WO2020060349A1 - 환자맞춤 턱끝 수술용 가이드, 3차원 골 삭제 가이드, 그 제작방법, 기록매체 및 그 제작장치 - Google Patents

환자맞춤 턱끝 수술용 가이드, 3차원 골 삭제 가이드, 그 제작방법, 기록매체 및 그 제작장치 Download PDF

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shape
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jaw
tip
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이상휘
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연세대학교 산학협력단
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
    • A61B17/17—Guides or aligning means for drills, mills, pins or wires
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Definitions

  • the present invention relates to a patient-specific jaw tip surgical guide, a three-dimensional bone removal guide, a method for manufacturing the same, a recording medium and a device for manufacturing the same, and more specifically, when performing the operation of the jaw tip of the mandible, which is thermal growth, overgrowth or asymmetric.
  • a patient-specific jaw tip surgical guide capable of cutting the jaw tip at the correct location and stably fixing the cut jaw tip at the correct location, while accurately deleting the part of the pathologically thickened bone while performing the surgery so that the human body appearance is the same as the original or the other side
  • It relates to a goal deletion guide including a possible configuration, a method of manufacturing the same, a recording medium and a device for manufacturing the same.
  • jaw tip surgery also called genioplasty
  • This surgical method is a procedure that changes the shape of the tip of the jaw, and is also commonly referred to as 'two-way surgery' and 'chin-end surgery'.
  • Mandibular surgery or hemiplasty is a side surgery of orthognathic surgery that is performed concurrently with both jaw surgery and mandibular surgery. It can also be performed with square jaw excision surgery to create a soft contour of the lower jaw. It may also be done to treat.
  • the first method is osseous genioplasty, which involves cutting and moving the jaw tip, and the second method is to insert an implant to change the shape of the jaw tip.
  • the mandibular jaw tip is fractured, enlarged, or moved to a desired position to correct the left and right symmetry.
  • a medical power tool and a saw blade mounted thereon are used as surgical tools utilized.
  • the left and right sides of the jaw tip must be corrected to the same size to have a symmetrical and normal face shape. Furthermore, if the tip of the chin is left and right asymmetric, it is necessary to match both the left and right shape and size, and in this regard, symmetry is important in the tip operation.
  • the saw blade for bone osteotomy according to the prior art first cuts one side of the tip of the jaw to be cut, and then cuts the neighboring osteotomy according to the planned osteotomy width. Most of these osteotomy procedures are performed by the operator's eye mass. Is set and osteotomy is performed.
  • the fracture cutting guide template according to the prior art is used, the bone cutting outline can be easily found.
  • the tool according to the prior art only guides the bone cutting outline, and cannot guide information for determining the volume of the bone tissue to be deleted. Therefore, when the position of the jaw bone is moved by heat growth, overgrowth, or asymmetrical growth among patients with maxillofacial malformations, it is easy to use a template according to the prior art, but in addition to the outline in the case of the deletion of bones over the shape and size of the pathologically thickened face Depth information for determining the volume to be deleted should also be provided.
  • the present invention in order to solve the conventional problems as described above, when manipulating the jaw tip of the mandible of thermal growth, overgrowth or asymmetric, the jaw tip can be cut at the correct position, and the cut jaw tip can be stably fixed at the correct position.
  • the purpose of the present invention is to provide a guide for a patient-specific jaw tip surgery, a method for manufacturing the same, a recording medium, and a device for manufacturing the same.
  • the present invention is to provide a bone removal guide, a manufacturing method, a recording medium, and a device for manufacturing the same, including a configuration capable of operating the same as the original or the opposite side of the human body while accurately deleting a part of the pathologically thickened bone. It has a purpose.
  • Method for manufacturing a patient-specific jaw tip surgical guide is a method of manufacturing a jaw tip surgical guide that cuts a jaw tip in an appropriate position and fixes it in the correct position during a bilateral surgery to cut or move the jaw tip of the mandible.
  • the method for manufacturing the guide for the operation of the tip of the jaw includes: a-1) generating a tooth part image file to generate a 3D image file of a tooth part of a target patient; And a-2) a fusion image generation step of fusion of a skull 3D image and a tooth 3D image to generate a fusion image.
  • the c) jaw tip surgical guide shape generating step is to generate the shape of the jaw tip cutting guide having a cutting guide slit corresponding to a virtual cutting surface for cutting the jaw tip utilized in the surgical simulation step. It may be configured to include; a jaw tip cutting guide shape generating step.
  • the jaw tip cutting guide shape generation step comprises: setting a location of the cutting guide slit to be formed on the template body of the jaw tip cutting guide on the skull three-dimensional image and setting an outline shape of the template body; A surface data extraction step of extracting the surface data of the skull 3D image corresponding to the outer shape of the template body of the tip cutting guide; A template body shape forming step of generating a template body shape having a thickness based on the surface data of the skull three-dimensional image corresponding to the outer shape of the template body of the tip cutting guide; And a cutting guide slit forming step of generating a cutting guide slit in the template body of the chin tip cutting guide.
  • the c) guide-shape guide shape generation step the shape of the jaw tip connection portion formed with a contact surface of a structure corresponding to a part of the surface of the virtual cutting jaw tip, and is fixed between the maxilla and the mandible teeth
  • a fixed wafer shape generation step of generating a shape of the fixed wafer.
  • step c) for generating the guide shape for the operation of the tip of the jaw one end is bound to the tip end binding portion, the other end is fixed to the fixed wafer, and the shape of the extension portion spaced apart from the tip portion and the fixed wafer by a predetermined distance is fused. It may be configured to include; generating the shape of the extension portion to generate on the image.
  • the c) guide shape generation step for the operation of the jaw tip a step of generating a bolt hole shape to form a bolt hole in the jaw tip binding portion, so that the jaw tip binding portion and the jaw tip can maintain the binding state in the cutting process.
  • the upper surface of the fixed wafer forms a maxillary tooth facing surface having an intaglio structure corresponding to the shape of the upper teeth and the teeth, and the lower teeth of the lower surface of the fixed wafer and
  • the manufacturing step d) of the guide for the operation of the jaw tip may be manufactured using 3D printing equipment based on data using CAD / CAM technology.
  • the present invention can also provide a jaw tip cutting guide manufactured by the above manufacturing method.
  • the jaw tip cutting guide according to this embodiment includes a contact surface having a shape corresponding to a surface of the jaw tip to be cut, and a skull 3
  • a template body formed to a thickness of a predetermined size based on the surface data of the dimensional image;
  • a fixed wafer positioned between the maxilla and mandible teeth of the fused image, fixed between the maxilla and mandible teeth, and bound to the template body by a connecting portion.
  • a bolt hole may be formed such that the template body and the jaw end can maintain a binding state in the cutting process.
  • connection portion is bound to the template body, the other end of the heat connection portion is fixed to the fixed wafer, the connection portion may be a structure that spaces the template body and the fixed wafer by a predetermined distance.
  • the present invention can also provide a guide for the operation of the jaw tip manufactured by the above manufacturing method.
  • a contact surface having a structure corresponding to a part of the surface of the cut jaw tip is formed,
  • a jaw tip attachment portion in which a bolt hole that can be fixed by a cut jaw tip and a bolt connection is formed;
  • a fixed wafer positioned between the maxilla and mandible teeth of the fused image and fixed between the maxilla and mandible teeth;
  • one end is bound with the chin end binding portion, the other end is connected with the fixed wafer, and a connection portion separating the chin end binding portion and the fixed wafer by a predetermined distance.
  • the upper surface of the fixed wafer is formed with a maxillary tooth facing portion having an intaglio structure shape corresponding to an upper dentition and a tooth shape, and a lower dentition of the lower surface of the fixed wafer And a mandibular tooth facing portion having an intaglio structure shape corresponding to the tooth shape.
  • the present invention can also provide a recording medium storing a program for executing the method for manufacturing the guide for the operation of the jaw tip on a computer.
  • the present invention also provides a manufacturing apparatus for manufacturing the guide for the operation of the jaw tip, and the guide manufacturing apparatus for the operation of the jaw tip according to an aspect of the present invention performs a program for executing the method for manufacturing the guide for jaw tip operation on a computer Computer and monitor; And a 3D printer which is controlled by shape data calculated according to the method for manufacturing the guide for the operation of the jaw tip in the arithmetic processing unit of the computer to produce a guide for the operation of the jaw tip.
  • the method of manufacturing a bone deletion guide is a method of manufacturing a bone removal guide that guides a required bone resection and resection depth during a bone removal operation to delete a part of a pathologically thickened bone, a) subject An image file generation step of generating a 3D image file of the skull of the patient; b) a symmetry determination step of creating a left and right center plane of the face and jawbone using the skull 3D image file and determining whether the jawbone is symmetrical based on the created 3D image file; c) Based on the data obtained through the symmetry determination step, the normal part of the left and right sides of the skull is mirrored based on the left and right center planes of the face and jawbone, so that the image representing the normal part and the image representing the abnormal part are overlapped.
  • a deletion part extraction step of extracting a bone part to be deleted of the abnormal part through a mirroring step; e) Extracting the drill hole shape data reflecting the shape data of the guide body of the structure corresponding to the surface structure of the bone to be deleted and the depth data of the bone to be deleted based on the data obtained through the extraction step of the deletion part.
  • Shape data extraction step and f) a bone deletion guide manufacturing step of manufacturing a bone deletion guide including a guide body in which a drill hole is formed based on data obtained through the shape data extraction step.
  • the image file generating step includes: a-1) a tooth part image file generating step of generating a 3D image file of a tooth part of a target patient; And a-2) a fusion image generation step of fusion of a skull 3D image and a tooth 3D image to generate a fusion image.
  • the mirroring step may set the brightness of the image representing the normal part to a brightness lower than the brightness of the image sheet representing the abnormal part.
  • data related to the deleted portion may be extracted by removing an image representing the normal portion from the image representing the abnormal portion.
  • the step of extracting the shape data comprises: setting a location of the bone to be deleted in a three-dimensional image of the skull and setting an outline of the outline of the guide body; A surface data extraction step of extracting the surface data of the skull 3D image corresponding to the outer shape of the guide body of the bone deletion guide; A guide body shape forming step of generating a guide body shape having a thickness based on the surface data of the skull three-dimensional image corresponding to the outer shape of the guide body of the bone deletion guide; And a drill hole shape forming step of setting a drill hole position in the guide body of the goal deletion guide and forming a drill hole shape in the guide body.
  • the shape data extracting step comprises: setting a drill hole position in the guide body of the bone deletion guide, and extracting a drill hole depth data extracting a depth value of a bone to be deleted in a portion corresponding to the drill hole position; It may be a configuration that further includes.
  • the step of extracting the shape data includes a depth value stamping step of forming a shape stamped on the surface of the guide body by adjoining the drill hole with a depth data value or a drill hole number corresponding to each drill hole. You can.
  • the shape data extracting step a drill hole direction data extraction step of setting a drill hole position in the guide body of the bone deletion guide, and extracting the direction data to enter the drill; may be further included.
  • Guide shape forming step may be configured to further include.
  • the f) bone deletion guide manufacturing step may be manufactured using 3D printing equipment based on data using CAD / CAM technology.
  • the present invention can also provide a bone deletion guide manufactured by the method for manufacturing a bone deletion guide, wherein the bone deletion guide according to an aspect of the present invention is in contact with a structure corresponding to the surface structure of the bone to be deleted.
  • a guide body including a chuck surface; And a drill hole formed in the guide body.
  • the bone removal guide a structure corresponding to the teeth and dentition of the maxilla is formed on the upper surface, a structure corresponding to the teeth and dentition of the mandible is formed on the lower surface, A wafer fixed between the mandibles; It may be of a configuration further comprising; a connecting portion for connecting the guide body and the wafer to integrate them.
  • a drill depth value or a drill hole number corresponding to each drill hole may be imprinted on a surface of the guide body of the bone removal guide at a position adjacent to the drill hole.
  • a bolt hole for fixing the bone removal guide to the bone surface may be formed in the guide body of the bone removal guide.
  • the present invention can also provide a recording medium storing a program for executing the method for manufacturing the goal deletion guide on a computer.
  • the present invention also provides a fabrication apparatus for manufacturing the bone removal guide.
  • the apparatus for fabricating a bone deletion guide according to an aspect of the present invention includes a computer for executing a program for executing the method for manufacturing the bone removal guide on a computer. monitor; And a 3D printer that is controlled by shape data calculated according to the method of manufacturing the bone removal guide in the arithmetic processing unit of the computer to produce a bone deletion guide.
  • FIG. 1 is an overall flow chart showing a method for manufacturing a patient-specific jaw tip surgical guide according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a detailed step of generating a guide shape for cutting a jaw tip in the step of generating a guide shape for jaw surgery shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a flow chart showing detailed steps of the guide shape generation step for the chin operation shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing a fusion image in which a skull 3D image of a target patient and a 3D image of a tooth area are fused.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a jaw tip cutting guide according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side perspective view showing the tip cutting guide shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a guide for fixing the jaw tip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a side perspective view showing the guide for fixing the chin shown in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a view showing a state in which a cutting line for cutting the mandibular bone in the orthodontic region is set in the fusion image.
  • FIG. 10 is a view showing a state in which a jaw tip cutting guide including a structure corresponding to a cutting line set in the fusion image shown in FIG. 9 is mounted.
  • 11 is a view showing a state in which the jaw tip is cut using the jaw tip cutting guide.
  • FIG. 12 is a view showing a state in which a surgical simulation is performed by moving the cut chin end portion to a desired position.
  • FIG. 13 is a view showing a state in which a stable jaw tip is fixed to a desired position using a jaw tip surgical guide according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a view showing a state in which the cutting line for cutting the mandibular region of the orthodontic region in the fusion image is set in several stages.
  • FIG. 15 is a side perspective view showing a chin tip cutting guide including a structure corresponding to the cutting line shown in FIG. 14.
  • FIG. 16 is a front perspective view showing a state in which the jaw tip is cut using the jaw tip cutting guide shown in FIG. 14.
  • 17 is a front view showing a state in which a surgical simulation is performed by moving the cut chin end portion to a desired position.
  • 18 is a side view showing a state in which a surgical simulation is performed by moving the cut tip portion to a desired position.
  • 19 is a side perspective view showing a state in which a jaw tip moved by a surgical simulation is fixed using a jaw tip surgical guide.
  • FIG. 20 is a front perspective view showing a state in which a jaw tip moved by a surgical simulation is fixed using a jaw tip surgical guide.
  • FIG. 21 is a side view showing a guide for the operation of the jaw tip shown in FIGS. 19 and 20.
  • FIG. 22 is an overall flow chart showing a method for manufacturing a bone deletion guide according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating detailed steps of extracting the shape data in the method of manufacturing the goal deletion guide shown in FIG. 22.
  • FIG. 24 is a flowchart illustrating detailed steps of extracting the shape data in the method for manufacturing the bone deletion guide shown in FIG. 22.
  • 25 is a view showing a state in which the left part and the right part of the mandible are divided and displayed based on the central plane of the mandible in the fusion image extracted from the mandible of the target patient. At this time, you can see the area of the lesion that protrudes abnormally in the right part.
  • 26 is a view showing a state in which the normal part of the left and right sides of the mandible is mirrored based on the center plane of the left and right mandibles to overlap the image representing the normal part and the image representing the abnormal part.
  • FIG. 27 is a diagram showing a state in which a part to be extracted is predicted by displaying a goal part to be deleted through the mirroring step.
  • FIG. 28 is a diagram showing a state in which a bone deletion guide including a structure corresponding to a surface structure of a bone portion to be deleted is formed based on data obtained through the deletion portion extraction step.
  • FIG. 29 is an excerpt showing only the bone deletion guide shown in FIG. 28.
  • FIG. 30 is a diagram showing a state in which a virtual guide cylinder is inserted into each drill hole in order to extract the deletion depth data of the bone part to be deleted based on the data obtained through the deletion part extraction step.
  • 31 is a view showing a state in which a depth data value corresponding to each drill hole is determined and a number of drill holes is imprinted on the surface of the guide body adjacent to the corresponding drill hole.
  • FIG. 32 is a diagram illustrating a state in which the bone removal guide is removed from FIG. 30 and data regarding a portion where the guide cylinder and the portion of the bone to be deleted overlap is extracted.
  • FIG. 33 is a view showing each guide cylinder by measuring a depth value to be drilled corresponding to a virtual guide cylinder inserted in each drill hole.
  • FIG. 34 is a view showing a state in which a virtual guide cylinder is inserted into the bone deletion guide according to the present embodiment as viewed from the lower surface direction.
  • 35 is a diagram showing a result of performing a drilling operation on a goal to be deleted using the goal deletion guide according to the present embodiment.
  • 36 is a view showing a shape of a bone deletion guide according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 to 21> 3D bone removal guide
  • the cutting of the tip of the jaw is performed by the experience of the person performing the operation. Accordingly, a case where a wrong position is cut or cut more than necessary may occur during the cutting operation, and the chin tip may be incorrectly positioned to cause asymmetry of the chin end portion or face. Also, in order to prevent such a cutting error, there was a hassle of stopping the cutting operation several times and performing a review.
  • the method of manufacturing a guide for a patient-specific jaw tip surgery according to the present invention is an invention designed according to the recent technological development of rapid prototyping equipment such as computer software and a 3D printer, and a conventional manual gypsum model surgery is replaced by a digital model surgery.
  • rapid prototyping equipment such as computer software and a 3D printer
  • a conventional manual gypsum model surgery is replaced by a digital model surgery
  • the device can be directly positioned, the applicability of the device will be higher.
  • an accurate surgical method can be simulated using functions such as 3D movement and rotation on a program. Based on the results, it is possible to provide a method of manufacturing a guide for a patient-specific jaw tip surgery to perform an accurate and reliable procedure.
  • the patient-specific jaw tip jaw tip surgical guide is a structure including a contact surface of a structure corresponding to the surface of the target patient's mandible bone and the cut jaw tip, the jaw tip is cut at the correct position, and the cut jaw tip is correct It is possible to manufacture a guide for cutting a jaw tip and a guide for a jaw tip of a certain structure that can be stably fixed in a position, so as to ensure significantly improved accuracy and reliability compared to a conventional jaw tip operation, and to perform the operation quickly and quickly. As a result, it is possible to shorten the operation time.
  • FIG. 1 is a flow chart showing a method of manufacturing a patient-specific jaw tip surgical guide according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a step of generating a jaw tip cutting guide shape in the step of generating a guide shape for jaw tip surgery shown in FIG. 1.
  • a flowchart shown in detail steps is shown
  • FIG. 3 shows a flowchart showing in detail steps the guide shape generation step for the jaw tip surgery shown in FIG. 1.
  • a method for manufacturing a patient-specific jaw tip surgical guide according to the present embodiment is an image file generating step of generating a 3D image file and a 3D image file of a skull of a target patient (S110) ).
  • the image file generation step (S110), the tooth area image file generation step (S111) for generating a tooth area 3D image file of the target patient and the skull 3D image and the tooth area 3D image are fused together. It may be configured to further include a fusion image generation step (S112) for generating.
  • the step of generating a skull 3D image file of the target patient (S110) may be divided into a step of generating a skull 3D image file and a step of generating a 3D image file of a tooth part.
  • a process of converting a CT (computed tomography) image of a skull or facial bone is generally performed.
  • a 3D scanner is used. It may be necessary to scan the patient's dental gypsum model or to extract the tooth shape data by scanning the 3D scanner by inserting it directly into the oral cavity.
  • the next step is to generate a fused image by fusion of the skull 3D image and the tooth 3D image (S120), and these operations can be performed in a general computer aided design / computer aided manufacturing (CAD / CAM) program.
  • CAD / CAM computer aided manufacturing
  • a surgical simulation step (S120) is performed in which a surgical simulation is performed by virtually cutting and deleting the jaw tip area corresponding to the surgical site using the skull 3D image file or moving the cut jaw tip area to a desired position.
  • Guide shape generation step (S130) for the operation of the tip of the jaw after surgery simulation is a step of generating the shape of the guide 100 for fixing the jaw tip including the jaw tip binding portion 110 and the fixed wafer 120 as shown in FIG. 7. .
  • this step can also be performed in a computer aided design / computer aided manufacturing (CAD / CAM) program.
  • CAD / CAM computer aided design / computer aided manufacturing
  • the manufacturing operation of the guide for the operation of the tip of the tip is performed to manufacture the guide of the tip of the tip using the shape data of the guide for the tip of the tip created at this time. And, preferably, a 3-D printer may be used.
  • the guide shape generation step S130 for the operation of the tip of the jaw may include the step of generating a guide shape of the tip of the jaw cutting structure (S135) as illustrated in FIGS. 5 and 6.
  • the jaw tip cutting guide shape generating step (S135) as shown in FIGS. 9 and 10, the jaw tip on which the cutting guide slit 142 corresponding to the virtual cutting surface for cutting the jaw is utilized in the surgical simulation step (S120) This is a step of creating a shape of the cutting guide 140.
  • the outline shape setting step of setting the position of the cutting guide slit 142 to be formed in the template body 141 of the jaw tip cutting guide 140 in the skull three-dimensional image and setting the outline shape of the template body 141 (S135-1) is performed.
  • a surface data extraction step (S135-2) of extracting the surface data of the skull 3D image corresponding to the outer shape of the template body 141 of the jaw tip cutting guide 140 is performed, and the jaw tip cutting guide 140
  • a template body shape forming step (S135-3) of generating a shape of the template body 141 having a thickness based on the surface data of the skull three-dimensional image corresponding to the outer shape of the template body 141 is performed.
  • a cutting guide slit forming step (S135-4) of generating the cutting guide slit 142 in the template body 141 of the chin tip cutting guide 140 is performed.
  • the jaw tip cutting guide 140 includes a template body 141, a cutting guide slit 142, and a fixed wafer 120 having a specific structure. It is a structure.
  • the template body 141 is a structure having a contact surface having a shape corresponding to the surface of the tip of the jaw to be cut, and having a thickness of a predetermined size based on the surface data of the skull 3D image.
  • the cutting guide slit 142 is formed in the template body 141 and has a structure formed at a position corresponding to a virtual cutting surface for cutting the jaw end.
  • the fixed wafer 120 is positioned between the maxilla and mandible teeth of the fused image, is fixed between the maxilla and mandible teeth, and is connected to the template body 141 by the connecting portion 143.
  • one end of the connection portion 143 is bound to the template body 141
  • the other end of the heat connection portion 143 is fixed to the fixed wafer 120
  • the connection portion 143 is a template body 141 and the fixed wafer ( It may be a structure that spaces 120) by a predetermined distance.
  • the jaw tip cutting guide 140 including such a structure, the template body 141, the template body 141 and the jaw tip fixing process
  • the bolt hole 144 may be formed.
  • the bolt hole 144 formed at this time is a bolt hole that serves to hold the position when the chin end is moved.
  • the guide 140 for jaw tip surgery may serve as a guide so that the jaw tip can be cut at an accurate position, as illustrated in FIGS. 9 to 11.
  • the shape of the jaw tip binding portion 110 having a contact surface of a structure corresponding to a part of the surface of the virtual jaw tip, and between the maxilla and the mandible teeth It may be a configuration including a fixed wafer shape generation step (S131) for generating the shape of the fixed wafer 120 to be fixed.
  • the fixed wafer upper and lower surface shape generating step (S134) is performed, to form the maxillary tooth facing portion 121 having an intaglio structure shape corresponding to the maxillary dentition and tooth shape on the upper surface of the fixed wafer 120,
  • a mandibular tooth facing portion 122 having an intaglio structure shape corresponding to a mandibular dentition and a tooth shape may be formed on the lower surface of the fixed wafer 120.
  • a maxillary tooth facing portion 121 having an intaglio structure shape corresponding to the maxillary dentition and tooth shape is formed, and the fixed wafer ( On the lower surface of 120), the mandibular tooth facing portion 122 having an intaglio structure shape corresponding to the mandibular dentition and tooth shape is formed.
  • the jaw tip binding portion 110 may be generated in the same way as the method of generating the shape of the template body 141 of the above-described jaw tip cutting guide, and specifically, corresponds to the surface shape of the cut jaw tip. Using the surface data of the structure, the thickness may be generated as a plate-like structure.
  • the jaw end binding portion 110 is formed with a contact surface having a structure corresponding to a part of the surface of the cut jaw tip, and a bolt hole 111 that can be fixed by bolting with the cut jaw tip is formed. Structure.
  • this step can also be performed in a computer aided design / computer aided manufacturing (CAD / CAM) program.
  • CAD / CAM computer aided design / computer aided manufacturing
  • an extension portion shape generation step (S132) is performed.
  • the extension part shape generating step (S132) is a step of generating a shape of the extension part 130 in the fused image, as shown in FIGS. 7 and 8. At this time, one end portion of the extension portion 130 is bound with the chin end binding portion 110, the other end is fixed with the fixed wafer 120, and the chin end connection portion 110 and the fixed wafer 120 are separated by a predetermined distance. Structure.
  • a guide shape for jaw tip surgery may be generated.
  • the cut chin end may be moved to a desired position.
  • the jaw cutting guide 140 ′ has a structure corresponding to the jaw cutting lines 15a, 15b, and 15c. It may be a structure including a plurality of cutting guide slits 142 formed of.
  • the jaw tip may be accurately cut using the jaw tip cutting guide 140 ′ including a plurality of cutting guide slits 142.
  • FIGS. 17 and 18 Thereafter, as shown in FIGS. 17 and 18, a simulation is performed to move the cut jaw ends 16 to a desired position. At this time, as shown in Figures 19 and 20, using the guide 100 for fixing the jaw tip including a structure corresponding to the cut jaw tip 16, the cut jaw ends 16 are stably in the correct position Can be fixed.
  • Guide for fixing the jaw tip according to this embodiment 100 may be a structure including two connecting parts 130, depending on the case, the target patient's skeletal state, surgical environment Of course, it can be changed to various numbers and structures depending on the intention of the designer and the operator.
  • the present invention can also provide a recording medium storing a program for executing a method for manufacturing a guide for chin operation (S100) described above in a computer.
  • the present invention is a computer and a monitor for performing a program for executing a guide manufacturing method (S100) for the jaw tip surgery on a computer; And a control processing unit for controlling a 3D printer for manufacturing a guide for the operation of the jaw based on the shape data of the guide for the operation of the jaw tip calculated according to the method of manufacturing the guide for the operation of the jaw tip.
  • S100 guide manufacturing method
  • the apparatus for manufacturing a guide for the operation of the jaw tip can easily manufacture the guide for the operation of the tip of the jaw using a variety of materials and materials.
  • bone cutting and deletion is performed by the experience of a person performing surgery. Accordingly, in the case of cutting and deleting operations, a wrong position may be cut, deleted, or deleted more than necessary, and the bone may be incorrectly positioned to cause asymmetry of the bone area or the face. Also, in order to prevent such truncation and deletion errors, it was a hassle to stop and review the cut and deletion operations several times.
  • the bone erasure guide according to the present invention can be manufactured as a computer program and a 3D printer based on a 3D image of a skull of a target patient, thereby improving accuracy and reliability of surgery.
  • the method for manufacturing a bone removal guide according to the present invention is an invention devised by the recent development of electronic technology, which can change a face plaster model into a digital model and a virtual operation of the face plaster model into cyberspace. Therefore, for accurate bone amputation and model surgery, the entire face of the patient except the nostrils is covered with plaster, and it is possible to eliminate inconveniences such as the production of a face plaster model produced through a complicated process or repeated simulation work using the same.
  • the present invention provides a method of manufacturing a bone removal guide that can simulate an accurate surgical method through 3D movement and rotation of a digital three-dimensional model, and to perform an accurate and reliable operation based on the simulation result. can do.
  • FIG. 22 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a goal deletion guide according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 23 is a flowchart showing a detailed step of extracting the shape data from the method of manufacturing a goal deletion guide shown in FIG. 22
  • FIG. 24 is a flowchart illustrating detailed steps of extracting the shape data in the method of manufacturing the goal deletion guide shown in FIG. 22.
  • the bone deletion guide produced by the method for manufacturing a bone deletion guide according to the present embodiment is a guide for cutting and deleting excessively developed bones in an asymmetrical form.
  • a part of the goal is' removed ( ⁇ ) 'It includes the meaning of removing by.
  • S100 a method of manufacturing a bone deletion guide capable of producing a goal deletion guide capable of performing a function of cutting and deleting a part of the goal will be described in more detail.
  • the method for manufacturing a bone deletion guide according to the present embodiment may include an image file generation step (S110) of generating a 3D image file of a skull of a target patient. If surgery on the teeth, for example, jaw surgery is not performed simultaneously with bone surgery, a method of manufacturing a bone removal guide (S100) may be performed using only the skull 3D image file of the target patient.
  • the image file generation step (S110) is a three-dimensional image of the target patient's teeth.
  • the tooth part image file generation step (S111) for generating a file and the fusion image generation step (S112) for generating a fused image by fusing a skull 3D image and a tooth 3D image may be performed together.
  • a process of generating a model by reconstructing a CT (computed tomography) image of a skull or jawbone is generally performed.
  • the mandibular 3D image file of the target patient may be generated.
  • FIG. 25 is a drawing showing only the mandible bone from the 3D image of the skull of the target patient, and it can be seen that the left and right bones are not symmetrical with respect to the left and right center planes 11 of the face and jawbone. .
  • the left part and the right part may be set to different colors based on the left and right center planes 11 of the face and the jawbone, thereby making it easier to distinguish.
  • the next step is a mirroring step (S130). Specifically, as shown in FIGS. 26 and 27, based on the data obtained through the symmetry determination step, the normal part of the left and right sides of the skull is mirrored based on the left and right center planes of the face and jawbone to normalize the normal part.
  • the displayed image and the image representing the abnormal portion can be arranged to overlap. At this time, the overlapping portion can be more clearly distinguished by setting the brightness of the image representing the normal portion to a brightness lower than that of the image sheet representing the abnormal portion.
  • a deletion part extraction step (S140) of extracting a bone part to be deleted of the abnormal part through a mirroring step is performed.
  • data on parts that do not overlap, that is, parts to be deleted can be classified using a color contrast effect.
  • data regarding an erased portion may be extracted by removing an image representing a normal portion from an image representing an abnormal portion.
  • a shape data extraction step S150 for the goal deletion guide is performed.
  • the shape data extraction step (S150) based on the data obtained through the deletion part extraction step, the shape data of the guide body having a structure corresponding to the surface structure of the bone to be deleted and the depth data of the deletion of the bone to be deleted. It is a step of extracting the drill hole shape data reflecting.
  • the shape data extraction step (S150), as shown in Fig. 28, set the location of the bone to be deleted in the skull 3D image and the outline shape setting step of setting the outline shape of the guide body (S151) It may include.
  • the surface data extraction step (S152) is performed to extract the surface data of the skull 3D image corresponding to the outline shape of the guide body of the bone removal guide.
  • a guide body shape forming step (S153) of generating a guide body shape having a thickness based on the surface data of the skull 3D image corresponding to the outer shape of the guide body of the bone removal guide is performed.
  • a drill hole shape forming step (S154) is performed in which a drill hole position is set in the guide body of the goal deletion guide and a drill hole shape is formed in the guide body.
  • the obtained drill hole depth data may be imprinted on the surface of the guide body adjacent to the drill hole through the depth value or the hole number imprinting step (S156).
  • a guide cylinder 12 having a cylindrical structure formed with an outer diameter of the same size as the diameter of the drill hole 120 may be virtually inserted at a position corresponding to each drill hole 120. have.
  • data regarding a part of the goal to be deleted and the guide cylinder 12 overlap each other may be extracted.
  • a required drill hole depth for each drill hole may be respectively provided.
  • FIG. 34 is a diagram showing a state in which a virtual guide cylinder is inserted into the bone removal guide according to the present embodiment as viewed from the lower surface direction, and is inserted into each drill hole to protrude the guide cylinder 12 portion Silver is a portion where the bone portion to be deleted and the guide cylinder 12 overlap each other, and this length is the same as the drill hole depth value corresponding to each drill hole.
  • each drill hole may be assigned a different unique number, and the drilling depth data value of the drill hole corresponding to each number may be recorded in a separately provided storage device.
  • the person performing the surgery can easily be provided with a drilling depth value corresponding to each drill hole 120 based on the recording of the storage device provided separately from the engraving 130 formed on the surface of the bone removal guide 100.
  • a drill entry direction data extraction step (S157) of setting a drill hole position in the guide body of the goal deletion guide and extracting direction data of the drill entry may be further performed.
  • a drill guide shape forming step of forming a drill guide shape having a structure protruding by a predetermined height in a direction parallel to the drill entry direction with the structure surrounding the drill hole (S158) Can be performed together.
  • a bone deletion guide manufacturing step (S160) of manufacturing a bone deletion guide including a guide body having a drill hole formed thereon is performed based on the data obtained through the shape data extraction step.
  • the symmetry determination step (S120), the mirroring step (S130), the deletion part extraction step (S140), and the shape data extraction step (S150) are general CAD / CAM (computer aided design / computer aided manufacturing) It can be done in a program.
  • a bone deletion guide manufacturing step (S160) of manufacturing a bone deletion guide is performed, wherein the manufacturing of the bone deletion guide 100 is a rapid prototyping equipment It can be made in, preferably a 3-D printer may be used.
  • the bone deletion guide 100 includes a guide body 110 and a guide body 110 including a contact surface of a structure corresponding to the surface structure of the bone to be deleted. It is a structure including the formed drill hole 120.
  • a drill depth value or a drill hole number corresponding to each drill hole 120 may be imprinted 130 at a position adjacent to the drill hole 120.
  • a bolt hole 140 for fixing the bone removal guide 100 to the bone surface may be formed in the guide body 110 of the bone deletion guide 100.
  • the bone deletion guide 100 including such a configuration, it is possible to form a plurality of drilled holes 20 in the bone portion to be deleted. Based on the drilled hole 20 formed in this way, a milling machine, a saw, or a bone removing tool can be used to accurately and stably cut the bone to be deleted.
  • 36 is a diagram illustrating a state in which a bone deletion guide is formed according to another embodiment of the present invention.
  • the bone removal guide 100 may be configured to further include a wafer 111 that is fixed in engagement with the upper and lower jaw.
  • the upper surface is formed with a structure corresponding to the teeth and dentition of the maxilla
  • the lower surface is formed with a structure corresponding to the teeth and dentition of the mandible.
  • the structure is fixed between the maxilla and the mandible.
  • the guide body 110 and the wafer 111 may be integrated by being connected by the connection unit 112.
  • the bone removal guide 100 can be fixed in a desired position, but the guide body 110 is used by using the wafer 111 and the connection part 112. The position of can be fixed to the desired position. In some cases, the aforementioned bolt hole 140 and the wayer 111 may be used at the same time.
  • the present invention can also provide a recording medium storing a program for executing the above-described method for manufacturing a goal deletion guide (S100) in a computer.
  • the present invention is a computer and a monitor for performing a program for executing the above-described method of manufacturing a goal deletion guide (S100) on a computer; And a control processing unit for controlling a 3D printer for producing a goal deletion guide based on the goal deletion guide shape data calculated according to the method of manufacturing the goal deletion guide. .
  • the apparatus for manufacturing a bone deletion guide according to the present embodiment can easily manufacture a bone deletion guide according to a patient by using various materials and materials.
  • a jaw tip surgical guide is utilized by utilizing a 3D image of a skull and a 3D image of a tooth of a target patient.
  • the guide for the operation of the jaw tip according to the present invention and its manufacturing method include a jaw tip cutting guide and a guide for fixing the jaw tip of a specific structure capable of cutting the jaw tip at the correct location and stably fixing the cut jaw tip at the correct location. It is possible to manufacture a guide for the operation of the tip of the jaw, which can significantly improve accuracy and reliability as well as perform the operation quickly and quickly as compared to a conventional jaw tip operation, resulting in a shortening of the operation time.
  • a bone deletion guide is manufactured using a 3D image of the skull of a target patient, thereby accurately correcting a part of the diseased thickened bone. And it is possible to stably delete, it is possible to secure the accuracy and reliability of the operation to remove the bone.
  • the bone removal guide and its manufacturing method according to the present invention can produce a bone deletion guide having a specific structure capable of cutting an abnormally thickened bone at an accurate location, significantly improving accuracy and compared to conventional bone removal surgery.
  • surgery can be performed quickly and quickly, and as a result, the operation time can be shortened.

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Abstract

환자맞춤 턱끝 수술용 가이드, 골 삭제 가이드, 그 제작방법, 기록매체 및 그 제작장치가 제시된다. 본 발명의 실시예에 따른 턱끝 수술용 가이드 제작방법은, 하악골의 턱끝을 잘라내거나 이동시키는 이부성형 수술 시, 턱끝을 적절한 위치에서 절단하고 올바른 위치에 고정시키는 턱끝 수술용 가이드를 제작하는 방법으로서, a) 대상 환자의 두개골 3차원 이미지 파일을 생성하는 이미지파일 생성단계; b) 상기 두개골 3차원 이미지 파일을 이용하여 수술 부위에 해당하는 턱끝 부위를 가상 절단하여 삭제하거나 절단된 턱끝 부위를 원하는 위치로 이동시키는 수술 시뮬레이션을 행하는 수술 시뮬레이션단계; c) 상기 수술 시뮬레이션 후 턱끝 결착부 및 고정 웨이퍼를 포함하는 턱끝 수술용 가이드의 형상을 생성하는 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계; 및 d) 생성된 턱끝 수술용 가이드의 형상 데이터를 이용하여 턱끝 수술용 가이드를 제조하는 턱끝 수술용 가이드 제조단계;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.

Description

환자맞춤 턱끝 수술용 가이드, 3차원 골 삭제 가이드, 그 제작방법, 기록매체 및 그 제작장치
본 발명은 환자맞춤 턱끝 수술용 가이드, 3차원 골 삭제 가이드, 그 제작방법, 기록매체 및 그 제작장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열성장, 과성장 또는 비대칭인 하악골의 턱끝을 수술 할 시, 턱끝을 정확한 위치에서 절단하고, 절단된 턱끝을 정확한 위치에 안정적으로 고정시킬 수 있는 환자맞춤 턱끝 수술용 가이드, 병적으로 비후된 골 일부분을 정확히 삭제하면서도 인체 외형을 원래 또는 반대편과 동일하도록 수술할 수 있는 구성을 포함하는 골 삭제 가이드, 그 제작방법, 기록매체 및 그 제작장치에 관한 것이다.
악안면 기형 환자 중에서는 하악골의 열성장, 과성장 또는 비대칭 성장을 보이는 경우가 있다. 반안면 왜소증(hemifacial microsomia)이나 입술 입천장 갈림증(구순구개열, cleft lip & palate)과 같은 선천성 기형에 성장 장애가 겹쳐진 경우에 턱끝의 열성장은 심하게 발생한다.
여러 악안면 기형 중 열성장, 과성장 또는 비대칭 성장에 따른 아래 턱 기형의 외과적 치료법으로서 턱끝 수술(혹은 이부성형술(genioplasty)이라고 부르기도 함)이 있다. 이 수술방법은 턱 끝의 모양을 바꿔주는 수술로서, '이부수술', '턱끝수술'이라고도 통칭된다. 턱끝수술 혹은 이부성형술은 악교정수술의 부수술로 양악수술이나 하악수술과 함께 동시에 시행되기도 하며, 하안모의 부드러운 윤곽을 만들기 위해 사각턱 절제 수술과 함께 시행되기도 하며, 단독적으로 돌출, 후퇴 혹은 비대칭의 턱끝을 치료하기 위해 시행하기도 한다.
턱끝 수술 혹은 이부성형술은 두 가지 방법이 있는데, 첫번째 방법은 턱끝을 잘라 움직이는 골절단 이부성형술(osseous genioplasty)이며, 두번째 방법은 턱끝의 모양을 바꾸기 위해 보형물을 삽입하는 방법이다.
턱끝 수술 혹은 이부성형술 중 첫번째 방법인 골절단 이부성형술의 경우, 하악골 턱끝을 절골하여 축소, 확대하거나, 원하는 위치로 이동하여 좌우 대칭성 회복을 위한 교정 수술이 널리 시행되고 있다. 이때 활용되는 수술도구로는 의료용 전동기구와 이에 장착되는 톱날이 사용되고 있다.
하악골 턱끝이 크게 발달해 돌출된 경우 턱끝 뼈의 일부분을 절골, 이동할 수 있는데, 수술 전 절골하고자 하는 부위와 크기를 미리 설정하거나 이동량을 미리 예상하기는 쉽지 않다. 이러한 턱끝 절골수술을 보다 손쉽고 안정적이며 정확하게 수행할 수 있도록 한국등록특허 제10-1514237호(2015.04.16)에 게시된 절단가이드 템플릿을 이용할 수 있다.
상기 언급한 턱끝 절골수술(하악골 이부 성형술) 시, 턱끝의 좌, 우측이 동일한 크기로 교정되어야 대칭적이면서 정상적인 얼굴 형태를 갖게 될 수 있다. 더 나아가 턱끝이 좌우 비대칭인 경우에는 좌우 형태와 크기 차이를 모두 맞추어 주어야 하며 이런 점에서 턱끝 수술에서 대칭성은 중요하다.
그러나, 종래 기술에 따른 뼈 절골용 톱날은 먼저, 절골하고자 하는 턱끝의 일측을 절골한 후 계획하는 절골 폭에 따라 이웃하는 절골부위를 절단하게 되는데, 이러한 절골수술의 대부분이 시술자의 눈대중으로 그 크기가 설정되어 절골수술이 시행된다.
또한 턱끝의 형태적인 특성 상 절골 부위의 이동 후 돌출도는 3차원적으로 나타나기 때문에 대칭적이기 쉽지 않고, 이 경우 얼굴의 도드라짐 차이가 쉽게 눈에 띄는 문제를 갖게 된다.
따라서, 시술자의 경험과 숙련도에 따라 수술에 있어 상당한 오차가 발생될 여지가 있고, 절골 작업시 잘못된 위치가 절단되거나 필요 이상 삭제되는 경우가 발생할 수 있다. 또한 이동된 턱끝의 대칭성을 확보하기가 다른 어느 얼굴 부위보다 어려워 얼굴의 비대칭성을 유발할 수 있다. 특히 이러한 절단 오류나 비대칭 결과를 방지하기 위해 오랜 시간 동안 절골, 삭제와 검토 작업을 반복해야 하기 때문에 많은 시간이 소요된다는 문제점을 가지고 있으며, 특히 수술 시 피부의 간섭으로 인해 시야확보가 어려워 턱끝의 양측이 대칭되도록 절단하고, 정확한 위치에 고정시키기에 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 구성을 포함하는 턱끝 수술용 가이드에 관한 기술이 필요한 실정이다.
한편, 종래 기술에 따른 골절단 가이드 템플릿을 사용하면, 골 절단 외곽선은 손쉽게 알아낼 수 있다. 그러나, 종래 기술에 따른 도구는 골 절단 외곽선만을 가이드 할 뿐, 삭제해야 할 골 조직의 볼륨 결정을 위한 정보는 가이드 할 수 없다. 따라서 악안면 기형 환자 중 열성장, 과성장 또는 비대칭 성장으로 턱뼈의 위치를 옮겨 치료하는 경우에는 종래 기술에 따른 템플릿을 사용하면 용이하지만, 병적으로 비후되어 생긴 얼굴의 형태, 크기 이상의 골 삭제에서는 외곽선 외에도 삭제해야 할 볼륨 결정을 위한 깊이 정보도 함께 제공되어야 한다.
따라서, 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있고, 병적으로 비후된 골 일부분을 정확히 삭제하면서도 인체 외형을 원래 또는 반대편과 동일하도록 수술할 수 있는 구성을 포함하는 골 삭제 가이드에 대한 기술이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 열성장, 과성장 또는 비대칭인 하악골의 턱끝을 수술 할 시, 턱끝을 정확한 위치에서 절단하고, 절단된 턱끝을 정확한 위치에 안정적으로 고정시킬 수 있는 환자맞춤 턱끝 수술용 가이드, 그 제작방법, 기록매체 및 그 제작장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 병적으로 비후된 골 일부분을 정확히 삭제하면서도 인체 외형을 원래 또는 반대편과 동일하도록 수술할 수 있는 구성을 포함하는 골 삭제 가이드, 그 제작방법, 기록매체 및 그 제작장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일측면에 따른 환자맞춤 턱끝 수술용 가이드 제작방법은, 하악골의 턱끝을 잘라내거나 이동시키는 이부성형 수술 시, 턱끝을 적절한 위치에서 절단하고 올바른 위치에 고정시키는 턱끝 수술용 가이드를 제작하는 방법으로서, a) 대상 환자의 두개골 3차원 이미지 파일을 생성하는 이미지파일 생성단계; b) 상기 두개골 3차원 이미지 파일을 이용하여 수술 부위에 해당하는 턱끝 부위를 가상 절단하여 삭제하거나 절단된 턱끝 부위를 원하는 위치로 이동시키는 수술 시뮬레이션을 행하는 수술 시뮬레이션단계; c) 상기 수술 시뮬레이션 후 턱끝 결착부 및 고정 웨이퍼를 포함하는 턱끝 수술용 가이드의 형상을 생성하는 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계; 및 d) 생성된 턱끝 수술용 가이드의 형상 데이터를 이용하여 턱끝 수술용 가이드를 제조하는 턱끝 수술용 가이드 제조단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 턱끝 수술용 가이드 제작방법은, a-1) 대상 환자의 치아부위 3차원 이미지 파일을 생성하는 치아부위 이미지파일 생성단계; 및 a-2) 두개골 3차원 이미지와 치아부위 3차원 이미지를 융합하여 융합이미지를 생성하는 융합이미지 생성단계;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 c) 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계는, 수술 시뮬레이션단계에서 활용된 턱끝 절단을 위한 가상의 절단면과 대응되는 절단 가이드 슬릿이 형성된 턱끝 절단 가이드의 형상을 생성하는 턱끝 절단 가이드 형상 생성단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 턱끝 절단 가이드 형상 생성단계는, 턱끝 절단 가이드의 템플릿 본체에 형성될 절단 가이드 슬릿의 위치를 상기 두개골 3차원 이미지에 설정하고 템플릿 본체의 외곽형상을 설정하는 외곽형상 설정단계; 턱끝 절단 가이드의 템플릿 본체의 외곽형상에 대응되는 두개골 3차원 이미지의 표면 데이터를 추출하는 표면데이터 추출단계; 턱끝 절단 가이드의 템플릿 본체의 외곽형상에 대응되는 두개골 3차원 이미지의 표면 데이터를 바탕으로 두께를 가지는 템플릿 본체 형상을 생성하는 템플릿 본체 형상 형성단계; 및 턱끝 절단 가이드의 템플릿 본체에 절단 가이드 슬릿을 생성하는 절단가이드슬릿 형성단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 c) 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계는, 가상 절단되는 턱끝의 표면 일부와 대응되는 구조의 접촉면이 형성된 턱끝 결착부의 형상, 및 상악골과 하악골 치아 사이에 고정되는 고정 웨이퍼의 형상을 생성하는 고정 웨이퍼 형상 생성단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 c) 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계는, 일단부는 턱끝 결착부와 결속되고, 타단부는 고정 웨이퍼와 결속되며, 턱끝 결착부와 고정 웨이퍼를 소정 거리만큼 이격시키는 연장부의 형상을 융합이미지에 생성하는 연장부 형상 생성단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 c) 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계는, 턱끝 결착부와 턱끝이 절단 과정에서 결속 상태가 유지될 수 있도록, 턱끝 결착부에 볼트홀을 형성하는 볼트홀 형상 생성단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, c) 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계는, 고정 웨이퍼의 상부면에 상악의 치열 및 치아 형상과 대응되는 음각구조 형상을 갖는 상악치아대면부를 형성시키고, 고정 웨이퍼의 하부면에 하악의 치열 및 치아 형상과 대응되는 음각구조 형상을 갖는 하악치아대면부를 형성시키는 고정 웨이퍼 상하부면 형상 생성단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 d) 턱끝 수술용 가이드 제조단계는 CAD/CAM 기술을 이용한 데이터를 기반으로 3차원 프린팅 장비를 이용하여 제작될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 제작방법에 의해 제작된 턱끝 절단 가이드를 제공할 수 있는 바, 본 실시예에 따른 턱끝 절단 가이드는, 절단하고자 하는 턱끝의 표면과 대응되는 형상의 접촉면을 구비하고, 두개골 3차원 이미지의 표면 데이터를 바탕으로 소정크기의 두께로 형성된 템플릿 본체; 상기 템플릿 본체에 형성되고, 턱끝 절단을 위한 가상의 절단면과 대응되는 위치에 형성된 절단 가이드 슬릿; 및 융합이미지의 상악골과 하악골 치아 사이에 위치하며, 상악골과 하악골 치아 사이에 고정되고, 연결부에 의해 템플릿 본체와 결속되는 고정 웨이퍼;을 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 템플릿 본체에는, 템플릿 본체와 턱끝이 절단과정에서 결속 상태가 유지될 수 있도록, 볼트홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 연결부의 일단부는 템플릿 본체와 결속되고, 열결부의 타단부는 고정 웨이퍼와 결속되며, 상기 연결부는 템플릿 본체와 고정 웨이퍼를 소정 거리만큼 이격시키는 구조일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 제작방법에 의해 제작된 턱끝 수술용 가이드를 제공할 수 있는 바, 본 실시예에 따른 턱끝 수술용 가이드는, 절단된 턱끝의 표면 일부와 대응되는 구조의 접촉면이 형성되고, 절단된 턱끝과 볼트체결에 의해 고정될 수 있는 볼트홀이 형성되어 있는 턱끝 결착부; 융합이미지의 상악골과 하악골 치아 사이에 위치하며, 상악골과 하악골 치아 사이에 고정되는 고정 웨이퍼; 및 일단부는 턱끝 결착부와 결속되고, 타단부는 고정 웨이퍼와 결속되며, 턱끝 결착부와 고정 웨이퍼를 소정 거리만큼 이격시키는 연결부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고정 웨이퍼의 상부면에는, 상악의 치열 및 치아 형상과 대응되는 음각구조 형상을 갖는 상악치아대면부가 형성되어 있고, 상기 고정 웨이퍼의 하부면에는, 하악의 치열 및 치아 형상과 대응되는 음각구조 형상을 갖는 하악치아대면부가 형성될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 턱끝 수술용 가이드 제작방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 저장한 기록 매체를 제공할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 턱끝 수술용 가이드를 제작하는 제작장치를 제공하는 바, 본 발명의 일 측면에 따른 턱끝 수술용 가이드 제작장치는, 상기 턱끝 수술용 가이드 제작방법을 컴퓨터에서 실행시키는 프로그램을 수행하는 컴퓨터와 모니터; 및 상기 컴퓨터의 산술 처리부에서 상기 턱끝 수술용 가이드 제작방법에 따라 산출된 형상 데이터에 의해 제어되어 턱끝 수술용 가이드를 제작하는 3D 프린터;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 골 삭제 가이드 제작방법은, 병적으로 비후된 골 일부분을 삭제하는 골 삭제 수술 시, 필요한 골 절제 단면 및 절제 깊이를 가이드 하는 골 삭제 가이드를 제작하는 방법으로서, a) 대상 환자의 두개골 3차원 이미지 파일을 생성하는 이미지파일 생성단계; b) 상기 두개골 3차원 이미지 파일을 이용하여 얼굴과 턱뼈의 좌우 중심평면을 만들고 이를 기준으로 턱뼈의 대칭 여부를 판단하는 대칭성 판단 단계; c) 대칭성 판단 단계를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 두개골의 좌측과 우측 중 정상인 부분을 얼굴과 턱뼈의 좌우 중심평면을 바탕으로 미러링하여 정상 부분을 나타내는 이미지와 비정상 부분을 나타내는 이미지를 겹치도록 배치하는 미러링 단계; d) 미러링 단계를 통해 비정상 부분의 삭제되어야 할 골 부분을 추출하는 삭제부분 추출단계; e) 삭제부분 추출단계를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 삭제되어야 할 골의 표면 구조와 대응되는 구조의 가이드 본체의 형상 데이터 및 삭제되어야 할 골의 삭제 깊이 데이터를 반영한 드릴홀 형상 데이터를 추출하는 형상데이터 추출단계; 및 f) 형상데이터 추출단계를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 드릴홀이 형성된 가이드 본체를 포함하는 골 삭제 가이드를 제작하는 골 삭제 가이드 제작단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 이미지파일 생성단계는, a-1) 대상 환자의 치아부위 3차원 이미지 파일을 생성하는 치아부위 이미지파일 생성단계; 및 a-2) 두개골 3차원 이미지와 치아부위 3차원 이미지를 융합하여 융합이미지를 생성하는 융합이미지 생성단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 미러링 단계는, 정상 부분을 나타내는 이미지의 명도를 비정상 부분을 나타내는 이미지지의 명도보다 낮은 명도로 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 삭제부분 추출단계는, 비정상 부분을 나타내는 이미지에서 정상 부분을 나타내는 이미지를 제거함으로써 삭제부분에 관한 데이터를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 형상데이터 추출단계는, 삭제되어야 할 골의 위치를 두개골 3차원 이미지에 설정하고 가이드 본체의 외곽형상을 설정하는 외곽형상 설정단계; 골 삭제 가이드의 가이드 본체의 외곽형상에 대응되는 두개골 3차원 이미지의 표면 데이터를 추출하는 표면데이터 추출단계; 골 삭제 가이드의 가이드 본체의 외곽형상에 대응되는 두개골 3차원 이미지의 표면 데이터를 바탕으로 두께를 가지는 가이드 본체 형상을 생성하는 가이드 본체 형상 형성단계; 및 골 삭제 가이드의 가이드 본체에 드릴 홀 위치를 설정하고, 가이드 본체에 드릴 홀 형상을 형성하는 드릴홀 형상 형성단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 형상데이터 추출단계는, 골 삭제 가이드의 가이드 본체에 드릴 홀 위치를 설정하고, 드릴 홀 위치에 대응되는 부분의 삭제되어야 할 골의 깊이 값을 추출하는 드릴 홀 깊이 데이터 추출단계;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 형상데이터 추출단계는, 각 드릴 홀에 해당하는 깊이 데이터 값 또는 드릴 홀 번호를 해당 드릴 홀과 인접하여 가이드 본체의 표면에 각인 형상을 형성하는 깊이값 각인단계;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 형상데이터 추출단계는, 골 삭제 가이드의 가이드 본체에 드릴 홀 위치를 설정하고, 드릴이 진입하는 방향 데이터를 추출하는 드릴 진입방향 데이터 추출단계;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 형상데이터 추출단계는, 각 드릴 홀에 해당하는 드릴 진입 방향 데이터를 바탕으로, 드릴 홀의 감싸는 구조로 드릴 진입 방향과 평행한 방향으로 소정 높이만큼 돌출된 구조의 드릴 가이드 형상을 형성하는 드릴 가이드 형상 형성단계;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 f) 골 삭제 가이드 제조단계는 CAD/CAM 기술을 이용한 데이터를 기반으로 3차원 프린팅 장비를 이용하여 제작될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 골 삭제 가이드 제작방법에 의해 제작된 골 삭제 가이드를 제공할 수 있는 바, 본 발명의 일 측면에 따른 골 삭제 가이드는, 삭제되어야 할 골의 표면 구조와 대응되는 구조의 접척면을 포함하는 가이드 본체; 및 상기 가이드 본체에 형성된 드릴홀;을 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 골 삭제 가이드는, 상부면에는 상악의 치아 및 치열와 대응되는 구조가 형성되어 있고, 하부면에는 하악의 치아 및 치열과 대응되는 구조가 형성되어 있으며, 상악과 하악 사이에 고정되는 웨이퍼; 상기 가이드 본체와 웨이퍼를 연결시켜 일체화 시키는 연결부;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 골 삭제 가이드의 가이드 본체 표면에는, 드릴홀과 인접한 위치에 각 드릴홀에 해당하는 드릴 깊이 값 수치 또는 드릴홀 번호가 각인될 수 있다.
또한, 상기 골 삭제 가이드의 가이드 본체에는, 골 삭제 가이드를 골 표면에 고정시키기 위한 볼트홀이 형성될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 골 삭제 가이드 제작방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 저장한 기록 매체를 제공할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 골 삭제 가이드를 제작하는 제작장치를 제공하는 바, 본 발명의 일 측면에 따른 골 삭제 가이드 제작장치는, 상기 골 삭제 가이드 제작방법을 컴퓨터에서 실행시키는 프로그램을 수행하는 컴퓨터와 모니터; 및 상기 컴퓨터의 산술 처리부에서 상기 골 삭제 가이드 제작방법에 따라 산출된 형상 데이터에 의해 제어되어 골 삭제 가이드를 제작하는 3D 프린터;를 포함하는 구성일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자맞춤 턱끝 수술용 가이드 제작방법을 나타내는 전체 흐름도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계에서 턱끝 절단 가이드 형상 생성단계를 세부적인 단계로 나타낸 흐름도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계를 세부적인 단계로 나타낸 흐름도이다.
도 4는 대상 환자의 두개골 3D 이미지와 치아부위 3D 이미지를 융합한 융합이미지를 나타내는 그림이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 턱끝 절단 가이드를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 턱끝 절단 가이드를 나타내는 측면 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 턱끝 고정용 가이드를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 턱끝 고정용 가이드를 나타내는 측면 사시도이다.
도 9는 융합이미지에서 교정부위 하악골을 잘라내는 절단선을 설정한 모습을 나타내는 그림이다.
도 10은 도 9에 도시된 융합이미지에 설정된 절단선에 대응하는 구조를 포함하는 턱끝 절단 가이드를 장착한 상태를 나타내는 그림이다.
도 11은 턱끝 절단 가이드를 이용하여 턱끝을 절단한 상태를 나타내는 그림이다.
도 12는 절단된 턱끝 부위를 원하는 위치로 이동시켜 수술 시뮬레이션을 행한 모습을 나타내는 그림이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 턱끝 수술용 가이드를 이용하여 절단된 턱끝을 원하는 위치에 안정적으로 고정시킨 상태를 나타내는 그림이다.
도 14은 융합이미지에서 교정부위 하악골을 잘라내는 절단선을 여러 개의 단으로 설정한 모습을 나타내는 그림이다.
도 15는 도 14에 도시된 절단선과 대응되는 구조를 포함하는 턱끝 절단 가이드를 나타내는 측면 사시도이다.
도 16은 도 14에 도시된 턱끝 절단 가이드를 이용하여 턱끝을 절단한 상태를 나타내는 정면 사시도이다.
도 17은 절단된 턱끝 부위를 원하는 위치로 이동시켜 수술 시뮬레이션을 행한 모습을 나타내는 정면 그림이다.
도 18은 절단된 턱끝 부위를 원하는 위치로 이동시켜 수술 시뮬레이션을 행한 모습을 나타내는 측면 그림이다.
도 19는 수술 시뮬레이션에 의해 이동된 턱끝을 턱끝 수술용 가이드를 이용하여 고정한 상태를 나타내는 측면 사시도이다.
도 20은 수술 시뮬레이션에 의해 이동된 턱끝을 턱끝 수술용 가이드를 이용하여 고정한 상태를 나타내는 정면 사시도이다.
도 21은 도 19 및 도 20에 도시된 턱끝 수술용 가이드를 나타내는 측면 사이도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 골 삭제 가이드 제작방법을 나타내는 전체 흐름도이다.
도 23은 도 22에 나타낸 골 삭제 가이드 제작방법에서 형상데이터 추출단계를 세부적인 단계로 나타낸 흐름도이다.
도 24는 도 22에 나타낸 골 삭제 가이드 제작방법에서 형상데이터 추출단계를 세부적인 단계로 나타낸 흐름도이다.
도 25는 대상 환자의 하악골로부터 추출한 융합이미지에서 하악골 중심평면을 기준으로 하악골의 좌측 부분과 우측 부분을 구분하여 표시한 상태를 나타내는 그림이다. 이때 우측 부분에는 비정상적으로 비후되어 돌출된 병소 부위를 볼 수 있다.
도 26은 하악골의 좌측과 우측 중 정상인 부분을 하악골 좌우 중심평면을 바탕으로 미러링하여 정상 부분을 나타내는 이미지와 비정상 부분을 나타내는 이미지를 겹치도록 배치한 상태를 나타내는 그림이다.
도 27은 미러링 단계를 통해 비정상 부분의 삭제되어야 할 골 부분을 표시해서 추출할 부분을 예상하는 모습을 나타내는 그림이다.
도 28은 삭제부분 추출단계를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 삭제되어야 할 골 부분의 표면 구조와 대응되는 구조를 포함하는 골 삭제 가이드를 형성한 모습을 나타내는 그림이다.
도 29는 도 28에 도시된 골 삭제 가이드만을 발췌하여 나타낸 그림이다.
도 30은 삭제부분 추출단계를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 삭제되어야 할 골 부분의 삭제 깊이 데이터를 추출하기 위해, 각 드릴홀에 가상의 가이드 실린더를 삽입한 상태를 나타내는 그림이다.
도 31은 각 드릴 홀에 해당하는 깊이 데이터 값을 결정하고 해당 드릴 홀과 인접하여 가이드 본체의 표면에 드릴 홀의 번호를 각인한 상태를 나타내는 그림이다.
도 32는 도 30에서 골 삭제 가이드를 제거하고, 가이드 실린더와 삭제되어야 할 골 부분이 겹치는 부분에 관한 데이터를 추출하는 모습을 나타내는 그림이다.
도 33은 각 드릴 홀에 삽입된 가상의 가이드 실린더에 해당하는 드릴해야 할 깊이 값을 측정하여 각 해당 가이드 실린더에 나타낸 그림이다.
도 34는 본 실시예에 따른 골 삭제 가이드에 가상의 가이드 실린더가 삽입된 상태를 하부면 방향에서 바라본 상태를 나타내는 그림이다.
도 35는 본 실시예에 따른 골 삭제 가이드를 이용하여 삭제 해야할 골에 대한 드릴링 작업을 수행할 결과를 나타내는 그림이다.
도 36은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 골 삭제 가이드를 형성한 모습을 나타내는 그림이다.
<환자맞춤 턱끝 수술용 가이드에 관한 부호, 도 1 내지 도 21>, 3차원 골 삭제 가이드,
10: 대상 환자의 융합이미지
11: 대상 환자의 두개골 3D 이미지
12: 대상 환자의 치아부위 3D 이미지
13: 상악골
14: 하악골
15: 턱끝 절단선
16: 절단된 턱끝
100: 턱끝 고정용 가이드
110: 턱끝 결착부
111: 볼트홀
120: 고정 웨이퍼
121: 상악치아대면부
122: 하악치아대면부
130: 연결부
140: 턱끝 절단 가이드
141: 템플릿 본체
142: 절단 가이드 슬릿
143: 연결부
144: 볼트홀
S100: 턱끝 수술용 가이드 제작방법
S110: 이미지파일 생성단계
S111: 치아부위 이미지파일 생성단계
S112: 융합이미지 생성단계
S120: 수술 시뮬레이션단계
S130: 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계
S131: 고정 웨이퍼 형상 생성단계
S132: 연장부 형상 생성단계
S133: 볼트홀 형상 생성단계
S134: 고정 웨이퍼 상하부면 형상 생성단계
S135: 턱끝 절단 가이드 형상 생성단계
S135-1: 외곽형상 설정단계
S135-2: 표면데이터 추출단계
S135-3: 템플릿 본체 형상 형성단계
S135-4: 절단가이드슬릿 형성단계
S140: 턱끝 수술용 가이드 제조단계
<환자맞춤 3차원 골 삭제 가이드에 관한 부호, 도 22 내지 도 36>
10: 대상 환자의 융합이미지
11: 얼굴과 턱뼈의 좌우 중심평면
12: 가상의 가이드 실린더
20: 드릴링된 홀
100: 골 삭제 가이드
110: 가이드 본체
111: 웨이퍼
112: 연결부
120: 드릴홀
130: 각인
140: 볼트홀
S100: 골 삭제 가이드 제작방법
S110: 이미지파일 생성단계
S111: 치아부위 이미지파일 생성단계
S112: 융합이미지 생성단계
S120: 대칭성 판단 단계
S130: 미러링 단계
S140: 삭제부분 추출단계
S150: 형상데이터 추출단계
S151: 외곽형상 설정단계
S152: 표면데이터 추출단계
S153: 가이드 본체 형상 형성단계
S154: 드릴홀 형상 형성단계
S155: 드릴 홀 깊이 데이터 추출단계
S156: 깊이값 혹은 홀번호 각인단계
S157: 드릴 진입방향 데이터 추출단계
S158: 드릴 가이드 형상 형성단계
S160: 골 삭제 가이드 제작단계
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
종래 기술에 따른 이부성형 수술 방법에 있어서, 턱끝 절단은 수술을 수행하는 사람의 경험에 의해 수행된다. 따라서, 절단 작업시 잘못된 위치를 절단하거나 필요 이상 절단하는 경우가 발생할 수 있고, 턱끝을 잘못 위치시켜 턱끝 부위나 얼굴의 비대칭을 유발할 수 있다. 또 이러한 절단 오류를 방지하기 위해 여러 차례 절단 작업을 중단하고 검토 수행해야 하는 번거로움이 있었다.
본 발명에 따른 환자맞춤 턱끝 수술용 가이드 제작방법은, 최근의 컴퓨터 소프트웨어 및 3차원 프린터 등의 Rapid Prototyping 장비의 기술 발달에 따라 고안된 발명으로서, 종래의 수작업 석고 모형 수술이 디지털 모형 수술로 대체되는 방식이면서도 장치를 직접 위치 고정시킬 수 있으므로 그 적용 가능성이 더욱 높아질 것이다.
본 발명은 두개골 3차원 이미지와 치아 3차원 이미지를 융합시킨 융합이미지로부터 이동시킬 하악골을 절단시킨 후, 프로그램 상의 3차원 이동, 회전 등의 기능을 이용하여 정확한 수술 방법을 시뮬레이션 할 수 있고, 이러한 시뮬레이션 결과를 바탕으로 정확하고 신뢰성이 높은 시술을 수행할 수 있도록 하는 환자맞춤 턱끝 수술용 가이드 제작방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 환자맞춤 턱끝 턱끝 수술용 가이드는 대상 환자의 하악골 표면 및 절단된 턱끝의 표면과 대응되는 구조의 접촉면을 포함하는 구조로서, 턱끝을 정확한 위치에서 절단하고, 절단된 턱끝을 정확한 위치에 안정적으로 고정시킬 수 있는 특정 구조의 턱끝 절단 가이드 및 턱끝 수술용 가이드를 제작할 수 있어, 종래의 턱끝 수술에 비해 현저히 향상된 정확성과 신뢰성을 확보함은 물론, 신속하고 빠르게 수술을 수행할 수 있어, 결과적으로 수술시간을 단축할 수 있다.
본 발명에 따른 환자맞춤 턱끝 수술용 가이드 제작방법과 환자맞춤 턱끝 수술용 가이드에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 기초로 가장 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자맞춤 턱끝 수술용 가이드 제작방법을 나타내는 전체 흐름도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 나타낸 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계에서 턱끝 절단 가이드 형상 생성단계를 세부적인 단계로 나타낸 흐름도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 1에 나타낸 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계를 세부적인 단계로 나타낸 흐름도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 환자맞춤 턱끝 수술용 가이드를 제작하는 방법(S100)은, 대상 환자의 두개골 3차원 이미지 파일과 치아부위 3차원 이미지 파일을 생성하는 이미지파일 생성단계(S110)를 포함한다.
경우에 따라서, 이미지파일 생성단계(S110)는, 대상 환자의 치아부위 3차원 이미지 파일을 생성하는 치아부위 이미지파일 생성단계(S111) 및 두개골 3차원 이미지와 치아부위 3차원 이미지를 융합하여 융합이미지를 생성하는 융합이미지 생성단계(S112)를 더 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 대상 환자의 두개골 3차원 이미지파일 생성단계(S110)는 보다 구체적으로는 두개골 3차원 이미지 파일을 생성하는 단계와 치아부위 3차원 이미지 파일을 생성하는 단계로 구분될 수 있다.
두개골 3차원 이미지 파일을 생성하는 단계에서는 일반적으로 두개골이나 안면골에 대한 CT(computed tomography, 컴퓨터 단층 촬영) 영상을 변환시키는 과정이 수행되며, 치아부위 3차원 이미지 파일을 생성하는 단계에서는 3차원 스캐너로 환자의 치아 석고 모형을 스캔하거나, 3차원 스캐너를 구강에 직접 삽입하는 방식으로 스캔하여 치아 형상 데이터를 추출하는 과정이 필요할 수 있다.
다음 단계로 두개골 3차원 이미지와 치아부위 3차원 이미지를 융합하여 융합이미지를 생성하는 단계(S120)가 수행되며, 이러한 작업은 일반적인 CAD/CAM(computer aided design / computer aided manufacturing) 프로그램에서 수행될 수 있다.
다음 단계로 두개골 3차원 이미지 파일을 이용하여 수술 부위에 해당하는 턱끝 부위를 가상 절단하여 삭제하거나 절단된 턱끝 부위를 원하는 위치로 이동시키는 수술 시뮬레이션을 행하는 수술 시뮬레이션단계(S120)가 수행된다.
수술 시뮬레이션 후 수행되는 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계(S130)는, 도 7과 같이 턱끝 결착부(110) 및 고정 웨이퍼(120)를 포함하는 턱끝 고정용 가이드(100)의 형상을 생성하는 단계이다. 이전의 단계와 마찬가지로 이 단계도 CAD/CAM(computer aided design / computer aided manufacturing) 프로그램에서 수행될 수 있다.
마지막으로 생성된 턱끝 수술용 가이드의 형상 데이터를 이용하여 턱끝 수술용 가이드를 제조하는 턱끝 수술용 가이드 제조단계(S140)가 수행되며, 이때 환자맞춤 턱끝 수술용 가이드의 제조는 Rapid prototyping 장비에서 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 3-D 프린터가 이용될 수도 있다.
이하에서는 앞서 간략하게 설명된 환자맞춤 턱끝 수술용 가이드의 형상 데이터를 생성하는 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계(S130)를 세분화한 도 2 및 도 3의 흐름도와 도 5 내지 도 21을 참조하여 보다 더 상세하게 설명한다.
턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계(S130)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 구조의 턱끝 절단 가이드 형상 생성단계(S135)를 포함할 수 있다.
턱끝 절단 가이드 형상 생성단계(S135)는, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 수술 시뮬레이션단계(S120)에서 활용된 턱끝 절단을 위한 가상의 절단면과 대응되는 절단 가이드 슬릿(142)이 형성된 턱끝 절단 가이드(140)의 형상을 생성하는 단계이다.
더욱 구체적으로, 턱끝 절단 가이드(140)의 템플릿 본체(141)에 형성될 절단 가이드 슬릿(142)의 위치를 두개골 3차원 이미지에 설정하고 템플릿 본체(141)의 외곽형상을 설정하는 외곽형상 설정단계(S135-1)가 수행된다.
이 후, 턱끝 절단 가이드(140)의 템플릿 본체(141)의 외곽형상에 대응되는 두개골 3차원 이미지의 표면 데이터를 추출하는 표면데이터 추출단계(S135-2)가 수행되며, 턱끝 절단 가이드(140)의 템플릿 본체(141)의 외곽형상에 대응되는 두개골 3차원 이미지의 표면 데이터를 바탕으로 두께를 가지는 템플릿 본체(141) 형상을 생성하는 템플릿 본체 형상 형성단계(S135-3)가 수행된다.
텝플릿 본체 형상이 형성되면, 턱끝 절단 가이드(140)의 템플릿 본체(141)에 절단 가이드 슬릿(142)을 생성하는 절단가이드슬릿 형성단계(S135-4)가 수행된다.
도 5, 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 턱끝 절단 가이드(140)는, 특정 구조의 템플릿 본체(141), 절단 가이드 슬릿(142) 및 고정 웨이퍼(120)를 포함하는 구조이다.
구체적으로, 템플릿 본체(141)는, 절단하고자 하는 턱끝의 표면과 대응되는 형상의 접촉면을 구비하고, 두개골 3차원 이미지의 표면 데이터를 바탕으로 소정크기의 두께로 형성된 구조이다.
절단 가이드 슬릿(142)은, 템플릿 본체(141)에 형성되고, 턱끝 절단을 위한 가상의 절단면과 대응되는 위치에 형성된 구조이다.
또한, 고정 웨이퍼(120)는, 융합이미지의 상악골과 하악골 치아 사이에 위치하며, 상악골과 하악골 치아 사이에 고정되고, 연결부(143)에 의해 템플릿 본체(141)와 결속되는 구조이다. 이때, 연결부(143)의 일단부는 템플릿 본체(141)와 결속되고, 열결부(143)의 타단부는 고정 웨이퍼(120)와 결속되며, 연결부(143)는 템플릿 본체(141)와 고정 웨이퍼(120)를 소정 거리만큼 이격시키는 구조일 수 있다.
경우에 따라서, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 이러한 구조를 포함하는 본 실시예에 따른 턱끝 절단 가이드(140)는, 템플릿 본체(141)에는, 템플릿 본체(141)와 턱끝이 고정과정에서 결속 상태가 유지면서 위치를 찾을 수 있도록, 볼트홀(144)이 형성될 수 있다.
이때 형성된 볼트홀(144)은, 이후 턱끝이 이동되었을 때 위치를 잡아주는 역할을 수행하는 볼트홀이다.
이러한 구조를 포함하는 본 실시예에 따른 턱끝 수술용 가이드(140)는, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 턱끝을 정확한 위치에서 절단할 수 있도록 가이드 역할을 수행할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계(S130)는, 가상 절단되는 턱끝의 표면 일부와 대응되는 구조의 접촉면이 형성된 턱끝 결착부(110)의 형상, 및 상악골과 하악골 치아 사이에 고정되는 고정 웨이퍼(120)의 형상을 생성하는 고정 웨이퍼 형상 생성단계(S131)를 포함하는 구성일 수 있다. 이때, 고정 웨이퍼 상하부면 형상 생성단계(S134)가 수행되어, 고정 웨이퍼(120)의 상부면에 상악의 치열 및 치아 형상과 대응되는 음각구조 형상을 갖는 상악치아대면부(121)를 형성시키고, 고정 웨이퍼(120)의 하부면에 하악의 치열 및 치아 형상과 대응되는 음각구조 형상을 갖는 하악치아대면부(122)를 형성시킬 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 고정 웨이퍼(120)의 상부면에는, 상악의 치열 및 치아 형상과 대응되는 음각구조 형상을 갖는 상악치아대면부(121)가 형성되어 있고, 고정 웨이퍼(120)의 하부면에는, 하악의 치열 및 치아 형상과 대응되는 음각구조 형상을 갖는 하악치아대면부(122)가 형성되어 있다.
본 실시예에 따른 턱끝 결착부(110)는, 상기 언급한 턱끝 절단 가이드의 템플릿 본체(141) 형상을 생성하는 방법과 동일한 방법으로 생성될 수 있으며, 구체적으로, 절단된 턱끝의 표면 형상과 대응되는 구조의 표면 데이터를 이용하여 두께 가지는 판상형 구조로 생성될 수 있다.
본 실시예에 따른 턱끝 결착부(110)는, 절단된 턱끝의 표면 일부와 대응되는 구조의 접촉면이 형성되고, 절단된 턱끝과 볼트체결에 의해 고정될 수 있는 볼트홀(111)이 형성되어 있는 구조이다. 이때, 턱끝 결착부(110)와 절단된 턱끝이 결속될 수 있도록, 턱끝 결착부(110)에 볼트홀(111)을 형성하는 볼트홀 형상 생성단계(S133)가 턱끝 결착부 형상을 생성하는 과정과 함께 수행될 수 있다. 이전의 단계와 마찬가지로 이 단계도 CAD/CAM(computer aided design / computer aided manufacturing) 프로그램에서 수행될 수 있다.
이때, 생성된 볼트홀(111)의 위치가 절단 가이드에서 형성하였던 볼트홀(144)과 동일한 위치이므로, 턱끝을 이동시켜 정확한 위치에 맞출 수 있도록 할 수 있다.
고정 웨이퍼 형상 생성단계(S131) 이후, 연장부 형상 생성단계(S132)가 수행된다. 연장부 형상 생성단계(S132)는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 연장부(130)의 형상을 융합이미지에 생성하는 단계이다. 이때, 연장부(130)의 일단부는 턱끝 결착부(110)와 결속되고, 타단부는 고정 웨이퍼(120)와 결속되며, 턱끝 결착부(110)와 고정 웨이퍼(120)를 소정 거리만큼 이격시키는 구조이다.
도 9도 도시된 바와 같이, 융합이미지에서 가상의 턱끝 절단선을 설정한 후, 턱끝 수술용 가이드 형상을 생성할 수 있다.
이후, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 가상의 턱끝 절단선을 따라 턱끝을 절단한 후, 도 12에 도시된 바와 같이, 절단된 턱끝을 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.
이때, 상기 언급한 일련의 과정을 통해 제작된 턱끝 고정용 가이드(100)를 이용하여 절단된 턱끝을 정확한 위치에 고정시킬 수 있다.
경우에 따라서, 도 14에 도시된 바와 같이, 턱끝 절단선이 다수 필요할 경우, 도 15에 도시된 바와 같이, 턱끝 절단 가이드(140')는 턱끝 절단선(15a, 15b, 15c)과 대응되는 구조로 형성된 다수의 절단 가이드 슬릿(142)를 포함하는 구조일 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 다수의 절단 가이드 슬릿(142)를 포함하는 턱끝 절단 가이드(140')를 이용하여 턱끝을 정확하게 절단할 수 있다.
이후, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 절단된 턱끝 들(16)을 원하는 위치에 이동시키는 시뮬레이션을 수행하게 된다. 이때, 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 절단된 턱끝 들(16)과 대응되는 구조를 포함하는 턱끝 고정용 가이드(100)를 이용하여 절단된 턱끝 들(16)을 정확한 위치에 안정적으로 고정시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 턱끝 고정용 가이드(100)는, 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 경우에 따라서 두 개의 연결부(130)를 포함하는 구조일 수 있으며, 대상환자의 골격상태, 수술환경, 설계자 및 수술자의 의도에 따라 다양한 갯수와 구조로 변경될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 또한 앞서 설명된 턱끝 수술용 가이드 제작방법(S100)을 컴퓨터에서 실행시키는 프로그램을 저장한 기록 매체를 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 앞서 설명된 턱끝 수술용 가이드 제작방법(S100)을 컴퓨터에서 실행시키는 프로그램을 수행하는 컴퓨터와 모니터; 및 턱끝 수술용 가이드 제작방법에 따라 산출된 턱끝 수술용 가이드 형상 데이터에 기초하여 턱끝 수술용 가이드를 제작하는 3차원 프린터를 제어하는 제어 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 턱끝 수술용 가이드 제작장치를 제공할 수 있다.
본 실시예에 따른 턱끝 수술용 가이드 제작장치는, 다양한 소재와 재료를 이용하여 턱끝 수술용 가이드를 환자 맞춤형으로 손쉽게 제작할 수 있다.
이하에서는, 환자맞춤 3차원 골 삭제 가이드에 관하여 설명하기로 한다.
종래 기술에 따른 골 절단 및 삭제 수술 방법에 있어서, 골 절단 및 삭제는 수술을 수행하는 사람의 경험에 의해 수행된다. 따라서, 절단 및 삭제 작업 시 잘못된 위치를 절단, 삭제하거나 필요 이상 삭제하는 경우가 발생할 수 있고, 골을 잘못 위치시켜 골 부위나 얼굴의 비대칭을 유발할 수 있다. 또 이러한 절단, 삭제 오류를 방지하기 위해 여러 차례 절단 및 삭제 작업을 중단하고 검토 수행해야 하는 번거로움이 있었다.
그러나, 본 발명에 따른 골 삭제 가이드는, 대상 환자의 두개골 3차원 이미지를 바탕으로 컴퓨터 프로그램 및 3차원 프린터로써 제작되도록 하여, 수술의 정확성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
더욱 구체적으로 본 발명에 따른 골 삭제 가이드 제작방법은, 최근의 전자 기술 발달에 의해 고안된 발명으로서, 얼굴 석고 모형을 디지털 모형으로 변화할 수 있고, 얼굴 석고 모형의 가상 수술을 사이버 공간으로 변화할 수 있어, 정확한 골 절단과 모형 수술을 위해 콧구멍을 제외한 환자 얼굴 전체를 석고로 덮고 복잡한 과정을 거쳐 제작하는 얼굴 석고모형 제작이나 이를 이용한 여러 번 모의 작업 반복 등의 불편함을 해소할 수 있다.
따라서, 본 발명은 디지털 입체 모형의 3차원 이동, 회전을 통해 정확한 수술 방법을 시뮬레이션 해볼 수 있고, 이러한 시뮬레이션 결과를 바탕으로 정확하고 신뢰성이 높은 수술을 수행할 수 있도록 하는 골 삭제 가이드 제작방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 골 삭제 가이드 제작방법과 골 삭제 가이드에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 기초로 가장 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
도 22에는 본 발명의 일 실시예에 따른 골 삭제 가이드 제작방법을 나타내는 전체 흐름도가 도시되어 있고, 도 23에는 도 22에 나타낸 골 삭제 가이드 제작방법에서 형상데이터 추출단계를 세부적인 단계로 나타낸 흐름도가 도시되어 있으며, 도 24에는 도 22에 나타낸 골 삭제 가이드 제작방법에서 형상데이터 추출단계를 세부적인 단계로 나타낸 흐름도가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 골 삭제 가이드 제작방법에 의해 제작되는 골 삭제 가이드는, 비대칭 형태로 과도하게 발달한 골을 잘라 삭제하기 위한 가이드로서, '삭제'라는 의미에는 골의 일부를 '절제(切除)'하여 제거한다는 의미를 포함하고 있다. 이하에서는 골의 일부를 잘라 삭제하는 기능을 수행할 수 있는 골 삭제 가이드를 제작할 수 있는 골 삭제 가이드 제작방법(S100)에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 22를 참조하면, 본 실시예에 따른 골 삭제 가이드 제작방법(S100)은, 대상 환자의 두개골 3차원 이미지 파일을 생성하는 이미지파일 생성단계(S110)를 포함할 수 있다. 치아에 대한 수술, 예를 들어 양악수술을 골 수술과 동시에 실시하지 않을 경우 대상 환자의 두개골 3차원 이미지 파일만을 이용하여 골 삭제 가이드 제작방법(S100)을 수행할 수 있다.
골삭제 가이드의 정확한 위치를 위해 삭제 가이드와 치아부위 음형의 웨이퍼를 포함할 경우나 치아에 대한 수술과 동시에 실시할 경우에는, 상기 이미지파일 생성단계(S110)는, 대상 환자의 치아부위 3차원 이미지 파일을 생성하는 치아부위 이미지파일 생성단계(S111) 및 두개골 3차원 이미지와 치아부위 3차원 이미지를 융합하여 융합이미지를 생성하는 융합이미지 생성단계(S112)가 함께 수행될 수 있다.
두개골 3차원 이미지 파일을 생성하는 단계에서는 일반적으로 두개골이나 턱뼈에 대한 CT(computed tomography, 컴퓨터 단층 촬영) 영상을 재구성하여 모델을 생성하는 과정이 수행된다.
상기 언급한 일련의 단계를 통해 도 25에 도시된 바와 같이, 대상 환자의 하악골 3차원 이미지 파일을 생성할 수 있다.
다음 단계로 대칭성 판단 단계(S120)가 수행된다. 구체적으로, 도 25에는 대상 환자의 두개골 3차원 이미지에서 하악골 만을 발췌하여 나타내는 그림으로서, 얼굴과 턱뼈의 좌우 중심평면(11)을 기준으로 좌측 뼈와 우측 뼈가 서로 대칭을 이루지 않는 것을 확인할 수 있다. 이때, 얼굴과 턱뼈의 좌우 중심평면(11)을 기준으로 좌측 부분과 우측 부분을 서로 다른 색깔로 설정하여, 구분을 보다 쉽도록 할 수 있다.
다음 단계로 미러링 단계(S130)가 수행된다. 구체적으로, 도 26 및 도 27에 도시된 바와 같이, 대칭성 판단 단계를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 두개골의 좌측과 우측 중 정상인 부분을 얼굴과 턱뼈의 좌우 중심평면을 바탕으로 미러링하여 정상 부분을 나타내는 이미지와 비정상 부분을 나타내는 이미지를 겹치도록 배치할 수 있다. 이때, 정상 부분을 나타내는 이미지의 명도를 비정상 부분을 나타내는 이미지지의 명도보다 낮은 명도로 설정하여 겹쳐진 부분을 더욱 명확히 구분할 수 있다.
다음 단계로서, 미러링 단계를 통해 비정상 부분의 삭제되어야 할 골 부분을 추출하는 삭제부분 추출단계(S140)가 수행된다. 구체적으로 도 27에 도시된 바와 같이, 색깔의 대비 효과를 이용하여 겹쳐지지 않는 부분 즉, 삭제해야 할 부분에 관한 데이터를 구분할 수 있다. 경우에 따라서, 비정상 부분을 나타내는 이미지에서 정상 부분을 나타내는 이미지를 제거함으로써 삭제부분에 관한 데이터를 추출할 수 있다.
다음 단계로서, 골 삭제 가이드에 대한 형상데이터 추출단계(S150)가 수행된다. 구체적으로 형상데이터 추출단계(S150)는, 삭제부분 추출단계를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 삭제되어야 할 골의 표면 구조와 대응되는 구조의 가이드 본체의 형상 데이터 및 삭제되어야 할 골의 삭제 깊이 데이터를 반영한 드릴홀 형상 데이터를 추출하는 단계이다.
더욱 구체적으로, 형상데이터 추출단계(S150)는, 도 28에 도시된 바와 같이, 삭제되어야 할 골의 위치를 두개골 3차원 이미지에 설정하고 가이드 본체의 외곽형상을 설정하는 외곽형상 설정단계(S151)를 포함할 수 있다.
외곽형상 설정단계(S151) 이후, 표면데이터 추출단계(S152)가 수행되어 골 삭제 가이드의 가이드 본체의 외곽형상에 대응되는 두개골 3차원 이미지의 표면 데이터를 추출할 수 있다. 이 다음단계로서, 골 삭제 가이드의 가이드 본체의 외곽형상에 대응되는 두개골 3차원 이미지의 표면 데이터를 바탕으로 두께를 가지는 가이드 본체 형상을 생성하는 가이드 본체 형상 형성단계(S153)가 수행된다. 마직막으로, 골 삭제 가이드의 가이드 본체에 드릴 홀 위치를 설정하고, 가이드 본체에 드릴 홀 형상을 형성하는 드릴홀 형상 형성단계(S154)가 수행된다.
이때, 형상데이터 추출단계(S150는, 골 삭제 가이드의 가이드 본체에 드릴 홀 위치를 설정하고, 드릴 홀 위치에 대응되는 부분의 삭제되어야 할 골의 깊이 값을 추출하는 드릴 홀 깊이 데이터 추출단계(S155)를 더 수행할 수 있다.
이때 획득한 드릴 홀 깊이 데이터는, 깊이값 혹은 홀번호 각인단계(S156)를 통해 당 드릴 홀과 인접하여 가이드 본체의 표면에 각인될 수 있다.
필요로 하는 드릴 홀 깊이를 추출하는 방법에는 여러 방법이 있으나, 도 30 내지 도 34에 도시된 바와 같이, 각 드릴 홀(120)에 가상의 가이드 실린더(12)를 삽입하여 필요로 하는 드릴 홀 깊이를 추출할 수 있다.
구체적으로, 도 30에 도시된 바와 같이, 각 드릴 홀(120)에 대응하는 위치에 드릴 홀(120)이 직경과 동일한 크기의 외경으로 형성된 원통형 구조의 가이드 실린더(12)를 가상으로 삽입할 수 있다. 이후, 도 32에 도시된 바와 같이 골 삭제 가이드(100)를 제거한 후, 삭제해야 할 골 부분과 가이드 실린더(12)가 서로 겹치는 부분에 관한 데이터를 추출할 수 있다.
도 33에 도시된 바와 같이, 다시 골 삭제 가이드(100)를 제 위치에 배치한 후, 각 드릴 홀에 대한 필요로 하는 드릴 홀 깊이를 각각 부여할 수 있다.
도 34에는 본 실시예에 따른 골 삭제 가이드에 가상의 가이드 실린더가 삽입된 상태를 하부면 방향에서 바라본 상태를 나타내는 그림이 도시되어 있으며, 각각의 드릴 홀에 삽입되어 돌출된 가이드 실린더(12) 부분은, 삭제해야 할 골 부분과 가이드 실린더(12)가 서로 겹치는 부분이며, 이 길이는 각 드릴 홀에 해당하는 드릴 홀 깊이값과 동일하다.
경우에 따라서, 도 31에 도시된 바와 같이, 각각의 드릴 홀에는 서로 다른 고유 번호를 부여하고, 각 번호에 해당하는 드릴 홀의 드릴링 깊이 데이터 값을 별도로 마련된 저장장치에 기록할 수 있다. 수술을 수행하는 자는 골 삭제 가이드(100)의 표면에 형성된 각인(130)과 별도로 마련된 저장장치의 기록을 바탕으로 각 드릴 홀(120)에 해당하는 드릴링 깊이 값을 손쉽게 제공받을 수 있다.
경우에 따라서, 골 삭제 가이드의 가이드 본체에 드릴 홀 위치를 설정하고, 드릴이 진입하는 방향 데이터를 추출하는 드릴 진입방향 데이터 추출단계(S157)가 더 수행될 수 있다. 이때, 각 드릴 홀에 해당하는 드릴 진입 방향 데이터를 바탕으로, 드릴 홀의 감싸는 구조로 드릴 진입 방향과 평행한 방향으로 소정 높이만큼 돌출된 구조의 드릴 가이드 형상을 형성하는 드릴 가이드 형상 형성단계(S158)가 함께 수행될 수 있다.
다음 단계로서, 형상데이터 추출단계를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 드릴홀이 형성된 가이드 본체를 포함하는 골 삭제 가이드를 제작하는 골 삭제 가이드 제작단계(S160)가 수행된다.
상기 언급한 일련의 과정에서 대칭성 판단 단계(S120), 미러링 단계(S130), 삭제부분 추출단계(S140) 및 형상데이터 추출단계(S150)는, 일반적인 CAD/CAM(computer aided design / computer aided manufacturing) 프로그램에서 수행될 수 있다.
상기 언급한 일련의 단계를 통해 획득한 골 삭제 가이드 형상 데이터를 이용하여, 골 삭제 가이드를 제조하는 골 삭제 가이드 제조단계(S160)가 수행되며, 이때 골 삭제 가이드(100)의 제조는 Rapid prototyping 장비에서 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 3-D 프린터가 이용될 수도 있다.
도 31에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 골 삭제 가이드(100)는, 삭제되어야 할 골의 표면 구조와 대응되는 구조의 접척면을 포함하는 가이드 본체(110) 및 가이드 본체(110)에 형성된 드릴홀(120)을 포함하는 구조이다.
이때, 골 삭제 가이드(100)의 가이드 본체(110) 표면에는, 드릴홀(120)과 인접한 위치에 각 드릴홀(120)에 해당하는 드릴 깊이 값 수치 또는 드릴홀 번호가 각인(130)될 수 있다.
또한, 골 삭제 가이드(100)의 가이드 본체(110)에는, 골 삭제 가이드(100)를 골 표면에 고정시키기 위한 볼트홀(140)이 형성될 수 있다.
이러한 구성을 포함하는 골 삭제 가이드(100)를 이용하여 도 35에 도시된 바와 같이, 삭제해야 할 골 부분에 다수의 드릴링된 홀(20)을 형성시킬 수 있다. 이렇게 형성된 드릴링된 홀(20)를 기준으로 밀링 머신, 톱 또는 골 삭제 도구를 이용하여 삭제해야 할 부위의 골을 정확하고 안정적으로 절단할 수 있다.
도 36에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 골 삭제 가이드를 형성한 모습을 나타내는 그림이 도시되어 있다.
도 36에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 골 삭제 가이드(100)는, 상악과 하악에 맞물려 고정되는 웨이퍼(111)를 더 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 상기 언급한 웨이퍼(111)는, 도 36에 도시된 바와 같이, 상부면에는 상악의 치아 및 치열와 대응되는 구조가 형성되어 있고, 하부면에는 하악의 치아 및 치열과 대응되는 구조가 형성되어 있으며, 상악과 하악 사이에 고정되는 구조이다.
이때, 가이드 본체(110)와 웨이퍼(111)는 연결부(112)에 의해 연결되어 일체화될 수 있다.
상기 언급한 가이드 본체(110)에 형성된 볼트홀(140)을 이용하여 골 삭제 가이드(100)를 원하는 위치에 고정시킬 수 있으나, 웨이퍼(111)와 연결부(112)를 이용하여 가이드 본체(110)의 위치를 원하는 위치에 고정시킬 수 있다. 경우에 따라서, 상기 언급한 볼트홀(140)과 웨이어(111)를 동시에 이용할 수 있다.
본 발명은 또한 앞서 설명된 골 삭제 가이드 제작방법(S100)을 컴퓨터에서 실행시키는 프로그램을 저장한 기록 매체를 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 앞서 설명된 골 삭제 가이드 제작방법(S100)을 컴퓨터에서 실행시키는 프로그램을 수행하는 컴퓨터와 모니터; 및 골 삭제 가이드 제작방법에 따라 산출된 골 삭제 가이드 형상 데이터에 기초하여 골 삭제 가이드를 제작하는 3차원 프린터를 제어하는 제어 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 골 삭제 가이드 제작장치를 제공할 수 있다.
본 실시예에 따른 골 삭제 가이드 제작장치는, 다양한 소재와 재료를 이용하여 골 삭제 가이드를 환자 맞춤형으로 손쉽게 제작할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 환자맞춤 턱끝 수술용 가이드, 그 제작방법, 기록매체 및 그 제작장치에 따르면, 대상 환자의 두개골 3차원 이미지와 치아 3차원 이미지를 활용하여 턱끝 수술용 가이드를 제작함으로써, 턱끝 수술의 정확성과 수술의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 턱끝 수술용 가이드 및 그 제작방법은, 턱끝을 정확한 위치에서 절단하고, 절단된 턱끝을 정확한 위치에 안정적으로 고정시킬 수 있는 특정 구조의 턱끝 절단 가이드 및 턱끝 고정용 가이드를 포함하는 턱끝 수술용 가이드를 제작할 수 있어, 종래의 턱끝 수술에 비해 현저히 향상된 정확성과 신뢰성을 확보함은 물론, 신속하고 빠르게 수술을 수행할 수 있어, 결과적으로 수술시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 환자맞춤 골 삭제 가이드, 그 제작방법, 기록매체 및 그 제작장치에 따르면, 대상 환자의 두개골 3차원 이미지를 활용하여 골 삭제 가이드를 제작함으로써, 병적으로 비후된 골 일부분을 정확하고 안정적으로 삭제할 수 있어, 골 삭제 수술의 정확성과 수술의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 골 삭제 가이드 및 그 제작방법은, 비정상적으로 비후된 뼈를 정확한 위치에서 절단할 수 있는 특정 구조의 골 삭제 가이드를 제작할 수 있어, 종래의 골 삭제 수술에 비해 현저히 향상된 정확성과 신뢰성을 확보함은 물론, 신속하고 빠르게 수술을 수행할 수 있어, 결과적으로 수술시간을 단축할 수 있다.

Claims (29)

  1. 하악골의 턱끝을 잘라내거나 이동시키는 이부성형 수술 시, 턱끝을 적절한 위치에서 절단하고 올바른 위치에 고정시키는 턱끝 수술용 가이드를 제작하는 방법(S100)으로서,
    a) 대상 환자의 두개골 3차원 이미지 파일을 생성하고, 대상 환자의 치아부위 3차원 이미지 파일을 생성하며, 두개골 3차원 이미지와 치아부위 3차원 이미지를 융합하여 융합이미지를 생성하는 이미지파일 생성단계(S110);
    b) 상기 두개골 3차원 이미지 파일을 이용하여 수술 부위에 해당하는 턱끝 부위를 가상 절단하여 삭제하거나 절단된 턱끝 부위를 원하는 위치로 이동시키는 수술 시뮬레이션을 행하는 수술 시뮬레이션단계(S120);
    c) 상기 수술 시뮬레이션 후 턱끝 결착부(110) 및 고정 웨이퍼(120)를 포함하는 턱끝 고정용 가이드(100)의 형상을 생성하는 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계(S130); 및
    d) 생성된 턱끝 수술용 가이드의 형상 데이터를 이용하여 턱끝 수술용 가이드를 제조하는 턱끝 수술용 가이드 제조단계(S140);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 턱끝 수술용 가이드 제작방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 c) 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계(S130)는, 수술 시뮬레이션단계(S120)에서 활용된 턱끝 절단을 위한 가상의 절단면과 대응되는 절단 가이드 슬릿(142), 및 볼트홀(144)이 형성된 턱끝 절단 가이드(140)의 형상을 생성하는 턱끝 절단 가이드 형상 생성단계(S135);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 턱끝 수술용 가이드 제작방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 턱끝 절단 가이드 형상 생성단계(S135)는,
    턱끝 절단 가이드(140)의 템플릿 본체(141)에 형성될 절단 가이드 슬릿(142)의 위치를 상기 두개골 3차원 이미지에 설정하고 템플릿 본체(141)의 외곽형상을 설정하는 외곽형상 설정단계(S135-1);
    턱끝 절단 가이드(140)의 템플릿 본체(141)의 외곽형상에 대응되는 두개골 3차원 이미지의 표면 데이터를 추출하는 표면데이터 추출단계(S135-2);
    턱끝 절단 가이드(140)의 템플릿 본체(141)의 외곽형상에 대응되는 두개골 3차원 이미지의 표면 데이터를 바탕으로 두께를 가지는 템플릿 본체(141) 형상을 생성하는 템플릿 본체 형상 형성단계(S135-3); 및
    턱끝 절단 가이드(140)의 템플릿 본체(141)에 절단 가이드 슬릿(142) 및 볼트홀(144)을 생성하는 절단가이드슬릿 형성단계(S135-4);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 턱끝 수술용 가이드 제작방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 c) 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계(S130)는,
    가상 절단되는 턱끝의 표면 일부와 대응되는 구조의 접촉면이 형성된 턱끝 결착부(110)의 형상, 및 상악골과 하악골 치아 사이에 고정되는 고정 웨이퍼(120)의 형상을 생성하는 고정 웨이퍼 형상 생성단계(S131);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 턱끝 수술용 가이드 제작방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 c) 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계(S130)는,
    일단부는 턱끝 결착부(110)와 결속되고, 타단부는 고정 웨이퍼(120)와 결속되며, 턱끝 결착부(110)와 고정 웨이퍼(120)를 소정 거리만큼 이격시키는 연장부(130)의 형상을 융합이미지에 생성하는 연장부 형상 생성단계(S132);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 턱끝 수술용 가이드 제작방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 c) 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계(S130)는,
    턱끝 결착부(110)와 절단된 턱끝이 결속되면서 시뮬레이션에서와 같은 위치에 고정될 수 있도록, 턱끝 결착부(110)에 절단가이드의 볼트홀(144)과 동일한 위치의 볼트홀(111)을 형성하는 볼트홀 형상 생성단계(S133);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 턱끝 수술용 가이드 제작방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    c) 턱끝 수술용 가이드 형상 생성단계(S130)는,
    고정 웨이퍼(120)의 상부면에 상악의 치열 및 치아 형상과 대응되는 음각구조 형상을 갖는 상악치아대면부(121)를 형성시키고, 고정 웨이퍼(120)의 하부면에 하악의 치열 및 치아 형상과 대응되는 음각구조 형상을 갖는 하악치아대면부(122)를 형성시키는 고정 웨이퍼 상하부면 형상 생성단계(S134);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 턱끝 수술용 가이드 제작방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 d) 턱끝 수술용 가이드 제조단계(S140)는 CAD/CAM 기술을 이용한 데이터를 기반으로 3차원 프린팅 장비를 이용하여 제작되는 것을 특징으로 하는 턱끝 수술용 가이드 제작방법.
  9. 제 2 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 제작방법(S100)에 의해 제작된 턱끝 절단 가이드(140)로서,
    절단하고자 하는 턱끝의 표면과 대응되는 형상의 접촉면을 구비하고, 두개골 3차원 이미지의 표면 데이터를 바탕으로 소정크기의 두께로 형성된 템플릿 본체(141);
    상기 템플릿 본체(141)에 형성되고, 턱끝 절단을 위한 가상의 절단면과 대응되는 위치에 형성된 절단 가이드 슬릿(142); 및
    융합이미지의 상악골과 하악골 치아 사이에 위치하며, 상악골과 하악골 치아 사이에 고정되고, 연결부(143)에 의해 템플릿 본체(141)와 결속되는 고정 웨이퍼(120);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 턱끝 절단 가이드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 템플릿 본체(141)에는, 템플릿 본체(141)와 턱끝이 절단 과정에서 결속 상태가 유지되면서 위치를 찾을 수 있도록, 볼트홀(144)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 턱끝 절단 가이드.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 연결부(143)의 일단부는 템플릿 본체(141)와 결속되고, 열결부(143)의 타단부는 고정 웨이퍼(120)와 결속되며,
    상기 연결부(143)는 템플릿 본체(141)와 고정 웨이퍼(120)를 소정 거리만큼 이격시키는 구조인 것을 특징으로 하는 턱끝 수술용 가이드.
  12. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 제작방법에 의해 제작된 턱끝 고정용 가이드(100)로서,
    절단된 턱끝의 표면 일부와 대응되는 구조의 접촉면이 형성되고, 절단된 턱끝과 볼트체결에 의해 고정될 수 있는 볼트홀(111)이 형성되어 있는 턱끝 결착부(110);
    융합이미지의 상악골과 하악골 치아 사이에 위치하며, 상악골과 하악골 치아 사이에 고정되는 고정 웨이퍼(120); 및
    일단부는 턱끝 결착부(110)와 결속되고, 타단부는 고정 웨이퍼(120)와 결속되며, 턱끝 결착부(110)와 고정 웨이퍼(120)를 소정 거리만큼 이격시키는 연결부(130);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 턱끝 수술용 가이드.
  13. 제 9 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 고정 웨이퍼(120)의 상부면에는, 상악의 치열 및 치아 형상과 대응되는 음각구조 형상을 갖는 상악치아대면부(121)가 형성되어 있고,
    상기 고정 웨이퍼(120)의 하부면에는, 하악의 치열 및 치아 형상과 대응되는 음각구조 형상을 갖는 하악치아대면부(122)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 턱끝 수술용 가이드.
  14. 병적으로 비후된 골 일부분을 삭제하는 골 삭제 수술 시, 필요한 골 절제 단면 및 절제 깊이를 가이드 하는 골 삭제 가이드를 제작하는 방법(S100)으로서,
    a) 대상 환자의 두개골 3차원 이미지 파일을 생성하는 이미지파일 생성단계(S110);
    b) 상기 두개골 3차원 이미지 파일을 이용하여 얼굴과 턱뼈의 좌우 중심평면을 기준으로 턱뼈의 대칭 여부를 판단하는 대칭성 판단 단계(S120);
    c) 대칭성 판단 단계를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 두개골의 좌측과 우측 중 정상인 부분을 얼굴과 턱뼈의 좌우 중심평면을 바탕으로 미러링하여 정상 부분을 나타내는 이미지와 비정상 부분을 나타내는 이미지를 겹치도록 배치하는 미러링 단계(S130);
    d) 미러링 단계를 통해 비정상 부분의 삭제되어야 할 골 부분을 추출하는 삭제부분 추출단계(S140);
    e) 삭제부분 추출단계를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 삭제되어야 할 골의 표면 구조와 대응되는 구조의 가이드 본체의 형상 데이터 및 삭제되어야 할 골의 삭제 깊이 데이터를 반영한 드릴홀 형상 데이터를 추출하는 형상데이터 추출단계(S150); 및
    f) 형상데이터 추출단계를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 드릴홀이 형성된 가이드 본체를 포함하는 골 삭제 가이드를 제작하는 골 삭제 가이드 제작단계(S160);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 골 삭제 가이드 제작방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 이미지파일 생성단계(S110)는,
    a-1) 대상 환자의 치아부위 3차원 이미지 파일을 생성하는 치아부위 이미지파일 생성단계(S111); 및
    a-2) 두개골 3차원 이미지와 치아부위 3차원 이미지를 융합하여 융합이미지를 생성하는 융합이미지 생성단계(S112);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 골 삭제 가이드 제작방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 미러링 단계(S130)는, 정상 부분을 나타내는 이미지의 명도를 비정상 부분을 나타내는 이미지지의 명도보다 낮은 명도로 설정하는 것을 특징으로 하는 골 삭제 가이드 제작방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 삭제부분 추출단계(140)는, 비정상 부분을 나타내는 이미지에서 정상 부분을 나타내는 이미지를 제거함으로써 삭제부분에 관한 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 골 삭제 가이드 제작방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 형상데이터 추출단계(S150)는,
    삭제되어야 할 골의 위치를 두개골 3차원 이미지에 설정하고 가이드 본체의 외곽형상을 설정하는 외곽형상 설정단계(S151);
    골 삭제 가이드의 가이드 본체의 외곽형상에 대응되는 두개골 3차원 이미지의 표면 데이터를 추출하는 표면데이터 추출단계(S152);
    골 삭제 가이드의 가이드 본체의 외곽형상에 대응되는 두개골 3차원 이미지의 표면 데이터를 바탕으로 두께를 가지는 가이드 본체 형상을 생성하는 가이드 본체 형상 형성단계(S153); 및
    골 삭제 가이드의 가이드 본체에 드릴 홀 위치를 설정하고, 가이드 본체에 드릴 홀 형상을 형성하는 드릴홀 형상 형성단계(S154);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 골 삭제 가이드 제작방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 형상데이터 추출단계(S150)는,
    골 삭제 가이드의 가이드 본체에 드릴 홀 위치를 설정하고, 드릴 홀 위치에 대응되는 부분의 삭제되어야 할 골의 깊이 값을 추출하는 드릴 홀 깊이 데이터 추출단계(S155);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골 삭제 가이드 제작방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 형상데이터 추출단계(S150)는,
    각 드릴 홀에 해당하는 깊이 데이터 값 또는 드릴 홀 번호를 해당 드릴 홀과 인접하여 가이드 본체의 표면에 각인 형상을 형성하는 깊이값 혹은 홀번호 각인단계(S156);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골 삭제 가이드 제작방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 형상데이터 추출단계(S150)는,
    골 삭제 가이드의 가이드 본체에 드릴 홀 위치를 설정하고, 드릴이 진입하는 방향 데이터를 추출하는 드릴 진입방향 데이터 추출단계(S157);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골 삭제 가이드 제작방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 형상데이터 추출단계(S150)는,
    각 드릴 홀에 해당하는 드릴 진입 방향 데이터를 바탕으로, 드릴 홀의 감싸는 구조로 드릴 진입 방향과 평행한 방향으로 소정 높이만큼 돌출된 구조의 드릴 가이드 형상을 형성하는 드릴 가이드 형상 형성단계(S158);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골 삭제 가이드 제작방법.
  23. 제 14 항에 있어서,
    상기 f) 골 삭제 가이드 제작단계(S160)는 CAD/CAM 기술을 이용한 데이터를 기반으로 3차원 프린팅 장비를 이용하여 제작되는 것을 특징으로 하는 골 삭제 가이드 제작방법.
  24. 제 14 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 제작방법(S100)에 의해 제작된 골 삭제 가이드(100)로서,
    삭제되어야 할 골의 표면 구조와 대응되는 구조의 접척면을 포함하는 가이드 본체(110); 및
    상기 가이드 본체(110)에 형성된 드릴홀(120);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 골 삭제 가이드.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 골 삭제 가이드(100)는,
    상부면에는 상악의 치아 및 치열와 대응되는 구조가 형성되어 있고, 하부면에는 하악의 치아 및 치열과 대응되는 구조가 형성되어 있으며, 상악과 하악 사이에 고정되는 웨이퍼(111);
    상기 가이드 본체(110)와 웨이퍼(111)를 연결시켜 일체화 시키는 연결부(112);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골 삭제 가이드.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 골 삭제 가이드(100)의 가이드 본체(110) 표면에는, 드릴홀(120)과 인접한 위치에 각 드릴홀(120)에 해당하는 드릴 깊이 값 수치 또는 드릴홀 번호가 각인(130)되어 있는 것을 특징으로 하는 골 삭제 가이드.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 골 삭제 가이드(100)의 가이드 본체(110)에는, 골 삭제 가이드(100)를 골 표면에 고정시키기 위한 볼트홀(140)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 골 삭제 가이드.
  28. 상기 제 1 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 턱끝 수술용 가이드 제작방법 또는 골 삭제 가이드 제작방법을 컴퓨터에서 실행시키는 프로그램을 저장한 기록매체.
  29. 상기 제 1 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 턱끝 수술용 가이드 제작방법 또는 골 삭제 가이드 제작방법을 컴퓨터에서 실행시키는 프로그램을 수행하는 컴퓨터와 모니터; 및
    상기 컴퓨터의 산술 처리부에서 상기 턱끝 수술용 가이드 제작방법 또는 골 삭제 가이드 제작방법에 따라 산출된 형상 데이터에 의해 제어되어 턱끝 수술용 가이드 또는 골 삭제 가이드를 제작하는 3D 프린터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 제작장치.
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