WO2020204294A1 - 개인 맞춤형 임플란트 고정체, 그 제작방법 및 이를 이용한 맞춤형 임플란트 시스템 - Google Patents

개인 맞춤형 임플란트 고정체, 그 제작방법 및 이를 이용한 맞춤형 임플란트 시스템 Download PDF

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alveolar bone
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이기선
신상완
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Definitions

  • the present invention relates to a personalized implant fixture having a shape of a natural root, a method of manufacturing the same, and a customized implant system using the same.
  • a conventional method of placing a fixture is to form a rotationally symmetric hole in the bone by cutting the alveolar bone, and then insert an implant of an appropriate size.
  • Rotationally symmetric implant fixtures manufactured in various shapes, diameters, and lengths adhere to the alveolar bone after several weeks of sealing after placement.
  • the initial fixation force is weak by applying pressure to the implant fixture in the dental tract without additional bone removal.
  • the depth of the alveolar bone is very low, and it is difficult to directly apply such a conventional root implant.
  • the conventional root implant is a case of tooth extraction in a state of healthy alveolar bone and can be used only in very limited cases.
  • the upper prosthesis there is no suggestion of the technology for the connection method, and when it is expected in the form of a manufacturing design, it is expected that only the adhesive type prosthesis will be available.
  • the specificity of the method of practical use of the existing tooth root implant is poor, and there are rare examples of actual treatment.
  • the personalized implant fixture according to the present invention includes: a first fixture portion having a first cross-sectional surface determined by a shape covered by an alveolar bone of a tooth to be extracted; And a second fixing member extending from the first fixing member, determined from a position and direction of a root portion of the tooth with respect to the alveolar bone, and having a second cross-sectional surface.
  • the first cross-section may be an asymmetric cross-section of the natural outer surface of the tooth.
  • the second cross section may be a circular cross section that can be inserted into a circular hole obtained through drilling of the alveolar bone.
  • the second fixing member may be formed in a cylinder or conical shape so that it can be directly inserted with respect to the alveolar bone by a non-rotating method.
  • the first fixed body portion may further include a first surface shape portion for increasing the osteosynthetic bonding force.
  • the second fixing member may further include a second surface shape portion for increasing an initial fixing force.
  • the first surface shape portion and the second surface shape portion may be formed in the form of a thread or an uneven shape.
  • a fastening shape portion for fixing the abutment may be formed on the upper portion of the first fixing member.
  • an upper prosthesis exposed to the outside of the alveolar bone may be directly attached to the upper portion of the first fixture.
  • the method of manufacturing a personalized implant fixture related to the present invention includes the steps of: receiving tomography data information of the head and neck; Generating a 3D model including an alveolar bone and a tooth to be extracted through the data information; Virtually removing a tooth at an extraction plan from the 3D model; And designing a personalized implant fixture to be placed in an extraction dentition formed by removing the tooth, wherein the personalized implant fixture is determined by a shape covered by the alveolar bone of the tooth to be extracted.
  • a first fixing member having a first cross-sectional surface; And extending from the first fixing member, determined from a position and direction of a root portion of the tooth relative to the alveolar bone, and may have a second cross-sectional surface.
  • the method of manufacturing the personalized implant fixture is used for the placement of the personalized implant after the step of designing a personalized implant to be placed in the tooth decay formed by removing the tooth. It may further include the step of designing a surgical guide that becomes.
  • the personalized implant fixture and the surgical guide may be manufactured by 3D printing.
  • the first cross-section may be an asymmetric cross-section of the natural outer surface of the tooth
  • the second cross-section may be a circular cross-section that can be inserted into a circular hole obtained through drilling of the alveolar bone.
  • Personalized implant system related to the present invention, a data acquisition unit for receiving tomography data information of the head and neck; A 3D modeling unit which generates a 3D model including an alveolar bone and a tooth to be extracted through the data information; An implant design generator that virtually removes a tooth at an extraction plan from the 3D model, and generates a design of a personalized implant fixture to be placed in an extraction tract formed by removing the tooth; A guide design generator for generating a design of a surgical guide used for placing the personalized implant; And a machining unit for manufacturing the personalized implant fixture and the surgical guide by 3D printing or milling, wherein the personalized implant fixture is determined by a shape covered by the alveolar bone of the tooth to be extracted A first fixed body portion having a first cross-sectional surface that is formed; And a second fixing member extending from the first fixing member, determined from a position and direction of a root portion of the tooth with respect to the alveolar bone, and having a second cross-sectional surface.
  • a first fixture portion having a first cross-sectional surface determined by a shape covered by the alveolar bone of the tooth to be extracted, and the tooth extending from the first fixture portion and for the alveolar bone It is determined from the location and direction of the root of the and has a second fixed body having a second transverse section, and through implant placement according to the alveolar bone drilling method according to the general implant placement technique, the initial safety of the implant can be secured immediately. , The implant can be accurately placed in the tooth decay.
  • the second fixing body is inserted and fixed in the hole formed by drilling. It is possible to secure the initial fixation force after implantation, which cannot be achieved by the natural extraction type implant, so that the target of application can be expanded.
  • FIG. 1 is a diagram showing a case of a healthy tooth (a) and a case of a tooth having periodontal disease (b) in relation to the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view showing a comparison of a pre-extraction tooth without periodontal disease and an implant implanted in a state in which the tooth is extracted according to the present invention.
  • FIG. 3 is a conceptual cross-sectional view showing a comparison of a tooth before tooth extraction with periodontal disease and an implant implanted in a state in which the tooth is extracted according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along lines I-I and II-II of FIG. 2, and a cross-sectional view taken along lines III-III and IV-IV of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing various embodiments of a surface portion of a personalized implant fixture related to the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual cross-sectional view sequentially showing a manufacturing process of a personalized implant fixture related to the present invention.
  • FIG. 7 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a personalized implant related to the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a case of a healthy tooth (a) and a case of a tooth having periodontal disease (b) in relation to the present invention.
  • the height of the alveolar bone is low and the alveolar bone (AB) surrounding the natural tooth (NT) is also weakened.
  • the implant is placed in the shape of the tooth (NT) immediately after tooth extraction in this state, it is difficult to secure the initial fixation power of the implanted implant because the depth covering the extracted tooth (NT) is shallow and the area is small.
  • the personalized implant fixture related to the present invention provides an initial fixation force that can be applied even when the depth of the alveolar bone (AB) is low.
  • FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view showing a comparison of a pre-extraction tooth without periodontal disease and an implant implanted in a state in which the tooth is extracted according to the present invention.
  • the personalized implant fixture 100 includes a first fixture portion 110 having a first transverse cross-section determined by a shape covered by the alveolar bone AB of the tooth NT to be extracted, and the first fixture portion 110. It has a second fixing body 120 formed to extend.
  • the first cross-section of the first fixing member 110 is an asymmetric cross-section of the natural outer surface of the tooth NT. At this time, there is almost no empty space between the outer circumferential surface of the first fixing member 110 and the teeth of the alveolar bone AB.
  • the second fixing member 120 is determined from the position and direction of the root portion of the tooth NT relative to the alveolar bone AB at the lower end of the first fixing member 110 and has a second cross-sectional surface. As shown in Fig. 4(II), the second cross-section is a circular cross-section that can be inserted into a circular hole obtained through drilling for the alveolar bone AB.
  • the second fixing body 120 may be implanted slightly deeper than the roots of the natural teeth NT. This means that when periodontitis has progressed considerably and the depth of the tooth extraction area (TS) is shallow, it can contribute to securing the initial fixing force of the fixture.
  • TS tooth extraction area
  • the second fixing body 120 is fixed to the drilling hole by a non-rotating method, that is, a direct insertion or press-fitting method rather than a screw method with respect to the alveolar bone AB.
  • a non-rotating method that is, a direct insertion or press-fitting method rather than a screw method with respect to the alveolar bone AB.
  • the first fixing member 110 may be formed in a cylinder or conical shape so that it can be easily inserted into a drilling hole.
  • the first fixing member 110 and the second fixing member 120 may be formed of a material having osseointergration characteristics, including titanium and a titanium alloy.
  • a first surface shape part 111 may be formed on the surface of the first stationary part 110 to increase the osseointegration bonding force, and a second surface for increasing the initial fixing force also on the surface of the second stationary part 120
  • the shape portion 121 may be formed.
  • the first surface portion 111 and the second surface shape portion 121 are formed in the form of a thread or an uneven shape to increase the bonding surface area when the alveolar bone AB is adhered.
  • a surface treatment may be applied to the first surface portion 111 and the second surface portion 121 to promote adhesion of the alveolar bone AB.
  • Such surface treatment is a method of forming fine irregularities by hitting sand particles absorbed by metal using strong pressure (RBM; Resorbable blast media), and forming finer crater heights inside the irregularities by treating the acid solution on the RBM surface.
  • RBM strong pressure
  • SA Sandblasted and acid etched
  • SLA Sandblasted, Large-grit acid etched
  • bone matrix on the surface of the fixture There is a method of coating the ingredient hydroxyapatite (HA; Hydroxyapatite coating).
  • FIG 3 is a conceptual cross-sectional view showing a comparison of a tooth before tooth extraction with periodontal disease and an implant implanted in a state in which the tooth is extracted according to the present invention.
  • the implant fixture 200 having a natural root shape may also be relatively difficult to meet the depth for fixation. have.
  • the personalized implant fixture 200 also has a second fixing body 220 together with the first fixing body 210, as in the previous example, and the first fixing body 110 is a tooth to be extracted (NT It has an asymmetric first cross-section as it is determined by the shape covered by the alveolar bone (AB') of'), and the second fixing part 220 is also the root of the tooth NT' to the alveolar bone (AB') It has a second circular cross section determined from the position and direction of the part (see Figs. 4(III) and 4(IV)).
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing various embodiments of a surface portion of a personalized implant fixture related to the present invention.
  • the first and second fixture portions 110 and 210 and the second fixture portions 120 and 220 may have various surface shapes for improving osteosynthesis characteristics with the alveolar bone.
  • 5(a) shows that it is formed in the form of a thread, and may have horizontal and repetitive irregularities as shown in FIG. 5(b).
  • the osseointegration characteristics may be improved by varying the angles forming threads or irregularities, or by diversifying geometric shapes.
  • the surface shape may have grooves or irregularities at positions spaced along the circumferential surfaces of the first fixing parts 110, 210 and the second fixing parts 120, 220, or having a change in position according to the height. have.
  • FIG. 6 is a conceptual cross-sectional view sequentially showing a manufacturing process of a personalized implant fixture related to the present invention.
  • a process of placing the personalized implant fixture 100 is shown.
  • 6(a) to 6(d) the lower drawing is a longitudinal cross-sectional view of the tooth root (TS) and the alveolar bone (AB), and the upper drawing is a schematic plan view.
  • an extraction tooth (TS) is formed at the location where the tooth (NT) is extracted, and the implant is basically similar to the appearance corresponding to the extraction tooth (TS) in order to be placed immediately. It is made and fills the TS.
  • the intermediate alveolar bone BS between the root of the tooth NT formed in two branches and the other root is removed. Even if such an intermediate alveolar bone (BS) remains, it may be more effective to remove it because the bone may not be filled on the contrary, rather than the dense bone adhesion.
  • a drilling hole (DH) is formed through the handpiece 170 and the drill 171 at the deepest part with the extraction tooth (TS).
  • This drilling hole (DH) serves as an overall reference guide so that the first fixing member 110 and the second fixing member 120 formed integrally can be inserted in the axial direction, and further, the second fixing member 120 It makes it possible to secure fixation through contact with and osseointegration.
  • a surgical guide 180 suitable for the tooth extraction and (TS) may be used.
  • the personalized implant fixture 100 having the first fixture portion 110 and the second fixture portion 120 is directly inserted.
  • the upper prosthesis 150 (see FIG. 2) exposed to the outside of the alveolar bone (AB) is directly attached to the upper portion of the second fixing member 120, or an abutment or A fastening-shaped portion 130 for fixing the upper prosthesis 150 may be formed.
  • a healing period may be applied so that the personalized implant fixture 100 can secure a fixing force.
  • the customized implant system related to the present invention may include a data acquisition unit, a 3D modeling unit, an implant design generation unit, a guide design generation unit, a machining unit, and the like.
  • the data acquisition unit receives data information by tomography such as CT of the head and neck.
  • the 3D modeling unit generates a 3D model including the alveolar bone and teeth to be extracted through this data information.
  • the implant design generation unit virtually removes the tooth at the intended extraction site therefrom, and creates a design of a personalized implant fixture to be placed in a tooth socket formed by removing the tooth.
  • the guide design generation unit generates a design of a dedicated surgical guide used for the placement of such personalized implants.
  • the machining unit is manufactured by 3D printing or milling of personalized implant fixtures and surgical guides.
  • the personalized implant fixture commonly includes a first fixture portion 110 having a first cross-sectional surface and a second fixture portion 120 having a second cross-sectional surface described above.
  • FIG. 7 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a personalized implant related to the present invention.
  • tomography data information of the patient's head and neck is received by the data acquisition unit (S10).
  • the received data information is tomography image information such as CT.
  • the 3D modeling unit produces a 3D model including the alveolar bone and teeth using the DICOM file of the head and neck CT (S20).
  • the implant design generation unit virtually removes the tooth above the tooth extraction from the three-dimensional model (S30), and based on the tooth extraction according to the tooth removal, the first fixture part, which is the upper part of the implant fixture customized to the tooth (110) And by using a drill for implant placement in the lower part, the second fixing body part 120, which is an implant attachment portion in a shape to be inserted after cutting, is designed (S40).
  • the guide design generation unit is separately or integrated with the implant design generation unit to generate a design of a site for fixing an upper prosthesis and a design of a surgical guide to be used when implanting an implant (S50).
  • the machining unit may manufacture a personalized implant fixture for which the design is completed by 3D printing or milling (S41), and a surgical guide may also be manufactured by 3D printing or milling (S51).
  • the personalized implant fixture and surgical guide produced in this way are manufactured and prepared before extraction, so that the surgery can be performed immediately after extraction, so that the customized implant is directly placed.
  • the personalized implant fixture described above, the manufacturing method thereof, and the customized implant system using the same are not limited to the configuration and method of the described embodiments.
  • the above embodiments may be configured by selectively combining all or part of each of the embodiments so that various modifications can be made.

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Abstract

본 발명과 관련된 개인 맞춤형 임플란트 고정체는, 발치될 치아의 치조골에 의하여 덮힌 형상에 의해 결정되는 제1횡단면을 갖는 제1고정체부; 및 상기 제1고정체부로부터 연장하여 형성되고, 상기 치조골에 대한 상기 치아의 뿌리 부분의 위치와 방향으로부터 결정되며, 제2횡단면을 갖는, 제2고정체부를 포함할 수 있다.

Description

개인 맞춤형 임플란트 고정체, 그 제작방법 및 이를 이용한 맞춤형 임플란트 시스템
본 발명은 자연 치근의 형상을 갖는 개인 맞춤형 임플란트 고정체, 그 제작방법 및 이를 이용한 맞춤형 임플란트 시스템에 관한 것이다.
치과에서의 임플란트는 치아가 빠진 부위에 인공적으로 제작된 치아를 식립하여 치아가 있는 것과 같이 만들어주는 치료를 말한다. 통상의 임플란트 방법은 상실된 치아를 대신하여 골유착(Osseointegration) 재료로 만들어진 고정체(fixture)를 수술을 통해 치조골에 심은 후 그 상부에 보철물인 인공치아를 고정한다.
통상적인 고정체의 식립 방법은, 치조골 절삭에 의해 뼈에 회전 대칭적 구멍을 형성한 후, 적합한 크기의 임플란트를 삽입하는 것이다. 다양한 형상, 직경 및 길이로 제작되는 회전 대칭적 임플란트 고정체는 식립 후 수주의 시일이 지나면 치조골과 유착된다.
이러한 치과용 임플란트 시술에서, 치아가 상실된 직후(치아 발치 직후)에 임플란트를 식립해야 하는 경우, 발치한 이후에 남아있는 치아 발치와(tooth socket)와 기성품의 임플란트의 단면 모양은 서로 맞지 않기 때문에, 치아 발치와 내에서 임플란트의 고정이 충분하지 않게 된다. 따라서, 발치 후 뼈가 먼저 회복된 이후에 임플란트 시술을 하는 것이 일반적으로 안정된 시술로 인정되고 있다.
그러나 치아 발치 후 발치와는 자연치유 과정에서 치조골의 높이와 폭의 소실을 초래하며, 이후의 임플란트 식립 및 예후에 큰 영향을 미친다. 이에 따라서, 치아 발치전 치조골의 형태를 유지하기 위해서 치아 발치 후 즉시 임플란트를 식립하는 경우, 발치와(tooth socket)와 임플란트 사이의 빈 공간을 메꾸기 위해서 다양한 골 이식제를 이식하고 차폐막을 이용하는 기술이 제안되었다. 예를 들어, 국제 공개특허 WO2017/007248호는 발치와 형태에 맞는 개인 맞춤형 스캐폴드 이식제를 사용하는 것을 제시하고 있으며, 국제 공개특허 WO2007/038817호는 치근형태의 개인 맞춤형 임플란트를 이용하는 방식을 소개하고 있다.
그러나, 발치와에 기존과 같은 회전대칭체를 가지는 임플란트 고정체를 식립하는 경우, 발치와와 임플란트 사이에 빈 공간이 발생하여 초기 고정력과 치조골 외형의 변화를 예측하기 힘들다. 또한 골이식제와 차폐막을 사용하는 경우 골이식제와 주변골 임플란트간의 유착에는 수개월 이상의 상당기간의 치유기간을 요구하게 된다.
또한, 기존의 치근형 임플란트의 경우 추가적인 골삭제 없이 발치와에 임플란트 고정체에 압력을 가하여 식립함으로써 초기고정력이 약할 수 밖에 없는 단점이 있다. 특히, 치아 치주염이 심한 상태로 인하여 치아 발치를 하는 경우 치조골의 깊이가 매우 낮아 이러한 기존의 치근형 임플란트를 직접 적용하기 어렵다. 그 결과, 기존 방식의 치근형 임플란트는 치조골이 건전한 상태의 치아 발치의 경우로서, 극히 제한적인 사례에서만 사용될 수 있다. 또한, 상부 보철의 경우 연결방식에 대한 기술의 제시가 없고, 제작 디자인 형태로 예상할 경우 접착형태의 보철물 형태만 이용이 가능할 것으로 예상된다. 더욱이 치근형 임플란트의 형상을 제작하는 방식에 대한 상세한 기술의 제시가 없어 기존의 치근형 임플란트의 실용화 방식의 구체성이 떨어져 실제로 시술된 예도 드문 실정이다.
선행문헌
국제 공개특허 WO2017/007248호 (2017. 01. 12. 공개)
국제 공개특허 WO2007/038817호 (2007. 04. 12. 공개)
본 발명의 목적은, 발치 후 임플란트를 즉시 식립하는 경우라도 발치와와 임플란트 사이의 갭이 최소화되어 발치와에 정확히 맞는 형태의 개인 맞춤형 형상을 가지며, 치아 발치전 치아 외상, 우식 또는 치주염 등에 의하여 발치와 상부의 오염된 치조골 대신 발치와 하부의 건전 치조골의 절삭 및 해당 절삭공간과 임플란트와의 결체를 통한 초기 고정력을 증가시킬 수 있는 형태의 개인 맞춤형 임플란트 고정체, 그 제조방법 및 이를 이용한 맞춤형 임플란트 시스템을 제시하는데 있다.
본 발명과 관련된 개인 맞춤형 임플란트 고정체는, 발치될 치아의 치조골에 의하여 덮힌 형상에 의해 결정되는 제1횡단면을 갖는 제1고정체부; 및 상기 제1고정체부로부터 연장하여 형성되고, 상기 치조골에 대한 상기 치아의 뿌리 부분의 위치와 방향으로부터 결정되며, 제2횡단면을 갖는, 제2고정체부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1횡단면은 상기 치아의 자연적인 외곽면이 갖는 비대칭 횡단면일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제2횡단면은 상기 치조골에 대한 드릴링을 통하여 얻어지는 원형홀에 삽입될 수 있는 원형 횡단면일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제2고정체부는 상기 치조골에 대하여 비회전 방법에 의하여 직접 삽입될 수 있게 실린더 또는 원추형 형태로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1고정체부는 골유착 결합력의 증대를 위한 제1표면형상부를 더 포함할 수 있다.
*본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제2고정체부는 초기 고정력 증대를 위한 제2표면형상부를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1표면형상부와 상기 제2표면형상부는 나사산 또는 요철 형태로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1고정체부의 상부에 지대주를 고정하기 위한 체결형상부가 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1고정체부의 상부에 상기 치조골의 외측에 노출되는 상부 보철물이 직접 부착될 수 있다.
본 발명과 관련된 개인 맞춤형 임플란트 고정체의 제작방법은, 두경부의 단층촬영 데이터 정보를 수신하는 단계; 상기 데이터 정보를 통하여 치조골과 발치될 치아를 포함하는 3차원 모델을 생성하는 단계; 상기 3차원 모델로부터 발치 예정부위의 치아를 가상으로 제거하는 단계; 및 상기 치아를 제거함에 의해 형성되는 발치와에 식립될 개인 맞춤형 임플란트고정체를 디자인하는 단계를 포함하고, 상기 개인 맞춤형 임플란트 고정체는, 발치될 상기 치아의 상기 치조골에 의하여 덮힌 형상에 의해 결정되는 제1횡단면을 갖는 제1고정체부; 및 상기 제1고정체부로부터 연장하여 형성되고, 상기 치조골에 대한 상기 치아의 뿌리 부분의 위치와 방향으로부터 결정되며, 제2횡단면을 가질 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 개인 맞춤형 임플란트 고정체의 제작방법은, 상기 치아를 제거함에 의해 형성되는 발치와에 식립될 개인 맞춤형 임플란트를 디자인하는 단계 이후에, 상기 개인 맞춤형 임플란트의 식립에 사용되는 수술용 가이드를 디자인하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 개인 맞춤형 임플란트 고정체 및 상기 수술용 가이드는 3D프린팅에 의해 제작될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1횡단면은 상기 치아의 자연적인 외곽면이 갖는 비대칭 횡단면이고, 상기 제2횡단면은 상기 치조골에 대한 드릴링을 통하여 얻어지는 원형홀에 삽입될 수 있는 원형 횡단면일 수 있다.
본 발명과 관련된 개인 맞춤형 임플란트 시스템은, 두경부의 단층촬영 데이터 정보를 수신하는 데이터 획득부; 상기 데이터 정보를 통하여 치조골과 발치될 치아를 포함하는 3차원 모델을 생성하는 3차원 모델링부; 상기 3차원 모델로부터 발치 예정부위의 치아를 가상으로 제거하고, 상기 치아를 제거함에 의해 형성되는 발치와에 식립될 개인 맞춤형 임플란트 고정체의 디자인을 생성하는 임플란트 디자인 생성부; 상기 개인 맞춤형 임플란트의 식립에 사용되는 수술용 가이드의 디자인을 생성하는 가이드 디자인 생성부; 및 상기 개인 맞춤형 임플란트 고정체 및 상기 수술용 가이드를 3D프린팅 또는 밀링에 의해 제작하는 기계가공부를 포함하고, 상기 개인 맞춤형 임플란트 고정체는, 발치될 상기 치아의 상기 치조골에 의하여 덮힌 형상에 의해 결정되는 제1횡단면을 갖는 제1고정체부; 및 상기 제1고정체부로부터 연장하여 형성되고, 상기 치조골에 대한 상기 치아의 뿌리 부분의 위치와 방향으로부터 결정되며, 제2횡단면을 갖는, 제2고정체부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 개인 맞춤형 임플란트 고정체에 의하면, 발치될 치아의 치조골에 의하여 덮힌 형상에 의해 결정되는 제1횡단면을 갖는 제1고정체부와, 제1고정체부로부터 연장하여 형성되고 치조골에 대한 상기 치아의 뿌리 부분의 위치와 방향으로부터 결정되며 제2횡단면을 갖는 제2고정체부를 갖는 형태로서, 일반적인 임플란트 식립 술식에 따른 치조골 드릴 방법에 따른 임플란트 식립을 통하여 발치 즉시 임플란트의 초기 안전성을 확보할 수 있으며, 임플란트가 발치와에 정확하게 식립 될 수 있다.
본 발명을 통한 개인 맞춤형 임플란트의 경우 치주 질환이 진행되어 발치와 주변골의 흡수가 상당량이 진행된 경우에도, 드릴링에 의해 형성되는 홀에 제2고정체부가 삽입되어 고정되는 것이므로, 단순한 치근형태의 기존의 자연 발치형 임플란트에 의하여 달성할 수 없는 식립후 초기 고정력을 확보할 수 있게 되어 적용대상을 확대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련되어, 건전 치아인 경우(a)와 치주질환이 있는 치아인 경우(b)를 대비하여 보인 도면이다.
도 2는 본 발명과 관련되어 치주질환이 없는 발치전 치아와 그 치아가 발치된 상태에서 식립된 임플란트의 모습을 비교하여 보인 개념적 단면도들이다.
도 3은 본 발명과 관련되어 치주질환이 있는 발치전 치아와 그 치아가 발치된 상태에서 식립된 임플란트의 모습을 비교하여 보인 개념적 단면도들이다.
도 4은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도와 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도 및 도 3의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도와 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명과 관련된 개인 맞춤형 임플란트 고정체의 표면형상부의 다양한 실시 형태를 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 6은 본 발명과 관련된 개인 맞춤형 임플란트 고정체의 제작 과정을 순차적으로 보인 개념적 단면도들이다.
도 7은 본 발명과 관련된 개인 맞춤형 임플란트의 제작방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명과 관련된 개인 맞춤형 임플란트 고정체 및 그 제작방법을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명과 관련되어, 건전 치아인 경우(a)와 치주질환이 있는 치아인 경우(b)를 대비하여 보인 도면이다. 치주염이 심하게 진행된 환자의 경우(b)는 건전 치아의 경우(a)와 달리 치조골의 높이가 낮고 자연 치아(NT)를 둘러싸고 있는 치조골(AB)도 약해진 상태이다. 이 상태에서 발치를 하여 바로 치아(NT) 형상 그대로의 임플란트를 식립하는 경우라도 발치된 치아(NT)를 덮고 있는 깊이가 얕고 면적도 적으므로 식립된 임플란트의 초기 고정력을 확보하기 어렵다. 본 발명과 관련된 개인 맞춤형 임플란트 고정체는 이와 같이 치조골(AB)의 깊이가 낮은 경우에도 적용될 수 있는 초기 고정력을 제공한다.
도 2는 본 발명과 관련되어 치주질환이 없는 발치전 치아와 그 치아가 발치된 상태에서 식립된 임플란트의 모습을 비교하여 보인 개념적 단면도들이다.
도 2와 같이, 예를 들어, 뿌리가 두 갈래로 형성된 치아(NT)가 있는 경우(a)에 발치된 치아(NT)를 대신하여 바로 식립된 개인 맞춤형 임플란트 고정체(100)의 일 예시는 오른쪽의 도면(b)과 같다.
개인 맞춤형 임플란트 고정체(100)는 발치될 치아(NT)의 치조골(AB)에 의하여 덮인 형상에 의해 결정되는 제1횡단면을 갖는 제1고정체부(110)와, 제1고정체부(110)로부터 연장하여 형성되는 제2고정체부(120)를 갖는다. 도 4(I)와 같이, 제1고정체부(110)의 제1횡단면은 치아(NT)의 자연적인 외곽면이 갖는 비대칭(asymmetric) 횡단면이다. 이때, 제1고정체부(110)의 외주면과 치조골(AB)의 발치와 사이에는 거의 빈 공간이 없다. 제2고정체부(120)는 제1고정체부(110)의 하단에서 치조골(AB)에 대한 치아(NT)의 뿌리 부분의 위치와 방향으로부터 결정되며, 제2횡단면을 갖는 형태이다. 도 4(Ⅱ)와 같이, 제2횡단면은 치조골(AB)에 대한 드릴링을 통하여 얻어지는 원형홀에 삽입될 수 있는 원형 횡단면이다.
제2고정체부(120)는 자연치아(NT)의 뿌리들보다 약간 깊게 식립될 수 있다. 이는 치주염이 상당히 진행되어 발치와(TS)의 깊이가 얕은 경우에 고정체의 초기 고정력을 확보하는데 기여를 할 수 있음을 의미한다.
제2고정체부(120)는 치조골(AB)에 대하여 비회전 방법 즉, 스크류에 의한 방법이 아닌 직접 삽입 또는 압입 방법으로 드릴링 홀에 고정된다. 제1고정체부(110)가 비대칭 또는 비정형 형상을 갖는 것과 달리, 제1고정체부(110)는 드릴링 홀에 용이하게 삽입될 수 있도록 실린더 또는 원추형 형태로 형성될 수 있다.
제1고정체부(110) 및 제2고정체부(120)는 티타늄 및 티타늄 합금을 포함하여 골유착(Osseointergration)의 특성이 있는 재질에 의해 형성될 수 있다.
제1고정체부(110)의 표면에는 골유착 결합력의 증대를 위한 제1표면형상부(111)가 형성될 수 있으며, 제2고정체부(120)의 표면에도 초기 고정력의 증대를 위한 제2표면형상부(121)가 형성될 수 있다. 이러한 제1표면형상부(111)와 제2표면형상부(121)는 나사산(thread) 또는 요철 형태로 형성되어 치조골(AB)의 유착시 결합 표면적을 증대시킬 수 있다.
이외에, 제1표면형상부(111) 및 제2표면형상부(121)에는 치조골(AB)의 유착을 촉진시킬 수 있도록 표면처리가 적용될 수 있다. 그러한 표면처리는 금속에 흡수되는 모래 입자를 강한 압력을 이용하여 타격을 함으로써 미세한 요철을 형성시키는 방식(RBM; Resorbable blast media), RBM 표면에 산 용액을 처리함으로써 요철 내부에 더 미세한 분화구 고조를 형성시키는 방식(SA; Sandblasted and acid etched), 금속에 흡수가 되지 않는 산화알루미늄 입자를 강한 압력으로 타격한 후 산 용액 처리를 하는 방식(SLA; Sandblasted, Large-grit acid etched), 고정체 표면에 골기질 성분인 수산화인회석을 입히는 방식(HA; Hydroxyapatite coating) 등이 있다
도 3은 본 발명과 관련되어 치주질환이 있는 발치전 치아와 그 치아가 발치된 상태에서 식립된 임플란트의 모습을 비교하여 보인 개념적 단면도들이다. 본 예에서는 실제로 치주질환으로 인하여 치조골(AB')에 박힌 치아(NT')의 깊이가 상대적으로 낮으므로 자연치근 형상을 갖는 임플란트 고정체(200)도 상대적으로 고정을 위한 깊이가 충족되기 어려울 수 있다. 이를 위한 개인 맞춤형 임플란트 고정체(200)도, 앞의 예와 같이, 제1고정체부(210)와 함께 제2고정체부(220)를 가지며, 제1고정체부(110)는 발치될 치아(NT')의 치조골(AB')에 의하여 덮힌 형상에 의해 결정되는 치아 형상 그대로의 비대칭 제1횡단면을 가지고 있고, 제2고정체부(220)도 치조골(AB')에 대한 치아(NT')의 뿌리 부분의 위치와 방향으로부터 결정되는 원형의 제2횡단면을 갖는다(도 4(Ⅲ) 및 도 4(Ⅳ) 참조).
도 5는 본 발명과 관련된 개인 맞춤형 임플란트 고정체의 표면형상부의 다양한 실시 형태를 개략적으로 도시한 단면도들이다. 앞서의 설명과 같이, 제1고정체부(110, 210)와 제2고정체부(120, 220)의 치조골과의 골유착 특성을 향상시키기 위한 다양한 표면형상부를 가질 수 있다. 도 5(a)는 나사산 형태로 형성된 것을 보이며, 도 5(b)과 같이 수평한 반복적인 요철을 가질 수 있다. 이외에도 도 5(c) 내지 도 5(g)와 같이 나사산이나 요철을 이루는 각이 상이하거나 기하학적인 형상을 다양화함으로써 골유착 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 표면형상부는 제1고정체부(110, 210)와 제2고정체부(120, 220)의 둘레면을 따라 이격된 위치에 홈 또는 요철을 갖는 것이거나 높이에 따른 위치의 변화를 갖는 것일 수도 있다.
도 6은 본 발명과 관련된 개인 맞춤형 임플란트 고정체의 제작 과정을 순차적으로 보인 개념적 단면도들이다. 본 예에서는 도 2(a)와 같은 상태에서 치아(NT)를 발치한 후 개인 맞춤형 임플란트 고정체(100)를 식립하는 과정을 보인다. 도 6(a) 내지 도 6(d)의 각 2개의 도면 중 아래쪽 도면은 발치와(TS)와 치조골(AB)의 종단면도이고, 위쪽 도면은 평면도를 개략적으로 표현한 것이다.
도 6(a)와 같이, 치아(NT)를 발치한 위치에는 발치와(TS)가 형성되며, 곧바로 식립되기 위해 기본적으로 발치와(TS)에 대응하는 외형과 유사한 임플란트를 후술하는 제작방법에 제작하여 발치와(TS)를 채운다.
이를 위하여, 먼저, 도 6(b)와 같이, 두 갈래로 형성된 치아(NT)의 뿌리와 다른 뿌리 사이에 있는 중간부위 치조골(BS)은 제거된다. 이러한 중간부위 치조골(BS)은 존치되는 경우라도 그에 의해 골유착이 치밀하게 이루어지기 보다는 반대로 골이 채워지지 않을 수 있으므로 제거하는 것이 보다 효과적일 수 있다.
다음으로, 발치와(TS)와의 가장 깊은 부위에서 핸드피스(170) 및 드릴(171)을 통하여 드릴링 홀(DH)을 형성한다. 이러한 드릴링 홀(DH)은 일체로 형성되는 제1고정체부(110)와 제2고정체부(120)가 축방향으로 삽입될 수 있도록 전체적인 기준 가이드 역할을 하며, 나아가, 제2고정체부(120)와의 접촉 및 골유착을 통한 고정력을 확보할 수 있게 해 준다. 드릴링 홀(DH)을 형성하기 위하여, 발치와(TS)에 적합한 수술용 가이드(180)가 사용될 수 있다.
드릴링 홀(DH)이 형성되면, 제1고정체부(110)와 제2고정체부(120)를 갖는 개인 맞춤형 임플란트 고정체(100)를 바로 삽입한다. 이때, 제2고정체부(120)의 상부에는 치조골(AB)의 외측에 노출되는 상부 보철물(150, 도 2 참조)이 직접 부착되거나, 도 5(d)의 위쪽 도면과 같이 지대주(abutment) 또는 상부 보철물(150)을 고정하기 위한 체결형상부(130)가 형성될 수 있다. 상부 보철물(150)이 부착 또는 체결되기 전에 개인 맞춤형 임플란트 고정체(100)이 고정력을 확보할 수 있도록 힐링 기간이 적용될 수 있다.
본 발명과 관련된 맞춤형 임플란트 시스템은, 데이터 획득부, 3차원 모델링부, 임플란트 디자인 생성부, 가이드 디자인 생성부, 기계가공부 등을 포함할 수 있다.
데이터 획득부는 두경부의 CT와 같은 단층촬영에 의하여 데이터 정보를 수신한다. 3차원 모델링부는 이러한 데이터 정보를 통하여 치조골과 발치될 치아를 포함하는 3차원 모델을 생성한다. 3차원 모델이 생성되면, 임플란트 디자인 생성부는 이로부터 발치 예정부위의 치아를 가상으로 제거하고, 치아를 제거함에 의해 형성되는 발치와(tooth socket)에 식립될 개인 맞춤형 임플란트 고정체의 디자인을 생성한다. 또한, 가이드 디자인 생성부는 이와 같은 개인 맞춤형 임플란트의 식립에 사용되는 전용의 수술용 가이드의 디자인을 생성한다. 기계가공부는 개인 맞춤형 임플란트 고정체 및 수술용 가이드의 3D 프린팅 또는 밀링에 의해 제작한다. 여기서, 개인 맞춤형 임플란트 고정체는 앞서 설명된 제1횡단면을 갖는 제1고정체부(110) 및 제2횡단면을 갖는 제2고정체부(120)를 공통적으로 포함한다.
이러한 장비 또는 요소들을 통하여 본 발명과 관련된 개인 맞춤형 임플란트 고정체의 제작방법을 설명한다. 도 7은 본 발명과 관련된 개인 맞춤형 임플란트의 제작방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 데이터 획득부에 의해 환자의 두경부의 단층촬영 데이터 정보를 수신한다(S10). 수신되는 데이터 정보는 CT와 같은 단층촬영 영상정보이다.
다음으로, 3차원 모델링부는 두경부 CT의 DICOM 파일을 이용하여 치조골과 치아를 포함하는 3차원 모델을 제작한다(S20).
이를 통해, 임플란트 디자인 생성부는 3차원 모델에서 발치 에정부위의 치아를 가상으로 제거하고(S30), 치아 제거에 따른 발치와를 기반으로 발치와에 맞춤형의 임플란트 고정체 상부 부위인 제1고정체부(110)와, 하부에 임플란트 식립용 드릴을 이용하여 절삭 후 식립될 형태의 임플란트 첨부 부위인 제2고정체부(120)를 디자인한다(S40). 가이드 디자인 생성부는 임플란트 디자인 생성부와 별도로 또는 통합되어 임플란트 상부 보철물 고정을 위한 부위의 디자인 및 임플란트 식립시 사용할 수술용 가이드의 디자인을 생성한다(S50).
기계가공부는 디자인이 완료된 개인 맞춤형 임플란트 고정체를 3D프린팅 또는 밀링에 의하여 제작하며(S41), 수술용 가이드도 3D프린팅 또는 밀링에 의하여 제작하며(S51)할 수 있다.
이와 같이 제작된 개인 맞춤형 임플란트 고정체 및 수술용 가이드는 발치 전에 전에 제작 및 준비되어 발치 직후 수술이 곧바로 이루어지도록 함으로써 맞춤형 임플란트가 직접 식립된다.
상기와 같이 설명된 개인 맞춤형 임플란트 고정체, 그 제작방법 및 이를 이용한 맞춤형 임플란트 시스템은 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용되지 않는다. 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (14)

  1. 발치될 치아의 치조골에 의하여 덮힌 형상에 의해 결정되는 제1횡단면을 갖는 제1고정체부; 및
    상기 제1고정체부로부터 연장하여 형성되고, 상기 치조골에 대한 상기 치아의 뿌리 부분의 위치와 방향으로부터 결정되며, 제2횡단면을 갖는, 제2고정체부를 포함하는, 개인 맞춤형 임플란트 고정체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1횡단면은 상기 치아의 자연적인 외곽면이 갖는 비대칭 횡단면인, 개인 맞춤형 임플란트 고정체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2횡단면은 상기 치조골에 대한 드릴링을 통하여 얻어지는 원형홀에 삽입될 수 있는 원형 횡단면인, 개인 맞춤형 임플란트 고정체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2고정체부는 상기 치조골에 대하여 비회전 방법에 의하여 직접 삽입될 수 있게 실린더 또는 원추형 형태로 형성된, 개인 맞춤형 임플란트 고정체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1고정체부는 골유착 결합력의 증대를 위한 제1표면형상부를 더 포함하는, 개인 맞춤형 임플란트 고정체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2고정체부는 초기 고정력 증대를 위한 제2표면형상부를 더 포함하는, 개인 맞춤형 임플란트 고정체.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제1표면형상부와 상기 제2표면형상부는 나사산 또는 요철 형태로 형성된, 개인 맞춤형 임플란트 고정체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1고정체부의 상부에 지대주를 고정하기 위한 체결형상부가 형성된, 개인 맞춤형 임플란트 고정체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1고정체부의 상부에 상기 치조골의 외측에 노출되는 상부 보철물이 직접 부착된, 개인 맞춤형 임플란트 고정체.
  10. 두경부의 단층촬영 데이터 정보를 수신하는 단계;
    상기 데이터 정보를 통하여 치조골과 발치될 치아를 포함하는 3차원 모델을 생성하는 단계;
    상기 3차원 모델로부터 발치 예정부위의 치아를 가상으로 제거하는 단계; 및
    상기 치아를 제거함에 의해 형성되는 발치와에 식립될 개인 맞춤형 임플란트고정체를 디자인하는 단계를 포함하고,
    상기 개인 맞춤형 임플란트 고정체는,
    발치될 상기 치아의 상기 치조골에 의하여 덮힌 형상에 의해 결정되는 제1횡단면을 갖는 제1고정체부; 및
    상기 제1고정체부로부터 연장하여 형성되고, 상기 치조골에 대한 상기 치아의 뿌리 부분의 위치와 방향으로부터 결정되며, 제2횡단면을 갖는, 제2고정체부를 포함하는, 개인 맞춤형 임플란트 고정체의 제작방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 치아를 제거함에 의해 형성되는 발치와에 식립될 개인 맞춤형 임플란트를 디자인하는 단계 이후에,
    상기 개인 맞춤형 임플란트의 식립에 사용되는 수술용 가이드를 디자인하는 단계를 더 포함하는, 개인 맞춤형 임플란트 고정체의 제작방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 개인 맞춤형 임플란트 고정체 및 상기 수술용 가이드는 3D프린팅에 의해 제작되는, 개인 맞춤형 임플란트 고정체의 제작방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1횡단면은 상기 치아의 자연적인 외곽면이 갖는 비대칭 횡단면이고,
    상기 제2횡단면은 상기 치조골에 대한 드릴링을 통하여 얻어지는 원형홀에 삽입될 수 있는 원형 횡단면인, 개인 맞춤형 임플란트 고정체의 제작방법.
  14. 두경부의 단층촬영 데이터 정보를 수신하는 데이터 획득부;
    상기 데이터 정보를 통하여 치조골과 발치될 치아를 포함하는 3차원 모델을 생성하는 3차원 모델링부;
    상기 3차원 모델로부터 발치 예정부위의 치아를 가상으로 제거하고, 상기 치아를 제거함에 의해 형성되는 발치와에 식립될 개인 맞춤형 임플란트 고정체의 디자인을 생성하는 임플란트 디자인 생성부;
    상기 개인 맞춤형 임플란트의 식립에 사용되는 수술용 가이드의 디자인을 생성하는 가이드 디자인 생성부; 및
    상기 개인 맞춤형 임플란트 고정체 및 상기 수술용 가이드를 3D프린팅 또는 밀링에 의해 제작하는 기계가공부를 포함하고,
    상기 개인 맞춤형 임플란트 고정체는,
    발치될 상기 치아의 상기 치조골에 의하여 덮힌 형상에 의해 결정되는 제1횡단면을 갖는 제1고정체부; 및
    상기 제1고정체부로부터 연장하여 형성되고, 상기 치조골에 대한 상기 치아의 뿌리 부분의 위치와 방향으로부터 결정되며, 제2횡단면을 갖는, 제2고정체부를 포함하는, 개인 맞춤형 임플란트 시스템.
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