KR20200071026A

KR20200071026A - 치아 부품의 설계와 제작을 위한 방법

Info

Publication number: KR20200071026A
Application number: KR1020190162404A
Authority: KR
Inventors: 한스-크리스티안 슈나이더; 올리버 노바라; 다니엘 바이스; 페터 포르노프
Original assignee: 시로나 덴탈 시스템스 게엠베하; 덴츠플라이 시로나 인코포레이티드
Priority date: 2018-12-10
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2020-06-18
Also published as: AU2019275653B1; US20200179082A1; EP3666220B1; BR102019026065A2; CN111281581A; EP3666220A1; US11771523B2; CA3064346A1; CN111281581B; JP6959317B2; JP2020093098A

Abstract

본 발명은 치아 부품의 삼차원 모델이 CAD 장치에 의해서 설계되고, 상기 삼차원 모델에 기초하여 상기 치아 부품이 CAM 장치에 의해서 제작되는, 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법에 관한 것이다. 환자가 참석해야 하는 치과 치료 기간의 길이가 단축되도록, 치아 부품의 설계와 제작에 필요한 시간을 현저하게 단축시키는 방법을 제공하기 위해서, 본 발명은 상기 삼차원 모델이 적어도 하나의 제1 표면 부분을 가진 제1 삼차원 서브모델이 설계되는 적어도 하나의 제1 설계 단계와, 적어도 하나의 제2 표면 부분을 가진 제2 삼차원 서브모델이 설계되는 제2 설계 단계에서 제작되고, 제2 설계 단계 전에 제1 설계 단계가 완료되고, 제2 삼차원 서브모델의 설계가 완료되기 전에 상기 CAM 장치가 제1 삼차원 서브모델에 기초하여 상기 치아 부품의 제1 표면 부분의 제작을 시작하는 것을 제안하였다.

Description

치아 부품의 설계와 제작을 위한 방법{METHOD FOR THE DESIGN AND MANUFACTURE OF A DENTAL COMPONENT}

본 발명은 치아 부품의 설계와 제작을 위한 방법에 관한 것이다. 상기 치아 부품은, 예를 들면, 인레이(inlay), 온레이(onlay), 오버레이(overlay), 베니어(veneer), 치관(dental crown), 브리지, 임플란트 치관(implant crown) 또는 즉시 임플란트(immediate implant)와 같은, 치아 보형물일 수 있다. 상기 치아 부품이 바이트 스플린트(bite splint) 또는 인상용 트레이(impression tray)일 수도 있다.

아래에서는, 치아 보형물 특히 치관의 설계와 제작의 예를 이용하여 알려진 방법을 설명할 것이다. 치아 보형물은 부착을 위해 턱에 연결된 부착 요소를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 부착 요소는 준비된 치아(준비된 치아 뿌리(prepared tooth stump)라고도 알려져 있다)일 수 있다. 대체 형태로서, 상기 부착 요소가 임플란트의 받침대(abutment)일 수도 있다.

치아 보형물의 설계와 제작을 위해서는, 일반적으로 치아 보형물의 삼차원 모델이 CAD 장치에 의해서 먼저 설계된 다음, 상기 삼차원 모델에 기초하여 CAM 장치에 의해서 치아 보형물이 제작된다.

통상적으로, 치과의사가 치아 보형물을 수용하도록 치아를 준비시킨 후, 준비된 치아의 삼차원 형상이 결정된다.

이것은 종종 디지털화 방법(digitizing method)을 이용하여 수행된다. 많은 경우에 있어서 준비된 치아의 삼차원 형상은 치과 기공사가 이 삼차원 형상에 기초하여 상응하는 치아 보형물을 설계하고 제작하도록 외부 치과 기공실(dental laboratory)로 보내진다.

치아 보형물이 설계되고 제작될 때까지, 환자는 상응하는 준비된 치아로 생활해야 하고, 이것은 환자에 대한 상당한 제한을 의미할 수 있다.

따라서, 치아 보형물이 치과 기공사의 도움없이 치과의사의 실무에서 점점 더 빈번하게 만들어진다. 이러한 방법은, 예를 들면, DE 195 18 702 C2에 의해 알려져 있다.

제1 단계에서는, 복원되고 준비될 치아의 기하학적 구조와 필요하다면 그 주위의 기하학적 구조, 그리고 어쩌면 대합치(antagonist teeth)의 기하학적 구조도 전자적으로 기록되고 저장된다.

다음 단계에서는, 준비된 치아의 영상이 해석된다. 준비 가장자리(preparation edge)(종종 준비 경계 또는 준비 라인이라고도 한다), 다시 말해서, 치아 보형물이 복원될 치아에 부착되는 표면을 둘러싸는 가장자리가 상기 영상에서 확인된다. 이것은 경험이 풍부한 치과의사에 의해서 수동으로 달성될 수 있거나 알고리즘을 이용하여 소프트웨어에 의해서 부분적으로나 심지어 전적으로 자동으로 달성될 수 있다.

마지막으로, 치아 보형물의 삼차원 모델이 CAD 장치를 이용하여 설계된다. 상기 삼차원 모델의 설계 후에, 상기 치아 부품이 알려진 방법으로 CAM 장치에서 재료의 덩어리로부터 최종적으로 그라인딩 또는 밀링처리된다.

그 다음에 치아 보형물이 환자의 턱에 삽입될 수 있고 UV-경화 접착제에 의해서 부착 요소에 부착될 수 있다.

특히 복잡한 형상을 가진 치아 보형물의 경우에는, 상기한 절차에 비교적 긴 시간이 걸릴 수 있다.

여기에서 특히 시간이 걸리는 것은, 한편으로는, 치아 보형물의 보이는 쪽의 설계인데, 치과의사의 경험이 한 몫을 하고 정확한 형상은 환자와의 상담 후에 결정할 필요가 있을 수 있기 때문이다, 그리고 다른 한편으로는, 보이지 않는 기초 부분, 다시 말해서, 상기 부착 요소와 마주 대하는 치아 보형물의 부분의 제거식 기계가공(subtractive machining)이다.

동일한 방식으로, 바이트 스플린트(bite splint) 또는 개별화된 인상용 트레이(individualized impression tray)가 설계되고 제작될 수 있고, 이러한 부품들은 턱에 부착되지 않는다.

상기한 종래 기술에 기초하여, 본 발명의 목적은 환자가 참석해야 하는 치과 치료 기간의 길이를 단축시키기 위해서 치아 부품의 설계와 제작에 필요한 시간을 현저하게 감소시키는 방법을 제공하는 것이다

본 발명에 따르면, 이 목적은, 상기 삼차원 모델이 제1 삼차원 서브모델이 적어도 하나의 제1 표면 부분을 가지게 설계되는 적어도 하나의 제1 설계 단계와, 제2 삼차원 서브모델이 적어도 하나의 제2 표면 부분을 가지게 설계되는 제2 설계 단계에서 제작되고, 제2 설계 단계 전에 제1 설계 단계가 완료되고, 제2 삼차원 서브모델의 설계가 완료되기 전에 상기 CAM 장치가 제1 삼차원 서브모델에 기초하여 상기 치아 부품의 제1 표면 부분의 제작을 시작한다는 점에서 상기한 방법으로 달성된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 상기 삼차원 모델이, 연속적으로 및/또는 다른 속도로 설계되는 삼차원 서브모델(submodel)로 나누어진다. 상기 치아 부품의 제작은 제1 삼차원 서브모델의 설계가 완료되는 즉시 시작된다.

바람직한 하나의 실시례에서는, 상기 치아 부품의 제작이 소재로부터의 제거식 제작 방법(subtractive manufacturing method)에 의해서 수행된다. 밀링 또는 그라인딩과 같은 기계가공을 이용하는 것이 특히 바람직하다.

대체 실시례에서는, 상기 치아 부품의 제작이 추가식 제작 방법(additive manufacturing method)에 의해, 바람직하게는 삼차원 인쇄를 통하여 수행된다.

바람직한 하나의 실시례에서는, 제1 삼차원 서브모델의 제1 표면 부분이 상기 치아 부품의 제1 표면 부분에 해당하고, 제2 삼차원 서브모델의 제2 표면 부분이 상기 치아 부품의 제2 표면 부분에 해당한다. 다시 말해서, 상기 치아 부품의 표면의 일부분이 제1 삼차원 서브모델에 의해서 나타내어지고, 상기 치아 부품의 표면의 다른 부분이 제2 삼차원 서브모델에 의해서 나타내어진다.

만들어질 치아 부품의 제1 표면 부분을 한정하는 제1 삼차원 서브모델이 설계되는 즉시, 상기 치아 부품의 이 표면 부분의 제작이 시작되고 제2 삼차원 서브모델은 여전히 설계되고 있다.

기본적으로, 본 발명에 따른 방법은 상기 치아 부품의 표면 구조의 적어도 한 부분에 대한 제1 정보를 이용할 수 있는 즉시 상기 치아 부품의 제작을 시작한다. 설계를 반드시 두 개의 설계 단계로 분할할 필요는 없다. 대신에, 설계를 각각 상응하는 삼차원 서브모델을 만들어내는 두 개보다 많은 설계 단계로 분할하는 것이 유리할 수 있다. 삼차원 서브모델이 만들어지는 즉시, 이 삼차원 서브모델에 의해서 한정된 상기 치아 부품의 표면 부분의 제작을 시작할 수 있다.

대체 실시례에서는, 알고리즘을 이용하여 제1 설계 단계에서 삼차원 러프 모델(rough model)을 제1 삼차원 서브모델로 설계하고, 제2 설계 단계에서 삼차원 파인 모델(fine model)을 제2 삼차원 서브모델로 설계하고,

a) 제거식 제작 방법이 이용되어 삼차원 러프 모델의 부피가 삼차원 파인 모델의 부피보다 크거나,

b) 추가식 제작 방법이 이용되어 삼차원 러프 모델의 부피가 삼차원 파인 모델의 부피보다 작다.

이 경우에, 삼차원 러프 모델의 부피는 제1 삼차원 서브모델의 적어도 하나의 표면 부분에 의해서 제한되고, 삼차원 파인 모델의 부피는 제2 삼차원 서브모델의 적어도 하나의 표면 부분에 의해서 제한된다.

삼차원 모델을 상기 치아 부품의 다른 표면 부분들을 나타내는 삼차원 서브모델로 분할하는 대신에, 이 실시례는 러프 모델과 파인 모델로 분할된다.

상기 러프 모델은 알고리즘을 이용하여 컴퓨터 지원 방식으로 자동적으로 만들어질 수 있다. 경험적인 값(empirical values)이 이 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 삼차원 러프 모델의 설계가, 이전 설계의 삼차원 모델에 기초하여, 딥 러닝과 같은, 머신 러닝(컨볼루션 신경망, CNN)을 위한 인공 신경망을 이용하여 자동적으로 수행될 수 있다.

대체 실시형태로 또는 결합하여, 상기 삼차원 러프 모델의 설계가 치아 부품 유형에 기초하여 자동적으로 수행될 수 있다. 치아 부품 유형은, 선택적으로 치아 보형물이 부착되도록 되어 있는 치아의 위치에 따라 세분된, 인레이, 온레이, 베니어, 치관, 브리지, 임플란트 치관 또는 즉시 임플란트와 같은 치아 보형물 유형, 또는 바이트 스플린트 또는 인상용 트레이와 같은 부품 유형을 포함할 수 있다.

설계를 시작하기 전에, 일반적으로 어떤 유형의 치아 부품을 제작할 것인지가 알려져 있다. 이 정보는 삼차원 러프 모델의 설계에서 자동적으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 상부 왼쪽 송곳니(ref. 23)에 대해 치관이 제작되어야 한다는 것이 결정되면, 이 정보는 삼차원 러프 모델의 설계에 이용될 수 있다.

상기 치아 부품용 소재로서 층을 이룬 베니어링 세라믹(layered veneering ceramic)을 가진 세라믹 하드 코어 프레임(ceramic hard core frame)을 이용하는 것이 통상적이다. 상기 세라믹의 각 층은 다른 색깔을 가지고 있기 때문에, 제작될 치아 부품의 색깔은 소재 내에서의 삼차원 파인 모델의 배치상태(positioning)에 따라 결정된다. 결과적으로, 삼차원 러프 모델은 삼차원 파인 모델과 본질적으로 동일할 수 있지만, 제거식 제작 방법을 이용하면, 삼차원 러프 모델의 부피가 삼차원 파인 모델의 부피보다 크기 때문에, 삼차원 파인 모델은 원하는 색깔을 얻기 위해서 삼차원 러프 모델 내에서 이동될 수 있다. 삼차원 러프 모델 내에서 삼차원 파인 모델의 위치가 결정되는 즉시, 상기 치아 부품이 최종적으로 만들어질 수 있다.

제2 설계 단계를 수행하는 동안 상기 치아 부품의 보이는 표면의 모델링은 종종 시간이 걸린다. 또한, 씹는 동안 대합치와 상기 치아 부품 사이의 접촉이 어느 장소에서 있어야 하는지가 결정되어야 한다. 이 경우에, 환자의 시간이 걸리는 관여(involvement)가 필요할 수도 있다. 하지만, 경험이 풍부한 치과의사의 이러한 본질적으로 설계 관련 개입(intervention)은 제작될 치아 부품의 표면 부분에 단지 비교적 작은 영향을 미친다.

삼차원 러프 모델을 이용하면, 제2 설계 단계가 완료되기 전에 상기 치아 부품의 대략적인 형상이 쉽게 결정될 수 있다. 그 다음에 치아 부품이, 예를 들면, 상기 치아 부품의 원하는 형상과 개략적으로 부합하는 스크러빙 공정(scrubbing process)으로 제작될 수 있다. 제2 설계 단계가 종료되는 즉시 마무리 공정이 실행되고, 따라서 상기 치아 부품의 정확한 원하는 최종 형상이 정해진다.

하지만, 제거식 제작 방법의 경우에는, 파인 모델의 부피가 러프 모델의 부피 내에 있다는 것을 주의해야 한다. 따라서 파인 모델이 더 이상 제작될 수 없는 러프 모델의 제작 동안에 소재로부터 아주 많은 재료를 제거하는 것은 가능하지 않다.

하지만, 삼차원 인쇄와 같은 추가식 제작 방법의 경우에는, 러프 모델의 제작 동안 파인 모델이 재료를 전혀 제공하지 않는 장소에 다른 재료가 이미 부착되기 때문에, 러프 모델의 부피가 파인 모델의 부피 내에 있어야 한다.

상기 삼차원 러프 모델의 자동적인 설계는, 딥 러닝과 같은, 머신 러닝(컨볼루션 신경망, CNN)을 위한 인공 신경망을 이용하는 바람직한 실시례에서 수행된다. 이 기술은 삼차원 러프 모델이 어떻게 결정될 수 있는지를 학습하기 위해서 이전 설계의 삼차원 모델을 이용한다. 이전의 삼차원 모델을 이용하여, 소프트웨어가 준비될 상기 치아 부품의 치수를 학습할 수 있다. 삼차원 러프 모델에 대한 특정 치수를 액세스할 수 있는 테이블(table)에 저장하는 것도 가능하다.

통상적으로, 삼차원 모델의 설계 전에, 적어도 설계될 상기 치아 부품과 접촉하도록 되어 있는 구역에서, 상기 부착 요소의 삼차원 형상이 캡쳐되거나 결정되고, 상기 삼차원 모델의 설계가 상기 부착요소의 캡쳐되거나 결정된 삼차원 형상에 기초하여 수행되면, 유리하다.

상기 부착 요소가 임플란트, 받침대(abutment) 또는 임플란트 본체(implant body)이면, 상기 부착 요소의 삼차원 형상은 이미 알려져 있다. 단지 어떤 임플란트가 사용되었는지를 결정할 필요가 있다. 삼차원 형상의 추가적인 캡쳐링(capturing)은 통상적으로 필요하지 않다.

하지만, 상기 부착 요소가 상응하게 준비된 치아이면, 부착 요소의 실제 삼차원 형상이 결정되어야 한다.

이러한 목적을 위해, 예를 들면, 실리콘 인상재(silicone impression)가 환자로부터 떼내질 수 있고, 석고 모형이 만들어지고 디지털화될 수 있다.

하지만, 상기 절차의 속도를 높이기 위해서, 캡쳐링이 삼차원 스캐너를 이용하여 구강내에서 최상으로 수행되면 유리하다. 맨 먼저, 상기 부착 요소, 다시 말해서, 예를 들면, 준비된 치아와 어쩌면 인접 치아를 캡쳐하기만 하면 된다.

이 정보는 상기 치아 부품의 제작을 시작하는데 충분한데, 그 이유는 상기 치아 부품의 최대 측면 확대(maximum lateral expansion)가 어느 정도이고 준비된 치아에 상응하는 상기 치아 부품의 삼차원 모델의 표면이 어떤 모습인지가 이미 밝혀져 있기 때문이다.

일반적으로, 치과의사는 반대쪽 턱 부분의 상응하는 삼차원 영상도 생성할 것이다. 또한, 두 개의 턱의 배치상태와 대합치에 대한 만들어질 치아 부품의 배치상태 또한 결정하기 위해서, 닫힌 치아 상태(closed dentition)의 영상은 보통 측면으로부터 포착된다.

닫힌 치아 상태의 삼차원 캡쳐링과 반대쪽 턱 부분의 삼차원 캡쳐링 동안, 치아 부품의 제작은 적어도 형상이 이미 알려져 있는 표면 부분에 대해서 이미 진행될 수 있다.

다른 바람직한 실시례에서는, 준비 접촉면(preparation contact surface)이 상기 부착 요소의 삼차원 형상에 기초하여 결정되고, 제1 설계 단계에서, 상기 준비 접촉면과 접촉하는 표면 부분이 제1 삼차원 서브모델에 포함된다. 이 표면 부분이 설계되는 즉시, 상기 준비 접촉면과 접촉하는 치아 부품의 표면의 제작이 시작될 수 있다.

상기 준비 접촉면의 결정은 알고리즘을 이용하여 자동적으로 최상으로 수행될 수 있다. 상기 준비 접촉면을 한정하기 위해서, 소위 준비 가장자리가 결정될 수 있다. 상기 준비 가장자리는 상기 준비 접촉면의 한계를 정한다.

상기 준비 접촉면은 상기 치아 부품과 접촉하도록 되어 있는 표면의 일부분을 포함할 수 있다. 상기 준비 접촉면은 또한 상기 치아 부품과 접촉하도록 되어 있는 모든 표면을 포함할 수도 있다. 상기 준비 접촉면이 상기 치아 부품과 접촉해서는 안 되는 제1 삼차원 서브모델의 다른 표면 부분을 포함할 수도 있다.

흔히, 제작될 치아 부품의 표면은 상기 부착 요소로부터 멀어지게 향하는 상단면(top surface)과, 상기 부착 요소를 향하는 바닥면(bottom surface)을 가지고 있다. 따라서 상기 바닥면은 항상 상기 준비 가장자리를 포함한다.

상기 방법의 바람직한 하나의 실시례에서는, 제1 표면 부분이 제작될 치아 부품의 바닥면이고, 제2 표면 부분이 제작될 치아 부품의 상단면이다. 상기 부착 요소와 인접 치아의 알려진 위치에서는, 상기 바닥면이 알려져 있고 따라서 설계 관련 개입을 요하지 않기 때문에, 제작될 치아 부품의 바닥면의 모델링은 비교적 간단하고 경험이 풍부한 치과의사의 수동적 개입을 요하지 않고 컴퓨터로 제어될 수 있다.

상기 바닥면의 설계가 비교적 간단하게 이루어질 수 있어서 컴퓨터 지원을 받을 수 있더라도, 특히 상기 바닥면이 오목하게 만곡되어 있고 준비된 치아를 수용하기 위한 공동을 가지고 있을 때, 이 바닥면의 제작은 종종 시간이 매우 많이 걸린다. 따라서, 치과의사가 치아 부품의 정상면(cap surface)에 대한 컴퓨터 지원 모델링으로 여전히 분주한 동안 제작될 치아 부품의 바닥면의 제작이 시작될 수 있으면 매우 유리하다.

제2 설계 단계에서, 제1 삼차원 러프 서브모델과 제2 삼차원 서브모델이 알고리즘을 이용하여 자동적으로 설계되고, 제2 설계 단계가 완료되기 전에 상기 삼차원 러프 서브모델에 상응하는 치아 부품의 표면의 제작이 시작되면 유리할 수 있다. 이 경우에도, 제거식 제작 방법을 이용하면, 상기 삼차원 러프 서브모델의 부피가 제2 삼차원 서브모델의 부피보다 크고, 추가식 제작 방법을 이용하면, 상기 삼차원 러프 서브모델의 부피가 제2 삼차원 서브모델의 부피보다 작다.

제2 설계 단계의 수행 동안 상기 치아 부품의 보이는 부분의 모델링은 종종 시간이 걸린다. 또한, 씹는 동안 대합치와 상기 치아 부품 사이의 접촉이 어느 장소에서 있어야 하는지가 결정되어야 한다. 이 경우에, 환자의 시간이 걸리는 관여가 필요할 수도 있다. 하지만, 경험이 풍부한 치과의사의 이러한 본질적으로 설계 관련 개입은 제작될 치아 부품의 표면 부분에 단지 비교적 작은 영향을 미친다.

삼차원 러프 모델을 이용하면, 제2 설계 단계가 완료되기 전에 상기 치아 부품의 대략적인 형상이 쉽게 결정될 수 있다.

상기 삼차원 러프 모델의 자동적인 설계는, 상기한 삼차원 러프 모델에서와 같이, 딥 러닝과 같은, 머신 러닝(컨볼루션 신경망, CNN)을 위한 인공 신경망을 이용하는 바람직한 실시례에서 수행된다. 이 기술은 삼차원 러프 모델이 어떻게 결정될 수 있는지를 학습하기 위해서 이전 설계의 삼차원 모델을 이용한다. 이전의 삼차원 모델을 이용하여, 소프트웨어가 준비될 상기 치아 부품의 치수를 학습할 수 있다. 삼차원 러프 모델에 대한 특정 치수를 액세스할 수 있는 테이블(table)에 저장하는 것도 가능하다.

그 동안에, 다시 말해서, 제1 삼차원 서브모델의 설계 후에, 인접 치아에 대한 횡방향 거리 또는 대향하는 치아(대합치)에 대한 거리와 같은, 이용할 수 있는 정보를 참고할 수도 있다.

이 실시례에서는, 상기 삼차원 모델이 먼저, 각각 다른 표면 부분을 묘사하는 두 개의 삼차원 서브모델로 세분된다. 일단 제1 삼차원 서브모델이 설계되면, 상기 삼차원 서브모델에 상응하는 표면 부분에서 치아 부품의 제작이 시작된다.

제2 삼차원 서브모델이 두 개의 서브모델인, 러프 서브모델(rough submodel)과 파인 서브모델(fine submodel)로 세분된다. 이 경우에도, 상기 러프 서브모델이 설계되는 즉시, 상기 러프 서브모델의 제작이 시작될 수 있다. 일부 표면 부분은 이제 완료되었고 다른 표면 부분에서는 적어도 대략적으로 원하는 외형을 가지고 있는 치아 부품이, 제2 삼차원 서브모델의 파인 서브모델의 시간이 걸리는 설계가 완료되는 즉시, 완전히 제작될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 치아 부품의 시간이 걸리는 제작을 시작하기 위해서 삼차원 모델의 완전한 설계 전에 제작될 치아 부품의 표면에 대한 이용가능한 정보의 적어도 일부가 이용된다. 추가적인 정보를 이용할 수 있는 즉시, 이 추가적인 정보도 상기 치아 부품의 제작을 계속하거나 개선하기 위해서 이용될 수 있다. 예를 들면, 제2 설계 단계에서, 치과의사는 상단면, 다시 말해서, 대합치 대향 표면(antagonist-facing surface)이 설계되기 전에 제작될 치아 부품의 측면(lateral surface)을 먼저 설계할 수 있다. 상기 측면의 설계가 확정되는 즉시, 상기 치아 부품의 측면의 제작이 시작될 수 있다.

본 발명의 추가적인 장점, 특징 및 가능한 사용예를 첨부된 도면과 바람직한 실시례의 아래의 설명을 이용하여 설명한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 방법의 제1 실시례의 각각의 단계의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 방법의 제2 실시례의 방법 단계의 개략도이다.

도 1 내지 도 6에 기초하여, 본 발명에 따른 방법의 제1 실시례를 설명한다.

도 1에는, 치과의사 또는 해당 환자가 볼 수 있는 초기 상황이 도시되어 있다. 준비가 되지 않은 치아(1)가 위턱 또는 아래턱(도시되어 있지 않음)에 단단히 연결되어 있다. 상기 치아는 치관(crown), 치경부(tooth neck) 그리고 치근(tooth root)으로 이루어져 있다. 상기 치근은 턱뼈에 고정되어 있다. 어떤 이유로든, 치관이 손상되거나 병들면, 자연 치관을 인공 치관, 다시 말해서, 치아 부품으로 교체하거나 보완할 필요가 있을 수 있다. 진단 과정에서, 치과의사가 환자와 함께 어떤 유형의 치아 부품이 현 상황의 환자의 요구에 가장 잘 대처할 수 있는지 결정할 것이다.

가능한 치아 부품 유형은, 예를 들면, 덴탈 인레이(dental inlay), 덴탈 온레이(dental onlay), 덴탈 오버레이(dental overlay), 베니어(veneer), 치관, 브리지, 임플란트 등이다.

진단에 기초하여, 계획한 수복에 맞게 크기가 이미 맞추어져 있는 상응하는 수복 소재(restoration blank)가 CAM 장치에 사용될 수 있다.

이러한 수복 소재(2)가 도 2에 도시되어 있다. 수복 소재(2)가 유지장치(3)에 연결되어 있고, 수복 소재(2)는 CAM 장치에서 유지장치(3)와 부착될 수 있다. 수복 소재(2)의 재료는 그것이 CAM 장치에 의해서 처리될 수 있기만 하면 치과의사의 재량대로 선택될 수 있다. 최근에 풀-세라믹(full-ceramic) 소재가 광범위하게 사용되고 있다. 하지만, 세라믹 또는 플라스틱과 결합된 단단한 금속 또는 금속 합금으로 된 소재와 같은, 다른 재료도 있다.

다음 단계에서는, 치과의사가 병든 치아를 준비시킨다. 본 예에서는, 이것이 자연 치관을 잇몸선까지 또는 심지어 잇몸선 약간 아래까지 완전히 그라인딩하는 것을 의미한다. 자연 치관은 보통 원기둥 형태로 또는 약간 원뿔 형태로 그라인딩된다. 치경부에 단차(step)가 만들어진다. 이런식으로 준비된 치아가 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 치근이 턱뼈에 연결되어 있다. 준비된 치아의 치관(4)이 연마한 표면(6)을 가지고 있는 것으로 도시되어 있다. 또한, 준비 가장자리(5)가 도시되어 있고, 이 준비 가장자리(preparation edge)가 준비된 치아에 단차를 형성한다.

준비 작업 후에, 준비된 치아는 디지털화된다. 바람직한 실시례에서는, 이것이 구강내 삼차원 스캐너에 의해서 디지털방식으로 수행된다. 이러한 구강내 삼차원 스캐너는 알려져 있으며 다양한 실시례에서 접할 수 있다. 이러한 구강내 스캐너는, 예를 들면, 능동형 삼각 측량(active triangulation)의 원리에 따라 트루 컬러(true color)와 파우더 프리(powder-free)로 수행될 수 있다.

디지털화 과정의 막바지에, 잇몸나 턱뼈에 의해서 덮히지 않은 준비된 치아의 삼차원 외형이 있다.

이제 준비 가장자리, 다시 말해서, 준비될 상기 치아 부품과 접촉하는 준비 접촉면의 한계를 결정할 필요가 있다. 이 결정은 경험이 풍부한 치과의사에 의해 수동으로 수행될 수 있거나 적절한 소프트웨어를 이용하여 자동으로 수행될 수 있다. 준비 가장자리(5)가 결정되는 즉시, 제작될 상기 치아 부품의 상응하는 표면 부분의 형상이 알려진다. 그 다음에 제작될 상기 치아 부품의 상응하는 삼차원 서브모델이 컴퓨터를 이용하여 간단하게 만들어질 수 있다. 상기 치아 부품은 준비된 치아에 놓여서 준비 가장자리에 정확하게 연결되어야 하기 때문에, 준비된 치아를 향하는 상기 치아 부품의 표면, 소위 바닥면에 대한 설계 자유는 없으므로, 준비 가장자리의 확인 후에, 상기 치아 부품의 바닥측에 대한 상응하는 삼차원 서브모델이 용이하게 만들어질 수 있고, 그 다음에 상기 치아 부품의 제작이 시작될 수 있다.

도 4는 상응하는 수복 소재(2)를 나타내고 있고, 이 수복 소재에는 준비의 네가티브(negative), 다시 말해서, 제1 삼차원 서브모델의 표면 부분이 이미 도입되어 있다. 준비 가장자리(5)에 상응하는 표면 부분(8)과 준비된 치아(4)를 수용하기 위해서 형성된 공동(7)을 볼 수 있다. 상기 방법의 매우 초기 단계에서 이러한 오목한 형태의 정교한 가공이 이미 수행될 수 있다.

동시에, CAD-지원 수복 계획(CAD-supported restoration planning), 다시 말해서, 제2 삼차원 서브모델의 설계가 수행될 수 있다. 경험이 풍부한 치과의사는 알고리즘의 도움을 받아서 교합(occlusion), 치간 접촉(interdental contacts) 등을 결정할 수 있다. 준비를 위해, 예를 들면, 구강내 삼차원 스캐너로, 준비된 치아의 옆에 위치된 인접 치아, 대합치(대향하는 치아), 그리고 환자의 턱의 정적 교합(static occlusion)을 디지털화할 필요가 있을 수도 있다.

제2 삼차원 서브모델이 만들어지는 즉시, 치아 부품(10)은 이제 반대쪽, 다시 말해서, 상단쪽으로부터 처리될 수도 있다. 이 단계는 도 5에 도시되어 있다.

상기 치아 부품(10)은 단지 유지 막대(9)를 통하여 유지 요소(3)에 여전히 부착되어 있다. 상기 유지 막대(9)는 제작의 막바지에서 절단되고, 그 부분은 치과의사에 의해서 끝마무리된다.

도 6에는, 상기 치아 부품(10)이 준비된 치아(4)의 치관에 놓여 있다. 상기 치아 부품(10)은, 예를 들면, UV-경화 접착제를 이용하여, 치아에 접착될 수 있다.

도 7은 상기 방법의 대체 실시례를 개략적으로 나타내고 있다.

여기에서도, 준비된 치아가 먼저 디지털화된 다음 상기 치아 부품의 바닥쪽이 형성된다. 하지만, 그 다음에는 제2 삼차원 서브모델에 대해 삼차원 러프 서브모델이 먼저 만들어진다. 이 삼차원 러프 서브모델은 제작될 치아 부품의 상단쪽을 단지 대략적으로 반영하고, 제2 삼차원 서브모델의 표면 부분이 상기 삼차원 러프 서브모델의 외형(contour) 내에 배치되어 있다는 것이 보장된다. 따라서, 예를 들면, 상기 치아 부품의 가능한 최대 높이가 계산될 수 있고 상기 치아 부품의 최대 높이를 나타내는 상부 러프 표면(12)이 제작될 수 있다. 또한, 측면 러프 표면(11)이 생기도록, 상기 치아 부품의 측면으로부터 재료가 이미 제거될 수 있다.

제2 삼차원 서브모델이 최종적으로 만들어지는 즉시, 도 5에 도시된 단계에 도달하기 위해서 상기 표면(11, 12)의 가공이 이루어질 수 있다.

본 출원에서는 CAD ("컴퓨터 이용 설계") 장치와 CAM ("컴퓨터 이용 제작") 장치를 구별하지만, CAD 장치와 CAM 장치의 양자로부터 작업을 인계받는 CAD/CAM 장치가 대신 사용될 수 있다.

1 치아
2 수복 소재
3 유지 요소
4 준비된 치아
5 준비 가장자리
6 연마한 표면
7 공동
8 표면 부분
9 유지 막대
10 치아 부품
11 측면 러프 표면
12 상부 러프 표면

Claims

치아 부품의 삼차원 모델이 CAD 장치에 의해서 설계되고, 상기 삼차원 모델에 기초하여, 상기 치아 부품이 CAM 장치에 의해서 제작되는, 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법에 있어서,
상기 삼차원 모델이 적어도 하나의 제1 표면 부분을 가진 제1 삼차원 서브모델이 설계되는 적어도 하나의 제1 설계 단계와, 적어도 하나의 제2 표면 부분을 가진 제2 삼차원 서브모델이 설계되는 제2 설계 단계에서 설계되고,
제2 설계 단계 전에 제1 설계 단계가 완료되고,
제2 삼차원 서브모델의 설계가 완료되기 전에 상기 CAM 장치가 제1 삼차원 서브모델을 이용하여 상기 치아 부품의 제1 표면 부분의 제작을 시작하는 것을 특징으로 하는 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법.
제1항에 있어서, 상기 치아 부품의 제작이 제거식 제작 방법에 의해서, 바람직하게는 소재로부터의 절삭 공정에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법.
제2항에 있어서, 상기 치아 부품의 제작이 밀링 및/또는 그라인딩에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법.
제1항에 있어서, 상기 치아 부품의 제작이 추가식 제작 방법에 의해서, 바람직하게는 삼차원 인쇄에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 삼차원 서브모델의 제1 표면 부분이 상기 치아 부품의 제1 표면 부분에 해당하고, 제2 삼차원 서브모델의 제2 표면 부분이 상기 치아 부품의 제2 표면 부분에 해당하는 것을 특징으로 하는 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 알고리즘을 이용하여 제1 설계 단계에서 삼차원 러프 모델을 제1 삼차원 서브모델로 설계하고, 제2 설계 단계에서 삼차원 파인 모델을 제2 삼차원 서브모델로 설계하고,
a) 제거식 제작 방법이 이용되어 적어도 하나의 제1 표면 부분에 의해서 제한된 삼차원 러프 모델의 부피가 적어도 하나의 제2 표면 부분에 의해서 제한된 삼차원 파인 모델의 부피보다 크거나,
b) 추가식 제작 방법이 이용되어 적어도 하나의 제1 표면 부분에 의해서 제한된 삼차원 러프 모델의 부피가 적어도 하나의 제2 표면 부분에 의해서 제한된 삼차원 파인 모델의 부피보다 작은 것을 특징으로 하는 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법.
제6항에 있어서, 상기 삼차원 러프 모델의 설계가, 이전 설계의 삼차원 모델에 기초하여, 딥 러닝과 같은, 머신 러닝(컨볼루션 신경망, CNN)을 위한 인공 신경망을 이용하여 자동적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 삼차원 러프 모델의 설계가 치아 부품 유형에 기초하여 자동적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 치아 부품은 턱에 연결된 부착 요소에 고정되도록 되어 있고, 상기 삼차원 모델이 설계되기 전에, 적어도 설계될 상기 치아 부품과 접촉하도록 되어 있는 구역에서, 상기 부착 요소의 삼차원 형상이 캡쳐되거나 결정되고, 상기 삼차원 모델의 설계가 상기 부착요소의 캡쳐되거나 결정된 삼차원 형상에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법.
제9항에 있어서, 캡쳐 작업이 구강내에서 수행되고 바람직하게는 삼차원 스캐너를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 부착 요소의 삼차원 형상에 기초하여, 준비 접촉면이 상기 부착 요소의 삼차원 형상에 기초하여 결정되고, 제1 설계 단계에서, 상기 준비 접촉면과 접촉하는 표면 부분이 상기 준비 접촉면과 상응하게 형성되어 있는 제1 삼차원 서브모델에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법.
제11항에 있어서, 상기 준비 접촉면의 결정이 알고리즘을 이용하여 자동적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법.
제5항, 또는 제5항에 기초하는 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제작될 상기 치아 부품의 표면이 상기 부착 요소로부터 멀어지게 향하는 상단면과, 상기 부착 요소를 향하는 바닥면을 가지고 있고, 제1 표면 부분이 제작될 상기 치아 부품의 바닥면이고, 제2 표면 부분이 제작될 상기 치아 부품의 상단면인 것을 특징으로 하는 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법.
제5항, 또는 제5항에 기초하는 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 설계 단계에서, 알고리즘을 이용하여 제1 삼차원 러프 서브모델이 자동적으로 설계된 다음 제2 삼차원 서브모델이 설계되고, 제2 설계 단계가 완료되기 전에 상기 삼차원 러프 서브모델에 상응하는 상기 치아 부품의 표면의 제작이 개시되고,
a) 제거식 제작 방법이 이용되어 상기 삼차원 러프 서브모델의 부피가 제2 삼차원 서브모델의 부피보다 크거나,
b) 추가식 제작 방법이 이용되어 상기 삼차원 러프 서브모델의 부피가 제2 삼차원 서브모델의 부피보다 작은 것을 특징으로 하는 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법.
제14항에 있어서, 상기 삼차원 러프 서브모델의 자동적인 설계가, 이전 설계의 삼차원 모델에 기초하여, 딥 러닝과 같은, 머신 러닝(컨볼루션 신경망; CNN)을 위한 인공 신경망을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 표면을 가진 치아 부품의 설계 및 제작 방법.