KR20180126015A - 얼굴 특징 스캐닝 시스템들 및 방법들 - Google Patents

Abstract

환자의 입 안에서 사용하기 위한 덴탈 디바이스를 생성하기 위한 시스템이 개시된다. 시스템은 복수의 센서들을 포함하는 스캐닝 디바이스; 스캐닝 디바이스와 전자 통신하는 프로세서; 인상 트레이; 트레이에 연결되고, 센서들에 추적 데이터를 제공하도록 형성되고 구성되는 기준 디바이스를 포함하고, 스캐닝 디바이스는 인상 트레이에 관한 방향 데이터 및 움직임 데이터를 모니터링 및 포착하고, 이러한 방향 데이터 및 움직임 데이터를 프로세서로 송신하도록 적응된 복수의 센서들을 포함하고, 프로세서는 방향 데이터 및 움직임 데이터에 기초하여 환자의 요구에 적합한 덴탈 디바이스의 전자 이미지를 렌더링하도록 적응된다.

Description

얼굴 특징 스캐닝 시스템들 및 방법들

본 개시내용은 스캐닝 및 모델링 및 제작 시스템들 및 방법들, 기술들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 사람의 특징들을 스캐닝하고, 이를 렌더링하고, 관련된 디바이스들을 제작하는 시스템들 및 방법들을 개선시키는 것에 관한 것이다.

"의치들(dentures)"이라는 용어는 일반적으로 소실된 치아의 일부 또는 전부, 및 이들 치아들의 지지 구조물을 대체하는 객체들 또는 디바이스들을 지칭한다. 의치들은 일반적으로 완전 의치들(Complete Dentures) 또는 부분 의치들(Partial Dentures) 또는 치과 보철들(Dental Prosthetics)과 같은 보다 구체적인 용어를 사용하여 지칭된다. 의치들은 통상적으로 3개의 구별되는 컴포넌트를 포함한다.

1) 의치 베이스(denture base): 입의 치아 능선(dental ridge)들(즉, 치조 능선(alveolar ridge)들)과 접촉하고 이 위에 놓이는 얇은 층. 베이스는 일반적으로 아크릴로 구성되지만, 다른 재료들도 적절하다. 재료 요구사항들은 원하는 형상으로의 성형성, 광범위한 체온에서 및 그 안에서의 형상-안정성을 포함하며, 생물학적으로 비활성이고, 교합력을 견디기에 충분한 강도를 가져야 한다. 잇몸의 컬러와 매치되거나, 반투명한 컬러를 나타낼 수 있는 것이 유리하다. 몇몇 아크릴들(예를 들어, PMMA) 또는 플라스틱들 중 하나를 사용하는 것이 일반적이다. 사용되는 다른 재료들은 강도에 대해 특별히 고안된 나일론들이다. 주로, 부분 의치들을 위해서는 금속 베이스들이 사용되어 왔고, 여전히 사용 중이다. 유리 및 다양한 수지들 또한 형성될 수 있다. 사용될 수 있는 기타 재료들은 위의 요구사항들을 충족해야 할 것이다.

2) 치아들(teeth): 이들은 치아 능선당 통상적으로 1-14의 번호가 매겨져 배치된 컴포넌트들이고(능선이 특히 긴 곳에 더 많은 치아들을 배치할 수 있지만, 거의 필요하지는 않다); 일부 자연 치아들이 존재하는 부분 의치들에는 더 적은 수의 치아들이 배치될 수 있고, 이들은 개별적으로 또는 다수의 유닛들의 그룹들로 배치될 수 있다. 몇몇(예를 들어, 2-14) 치아들의 세트가 단일 객체로서 생성될 수 있는 개선된 프로세스가 필요하다. 이들은 3d 인쇄와 같은 가산 프로세스를 사용하여 또는 밀링(milling) 기술들과 같은 감산 프로세스에 의해 형성되는 것이 유리할 것이다. 어느 경우든, 다수의 치아들로 구성된 객체는 단일 아이템으로서 의치 베이스 상에 배치될 수 있으므로, 프로세스를 추가로 간소화할 수 있다. 이들 합성 치아들(synthetic teeth)은 일반적으로 플라스틱 또는 자기(porcelain)로 형성된다. 본 기술분야에 공지된 바와 같이, 다른 재료들도 사용될 수 있는데, 이들은 선택된 컬러(들)로 형성될 수 있는 능력과 같은 제한사항들을 따를 수 있다. 또한, 치아들은 의치 베이스 재료에 화학적으로(직접적으로 또는 본딩 재료를 사용하여) 또는 기계적으로(치아의 베이스에 형성된 고정 소켓(anchoring socket)과 같은 언더컷(undercut) 또는 기타 보유 형상을 형성하여) 병합될 수 있어야 한다.

3) 치아들에 대한 지지 구조물(support structure): 이것은 잇몸(치은)과 유사하며, 의치 베이스와 치아들을 연결하는 역할을 한다. 이것은 일반적으로 아크릴 또는 플라스틱으로 형성된다. 완제품에서, 이것은 일반적으로 베이스를 포함하는 단일 유닛으로 처리된다. 그러나, 제작 페이즈 동안에, 이것은 별도로 유지되고, 종종 왁스로 형성되어, 해당 페이즈에서 쉽게 변경될 수 있고, 치아들이 지지 구조물에 부착될 때, 치아들의 포지션이 쉽게 변경될 수 있게 된다. 왁스가 압도적으로 선택되는 재료이지만, 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 다양한 가단성(malleable) 재료들도 사용될 수 있다. 왁스를 사용하는 선택은, 이것이 다양한 경도들로 제공될 수 있고, 열의 인가에 의해 연화될 수 있고, 상당히 빨리 경화(set)될 수 있기 때문에 종종 행해진다. 일반적으로 가능한 다른 재료들은 열가소성의 고안된 수지들 및 점토들일 것이다.

상기 내용은 본 명세서에서 후속되는 피팅 및 제작에 대한 논의들의 이해를 돕기 위해 일반적인 배경으로서 제공되었다. 현재, 의치들은 대부분의 관할 구역들에 피팅되어, 국지적으로 제공된다. 일반적으로, 의치들의 제공 또는 제작은 통상적으로 특정 공인된 전문가들, 일반적으로 치과 의사들 또는 의치 기공사들에게 특정된 현지 법률 또는 규정에 의해 제약을 받는다. 이러한 프로세스들의 편재성에도 불구하고, 공지된 변형들은 본 명세서에서 상세히 설명되는 바와 같이 수많은 결함들을 나타낸다.

의치들의 제작 프로세스는 일반적으로 치아 능선(즉, 상악골-위턱 및/또는 하악골-아래턱)의 모델을 획득하는 단계를 포함한다. 모델은, 치아들이 존재하는 경우에는 치아들을, 그리고 지지 구조물(치은 및 밑에 있는 골 형성부) 및 그 특징들을 나타낼 것이다.

콘테이너(인상 트레이(impression tray)로도 지칭됨)가 사용되며, 입 안 및 상부 또는 하부 능선들에 대략적으로 느슨하게 피팅된다. 이러한 콘테이너들은 널리 사용 가능한데, 제작자들은 일반적으로 상부(상악골) 및 하부(하악골) 능선들 각각에 특정된 몇 가지 사이즈들의 콘테이너를 사용 가능하게 한다.

인상 재료가 인상 트레이에 도포되어 이를 채운다. 가단성 인상 재료는 단단하고 보다 안정된 형상으로 경화될 것이다. 인상 재료를 포함한 트레이가 입 안에 배치되어, 선택된 능선의 인상을 채득한다. 트레이는 재료가 경화되기에 충분한 시간 동안 제 포지션에서 유지된다. 경화 기간(통상적으로, 1 내지 3분) 후에, 인상 재료가 부착된 트레이(이것은 본 기술분야에서, 예를 들어, 트레이-인상 복합체(tray-impression complex)로 지칭됨)는 회수된다. 프로세스는 다른 턱의 인상(즉, 네거티브 이미지(negative image))을 획득하기 위해 반복된다.

모델(조직 복제물)은 유체 물질, 통상적으로 석고 제품을 인상(impression)에 부어 생성된다. 유체 물질은 단단하고 안정된 객체로 경화된다. 이 안정된 객체는 턱과 치열의 복제물일 것으로 예상된다. 모델은 경화된 후에, 인상-트레이 복합체로부터 분리된다.

치아 능선들 및 지지 구조물들의 모델들에 의해 의치 베이스들을 결정하고 제작하는 것이 허용된다. 베이스들은 모델의 해당 부분만의 얇은 덮개로서, 압력을 받는 조직 영역을 나타낼 것이다. 베이스들의 경계들은, 구강 해부학에 대한 지식과 이해를 가진 전문가에 의해, 정확한 모델이 제시될 때 결정될 수 있다. 그러나, 이들 모델들은 제작되어야 하는 지지 구조물의 양과 형상 또는 치아들을 배치하기 위한 해당 구조물에 따른 포지션(들)을 결정하기에 충분한 정보를 제공하지 않는다. 이것은 최종 제품들을 반복적으로 제작할 필요가 있게 하고/하거나, 불편하거나 다르게는 불량한 피팅으로 인해 환자의 불만족을 초래할 수 있는 중대한 결함이다.

일부 예들에서, 예를 들어, 치아들이 처음 뽑힐 때에는, 그들의 이전 위치가 모델에서 잔여 소켓의 뚜렷한 포지션과 구별될 수 있지만, 이것은 모델이 추출 직후에 생성되는 경우에만 그러하다. 시간이 지나면서, 능선은 줄어들고, 관련 특징들은 덜 구별되게 된다. 이와 같이, 중요한 능선(본 명세서에서, 지지 구조물로도 지칭됨)의 사이즈 및 형상의 결정이 점점 더 어려워진다. 기존 방법들은 종종 기능적 목적이 아닌 심미적 목적에 초점을 맞춰 치아들의 원하는 포지션을 결정하는 단계를 포함하며, 그 후 치아들과 베이스 사이의 중간 공간을 합리적일 수는 있지만 해부학적으로는 최적이 아닌 형상일 수 있는 것의 지지 구조물로 채운다.

이 잘못된 결정은 부분적으로는 해부학적 환경의 복잡성, 활동 시의 기하학적 변형들의 수 및 사용 가능한 제품들의 한계들 때문이다. 예를 들어, 인공 치아들은 일반적으로 세트들로 구입되고, 수많은 생산자들로부터 입수 가능하다. 치아들은 플라스틱 또는 자기 중 어느 것으로 제작되고, 일반적으로 기능하는 성인 치열의 각각의 능선에 대해 공지된 구성의 14개의 치아로 구성된 세트들로서 판매된다. 각각의 생산자는 각각의 세트에 대한 다양한 몰드들 및 다양한 쉐이드(shade)들을 사용 가능하게 한다. 정규 모집단에게 서비스를 제공할 수 있는 치아들의 완전한 물품 목록에는 수 백가지의 치아 세트를 비축하는 것이 필요할 수 있다. 구치부(posterior teeth)는 일반적으로 각각의 생산자로부터 몇몇 교두 경사(cusp angle)들로 사용 가능하다. 통상적으로, 교두 경사들은 0, 10, 18, 33도일 것이다. 이들 몰드들은 저작(씹기) 행위에서 하악골이 측방향으로 움직임에 따라 그 각도 경로를 수용하도록 제공된다.

기존 시스템들의 보다 정확한 사양들보다 오히려 정확도가 떨어지고 근사치들을 허용하여 최적의 결과들이 덜 나오고, 비슷한 레벨의 성능을 발휘하는 수많은 영역들이 있다.

예를 들어, 인공 치아들은 각각의 능선의 일반적인 형상에 근사하는 아치형 형상으로 배치된다. 치아들이 능선에 직접적으로 배치되지 않고 각각 능선으로부터 일부 특정 간격을 두고 있기 때문에(이에 의해, 흡수된(resorbed) 지지 구조물을 적절하게 대체할 수 있음), (지지 구조물들로부터의 거리적 측면에서) 해당 특정 간격이 결정되어야 한다. 또한, 치아들은 각각의 능선에 대해 더 넓거나 더 좁은 아치형으로 임의의 포지션 및 방향으로 배치될 수 있다. 치아들의 적절한 위치결정을 위한 목적들 중에는 치아들이 심미적으로 만족스럽고 기능적으로 효과적이어야 한다는 것이 있다. 치아들의 위치결정에서 약간만 변화되어도 의치의 미관 및 기능에 상당한 영향들을 줄 수 있다. 심미적으로 적절한 포지션을 결정하는 데 있어서 한 가지 어려운 점은 미관이 주로 특정 환자의 얼굴과 머리의 특성들 및 그 사람의 입의 움직임의 특성들의 함수라는 것이다. 그러나, 상당히 문제가 되는 것은, 의치의 제작 페이즈 동안에, 이들 특성들에 관해 사용 가능한 정보가 거의 없다는 것이다. 보다 구체적으로는, 치아들의 포지션을 환자의 얼굴의 이미지 및 외관과 신뢰성 있고 정확하게 관련시키거나, 또는 환자의 입술들 및/또는 턱의 특정한 움직임 능력들 및 경향들을 근사화하여 고려하는 공지된 방법이 없다. 치아들을 적절한 기능에 적합한 위치들에 배치하려면 환자가 말하고 먹을 때의 턱들의 움직임과 포지션을 결정할 필요가 있다. 이 정보 또한 치아들/의치들의 제작 동안에 사용 가능하지 않다.

이들 정보의 부족들은, 특히, 심미적 및 기능적 고려사항들의 측면에서 의치들의 설치 성능과 관련하여 예측 불가능하고 일관되지 않는 결과들을 초래한다. 이러한 한계를 극복하는 것을 목표로 하는 공지된 방법들로는 환자의 입 안에 트라이-인(try-in) 의치를 배치하고, 트라이-인 의치들의 심미적 목적들과 기능적 결함들에 대해 환자와 의사로부터 의치의 제작자에게 피드백을 전달하는 것이 있다. 제작자는 요청에 따라 변화들을 줄 것으로 예상되고, 의치들은 환자의 입 안에 재시도될 수 있다. 이 프로세스는 의치들이 환자와 의사에 의해 받아들여질 때까지 여러 번 반복될 수 있다. 이것은 의치들을 제공하는 프로세스에 대한 지루하고, 시간 소모적이고, 값비싼 "시행 착오적" 접근 방식이다.

이들 결함들이 어떻게 발생하는지를 이해하는 것과 추가로 관련하여, 정보 중 일부는 일반적으로 아래에서 설명되는 바와 같은 방식으로 수집된다는 것에 유의하도록 한다.

미리 설정된 치수들을 갖는 왁스 림(wax rim)이 각각의 모델에 제작된다. 림들의 치수들은 인구 평균치들에 대한 이해에 대략적으로 기초한다. 이 방법론은 의복들의 사이즈를 정하는 방식과 어느 정도는 유사하다. 그러나, 이와 같이 적용되는 논리는 의치들에 대한 피팅이 매우 맞춤화되어야 하고 실제로 개인화되어야 하기 때문에 결함이 있으며, 각각의 환자에 대한 심미적 및 기능적 요구사항들을 충족시키기 위해 훨씬 더 정확해야 한다.

상부 림은 환자의 입 안에 배치되고, 일반적으로 환자의 얼굴의 정중선을 표시하기 위해 림에 마크들이 기록되며, 주어진 환자의 환자 눈들 사이의 선과 평행한 수평면(이 평면은 본 기술분야에서 일반적으로 치아들의 좌우 방향에 대한 근사화 및 기준에 적절한 것으로 생각됨), 윗입술이 이완될 때 및 웃을 때의 정도, 및 입술들의 코너들의 포지션도 기록된다. 림이 주어진 방향으로 너무 가시적인 경우, (연관된 환자/서비스 제공자의 불편함 및 비용과의) 다른 마킹 약속을 위해 줄여지고 되돌아갈 수 있다. 왁스 림이 입술과의 부적절한 레벨의 접촉(즉, 너무 많거나 또는 너무 적은 입술 지지부)을 제공하는 경우, 이것은 재형성될 수 있다(다시, 시간, 비용 및 불편함이 추가된다).

환자는 하악골의 머리들이 턱관절들에서 그들의 소켓들에 삽입되는 포지션에서 교합해보도록 지시받거나 조작된다. 해당 교합 포지션은 본 기술분야에서 "중심 교합(Centric bite)" 또는 "중심 포지션(Centric position)"으로 공지되어 있으며, 최대 교합력의 포지션으로 간주된다. 또한, 이것은 턱 부분들 중 유일하게 반복 가능하게 짝을 이루는 포지션으로 볼 수 있고, 가장 편안한 근접 교합 포지션 및 자연 치아들이 완전히 맞물린 것으로 예상되는 포지션으로서 볼 수 있다.

이 기록은 정확함을 보장하기 위해 반복될 수 있다(정확한 경우에만 반복 가능하기 때문). 그 중심 포지션이 결정되면, 왁스 림들은 연화될 수 있고, 교합시에 병합되도록 허용될 수 있다. 결과적으로, 교합 림들이 융합되어 함께 제거될 수 있다.

림들은 능선들 및 모델들 모두에 피팅되기 때문에, 병합된 교합 림들이 모델들로 다시 전이될 수 있고, 입 안에서 기록된 중심 교합에서 모델들의 포지션을 서로 관련시킬 수 있을 것으로 예상된다. 해당 포지션에서, 모델들은 중심 포지션에서 턱의 열고 닫는 움직임들을 모방하는 디바이스에 배치된다. 이 디바이스를 교합기(articulator)라고 한다.

제작되는 의치가 더 엄격한 기준들을 충족시켜야 하는 경우, 더 많은 추가적인 교합 기록들이 획득될 수 있다. 이러한 의치들을 일반적으로 "정밀-설정식 의치(precision-set denture)"라고 한다. 이러한 의치들의 형성은, 예를 들어, (사람들이 그들의 앞니들로 아이템을 베어 물때와 같이) 턱이 전방 포지션에 있을 때, 및 (음식이 씹힐 때와 같이) 턱이 우측 및 좌측 모두의 측방향 포지션들에 있을 때의 턱의 포지션에 관한 정보를 포함한다. 이들 기록들은 (림들이 입 안에 있는 동안에) 림들 사이에 얇은 왁스 림 또는 다른 가단성 재료를 배치하고, 환자가 그들의 턱을 각각의 원하는 포지션으로 움직이고 해당 포지션에서 입을 다물도록 조작함으로써 행해진다. 기록 재료가 경화되면, 환자는 그들의 입을 열도록 요청받고, 기록 재료는 회수된다(이 프로세스는 각각의 포지션에 대해 반복된다).

정밀-설정식 의치들을 위해, 모델들이 교합기에 배치될 때, 이것은 다양한 교합 포지션들에서 위치결정될 수 있는 것이어야 하고, 중심의 단일 교합 포지션에서 열고 닫는 동작에 대해서만 허용되어서는 안된다. 이러한 타입의 교합기를 "완전 조정형 교합기(fully adjustable articulator)"라고 한다. 해당 교합기의 연결부들은 하악골의 포지션이 다양한 교합 포지션들을 재생할 수 있도록 설정될 수 있다.

모델들이 적절한 방향으로 배치되면, 치아들이 재고로부터 꺼내지고, 기록 마크들을 고려하여 림들에 배치된다. 치아들은 다소 시간 걸리는 프로세스에서 한 번에 하나씩 위치결정된다. 이 프로세스는 순수한 기계적, 과학적 프로세스라기보다는 과학에 의해 지원되는 기술이다. 이와 같이, 더욱 가능한 결과들을 달성하기 위해서는 높은 레벨들의 경험과 기술이 필요하다.

결과적인 "셋-업"은 외관과 기능을 검증하고 이전의 기록들이 정확함을 확인하기 위해 환자의 입 안에서 시험된다. 기록들에 관계없이, 이것은 환자가 외관을 보고 외관을 수락할 수도 아니면 변화들을 지시할 수도 있게 한다. 본 기술분에서 "트라이-인"으로 공지된 이 단계는 의치의 외관에 대한 환자의 동의와 수락을 획득하기 위해 중요하다.

의치들의 외관이 (최적의 것도 아닐뿐더러) 수락되지 않는 경우, 치아들의 리셋이 필요하다. 이것은 많은 시간과 노력을 들이는 프로세스로서, 상당한 비용들과도 연관된다. 또한, 교합 기록들에 에러가 있었던 것으로 트라이-인 시에 인식되는 경우, 새로운 교합(들)이 기록되어야 하고, 모델들은 새로운 교합 기록과 다시 연결되어야 한다. 그 후, 치아들은 새로운 교합으로 리셋될 필요가 있다. 이것은 지나치게 번거롭고 시간이 많이 걸린다. 이 "시행 착오적" 프로세스는 현재 본 분야에서 공지된 프로세스들의 매우 중요한 결함이다. 교합을 기록하는 데 있어서의 어려움은 두 부분이다. 환자는 중심 포지션에서 교합해보도록 지시를 받거나 조작되어야 한다. 종종, 환자에게는 이 위치결정이 명확하지 않고/않거나, 다르게는 따르는 것이 불가능할 수 있다. 턱을 중심 교합으로 조작할 때, 자연스러운 반응은 턱을 딱딱하게 하고 앞으로 뺀다는 것이다. 이와 같은 교합은 때로는 해당 경우가 아님에도 중심 포지션에 있는 것으로 기록된다.

다른 문제는 환자가 중심 교합에서 접촉하도록 입을 닫는 경우에도, 교합 림들 사이의 교합력이 균형을 잃는다는 것일 수 있다. 따라서, 하나 또는 두 개의 림이 입 안에 토크를 가한다. 그러나, 하나 또는 두 개의 림이 능선으로부터 분리되는 실제 경우에, 외관은 이들이 심지어 림의 길이를 따라 접촉한다는 것이다. 따라서, 기록된 교합은 능선들 사이의 실제 포지션 관계를 나타내지 않는다. 이 문제와 복합되는 것이 수직 치수(중심 교합에서 능선들 사이의 간격)의 문제이다. 수직 치수의 변화들은 중심 교합의 포지션을 수직축뿐만 아니라 수평축들(앞-뒤, 측-측)로도 변경시킬 수 있고 변경시키는 것으로 알려져 있다. 심미적 및 다른 기능적 목적들을 위해 수직 치수가 변화되어야 하는 경우, 중심 교합 기록이 손상되어, 새로운 수직 치수로 다시 획득되어야 한다.

이러한 시행 착오적 프로세스의 비효율은 위생 문제들에 대한 증가된 규제 및 대중의 집중의 관점에서 보다 더 주목을 받게 되었다. 이와 같이, 공지된 프로세스들에 대한 검토들은 높은 볼륨 핸들링 및 다단계 및/또는 반복되는 재료들의 전이들과 연관된 리스크들로부터 기인하는 문제점들을 보여주었다. 우려할 만한 특정 영역은 입에서 실험실로, 그리고 그 사이에서 왔다갔다하며 인상들을 전이시키는 것이다. 모델들을 제작하고, 해당 모델들이 생물학적으로 접촉된 후에 실험실에서 이들을 핸들링하는 것은 중요한 문제이다. 또한, 교합 림들을 무수히 많은 가능한 오염 물질들 속에서 실험실에서 제작한 후에 입 안에 배치하는 것은, 해당 림들의 반환 및 이들의 운송시 또는 다르게는 제작, 수리와 트라이-인 사이에서의 핸들링, 및 실험실로의 임의의 후속적인 반환들이 있기 때문에 우려되는 사항이다.

이 프로세스를 안전하게 수행하기 위한 프로토콜이 있지만, 환자와 제공자에 대한 감염 위험은 여전히 우려되는 사항이다. 또한, 환자들로부터의 교차-감염이 중요한 문제로 남아 있다.

트라이-인 의치들이 환자에 의해 승인되면, 의치는 해당 분야에서 널리 공지된 방법들에 따라 처리되고 제작될 수 있다.

피팅, 특히, 교합 기록의 중요성을 고려할 때, 디바이스들은 특정 예상되는 상황들에서 실제 턱들의 방향을 복제하는(단순히 모방하는 것이 아님) 방향으로 서로 배치되어야 한다는 것에 반드시 유의해야 한다. 또한, 머리, 얼굴 및 턱관절(temporamandibular joint)(TMJ)에 대해 적절한 방향으로 위치결정되는 배치들이 연구되고 모방되는 것이 필요하다.

이러한 필요를 뒷받침하는 이유들의 예들이 아래에서 상세히 설명된다.

하악골은 정상적인 기능으로서 그 관절들에서 완전히 탈구될 수 있다는 점에서 독특한 뼈이다. 그 결과, 하악골은 임의의 경로를 따라 자유롭게 움직일 수 있고, 그 모션 범위 내에서 임의의 포지션에 있을 수 있다. 하악골이 관절로 묶여있을 때, 이는 여전히 움직일 수 있지만, 그 모션은 좁고 반복 가능한 회전으로 제약된다. 이 경로에 따른 그 대부분의 굴곡진 포지션(즉, 교근(masseter muscle)들 또는 뺨 근육들의 굴곡부)에서, 턱들은 서로 그들의 가장 가까운 정상 포지션에 있다. 해당(중심) 포지션에서, 자연 치아들은 완전히 맞물린다(즉, 포지션 상 상보적인 방식으로 짝을 이룬다).

하악골의 고유한 능력들은 공지된 교합 기록 기술들에 의해서는 포착되지 않는다. 실제로, 특히 하나의 대안적인 기록 방법, 즉, 고딕 핀 아치 추적(Gothic Pin Arch Tracing)을 보면, 하악골의 모션 범위에 따른 최대 포지션들에서 턱들의 서로에 대한 상대적인 포지션을 어느 정도 기록한다. 이 방법은 각각이 능선들 중 하나를 커버하는 2개의 트레이 또는 디바이스 사이에 배치되는 핀을 사용한다. 환자는 그들의 턱을 그 최대 포지션들로 움직이라고 지시받고, 핀은 표면을 따라 해당 움직임들을 추적한다. 이 방법은 환자의 턱의 정상적인 움직임들 중 일부 양태들을 포착하지만, 이것으로는 여전히 부족하다. 이 방법은 핀의 단일 접촉 지점으로부터 유도되는 힘들이 트레이들에 또는 트레이들 상에 인가되는 것을 설명하지 못하며, 이러한 트레이들 또는 디바이스들의 포지션 편차들에 기초하여 부정확하고 에러가 있는 측정치들을 야기할 수 있다. 이 방법은 트레이들 또는 디바이스들의 안정성 또는 존재하지 않는 정상 포지션들 및 움직임들과의 유사성을 추정하기도 하고, 이에 무관심하기도 하다.

이와 같이, 의치들에 대한 피팅 및 그 제작을 용이하게 하는 것과 관련하여, 이들 문제들 중 일부 또는 전부를 제거 또는 완화하는 개선된 시스템들 및 방법들이 필요하다. 얼굴의 특징들, 및 모션의 범위를 통한 관련 기능 및 움직임을 정밀하게 스캐닝, 포착 및 모니터링하는 개선된 방법들은 또한 의치의 피팅 및 생성을 넘어서는 응용들에서의 사용을 허용할 것이라는 것이 이해될 것이다.

환자의 입 안에서 사용하기 위한 덴탈 디바이스(dental device)를 생성하기 위한 시스템이 개시되며, 이 시스템은, 복수의 센서들을 포함하는 스캐닝 디바이스; 스캐닝 디바이스와 전자 통신하는 프로세서;

인상 트레이(impression tray); 트레이에 연결되고, 센서들에 추적 데이터를 제공하도록 형성되고 구성되는 기준 디바이스(fiducial device)를 포함하고, 스캐닝 디바이스는 인상 트레이에 관한 방향 데이터 및 움직임 데이터를 모니터링 및 포착하고, 이러한 방향 데이터 및 움직임 데이터를 프로세서로 송신하도록 적응된 복수의 센서들을 포함하고, 프로세서는 방향 데이터 및 움직임 데이터에 기초하여 환자의 요구에 적합한 덴탈 디바이스의 전자 이미지를 렌더링하도록 적응된다.

다른 개시된 양태에서, 스캐닝 디바이스는 환자에 대한 원하는 포지션들에 센서들을 보유(retaining)하기 위한 프레임을 포함한다.

다른 개시된 양태에서, 스캐닝 디바이스는 프레임을 복수의 모니터링 포지션들에서 선택적으로 유지(holding)하고 이들 사이를 이동하는 마운트를 추가로 포함한다.

다른 개시된 양태에서, 센서들은 복수의 비디오 카메라들을 포함한다.

다른 개시된 양태에서, 프레임은 실질적으로 정사각형인 외부 프레임 부분 및 내부 프레임 부분을 포함하고, 내부 프레임 부분은 미러링되어 환자를 향해 동작 가능하게 지향되고, 카메라들은 외부 프레임 부분에 부착된다.

다른 개시된 양태에서, 기준 디바이스는 보유부, 및 릴리프 특성들, 컬러, 형상을 포함하는 하나 이상의 가시적인 인디시아(indicia)를 포함하고, 가시적인 인디시아는 형성되거나, 에칭되거나 또는 마킹된다.

다른 개시된 양태에서, 기준 디바이스는 인상 트레이와 일체로 형성되고, 인상 트레이가 입 안에 있을 때, 사용자 외부에서 가시적이다.

다른 개시된 양태에서, 시스템은 입 안 및 입 주위에서의 덴탈 디바이스의 가시적인 전자 렌더링을 제공하기 위한 출력 디바이스를 추가로 포함한다.

다른 개시된 양태에서, 시스템은 렌더링에 기초하여 덴탈 디바이스를 생성하기 위한 제작 디바이스를 추가로 포함한다.

다른 개시된 양태에서, 제작 디바이스는 3차원 인쇄 디바이스를 포함한다.

또한, 환자의 하나 이상의 신체 부위의 3차원 렌더링을 생성하는 데 사용하기 위한 인상 트레이가 개시되며, 이 인상 트레이는, 환자에 대해 트레이를 고정하기 위한 보유부; 보유부에 연결되고, 하나 이상의 가시적인 인디시아를 갖는 표시부를 포함하고, 보유부는 환자의 교합(bite)을 수용하도록 형성된 하나 이상의 부재를 포함하고, 인디시아는 릴리프 특성들, 컬러, 형상을 포함하고, 가시적인 인디시아는 트레이 상에 형성되거나, 에칭되거나 또는 마킹된다.

다른 개시된 양태에서, 표시부와 보유부는 일체로 형성된다.

또한, 환자의 얼굴을 스캐닝하는 방법이 개시되며, 이 방법은, 입 밖에 있는 하나 이상의 가시적인 인디시아를 사용하여 사용자의 입 안에 인상 트레이를 배치하는 단계; 환자가 그 턱을 포지션들 및 움직임들의 세트를 통해 움직이는 동안, 복수의 센서들을 사용하여 환자의 얼굴의 복수의 이미지들을 스캐닝하는 단계; 컴퓨터를 사용하여 이미지들을 프로세싱하여 환자의 교합의 전자 렌더링을 형성하는 단계; 컴퓨터를 사용하여 이미지들을 추가로 프로세싱하여 입 안의 덴탈 디바이스의 전자 렌더링을 생성하는 단계; 검토를 위해 렌더링의 이미지를 시각적 출력 디바이스에 출력하는 단계; 검토에 기초하여 렌더링의 하나 이상의 파라미터를 조정하는 단계; 및 프로세서와 전자 통신하는 제작 디바이스에 의해 덴탈 디바이스를 제작하는 단계를 포함한다.

본 명세서에서 논의되는 시스템들 및 방법들은 유사한 참조 번호들이 동일하거나 기능적으로 유사한 엘리먼트들을 나타내는 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면들을 참조함으로써 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 명세서에서 개시되는 시스템의 정면 개략도이다.
도 2는 도 1의 시스템의 측면도이다.
도 3은 본 명세서에서 개시되는 시스템의 다른 실시예의 정면 개략도로서, 프레임에 대한 천장 또는 상부측 마운트를 갖는다.
도 4a는 입 안에 인상 트레이가 있는 환자의 좌측 측면도이다.
도 4b는 도 4a의 환자의 좌측 사시도이다.
도 4c는 도 4a의 환자의 정면도이다.
도 4d는 도 4a의 환자의 우측 사시도이다.
도 4e는 도 4a의 환자의 우측 측면도이다.
도 4a는 입 안에 인상 트레이가 있는 환자의 좌측 측면도이다.
도 5는 도 4c의 확대도이다.
도 6은 도 5에 도시된 환자의 정면도로서, 인상 트레이 상에 상이한 인디시아(indicia)가 있다.
도 7a는 상부 및 하부 의치 베이스들의 좌측 측면도이다.
도 7b는 환자의 좌측 측면도이다.
도 7c는 도 7b의 환자의 좌측 측면도로서, 도 7a의 베이스들이 그 안에 도시되어 있다.
도 8a는 도 7a의 상부 및 하부 의치 베이스들의 정면도이다.
도 8b는 도 7b의 환자의 정면도이다.
도 8c는 도 7b의 환자의 정면도로서, 도 7a의 베이스들이 그 안에 도시되어 있다.
도 9a는 입 안에 인상 트레이가 있는 환자의 렌더링의 정면도이다.
도 9b는 도 9a에 도시된 렌더링의 좌측 사시도로서, 정면 및 중앙-시상면들이 그 안에 도시되어 있다.
도 10a는 인상 트레이의 하부의 평면도이다.
도 10b는 인상 트레이의 상부의 평면도이다.
도 11은 도 6에 도시된 환자의 정면도로서, 인상 트레이 상에 상이한 인디시아가 있다.
도 12는 도 11에 도시된 환자의 좌측 사시도이다.
도 13은 개방형 구성의 스캐너의 정면도이다.
본 명세서에서 제공되는 표제들은 단지 편의를 위한 것이며, 청구되는 실시예들의 범위 또는 의미에 반드시 영향을 주지는 않는다. 또한, 도면들은 반드시 축척대로 그려진 것은 아니다. 예를 들어, 도면들의 엘리먼트들 중 일부의 치수들은 실시예들의 이해를 향상시키기 위해 확대되거나 축소될 수 있다. 마찬가지로, 일부 컴포넌트들 및/또는 동작들은 실시예들 중 일부에 대한 논의를 위해 상이한 블록들로 분리되거나 단일 블록으로 결합될 수 있다. 또한, 다양한 실시예들이 다양한 수정들 및 대안적인 형태들을 따를 수 있지만, 특정 실시예들이 도면들에서 예로서 도시되었고, 이하에서 상세히 설명된다. 그러나, 의도는 설명된 특정 실시예들을 제한하려는 것이 아니다. 대조적으로, 실시예들은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 바와 같이 개시된 실시예들의 범주 내에 있는 모든 수정들, 등가물들 및 대안들을 포함하도록 의도된다.

본 명세서에는 3차원 스캔이 수행되고, 그 결과들이 환자의 머리 및 얼굴의 이미지 또는 이미지들 및 렌더링들을 획득하는 데 사용되는 개선된 시스템들(100) 및 방법들(300)이 개시되어 있다. 이 특정 기능이 언급되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 명세서에서 개시되는 시스템들 및 방법들을 사용하여 다른 아이템들 또는 물리적 특징들의 스캐닝도 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

도 1을 참조하면, 스캔에 노출된 영역(영역 A로 표시됨)은 적어도 이마 후방 머리의 관상면(coronal) 양태, 턱까지 연장되는 얼굴의 아래 부분 및 귀들을 포함한 얼굴의 측방향 양태들(도 1에서는 도시 생략)을 포함할 수 있다. 얼굴의 전체 전방 모습이 포함되는 것이 바람직할 수 있다. 이 영역을 본 명세서에서 "외부 객체"라고 한다. 얼굴에 대해 적어도 그것의 이완된 자세와 웃는 자세 각각으로 한 번의 스캔이 행해질 수 있다. 일부 실시예들에서, 스캔들은 실질적으로 포지션들의 범위를 통해 얼굴의 실시간 이미지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이것은 미소의 시간 간격에 따라 다양한 각도들로부터 획득되는 다수의 동시 이미지들(또는 순차적 이미지들)을 포함할 수 있다. 이것은 환자(102) 또는 보고 있는 전문가(도시 생략)가, 예를 들어, 디스플레이 스크린 상에서 미소를 볼 수 있게 하여, 선택된 치아가 선택된 위치에 있게 한다. 따라서, 정적인 미소뿐만 아니라, 입술들의 움직임(동적인 미소)도 디스플레이된다. 환자(102)가 잘 피팅되어 제작된 의치들의 세트를 갖는 경우, 이미지들이 인 시츄로 의치들과 함께 촬영될 수 있는데, 왜나하면 이것은 입술에 대한 지지부를 제공하고 새로운 의치의 형상을 결정하는 데 도움을 주기 때문이다. 웃고 있는 동안에 환자를 스캐닝하는 목적은 입술의 상승, 입이 벌어지는 정도와 형상, 및 웃을 때 입의 노출된 면에 대한 기록을 획득하는 것이다.

미소 스캔의 목적은 미소 시에 열린 입의 영역 및 형상을 기록하는 것이다. 이것은 최종 덴탈 디바이스에서 치아들의 위치결정을 가능하게 하여, 그들의 노출(뷰)의 형상이 자연스럽게 보이고 심미적으로 만족스럽게 한다. 정지 이미지(resting image)는 입술 및 수평면, 및 정중선의 포지션을 획득하는 데 보다 적절하다. 스캐너(110)(도 1 참조)는 2개 이상의 센서(112)(이 용어는 본 명세서에서 스캐너들과 교환 가능하게 사용됨)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 시각 센서들(112)(예를 들어, 카메라들)이 채택될 수 있고, 실질적으로 수직인 홀더(114)(자체적으로, 다수의 독립적으로 움직일 수 있고 관절 조절이 가능한 세그먼트들(116)을 포함할 수 있음)를 따라 적어도 2개의 포지션에 배치될 수 있다. 스캐너들(112) 중 상이한 것들의 포지션(들)은 외부 객체의 가장 높은 관련 지점 및 가장 낮은 관련 지점이 그들의 집합적인 기능 보기 내에 있도록 하는 것이 바람직하다. 외부 객체로부터의 스캐너들(112)의 거리는 주로 관련은 없지만, 센서들(112)의 성질 및 민감도와 다양한 외부 요인들에 기초하여 조정될 수 있다. 센서들(112)의 수는 본 명세서에서 논의되는 영역을 커버하기에 충분하기만 하면 된다. 센서들(112)은 외부 객체(102) 주위의 고정된 포지션에 마운팅될 수 있고, 대안적으로 및/또는 추가적으로 다양한 스캐닝 포지션들로부터(예를 들어, 도 1에 개념상으로 도시된 범위 C-D를 따라 다양한 지점들에서) 외부 객체(102)의 순차적이거나 동시적인 이미지들을 촬영할 수 있는 하나 이상의 이동식 디바이스(114) 상에 마운팅될 수 있다.

도면들에서는 어레이 형식의 프레임 형상의 구성으로 도시되어 있지만, 회전식 또는 포지션 가변식 스캐닝 구성들이 제공되어 축 주위의 다양한 포지션들 및/또는 환자(102)로부터 상이한 거리들에서 이미지들을 렌더링할 수 있으며, 이는 본 개시내용의 범주 내에 있다.

도 1 및 도 2 및 도 3을 다시 살펴보면, 스캐너(110)는 각각의 측면에 약 50cm일 수 있는 실질적으로 정사각형인 프레임(116)을 포함할 수 있다. 센서 어레이는 일반적으로 프레임과 형상적으로 유사할 수 있으며, 에지들이 대략 3센티미터 폭 및 3센티미터 두께를 갖는다. 고해상도 디지털 카메라들(예를 들어, 시중에서 구할 수 있는 Realsense^TM 카메라)과 같은 센서들(112)은 각각의 측면에서 프레임(116)에 임베딩될 것이며, 총 4개의 센서(112)가 바람직하다. 센서들(112)은 프레임의 외부 프레임(118)의 측면(118a)의 중점에 배치된다. 프레임(118)에 의해 경계가 정해진 영역은 환자(102)와 동작적으로 대향하게 되는 미러(116)를 가질 것이다. 미러(116)의 뒷면은 그에 부착되고 실질적으로 그 중심에 수직으로 정렬되는 지지 엘리먼트(114)를 가져, 프레임(116)의 상부(116a) 면과 하부(116b) 면을 연결한다. 지지 엘리먼트(114)의 후면에는, 보(117)에 연결되는 부착 엘리먼트(115)가 있어, 실질적으로 바닥까지 연장되어 지지되고, 이에 의해 또는 대안적으로, (엘보우들을 갖거나 갖지 않는) 연장 아암(119)에 의해 치과 치료 의자 장치(121)까지 연결된다.

외부 프레임(118)의 주변 내에는, 환자의 얼굴을 향하는 조명 엘리먼트(122)가 배치될 것이다. 조명 엘리먼트(122)의 폭은 약 2 내지 4cm이어야 하고, 상보적인 방식으로 외부 프레임(118)에 형성될 것이다. 조명 엘리먼트(122)는 네온 벌브와 유사한 일련의 임베딩된 소형 벌브들 또는 연속적인 광일 수 있다(예를 들어, 4개의 벌브가 배치되며, 각각의 벌브가 각각의 측면에 배치된다). 조명 엘리먼트(122)의 앞면은 미러(120)에 대해 반투명하고 동일 평면 상에 있을 것이다.

조명 엘리먼트(122)의 출력은 낮은 IR 출력으로서 설계되거나 또는 광의 반투명면이 IR 차단 층에 의해 처리될 것이다. 센서들(112)은 미러(120)에 의해 개념상으로 정의되는 평면에 대해 실질적으로 수직이지만, 그 중심에 대해 실질적으로 경사를 갖도록 조준될 것이다. 예를 들어, 외부 프레임(118)의 각각의 측면이 50cm 정사각형 베이스의 측면들인 4-면 피라미드와 같은 스캐너(110)를 고려하면, 이러한 개념의 피라미드의 정점은 그 베이스로부터 50cm 거리로 설정될 것이다. 해당 정점은 환자의 코의 포지션에 대응할 것이다. 센서(112)들은 정점 상으로 중심을 향해 배향될 것이다.

정사각형 형상의 프레임(116)이 논의되고 도시되었지만, 센서(112)의 위치결정 및 방향에 상응하는 조정들에 의해 대안적인 형상이 채택될 수 있다.

센서들(112)은, 예를 들어, 각각 2개의 2MP 이상의 해상도의 비디오 카메라일 수 있다. 하나의 카메라는 IR 필터를 채택하여 주로 깊이를 측정하는 기능을 하고, IR 레이저 구동식 광 엔진이 장착될 수 있다. 이 엔진은 객체 A 상에 IR 그리드를 투영하도록 효과적으로 기능한다. 일부 실시예들에서, 센서들(112)은 USB를 통해 출력한다. 출력되는 이미지들은 시각적인 것과 IR 깊이인 것이 있다. 시스템의 컴포넌트들은 그 안에 포함된 컴퓨터(130)에 의해 제어된다.

센서들의 예들이 위에서 주어졌지만, 시각 및 비시각 센서들, 상이한 스펙트럼들 및 기하학적 구조들을 커버하는 다른 센서 기술들도 사용될 수 있다. 환자(102)를 스캐닝한 최종 결과물은 스캐닝된 객체 A의 3D 렌더링이다.

일부 실시예들에서는, 4개의 센서(112) 중 3개의 센서의 엔진들이 셧다운되고, 제4 센서가 활성화되는 것이 바람직하다. 이것은 센서(112) 상의 깊이 측정 루틴이 상이한 엔진들로부터의 다수의 그리드 투영들이 없으면 더 잘 기능할 수 있기 때문이다. 센서(112)는 또한 과도한 주변 IR 광에 기인하여 효과가 감소될 수 있다. 따라서, 개시된 시스템들에 제공되는 광원들은 IR이 없거나 낮은 것이 바람직하고, 광은 스포트라이트들 및 쉐도우들을 생성하는 것을 피하기 위해 강력하지만 확산되는 것처럼 실질적으로 모든 측면들에서 인가된다.

센서들(112)은 주어진 시간 기간 내에 환자의 얼굴 표정의 변화를 피하기 위해 신속하게 연속적으로 이미지들(바람직하게는 비디오)을 획득하도록 활성화될 것이다. 모든 센서들로부터 약 1초 이내에 이미지들을 획득하는 것이 바람직하다.

각각의 센서(112)에는 약 2.5W의 실질적으로 연속적인 전원 및 연속적인 5Gb 데이터 스트림 수신기가 제공된다. 이는 데이터 송신 포트(예를 들어, USB 포트)에 의해 달성되지만, 사용 가능하다면, 적절하게 무선 접속들을 수행하는 것이 채택될 수 있다. 포트는 포트들 각각 및 그에 따른 센서들 각각에 대한 전용 접속들에 의해 컴퓨터(130)의 보드에 접속될 것이다.

시스템(100)에 의해 렌더링된 3D 이미지는, 예를 들어, 각각의 센서(112) 상의 2개의 카메라의 차등적인 각도 포지션의 사용, 각각의 카메라의 다른 센서들(112)의 카메라들에 대한 차등적인 포지션 및 방향, 및 객체 이미지와 연관된 기준 디바이스(fiducial device)들(140)의 사용을 포함한 다양한 기술들에 의해 합성될 것이다.

스캐닝 디바이스들(112)은 또한, 예를 들어, 치과용 인상들, 보철 치아들 및 의치들과 같은 무생물 객체들을 스캐닝할 목적으로 데스크탑 포맷으로 제공될 수 있다. 이들 디바이스들은 다양한 해상도들의 상이한 수의 카메라들을 특징으로 할 수 있다. 이들은 상이한 광 필터들을 사용할 수 있으며, 상이한 기하학적 구조로 설정될 수 있다. 이들은 스캐닝된 객체에 부착되거나 배치되는 (본 명세서에서 설명되는 바와 같은) 기준 디바이스들을 사용할 수도 또는 사용하지 않을 수도 있고, 또는 기준(fiducial)으로서 스캐닝 장비의 노출된 면인 이미지의 배경을 사용할 수 있다. 예로서, 카메라들이 그 내부에 있는 박스 형상 스캐너에서는, 박스의 내부 벽들이 기준들로서 작용할 수 있다.

적어도 하나의 프로세서(130)가 스캔(들)의 결과들을 프로세싱하기 위해 제공될 수 있다. 이들 결과들은 이미지들, 3-D 스캔 데이터, (깊이 측정 데이터, 각도 또는 방향 측정치들) 및 외부 객체 A에 관한 포지션 데이터를 포함할 수 있다. 프로세싱은, 예를 들어, 스캔(들)의 기록, 전이 및 검토뿐만 아니라, 일부 경우들에서는, 데이터를 제작자들에게 포워딩하는 것도 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(130)는 이미지 또는 이미지들 또는 렌더링 중 일부가 불분명하거나 또는 센서들(112) 중 하나 이상의 부재로 인해 촉진시킬 충분한 데이터를 포착하지 못한 경우에, 에러 상태에 관해 사용자(도시 생략)에게 경고하도록 구성될 수 있다.

일부 실시예들에서, 예를 들어, 환자의 치아들의 상부 능선의 인상이 채득될 수 있다. 이 인상이 경화된 후, 인상 트레이(140)를 인 시츄로 사용하여 다른 세트의 스캔들(예를 들면, 이완된 후의 미소 또는 역순)이 획득될 수 있다. 트레이(140)를 인 시츄로 사용하여 이 추가적인 스캔을 취하면 트레이(140)로부터 특정 량의 입술 지지부가 제공될 때 입술(106)이 상승하는 것을 허용한다. 새로운 의치들과 유사한 레벨의 입술 지지부가 바람직할 것이다. 임의의 이러한 지지부가 없는 경우, 입술(106)은 입(108)이 이완될 때 및 웃을 때 모두 접힌다. 이러한 상황에서, 열린 입의 형상은 매우 상이하다.

채택된 트레이(140)는 트레이(140)의 포지션 및 방향의 세부사항들을 모니터링하고 제공하는 데 적절한 추적 가능한 인디시아(142)를 가져야 한다. 이들 포지션들 및 방향들은 환자(102)의 턱의 포지션들 및 방향들을 나타낼 수 있다. 인디시아(142)는 트레이(126)에 통합되거나 이에 부착 가능한 부분(134) 상에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 인디시아(142)는 커버 또는 슬리브(144) 상에 (예를 들어, 그로부터 연장되고, 트레이에 부착하기 위해 피팅된 아암 또는 엘보우의 형태로) 제공될 수 있다. 예를 들어, 인디시아(142)는 트레이(140)가 입(108) 안에 있을 때 스캐너들(112)에 의해 관찰 가능하다. 관찰 가능성의 성질은 스캐너들(112)의 성질에 따라 변할 수 있다. 인디시아(142)는 센서(112)에 의한 기록에 적절한 원들 또는 십자가들의 패턴(예를 들어, 도 6 참조)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 인디시아(142)는 트레이(126)의 노출된 부분 또는 그에 대한 부착물의 형상일 수 있으며, 이는 (예를 들어, 위치결정 및 방향에 관해) 센서들(112)에 의한 검출 및 모니터링에 적절할 수 있다. 따라서, 센서들(112)은 인디시아와 트레이(들)(126) 사이의 관계들을 이해함으로써, 트레이(140)가 입(108) 안에 있을 때 그 정확한 포지션 및 방향을 검출하고 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이것은 환자(102)의 입/머리의 위치결정, 방향 및 움직임에 대한 실질적으로 실시간 렌더링을 제공할 수 있다. 이러한 이미지는 스크린(150), 또는 일부 경우들에서는, 안경(142) 또는 가상 현실형 헤드셋들을 통해 환자(102)가 사용 가능할 수 있다.

인디시아(142)(또는 "기준 디바이스")는 인상 트레이의 보유부(146)까지 및/또는 그 위에 착용되는 논의된 바와 같은 슬리브로서 제공될 수 있다. 기준 디바이스(142)에는, 예를 들어, 기하학적 형상들을 포함하는 하나 이상의 인디시아(142)가 제공된다. 이들 형상들은 릴리프로, 페인팅되어, 에칭되어 및/또는 특정 컬러 방식으로 제공될 수 있다. 기준 디바이스는 보유부(146)에 견고하게 끼워져서, 포지션의 안정성을 나타낸다. 인디시아(142)는 명확하고 날카롭게 정의되는 기하학적 형상들을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 이들 형상들은 공지된 형상들의 미리-채워진 그룹 중에서 및/또는 공지된 컬러들로 제공될 수 있어, 특정 형상의 디스플레이에서는 임의의 작은 결함들이 외삽될 수 있어, 그럼에도 불구하고 트레이(140)의 포지션 및 움직임이 명확히 정의될 수 있다.

기준 디바이스의 미리 결정된 특성들이 프로세서(130)에 의해 사용되어, 관찰된 이미지를 공지된 치수들과 비교함으로써 센서들(112)의 포지션 및 방향을 결정할 수 있다.

이것은 또한 그 공지된 측정치들의 사용에 기초하여 깊이 측정치 바이어스와 보정 적용을 결정할 수 있다. 또한, 이것은 이 스캔 및 인상들의 스캔에서 트레이(140) 및 인디시아(142)를 기준 프레임으로서 사용함으로써 (센서들에 보이지 않는) 입 안의 상부 인상의 포지션을 결정할 수 있게 한다. 이것은 얼굴(105) 및 머리(104)에 대한 위턱의 3D 포지션을 결정할 수 있게 한다.

일부 개시된 실시예들에서, 예를 들어, 환자의 머리 주위에 C-형 장치를 배치함으로써 추가적인 기준 디바이스가 사용될 수 있다. 디바이스는 또한 위에서 논의된 기준 디바이스들의 것과 유사한 방식으로 형성되고 구성될 것이다.

예를 들어, 하나는 상부 인상 트레이(140a)에 부착되고 다른 하나는 하부 치아들 또는 치은에 고정되는 인상 트레이 또는 게이지에 부착되는 다수의 기준 디바이스들(142)을 사용하는 경우, 아래턱에 대한 위턱의 포지션이 결정될 수 있다. 그러면, 하부 인상이 채득될 수 있고, 위에서 설명된 프로세스가 상부 인상에서와 같이 반복될 수 있다.

본 명세서에서 개시된 교합 기록들을 위한 예시적인 프로세스가 이하에서 설명된다. 구강 장치들과 맞물리고, 그 공간을 확보하고, 이와 상호 작용하도록 형성되고 구성된 압축성 탄성 구조를 포함하는 교합 디바이스(160)가 제공될 수 있다. 교합 디바이스(160)는, 일부 실시예들에서, 실리콘 또는 고무 볼(본 명세서에서는, "교합 볼(bite ball)"로 지칭될 수 있음)과 유사한 느낌 또는 텍스처를 가질 수 있다. 교합 볼(160)은 "팬케이크(pancake)"형 구조와 유사할 수 있는 것으로 변형될 수 있지만, 외부 압력의 제거 또는 감소시 그 원래의 형태로 또는 원래의 형태를 향해 회복될 수 있는 능력을 갖는다. 교합 디바이스(160)는 재료 특성들 및/또는 그것에 적용되는 적절한 윤활제에 의해 매끈한 외부 표면을 갖는 것이 바람직하다. 디바이스(160)는 2개의 이러한 객체(162, 164)를 포함할 수 있으며, 이들은 하나가 다른 것의 상부에 배치된다. 이것은, 턱들이 움직일 때, 상부(140a) 트레이와 하부(140b) 트레이 사이에서 압축이 있으면, 단일 객체들 각각이 서로에 대해 미끄러질 수 있게 할 것이다.

교합 디바이스(160)는, 예를 들어, 상부 트레이(140a)의 외부 평평한 면 상에 배치될 수 있고(경화된 인상이 트레이 내부에 포함됨), 트레이(140)는 입(108)으로 되돌아간다. 그러면, 교합 디바이스(160)가 트레이들(140a, 140b) 사이에 있고 (또는 이들에 의해 끼워지거나 그 사이에 개재되어) 이들을 분리하도록 하부 트레이(140b)가 입(108)에 삽입될 수 있다. 트레이들(140a, 140b)은 서로 직접 접촉하지 않아야 한다(왜냐하면, 그것이 어느 한쪽 또는 양쪽 모두의 토크 움직임을 야기할 수 있기 때문이다). 그 다음, 환자(102)는 턱을 앞으로 내밀었다 뒤로 이동시키고, 이러한 동작들을 여러 번 반복하도록 요청받을 수 있다. 그 다음, 환자(102)는 턱을 각각의 방향으로 측방향으로 이동시키고, 한편으로는 이를 여러 번 반복하도록 지시받을 수 있다. 이들 움직임들은 센서들(112)에 의해 기록된다. 본 명세서에서 개시되는 일부 실시예들에서, 센서 어레이(112)는 단지 턱의 최대 연장들을 (즉, 전방 방향, 후방 방향, 우측 측방향 및 좌측 측방향으로) 기록할 필요가 있다. 일부 경우들에서, 환자(102)는 최대 힘으로 교합할 것을 지시받을 수 있다. 이것은 환자(102)가 자신의 하악골을 중심 교합에 위치결정시키게 한다. 이 프로세스는 다양한 압축률 값들의 교합-볼들(160)을 사용하면서 반복될 수 있다. 따라서, 턱 움직임들은 턱들 사이의 상이한 간격들(수직 치수들)에서 기록된다. 이것은 임의의 중간 수직 치수들에서의 턱 움직임의 보간과 최대 및 최소 기록의 수직 치수들을 초과하는 수직 치수들에 대한 턱 움직임의 외삽을 허용한다. 예측된 모션의 정확성은 현재 치과용 기기들, 보철들 및 디바이스들의 생산에 사용되는 방법들보다 임상적으로 우수할 것이다. 예측된 모션의 그 정확도는 일반적으로 기록된 수직 치수와 예측이 행해지는 수직 치수 사이의 차이에 반비례할 것이다.

예를 들어, 고딕 핀 아치 추적과 비교할 때, 다양한 교합들을 기록하는 이 방법을 사용하는 한 가지 이점은 핀 아치에서 트레이들 사이의 접촉이 단일 지점에 있다는 것이다. 위에서 일반적으로 논의된 바와 같이, 이것은 트레이들을 불안정하게 하고, 입(101) 안에서 이들에 토크를 가하여, 이들이 능선들 상에 완전히 안착되지 못할 수 있다. 대조적으로, 교합 디바이스는 아치들 사이에 넓고 일관된 접촉 베이스를 만든다. 모든 접촉 지점들에서 가해지는 압력은 디바이스의 유동성의 성질에 의해 균등화된다. 이것은 특이한 외력들(즉, 핀으로부터 기인하는 힘과 토크 및 그에 대한 저항) 없이 정상적인 턱 움직임들의 더 양호한 근사화를 용이하게 한다. 또한, 고딕 핀은 단지 중심 교합 포지션만을 결정하는 데 사용된다. 본 명세서에서 개시되는 시스템들(100) 및 방법들(300)은 하악골이 움직이는 임의의 지점에서 그 모션의 범위(들)(이것은 범위들이 아닌 모션의 범위이어야 함)를 따라 턱들의 서로에 대한 상대적인 포지션을 기록할 수 있게 한다(즉, 사실상, 병진 및/또는 회전 운동들의 모든 컴포넌트들의 움직임을 모니터링할 수 있게 한다).

이상적인 또는 적절한 수직 치수(vertical dimension)(VD)의 정확한 결정에 대한 중요성은 높다. 교합되는 치아들이 존재하는 경우, 치아들이 완전히 맞물릴 때, 자연스러운 VD가 턱들 사이의 현재 간격으로 간주된다. VD는 다른 결과들 또는 기능적 및 심미적 목적들에 기초하여 조정될 수 있으며, 이것은 본 개시내용과 직접 관련된다. 환자가 한쪽 또는 양쪽의 의치를 가진 경우, 의치들로부터 적절한 VD를 설정하기 위한 시작 지점과 동일한 것이 결정된다. VD의 변화들은 환자들에게 불편함을 야기하고, VD의 변화 정도에 비례하여 새로운 의치들에 대한 적응을 점차적으로 보다 어렵게 만든다. 수직 치수의 증가 또는 감소를 선택하는 것은 중요한 문제이지만, 여러 임상 결과들에 기초하며, 본 개시내용과는 관련되지 않는다. 관련성이 있는 것은 이 명확한 방식으로 임의의 및 모든 가능한 수직 치수들에 대해 하악골의 모션의 범위를 따라 임의의 포지션에서 턱의 관계를 기록하여, 의사가 자신이 선택한 경우에 VD를 변경할 수 있게 하는 능력이다. 현재의 기술에서 VD를 변경하는 것은 의사가 교합 블록의 높이를 트리밍하거나 층을 추가해야 하는 지루한 물리적-기계적 동작이다. 임의의 주어진 시간에서 오직 하나의 VD만이 설정될 수 있고, 그 후, 교합들이 해당 VD에서 기록되어야 한다. 기술자들이 때때로 하는 일은 교합기의 VD를 변경하는 것이다. 따라서, 그 새로운 VD에서 실제 교합을 확인하지 않고, 치아들이 새로운 VD로 설정된다. 이로 인해, VD의 변화 정도에 비례하여 유의미하게 증가하는 교합 에러들이 발생한다.

두 기술에서, 교합의 포지션은 능선들 사이의 특정 간격(수직 치수) 길이에 제약되지만, 개시된 시스템들(100) 및 방법들(300)을 사용하면 보다 일관되게 그러하다. 상이한 사이즈(들) 및/또는 압축률의 상이한 교합 볼들을 사용하여 교합 기록들을 반복함으로써 상이한 수직 치수에 대한 교합 포지션들을 기록하는 것이 가능하다. 이렇게 하면 트레이들 사이의 간격이 더 커지거나 더 작아지므로, 수직 치수가 더 커지거나 더 작아지게 될 것이다. 임의의 무한 수직 치수들에 대한 교합 포지션들은 2개의 다른 수직 치수에 대해 기록된 포지션들로부터 추론될 수 있다. 또한, 기록된 수직 치수들에 대해 기록된 포지션들의 범위 외의 수직 치수들에 대해 교합 포지션들이 외삽될 수 있다. 요약하면, 이 기록 방법은 입을 벌린 실질적으로 모든 각도에서 턱의 움직임 경로에 대한 정확한 세부사항들을 획득한다.

위에서 설명된 임상 기록들의 완료 후에, (안에 인상이 있는) 인상 트레이들은 시중에서 구할 수 있는 3D 스캐닝 디바이스(170)에 배치될 수 있다.(예를 들어, 도 12 참조). 스캐닝 디바이스는 또한 트레이 핸들들(128)의 포지션을 기록한다. 부착된 컴퓨터(프로세서)(120)는 능선 형상(포지티브 이미지)을 추론하도록 구성된다. 능선은 본 명세서에서 개시되는 방법들을 사용하여 얼굴의 이미지 내에서 위치결정될 수 있다. 능선들과 머리의 이미지들이, 예를 들어, 시중에서 구할 수 있는 제품들을 사용하여 렌더링되지만, 본 명세서에서 개시되는 방식 및 목적들로 이들 객체들을 병합하는 것은 공지되지도 제안되지도 않았다. 또한, 본 명세서에서 개시되는 방식으로 이와 같이 병합되는 결과들은 어느 한쪽을 고려하는 것에 기초하여 명백해질 수 있었던 것을 능가한다. 이것은 적어도 얼굴과 관련하여 상부 능선을 3D로 정확하게 배치했기 때문이다. 이 정확한 배치는 사실상 전이 디바이스로서의 트레이 핸들의 이미지를 사용해야 한다. 예를 들어, 스캐닝된 인상 트레이 및 얼굴 이미징으로부터 획득되는 핸들의 이미지는 가시적인 얼굴(외부) 이미지를 숨겨진(내부) 이미지와 스티칭하기 위해 정확하게 겹쳐져야 한다. 이 프로세스는 임의의 수의 개별 3D 객체 이미지들을 스티칭하는 데 사용될 수 있다. 이 특정 이미징 시스템은 다른 상황에서 이 지식을 활용하기 위해 다른 방식으로 숨겨진 객체들의 세부사항들을 보여주는 데 사용될 수 있다. 이것은 특정 노출들에서 카메라로부터 일반적으로 숨겨지는 객체들을 이미징하고 포함시키는 데 매우 유용할 수 있다.

적어도 이 점에서, 본 명세서에서 논의되는 얼굴 스캐닝 기술들을 치과학 및 의치 제공의 영역을 넘어서 적용시킬 수 있다. 예를 들어, 손상된 특징들을 나중에 고치고 싶은 경우, 보다 기능적인 렌더링들에 의해 얼굴 재건 외과 의사들을 피할 수 있다.

현재의 기술에서는, 안궁(Face Bow)으로서 본 기술분야에 공지된 객체의 사용에 의해 TMJ에 대해 상악골을 위치결정시키는 것이 공지되어 있다. 이렇게 하는 프로세스를 안궁 전이(Face Bow Transfer)라고 한다. 해당 객체는 양쪽 귀들로 삽입되는 디바이스의 부분에 상악골의 3D 고정을 허용한다. 이론은 귀들에서의 삽입 지점의 3D 포지션이 적어도 일반적으로 TMJ의 포지션 및 그 방향과 상관된다는 것을 제공한다. TMJ에 대한 상악골의 그 3D 고정은 전혀 그렇게 하지 않는 대안에 대한 개선일 수 있지만, TMJ의 포지션과 귀들에서의 삽입 지점 사이의 관계의 가변성을 설명하지 않기 때문에 여전히 꽤 부적절하다. 제안된 프로세스에서, 이것은 중요하지 않다. 상악골은 얼굴에 대해 고정되고, 추가적으로 하악골의 움직임들은 상악골과 얼굴의 포지션과 관련된다.

얼굴의 이미지 내의 능선들을 시각화하는 것은 본 명세서에서 논의되는 공지된 소프트웨어 제품들에 개시되어 있지 않다. 일부 실시예들에서, 스크린 상에 제공되는 이미지들은 분리될 수 있다. 도 7a 내지 도 7c 및 도 8a 내지 도 8c를 보면, 일부 실시예들에서, 예를 들어, 치아들이 제 포지션에 배치되면, 하나의 뷰는 외부 이미지들(예를 들어, 웃거나 이완된 자세들)을 나타낼 수 있다(환자 뷰). 다른 이미지는 치아의 제작에 적절한 능선들만을 나타낼 수 있고(제작 뷰), 또 다른 뷰는 치아들의 포지션의 변화들이 전체 모양에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지를 시연할 수 있다(결합 뷰). 상부 능선은, 다수의 트라이-인들을 필요로 하지 않고, 이 프로세스에 의해 그 정확한 포지션에서 얼굴의 이미지 내부(도 7c 및 도 8c 참조)에 배치될 수 있다. 얼굴의 정중선, 수평면, 입의 코너들, 미소 길이, 능선의 경사가 모두 신속하고 정확하게 이미지 상에 마크될 수 있다. 그러나, 이들 포지션들은 또한 정교한 사용자에 의해 용이하게 오버라이드될 수 있어, 원하는 심미적 속성들을 달성할 수 있다.

이 "스티칭"하는 방법은 상이한 형태들의 이미지들 및/또는 스캐닝 데이터에 적용될 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 예를 들어, 얼굴의 시각적 이미지 내부에 턱의 방사선 이미지를 배치하는 것; 초음파 이미지 대 방사선 이미지의 관계 등. 본 기술분야의 통상의 기술자는 상기 내용이 단지 본 명세서에서 개시된 시스템들과 함께 사용될 수 있는 이미징 타입들의 예시적인 리스트임을 쉽게 이해할 것이다. 일부 실시예들에서, 임의의 2개 이상의 객체의 서로에 대한 관계가 물리적으로 연결되든 그렇지 않든 간에 제공될 수 있다. 이것은, 예를 들어, (고정되거나 동적인) 객체들 사이의 포지션 관계에 기초하며, 이 관계는 개시된 시스템들 및 방법들을 사용하여 기록될 수 있다. 예를 들어, 턱 부분의 기하학적 구조 및 트레이와의 그 관계에 대한 이해는 위에서 논의된 인디시아의 모니터링에 기초하여 그 움직임들을 예측할 수 있게 한다.

객체 이미지들은 이러한 객체들의 공지된 치수들 및 관계 또는 방향들에 기초하여 스캐너들과 객체들 사이의 거리를 (광학 이미징 수단에 의해) 결정하는 데 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 개시된 방법들은 해당 그룹 내의 다른 객체들과 포지션 상으로 관련되는 다수의 객체들을 기록할 수 있고, 또한 하나의 객체 또는 그 이상의 객체의 모션 및 이러한 객체의 그룹 내의 다른 것들에 대한 특정 벡터를 기록할 수 있다.

치아들을 디지털 포맷으로 셋업하는 것은 일반적으로 공지되어 있으며, 해당 목적을 위해 여러 소프트웨어가 사용 가능하다. 이들 제품들은 일반적으로 상악골 및 하악골 능선들의 3D 이미지를 입력으로서 요구한다. 그러나, 이 이미지는 이들 능선들을 특정 관계에서 서로로부터 간격을 두고 디스플레이해야 한다. 이러한 공지된 방법들에서는, 상악골 및 하악골 모델들의 간격을 변경하는 수단이 없다. 기존 소프트웨어에서 간격(수직 치수)을 변경할 수 있는 능력이 생기더라도, 새롭게 선택된 수직 치수에서 적절한 교합 기록을 반드시 포함하지는 않을 것이다. 셋업은 또한 상악골과 하악골 능선들 사이의 특정 관계에 제약된다(중심 관계). 이 목적을 위해 일반적으로 사용 가능한 공지된 소프트웨어 제품들에서는, 턱들을 서로 관련시키기 위한 방법이 구현되었으며, 이는 각각의 턱의 능선들의 중심을 결정하고 이를 다른 턱의 것에 정렬시키는 알고리즘에 기초하여 윗턱과 아랫턱을 정렬시킨다. 이것은 중심 교합 관계를 나타내는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이것은 기껏해야 순수한 근사치이다. 좀 더 근본적인 사실은 공지된 방법들이 수직 치수의 문제를 다루지 않고 다룰 수 없다는 것이다. 또한, 공지된 방법들은 전방 교합과 후방 교합의 관계들(교합 상태의 턱과 씹는 상태의 턱들 사이의 관계들)과 관련이 없다. 본 기술분야에서는 교합 기록들이 경험적으로(임상적으로) 획득되어야 한다는 것이 보다 일반적으로 받아들여지고 있다. 개시된 시스템들 및 방법들은 중심 관계뿐만 아니라, 턱이 (임의의) 다양한 포지션들을 통해 움직일 때, 능선들 사이의 관계들의 중요한 시연을 보여줄 수 있는 능력을 제공한다. 이것은 제작자들에 의해 공급되는 미리 결정된 교두 경사들을 사용하는 것이 아니라 정확하고 맞춤화된 교두 해부학에 의해 치아를 생성하고 배치하는 기초를 형성한다. 이것은 개시된 시스템들 및 방법들에 의해 사용 가능한 추가적인 입력에 기초하여 정상적인 씹기 모션 하에서의 치아 접촉을 수용하는 셋업을 제공한다. 대조적으로, 공지된 시스템들은 단지 서로 특정 관계에 있는 능선들만을 보여준다. 개시된 시스템들 및 방법들은 환자의 얼굴 이미지 상에서 실시간으로 결과를 보는 것과 함께 치아들의 보다 정확한 셋업을 가능하게 한다. 이와 관련하여, 환자는 능동적으로 프로세스에 참여할 수 있으므로, 치아의 선택 및 배치에 관해 많이 필요하고 시기 적절한 피드백을 제공하게 된다. 프로세스의 이 페이즈는 잠재적으로 수많은 환자 상담들(및 그에 상응하는 비용들)을 필요로 하는 다단계 및 다중-약속(주(week)) 프로세스와 반대로 몇 분만에 완료될 수 있다.

셋업이 완료된 후에, 덴탈 디바이스 또는 의치는, 예를 들어, 3D 프린터(180)와 같은 제작 디바이스(180) 또는 본 명세서에서 논의되는 타입의 물품들의 정밀한 제작에 적절한 유사한 렌더링 디바이스의 사용에 의해 제작될 수 있다. 치아들은 또한 인쇄되거나 다른 방식으로 유사하게 생성될 수 있는 것으로 고려된다. 그러나, 베이스는 일반적으로 다른 방식으로 제작된 치아들의 삽입을 위해 미리 사이즈가 정해지고 위치결정되는 소켓들과 함께 인쇄될 것이다. 사용되는 치아들은 사실상 배치되는 것들과 동일해야 한다. 따라서, 인쇄 및 기타 생성 기술들이 발전함에 따라, 사실상 배치되는 치아들은 일반적으로 재고가 있거나 주문되어야 한다. 치아들을 직접 생성하는 것이 가능해지면, 치아들의 몰드들 및 쉐이드들에 제한이 없게 될 것이다(맞춤형 생성). 또한, 구치부의 교두 경사는 생산자들이 사용 가능한 것들을 따를 필요가 없을 것이다. 실제로, 교두 경사는 턱의 기록된 모션에 대해 정확하게 결정되고 생성될 것이다. 이것은 교합 및 씹기 기능에서의 턱의 움직임 시에 의치들을 입 안에서 보다 안정되게 만들 것이다. 또한, 이는 현재 관례인 교합을 밀링할 필요를 감소시키거나 심지어 제거할 것이기 때문에, 의치들의 배치 후에 치아들의 맞물림을 개선시킬 수 있다.

일부 시나리오들에서, 크라운으로 감싼(crowned) 치아의 교두 경사 및 윤곽을 정확하게 결정하는 것도 유익할 수 있다는 것에 유의하도록 한다. 현재, 크라운들은 중심 교합에서만 접촉을 달성하도록 생성된다. 해부학적으로 정확한 교두들 및 윤곽들은 기술 제공이 가능하지 않기 때문에 일반적인 목적들이 아니다. 일반적으로 해당 치아에 의한 씹기 동작에 도움이 되지 않는 크라운으로 감싼 구치부가 생성된다. 정확한 턱 모션을 기록하는 능력은 또한 이상적으로 씹는 치아로서 기능을 하는 크라운의 생성을 가능하게 한다. 또한, 턱의 모션을 방해하지 않도록 크라운이 생성되게 할 수 있다. 마지막으로, 이러한 방식으로 생성되는 크라운은 중심 교합과 턱의 모션의 범위에 따른 임의의 지점 양쪽 모두에서 반대 치아와 시기상 부적절한 접촉을 피하도록 정확하게 형성될 수 있다. 이것은 종종 크라운으로 감싼 치아에 스트레스를 주고 치료 실패로 이어지는 조건이다.

시적 의치(trial denture)가 생성되는 경우, 더 간단한 프로세스는 치아들을 단일 쉐이드로 아치와 유사한 단일 객체로서 생성하는 것이다. 그 후, 해당 아치는 일반적인 어닐링 방법을 사용하여 베이스에 결합된다. 이는 또한 보다 빠르고 보다 저렴한 제품 산출을 위한 생성 프로세스일 수 있다.

이 프로세스는 보다 정확하고, 시행 착오에 의한 셋업 및 결정이 아닌 의치들의 합리적인 설계 및 제작을 가능하게 한다. 이것은 프로세스가 환자의 안내에 따라 행해질 수 있게 하고, 며칠(또는 몇 주)에 걸친 여러 번의 약속들이 아닌 단일 착석으로 완료될 수 있게 한다. 디지털 설계 프로세스는 반복 제작을 위해 이미징이 저장될 수 있게 하고, 용이하게 변화시킬 수 있다.

이 프로세스는 또한 크라운들 및 그 특수형들의 생성에도 사용될 수 있다. 해부학적으로 완전하게 정의되어 있고 적절하게 교합되는 크라운들이 생성될 수 있다. 이들은 모든 턱 포지션들에서 적절한 접촉을 수용할 것이고, 교합 조정의 필요성을 감소시키거나 피할 것이다. 또한, 부적절한 접촉에 의해 야기되는 치아의 외상을 감소시키거나 제거할 것이다.

이 프로세스는 치아 교정 장치들 및 다른 장치들을 형성하는 데에도 사용될 수 있다. 열쇠는 하악골의 모션 범위를 따라 (인 시츄로 외부 객체와 함께) 치아들 사이의 모든 가능한 접촉 지점에서 턱들의 적절한 관계를 나타낼 수 있는 것이다.

위와 달리, 상이한 조명 소스들을 가질 수 있고, 상이한 주파수들에서 상이한 광원들을 사용하는 조명 엔진들을 사용할 수도 사용하지 않을 수도 있다.

언급된 바와 같이, 개시되는 시스템들(100)은 3D 프린터들(180)을 포함할 수도 있다. 스캐너는 구축될 때 인쇄되는 객체뿐만 아니라, 결합되어 사용되는 임의의 기준(142)을 기록할 것이다. 스캐너의 목적은 이 응용이 인쇄 프로세스를 층별로 정렬하는 것이다. 또한, 일부 인쇄 응용들에서는, 프린터 객체의 사이즈가 제어하기 어렵고, 인쇄 헤드 또는 렌즈의 거리에 따라 달라진다. 스캐너는 인쇄 객체의 사이즈를 제어하여, 렌즈 거리가 조정되고 정확해지게 하는 데 사용될 수 있다. 다수의 인쇄 페이즈들이 사용되고, 인쇄 프로세스가 그 페이즈들 사이에서 중단되어야 하는 경우, 후속 층들이 더 깊은 층들 상에 의도한 대로 정확하게 배치되도록 정렬하는 것이 필수적이다. 인쇄물을 스캐닝하고 그 포지션을 결정하는 것이 매우 바람직하다.

요약하면, 기록은 의치 형성에 관한 환자의 평가에서 중요하다. 턱들의 서로에 대한 상대적인 포지션(방향 및 거리)을 기록하는 것 외에도, 턱의 움직임에 대한 애니메이션 스캔을 기록하기 위한 수단도 제공된다. 즉, 턱이 좌우로 그리고 앞뒤로 움직이는 동안의 일련의 기록들이 있다. 또한, 턱을 열고 닫는 움직임에 대한 유사한 기록들이 있다. 예를 들어, 도 4a 내지 도 4e에 도시된 포지션들의 진행을 참조하도록 한다. 순차적인 움직임 순서로 도시되어 있지만, 개시되는 시스템들(100)은 (임상 상황들에서 환자의 움직임들 및/또는 포지션들의 정의된 시퀀스로 진행하는 것이 보다 적절할지라도) 이러한 순서로 이미지 포착이 수행되게 할 필요는 없다. 이들 다양한 포지션들 및 움직임들을 처리함으로써 주어진 환자에 대한 턱 모션을 실질적으로 완전하게 기록할 수 있다. 이 기록은-턱 관련 문제들의 존재 및/또는 정도를 결정하는 데 매우 유용하다. 이들은, 예를 들어, TMJ 문제들 및 다른 것들을 포함하며, 그 전부가 의치들 및/또는 크라운들을 준비할 때 치아들의 포지션(들)을 설정한다는 측면에서 유의하는 것이 중요하다. 다른 보철들도 기록을 생성할 때 얻은 정보를 통해 만들어질 수 있다. 이들은, 예를 들어, 치과 교정 장치들, TMJ-장애 치료 디바이스들, 이갈이 장치들을 포함한다.

또한, 개시되는 시스템들은 상이한 개구들(즉, 수직 치수들)에서의 턱의 움직임의 기록을 제공한다. 관련된 이미지들의 기록은 턱의 모션 및 개구의 임의의 중간 레벨들의 계산을 허용하며, 심지어 범위를 벗어난 계산도 허용한다(즉, 각각, 보간 및 외삽). 덴탈 인상 트레이들(즉, 상부 및 하부)는 개별적으로 스캐닝될 수 있다. 트레이에 부착된 적어도 하나의 기준 디바이스가 있기 때문에, 해당 인상이 환자의 머리 안과 그 주위에서 트레이의 포지션을 결정하는 데 사용될 수 있다. 적어도 2개의 인상이 채득되고, 각각의 트레이가 부착된 기준 디바이스를 갖는 경우, 서로에 대한 인상들의 교합 및 상대적인 포지션도 결정된다.

본 명세서에서 개시되는 결정을 위한 대안적인 방법들은 기준 디바이스(142)를 갖는 상부 인상(140a)만을 갖는 것을 포함한다. 그러나, 인상 트레이(140)는 양면일 수 있어서, 아래턱 및 치열의 동시 인상을 채득할 수 있다. 보완적인 하부 인상이 채득되는 경우, 2개의 인상이 정합되어(즉, 중첩되어) 교합의 기록을 획득할 수 있다.

양면 트레이의 하부 트레이 세그먼트 내부에 스토퍼들을 배치함으로써 수직 치수가 이러한 방식으로 제어될 수 있다. 이렇게 하면, 인상을 채득할 때, 턱들 사이의 거리가 더 넓어지는 것을 보장할 것이다.

환자의 얼굴의 스캔을 완료한 후에, 결과적인 스캔이 환자(102) 및 사용자(도시 생략)에게 스크린(150) 상의 검토를 위해 디스플레이된다. 환자(102)는 일반적으로 정면 및 중앙을 향하도록 회전할 수 있다. 그런 다음, 임상 사용자는 이미지에 환자의 각각의 눈의 모서리와 스캐닝된 이미지의 입술들의 모서리를 마킹할 수 있다. 이렇게 하면 얼굴의 방향, 그 사이즈에 대해 조정할 수 있다(즉, 사이즈가 변경되지 않을 뿐만 아니라, 그 외관도 보기 스크린의 약 50% 이상을 차지하게 줌잉되도록 변경된다). 이는 눈들이 평평하고 전방을 향할 것으로 예상되고, 모니터에 대해 동일한 깊이에 있어야 하기 때문에 수행될 수 있다.

일부 개시된 실시예들에서, 나중에 환자들과 원격으로 검토하기 위해 인상들이 채득되고 스캐닝될 수 있다. 이것은 의치 기공사들이 공인되지 않고 치과 의사들 등이 유사한 작업을 수행하는 관할 지역에서 더욱 보편화될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 환자는 환자의 얼굴 및 턱들의 누적된 3d 모델들을 원격으로 평가하게 될 기술자와 상호 작용할 수 있다. 인도 전에 전문적인 테스트을 위한 현지 요구사항들에 따라, 일부 덴탈 디바이스들이 원격으로 제작되어, 환자에게(또는, 필요한 경우, 치과 전문가에게) 운송될 수 있다. 프로세스는 제작이 분석 및 모델링과 별도로 수행될 수 있다는 점에서 세그먼트화될 수 있다.

위에서 논의된 마킹들은 또한 얼굴(108)에 매핑되는 평면들의 형성을 허용한다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 관상면(132) 및 중앙-시상면(134)이 생성된다. 사용자는 프레임 내의 관상면(132)의 포지션을 눈으로부터 아래로 조정하여 입술들 사이들 간격 레벨이 되게 할 수 있다. 이것은 치아들이 일반적으로 배치되어야 하는 포지션이다.

두 번째 스크린에는, 인상들이 디스플레이된다. 사용자는 관심있는 인상 영역을 선택한다. 트레이와 핸들은 필요한 해부학적 영역 밖에 있다. 이미지의 초과 부분은 크롭된다. 사용자는 인상(네거티브)을 해당 턱의 모델(포지티브)로 변환하는 변형을 수행할 수 있다. 그런 다음, 사용자는 모델에 대한 교정들을 수행할 수 있는데, 여기서 사용자는 인상들로부터 기인하는 결함들을 본다. 모델들의 준비가 완료되면, 이들은 교합되어 배치된다.

모델들은 서로에 대해 올바른 방향으로 그리고 얼굴에서와 동일한 방향으로 배치되도록 조정된다. 얼굴로부터의 평면들도 자동으로 모델들로 복제된다. 이것은 치아들에 대한 적절한 배치를 나타낼 것이다.

사용자는 사용자의 경험과 지식에 따라 하악골의 해부학적 구조에 대한 관상면의 경사를 조정할 수 있다. 해부학적 구조는 후구치 패드(retromolar pad)들의 레벨에 있어야 하므로 후면에서의 평면 높이를 나타낸다. 교합 평면의 앞면에 관해서는, 입술 간격의 레벨에 있어야 한다. 이들 포지션들은 심미적 목적들을 달성하기 위해 추가로 조정될 수 있다. 턱들의 디스플레이에서 평면 포지션의 임의의 변경이 있으면 환자 얼굴의 이미지의 디스플레이에 동시적인 변경이 실시될 것이다.

사용자는 먼저 치아들의 수평 포지션을 나타내기 위해 하악골 능선을 마킹할 것이다. 높이는 관상면(이제, 교합면이라고 함)에 의해 결정된다. 사용자는 하악골의 후면 세그먼트들의 길이와 전방 아치의 길이를 측정할 수 있다. 이들은 선택될 치아들의 길이에 대응할 것이다.

사용자는 치아들의 라이브러리로부터 적절한 길이를 제공할 치아들을 선택할 것이다. 치아들은 교합면에 자동으로 퇴적되고, 실질적으로 하악골에 마킹된 라인들과 직접적으로 수직을 이룬다. 윗니 및 아랫니가 배치되는 경우, 이들은 평면 상에서 위치결정되어, 자동으로 관절이 만들어질 것이다.

치아들이 교합 평면에 배치되면, 치아들은 얼굴 이미지에도 동시에 나타날 것이다. 이것은 사용자와 환자가 환자가 웃고 있는 것과 같은 설계를 볼 수 있게 한다. 그런 다음, 사용자는 제공된 피드백을 적용하여, 선택된 외관을 디자인하고 제작할 수 있다. 이 피드백 취득은 실제 제품의 물리적 렌더링 전에 발생할 수 있으며, 이러한 피드백 기회는 제작 전에 완성된 물리적 제품의 검사 또는 착용을 하지 않고도 의치 설계를 변경하는 데 사용될 수 있다.

일단 치아 배치가 결정되었으면, 베이스가 제작될 수 있다. 베이스의 경계들이 사용자에 의해 표시될 것이다. 실제로, 사용자는 표시된 경계들을 사용하여 모델에 베이스를 "페인팅(paint)"할 수 있다. 사용자는 또한 경계들을 적절하게 조정할 수도 있다. 사용자는 페인핑된 영역에 두께를 부여하고 원하는 대로 두께를 변경하는 변형을 추가로 수행할 수 있다. 사용자는 의치의 본체가 더 두꺼워지는 층들을 추가할 수 있다. 사용자가 치아들의 높이에 접근하면, 사용자는 치아들에 자동(프로그래밍된) 연결을 수행할 수 있다. 접촉 지점, 및 접촉 지점에서 베이스의 치아에 대한 방향은 라이브러리 루틴에 의해 결정된다.

라이브러리가 제공될 수 있으며, 다양한 상업적 생산자들의 기존 치아들의 스캔들에 의해 채워질 수 있다. 이들 치아들은 그들의 수직 축들과 올바른 면들(바깥쪽 면, 안쪽 면, 교합면)을 나타내도록 매핑될 것이다. 링이 각각의 치아 주위에 그 목 부분에서 모델링될 것이다. 이 링은 의치의 본체와 치아 사이의 접촉 라인이다.

의치 베이스를 구축한 후, 이 이미지는 3-d 프린터 또는 3-d 밀(mill)과 같은 렌더링 디바이스로 전송된다. 소켓들은 각각의 치아 주위의 베이스에서 (결정된 접촉 지점까지) 생성될 수 있고, 특정 인자에 의해 사이즈가 자동으로 증가될 수 있다. 인쇄 프로세스에서의 에러들 또는 실제로 부정확하게 생성된 치아를 수용하려면 100Um이 필요할 수 있다. 이렇게 하면, 치아들이 소켓에 거의 아무런 어려움없이 삽입될 수 있는 것을 보장할 것이다. 제작된 의치 베이스는 치아들을 그들의 소켓에 삽입함으로써 추가될 것이다. 치아들의 어닐링은 광-경화성 수지 또는 다른 공지된 수단을 사용하여 수행될 수 있다. 환자가 의치를 집에 가져갈 때 이를 변화시키고 싶어하는 것은 드문 일이 아니다. 기존 의치들은, 예를 들어, 기존 의치들 내부에서(또는 환자의 이전 의치들에서도) 입 안의 인상을 채득함으로써, 개시된 시스템들 및 방법들에 의해 쉽게 재구성될 수 있다. 그러면, 이전 의치는 인상 트레이로서 효과적으로 역할을 한다. 스캔은 인 시츄로 환자의 의치들에서 수행될 수 있는데, 왜냐하면, 예를 들어, 환자의 의치들의 상부 상에서 인상 트레이 포지션을 이용하여 보완적으로 인상할 수 있기 때문이다. 이것은 치아들과 교합에 대한 기준 프레임을 제공한다. 위에서 논의된 바와 같이, 외관은 컴퓨터 모델링에 의해, 환자의 요청들 및/또는 임상적 요구들 및 제작된 새로운 의치들까지 고려되어 조정될 수 있다.

본 명세서에서 개시된 원리들에 따른 다양한 실시예들이 위에서 설명되었지만, 이들은 단지 예로서 제시되었고 제한적인 것이 아니라는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명(들)의 폭 및 범위는 위에서 설명된 예시적인 실시예들 중 임의의 것에 의해 제한되는 것이 아니라, 본 개시내용으로부터 발행되는 청구범위 및 그 등가물들에 따라서만 정의되어야 한다. 또한, 상기 이점들 및 특징들이 설명된 실시예들에서 제공되었지만, 이와 같이 발행된 청구범위의 적용을 상기 이점들 중 어느 하나 또는 모두를 달성하는 프로세스들 및 구조들로 제한해서는 안된다.

본 개시내용의 주요 특징들은 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 다양한 실시예들에서 채택될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 일상적인 실험만을 사용하여 본 명세서에서 설명된 특정 절차들에 대한 다수의 균등물들을 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 이러한 등가물들은 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 간주되고, 청구범위에 의해 커버된다.

또한, 본 명세서의 섹션 표제들은 조직적인 단서들로서 제공된다. 이들 표제들은 본 개시내용으로부터 발행될 수 있는 임의의 청구범위에서 명시되는 발명(들)을 제한하거나 특징짓지 않는다. 구체적으로 그리고 예로서, 표제들은 "분야"를 참조하지만, 이러한 청구범위는 소위 말하는 기술적 분야를 설명하기 위해 이 표제 하에서의 언어에 의해 제한되지 않아야 한다. 또한, "배경" 섹션의 기술에 대한 설명은 기술이 본 개시내용의 임의의 발명(들)에 대한 선행 기술이라는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, "요약서"는 발행된 청구범위에서 명시되는 발명(들)의 특성으로 간주되지 않는다. 또한, 본 개시내용에서 단수형의 "발명"에 대한 임의의 참조는 본 개시내용에 단일 포인트의 신규성만이 있음을 논증하는 데 사용되어서는 안된다. 복수의 발명들은 본 개시내용으로부터 발행되는 다수의 청구범위의 제한사항에 따라 명시될 수 있으며, 따라서 이러한 청구범위는 발명(들) 및 이에 의해 보호되는 그들의 등가물들을 정의한다. 모든 경우들에서, 이러한 청구범위의 범주는 본 개시내용에 비추어 그 자신의 이점들로 고려되어야 하고, 본 명세서에서 명시되는 표제들에 의해 제약되지 않아야 한다.

청구범위 및/또는 명세서에서 "포함하는(comprising)"이라는 용어와 관련하여 사용될 때, 부정관사("a" 또는 "an") 단어를 사용하는 것은 "하나"를 의미할 수 있지만, 이것은 또한 "하나 이상(one or more)", "적어도 하나(at least one)" 및 "하나 이상(one or more than one)"의 의미와 일관된다. 청구범위에서 "또는"이라는 용어를 사용하는 것은, 명백하게 대안들만을 참조하는 것으로 표시되거나 또는 대안들이 상호 배타적이지 않는 한, "및/또는"을 의미하는 데 사용되며, 본 개시내용은 대안들 및 "및/또는"을 참조하는 정의도 지지한다. 본 출원 전반에 걸쳐, "약"이라는 용어는 값이 디바이스에 대한 고유한 에러 변동을 포함하는 것을 나타내는 데 사용되며, 방법은 값, 또는 연구 주제들 간에 존재하는 변형을 결정하는 데 채택된다.

본 명세서 및 청구범위에서 사용됨에 있어서, "포함하는(comprising)" (및 "포함하다(comprise 및 comprises)"와 같이 임의의 형태의 포함하는), "갖는(having)"(및 "갖다(have 및 has)"와 같이 임의의 형태의 갖는), "포함하는(including)"(및 "포함하다(includes 및 include)"과 같이 임의의 형태의 포함하는) 또는 "포함하는(containing)"(및 "포함하다(contains 및 contain)"과 같이 임의의 형태의 포함하는)이라는 단어들은 포함적이거나 개방형 종결어이며, 추가적인 인가되지 않은 엘리먼트들 또는 방법 단계들을 배제하지 않는다.

본 명세서에서 개시되고/되거나 청구되는 시스템들 및 방법들 전부는 본 개시내용에 비추어 과도한 실험없이 이루어질 수 있고 실행될 수 있다. 본 개시내용의 구성들 및 방법들은 바람직한 실시예들의 측면에서 설명되었지만, 본 개시내용의 개념, 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고, 구성들 및/또는 방법들에 또는 본 명세서에서 설명된 방법의 단계들의 시퀀스에 변형들이 적용될 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백한 모든 이러한 유사한 치환들 및 수정들은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 바와 같은 본 개시내용의 사상, 범주 및 개념 내에 있는 것으로 간주된다.

Claims (18)

1. 환자의 입 안에서 사용하기 위한 덴탈 디바이스(dental device)를 생성하기 위한 시스템으로서,
   a) 복수의 센서들을 포함하는 스캐닝 디바이스;
   b) 상기 스캐닝 디바이스와 전자 통신하는 프로세서;
   c) 인상 트레이(impression tray);
   d) 상기 트레이에 연결되고, 상기 트레이가 입 안에서 동작 가능하게 위치결정될 때, 상기 센서들에 추적 데이터를 제공하도록 형성되고 구성되는 기준 디바이스(fiducial device)
   를 포함하고,
   상기 복수의 센서들은 상기 인상 트레이에 관한 추적 데이터를 모니터링 및 포착하고, 이러한 추적 데이터를 상기 프로세서로 송신하도록 집합적으로 적응되고,
   상기 프로세서는 방향 데이터 및 움직임 데이터에 기초하여 환자의 요구에 적합한 덴탈 디바이스의 전자 이미지를 렌더링하도록 적응되는 시스템.
2. 제1항에 있어서, 스캐닝하는 상기 추적 데이터는 상기 트레이의 방향 및 포지션을 포함하는 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 디바이스는 환자에 대한 원하는 포지션들에 상기 센서들을 보유(retaining)하기 위한 프레임을 포함하는 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 스캐닝 디바이스는 상기 프레임을 복수의 모니터링 포지션들에서 선택적으로 유지(holding)하고 이들 사이를 이동하는 마운트를 추가로 포함하는 시스템.
5. 제3항에 있어서, 상기 센서들은 복수의 비디오 카메라들을 포함하는 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 프레임은 실질적으로 정사각형인 외부 프레임 부분 및 내부 프레임 부분을 포함하고, 상기 내부 프레임 부분은 미러링되어 환자를 향해 동작 가능하게 지향되고, 상기 카메라들은 상기 외부 프레임 부분에 부착되는 시스템.
7. 제5항에 있어서, 상기 기준 디바이스는 릴리프 특성들, 컬러, 형상을 포함하는 하나 이상의 가시적인 인디시아(visible indicia), 및 보유부(retention portion)를 포함하고, 상기 가시적인 인디시아는 형성되거나, 에칭되거나 또는 마킹되는 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 기준 디바이스는 상기 인상 트레이와 일체로 형성되고, 상기 인상 트레이가 입 안에 있을 때, 상기 사용자 외부에서 가시적인 시스템.
9. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 입 안 및 입 주위에서의 상기 덴탈 디바이스의 가시적인 전자 렌더링(viewable electronic rendering)을 제공하기 위한 출력 디바이스를 추가로 포함하는 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 시스템은 상기 렌더링에 기초하여 상기 덴탈 디바이스를 생성하기 위한 제작 디바이스를 추가로 포함하는 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 제작 디바이스는 3차원 인쇄 디바이스를 포함하는 시스템.
12. 환자의 하나 이상의 신체 부위의 3차원 렌더링을 생성하는 데 사용하기 위한 인상 트레이로서,
    a) 환자에 대해 상기 트레이를 고정하기 위한 보유부;
    b) 상기 보유부에 연결되고, 하나 이상의 가시적인 인디시아를 갖는 표시부(indicator portion)
    를 포함하고,
    상기 보유부는 환자의 교합(bite)을 수용하도록 형성된 하나 이상의 부재를 포함하고, 상기 인디시아는 릴리프 특성들, 컬러, 형상을 포함하고, 상기 가시적인 인디시아는 상기 트레이 상에 형성되거나, 에칭되거나 또는 마킹되는 인상 트레이.
13. 제12항에 있어서, 상기 표시부와 상기 보유부는 일체로 형성되는 인상 트레이.
14. 환자의 얼굴을 스캐닝하는 방법으로서,
    a) 입 밖에 있는 하나 이상의 가시적인 인디시아를 사용하여 사용자의 입 안에 인상 트레이를 배치하는 단계;
    b) 환자가 자신의 턱을 포지션들 및 움직임들의 세트를 통해 움직이는 동안, 복수의 센서들을 사용하여 환자의 얼굴의 복수의 이미지들을 스캐닝하는 단계;
    c) 컴퓨터를 사용하여 상기 이미지들을 프로세싱하여 환자의 교합 포지션들의 전자 렌더링을 형성하는 단계;
    d) 상기 컴퓨터를 사용하여 상기 이미지들을 추가로 프로세싱하여 입 안의 덴탈 디바이스의 전자 렌더링을 생성하는 단계;
    e) 검토를 위해 상기 렌더링의 이미지를 시각적 출력 디바이스에 출력하는 단계;
    f) 상기 검토에 기초하여 상기 렌더링의 하나 이상의 파라미터를 조정하는 단계; 및
    g) 상기 프로세서와 전자 통신하는 제작 디바이스에 의해 상기 덴탈 디바이스를 제작하는 단계
    를 포함하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 제작 디바이스는 3차원 인쇄 디바이스를 포함하는 방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 방법은 환자의 교합 시퀀스의 이미지를 추가로 출력하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
17. 제14항에 있어서, 인상 트레이의 3차원 스캔을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
18. 제14항에 있어서, 상기 스캐닝하는 단계 이전에, 상기 인상 트레이의 상부와 하부 사이에 교합 볼(bite ball)을 위치결정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.

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