JP2013519479A5

JP2013519479A5 -

Info

Publication number: JP2013519479A5
Application number: JP2012553333A
Authority: JP
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2031-02-18

Description

３次元デジタル歯内治療

本発明は、感染歯をデジタル化するために３次元画像化装置が用いられることを特徴とする３次元デジタル歯内治療システムおよび方法に関するものである。上記システムおよび方法では、歯根管系の３次元表現が画像データから抽出され、コンピュータスクリーン上で視覚化される。また、本発明は、内部で動作して歯根管の位置を特定するよう設計された外科用テンプレートに関するものである。

歯内治療は、歯髄が損傷または罹患した場合、歯髄を保護する、または歯髄を歯根管から除去するための外科的処置および治療手段を扱う歯科の専門分野の一つである。リンパ組織および線維組織と同様に、歯髄は神経、細動脈、および細静脈を含み、この歯髄が機能しなくなった場合、または壊死した場合、歯内治療が必要となる。

図１は、歯４０を示す。当該歯は、エナメル質１２と、当該歯の象牙質（dentin）１１に内包され、歯髄室（dental pulp chamber）４に接続する根尖孔（root end opening）１を含む、１または複数の歯根管５とを含む。これらは、高度な血管組織（vascularized tissue）と疎性結合組織（loose connective tissue）とで満たされた自然腔（natural cavity）を形成する（すなわち、歯髄組織３０は神経および血管を含んでいる）。当該組織は、虫歯（tooth decay, caries）７または歯牙破折（tooth fracture）が原因で感染するおそれがあり、これにより細菌が歯髄室４および／または歯根管５に侵入する。

歯内治療は、以下のステップを含むことが通常である。すなわち、（１）歯の咬合面を十分に除去し、歯冠歯髄を除去し、歯髄室および根管口を拡大することによって、腔にアクセスするための準備を行うステップ、（２）特に、上記歯根管の長さを見積もり、根部歯髄を抽出するために、当該歯根管を探すステップ、（３）一連の機器を用いて上記歯根管を機械的に形成するステップ、（４）洗浄することによって上記歯根管を殺菌および消毒するステップ、および（５）シーリング材（通常はガッタパーチャである）を満たすことによって上記歯根管を塞ぐステップである。

図２は、歯内やすり８、マイクロオープナー３３など、歯内治療に用いられる専用機器を示す。

（治療の制限）
罹患／感染している組織を歯根管系から除去することが可能な範囲に、歯内治療の有効性は強く依存する。換言すれば、当該有効性は、以下に述べる１〜４に依存する。

〔１．歯根管系の明確な解剖に関する情報の妥当性〕
今日、施術者の多くは、歯を分析するためだけでなく、疾病の範囲を評価するためにもＸ線レントゲン写真を用いる。しかし、レントゲン写真（３次元物体の平面投射）に特有の２次元性によって、不適切な画像解釈および／または不十分な解剖情報を原因とする外科的な過誤が起こり得る。不十分な解剖情報による根管治療の過誤の典型例として、以下の（イ）〜（ニ）が挙げられる。すなわち、（イ）主要な歯根管（例えば、上顎大臼歯内の第４根管“ＭＢ（mesio-buccal）２”）の治療が行われない、（ロ）付随的な側方の歯根管に治療が行われない、（ハ）歯根部の破砕および亀裂の見落とし、（ニ）予期しない歯根管の急な湾曲、分岐、およびその他の誤判断を招きやすい解剖学的特徴による、アピカルジップ（apical zips）、レッジ（ledges）、または穿孔（perforations）の形成による歯根管の損傷である。

顕微鏡のような特殊な装置を用いても、不十分な解剖情報による上記問題を解決することはできない。例えば、図３に示されるように、付随的な側方の歯根管４１は、視線４０の外にあるために見えなくなっている。感染している歯根管が見落とされると、治療後であっても感染が進行したり、歯が急に痛み出したり（flare up）する。同様の問題は、歯根管が奇妙な形状をとる場合にも生じ得る。

〔２．歯根管を形成するために選択される機器（形状、大きさ、長さ、シーケンス）の妥当性〕
歯内治療における他の困難な問題は、歯根管の長さを正確に測定することにある。歯科医が歯根管の末端に到達できなかった場合、虫歯となっている歯髄が放置され、治療の成功を脅かす。反対に、歯根管の形成が上記末端を越えて行われた場合、健康な骨組織が破壊され、歯根管を塞ごうとする場合に問題が生じるおそれがある。インピーダンスの測定結果に基づいて、手術中に歯内治療機器の穿通の深度を見積もる電子装置（歯根管長測定器）が存在する。しかし、当該技術は精度を欠いており、穿通を機械的に制限できない。別の技術として、歯内治療機器が物理的な止め具（通常はプラスティックの輪）を備えたものがある。しかし、当該止め具が不規則な歯の咬合面に接する向きに依存するため、当該技術はほとんど信用できない。いずれのケースにおいても、３次元測定による歯根管の長さの情報は得られないままである。

また、上記根管口と末端部との間において、さまざまな位置（level）における歯根管の断面の大きさおよび形状の情報も得られない。これにより、最適化された歯根管を形成したり、罹患した組織を除去したりするために、上記形状および大きさの妥当性に基づいて特別な機器を選択することが妨げられる。

〔３．歯根管の完全な洗浄および消毒の実行能力〕
現行の歯内治療の実務に関する他の問題は、歯根管を洗浄することに関連する。機械的表面処理を行った後、歯根管系を消毒し、創傷を清拭する場合において、洗浄は重要な役割を果たす。洗浄は、歯根管の潤滑、歯髄残留の解決、破片の洗い流し、細菌／微生物の除去、および、歯根管内に付着しているスミア層の清浄を目的とした歯根管の化学的準備となる。用いられる洗浄液の典型例として、次亜塩素酸ナトリウム水溶液が挙げられる。

洗浄の効果は、以下の２つの要因の影響を受ける。すなわち、（１）歯根管壁と洗浄液との接触、および、（２）洗浄中の溶液の攪拌である。

上記第１の要因は、機器と歯根管の形成との関係の妥当性（上記参照）に依存する。一方で、上記第２の要因は、歯根管自身が幾何学的に閉じ込められていることによって決定づけられる。図４は、歯根管の幅が、洗浄液の流入５０と流出５１が十分に可能な幅である限り、適切な攪拌が行われると期待できることを示す。しかし、ひとたび歯根管が狭くなりすぎると、洗浄液は歯根管を満たすのみであり、それ以降は歯根管の全長にわたって洗浄液が交換されない。音波法／超音波法でさえもこの問題を解決することはできない。これらの方法は、歯根管内に局所的に存在する液体を攪拌するに過ぎないためである。

本発明は、以下の（イ）〜（ハ）の問題のうち少なくとも１つを回避することを目的としている。すなわち、（イ）治療に先立って、より正確な３次元の解剖情報を用いる方法およびシステムを提供することによって過誤を回避すること、（ロ）根管口と末端部との間において、さまざまな水準における歯根管の断面の大きさおよび形状の情報が欠落することを回避すること、（ハ）歯根管の洗浄能力を向上させることである。

本発明に係る歯内治療のための方法およびシステムを説明する。当該方法およびシステムは、感染している歯をデジタル化するために、ＣＴまたはＭＲＩスキャナなどの３次元イメージング装置や超音波などを用いることを特徴としている。ここで、歯根管系の３次元表現が画像データから抽出され、コンピュータスクリーン上で視覚化される。好ましい一実施形態では、内部で動作して歯根管の位置を特定するために、歯内治療機器を誘導する外科用のテンプレートが設計される。さらに他の実施形態によれば、誘導するテンプレートは、コンピュータ作動のシステムを用いて製造される（例えば、フライス、高速試作など）。

いくつかの実施形態において、感染している歯の画像をデジタル化して画像データを生成するために、３次元イメージング装置を用いる、３次元デジタル歯内治療のためのコンピュータが実行する（computer based）方法が説明される。当該方法は、前記画像データから、歯根管系の３次元表現を抽出し、画像表示部において当該歯根管系を視覚化するユーザインターフェースを提供する提供ステップを含む。

前記方法は、コンピュータ作動のシステムを用いて前記テンプレートを製造する製造ステップをさらに含んでいてもよく、前記コンピュータ作動のシステムは、フライス、高速試作、または、積層製造システムである。

前記３次元イメージング装置は、ＣＴスキャナ、ＭＲＩスキャナ、または超音波スキャナなどの、容積の測定データを生成するためのものであることが好ましい。

前記歯根管の３次元表現を取得するために、獲得画像はセグメンテーション技術を用いて解析されてもよい。

前記ユーザインターフェースは、前記歯根管の３次元図および断面図を冠状面、矢状面、および横断面の少なくともいずれかで表示可能に構成されていることが好ましい。

複数の歯根管機器のデジタルテンプレートが提供される。当該デジタルテンプレートは、治療計画および機器選択のために、機器と歯根管の形状または歯根管の断面図とを２次元に重畳して視認可能にするという利点を有する。

前記方法によれば、根管口の位置は、前記画像データから前記歯根管系を抽出することによって決定される。前記抽出のステップは、前記画像の１または複数の断面において、前記歯根管の軸に沿って点を示すことによって実行されてもよい。

前記歯根管を示す点は接続され、前記歯の歯根管系を表す簡易画像として表現可能な３次元の線グラフを構成してもよい。

それぞれの歯根管の根管口は、色などの識別可能な指標を伴う点として視覚化されれば好都合である。

前記根管口は、歯に特異的な座標系における座標として表現されてもよい。

前記ユーザインターフェースは、内部で動作して歯根管の位置を特定するために、歯内治療機器を誘導する外科用のテンプレートが設計可能なように構成されていることが好ましい。前記テンプレートは、歯肉および軟組織の上まで広がるように構成されていてもよい。あるいは、前記テンプレートは、少なくとも１つの前記感染している歯の咬合面の上で支持されるように構成されていてもよいし、１または複数の隣接する歯の咬合面の上で支持されるように構成されていてもよい。例えば、前記テンプレートでは、外科的診療中に用いられる歯内治療機器を誘導するための１または複数の特徴が組み込まれている。前記１または複数の特徴は、前記歯内治療機器を根管口へ導くことを支援する誘導チューブであってもよく、これにより侵襲的な診療を少なくすることができる。あるいは、前記１または複数の特徴は、前記歯内治療機器に対する物理的な深度の制御を実現するものであってもよい。

前記テンプレートは、歯内治療機器のために、支持されていない側において、物理的な止め具として機能する平面または他の表面を備えていることが好ましい。前記止め具の位置は、取得された歯根管の３次元表現から決定される前記歯根管の長さと、予測される歯内治療機器の長さとを比較する計算によって決定されてもよい。当該計算は、前記予測される歯内治療機器が挿入されたときに、当該歯内治療機器が前記歯根管を所望の深度まで穿通するように行われる。例えば、前記歯内治療機器は、前記テンプレートにおける平面に接するように輪縁が取り付けられていてもよい。前記輪縁は、前記テンプレートを用いるインターフェースにおいて「対面する」接続を確実にするために、当該輪縁の垂直軸上の点を基点にして蝶番状に可動してもよい。

前記特徴のうち１または複数は、前記感染している歯の軸に対して斜めまたは垂直な歯肉の位置に配置されていてもよい。前記１または複数の特徴は、歯髄室から咬合に至る典型的な経路を介しては清浄不可能な歯根管の側面位置に、前記感染している歯の末端を囲う骨質を通る側面のアクセス孔を作るために、歯科用バーまたはドリルを誘導するためのものであってもよい。前記１または複数の特徴は、根尖孔を介して洗浄液を歯根管に注入することを可能にするものであってもよい。

洗浄液は、前記歯根管の末端から歯髄室へと流れ、咬合に至る開口部を介して歯の外部に流出するように設計されることが好ましい。

また、本発明は、外科用のテンプレートを提供する。前記外科用のテンプレートは、内部で動作して歯根管の位置を特定するために、歯内治療機器を誘導する構成を少なくとも１つ備える。前記外科用のテンプレートは、少なくとも１つの感染している歯の咬合面の上で支持されるように構成されていてもよいし、１または複数の隣接する歯の咬合面の上で支持されるように構成されていてもよい。前記外科用のテンプレートは、歯肉および軟組織上にまで広がるように構成されていてもよい。

また、必要に応じて、前記外科用のテンプレートは、外科的診療中に用いられる歯内治療機器を誘導するための１または複数の特徴が組み込まれていてもよい。前記１または複数の特徴は、侵襲的な診療を少なくするために、前記歯内治療機器を前記根管口へ導くことを支援する誘導チューブであってもよい。前記１または複数の特徴は、前記歯内治療機器に物理的な深度を制御可能にするものであってもよい。前記外科用のテンプレートは、歯内治療機器のために、支持されていない側において、物理的な止め具として機能する平面または他の表面を備えてもよい。前記止め具の位置は、取得された前記歯根管の３次元表現から決定される前記歯根管の長さと、予測される歯内治療機器の長さとを比較する計算によって決定されてもよい。当該計算は、前記予測される歯内治療機器が挿入されたときに、当該歯内治療機器が前記歯根管を所望の深度まで穿通するように行われる。前記特徴のうち１または複数は、感染している歯の軸に対して斜めまたは垂直な歯肉の位置に配置されてもよい。前記１または複数の特徴は、歯髄室から咬合に至る典型的な経路を介しては清浄不可能な歯根管の側面位置に、前記感染している歯の末端を囲う骨質を通る側面のアクセス孔を作るために、歯科用バーまたはドリルを誘導するためのものであってもよい。前記１または複数の特徴は、根尖孔を介して、洗浄液を前記歯根管に注入することを可能にするものであってもよい。

本発明は、プロセッサおよび記憶装置を備えたコンピューティングシステム上で実行されるコンピュータプログラムも提供する。前記コンピュータプログラムは、上述および後述の本発明の任意の方法を実行するものである。本発明は、前記コンピュータプログラムを継続的に保持するコンピュータ読み取り可能な信号記録媒体も含む。

本発明は、３次元デジタル歯内治療のための、コンピュータを利用したシステムも提供する。前記システムは、感染している歯の画像をデジタル化して画像データを生成するために、３次元イメージング装置を用いる。前記システムは、前記画像データから歯根管系の３次元表現を抽出し、画像表示部において当該歯根管系を視覚化するユーザインターフェースを含む。

濃淡値を用いて、前記画像データから前記歯根管系を勾配法に基づいて抽出する手段、歯根管に含まれる組織に拡散する造影剤を使用し、続いてＣＢＣＴイメージングを行った後、前記画像データにおいて、側面のチャネルを任意に含む前記歯根管を強調する手段、前記濃淡値に基づいて、感染している／炎症を起こしている組織の体積を自動的に識別およびトレースする手段の少なくともいずれかを含んでいてもよい。

前記ユーザインターフェースは、内部で動作して歯根管の位置を特定するために、歯内治療機器を誘導する外科用のテンプレートが設計可能に構成されていてもよい。

前記システムは、コンピュータ作動のシステムを用いて前記テンプレートを製造する手段をさらに含んでいてもよい。前記コンピュータ作動のシステムは、フライス、高速試作、または積層製造システムであることが好ましい。

前記システムにおいて、容積の測定データの生成のために用いられる前記３次元イメージング装置は、ＣＴスキャナ、ＭＲＩスキャナ、または超音波スキャナであることが好ましい。

前記歯根管系の３次元表現を取得するために、セグメンテーション手段が提供される。

前記ユーザインターフェースは、歯根管の３次元図および断面図を冠状面、矢状面、および／または、横断面で表示可能に構成されていてもよい。これを支援するために、複数の歯根管機器のメモリにデジタルテンプレートが保存されていてもよく、上記システムは、機器と歯根管の形状または歯根管の断面図とを２次元に重畳して視認可能にする手段をさらに含んでいる。

前記画像データから前記歯根管系を抽出することによって、根管口の位置を特定する手段が提供される。位置を特定する手段は、前記画像の１または複数の断面において、前記歯根管の軸に沿って点を示すよう構成されていてもよい。前記点が接続され、前記歯の歯根管系を表す３次元の線グラフを構成してもよい。それぞれの歯根管の根管口を、色などの識別可能な指標を伴う点として視覚化する手段が提供されることが好ましい。前記根管口を、歯に特異的な座標系上の座標として表現する手段が提供されてもよい。本発明のさらなる特徴は、以下の図面によって明確となるであろう。

歯およびその解剖の概略図である。従来技術に見られる、歯内治療に用いられる専用機器の図である。歯の解剖情報を得るために用いられる顕微鏡の視線を表す図である。歯根管治療に用いられる洗浄液が流入および流出する概略図である。本発明の一実施形態における、濃淡値を用いて、画像データから歯根管系を勾配法に基づいて抽出することを表す図である。本発明の一実施形態における、造影剤を用いた、歯根管系のＣＢＣＴイメージングを表す図である。濃淡値に基づいて、感染している、または炎症を起こしている組織の体積を自動的に識別およびトレースすることを表す図である。画像セットの１または複数の断面において、歯根管の軸に沿って画像データから歯根管系を抽出することを示す図である。本発明の好ましい実施形態における、外科用テンプレートの概略図である。本発明の一実施形態における、外科用テンプレートの概略図である。本発明の一実施形態における、外科用テンプレートおよび洗浄方法の概略図である。以下で説明される方法が利用される本発明に係るコンピューティングシステムの概略図である。

本発明は、特定の図面を参照しながら、特定の実施形態に基づいて説明される。しかし、本発明はそれらに限定されるものではなく、請求項によってのみ限定される。説明される上記図面は概略的なものに過ぎず、限定的なものではない。説明のために、当該図面においては構成要素のいくつかの大きさが誇張されており、実寸で描かれてはいない。本明細書および請求項において「含む（comprising）」という用語が用いられた場合、当該用語は他の要素またはステップを除外しない。単数名詞について述べるとき、不定冠詞、または定冠詞（例として、“a”または“an”、“the”）が用いられた場合、特に断りがない限りはその名詞の複数形が含まれる。請求項において用いられる「含む（comprising）」という用語は、その後に記載された手段に限定して解釈されるべきではない。すなわち、当該用語は他の要素またはステップを除外しない。したがって、「手段ＡおよびＢを備えた装置」という表現の範囲は、要素ＡおよびＢのみによって構成される装置に限定して解釈されるべきではない。これは、本発明に関して、装置に関連する最少の要素はＡおよびＢであるということを意味する。また、本明細書および請求項における第１、第２、第３、およびその他同様の用語は、類似する要素を区別するために用いられており、系列の順序または時間的な順序を表現するために必ずしも用いられない。そのように用いられた用語は、適切な状況下で互いに置き換え可能であり、本明細書に記載されている本発明の実施形態は、本明細書に記載または説明されたものと異なる順序で実行可能であることを理解されたい。さらに、本書および請求項における、上（top）、下（bottom）、上に（over）、下に（under）、およびその他同様の用語は、説明の目的で用いられており、相対的な位置を説明するためには必ずしも用いられていない。そのように用いられた用語は、適切な状況下で互いに置き換え可能であり、本明細書に記載されている本発明の実施形態は、本明細書に記載または説明されたものと異なる方向で実行可能であることを理解されたい。

図面において、類似の参照番号は類似の特徴を示し、複数の図にわたって登場する参照番号は同一の要素を参照している。図面および以下の詳細な説明は、３次元デジタル歯内治療システムおよび方法の具体的な実施形態を示す。

本発明の一態様によれば、上記歯根管系の３次元表現を取得するために、セグメンテーション技術が用いられてもよい。専用のソフトウェアプログラムによって、上記歯根管の３次元図、および、冠状面、矢状面、および／または横断面の断面図が提供可能となる。本発明の別の特徴は、様々な歯根管機器のデジタルテンプレートを統合することにある。上記デジタルテンプレートは、上記ソフトウェアによって統合される。これにより、治療を計画し、機器を選択するために、機器と歯根管の形状（断面図を含む）との２次元の重畳図を、歯科医は得ることができる。図５ａ〜５ｃに示されるように、本発明によれば、上記歯根管系を自動的に検出し、表示することも可能となる。図５ａに示されるように、上記歯根管系の自動検出および表示は、勾配法に基づく抽出方法によって実行されてよい。後者は、濃淡値を用いて、上記画像から勾配法に基づいて抽出することに基づいている。図５ｂは、上記歯根管系の自動検出および表示の異なる一態様を示す。当該一態様においては、上記歯根管の組織にわたって拡散する造影剤を使用し、その後に行われるＣＢＣＴイメージング後に、例えば側面のチャネルを含む上記歯根管を上記画像データにおいて強調する。図５ｃに示されるように、上記濃淡値に基づいて、上記感染している／炎症を起こしている組織２１の体積を自動的に識別およびトレース２０する方法が実行されてもよい。

本発明は、上記感染した歯根管の幾何学的特性（例えば、３次元上の長さおよび幅）を利用して、例えば、適切なツールを（システムによって）提案可能なユーザインターフェースを提供する。

したがって、本発明の一態様によれば、根管口の位置は、図２に示される１または複数の断面図において、例えば上記歯根管の軸に沿って点２を示すなど、上記画像データから歯根管５系を抽出することによって決定される。上記点は接続され、上記歯の上記歯根管系を表す３次元の線グラフ３を構成してもよい。それぞれの歯根管の根管口は、例えば、上記の点が歯髄室４を表す他の点と区別されるように、色などの明確な指標を伴う点として視覚化されてもよい。上記根管口は、歯に特異的な座標系など、ユーザによって設定された座標において表現されてもよい。

本発明の異なる一態様によれば、図７に示される外科用テンプレート６が、少なくとも１つの治療中の歯の咬合面３０の上で支持されていてもよい。あるいは、外科用テンプレート６は、１または複数の隣接する歯の咬合面の上で同様に支持されてもよい。外科用テンプレート６は、歯肉および軟組織１０の上に広がるように、または広がらないように構成されていてもよい。上記テンプレートには、外科的診療中に用いられる歯内治療機器を誘導するために、１または複数の特徴が組み込まれている。

一実施形態によれば、上記特徴は上記歯内治療機器（歯内やすり８など）を根管口へ導く誘導チューブであってもよく、これによって侵襲的な診療を少なくすることができる。

異なる一実施形態によれば、上記テンプレートに組み込まれている上記特徴は、上記歯内治療機器に物理的な深度を制御可能にするものであってもよい。上記歯内治療機器のために、支持されていない側（典型的には咬合側）において、物理的な止め具として機能する平面９または他の表面など、上記テンプレートは物理的な止め具を備えてよい。上記止め具の表面の位置は、（上記取得された歯根管の３次元表現から決定される）上記歯根管の長さと、予測される歯内治療機器の長さとを比較する計算によって決定されてもよい。当該計算は、上記予測される歯内治療機器が挿入されたときに、歯内治療機器８が上記歯根管を所望の深度（典型的には上記歯根管の先端部）まで、穿通するように行われる。上記テンプレートにおける平面に接するように、輪縁５０が上記歯内治療機器に取り付けられていてもよい。テンプレート６を用いるインターフェースにおいて「対面する」接続を確実にするために、上記輪縁はその前後軸において、点６０を基点にして（例えば、ボールジョイントのように）蝶番状に可動であってもよい。

さらに異なる一実施形態によれば、図８ａおよび８ｂに示されるように、上記特徴のうち１または複数は、上記歯の軸に対して斜めまたは垂直な歯肉１０の位置に配置されてもよい。歯髄室４から咬合に至る経路７を介しては洗浄不可能な歯根管４１の側面位置に、歯５の末端を囲う骨質１１に至る側面のアクセス孔７０を作るために、上記特徴は、例えば歯科用バー／ドリルを誘導できる。同様に、上記特徴は、根尖孔１１を介して、洗浄液１５を上記歯根管に注入することを可能にするものであってもよい。そして、洗浄液１５は、上記歯根管の末端から上記歯髄室４へと流れ、咬合に至る経路７を介して歯の外部に流出するように設計される。これにより、歯根管系全体の完全な洗い流し、消毒、および清浄を行うために、十分な量が流動することが確実となる。

図９は、本発明（Materialise N. V.，Leuven，Belgium により提供される3-matic（登録商標）などのコンピュータプログラムを含む）による方法またはシステムで利用されるコンピューティングシステムの概略図である。コンピュータ１５０は、映像表示端末１５９、キーボード１５５などのデータ入力手段、および、マウス１５６などのＧＵＩ（Graphical User Interface）指示手段を含み得るように描かれている。コンピュータ１５０は、汎用コンピュータ（例としてＵＮＩＸ（登録商標）ワークステーションまたはパーソナルコンピュータ）として実装されてもよい。

コンピュータ１５０は、Intel（登録商標） Corp. USAにより提供されるPentium（登録商標）プロセッサのような従来のマイクロプロセッサなどのＣＰＵ（Central ProcessingUnit）１５１、および、バスシステム１５４を介して相互に接続される多数の他のユニ
ットを含む。バスシステム１５４は、任意の適切なバスシステムであり、上述の図は概要に過ぎない。コンピュータ１５０は、少なくとも１つの記憶装置を含む。当該記憶装置は、例えば、ＲＡＭ（Random-Access Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、および、当業者に周知のように、ハードディスクなどの不揮発性の読み取り／書き込み可能な記憶装置などの、当業者にとって周知のあらゆるデータ保存装置を含み得る。例として、コンピュータ１５０はさらに、システムバス１５４を映像表示端末１５９に接続するためのディスプレイアダプタ１５１２、および、周辺機器（例としてディスクおよびテープドライブ１５８）をシステムバス１５４に接続するための任意の入力／出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ１５１１に加え、ＲＡＭ（Random-Access Memory）１５２、およびＲＯＭ（Read-Only Memory）１５３を含んでいてもよい。映像表示端末１５９は、コンピュータ１５０の視覚的出力であってもよく、コンピュータハードウェアの技術分野で周知のブラウン管映像ディスプレイなどの、任意の適切な表示装置であってもよい。しかし、デスクトップコンピュータ、携帯用およびノートブック型コンピュータにおいて、映像表示端末１５９は、ＬＣＤまたはガスプラズマ式のフラットパネルディスプレイに置き換え可能である。コンピュータ１５０は、キーボード１５５、マウス１５６、および任意のスピーカを接続するためのユーザインターフェースアダプタ１５１０をさらに含んでいる。形成される３次元オブジェクトを表現する関連データは、キーボード１５５を用いて、または１５８などの記憶装置から上記コンピュータに直接入力されてもよく、プロセッサが本発明による方法をその後実行する。上記方法の結果は、さらに付近または遠隔地に送信されてもよく、例えば、コンピュータ１５０によって提供される詳細に従って歯内治療テンプレートを製造するための、ＣＡＤ／ＣＡＭプロセシング設備に送信されてもよい。

ＣＡＤ／ＣＡＭ製造ユニット１５１６は、通信アダプタ１５１７を介してバス１５４に接続されていてもよい。バス１５４は、コンピュータ１５０を、例えばインターネット、イントラネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）、またはＣＡＮなどのデータネットワークに接続する。製造ユニット１５１６は、本発明にしたがって、コンピュータプログラムを歯内治療テンプレートの設計のために実行するテンプレート記述ファイルを、コンピュータ１５０から直接受信してもよく、またはコンピュータ１５０の上記出力から導出される値または記述ファイルを受信してもよい。別の例として、装置１５１６は、ディスケット、交換式ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤＲＯＭなどの光学記憶装置、磁気テープなどの、適切な信号記憶媒体上の関連する設計データを間接的に受信してもよい。

コンピュータ１５０は、コンピュータ１５０の実行を命令するためのコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されているＧＵＩも含む。あらゆる適切なコンピュータ読み取り可能な媒体は上記ＧＵＩを保持していてもよく、ＲＡＭ１５２、ＲＯＭ１５３、磁気ディスケット、磁気テープ、または光学ディスク（最後の３例はディスクおよびテープドライブ１５８内に設置されている）であってもよい。あらゆる適切なＯＳ（Operating System）および関連するＧＵＩ（例として、Microsoft（登録商標） Windows（登録商標）、Linux（登録商標））は、ＣＰＵ１５１を実行してもよい。コンピュータ１５０は、コンピュータ記憶装置２５１６内に格納されている制御プログラム２５１７をさらに含んでいる。制御プログラム２５１７は、ＣＰＵ１５１上で実行されたときに、本発明に係る方法として説明された任意の動作を、コンピュータ１５０に実行させる命令を含んでいる。

３次元デジタル歯内治療のために、コンピュータ１５０は、コンピュータベースの方法において使用されてもよく、３次元イメージング装置は、画像データを形成するために、感染した歯の画像をデジタル化するために用いられる。上記３次元イメージング装置は、ＣＴスキャナ、ＭＲＩスキャナ、または超音波スキャナなど、容積の測定データを生成するためのものである。

上記ユーザインターフェースは、歯根管系の３次元表現が画像データから抽出され、視覚表示装置上で視覚化されるよう構成されていることが好ましい。上記ユーザインターフェースは、手術中に上記歯根管の位置を特定するための歯内治療機器を誘導するための外科用テンプレートの設計が可能なように構成されていることが好ましい。上記ユーザインターフェースは、上記歯根管系の３次元表現を取得するためのセグメンテーション技術を提供するよう構成されていることが好ましい。

上記ユーザインターフェースは、上記歯根管の３次元図、および、冠状面、矢状面、および／または横断面の断面図を提供可能なように構成されていることが好ましい。

上記ユーザインターフェースを介してアクセスするために、複数の歯根管機器の複数のデジタルテンプレートが提供されることが好ましい。例えば、上記デジタルテンプレートは、記憶装置に保存されていてもよく、または、ＬＡＮまたはインターネットなどの広域データネットワークなどの電気通信ネットワークを介してアクセス可能であってもよい。上記ユーザインターフェースは、上記複数の歯根管機器の上記複数のデジタルテンプレートと協働して、治療計画および機器選択のために、機器と歯根管の形状または歯根管の断面図との２次元の重畳図を提供可能である。

上記コンピュータシステム上で実行されるソフトウェアは、上記画像データから上記歯根管系を抽出することによって、根管口の位置を特定するために提供されることが好ましい。当該抽出のステップは、上記画像の１または複数の断面において、上記歯根管の軸に沿って点を示すことによって実行されてもよい。上記点は、接続され、上記歯の上記歯根管系を表す３次元の線グラフを構成してもよい。

上記ユーザインターフェースおよび上記コンピュータシステム上で実行される上記ソフトウェアは、各歯根管の上記根管口を、明確な色を伴う点として視覚化するように構成されていることが好ましい。必要に応じて、上記根管口は、歯に特異的な座標系上の座標として表現されてもよい。

上記ユーザインターフェースおよび上記コンピュータシステム上で実行される上記ソフトウェアは、少なくとも１つの上記感染している歯の咬合面によって支持されるか、または、１または複数の隣接する歯の咬合面によって支持されるように構成されていることが好ましい。必要に応じて、上記テンプレートは、歯肉または軟組織上にまで広がるように構成されている。

上記ユーザインターフェースおよび上記コンピュータシステム上で実行されるソフトウェアは、装置内での視覚化が可能であるように構成され、外科的診療中に用いられる歯内治療機器を誘導するための１または複数の特徴を、上記テンプレートに導入するよう構成されることが好ましい。例えば、上記１または複数の特徴は、上記歯内治療機器を根管口へ導く誘導チューブであってもよく、これにより侵襲的な診療を少なくすることができる。必要に応じて、上記１または複数の特徴は、上記歯内治療機器に対する物理的な深度の制御を実現するものであってもよい。

上記ユーザインターフェースおよび上記コンピュータシステム上で実行されるソフトウェアは、歯内治療機器のために、支持されていない側において、物理的な止め具として機能する平面または他の表面を備えたテンプレートを提供するように構成されていてもよい。上記物理的な止め具の位置は、上記取得された上記歯根管の３次元表現によって決定される上記歯根管の長さと、予測される歯内治療機器の長さとを比較する、上記コンピュータシステム上で実行される計算プログラムによって決定されてもよい。当該計算プログラムは、上記歯内治療機器が挿入されたときに、該歯内治療機器が、上記歯根管を所望の深度まで穿通するように実行される。は、上記テンプレートにおける平面に接するように、輪縁が上記歯内治療機器に取り付けられていてもよい。上記テンプレートを用いるインターフェースにおいて「対面する」接続を確実にするために、上記輪縁はその前後軸において、該前後軸上の点を基点にして蝶番状に稼動であってもよい。

必要に応じて、上記特徴のうち１または複数は、上記感染した歯の軸に対して斜めまたは垂直な歯肉の位置に配置してもよい。

上記１または複数の特徴は、歯髄室を通る典型的な咬合に至る経路を介した清浄が不可能であった側方の歯根管の位置において、歯の根部の周囲の骨を通る側方アクセスホールを形成するために、歯科用バーまたはドリルを誘導するためのものであってもよい。

上記１または複数の特徴は、根尖孔を介して、洗浄液１５を上記歯根管に注入することを可能とするものであってもよい。上記洗浄液は、上記歯根管の先端部から、上記歯髄室へと流れ、さらに、咬合に至る開口部を介して歯の外部に流出するように設計されてもよい。

特定のアプリケーションにあわせて、図５に示されたハードウェアは異なるものになってもよいことが、当業者は理解できるだろう。例えば、光学ディスク媒体、音声アダプタ、あるいは、コンピュータハードウェア分野では周知であるＰＡＬまたはＥＰＲＯＭプログラミング装置などのチッププログラミング装置といった周辺機器などが、既に説明したハードウェアに加えて、またはこれに代えて利用されてもよい。

図８５に描かれている例では、本発明の方法を実行する上記コンピュータプログラム製品は、任意の適切な記憶装置に格納されていてもよい。しかし、次に挙げる点は重要である。すなわち、本発明が存在し、存在し続ける限り、本発明のメカニズムを様々な形式のコンピュータプログラム製品として頒布することが可能であり、本発明は、上記頒布を実際に行うために用いられる、信号を含んだ媒体の特定のタイプによらず、同様に適用されることは、当業者には容易に理解されるであろう。コンピュータ読み取り可能な信号を含んだ媒体の例としては、フロッピー（登録商標）ディスクおよびＣＤＲＯＭなどの記録可能なタイプの媒体、固体メモリ、テープ記憶装置、磁気ディスクなどが挙げられる。

したがって、本発明は、適切なコンピューティング装置上で実行されたときに、本発明の任意の方法を実行するソフトウェア製品も含む。適切なソフトウェアは、Ｃ言語などの適切なハイレベル言語によるプログラミング、および、ターゲットとなるコンピュータのプロセッサに対する適切なコンパイラ上でのコンパイルによって得られてもよい。

本発明は、内部で動作して歯根管の位置を特定するための、歯内治療機器に対するガイドを少なくとも１つ有する外科用テンプレートも提供する。上記歯内治療テンプレートを設計してしまえば、数値制御によるフライス、高速試作、または積層製造システムなどの任意の適切な方法によって、上記歯内治療テンプレートを製造することができる。好ましい一実施形態では、高速試作および製造（ＲＰ＆Ｍ：Rapid Prototyping and Manufacturing）技術が、上記テンプレートを製造するために用いられる。高速試作および製造（ＲＰ＆Ｍ：Rapid Prototyping and Manufacturing）は、典型的には、あるオブジェクトの３次元（３Ｄ）コンピュータ支援設計（ＣＡＤ：Computer Aided Design）データを用いて、該オブジェクトの縮尺モデルを素早く組み立てるために用いられる一群の技術と定義されてもよい。現在のところ、複数の高速試作技術が利用可能であり、光造形法（ＳＬＡ：Stereo Lithography）、粉末焼結積層造形法（ＳＬＳ：Selective Laser Sintering）、熱溶解積層法（ＦＤＭ：Fused Deposition Modeling）、フォイルベース技術などが、上記複数の高速試作技術に含まれる。

これらの技術に共通の特徴は、オブジェクトが、典型的には、レイヤー１枚１枚によって構築される点である。光造形法は、現時点で最も普及しているＲＰ＆Ｍ技術であり、タンクに入った液体感光性樹脂を、１回につき１枚のレイヤーから、オブジェクトを構築するために利用する。各レイヤー上では、電磁気光線（例として、コンピュータ制御の１または複数のレーザー光線）が、形成されるオブジェクトの２次元断面によって定義される、上記液体樹脂の表面上の特定のパターンをトレースする。上記電磁気光線への曝露により、上記樹脂上にトレースされたパターンが硬化または凝固し、これが下のレイヤーに付着する。被膜が重合された後、プラットホームが、レイヤー１枚の厚さだけ降下し、次のレイヤーパターンがトレースされ、先のレイヤーに付着する。完全な３次元オブジェクトは、このプロセスによって形成される。

粉末焼結積層造形法（ＳＬＳ）は、高出力レーザーまたは別の集束熱源を用いて、プラスティック、金属、またはセラミックの粉の小粒子を、形成される３次元オブジェクトを表現する密集体へと焼結または溶接する。

熱溶解積層法（ＦＤＭ）、およびその関連技術は、（通常は加熱による）固体物質から液体状態への一時的な遷移を利用する。上記物質は、制御下で噴出ノズルを通って移動し、所望の場所に溶着される。この方法については、米国特許第５１４１６８０号明細書に特に記載されている。

フォイルベース技術は、被膜を互いに膠着または光重合、あるいはその他の技術によって固定し、これらの被膜から上記オブジェクトを切り取る、または上記オブジェクトを重合する。このような技術については、米国特許５１９２５３９に記載されている。

典型的には、ＲＰ＆Ｍ技術は、形成される３次元オブジェクト、すなわち歯内治療テンプレートのデジタル表現から開始する。一般的には、上記デジタル画像は、全体として上記オブジェクトを形成するためのオーバーレイが可能な、一連の断面図レイヤーへとスライスされる。上記ＲＰ＆Ｍ装置は、このデータを用いて、レイヤーを積層した土台上に上記オブジェクトを構築する。上記３次元オブジェクトのレイヤーデータを表す断面図データは、コンピュータシステム、およびコンピュータ支援設計および製造（ＣＡＤ／ＣＡＭ）ソフトウェアを用いて制しえされてもよい。

コンピュータモデルからの上記歯内治療テンプレートの製造においては、粉末焼結積層造形（ＳＬＳ）装置が特に好適である。しかし、様々なタイプの高速製造および細工（光造形法（ＳＬＡ）、熱溶解積層法（ＦＤＭ）またはフライスが含まれるが、これらに限定されない）によっても、これらの歯内治療テンプレートは正確に加工可能であることを理解されたい。

上記歯内治療テンプレートは、異なる物質によって製造されてもよい。好ましくは、人体に対し生体適合性の物質のみが用いられてもよい。ＲＰ＆Ｍ技術としてＳＬＳが用いられる場合、上記歯内治療テンプレートは、EOS，Munich，Germanyにより提供されるPA 2200、または、3D Systems，South Caroline，USAにより提供されるDuraform PAなどの高分子樹脂から加工されてもよい。あるいは、当業者にとって周知の任意の物質が用いられてもよい。

本発明は、変更可能なものとして記載された手段および方法については、当該手段、および／または、当該方法の処理ステップの特定の特徴には限定されないことを理解されたい。また、本明細書にて用いられた用語は、特に実施形態のみについて説明するためのものであり、限定を意図したものではないことを理解されたい。特に、本明細書および付属の請求項で用いられているように、単数形“a”または“an”、“the”は、文脈上明確に別の意味を示す記述がない限りは、単数および／または複数の指示対象を含む。また、複数形は、文脈上明確に別の意味を示す記述がない限りは、単数および／または複数の指示対象を含むことを理解されたい。さらに、パラメータの範囲が数値限定によって定められた場合には、当該範囲はこれらの限定値を含むとみなされることを理解されたい。

上述の実施形態の詳細な説明における要素や特徴の特定の組み合わせはあくまで例である。当業者の認識に応じて、本明細書にて説明された実施形態に、変更および／または修正を加えたもの、および他の実施例は、当該分野において通常の技術を有する者が、請求項に記載された本発明の精神と範囲から逸脱することなく想到可能なものである。従って、以上の記載はあくまで例を示すことを目的としており、限定を意図したものではない。本発明の範囲は、後述の請求項およびこれらと同等のものにおいて決定される。さらに、本明細書および請求項において用いられた引用符号は、請求項に記載された本発明の範囲を限定するものではない。

Claims

感染している歯の画像をデジタル化して画像データを生成するために、３次元イメージング装置を用いる、３次元デジタル歯内治療のためのコンピュータが実行する方法であって、
前記画像データから歯根管系の３次元表現を抽出し、表示部において当該歯根管系を視覚化するユーザインターフェースを提供するステップと、
歯内治療のために使用される複数の歯根管機器の、複数のデジタルテンプレートとの、前記ユーザインターフェースを介したアクセスを提供するステップと、
前記ユーザインターフェースを介して、治療計画および機器選択のために、前記複数の歯根管機器の、前記複数のデジタルテンプレートのうちのいずれかと、歯根管の形状または歯根管の断面図との２次元の重畳図を提供するステップと、を含むことを特徴とする、コンピュータが実行する方法。
歯根管系の３次元表現を取得するためにセグメンテーション技術が提供され、
前記ユーザインターフェースは、前記歯根管の３次元図および断面図を冠状面、矢状面、および横断面の少なくともいずれかで表示可能に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
前記画像データから前記歯根管系を抽出することによって、根管口の位置が決定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
前記抽出のステップは、前記画像の１または複数の断面図において、前記歯根管の軸に沿って点を示すことによって実行されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
前記点が接続され、前記歯の歯根管系を表す３次元の線グラフを構成することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
それぞれの前記根管口は、識別可能な色の点として３次元内で視覚化されることを特徴とする、請求項３から５のいずれか１項に記載の方法。
前記根管口は、歯に特異的な座標系における座標として表現されることを特徴とする、請求項３から６のいずれか１項に記載の方法。
感染している歯の画像をデジタル化して画像データを生成するために、３次元イメージング装置を用いる、３次元デジタル歯内治療のためのコンピュータを利用したシステムであって、
前記画像データから歯根管系の３次元表現を抽出し、表示部において当該歯根管系を視覚化するユーザインターフェースと、
メモリに格納された、歯内治療のために使用される複数の歯根管機器のデジタルテンプレートと、
治療計画および機器選択のために、前記歯根管機器のデジタルテンプレートと、歯根管の形状または歯根管の断面図との２次元の重畳図を提供する手段と、を含むことを特徴とする、コンピュータを利用したシステム。
濃淡値を用いて、前記画像データから前記歯根管系を勾配法に基づいて抽出する手段と、
歯根管に含まれる組織に拡散する造影剤を使用し、続いてＣＢＣＴイメージングを行った後、前記画像データにおいて、側面のチャネルを任意に含む前記歯根管を強調する手段と、
前記濃淡値に基づいて、感染している／炎症を起こしている組織の体積を自動的に識別およびトレースする手段と、の少なくともいずれかを含むことを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
前記歯根管系の３次元表現を取得するためにセグメンテーション手段をさらに含み、
前記ユーザインターフェースは、歯根管の３次元図および断面図を冠状面、矢状面、および横断面の少なくともいずれかで表示可能に構成されていることを特徴とする、請求項８または９に記載のシステム。
前記画像データから前記歯根管系を抽出することによって、根管口の位置を特定する手段をさらに含むことを特徴とする、請求項８から１０のいずれか１項に記載のシステム。
前記根管口の位置を特定する手段は、１または複数の断面図において、前記歯根管の軸に沿って点を示すよう構成されていることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
前記点が接続され、前記歯の歯根管系を表す３次元の線グラフを構成することを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
それぞれの前記根管口を、識別可能な色の点として３次元内で視覚化する手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１１から１３のいずれか１項に記載のシステム。
前記根管口を、歯に特異的な座標系における座標として表現する手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１１から１４のいずれか１項に記載のシステム。