KR20200064962A - 구강내 스캐닝을 이용한 치과 임플란트용 보철물 제조 방법 - Google Patents

Abstract

구강 내부 스캐닝을 통해 치과 임플란트용 보철물을 제조하는 구강내 스캐닝을 이용한 치과 임플란트용 보철물 제조 방법이 개시된다. 개시된 치과 임플란트용 보철물 제조 방법은, 픽스쳐(fixture)에 고정된 치유 지대주(healing abutment)에 스캔 캡(scan cap)을 씌우는 스캔 캡 장착 단계, 스캔 캡 및 그 주변을 3차원 스캐닝(3D scanning)하여 구강 스캔 파일(scan file)를 형성하는 구강내 스캐닝 단계, 구강 스캔 파일에 기초하여 고정용 지대주(abutment)의 형상을 3차원 모델링(3D modeling)한 고정용 지대주 모델링 파일(modeling file)을 형성하는 고정용 지대주 모델링 단계, 구강 스캔 파일 및 고정용 지대주 모델링 파일에 기초하여 크라운(crown)의 형상을 3차원 모델링한 크라운 모델링 파일을 형성하는 크라운 모델링 단계, 고정용 지대주 모델링 파일에 기초하여 고정용 지대주를 제작하는 고정용 지대주 제작 단계, 및 크라운 모델링 파일에 기초하여 크라운을 제작하는 크라운 제작 단계를 구비한다. 스캔 캡은, 스캔 캡이 치유 지대주에 정확히 씌워졌는지 파악하기 위한 결합 확인 통공, 치유 지대주의 돌출 높이를 파악하기 위한 높이 기준 홈(groove), 및 치유 지대주의 방향 및 경사 각도를 파악하기 위한 화살 형상 돌기를 구비한다.

Description

구강내 스캐닝을 이용한 치과 임플란트용 보철물 제조 방법{Method for fabricating customized dental implant using oral cavity scanning}

본 발명은 치과 임플란트 시술에서 사용되는 보철물 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구강 내부 스캐닝을 통해 치과 임플란트용 보철물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

치과 치료에서 임플란트(Implant) 시술은 인공으로 만든 치아를 이식하는 것으로서, 상실된 치근(뿌리)을 대신할 수 있도록 인체에 거부반응이 없는 티타늄(titanium) 또는 티타늄 합금으로 만든 픽스처(fixture)를 이가 빠져나간 치조골에 심은 뒤, 인공 치아를 고정시켜 치아의 기능을 회복하도록 하는 시술이다. 일반 보철물이나 틀니의 경우, 시간이 지나면 주위 치아와 뼈가 상하지만 임플란트는 주변 치아 조직을 상하지 않게 하며, 자연 치아와 기능이나 모양이 같으면서도 충치가 생기지 않으므로 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

치과 임플란트 시술은 치조골에 픽스쳐(fixture)를 매식하는 과정과, 심겨진 픽스쳐에 고정용 지대주(abutment)와 크라운(crown), 즉 보철물을 장착하는 과정으로 크게 구분된다. 종래의 임플란트 시술 과정을 개략적으로 설명하면, 우선 치조골에 드릴링(drilling) 및 탭핑(tapping) 과정을 거쳐 픽스쳐의 치수에 부합하는 홈을 형성하고 픽스쳐를 상기 치조골에 매식한다. 골 융합에 의해 픽스쳐가 치조골에 고정되면 잇몸을 심미적으로 재건하기 위해 스크류(screw)를 이용하여 치유 지대주(healing abutment)를 픽스쳐에 체결한다. 잇몸이 심미적으로 재건되면, 치유 지대주를 픽스쳐에서 제거하고, 인상 코핑(impression coping)을 픽스쳐에 다시 체결하고, 인상을 채득하며, 상기 채득된 인상에 기초하여 보철물을 제작한다.

이상에서 언급한 종래의 임플란트 시술 과정은 보철물의 제작을 위한 인상 채득 과정에서 치유 지대주를 픽스쳐에서 분리하고 결합하는 과정을 복수 회 진행하게 되므로, 과정이 번거롭고 오래 걸리며, 임플란트 시술 비용이 증가되는 문제가 있다.

근래에는 인상을 채득하지 않고, 잇몸에 치유 지대주가 고정된 상태로 환자의 구강 내부를 3차원 스캐닝(scanning)하여 스캔 데이터를 얻어 이에 기초하여 보철물을 제작하는 임플란트 방식이 알려지고 있다. 이 경우, 치유 지대주는 티타늄, 티타늄 합금 등 금속 재질로 이루어지므로 스캔 데이터를 얻을 수 없기 때문에 치유 지대주 표면에 광택을 없애는 도포액을 분사하거나 도포한 후 3차원 스캔을 수행하게 된다. 그러나, 상기 광택 제거 도포액으로 인한 이물감 또는 인체 부작용이 발생할 수 있고, 작업 시간이 오래 걸릴 수 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1688781호

본 발명은, 스캔 캡을 치유 지대주에 씌우고 구강 내부를 스캐닝(scanning)한 구강 스캔 파일을 이용하여 개별 환자에 특화된 치과 임플란트용 보철물을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명은, 픽스쳐(fixture)에 고정된 치유 지대주(healing abutment)에 스캔 캡(scan cap)을 씌우는 스캔 캡 장착 단계, 상기 스캔 캡 및 그 주변을 3차원 스캐닝(3D scanning)하여 구강 스캔 파일(scan file)를 형성하는 구강내 스캐닝 단계, 상기 구강 스캔 파일에 기초하여 고정용 지대주(abutment)의 형상을 3차원 모델링(3D modeling)한 고정용 지대주 모델링 파일(modeling file)을 형성하는 고정용 지대주 모델링 단계, 상기 구강 스캔 파일 및 상기 고정용 지대주 모델링 파일에 기초하여 크라운(crown)의 형상을 3차원 모델링한 크라운 모델링 파일을 형성하는 크라운 모델링 단계, 상기 고정용 지대주 모델링 파일에 기초하여 고정용 지대주를 제작하는 고정용 지대주 제작 단계, 및 상기 크라운 모델링 파일에 기초하여 크라운을 제작하는 크라운 제작 단계를 구비하고, 상기 스캔 캡은, 상기 스캔 캡이 상기 치유 지대주에 정확히 씌워졌는지 파악하기 위한 결합 확인 통공, 상기 치유 지대주의 돌출 높이를 파악하기 위한 높이 기준 홈(groove), 및 상기 치유 지대주의 방향 및 경사 각도를 파악하기 위한 화살 형상 돌기를 구비하는, 구강내 스캐닝을 이용한 치과 임플란트용 보철물 제조 방법을 제공한다.

상기 스캔 캡 장착 단계는, 상기 결합 확인 통공을 통해 보이는 상기 치유 지대주 말단의 모습에 의해 상기 스캔 캡이 상기 치유 지대주에 정확히 씌워졌는지를 파악하는 단계, 및 상기 스캔 캡이 정확히 씌워지지 않았다고 판단되면 상기 스캔 캡을 상기 치유 지대주에서 일단 분리하고 다시 씌우는 단계를 포함할 수 있다.

상기 고정용 지대주는 상기 크라운에 끼워져 결합되는 크라운 결합부, 상기 픽스쳐에 끼워져 결합되는 픽스쳐 결합부, 및 상기 크라운 결합부와 픽스쳐 결합부 사이의 중간부를 구비하고, 상기 고정용 지대주 모델링 단계는, 형상 및 크기에 따라 구별되는 복수의 기성(旣成) 고정용 지대주에 대한 3차원 이미지(3D image) 데이터가 저장된 임플란트 라이브러리(library)에서 최적의 기성 고정용 지대주를 선택하고, 상기 구강 스캔 파일이 표시된 화면에서 상기 스캔 캡이 씌워진 치유 지대주를 상기 최적의 기성 고정용 지대주로 대체하는 임플란트 라이브러리 매칭(matching) 단계, 상기 고정용 지대주의 크라운 결합부의 형상을 그 주변의 치아의 형상 및 배열에 조화되게 설계(design)하는 크라운 결합부 디자인(design) 단계, 상기 고정용 지대주의 중간부의 형상을 상기 중간부를 감싸는 잇몸의 표면 형상 및 상기 잇몸 표면에서 상기 픽스쳐까지의 깊이에 조화되게 설계하는 중간부 디자인 단계, 및 상기 픽스쳐에 마련된 지대주 결합용 스크류 홀(screw hole)의 연장 방향에 기초하여 상기 고정용 지대주를 상기 픽스쳐에 체결하기 위한 체결 스크류가 관통하는 픽스쳐 결합용 스크류 홀을 설계하는 픽스쳐 결합용 스크류 홀 디자인 단계를 포함할 수 있다.

상기 잇몸 표면에서 상기 픽스쳐까지의 깊이는 상기 구강 스캔 파일에서 상기 높이 기준 홈의 위치를 통해 파악되고, 상기 픽스쳐에 마련된 지대주 결합용 스크류 홀의 연장 방향은 상기 구강 스캔 파일에서 상기 화살 형상 돌기가 가리키는 방향 및 경사 각도를 통해 파악될 수 있다.

상기 크라운 모델링 단계는, 상기 구강 스캔 파일에서 상기 스캔 캡이 씌워진 치유 지대주를 상기 고정용 지대주 모델링 단계에서 3차원 모델링된 고정용 지대주로 대체한 가상의 구강 내부 화면을 표시하는 가상의 구강 내부 화면 표시 단계, 상기 가상의 구강 내부 화면에서 상기 고정용 지대주 주변의 치아의 형상 및 배열에 조화되게 상기 크라운의 외측면 형상을 설계하는 크라운 외측면 디자인 단계, 및 상기 고정용 지대주 모델링 단계에서 3차원 모델링된 고정용 지대주의 크라운 결합부 형상에 조화되게 상기 크라운에 지대주 결합 홈(groove)을 설계하는 지대주 결합 홈 디자인 단계를 포함할 수 있다.

상기 크라운 모델링 단계는, 상기 픽스쳐 결합용 스크류 홀의 연장 방향에 기초하여 상기 체결 스크류를 상기 픽스쳐 및 고정용 지대주에서 빼내기 위한 보철물 분리용 스크류 홀을 설계하는 보철물 분리용 스크류 홀 디자인 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 고정용 지대주 제작 단계는, 고정용 지대주 제작용 중간재를 캠(CAM: computer aided manufacturing) 기반으로 절삭 가공하는 고정용 지대주 CAM 절삭 가공 단계를 포함할 수 있다.

상기 크라운 제작 단계는, 크라운 제작용 중간재를 캠(CAM) 기반으로 절삭 가공하는 크라운 CAM 절삭 가공 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 치과 임플란트용 보철물 제조 방법에 의하면, 스캔 캡을 이용하여 구강 내부를 스캐닝(scanning)함으로써 정확한 구강 스캔 파일을 얻을 수 있으며, 상기 정확한 구강 스캔 파일에 기초하여 환자 맞춤형의 치과 임플란트용 보철물, 즉 고정용 지대주와 크라운을 제작할 수 있다. 따라서, 치과 임플란트 시술을 빠르고 쉽게 진행할 수 있으며, 상기 치과 임플란트 시술을 통해 환자에게 설치된 치과 임플란트 구조물은 내구성이 향상되고 이질감 없이 편안하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 구강내 스캐닝을 이용한 치과 임플란트용 보철물 제조 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 2는 도 1의 스캔 캡 장착 단계를 설명하기 위한 사시도로서, 스캔 캡과 치유 지대주를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 스캔 캡을 아래에서 보고 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2을 IV-IV에 따라 절개 도시한 단면도로서, 치유 지대주가 픽스쳐에 고정 결합된 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 의해 제조된 치과 임플란트용 보철물을 포함하는 치과 임플란트 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 도 5를 VI-VI에 따라 절개 도시한 단면도로서, 치과 임플란트 구조를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른, 구강내 스캐닝을 이용한 치과 임플란트용 보철물 제조 방법을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 구강내 스캐닝을 이용한 치과 임플란트용 보철물 제조 방법을 나타낸 플로우 차트이고, 도 2는 도 1의 스캔 캡 장착 단계를 설명하기 위한 사시도로서, 스캔 캡과 치유 지대주를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 스캔 캡을 아래에서 보고 도시한 사시도이며, 도 4는 도 2을 IV-IV에 따라 절개 도시한 단면도로서, 치유 지대주가 픽스쳐에 고정 결합된 모습을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른, 구강내 스캐닝을 이용한 치과 임플란트용 보철물 제조 방법은 스캔 캡 장착 단계(S10), 구강내 스캐닝 단계(S20), 고정용 지대주 모델링 단계(S30), 크라운 모델링 단계(S40), 고정용 지대주 제작 단계(S50), 및 크라운 제작 단계(S60)를 구비한다.

도 1 내지 도 4를 함께 참조하면, 상기 스캔 캡 장착 단계(S10)는 픽스쳐(fixture)5)에 고정된 치유 지대주(healing abutment)(10)에 스캔 캡(scan cap)(50)을 씌우는 단계이다. 상기 스캔 캡(50)은 치유 지대주(10)의 상단부(15)에 씌워지고, 상기 치유 지대주(10)는 픽스쳐(5)에 설치된다.

구체적으로, 상기 픽스쳐(5)는 외주면에 수형 스크류 패턴(male screw pattern)(6)이 형성되고, 상측이 개방된 스크류 홀(hole)(9)의 내주면에는 암형 스크류 패턴(female screw pattern)(7)이 형성된 부재로서, 환자의 치조골(101)(도 6 참조)에 식립(植立) 고정된다. 상기 치유 지대주(10)는 픽스쳐(5)를 식립하기 위해 손상된 잇몸(103)(도 6 참조)이 재건되는 과정에서 잇몸(103)이 심미적으로 재건되도록 픽스쳐(5)에 체결 고정된다.

치유 지대주(10)는 연결부(11)와, 연결부(11)에서 상측으로 직경이 확장되게 연장되는 잇몸 형성 가이드부(13)와, 상기 잇몸 형성 가이드부(13)의 상측에 상기 스캔 캡(50)이 씌워지는 상단부(15)를 구비한다. 픽스쳐(5)의 스크류 홀(9) 상단부는 내경(inner diameter)이 단차지게 확장된 내경 확장부(8)이며, 상기 연결부(11)가 상기 내경 확장부(8)에 삽입된다. 상기 잇몸 형성 가이드부(13)는 잇몸(103)이 재건되는 과정에서 잇몸(103)이 의도한대로 자라나도록 유도하는 부분이다.

상기 상단부(15)에는 치유 지대주(10)를 길이 방향으로 관통하도록 형성된 픽스쳐 결합용 스크류 홀(hole)(21)을 중심으로 180° 간격으로 배치된 한 쌍의 방향 지시 홈(groove)(16)과, 상기 픽스쳐 결합용 스크류 홀(21)을 중심으로 180° 간격으로 배치된 한 쌍의 절개면(17)이 형성된다. 한 쌍의 방향 지시 홈(16)은 상기 상단부(15)의 주변과 차별되게 함몰 형성되어 있는 홈으로, 치유 지대주(10)가 픽스쳐(5)의 내경 확장부(8)에 삽입 설치된 때 치유 지대주(10)의 설치 방향을 알 수 있게 해준다. 한 쌍의 절개면(17)은 상기 상단부(15)의 주변과 차별되게 단차진 면으로서, 스캔 캡(50)이 상기 상단부(15)에 씌워진 때 상기 스캔 캡(50)을 통해 치유 지대주(10)의 설치 방향을 알 수 있게 해준다.

치유 지대주(10)는 픽스쳐 결합용 스크류 홀(21)을 관통하여 하향 돌출된 체결 스크류(30)을 통해 픽스쳐(5)에 고정 체결된다. 체결 스크류(30)는 상하 방향으로 연장된 스크류 기둥(33)과, 상기 스크류 기둥(33)의 상단부에 확장된 직경을 갖도록 형성된 스크류 헤드(31)를 구비한다. 상기 스크류 기둥(33)의 하단 외주면에는 수형 스크류 패턴(35)이 형성된다. 상기 연결부(11)를 픽스쳐(5)의 내경 확장부(8)에 끼우면 상기 한 쌍의 방향 지시 홈(16)과 한 쌍의 절개면(17)을 통해 치유 지대주(10)의 방향을 알 수 있다.

상기 연결부(11)가 픽스쳐 스크류 홀(9)의 내경 확장부(8)에 끼워진 상태로 체결 스크류(30)를 픽스쳐 결합용 스크류 홀(21)에 삽입하고 일 방향으로 회전시키면, 치유 지대주(10) 하단부를 관통한 체결 스크류(30) 하단의 수형 스크류 패턴(35)이 상기 픽스쳐 스크류 홀(9)의 암형 스크류 패턴(7)에 체결된다. 픽스쳐 결합용 스크류 홀(21) 내주면에 형성된 내경 축소 단차면(22)에 스크류 헤드(31)가 걸려 더 이상 체결 스크류(30)를 회전시킬 수 없을 때까지 상기 체결 스크류(30)를 일 방향으로 계속 회전시키면, 체결 스크류(30)에 의해 치유 지대주(10)가 픽스쳐(5)에 단단히 고정 결합된다.

스캔 캡(50)은 몸체(51)와, 한 쌍의 맞춤 돌기(60)와, 화살 형상 돌기(65)와, 분리 방지 탄성 돌기(63)를 구비하며, 상기 몸체(51), 한 쌍의 맞춤 돌기(60), 화살 형상 돌기(65), 및 분리 방지 탄성 돌기(63)가 일체로 형성된 플라스틱 재질의 부재이다. 스캔 캡(50)은 사출 성형에 의해 생산될 수도 있고, 3D 프린팅(3D printing)에 의해 제조될 수도 있다. 스캔 캡(50)의 재질은 광 반사를 차단하여 구강 스캔 파일(scan file) 추출이 가능하고, 생체 내에서 사용하기 적합한 PEEK(Polyether ether ketone)일 수 있다. PEEK는 내마모성 및 내충격성이 우수하여 일회성이 아닌, 재사용 가능한 스캔 캡을 생산하는데 적합하다.

상기 몸체(51)는 원통형 부분으로서, 치유 지대주(10)의 상단부(15)가 삽입되도록 하측면에서 상측으로 파인 삽입공(53)이 형성된다. 상기 한 쌍의 맞춤 돌기(60)는 치유 지대주(10)의 한 쌍의 절개면(17)에 대응되게 삽입공(53)의 내주면에서 내측으로 돌출 형성된다. 상기 화살 형상 돌기(65)는 몸체(51)의 외면에 시각적으로 보이도록 마련된다. 예를 들면, 도 2에서 상기 화살 형상 돌기(65)는 몸체(51)의 상측면에서 돌출된 화살 형상 돌기로서, Y축과 평행한 방향을 가리키고 있다. 화살 형상 돌기(65)가 몸체(51)의 상측면에서 돌출 형성되어 임플란트 시술자가 시각적으로 확인하기가 더욱 용이하다. 상기 분리 방지 탄성 돌기(63)는 삽입공(53)의 내주면에서 내측으로 환형(環形)으로 돌출 형성된다.

스캔 캡(50)을 치유 지대주(10)의 상단부(15)에 씌울 때, 도 4에 도시된 것처럼 한 쌍의 맞춤 돌기(60)가 상기 한 쌍의 절개면(17)에 밀착된 경우에만 상기 스캔 캡(50)이 치유 지대주 상단부(15)에 정확히 씌워진 상태로 인정된다. 부연하면, 스캔 캡(50)의 방향을 치유 지대주(10)의 설치 방향에 맞게 정렬하고 스캔 캡(50)을 치유 지대주 상단부(15)에 접근시켜야만 치유 지대주 상단부(15)가 상기 삽입공(53) 내부에 최대한 삽입되어 상기 한 쌍의 맞춤 돌기(60)가 상기 한 쌍의 절개면(17)에 밀착되고, 치유 지대주(10)의 상단 모서리(19)가 상기 삽입공(53)의 천장면(54)에 접촉된다. 만약, 상기 한 쌍의 맞춤 돌기(60)가 상기 한 쌍의 절개면(17)에 밀착되지 않으면 치유 지대주 상단 모서리(18)가 삽입공 천장면(54)에 접촉되지 않게 이격되며 스캔캡(50)이 치유 지대주 상단부(15)에 정확히 씌워지지 않은 상태로 인정된다.

치유 지대주 상단부(15) 외주면에는 스캔 캡(50)의 분리 방지 탄성 돌기(63)에 대응되게 파여진 분리 방지 홈(groove)(18)이 형성된다. 스캔 캡(50)이 치유 지대주 상단부(15)에 정확히 씌워지면 상기 분리 방지 탄성 돌기(63)가 상기 분리 방지 홈(18)에 수용되면서 치유 지대주 상단부(15)의 외주면을 탄성 가압하여 상기 스캔 캡(50)이 의도하지 않게 치유 지대주(10)에서 이탈되지 않게 된다. 한편, 상기 분리 방지 홈(18)은 스캔 캡(50)의 이탈 분리를 막는데 필수적인 것은 아니며, 신뢰성을 향상시키는 기능을 한다. 즉, 치유 지대주(10)에 분리 방지 홈(18)이 없더라도 분리 방지 탄성 돌기(63)는 치유 지대주 상단부(15)의 외주면을 탄성 가압하므로 스캔 캡(50)이 치유 지대주 상단부(15)에서 의도하지 않은 시기에 우연하게 분리되지 않을 수 있다.

몸체(51)의 외주면에는 스캔 캡(50)이 치유 지대주(10)의 상단부(15)에 정확히 씌워졌는지를 파악하기 위한 결합 확인 통공(55)이 형성된다. 다시 말해, 결합 확인 통공(55)은 치유 지대주(10)의 상단부(15)가 삽입공(53)을 통해 몸체(51)의 내부에 어느 정도 삽입되었는지가 시각적으로 확인되도록 개방된 통공이다. 몸체(51)의 외주면에 상기 결합 확인 통공(55)의 상측에는 환형(環形)으로 파여진 높이 기준 홈(groove)(68)이 형성된다. 상기 높이 기준 홈(68)을 통해 치유 지대주(10)가 잇몸(103)의 표면(104)(도 6 참조)으로부터 얼마나 높이 돌출되어 있는지, 즉 잇몸 표면(104)으로부터의 돌출 높이를 파악할 수 있다.

상기 스캔 캡 장착 단계(S10)는, 상기 결합 확인 통공(55)을 통해 보이는 치유 지대주 말단(19)의 모습에 의해 스캔 캡(50)이 치유 지대주(10)에 정확히 씌워졌는지를 파악하는 단계, 및 상기 스캔 캡(50)이 정확히 씌워지지 않았다고 판단되면 상기 스캔 캡(50)을 치유 지대주(10)의 상단부(15)에서 일단 분리하고 다시 씌우는 단계를 포함한다.

부연하면, 상기 결합 확인 통공(55)은 가로 방향으로 연장된 횡방향 통공부(56)와, 횡방향 통공부(56)에서 아래로 세로 방향으로 연장된 종방향 통공부(57)를 구비하여, 마치 알파벳 'T'자 형상으로 개방된 통공이다. 상기 횡방향 통공부(56)의 상측 경계면(56i)의 Z축과 평행한 방향의 높이와 상기 삽입공 천장면(54)의 Z축과 평행한 방향의 높이는 서로 같을 수 있다. 이에 따라, 스캔 캡(50)을 치유 지대주 상단부(15)에 씌울 때, 치유 지대주 상단부(15)가 삽입공(53)에 최대한으로 삽입되면, 즉 스캔 캡(50)이 치유 지대주 상단부(15)에 정확하게 씌워지면, 상기 횡방향 통공부(56)를 통해 치유 지대주(10)의 말단, 즉 치유 지대주(10)의 상단 모서리(19)가 보이게 된다. 반면에, 스캔 캡(50)이 치유 지대주 상단부(15)에 씌워지긴 하였으나 정확히 씌워지지 않은 경우에는, 상기 종방향 통공부(57)를 통해 치유 지대주(10)의 상단 모서리(19)가 보이게 된다. 따라서, 임플란트 시술자가 스캔 캡(50)을 치유 지대주 상단부(15)에 씌웠을 때 상단 모서리(19)가 결합 확인 통공(55)의 횡방향 통공부(56) 및 종방향 통공부(57) 중 어디를 통해 보여지는가를 체크(check)함으로써 스캔 캡(50)이 치유 지대주 상단부(15)에 정확히 씌워졌는지를 파악할 수 있다.

스캔 캡(50)이 치유 지대주 상단부(15)에 씌워지면 치유 지대주 상단부(15)가 가려져서 보이지 않는다. 그러나, 스캔 캡(50)이 치유 지대주 상단부(15)에 정확하게 씌워진 상태에서는, 높이 기준 홈(68)이 Z축과 평행한 방향으로 치유 지대주(10)의 설치 높이를 나타낸다. 즉 상기 높이 기준 홈(68)의 높이를 통해 치유 지대주(10)의 설치 높이를 정확하게 알아낼 수 있다. 또한, 화살 형상 돌기(65)는 XY 평면과 평행한 평면상에서 치유 지대주(10)가 가리키고 있는 방향, 및 치유 지대주(10)가 Z축과 평행한 기준선에 대해 기울어진 경사 각도를 나타낸다. 즉, 상기 화살 형상 돌기(65)가 가리키는 방향을 통해 치유 지대주(10)가 가리키고 있는 방향을 알아낼 수 있고, 상기 화살 형상 돌기(65)가 기울어진 각도를 통해 상기 치유 지대주(10)가 기울어진 경사 각도를 알아낼 수 있다.

상기 스캔 캡(50)은 치유 지대주(10)에 착탈 가능하게 씌워져 치유 지대주(10)의 광반사를 막아 구강 내부 스캐닝(scanning)을 돕는다. 따라서, 치유 지대주(10)에 도포액을 도포하는 경우보다 구강 스캔 파일(file)에 기초하여 치과 임플란트용 보철물을 제조할 때 오차를 줄일 수 있고, 규격화된 기성(旣成)의 지대주 상단부(15)에 대응되게 규격화함으로써 재사용할 수 있다.

상기 구강내 스캐닝 단계(S20)는, 환자의 구강 내부에서 상기 스캔 캡(50) 및 그 주변을 3차원 스캐닝(3D scanning)하여 구강 스캔 파일(scan file)을 형성하는 단계이다. 상술한 바와 같이 광반사를 막는 스캔 캡(50)으로 인해 정확하고 선명한 구강 내부 이미지(image) 데이터를 포함하는 구강 스캔 파일을 얻을 수 있다.

도 5는 본 발명에 의해 제조된 치과 임플란트용 보철물을 포함하는 치과 임플란트 구조를 도시한 분해 사시도이고, 도 6은 도 5를 VI-VI에 따라 절개 도시한 단면도로서, 치과 임플란트 구조를 도시한 도면이다. 도 1, 도 3 내지 도 6을 함께 참조하면, 상기 고정용 지대주 모델링 단계(S30)는, 상기 구강 스캔 파일에 기초하여 고정용 지대주(abutment)(110)의 형상을 3차원 모델링(3D modeling)한 고정용 지대주 모델링 파일(modeling file)을 형성하는 단계이다. 상기 고정용 지대주 모델링 단계(S30)를 통하여 환자의 구강 내부 상태에 특화된 맞춤형 고정용 지대주(customized abutment)가 설계된다.

치과 임플란트용 보철물은 치유 지대주(10)가 분리된 픽스쳐(5)에 고정 체결되는 고정용 지대주(110)와, 상기 고정용 지대주(110)에 씌워져 결합되는 크라운(crown)(130)을 포함한다. 상기 고정용 지대주(110)는 상기 크라운(130)에 끼워져 결합되는 크라운 결합부(111), 상기 픽스쳐(5)에 끼워져 결합되는 픽스쳐 결합부(113), 및 크라운 결합부(111)와 픽스쳐 결합부(113) 사이의 중간부(115)를 구비한다.

상기 고정용 지대주 모델링 단계(S30)는, 임플란트 라이브러리 매칭(matching) 단계(S31), 크라운 결합부 디자인(design) 단계(S32), 중간부 디자인 단계(S33), 및 픽스쳐 결합용 스크류 홀 디자인 단계(S34)를 포함한다. 임플란트 라이브러리 매칭 단계(S31)는, 형상 및 크기에 따라 구별되는 복수의 기성(旣成) 고정용 지대주에 대한 3차원 이미지(3D image) 데이터가 저장된 임플란트 라이브러리(library)에서 최적의 기성 고정용 지대주를 선택하고, 상기 구강 스캔 파일이 표시된 화면에서 상기 스캔 캡(50)이 씌워진 치유 지대주(10)를 상기 최적의 기성 고정용 지대주로 대체하는 단계이다.

구체적으로, 치과 임플란트 보철물의 디자이너(designer)는 컴퓨터(computer)에서 치과 임플란트 보철물 모델링에 특화된 3차원 모델링 소프트웨어(software)를 실행시키고, 상기 3차원 모델링 소프트웨어가 실행된 디스플레이 화면 상에서 상기 구강 스캔 파일의 3차원 이미지가 표시되도록 상기 구강 스캔 파일을 열어 실행시킨다. 그리고, 상기 디자이너는 상기 구강 스캔 파일이 표시된 화면에서 보여지는 스캔 캡(50)이 씌워진 치유 지대주(10)의 이미지를 상기 임플란트 라이브러리에서 선택된 최적의 기성 고정용 지대주의 이미지로 대체한다.

상술한 바와 같이, 상기 스캔 캡(50)의 높이 기준 홈(68)의 높이, 및 화살 형상 돌기(65)의 방향과 경사 각도를 통해 치유 지대주(10)의 높이, 방향, 및 경사 각도가 정확하게 산출되고, 이 값들은 상기 3차원 모델링 소프트웨어의 화면 상에 표시될 수 있다. 상기 디자이너는 3차원 모델링 소프트웨어 화면 상에서 상기 스캔 캡(50)이 씌워진 치유 지대주(10)의 이미지를 상기 최적의 기성 고정용 지대주의 이미지로 대체할 때, 상기 치유 지대주(10)의 높이, 방향, 및 경사 각도를 고려하여 상기 최적의 기성 고정용 지대주가 배치되는 높이, 방향, 및 경사 각도를 조정한다.

상기 크라운 결합부 디자인 단계(S32)는 상기 고정용 지대주(110)의 크라운 결합부(111)의 형상을 그 주변의 치아(105)의 형상 및 배열에 조화되게 설계(design)하는 단계이다. 여기서, 상기 주변의 치아(105)는 치과 임플란트 시술의 대상이 되는 치아 옆의 치아에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 상기 치과 임플란트 시술의 대상되는 치아가 아랫니이면, 음식물 저작 과정에서 상기 아랫니와 맞물리는 윗니도 주변의 치아에 해당된다. 상기 주변 치아(105)의 형상 및 배열은 구체적으로, 상기 주변 치아(105)의 크기, 형태, 및 잇몸 표면(104)으로부터 돌출된 방향 등의 정보를 포함한다. 즉, 상기 주변 치아(105)의 크기, 형태, 및 돌출 방향에 따라 그에 조화되게 크라운(130)의 크기, 형태, 돌출 방향이 대략적으로 결정되고, 상기 크라운 결합부(111)의 형상, 즉 크라운 결합부(111)의 크기, 형태, 및 돌출 방향은, 상기 대략적으로 결정된 크라운(130)의 중앙부를 향해 돌출되어 삽입될 수 있게 설계된다.

상기 중간부 디자인 단계(S33)는 상기 고정용 지대주(110)의 중간부(115)의 형상을 상기 중간부(115)를 감싸는 잇몸(103)의 표면(104) 형상 및 상기 잇몸 표면(104)에서 상기 픽스쳐(5)까지의 깊이에 조화되게 설계하는 단계이다. 이를 통해, 픽스쳐(5)가 식립된 잇몸(103)에 이물감 없이 삽입될 수 있도록 최적화된 중간부(115)의 형상이 설계된다. 구체적으로, 중간부(115)와 크라운 결합부(111)의 경계가 되는, 외경이 확장되는 단차면(116)의 형상은 잇몸 표면(104)의 형상과 일치되게 설계된다. 이에 따라, 중간부(115)의 모든 부분이 잇몸(103) 내부에 감춰져서 자연 치아와 구별할 수 없는 정도의 심미감을 준다.

한편, 상기 잇몸 표면(104)에서 상기 픽스쳐(5)까지의 깊이는 상기 구강 스캔 파일에서 상기 높이 기준 홈(68)의 위치를 통해 파악된다. 상술한 바와 같이, 상기 스캔 캡(50)의 높이 기준 홈(68)의 높이를 통해 치유 지대주(10)의 높이가 정확하게 산출되는데, 상기 치유 지대주(10)는 기성(旣成)의 치유 지대주(10)이므로 상기 치유 지대주(10)의 종류, 즉 품번에 관한 정보가 상기 3차원 모델링 소프트웨어에 입력되면, 상기 치유 지대주(10)가 끼워지는 픽스쳐(5)의 종류가 파악된다. 또한, 상기 치유 지대주(10)의 길이도 파악되므로, 상기 픽스쳐(5)가 잇몸 표면(104)으로부터 잇몸(103) 내부에 식립된 깊이도 산출된다.

상기 픽스쳐 결합용 스크류 홀 디자인 단계(S34)는, 상기 픽스쳐(5)에 마련된 지대주 결합용 스크류 홀(screw hole)(9)의 연장 방향에 기초하여 상기 고정용 지대주(110)를 상기 픽스쳐(5)에 체결하기 위한 체결 스크류(125)가 관통하는 픽스쳐 결합용 스크류 홀(117)을 설계하는 단계이다. 상기 픽스쳐(5)에 마련된 지대주 결합용 스크류 홀(9)의 연장 방향은 상기 구강 스캔 파일에서 상기 화살 형상 돌기(65)가 가리키는 방향 및 경사 각도를 통해 파악된다. 상술한 바와 같이, 스캔 캡(50)의 화살 형상 돌기(65)의 방향과 경사 각도를 통해 치유 지대주(10)의 방향, 및 경사 각도가 정확하게 산출되고, 이 정보를 통해 픽스쳐(5)에 마련된 지대주 결합용 스크류 홀(9)의 연장 방향이 파악된다. 상기 픽스쳐 결합용 스크류 홀(117)의 연장 방향은 상기 지대주 결합용 스크류 홀(9)의 연장 방향과 일직선으로 일치되게 설계된다.

상기 크라운 모델링 단계(S40)는, 상기 구강 스캔 파일 및 상기 고정용 지대주 모델링 파일에 기초하여 크라운(crown)(130)의 형상을 3차원 모델링한 크라운 모델링 파일을 형성하는 단계이다. 상기 크라운 모델링 단계(S40)를 통하여 환자의 구강 내부 상태에 특화된 맞춤형 크라운(customized crown)이 설계된다. 상기 크라운 모델링 단계(S40)는, 가상의 구강 내부 화면 표시 단계(S41), 크라운 외측면 디자인 단계(S42), 지대주 결합 홈 디자인 단계(S43), 및 보철물 분리용 스크류 홀 디자인 단계(S44)를 포함한다.

상기 가상의 구강 내부 화면 표시 단계(S41)는, 상기 구강 스캔 파일에서 상기 스캔 캡이 씌워진 치유 지대주를 상기 고정용 지대주 모델링 단계에서 3차원 모델링된 고정용 지대주로 대체한 가상의 구강 내부 화면을 표시하는 단계이다. 상기 가상의 구강 내부 화면은 상기 3차원 모델링 소프트웨어가 실행되는 컴퓨터의 디스플레이 화면 상에서 표시된다.

상기 크라운 외측면 디자인 단계(S42)는, 상기 가상의 구강 내부 화면에서 상기 고정용 지대주(110) 주변의 치아(105)의 형상 및 배열에 조화되게 상기 크라운(130)의 외측면(131) 형상을 설계하는 단계이다. 부연하면, 상기 주변 치아(105)의 형상 및 배열은 구체적으로, 상기 주변 치아(105)의 크기, 형태, 및 잇몸 표면(104)으로부터 돌출된 방향 등의 정보를 포함하며, 상기 주변 치아(105)의 크기, 형태, 및 돌출 방향에 따라 그에 조화되게 크라운(130)의 크기, 및 외측면(131)의 형상이 구체적으로 설계된다.

상기 지대주 결합 홈 디자인 단계(S43)는, 상기 고정용 지대주 모델링 단계(S30)에서 3차원 모델링된 고정용 지대주(110)의 크라운 결합부(111) 형상에 조화되게 상기 크라운(130)에 지대주 결합 홈(groove)(133)을 설계하는 단계이다. 상기 지대주 결합 홈(133)은 상기 크라운 결합부(111)가 지대주 결합 홈(133) 내부에 충분히 수용될 수 있는 크기로 설계하되, 바람직하게는, 치과용 시멘트(cement)(140)가 도포되지 않더라도 상기 크라운(130)이 크라운 결합부(111)에 씌워진 상태에서 상기 크라운 결합부(111)에 대해 회전하지 않도록 적절한 크기와 형상으로 설계된다.

상기 보철물 분리용 스크류 홀 디자인 단계(S44)는, 상기 고정용 지대주(110)의 픽스쳐 결합용 스크류 홀(117)의 연장 방향에 기초하여 체결 스크류(125)를 상기 픽스쳐(5) 및 고정용 지대주(110)에서 빼내기 위한 보철물 분리용 스크류 홀(135)을 설계하는 단계이다. 상기 보철물 분리용 스크류 홀(135)의 연장 방향은, 상기 고정용 지대주(110)의 픽스쳐 결합용 스크류 홀(117)의 연장 방향과 일직선으로 일치되게 설계된다. 한편, 상기 보철물 분리용 스크류 홀(135)은 소위 "SCRP 타입(screw and cement retained prosthesis type)"의 치과 임플란트용 보철물 시술 과정에서 사용되는 크라운(130)에서 필요로 하는 구성이다. 따라서, 소위 "시멘트 타입(cement type)"의 치과 임플란트용 보철물 시술 과정에서 사용되는 크라운에서는 상기 보철물 분리용 스크류 홀(135)이 필요하지 않으므로, 상기 보철물 분리용 스크류 홀 디자인 단계(S44)가 생략될 수 있다.

상기 고정용 지대주 제작 단계(S50)는, 고정용 지대주(110) 제작용 중간재를 캠(CAM: computer aided manufacturing) 기반으로 절삭 가공하는 고정용 지대주 CAM 절삭 가공 단계를 포함한다. 상기 고정용 지대주 제작용 중간재는 예컨대, 텅스텐(W) 합금과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.

상기 크라운 제작 단계(S60)는, 크라운(130) 제작용 중간재를 캠(CAM) 기반으로 절삭 가공하는 크라운 CAM 절삭 가공 단계를 포함한다. 상기 크라운 제작용 중간재는 예컨대, 금(Au) 합금, 백금(Pt) 합금과 같은 금속으로 이루어지거나, 세라믹(ceramic)으로 이루어질 수 있다.

이하에서는, 도 5 및 도 6에 도시된 치과 임플란트용 보철물(110, 130)의 시술 과정을 설명한다. 먼저, 스캔 캡(50)(도 4 참조)을 치유 지대주(10)(도 4 참조)에서 분리하고, 체결 스크류(30)(도 4 참조)를 풀어 치유 지대주(10)를 픽스쳐(5)에서 분리한다. 그리고, 상술한 고정용 지대주 제작 단계(S50)를 통해 제작된 고정용 지대주(110)를 체결 스크류(125)를 이용하여 픽스쳐(5)에 체결 고정한다. 체결 스크류(125)는 일직선 연장된 스크류 기둥(128)과, 상기 스크류 기둥(128)의 상단부에 확장된 직경을 갖도록 형성된 스크류 헤드(126)를 구비한다. 상기 스크류 기둥(128)의 외주면에는 수형 스크류 패턴(129)이 형성된다.

상기 픽스쳐 결합부(113)를 픽스쳐 스크류 홀(9)의 내경 확장부(8)에 끼우고, 체결 스크류(125)를 고정용 지대주(110)의 픽스쳐 결합용 스크류 홀(117)에 삽입하고 일 방향으로 회전시키면, 상기 픽스쳐 결합부(113)를 관통한 체결 스크류(125)의 수형 스크류 패턴(129)이 상기 픽스쳐 스크류 홀(9)의 암형 스크류 패턴(7)에 체결된다. 상기 픽스쳐 결합용 스크류 홀(117) 내주면에 형성된 내경 축소 단차면(118)에 스크류 헤드(126)가 걸려 더 이상 체결 스크류(125)를 회전시킬 수 없을 때까지 상기 체결 스크류(125)를 일 방향으로 계속 회전시켜 조이면, 체결 스크류(125)에 의해 고정용 지대주(110)가 픽스쳐(5)에 단단히 고정 결합된다.

다음으로, 상술한 크라운 제작 단계(S60)를 통해 제작된 크라운(130)의 치대주 결합 홈(133) 내주면에 치과용 시멘트(140)를 도포하고, 상기 크라운(130)을 고정용 지대주(110)의 크라운 결합부(111)에 씌운다. 상기 치과용 시멘트(140)가 경화되면 상기 크라운(130)이 고정용 지대주(110)에 고정 결합된다.

한편, 치과 임플란트용 보철물(110, 130) 시술이 완료된 후에 상기 크라운(130)과 고정용 지대주(110)를 잇몸(103)에서 분리할 필요가 있는 경우에는, 시술자는 상기 보철물 분리용 스크류 홀(135)를 통해 스크류 드라이버(screw driver)를 체결 스크류(125)의 스크류 헤드(126)에 접근시키고, 상기 체결 스크류(125)를 풀어 일체로 접합된 고정용 지대주(110)와 크라운(130)을 잇몸(103)에서 분리할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

5: 픽스쳐 10: 치유 지대주
50: 스캔 캡 110: 고정용 지대주
111. 크라운 결합부 113: 픽스쳐 결합부
115: 중간부 117: 픽스쳐 결합용 스크류 홀
125: 체결 스크류 130: 크라운

Claims (1)

1. 픽스쳐(fixture)에 고정된 치유 지대주(healing abutment)에 스캔 캡(scan cap)을 씌우는 스캔 캡 장착 단계; 상기 스캔 캡 및 그 주변을 3차원 스캐닝(3D scanning)하여 구강 스캔 파일(scan file)를 형성하는 구강내 스캐닝 단계; 상기 구강 스캔 파일에 기초하여 고정용 지대주(abutment)의 형상을 3차원 모델링(3D modeling)한 고정용 지대주 모델링 파일(modeling file)을 형성하는 고정용 지대주 모델링 단계; 상기 구강 스캔 파일 및 상기 고정용 지대주 모델링 파일에 기초하여 크라운(crown)의 형상을 3차원 모델링한 크라운 모델링 파일을 형성하는 크라운 모델링 단계; 상기 고정용 지대주 모델링 파일에 기초하여 고정용 지대주를 제작하는 고정용 지대주 제작 단계; 및, 상기 크라운 모델링 파일에 기초하여 크라운을 제작하는 크라운 제작 단계;를 구비하고,
   상기 스캔 캡은, 상기 스캔 캡이 상기 치유 지대주에 정확히 씌워졌는지 파악하기 위한 결합 확인 통공, 상기 치유 지대주의 돌출 높이를 파악하기 위한 높이 기준 홈(groove), 및 상기 치유 지대주의 방향 및 경사 각도를 파악하기 위한 화살 형상 돌기를 구비한 것을 특징으로 하는, 구강내 스캐닝을 이용한 치과 임플란트용 보철물 제조 방법.

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