KR20210052541A

KR20210052541A - 치과 이식 시스템 및 내비게이션 방법

Info

Publication number: KR20210052541A
Application number: KR1020217010170A
Authority: KR
Inventors: 치 시아오 첸; 쿠안 주 왕; 치-유 안; 시-웨이 후앙; 웬-링 첸
Original assignee: 브레인 나비 바이오테크놀러지 씨오., 엘티디.
Priority date: 2018-09-09
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2021-05-10
Also published as: US20210346099A1; EP3847996A4; TW202010478A; TWI731408B; JP2021536326A; EP3847996A1; CA3111867A1; WO2020048545A1; CN112955094B; JP7154392B2; CN112955094A

Abstract

치과 이식 시스템 및 내비게이션 방법이 제공된다. 상기 치과 이식 시스템은, 치과 이식 장치에 연결된 작용 단부를 갖는 다축 로봇 아암; 및 상기 다축 로봇 아암에 결합되고, 치과 이식 처리 동안 임플란트 받는 환자의 임플란트 수용 영역에 대한 실시간 이미지 정보를 캡처하기 위한 적어도 하나의 광학 장치를 포함한다. 상기 다축 로봇 아암은 이식 전 계획과 상기 실시간 이미지 정보의 연관 결과에 따라 상기 임플란트 수용 영역에서 미리 결정된 경로를 따라 상기 치과 이식 장치가 이동하도록 구동한다. 상기 이식 전 계획은 상기 임플란트 수용 영역의 3D 모델과 연관되고, 상기 미리 결정된 경로와 연관된 미리 결정된 진입점, 상기 미리 결정된 경로와 연관된 적어도 하나의 미리 결정된 중계점, 및 상기 미리 결정된 경로와 연관된 미리 결정된 목표점을 포함한다. 상기 3D 모델은 상기 임플란트 수용 영역에 대한 이식 전 이미지 정보로부터 구성된다.

Description

치과 이식 시스템 및 내비게이션 방법

본 발명은 치과 이식 시스템 및 내비게이션 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로봇 아암에 의해 구현되는 치과 이식 시스템 및 내비게이션 방법에 관한 것이다.

종래의 치과 이식 시술은 치과 의사에 의해 수작업으로 이루어지고, 임플란트 받는 환자의 임플란트 수용 영역(예를 들어, 턱뼈)에 드릴링된 구멍의 품질은 치과 의사의 촉각적인 성능과 경험에 달려 있다. 그 결과, 종래의 치과 이식 시술에 경험이 없거나 부주의한 치과 의사는 종래의 치과 이식 시술을 잘못 수행하는 단점이 있다. 이를 감안하여 치과 이식에 도움이 되는 치과 이식 시스템 및 그 방법이 요구된다.

종래 기술의 전술된 단점을 감안하여, 본 발명의 목적은 로봇 아암으로 자율 치과 이식을 수행할 뿐만 아니라 치과 이식 처리 동안 임플란트 받는 환자의 임플란트 수용 영역에 대한 실시간 정보를 치과 이식 시스템과 시술자(예를 들어, 치과 의사)에게 피드백하여 치과 이식 처리 동안 전체 치과 이식 계획 또는 진행 상황을 적시에 적절히 조정할 수 있는 치과 이식 시스템 및 내비게이션 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 개념에 따르면, 치과 이식 시스템은, 치과 이식 장치에 연결된 작용 단부를 갖는 다축 로봇 아암; 및 상기 다축 로봇 아암에 결합되고, 치과 이식 처리 동안 임플란트 받는 환자의 임플란트 수용 영역에 대한 실시간 이미지 정보를 캡처하기 위한 적어도 하나의 광학 장치를 포함하고, 상기 다축 로봇 아암은 이식 전 계획과 상기 실시간 이미지 정보의 연관 결과에 따라 상기 임플란트 수용 영역에서 미리 결정된 경로를 따라 상기 치과 이식 장치가 이동하도록 구동하고, 상기 이식 전 계획은 상기 임플란트 수용 영역의 3D 모델과 연관되고, 상기 미리 결정된 경로와 연관된 미리 결정된 진입점, 상기 미리 결정된 경로와 연관된 적어도 하나의 미리 결정된 중계점, 및 상기 미리 결정된 경로와 연관된 미리 결정된 목표점을 포함하고, 상기 3D 모델은 상기 임플란트 수용 영역에 대한 이식 전 이미지 정보로부터 구성된다.

본 개념에 따르면, 상기 이식 전 이미지 정보는 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캔 이미지 정보, 자기 공명 영상(MRI) 이미지 정보, 및 X-선 영상 이미지 정보 중 적어도 하나를 포함한다.

본 개념에 따르면, 상기 적어도 하나의 광학 장치는 제1 광학 장치 및 제2 광학 장치를 포함하고, 상기 제1 광학 장치는 상기 다축 로봇 아암의 작용 단부에 결합되고 상기 실시간 이미지 정보를 캡처하고, 상기 제2 광학 장치는 상기 다축 로봇 아암의 기저 단부에 결합되고 마크 위치 정보를 캡처한다.

본 개념에 따르면, 상기 치과 이식 시스템은 상기 임플란트 받는 환자에 견고히 연결된 마킹 장치를 더 포함하고, 상기 제2 광학 장치는 상기 마킹 장치와 연관된 상기 마크 위치 정보를 캡처한다.

본 개념에 따르면, 상기 미리 결정된 경로는 상기 이식 전 이미지 정보에 마킹된 치조 신경 위치와 부비동 위치 중 적어도 하나에 따라 결정된다.

본 개념에 따르면, 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점은 상기 임플란트 수용 영역의 골밀도와 상기 미리 결정된 경로의 길이 중 적어도 하나에 따라 결정된다.

본 개념에 따르면, 상기 치과 이식 장치는 상기 임플란트 수용 영역에서 상기 미리 결정된 경로를 따라 이동하고, 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점에 도달하면 상기 미리 결정된 경로로부터 후퇴하도록 구동된다.

본 개념에 따르면, 상기 치과 이식 시스템은 상기 치과 이식 장치 상에 배치된 온도 센서를 더 포함하고, 상기 치과 이식 장치는 상기 온도 센서의 감지 결과에 응답하여 상기 미리 결정된 경로로부터 후퇴한다.

본 개념에 따르면, 상기 치과 이식 장치가 상기 미리 결정된 경로로부터 후퇴하는 경우, 상기 치과 이식 시스템은 상기 이식 전 계획에서 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점을 더 조정한다.

본 개념에 따르면, 상기 치과 이식 시스템은, 상기 다축 로봇 아암에 의해 구동되고, 상기 미리 결정된 경로에 따라 상기 임플란트 수용 영역에 임플란트를 고정하기 위한 임플란트 고정 장치를 더 포함하고, 상기 임플란트 고정 장치는 상기 임플란트와 연관된 실시간 토크 값이 미리 결정된 토크 임계값에 도달하자마자 동작을 중지한다.

본 개념에 따르면, 상기 치과 이식 시스템은, 상기 다축 로봇 아암 및 상기 적어도 하나의 광학 장치와 통신 가능하게 연결되고, 상기 이식 전 계획과 상기 실시간 이미지 정보의 연관 결과에 따라 상기 임플란트 수용 영역에서 상기 미리 결정된 경로를 따라 상기 치과 이식 장치가 이동하도록 구동하도록 상기 다축 로봇 아암에 지시하는 처리 장치를 더 포함한다.

본 개념에 따르면, 상기 치과 이식 시스템은, 상기 처리 장치와 통신 가능하게 연결되고, 상기 실시간 이미지 정보, 상기 이식 전 이미지 정보, 상기 미리 결정된 경로, 상기 미리 결정된 진입점, 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점, 상기 미리 결정된 목표점, 상기 임플란트 수용 영역의 골밀도, 상기 치과 이식 장치의 실시간 온도, 상기 치과 이식 장치의 이동 속도, 상기 임플란트의 실시간 토크, 및 상기 치과 이식 처리와 연관된 가상 이미지 중 적어도 하나를 시술자에게 디스플레이하기 위한 착용형 디스플레이 장치를 더 포함한다.

본 발명의 제2 개념에 따르면, 치과 이식 시스템은, 다축 로봇 아암; 및 상기 다축 로봇 아암의 작용 단부에 연결된 치과 이식 장치를 포함하고, 상기 다축 로봇 아암은 치과 이식 드릴링이 완료될 때까지 이식 전 계획에 따라 임플란트 받는 환자의 임플란트 수용 영역에서 미리 결정된 경로를 따라 상기 치과 이식 장치가 왕복 운동하도록 구동하고, 상기 이식 전 계획은 상기 미리 결정된 경로와 연관된 적어도 하나의 미리 결정된 중계점을 포함하고, 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점은 상기 임플란트 수용 영역의 골밀도와 상기 미리 결정된 경로의 길이 중 적어도 하나에 따라 결정된다.

본 개념에 따르면, 상기 치과 이식 시스템은, 상기 다축 로봇 아암의 작용 단부에 결합되고, 상기 치과 이식 장치가 동작하는 동안 상기 임플란트 수용 영역에 대한 실시간 이미지 정보를 캡처하기 위한 제1 광학 장치; 상기 임플란트 받는 환자에 견고히 연결된 마킹 장치; 및 상기 다축 로봇 아암의 기저 단부에 결합되고, 상기 마킹 장치의 마크 위치 정보를 캡처하기 위한 제2 광학 장치를 더 포함한다.

본 개념에 따르면, 상기 치과 이식 시스템은, 상기 다축 로봇 아암, 상기 제1 광학 장치 및 상기 제2 광학 장치와 통신 가능하게 연결되고, 상기 이식 전 계획과 상기 실시간 이미지 정보의 연관 결과에 따라 상기 임플란트 수용 영역에서 상기 미리 결정된 경로를 따라 상기 치과 이식 장치가 왕복 운동하도록 구동하도록 상기 다축 로봇 아암에 지시하는 처리 장치를 더 포함한다.

본 개념에 따르면, 상기 치과 이식 시스템은, 상기 치과 이식 시스템과 통신 가능하게 연결되고, 상기 실시간 이미지 정보, 상기 이식 전 계획의 연관 정보, 상기 미리 결정된 경로, 상기 임플란트 수용 영역의 골밀도, 상기 치과 이식 장치의 실시간 온도, 상기 치과 이식 장치의 이동 속도, 및 치과 이식 드릴링 처리와 연관된 가상 이미지 중 적어도 하나를 시술자에게 디스플레이하기 위한 착용형 디스플레이 장치를 더 포함한다.

본 개념에 따르면, 상기 이식 전 계획은 상기 임플란트 수용 영역의 3D 모델과 연관되고, 상기 3D 모델은 상기 임플란트 수용 영역에 대한 이식 전 이미지 정보로부터 구성된다.

본 개념에 따르면, 상기 치과 이식 장치는, 상기 임플란트 수용 영역에서 상기 미리 결정된 경로를 따라 이동하고, 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점에 도달하면 상기 미리 결정된 경로로부터 후퇴하도록 구동된다.

본 개념에 따르면, 상기 치과 이식 장치가 상기 미리 결정된 경로로부터 후퇴할 때, 상기 치과 이식 시스템은 상기 이식 전 계획에서 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점을 더 조정한다.

본 개념에 따르면, 상기 치과 이식 장치는 인입식 드릴링 장치이다.

본 발명의 제3 개념에 따르면, 치과 이식용 인입식 드릴링 장치는, 장착 부분을 갖는 제1 단자 부분을 갖는 슬리브로서, 상기 슬리브는 치과 이식 장치에 장착되고, 나사 구멍이 제2 단자 부분에 형성되고 상기 장착 부분의 원위에 위치된, 상기 슬리브; 및 지주 헤드 및 상기 지주 헤드로부터 연장되는 드릴 몸체를 갖는 드릴 요소를 포함하고, 상기 드릴 몸체는 외부 나사산 부분을 가지며, 상기 드릴 요소의 상기 외부 나사산 부분은 상기 슬리브의 나사 구멍에 체결되고, 상기 지주 헤드는 상기 지주 헤드가 제1 위치에 있을 때 상기 슬리브의 내벽에 접하고 상기 제1 단자 부분 근처에 있고, 상기 치과 이식 장치는, 상기 슬리브를 회전 구동시키면, 상기 슬리브에 체결된 상기 드릴이 상기 제1 위치로부터 제2 위치로 이동하여, 상기 지주 헤드가 상기 제2 단자 부분에 도달하여 상기 슬리브의 내벽에 접할 때까지 상기 슬리브로부터 돌출하도록 구동된다.

본 발명의 제4 개념에 따르면, 치과 이식용 인입식 드릴링 장치는, 장착 부분을 갖는 제1 단자 부분을 갖는 슬리브로서, 상기 슬리브는 치과 이식 장치에 장착되고, 구멍이 제2 단자 부분에 형성되고 상기 장착 부분의 원위에 위치된, 상기 슬리브; 및 상기 슬리브 내에 배치된 드릴 부재를 포함하고, 상기 드릴 부재는, 상기 슬리브의 내벽과 형상이 대응하고, 상기 슬리브의 내벽에 접하는 외부 표면을 갖는 원통형 베이스로서, 원추형 리세스는 상기 원통형 베이스에 형성되고 상기 장착 부분에 근접하여 위치된, 상기 원통형 베이스; 상기 원통형 베이스에 연결된 일 단부, 및 상기 슬리브의 구멍으로부터 제1 길이만큼 돌출된 타 단부를 갖는 드릴 몸체; 상기 드릴 몸체의 일부 주위에 장착된 스프링으로서, 상기 일부는 상기 슬리브 내에 있고, 상기 스프링은 상기 원통형 베이스에 접하는 일 단부, 및 상기 슬리브의 내벽에 접하고, 상기 제2 단자 부분에 근접하여 위치된 타 단부를 갖는, 상기 스프링; 및 상기 원추형 리세스에 배치된 적어도 하나의 볼(ball)을 포함하고, 상기 원통형 베이스와 상기 드릴 몸체는 일체로 형성되고, 상기 치과 이식 장치가 상기 인입식 드릴링 장치를 회전 구동하도록 구동될 때, 상기 적어도 하나의 볼은 상기 원추형 리세스의 중심으로부터 상기 원추형 리세스를 가로 질러 외측으로 구르며 상기 원추형 리세스에 작용력을 가하고, 상기 작용력 하에서 상기 원통형 베이스는 상기 드릴 몸체를 밀어서 상기 드릴 몸체를 상기 슬리브의 구멍으로부터 제2 길이만큼 더 돌출시킨다.

본 발명의 제5 개념에 따르면, 치과 이식 시스템에서 임플란트 수용 영역에서 미리 결정된 경로를 따라 치과 이식 장치의 이동을 안내하기 위한 치과 이식 내비게이션 방법은, 상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 임플란트 수용 영역에 대한 이식 전 이미지 정보를 획득하는 단계; 상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 이식 전 이미지 정보로부터 상기 임플란트 수용 영역의 3D 모델을 구성하는 단계; 상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 이식 전 이미지 정보 및 상기 3D 모델에 따라 이식 전 계획을 생성하는 단계로서, 상기 이식 전 계획은 상기 미리 결정된 경로와 연관된 미리 결정된 진입점, 상기 미리 결정된 경로와 연관된 적어도 하나의 미리 결정된 중계점, 및 상기 미리 결정된 경로와 연관된 미리 결정된 목표점을 포함하는, 상기 이식 전 계획을 생성하는 단계; 상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 임플란트 수용 영역에 대한 실시간 이미지 정보를 획득하는 단계; 상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 실시간 이미지 정보에 디스플레이된 제1 위치와 상기 이식 전 이미지 정보에 디스플레이된 제2 위치를 정렬하기 위해 상기 이식 전 이미지 정보에 포함된 적어도 하나의 초기 특징점과, 상기 실시간 이미지 정보에 포함된 적어도 하나의 제1 특징점에 따라 위치 변환 정보를 생성하는 단계; 및 상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 이식 전 이미지 정보, 상기 실시간 이미지 정보, 상기 위치 변환 정보 및 상기 이식 전 계획에 따라 상기 임플란트 수용 영역에서 상기 미리 결정된 경로를 따라 상기 치과 이식 장치가 왕복 운동하도록 구동하는 단계를 포함하고, 상기 치과 이식 시스템은 상기 치과 이식 장치가 상기 이식 전 계획에 따라 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점 또는 상기 미리 결정된 목표점으로 이동할 때 상기 치과 이식 장치가 상기 미리 결정된 경로로부터 후퇴하도록 구동한다.

본 개념에 따르면, 상기 방법은, 상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 치과 이식 장치의 실시간 온도 값을 검출하는 단계; 및 상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 실시간 온도 값을 검출한 것에 응답하여 상기 치과 이식 장치가 상기 미리 결정된 경로로부터 후퇴하도록 구동하는 단계를 더 포함한다.

본 개념에 따르면, 상기 방법은,

상기 치과 이식 시스템에 의해, 마킹 장치의 마크 위치 정보를 획득하는 단계로서, 상기 마킹 장치는 상기 임플란트 수용 영역에 견고히 연결된, 상기 마크 위치 정보를 획득하는 단계; 및

상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 마크 위치 정보와 결정된 이동 임계값을 비교하여 상기 임플란트 수용 영역의 현재 위치가 변경되었는지 여부를 결정하는 단계; 및

상기 치과 이식 시스템에 의해, 긍정적이라고 결정되면, 상기 마크 위치 정보 및 상기 임플란트 수용 영역의 현재 위치의 변화에 따라 상기 치과 이식 장치의 현재 위치를 조정하는 단계를 더 포함한다.

본 개념에 따르면, 상기 방법은 상기 치과 이식 장치의 작용 단부의 위치를 정렬하는 단계를 더 포함한다.

상기 본 개념에 따르면, 상기 방법은 상기 임플란트 수용 영역의 골밀도와 상기 미리 결정된 경로의 길이에 따라 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점을 결정하는 단계를 더 포함한다.

상기 본 개념에 따르면, 상기 임플란트 수용 영역에 대한 이식 전 이미지 정보를 획득하는 단계는 상기 임플란트 수용 영역에서의 치조 신경 위치와 상기 이식 전 이미지 정보에서의 부비동 위치 중 적어도 하나를 마킹하는 단계를 포함한다.

상기 본 개념에 따르면, 상기 방법은, 착용형 디스플레이 장치에 의해, 상기 실시간 이미지 정보, 상기 이식 전 계획의 연관 정보, 상기 미리 결정된 경로, 상기 임플란트 수용 영역의 골밀도, 상기 치과 이식 장치의 실시간 온도, 상기 치과 이식 장치의 이동 속도, 및 치과 이식 처리와 연관된 가상 이미지 중 적어도 하나를 상기 시술자에게 제공하는 단계를 더 포함한다.

이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 특징에 대한 통찰력을 얻을 수 있을 것이다. 그러나, 본 상세한 설명 및 첨부된 도면은 단지 참조를 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하려고 의도된 것은 아니므로 단지 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따라 치과 이식 시스템과 임플란트 받는 환자 사이의 관계를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 치과 이식 시스템으로 치과 이식을 수행하는 주요 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따라 치과 이식 시스템의 이식 전 계획을 생성하는 처리의 흐름도이다.
도 4a는 본 발명의 특정 실시예에 따라 치과 이식 계획 동안 치열궁 라인을 그리는 개략도이다.
도 4b는 본 발명의 특정 실시예에 따라 치열궁 라인에 따라 생성된 파노라마의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 특정 실시예에 따라 CT 좌표를 광학 좌표로 변환하는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 특정 실시예에 따라 변환 정보를 계산하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 특정 실시예에 따른 치과 이식 처리의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 특정 실시예에 따른 드릴링 처리의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 특정 실시예에 따른 드릴링 처리의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 특정 실시예에 따라 임플란트를 제자리에 고정하는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 특정 실시예에 따라 임플란트를 제자리에 고정하는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 특정 실시예에 따라 치과 이식 시스템을 정렬하는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 특정 실시예에 따라 x-z 평면에서 기기 팁(instrument tip)의 위치를 식별하는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 특정 실시예에 따라 y-z 평면에서 기기 팁의 위치를 식별하는 개략도이다.
도 15a는 본 발명의 특정 실시예에 따라 치과 이식 장치와 함께 사용하기 위한 인입식 드릴의 개략도이다.
도 15b는 본 발명의 다른 특정 실시예에 따른 치과 이식 장치와 함께 사용하기 위한 인입식 드릴의 개략도이다.
도 16은 본 발명의 특정 실시예에 따른 마킹 장치의 개략도이다.
도 17은 본 발명의 특정 실시예에 따라 환자가 이동했는지 여부를 마킹 장치로 검출하는 흐름도이다.
도 18은 본 발명의 특정 실시예에 따라 가상 현실 장치의 도움으로 디스플레이된 시각화된 수술 내용의 개략도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예에 따라 본 발명의 개념을 설명한다. 첨부된 도면 및 상세한 설명에서 유사하거나 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호로 표시된다. 예시의 목적을 위해 첨부된 도면은 각 층의 두께와 형상이 실제 치수를 나타내는 것으로 그려진 것도 아니고 축척에 맞게 그려진 것도 아니다. 첨부된 도면에 도시되지 않거나 이하에서 설명되지 않은 구성 요소는 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있는 것일 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 치과 이식 시스템과 임플란트 받는 환자 사이의 관계의 개략도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 치과 이식 시스템(100)은 본질적으로 다축 로봇 아암(140), 치과 이식 장치(150), 제1 광학 장치(142) 및 제2 광학 장치(143)를 포함한다. 다축 로봇 아암(140)은 함께 연결된 지지 아암(147, 148, 149)을 포함한다. 치과 이식 장치(150)와 광학 장치(142)는 로봇 아암(140)의 작용 단부에 결합된다. 광학 장치(143)는 로봇 아암(140)에 결합된다(예를 들어, 로봇 아암(140)의 기저 단부에 결합된다). 본 발명의 실시예에서, 광학 장치(142, 143)는 2D 카메라 또는 2D 카메라 모듈을 포함한다. 카메라 모듈은 프로젝터를 포함한다. 대안적으로, 변형 실시예에서, 2D 카메라는 적외선(IR) 카메라, 컬러(RGB) 카메라 또는 그레이스케일 카메라를 포함한다.

본 발명에 따르면, 광학 장치(142, 143)와 다축 로봇 아암(140) 사이의 위치 정보 변환 관계는 미리 결정된 정렬 수단에 의해 획득된다. 치과 이식 장치(150)의 작용 단부(예를 들어, 팁)(152)와 다축 로봇 아암(140) 사이의 위치 정보 변환 관계의 특정 실시예는 아래에서 더 설명된다(도 12 내지 도 14).

본 발명에 따르면, 치과 이식 시스템(100)은 스탠드(120) 및 마킹 장치(121)를 더 포함한다. 마킹 장치(121)는 특수 마킹 장치로 설계되고, 그 이미지 정보는 광학 장치(143)에 의해 캡처된다. 본 발명에 따르면, 치과 이식 시스템(100)은 마킹 장치(121)에 의해 임플란트 받는 환자(10)에 연결된다. 예를 들어, 임플란트 받는 환자(10)의 머리가 스탠드(120) 상에 놓일 때, 스탠드(120)는 임플란트 받는 환자(10)의 머리와 마킹 장치(121) 간을 견고히 연결할 수 있고, 그 결과 임플란트 받는 환자(10)의 임플란트 수용 영역의 위치의 변화 원인인 임플란트 받는 환자(10)의 움직임을 검출할 수 있다. 바람직하게는, 마킹 장치(121)의 새로운 위치는 치과 이식 경로를 업데이트하기 위해 제2 광학 장치(143)에 의해 캡처된다. 대안적으로, 변형 실시예에서, 스탠드(120)는 임플란트 받는 환자(10)의 머리 또는 구강에 연결되거나 또는 임플란트 받는 환자(10)를 지지하는 침상(130)에 연결된다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 치과 이식 시스템으로 치과 이식을 수행하는 주요 흐름도(200)가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 치과 이식 시스템으로 치과 이식을 수행하는 것은 임플란트 수용 영역에 대한 이식 전 이미지 정보(예를 들어, 단층 촬영 스캔 이미지 정보)를 입력하고, 이미지 정보로부터 3D 모델을 구성하는 것을 포함한다(단계(210)). 이 특정 실시예에서, 이식 전 이미지 정보는 치과 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캔 정보, 자기 공명 영상(MRI) 이미지 정보 및/또는 X-선 영상 이미지 정보를 포함한다.

그런 다음, 이식 전 이미지 정보 및 이렇게 구성된 3D 모델에 따라 이식 전 계획이 생성된다(단계(220)). 본 발명에 따르면, 이식 전 계획은 치과 이식 장치의 미리 결정된 경로(치과 이식 경로라고도 함), 치과 이식 경로와 연관된 미리 결정된 진입점, 적어도 하나의 미리 결정된 중계점, 및 미리 결정된 목표점(즉, 치과 이식 완료하면 획득된 위치)을 포함한다. 미리 결정된 중계점은, 치과 이식 장치가 경로로부터 후퇴하고 치과 이식 드릴링을 수행하기 위해 동작을 중지해야 하는 위치 점이다. 임플란트 수용 영역의 골밀도 및 치과 이식 경로의 경로 길이에 따라 미리 결정된 중계점이 결정된다. 예시적인 실시예에서, 치과 이식 장치는 경로로부터 후퇴하여 미리 결정된 진입점으로 복귀한다. 그러나, 변형 실시예에서, 치과 이식 장치는 치과 이식 경로 상의 임의의 적절한 위치로 후퇴한다. 본 발명에 따르면, 이식 전 이미지 정보는 임플란트 받는 환자(10)의 치아 단면 정보, 및 임플란트 받는 환자(10)의 치열궁 라인 정보를 포함한다. 이식 전 계획은 임플란트 받는 환자(10)의 부비동 위치 정보, 임플란트 받는 환자(10)의 치조 신경 위치 정보, 임플란트 받는 환자(10)의 턱 골밀도 정보, 및 임플란트 데이터(브랜드명, 형상 및 크기 포함)에 더 의존하며, 이는 아래에서 더 설명된다(도 3, 도 4a 및 도 4b).

그런 다음, 임플란트 수용 영역의 실시간 이미지 데이터를 획득하기 위해 임플란트 받는 환자(10)의 치아 표면 정보와 같은 3D 부분 표면 정보를 광학 장치(142)로 캡처한다(단계(230)). 이후 이미지 데이터의 좌표 변환 처리가 시작된다.

2개의 데이터 세트 사이의 좌표 변환(도 5에 도시되고 후술됨)을 준비하기 위해 단계(210)에서 구성된 3D 모델에서 하나 이상의 특징점이 선택되고, 단계(230)에서 획득된 실시간 이미지 데이터(예를 들어, 치아 표면 정보)에서 하나 이상의 특징점이 적절히 (즉, 단계(210)에서 구성된 3D 모델에서 특징점을 선택한 순서에 따라) 선택된다(단계(240)). 이 실시예에서 선택된 특징점은 3개이지만, 본 발명은 이것으로 제한되는 것은 아니다.

그런 다음, 3D 모델 및 치아 표면 정보의 특징점에 따라 변환 행렬이 계산된다(단계(250)). (예를 들어, 치과용 CT 스캔에 의해 획득된) 이식 전 이미지 데이터의 좌표는 치과 이식 경로(CT 스캔 좌표)에 대한 정보를 광학 시스템 좌표(도 6에 도시되고 후술됨)로 변환하기 위해 단계(250)에서 계산된 변환 행렬을 사용하여 광학 시스템의 좌표(실시간 이미지 데이터)로 변환된다(단계(260)).

다음으로, 치과 이식 경로에 대한 정보는 로봇 아암과 치과 이식 장치가 치과 이식 경로를 따라 이동하며(단계(270)) 치과 이식을 수행(단계(280))(도 7에 도시되고 후술됨)하도록 구동하기 위해 로봇 아암의 좌표계에 대입된다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 치과 이식 시스템의 이식 전 계획을 생성하는 처리의 흐름도(300)가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이식 전 계획을 생성하는 처리는 다음과 같은 단계를 포함한다.

먼저, 이식 전 이미지 데이터 및 임플란트 수용 영역에 대한 데이터, 예를 들어, 임플란트 수용 영역에 대한 원추형 빔 컴퓨터 단층 촬영(cone beam computed tomography: CBCT) 스캔 데이터가 판독된다(단계(310)). 다음으로, 이미지 데이터에 따라 치열궁 라인이 그려진다(단계(320)). 도 4a를 참조하면, 치열궁 라인이 다음과 같은 단계, 즉 이식 전 이미지 데이터에 포함된 단층 촬영 단면(410)에서 치아 상의 복수의 선택된 점(421 내지 429)을 선택하는 단계, 치과 이식 시스템에 의해, 선택된 점들 사이의 위치에 따라 치열궁 라인(430)을 생성하는 단계, 및 단층 촬영 단면(410)에 치열궁 라인(430)을 디스플레이하는 단계에 따라 그려진다. 이 실시예에서, 선택된 점은 9개이지만, 본 발명은 이로 제한되는 것은 아니므로, 다른 특정 실시예에서, 상이한 양의 선택된 점은 필요에 따라 선택된다.

다음으로, 단계(320)에서 그려진 치열궁 라인에 따라 임플란트 받는 환자(10)의 파노라마(panorama)와 그 3D 모델이 생성된다(단계(330)). 이렇게 생성된 파노라마는 도 4b에 도시되어 있다(및 440으로 표시된다). 도 4b에 도시된 파노라마에 마킹된 부비동(452, 454) 및/또는 치조 신경(462, 464)의 위치와 부비동이 검출되고(단계(340)), 검출된 정보는 단면 정보 상에 디스플레이된다.

이후, 데이터베이스에서 임플란트 3D 모델(470)이 선택되고 단면에 배치된다(단계(350)). 그런 다음, 임플란트 3D 모델(470)의 계획된 위치는 치과 이식 경로가 다른 치아 위치 또는 뼈 위치에 의해 영향을 받지 않도록 조정된다(단계(360)). 본 발명에 따르면, 임플란트 계획 위치가 부비동(452, 454) 또는 치조 신경(462, 464)에 너무 가까우면, 경보 메시지가 시술자에게 전송된다(단계(370)). 마지막으로, 치과 이식 시스템은 미리 결정된 진입점(480) 및 미리 결정된 목표점(490)을 포함하는 치과 이식 경로를 출력한다.

좌표계의 변환에 대해 도 5 및 도 6은 CT 좌표계를 광학 좌표계로 변환하는 방법과, 좌표 변환 행렬을 계산하는 방법을 각각 도시한다. 이 실시예에서, 변환 계산은 도 6에 도시된 흐름도(600)에 의해 개략적으로 설명된 변환 계산은 도 5에서 선택된 특징점(P1, P2, P3, P1', P2', P3')에 따라 수행된다. 그러나, 도 5 및 도 6은 단지 예시적인 목적을 제공하는 것일 뿐, 변형 실시예에서, 변환 행렬의 계산은 필요에 따라 변경될 수 있는 개수의 특징점에 따라 수행된다.

도 6을 참조하면, 초기 대각선 방향의 양의 변환 행렬이 계산된다(단계(610)). 이 실시예에서, 제1 초기 행렬(T_CT) 및 제2 초기 행렬(T_카메라)이 계산된다. 제1 초기 행렬(T_CT)과 제2 초기 행렬(T_카메라)의 계산은 아래 수식이 만족된다. 첫째, CT에서의 계산은 다음과 같다:

(1)

여기서,

여기서, 벡터 Vector_Xx는 벡터 Vector_X의 x-성분이고, 벡터 Vector_Xy는 벡터 Vector_X의 y-성분이고, 벡터 Vector_Xz는 벡터 Vector_X의 z-성분이고, 벡터 Vector_Yx는 벡터 Vector_Y의 x-성분이고, 벡터 Vector_Yy는 벡터 Vector_Y의 y-성분이고, 벡터 Vector_Yz는 벡터 Vector_Y의 z-성분이고, 벡터 Vector_Zx는 벡터 Vector_Z의 x-성분이고, 벡터 Vector_Zy는 벡터 Vector_Z의 y-성분이고, 벡터 Vector_Zz는 벡터 Vector_Z의 z-성분이다. P1_x는 점(P1)의 x 값이고, P1_y는 점(P1)의 y 값이고, P1_z는 점(P1)의 z 값이다.

광학 장치에서의 계산은 다음과 같다:

(2)

여기서,

여기서, 벡터 Vector_X'x는 벡터 Vector_X _'의 x-성분이고, 벡터 Vector_X'y는 벡터 Vector_X'의 y-성분이고, 벡터 Vector_X'z는 벡터 Vector_X _'의 z-성분이고, 벡터 Vector_Y'x는 벡터 Vector_Y _'의 x-성분이고, 벡터 Vector_Y'y는 벡터 Vector_Y _'의 y-성분이고, 벡터 Vector_Y'z는 벡터 Vector_Y _'의 z-성분이고, 벡터 Vector_Z'x는 벡터 Vector_Z _'의 x-성분이고, 벡터 Vector_Z'y는 벡터 Vector_Z _'의 y-성분이고, 벡터 Vector_Z'z는 벡터 Vector_Z'의 z-성분이다. P1'_x는 점(P1')의 x 값이고, P1'_y는 점(P1')의 y 값이고, P1'_z는 점(P1')의 z 값이다.

다음으로, CT 좌표 정보의 특징점(P1, P2, P3)을 변환 행렬(T_카메라 T^- ¹ _CT)에 따라 광학 시스템 좌표에 대입하면 각각 P1_변환된, P2_변환된, P3_변환된이 된다(단계(620)).

이후, 단계(630)는 계산된 P1_변환된, P2_변환된, P3_변환된 및 P1', P2', P3' 간의 거리가 각각 임계값을 충족하는지 여부를 확인하는 단계를 포함한다. 거리가 임계값을 충족하지 않는 경우, 처리 흐름은 단계(620)로 되돌아가서 T_카메라 행렬 및 T_카메라 T^-1 _CT 행렬을 P1_변환된, P2_변환된, P3_변환된으로 업데이트한 후 다시 변환에 의해 P1_변환된', P2_변환된', P3_변환된'을 생성한다. 다음으로, 이 거리가 임계값을 충족할 때까지 생성된 P1_변환된', P2_변환된', P3_변환된' 및 P1', P2', P3' 사이의 거리가 반복적으로 계산된다. 따라서 최종 변환 행렬은 다음과 같다:

T_카메라 T^-1 _CT

그런 다음, 광학 장치(142)(도 1)와 로봇 아암(140)(도 1)의 알려진 변환 관계(T_{카메라2로봇})에 따라 광학 시스템 좌표는 로봇 아암에 대입된다(단계(610)). 단계(640)에서 변환 행렬(T_카메라 T^- ¹ _CT)이 주어지면 변환 수식은 T_{카메라2로봇} T_카메라 T^- ¹ _CT이 된다. 따라서 CT 좌표는 로봇 아암 좌표로 변환될 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 특정 실시예에 따른 치과 이식 장치와 로봇 아암에 의해 수행되는 치과 이식 처리의 흐름도(700)가 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 치과 이식 장치가 치과 이식 경로 상의 미리 결정된 진입점에 도달하면, 본 발명의 치과 이식 처리를 시작할 준비가 된다.

먼저, 치과 이식을 수행하기 전에, 후속 치과 이식 처리를 위한 길을 닦기 위해 시술자(치과 의사)가 수작업으로 잇몸을 절개(치은판 수술)하거나 또는 로봇 아암과 특수 기기로 잇몸 천공을 수행한다(단계(710). 그런 다음, 단계(720)는 드릴링 및 치과 이식을 수행하기 위해 로봇 아암 및 치과 이식 장치의 동작에 관한 것이다. 지나치게 높은 드릴링 온도로 인해 임플란트 받는 환자(10)에게 발생할 수 있는 치아 조직의 괴사는 방지되어야 한다. 이를 위해, 단계(720)는 드릴링 처리(도 8 및 도 9에 도시되고 후술됨) 동안 과도하게 높은 온도로 인해 치아 조직에 부상이 발생하는 것을 방지하는 관련 처리를 수행하는 것을 더 포함한다.

치과 이식 경로에 따라 수행된 드릴링 처리가 완료되면 로봇 아암은 이식 전 계획에 따라 드릴링된 구멍에 임플란트를 체결한다(단계(730)). 이 단계에서 임플란트는 미리 결정된 토크 값에 따라 제자리에 단단히 체결되고, 관련 세부 사항은 도 10 및 도 11에 도시되고 나중에 설명된다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 특정 실시예에 따라 로봇 아암이 수행하는 드릴링 처리의 흐름도(800)가 도시되어 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 흐름도(800)의 목적은 드릴링 처리 동안 과도하게 높은 온도로 인해 치아 조직에 부상이 발생하는 것을 방지하는 것이다. 따라서, 본 발명에 따르면, 치과 이식 시스템에는 드릴링 온도를 낮추기 위한 냉각 장치(예를 들어, 스프링클링 장치), 및 드릴링 위치 점을 다시 계산할지 여부를 결정하기 위해 관련 감지 측정값을 실시간으로 판독하기 위한 센서가 장착된다. 본 발명의 치과 이식 시스템이 수행하는 드릴링 처리는 아래에 설명된 단계를 포함한다.

먼저, 이식 전 이미지 정보 또는 스캔 정보로부터 치과 이식 경로의 하운스필드 유닛(Hounsfield Unit: HU) 값이 판독된다(단계(810)). 이후, HU 값이 처리되고, 임플란트 수용 영역의 대응하는 골밀도 레벨이 계산된다(단계(820)). 예를 들어, 이 특정 실시예에서, 5개의 골밀도 레벨, 즉 N1(최저 골밀도, 즉 가장 부드러운 골)부터 N5(최고 골밀도, 즉 가장 단단한 골)의 레벨이 존재한다.

다음으로, 전술한 골밀도 레벨에 따라 각 이동 순간에서 드릴링 도구(예를 들어, 드릴)의 변위가 미리 결정된다(단계(830)). 예를 들어, 이 실시예에서 골밀도 레벨(0 내지 N1)은 3.5mm의 단위 변위와 관련되고, 골밀도 레벨(N1 내지 N2)은 3.0mm의 단위 변위와 관련되고, 골밀도 레벨(N2 내지 N3)은 2.5mm의 단위 변위와 관련되고, 골밀도 레벨(N3 내지 N4)은 2.0mm의 단위 변위와 관련되고, 골밀도 레벨(N4 내지 N5)은 1.5mm의 단위 변위와 관련된다. (전술한 단위 변위 값은 모두 경험 설계 값이다.)

이후, 본 발명의 치과 이식 시스템의 다축 로봇 아암이 전체 치과 이식 경로에서 갖는 단위 이동 위치 점의 수가 치과 이식 경로 및 단계(830)에서 획득된 단위 변위 값의 길이에 따라 계산된다(단계(840)). 단위 이동 위치 점은 미리 결정된 중계점이다.

그런 다음, 다축 로봇 아암과 치과 이식 장치는 드릴링하도록 구동되고, 냉각 장치가 단계(840)에서 계산된 미리 결정된 중계점 위치에 따라 냉각수를 분무하기 시작한다(단계(850)). 본 발명에 따르면, 로봇 아암이 각 미리 결정된 중계점의 위치로 이동하면, 로봇 아암은 치과 이식 장치를 구동하여 치과 이식 경로로부터 후퇴시키고, 치과 이식 시스템은 냉각 장치를 가동하여 냉각수를 분무하고, 드릴링 온도가 턱뼈의 괴사를 유발할 만큼 충분히 높지 않도록 한다. 예시적인 실시예에서, 치과 이식 장치는 치과 이식 경로로부터 후퇴하여 미리 결정된 진입점으로 복귀한다. 그러나, 다른 실시예에서, 치과 이식 장치는 치과 이식 경로 상의 임의의 적절한 위치로 후퇴한다. 드릴링 처리에서는 현재 진행 상황 및 상태를 판단하기 위해(단계(870)) 로봇 아암 또는 치과 이식 장치에 각각 장착된 온도 센서 또는 압력 센서를 통해 치과 이식 장치의 실시간 온도 및 압력이 검출된다(단계(860)). 감지된 측정값이 임계값을 초과하면 로봇 아암은 치과 이식 장치를 구동하여 치과 이식 경로로부터 후퇴하여 미리 결정된 진입점 위치로 복귀한다. 이후, 처리 흐름은 단계(830)로 돌아가서 드릴링 단위 변위를 계산하고, 드릴링 처리를 계속하기 전에 단위 이동 위치 점(즉, 미리 결정된 중계점)을 새로 업데이트한다. 센서 정보가 임계값을 초과하지 않으면 로봇 아암은 치과 이식 장치를 제어하여 치과 이식 경로에서 미리 결정된 목표점에 도달할 때까지 그 다음 위치 점으로 계속 이동하여 드릴링 처리를 완료한다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 특정 실시예에 따른 로봇 아암에 의해 수행되는 드릴링 처리의 개략도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 임플란트 수용 영역에 수행된 치은판 수술이 완료될 때까지 아래의 턱뼈(930)를 노출시키기 위해 잇몸(910)을 펼친다. 치과 이식 경로는 미리 결정된 진입점(940), 적어도 하나의 (도면에서 3개의) 미리 결정된 중계점(또는 단위 이동 위치 점)(962, 964, 966) 및 미리 결정된 목표점(950)을 포함한다. 드릴(920)이 미리 결정된 진입점(940)에서 치과 이식 경로에 들어가고 치과 이식 경로를 따라 이동한다. 드릴(920)은 미리 결정된 중계점(962, 964, 966)에서 정지하고, 치과 이식 경로로부터 후퇴할 때까지 역전한다. 이 시점에서 치과 이식 시스템은 과도하게 높은 온도에 의해 야기되는 턱뼈(930)의 괴사를 방지하기 위해 냉각 장치가 물을 분무하여 냉각을 달성하도록 냉각 장치를 가동한다. 예시적인 실시예에서, 치과 이식 장치는 치과 이식 경로로부터 후퇴하여 미리 결정된 진입점으로 복귀한다. 그러나, 다른 실시예에서, 치과 이식 장치는 치과 이식 경로 상의 임의의 적절한 위치로 후퇴한다. 본 발명에 따르면, 치과 이식 경로의 길이와 턱뼈(930)의 임플란트 수용 영역의 골밀도에 따라 미리 결정된 중계점(또는 단위 이동 위치 점)이 결정된다. 본 발명에 따르면 치과 이식 장치(즉, 드릴(920))는 다축 로봇 아암의 작용 단부에 연결되고 로봇 아암에 의해 이동된다.

특정 실시예에서, 치과 이식 경로의 HU 값이 판독된 후, 미리 결정된 진입점, 미리 결정된 중계점 및 미리 결정된 목표점과 같은 드릴링 처리와 관련된 위치 점의 계산이 시작된다. 또한, 드릴링 처리 동안 임플란트 수용 영역의 치아 조직에 부상이 발생하는 것을 방지하기 위해 드릴링 온도를 낮추기 위해 스프링클링 장치를 사용한다. 드릴링 관련 위치 점을 새로 계산할지 여부를 즉시 결정하기 위해 온도 또는 압력 센서의 측정값이 실시간으로 판독된다. 변형 실시예에서, 센서는 치과 이식 시스템이 이 측정값을 판독할 수 있도록 로봇 아암 또는 치과 이식 장치에 장착된다. 일 실시예에서, 드릴링 처리의 시작 전에, 치과 이식 시스템은 치과 이식 경로 및 HU 값을 판독하고, 대응하는 단위 변위를 식별하고, 치과 이식 경로에서 미리 결정된 중계점을 계산/결정한다(이동 빈도를 계산한다).

도 10을 참조하면, 본 발명의 특정 실시예에 따라 임플란트를 제자리에 고정하는 흐름도(1000)가 도시되어 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 임플란트 고정 처리는 아래에 설명된 단계를 포함한다.

먼저, 치과 이식기(dental implantor)(즉, 임플란트 고정 장치)가 본 발명의 치과 이식 시스템에 연결된다(단계(1010)). 이 실시예에서, 치과 이식기는 임플란트의 회전 속도 또는 토크와 같은 관련 데이터가 이미 제공된 상업적으로 이용 가능한 치과 이식기이다. 본 발명의 치과 이식 시스템은 로봇 아암에 대한 피드백 제어를 실행하기 위해 임플란트에 대한 토크 정보를 획득하기 위해 치과 이식기에 연결된다.

이후, 임플란트를 제자리에 체결하는 데 필요한 토크 값이 미리 결정된다(단계(1020)). 토크 값은 임플란트의 크기와 임플란트 수용 영역의 골밀도에 의존한다. 이 특정 실시예에서, 치과 의사는 경험 값에 따라 토크 값을 미리 결정하고 미리 결정된 토크 값을 치과 이식 시스템에 할당한다. 임플란트를 제자리에 고정하기 위한 드릴은 본 발명의 치과 이식 장치에 장착된다(단계(1030)). 치과 이식 시스템은 로봇 아암을 치과 이식 경로 상의 미리 결정된 진입점으로 구동하기 시작한다(단계(1040)). 그런 다음 임플란트는 드릴에 고정된다(단계(1050)). 다음으로, 단계(1060)는 임플란트를 제자리에 고정하고 현재 토크 값을 실시간으로 검출하는 것을 포함한다. 이후, 단계(1070)는 토크 값의 실시간 검출 결과에 따라, 토크 값이 단계(1020)에서 치과 이식기에 필요한 미리 결정된 토크 값을 초과하는지 여부, 및 임플란트가 목적지에 도달했는지 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 결정이 부정적이라면, 처리 흐름은 단계(1060)로 돌아가서, 치과 이식 장치가 임플란트를 제자리에 고정하는 것과 임플란트를 느슨하게 하는 것 사이를 교대로 할 수 있다. 실시간으로 검출된 토크 값이 단계(1020)에서 미리 설정된 토크 값에 도달하여 치과 이식 경로 상의 미리 설정된 목표점에 도달하면 본 발명의 임플란트 고정 처리를 종료한다(단계(1080)).

도 11을 참조하면 본 발명의 특정 실시예에 따라 임플란트를 제자리에 고정하는 개략도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 치과 이식기(1120)는 본 발명의 치과 이식 시스템의 로봇 아암(1110), 및 로봇 아암(1110)의 작용 단부에서 치과 이식 장치에 연결되는 반면, 임플란트(1130)는 치과 이식 장치에 연결된다. 임플란트 고정 처리(1140) 동안, 치과 이식 장치는 치과 이식 경로 상의 미리 결정된 진입점(1142)으로부터 임플란트 수용 영역의 턱뼈(1141)로 진입하고, 치과 이식 시스템은 임플란트(1130)가 치과 이식 경로 상의 미리 결정된 목표점(1143)에 도달할 때까지 치과 이식 경로를 따라 도 10의 단계를 수행한다. 본 발명에 따르면, 치과 이식 장치는 드릴링을 수행하고, 치과 이식기(1120)의 미리 결정된 임플란트 토크 값으로 로봇 아암(1110)의 작용 단부에 연결되어, 현재 토크 값의 변화를 실시간으로 검출하고, 임플란트가 목적지에 도달했는지 여부를 결정한다. 임플란트가 미리 결정된 임플란트 위치에 도달할 때까지 치과 이식 장치는 임플란트를 제자리에 고정하기 위해 계속 동작한다.

도 12를 참조하면 본 발명의 특정 실시예에 따른 치과 이식 시스템을 정렬하는 개략도가 도시되어 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 정렬 처리의 목적은 치과 이식 장치의 작용 단부(팁)의 위치를 정렬하고 이 위치를 로봇 아암 좌표로 변환하는 것이다. 이 특정 실시예에서, 치과 이식 장치는 로봇 아암 플랜지에 고정된다. 치과 이식 시스템은 로봇 아암의 플랜지(1212), 치과 이식 장치 지지 부재(1210), 치과 이식 장치(1211), 치과 이식 장치(1211)의 프론트-엔드 기기(예를 들어, 드릴)(1220), 기기 팁(1221), 제1 광원(1232), 제2 광원(1234), 제1 카메라(1242), 제2 카메라(1244) 및 계산 컴퓨터(1260)를 포함한다. 계산 컴퓨터(1260)는 로봇 아암을 유선 또는 무선으로 제어한다. 일부 특정 실시예에서, 제1 광원(1232) 및 제2 광원(1234)은 평면(1250)에 수직으로 배치된 백라이트 보드이다. 일부 특정 실시예에서, 평면(1250)은 로봇 아암 좌표에 따라 플랜지(1212)에 부착된 표준 기기 및 정렬 방법에 의해 정렬된다. 평면(1250)이 정렬된 후, 제1 광원(1232)의 x-좌표와 z-좌표는 로봇 아암의 x-좌표와 z-좌표에 대응하는 반면, 제2 광원(1234)의 y-좌표와 z-좌표는 로봇 아암의 y-좌표와 z-좌표에 대응한다.

일부 특정 실시예에서, 제1 광원(1232)과 제2 광원(1234)은 서로 수직이다. 일부 다른 특정 실시예에서, 제1 카메라(1242)는 평면(1250) 상에 배치되고 제2 광원(1234)에 수직인 반면, 제2 카메라(1244)는 평면(1250) 상에 배치되고 제1 광원(1232)에 수직으로 배치된다. 프론트-엔드 기기(1220)는 제1 광원(1232)과 제2 광원(1234)에 배치되어 제1 카메라(1242)와 제2 카메라(1244)가 프론트-엔드 기기(1220)를 사진 촬영할 수 있도록 한다.

도 13을 참조하면 본 발명의 특정 실시예에 따라 x-z 평면에서 기기 팁의 위치를 식별하는 개략도가 도시되어 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 프론트-엔드 기기(1220)는 제1 카메라(1242)가 프론트-엔드 기기(1220)를 사진 촬영하도록 그 이미지가 제1 백라이트 보드(1232) 상에 투영된다. 일부 다른 특정 실시예에서, 프론트-엔드 기기(1220)의 이미지는 이미지(1301, 1302, 1303)에 포함된다. 또한, 프론트-엔드 기기(1220)와 프론트-엔드 기기 팁(1221)은 이미지(1301)에서 식별된다. 투영 평면은 로봇 아암 좌표(x, z)와 정렬되어 있으므로, 프론트-엔드 기기 팁(1221)은 이미지(1302)에 도시된 바와 같이 이미지의 중심으로 이동된다. 그런 다음, 프론트-엔드 기기(1220)의 방향이 이미지(1303)에 표시된 바와 같이 이미지에 의해 수정된다. 이 시점에서, 로봇 아암 x-z 좌표와 프론트-엔드 기기(1220)의 정렬이 완료된다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 특정 실시예에 따라 y-z 평면에서 기기 팁의 위치를 식별하는 개략도가 도시되어 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 프론트-엔드 기기(1220)는 제2 카메라(1244)가 프론트-엔드 기기(1220)를 사진 촬영하도록 그 이미지가 제2 백라이트 보드(1234) 상에 투영된다. 일부 다른 특정 실시예에서, 프론트-엔드 기기(1220)의 이미지는 이미지(1401, 1402, 1403)에 포함된다. 또한, 프론트-엔드 기기(1220)와 프론트-엔드 기기 작용 단부(팁)(1221)는 이미지(1401)에서 식별된다. 투영 평면이 로봇 아암 좌표(y, z)와 정렬되어 있으므로, 프론트-엔드 기기 팁(1221)은 이미지(1402)에 도시된 바와 같이 이미지의 중심으로 이동된다. 그런 다음, 프론트-엔드 기기(1220)의 방향이 이미지(1403)에 표시된 바와 같이 이미지에 의해 수정된다. 이 시점에서, 로봇 아암 y-z 좌표와 프론트-엔드 기기(1220)의 정렬이 완료된다.

본 발명에 따르면, 도 13 및 도 14에 도시된 처리의 단계는 프론트-엔드 기기 팁(1221)의 x-z 투영된 이미지와 y-z 투영된 이미지에서 중심점까지의 거리가 미리 결정된 임계값 미만이 될 때까지 반복하고 나서 정렬 처리를 완료한다.

본 발명은 또한 어금니와 같은 제한된 공간을 갖는 임플란트 수용 영역에서 드릴링 및 치과 이식을 수행하는데 사용하기에 적합한 인입식 드릴링 장치를 제공한다.

도 15a 및 도 15b를 참조하면 본 발명의 2개의 특정 실시예에 따른 치과 이식 장치와 함께 사용하기 위한 인입식 드릴링 장치(드릴)의 개략도가 각각 도시되어 있다. 도 15a는 본 발명의 일 실시예에 따라 원심력 하에서 구동될 때 연장 및 인입될 수 있는 드릴을 도시한다. 도 15b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 나사식 푸시/풀에 의해 구동될 때 연장 및 인입될 수 있는 드릴을 도시한다.

도 15a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 인입식 드릴링 장치(1510)는 본질적으로 슬리브(1511) 및 이 슬리브(1511) 내에 수용된 드릴 부재를 포함한다. 장착 부분(1512)은 슬리브(1511)의 제1 단자 부분에 배치되고, 슬리브(1511)를 치과 이식 장치(미도시)에 장착할 수 있도록 구성된다. 구멍(1513)이 슬리브(1511)의 제2 단자 부분에 형성되고 장착 부분(1512)의 원위에 위치된다. 드릴 부재는 원통형 베이스(1514), 드릴 몸체(1515), 적어도 하나의 볼(1516, 1517) 및 스프링(1518)을 포함한다. 원통형 베이스(1514)의 외부 표면은 슬리브(1511)의 내벽과 형상이 대응하고 슬리브의 내벽과 접한다. 원추형 리세스(1519)가 원통형 베이스(1514)에 형성되고 슬리브(1511)의 장착 부분(1512)에 근접하여 위치된다. 드릴 몸체(1515)는 원통형 베이스(1514)에 연결된 일 단부와, 슬리브(1511)의 구멍(1513)으로부터 제1 길이만큼 돌출되는 타 단부를 구비한다. 스프링(1518)은 드릴 몸체(1515)의 일부가 슬리브(1511) 내부에 있기 때문에 드릴 몸체(1515)의 일부 주위를 둘러싼다. 스프링(1518)은 원통형 베이스(1514)에 접하는 일 단부를 구비한다. 스프링(1518)의 타 단부는 슬리브(1511)의 내벽에 접하고, 제2 단자 부분에 근접하여 (즉, 구멍(1513) 근처에) 위치된다. 적어도 하나의 볼(이 실시예에서는 2개의 볼)(1516, 1517)이 원추형 리세스(1519) 내에 배치된다. 이 시점에서, 드릴은 도 15a의 좌측 도면에 도시된 바와 같이 인입된 상태에 있다.

본 발명의 치과 이식 장치가 인입식 드릴링 장치(1510)를 회전 구동하도록 구동될 때, 볼(1516, 1517)은 원추형 리세스(1519)의 중심으로부터 원추형 리세스(1519)의 오목한 표면으로 외측으로 구르며 원추형 리세스(1519)에 작용력(원심력)을 가하고 이 작용력 하에서 원통형 베이스(1514)는 드릴 몸체(1515)를 밀어서 드릴 몸체(1515)를 슬리브(1511)의 구멍(1513)으로부터 (제1 길이보다 더 큰) 제2 길이만큼 더 돌출시킨다. 이 시점에서 드릴은 도 15a의 우측 도면에 도시된 바와 같이 돌출된 상태에 있다.

바람직하게는, 원통형 베이스(1514)와 드릴 몸체(1515)는 일체로 형성된다.

도 15b에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서, 본 발명의 인입식 드릴링 장치(1520)는 본질적으로 슬리브(1521) 및 드릴 요소를 포함한다. 슬리브(1521)는 장착 부분(1522)을 갖는 제1 단자 부분을 가지며, 이에 의해 슬리브(1521)는 치과 이식 장치(미도시)에 장착된다. 나사 구멍(1523)이 슬리브(1521)의 제2 단자 부분에 형성되고 장착 부분(1522)의 원위에 위치된다. 드릴 요소는 지주 헤드(1524) 및 이 지주 헤드(1524)로부터 연장되는 드릴 몸체(1525)를 갖는다. 드릴 몸체(1525)는 외부 나사산 구조부(1526)를 가진다. 드릴 요소의 외부 나사산 구조부(1526)는 슬리브(1521)의 나사 구멍(1523)에 체결된다. 지주 헤드(1524)가 (도 15b의 왼쪽 도면에 도시된 바와 같이) 제1 위치에 있을 때, 지주 헤드(1524)는 슬리브(1521)의 내벽에 접하고, 제1 단자 부분 근처에 (즉, 장착 부분(1522) 근처에) 있다. 이 시점에서, 드릴링 장치(1520)는 도 15b의 좌측 도면에 도시된 바와 같이 인입된 상태에 있다. 이와 달리, 치과 이식 장치가 슬리브(1521)를 회전 구동하도록 구동되면 슬리브(1521)에 체결된 드릴 몸체(1525)는 (도 15b의 우측 도면에 도시된 바와 같이) 제1 위치로부터 제2 위치로 이동하여, 지주 헤드(1524)가 제2 단자 부분에 도달하여 슬리브(1521)의 내벽에 접촉할 때까지 슬리브(1521)로부터 돌출한다. 이 시점에서, 드릴링 장치(1520)는 도 15b의 우측 도면에 도시된 바와 같이 돌출 상태에 있다. 본 발명에 따르면, 드릴링 장치(1510, 1520)는 드릴링 처리 동안 임플란트 받는 환자의 구강 내에 이용 가능한 공간이 작은 경우에 적합하여, 드릴링 공간의 변화로 인해 치과 의사가 드릴을 교체해야 하는 횟수를 줄이도록 설계된다.

도 16을 참조하면, 본 발명의 특정 실시예에 따른 마킹 장치의 개략도가 도시되어 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 마킹 장치(1600)는 도 1의 마킹 장치(121)에 대응한다. 일부 특정 실시예에서, 마킹 장치(1600)는 특징점(1601, 1602, 1603, 1604, 1605) 및 인식 패턴(1609)을 포함한다. 일 실시예에서, 마킹 장치(1600)의 특징점(1601, 1602, 1603, 1604, 1605) 및 인식 패턴(1609)은 특정 파장의 광을 방출하고, 광은 본 발명의 치과 이식 시스템에 배치된 광학 장치(예를 들어, 광학 장치(143))에 의해 캡처된다. 이와 달리, 마킹 장치(1600)의 다른 부분은 광학 장치에 의해 캡처되기에는 너무 적은 광을 방출한다. 다른 특정 실시예에서, 마킹 장치(1600)의 특징점(1601, 1602, 1603, 1604, 1605) 및 인식 패턴(1609)은 (광원에서 방출된) 특정 파장의 광을 반사하고, 광은 본 발명의 치과 이식 장치에 배치된 광학 장치(예를 들어, 광학 장치(143))에 의해 캡처된다. 이와 달리, 마킹 장치(1600)의 다른 부분은 광을 흡수하기 때문에 광학 장치는 광을 거의 캡처하지 못한다.

치과 이식 시스템이 마킹 장치(1600)의 특징점(1601, 1602, 1603, 1604, 1605) 및 인식 패턴(1609)의 위치를 찾으면, 특징점(1601, 1602, 1603, 1604, 1605)의 3D 위치 및 인식 패턴(1609)의 3D 위치를 식별하고 일부 2D-3D 좌표 변환 방법(예를 들어, PNP 알고리즘)에 의한 변환 관계를 식별하는 것이 가능하다. 도 1에 도시된 바와 같이, 임플란트 받는 환자(10)(또는 임플란트 수용 영역)가 이동했는지 여부를 검출하기 위해 마킹 장치(121)와 임플란트 받는 환자(10)는 견고히 연결된다(임플란트 받는 환자(10)의 머리와 마킹 장치(121)는 스탠드(120)에 의해 견고히 연결된다).

도 17을 참조하면 본 발명의 특정 실시예에 따라 임플란트 받는 환자(10)(또는 임플란트 수용 영역)가 이동했는지 여부를 마킹 장치로 검출하는 흐름도(1700)가 도시되어 있다. 본 발명에 따르면, 임플란트 받는 환자(10)(또는 임플란트 수용 영역)의 위치는 경로를 업데이트할지 여부를 결정하기 위해 도 2에 도시된 단계(270) 내지 단계(280)의 방법에 의해 연속적으로 검출된다. 도 17에 도시된 바와 같이, 방법의 처리 흐름은 아래에 설명된 단계를 포함한다.

먼저, 초기에 검출된 마크 위치를 등록하고(단계(1710)), 변환 관계(T)를 계산한다. 그런 다음, 현재 마크점 위치와 초기 마크점 위치를 비교하고 투영 거리를 계산하기 위해 마크 이미지에서 특징점(1601, 1602, 1603, 1604, 1605) 및 인식 패턴(1609)의 현재 검출된 위치를 변환 관계(T)에 의해 이미지 상에 투영한다(단계(1720)). 이후, 단계(1730)는 투영 거리가 미리 결정된 임계값을 초과하는지 여부를 결정하는 것을 포함한다. 단계(1730)에서의 결정이 부정적이라면, 처리 흐름은 계산을 계속하기 위해 단계(1710)로 돌아간다. 단계(1730)에서의 결정이 긍정적이라면, 임플란트 받는 환자(10) 또는 임플란트 수용 영역이 이동한 것으로 결정한다(단계(1740)). 이 시점에서 치과 이식 시스템은 변환 관계(T')를 업데이트하고 이에 따라 치과 이식 경로 정보를 업데이트한다(단계(1750)).

본 발명의 치과 이식 시스템은 치과 이식 처리에 관한 메시지를 시술자(치과 의사)에게 디스플레이하는 착용형 디스플레이 장치(예를 들어, 착용형 가상 현실 디스플레이 장치)에 더 연결된다. 도 18을 참조하면, 본 발명의 특정 실시예에 따른 가상 현실 장치의 도움으로 디스플레이되는 시각화된 수술 내용의 개략도를 도시한다. 도 18에 도시된 바와 같이, 시술자(치과 의사)(1810)는 본 발명의 치과 이식 장치(1830)를 사용하여 임플란트 받는 환자(1820)에 치과 이식을 수행하는 동안 가상 현실 디스플레이 장치(1840)를 착용한다. 가상 현실 디스플레이 장치(1840)는 치과 이식 처리에 대한 내용을 디스플레이하고, 시각화 정보 인터페이스(1850)와 연동하여 시술하는 것에 의해 수술자(1810)에게 그 내용을 디스플레이한다. 이 특정 실시예에서, 시각화 정보 인터페이스(1850)는, 이식 전 단층 촬영 스캔에 의해 획득된 단면, 골밀도의 HU 값(디스플레이 정보(1854)), 치조 신경(디스플레이 정보(1855)), 및 미리 결정된 진입점(디스플레이 정보(1859))과 미리 결정된 목표점(디스플레이 정보(1858))을 갖는 치과 이식 경로를 포함하는 이식 전 계획에 대한 정보를 전달한다. 시각화 정보 인터페이스(1850)는 드릴 온도(디스플레이 정보(1851)), 현재 드릴 회전 속도(디스플레이 정보(1852)), 드릴 반작용력 값(디스플레이 정보(1853)) 및 현재 드릴 깊이(디스플레이 정보(1856))를 포함하여 치과 이식 처리에서 획득된 관련 메시지를 더 포함한다. 시각화 정보 인터페이스(1850)에서는 임플란트 받는 환자(1820)의 이미지 상에 실시간 이미지 정보(디스플레이 정보(1857))가 중첩된다. 다른 구체적인 실시예에서 치과 이식 처리에서 실시간 정보는 토크, 경보 메시지, 및 드릴 또는 임플란트가 치조 신경 또는 부비동과 접촉하는 경보 영역과 같은 임의의 다른 센서로 검출된 정보를 포함한다. 시각화 정보 인터페이스(1850)는 파노라마 및 치열궁 라인 정보와 같은 임의의 다른 이식 전 정보를 더 디스플레이하지만, 본 발명은 이들로 제한되지 않는다. 다른 특정 실시예에서, 가상 현실 디스플레이 장치(1840)는 머리 장착형 디스플레이 등으로 제한되지 않는다.

본 발명의 장치 및/또는 처리의 특정 실시예는 블록도, 흐름도 및/또는 예에 의해 예시된다. 블록도, 흐름도 및/또는 예는 하나 이상의 기능 및/또는 동작을 묘사한다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 블록도, 흐름도 및/또는 예에 의해 묘사된 모든 기능 및/또는 동작은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 거의 임의의 조합에 의해 개별적으로 및/또는 집합적으로 구현될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 일부 특정 실시예에서, 본 명세서에 설명된 주제의 일부는 주문형 집적 회로(ASIC), 전계 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA), 디지털 신호 프로세서(DSP) 등에 의해 구현된다. 그러나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 특정 실시예의 일부 양태가 하나 이상의 컴퓨터에서 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(예를 들어, 하나 이상의 컴퓨터 시스템에서 실행되는 하나 이상의 프로그램), 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 하나 이상의 프로그램(예를 들어, 하나 이상의 마이크로프로세서에서 실행되는 하나 이상의 프로그램), 펌웨어 또는 거의 임의의 이들의 조합의 형태로 전체적으로 또는 부분적으로 집적 회로로 동등하게 구현된다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 더욱이, 회로를 설계하고/하거나 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 프로그래밍하는 것은 본 발명을 고려하여 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 것으로 간주되어야 한다. 또한, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서에 설명된 주제의 메커니즘은 다른 방식으로 프로그램 제품으로 분배될 수 있고 본 명세서에 설명된 주제의 예시적인 특정 실시예가 분배를 수행하는 데 사용되는 신호 운반 매체의 특정 유형에 관계없이 적용 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 신호 운반 매체의 예로는 플로피 디스크, 하드 디스크, 컴팩트 디스크(CD), 디지털 다용도 디스크(DVD), 디지털 테이프 및 컴퓨터 메모리와 같은 기록 가능한 매체; 및 디지털 및/또는 아날로그 통신 매체(예를 들어, 광섬유 케이블, 도파로, 유선 통신 연결 및 무선 통신 연결)와 같은 전송 매체를 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.

본 발명의 치과 이식 시스템 및 방법이 위에서 설명되고 첨부 도면에 의해 묘사되었다. 그러나, 본 발명의 특정 실시예는 단지 예시를 위해 제공된 것이다. 따라서, 본 발명의 청구 범위 및 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 특정 실시예에 다양한 변경이 이루어질 수 있으며, 이 변경은 본 발명의 청구 범위에 속하는 방식으로 해석되어야 한다. 따라서, 특정 실시예는 본 발명을 제한하는 것이 아니고, 본 발명의 범위 및 사상은 첨부된 청구 범위에서만 한정된다.

Claims

치과 이식 시스템으로서,
치과 이식 장치에 연결된 작용 단부를 갖는 다축 로봇 아암; 및
상기 다축 로봇 아암에 결합되고, 치과 이식 처리 동안 임플란트 받는 환자의 임플란트 수용 영역에 대한 실시간 이미지 정보를 캡처하기 위한 적어도 하나의 광학 장치를 포함하고,
상기 다축 로봇 아암은 이식 전 계획과 상기 실시간 이미지 정보의 연관 결과에 따라 상기 임플란트 수용 영역에서 미리 결정된 경로를 따라 상기 치과 이식 장치가 이동하도록 구동하고,
상기 이식 전 계획은 상기 임플란트 수용 영역의 3D 모델과 연관되고, 상기 미리 결정된 경로와 연관된 미리 결정된 진입점, 상기 미리 결정된 경로와 연관된 적어도 하나의 미리 결정된 중계점, 및 상기 미리 결정된 경로와 연관된 미리 결정된 목표점을 포함하고, 상기 3D 모델은 상기 임플란트 수용 영역에 대한 이식 전 이미지 정보로부터 구성된 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제1항에 있어서,
상기 이식 전 이미지 정보는 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캔 이미지 정보, 자기 공명 영상(MRI) 이미지 정보, 및 X-선 영상 이미지 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광학 장치는 제1 광학 장치 및 제2 광학 장치를 포함하고, 상기 제1 광학 장치는 상기 다축 로봇 아암의 작용 단부에 결합되고 상기 실시간 이미지 정보를 캡처하고, 상기 제2 광학 장치는 상기 다축 로봇 아암에 결합되고 마크 위치 정보를 캡처하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제3항에 있어서,
상기 다축 로봇 아암은 상기 작용 단부와 상이한 기저 단부를 가지며, 상기 제2 광학 장치는 상기 기저 단부에 결합된 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제3항에 있어서,
상기 임플란트 받는 환자에 견고히 연결된 마킹 장치를 더 포함하고, 상기 제2 광학 장치는 상기 마킹 장치와 연관된 상기 마크 위치 정보를 캡처하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제1항에 있어서,
상기 미리 결정된 경로는 상기 이식 전 이미지 정보에 마킹된 치조 신경 위치와 부비동 위치 중 적어도 하나에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점은 상기 임플란트 수용 영역의 골밀도와 상기 미리 결정된 경로의 길이 중 적어도 하나에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제1항에 있어서,
상기 치과 이식 장치는 상기 임플란트 수용 영역에서 상기 미리 결정된 경로를 따라 이동하고 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점에 도달하면 상기 미리 결정된 경로로부터 후퇴하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제1항에 있어서,
상기 치과 이식 장치 상에 배치된 온도 센서를 더 포함하고, 상기 치과 이식 장치는 상기 온도 센서의 감지 결과에 응답하여 상기 미리 결정된 경로로부터 후퇴하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제8항에 있어서,
상기 치과 이식 장치가 상기 미리 결정된 경로로부터 후퇴하는 경우, 상기 치과 이식 시스템은 상기 이식 전 계획에서 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점을 더 조정하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제1항에 있어서,
상기 다축 로봇 아암에 의해 구동되고 상기 미리 결정된 경로에 따라 상기 임플란트 수용 영역에 임플란트를 고정하기 위한 임플란트 고정 장치를 더 포함하고, 상기 임플란트 고정 장치는 상기 임플란트와 연관된 실시간 토크 값이 미리 결정된 토크 임계값에 도달하자마자 동작을 중지하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제10항에 있어서,
상기 치과 이식 장치에 결합되고 상기 임플란트가 상기 미리 결정된 경로에서 벗어날 때마다 경보 정보를 전송하도록 구성된 경보 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제1항에 있어서,
상기 다축 로봇 아암 및 상기 적어도 하나의 광학 장치와 통신 가능하게 연결되고, 상기 이식 전 계획과 상기 실시간 이미지 정보의 연관 결과에 따라 상기 임플란트 수용 영역에서 상기 미리 결정된 경로를 따라 이동하는 상기 치과 이식 장치를 구동하도록 상기 다축 로봇 아암에 지시하는 처리 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제12항에 있어서,
상기 처리 장치와 통신 가능하게 연결되고, 상기 실시간 이미지 정보, 상기 이식 전 이미지 정보, 상기 미리 결정된 경로, 상기 미리 결정된 진입점, 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점, 상기 미리 결정된 목표점, 상기 임플란트 수용 영역의 골밀도, 상기 치과 이식 장치의 실시간 온도, 상기 치과 이식 장치의 이동 속도, 상기 임플란트의 실시간 토크, 및 상기 치과 이식 처리와 연관된 가상 이미지 중 적어도 하나를 시술자에게 디스플레이하기 위한 착용형 디스플레이 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
치과 이식 시스템으로서,
다축 로봇 아암; 및
상기 다축 로봇 아암의 작용 단부에 연결된 치과 이식 장치를 포함하고,
상기 다축 로봇 아암은 치과 이식 드릴링이 완료될 때까지 이식 전 계획에 따라 임플란트 받는 환자의 임플란트 수용 영역에서 미리 결정된 경로를 따라 상기 치과 이식 장치가 왕복 운동하도록 구동하고,
상기 이식 전 계획은 상기 미리 결정된 경로와 연관된 적어도 하나의 미리 결정된 중계점을 포함하고, 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점은 상기 임플란트 수용 영역의 골밀도와 상기 미리 결정된 경로의 길이 중 적어도 하나에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제14항에 있어서,
상기 다축 로봇 아암의 작용 단부에 결합되고, 상기 치과 이식 장치가 동작하는 동안 상기 임플란트 수용 영역에 대한 실시간 이미지 정보를 캡처하기 위한 제1 광학 장치;
상기 임플란트 받는 환자에 견고히 연결된 마킹 장치; 및
상기 다축 로봇 아암의 기저 단부에 결합되고, 상기 마킹 장치의 마크 위치 정보를 캡처하기 위한 제2 광학 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제15항에 있어서,
상기 다축 로봇 아암, 상기 제1 광학 장치 및 상기 제2 광학 장치와 통신 가능하게 연결되고, 상기 이식 전 계획과 상기 실시간 이미지 정보의 연관 결과에 따라 상기 임플란트 수용 영역에서 상기 미리 결정된 경로를 따라 왕복 운동하는 상기 치과 이식 장치를 구동하도록 상기 다축 로봇 아암에 지시하는 처리 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제16항에 있어서,
상기 치과 이식 시스템과 통신 가능하게 연결되고, 상기 실시간 이미지 정보, 상기 이식 전 계획의 연관 정보, 상기 미리 결정된 경로, 상기 임플란트 수용 영역의 골밀도, 상기 치과 이식 장치의 실시간 온도, 상기 치과 이식 장치의 이동 속도, 및 치과 이식 드릴링 처리와 연관된 가상 이미지 중 적어도 하나를 시술자에게 디스플레이하기 위한 착용형 디스플레이 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제14항에 있어서,
상기 이식 전 계획은 상기 임플란트 수용 영역의 3D 모델과 연관되고, 상기 3D 모델은 상기 임플란트 수용 영역에 대한 이식 전 이미지 정보로부터 구성된 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제14항에 있어서,
상기 이식 전 이미지 정보는 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캔 이미지 정보, 자기 공명 영상(MRI) 이미지 정보, 및 X-선 영상 이미지 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제19항에 있어서,
상기 미리 결정된 경로는 상기 이식 전 이미지 정보에 마킹된 치조 신경 위치와 부비동 위치 중 적어도 하나에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제14항에 있어서,
상기 치과 이식 장치는, 상기 임플란트 수용 영역에서 상기 미리 결정된 경로를 따라 이동하고, 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점에 도달하면 상기 미리 결정된 경로로부터 후퇴하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제14항에 있어서,
상기 치과 이식 장치 상에 배치된 온도 센서를 더 포함하고, 상기 치과 이식 장치는 상기 온도 센서의 감지 결과에 응답하여 상기 미리 결정된 경로로부터 후퇴하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제22항에 있어서,
상기 치과 이식 장치가 상기 미리 결정된 경로로부터 후퇴할 때, 상기 치과 이식 시스템은 상기 이식 전 계획에서 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점을 더 조정하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
제14항에 있어서,
상기 치과 이식 장치는 인입식 드릴링 장치인 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
치과 이식용 인입식 드릴링 장치로서,
장착 부분을 갖는 제1 단자 부분을 갖고, 치과 이식 장치에 장착되고, 나사 구멍이 제2 단자 부분에 형성되고 상기 장착 부분의 원위에 위치된, 슬리브; 및
지주 헤드 및 상기 지주 헤드로부터 연장되는 드릴 몸체를 갖고, 상기 드릴 몸체는 외부 나사산 부분을 가지며, 상기 외부 나사산 부분은 상기 슬리브의 나사 구멍에 체결되는, 드릴 요소;를 포함하고,
상기 지주 헤드는 상기 지주 헤드가 제1 위치에 있을 때 상기 슬리브의 내벽에 접하고 상기 제1 단자 부분 근처에 있고, 상기 치과 이식 장치는, 상기 슬리브를 회전 구동시키면, 상기 슬리브에 체결된 상기 드릴이 상기 제1 위치로부터 제2 위치로 이동하여, 상기 지주 헤드가 상기 제2 단자 부분에 도달하여 상기 슬리브의 내벽에 접할 때까지 상기 슬리브로부터 돌출하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 치과 이식용 인입식 드릴링 장치.
치과 이식용 인입식 드릴링 장치로서,
장착 부분을 갖는 제1 단자 부분을 갖고, 치과 이식 장치에 장착되고, 구멍이 제2 단자 부분에 형성되고 상기 장착 부분의 원위에 위치된 슬리브; 및
상기 슬리브 내에 배치된 드릴 부재를 포함하고, 상기 드릴 부재는,
상기 슬리브의 내벽과 형상이 대응하고, 상기 슬리브의 내벽에 접하는 외부 표면을 갖는 원통형 베이스로서, 원추형 리세스는 상기 원통형 베이스에 형성되고 상기 장착 부분에 근접하여 위치된, 상기 원통형 베이스;
상기 원통형 베이스에 연결된 일 단부, 및 상기 슬리브의 구멍으로부터 제1 길이만큼 돌출된 타 단부를 갖는 드릴 몸체;
상기 드릴 몸체의 일부 주위에 장착되고, 상기 일부는 상기 슬리브 내에 있고, 상기 원통형 베이스에 접하는 일 단부, 및 상기 슬리브의 내벽에 접하고 상기 제2 단자 부분에 근접하여 위치된 타 단부를 갖는, 스프링; 및
상기 원추형 리세스에 배치된 적어도 하나의 볼(ball)을 포함하고,
상기 원통형 베이스와 상기 드릴 몸체는 일체로 형성되고,
상기 치과 이식 장치가 상기 인입식 드릴링 장치를 회전 구동하도록 구동될 때, 상기 적어도 하나의 볼은 상기 원추형 리세스의 중심으로부터 상기 원추형 리세스를 가로 질러 외측으로 구르며 상기 원추형 리세스에 작용력을 가하고, 상기 작용력 하에서 상기 원통형 베이스는 상기 드릴 몸체를 밀어서 상기 드릴 몸체를 상기 슬리브의 구멍으로부터 제2 길이만큼 더 돌출시키는 것을 특징으로 하는 치과 이식 시스템.
치과 이식 시스템에서 임플란트 수용 영역에서 미리 결정된 경로를 따라 치과 이식 장치의 이동을 안내하기 위한 치과 이식 내비게이션 방법으로서,
상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 임플란트 수용 영역에 대한 이식 전 이미지 정보를 획득하는 단계;
상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 이식 전 이미지 정보로부터 상기 임플란트 수용 영역의 3D 모델을 구성하는 단계;
상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 이식 전 이미지 정보 및 상기 3D 모델에 따라 이식 전 계획을 생성하고, 상기 이식 전 계획은 상기 미리 결정된 경로와 연관된 미리 결정된 진입점, 상기 미리 결정된 경로와 연관된 적어도 하나의 미리 결정된 중계점, 및 상기 미리 결정된 경로와 연관된 미리 결정된 목표점을 포함하는, 이식 전 계획을 생성하는 단계;
상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 임플란트 수용 영역에 대한 실시간 이미지 정보를 획득하는 단계;
상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 실시간 이미지 정보에 디스플레이된 제1 위치와 상기 이식 전 이미지 정보에 디스플레이된 제2 위치를 정렬하기 위해 상기 이식 전 이미지 정보에 포함된 적어도 하나의 초기 특징점과, 상기 실시간 이미지 정보에 포함된 적어도 하나의 제1 특징점에 따라 위치 변환 정보를 생성하는 단계; 및
상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 이식 전 이미지 정보, 상기 실시간 이미지 정보, 상기 위치 변환 정보 및 상기 이식 전 계획에 따라 상기 임플란트 수용 영역에서 상기 미리 결정된 경로를 따라 상기 치과 이식 장치가 왕복 운동하도록 구동하는 단계를 포함하고,
상기 치과 이식 시스템은 상기 치과 이식 장치가 상기 이식 전 계획에 따라 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점 또는 상기 미리 결정된 목표점으로 이동할 때 상기 치과 이식 장치가 상기 미리 결정된 경로로부터 후퇴하도록 구동하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 내비게이션 방법.
제27항에 있어서,
상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 치과 이식 장치의 실시간 온도 값을 검출하는 단계; 및
상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 실시간 온도 값을 검출한 것에 응답하여 상기 치과 이식 장치가 상기 미리 결정된 경로로부터 후퇴하도록 구동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 내비게이션 방법.
제27항에 있어서,
상기 치과 이식 시스템에 의해, 마킹 장치의 마크 위치 정보를 획득하고, 상기 마킹 장치는 상기 임플란트 수용 영역에 견고히 연결된, 마크 위치 정보를 획득하는 단계;
상기 치과 이식 시스템에 의해, 상기 임플란트 수용 영역의 현재 위치가 변경되었는지 여부를 결정하도록 상기 마크 위치 정보와 결정된 이동 임계값을 비교하는 단계; 및
상기 치과 이식 시스템에 의해, 긍정적이라고 결정되면, 상기 마크 위치 정보 및 상기 임플란트 수용 영역의 현재 위치의 변화에 따라 상기 치과 이식 장치의 현재 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 내비게이션 방법.
제27항에 있어서,
상기 치과 이식 장치의 작용 단부의 위치를 정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 내비게이션 방법.
제27항에 있어서,
상기 임플란트 수용 영역의 골밀도와 상기 미리 결정된 경로의 길이에 따라 상기 적어도 하나의 미리 결정된 중계점을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 내비게이션 방법.
제28항에 있어서,
상기 임플란트 수용 영역에 대한 이식 전 이미지 정보를 획득하는 단계는 상기 임플란트 수용 영역에서의 치조 신경 위치와 상기 이식 전 이미지 정보에서의 부비동 위치 중 적어도 하나를 마킹하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 내비게이션 방법.
제27항에 있어서,
착용형 디스플레이 장치에 의해, 상기 실시간 이미지 정보, 상기 이식 전 계획의 연관 정보, 상기 미리 결정된 경로, 상기 임플란트 수용 영역의 골밀도, 상기 치과 이식 장치의 실시간 온도, 상기 치과 이식 장치의 이동 속도, 및 치과 이식 처리와 연관된 가상 이미지 중 적어도 하나를 시술자에게 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 이식 내비게이션 방법.