KR20120124628A - 영상정보 정합을 위한 마커 - Google Patents

Abstract

영상정보 정합을 위한 마커가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상정보 정합을 위한 마커는 피시술자의 구강 내부에 설치되고 상기 피시술자의 구강내 조직에 대한 영상 정보를 얻기 위한 기준점을 제공하는 마커가 구비된다.

Description

영상정보 정합을 위한 마커{Intraoral marker for the synchronization of three dimensional image data}

본 발명은 마커에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피시술자의 구강내 조직에 대한 영상정보 데이터와, 피시술자의 구강내 조직을 복제한 모델에 포함된 영상정보 데이터 또는 구강내 조직을 복제한 모델이 장착되는 가공기기 사이의 좌표관계를 동기화하여, 구강내 시술을 정확하게 유도하는 구내장착물(Surgical Guide)의 제작을 용이하게 할 수 있는 영상정보 정합을 위한 마커에 관한 것이다.

일반적으로 치과 시술분야에 있어서 영상기술은 진단과 시술 계획 수립뿐만 아니라 시술 유도 분야에까지 중요하게 적용된다. 상기 영상기술은 보철물의 형상설계나 임플란트 시술을 위한 시술유도장치의 제작에 이용되거나 상하악 사이의 상대적 이동이 필요한 악성형 수술 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.

특히, 치과 임플란트 시술에 있어서, 구강내 치조골에 대한 임플란트의 식립 위치, 방향, 깊이를 유도하는 임플란트 시술 유도용 구내장착물을 제작하기 위해서는 환자의 구강내 영상정보인 CT나 MRI와 같이 환자의 해부학적 정보를 포함하는 영상 데이터가 필수적으로 필요하고, 이와는 별도로 환자의 구강내 조직을 본뜬 인상모형인 영상 데이터가 필요한 경우도 많다.

임플란트 시술 유도용 구내장착물은 잇몸, 치아, 뼈에 대응하는 음형의 형상을 가져야 하며, CT와 같은 해부학적 정보를 담은 영상을 활용하여 형상을 설계해야만 한다. 그러나, 환자의 뼈에 적합되는 임플란트 시술 유도용 구내장착물은 잇몸을 가급적 절개하지 않고 시술하려는 요구에 의하여 그 필요성이 제한적일 수밖에 없다. 위와 같은 이유로, 임플란트 시술 유도용 구내장착물은 적합상보형상을 잇몸 또는 치아에 맞춰 설계되거나 제작되어야 하는데, CT나 MRI 같은 해부학적 정보를 담은 영상은 해상도가 떨어지거나, 치아가 금속으로된 보철물일 경우에 Metal Artifact와 같은 영상불순물 또는 왜곡이 발생되면서, 보다 개선된 적합상보형상을 얻기 위한 방법이 강구되어야 한다.

위와 같은 적합상보형상을 얻기 위하여, 구강내를 복제한 모델을 직접 활용하거나, 이를 3차원스캐닝 하여 얻은 데이터를 활용할 수 있다.

이 중, 임플란트 시술 유도용 구내장착물을 환자의 구강내에 치과용 인상재를 통해 복제한 인상모형에 직접 접촉시켜 제작할 때, 임플란트 시술 유도용 구내장착물의 몸체부에 임플란트 식립용 드릴을 가이드하는 가이드천공구를 형성하기 위하여, 석고모델 또는 석고모델에 형성된 임플란트 시술 유도용 구내장착물에 대해 지정된 위치, 방향, 깊이로 부가적인 천공가공을 실시해야하며, 이와 같은 천공가공을 위해 5축 가공기를 사용하였다.

상기 5축 가공기는 자체 좌표계가 존재하고, 상기 5축 가공기의 좌표계와 인상모형의 기준점과 일치시키는 작업이 반드시 수행되어야 한다.

다시 말하면, 피시술자의 구강내에 임플란트가 식립되는 해부학적 구조물은 치조골이며, 상기 치조골의 3차원 영상정보를 담은 영상정보(CT)를 통해 식립 위치, 방향, 깊이가 계획된다. 그리고 임플란트 시술 유도용 구내장착물을 고정밀도의 적합상보관계를 갖도록 제작하기 위해서 인상모형을 이용하여 상기 CT와 같은 해부학적 영상정보와 인상모형에 대한 영상정보의 정합을 통해 일치시키는 작업이 수행되어야한다.

여기서 임플란트 시술유도용 구내장착물의 적합상보형상을 설계 또는 형성하기 위해 인상모형의 표면데이터 또는 형상을 활용하여야 하며, 구강내 복제모델에 대한 많은 양의 3차원 표면정보가 필요하게 된다. 즉, 해부학적 영상정보에서 계획한 임플란트의 위치, 방향, 깊이에 대한 3차원 수치정보를 구강내 복제모델로부터 취득한 영상정보에 이식 또는 좌표변환한 뒤, 이를 구강내 복제모델로부터 별도로 취득한, 가공기기에 장착되는 부위에 대한 좌표정보를 기준으로 하여 다시 좌표변환을 실시하면, 결과적으로 해부학적 영상정보에서 계획한 임플란트의 위치, 방향, 깊이에 대한 3차원적 수치정보가 가공기기상의 수치정보로 변환될 수 있다.

위와 같은 임플란트 시술에 활용될 수 있는 임플란트 시술 유도용 구내장착물의 제작에 있어서, 구강내 조직과 구강내 조직 복제물에 대한 서로 다른 영상정보를 정합하는 과정은 제작공정에 중요한 역할을 담당하게 된다. 또한, 임플란트 시술 유도용 구내장착물의 제작 목적 이외에, 구강내 해부학적 영상정보 상에서 환자의 구강내 잇몸의 경계부를 보다 선명하게 구분하는 용도로도 구강내 조직 또는 구강내 조직 복제물에 대한 서로 다른 영상정보의 정합이 활용될 수 있다. 따라서, 위와 같은 이유로 구강내 여러 시술활용을 고려하였을 때, 해부학적 영상정보와 구강내 복제모델에 대한 서로 다른 영상정보의 정합을 고정밀도로 실현할 수 있는 방법 또는 방법의 구현에 필요한 기구 및 장치의 개발이 매우 중요다고 판단할 수 있다.

서로 다른 영상 정보를 정합하기 위해서는 두 영상 간에 정합에 필요한 공통요소(이하 정합공통요소)를 추출하여야 한다. 구강내 복제물 영상정보에는 치아(보철물 포함) 또는 잇몸에 대한 영상정보가 취득될 수 있는데, 구강내 해부학적 영상정보에서는 치조골 또는 치아(보철물 포함)의 형상이 주로 취득되며, 치아가 금속 보철물로 형성되어 있어 영상 노이즈가 많거나, 치아의 형상에 따른 영상정밀도가 저하되거나, 치아가 없는 환자의 경우에는 정합공통요소로 활용하기에 어려운 문제점이 유발되었다. 또한 정합공통요소로 잇몸을 지정할 경우, 잇몸에 대한 표면정보가 CT와 같은 해부학적 영상정보에서 잘 취득되지 않고, 취득을 위해서 구강내에 뺨을 부풀리거나, 방사선조영물을 머금거나, 연조직을 이개하기 위한 부가적인 구강내 장착물을 장착한 상태에서 영상정보를 얻거나 방사선 조영물질을 도포 또는 적합시켜 촬영해야 하는 번거로운 문제점을 유발시켰다.

임플란트 시술유도용 구내장착물의 제작과정에 필요한 정보정합 및 좌표동기화를 위해서, 잇몸 및 치아를 피개하는 열가소성수지형태의 구내장착물이 사용되기도 했으나, 상기 장착물의 표면에 다수개 이상의 천공을 통해 복수개의 방사선불투과성물질을 매입한 후에 피시술자의 구강내에 적용하여 CT영상을 촬영하는 등 CT 촬영 이전에 준비해야 할 과정과 시간이 많이 늘어난다는 문제점을 유발시켰다.

또한, 피시술자의 구강내에 단순히 피개되거나 상악과 하악의 교합면 사이에 물어서(Biting) 고정되는 표지물의 경우, 구강내에 장착되는 위치의 재현성이 현격히 줄어들거나 고정부위가 취약하여 확실한 고정이 어려운 문제점이 유발되어 이에 대한 기술적 방안이 필요하게 되었다.

본 발명의 실시예들은 구강 내부 조직의 영상 정보에 대한 기준점을 제공하는 마커를 이용하여 임플란트의 식립의 모의계획 및 시술유도용 장착물의 제작에 필요한 보다 정확한 3차원정보정합 및 좌표동기화를 도모하고자 한다.

본 발명의 실시예들은 피시술자의 구강내 조직에 대한 영상 정보의 기준점을 제공하는 마커를 구비하고, 석고모델과 가공장치가 상기 마커에 포함된 데이터를 공유함으로써 시뮬레이션의 기초가 되는 석고모델과 가공장치의 좌표계를 손쉽게 일치시키고자 한다.

본 발명의 실시예들은 마커가 포함된 외피부를 통해 치아에 손쉽게 설치하여 필요한 영상정보를 획득하고, 인상모형을 통한 영상 정보와의 정합을 용이하게 도모하고자 한다.

본 발명의 실시예들은 마커의 보다 안정적인 설치를 도모하고, 상악치아와 하악치아가 서로 교합된 상태에서도 떨림이 감소된 영상정보를 획득하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 영상정보 정합을 위한 마커는 피시술자의 구강 내부에 설치되고 상기 피시술자의 구강내 조직에 대한 영상 정보를 얻기 위한 기준점을 제공하는 마커가 구비된다.

상기 마커는, 하부에 구비되는 베이스(Base)와; 상기 베이스의 상부에 구비되고, 방사성 불투과 물질로 이루어진 바디(Body)를 포함한다.

상기 마커는, 바디의 외측을 감싸며 치아 형상으로 이루어진 외피부를 포함한다.

상기 베이스는, 치아 결손부위와의 부착력을 증가시키기 위해, 외측에 요철이 구비된다.

상기 바디는, 베이스의 상부로 돌출되게 이루어지거나, 상기 베이스의 상부로 돌출된 상면 내측에 홈이 형성된다.

상기 바디는, 상측으로 돌출되는 양은 1mm 이상 6mm 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 바디는, 원뿔(Circular cone), 원뿔대(Circular truncated cone), 구(Sphere), 원기둥(Circular cylinder) 형상중의 어느 한 형상으로 이루어진다.

상기 바디는, 상부에서 하부로 갈수록 내측 또는 외측으로 경사진 경사부를 더 포함한다.

상기 마커는, 외피부와 서로 다른 밀도로 이루어진다.

상기 베이스는, 구강 내부의 설측(Lingual) 또는 협측(Buccal) 또는 교합면(Occlusal)에 설치될 수 있다.

상기 마커는, 외피부에 대해 상부로 수직 절곡된다.

상기 마커는, 상면이 원형으로 이루어지거나 또는 홈이 형성된 원형 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예들은 일차적으로 피시술자의 CT데이터와 인상모형으로부터 추출한 3차원데이터에 포함된 정보를 상호 간에 일치시키고, 이차적으로 상기 인상모형의 3차원데이터에 포함된 정보와 가공장치의 기준점이 일치되도록 하여, 인플란트가 식립될 위치에 대한 정확한 가공데이터를 획득할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 피시술자의 구강내 조직에 대한 정확한 정보획득을 통해 임플란트의 정확한 식립을 유도할 수 있다.

본 발명의 실시예 중, 표지물이 교합면에 위치하는 경우를 제외하면, 피시술자의 상악치아와 하악치아가 서로 교합된 상태에서 안정적인 CT데이터를 획득할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 마커를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 마커의 종단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 영상정보 정합을 위한 마커가 피시술자의 치아 결손부위에 설치된 상태를 도시한 사시도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 마커의 다양한 실시예를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 영상정보 정합을 위한 마커가 피시술자의 치아 결손부위에 설치된 상태를 도시한 사시도.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 마커의 다양한 실시예를 도시한 사시도.
도 10은 본 발명에 의한 마커가 피시술자의 치아 결손부위에 설치되는 상태를 도시한 사용상태도.
도 11은 본 발명에 의한 마커가 장착된 상태에서 피시술자의 CT데이터와 인상모형 CT데이터 및 가공장치의 관계를 간략히 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 부싱이 설치된 스탠트 및 임플란트를 도시한 사시도.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상정보 정합을 위한 마커에 대한 설명에 앞서 본 발명에 의한 마커(구내 표지물)와 마커(표지물)를 구비한 구내장착물은 다름을 주지할 필요가 있다.

일반적으로 마커가 가진 데이터 정보를 구강내 조직영상에 포함시키기 위하여, 마커가 형성 또는 부착되었으며 치아 또는 잇몸에 상응하는 음형을 지닌 별도의 구내장착물을 제작하였다.

이러한 별도의, 마커를 지닌 구내장착물은 피시술자의 구강내 조직에 대한 해부학적 영상정보를 얻는 과정 이전에 완료되어야 함은 자명하며, 이러한 이유로 피시술자에 대한 해부학적 영상정보를 얻는 과정을 지연시키는 결과를 초래하여 왔다.

본 발명은 마커를 구강내에 적용하기 위하여 종래에 사용된 장착물을 제작하지 않고, 마커를 직접 구강내에 부착하는 것이며, 위와 같은 구강내 조직에 대한 직접 부착하는 마커를 실시함에 있어, 우선적으로 피시술자의 구강내 조직에 본 발명의 마커를 부착한다. 이때, 부착하는 마커의 개수는 3개이며, 경우에 따라 치아가 상실된 숫자만큼 증가될 수 있다. 다만, 중요한 기본 개수는 3개이며, 이러한 최소숫자가 정해진 이유는 본 발명의 마커가 최종목적으로 하는 3차원 정보정합과 좌표동기화에 있다.

즉, 피시술자의 구강내에 3개 또는 그 이상의 마커가 부착 또는 고정된 상태에서 피시술자의 구강내 조직에 대한 해부학적 영상정보를 획득하고, 이후 마커의 정보가 포함된 해부학적 영상정보 상에서 임플란트 천공술식과 같은 모의시술을 계획한다.

모의시술계획이 종료되면, 모의시술정보를 포함하는 3차원 수치정보(이하 시술정보)가 새롭게 생성하여 데이터베이스로 기록된 뒤, 개별 마커로부터 참조점에 대한 3차원 수치정보를 생성한다.

개별 마커에 대한 3차원 참조정보(이하 참조정보)는 상기 시술정보와 동일한 집합관계로 합쳐지며, 이는 모의시술 및 참조점 생성이 동일한 모의시술프로그램상에서 좌표계의 변화 없이 진행되면 편리하다.

앞서, 피시술자의 구강내에 마커를 부착 또는 고정한 상태에서 해부학적 영상정보를 획득한 다음에 피수술자의 구강내 조직에 대해 인상재를 적용하여 구강내조직을 복제한 모델(석고모델 등 포함)을 만든다. 이때, 주지하여야 하는 것은, 마커가 부착, 고정된 상태에서의 인상(Impression)이므로, 인상재의 내부에 마커에 대한 음형으로 인하여 복제모델에는 마커의 형상이 치아 또는 잇몸에 대한 석고형상과 연속적으로 일체화되어 형성된다.

이후, 복제모델에 대해 3차원 영상정보를 획득한 뒤, 복제모델에 형성된 미커복제형상으로부터 개별적으로 복제참조점을 추출한 뒤, 해부학적 영상정보에서의 참조점들과 대응관계를 성립시켜 좌표변환을 시행하면 자연적으로 해부학적 영상정보와 복제모델의 3차원 정보가 정합된다. 이때, 복제모델 상에서 획득한 영상정보가 구강내 조직에 대한 표면데이터와, 좌표동기화 대상이 되는 가공이송장치에 상보하는 참조형상과, 복제모델상에 형성된 마커복제형상으로부터 추출한 복제참조점과 집합관계에 있어야 함은 자명하다.

상기 복제참조점과 같은 집합으로 묶여서 좌표변환되는 대상이 복제모델의 표면데이터의 경우에는 영상정보의 정합이 실현되므로, 이를 특정하여 '영상정합'이라 칭한다.

상기 복제참조점과 같은 집합으로 묶여서 좌표변환되는 대상이 복제모델이 가공이송장치와 결합하는 상보형상 또는 그로부터 추출한 수치정보일 경우에는 모의시술이 진행된 프로그램상의 좌표계와 가공 또는 이송을 담당하는 가공이송장치의 좌표계가 동기화되는 효과가 실현되므로, 이를 특정하여 '좌표동기화'라 칭한다.

이때, 좌표동기화의 방법 중, 복제모델이 가공이송장치와 결합하는 상보형상을 모르는 경우에도 실질적인 좌표동기화는 실현될 수 있으며, 복제모델을 가공이송장치의 특정위치에 고정한 뒤, 가공이송장치가 가지는 고유 좌표계를따르되, 복제모델상에 형성된 복제표지물을 인식하는 프로브나 스캐닝장치를 이용한다면, 역시 같은 원리로 좌표동기화가 실현될 수 있다. 다만, 위 과정 모두에서 본 발명이 다루고 있는 마커는 구강내와 복제모델에서 모두 상대적 대응관계로 위치한다는 점이다.

상기에서 기술한 상대적 대응관계는 구강내에 부착 또는 고정된 마커의 상대적 위치관계가 복제모델 상에서 동일하거나 복제정밀도 범위 내에서 재현됨을 의미한다.

위와 같은 의미로 본다면, 마커를 구강내 또는 복제물에 형성하기 위해서 치과에서 흔히 이용되는 Pick Up 인상이나 이를 응용한 방법도 사용가능하다.

즉, 구강내에 마커를 부착할 때, 치과용 레진과 같은 부착물을 치아에 형성한 경우라면, 마커가 부착 또는 고정된 상태에서 해부학적 영상을 획득하고, 이후 마커만(부착용 레진은 치아에 남아있는 상태)을 떼어낸 뒤, 인상을 떠서 복제모델을 만들면 부착용 레진이 구강내 조직과 함께 형성된다. 이때, 복제된 부착용 레진 상에는 마커가 부착 또는 고정될 당시의 음형이 형성되어 있으므로, 복제모델 상에 마커를 재현성있게 위치시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 부착형 레진과 같이, 마커가 구강내에 부착 또는 고정되는 것을 발현하고, 마커가 제거된 상태에서도 구강내에 남아 인상시에 채득되어 복제모델 상에 그 형상을 복제하게 되는 것을 '부가형부착베이스'라고 한다.

또한, 부가형부착베이스의 변형으로서, 마커가 구강내에서 제거될 시 함께 제거되고, 구강내에 부착 또는 고정될 당시의 구강내 조직과 맞닿는 면을 유지한 채로 제거되는 것도 가능하며, 이를 '부가형탈착베이스'라고 한다. 이의 치과적 사례로는 치과용 임시 보철물 성형용 레진, 인상용 실리콘, 인상용 퍼티, 수복용 레진 등이 가능하다.

위와 같이, 마커를 구강내에 부착 또는 고정한 상태에서의 인상이든, '부가형부착베이스'나 '부가형탈착베이스'를 활용한 인상이든, 본 발명이 다루는 마커는 구강내에 적용하는 단계나 해부학적 영상을 획득하기 이전의 과정에 대해 부가적인 장착물의 제작이 필요 없거나, 매우 간단한 방법으로 구강조직이나 복제모델에 적용할 수 있는 장점이 있다.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 의한 영상정보 정합을 위한 마커에 대한 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 마커를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 마커의 종 단면도이다.

첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하면, 마커(200)는 원형으로 이루어진 바디(220)와, 상기 바디(220)의 하측으로 경사진 경사부(224)와, 상기 마커(200)의 하면에 치아 결손부위와의 부착력을 증대시키기 위해 요철(212)이 구비된 베이스(210)를 포함한다.

베이스(210)는 치아의 외주면과 면접촉이 이루어지는 부분으로서, 사각 형태로 이루어지거나 도면에 도시된 바와 같이 원판 형태로 이루어질 수 있다.

마커(200)는 상면 중앙에 센터점(C)이 존재하며, 상기 센터점(C)은 좌표동기화대상물의 좌표데이터를 이식할 때 기준이 된다. 여기서 좌표동기화대상물이란 수치정보 또는 영상정보를 정의하는 좌표데이터가 추출될 예정인 마커가 이에 해당된다. 상기 센터점(C)은 좌표데이터 이식의 기준이 되는 원점에 해당되며 또한 상기 센터점(C)의 개념에는 단순히 1차원적인 점의 개념만을 가진 것이 아니라 3차원 좌표축의 원점이라는 개념도 함께 포함된다. 즉 센터점(C)은 마커(200)의 원주방향에서 정의되는 3개의 점(Point)을 서로 간에 연결하여 생성되는 삼각형의 중심이 센터점이 될 수 있다.

상기 좌표동기화 대상물인 마커(200)의 좌표데이터는 좌표동기화대상물에 수치정보 또는 영상정보를 정의하는 데이터이다. 영상정보를 정의하는 데이터란 좌표동기화대상물의 형태를 정의하는 데이터이고, 수치정보를 정의하는 데이터란 좌표동기화 대상물에 표현된 또 다른 좌표정보를 말한다. 예를 들면, 컴퓨터상의 시물레이션을 통해 영상정보 데이터 상에 표현된 가공벡터(가공방향과 깊이, 형태 등을 정의한 벡터정보)가 수치정보 데이터에 해당된다.

마커(200)에 구비된 요철(212)은 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 일 예로 오목한 형태(凹) 또는 볼록한 형태(凸)로 이루어질 수 있으나, 상기 형상에 반드시 한정하지 않는다. 상기 요철(212)은 마커(200)가 포함된 외피부(100)를 치아 결손부위에 부착시킬 때, 왁스(Wax)와 같은 접착제가 베이스(210)에 도포되면서 접착부위에 대한 부착력을 증가시키고, 상기 외피부(100)가 피시술자의 구강 내부에서 흔들리거나 비틀어지는 문제점을 방지한다. 상기 접착제는 인체에 무해한 접착제가 사용될 수 있으며, 특별히 별도의 재료로 한정하지는 않는다.

마커(200)는 바디(220)의 상면이 평편하게 이루어질 수 있으며, 상기 마커(200)의 상면이 원주상의 3개의 점으로 정의되는 원으로부터 추출된다. 즉, 상기 바디(220)의 원주 방향을 따라 3개의 점(P1, P2, P3)으로 정의되는 삼각형이 정의되면, 상기 3개의 점(P1, P2, P3)에 대한 센터점(C)을 손쉽게 추출하고, 상기 센터점(C)을 원점으로 하는 3차원 좌표계를 설정할 수 있기 때문이다. 여기서 원을 추출하기 위한 최소의 좌표수가 3개인 이유는 2개의 좌표로는 원을 형성할 수 없고, 3개 이상일 경우에는 원을 이루지 않는 비정형성을 가질 수 있기 때문이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 마커는 치아 형상으로 이루어진 마커와 일체로 이루어질 수 있으며 이에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 도 3에 도시된 피시술자의 치아는 부분 무치악상태로 도시하였다.

첨부된 도 3을 참조하면, 피시술자의 구강 내부에는 마커(200)가 구비된 외피부(100)가 설치되고, 상기 외피부(100)는 치아 형상으로 이루어진다. 본 실시예에서는 상기 외피부(100)가 어금니의 형상으로 이루어진 것으로 도시하였으나, 앞니, 송곳니 또는 소구치 형상으로 이루어지는 것도 가능함을 밝혀 둔다. 상기 외피부(100)는 구강 내부의 치아 결손부위에 설치되는 것도 가능함을 밝혀둔다.

상기 외피부(100)는 피시술자의 연령대를 고려하여 서로 다른 크기로 준비될 수 있다. 예를 들면, 성인에게 사용되는 외피부와, 어린이 또는 청소년에게 사용되는 외피부는 서로 다른 크기로 이루어질 수 있으나, 본 실시예서는 설명의 편의를 위해 도 2에 도시된 크기 및 구조를 기준으로 하여 설명한다.

마커(200)는 외피부(100)와 일체로 이루어지거나, 선택적으로 탈착 가능한 분리형으로 이루어질 수 있으며, 상기 마커(200)가 분리형으로 이루어지는 경우에는, 다양한 형상으로 이루어진 마커의 설치가 가능해진다.

상기 마커(200)가 외피부(100)와 일체로 이루어지는 이유는, 피시술자의 구강 내 조직에 대한 보다 정확한 기준점에 대한 정보를 얻기 위해 서이며, 이를 통해 상기 외피부(100)가 설치된 상태에서 CT 촬영을 통한 피시술자의 CT 데이터를 정확히 확보할 수 있다. 또한, 상기 외피부(100)가 치아 형상으로 이루어져 있어서, 치아 결손부위에 설치될 경우에는 주변에 이웃한 정상 치아와의 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 마커의 다양한 실시예를 도면을 참조하여 설명하며, 이러한 다양한 마커의 형상은 모두 센터점(C)의 추출이 용이한 형상으로 이루어진다.

첨부된 도 4 내지 도 6을 참조하면, 마커(200)는 바디(220) 상면이 상측으로 돌출되어, 원뿔(Circular cone) 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 바디(220)가 이와 같이 이루어질 경우에는 상기 바디(220)의 첨단이 센터점(C)이 된다. 이와 같이 마커(200)가 원뿔 형상으로 이루어질 경우에는 상기 센터점(C)에 대한 정확한 데이터를 확보할 수 있는 장점이 있다. 상기 바디는 상측으로 1mm이상 6mm이하의 범위를 가지고 돌출될 수 있다.

첨부된 도 5를 참조하면, 마커(200)는 바디(220)의 내부 중앙에 ∨형상의 홈(222)이 형성되고, 상기 홈(222)의 하단 중앙이 센터점(C)이 된다. 상기 마커(200)는 앞서 도 1에서 설명한 마커와는 다르게 원주 방향을 따라 3개의 점으로 정의되는 삼각형의 중심이 센터점으로 정의되지 않고, 마커(200) 내부에 형성된 홈(222)에 센터점(C)이 마련된 형태로 이루어진다.

첨부된 도 6을 참조하면, 마커(200)는 앞서 설명한 바와 같이 원뿔 형상 또는 홈이 형성된 형상으로 이루어질 수 있는 것은 물론, 원뿔대(Circular truncated cone), 구(Sphere), 원기둥(Circular cylinder) 형상중의 어느 한 형상으로 이루어질 수 있으며, 위에서 설명한 형상 이외의 다른 형상으로 제작될 수 있다. 이와 같이 다양한 형상으로 만들어진 마커(200) 바디(220)의 공통점은 상기 바디(220) 상하면의 외곽선으로부터 하나의 센터점(C)을 손쉽게 추출할 수 있어서, 정합의 정밀도를 높일 수 있기 때문이다.

첨부된 도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 마커(220)는 상부에서 하부로 갈수록 옆면이 내측으로 경사진 경사부(224)가 형성된다. 상기 경사부(224)가 형성되는 이유는, 마커(200)의 상면과 하면이 모두 동일한 지름으로 이루어질 경우에는, 데이터 추출에 앞서 상면 또는 하면 중의 어느쪽의 중심을 기준점으로 설정할 것인가에 판단이 포함되고, 상기 기준점을 매칭할 때 서로 다른 마커면의 중심이 기준점으로 설정될 가능성이 있어서 정합에 오류가 발생되거나, 부정확한 정합이 발생될 수 있기 때문이다.

따라서, 상기 경사부(224)에 의해 상부면과 하부면의 상이한 형상에 의해 정확한 정합을 도모하고 이를 통해 영상정합을 실시할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 마커(200)는 외피부(100)와 서로 다른 밀도로 이루어질 수 있다. 상기 마커(200)는 CT촬영시에 형상이 표시되어야 하므로 방사성 불투과성 물질로 이루어지며, 구강내 조직과의 구별을 위해 일예로 밀도가 1 이상 5.0 g/cm3이하로 이루어질 수 있다.

상기 마커(200)의 밀도가 1 이하인 경우, 연조직의 영상값과 유사하여 분할(Segmentation) 하는 과정에서 마커가 소실되는 문제가 발생될 수 있고, 4.5 이상인 경우 Metal Artifact가 발생되어, 방사선조사에 대한 전류 전압값을 높이지 않는 한 영상의 이미지가 나빠지는 원인이 되기 때문에 상기한 밀도 범위 이내에서 이루어지는 것이 바람직하나, 상기 범위에 반드시 한정하지는 않는다.

본 발명의 일 실시예에 의한 마커의 다른 실시예에 의한 구성을 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 7을 참조하면, 마커(2000)는 치아의 설측(Lingual) 또는 협측(Buccal)에 외피부(1000)가 설치되고, 상기 외피부(1000)와 일체로 이루어지며 상기 외피부의 영상 정합을 위해 구비된다.

상기 마커(2000)은 앞서 설명한 마커(200)과 같이 피시술자의 구강 내부에 배치된 치아에 설치되거나, 특별히 어금니의 설측(Lingual) 또는 협측(Buccal) 및 교합면의 위치에 배치된다.

상기 마커(2000)가 A 위치에 설치되면 각각의 중심점을 연결하는 가상의 삼각형이 이루는 면적이 치열궁(dental arch)을 최대한 넓게 포함함에 따라 보다 정확한 영상정합이 가능해질 수 있다. 왜냐하면 상기 가상의 삼각형이 이루는 면적이 작을수록, 획득하고자 하는 치아가 가상의 삼각형의 영역 바깥쪽에 위치할 경우에 현재 가상의 삼각형의 위치를 중심으로 획득하고자 하는 치아의 데이터를 얻기 위한 보간법이 적용되면서 상기 치아의 위치와 깊이 및 높이에 대한 오차가 발생될 가능성이 높아지고, 이로 인해 부정확한 정보가 추론될 수 있기 때문이다.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 의한 마커(2000)는 피시술자의 구강 내부에 3개가 설치되는 것이 바람직하다.

일 예로 첫 번째와 두 번째 마커는 좌, 우측 어금니에 각각 설치되고, 마지막 세 번째 마커는 앞니에 설치되면서 각각의 센터점(C)을 연결한 삼각형이 피시술자의 치아를 최대한 커버할 수 있는 면적을 갖는 것이 상기 피시술자의 구강내 조직에 대한 보다 정확한 영상 정보를 얻을 수 있기 때문이다.

첨부된 도 8 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 마커(2000)는 치아(2)의 외측에 외피부(1000)가 부착되고, 상기 외피부(1000)에 대해 수직 상부로 배치된다. 상기 외피부(1000)는 치아(2)와의 부착력을 증가시키기 위해 외측에 요철(1110)이 구비된 지지 베이스(1100)가 마련된다. 상기 지지 베이스(1100)는 원판 또는 치아의 외주면 곡률과 유사한 곡률이 유지되는 라운드진 형태로 이루어질 수 있다.

상기 요철(1110)은 앞서 이미 설명한 바와 같이 오목한 형태(凹) 또는 볼록한 형태(凸)로 이루어질 수 있으나, 상기 형상에 반드시 한정하지 않는다. 상기 요철(1110)은 마커(2000)가 포함된 외피부(1000)를 치아에 부착시킬 때, 왁스(Wax)와 같은 접착제가 지지 베이스(1100)에 도포되면서 접착부위에 대한 부착력이 증가되면서, 상기 외피부(1000)가 흔들리거나 비틀어질 수 있는 문제점을 방지할 수 있다.

상기 지지 베이스(1100)와 마커(2000) 사이에는 연결편(1200)이 구비되고, 상기 연결편(1200)은 소정의 길이를 가지며 외측으로 연장 배치된다. 상기 연결편(1200)의 연장 길이에 대해 특별히 한정하지는 않으나, 상기 마커(2000)가 치아(2)와 인접 배치되는 것이 바람직하므로, 1cm 에서 수 센티 미터 이내의 길이로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 마커(2000)는 상면이 원형 또는 홈(2002)이 형성되거나, 도면에는 도시하지 않았으나 원뿔(Circular cone) 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 마커(2000)가 이와 같이 이루어질 경우에는 상기 마커(2000)에 형성된 홈(2002)의 원주 방향을 따라 3개의 점으로 정의되는 삼각형의 중심이 센터점으로 정의되지 않고, 마커(200) 내부에 형성된 홈(222)에 센터점(C)이 마련된 형태로 이루어진다.

상기 마커(2000)는 원뿔(Circular cone), 원뿔대(Circular truncated cone), 구(Sphere), 원기둥(Circular cylinder) 형상중의 어느 한 형상으로 이루어질 수 있음은 물론, 위에서 설명한 형상 이외의 다른 형상으로 제작될 수 있다. 이와 같이 다양한 형상으로 만들어진 마커(2000)의 공통점은, 상기 마커(2000)의 외곽선으로부터 하나의 센터점을 손쉽게 추출할 수 있어서, 정합의 정밀도를 높일 수 있기 때문이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 마커(2000)는 상부에서 하부로 갈수록 옆면이 내측으로 경사진 경사부(2100)가 형성된다. 상기 경사부(2100)가 형성되는 이유는, 마커(2000)의 상면과 하면이 모두 동일한 지름으로 이루어질 경우에는, 데이터 추출에 앞서 상면 또는 하면 중의 어느쪽의 중심을 기준점으로 설정할 것인가에 대한 판단이 포함되고, 기준점을 매칭할 때 서로 다른 마커면의 중심이 기준점으로 설정될 수 있어서 정합에 오류가 발생되거나, 부정확한 정합이 발생될 수 있기 때문이다.

따라서, 상기 마커(2000)의 경사부(2100)에 의해 상부면과 하부면의 형상을 서로 상이하여 형성하여 정확한 매칭을 통한 영상정합을 실시할 수 있다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 의한 영상정보 정합을 위한 마커에 대한 사용 상태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 설명의 편의를 위해 상기 마커는 하악 치아에 삽입되는 것으로 한정하여 설명한다.

첨부된 도 10을 참조하면, 시술자는 피시술자의 치아 또는 치아 결손부위에 마커(200,2000)를 설치한다. 상기 마커는 좌, 우측 어금니와 앞니에 각각 설치되며, 치아 결손부위에 설치될 경우에는 상기 치아 결손부위에 해당되는 형상과 대응되는 형상으로 이루어진 외피부(100)를 설치한다.

상기 외피부(100)는 치아 결손부위에 삽입될 때, 치아의 형상과 최대한 유사한 형상의 외피부(100)가 삽입되면서 주변에 이웃한 치아와의 간섭이 방지된다.

또한 상기 마커(200)는 베이스(210)에 별도의 접착제가 도포된 상태로 삽입이 이루어지며, 요철(212)에 형성된 오목(凹) 또는 볼록(凸)형태로 인해 접착면에서의 부착력이 보다 향상될 수 있다. 이로 인해 상기 외피부(100)가 일측으로 흔들리거나 최초 설치된 위치에서 위치 변화가 발생되지 않아서 위치안정성이 극대화된 상태로 설치된다.

마커(2000)는 지지 베이스(1100)의 외측면이 접착제를 매개로 치아에 부착되며, 상기 지지 베이스(1100)에 마련된 요철에 의해 상기 치아와의 부착력이 안정적으로 유지될 수 있다.

이와 같이 마커(200,2000)가 피시술자의 구강에 모두 설치된 상태에서 시술자는 상기 마커(200,2000)의 데이터를 획득하기 위해 CT촬영을 실시한다. 상기 피시술자는 마커(200,2000)가 치아 결손부위에 삽입된 상태에서 상악치아와 하악치아를 서로 교합시킨 상태로 CT촬영이 이루어지는 동안 유지될 수 있어서 상기 마커(200,2000)의 위치 이동이 발생 되거나, 흔들림이 상대적으로 최소화된 상태로 CT촬영이 이루어지고, 이로 인해 상기 치아 결손부위에 대한 보다 정확한 위치와, 방향 및 깊이에 대한 데이터가 확보될 수 있다.

또한, 상기 마커(200,2000)는 치아에 설치되는 마커와는 달리 치열궁에 배열된 치아의 최대 영역을 확보하기 위해 설측 또는 협측에 부착되어 있어서, 보다 정확한 데이터가 획득될 수 있다.

상기 마커(200,2000)에 대한 데이터를 획득하는 방법은 위에서 설명한 바와 같이 CT촬영을 통해 상기 마커(200,2000)가 설치된 위치에 대한 가공벡터 정보가 획득된다. 상기 마커에 대한 정보는 마커(200, 2000)에 대한 좌표를 검출하는 검출용팁을 상기 마커(200,2000)의 상면에 접촉시켜서 좌표를 인식해낼 수 있으며, 두 가지 중의 어느 한 방법이 선택적으로 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 CT촬영을 통해 마커(200,2000))에 대한 데이터가 획득되는 것으로 설명한다.

이와 같이 피시술자의 구강에 마커(200,2000)가 삽입된 상태에서 획득된 데이터와는 별개로, 고무 재질의 인상 재료를 이용하여 피시술자의 상악치아와 하악치아의 음영을 획득한 후에, 상기 음영에 석고를 부어 피시술자의 상악 치와 및 하악치아와 동일한 인상모형을 제작한다.

상기 인상모형은 피시술자의 치아 결손부위가 빈공간으로 형성되고, 상기 빈 공간에는 마커(200)를 삽입한 상태에서 상기 인상모형에 대한 CT촬영을 실시하여 인상모형 CT데이터를 획득한다.

첨부된 도 11을 참조하면, 피시술자의 CT데이터에는 마커의 정보와 가공 벡터 정보가 포함되고, 인상모형의 CT데이터에도 마커의 정보와 기준점에 대한 정보가 포함되며, 가공장치에는 기준점에 대한 정보가 포함된다. 여기서 석고 모형의 기준점에 대한 정보는 상기 인상모형의 하측에 사각 형상의 판으로 이루어진 좌표 동기화플레이트의 기준이 되는 좌표위치를 말하며, 상기 기준점은 좌표 동기화플레이트의 상면을 향해 돌출되어 삼각 형태로 배치된다.

상기 기준점은 인상모형이 좌표 동기화플레이트의 상면 위치에 정확하게 안착되도록 유도하고, 상기 인상모형이 좌표 동기화플레이트에 안착된 상태에서 촬영된 석고 모형의 CT데이터는 상기 기준점을 매개로 가공장치의 좌표계로 인식될 수 있다.

상기 CT데이터의 마커 정보는 ①번과 같이 인상모형에 포함된 CT데이터의 마커 정보와 일치시키고, 상기 인상모형에 포함된 CT데이터의 기준점 정보는 ②번과 같이 가공장치의 기준점 정보와 일치시키면 상기 피시술자에 설치된 마커의 정보가 가공장치의 기준점과 일치되면서 상기 가공장치의 좌표계로 이관되고 정확한 가공 데이터를 얻을 수 있다.

상기 가공 데이터는 상기 가공장치에 포함된 별도의 프로그램을 통해 피시술자에게 임플란트 식립을 실시하기 이전에 시뮬레이션 될 수 있으며, 이를 통해 임플란트의 식립에 따른 에러 발생을 최소화할 수 있다.

첨부된 도 12를 참조하면, 작업자는 획득된 가공 데이터를 이용하여 석고 모형(미도시)에 임플란트가 식립될 위치에 치조골 천공용 드릴(i)을 이용하여 가공을 실시하여 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀에 부싱(B)을 설치한다. 상기 부싱(B)은 상기 석고 모형의 상부로 소정의 길이만큼 돌출 배치된다. 그리고 석고 모형에 수지를 도포하여 덴탈 스텐트(Dental Stent)(S)를 성형하고, 앞서 설명된 부싱(B)의 위치에 맞추어서 관통구멍을 형성한다.

시술자는 상기 덴탈 스텐트(Dental Stent)를 피시술자의 구강에 위치시킨 상태에서 임플란트(미도시)를 부싱(B) 내부로 삽입한 후에 식립을 실시한다. 상기 임플란트는 피시술자의 식립위치에 정확하게 위치한 상태에서 소정의 깊이와 각도로 안정적인 식립이 이루어질 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

2 : 치아
100, 1000 : 외피부
200, 2000 : 마커
210 : 베이스
212 : 요철
220 : 바디
224 : 경사부
1100 : 지지 베이스
1110 : 요철
2100 : 경사부

Claims (12)

1. 피시술자의 구강 내부에 설치되고 상기 피시술자의 구강내 조직에 대한 영상 정보를 얻기 위한 기준점을 제공하는 마커가 구비되는 영상정보 정합을 위한 마커.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 마커는,
   하부에 구비되는 베이스(Base);
   상기 베이스의 상부에 구비되고, 방사성 불투과 물질로 이루어진 바디(Body)를 포함하는 영상정보 정합을 위한 마커.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 마커는,
   바디의 외측을 감싸며 치아 형상으로 이루어진 외피부를 포함하는 영상정보 정합을 위한 마커.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 베이스는,
   치아 결손부위와의 부착력을 증가시키기 위해, 외측에 요철이 구비된 영상정보 정합을 위한 마커.
5. 제2 항에 있어서,
   상기 바디는,
   베이스의 상부로 돌출되게 이루어지거나, 상기 베이스의 상부로 돌출된 상면 내측에 홈이 형성된 영상정보 정합을 위한 마커.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 바디는,
   상측으로 돌출되는 양은 1mm 이상 6mm 이하인 것을 특징으로 하는 영상정보 정합을 위한 마커.
7. 제2 항에 있어서,
   상기 바디는,
   원뿔(Circular cone), 원뿔대(Circular truncated cone), 구(Sphere), 원기둥(Circular cylinder) 형상중의 어느 한 형상으로 이루어진 영상정보 정합을 위한 마커.
8. 제3 항에 있어서,
   상기 바디는,
   상부에서 하부로 갈수록 내측 또는 외측으로 경사진 경사부를 더 포함하는 영상정보 정합을 위한 마커.
9. 제3 항에 있어서,
   상기 마커는,
   외피부와 서로 다른 밀도로 이루어진 영상정보 정합을 위한 마커.
10. 제2 항에 있어서,
    상기 베이스는,
    구강 내부의 설측(Lingual) 또는 협측(Buccal) 또는 교합면(Occlusal)에 부착되는 것을 특징으로 하는 영상정보 정합을 위한 마커.
11. 제3 항에 있어서,
    상기 마커는,
    외피부에 대해 상부로 수직 절곡된 영상정보 정합을 위한 마커.
12. 제1 항에 있어서,
    상기 마커는,
    상면이 원형으로 이루어지거나 또는 홈이 형성된 원형 중의 어느 하나로 이루어진 영상정보 정합을 위한 마커.

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