KR20190128925A - 교정치아모델의 회전중심점을 결정하는 방법 및 그를 이용한 투명교정장치 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 구성은 환자의 치아모델;
환자의 치아모델 가운데 이동될 치아;
환자의 상기 이동될 치아의 회전중심을 결정하기 위하여 설정한 기준축;
상기 이동될 치아의 기준축의 연장선;
환자의 상기 이동될 치아를 이동하여 바람직한 치아의 완성을 위한 완성된 위치에 이동하게 될 완성될 치아에 설정한 기준축;
상기 완성될 치아의 기준축의 연장선;
상기 이동될 치아의 기준축의 연장선과 상기 완성될 치아의 기준축의 연장선이 만나는 회전중심점;
상기 회전중심점을 중심으로 환자의 치아모델 가운데 상기 이동될 치아를 상기 완성될 치아로 이동하도록 2개이상의 단계로 나누어 가상 치아모델을 완성하는 것을 특징으로 하는 회전중심축을 이용한 환자의 가상치아모델을 결정하는 방법에 관한 것이다.

Description

교정치아모델의 회전중심점을 결정하는 방법 및 그를 이용한 투명교정장치 제조방법{Method for determining the center of rotation of a tooth model and method for manufacturing a transparent correction device using the same}

본 발명은 교정치아모델의 회전중심점을 결정하는 방법에 관한 것이다.

또한 이를 이용하여 투명교정장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.

이를 통하여 환자의 치아를 교정하는데 있어서 효율적인 교정이 가능한 교정치아모델을 결정하는 방법에 관한 것이다.

발명의 배경이 되는 기술로는 첫째로는 아날로그식 진단을 거쳐 인체의 치아에 대한 석고모델을 만들어 치아에 대한 기준선을 기준으로 톱으로 치아를 분리시켜 분리된 치아를 바람직한 치아의 형태로 조금씩 이동하면서 부착하여 이동시킨 치아모델을 구성하여 투명교정장치를 제작하는 것에 있다. 바람직한 방향으로 치아를 원래있던 위치에서 조금씩 이동시켜 부착시킴으로 여러셋트의 교정진단셋업을 진행하였다.

이렇게 구성하면 환자의 치아의 이동에 있어 정확한 계산이 어렵고 치과의사의 개개인의 성향과 수작업에 의존하여 환자에게 불필요한 고통을 유발시키는 원인이 되었다.

기공사가 손으로 치아를 절단하여 움직였기 때문에 정확한 이동거리나, 이동각도 등의 계산이 어려웠다.

그래서 이런 문제점을 인식하여 발명하게 된 종래기술 또한 하기와 같은 문제점을 가지고 있는 것이다.

이러한 불편을 해소하기 위하여 두번째로 진보된 또 다른 종래기술에서는 컴퓨터를 이용하여 이동시키기 때문에 정확한 거리와 각도로 치아를 이동시킬 수 있는 장점이 있 다.

그러나 이와 같이 컴퓨터를 이용하는 작업에서도 회전중심점이 미리 정해진 것으로 회전과 치체이동을 동시에 할 수 없이 개별적으로 회전이동과 치체이동을 거쳐서 바람직한 방향으로 이동하게 되는 시간소요와 함께 불리함이 있어왔다.

즉 회전을 동반한 이동을 재현할 수 없는 것이다.

도1 내지 도4에 의하여 설명하면 하기와 같다.

상기와 같이 컴퓨터에 의한 작업으로는 환자의 치아모델을 제작하는 과정에서 이동될 치아(100)의 치아 이동은 회전이동이나 치체이동 만을 할 수 있으며 회전을 동반한 치체이동은 불가능하였다.

도1 내지 도4에서 처럼 우선 치체를 이동시키는 단계로 이동중인 치아(110,120)와 환자의 치아모델에서 이동될 치아(100)를 회전이동하여 완성될 치아(130)에 해당하는 교정치아모델을 제조하는 것이다.

종래기술은 이렇게 구성함으로 인하여 교정치아모델을 제조하는데 많은 시간이 소요되었다.

또한, 이동될 환자의 치아의 실제이동 시에는 회전과 동시에 치체이동을 하게 되는 것으로 실제의 치아이동과 상이하게 치아교정장치를 제조하게 되거나 회전과 동시에 치체이동을 하는 경우에는 별도로 작업을 해야 할뿐만 아니라 이것으로 인하여 정교하게 작업을 할 수 없는 것으로 환자의 치아에 대하여 이상적인 치료계획을 수립하는데에 문제점이 있어왔다.

즉, 작업자들이 치아를 하나하나 일일이 이동하여 단계별로 별도로 작업을 해서 투명교정기를 제작하여야 하므로 교정치아모델을 제조하는데 많은 시간과 비용이 소요되었다.

현재의 종래기술에서의 교정치아모델을 제조하는 작업으로써 치아 이동은 회전이동이나 단순 이동만을 재현할 수 있으며, 회전을 동반한 이동을 재현할 수 없다.

교정치아모델을 제작하기 위하여 치아를 이동시키기 위해서는 종래의 방법대로 하면 회전을 먼저 진행하고, 치아를 이동(치체이동)시키거나, 치아를 이동(치체이동이라 부름)을 먼저하고, 회전을 시켜 이동하는 것이다.

도5에 대하여 설명하면 하기와 같다.

도5는 컴퓨터를 이용한 종래기술로서 회전중심점을 미리 정해놓는 것을 보이는 도이다.

플로우챠트를 통하여 종래의 기술을 더욱 상세하게 설명하면 하기와 같다.

도6a에 의하여 설명하기로 한다.

환자 스캔데이타를 불러온다.(S1)

환자의 스캔데이타로 치열 및 악궁의 평면을 설정한다.(S2)

그리고는 앞에서의 환자의 스캔데이타로 가상베이스를 제작한다.(S3)

상기 가상베이스를 제작한 후에 가상베이스의 불필요한 부분을 잘라내고 반경을 설정한다.(S4)

상악 및 하악의 경계를 설정하고 치열을 분석한다.(S5)

치열궁의 길이를 계산하고 이상적인 악궁을 정한다.(S6)

치열을 분석하여 이상적으로 정해진 악궁에 따라 각 치아를 회전이동,치체이동으로 이상적인 위치로 이동시킨다.(S7)

각치아를 클릭하면 X,Y,Z축에 대한 회전중심축이 이미 정하여져있다.

연속하여 도6b에 의하여 설명하면 하기와 같다.

X축으로 회전 및 치체이동을 한다.(S10)

X평면에 이상적인 위치인가의 여부를 판단한다.(S20)

X평면에 이상적인 위치가 아닌 경우에는 치체 및 회전이동을 반복한다.(S21)

이렇게 하여 X평면에 이상적 위치가 될 때까지 계속하여 반복한다.(S22)

그리고는 다시 Y평면에 이상적인 위치가 될 때까지 반복한다.(S23)

그리고 난 후에는 다시 Z평면에 이상적인 위치가 될 때까지 반복하여 시도한다.

S20단계에서 X평면에 이상적인 위치인 경우에는 Y축으로 회전 및 치체를 이동한다. (S30)

다음으로 Y 평면에 이상적인 위치인가를 확인한다.(S40)

물론 Y평면에 이상적인 위치가 아닌 경우에는 이상적인 위치가 될 때까지 반복하여 시도한다.

이상적 위치가 된 경우에는 Z축으로 회전 및 치체이동을 한다.(S50)

Z평면에 이상적인 위치인지 여부를 판단한다.(S60)

물론 Z평면에 이상적인 위치가 아닌 경우에는 이상적인 위치가 될 때까지 반복하여 시도한다

하나의 치아가 이상적인 위치로 완성된 경우에는 이동하여야 할 다른 치아에 대하여 상기와 같은 작업을 계속하여 진행한다.(S70)

이동하여야 할 모든 치아에게 적용한 후에 셋업을 완료한다.(S80)

여기서 보는 바와 같이 끝임없이 동일한 평면인가의 여부를 확인한 후에 무한 반복한다.

일반적으로는 아무리 숙련한 사람이어도 컴퓨터프로그램으로 회전이동과 치체이동을 각 평면에서 치아가 3차원 공간에서 교정이 이루워져야 하므로, X,Y,Z평면으로 이동하여 구성하면서 여러차례 반복을 하기 때문에 시간과 비용이 많이 소요된다.

또한 정확한 회전중심을 알 수 없어 힘과 모멘트를 정확하게 계산할 수 없는 것이다.

교정치과 의사는 많은 경험을 통하여 어렴풋하게 알게되고 따라서 철사의 형태로 치아에 부착장치를 사용하여 치아의 이동하는 추이를 그 때 그 때마다 지켜보면서 힘의 모멘트나 힘을 추정하여 바람직한 치아로 교정하는 것이다.

이렇게 하므로 환자에게는 시행착오로 인한 통증과 많은 시간이 소요되는 등의 문제점이 발생하게 되는 것이다.

이런 문제점으로 인하여 투명교정장치가 제대로 역할을 못하며 치료시간이 늘어나는 문제점을 가지고 있던 것이다.

종래기술은 회전중심점이 고정되어있어 교정기를 설계하는 시간이 많이 소요되고 정확한 회전모멘트와 힘을 알 수 없고 이로 인하여 환자에게 알맞는 교정장치를 제공할 수 없는 단점이 있는 것이다.

전술한 바와 같이, 기존에는 각 치아에 x,y,z 평면을 기준으로 3개의 이동 중심축이 정해져 있다.

치아를 이동시키기 위해서는 이러한 이동 중심축을 기준으로 회전중심점을 중심으로 회전이 되었기 때문에, 회전이동-치체이동, 회전이동- 치체이동 등을 계속 반복해서 원하는 장소에 치아를 위치시킬 수 있었다.

하지만 본 발명으로 처음과 마지막 치아의 위치를 알고, 실제의 회전 중심을 중심으로 회전을 시키면 원하는 자리로 치아를 이동 시킬 수 있으므로, 더 빠르게 셋업이 완료가 된다.

기존의 치아분석에 따른 플로우를 기재하면 하기와 같다.

1.환자의 치아모델,X-RAY,사진 등의 정보를 이용하여 문제점 분석 및 치료계획을 수립한다. 이 단계에서 가상 베이스 설정(Virtual base preparation)을 한다.

2.환자치아를 3차원으로 움직일 수 있는 Virtual file로 스캔한다.

모델분할(Model segmentation)을 통하여 이단계에서 모델 치아를 각각 분할하여 치근길이와 치아의 회전 중심 축이 결정된다.

3.이상적인 악궁을 선택한다.

4.움직일 치아를 클릭한다.

5.X,Y,Z축을 기준으로 미리 정해진 회전중심점을 기준으로 회전이동한다.

실제적으로 회전이동하는 과정인 디지탈셋업과정을 설명하면 하기와 같다.

치아 클릭시 x평면에서 치아 최종 배열 위치를 기준으로 회전 중심을 정한다.

정해진 회전 중심을 기준으로 X평면에서 회전 이동 및 치체 이동을 한다.

Y 평면에서 최종 배열 위치를 기준으로 회전 중심을 정한다.

정해진 회전 중심을 기준으로 Y 평면에서 회전이동과 치체이동을 별도로 진행한다.

Z평면에서 최종 배열 위치를 기준으로 회전 중심점을 결정한다.

정해진 회전 중심점을 기준으로 회전이동과 치체이동을 한다.

6. Virtual set up을 완료한다.

또한 실제의 치아이동은 종래의 기술과 같이 이동되지 않고, 회전과 이동이 동시에 진행이 되어야 한다.

따라서 전체 치료계획을 만들어도 실제 치아이동을 위해서는 작업자들이 치아를 하나하나 움직여서 단계별로 별도로 작업을 해서 투명교정장치를 만들어야 하기 때문에 시간이나 노력이 많이 소요된다.

치아를 움직이기 위해서는 이러한 이동 중심점을 기준으로만 회전이 되었기 때문에, 회전이동-치체이동, 회전이동- 치체이동을 계속 반복해서 원하는 장소에 치아를 바람직한 위치에 위치시킬 수 있었다.

하지만 본 발명은 처음과 마지막 치아의 위치를 알고, 실제의 회전 중심을 중심으로 회전을 시키면 원하는 자리로 치아를 이동 시킬 수 있으므로, 더 빠르게 셋업이 완료가 된다.

대한민국특허청 특허등록번호 10-1518709 (2015.05.15) 대한민국특허청 특허등록번호 10-1518711 (2015.05.15)

제1의 목적은 교정할 치아모델을 바람직한 치아모델로 이동하는 교정을 결정하는데 시간을 단축하는 것이다.

제2의 목적은 본 발명의 회전중심점을 정하여 회전을 동반하여 이동하는 과정으로 교정치아모델을 결정하여 교정할 치아의 실제의 치아이동을 손쉽게 재현할 수 있는 것으로 환자에게 정확한 교정장치를 제조하는데 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 회전중심점을 이용한 환자의 교정치아모델을 결정하는 방법은 하기와 같이 구성한다.

제1실시예로서 하기와 같은 방법을 구성한다.

환자의 치아모델;

환자의 치아모델 가운데 이동될 치아;

환자의 상기 이동될 치아의 회전중심을 결정하기 위하여 설정한 기준축;

상기 이동될 치아의 기준축을 연장하여 설정한 연장선;

환자의 상기 이동될 치아를 이동하여 바람직한 치아의 완성을 위한 완성된 위치에 이동하게 될 완성될 치아에 설정한 기준축;

상기 완성될 치아의 기준축을 연장하여 설정한 연장선;

상기 이동될 치아의 기준축의 연장선과 상기 완성될 치아의 기준축의 연장선이 만나는 회전중심점;

상기 회전중심점을 중심으로 환자의 치아모델 가운데 상기 이동될 치아를 상기 완성될 치아로 이동하도록 2개이상의 단계로 나누어 정보를 획득하여 교정 치아모델을 완성하여 회전중심점을 이용하여 환자의 교정치아모델을 결정하는 방법으로 하는 것이다.

여기서 상기 교정치아모델의 2개 이상의 단계 각각을 이용하여 투명교정장치를 제조하는 방법을 통하여 상기와 같은 과제를 해결하는 것이다.

상기 회전중심점을 구한 후에 회전모멘트를 구하는 단계를 더 두어 과제를 해결하는 것이다.

제2실시예로서 하기와 같은 방법을 사용한다.

환자의 치아정보를 획득하는 단계;

환자의 상기 획득된 치아정보로 획득된 치아를 3차원상에서 이동할 수 있는 가상파일로 변환하는 단계;

상기 변환된 가상파일에서 이동될 치아의 회전중심을 결정하는 단계;

상기 결정된 회전중심을 기준으로 치아를 이동시켜 이상적인 위치에 배치하는 단계;

환자의 상기 이동될 치아에서 상기 이상적인 위치에 배치하는 단계를 2개이상의 단계로 나누어 환자의 교정하는 치아모델 정보를 획득하는 단계;

를 구비하여 교정치아모델정보를 획득하는 방법을 가진다.

여기서 획득된 상기 교정치아모델의 2개 이상의 단계 각각을 이용하여 투명교정장치를 제조하는 방법을 가진다.

상기 회전중심점을 구한 후에 회전모멘트를 구하는 단계를 더 두어 교정하는 치아모델 정보를 획득하는 것이다.

제1의 효과는 본 발명의 회전중심점을 정하여 회전을 동반하여 이동하는 과정으로 교정치아모델을 결정하여 교정할 치아의 실제의 치아이동을 손쉽게 재현할 수 있어 환자에게 정확한 교정장치를 제조하는데 효과적이다.

작업이 효율화되는 것으로 회전과 치체이동을 동시에 하게되어 기존의 처리속도보다 급속도로 빨라진다.

제2의 효과는 정확한 회전중심으로 알아야 힘과 모멘트를 정확하게 계산할 수 있어 정확한 교정장치를 제작하거나 설계하는데 매우 큰 이점이 있게 되는 것이다.

종래기술에서는 정확한 회전 중심을 쉽게 찾기 어려웠기 때문에 기술자의 경험을 토대로 브라켓을 이용해서 치아에 회전 모멘트와 힘을 조절하면서 치아를 이동 시킨 것에 반하여,

본 발명에서는 용이하게 회전 중심을 찾게 되어, 이에 따른 힘과 회전 모멘트의 비율을 정확하게 계산할 수 있기 때문에 힘을 가하면 원하는 이동을 정확하게 얻을 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.

즉, 정확한 회전 모멘트와 힘을 분석하여 치아의 회전중심에 따른 교정 장치를 만들 수 있게 된다.

회전 중심을 설정할 수 있으면 실제 치아이동을 셋업상에서 재현할 수 있는 것으로 반복재현성을 가지고 있다.

제3의 효과는 기존 상하 28개의 치아를 모두 3개의 이동중심과 치체이동으로 치아이동을 진행하여 장시간이 소요되었으나, 실제와 같은 방식으로 회전중심을 바꿀 수 있어 작업시간이 최소 1/2 이하로 획기적으로 줄어든다.

제1도는 환자의 교정할 치아의 정보를 이용하여 교정할 치아 모델을 보이는 도이다.
제2도는 종래의 기술로 교정할 치아 모델을 치체이동하는 방법을 보이는 도이다.
제3도는 제2도의 치체이동 후에 교정할 치아를 회전해야하는 방법을 보이는 도이다.
제4도는 제3도에서 교정할 치아를 회전하여 원하는 위치에 치아교정모델을 결정한 것을 보이는 도이다.
제5도는 도1에서 도4까지의 이동에 따른 것에 대한 원인으로 회전중심점이 고정된 것을 보이는 도이다.
제6a도 및 6b도는 종래 컴퓨터 상에서 교정모델을 정하는 과정을 보이는 프로우챠트이다.
제7도는 교정할 치아 모델의 기준축을 정하고 연장선을 나타내는 도이다.
제8도는 이상적인 치아모델의 기준축을 정하고 연장선으로 회전중심점을 구하는 도이다.
제9도는 제1실시예로써 교정할 치아모델에서 이상적인 위치에 해당되는 치아모델을 복수의 단계를 나누어 이동시키는 것을 보이는 도이다.
제10도는 제2실시예에 관한 것이다.
제11도는 회전중심점을 회전축을 중심으로 다양하게 정하는 것을 보이는 도이다.
제12도는 본원발명의 교정모델을 정하는 과정을 보이는 프로우챠트이다.
제13a도는 F의 힘을 치관에 가할 때에 잇몸에서 1/3지점에 중심점이 있는 것을 보이는 도이다.
제13b 도는 13a도를 구체적으로 설명하기 위한 도이다.
제14도는 회전중심점을 치근쪽으로 향하게 하기 위하여 회전모멘트를 반시계방향으로 가하는 것을 보이는 도이다.
제15도는 회전중심점이 치관에 있도록 하고 치근이 이동하는 것으로 보이도록 회전모멘트를 가하는 것을 보이는 도이다.
제16도는 회전중심점이 치근에 있는 것을 보이는 도이다.

구체적인 실시의 내용을 도에 의하여 설명하면 하기와 같다.

제1실시예로는 도7 내지 도9에 의하여 설명하기로 한다.

환자의 치아모델(10)

환자의 치아모델(10) 가운데 이동될 치아(100)

환자의 상기 이동될 치아(100)의 회전중심을 결정하기 위하여 설정한 기준축(142);

상기 이동될 치아의 기준축을 연장하여 설정한 연장선(144);

환자의 상기 이동될 치아(100)를 이동하여 바람직한 치아의 완성을 위한 완성된 위치에 이동하게 될 완성될 치아에 설정한 기준축(152);

상기 완성될 치아의 기준축을 연장하여 설정한 연장선(154);

상기 이동될 치아의 기준축의 연장선(144)과 상기 완성될 치아의 기준축의 연장선(154)이 만나는 회전중심점(160);

상기 회전중심점(160)을 중심으로 환자의 치아모델(10) 가운데 상기 이동될 치아(100)를 상기 완성될 치아(130)로 이동하도록 2개 이상의 단계로 나누어 정보를 획득하여 교정 치아모델을 완성하는 것을 특징으로 하는 회전중심점(160)을 이용한 환자의 교정치아모델을 결정하는 방법에 관한 것이다.

상기 회전중심점을 구한 후에 회전모멘트를 구하는 단계를 더 둔다.

회전중심점을 구하면 이에 따라 정확한 회전모멘트를 구하게 된다.

이렇게 결정하는 방법에 의하여 교정모델을 정하는데 따른 시간은 종래의 도1 내지 도6에 의하여 결정하는 시간의 최소한 1/2정도 단축하는 효과가 있는 것이다.

진단과정이 신속할 뿐만 아니라 정확한 교정장치를 제조하는데 유익한 결정방법에 해당하는 것이다.

이렇게 결정하면 환자의 교정할 치아가 실제로 이동하게 되는 것이다.

실제 치아이동 경로는 그 회전 중심점을 중심으로 회전을 하게 되는 것이다.

상기와 같은 교정치아모델로 인하여 2개 이상의 단계를 구성하여 단계 단계마다 해당되는 투명교정장치를 제조함으로써 환자가 치아에 여러단계의 투명교정장치를 착탈하여 일정한 기한 내에 환자의 치아를 교정하는 것이다.

제2실시예로는 도10에 의하여 하기와 같이 설명한다.

환자의 치아정보를 획득하는 단계(S100)를 갖는다.

환자의 상기 획득된 치아정보로 획득된 치아를 3차원상에서 이동할 수 있는 가상파일로 변환하는 단계(S200)를 갖는다.

상기 변환된 가상파일에서 이동될 치아의 회전중심점을 결정하는 단계(S300)를 갖는다.

상기 결정된 회전중심점을 기준으로 치아를 이동시켜 이상적인 위치에 배치하는 단계(S400)를 갖는다.

환자의 상기 이동될 치아에서 상기 이상적인 위치에 배치하는 단계를 2개이상의 단계로 나누어 환자의 교정하는 치아모델 정보를 획득하는 단계(S500)를 갖는다.

이렇게 하여 교정치아모델정보를 획득하여 투명교정장치를 제조하는 방법을 구성한다.

획득된 상기 교정치아모델의 2개 이상의 단계 각각을 이용하여 투명교정장치를 제조하는 방법을 갖는다.

상기 회전중심점을 구한 후에 회전모멘트를 구하는 단계를 더 두어 환자의 교정하는 치아모델 정보를 획득하는 단계를 갖는다.

본 발명과 비교하기 위하여 배경기술에서 기존의 치아분석을 보기로 한다.

기존의 치아분석에 따른 플로우를 기재하면 하기와 같다.

1.환자의 치아모델,X-RAY,사진 등의 정보를 이용하여 문제점 분석 및 치료계획을 수립한다. 이단계에서 가상 베이스 설정(Virtual base preparation)을 한다.

2.환자치아를 3차원으로 움직일 수 있는 Virtual file로 스캔한다.

모델분할(Model segmentation)을 통하여 이 단계에서 모델 치아를 각각 분할하여 치근길이와 치아의 회전 중심 축이 결정된다.

3.이상적인 악궁을 선택한다.

4.움직일 치아를 클릭한다.

5.X,Y,Z축을 기준으로 미리 정해진 회전중심을 기준으로 회전이동한다.

실제적인 회전이동하는 과정인 디지탈셋업과정을 설명하면 하기와 같다.

치아 클릭시 X평면에서 치아 최종 배열 위치를 기준으로 회전 중심을 정한다.

물론 X평면에 이상적인 위치인가의 여부를 끊임없이 체크한다.

정해진 회전 중심을 기준으로 X평면에서 회전 이동 및 치체 이동을 한다.

Y 평면에서 최종 배열 위치를 기준으로 회전 중심을 정한다.

물론 Y 평면에 이상적인 위치인가의 여부를 끊임없이 체크한다.

정해진 회전 중심을 기준으로 Y평면에서 회전이동 및 치체이동을 한다.

Z평면에서 최종 배열 위치를 기준으로 회전 중심 결정한다.

물론 Z평면에 이상적인 위치인가의 여부를 끊임없이 체크한다.

정해진 회전 중심을 기준으로 회전이동 및 치체이동을 한다.

6. Virtual set up을 완료한다.

본원발명에서 개발하고자 하는 치아의 분석은 하기와 같다.

1단계와 4단계 및 6단계는 기존의 치아분석과 동일하다.

본원발명이 발명한 제5단계로는

선택한 치아의 회전중심점을 결정한다.회전중심점을 기준으로 치아를 이동시켜 이상적인 위치에 배치한다.

실제로 치아이동은 치아를 중심으로 회전하기도 하고 치근점을 기준으로 회전하기도 하며(비조절성 경사이동), 치관(치아머리)의 끝 부분을 중심으로 이동(치근이동)하기도 한다.

여기에는 치아에 주어지는 힘 F와 치아를 반시계 방향으로 미는 회전 모멘트 크기에 따라 치아 이동의 형태가 달라진다

회전 모멘트와 힘의 비율에 따라서 회전 중심점이 달라져서 치아 이동이 바뀌게 된다.

치과교정치료는 이러한 힘과 모멘트를 바꿔서 치아를 원하는 방향으로 이동을 시키는 것이지만, 현재의 디지털 기술로는 그 힘을 반영한 과정을 반영하지 하고, 결과만 볼 수가 있으므로, 정확한 교정장치를 만드는 것이 난해하다.

전 세계에 종래기술의 프로그램을 개발한 업체는 3개 정도에 불과하다.

또한 대부분 출원인처럼 실제 3D 프린터를 이용한 투명교정 장치를 만드는

프로그램 회사는 없기 때문에, 작업의 불합리성에 대하여 문제점을 인식하고 있지못한 상태이다.

출원인은 이러한 프로그램을 이용하여 투명교정장치에 해당하는 계속하여 작업을 해왔기 때문에 실제 치아이동과정이 디지털 설계과정과 차이가 발생하는 것을 인지하게 되어 본 발명을 하게 된 것이다.

11도는 본 발명의 투명교정장치를 위한 것으로 회전중심점을 회전축을 중심으로 정할 수 있는 것을 보이는 도이다.

12도를 중심으로 살피면 하기와 같다.

본원발명에서 S10~S80단계는 배경기술의 S1~S8단계까지와 동일하다.

여기에 대하여 설명은 배경기술에서의 설명한 것으로 설명을 대체한다.

다음 단계로는 치아클릭시 X평면에서 현재치아의 회전중심축과 X평면에서 바람직한 치아의 최종배열을 정하고 회전중심축이 서로 만나는 점으로 회전중심점을 정한다.(S100)

상기 S100단계에서 바람직한 치아의 최종배열을 정하고 회전중심축이 서로 만나는 점으로 회전중심점을 정하는 단계에서는 하기와 같은 3단계를 포함하는 것이다.

첫째 단계는 상기와 같은 경우에 X축 상에서 현재 치아의 회전중심축을 정하고 연장선을 긋는다.

두번째 단계로는 X축 상에서 바람직한 상태로 이동될 치아의 회전중심축을 정하고 연장선을 긋는다.

마지막 단계로는 만나는 교차점을 회전중심점으로 정한다.

Y축과 Z축 단계에서도 마찬가지의 단계를 갖는 것이다.

정해진 회전중심점을 기준으로 X평면에서 회전중심점을 중심으로 회전과 치체를 동시에 회전이동한다.(S200)

Y평면에서 현재치아의 회전중심축과 Y평면에서 바람직한 치아의 최종배열을 정하고 회전중심축이 서로 만나는 점으로 회전중심점을 정한다.(S300)

정해진 회전중심을 기준으로 Y평면에서 회전중심점을 중심으로 회전과 치체를 동시에 회전이동한다.(S400)

Z평면에서 현재치아의 회전중심축과 Z평면에서 바람직한 치아의 최종배열을 정하고 회전중심축이 서로 만나는 점으로 회전중심점을 정한다.(S500)

정해진 회전중심을 기준으로 Z평면에서 회전중심점을 중심으로 회전과 치체를 동시에 회전이동한다.(S600)

회전이동 또는 치체이동할 치아로 이동하여 상기와 같은 단계를 반복하는 것이다.

회전중심축을 치아의 상태에 따라 정하는 것이어서 그동안 회전중심점이 정하여 있는 것으로 회전이동과 치체이동을 순차적으로 분리하여 작업을 하던 것을 환자 치아의 현재의 위치에서의 중심축과,

환자 치아의 바람직한 위치에서의 중심축의 연장선이 만나는 점을 회전중심점으로 하여 회전이동과 동시에 치체이동이 이루워질 수 있도록 함으로써 시간이 단축되는 것이 본원발명이 가지고 있는 특징이다.

또한 인체의 치아는 회전이동과 동시에 치체이동이 일어나도록 치료되어야 한다.

제13a도 및 13b도는 비조절성경사이동으로 치아에 F의 힘을 가하면 치아뿌리와 잇몸부분의 치아길이의 잇몸으로부터 1/3이되는 지점이 회전중심이 되어 회전이동하게 된다.

회전중심점 조절을 위하여 별도로 모멘트를 가하는 것이 없는 것을 비조절성경사이동이라고 칭한다.

이러한 회전중심점을 저항중심점이라고 한다.

제14도는 반시계방향으로 회전모멘트M를 가하는 것을 보여주는 것이다.

잇몸부위에 회전모멘트를 가하면 저항중심은 치근단쪽으로 바뀌게 되고 회전모멘트가 클수록 회전중심은 멀어져서 치체이동으로 바뀔 수 있다.

회전모멘트가 좌측에서 가해지는 힘보다 커지면 일정비율(12:1)이상이 되면 치근이 회전을 하게 된다.

회전중심점은 치관쪽으로 이동하게 된다. 이것을 치근이동이라고 한다.

제15도는 치관을 회전중심점으로 회전하게 되는 것을 보이는 도이다.

제16도는 치근을 회전중심점으로 회전하게 되는 것을 보이는 도이다.

이렇게 환자의 치아를 바람직한 치아의 위치로 이동하기 위하여는 회전중심점이 매우중요한 요소임을 알 수 있는 것이다.

회전중심점이 저항중심인 치근과 잇몸까지의 거리의 잇몸에서 1/3되는 저항중심점으로 정하기도 한다.

또한 바람직한 치아이동이 치관쪽을 회전중심점으로 정하거나 정반대방향인 치근단쪽을 회전중심점으로 하는 경우에는 회전모멘트와 힘의 비율이 정해지므로 교정장치의 강도나 교정장치를 정확하게 제작할 수 있는 것이다.

회전중심을 아는 것이 중요한 이유에는 회전중심을 알아야 회전모멘트를 줄수 있는 장치를 정확하게 설계할 수 있는 것이다.

본원발명에서 사용하는 단어에 대하여 정의를 내리면 하기와 같다.

1.힘과 모멘트에 대하여

진단결과에 따라 치아가 조절성경사이동인지 비조절성 경사이동인지 치근이동인지 등에 따라 치과의사 또는 투명교정장치를 전문적으로 제조하는 곳에서는 이동할 치아에 대하여 힘과 모멘트를 정하여야만 정확하게 장치를 제작하는 것이다.

즉 진단과정에서 치아의 회전중심을 어디에 두고 회전을 할 것인지 용이하게 알 수 있기 때문에 힘과 모멘트의 비율만 맞춰서 장치를 제작하거나 치과의사가 교정장치를 부착하게 되므로써 진단과정을 빠르게 할 뿐 만 아니라 힘과 모멘트비율을 정확하게 계산할 수있는 것이다.

2.조절성경사이동에 대하여

그림처럼 앞쪽 잇몸부위를 누르고 뒤쪽 절단부위를 누르면 반시계방향으로 회전 모멘트가 가해지기 때문에, F힘을 주면서 반시계방향 회전 모멘트를 가하면 저항중심은 치근의 길이에 상부잇몸에서 1/3의 위치에 있는 것이다.(의학계에서 확률적으로 정한 것임.)

회전모멘트의 힘을 크게할수록 회전의 중심은 치근단쪽으로 이동하게 되고,회전 모멘트가 클수록 회전 중심은 멀어져서 치체이동으로 바뀔 수 있다. (순수 후방이동)

그러다가 반시계방향 회전 모멘트가 F에 비해 훨씬 커지면 (12:1이상) 치근이 회전을 하게 됩니다. (치관쪽을 중심으로) 이것을 치근이동이라 한다.

회전 중심은 치아 뿌리 끝 부분이고, 반시계 방향의 회전 모멘트를 같이 가해준다.

이때 힘F와 회전 모멘트M의 비율이 1:8~1:10에 해당한다.

3.비조절성경사이동에 대하여

치아에 힘을 주면 치아 뿌리쪽 즉 잇몸에서 1/3이 되는 점을 중심으로 회전을 하게 되는데, 이러한 회전 중심을 저항중심이라 한다.

치아에 힘을 주면 시계 방향으로 회전이 됩니다.

만일 이럴 때, 교정기를 이용하여 반시계 방향으로 회전 모멘트를 가하면 회전 중심이 좀더 치근단쪽으로 바뀌게 된다.

4.치근이동

반시계 방향의 회전 모멘트를 매우 강하게 주면 치관끝을 기준으로 뿌리가 회전하게 된다.

힘F와 회전 모멘트 M 비율이 1:112 이상일 경우에 해당된다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

10:환자의 치아모델 100:이동될 치아 110,120:이동중인 치아 130:완성될 치아 142:이동될 치아의 기준축
144,154:기준축 연장선 152:완성될 치아의 기준축 160:회전중심점
170:저항중심 200:잇몸
M:회전모멘트 F:힘

Claims (6)

1. 환자의 치아모델;
   환자의 치아모델 가운데 이동될 치아;
   환자의 상기 이동될 치아의 회전중심을 결정하기 위하여 설정한 기준축;
   상기 이동될 치아의 기준축을 연장하여 설정한 연장선;
   환자의 상기 이동될 치아를 이동하여 바람직한 치아의 완성을 위한 완성된 위치에 이동하게 될 완성될 치아에 설정한 기준축;
   상기 완성될 치아의 기준축을 연장하여 설정한 연장선;
   상기 이동될 치아의 기준축의 연장선과 상기 완성될 치아의 기준축의 연장선이 만나는 회전중심점;
   상기 회전중심점을 중심으로 환자의 치아모델 가운데 상기 이동될 치아를 상기 완성될 치아(130)로 이동하도록 2개이상의 단계로 나누어 정보를 획득하여 교정 치아모델을 완성하는 것을 특징으로 하는 회전중심점을 이용한 환자의 교정치아모델을 결정하는 방법.
   
2. 제1항에 있어서 상기 교정치아모델의 2개 이상의 단계 각각을 이용하여 투명교정장치를 제조하는 방법.
   
3. 제1항에 있어서 상기 회전중심점을 구한 후에 회전모멘트를 구하는 단계를 더 두는 것을 특징으로 하는 회전중심점을 이용한 환자의 교정치아모델을 결정하는 방법.
   
4. 환자의 치아정보를 획득하는 단계;
   환자의 상기 획득된 치아정보로 획득된 치아를 3차원상에서 이동할 수 있는 가상파일로 변환하는 단계;
   상기 변환된 가상파일에서 이동될 치아의 회전중심점을 결정하는 단계;
   상기 결정된 회전중심점을 기준으로 치아를 이동시켜 이상적인 위치에 배치하는 단계;
   환자의 상기 이동될 치아에서 상기 이상적인 위치에 배치하는 단계를 2개이상의 단계로 나누어 환자의 교정하는 치아모델 정보를 획득하는 단계;
   를 갖는 것을 특징으로 하는 교정치아모델정보를 획득하는 방법.
   
5. 제4항에 있어서 상기 회전중심점을 결정하는 단계 후에 회전모멘트를 구하는 단계를 더 두는 것을 특징으로 하는 교정치아모델정보를 획득하는 방법.
   
6. 제4항에 있어서 획득된 상기 교정치아모델의 2개 이상의 단계 각각을 이용하여 투명교정장치를 제조하는 방법.

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