WO2022065719A1 - 치열 팬텀 모델, 이를 이용한 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법 및 이를 이용한 3d 프린팅 정밀도 평가방법 - Google Patents

치열 팬텀 모델, 이를 이용한 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법 및 이를 이용한 3d 프린팅 정밀도 평가방법 Download PDF

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dental phantom
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    • G16H50/50—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for simulation or modelling of medical disorders

Definitions

  • a dental phantom model capable of accurately evaluating the precision of a scanner, a scanning precision evaluation method of a scanner using the same, and a 3D printing precision evaluation method using the same are disclosed.
  • An intraoral scanner may provide an alternative to traditional impressions. These intraoral scanners are essentially capable of producing accurate scans.
  • a rubber impression stone model is produced by simulating a natural dentition, and a non-contact extraoral scanner for the rubber impression stone model (particularly, a model scanner) )) after acquiring the scan data and the scan data of the oral scanner in turn, there is a method of determining that the precision of the oral scanner is excellent as the deviation between these scan data is small.
  • the scan data of the model scanner has a lot of error with the rubber impression stone model itself from the original intraoral (ie, real human dentition)
  • comparing the data of the model scanner with the data of the intraoral scanner is not a way to compare two models with different originals. will result in Therefore, when judging the precision of the oral scanner based on the data of the model scanner and the data of the oral scanner obtained by scanning the rubber impression stone model that should be considered different from the original, it may lead to an erroneous determination result.
  • One embodiment of the present invention provides a dental phantom model capable of precisely evaluating the scanning precision of a scanner.
  • Another embodiment of the present invention provides a method for evaluating the scanning precision of a scanner using the dental phantom model.
  • Another embodiment of the present invention provides a 3D printing precision evaluation method using the dental phantom model.
  • One aspect of the present invention is
  • It includes a dental layer including a tooth model as disposed on the base layer,
  • the tooth model provides a dental phantom model configured such that a shape observed in one direction is different from shapes observed in the other other direction.
  • the tooth model may be one in which three-dimensional position data is constructed.
  • the dental phantom model may include a plurality of tooth models, and each tooth model may be configured such that a shape observed in a random direction is different from shapes of other dental models observed in a random direction.
  • Each of the tooth models may be configured such that shapes observed from the front, back, planar, left, and right surface shapes of the dental phantom model are different from corresponding shapes of other tooth models.
  • the base layer may be shaped in the shape of a human gum.
  • the base layer may include a first base layer and a second base layer, the second base layer may be formed to be stepped on the first base layer, and the dental alignment layer may be disposed on the second base layer.
  • the dental phantom model may further include a pattern disposed on at least one of the base layer and the tooth model.
  • the base layer and the tooth model may include a metal.
  • Another aspect of the present invention is
  • the actual dental phantom model manufactured in the step (S20-1) is scanned with a contact-type extraoral scanner.
  • the step (S40-1) is the three-dimensional position data of the virtual dental phantom model of the scan data of the non-contact extraoral scanner.
  • the method for evaluating the scanning precision of the scanner includes, after the step (S40-1), scanning the actual dental phantom model manufactured in the step (S20-1) with an intraoral scanner to obtain scan data (S50-1) And comparing the obtained scan data of the intraoral scanner with the scan data of the non-contact extraoral scanner obtained in the step (S30-1) to evaluate the scanning precision of the intraoral scanner (S60-1) further comprising can
  • Another aspect of the present invention is
  • It provides a 3D printing precision evaluation method comprising the step (S40-2) of evaluating the precision of the 3D printing by comparing the scan data of the scanner with the 3D position data of the virtual dental phantom model.
  • the scanner may be a contact or non-contact oral or extraoral scanner.
  • the virtual dentition phantom model and the real dentition phantom model may include one or more tooth models.
  • the actual dental phantom model may be the dental phantom model.
  • the virtual dental phantom model and the real dental phantom model may not include a tooth model.
  • the dental phantom model according to an embodiment of the present invention has excellent scanning properties, so that the precision of the non-contact extraoral scanner and the intraoral scanner, and the precision of 3D printing can be precisely evaluated. Therefore, the dental phantom model can be used as a standard dental pattern model for evaluating the scanning precision of a scanner or the precision of 3D printing.
  • FIG. 1AA to 1AD are perspective views of a dental phantom model according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1ae is a front view of the dental phantom model of FIG. 1 .
  • FIG. 1af is a rear view of the dental phantom model of FIG. 1 .
  • 1Ag is a plan view of the dental phantom model of FIG. 1 .
  • FIG. 1ah is a bottom view of the dental phantom model of FIG. 1 .
  • FIG. 1ai is a right side view of the dental phantom model of FIG. 1 ;
  • 1aj is a left side view of the dental phantom model of FIG. 1 .
  • FIG. 1B is a scanning image of the dental phantom model manufactured in Example 1.
  • FIG. 2A is a perspective view of the dental phantom model manufactured in Reference Example 1.
  • FIG. 2A is a perspective view of the dental phantom model manufactured in Reference Example 1.
  • FIG. 2B is a scanning image of the dental phantom model manufactured in Reference Example 1. Referring to FIG.
  • 3A is a perspective view of a dental phantom model manufactured in Reference Example 2;
  • 3B is a scanning image of the dental phantom model manufactured in Reference Example 2. Referring to FIG.
  • tooth model refers to an artificial structure in the form of a tooth.
  • three dimensional location data means the spatial coordinate of an arbitrary point, and the spatial coordinate is an ordered pair of three real numbers (x, y, z). If you have the spatial coordinates of all points on the dental phantom model, you can know not only the overall shape of the dental phantom model, but also the position and 3D size of each tooth model, and the distance between the teeth models.
  • scan data means 3D position data obtained by scanning with a scanner.
  • virtual dental phantom model refers to a dental phantom model (ie, a CAD drawing file) created with a drawing program such as CAD.
  • actual dental phantom model refers to a dental phantom model having a physical shape made of a material such as metal.
  • FIG. 1a to 1ad are perspective views of a dental phantom model 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1ae is a front view of the dental phantom model 100 of FIG. 1
  • FIG. 1af is a dental phantom model of FIG. 100
  • FIG. 1ag is a plan view of the dental phantom model 100 of FIG. 1
  • FIG. 1ah is a bottom view of the dental phantom model 100 of FIG. 1
  • FIG. 1ai is the dental phantom model of FIG. 1 ( 100)
  • FIG. 1aj is a left side view of the dental phantom model 100 of FIG. 1 .
  • a dental phantom model 100 includes base layers 110 and 120 and an alignment layer 130 .
  • the base layers 110 and 120 may include a first base layer 110 and a second base layer 120 .
  • the second base layer 120 may be formed on the first base layer 110 to be stepped. Specifically, the second base layer 120 may be formed to be smaller in width and length than the first base layer 110 .
  • the second base layer 120 may further include one or more patterns P1 and P2 .
  • the pattern serves to further improve the scanability of the dental phantom model 100 .
  • the patterns P1 and P2 may have various shapes such as a star shape, a wavy shape, a dumbbell shape, and a polygon (triangle, square, pentagon, or hexagon).
  • the patterns P1 and P2 may be grooves and/or protrusions.
  • base layers 110 and 120 may be shaped in the shape of a human gum.
  • the base layers 110 and 120 may include metal. As described above, when the base layers 110 and 120 include metal, scanning properties may be changed (eg, improved).
  • the alignment layer 130 may be disposed on the second base layer 120 .
  • the dental dentition layer 130 may include one or more tooth models.
  • the dental dentition layer 130 may include one or two or more tooth models.
  • the dental dentition layer 130 may include eight tooth models 131 to 138, as shown in FIG. 1 .
  • Each of the tooth models 131 to 138 may be configured such that a shape observed in one direction is different from shapes observed in the other direction.
  • each tooth model 131 to 138 includes a plurality of faces (eg, three or four)
  • each tooth model 131 to 138 has a shape of each face of the other faces. It may be configured to be different from each other in shape.
  • each of the tooth models 131 to 138 may have three-dimensional position data constructed.
  • each of the tooth models 131 to 138 uses a CAD (Computer Aided Design) program to construct a virtual dental phantom model having three-dimensional position data, and then 3D according to the constructed virtual dental phantom model. It may be manufactured by a processing method (eg, various methods such as 3D printing, metal milling, etc.).
  • 3D position data cannot be constructed in a tooth model manufactured by taking impressions on natural teeth due to an irregular shape.
  • each tooth model 131 to 138 may be configured such that a bottom area (ie, an area of a surface in contact with the second base layer 120 ) mimics a bottom area of a corresponding natural tooth.
  • a bottom area ie, an area of a surface in contact with the second base layer 120
  • the floor area of the tooth model 131 is larger than the floor area of the tooth model 132 , which imitates human teeth as it is in terms of the floor area.
  • each tooth model 131 to 138 may be configured to mimic natural tooth trauma such as enamel fracture, crown fracture, root fracture, tooth dislocation, tooth dislocation, fracture, or gingival damage.
  • the dental phantom model 100 includes a plurality of tooth models 131 to 138, and each tooth model (eg, 131) has a shape observed in an arbitrary direction and other teeth observed in an arbitrary direction. It may be configured to be different from the shapes of the models (eg, 132 to 138 ), respectively.
  • each tooth model (eg, 131 ) is observed from the front, back, planar, left and right side shapes of the dental phantom model 100 . It can be configured to be different from the corresponding shapes of other dental models (eg, 132 to 138) observed from the front, back, planar, left and right side shapes of the dental phantom model 100 , respectively.
  • the “corresponding shape” refers to the specific shape of each tooth model (eg, 131) and the shape of other tooth models (eg, 132 to 138) observed in the same direction.
  • each of the tooth models 131 to 138 may further include one or more patterns (not shown).
  • the pattern serves to further improve the scanability of the dental phantom model 100 .
  • each of the tooth models 131 to 138 may include metal. As described above, by including the metal in each of the tooth models 131 to 138, scanability may be changed (eg, improved).
  • the method for evaluating the scanning precision of a scanner comprises the steps of constructing a virtual dental phantom model having three-dimensional position data using a CAD program (S10-1), According to the 3D processing method (eg, various methods such as 3D printing, metal milling, etc.) to manufacture an actual dental phantom model (S20-1), scanning the manufactured actual dental phantom model with a non-contact extraoral scanner to obtain scan data (S30-1), and comparing the scan data of the non-contact extraoral scanner with the three-dimensional position data of the virtual dental phantom model (eg, overlapping) the non-contact extraoral scanner and evaluating the scanning precision of (S40-1).
  • the 3D processing method eg, various methods such as 3D printing, metal milling, etc.
  • the virtual dental phantom model may be a CAD file.
  • the non-contact extraoral scanner may be a 3D scanner commonly referred to as a model scanner.
  • step S40-1 the smaller the deviation between the scan data of the non-contact extraoral scanner and the three-dimensional position data of the virtual dental phantom model, the higher the scanning accuracy of the non-contact extraoral scanner may be evaluated.
  • the scanning precision evaluation method of the scanner is, between the step (S20-1) and the step (S30-1), the actual dental phantom model manufactured in the step (S20-1) is scanned with a contact extraoral scanner
  • the method may further include a step (S25) of obtaining three-dimensional position data of the actual dental phantom model.
  • the step (S40-1) is performed by comparing the scan data of the non-contact extraoral scanner with the 3D position data of the real dental phantom model instead of comparing the scan data of the virtual dental phantom model with the 3D position data of the phantom model.
  • the scanning accuracy of the non-contact extraoral scanner can be evaluated.
  • the contact extraoral scanner may be a 3D scanner.
  • the actual dental phantom model manufactured in the step (S20-1) is scanned with an intraoral scanner to obtain scan data Step (S50-1) and comparing the obtained scan data of the intraoral scanner with the scan data of the non-contact extraoral scanner obtained in the step (S30-1) (eg, overlapping) the scanning of the intraoral scanner It may further include the step of evaluating the precision (S60-1).
  • step (S60-1) the smaller the deviation between the scan data of the intraoral scanner and the scan data of the non-contact extraoral scanner, the higher the scanning precision of the intraoral scanner can be evaluated.
  • the intraoral scanner may be a contact or non-contact 3D scanner.
  • the virtual dental phantom model and the real dental phantom model may include one or more dental models.
  • the actual dental phantom model may be the aforementioned dental phantom model 100 .
  • the virtual dental phantom model and the real dental phantom model may not include a dental model.
  • the virtual dental phantom model and the actual dental phantom model may include only the base layers 110 and 120 of the aforementioned dental phantom model 100 and may not include the teeth layer 130 .
  • 3D printing precision evaluation method comprises the steps of constructing a virtual dental phantom model having three-dimensional position data using a CAD program (S10-2), According to the 3D printing step of manufacturing an actual dental phantom model (S20-2), scanning the manufactured actual dental phantom model with a scanner to obtain scan data (S30-2), and the scan data of the scanner and evaluating the precision of the 3D printing by comparing it with the three-dimensional position data of the virtual dental phantom model (S40-2).
  • the 3D printing may be performed by a 3D printer.
  • the precision of the 3D printing may represent the precision of the 3D printer when the precision of the scanner is high, and may represent the precision of the scanner when the precision of the 3D printer is high, and the precision of the 3D printer and When all of the scanner precision is low, it may indicate the overall precision.
  • the scanner may be a contact or non-contact 3D intraoral or extraoral scanner.
  • step S40-2 the smaller the deviation between the scan data of the extraoral scanner and the three-dimensional position data of the virtual dental phantom model, the higher the precision of the 3D printing can be evaluated.
  • the virtual dental phantom model and the real dental phantom model may include one or more dental models.
  • the actual dental phantom model may be the aforementioned dental phantom model 100 .
  • the virtual dental phantom model and the real dental phantom model may not include a dental model.
  • the virtual dental phantom model and the actual dental phantom model may include only the base layers 110 and 120 of the aforementioned dental phantom model 100 and may not include the teeth layer 130 .
  • Example 1 and Reference Examples 1-2 Preparation of a dental phantom model
  • the dental phantom models of the shapes shown in FIGS. 1ag, 2a and 3a were manufactured using a CAD program and a 3D printer.
  • Each of the prepared dental phantom models was scanned with a scanner (TRIOS 3 manufactured by 3Shape) to obtain a scanning image.
  • 1B is a scanning image of the dental phantom model manufactured in Example 1
  • FIG. 2B is a scanning image of the dental phantom model manufactured in Reference Example 1
  • FIG. 3B is a scanning image of the dental phantom model manufactured in Reference Example 2. .
  • the dental phantom model of Example 1 has excellent scanability and thus can be used as a standard teeth pattern model for evaluating the scanning precision of a scanner or the precision of 3D printing.
  • the dental phantom model having a shape that is even slightly different from the dental phantom model of Example 1 has poor scanning properties, so the scanning accuracy of the scanner or 3D It can be confirmed that it cannot be used as a standard dental pattern model for evaluating the precision of printing.

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Abstract

치열 팬텀 모델, 이를 이용한 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법 및 이를 이용한 3D 프린팅 정밀도 평가방법이 개시된다. 개시된 치열 팬텀 모델은 베이스층 및 상기 베이스층 상에 배치된 것으로 치아 모형을 포함하는 치열층을 포함하고, 상기 치아 모형은 어느 한 방향에서 관찰된 형상이 나머지 다른 방향에서 관찰된 형상들과 각각 상이하도록 구성될 수 있다.

Description

치열 팬텀 모델, 이를 이용한 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법 및 이를 이용한 3D 프린팅 정밀도 평가방법
치열 팬텀 모델, 이를 이용한 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법 및 이를 이용한 3D 프린팅 정밀도 평가방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 스캐너의 정밀도를 정밀하게 평가할 수 있는 치열 팬텀 모델, 이를 이용한 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법 및 이를 이용한 3D 프린팅 정밀도 평가방법이 개시된다.
구강 스캐너(intraoral scanner)는 전통적인 인상(impression)에 대한 대안을 제공할 수 있다. 이러한 구강 스캐너는 필수적으로 정확한 스캔을 생성할 수 있어야 한다.
구강 스캐너의 정밀도를 평가하는데 사용되는 한가지 방법으로는 반복된 스캔 데이터 간의 평균 거리 편차를 측정하여 평균 거리 편차가 작을수록 구강 스캐너의 정밀도가 우수한 것으로 판정하는 방법이 있다. 그러나, 평균값 측정은 오류를 과소 평가할 수 있으며, 이는 오해의 소지가 있는 결론과 임상 결정을 초래할 수 있다.
구강 스캐너의 정밀도를 평가하는데 사용되는 또 다른 방법으로는 자연 치열을 모사하여 러버 인상 스톤 모델을 제작하고, 상기 러버 인상 스톤 모델에 대한 비접촉식 구강외 스캐너(extraoral scanner)(특히, 모델 스캐너(model scanner))의 스캔 데이터 및 구강 스캐너의 스캔 데이터를 차례로 획득한 후, 이들 스캔 데이터 사이의 편차가 작을수록 구강 스캐너의 정밀도가 우수한 것으로 판정하는 방법이 있다. 그러나, 모델 스캐너의 스캔 데이터는 러버 인상 스톤 모델 자체가 구강내 원본(즉, 실제 사람 치열)과 오차가 많이 나므로 모델 스캐너의 데이터와 구강 스캐너의 데이터를 비교하는 것은 원본이 다른 두 모델을 비교하는 결과를 초래하게 된다. 따라서, 원본과 다르다고 보아야 할 러버 인상 스톤 모델을 스캐닝하여 획득한 모델 스캐너의 데이터와 구강 스캐너의 데이터를 기초로 구강 스캐너의 정밀도를 판정할 경우 그릇된 판정 결과를 초래할 수 있다.
따라서, 비접촉식 구강외 스캐너의 정밀도와 함께 구강 스캐너의 정밀도를 정확하게 판단할 수 있는 치열 팬텀 모형의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 스캐너의 스캐닝 정밀도를 정밀하게 평가할 수 있는 치열 팬텀 모델을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 치열 팬텀 모델을 이용한 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 상기 치열 팬텀 모델을 이용한 3D 프린팅 정밀도 평가방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은,
베이스층; 및
상기 베이스층 상에 배치된 것으로 치아 모형을 포함하는 치열층을 포함하고,
상기 치아 모형은 어느 한 방향에서 관찰된 형상이 나머지 다른 방향에서 관찰된 형상들과 각각 상이하도록 구성된 치열 팬텀 모델을 제공한다.
상기 치아 모형은 3차원 위치 데이터가 구축된 것일 수 있다.
상기 치열 팬텀 모델은 복수개의 치아 모형을 포함하고, 상기 각 치아 모형은 임의의 방향에서 관찰된 형상이 임의의 방향에서 관찰된 나머지 다른 치아 모형의 형상들과 각각 상이하도록 구성될 수 있다.
상기 각 치아 모형은 상기 치열 팬텀 모델의 정면, 배면, 평면, 좌측면 및 우측면 형상으로부터 관찰된 형상들이 나머지 다른 치아 모형의 대응 형상들과 각각 상이하도록 구성될 수 있다.
상기 베이스층은 사람의 잇몸 형태로 형상화된 것일 수 있다.
상기 베이스층은 제1 베이스층 및 제2 베이스층을 포함하고, 상기 제2 베이스층은 상기 제1 베이스층 상에 단차지게 형성되고, 상기 치열층은 상기 제2 베이스층 상에 배치될 수 있다.
상기 치열 팬텀 모델은 상기 베이스층 및 상기 치아 모형 중 적어도 하나에 배치된 패턴을 더 포함할 수 있다.
상기 베이스층 및 상기 치아 모형은 금속을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은,
CAD 프로그램을 이용하여 3차원 위치 데이터를 갖는 가상의 치열 팬텀 모델을 작도하는 단계(S10-1);
상기 작도된 가상의 치열 팬텀 모델에 따라 3D 가공법으로 실제 치열 팬텀 모델을 제조하는 단계(S20-1);
상기 제조된 실제 치열 팬텀 모델을 비접촉식 구강외 스캐너로 스캐닝하여 스캔 데이터를 획득하는 단계(S30-1); 및
상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캔 데이터를 상기 가상의 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터와 비교하여 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캐닝 정밀도를 평가하는 단계(S40-1)를 포함하는 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법을 제공한다.
상기 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법은, 상기 단계(S20-1)와 상기 단계(S30-1) 사이에, 상기 단계(S20-1)에서 제조된 실제 치열 팬텀 모델을 접촉식 구강외 스캐너로 스캐닝하여 상기 실제 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터를 획득하는 단계(S25)를 더 포함하고, 상기 단계(S40-1)는 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캔 데이터를 상기 가상의 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터와 비교하는 대신에 상기 실제 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터와 비교하여 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캐닝 정밀도를 평가할 수 있다.
상기 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법은, 상기 단계(S40-1) 이후에, 상기 단계(S20-1)에서 제조된 실제 치열 팬텀 모델을 구강 스캐너로 스캐닝하여 스캔 데이터를 획득하는 단계(S50-1) 및 상기 획득된 구강 스캐너의 스캔 데이터를 상기 단계(S30-1)에서 획득된 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캔 데이터와 비교하여 상기 구강 스캐너의 스캐닝 정밀도를 평가하는 단계(S60-1)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은,
CAD 프로그램을 이용하여 3차원 위치 데이터를 갖는 가상의 치열 팬텀 모델을 작도하는 단계(S10-2);
상기 작도된 가상의 치열 팬텀 모델에 따라 3D 프린팅하여 실제 치열 팬텀 모델을 제조하는 단계(S20-2);
상기 제조된 실제 치열 팬텀 모델을 스캐너로 스캐닝하여 스캔 데이터를 획득하는 단계(S30-2); 및
상기 스캐너의 스캔 데이터를 상기 가상의 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터와 비교하여 상기 3D 프린팅의 정밀도를 평가하는 단계(S40-2)를 포함하는 3D 프린팅 정밀도 평가방법을 제공한다.
상기 스캐너는 접촉식 또는 비접촉식 구강 또는 구강외 스캐너일 수 있다.
상기 가상의 치열 팬텀 모델 및 상기 실제 치열 팬텀 모델은 하나 이상의 치아 모형을 포함할 수 있다.
상기 실제 치열 팬텀 모델은 상기 치열 팬텀 모델일 수 있다.
상기 가상의 치열 팬텀 모델 및 상기 실제 치열 팬텀 모델은 치아 모형을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 치열 팬텀 모델은 스캐닝성이 우수하여 비접촉식 구강외 스캐너 및 구강 스캐너의 정밀도, 그리고 3D 프린팅의 정밀도를 정밀하게 평가할 수 있다. 따라서, 상기 치열 팬텀 모델은 스캐너의 스캐닝 정밀도 또는 3D 프린팅의 정밀도를 평가하기 위한 표준 치열 패턴 모델로 사용될 수 있다.
도 1aa 내지 도 1ad는 본 발명의 일 구현예에 따른 치열 팬텀 모델의 사시도들이다.
도 1ae는 도 1의 치열 팬텀 모델의 정면도이다.
도 1af은 도 1의 치열 팬텀 모델의 배면도이다.
도 1ag은 도 1의 치열 팬텀 모델의 평면도이다.
도 1ah은 도 1의 치열 팬텀 모델의 저면도이다.
도 1ai는 도 1의 치열 팬텀 모델의 우측면도이다.
도 1aj은 도 1의 치열 팬텀 모델의 좌측면도이다.
도 1b는 실시예 1에서 제조된 치열 팬텀 모델의 스캐닝 이미지이다.
도 2a는 참고예 1에서 제조된 치열 팬텀 모델의 사시도이다.
도 2b는 참고예 1에서 제조된 치열 팬텀 모델의 스캐닝 이미지이다.
도 3a는 참고예 2에서 제조된 치열 팬텀 모델의 사시도이다.
도 3b는 참고예 2에서 제조된 치열 팬텀 모델의 스캐닝 이미지이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 치열 팬텀 모델을 상세히 설명한다.
본 명세서에서, "치아 모형(tooth model)"이란 치아 형태의 인공 구조물을 의미한다.
또한 본 명세서에서, "3차원 위치 데이터(three dimensional location data)"란 임의의 지점의 공간좌표(spatial coordinate)를 의미하고, 공간좌표란 공간상의 점에 대해 그 위치를 세 실수의 순서쌍(x, y, z)으로 나타낸 것을 의미한다. 치열 팬텀 모델 상의 모든 지점의 공간좌표를 갖고 있으면, 치열 팬텀 모델의 전체적인 형상뿐만 아니라, 각 치아 모형의 위치와 3차원 크기, 및 치아 모형들 간의 거리를 알 수 있다.
또한 본 명세서에서, "스캔 데이터(scan data)"란 스캐너로 스캐닝하여 얻은 3차원 위치 데이터를 의미한다.
또한 본 명세서에서, "가상의 치열 팬텀 모델"이란 CAD와 같은 도면 작성 프로그램으로 작성된 치열 팬텀 모델(즉, CAD 등의 도면 파일)을 의미한다.
또한 본 명세서에서, "실제 치열 팬텀 모델"이란 금속 등의 재료로 제작된, 물리적 형태를 갖는 치열 팬텀 모델을 의미한다.
도 1aa 내지 도 1ad는 본 발명의 일 구현예에 따른 치열 팬텀 모델(100)의 사시도들이고, 도 1ae는 도 1의 치열 팬텀 모델(100)의 정면도이고, 도 1af은 도 1의 치열 팬텀 모델(100)의 배면도이고, 도 1ag은 도 1의 치열 팬텀 모델(100)의 평면도이고, 도 1ah은 도 1의 치열 팬텀 모델(100)의 저면도이고, 도 1ai는 도 1의 치열 팬텀 모델(100)의 우측면도이고, 도 1aj은 도 1의 치열 팬텀 모델(100)의 좌측면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 치열 팬텀 모델(100)은 베이스층(110, 120) 및 치열층(130)을 포함한다.
베이스층(110, 120)은 제1 베이스층(110) 및 제2 베이스층(120)을 포함할 수 있다.
제2 베이스층(120)은 제1 베이스층(110) 상에 단차지게 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 베이스층(120)은 제1 베이스층(110) 보다 폭과 길이가 작도록 형성될 수 있다.
또한, 제2 베이스층(120)은 하나 이상을 패턴(P1, P2)을 더 포함할 수 있다.
상기 패턴은 치열 팬텀 모델(100)의 스캐닝성을 더욱 향상시키는 역할을 수행한다.
예를 들어, 패턴(P1, P2)은 별 형상, 물결 형상, 아령 형상, 다각형(삼각형, 사각형, 오각형, 육각형)과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다.
또한, 패턴(P1, P2)이 복수개일 경우, 그러한 패턴들은 적어도 일부가 서로 동일할 수도 있고, 적어도 일부가 서로 상이할 수도 있다.
또한, 패턴(P1, P2)은 홈 및/또는 돌기일 수 있다.
또한, 베이스층(110, 120)은 사람의 잇몸 형태로 형상화된 것일 수 있다.
또한, 베이스층(110, 120)은 금속을 포함할 수 있다. 이와 같이 베이스층(110, 120)이 금속을 포함함으로써 스캐닝성이 변화(예를 들어, 향상)될 수 있다.
치열층(130)은 제2 베이스층(120) 상에 배치될 수 있다.
또한, 치열층(130)은 하나 이상의 치아 모형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 치열층(130)은 1개 또는 2개 이상의 치아 모형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 치열층(130)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 8개의 치아 모형(131~138)을 포함할 수 있다.
각 치아 모형(131~138)은 어느 한 방향에서 관찰된 형상이 나머지 다른 방향에서 관찰된 형상들과 각각 상이하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 각 치아 모형(131~138)이 복수개의 면(예를 들어, 3개 또는 4개)을 포함하는 경우, 각 치아 모형(131~138)은 각 면의 형상이 나머지 다른 면들의 형상과 각각 상이하도록 구성될 수 있다.
또한, 각 치아 모형(131~138)은 3차원 위치 데이터가 구축된 것일 수 있다. 예를 들어, 각 치아 모형(131~138)은 CAD(Computer Aided Design) 프로그램을 이용하여 3차원 위치 데이터를 갖는 가상의 치열 팬텀 모델을 작도한 후, 상기 작도된 가상의 치열 팬텀 모델에 따라 3D 가공법(예를 들어, 3D 프린팅, 메탈 밀링 등 다양한 방법)으로 제조된 것일 수 있다. 이와는 달리, 자연 치아에 대한 인상(impression) 채득을 통해 제조된 치아 모형은 불규칙한 형상으로 인하여 3차원 위치 데이터가 구축될 수 없다.
또한, 각 치아 모형(131~138)은 바닥부 면적(즉, 제2 베이스층(120)과 접촉하는 면의 면적)이 대응 자연 치아의 바닥부 면적을 모방하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 치아 모형(131)의 바닥부 면적은 치아 모형(132)의 바닥부 면적 보다 큰데, 이는 바닥부 면적의 측면에서 사람의 치열을 그대로 모방한 것이다.
또한, 각 치아 모형(131~138)은 법랑질 파절, 치관파절, 치근파절, 치아탈구, 치아이단, 골절, 치은 손상과 같은 자연 치아의 외상을 모방하도록 구성될 수 있다.
또한, 치열 팬텀 모델(100)은 복수개의 치아 모형(131~138)을 포함하고, 각 치아 모형(예를 들어, 131)은 임의의 방향에서 관찰된 형상이 임의의 방향에서 관찰된 나머지 다른 치아 모형(예를 들어, 132~138)의 형상들과 각각 상이하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 1ae 내지 도 1ag, 도 1ai 및 도 1aj을 참조하면, 각 치아 모형(예를 들어, 131)은 치열 팬텀 모델(100)의 정면, 배면, 평면, 좌측면 및 우측면 형상으로부터 관찰된 형상들이, 치열 팬텀 모델(100)의 정면, 배면, 평면, 좌측면 및 우측면 형상으로부터 관찰된 나머지 다른 치아 모형(예를 들어, 132~138)의 대응 형상들과 각각 상이하도록 구성될 수 있다. 여기서, “대응 형상”이란 각 치아 모형(예를 들어, 131)의 특정 형상과 동일한 방향에서 관찰된 나머지 다른 치아 모형(예를 들어, 132~138)의 형상을 의미한다.
또한, 각 치아 모형(131~138)은 하나 이상을 패턴(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 패턴은 치열 팬텀 모델(100)의 스캐닝성을 더욱 향상시키는 역할을 수행한다.
또한, 각 치아 모형(131~138)은 금속을 포함할 수 있다. 이와 같이 각 치아 모형(131~138)이 금속을 포함함으로써 스캐닝성이 변화(예를 들어, 향상)될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법은 CAD 프로그램을 이용하여 3차원 위치 데이터를 갖는 가상의 치열 팬텀 모델을 작도하는 단계(S10-1), 상기 작도된 가상의 치열 팬텀 모델에 따라 3D 가공법(예를 들어, 3D 프린팅, 메탈 밀링 등 다양한 방법)으로 실제 치열 팬텀 모델을 제조하는 단계(S20-1), 상기 제조된 실제 치열 팬텀 모델을 비접촉식 구강외 스캐너(extraoral scanner)로 스캐닝하여 스캔 데이터를 획득하는 단계(S30-1), 및 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캔 데이터를 상기 가상의 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터와 비교하여(예를 들어, 중첩시켜) 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캐닝 정밀도를 평가하는 단계(S40-1)를 포함한다.
상기 가상의 치열 팬텀 모델은 CAD 파일일 수 있다.
상기 비접촉식 구강외 스캐너는 통상 모델 스캐너(model scanner)로 지칭되는 3D 스캐너일 수 있다.
상기 단계(S40-1)에서는 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캔 데이터와 상기 가상의 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터 간의 편차가 작을수록 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캐닝 정밀도가 높은 것으로 평가할 수 있다.
또한 상기 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법은, 상기 단계(S20-1)와 상기 단계(S30-1) 사이에, 상기 단계(S20-1)에서 제조된 실제 치열 팬텀 모델을 접촉식 구강외 스캐너로 스캐닝하여 상기 실제 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터를 획득하는 단계(S25)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 단계(S40-1)는 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캔 데이터를 상기 가상의 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터와 비교하는 대신에 상기 실제 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터와 비교하여 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캐닝 정밀도를 평가할 수 있다. 또한 이 경우, 상기 단계(S40-1)에서는 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캔 데이터와 상기 실제 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터 간의 편차가 작을수록 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캐닝 정밀도가 높은 것으로 평가할 수 있다.
상기 접촉식 구강외 스캐너는 3D 스캐너일 수 있다.
또한, 상기 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법은, 상기 단계(S40-1) 이후에, 상기 단계(S20-1)에서 제조된 실제 치열 팬텀 모델을 구강 스캐너(intraoral scanner)로 스캐닝하여 스캔 데이터를 획득하는 단계(S50-1) 및 상기 획득된 구강 스캐너의 스캔 데이터를 상기 단계(S30-1)에서 획득된 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캔 데이터와 비교하여(예를 들어, 중첩시켜) 상기 구강 스캐너의 스캐닝 정밀도를 평가하는 단계(S60-1)를 더 포함할 수 있다.
상기 단계(S60-1)에서는 상기 구강 스캐너의 스캔 데이터와 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캔 데이터 간의 편차가 작을수록 상기 구강 스캐너의 스캐닝 정밀도가 높은 것으로 평가할 수 있다.
상기 구강 스캐너는 접촉식 또는 비접촉식 3D 스캐너일 수 있다.
일례로서, 상기 가상의 치열 팬텀 모델 및 상기 실제 치열 팬텀 모델은 하나 이상의 치아 모형을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 실제 치열 팬텀 모델은 상술한 치열 팬텀 모델(100)일 수 있다.
다른 예로서, 상기 가상의 치열 팬텀 모델 및 상기 실제 치열 팬텀 모델은 치아 모형을 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 가상의 치열 팬텀 모델 및 상기 실제 치열 팬텀 모델은 상술한 치열 팬텀 모델(100) 중 베이스층(110, 120)만을 포함하고 치열층(130)은 포함하지 않을 수 있다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 3D 프린팅 정밀도 평가방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 3D 프린팅 정밀도 평가방법은, CAD 프로그램을 이용하여 3차원 위치 데이터를 갖는 가상의 치열 팬텀 모델을 작도하는 단계(S10-2), 상기 작도된 가상의 치열 팬텀 모델에 따라 3D 프린팅하여 실제 치열 팬텀 모델을 제조하는 단계(S20-2), 상기 제조된 실제 치열 팬텀 모델을 스캐너로 스캐닝하여 스캔 데이터를 획득하는 단계(S30-2), 및 상기 스캐너의 스캔 데이터를 상기 가상의 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터와 비교하여 상기 3D 프린팅의 정밀도를 평가하는 단계(S40-2)를 포함한다.
상기 3D 프린팅은 3D 프린터에 의해 수행될 수 있다.
상기 3D 프린팅의 정밀도는 상기 스캐너의 정밀도가 높은 경우에는 상기 3D 프린터의 정밀도를 나타내는 것일 수 있고, 상기 3D 프린터의 정밀도가 높은 경우에는 상기 스캐너의 정밀도를 나타내는 것일 수 있으며, 상기 3D 프린터의 정밀도와 상기 스캐너의 정밀도가 모두 낮은 경우에는 전체의 정밀도를 나타내는 것일 수 있다.
상기 스캐너는 접촉식 또는 비접촉식 3D 구강 또는 구강외 스캐너일 수 있다.
상기 단계(S40-2)에서는 상기 구강외 스캐너의 스캔 데이터와 상기 가상의 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터 간의 편차가 작을수록 상기 3D 프린팅의 정밀도가 높은 것으로 평가할 수 있다.
일례로서, 상기 가상의 치열 팬텀 모델 및 상기 실제 치열 팬텀 모델은 하나 이상의 치아 모형을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 실제 치열 팬텀 모델은 상술한 치열 팬텀 모델(100)일 수 있다.
다른 예로서, 상기 가상의 치열 팬텀 모델 및 상기 실제 치열 팬텀 모델은 치아 모형을 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 가상의 치열 팬텀 모델 및 상기 실제 치열 팬텀 모델은 상술한 치열 팬텀 모델(100) 중 베이스층(110, 120)만을 포함하고 치열층(130)은 포함하지 않을 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 및 참고예 1~2: 치열 팬텀 모델의 제조
CAD 프로그램 및 3D 프린터를 이용하여 도 1ag, 도 2a 및 도 3a에 도시된 형상의 치열 팬텀 모델들을 제조하였다.
평가예
상기 제조된 각 치열 팬텀 모델을 스캐너(3Shape사의 TRIOS 3)로 스캐닝하여 스캐닝 이미지를 얻었다. 도 1b는 실시예 1에서 제조된 치열 팬텀 모델의 스캐닝 이미지이고, 도 2b는 참고예 1에서 제조된 치열 팬텀 모델의 스캐닝 이미지이고, 도 3b는 참고예 2에서 제조된 치열 팬텀 모델의 스캐닝 이미지이다.
도 1ag 및 도 1b를 참조하면, 도 1b(실시예 1)의 스캐닝 이미지는 도 1ag(실시예 1)의 치열 팬텀 모델을 완벽하게 구현해낸 것으로 나타났다.
반면에, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 도 2b(참고예 1)의 스캐닝 이미지는 도 2a(참고예 1)의 치열 팬텀 모델을 거의 구현해내지 못한 것으로 나타났다.
마찬가지로, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 도 3b(참고예 2)의 스캐닝 이미지는 도 3a(참고예 2)의 치열 팬텀 모델을 거의 구현해내지 못한 것으로 나타났다.
상기 결과로부터, 실시예 1의 치열 팬텀 모델은 스캐닝성이 우수하여 스캐너의 스캐닝 정밀도 또는 3D 프린팅의 정밀도를 평가하기 위한 표준 치열 패턴 모델로 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.
반면에, 참고예 1 및 2의 치열 팬텀 모델에 대한 스캐닝 이미지에서 알 수 있듯이, 실시예 1의 치열 팬텀 모델과 조금이라도 다른 형상을 갖는 치열 팬텀 모델은 스캐닝성이 열악하여 스캐너의 스캐닝 정밀도 또는 3D 프린팅의 정밀도를 평가하기 위한 표준 치열 패턴 모델로 사용될 수 없음을 확인할 수 있다.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 베이스층; 및
    상기 베이스층 상에 배치된 것으로 치아 모형을 포함하는 치열층을 포함하고,
    상기 치아 모형은 어느 한 방향에서 관찰된 형상이 나머지 다른 방향에서 관찰된 형상들과 각각 상이하도록 구성된 치열 팬텀 모델.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 치아 모형은 3차원 위치 데이터가 구축된 것인 치열 팬텀 모델.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 치열 팬텀 모델은 복수개의 치아 모형을 포함하고, 상기 각 치아 모형은 임의의 방향에서 관찰된 형상이 임의의 방향에서 관찰된 나머지 다른 치아 모형의 형상들과 각각 상이하도록 구성된 치열 팬텀 모델.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 각 치아 모형은 상기 치열 팬텀 모델의 정면, 배면, 평면, 좌측면 및 우측면 형상으로부터 관찰된 형상들이 나머지 다른 치아 모형의 대응 형상들과 각각 상이하도록 구성된 치열 팬텀 모델.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스층은 사람의 잇몸 형태로 형상화된 것인 치열 팬텀 모델.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베이스층은 제1 베이스층 및 제2 베이스층을 포함하고, 상기 제2 베이스층은 상기 제1 베이스층 상에 단차지게 형성되고, 상기 치열층은 상기 제2 베이스층 상에 배치된 치열 팬텀 모델.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베이스층 및 상기 치아 모형 중 적어도 하나에 배치된 패턴을 더 포함하는 치열 팬텀 모델.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 베이스층 및 상기 치아 모형은 금속을 포함하는 치열 팬텀 모델.
  9. CAD 프로그램을 이용하여 3차원 위치 데이터를 갖는 가상의 치열 팬텀 모델을 작도하는 단계(S10-1);
    상기 작도된 가상의 치열 팬텀 모델에 따라 3D 가공법으로 실제 치열 팬텀 모델을 제조하는 단계(S20-1);
    상기 제조된 실제 치열 팬텀 모델을 비접촉식 구강외 스캐너로 스캐닝하여 스캔 데이터를 획득하는 단계(S30-1); 및
    상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캔 데이터를 상기 가상의 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터와 비교하여 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캐닝 정밀도를 평가하는 단계(S40-1)를 포함하는 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단계(S20-1)와 상기 단계(S30-1) 사이에, 상기 단계(S20-1)에서 제조된 실제 치열 팬텀 모델을 접촉식 구강외 스캐너로 스캐닝하여 상기 실제 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터를 획득하는 단계(S25)를 더 포함하고, 상기 단계(S40-1)는 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캔 데이터를 상기 가상의 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터와 비교하는 대신에 상기 실제 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터와 비교하여 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캐닝 정밀도를 평가하는 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 단계(S40-1) 이후에, 상기 단계(S20-1)에서 제조된 실제 치열 팬텀 모델을 구강 스캐너로 스캐닝하여 스캔 데이터를 획득하는 단계(S50-1) 및 상기 획득된 구강 스캐너의 스캔 데이터를 상기 단계(S30-1)에서 획득된 상기 비접촉식 구강외 스캐너의 스캔 데이터와 비교하여 상기 구강 스캐너의 스캐닝 정밀도를 평가하는 단계(S60-1)를 더 포함하는 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 가상의 치열 팬텀 모델 및 상기 실제 치열 팬텀 모델은 하나 이상의 치아 모형을 포함하는 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 실제 치열 팬텀 모델은 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 치열 팬텀 모델인 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 가상의 치열 팬텀 모델 및 상기 실제 치열 팬텀 모델은 치아 모형을 포함하지 않는 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법.
  15. CAD 프로그램을 이용하여 3차원 위치 데이터를 갖는 가상의 치열 팬텀 모델을 작도하는 단계(S10-2);
    상기 작도된 가상의 치열 팬텀 모델에 따라 3D 프린팅하여 실제 치열 팬텀 모델을 제조하는 단계(S20-2);
    상기 제조된 실제 치열 팬텀 모델을 스캐너로 스캐닝하여 스캔 데이터를 획득하는 단계(S30-2); 및
    상기 스캐너의 스캔 데이터를 상기 가상의 치열 팬텀 모델의 3차원 위치 데이터와 비교하여 상기 3D 프린팅의 정밀도를 평가하는 단계(S40-2)를 포함하는 3D 프린팅 정밀도 평가방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 스캐너는 접촉식 또는 비접촉식 구강 또는 구강외 스캐너인 3D 프린팅 정밀도 평가방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 가상의 치열 팬텀 모델 및 상기 실제 치열 팬텀 모델은 하나 이상의 치아 모형을 포함하는 3D 프린팅 정밀도 평가방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 실제 치열 팬텀 모델은 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 치열 팬텀 모델인 3D 프린팅 정밀도 평가방법.
PCT/KR2021/011604 2020-09-23 2021-08-30 치열 팬텀 모델, 이를 이용한 스캐너의 스캐닝 정밀도 평가방법 및 이를 이용한 3d 프린팅 정밀도 평가방법 Ceased WO2022065719A1 (ko)

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