KR20150095747A

KR20150095747A - 치과 교정용 브래킷을 근사화한 유사체를 포함하는 치열궁을 나타내는 실물모형 및 실물모형의 제조 방법

Info

Publication number: KR20150095747A
Application number: KR1020157018022A
Authority: KR
Inventors: 디트마 블리스; 랄프 엠. 파엘; 랄프 슈림퍼
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2015-08-21
Also published as: WO2014093084A1; AU2017203368B2; AU2013359874A1; RU2015126462A; EP2931166B1; JP6478918B2; EP2931166A1; SG11201504611PA; AU2013359874B2; CN104837435A; RU2638618C2; IL239299A0; BR112015013508A2; AU2017203368A1; IL239299B; KR102157136B1; BR112015013508B1; US10639130B2; JP2016500288A; CN104837435B

Abstract

물리적 실물모형의 제조 방법으로서, 이 방법은 가상 치열궁, 가상 치열궁을 위한 치과 교정용 브래킷들의 가상 세트 및 유사체들의 가상 세트를 제공하는 단계를 포함한다. 각각의 유사체는 브래킷들의 가상 세트 중 하나의 가상 브래킷과 관련되고, 유사체들 중 적어도 하나의 유사체의 형상은 관련 브래킷의 형상과는 상이하다. 이 방법은 가상 치열궁과 가상 유사체들의 세트가 병합되는 가상 실물모형을 제공하는 단계, 및 가상 실물모형에 기초하여 물리적 실물모형을 제조하는 단계를 추가로 포함한다. 물리적 실물모형은 치열궁의 형상 및 유사체들의 세트의 형상으로 구성된 형상을 나타낸다. 본 발명은 환자의 치아에 대한 브래킷들의 접합을 용이하게 한다.

Description

치과 교정용 브래킷을 근사화한 유사체를 포함하는 치열궁을 나타내는 실물모형 및 실물모형의 제조 방법{MOCKUP REPRESENTING A DENTAL ARCH INCLUDING ANALOGS APPROXIMATING ORTHODONTIC BRACKETS AND METHOD OF MAKING THE MOCKUP}

본 발명은 환자의 치열궁(dental arch)의 형상 및 유사체(analog)들의 세트의 형상으로 구성된 형상을 나타내는 물리적 실물모형(physical mockup)을 제조하는 방법에 관한 것이다. 유사체들은 치과 교정용 브래킷(orthodontic bracket)들의 형상을 근사화하거나 복제한다. 물리적 실물모형은 특히 브래킷들의 정밀한 위치를 나타내고, 브래킷들을 위한 트랜스퍼 트레이(transfer tray)의 제조를 용이하게 한다.

치과 교정용 브래킷은 하나 이상의 치아들을 초기 위치(때때로 이상 위치(malposition) 또는 부정 교합(malocclusion)으로 지칭됨)로부터 환자의 치열 내의 바람직한 위치로 이동시키기 위한 치과 교정 치료에 사용된다. 예를 들어, 치과 교정 치료에 의해, 환자의 치아들은 전체 치열의 미적으로 좋은 외양을 달성하거나 최대화하기 위하여 그들의 입술측 면(labial side)들이 서로 정렬되도록 이동될 수 있다. 또한 일부 경우에서, 하나 이상의 치아들이 부정 교합을 교정하기 위하여 이동될 수 있다. 치아의 이동은 전형적으로 브래킷들을 통해 치아에 부착되고, 보다 장기간에 걸쳐 바람직한 위치를 향해 치아에 힘을 가하는 사전-편의된 탄성 아치와이어(pre-biased elastic archwire)에 의해 달성된다.

브래킷들은 전형적으로 환자의 치아에 접합되고, 탄성 아치와이어는 브래킷들에 연결된다. 아치와이어는 전형적으로 치아의 요구되는 위치에서의 브래킷들의 위치와 일치하도록 형상화되어, 치아의 초기 위치에서 아치와이어가 사전-인장(pretension) 하에서만 브래킷들에 연결될 수 있게 한다. 따라서, 아치와이어는, 일단 브래킷들에 설치되면, 치아의 초기 위치에서 탄성적으로 변형되거나 사전-편의되고, 아치와이어의 비-변형 형상을 향한 리셋 힘(reset force)은 치아가 요구되는 위치를 향해 가압되게 한다.

임의의 실제 치료에 앞서 컴퓨터 시뮬레이션으로 치아의 요구되는 위치를 결정하기 위해 소위 치료 계획 시스템이 사용되어 왔다. 그러한 계획 시스템은, 예를 들어 초기 위치의 외측인 치아 위치에서 브래킷들과 치아 사이의 충돌을 피하는 것을 돕고, 또한 예를 들어 치아의 위치가 초기 위치, 요구되는 위치 및 이들 사이의 위치들에 있는 다양한 임상 상황들과 부합하도록 브래킷들 및 아치와이어가 설계되고 배열되게 한다. 특히 혀 브래킷(lingual bracket)들에 대하여 그러한 치료 계획이 널리 사용된다. 혀 브래킷들은 종종, 치아의 입술 표면 이외의 혀 표면들이 서로에 대해 형상이 매우 다양하여 "하나가 모두에 맞는(one fits all)" 브래킷 형상이 전형적으로 사용될 수 없기 때문에, 모든 치아 및 환자에 대해 개별적으로 맞춤형 설계를 갖는다. 일부 치료 계획 시스템들은 또한 치아 표면 및 요구되는 환자의 임상 상황에 정밀하게 부합되는 그러한 맞춤형 브래킷들을 설계하는 것을 허용한다. 따라서, 맞춤형 브래킷들은 전형적으로, 치료 계획 동안에 미리 결정된 치아 상의 위치들에 정밀하게 배치되어야 한다. 환자의 치아 상에의 브래킷들의 정밀한 배치를 용이하게 하기 위하여 그리고 치과 교정 전문의의 참조를 위하여, 브래킷들은 종종 환자의 치아를 복제한 플라스터 모델(plaster model) 상에 미리 위치되어 제공된다.

브래킷들이 상부에 배치된 그러한 플라스터 모델은 때때로, 환자의 치아 상에의 브래킷의 배치를 용이하게 하기 위한 소위 트랜스퍼 트레이를 만들기 위하여 치과 교정술에서 사용된다. 트랜스퍼 트레이는 전형적으로, 미리 결정된 위치에서 브래킷들의 완전한 세트를 유지하고 브래킷들이 하나의 단계로 치아 상에 배치 및 접합되게 하도록 구성된다.

예를 들어, 미국 특허 제7,020,963호는 환자의 치아 구조의 복제물(replica) 위에 스페이서(spacer) 재료를 초기에 배치함으로써 간접 접합 장치가 제조되는 것을 개시한다. 이어서, 스페이서 재료 위에 트레이가 형성되고 경화된다. 다음으로, 스페이서 재료는 치아 복제물로부터 제거되고, 치과 교정 기구(orthodontic appliance)들이 복제물 상에서 요구되는 위치들에 배치된다. 매트릭스 재료가 트레이와 복제물 사이에 배치되고 경화되게 된다. 트레이 및 (트레이의 내부 벽 내에 매설된) 브래킷들은 이어서 플라스터 모델로부터 분리된다.

국제특허 공보 WO 01/80761호에 개시된 것과 같은 다른 예에서, 치료 계획 소프트웨어는 치아 상에 브래킷들을 가상적으로 중첩시켜 그들의 의도된 위치들에 3차원 치아 물체들에 더하여 가상 브래킷들을 포함하는 3차원 모델을 생성한다. 이러한 3차원 모델은 브래킷들이 상부에 중첩된 치아의 플라스틱 모델을 제조하기 위한 스테레오 리소그래피(stereo lithography, SLA) 기기에 공급된다. 열가소성 포일(foil)이 SLA 모델 위에 배치되고, 모델 및 포일은 압력 챔버 내부에 배치된다. 챔버는 포일이 치열 및 브래킷들을 감싸도록 가압된다. 따라서, 포일은 브래킷들이 위치될 수 있는 작은 만입부(indentation)들을 얻는다.

브래킷들의 정밀한 위치설정을 위한 다양한 다른 해결책들이 이용가능하지만, 위치설정의 정밀도를 최대화하고 치과 교정 치료에서의 비용을 최소화하는 것을 돕는 해결책을 제공하려는 요구가 여전히 존재한다.

본 발명은, 일 태양에서, 청구항 1에 한정된 바와 같은 물리적 실물모형을 제조하는 방법에 관한 것이다. 물리적 실물모형은 환자의 치열궁의 양각 형상(positive shape) 및 유사체들의 세트의 양각 형상으로 구성된 형상을 나타낸다. 환자의 치열궁의 양각 형상 및 유사체들의 세트의 양각 형상은 바람직하게는, 예를 들어 겹침 없이 부가적으로 중첩되고 직접 인접하여 위치설정될 수 있다. 유사체들의 세트 및 치열궁의 형상은 바람직하게는 하나의 연속적인 단편(piece)을 형성하고, 예를 들어 한편으로는 미리 완성된 유사체들, 그리고 다른 한편으로는 미리 완성된 치열궁으로부터 조립되지 않을 수 있다.

이 방법은,

- 환자의 치열궁의 적어도 일부를 복제하는 가상 치열궁을 제공하는 단계;

- 가상 치열궁을 위한 치과 교정용 브래킷들의 가상 세트를 제공하는 단계;

- 유사체들의 가상 세트를 제공하는 단계로서, 각각의 유사체는 브래킷들의 가상 세트 중 하나의 가상 브래킷과 관련되고, 가상 유사체들 중 하나 이상의 가상 유사체들은 그들의 관련된 가상 브래킷들의 형상들을 근사화하며,

- 유사체들 중 하나 이상의 가상 유사체들의 형상들 각각은 그들의 관련된 브래킷들의 형상들과는 상이한, 상기 유사체들의 가상 세트를 제공하는 단계;

- 가상 치열궁 및 가상 유사체들의 세트가 병합된 가상 실물모형을 제공하는 단계; 및

- 가상 실물모형에 기초하여 물리적 실물모형을 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명은 브래킷들을 위한 트랜스퍼 트레이의 제조에 있어서 유리할 수 있다. 특히, 본 발명은 바람직하게는 트랜스퍼 트레이를 제공하는 것을 허용하는데, 이 트랜스퍼 트레이는 트랜스퍼 트레이를 실질적으로 손상시키지 않고서 브래킷들이 제거가능하게 배치되고 위치될 수 있다. 본 발명은 또한 브래킷들이 바람직하게는 트레이 내로 용이하게 배치될 수 있다는 점에서 유리하다. 특히, 트레이 내에 브래킷들을 배치하는 사용자는 브래킷이 적절한 위치에 배치되자마자 감지가능한 "스냅-인(snap-in)" 피드백을 인식할 수 있다. 또한, 본 발명의 사용에 의해 제조된 트랜스퍼 트레이는 바람직하게는 브래킷들의 정밀한 위치설정을 그러나 상대적으로 낮은 힘들에서의 브래킷들의 제거를 허용한다. 따라서, 환자의 구강 내에 브래킷들을 접합하기 위한 사용 후의 그러한 트레이는 용이하게 제거될 수 있음으로써, 브래킷들을 파손할(접합 해제시킬) 위험이 최소화될 수 있다. 또한, 본 발명의 방법에 의해 얻어질 수 있는 바와 같은 물리적 실물모형은 전형적으로 치과 개업의 또는 치과 교정 의사에 의한 트랜스퍼 트레이의 제조를 허용한다. 따라서, 치과 실험실로부터 트랜스퍼 트레이를 얻을 필요가 없을 수 있다. 이는 예를 들어 환자의 치아의 브래킷 파손의 경우에 트레이 또는 부분적인 트레이의 재제조를 가능하게 한다. 또한, 본 발명은 치열궁에 대한 브래킷들의 위치가 수동 조립 공차 없이 제공되는 물리적 실물모형의 제공을 허용한다. 따라서, 실물모형으로부터 복제된 트랜스퍼 트레이는 바람직하게는 환자의 치아에 대해 브래킷들을 정밀하게 위치시키도록 구성된다. 본 발명은 브래킷들 및 트랜스퍼 트레이의 제조에 대하여 치과 교정 의사와 브래킷 제조자 사이의 "디지털 워크 플로우"를 가능하게 한다는 점에서 특히 유리하다. 특히, 치과 교정 의사는 브래킷 제조자에게 환자의 이상 위치된 치아의 물리적 플라스터 모델을 보낼 필요가 없을 수 있다. 또한, 물리적 실물모형의 제조는, 유사체들 또는 브래킷들을 치열궁의 물리적 모델에 수동으로 배치하는 조립 단계가 필요하지 않기 때문에, 제조를 위한 시간을 최소화하는 것을 도울 수 있다.

이 명세서를 위하여, 용어 "가상"은, 바람직하게는 데이터 형태의 3차원 형상의 수학적 표현에 기초하고 컴퓨터에 의해 처리될 수 있는, 물체의 3차원 컴퓨터 표현을 지칭한다. 이들의 시각화(예를 들어, 와이어 프레임 또는 디지털 렌더링(digital rendering))를 포함한 데이터의 형태의 그러한 가상 물체는 컴퓨터 지원 설계(Computer Aided Design, CAD)의 분야에서 널리 알려져 있다.

본 명세서를 위하여, 용어 "~의 세트"는 "복수의 ~"를 지칭한다. 일 실시예에서, 가상 유사체들의 세트 중 하나 이상의 가상 유사체들은 관련 가상 브래킷의 형상을 나타내는 반면에, 가상 유사체들의 동일한 세트 중 나머지 가상 유사체들은 관련 가상 브래킷의 형상을 오직 근사화한다. 이 실시예에서, 관련 가상 브래킷의 형상을 나타내는 유사체의 형상은 바람직하게는, 각자의 관련 가상 브래킷의 형상에 형상이 실질적으로 정확히 대응한다. 이와 관련하여 용어 "실질적으로 정확히"는 유사체들의 제조로부터 발생할 수 있는 우발적인 공차의 존재를 제외하고는 형상들이 정확히 동일한 것을 의미한다. 또한, 이 실시예에서, 관련 가상 브래킷의 형상을 근사화하는 유사체의 형상은 바람직하게는 각자의 관련 가상 브래킷의 형상과는 형상이 상이하다. 바람직하게는, 관련 가상 브래킷의 형상을 근사화하는 유사체의 형상은 관련 가상 브래킷의 형상의 경계를 넘어 확장된다.

일 실시예에서, 이 방법은 환자의 치열궁의 형상을 캡처하고 이에 의해 가상 치열궁을 제공하는 단계를 포함한다. 환자의 치열궁의 형상은 치아를 포함한 환자의 치열의 적어도 일부를 구강내 스캐닝(intra-orally scanning)함에 의해서, 또는 환자의 치아의 물리적 모델, 예를 들어 플라스터 모델을 스캐닝함에 의해 캡처될 수 있다. 데이터 형태의 가상 치열궁을 제공하는 것을 허용하는 스캐닝 장치들은, 예를 들어 둘 모두 쓰리엠(3M) 도이칠란트 게엠베하(3M Deutschland GmbH)로부터 명칭 라바(Lava)™ 스캔 에스티(Scan ST) 및 라바™ 체어사이드 오랄 스캐너(Chairside Oral Scanner) C.O.S 하에서 입수가능하다.

일 실시예에서, 이 방법은 가상 치열궁에 대해 가상 브래킷들을 위치시키는 단계를 추가로 포함한다. 컴퓨터 지원에 의해 가상 치열궁에 대해 가상 브래킷들을 설계 및/또는 배치하는 것을 허용하는 치료 계획 시스템이 있다. 그러한 시스템이 예를 들어 미국 특허 제7,811,087호에 기술되어 있다. 가상 브래킷들은 데이터베이스로부터 적어도 부분적으로 설계되고/되거나 검색될 수 있다. 각각의 브래킷은 가상 치열궁에 포함된 가상 치아에 대해 자동으로 그리고/또는 수동으로 위치될 수 있다.

추가 실시예에서, 이 방법은 가상 유사체들 중 적어도 하나를 형성하기 위하여 적어도 하나의 가상 브래킷의 형상을 수정하는 단계를 포함한다. 그러한 수정은 바람직하게는 컴퓨터 지원에 의해, 예를 들어 CAD 기술의 사용에 의해 수행된다. 따라서, 당업자는 예를 들어 기존 형상의 변경, 형상의 추가 또는 제거, 사실상 복사, 절단, 확장, 축소 또는 다른 적합한 기술에 의해서 형상을 수정하는 다양한 가능성들을 인식할 것이다. 임의의 수정된 가상 브래킷의 원래 형상은 바람직하게는 컴퓨터에 저장된다. 따라서, 원래의 가상 브래킷은 물리적 브래킷의 제조에 이용가능하다.

유사체들의 세트는 유사체들의 세트를 형성하기 위하여 변경된 그리고 변경되지 않은 가상 브래킷들을 취함으로써, 임의의 변경된 브래킷의 가상 복사물을 제공하고 유사체로서 임의의 변경되지 않은 가상 브래킷을 취함으로써, 또는 유사체들을 생성하기 위하여 변경된 그리고 변경되지 않은 가상 브래킷들의 가상 복사물을 제공함으로써 제공될 수 있다. 당업자는 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어 유사체들 중 적어도 하나의 유사체의 형상이 관련 브래킷의 형상과는 상이한 유사체들의 세트를 제공하기 위하여 CAD 시스템 상에서 이용가능한 기능들에 의해, 유사체들의 세트를 생성할 수 있을 것이다.

일 실시예에서, 수정 단계는 브래킷의 일부분만을 선택적으로 수정함으로써 가상 브래킷에 의해 표현되는 3차원 체적을 증가시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 수정 단계는 브래킷 형상에 존재하는 만입부의 평탄화 또는 축소를 포함할 수 있다. 수정 단계는 브래킷 형상의 부분들 사이의 공간을 적어도 부분적으로 채우는 단계, 또는 브래킷 형상에 가상 구조를 부가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 따라서, 트레이 내로의 브래킷들의 배치를 방해할 수 있거나 결국 트랜스퍼 트레이가 제거되지 못하게 할 수 있는 언더컷(undercut)이 최소화될 수 있다. 또한, 수정 단계는 브래킷의 다른 부분을 선택적으로 수정함으로써 3차원 체적을 선택적으로 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수정 단계는 표면 처리 단계 동안(예를 들어, 디플래싱(deflashing) 또는 폴리싱(polishing) 동안)에 물리적 브래킷의 마모를 고려하기 위하여 에지의 라운딩(rounding)을 포함할 수 있다. 또한, 수정 단계는 원래의 가상 브래킷 형상의 적어도 일부분의 유지 또는 실질적으로의 유지를 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 가상 유사체의 형상은 브래킷들의 가상 세트 중 하나의 가상 브래킷의 형상에 적어도 부분적으로 실질적으로 대응할 수 있다.

일 실시예에서, 물리적 실물모형은 적층 가공(additive manufacturing), 예를 들어 쾌속 조형(rapid prototyping) 또는 구축(build-up) 기술에 의해 제조된다. 그러한 적층 가공은 때때로 또한 스테레오리소그래피(stereolithography, SLA) 또는 3차원 인쇄로 지칭된다.

추가 실시예에서, 이 방법은 브래킷들의 세트를 위한 트랜스퍼 트레이를 제공하는 단계를 포함한다. 트랜스퍼 트레이는 바람직하게는 물리적 실물모형의 적어도 일부의 음각 형상(negative shape)을 물리적으로 복제하는 것을 통해 제공된다. 트랜스퍼 트레이를 제공하는 단계는 경화가능한 액체 또는 페이스트 재료, 예를 들어 경화성 재료의 제공을 포함할 수 있다. 적합한 재료들은 이들 중으로부터 선택될 수 있다.

바람직하게는, 경화가능한 재료는 투명하거나, 적어도 경화된 때 실질적으로 투명하다.

일 실시예에서, 이 방법은

- 물리적 실물모형 상에 탄성 시트(elastic sheeting)를 제공하여 실물모형의 치아 면(tooth side)의 적어도 일부를 시트에 의해 덮는 단계;

- 실물모형 상에 플라스틱 시트를 제공하여 탄성 시트가 플라스틱 시트와 실물모형 사이에 배열되게 하는 단계;

- 탄성 시트가 플라스틱 시트와 실물모형 사이에 수용된 상태로 플라스틱 시트가 실물모형의 적어도 치아 면을 밀착 둘러싸도록 실물모형에 걸쳐서 플라스틱 시트를 변형시키는 단계;

- 탄성 시트를 경화가능한 액체 또는 페이스트 재료에 의해 대체하는 단계; 및

- 경화가능한 재료가 경화되게 하는 단계를 포함한다.

특정 태양에서, 본 발명은 트랜스퍼 트레이의 제조 방법에 관한 것으로, 이 방법은

- 브래킷들의 세트가 제공되는 환자의 치열궁의 양각 형상을 닮거나 이에 대응하는 형상의 물리적 실물모형을 제공하는 단계;

- 물리적 실물모형 상에 탄성 시트를 제공하여 실물모형의 치아 면의 적어도 일부를 시트에 의해 덮는 단계;

- 플라스틱 시트가 실물모형의 적어도 치아 면을 밀착 둘러싸도록 그리고 플라스틱 시트가 탄성 시트를 플라스틱 시트와 실물모형 사이에 수용하도록, 실물모형에 걸쳐서 플라스틱 시트를 변형시키는 단계;

- 경화가능한 재료가 경화되게 하는 단계를 포함한다.

탄성 시트는, 바람직하게는 경화 후에 약 20의 쇼어(Shore) A 경도를 갖는 치과용 인상 재료(dental impression material)들 중으로부터 선택된 재료로 제조될 수 있고, 약 2 내지 약 5 mm의 범위 내의 두께를 가질 수 있다. 탄성 시트는 바람직하게는, 물리적 실물모형으로 표현된 치아의 입술측 면의 적어도 일부, 교합 면(occlusal side), 및 혀측 면(labial side)의 적어도 일부를 수용하기에 적합한 크기(또는 면적)를 갖는다. 또한, 탄성 시트는 물리적 실물모형 전체 또는 다수의 물리적 실물모형들을 수용하도록 크기 설정될 수 있다. 따라서, 탄성 시트는 실물모형 내의 치아의 교합 면이 배열되는 경로에 대략적으로 대응하는 경로를 따라 U-형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 탄성 시트는 실물모형 내의 치아의 교합 면에 대략 평행한 평면 내에서 하나 이상의 물리적 실물모형들의 적어도 풋프린트(footprint)를 전체적으로 덮도록 크기 설정될 수 있다.

플라스틱 시트(또는 소성적으로, 예를 들어 열가소적으로 변형가능한 시트)는 예를 들어 독일 소재의 쇼이 덴탈(Scheu Dental)로부터 입수가능한 두란(Duran)(등록상표)으로 제조될 수 있고, 약 0.5 내지 약 1.5 mm의 범위 내의 두께를 가질 수 있다. 플라스틱 시트는 탄성 시트의 크기에 대응하는 크기(또는 면적)를 가질 수 있지만, 바람직하게는 더 큰 크기를 갖는다.

플라스틱 시트는 바람직하게는 가스 압력에 의해, 예를 들어 시트의 일 면에만 압력 또는 진공을 인가하여 다른 면에 대하여 압력 차이를 유발하여서 시트가 실물모형에 걸쳐서 변형되게 함으로써 변형된다. 플라스틱 시트는 플라스틱 시트를 제조하는 재료를 연화시키기 위하여 변형 공정 전에 그리고/또는 변형 공정 동안에 가열될 수 있다. 소위 열성형이 예를 들어 미국 일리노이주 시카고 소재의 회사인 포메크 인크.(Formech Inc.)로부터 명칭 508DT 하에서 입수가능한 열성형 장치를 사용하여 수행될 수 있다.

바람직하게는, 플라스틱 시트는 탄성 시트와 함께 실물모형 내에 제공된 치아를 둘러싸도록 변형된다. 이에 의해, 탄성 시트는 바람직하게는 스페이스 층으로 작용하여 플라스틱 시트가 탄성 시트의 두께에 의해 결정되는 소정 거리에서 치아 둘레에 형성되게 한다.

경화가능한 액체 또는 페이스트 재료에 의해 탄성 시트를 대체하기 위하여, 플라스틱 시트는, 열성형되는 경우에, 바람직하게는 냉각되게 된다. 이에 의해, 플라스틱 시트는 바람직하게는 취급을 위한 충분한 강성을 얻는다. 플라스틱 시트 및 탄성 시트는 물리적 실물모형으로부터 제거될 수 있고, 탄성 시트는 플라스틱 시트로부터 제거될 수 있다. 플라스틱 시트는, 변형 후에, 물리적 실물모형 내에서 표현된 치아(유사체들을 포함)의 3차원적으로 비례 확대된 형상을 근사화하는 대체로 홈통-형상의(trough-shaped) 만입부를 가질 수 있다. 만입부는 카니실(Kanisil)(등록상표) 및 오돈토실(Odontosil)™ 중으로부터 선택될 수 있는 경화가능한 재료로 채워질 수 있다. 실물모형은 실물모형과 시트 사이에서 경화가능한 재료를 둘러싸기 위하여 변형된 플라스틱 시트와 정합될 수 있다. 경화가능한 재료의 양은 바람직하게는, 실물모형과 시트의 정합 동안에, 경화가능한 재료가 실물모형 내에 표현된 유사체들과 치아 주위에서 유동하도록(바람직하게는 유사체들과 치아의 관련 부분들을 매설하도록) 선택된다. 치아와 경화가능한 재료 사이에서 공극(void) 또는 기포를 최소화하기 위하여, 정합된 실물모형, 경화가능한 재료 및 시트는 예를 들어 오토클레이브(autoclave) 또는 압력 챔버의 사용에 의해 진공 또는 압력에 노출될 수 있다. 경화가능한 재료는 후속적으로 단단해지게 될 수 있거나 경화될 수 있다. 경화된 유동가능한 재료는 바람직하게는 탄성이고, 약 50 쇼어 A 내지 70 쇼어 A, 바람직하게는 60 쇼어 A의 쇼어 경도를 갖는다. 바람직하게는 경화된 유동가능한 재료 및 변형된 시트는 조합하여 트랜스퍼 트레이를 형성한다.

서로 정합된 상황에서의 실물모형 및 트랜스퍼 트레이는 바람직하게는 트랜스퍼 트레이가 실물모형으로부터 적어도 부분적으로 제거될 수 있는 방향을 따라 하나 이상의 기준 축들을 한정한다. 실물모형 및 트랜스퍼 트레이의 다른 섹션들(예를 들어, 하나의 치아의 일 섹션)은 다른(또는 약간 상이한) 기준 축들을 한정할 수 있지만, 아래에서는 오직 간결성을 위하여 하나의 기준 축이 참조된다. 브래킷들 중 하나 이상의 브래킷들의 형상의 수정은 바람직하게는, 기준 축에 따른 이동에 대항하여 트랜스퍼 트레이를 잠금하거나 보유하는 데 적합하고 브래킷들 중 적어도 하나에 의해 형성되는 언더컷의 축소 또는 제거를 포함한다. 다시 말하면, 브래킷 형상에 비하여, 관련 유사체 형상은 물리적 실물모형 상에 정합된 트랜스퍼 트레이의 보다 낮은 보유를 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 트랜스퍼 트레이는 물리적 실물모형의 일부만의 음각 형상, 예를 들어 치열궁 내의 치아의 적어도 일부의 형상 및 오직 하나의 유사체의 형상을 복제한다. 부분적인 트랜스퍼 트레이는, 예를 들어 환자의 구강 내에서 브래킷의 재접합 또는 복제를 허용할 수 있다. 실물모형은 트랜스퍼 트레이가 미리 결정된 위치들에서 하나 이상의 분리 마커(marker)들을 얻도록 구성될 수 있다. 트랜스퍼 트레이의 사용자는 분리 마커에서 트레이를 분리(예를 들어, 절단)할 수 있고, 따라서 부분적인 트랜스퍼 트레이를 얻을 수 있다. 따라서, 실물모형은 트레이 내의 대응하는 리세스(recess) 또는 노치(notch)를 복제하는 하나 이상의 벌지(bulge) 또는 리지(ridge)를 포함하도록 제공될 수 있다. 분리 마커 대신에 또는 이에 더하여, 예를 들어 치아의 중심을 나타내는 위치 마커와 같은 위치 마커가 융기형 또는 리세스형 구조물의 형태로 실물모형 상에 제공될 수 있다. 또한, 실물모형은 치아 개수 및/또는 사분면 개수를 나타내는 융기형 또는 리세스형 숫자들을 포함하도록 제공될 수 있다. 추가 실시예에서, 이 방법은 각자의 하나 이상의 리셉터클들 내에 하나 이상의 브래킷들을 배치하는 단계를 포함하는데, 여기서 각각의 리셉터클은 브래킷과 관련된 유사체의 음각 형상에 대응한다. 이는 브래킷별로 수동으로 수행될 수 있거나, 빈 트랜스퍼 트레이(브래킷 없음)가 브래킷들을 포함하는 환자의 치아의 물리적 모델과 정합되므로 환자의 치아의 물리적 모델 상에 미리-배치된 브래킷들의 세트를 집어올리고 환자의 치아의 모델로부터 트랜스퍼 트레이를 분리함으로써 수행될 수 있다. 나중 단계에서, 브래킷들은 바람직하게는 트랜스퍼 트레이 내에 보유되어 모델로부터 해제된다. 이는 브래킷들과 모델 사이의 상대적으로 약한 임시 접합에 의해 달성될 수 있다.

다른 태양에서, 본 발명은 전술된 청구항들 중 어느 하나의 청구항의 방법으로부터 얻어지는 물리적 실물모형에 관한 것이다.

또 다른 태양에서, 본 발명은 부품들의 키트로서,

- 환자의 치열궁 상에 배치되도록 구성된 브래킷들의 세트, 및

- 환자의 치열궁의 양각 형상 및 브래킷들의 세트 중 하나의 브래킷의 형상과 각각이 관련되는 유사체들의 세트의 양각 형상으로 구성된 형상을 나타내는 물리적 실물모형을 포함하고,

- 유사체들 중 하나 이상의 유사체들의 형상들은 그들의 관련된 브래킷들의 형상들을 근사화하며,

- 유사체들 중 상기 하나 이상의 유사체들 각각은 그들의 관련된 브래킷들과는 상이한 형상을 갖는다.

일 실시예에서, 키트는 환자의 치열궁에 브래킷들의 세트를 배치하기 위한 트랜스퍼 트레이를 포함한다. 그러한 트랜스퍼 트레이는 브래킷 제조자로부터 치과 개업의 또는 치과 교정 의사에게 브래킷들을 운송하기 위하여, 그리고/또는 트랜스퍼 트레이에 의해 미리 결정된 위치에서 환자의 치아에 브래킷들을 접합하기 위하여 사용될 수 있다.

다른 실시예에서, 키트는 브래킷들의 세트와의 조립을 위해 하나 이상의 아치와이어들을 추가로 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물리적 실물모형의 사시도.
도 2는 도 1의 부분 확대도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가상 실물모형의 개략 단면도.
도 4 내지 도 11은 본 발명의 태양 및 실시예에 따른 트랜스퍼 트레이의 제조 방법을 도시하는 개략 단면도.

도 1은 환자의 치열궁(2)의 양각 형상 및 유사체(3)들의 세트의 양각 형상으로 구성된 형상을 나타내는 물리적 실물모형(1)을 도시한다(명료성을 위해, 도면에서 도시된 유사체들 각각이 참조 선에 의해 참조되지는 않는다). 유사체(3)들은 환자의 치아를 이상 위치로부터 요구되는 위치를 향해 이동시키도록 아치와이어와 조합되어 사용될 때의 치과 교정용 브래킷들을 나타내거나 근사화한다. 물리적 실물모형(1)에서, 환자의 치아는 도 2에 더 상세히 도시된 바와 같이 이상 위치에서 나타나 있다.

물리적 실물모형(1)은 환자의 치아 상에 트랜스퍼 트레이에 의해 제공된 미리 결정된 위치에서 브래킷들을 접합하기 위한 트랜스퍼 트레이(도면에는 도시되지 않음)를 물리적으로 형상화하기 위해 사용될 수 있다. 트랜스퍼 트레이는 물리적 실물모형(1)의 적어도 일부의 음각 복제물을 형성한다. 그러한 트랜스퍼 트레이는, 예를 들어 물리적 실물모형(1)으로부터 인상(impression)을 취하는 것에 의해, 물리적 실물모형(1)을 오버몰딩(overmolding)하는 것에 의해, 또는 양각 물리적 모델(1)이 음각 복제물을 바람직하게는 직접 형상화하기 위해 사용되는 다른 기술로부터 얻어질 수 있다. 물리적 모델(1)은 바람직하게는 한편으로는 치열 교정용 브래킷들이 트랜스퍼 트레이 내부에 보유 또는 고정되게 하지만 다른 한편으로는 트랜스퍼 트레이를 파괴하거나 환자의 치아로부터 브래킷을 떼어내지 않고 물리적 실물모형(1) 또는 환자의 치아로부터의 트랜스퍼 트레이의 제거를 용이하게 하는 미리 결정된 언더컷을 제공하도록 구성된다. 치과 교정용 브래킷들의 형상은 종종 트랜스퍼 트레이의 비파과적인 제거를 제한하거나 방해할 수 있는 언더컷을 형성하기 때문에, 브래킷들은 브래킷들의 정확한 복제물들을 형성하는 것이 아니라 언더컷을 요구되는 수준을 향해 제어하도록 브래킷 형상을 단지 근사화할 수 있는 유사체(3)들에 의해 물리적 실물모형(1) 내에 표현된다. 그러나, 언더컷의 요구되는 수준과 일치하는 브래킷이 브래킷의 정확한 복제물을 형성하는 유사체에 의해 표현될 수 있는 반면에, 요구되지 않는 언더컷을 형성하는 브래킷은 그러한 브래킷의 근사 형상을 갖는 유사체에 의해 표현될 수 있다는 것에 주목한다. 따라서, 물리적 실물모형으로부터 복제된 트랜스퍼 트레이는 바람직하게는, 브래킷들의 보유 및 환자의 치아로부터의 비파괴적인 제거를 허용하는 언더컷들의 수준을 갖는 형상을 얻는다.

이 예에서의 물리적 실물모형(1)은 적층 가공에 의해 제조되고, 따라서 치열궁(2) 및 유사체(3)들은 물리적 실물모형(1)에서 단일편(single piece)으로 형성된다. 물리적 실물모형(1)은 특히 치열궁(2) 상으로의 유사체(3)들의 조립에 의해 얻어질 수 없거나 이 조립으로 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 치열궁(2)에 대한 유사체(3)들의 위치는 컴퓨터 지원에 의해 결정될 수 있고, 수동 조립 공차가 피해질 수 있다.

이 예에서의 물리적 실물모형의 제조는 컴퓨터 시스템에서 작성된 가상 실물모형에 기초한다. 그러한 가상 실물모형은 바람직하게는 컴퓨터에 의해, 예를 들어 CAD(컴퓨터 지원 설계) 시스템에 의해 처리될 수 있는 3차원 형상의 수학적 표현에 대응한다. 또한, 가상 실물모형은 바람직하게는, 가상 실물모형에 의해 한정되는 바와 같은 형상으로 물리적 실물모형을 제조하기 위하여 적층 가공 기계를 제어하는 데 사용되는 컴퓨터 데이터의 형태로 이용가능하다. 가상 실물모형은 도 3에서 더 기술되는 바와 같이 가상 유사체들의 세트와 환자의 가상 치열궁을 중첩시키거나 병합하는 것으로부터 설계되거나 생성될 수 있다.

도 3은 가상 실물모형(10)의 단면을 도시한다. 가상 실물모형(10)은 가상 유사체들의 형상(이 도면에서는 가상 유사체(12)에 의해 표현됨)과 가상 치열궁(11)의 형상을 조합한다. 가상 유사체(12) 및 가상 치열궁(11)은 개별의 독립적인 가상 부품들로부터, 또는 컴퓨터 지원에 의해, 예를 들어 치열궁(11)의 추가적인 설계 또는 변형에 의해 치열궁(11)을 제공하고 치열궁(11)에 가상 유사체(12)를 부가하는 것으로부터 얻어질 수 있다. 당업자는 가상 실물모형(10)을 제공하고 가상 유사체들 및 가상 치열궁의 형상들을 조합하기 위하여 컴퓨터 지원 설계의 분야에 알려진 바와 같은 다른 기술들을 사용할 수 있을 것이다.

이 예에서, 가상 유사체(12)는 가상 브래킷(13)에 기초하여(예를 들어, 가상 브래킷의 수정에 의해) 얻어진다. 이 예에서, 전형적으로 모든 치아 및 환자에 대해 개별적으로 설계되고 제조되는 혀 브래킷이 참조된다. 그러나, 당업자는 본 발명이 혀 브래킷과의 사용 시에 소정의 이점들을 제공할 수 있지만 입술 브래킷과 조합하여 또는 혀 및 입술 브래킷들의 조합에서 마찬가지로 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 가상 브래킷들을 제공하는 하나의 가능성이, 예를 들어 미국 특허 제7,811,087호에 개시되어 있다. 브래킷 설계는 환자의 3차원 가상 치열궁을 저장하는 컴퓨터 상에서 수행될 수 있다. 가상 치열궁은 환자의 치아 또는 환자의 치아의 물리적 모델을 스캐닝함으로써 얻어질 수 있다. 따라서, 치아의 형상 및 서로에 대한 치아들의 위치를 포함한, 환자의 치열궁의 형상이 컴퓨터 처리가능한 표현의 형태로 제공될 수 있다. 컴퓨터에는 가상 모델 내의 치아를 요구되는 최종 위치로 이동시키는 것을 허용하는 소위 치료 계획 소프트웨어가 구비될 수 있다. 브래킷의 중요한 요소는 브래킷이 치아에 접합되게 하는 패드(pad)이다. 치아 대면 패드의 기하학적 형상은, 패드가 대응하는 치아 표면과 실질적으로 정확히 부합하는 3차원 표면을 얻도록, 가상 치열궁에 표현된 치아의 기하학적 형상으로부터 직접 도출될 수 있다. 이는 치아 상에서의 브래킷의 상대적으로 정밀한 배치를 허용하고, 접합 강도를 최대화하는 것을 돕는다. 아치와이어를 수용하는 슬롯 및 슬롯 내로의 와이어의 체결을 허용하는 추가 특징부를 포함하는, 브래킷의 다른 부품인 브래킷 몸체가 예를 들어 브래킷 몸체들의 라이브러리의 형태로 미리 정해진 가상 모델들로서 컴퓨터 상에서 입수가능할 수 있다. 가상 치형궁을 위한 브래킷들의 가상 세트를 제공하기 위하여, 소정의 미리 정해진 가상 몸체들이 선택될 수 있다. 브래킷 몸체들은 바람직하게는, 예를 들어 대체로 U-형상의 가상 아치와이어가 모든 브래킷들의 슬롯들을 통해 연장될 수 있도록, 서로에 대해 그들의 슬롯들과 정렬된다. 일단 브래킷 몸체들의 슬롯 위치가 결정되면, 브래킷 몸체들 및 각자의 브래킷 패드들은 조합될 수 있는데, 예를 들어 가상 브래킷들의 세트를 형성하기 위하여 가상적으로 병합될 수 있다. 보통의 컴퓨터 지원 설계(CAD) 프로그램은 기존 형상들을 서로 연결하는 능력(예컨대, 불 연산(boolean operation))을 갖는다. 선택적으로, 가상 브래킷들 또는 브래킷들의 부품들의 설계는 양호한 발음(articulation), 위생 요건 또는 요구되는 다른 태양들을 고려하여 구성될 수 있다.

가상 브래킷들은 그에 기초한 유사체들의 세트를 제공하는 데 사용된다. 유사체들의 세트 중 각각의 유사체는 브래킷들의 가상 세트 중 하나의 가상 브래킷과 관련된다. 이 예에서, 가상 유사체(12) 및 가상 브래킷(13)은 제1 영역(12a, 13a)들에서 관련되고 동일 형상을 갖지만, 제2 영역(12b, 13b)에서 형상이 상이하다. 특히, 가상 유사체(12)의 제2 영역(12b)들은 가상 브래킷(13)의 제2 영역(13b)들에 존재하는 언더컷들에 비해 축소된 언더컷들을 포함한다. 이 예에서, 언더컷들은 방향 R로의 가상 실물모형(10)으로부터 분리에 대항하여 가상적인 복제물(20)을 (물리적 실물모형 내에) 보유할 구조물들이다. 이에 의해, 유사체(12)들의 제2 영역(12b)들 내의 축소된 언더컷들은 브래킷(13)들의 제2 영역(13b)들에서의 언더컷들보다 더 낮은 보유를 제공하도록 치수 결정된다. 따라서, 브래킷(13)의 형상에 비하여, 유사체(12)의 형상은 그 유사체 형상에 기초하여 만들어진 트랜스퍼 트레이의 제거를 용이하게 하도록 구성된다. 언급된 바와 같이, 가상 유사체들 중 하나 이상의 유사체들은 형상이 가상 브래킷의 형상에 실질적으로 정확히 대응할 수 있지만, 대부분의 경우에서 가상 유사체들의 형상과 가상 브래킷들의 형상은 적어도 언더컷들을 포함하는 영역들에서 상이할 수 있다.

가상 유사체들은 가상 브래킷들을 가상적으로 복제하고, 복제된 가상 브래킷 형상의 하나 이상의 부분들을 최종적으로 재설계함으로써 제공될 수 있다. 컴퓨터는 유사체들 중 하나 이상 또는 전부에 존재하는 언더컷들에 따라 가상 보유 강도를 결정하는 능력을 가질 수 있다. 예를 들어, 유사체들의 세트에 존재하는 상당한 그리고/또는 높은 개수의 언더컷들은 상대적으로 높은 가상 보유 강도로 이어질 수 있는 반면, 덜 상당한 그리고/또는 낮은 개수의 언더컷들은 더 낮은 가상 보유 강도로 이어질 수 있다. 따라서, 컴퓨터는 가상 보유 강도, 및 선택적으로 사용자에 대한 요구되는 가상 보유 강도를 위한 상한 및 하한을 표시하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 설계에 의해 유사체들의 언더컷들을 조절할 수 있다. 따라서, 물리적 모델에 비해 트랜스퍼 트레이의 보유 강도는 물리적 실물모형 및/또는 트랜스퍼 트레이를 물리적으로 조절할 필요성을 최소화할 수 있는 가상 설계 동안에 결정될 수 있다.

가상 실물모형을 제공하기 위하여, 가상 치열궁 및 가상 유사체들의 세트는 조합될 수 있는데, 예를 들어 컴퓨터 지원에 의해 병합되거나 중첩될 수 있다. 바람직하게는 컴퓨터 처리가능한 3차원 데이터의 형태로 존재하는 가상 실물모형은, 가상 실물모형에 기초하여 물리적 실물모형을 제조하는 적층 가공 기계로 전달될 수 있다.

도 4는 유사체(22)가 도면에서 대표하는 유사체들의 세트를 갖는 물리적 실물모형(20)을 도시한다. 물리적 실물모형(20)은 치아(21')에 의해 표현되는 환자의 치열궁(21)을 추가로 나타낸다. 유사체(22) 및 치아(21')는 일편으로 형성되고, 특히 조립되는 것이 아니라 재료의 연속적인 부피체로 형성된다. 또한, 이 예에서 도시되지 않았지만, 유사체들의 전체 세트 및 치열궁은 일편으로 형성된다. 유사체(22)는 가상적인 관련 브래킷의 언더컷 영역(23b)(점선/파선으로 도시됨)에 대하여 축소된 언더컷 영역(22b)을 갖는다. 물리적 실물모형(20)이 실제로 브래킷들을 포함하지 않고, 유사체(22)와 관련 브래킷 사이의 기하학적 차이의 예시를 위해 브래킷의 일부만이 도면에 제공됨에 주목한다.

이 예에서의 물리적 실물모형(20)은 가벼운 경화가능한 재료로 제조되지만, 다른 예에서 플라스틱 재료(예를 들어, 플라스틱 섬유로부터 용융됨), 금속, 석고, 시멘트(cement) 또는 다른 화학적으로 경화가능한 재료로 만들어질 수 있다.

도 5는 탄성 시트(24) 및 플라스틱 시트(25)를 갖는 물리적 실물모형(20)을 도시한다. 탄성 시트(24)는 물리적 실물모형(20)에 의해 표현되는 치아의 교합 면의 상부에 배치되고, 탄성 시트(24)의 상부에는 플라스틱 시트가 배열된다. 플라스틱 시트를 갖는 탄성 시트는, 바람직하게는 물리적 실물모형(20)을 향한 방향들로 탄성 및 플라스틱 시트(24, 25)들 상에 가해지는 공기 압력(P)에 의해 변형된다. 이는 탄성 및 플라스틱 시트(24, 25)들 아래에서 발생되는 진공, 또는 탄성 및 플라스틱 시트(24, 25)들 위의 압력에 의해 달성될 수 있다. 적어도 플라스틱 시트(25)는 변형 전에 그리고/또는 변형 동안에 가열될 수 있다. 그 결과, 탄성 및 플라스틱 시트(24, 25)들은 도 6에 도시된 바와 같이 변형된다.

도 6은 탄성 시트(24) 및 플라스틱 시트(25)에 의해 둘러싸인 물리적 실물모형(20)을 도시한다. 플라스틱 시트(25)는 바람직하게는 탄성 시트(24)의 외측 표면에 순응하는 투명 열가소성 필름이다. 플라스틱 시트(25)는 바람직하게는 취급을 위한 충분한 강성을 제공하기 위하여 냉각에 의해 응고되게 된다. 도시된 바와 같이, 탄성 시트(24)는 물리적 실물모형(20)으로부터 플라스틱 시트(25)를 이격시킨다.

다른 실시예(도시되지 않음)에서, 탄성 시트 대신에 스페이스 코트(space coat)가 사용될 수 있다. 그러한 스페이스 코트는 물리적 실물모형(20)에 걸쳐서 응고가능한 액체 또는 페이스트 재료를 도포하고, 재료가 응고되게 하는 것으로부터 얻어질 수 있다. 이는 딥 코팅(dip coating), 또는 분배 주사기 또는 브러시를 사용한 수동 코팅에 의해 수행될 수 있다. 응고된 상태에서, 코팅 재료는 바람직하게는 나중의 단계에서 물리적 실물모형으로부터 제거될 수 있도록 탄성적이거나 취성이다. 플라스틱 시트는 전술된 바와 같이 코팅된 실물모형에 걸쳐 변형될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 스페이스 코트는 물리적 모델의 구축과 함께 적층 가공 기계에서 도포될 수 있다. 그러한 구축 공정에서, 상대적으로 경질인 재료 및 상대적으로 연질인 재료가 3차원으로 인쇄될 수 있는데, 이때 경질 재료는 물리적 실물모형을 형성하고 연질 재료는 스페이스 코트를 형성한다. 연질 재료는 소위 지지 재료일 수 있는데, 이는 전형적으로 수직으로 이격된 구조물들의 층별(layer-wise) 수직 인쇄를 위해 이용되고 인쇄 후에 제거된다. 그러한 인쇄 공정을 제공하는 적층 가공 기계는, 예를 들어 미국 소재의 회사인 쓰리디 시스템즈(3D systems)로부터 명칭 프로젯(Projet)™ 시리즈 하에 입수가능하다.

도 7은 물리적 실물모형(20) 및 플라스틱 시트(25)로부터의 탄성 시트(24)의 분리를 도시한다. 탄성 시트(24)는 폐기될 수 있고, 물리적 실물모형(20) 및 플라스틱 시트(25)는 이하에서 기술되는 바와 같이 브래킷들을 위한 트랜스퍼 트레이를 형성하기 위해 사용될 수 있다.

도 8은 전술된 바와 같이 코팅된 물리적 실물모형을 사용함으로써 공동(cavity)이 플라스틱 시트(25) 내로 형성된 플라스틱 시트(25)를 도시한다. 바람직하게는 투명한 응고가능한 재료(26')가 플라스틱 시트(25)의 공동 내에 수용된다. 물리적 실물모형(20)은 플라스틱 시트(25)와 정합됨으로써 응고가능한 재료(26') 내로 침지되고, 이에 의해 응고가능한 재료는 바람직하게는 도 9에 도시된 바와 같이 물리적 실물모형의 외측 표면과 공동의 내측 표면 사이에 분포할 수 있다. 선택적으로, 조합된 물리적 실물모형(20), 응고가능한 재료(26') 및 플라스틱 시트(25)는 응고가능한 재료(26') 내에서, 특히 물리적 실물모형(20)의 외측 표면과 응고가능한 재료(26')의 내측 표면 사이에서 공극 또는 기포를 최소화하기 위하여 통상의 대기압에 비해 과압(overpressure)에 노출된다. 응고가능한 재료(26')는 브래킷들을 위한 위치설정 층(26)을 제공하도록 응고되게 된다. 플라스틱 시트(25)와 조합된 위치설정 층(26)은 트랜스퍼 트레이(27)를 형성한다. 위치설정 층(26)은 바람직하게는, 위치설정 층이 브래킷을 위치시키고 보유할 수 있도록 그리고 추가로 위치설정 층이 브래킷을 내부에 수용하고 위치설정 층으로부터 브래킷들을 제거하기 위해 변형될 수 있도록 구성된다. 따라서, 위치설정 층(26)은 (응고된 때) 상대적으로 탄성이고 연질인 재료로 만들어질 수 있다. 따라서, 트랜스퍼 트레이(27)는, 바람직하게는 요구되는 기계적 강성 및 안정성을 트레이에 제공하는 플라스틱 시트(25), 및 바람직하게는 브래킷이 정밀하게 그리고 제거가능하게 내부에 보유될 수 있는 리셉터클들을 트랜스퍼 트레이에 제공하는 위치설정 층(26)을 포함한다. 위치설정 층(26)은 전술된 탄성 시트의 형상과 형상이 대략적으로 대응하지만, 바람직하게는 상이한 재료로 제조된다.

위치설정 층(26) 및 플라스틱 시트(25)는 환자의 치열궁의 일부하고만 부합하도록 또는 트레이가 환자의 구강 내에 편안하게 맞춤되게 하도록 크기가 트리밍될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같은 트랜스퍼 트레이(27)의 사용을 위하여, 브래킷들(브래킷(30)에 의해 표현됨)은 위치설정 층(26)에서 관련 리셉터클들 내에 배치된다. 또한, 위치설정 층(26) 및 플라스틱 시트는 정합된다. 위치설정 층(26) 내에 배치된 브래킷(30)을 포함하는 조합된 트랜스퍼 트레이(27)가 도 11에 도시되어 있다. 접착제가 브래킷(및 트레이 내에 존재하는 추가의 브래킷들)의 패드 표면(31)에 도포될 수 있고, 트랜스퍼 트레이는 환자의 구강 내에서 치아 상에 배치될 수 있는데, 여기서 접착제는 트레이 내의 브래킷들과 환자의 치아 사이에 접합을 확립하도록 경화되게 되거나 경화되게 허용된다. 일단 접합이 확립되면, 플라스틱 시트(25)는 환자의 치아 상의 제 위치에 위치설정 층(26)을 남긴 채로 제거될 수 있다. 위치설정 층(26)은 그의 탄성 특성 때문에 그리고 플라스틱 시트(25)에 의해 더 이상 지지되지 않기 때문에 환자의 치아로부터 그리고 그 상에 접합된 브래킷들로부터 용이하게 박리될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 위치설정 층(26)과 브래킷(30) 사이의 공간들은 브래킷(30)의 언더컷 영역 내에 존재하고, 따라서 위치설정 층(26)과 브래킷(30) 사이의 분리를 용이하게 한다. 따라서, 환자의 치아에 접합된 브래킷들 상의 힘, 및 이에 의한 트랜스퍼 트레이의 제거 동안에 접합을 파손시키거나 악영향을 미칠 위험이 최소화된다.

위치설정 층(26) 및 플라스틱 시트(25)를 위한 투명 재료의 사용으로 인해, 환자의 치아 상에서의 트랜스퍼 트레이(27)의 적절한 배치가 용이하게 된다. 또한, 투명 재료는 트랜스퍼 트레이 내부에서 브래킷들의 적절한 위치설정을 시각적으로 결정하는 것을 허용한다.

Claims

환자의 치열궁(dental arch)의 양각 형상(positive shape) 및 유사체(analog)들의 세트의 양각 형상으로 구성되는 형상을 나타내는 물리적 실물모형(physical mockup)의 제조 방법으로서,
- 상기 환자의 치열궁의 적어도 일부를 복제하는 가상(virtual) 치열궁을 제공하는 단계;
- 상기 가상 치열궁을 위한 치과 교정용 브래킷(orthodontic bracket)들의 가상 세트를 제공하는 단계;
- 유사체들의 가상 세트를 제공하는 단계로서, 각각의 유사체는 상기 브래킷들의 가상 세트 중 하나의 가상 브래킷과 관련되고, 상기 가상 유사체들 중 하나 이상의 가상 유사체들은 그들의 관련된 가상 브래킷들의 형상들을 근사화하며, 상기 유사체들 중 상기 하나 이상의 가상 유사체들의 형상들 각각은 그들의 관련된 브래킷들의 형상들과는 상이한, 상기 유사체들의 가상 세트를 제공하는 단계;
- 상기 가상 치열궁 및 상기 가상 유사체들의 세트가 병합된 가상 실물모형을 제공하는 단계; 및
- 상기 가상 실물모형에 기초하여 상기 물리적 실물모형을 제조하는 단계를 포함하는, 물리적 실물모형의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 가상 브래킷들을 상기 가상 치열궁에 대하여 위치시키는 단계를 추가로 포함하는, 물리적 실물모형의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가상 유사체들 중 적어도 하나를 형성하도록 적어도 하나의 가상 브래킷의 형상을 수정하는 단계를 추가로 포함하는, 물리적 실물모형의 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 수정하는 단계는 상기 브래킷의 일부분만을 선택적으로 수정함으로써 상기 가상 브래킷에 의해 나타내어지는 3차원 체적을 증가시키는 단계, 및 선택적으로 상기 브래킷의 다른 부분을 선택적으로 수정함으로써 상기 3차원 체적을 감소시키는 단계를 포함하는, 물리적 실물모형의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물리적 실물모형은 적층 가공(additive manufacturing)에 의해 제조되는, 물리적 실물모형의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물리적 실물모형의 적어도 일부의 음각 형상(negative shape)을 물리적으로 복제하는 것을 통해 상기 브래킷들의 세트를 위한 트랜스퍼 트레이(transfer tray)를 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 물리적 실물모형의 제조 방법.
제6항에 있어서,
- 상기 물리적 실물모형 상에 탄성 시트(elastic sheeting)를 제공하여 상기 실물모형의 치아 면(tooth side)의 적어도 일부를 상기 시트에 의해 덮는 단계;
- 상기 실물모형 상에 플라스틱 시트를 제공하여 상기 탄성 시트가 상기 플라스틱 시트와 상기 실물모형 사이에 배열되게 하는 단계;
- 상기 탄성 시트가 상기 플라스틱 시트와 상기 실물모형 사이에 수용된 상태로 상기 플라스틱 시트가 상기 실물모형의 적어도 상기 치아 면을 밀착 둘러싸도록 상기 실물모형에 걸쳐서 상기 플라스틱 시트를 변형시키는 단계;
- 상기 탄성 시트를 경화가능한 액체 또는 페이스트 재료에 의해 대체하는 단계; 및
- 상기 경화가능한 재료가 경화되게 하는 단계를 포함하는, 물리적 실물모형의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 경화가능한 재료는 고무 재료, 실리콘 재료, 알긴산염(alginate) 재료, 및 치과 인상(dental impression) 재료 중으로부터 선택되는, 물리적 실물모형의 제조 방법.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스퍼 트레이는 상기 물리적 실물모형의 일부만의 상기 음각 형상을 복제하는, 물리적 실물모형의 제조 방법.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 각자의 하나 이상의 리셉터클(receptacle)들 내에 하나 이상의 브래킷들을 배치하는 단계를 추가로 포함하고, 각각의 리셉터클은 상기 브래킷과 관련된 유사체의 음각 형상에 대응하는, 물리적 실물모형의 제조 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법으로부터 얻어지는 물리적 실물모형.
부품들의 키트(kit)로서,
- 환자의 치열궁 상에 배치되도록 구성된 브래킷들의 세트; 및
- 상기 환자의 치열궁의 양각 형상 및 상기 브래킷들의 세트 중 하나의 브래킷의 형상과 각각이 관련되는 유사체들의 세트의 양각 형상으로 구성된 형상을 나타내는 물리적 실물모형을 포함하고,
- 상기 유사체들 중 하나 이상의 유사체들의 형상들은 그들의 관련된 브래킷들의 형상들을 근사화하며,
- 상기 유사체들 중 상기 하나 이상의 유사체들 각각은 그들의 관련된 브래킷들과는 상이한 형상을 갖는, 부품들의 키트.
제12항에 있어서, 상기 환자의 치열궁에 상기 브래킷들의 세트를 배치하기 위한 트랜스퍼 트레이를 추가로 포함하는, 부품들의 키트.
트랜스퍼 트레이의 제조 방법으로서,
- 브래킷들의 세트가 제공되는 환자의 치열궁의 양각 형상을 닮거나 이에 대응하는 형상의 물리적 실물모형을 제공하는 단계;
- 상기 물리적 실물모형 상에 탄성 시트를 제공하여 상기 실물모형의 치아 면의 적어도 일부를 상기 시트에 의해 덮는 단계;
- 상기 실물모형 상에 플라스틱 시트를 제공하여 상기 탄성 시트가 상기 플라스틱 시트와 상기 실물모형 사이에 배열되게 하는 단계;
- 상기 플라스틱 시트가 상기 실물모형의 적어도 상기 치아 면을 밀착 둘러싸도록 그리고 상기 플라스틱 시트가 상기 탄성 시트를 상기 플라스틱 시트와 상기 실물모형 사이에 수용하도록, 상기 실물모형에 걸쳐서 상기 플라스틱 시트를 변형시키는 단계;
- 상기 탄성 시트를 경화가능한 액체 또는 페이스트 재료에 의해 대체하는 단계; 및
- 상기 경화가능한 재료가 경화되게 하는 단계를 포함하는, 트랜스퍼 트레이의 제조 방법.