KR20190037557A - 치아 교정 치료용 모델 및 서지컬 가이드 제작용 3d 프린터를 평가하기 위한 복합표준 모형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합 표준 모형에 관한 것으로,구강 내 치아가 배열되는 악궁을 형상화한 악궁부; 상기 악궁부 상의 일측에 형성된 치아 교정 치료용 모델 출력 적합 평가부; 상기 악궁부 상의 타측에 형성된 서지컬 가이드 출력 적합 평가부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 표준 모형을 제공한다. 이러한 복합 표준 모형은 치과 분야에서의 사용조건이 만족스러운 제품을 사용하여 환자에게 더 나은 치아 교정 과정과 더 정확한 임플란트 식립을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

치아 교정 치료용 모델 및 서지컬 가이드 제작용 3D 프린터를 평가하기 위한 복합표준 모형{A combined standard model for evaluation of 3D printers for production of dental orthodontic models and surgical guides}

본 발명은 치아 교정 치료용 모델 및 서지컬 가이드 제작용 3D 프린터를 평가하기 위한 복합 표준 모형에 관한 것이다. 구체적으로, 3D 프린터의 성능, 출력물의 정밀도 등이 치아 교정 치료용 모델과 임플란트 식립용 서지컬 가이드(surgical guide)를 제작하는데 적합한지를 평가하기 위해 사용되는 복합 표준 모형의 디자인에 관한 것이다.

치아 교정 치료용 모델은 다양한 치과용 모형 제작 재료를 통해 제작되는 1대1 비율의 모형으로, 교정치료 환자의 치아 상태의 진단 및 치아 이동 방향 예측 등 교정치료 전반에 걸친 계획 수립을 위하여 제작된다. 또한, 투명 교정 장치를 위한 치아 교정 치료용 모델의 경우는 치아이동의 단계를 교정치료 단계별로 나누어 여러 개의 교정 치료용 모델이 제작된다.

한편, 임플란트 수술을 위하여 환자의 CBCT(Cone Beam Computed Tomography) 데이터와 구강 스캔 데이터 등을 결합하여 환자의 하악골과 골 내 신경의 위치, 구강 내 치아 위치를 고려한 최적화된 임플란트 픽스쳐(fixture)의 식립 위치를 선정한 후, 그 위치에 올바르게 드릴링(drilling) 및 식립을 진행할 수 있도록 도와주는 장치로서 임플란트 식립용 서지컬 가이드가 사용된다.

최근에는, 3D 프린터의 기술 발전과 치과 CAD/CAM 분야의 발달로 치과교정 분야와 임플란트 식립 분야에서 3D 프린터의 활용이 증가하는 추세이다. 즉, 3D 프린터를 이용하여 치아 교정 치료용 모델 및 서지컬 가이드를 제작하는 치과가 늘어나고 있다.

그러나 치과 분야에 시판되고 있는 여러 가지 3D 프린터들은 출력 방법이나 형태에 구분없이 시판되고 있어 치과분야에서 임상적으로 허용 가능한 오차 범위 내에서 출력 가능한지에 대한 평가가 이루어지고 있지 않다는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-1568378호(2015.11.05.)

전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 치과 분야에 시판되는 3D 프린터가 치과분야에서 임상적으로 허용 가능한 오차 범위 내에서 치아 교정 치료용 모델 및 서지컬 가이드를 출력할 수 있는지를 평가하기 위해 디자인된 복합 표준 모형을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 구강 내 치아가 배열되는 악궁을 형상화한 악궁부; 상기 악궁부 상의 일측에 형성된 치아 교정 치료용 모델 출력 적합 평가부; 상기 악궁부 상의 타측에 형성된 서지컬 가이드 출력 적합 평가부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 표준 모형을 제공한다.

이때, 상기 치아 교정 치료용 모델 출력 적합 평가부는 악궁을 따라 전방에서 후방으로 전치, 견치, 제1소구치, 제1대구치가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서지컬 가이드 출력 적합 평가부는 악궁을 따라 전방에서 후방으로 제1 유도로, 제2 유도로, 제3 유도로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 유도로, 제2 유도로, 제3 유도로로부터 내측으로 2mm 이격된 곳에 사각기둥들이 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 치과 분야에 시판되는 3D 프린터가 치과분야에서 임상적으로 허용 가능한 오차 범위 내에서 치아 교정 치료용 모델 및 서지컬 가이드를 출력할 수 있는지를 평가하기 위한 복합 모형 디자인을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 치아 교정 치료용 모델 출력 적합 평가 모형의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 서지컬 가이드 출력 적합 평가 모형의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합 표준 모형의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 복합 표준 모형의 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 복합 표준 모형의 평면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 치아 교정 치료용 모델 출력 적합 평가 모형의 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 서지컬 가이드 출력 적합 평가 모형의 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 복합 표준 모형의 사시도이다. 또한, 도 4는 본 발명에 따른 복합 표준 모형의 측면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 복합 표준 모형의 평면도이다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 표준 모형을 설명한다. 본 명세서에서는 복합 표준 모형(1)의 전치부 측을 전방, 대구치부 측을 후방으로 하여 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 복합 표준 모형(1)이 도시된다. 복합 표준 모형(1)은 악궁부(10)를 좌우로 반을 나누어 일측에는 치아 교정 치료용 교정 치료용 출력 적합 평가부가 형성되고, 타측에는 서지컬 가이드 출력 적합 평가부가 형성된다.

악궁부(10)는 복합 표준 모형(1)의 상기 구성들이 형성되는 베이스부로서, 악궁 크기는 치과 임상 실습용 모형을 참고하여 가로 60.00mm, 세로 50.00mm인 평균 크기로 이루어진다.

도 1을 참조하면, 전체가 치아 교정 치료용 모델 출력 적합 평가부로 이루어진 모형이 도시된다.

이는 3D 프린터가 치아 교정을 위한 모형을 출력하기 적절한 성능을 갖는지 평가하기 위해 디자인된 모형이다.

구체적으로, 악궁부(10) 상에는 측정을 위한 구성으로 중절치(11), 견치(13), 제1소구치(14), 제1대구치(16)가 좌우 대칭으로 형성된다. 중절치(11)의 높이는 18.50mm, 견치(13)의 높이는 18.00mm, 제1소구치(14)의 높이는 16.50mm, 제대구치(16)의 높이는 15.50mm로 디자인된다.

상기 치아들은 악궁을 이루는 치아들을 큰 분류 즉, 전치부, 소구치부, 대구치부로 나누었을 때, 각 분류의 대표적인 치아들로 선정된 것이다. 상기 치아들의 높이는 모두 치아형태학 교과서를 참고하여 결정되며, 치아의 가장 높은 교두정을 측정하여 3D 프린터의 정확도를 평가한다. 치아 교정 치료용 모델에 존재하는 모든 치아들의 교두정은 측정의 용이성을 위해 굴곡없이 편평하게 형성된다.

도 2를 참조하면, 악궁 전체가 서지컬 가이드 출력 적합 평가부로 이루어진 모형이 도시된다.

이는 3D 프린터가 임플란트 식립용 서지컬 가이드 제작에 적합한지 평가하기 위해 디자인된 모형이다.

악궁부(10) 상에는 측정을 위한 구성으로 6개의 유도로가 좌우로 대칭하여 형성된다. 상기 유도로는 임플란트 픽스쳐의 지름을 재현한 것이며, 치아 교정 치료용 모델과 유사하게 전치부, 소구치부, 대구치부를 대표하여 각각 5mm, 7mm, 10mm의 지름으로 형성된다.

이와 같이 형성된 각 유도로는 드릴링(drilling) 작업시 필요한 유도로를 정확한 크기로 얼마나 정확한 위치에 형성할 수 있는지를 평가하는 기준이 된다.

한편, 각 유도로로부터 모형 내측으로는 사각기둥이 소정 거리 이격되어 각각 형성된다. 유도로와 사각기둥 간의 최단거리는 2mm로 설정된다.

상기 사각기둥은 각 유도로가 얼마나 정확한 위치에 형성되었는지 측정하기 위한 기준점으로, 3D 프린터의 조형정밀도가 얼마나 정확한지 판가름할 수 있는 기준이 된다.

본 발명에 따른 복합 표준 모형(1)은 사용하고자 하는 3D 프린터가 치아 교정 치료용 모델 및 서지컬 가이드를 제작하기 적합한 성능을 가지는지 평가하기 위한 것이다.

따라서, 이 두 가지 성능을 동시에 평가하기 위해 복합 표준 모형(1)을 좌우로 나누어 일측은 치아 교정 치료용 모델의 출력 성능 평가를 위한 구성인 치아 교정 치료용 모델 출력 적합 평가부를 형성하고, 나머지 부분은 서지컬 가이드 출력 성능 평가를 위한 구성인 서지컬 가이드 출력 적합 평가부를 형성한다(도 3 내지 도 5 참조).

상기 치아 교정 치료용 모델 출력 적합 평가부는 악궁을 따라 전방에서 후방으로 중절치(11), 견치(13), 제1소구치(14), 제1대구치(16)가 형성되고, 서지컬 가이드 출력 적합 평가부는 악궁을 따라 전방에서 후방으로 제1 유도로(21), 제2 유도로(22), 제3 유도로(23), 및 사각기둥들(24)이 형성된다.

이와 같이 디자인된 복합 표준 모형(1)은 평가하고자 하는 3D 프린터를 이용해 출력되며 출력된 모형의 각 치수를 측정하여 3D 프린터의 성능을 확인할 수 있다.

구체적으로, 버니어 캘리퍼스 등의 정밀한 측정 기구를 이용하여 각 치아들 즉, 중절치(11), 견치(13), 제1소구치(14), 제1대구치(16)의 높이, 제1 유도로(21), 제2 유도로(22), 제3 유도로(23)의 직경 및 각 유도로들과 사각기둥들 간의 거리를 측정하게 된다. 그리고 디자인된 치수와 출력물 치수 간의 오차를 확인함으로써 3D 프린터의 정확도를 확인할 수 있다. 이때 각 부분의 오차 값을 종합적으로 계산하여 허용 오차 범위 내에서 복합 표준 모형(1)이 출력된다면 그 3D 프린터를 치과 분야에서 사용하기에 적합한 것으로 평가하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 복합 표준 모형(1)은 임상적 평가를 위해 적용할 수 있도록 디자인된 모형으로, 복합 표준 모형(1)을 이용하여 3D 프린터의 출력 성능, 정확도 등을 평가함으로써 요구사항에 미치지 못하는 불량 3D 프린터의 활용을 막고 치과 분야에서의 사용조건이 만족스러운 제품을 사용하여 환자에게 더 나은 치아 교정 과정과 더 정확한 임플란트 식립을 제공할 수 있다.

또한, 양질의 3D 프린터를 통한 정확한 투명교정장치의 제작으로 과도한 치아의 이동을 막고 환자의 구강건강에 문제를 발생시키는 부정교합의 문제를 줄일 수 있다.

또한, 양질의 3D 프린터를 통해 제작된 정확한 서지컬 가이드는 임플란트 수술시 드릴링(drilling)의 실패로 인한 치과와 환자의 시간적 손실을 줄이고 임플란드 식립 실패와 같은 문제의 확률을 줄일 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 복합 표준 모형 10 : 악궁부
11 : 중절치 13 : 견치
14 : 제1소구치 16 : 제1대구치
21 : 제1 유도로 22 : 제2 유도로
23 : 제3 유도로 24 : 사각기둥

Claims (4)

1. 구강 내 치아가 배열되는 악궁을 형상화한 악궁부;
   상기 악궁부 상의 일측에 형성된 치아 교정 치료용 모델 출력 적합 평가부;
   상기 악궁부 상의 타측에 형성된 서지컬 가이드 출력 적합 평가부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 표준 모형.
2. 제1항에 있어서,
   상기 치아 교정 치료용 모델 출력 적합 평가부는 악궁을 따라 전방에서 후방으로 전치, 견치, 제1소구치, 제1대구치가 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 표준 모형.
3. 제1항에 있어서,
   상기 서지컬 가이드 출력 적합 평가부는 악궁을 따라 전방에서 후방으로 제1 유도로, 제2 유도로, 제3 유도로가 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 표준 모형.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 유도로, 제2 유도로, 제3 유도로로부터 내측으로 2mm 이격된 곳에 사각기둥들이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 표준 모형.
   

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