WO2021194054A1 - 근관을 포함하는 치아의 3d 프린팅용 소재 및 이를 이용한 치아의 제작방법 - Google Patents

근관을 포함하는 치아의 3d 프린팅용 소재 및 이를 이용한 치아의 제작방법 Download PDF

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WO2021194054A1
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양성은
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    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine

Definitions

  • the present invention relates to a material for 3D printing of a tooth including a root canal and a method for manufacturing a tooth using the same, and more particularly, has a high melting point, but has a hardness that can be post-processed using a tool such as a k-file when forming a root canal. It relates to a material for 3D printing of a tooth including a root canal for evaluation of a material that can be made and a root canal filling process, and a method of manufacturing a tooth using the same.
  • the root canal filling process uses a pressurized root canal method in which the root canal is sealed three-dimensionally by applying heat of 180 to 220 degrees to cut the gutter perch, which is the root canal filling material, and melt it.
  • the surface of the commercially available products melts, making it difficult to perform the root canal filling process.
  • PLA in the case of PLA, it has a low melting point and exhibits a property of melting when an instrument used for pressure myoblasts is applied, and has a problem of having a property of being scratched even by a fingernail due to its soft hardness.
  • An object of the present invention to solve the above problems is to include a material that has a high melting point but can be made of a hardness that can be post-processed using a tool such as a k-file when forming a root canal, and a root canal for evaluation of the root canal filling process To provide a material for 3D printing of teeth and a method for manufacturing teeth using the same.
  • the configuration of the present invention for achieving the above object is a material for 3D printing of a tooth including a root canal for evaluation of a root canal filling process, the material has a melting point of 230 degrees or more so that the surface is not melted by the pressurized root canal mechanism It provides a material for 3D printing of teeth including a root canal, characterized in that the resin is 800 degrees or less.
  • the material may have a Rockwell hardness of 90 or more and 120 or less.
  • the material may be an ABS (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer resin) resin.
  • the configuration of the present invention for achieving the above object comprises: a) performing CT rendering on teeth; b) modeling the shape of the root canal using the CT-rendered file; and c) manufacturing a tooth by performing 3D printing according to the shape of the modeled root canal part, wherein in step c), the material used for 3D printing is ABS resin.
  • the material used for 3D printing is ABS resin.
  • the step a) comprises: a1) obtaining a CT image of the tooth; a2) drawing a slice region of the tooth from the CT image and implementing it as a 3D image; and a3) converting the 3D image into an STL file.
  • the step b) comprises: b1) loading the STL file; b2) obtaining primary modeling data by performing modeling on the lateral root canal and the apical apex with a minimum feasible size for 3D printing; and b3) obtaining secondary modeling data by secondary modeling the shape of the central root canal and the near canal from the primary modeling data.
  • the diameter of the lateral root canal, the apex, the central root canal, and the proximal canal may be modeled to be 0.5 mm or more.
  • the step c) comprises: c1) manufacturing a tooth sample by performing 3D printing according to the shape of the modeled root canal; c2) confirming whether the tooth sample is defective by checking the hole at the apex of the tooth; c3) washing the tooth sample prepared as normal; and c4) UV curing the washed tooth sample to produce teeth.
  • the tooth sample in the step c3), is prepared to first perform ultrasonic cleaning to wash the residue of the photocurable liquid resin, and secondly, the cleaning solution is removed through air cleaning.
  • the cleaning solution is removed through air cleaning.
  • step c4) the degree of blockage of the root canal of the tooth is checked to recheck whether there is a defect, and when the defect is confirmed, the shape of the root canal is widened and then washed again.
  • the surface is not melted even in the pressurized root canal mechanism, and the surface is deleted with an appropriate hardness even when forming the root canal, making it easy to perform the root canal formation process.
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a tooth according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of an apparatus for manufacturing a tooth including a root canal for evaluation of a root canal filling process according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is an operation photograph of a 3D printer unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart of a method of manufacturing a tooth including a root canal for evaluation of a root canal filling process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart of a step of performing CT rendering on a tooth according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a step of modeling a shape of a tooth and a root canal using a CT-rendered file according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the overall shape of the Molar and Bicuspid piles according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an exemplary diagram illustrating primary modeling data according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an exemplary diagram illustrating secondary modeling data according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an exemplary view showing a tooth sample according to the diameter of the root apex according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart of a step of manufacturing a tooth by performing 3D printing according to a shape of a modeled root canal part according to an embodiment of the present invention.
  • the material for 3D printing of teeth including a root canal for evaluation of the root canal filling process has a melting point of 230 degrees or more and 800 degrees so that the surface is not melted by the pressurized root canal mechanism. It is characterized in that it is the following resin.
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a tooth according to an embodiment of the present invention.
  • the tooth 10 includes a body 11 , a lateral root canal 12 , a root apex 13 , a central root canal 14 , and a proximal canal 15 .
  • the body 11 refers to a portion forming the outer shape of the tooth.
  • the lateral root canal 12 refers to a pair of root canals that originate vertically from the main root canal and are connected to the periodontal ligament.
  • the root apex 13 refers to a proximal hole formed at the end of the tooth 10 .
  • the central root canal 14 refers to a root canal formed to connect between a pair of the side root canals 12 .
  • the proximal canal 15 is a small branched root canal observed at the apical end, and forms a root canal between the lateral root canal 12 and the root apex 13 .
  • FIG. 2 is a block diagram of an apparatus for manufacturing a tooth including a root canal for evaluation of a root canal filling process according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is an operation photograph of a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
  • the apparatus 100 for manufacturing a tooth including a root canal for evaluation of the root canal filling process includes a rendering unit 110 , a modeling unit 120 , a 3D printer unit 130 , an inspection unit 140 , It includes a cleaning unit 150 and a hardening unit 160 .
  • the rendering unit 110 may be provided to perform CT rendering on teeth.
  • the teeth may be real teeth or model teeth.
  • the modeling unit 120 may be provided to model the shape of the tooth and the root canal using the CT rendered file by the rendering unit 110 .
  • the 3D printer unit 130 may be provided to perform 3D printing according to the shape of the tooth and the root canal modeled by the modeling unit 120 .
  • the 3D printer unit 130 may include a build plate 131 and an irradiator 132 .
  • the build plate 131 may be provided on the resin film or the upper part of the water tank so that the tooth sample S is printed.
  • the irradiator 132 may be provided under the build plate 131, and may be cured by irradiating the patterned light to the resin film or the water tank to perform 3D printing.
  • the 3D printer unit 130 can be any device capable of 3D printing methods such as DLP and SLS.
  • the material (R) for 3D printing may be provided with a resin having a melting point of 230 degrees or more and 800 degrees or less so that the surface is not melted by the pressurized rootworm mechanism.
  • the material R may have a Rockwell hardness of 90 or more and 120 or less. If the Rockwell hardness is less than 90, it may be easily damaged because it is too soft.
  • the present invention may be characterized in that it is prepared to use ABS (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer resin) resin having the above-described physical properties as the material (R).
  • ABS acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer resin
  • the inspection unit 140 may be provided to inspect whether the tooth sample (S) manufactured by the 3D printer unit 130 is defective.
  • the cleaning unit 150 may be provided to wash and dry the tooth sample S confirmed as normal by the examination unit 140 .
  • the hardening unit 160 may be provided to finally complete the tooth 10 by hardening the tooth sample S washed and dried in the washing unit 150 .
  • FIG. 4 is a flowchart of a method of manufacturing a tooth including a root canal for evaluation of a root canal filling process according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a step of performing CT rendering of a tooth according to an embodiment of the present invention. is a flowchart of
  • the step (S10) of performing the CT rendering on the tooth may first be the step (S11) of obtaining a CT image of the tooth.
  • the step (S11) of obtaining a CT image of the tooth may be prepared to take a CT scan under conditions of transmittance of 80 kV and radiation dose of 8 mA.
  • a step (S12) of drawing a slice region of the tooth from the CT image and implementing it as a 3D image may be performed.
  • the step (S12) of drawing the slice region of the tooth from the CT image and implementing it as a 3D image is to draw each slice region of the CT image data taken through the rendering unit 110 made of software dedicated to CT rendering and implement it in 3D. can be provided.
  • the step (13) of converting the 3D image into an STL file may be performed.
  • FIG. 6 is a photo converted into a Molar: type V file according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a photo converted into a Bicuspid: type II file according to an embodiment of the present invention.
  • the STL file may be provided as a Molar file and a Bicuspid file.
  • the modeling of the shape of the tooth and the root canal using the CT rendered file (S20) may be performed.
  • Modeling the shape of the tooth and root canal using the CT-rendered file ( S20 ) may be performed by the modeling unit 120 .
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating the steps of modeling the shape of a tooth and a root canal using a CT-rendered file according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is an overall shape of Molar and Bicuspid files according to an embodiment of the present invention A perspective view is shown.
  • the step of loading the STL file ( S21 ) may be performed.
  • the Molar and Bicuspid files converted into STL files through CT rendering in the rendering unit 110 are loaded into design software, and the entire shape may be checked.
  • Figure 9 shows the Molar file, (b) shows the overall shape of the Bicuspid file loaded into the design software.
  • FIG. 10 is an exemplary diagram illustrating primary modeling data according to an embodiment of the present invention.
  • a step (S22) of obtaining primary modeling data by performing modeling of the lateral root canal and the apex with the smallest size feasible in 3D printing may be performed.
  • the shape and size of the lateral root canal 12 and the apical 13 are modeled. may be arranged to perform.
  • the diameter of the lateral root canal 12 may be modeled as 1 to 3 mm, and the diameter of the root apex 13 may be modeled as 0.5 to 0.6 mm.
  • the tooth sample when the diameter of the lateral root canal 12 is less than 1 mm, the tooth sample may be damaged when the inspection unit 140 inserts a k-file or the like into the root canal to perform the inspection. Accordingly, the diameter of the lateral root canal 12 may be provided to be 1 mm or more.
  • the liquid resin applied to the inner hole of the root canal may flow and clogging may occur.
  • step (S22) of obtaining primary modeling data by performing modeling on the lateral root canal and the apical apex with the smallest possible size in 3D printing in the primary modeling data, the central root canal and the near canal A step 23 of obtaining secondary modeling data by secondary modeling the shape of may be performed.
  • FIG. 11 is an exemplary diagram illustrating secondary modeling data according to an embodiment of the present invention.
  • the diameter of the central root canal 14 is 0.7 to 0.9 mm, and the central root canal ( When 14) is provided in plurality, the interval between the central root canals 14 may be modeled as 1 to 3 mm.
  • the adjacent canal 15 is formed within 3 mm from the root apex 13 . And, the closer to the root apex 13, the smaller the diameter can be modeled.
  • the diameter of the root apex 13 may be modeled as 0.5 to 0.8 mm.
  • FIG. 12 is an exemplary view showing a tooth sample according to the diameter of the root apex according to an embodiment of the present invention.
  • the liquid resin blocks the hole when the size is 0.4 mm. phenomenon occurred.
  • the diameter of the root apex 13 is modeled as 0.5 to 0.8 mm, thereby preventing the above problem.
  • 3D printing may be performed according to the modeled shape of the root canal to fabricate the tooth ( S30 ).
  • FIG. 13 is a flowchart of a step of manufacturing a tooth by performing 3D printing according to a shape of a modeled root canal part according to an embodiment of the present invention.
  • step of manufacturing a tooth by performing 3D printing according to the shape of the modeled root canal (S30) first, 3D printing is performed according to the shape of the modeled root canal to produce a tooth sample (S31). ) can be performed.
  • the 3D printer unit 130 performs the above-described 3D printing using the data completed from the modeling unit 120 to the secondary modeling. It may be provided to produce a tooth sample in this way.
  • the step (S32) of confirming whether the tooth sample is defective by checking the hole of the root apex of the tooth sample may be performed.
  • the inspection unit 140 uses k-file, etc. can be
  • the step (S33) of cleaning the normally manufactured tooth sample may be performed.
  • step (S33) of cleaning the normally manufactured tooth sample it may be provided to first perform ultrasonic cleaning on the tooth sample formed as the root canal is modeled.
  • ABS resin as a printing material
  • it is easy to clean with ethanol. Therefore, after preparing a washing solution in a ratio of 9:1 with sterile distilled water and ethanol, it may be prepared to be washed with an ultrasonic cleaner for 15 to 20 minutes.
  • the ethanol uses 99.9% absolute ethanol, the ultrasonic cleaning strength is strong, and the temperature can be set to 25°C.
  • it may be provided to wash the residue of the photocurable liquid resin by performing ultrasonic cleaning first.
  • the tooth sample may be provided to first perform ultrasonic cleaning, and then to remove the cleaning solution through second air cleaning.
  • the washing unit 150 may be provided to perform washing and drying twice to remove both the resin and the washing solution.
  • the step (S34) of manufacturing the tooth by UV curing the washed tooth sample may be performed.
  • the washed tooth sample in the case of a tooth sample that has been finally cleaned, it may be provided to harden for 30 minutes to 35 minutes using a UV curing machine (XYZPRINTING, Eeezcure180).
  • the final hardening sample may be prepared to complete tooth fabrication after reconfirming the degree of blockage of the apical apex 13 using #15 k-file (Dentsply).
  • step (S34) of manufacturing the tooth by UV curing the washed tooth sample check the degree of blockage of the root canal of the tooth to recheck whether it is defective, and further provide to expand the shape of the root canal and wash again when checking the defect can be
  • the access state to the root tip can be further confirmed using #35 h-file for final confirmation and standardization of the size and condition of the re-washed root canal in case of insufficient root canal condition after completion of tooth fabrication. If there is a clogging phenomenon, it can be prepared to complete the tooth production by repeating the cleaning process after reshaping the root canal with #30 Profile (Dentsply).

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Abstract

본 발명은 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재 및 이를 이용한 치아의 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용융점은 높지만 근관 형성시 k-file 과 같은 기구를 이용하여 후가공이 가능한 정도의 경도로 이루어질 수 있는 소재 및 근관충전과정의 평가를 위한 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재 및 이를 이용한 치아의 제작방법에 관한 것이다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 근관충전과정의 평가를 위한 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재에 있어서, 상기 소재는 가압근충기구에 의해 표면이 녹지 않도록 용융점이 230도 이상 800도 이하인 레진인 것을 특징으로 하는 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재를 제공한다. <대표도> 도 1

Description

근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재 및 이를 이용한 치아의 제작방법
본 발명은 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재 및 이를 이용한 치아의 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용융점은 높지만 근관 형성시 k-file 과 같은 기구를 이용하여 후가공이 가능한 정도의 경도로 이루어질 수 있는 소재 및 근관충전과정의 평가를 위한 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재 및 이를 이용한 치아의 제작방법에 관한 것이다.
종래에는 실습생들이 근관치료를 위한 근관충전과정에 대해 실습을 수행할 때 실제 발거된 치아를 사용해 왔다. 하지만, 치관과 치근의 상태가 좋은 충분한 수의 치아샘플을 얻기가 힘들고, 근관의 크기나 길이을 맞춘 같은 조건의 치아 샘플을 구하기가 어려웠기 때문에 실습생들의 근관충전과정을 평가할 때 신뢰성이 떨어질 수밖에 없었다.
이에 따라, 근관치료과정을 구강밖에서 실습하기 위해 3D 프린터로 제작된 치아들이 일부 제작되고는 있지만 종래의 제품들은 근관형성이나 충전과정에서 재료상 여러 문제점을 보이고 있다.
구체적으로, 근관충전과정은 흔히 180~220도의 열을 가해 근관충전재인 거터퍼쳐를 자르고 이를 녹여 3차원적으로 근관을 밀폐하는 가압근충방법을 사용한다. 그러나, 이렇게 열을 가할 때 시판되는 제품은 표면이 녹게되어 근관충전과정을 시행하기가 어려웠다.
일 예로, PLA의 경우 낮은 용융점으로 가압근충에 사용되는 기구를 적용했을 때 녹아내리는 성질을 보였으며, 무른 경도로 인해 손톱으로도 긁힐 정도의 성질을 갖는 문제가 있었다.
또한, BGS-7의 경우 용융점은 높지만 상대적으로 너무 경도가 높아 파일등의 형성기구를 사용하여 후가공을 수행하는 것이 어려워 역시 재료로 적당하지 않은 문제점이 있었다.
따라서, 용융점은 높지만 근관 형성시 k-file 과 같은 기구를 이용하여 후가공이 가능한 정도의 경도로 이루어질 수 있는 소재 및 근관충전과정의 평가를 위한 근관을 포함하는 치아의 제작방법이 필요하다.
<선행기술문헌>
한국등록특허 제10-1539089호
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 용융점은 높지만 근관 형성시 k-file 과 같은 기구를 이용하여 후가공이 가능한 정도의 경도로 이루어질 수 있는 소재 및 근관충전과정의 평가를 위한 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재 및 이를 이용한 치아의 제작방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 근관충전과정의 평가를 위한 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재에 있어서, 상기 소재는 가압근충기구에 의해 표면이 녹지 않도록 용융점이 230도 이상 800도 이하인 레진인 것을 특징으로 하는 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 소재는 로크웰 경도가 90 이상 120이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 소재는 ABS(아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체 수지) 레진인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 a) 치아에 대한 CT 렌더링을 수행하는 단계; b) 상기 CT 렌더링된 파일을 이용하여 근관부의 형상을 모델링하는 단계; 및 c) 상기 모델링된 근관부의 형상에 따라 3D 프린팅을 수행하여 치아를 제작하는 단계를 포함하며, 상기 c) 단계에서, 상기 3D 프린팅에 사용되는 소재는 ABS 레진인 것을 특징으로 하는 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재를 이용한 치아의 제작방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 a) 단계는, a1) 상기 치아에 대한 CT영상을 얻는 단계; a2) 상기 CT영상에서 상기 치아의 슬라이스 영역을 드로잉하여 3D이미지로 구현하는 단계; 및 a3) 상기 3D 이미지를 STL 파일로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 b) 단계는, b1) 상기 STL 파일을 불러오는 단계; b2) 3D 프린팅을 위한 최소 구현 가능 사이즈로 측방근관 및 치근첨에 대한 모델링을 수행하여 1차 모델링 데이터를 얻는 단계; 및 b3) 상기 1차 모델링 데이터에서, 중앙근관 및 부근관의 형태를 2차 모델링하여 2차 모델링 데이터를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 b2) 및 b3) 단계에서, 상기 측방근관, 치근첨, 중앙근관 및 부근관의 직경은 0.5mm 이상으로 모델링되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계는, c1) 상기 모델링된 근관부의 형상에 따라 3D 프린팅을 수행하여 치아샘플을 제작하는 단계; c2) 상기 치아샘플의 치근첨의 구멍을 확인하여 불량 여부를 확인하는 단계; c3) 정상으로 제작된 상기 치아샘플을 세척하는 단계; 및 c4) 세척된 상기 치아샘플을 UV경화시켜 치아를 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c3) 단계에서, 상기 치아샘플은 1차로 초음파 세척을 수행하여 광경화성 액체수지의 잔여물을 세척하도록 마련되며, 2차로 에어 세척을 통해 세척액이 제거되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c4) 단계 이후에, 상기 치아의 근관부의 막힘 정도를 확인하여 불량 여부를 재확인하고, 불량 확인 시 근관부 형상을 넓힌 후 다시 세척하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 가압근충기구에도 표면이 녹는 현상이 나타나지 않고, 근관형성시에도 적당한 경도로 표면이 삭제되는 양상을 보여 근관형성과정을 수행하기 용이하다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 치아를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 근관충전과정의 평가를 위한 근관을 포함하는 치아의 제작장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린터부의 작동 사진이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 근관충전과정의 평가를 위한 근관을 포함하는 치아의 제작방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 치아에 대한 CT렌더링을 수행하는 단계의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 Molar: type V 파일로 변환한 사진이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 Bicuspid: type II 파일로 변환한 사진이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 CT 렌더링된 파일을 이용하여 치아 및 근관부의 형상을 모델링하는 단계의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 Molar 및 Bicuspid 파일의 전체 형상을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 1차 모델링 데이터를 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 2차 모델링 데이터를 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 치근첨의 직경에 따른 치아샘플을 나타낸 예시도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 모델링된 근관부의 형상에 따라 3D 프린팅을 수행하여 치아를 제작하는 단계의 순서도이다.
본 발명에 따른 가장 바람직한 일 실시예는, 근관충전과정의 평가를 위한 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재에 있어서, 상기 소재는 가압근충기구에 의해 표면이 녹지 않도록 용융점이 230도 이상 800도 이하인 레진인 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 치아를 나타낸 예시도이다.
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명에 설명하고자하는 치아(10)의 주요 구성을 설명하도록 한다.
본 발명에서 치아(10)는 몸체(11), 측방근관(12), 치근첨(13), 중앙근관(14) 및 부근관(15)을 포함한다.
상기 몸체(11)는 치아의 외형을 형성하는 부분을 지칭한다.
상기 측방근관(12)은 주근관으로부터 수직으로 유래하여 치주인대와 연결되는 한 쌍의 근관을 지칭한다.
상기 치근첨(13)은 상기 치아(10)의 단부에 형성되는 근단공을 지칭한다.
상기 중앙근관(14)은 한 쌍의 상기 측방근관(12)사이를 연결하도록 형성되는 근관을 지칭한다.
상기 부근관(15)은 치근단부위에서 관찰되는 작은 분지형태의 근관으로서, 상기 측방근관(12)과 상기 치근첨(13) 사이의 근관을 형성한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 근관충전과정의 평가를 위한 근관을 포함하는 치아의 제작장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린터부의 작동 사진이다.
도 2에 도시된 것처럼, 근관충전과정의 평가를 위한 근관을 포함하는 치아의 제작장치(100)는 렌더링부(110), 모델링부(120), 3D 프린터부(130), 검사부(140), 세척부(150) 및 경화부(160)를 포함한다.
상기 렌더링부(110)는 치아에 대한 CT 렌더링을 수행하도록 마련될 수 있다. 여기서, 치아는 실제 치아일 수도 있고, 모형 치아일 수도 있다.
상기 모델링부(120)는 상기 렌더링부(110)에서 CT 렌더링된 파일을 이용하여 치아 및 근관부의 형상을 모델링하도록 마련될 수 있다.
상기 3D 프린터부(130)는 상기 모델링부(120)에서 상기 모델링된 치아 및 근관부의 형상에 따라 3D 프린팅을 수행하도록 마련될 수 있다.
도 3에 도시된 것처럼, 상기 3D 프린터부(130)는 빌드플레이트(131) 및 조사기(132)를 포함할 수 있다.
상기 빌드프레이트(131)는 수지 필름 또는 수조의 상부에 마련되어 치아샘플(S)이 프린팅되도록 마련될 수 있다.
상기 조사기(132)는 상기 빌드플레이트(131)의 하부에 마련되어, 상기 수지 필름 또는 수조에 패터닝된 광을 조사하여 경화시킴으로 3D 프린팅이 이루어지도록 할 수 있다.
상기 3D프린터부(130)는 DLP방식, SLS 등의 3D 프린팅 방법이 가능한 장치라면 모두 가능하다.
또한, 본 발명에 있어서, 3D 프린팅을 위한 소재(R)는 가압근충기구에 의해 표면이 녹지 않도록 용융점이 230도 이상 800도 이하인 레진으로 마련될 수 있다.
또한, 상기 소재(R)는 로크웰 경도가 90 이상 120이하로 마련될 수 있다. 로크웰 경도가 90보다 작을 경우, 너무 물러서 쉽게 손상될 수 있으며, 로크웰 경도가 120보다 클 경우, 실습 때 k-file 등으로 치아를 일부 삭제할 때 삭제가 이루어지지 않게 될 수 있다.
이를 위해 본 발명은 상기 소재(R)로 전술한 물성을 갖는 ABS(아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체 수지) 레진을 사용하도록 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 검사부(140)는 상기 3D 프린터부(130)로부터 제작된 치아샘플(S)에 대해 불량 여부를 검사하도록 마련될 수 있다.
상기 세척부(150)는 상기 검사부(140)로부터 정상으로 확인된 치아샘플(S)에 대해 세척하고 건조하도록 마련될 수 있다.
상기 경화부(160)는 상기 세척부(150)에서 세척 및 건조된 치아샘플(S)을 경화시켜 상기 치아(10)를 최종 완성하도록 마련될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 근관충전과정의 평가를 위한 근관을 포함하는 치아의 제작방법의 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 치아에 대한 CT렌더링을 수행하는 단계의 순서도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 근관충전과정의 평가를 위한 근관을 포함하는 치아의 제작방법은 먼저, 치아에 대한 CT 렌더링을 수행하는 단계(S10)를 수행할 수 있다.
치아에 대한 CT 렌더링을 수 행하는 단계(S10)는 먼저, 상기 치아에 대한 CT영상을 얻는 단계(S11)를 수행할 수 있다.
상기 치아에 대한 CT영상을 얻는 단계(S11)는 투과도는 80kV, 방사선량은 8mA의 조건으로 CT를 촬영하도록 마련될 수 있다.
80kV, 85kV, 90kV 및 8mA, 10mA의 조건으로 촬영된 cone beam CT의 영상 데이터를 확인하여 렌더링한 결과, 80KV 및 8mA의 값으로 촬영한 CT 영상이 가장 최적화되었으며, 타 조건의 경우 노이즈 발생 및 definition이 낮아지는 현상이 발생하였다.
따라서, 투과도는 80kV, 방사선량은 8mA의 조건으로 CT를 촬영하도록 마련됨이 바람직하다.
상기 치아에 대한 CT영상을 얻는 단계(S11) 이후에는, CT영상에서 치아의 슬라이스 영역을 드로잉하여 3D이미지로 구현하는 단계(S12)를 수행할 수 있다.
CT영상에서 치아의 슬라이스 영역을 드로잉하여 3D이미지로 구현하는 단계(S12)는, CT 렌더링 전용 소프트웨어로 이루어진 렌더링부(110)를 통해 촬영된 CT 영상 데이터의 각 슬라이스 영역을 드로잉하여 3D로 구현하도록 마련될 수 있다.
CT영상에서 치아의 슬라이스 영역을 드로잉하여 3D이미지로 구현하는 단계(S12) 이후에는, 3D 이미지를 STL 파일로 변환하는 단계(13)를 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 Molar: type V 파일로 변환한 사진이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 Bicuspid: type II 파일로 변환한 사진이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 3D 이미지를 STL 파일로 변환하는 단계(13)에서, 상기 STL 파일은 Molar 및 Bicuspid 파일로 마련될 수 있다.
치아에 대한 CT 렌더링을 수행하는 단계(S10) 이후에는, CT 렌더링된 파일을 이용하여 치아 및 근관부의 형상을 모델링하는 단계(S20)가 수행될 수 있다.
CT 렌더링된 파일을 이용하여 치아 및 근관부의 형상을 모델링하는 단계(S20)는 모델링부(120)에 의해 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 CT 렌더링된 파일을 이용하여 치아 및 근관부의 형상을 모델링하는 단계의 순서도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 Molar 및 Bicuspid 파일의 전체 형상을 나타낸 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, CT 렌더링된 파일을 이용하여 치아 및 근관부의 형상을 모델링하는 단계(S20)는 먼저, STL 파일을 불러오는 단계(S21)가 수행될 수 있다.
STL 파일을 불러오는 단계(S21)에서는, 상기 렌더링부(110)에서 CT 렌더링을 통해 STL 파일로 변환한 Molar, Bicuspid 파일을 디자인 소프트웨어로 불러온 뒤, 전체 형상을 확인하도록 마련될 수 있다.
도 9의 (a)는 Molar 파일, (b)는 Bicuspid 파일을 디자인 소프트웨어로 불러와 전체 형상을 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 1차 모델링 데이터를 나타낸 예시도이다.
STL 파일을 불러오는 단계(S21) 이후에는, 3D 프린팅에서 최소 구현 가능한 사이즈로 측방근관 및 치근첨에 대한 모델링을 수행하여 1차 모델링 데이터를 얻는 단계(S22)가 수행될 수 있다.
3D 프린팅에서 최소 구현 가능한 사이즈로 측방근관 및 치근첨에 대한 모델링을 수행하여 1차 모델링 데이터를 얻는 단계(S22)에서는, 상기 측방근관(12) 및 치근첨(13)의 형상 및 사이즈에 대한 모델링을 수행하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 측방근관(12)의 직경은 1~3mm, 치근첨(13)의 직경은 0.5~0.6mm로 모델링될 수 있다.
여기서, 상기 측방근관(12)의 직경은 1mm 미만이 될 경우, 상기 검사부(140)에서 근관에 k-file등이 삽입되어 검사를 수행할 때, 치아샘플이 파손될 수 있다. 따라서, 상기 측방근관(12)의 직경은 1mm 이상이 되도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 치근첨(13)의 직경은 0.5mm 미만으로 형성될 경우, 근관 내부 홀에 도포된 액체 수지가 흘러 들어가 막힘 현상이 발생할 수 있다.
도 11을 더 참조하면, 3D 프린팅에서 최소 구현 가능한 사이즈로 측방근관 및 치근첨에 대한 모델링을 수행하여 1차 모델링 데이터를 얻는 단계(S22) 이후에는, 1차 모델링 데이터에서, 중앙근관 및 부근관의 형태를 2차 모델링하여 2차 모델링 데이터를 얻는 단계(23)가 수행될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 2차 모델링 데이터를 나타낸 예시도이다.
1차 모델링 데이터에서, 중앙근관 및 부근관의 형태를 2차 모델링하여 2차 모델링 데이터를 얻는 단계(23)에서, 중앙근관(14)의 직경은 0.7~0.9mm로 형성되며, 상기 중앙근관(14)이 복수로 마련될 때, 상기 중앙근관(14) 사이의 간격은 1~3mm로 모델링될 수 있다.
또한, 1차 모델링 데이터에서, 중앙근관 및 부근관의 형태를 2차 모델링하여 2차 모델링 데이터를 얻는 단계(23)에서, 상기 부근관(15)은 치근첨(13)으로부터 3mm내 범위에서 형성되며, 치근첨(13)에 가까울수록 직경이 작아지도록 모델링될 수 있다.
여기서, 상기 치근첨(13)의 직경은 0.5~0.8mm로 모델링될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 치근첨의 직경에 따른 치아샘플을 나타낸 예시도이다.
도 12를 참조하면, 치근첨(13)의 사이즈를 0.4mm, 0.5mm, 0.6mm가 되도록 프린팅한 결과, 내부 근관 및 치근첨 구현 여부를 확인하였을 때, 0.4mm일 때 액체 수지가 구멍을 막는 현상이 발생했다.
따라서, 상기 치근첨(13)의 직경은 0.5~0.8mm로 모델링되어 상기 문제를 방지할 수 있다.
CT 렌더링된 파일을 이용하여 치아 및 근관부의 형상을 모델링하는 단계(S20) 이후에는, 모델링된 근관부의 형상에 따라 3D 프린팅을 수행하여 치아를 제작하는 단계(S30)가 수행될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 모델링된 근관부의 형상에 따라 3D 프린팅을 수행하여 치아를 제작하는 단계의 순서도이다.
도 13을 참조하면, 모델링된 근관부의 형상에 따라 3D 프린팅을 수행하여 치아를 제작하는 단계(S30)는, 먼저, 모델링된 근관부의 형상에 따라 3D 프린팅을 수행하여 치아샘플을 제작하는 단계(S31)가 수행될 수 있다.
모델링된 근관부의 형상에 따라 3D 프린팅을 수행하여 치아샘플을 제작하는 단계(S31)에서는 상기 모델링부(120)에서2차 모델링까지 완료된 데이터를 이용하여 상기 3D 프린터부(130)가 전술한 3D 프린팅 방법으로 치아샘플을 제작하도록 마련될 수 있다.
모델링된 근관부의 형상에 따라 3D 프린팅을 수행하여 치아샘플을 제작하는 단계(S31) 이후에는, 치아샘플의 치근첨의 구멍을 확인하여 불량 여부를 확인하는 단계(S32)가 수행될 수 있다.
치아샘플의 치근첨의 구멍을 확인하여 불량 여부를 확인하는 단계(S32)는, 검사부(140)가 k-file 등을 이용하여 치아샘플에 형성된 치근첨의 홀의 막힘 여부 및 형성 상태를 확인하도록 마련될 수 있다.
치아샘플의 치근첨의 구멍을 확인하여 불량 여부를 확인하는 단계(S32) 이후에는, 정상으로 제작된 상기 치아샘플을 세척하는 단계(S33)가 수행될 수 있다.
정상으로 제작된 상기 치아샘플을 세척하는 단계(S33)에서는 근관이 모델링된 바와 같이 형성된 치아 샘플에 대해 1차로 초음파 세척을 수행하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 프린팅 원료의 ABS레진의 경우 에탄올로 세척이 용이하다. 따라서, 멸균증류수와 에탄올을 9:1 비율로 세척액을 제작한 뒤, 초음파 세척기로 15분 내지 20분간 세척을 진행하도록 마련될 수 있다. 여기서, 에탄올은 99.9%의 무수 에탄올을 사용하며, 초음파 세척 강도는 강이고, 온도는 25℃로 설정될 수 있다.
이처럼, 1차로 초음파 세척을 수행하여 광경화성 액체수지의 잔여물을 세척하도록 마련될 수 있다.
정상으로 제작된 상기 치아샘플을 세척하는 단계(S33)에서, 상기 치아샘플은 1차로 초음파 세척을 수행한 다음, 2차로 에어 세척을 통해 세척액이 제거하도록 마련될 수 있다.
이처럼 상기 세척부(150)는 2차례에 걸쳐 세척을 진행하고 건조를 수행하도록 마련되어 레진 및 세척액을 모두 제거하도록 마련될 수 있다.
정상으로 제작된 상기 치아샘플을 세척하는 단계(S33) 이후에는, 세척된 상기 치아샘플을 UV경화시켜 치아를 제작하는 단계(S34)가 수행될 수 있다.
세척된 상기 치아샘플을 UV경화시켜 치아를 제작하는 단계(S34)는, 최종 세척이 완료된 치아샘플의 경우 UV 경화기(XYZPRINTING, Eeezcure180)를 사용하여 30분 내지 35분 동안 경화시키도록 마련될 수 있다. 그리고, 최종 경화가 완료된 샘플은 #15 k-file (Dentsply)를 이용하여 치근첨(13) 단공의 막힘정도를 재확인한 뒤 치아 제작을 완료하도록 마련될 수 있다.
세척된 상기 치아샘플을 UV경화시켜 치아를 제작하는 단계(S34) 이후에, 상기 치아의 근관부의 막힘 정도를 확인하여 불량 여부를 재확인하고, 불량 확인 시 근관부 형상을 넓힌 후 다시 세척하도록 더 마련될 수 있다.
구체적으로, 치아 제작 완료 후 불충분한 근관상태시 최종확인과 재세척근관의 크기 및 근관상태의 표준화를 위해 #35 h-file을 이용하여 치근단까지의 접근상태를 더 확인할 수 있다. 막힘 현상이 있는 경우, #30 Profile (Dentsply)로 근관재형성후 세척과정을 반복하여 치아 제작을 완료하도록 마련될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
<부호의 설명>
10: 치아
11: 몸체
12: 측방근관
13: 치근첨
14: 중앙근관
15: 부근관
100: 근관충전과정의 평가를 위한 근관을 포함하는 치아의 제작장치
110: 렌더링부
120: 모델링부
130: 3D 프린터부
131: 빌드플레이트
132: 조사기
140: 검사부
150: 세척부
160: 경화부

Claims (10)

  1. 근관충전과정의 평가를 위한 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재에 있어서,
    상기 소재는 가압근충기구에 의해 표면이 녹지 않도록 용융점이 230도 이상 800도 이하인 레진인 것을 특징으로 하는 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소재는 로크웰 경도가 90 이상 120이하인 것을 특징으로 하는 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 소재는 ABS(아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체 수지) 레진인 것을 특징으로 하는 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재.
  4. a) 치아에 대한 CT 렌더링을 수행하는 단계;
    b) 상기 CT 렌더링된 파일을 이용하여 근관부의 형상을 모델링하는 단계; 및
    c) 상기 모델링된 근관부의 형상에 따라 3D 프린팅을 수행하여 치아를 제작하는 단계를 포함하며,
    상기 c) 단계에서, 상기 3D 프린팅에 사용되는 소재는 ABS 레진인 것을 특징으로 하는 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재를 이용한 치아의 제작방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 a) 단계는,
    a1) 상기 치아에 대한 CT영상을 얻는 단계;
    a2) 상기 CT영상에서 상기 치아의 슬라이스 영역을 드로잉하여 3D이미지로 구현하는 단계; 및
    a3) 상기 3D 이미지를 STL 파일로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재를 이용한 치아의 제작방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    b1) 상기 STL 파일을 불러오는 단계;
    b2) 3D 프린팅을 위한 최소 구현 가능 사이즈로 측방근관 및 치근첨에 대한 모델링을 수행하여 1차 모델링 데이터를 얻는 단계; 및
    b3) 상기 1차 모델링 데이터에서, 중앙근관 및 부근관의 형태를 2차 모델링하여 2차 모델링 데이터를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재를 이용한 치아의 제작방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 b2) 및 b3) 단계에서,
    상기 측방근관, 치근첨, 중앙근관 및 부근관의 직경은 0.5mm 이상으로 모델링되는 것을 특징으로 하는 치아의 3D 프린팅용 소재를 이용한 치아의 제작방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    c1) 상기 모델링된 근관부의 형상에 따라 3D 프린팅을 수행하여 치아샘플을 제작하는 단계;
    c2) 상기 치아샘플의 치근첨의 구멍을 확인하여 불량 여부를 확인하는 단계;
    c3) 정상으로 제작된 상기 치아샘플을 세척하는 단계; 및
    c4) 세척된 상기 치아샘플을 UV경화시켜 치아를 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재를 이용한 치아의 제작방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 c3) 단계에서,
    상기 치아샘플은 1차로 초음파 세척을 수행하여 광경화성 액체수지의 잔여물을 세척하도록 마련되며, 2차로 에어 세척을 통해 세척액이 제거되도록 마련된 것을 특징으로 하는 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재를 이용한 치아의 제작방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 c4) 단계 이후에,
    상기 치아의 근관부의 막힘 정도를 확인하여 불량 여부를 재확인하고, 불량 확인 시 근관부 형상을 넓힌 후 다시 세척하도록 마련된 것을 특징으로 하는 근관을 포함하는 치아의 3D 프린팅용 소재를 이용한 치아의 제작방법.
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