이드의 제작이 가능하다. 그러나 본 개시에 제2 이미지 데이터 상에서 기능 요소를 설계한 다음, 연관 작업을 거치지 않고 기능 요소를 수술용 가이드 모델에 이식하는 것을 배제하는 것으로 이해되어서는 안된다.

본 개시에 따른 하나의 수술용 가이드를 설계하는 방법에 의하면, 라디오그래픽 가이드의 도움없이 수술용 가이드 모델을 설계하고, 나아가 수술용 가이드를 제작할 수 있게 된다.

또한 본 개시에 따른 또다른 하나의 수술용 가이드를 설계하는 방법에 의하면, 정확한 구강의 정보를 기반으로 수술용 가이드 모델을 설계하고, 나아가 수술용 가이드를 제작할 수 있게 된다.

도 1은 미국특허 제5,320,529호에 기재된 임플란트 식립을 위한 드릴링의 일예를 나타내는 도면,

도 2는 임플란트 플랜닝의 일 예를 설명하는 도면,

도 3은 국제공개공보 WO95/28688호에 기재된 임플란트 플랜닝으로부터 수술용 가이드를 제조하는 방법의 일 예를 설명하는 도면,

도 4는 수술용 가이드를 제작하는 방법의 다른 예를 설명하는 도면,

도 5는 종래에 보철물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면,

도 6 및 도 7은 본 개시에 따라 수술용 가이드를 설계하는 방법의 일 예를 설명하는 도면,

8은 구강 이미지와 수술용 가이드 모델을 연관시키는 과정의 일 예를 나타내는 도면.

Claims

구강의 정보를 담고 있는 제1 이미지 데이터 및 제2 이미지 데이터를 이용하여 임플란트에 사용되는 수술용 가이드를 설계하는 방법에 있어서,

제1 이미지 데이터로부터 수술용 가이드 모델을 형성하는 제1 단계; 그리고,

제2 이미지 데이터 상에서 설계된 기능 요소를 수술용 가이드 모델에 이식하는 제2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법.
청구항 1에 있어서,

제1 이미지 데이터는 구강의 표면에 대한 정보를 담고 있고, 상기 표면에 수술용 가이드가 접촉되며, 수술용 가이드 모델은 상기 표면을 포함하는 볼륨을 생성함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법.
청구항 2에 있어서,

제1 이미지 데이터는 구강의 표면에 대한 정보를 담고 있는 모형으로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법.
청구항 3에 있어서,

제1 이미지 데이터는 모형을 CT 촬영함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법.
청구항 2에 있어서,

제1 이미지 데이터는 구강의 표면을 스캔함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법.
청구항 2에 있어서,

제2 단계는 수술용 가이드 모델을 제2 이미지 데이터와 연관지우는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법.
청구항 1에 있어서,

제2 이미지 데이터는 신경에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법.
청구항 7에 있어서,

제1 이미지 데이터는 구강의 표면에 대한 정보를 담고 있고, 상기 표면에 수술용 가이드가 접촉되며, 수술용 가이드 모델은 상기 표면을 포함하는 볼륨을 생성함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법.
청구항 8에 있어서,

제2 단계는 수술용 가이드 모델을 제2 이미지 데이터와 연관지우는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법.
청구항 9에 있어서,

제2 단계는 등록(registration)을 통해 수술용 가이드 모델을 제2 이미지 데이터와 연관지우는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드를 설계하는 방법.