KR20140040746A

KR20140040746A - 근관 치료 시뮬레이션 시스템

Info

Publication number: KR20140040746A
Application number: KR1020137033060A
Authority: KR
Inventors: 리에르데 칼 반; 베를레 파틴; 파울-헨리 발로톤
Original assignee: 머티어리얼리스 덴탈 엔.브이.; 메일레퍼 인스트러먼츠 홀딩 에스에이알엘
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2014-04-03
Also published as: GB201108003D0; KR101886265B1; WO2012156287A1; EP2707864A1; US20140228992A1; CA2835748A1; JP2014516169A; JP6334394B2; US9694539B2; BR112013029154A2

Abstract

근관 치료 (endodontic treatment) 시뮬레이션을 위한 기기가 설명되며, 그 기기는 치수강 (pulp chamber) 및 근관들 (root canals)을 구비한 적어도 하나의 물리적인 치아 모델을 포함하며, 이는 적층 제조 (layered manufacturing) 또는 쾌속 조형 (rapid prototyping) 기술들에 의해 제조되며, 그리고 실제의 근관 사례 (endodontic case)에 대응한다. 상기 기기를 설계하고 제조하기 위한 방법들 및 시스템들이 또한 설명된다.

Description

근관 치료 시뮬레이션 시스템{Endodontic treatment simulation system}

본 발명은 근관 치료 (endodontic treatment) 시뮬레이션을 위한 방법들, 장치, 도구들, 시스템 그리고 그와 같은 방법들을 수행할 수 있거나 또는 그런 장치, 도구들, 또는 시스템들을 구현할 수 있는 소프트웨어 그리고 그 소프트웨어를 저장하는 비-일시적 저장 매체에 관한 것이다.

근관 치료 트레이닝 블록들 그리고 치아 모델들은 근관 치료들을 실습하기 위해서 또는 근관 치료를 위한 근관 도구들을 개발하고 평가하기 위해서, 두 경우들에서 뽑은 치아 또는 시체 치아를 이용하는 것에 대한 대안으로서, 보통 사용된다.

근관에 대한 전형적인 근관 치료는 치수강 (pulp chamber)의 바닥에서 근관들 (root canals)로의 접근을 허용하기 위해서 치수강으로의 적합한 구멍 (opening)을 생성하는 것으로 시작한다. 두 번째로, 상기 근관들은 병든 치수 (pulp) 및 상아질 조직들을 제거하고 그리고 근관들을 매끄럽고 깨끗한 표면을 가진 원뿔형 형상으로 구멍을 내는 전용의 도구들 ("파일들 (files)")로 청소된다. 소독 매개체를 이용한 관주 (irrigation) 이후에, 상기 근관들은 충전 재질을 이용하여 밀봉되고 밀폐된다.

이런 유형의 치료는, 보통은 관들의 꼭대기 부분에서의 불완전한 근관 청소; 근관에 구멍을 내는 동안에 근관 도구들 (예를 들면, 파일들)이 부러짐 또는 근관을 불완전하게 충전함과 같은 여러 가지 위험들을 가진다. 이 절차의 복잡함으로 인해서, 치과 연수자가 실물과 같은 증상들을 대상으로 실습하도록 하고 그리고/또는 실물과 같은 증상들을 대상으로 새로운 근관 도구들을 확인하도록 하기 위해서 적합한 근관 치료 시뮬레이션 시스템들이 이용 가능한 것이 중요하다.

현존하는 치아 모델들은 실제와 같은 증상들을 흉내내는 것에 관해서 한계들을 가진다. 미국 특허 No 3,947,967 는 치수강 및 근관(들)을 흉내내는 공동 (cavity)을 구비한 투명한 플라스틱 몸체를 포함하는 근관 모델들을 언급한다. 그 투명한 몸체는 근관의 왜곡되지 않은 모습을 가지기 위해서 적어도 하나의 평평한 측면을 가진다. 미국 특허 No 4,137,633은 상기 언급된 근관 모델의 변형을 언급하며, 이는 상기 근관의 꼭대기 포인트에 근관 파일이 도달했을 때에 촉각적인 피드백을 시뮬레이트하기 위해서 근관 공동의 꼭대기 부분에 탄력성있는 덩어리를 제공한다. 미국 특허 No 5,503,562는 상기 근관을 시각적으로 확대하기 위해서 상기 투명한 몸체의 적어도 하나의 측면 벽을 설정함으로써 상기 전자의 근관 모델의 개선을 언급한다. 이는 상기 공동의 시각적인 점검 그리고 상기 공동에 대해 수행된 근관 치료들의 결과를 증강하기 위한 것이다. 상기 언급된 유형의 근관 치료 트레이닝 블록들은 그것이 실제와 같은 상황을 나타내게 될 때에 한계들을 가진다. 이 모든 블록들 중 첫 번째 블록이 외부 형상과 같은 치아를 가지지 않으면, 그리고 그렇기 때문에 근관 치료의 사실적인 시뮬레이션을 원래 허용하지 않으며, 이는 상기 치수강에 그리고 이어서 상기 근관(들)에 접근하기 위해서 상기 치아의 교합면 표면에 통로를 생성하는 것으로 시작한다. 두 번째로, 이 근관 치료 트레이닝 블록들은 보통은 몰딩 또는 밀링 기술들을 통해서 만들어져서, 다른 분기 (furcation)들 중에서, 부속의 (측면의) 관 (canal)들 또는 심지어는 부분적으로 석회화된 근관들을 포함하는 불규칙적인 형상들 및 방향성을 가진 근관들의 네트워크인 것이 흔한 자연스러운 근관들의 복잡한 형상을 복제하는 것을 실질적으로 불가능하게 만든다.

특허 JP5241498은 치료 시뮬레이션용의 근관 치아 모델을 언급하며, 이는 적어도 치수강 및 공동 - 옵션으로는 더 부드러운 재질로 충전됨 - 을 에워싼 상아질 부분으로 구성되어 치수강 및 근관(들)을 나타낸다. 미국 특허 출원 US2009/0263774 A1 은 x-레이 이미징 동안에 해부학적으로 올바른 대조를 제공하기 위해서 외관 및 내부의 해부학적인 구조와 같은 자연 치아의 해부학적인 특징들 그리고 뼈와 같은 경도, 밀도 및 방사선-비투과성 (radio-opacity)과 같은 물리적인 특성들을 시뮬레이트하는 인공 치아를 언급한다. 상기 두 가지의 후자의 발명들은 완전한 근관 치료를 시뮬레이트하도록 허용하여, 치수강으로의 액세스 공동 (access cavity)을 생성하는 것으로 시작한다. 그러나, 자연적인 치근들의 복잡한 형상이 흉내내어질 수 있는 정도는 빈약하며, 이는 전통적인 제조 방법, 즉, 몰딩으로 인한 것이다. 그러므로 복잡한 임상적인 사례들 (C 형상의 관들, 측면 근관들, 부서진 치아들 등)은 치과 전문의 트레이닝 그리고 새로운 도구들의 평가에 크게 관련되어 있지만, 생성될 수 없다.

상업적으로 이용 가능한 치아 모델들과 같은 현존하는 근관 치료 시뮬레이션 시스템들의 다른 결점은 수행된 치료를 최적화된 치료와 비교하기 위한 어떤 쉬운 방식도 존재하지 않는다는 것이다. 이 피드백은 자신의 근관 치료 기술들을 향상시키기 위해서 치과 연수자에게는 매우 이득일 것이다. 특허 출원 WO 2007/108030 A1 은 치아용의 싸여진 하우징을 포함하고 그리고 x-레이 이미징을 허용하는 근관 치료 트레이닝 기기를 언급한다.

그처럼, 치료 시퀀스를 빠르게 평가하기 위해서 근관 치료 이전에, 치료 동안에 또는 그 치료 이후에 여러 방사선 사진들을 치아에서 찍을 수 있다. 이 기기는 미리 정해진 이상적인 근관 준비와 3D로 비교하는 것을 허용하지 않는다. 대조적으로, 치과 연수자는 하나의 또는 그 이상의 평면 모습들에서 근관 치료의 진행을 진행하면서 모니터할 수 있을 뿐이며, 원하는 또는 수락할 수 있는 준비에 맞는 실감되는 준비가 어느 정도인가를 받아들이기 위한 수단을 3차원으로 제공하지는 않는다.

특허 DE4100636 (A1)는, 추출된 자연 치아의 뿌리 영역 내에 또는 취해진 의치 본 (impression)의 인공적인 치조 (tooth socket) 내에 형성된 의치 본 (impression)으로부터의 모방 밀링 (copy milling)을 경유한, 뿌리-형상의 치과 임플란트의 제조를 설명한다.

종래 기술 ("Dental Root Implants Produced by the Combined Selective Laser Sintering/Melting of Titanium Powders", N K Tolochko, V V Savich, L Froyen, G Onofrio, E Signorelli and V I Titov, Proc Instn Mech Engrs, Part L: J Materials: Design and Applications, Vol 216, No 4, 2002, pp 267-270)에서, 티타늄 분말들의 선택적인 레이저 소결 (selective laser sintering, SLS) 및 선택적인 레이저 용융 (selective laser melting, SLM)의 결합된 프로세스를 경유하여 기하학적인 모습, 구조적인 그리고 기계적인 특성들의 면에서 자연적인 치근 (dental root)들에 거의 대응하는 치근 임플란트들을 제조하는 것이 설명된다. 이 방법들 (SLS 및 SLM)을 이용하여, 점차로 변하는 구조를 가진, 즉, 표면에서는 상대적으로 높은 다공성 (porosity)을 그리고 코어에서는 높은 밀도인 구조의 임플란트들을 제조하는 것이 가능하다. 그러나, 이 뿌리 형상의 임플란트들은 치수강 및 근관(들)을 흉내내는 내부적인 구조를 가지지 않는다.

미국 특허 No 3,947,967 미국 특허 No 4,137,633 미국 특허 No 5,503,562 일본 특허 JP5241498 미국 특허 출원 US2009/0263774 A1 특허 출원 WO 2007/108030 A1 특허 DE4100636 A1

"Dental Root Implants Produced by the Combined Selective Laser Sintering/Melting of Titanium Powders", N K Tolochko, V V Savich, L Froyen, G Onofrio, E Signorelli and V I Titov, Proc Instn Mech Engrs, Part L: J Materials: Design and Applications, Vol 216, No 4, 2002, pp 267-270

본 발명의 목적은 실제적인 근관 치료 트레이닝을 위해서 또는 새로운 근관 치료 도구들을 개발하고 평가하는데 있어서 사용될 근관 치료 시뮬레이션 시스템 또는 방법 또는 도구들을 제공하는 것이다.

본 발명의 적어도 몇몇의 실시예들은 종래 기술의 시스템들 및 기기들의 상기 문제점들 중 적어도 하나를 줄어들게 하거나 또는 극복하려고 시도한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 또는 그보다 많은 근관 치아 모델들이, 크라운, 뿌리들 그리고 변하는 복잡성의 하나 이상의 상이한 임상적인 사례들에 대응하는 치수강 및 근관들의 복잡한 기하학적인 모습을 흉내내는 내부 치수강 및 근관들을 포함하는 해부학적인 형상과 함께 제공된다. 본 발명의 이 실시예에 따라, 적층 제조 (layered manufacturing) 또는 쾌속 조형 (rapid prototyping) 기술들을 이용하는 레이에에 의한 치아 모델 레이어를 구축하여, 요청된 레벨의 사실적인 모델링이 실현된다

근관 파일들 (endodontic files)을 이용하여 상기 근관들에 구멍을 낼 때에 실제와 같은 촉각적인 피드백을 가지기 위해서, 상기 사용된 재료(들)가 자연의 치아 재료를 흉내내도록 최적화되었다는 것이 본 발명의 특징이다.

본 발명의 다른 특징은 상기 근관 치아 모델(들)이 다른 재료로 충전될 수 있는 근관들을 가지며, 그래서 물리적인 특징들의 면에서 상기 근관들의 구조를 흉내내거나 또는 또는 근관 청소 및 형성 프로세스의 완료를 확인하기 위한 시각적인 피드백으로서 사용되도록 한다는 것이다.

본 발명의 다른 특징은 치아 모델들의 임상적인 사례, 즉, 상기 치아 모델들이 기반으로 하는 자연 치아의 3D 이미지 데이터 (예를 들며, CT, MRI, 초음파 이미지들 등)가 상기 시스템의 일부로서 이용 가능하다는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은 상기 시스템에서 모든 치아 모델을 위한 이상적인 치근 준비가 설립되고 그리고 문서화된다는 것이다. 후자는 예를 들면 상기 이상적인 준비된 치아의 체적 측정 이미징 (volumetric imaging)에 의해서 달성될 수 있다. 대안으로 상기 이상적인 준비는 미리 정의된 치아 축을 따르는 알려진 슬라이스들에 따라서 조직학적인 단면들에 의해서 문서화된다.

상기 이상적인 준비에 관한 정보는 치료 시뮬레이션 동안에 또는 치료 시뮬레이션에 이어서 치과 연수자에게 그 준비의 품질에 관한 피드백을 제공하기 위해서 상기 시스템에 통합될 수 있을 것이다. 일 예에서, 상기 정보는 상기 치아 모델에서의 색상들로서 상기 시스템에 통합되어, 시각적인 피드백을 제공한다. 치료받지 않은 내부의 치수강 및 근관(들)은 그럼으로써 특정 색상으로 제조된다. 그러면 상기 이상적인 준비에 따르기 위해서 상기 근관 형성 동안에 제거되어야만 하는 재료의 껍질을 표시하기 위해 다른 색상이 사용된다. 이 방식으로 치료 그 자체 동안에 (색상이 입혀진 조각들의 제거) 또는 그 치료 이후의 어느 하나에서, 치과 연수자는 그 치료의 적절함의 시각적인 표시를 가진다. 후자의 경우에, 상기 미리 정의된 이상적인 치료에 대한 상기 수행된 치료 시뮬레이션의 적절함을 평가하기 위해서 상기 치아 모델을 얇은 조각으로 만드는 것이 필요할 것이다. 더 많은 영역들에 마킹하도록 하기 위해서 색상들의 개수를 증가시키는 것 역시 가능하다. 예를 들어, 이상적인 치료의 경계와 천공의 위험성이 상당해지는 경계 구역 외부 사이의 체적에 다른 색상으로 마크하는 것이 유용할 수 있을 것이다.

다른 예에 따르면, 상기 이상적인 준비에 관한 정보는 상기 시뮬레이트된 치아 (뿌리) 치료를 2D 단면들로 또는 상기 2D 단면들에 대한 (이미징에 이어지는) 3D나 상기 이상적인 준비의 3D로 시각화하는 소프트웨어에 의해서 상기 시스템에 통합된다. 상기 시각화는 각 차이들의 정성적인 그리고/또는 정량적인 도해 (illustration)를 포함할 수 있을 것이다. 상기 시뮬레이션된 근관 치료에 이어지는 치아 모델의 이미지들은 예를 들면 (CB) CT 또는 μCT와 같은 상이한 이미지 기술들로부터 획득될 수 있다.

상기 시뮬레이트된 치료에서 연이은 단계들 동안에 상기 근관의 기하학적인 모습이나 상기 근관들의 초기 기하학적인 모습을 치료의 중간의 상태에서의 기하학적인 모습과 비교하기 위해서 소프트웨어 애플리케이션이 또한 사용될 수 있을 것이다. 상기 치료가 시뮬레이트되는 치아 모델의 내부 및 외부의 기하학적인 모습 정보를 캡쳐하기 위해 필요한 이미징 장비는 본 발명에 따른 상기 시스템의 일부일 것이 요청되지는 않지만, 옵션으로는 그 시스템의 일부일 수 있다. 본 발명은 상기 소프트웨어의 어느 것이라도 저장하는 비-일시적 저장 매체를 또한 포함한다.

본 발명의 실시예들의 커다란 이점은 수행된 치료 시뮬레이션의 적절함에 대한 피드백이 치과 전문의에게 제공된다는 것이다. 그 피드백은 직접적이며 그리고 훈련자 또는 더 경험이 있는 개업의에 의한 별도의 평가를 필요로 하지 않는다.

본 발명의 실시예들의 다른 이점은 보통은 치아를 뽑는 것을 필요로 할 복잡한 해부학적인 사례들에서 근관 치료를 실행할 수 있는가의 테스트를 허용한다는 것이다. 본 발명의 실시예들의 추가적인 이점은 근관 도구들의 조작자들 중에서 변이성을 추정하기 위해서 동일한 사례가 한 번보다 더 많이, 잠재적으로 상이한 사람들에 의해서 시뮬레이트될 수 있다는 것이다.

본 발명의 실시예들의 또 다른 큰 이점은 시뮬레이트된 치료의 적절함의 평가가 또한 3D로 직접적으로 수행될 수 있다는 것이다.

본 발명의 효과는 본 명세서의 해당되는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.

도 1은 디스플레이된 치아 모델의 이미지를 보여준다.
도 2는 도 1에서 보이는 것과 동일한 모델의 횡단면으로 보여주며, 이는 치수강 및 근관들을 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 쾌속 조형 (rapid prototype)으로 만들어진 치아 모델을 보여준다.
도 4는 도 3의 쾌속 조형으로 만들어진 치아 모델의 근관 간섭의 시뮬레이션을 보여준다.
도 5는 실제의 사례의 의료적인 이미지 데이터를 보여준다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 도식적인 표현이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 물리적인 모델을 통한 횡단면을 보여준다.
도 8은 치아 모델에 관한 치료의 시뮬레이션 동안에 만들어진 준비와 실제의 치아 준비 사이의 상대적인 비교를 보여주도록 적응된 본 발명의 실시예에 따른 시스템을 개략적으로 보여준다.
도 9는 본 발명과 함께 사용될 수 있는 컴퓨터 시스템의 도식적인 모습이다.
도 10은 상업적으로 이용 가능한 전형적인 치근 치료 트레이닝 블록을 보여준다.

본 발명은 특정 실시예들에 관해서 그리고 특정 도면들을 참조하여 설명될 것이지만, 본 발명은 그것에 의해서 한정되는 것이 아니며 청구항들에 의해서만 한정된다.

도 10은 상업적으로 이용 가능한 전형적인 치근 치료 트레이닝 블록을 보여준다.

본 발명의 실시예들은 근관 치료 시뮬레이션 시스템에 관련되며, 이는 하나 또는 그 이상의 물리적인 치아 모델들을 포함한다. 도 6은 시스템 (10)의 도식적인 개요를 보여준다. 여러 환자 또는 실제와 같은 사례들 (1 내지 3) 또는 그 이상이 상기 시스템 (10)의 일부일 수 있다. 상기 시스템 (10)은 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크 (20) 그리고 디스플레이 (18)를 포함하는 컴퓨터 기반의 시스템이다. 옵션으로, 상기 시스템은 치료의 시뮬레이션이 수행된 이후에 상기 치아 모델을 디지털화하기 위한 수단 (예를 들면, 디지타이저)을 또한 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 근관 치료 시뮬레이션에서 사용하기 위한 기기를 제공하며, 그 기기는 치수강 (pulp chamber) 및 근관들 (root canals)을 포함하는 적어도 하나의 물리적인 치아 모델 (16)을 포함하며, 이는 적층 (layered) 또는 쾌속 조형 (rapid prototyping) 기술들을 경유하여 제조되며 그리고 실제의 근관 사례 (endodontic case)에 대응한다. 실제의 근관 치료 사례의 3D 이미지 데이터 (12)는 상기 치아 모델에 대응하여 획득되고 그리고 사용된다. 원하는 또는 이상적인 근관 계획 (14)은 상기 실제의 근관 사례에서 이용 가능하다.

본 발명의 바람직한 최소의 실시예에 따라, 근관 치료 시뮬레이션 시스템은 변하는 복잡성 (모델에 대해서는 도 1을 그리고 실제의 사례에 대해서는 도 5 참조)에 대응하는 하나 또는 그 이상의 물리적인 치아 모델들 (16)을 포함한다. 치아 모델들의 설계를 위해서, 치수강 및 근관들을 포함하는 자연 치아 (추출된 치아 또는 시체 치아)의 3D 컴퓨터 모델이 μCT 이미징 또는 적합한 해상도를 가진 어떤 다른 이미징 기술 (도 2 참조)에 의해서 획득된다. 적합한 해상도는 상기 근관들을 시각화하기 위해서 충분하게 높은 해상도를 의미한다. 결과인 2D 슬라이스 이미지들은, 치수강과 근관들을 나타내는 공동 (cavity)을 포함하지만 자연의 복잡한 3D 형상 및 크기를 가진 치아의 3D 표면 모델을 생성하기 위해서 프로세싱된다.

치아 모델의 획득된 3D 설계는 적층 제조 (layered manufacturing) 기술에 의해서 또는 스테레오리소그라피 (stereolithography), 선택적인 레이저 소결 (selective laser sintering), 융합된 침적 모델링 (fused deposition modelling), 왁스 플로팅 (wax plotting), 선택적 레이저 용융 (selective laser melting) 및 유사한 것과 같은 어떤 적합한 쾌속 조형 (rapid prototyping) 기술들에 의해 물리적인 치아 모델을 제조하기 위해서 사용된다 (도 3 참조). 각각의 치수강 및 근관들은 상기 치아 모델들에서 공동들로서 또는 상이한 재료 특성들을 가진 구조로서 제시된다 (도 4 참조). 도 7은 제조된 쾌속 조형의 치아 모델을 통한 도식적인 횡단면을 보여준다. 시각적인 표지들을 제공하기 위해서 상이한 색상들이 사용된다. 예를 들면, 색상 3은 이상적인 준비에 관해서 사용자에게 시각적인 피드백을 제공하기 위해서 사용된다.

적층 제조 기술 또는 쾌속 조형 기술을 사용하는 이점은 밀링이나 몰딩과 같은 전통적인 기술들에 의해서는 제조하는 것이 가능하지 않은 것이 보통인 매우 복잡한 내부 구조를 생산할 수 있는 가능성이다. 이 실시예의 첫 번째 구현에서, 상기 치아 모델들은 투명한 재료로 생산될 수 있을 것이다. 대안으로, 실제와 같은 물리적인 특성들 또는 실제와 같은 방사선-비투과성 (radio-opacity)을 가진 근관 치아 모델을 제공하기 위해서 불투명한 재료들이 사용될 수 있다. 상기 근관 치아 모델들의 이 제조 방법 (즉, 쾌속 조형)은 어떤 실제와 같은 사례도, 원래의 자연 치아의 적합한 이미지들이 이용 가능한 한은, 그 사례의 복잡성에 상관없이 복제될 수 있다는 이점을 가진다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 설명된 프로세스는 내부 공동을 가진 치아의 어떤 3D 컴퓨터화된 모델로부터도 시작할 수 있으며, 그리고 자연 치아의 고-해상도 스캔을 경유하여 획득된 치아의 3D 컴퓨터 모델로부터 시작하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 상기 3D 치아 모델은 자유롭게 그리기에 의한 어떤 CAD 소프트웨어를 경유해서도 생성될 수 있으며, 또는 자연 치아의 통계적인 정보를 기반으로 하여 생성될 수 있으며, 또는 자연 치아를 스캐닝한 것으로부터 획득된 3D 모델을 적응시키는 것 (예를 들면, 크기 팩터 적용, 부분적으로 석회화된 관들을 시뮬레이트하기 위해서 근관들을 충전 ...)으로부터의 결과일 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 쾌속 조형 프로세스가 선택되어 여러 재료들 및 색상들을 이용하여 근관 치아 모델을 제조할 수 있다. 그처럼, 관련된 영역들을, 근관 치료에 관한 쉬운 시각적 그리고/또는 촉각적인 피드백을 허용하도록 하는 상이한 재료들/색상들을 이용하여 그 시뮬레이트된 치료 동안에는 직접적으로 또는 그 시뮬레이트된 치료 이후에는 간접적으로 임상적으로 구별하는 것이 가능하다. 따라서 상기 근관 치아 모델은 치수강 내의 치수와 신경 구조들 및 근관(들)을 흉내내는 재료를 구비할 수 있을 것이다. 다른 접근 방식은 쾌속 조형을 경유하여 치아 모델을 제조한 것에 이어서 그 치아 모델의 공동으로 재료를 삽입하는 충전 기술을 이용할 수 있을 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 근관 치료 시뮬레이션 시스템은 상기-언급된 근관 치아 모델(들)이 다음의 컴포넌트들 중 하나 이상과 결합된 것으로 구성된다: (i) 상기 모델들의 3D 이미지 데이터 (예를 들면, μCT 스캔들, MRI 스캔들, CAD 모델들 또는 유사한 것), (ii) 예를 들면, 상기 치료된 관 (canal)들의 3D 모델의 형상인 최적의 치료에 관한 정보 그리고 (iii) 치료되지 않은 그리고/또는 치료된 치아 모델을 치료 품질의 평가를 위한 3D 및/또는 2D 단면 이미지들의 어느 하나로 시각화하기 위한 소프트웨어. 후자의 소프트웨어는 상기 시스템에 의해서 정의된 최적의 치료와 상기 치아 모델 상에서의 실제로 실현된 시뮬레이트된 치료 사이의 차이를 계량화하기 위한 진보된 측정 툴들과 같은 기능성을 또한 포함할 수 있을 것이다.

도 8은 상기 시스템이 이상적인 치아 준비 (14)와 상기 치아 모델 (16) 상에서의 치료의 시뮬레이션 동안에 만들어진 준비 사이의 상대적인 비교 (델타)를 어떻게 허용하는가를 도식적으로 보여준다. 그 비교는 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크 (20) 상에서 만들어지고 그리고 디스플레이 (18) 상에서 디스플레이될 수 있다.

근관 치료 이전에, 치료 동안에 또는 치료 이후에 취한 치아 모델의 상이한 이미지 세트들의 비교를 위해서, 상기 소프트웨어는 동일한 치아 모델의 상이한 이미지 세트들의 등록 그리고 이 이미지 세트들 사이의 상이함의 시각화를 허용해야만 한다.

자동화의 정도를 변경하여 등록에 대한 상이한 접근 방식들이 가능하다. 예를 들면, 수동의 등록 프로세스는 대응 포인트들의 쌍들을 입력으로서 필요로 한다. 상기 포인트들은 사용자에 의해서 예를 들면 상기 치아 모델들 상의 마우스 선택을 경유하여 입력된다. 옵션으로 이 수동의 등록 프로세스는 등록 프로세스의 정확도를 증가시키기 위해서 자동적인 표면 또는 체적 등록 알고리즘을 이용하여 확대될 수 있다. 대안으로 상기 등록 프로세스를 위해서 사용될 치아 모델에 마커 (marker)들이 포함될 수 있다. 이 마커들은 상기 치아 모델의 또는 상기 치아 모델에 부가된 베이스 플레이트의 내부에 포함된 방사선-비투과성 마커들 또는 예를 들면 상기 이미지들 내에서 쉽게 인식할 수 있는 치아 모델에 부가된 베이스 플레이트 내에 포함된 물리적인 특징들 중의 어느 하나일 수 있다. 등록을 위해서 사용된 방법에 관계없이, 상기 이미지 세트들 사이의 차이들을 올바르게 시각화하는 것을 가능하기 위해서 상기 등록의 정확도는 높다는 것이 중요하다.

이미지들의 양 세트들 사이의 차이들을 시각화하기 위해서, 여러 접근 방식들이 가능하다. 한 접근 방식에 따라, 3D 표면 모델이 각 이미지 세트에 대해서 생성되며 그리고 그럼으로써 획득된 3D 모델들은 상기 차이들을 보여주기 위해서 반-투명을 이용하여 같이 시각화된다. 다른 접근 방식에서, 한 표면 모델로부터 다른 표면 모델까지의 거리가 계산되어 색상 코드를 경유하여 상기 표면 상에 시각화된다. 또 다른 접근 방식에서, 상기 3D 모델들은 (사용자-정의의 또는 자동적으로 결정된) 어떤 방향에 수직으로 슬라이스될 수 있을 것이며 그리고 이 슬라이스들 내에서 윤곽들이 계산되며 그리고 상이한 색상들을 경유하여 시각화된다. 이 상이한 시각화 기술들은 어떤 가능한 방식으로 결합될 수 있으며 또는 내부 구조들, 즉, 치수강 및 근관들 또는 치료 이후에 준비된 공동 (cavity)의 3D 모델들 상에만 적용될 수 있다

도 9는 Materialise N.V., Leuven, Belgium에 의해 공급된 3-matic™과 같은 컴퓨터 프로그램들을 포함하는 본 발명에 따른 시스템에서 그리고 방법들과 함께 활용될 수 있는 컴퓨팅 시스템의 도식적인 표현이다. 컴퓨터 (150)는 비디오 디스플레이 단말 (159), 키보드 (155)와 같은 데이터 입력 수단 그리고 마우스 (156)와 같은 그래픽 사용자 지시 수단을 포함하는 것으로 도시된다. 컴퓨터 (150)는 범용 컴퓨터, 예를 들면, 유닉스 워크스테이션 또는 개인용 컴퓨터로서 구현될 수 있을 것이다.

컴퓨터 (150)는 미국 Intel Corp.이 공급하는 펜티움 프로세서가 단지 하나의 예인 전통적인 마이크로프로세서와 같은 중앙 처리 유닛 ("CPU") (151), 그리고 버스 시스템 (154)을 통해서 상호 연결된 여러 다른 유닛들을 포함한다. 상기 버스 시스템 (154)은 임의의 적합한 버스 시스템일 수 있으며, 상기의 도면은 단지 도식적인 것이다. 상기 컴퓨터 (150)는 적어도 하나의 메모리를 포함한다. 메모리는 랜덤-액세스 메모리 ("RAM"), 읽기-전용 메모리 ("ROM"), 그리고 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 하드 디스크와 같은 비-휘발성 읽기/쓰기 메모리와 같이 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 다양한 데이터 저장 기기들 중 어떤 것을 포함할 수 있을 것이다. 예를 들면, 컴퓨터 (150)는 시스템 버스 (154)를 비디오 디스플레이 단말 (159)에 연결시키기 위한 디스플레이 어댑터 (1512) 그리고 주변 기기들 (예를 들면, 디스크 및 테이프 드라이브들 (158))을 시스템 버스 (154)로 연결시키기 위한 옵션의 입력/출력 (I/O) 어댑터 (1511)는 물론이며, 랜덤 액세스 메모리 ("RAM") (152), 읽기-전용 메모리 ("ROM") (153)를 더 포함할 수 있을 것이다. 비디오 디스플레이 단말 (159)은 컴퓨터 (150)의 시각적인 출력일 수 있으며, 이는 컴퓨터 하드웨어 기술 분야에서 잘 알려진 CRT-기반의 비디오 디스플레이와 같은 어떤 적합한 디스플레이 기기일 수 있다. 그러나, 데스크-탑 컴퓨터, 휴대용 또는 노트북-기반의 컴퓨터에서, 비디오 디스플레이 단말 (159)은 LCD-기반의 또는 가스 플라즈마-기반의 평면 패널 디스플레이로 교체될 수 있다. 디스플레이의 다른 모습들은 근관 치료 또는 시뮬레이션 동안에 장착하는 안경일 수 있다. 컴퓨터 (150)는 키보드 (155), 마우스 (156), 그리고 옵션의 스피커 (157)를 연결하기 위한 사용자 인터페이스 어댑터 (1510)를 더 포함한다. 3-D 모델을 기술하는 관련된 데이터는 키보드 (155)를 이용하여 또는 참조번호 158과 같은 저장 기기들로부터 상기 컴퓨터로 직접 입력될 수 있을 것이며, 그 이후에 프로세서는 본 발명에 따라서 방법을 수행한다. 컴퓨터 (150)에 의해서 제공된 상세한 내용들에 따라서 (상기에서 설명된 것과 같은) 치아의 물리적인 모델을 제조하기 위해서, 상기 방법의 결과들 중 어떤 것이 추가의 가까운 또는 먼 거리의 장소로, 예를 들면, 프린팅 또는 CAD/CAM 프로세싱 설비로 전송될 수 있을 것이다.

프린팅 시스템 또는 CAD/CAM 제조 유닛 (1516)은 통신 어댑터 (1517)를 경유하여 버스 (154)에 또한 연결되어 컴퓨터 (150)를 인터넷, 인트라넷, 로컬 또는 광역 네트워크 (LAN 또는 WAN) 또는 CAN과 같은 데이터 네트워크에 연결시킨다. 상기 제조 유닛 (1516)은 (상기에서 설명된 것과 같은) 물리적인 모델 제조를 위해 적합한 기술자 (descriptor) 파일을 본 발명에 따른 근관 치료 또는 시뮬레이션에서 사용될 물리적인 모델의 형상을 설립하기 위한 컴퓨터 프로그램을 동작시키는 컴퓨터 (150)로부터 직접 수신할 수 있을 것이며, 또는 컴퓨터 (150)의 그런 출력으로부터 유도된 기술자 파일이나 값을 수신할 수 있을 것이다. 대안으로, 상기 유닛 (1516)은 관련된 설계 데이터를, 디스켓, 교체 가능한 하드 디스크, CD-ROM이나 DVDROM, 자기 테이프 또는 유사한 것과 같은 광학 저장 기기와 같이 적합한 신호 저장 매체 상으로 간접적으로 수신할 수 있을 것이다.

컴퓨터 (150)는 컴퓨터 (150)의 동작을 지시하기 위해서 기계-독출가능 매체 내에 존재하는 그래픽 사용자 인터페이스를 또한 포함한다. 랜덤 액세스 메모리 (RAM) (152), 읽기-전용 메모리 (ROM) (153), 자기 디스켓, 자기 테이프, 또는 광학 디스크 (마지막 세 가지는 디스크 및 테입 드라이브들 (158) 내에 위치한다)와 같은 어떤 적합한 기계-독출가능 매체가 상기 그래픽 사용자 인터페이스를 간직할 수 있을 것이다. 어떤 적합한 운영 시스템 (operating system) 그리고 연관된 그래픽 사용자 인터페이스 (예를 들면, Microsoft Windows, Linux)가 CPU (151)에게 지시를 내릴 수 있을 것이다. 추가로, 컴퓨터 (150)는 컴퓨터 메모리 저장부 (1561) 내에 위치한 제어 프로그램 (1517)을 포함한다. 제어 프로그램 (1571)은 명령어들을 포함하며, 이 명령어들은 CPU (151) 상에서 실행될 때에 컴퓨터 (150)가 본 발명의 방법들 중 어느 것에 관련하여 설명된 동작들을 수행하도록 한다.

상기 컴퓨터 (150)는 3D 디지털 근관 (endodontics) 및 시뮬레이션, 감염된 치아 또는 치아들의 이미지를 디지털화하여 이미지 데이터를 형성하기 위해서 사용되는 3D 이미징 장비를 위한 컴퓨터 기반의 방법에서 사용될 수 있을 것이다. 상기 3D 이미징 장비는 CT 스캐너, MRI 스캐너, 또는 초음파 스캐너와 같은 체적 측정 데이터 생성을 위한 것이다.

상기 사용자 인터페이스는 바람직하게는 상기 이미지 데이터로부터 상기 교합면 액세스 공동의 형상을 추출하도록 적응되고 그리고 시각적인 디스플레이 유닛 상에 시각화된다. 상기 사용자 인터페이스는 두정의 (coronal), 시상 봉합의 그리고/또는 횡단의 평면들 상의 근관의 3D 모습 그리고 단면 모습을 허용하도록 적응된 것이 바람직하다.

본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들은 도 9에서 표시된 하드웨어는 특정 애플리케이션들을 위해서 변경될 수 있을 것이라는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 광 디스크 매체, 오디오 어댑터들, 또는 컴퓨터 하드웨어 기술 분야에서 잘 알려진 PAL 또는 EPROM 프로그래밍 기기들과 같은 칩 프로그래밍 기기들 등과 같은 다른 주변 기기들이 이미 설명된 하드웨어에 추가로 또는 대체하여 활용될 수 있을 것이다.

도 6에서 도시된 예에서, 본 발명의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품은 어떤 적합한 메모리 내에 존재할 수 있다. 그러나, 본 발명이 존재하며, 그리고 계속해서 존재할 것이지만, 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들은, 본 발명의 메커니즘들이 컴퓨터 프로그램 제품으로서 다양한 모습들로 분포될 수 있으며 그리고 본 발명은 그 분포를 실제로 수행하기 위해서 사용되는 신호를 포함하는 매체의 특정 유형에 개의치 않고 동등하게 적용된다는 것을 이해할 것이라는 것이 중요하다. 컴퓨터 독출가능 신호 포함 매체의 예들은 다음을 포함한다: 플로피 디스크 및 CD ROM들과 같은 기록 가능한 유형의 미디어, 솔리드 스테이트 (solid state) 메모리들, 테이프 저장 기기들, 자기 디스크들.

본 발명은 프로세싱 엔진, 예를 들면, 타겟 프로세서를 포함하는 엔진 상에서 실행될 때에 치수강 및 근관들을 포함하는 적어도 하나의 물리적인 치아 모델을 제공하는 코드 세그먼트들을 포함하는 근관 치료 시뮬레이션을 위한 소프트웨어를 포함한다. 상기 소프트웨어는 적층 제조 또는 쾌속 조형 기술들을 경유한 제조하는 것 그리고 실제의 근관 사례에 대응하는 것을 허용하도록 적응될 수 있을 것이다. 상기 소프트웨어는 크라운 (crown), 뿌리들 그리고 상기 치수강 및 상기 근관들의 복잡한 기하학적인 모습을 흉내내는 내부 치수강 및 근관들을 포함하는 해부학적인 형상과 함께 제공된 물리적인 치아 모델의 제조를 허용하도록 적응될 수 있을 것이다. 상기 소프트웨어는 상기 제조된 물리적 치아 모델이 상기 치료의 적당함의 시각적인 표시를 가지도록 적응될 수 있을 것이다. 상기 표시는 상기 물리적인 치아 모델 내에서 색상들에 의해서 제공되어, 시각적인 피드백을 제공할 수 있을 것이며 그리고 상기 소프트웨어는 그런 색상들을 허용하도록 적응될 수 있을 것이다.

상기 물리적인 치아 모델은 제1 재료로 제조되며 그리고 하나 또는 그 이상의 근관들은 제2 재료로 채워지며, 그럼으로써 물리적인 특성들에 관하여 상기 근관들의 구조를 흉내내며 또는 근관 청소 및 형성 프로세스의 완료를 확인하기 위한 시각적인 피드백으로서 사용되도록, 상기 소프트웨어가 적응될 수 있을 것이다.

상기 물리적인 모델의 치료되지 않은 내부 치수강 및 근관은 어떤 한 색상으로 제조되도록 설정될 수 있으며, 상기 근관을 형성하는 동안에 근관 치료에서 제거되어야만 하는 재료들의 껍질은 다른 색상으로 제조되도록, 상기 소프트웨어가 적응될 수 있을 것이다. 상기 소프트웨어는 상기 치아 모델이 대응하는 실제의 근관 사례의 3D 이미지 데이터를 사용하는 것을 허용하도록 적응될 수 있을 것이다. 상기 소프트웨어는 이상적인 근관 치료 계획이 상기 실제의 근관 사례에서 이용 가능하다는 것을 이용하도록 적응될 수 있을 것이다.

상기 소프트웨어는, (i) 상기 모델들의 3D 이미지 데이터, (ii) 예를 들면, 상기 치료된 관 (canal)의 3D 모델의 형상인 최적의 치료에 관한 정보 그리고 (iii) 치료되지 않은 그리고/또는 치료된 치아 모델을 치료 품질의 평가를 위한 3D 및/또는 2D 단면 이미지들의 어느 하나로 시각화하기 위한 소프트웨어 중 어느 하나와 또는 어느 조합과 함께 동작하도록 적응될 수 있을 것이다. 상기 3D 이미지 데이터는 μCT 스캔들, MRI 스캔들, CAD 모델들 중 어떤 하나 또는 그 이상일 수 있다.

Claims

근관 치료 (endodontic treatment) 시뮬레이션을 위한 기기로서:
치수강 (pulp chamber) 및 근관들 (root canals)을 구비한 적어도 하나의 물리적인 치아 모델을 포함하며,
이는 적층 제조 (layered manufacturing) 또는 쾌속 조형 (rapid prototyping) 기술들에 의해 제조되며,
서로에게 평행한 일련의 레이어들을 포함하며 그리고 실제의 근관 사례 (endodontic case)에 대응하는, 기기.
제1항에 있어서,
물리적인 치아 모델이 크라운, 뿌리들 그리고 내부 치수강 및 근관들을 포함하는 해부학적인 형상으로 제공되어, 상기 치수강 및 상기 근관들의 복잡한 기하학적인 모습을 흉내내는, 기기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 물리적인 치아 모델은 상기 치료의 적절함의 시각적 표시를 구비한, 기기.
제3항에 있어서,
상기 표시는 상기 물리적인 치아 모델에서 색상들에 의해서 제공되어, 시각적인 피드백을 제공하는, 기기.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 물리적인 치아 모델은 제1 재료로 제조되며 그리고 하나 이상의 근관들은 제2 재료로 채워지며, 그럼으로써 물리적인 특성들에 관하여 상기 근관들의 구조를 흉내내며 또는 근관 청소 및 형성 프로세스의 완료를 확인하기 위한 시각적인 피드백으로서 사용되도록 하는, 기기.
이전의 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 물리적인 모델의 치료되지 않은 내부 치수강 및 근관은 어떤 한 색상으로 제조되며, 상기 근관을 형성하는 동안에 근관 치료에서 제거되어야만 하는 재료들의 껍질은 다른 색상으로 제조되는, 기기.
이전의 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 치아 모델이 대응하는 실제의 근관 사례의 3D 이미지 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기기.
이전의 항들 중 어느 한 항에 있어서,
이상적인 근관 치료 계획이 상기 실제의 근관 사례에서 이용 가능함을 특징으로 하는 기기.
이전의 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기기는:
(i) 상기 모델들의 3D 이미지 데이터, (ii) 예를 들면, 상기 치료된 관 (canal)의 3D 모델의 형상인 최적의 치료에 관한 정보 그리고 (iii) 치료되지 않은 그리고/또는 치료된 치아 모델을 치료 품질의 평가를 위한 3D 및/또는 2D 단면 이미지들의 어느 하나로 시각화하기 위한 소프트웨어,
의 컴포넌트들 중 하나 이상과 더 결합하는, 기기.
제9항에 있어서,
상기 3D 이미지 데이터는 μCT 스캔들, MRI 스캔들, CAD 모델들 중 하나 이상인, 기기.
근관 치료 (endodontic treatment) 시뮬레이션을 위한 기기를 만드는 방법으로서:
치수강 (pulp chamber) 및 근관들 (root canals)을 포함하는 적어도 하나의 물리적인 치아 모델을 생성하는 단계,
적층 제조 (layered manufacturing) 또는 쾌속 조형 (rapid prototyping) 기술들에 의해서 상기 물리적인 치아 모델을 제조하는 단계,
서로에게 평행한 일련의 레이어들을 포함하는 단계 그리고
실제의 근관 케이스 (endodontic case)에 대응시키는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서,
상기 치아 모델이 대응하는 실제의 근관 사례의 3D 이미지 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,
이상적인 근관 치료 계획이 상기 실제의 근관 사례에서 이용 가능함을 특징으로 하는 방법.
제11항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서,
(i) 상기 모델들의 3D 이미지 데이터, (ii) 예를 들면, 상기 치료된 관 (canal)의 3D 모델의 형상인 최적의 치료에 관한 정보 그리고 (iii) 치료되지 않은 그리고/또는 치료된 치아 모델을 치료 품질의 평가를 위한 3D 이미지 및/또는 2D 단면 이미지들로 시각화를 생성하는 것을 더 포함하는, 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 기기를 제조하기 위한 시스템으로서,
컴퓨터 네트워크 및
적층 제조 설비 또는 쾌속 조형 설비를 포함하는, 시스템.
제15항에 있어서,
이상적인 준비에 관한 정보가, 상기 시뮬레이션된 치아 치료를 2D 단면들로 또는 상기 2D 단면들에 대한 3D나 상기 이상적인 준비의 3D로 시각화하는 소프트웨어에 의해서 상기 시스템에 통합되는, 시스템.
제16항에 있어서,
상기 치료는 시뮬레이션된 치아 뿌리 (root) 치료인, 시스템.
제15항 또는 제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 시각화는 각 차이들의 정성적인 그리고/또는 정량적인 도해 (illustration)를 포함하는, 시스템.
제15항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 시뮬레이션된 근관 치료에 이어지는 치아 모델의 이미지들은 예를 들면 (CB) CT 또는 μCT와 같은 상이한 이미지 기술들로부터 획득되는 유형인, 시스템.
제15항 내지 제19항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 시뮬레이트된 치료에서 연이은 단계들 동안에 상기 근관의 기하학적인 모습이나 상기 근관들의 초기 기하학적인 모습을 치료의 중간의 상태에서의 기하학적인 모습과 비교하도록 적응된, 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법 또는 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 시스템을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품.
제21항의 컴퓨터 프로그램 제품을 저장하는 비-일시적 기계 독출가능 저장 매체.