KR20120134414A

KR20120134414A - 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물

Info

Publication number: KR20120134414A
Application number: KR1020110053291A
Authority: KR
Inventors: 이태경; 정제교; 정대교
Original assignee: 이태경; 정제교
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2012-12-12
Also published as: KR101337417B1

Abstract

영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 골 고정형 표지물은 피시술자의 골조직에 대한 3차원 영상정보에 부가적인 기준점을 제공하는 마커; 및 상기 마커와 결합되고 상기 피시술자의 치조골에 설치되는 고정부를 포함한다.

Description

영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물{Intraoral Bone Anchored marker for the synchronization of three dimensional image data}

본 발명은 피시술자의 치조골에 직접 설치할 수 있는 골 고정형 표지물에 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 구내시술 유도장착물(Surgical Guide)의 제작을 용이하게 할 수 있는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물에 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 조직의 표면을 직접 스캐닝한 3차원 영상 데이터 또는 조직을 본떠 만든 인상모형을 스캐닝한 3차원 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 직접 3차원 스캐닝한 데이터를 활용하거나, 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 가이드 천공구를 형성하기 위하여, 석고모델 또는 석고모델에 형성된 임플란트 시술 유도용 구내장착물에 대해 지정된 위치, 방향, 깊이로 부가적인 천공가공을 실시해야 하며, 이와 같은 천공가공을 위해 5축 가공기를 사용하였다.

그런데, 상기 5축 가공기는 자체 좌표계가 존재하기 때문에, 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 조직에 대한 투과도가 다른 영상간의 정합 또는 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 조직 또는 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 구강내에서 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 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 고정부를 통해 구강내 시술대상이 되는 치조골에 직접 설치하여 필요한 영상정보를 획득하고, 인상모형을 통한 영상 정보와의 정합을 용이하게 도모하고자 한다.

본 발명의 실시예들은 마커가 포함된 고정부를 통해 구강내 시술대상이 되는 치조골에 직접 설치하여 필요한 해부학적 영상정보를 획득하고, 구강내 조직을 직접 스캐닝한 3차원 영상과의 정합을 용이하게 도모하고자 한다.

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 일 실시예에 의한 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물은 피시술자의 골조직에 대한 3차원 영상정보에 부가적인 기준점을 제공하는 마커; 및 상기 마커와 결합되고 상기 피시술자의 치조골에 설치되는 고정부를 포함한다.

상기 마커와 고정부는 각각 개별적으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 마커와 고정부는 일체로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 마커는, 상기 고정부에 내장되는 것을 특징으로 한다.

상기 마커는, 고정부에 외장되는 것을 특징으로 한다.

상기 고정부는, 상면 중앙에 상기 마커의 삽입을 위해 소정의 깊이로 개구되고 내주면에 나선이 형성된 마커 삽입홀을 포함한다.

상기 고정부는, 외측 길이 방향을 따라 나선형으로 권취되고 소정의 폭(w)을 가지는 나선부를 더 포함한다.

상기 고정부는, 상기 마커 삽입홀에 선택적으로 탈착되는 고정캡(cap)을 더 포함한다.

상기 마커는, 방사성 불투과 물질로 이루어진 마커헤드와; 상기 마커헤드의 하측으로 연장되는 고정바디의 길이 방향을 따라 나선형으로 권취된 나선부와; 상기 고정바디의 하단에 마련되고 상기 고정부의 초기 삽입을 가이드 하는 가이드부를 포함한다.

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

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

상기 마커는, 상기 마커헤드의 내측으로 요입된 다각형의 홈을 더 포함한다.

상기 마커는, 상기 마커헤드의 상면이 원형 또는 다각형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 마커는, 밀도가 1 이상 5.0 g/cm3이하인 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 고정부는, 나선부의 나선 방향이 마커삽입홀에 형성된 나선 방향과 반대 방향으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예들은 무치악 또는 부분 무치악 환자에 대해 치조골에 바로 설치할 수 있는 골 고정형 표지물을 통해 해부학적 영상획득을 위한 준비절차를 간소화하고 손쉽게 인상 정보를 획득할 수 있으며, 상기 치조골에 설치된 이후에 흔들림 없이 고정 상태가 안정적으로 유지된다.

본 발명의 실시예들은 식립하고자 하는 임플란트의 위치를 미리 가늠하여 치조골에 적용하여 영상을 획득함으로써, 임플란트 모의시술에 대한 참조정보로 손쉽게 활용할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 피시술자의 상악치아와 하악치아가 서로 교합된 상태에서 안정적인 CT데이터를 획득할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 비단 구강내 시술에만 국한되지 않고, 본 발명이 다루고자 하는 기술이 동일하게 적용되는 인체의 골조직에 대한 시술 전반에 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물을 도시한 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물을 도시한 사시도.
도 3은 도 1의 결합 사시도.
도 4 내지 도3의 종 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물에 구비된 마커를 도시한 도면.
도 6 내지 도 10은 본 발명에 의한 마커의 다양한 실시예를 도시한 사시도.
도 11은 본 발명에 의한 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물이 치아 결손부위에 설치된 상태를 도시한 도면.
도 12는 본 발명에 의한 본 발명에 의한 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물이 피시술자의 잇몸에 설치되는 상태를 도시한 사용상태도.
도 13은 본 발명에 의한 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물이 장착된 상태에서 피시술자의 CT데이터와 인상모형 3차원 데이터 및 가공장치의 관계를 간략히 도시한 도면.
도 14는 부싱이 설치된 임플란트 시술유도장착물 및 임플란트를 도시한 사시도.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 의한 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물을 도시한 분해 사시도.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물에 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, 마커와 고정부가 개별적으로 이루어지거나, 일체로 이루어진 골 고정형 표지물을 치조골에 설치한다.

위와 같은 구강내 조직에 대한 직접 설치하는 골 고정형 표지물을 실시함에 있어, 우선적으로 피시술자의 구강내 조직에 3개의 골 고정형 표지물을 부착한다. 이때, 부착하는 골 고정형 표지물의 개수는 3개이며, 경우에 따라 치아가 상실된 숫자만큼 증가될 수 있다. 다만, 중요한 기본 개수는 3개이며, 이러한 최소숫자가 정해진 이유는 상기 골 고정형 표지물에 마련된 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.

피시술자의 구강내에 골 고정형 표지물을 고정한 상태에서 해부학적 영상정보를 획득한 다음에 피수술자의 구강내 조직에 대해 인상재를 적용하여 구강내조직을 복제한 모델(석고모델 등 포함)을 만든다. 이때, 주지하여야 하는 것은, 골 고정형 표지물에 구비된 마커가 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 마커복제형상으로부터 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.

상기와 같은 영상정합은 해부학적 영상정보와 복제모델 사이에서뿐 만 아니라, 구강내 표면조직을 직접 스캐닝한 3차원 데이터와 구강내 해부학적 데이터 사이에도 이루어질 수 있으며, 이때 정합대상이 된 구강내 표면조직의 3차원 스캐닝 데이터는 구강내 시술유도장착물의 적합상보형상을 위한 데이터를 제공하는데 활용될 수 있다.

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 좌표계를 따르되, 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 고정된 마커의 상대적 위치관계가 복제모델 상에서 동일하거나 복제정밀도 범위 내에서 재현됨을 의미한다.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 의한 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물에 대한 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 골 고정형 표지물을 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 골 고정형 표지물을 도시한 결합 사시도이며, 도 3은 도 1의 결합 사시도이다.

첨부된 도 1또는 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 골 고정형 표지물(1)은 마커(100)와 고정부(200)로 이루어지고, 상기 마커(100)와 고정부(200)는 각각 개별적으로 이루어진다. 상기 마커(100)와 고정부(200)가 개별적으로 이루어질 경우에는 상기 마커(100)가 고정부(200)에 내장되게 설치된다. 고정캡(202)은 상기 마커(100)가 고정부(200)에 내장 설치된 상태에서 상기 고정부(200)의 상부에 결합되며, 상기 고정부(200)의 내부로 이물질의 유입을 차단하기 위해 마련된다.

마커(100)는 방사성 불투과 물질로 이루어진 마커헤드(102)와, 상기 마커헤드(102)의 상부에서 하부로 갈수록 내측 또는 외측으로 경사진 경사부(104)를 포함한다. 골 고정형 표지물(1)은 치조골에 식립될 수 있으며 이를 위해 상기 마커(100)의 하측에 고정부(110)가 마련된다.

본 실시예에 의한 골 고정형 표지물(1)은 치아 또는 구강 내부의 설측 또는 협측에 부착되는 구내 장착물과 달리 치조골에 직접적인 식립을 통해 설치 및 고정이 이루어지기 때문에 부분 무치악 환자 또는 치아가 전혀 없는 무치악 환자에게 보다 유용하게 사용될 수 있으며 피시술자의 구강 내부에서 위치가 고정 상태로 유지되므로 정확한 구강내 조직에 대한 영상 정보 데이터를 획득할 수 있다.

가이드부(116)는 골 고정형 표지물(1)이 초기에 치조골의 상면에서 내측으로의 용이한 이동을 위해 원뿔형상으로 이루어지며, 단부가 뾰족하게 형성되어 있어서 잇몸을 뚫고 치조골을 향해 손쉽게 이동될 수 있다.

고정부(200)는 상면 중앙에 마커(100)의 삽입을 위해 개구된 마커 삽입홀(210)이 형성되고, 상기 마커 삽입홀(210)은 내측을 향해 소정의 깊이로 개구되며 나선이 형성되어 있어서 상기 마커(100)가 고정부(200)의 내측에 내장될 수 있다.

마커(100)는 마커 삽입홀(210)에 내장된 상태에서 고정부(200)의 상부에 고정캡(202)이 결합되고, 상기 고정캡(202)에 의해 개구된 마커 삽입홀(210)의 내측으로의 이물질 유입이 차단된다.

나선부(220)는 고정바디의 길이 방향을 따라 유사한 간격을 가지며 나선형으로 권취되며 고정바디의 외측으로 소정의 폭(w)을 가지며 형성된다.

이와 같이 나선부(220)가 이루어질 경우에는 치조골에 형성된 골조직과의 결합력과 밀착력이 향상되면서 최초 설치된 상태가 안정적으로 유지되고 상기 치조골의 외측으로 이탈되거나 풀리는 현상이 최소화될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 골 고정형 표지물에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 2또는 도 4를 참조하면, 골 고정형 표지물(1a)은 마커(100)와 고정부(200)가 일체로 이루어질 수 있으며, 상기 마커(100)는 고정부(200)에 외장된 형태로 설치된다.

마커(100)는 방사성 불투과 물질로 이루어진 마커헤드(102)와, 상기 마커헤드(102)의 상부에서 하부로 갈수록 내측 또는 외측으로 경사진 경사부(104)를 포함한다. 골 고정형 표지물(1)은 치조골에 식립될 수 있으며 이를 위해 상기 마커(100)의 하측에 고정부(200)가 마련된다. 고정부(200)는 소정의 길이와 직경으로 이루어지고, 외주면의 길이 방향을 따라 나선형으로 권취된 나선부(220)가 마련되고, 하단은 치조골 내부로의 원활한 삽입을 위해 원뿔 형상의 가이드부(230)가 형성된다.

골 고정형 표지물(1a)은 고정부(200)의 하측이 나사와 같이 일 방향으로 회전되면서 나선부(220)가 치조골 조직의 내부로 파고 들어가면서 결합될 수 있다. 나선부(220)는 고정바디의 길이 방향을 따라 유사한 간격을 가지며 나선형으로 권취되며 고정바디의 외측으로 소정의 폭(w)을 가지며 형성된다.

본 발명의 골 고정형 표지물에 구비된 마커에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 5를 참조하면, 마커(100)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(100)의 원주방향에서 정의되는 3개의 점(Point)을 서로 간에 연결하여 생성되는 삼각형의 중심을 말한다.

상기 좌표동기화 대상물인 마커(100)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(100)는 마커헤드(102)의 상면이 평편하게 이루어질 수 있으며, 상기 마커(100)의 상면이 원주상의 3개의 점으로 정의되는 원으로부터 추출된다. 즉, 상기 마커헤드(102)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.

마커(100)는 1mm 이상 7mm 이하의 높이를 가지며 돌출될 수 있으며, 재질은 알루미늄 또는 타이타늄(titanium)중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.

마커(100)는 고정부(200)와의 결합을 위해 고정바디(112)의 외측에 나선형으로 형성된 나선부(110)가 마련되고, 상기 나선부(110)의 하단에는 상기 마커(100)가 마커 삽입홀(210)에 내장될 때 초기 삽입을 가이드하는 가이드부(116)를 포함한다.

마커(100)는 하측이 나사와 같이 일 방향으로 회전되면서 나선부(110)가 마커 삽입홀(210)의 내주면에 형성된 나선과 결합될 수 있으며, 상기 나선부(110)는 고정바디(112)의 외측으로 소정의 폭(w)을 가지며 연장편(114)이 형성되어 있어서 결합 도중에 외측으로 탈락되거나 풀리는 문제점이 발생되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 의한 골 고정형 표지물의 다양한 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 6의 (a)를 참조하면, 마커(100)는 원뿔 형상의 마커헤드(102)로 이루어지고 상면에 내측으로 요입된 다각형의 홈(106)이 마련되며 상기 마커(100)의 하측에는 나선부(110)가 구비된다. 상기 나선부(110)의 주요 구성은 앞서 도 5에서 설명한 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

홈(106)은 마커(100)의 내측으로 소정의 깊이를 가지며 연장된 다각형태로 이루어지며, 별도로 구비된 렌치(wrench)가 상기 홈(106)의 내부로 결합된다. 상기 홈(106)은 일 예로 육각형태로 이루어지고 결합된 렌치의 회전에 의해 마커 삽입홀(210)의 내부로의 용이한 삽입을 도모한다.

첨부된 도 6의 (b)를 참조하면, 마커(100)는 원기둥 형태의 마커헤드(102)로 이루어지고 상면에 내측으로 요입된 다각형의 홈(106)이 마련되며 상기 마커(100)의 하측에는 나선부(110)가 구비된다.

상기 도6의 (a) 내지 (b)에 도시된 마커(100)는 마커헤드(102)의 상면이 원주상의 3개의 점으로 정의되는 원으로부터 추출되고, 좌표데이터 이식의 기준이 되는 원점에 해당되는 센터점(C)을 손쉽게 추출할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 골 고정형 표지물의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 7을 참조하면, 마커(100)는 다각기둥으로 이루어진 마커헤드(102)가 마련되고 본 실시예에서는 육각 기둥으로 도시하였다. 상기 마커(100)는 별도로 구비된 렌치(wrench)의 회전에 의해 마커 삽입홀(210)의 내부로 삽입된다. 이와 같이 마커(100)가 다각기둥 형태로 이루어질 경우에는 피시술자의 구강에 설치할 때 선택의 폭이 다양해 지고 보다 용이하게 설치할 수 있는 장점이 있다. 마커(100)는 치조골에 용이하게 설치하기 위해 고정바디(112)의 외측에 나선형으로 형성된 나선부(110)가 마련되고, 상기 나선부(110)의 하단에는 상기 마커(100)가 마커 삽입홀(210)에 내장될 때 초기 삽입을 가이드하는 가이드부(116)를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 골 고정형 표지물의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 8을 참조하면, 마커(100)는 원뿔 형상으로 이루어진 마커헤드(102)가 마련되고, 별도의 점을 추출하지 않고서도 상기 마커헤드(102)의 최상면이 센터점(C)이 된다. 마커헤드(102)는 하면에 다각형의 연결부(108)가 마련되며 다른 형태로의 변경도 가능할 수 있다. 상기 연결부(108)는 앞서 설명한 바와 같이 렌치에 의해 마커(100) 전체를 일 방향으로 회전시킬 수 있는 회전력을 유발하여 마커 삽입홀(210)로의 고정을 도모한다. 미 설명된 나선부(110)는 앞서 설명한 도 7의 구성과 동일하여 상세한 설명은 생략한다.

첨부된 도 9의 (a)를 참조하면, 마커(100)는 원뿔 형상으로 이루어진 마커헤드(102)가 마련되고 하면에 다각형의 연결부(108)가 일체로 이루어진다. 본 실시예에 의한 마커(100)는 앞서 도 8에서 설명한 마커(100)와 유사하게 이루어지나 전체적인 크기가 소형화된 형태로 이루어질 수 있다. 미 설명된 나선부(110)는 앞서 설명한 도 7의 구성과 동일하여 상세한 설명은 생략한다.

첨부된 도 9의 (b)를 참조하면, 본 실시예에 의한 마커(100)는 마커헤드(102) 전체가 다각형태로 이루어지고 하면에 연결부(108)가 일체로 이루어진다. 미설명한 나선부(110)의 구성은 모두 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

첨부된 도 10을 참조하면, 마커(100)는 마커헤드(102)가 구 형상으로 이루어지며, 하부에 마커헤드 지지대(102a)가 구비된다. 상기 마커(100)가 구 형상으로 이루어질 경우에는 좌표데이터 이식의 기준이 되는 원점이 최상면 중앙이 되고 별도로 구비된 동일 형상의 표지 대용물(미도시)을 상부에 밀착시켜 센터점(C)으로 설정된다. 지지대(102a)는 연결부(108)와 마커헤드(102)를 연결하며 상기 연결부(108)는 다각형태로 이루어진다.

본 발명의 일 실시예에 의한 마커(100)는 상부에서 하부로 갈수록 옆면이 내측으로 경사진 경사부(104)가 형성된다. 상기 경사부(104)가 형성되는 이유는, 마커(100)의 상면과 하면이 모두 동일한 지름으로 이루어질 경우에는, 데이터 추출에 앞서 상면 또는 하면 중의 어느 쪽의 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(104)에 의해 상부면과 하부면의 상이한 형상에 의해 정확한 정합을 도모하고 이를 통해 영상정합을 실시할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 마커(100)는 CT촬영시에 형상이 표시되어야 하므로 방사성 불투과성 물질로 이루어지며, 구강내 조직과의 구별을 위해 일 예로 밀도가 1 이상 5.0 g/cm3이하로 이루어질 수 있다.

상기 마커(100)의 밀도가 1 이하인 경우, 연조직의 영상값과 유사하여 분할(Segmentation) 하는 과정에서 마커가 소실되는 문제가 발생될 수 있고, 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 골 고정형 표지물의 설치 상태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 11을 참조하면, 골 고정형 표지물(1)은 무치악 환자의 구강 내부에 3개가 설치되고, 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.

일 예로 첫 번째와 두 번째 골 고정형 표지물은 좌, 우측 어금니에 각각 설치되고, 마지막 세 번째 골 고정형 표지물은 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.

이와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 의한 골 고정형 표지물에 대한 사용 상태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 첨부된 도 12의 (a) 상태는 골 고정형 표지물이 치조골에 삽입되기 이전 상태를 도시한 단면도이고, (b) 내지 (c)는 치조골에 삽입되는 상태를 도시한 단면도이며, (d)는 치조골에 고정부가 고정된 상태에서 마커가 삽입된 상태를 도시한 단면도이다.

첨부된 도 12의 (a) 내지 (b)를 참조하면, 시술자는 피시술자의 골조직(10) 상부에 고정부(200)를 위치시키고 별도로 구비된 렌치(미도시)를 이용하여 화살표 방향으로 회전시키면 가이드부(230)가 초기에 골조직(10)의 내측으로 파고들면서 하측으로 이동되고, 나선부(220)가 골조직(10)에 형성된 주변 조직 및 치조골과 나사 결합되면서 식립이 이루어진다. 이때 나선부(220)는 골조직(10)에 삽입된 상태에서 소정의 폭을 가지며 고정바디를 따라 권취되어 있어서 식립된 반대방향으로 강제 회전 시키는 경우를 제외하고는 치조골에 고정된 상태가 안정적으로 유지된다.

첨부된 도 12의 (c) 내지 (d)를 참조하면, 시술자는 소정의 토크로 연속해서 고정부(200)를 회전시켜 상기 나선부(220) 전체를 치조골에 식립하고, 마커(100)를 마커 삽입홀(210)내부로 결합시킨다. 상기 마커(100)는 마커 삽입홀(210)과 나사 결합에 의해 내부에 삽입 고정된다.

이와 같이 골 고정형 표지물(1)이 피시술자의 구강에 모두 설치된 상태에서 시술자는 마커(100)의 데이터를 획득하기 위해 CT촬영을 실시한다.

상기 피시술자는 마커(100)가 결합된 골 고정형 표지물(1)이 치아 결손부위에 삽입된 상태에서 상악치아와 하악치아를 서로 교합시킨 상태로 CT촬영이 이루어지는 동안 유지될 수 있어서 상기 마커(100)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.

상기 마커(100)에 대한 데이터를 획득하는 방법은 위에서 설명한 바와 같이 CT촬영을 통해 상기 마커(100)가 설치된 위치에 대한 가공벡터 정보가 획득된다. 상기 마커에 대한 정보는 마커(100)에 대한 좌표를 검출하는 검출용팁을 상기 마커(100)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(100))에 대한 데이터가 획득되는 것으로 설명한다.

이와 같이 피시술자의 치조골에 마커(100)가 위치된 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(100)를 삽입한 상태에서 상기 인상모형에 대한 CT촬영을 실시하여 인상모형 CT데이터를 획득한다. 그리고 상기 고정부(200)에 결합된 마커(100)의 결합 상태를 해제한 후에 캡(202)을 고정부(200)에 설치하여 음식물 섭취에 따른 마커 삽입홀(210)로의 이물질의 유입을 차단하여 상기 피시술자의 정상적인 일상생활을 가능하게 한다.

첨부된 도 13을 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 3차원 데이터는 상기 기준점을 매개로 가공장치의 좌표계로 인식될 수 있다.

상기 CT데이터의 마커 정보는 ①번과 같이 인상모형에 포함된 3차원 데이터의 마커 정보와 일치시키고, 상기 인상모형에 포함된 3차원 데이터의 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 14를 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 임플란트 시술유도장착물(S)을 성형하고, 앞서 설명된 부싱(B)의 위치에 맞추어서 관통구멍을 형성한다.

시술자는 상기 임플란트 시술유도장착물(S)을 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.

첨부된 도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물(1)은 마커(100)와 고정부(200) 및 고정캡(202)으로 이루어지고, 상기 고정부(200)의 외주면에 형성된 나선부(220)의 나선 방향이 마커삽입홀(210)에 형성된 나선 방향과 반대의 방향으로 형성된다. 예를 들면, 상기 마커삽입홀(210)에 형성된 나선 방향이 오른 나사 방향일 경우에 나선부(220)에 형성된 나선 방향은 왼 나사 방향으로 형성된다. 이와 같이 고정부(200)의 나선부(220) 방향이 마커삽입홀(210)에 형성된 나선 방향과 다른 방향으로 형성될 경우에는 골조직에서 상기 고정부(200)를 분리시킬 때 보다 손쉽게 분리될 수 있으며 이로 인해 시술자의 작업성이 향상될 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.

10 : 골조직
100 : 마커
102 : 마커헤드
104 : 경사부
110 : 나선부
116 : 가이드부
200 : 고정부
210 : 마커 삽입홀

Claims

피시술자의 골조직에 대한 3차원 영상정보에 부가적인 기준점을 제공하는 마커; 및
상기 마커와 결합되고 상기 피시술자의 골조직에 설치되는 고정부를 포함하는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.
제1 항에 있어서,
상기 마커와 고정부는 각각 개별적으로 이루어진 것을 특징으로 하는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.
제1 항에 있어서,
상기 마커와 고정부는 일체로 이루어진 것을 특징으로 하는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.
제1 항에 있어서,
상기 마커는,
상기 고정부에 내장되는 것을 특징으로 하는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.
제1 항에 있어서,
상기 마커는,
상기 고정부에 외장되는 것을 특징으로 하는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.
제2항에 있어서,
상기 고정부는,
상면 중앙에 상기 마커의 삽입을 위해 소정의 깊이로 개구되고 내주면에 나선이 형성된 마커 삽입홀을 포함하는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.
제1항에 있어서,
상기 고정부는,
외측 길이 방향을 따라 나선형으로 권취되고 소정의 폭(w)을 가지는 나선부를 더 포함하는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.
제6 항에 있어서,
상기 고정부는,
상기 마커 삽입홀에 선택적으로 탈착되는 고정캡(cap)을 더 포함하는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.
제1 항에 있어서,
상기 마커는,
방사성 불투과 물질로 이루어진 마커헤드;
상기 마커헤드의 하측으로 연장되는 고정바디의 길이 방향을 따라 나선형으로 권취된 나선부를 포함하는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.
제9 항에 있어서,
상기 마커는,
상기 고정바디의 하단에 마련되고 상기 고정부의 초기 삽입을 가이드 하는 가이드부를 더 포함하는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.
제9 항에 있어서,
상기 마커헤드는,
상부에서 하부로 갈수록 내측 또는 외측으로 경사진 경사부를 포함하는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.
제1 항에 있어서,
상기 마커는,
원뿔(Circular cone), 원뿔대(Circular truncated cone), 구(Sphere), 원기둥(Circular cylinder), 다각기둥 형상중의 어느 한 형상으로 이루어진 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.
제9 항에 있어서,
상기 마커는,
상기 마커헤드의 내측으로 요입된 다각형의 홈을 더 포함하는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.
제9 항에 있어서,
상기 마커는,
상기 마커헤드의 상면이 원형 또는 다각형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.
제1 항에 있어서,
상기 마커는,
밀도가 1 이상 5.0 g/cm3이하인 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.
제 6항에 있어서,
상기 고정부는,
나선부의 나선 방향이 마커삽입홀에 형성된 나선 방향과 반대 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 영상정보 정합을 위한 골 고정형 표지물.