KR20170110632A - 수술 로봇 시스템을 위한 상호작용 안내 및 조작 검출 장치들 및 관련 방법 - Google Patents

수술 로봇 시스템을 위한 상호작용 안내 및 조작 검출 장치들 및 관련 방법 Download PDF

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KR20170110632A
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리안 앤더슨
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Abstract

치아 이식 시스템들 및 방법들이 제공되며, 치아 임플란트를 수용하기 위해 환자의 구강 내의 부위를 준비하기 위한 기구를 가지는 환자-상호작용 장치를 포함하는 시스템을 구비한다. 상기 환자의 구강에 체결되는 기준 표지와 통신하는 안내 장치는 상기 환자-상호작용 장치를 수용하고, 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 조작과 함께 상기 기준 표지에 대해 상기 기구를 안내한다. 프로세서를 구비하는 컨트롤러 장치는 상기 안내 장치와 통신하며, 상기 치아 임플란트를 수용하는 상기 부위를 준비하도록 상기 안내 장치를 통해 상기 환자-상호작용 장치를 안내한다. 상기 환자-상호작용 장치와 동작 가능하게 체결되고, 상기 컨트롤러 장치와 통신하는 연결 센서는 최소 수직 배치에 적어도 상기 환자-상호작용 장치를 유지하기 위해 상기 안내 장치를 안내하도록 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응한다. 관련 시스템들 및 방법들 또한 제공된다.

Description

수술 로봇 시스템을 위한 상호작용 안내 및 조작 검출 장치들 및 관련 방법
본 발명은 수술 로봇들 및 연관 안내 시스템에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 예를 들면, 구강 외과에서 사용되는 유도 수술 로봇 시스템에 관한 것이며, 여기서 상기 시스템은 또한 수술 과정 동안에 상기 유도 수술 기구를 상호작용적으로 추적할 뿐만 아니라 이의 사용자에 의한 조작/사용자로부터의 연결 해제를 검출하고 반응하도록 구성된다.
치아 임플란트 절차는 일반적으로 다음의 진단을 내리는 과정, 임플란트의 위치를 계획하는 과정, 해부학적 구조를 외과적으로 연마하고 임플란트(즉, 고착 포스트)를 위치시키는 과정, 그리고 이후에 지대치 및 치아머리(즉, 보철 치아/치아들)를 부착하는 과정의 몇몇 측면들을 수반한다. 일부 예들에서, 이와 같은 절차는, 예를 들면, 로봇 수술 시스템을 통해 자동화될 수 있다. 치아 이식 수술 시스템들과 같은 일부 수술 시스템들은 계획된 수술 부위의 비침습 영상화(즉, CT 스캔을 통해)에 기초하여 상기 수술 절차의 계획을 수행할 수 있다. 상기 계획의 결과, 즉 상기 수술 부위 또는 환자의 해부학적 구조의 수집된 영상(들)은 이에 따라, 예를 들면, 진단을 위해, 드릴 가이드를 제조하기 위해, 또는 촉각 혹은 자율 로봇 시스템을 안내하기 위해 이용될 수 있다.
일부 촉각 로봇 시스템들은 상기 과정 동안에 상기 사용자/외과 의사에 의해 인가되는 힘들에 반응하여 상기 사용자/외과 의사와 상호작용하도록 구성된다. 예를 들면, 상기 수술 기구(즉, 드릴)는 일반적으로 적합한 힘 센서들이 상부에 장착되거나 이들과 연관되어 배치될 수 있다. 상기 수술 기구가 장착되는 하나 또는 그 이상의 로봇 암들의 배치를 구현하는 촉각 로봇 시스템들의 예들에 있어서, "중력 보상(gravity compensation)"이 때때로 상기 암(들)에 대한 중력에 대응하거나 보상하기 위해(즉, 상기 암(들)/수술 기구가 상기 사용자/외과 의사에게 무게가 없도록 느끼도록 만들기 위해) 요구될 수 있다. 그러나, 상기 사용자와의 상호작용성의 요소가 존재하기 때문에, 이와 같은 시스템은 때때로, 예를 들면 상기 사용자에 의해 인가되는 힘, "팬텀(phantom)" 힘들의 검출을 가져올 수 있는 상기 힘 센서의 임의의 이동, 중력, 또는 저항력(즉, 상기 환자의 뼈 구조 내로 천공되는 드릴로부터)과 같은 상기 암(들)/수술 기구에 수반되고 작용하는 다양한 힘들 사이를 인식하는 어려움을 가질 수 있다. 그 결과, 대응하거나 보상하는 힘은 상기 암(들)/수술 기구에 수반되고 작용하는 실제의 힘과 정확하게 관련되지 않을 수 있다.
이와 같이, 상기 사용자가 상기 암(들)/수술 기구에 수반되고 작용하는 실제의 힘들에 보다 잘 반응하기 위해 상기 시스템에 능동적으로 연결되었는지를 결정하는 능력을 가지는 수술 로봇 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 능력들은 또한 바람직하게는, 예를 들면, 상기 사용자가 상기 수술 기구에 능동적으로 연결되지 않거나 지지하지 않는 예들에서 상기 암(들)/수술 기구의 이동을 검출하는 능력을 가짐으로써, 상기 시스템의 안전을 용이하게 할 수 있다.
다른 예들에서, 일부 안내 및/또는 유도 의료 장치들은 비록 이러한 형태들의 피드백이 상기 사용자에 대해 반드시 직관적이 아닐 수 있지만, 예를 들면, 소프트웨어로 구현될 수 있는 시각화, 육체적인 촉각들 및/또는 청각 신호들을 통해 상기 사용자에게 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들면, 일부 현재의 피드백 방법들은 많은 2차원 영상들 상의 표적 부위와 관련하여 원들/십자선들을 동시에 디스플레이할 수 있는 "비행 시뮬레이터(flight simulator)" 형태의 시각 가이드(예를 들면, 도 1 참조)를 구현할 수 있으며, 이는 상기 2D 영상들의 어레이 내의 각 영상 상의 표적과 상기 원들/십자선들을 정렬하기 위해 상기 사용자가 상기 수술 기구를 조작하는 것을 요구한다. 이와 같은 환경에서 상기 수술 기구를 조작하는 것은 상기 시스템을 사용한 상당한 경험이 있는 경우라 하여도 상기 사용자(외과 의사)에게 반드시 직관적이 아닐 수 있다.
이와 같이, 상기 수술 과정 동안에 상기 사용자를 보다 효율적으로 직관적으로 안내하고 상기 수술 기구를 효과적으로 조작하는 피드백 능력들을 가지는 수술 로봇 시스템 및 방법을 제공하는 것 또한 바람직할 수 있다. 이러한 능력들은 또한 바람직하게는, 예를 들면, 특히 상기 사용자가 상기 시스템에 대한 상당한 경험이 없을 경우에 상기 사용자에 의한 상기 수술 기구의 "시행착오적" 조작을 감소시켜, 상기 시스템의 안전을 용이하게 할 수 있다.
전술한 요구들 및 다른 요구 사항들은, 특정한 일 측면에서, 치아 임플란트를 수용하기 위해 환자의 구강 내의 부위와 적어도 상호작용하고 준비하도록 적용되는 기구를 가지는 환자-상호작용 장치(patient-interacting device)를 포함하는 치아 이식 시스템(dental implantation system)을 제공하는 본 발명의 측면들에 의해 충족된다. 안내 장치(guiding device)는 상기 환자의 구강에 체결되도록 적용되는 기준 표지(fiducial marker)와 통신하며, 여기서 상기 안내 장치는 상기 환자-상호작용 장치를 수용하도록 구성된다. 상기 안내 장치는 또한 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 조작과 함께 상기 기준 표지에 대해 상기 환자-상호작용 장치의 기구를 안내하도록 구성된다. 컨트롤러 장치(controller device)는 프로세서를 포함하며, 상기 안내 장치와 통신하도록 구성된다. 상기 컨트롤러 장치는 또한 상기 치아 임플란트를 수용하는 상기 부위를 준비하기 위해 상기 안내 장치를 통해 상기 환자-상호작용 장치를 안내하도록 구성된다. 연결 센서(engagement sensor)는 상기 환자-상호작용 장치와 동작 가능하게 체결되고, 상기 컨트롤러 장치와 통신하도록 구성된다. 상기 연결 센서는 상기 안내 장치를 최소 수직 배치에 적어도 상기 환자-상호작용 장치를 유지하도록 상기 안내 장치를 안내하도록 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 더 반응한다.
다른 측면은 치아 이식 방법을 제공하며, 상기 방법은 사용자에 의한 환자-상호작용 장치의 조작과 함께 안내 장치를 통해 환자의 구강에 체결되도록 구성되는 기준 표지에 대해 상기 환자-상호작용 장치의 기구를 안내하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 환자-상호작용 장치는 상기 안내 장치에 의해 수용되고, 상기 기구는 치아 임플란트를 수용하기 위해 상기 환자의 구강 내의 부위와 상호작용하고 준비하도록 구성된다. 상기 환자-상호작용 장치는 프로세서를 포함하는 컨트롤러 장치를 통해 상기 치아 임플란트를 수용하기 위해 상기 부위를 준비하도록 상기 안내 장치를 통해 안내되며, 여기서 상기 컨트롤러 장치는 상기 안내 장치와 통신하도록 구성된다. 상기 안내 장치는 상기 환자-상호작용 장치와 동작 가능하게 체결되고, 상기 컨트롤러 장치와 통신하도록 구성되는 연결 센서에 의해 결정되는 바와 같이 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응하여 상기 컨트롤러 장치를 통해 최소 수직 배치에 상기 환자-상호작용 장치를 적어도 유지하도록 안내된다.
또 다른 측면은 치아 이식 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 치아 임플란트를 수용하기 위해 환자의 구강 내의 부위와 적어도 상호작용하고 준비하도록 적용되는 기구를 가지는 환자-상호작용 장치 및 상기 환자의 구강에 체결되도록 적용되는 기준 표지와 통신하는 안내 장치를 포함한다. 상기 안내 장치는 상기 환자-상호작용 장치를 수용하고, 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 조작과 함께 상기 기준 표지에 대해 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구를 안내하도록 구성된다. 디스플레이 장치는 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 조작 동안에 상기 환자의 구강의 표시와 관련하여 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하도록 구성된다. 프로세서를 구비하는 컨트롤러 장치는 상기 안내 장치 및 상기 디스플레이 장치와 통신하도록 구성된다. 상기 컨트롤러 장치는 상기 치아 임플란트를 수용하도록 상기 부위를 준비하기 위해 상기 안내 장치를 통해 가상의 이식 계획에 따라 상기 환자-상호작용 장치를 안내하고, 상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 환자-상호작용 장치를 통해 촉각 피드백을 상기 사용자에게 안내하도록 구성된다. 상기 컨트롤러 장치는 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 가상의 표시와 관련하여 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하기 위해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 것, 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치를 나타내는 선택된 청각 신호를 방출하기 위해 이와 통신하는 오디오 장치를 안내하는 것, 그리고 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 환자-상호작용 장치의 조작에 선택된 저항을 제공하기 위해 상기 안내 장치를 안내하는 것의 하나를 수행하도록 더 구성된다.
또 다른 측면은 치아 이식 방법을 제공하며, 상기 방법은 사용자에 의한 환자-상호작용 장치의 조작과 함께 안내 장치를 통해 환자의 구강에 체결되도록 적용되는 기준 표지에 대해 상기 환자-상호작용 장치의 기구를 안내하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 환자-상호작용 장치는 상기 안내 장치에 의해 수용되며, 상기 기구는 치아 임플란트를 수용하기 위해 상기 환자의 구강 내의 부위와 상호작용하고 준비하도록 구성된다. 상기 방법은 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 조작 동안에 상기 환자의 구강의 표시와 관련하여 디스플레이 장치 상에 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하는 단계; 프로세서를 포함하는 컨트롤러 장치를 통해 상기 치아 임플란트를 수용하는 상기 부위를 준비하도록 상기 안내 장치를 통해 치아 이식 계획에 따라 상기 환자-상호작용 장치를 안내하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 컨트롤러 장치는 상기 안내 장치 및 상기 디스플레이 장치와 통신하도록 구성된다. 상기 방법은 상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 환자-상호작용 장치를 통해 촉각 피드백을 상기 사용자에게 안내하는 단계; 그리고 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 가상의 표시와 관련하여 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 단계; 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치를 나타내는 선택된 청각 신호를 방출하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 오디오 장치를 안내하는 단계; 및 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 환자-상호작용 장치의 조작에 선택된 저항을 제공하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 안내 장치를 안내하는 단계의 하나를 포함한다.
본 발명은 이에 따라 제한적이지 않게 다음의 예시적인 실시예들을 포함한다.
예시적 실시예 1: 치아 이식 시스템에 있어서, 이와 같은 시스템은 치아 임플란트를 수용하기 위해 환자의 구강 내의 부위와 적어도 상호작용하고 준비하도록 적용되는 기구를 가지는 환자-상호작용 장치를 포함하고; 상기 환자의 구강에 체결되도록 적용되는 기준 표지와 통신하는 안내 장치를 포함하며, 상기 안내 장치는 상기 환자-상호작용 장치를 수용하고, 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 조작과 함께 상기 기준 표지에 대해 상기 환자-상호작용 장치의 기구를 안내하도록 구성되며; 프로세서를 구비하는 컨트롤러 장치를 포함하며, 상기 컨트롤러 장치는 상기 안내 장치와 통신하고, 상기 치아 임플란트를 수용하는 상기 부위를 준비하기 위해 상기 안내 장치를 통해 상기 환자-상호작용 장치를 안내하도록 구성되며; 상기 환자-상호작용 장치와 동작 가능하게 체결되고, 상기 컨트롤러 장치와 통신하도록 구성되는 연결 센서를 포함하고, 상기 연결 센서는 상기 안내 장치를 최소 수직 배치에 상기 환자-상호작용 장치를 적어도 유지하기 위해 상기 안내 장치를 안내하도록 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응한다.
예시적 실시예 2: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 연결 센서는 상기 환자-상호작용 장치를 측방 배치 및 회전 배향의 적어도 하나에 유지하도록 상기 안내 장치를 안내하기 위해 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응하도록 더 구성된다.
예시적 실시예 3: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 연결 센서는 상기 기준 표지에 대해 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 기구를 안내하도록 상기 안내 장치를 작동시키기 위해 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결에 반응하도록 더 구성된다.
예시적 실시예 4: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 연결 센서는 적어도 상기 기구가 작동하도록 하기 위해 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결에 반응하도록 더 구성된다.
예시적 실시예 5: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 연결 센서는 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 기구를 안내하기 위해 가상의 이식 계획을 작동시키도록 상기 컨트롤러 장치를 안내하기 위해 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결에 반응하도록 더 구성된다.
예시적 실시예 6: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 환자-상호작용 장치와 연관되는 접촉 감지(touch-sensitive) 액추에이터, 압력 감지(pressure-sensitive) 액추에이터, 광학 액추에이터 및 음향 액추에이터의 하나를 포함한다.
예시적 실시예 7: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 연결 센서 및 상기 기준 표지의 적어도 하나는 전기 통신 시스템, 기계 통신 시스템, 전기 기계 통신 시스템, 광학 통신 시스템 및 이들의 결합들의 하나를 통해 상기 컨트롤러 장치와 통신하도록 구성된다.
예시적 실시예 8: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 연결 센서 및 상기 기준 표지의 적어도 하나는 무선 통신 시스템 및 유선 통신 시스템의 하나를 통해 상기 컨트롤러 장치와 통신하도록 구성된다.
예시적 실시예 9: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 안내 장치 및 상기 환자-상호작용 장치의 적어도 하나와 동작 가능하게 체결되는 적어도 하나의 힘 센서를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 힘 센서는 상기 환자-상호작용 장치에 작용하는 힘을 측정하고, 상기 측정된 힘을 상기 컨트롤러 장치에 전달하도록 구성된다.
예시적 실시예 10: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 컨트롤러 장치는 상기 적어도 하나의 힘 센서로부터 상기 측정된 힘을 영(zero)으로 만들기 위해 상기 사용자에 의한 상기 연결 센서로부터의 연결 해제에 반응한다.
예시적 실시예 11: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 컨트롤러 장치는 상기 환자의 구강 내의 상기 부위를 위한 가상의 이식 계획을 수행하고, 상기 사용자에 의한 상기 연결 센서의 연결에 반응하여 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 안내 장치를 안내하도록 구성된다.
예시적 실시예 12: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 컨트롤러 장치는 상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 환자-상호작용 장치를 통해 촉각 피드백을 상기 사용자에게 안내하도록 구성된다.
예시적 실시예 13: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 컨트롤러 장치는 상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 컨트롤러 장치 및 상기 환자-상호작용 장치의 적어도 하나를 통해 청각 피드백 및 시각 피드백의 적어도 하나를 상기 사용자에게 안내하도록 구성된다.
예시적 실시예 14: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 연결 및 조작 동안에 상기 환자의 구강의 표시와 관련하여 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하도록 구성되는 디스플레이 장치를 더 포함한다.
예시적 실시예 15: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 컨트롤러 장치는 상기 안내 장치 및 상기 디스플레이 장치와 통신하도록 구성되며, 상기 컨트롤러 장치는 적어도 부분적으로 상기 안내 장치를 통해 상기 환자의 구강과 관련하여 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 조작을 모니터하고, 상기 디스플레이 장치에 이와 관련되는 정보를 안내하도록 구성된다.
예시적 실시예 16: 치아 이식 방법에 있어서, 이와 같은 방법은 사용자에 의한 환자-상호작용 장치의 조작과 함께 안내 장치를 통해 환자의 구강에 체결되도록 구성되는 기준 표지에 대해 상기 환자-상호작용 장치의 기구를 안내하는 단계를 포함하고, 상기 환자-상호작용 장치는 상기 안내 장치에 의해 수용되며, 상기 기구는 치아 임플란트를 수용하기 위해 상기 환자의 구강 내의 부위와 상호작용하고 준비하도록 구성되고; 프로세서를 포함하는 컨트롤러 장치를 통해 상기 치아 임플란트를 수용하기 위해 상기 부위를 준비하도록 상기 안내 장치를 통해 상기 환자-상호작용 장치를 안내하는 단계를 포함하며, 상기 컨트롤러 장치는 상기 안내 장치와 통신하도록 구성되고; 상기 환자-상호작용 장치와 동작 가능하게 체결되고, 상기 컨트롤러 장치와 통신하도록 구성되는 연결 센서에 의해 결정되는 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응하여 상기 컨트롤러 장치를 통해 최소 수직 배치에 상기 환자-상호작용 장치를 적어도 유지하도록 상기 안내 장치를 안내하는 단계를 포함한다.
예시적 실시예 17: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 연결 센서에 의해 결정되는 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응하여 측방 배치 및 회전 배향의 적어도 하나에 상기 환자-상호작용 장치를 유지하도록 상기 안내 장치를 안내하는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 18: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 연결 센서에 의해 결정되는 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결에 반응하여 상기 기준 표지에 대해 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구를 안내하도록 상기 안내 장치를 작동시키는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 19: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 연결 센서에 의해 결정되는 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결에 반응하여 적어도 상기 기구가 작동하게 하는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 20: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 연결 센서에 의해 결정되는 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결에 반응하여 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구를 안내하기 위해 가상의 이식 계획을 작동시키도록 상기 컨트롤러 장치를 안내하는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 21: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 환자-상호작용 장치에 동작 가능하게 체결되는 상기 연결 센서에 의해 결정되는 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응하여 상기 안내 장치를 안내하는 단계는 상기 환자-상호작용 장치와 연관되는 접촉 감지 액추에이터, 압력 감지 액추에이터, 광학 액추에이터 및 음향 액추에이터의 하나에 의해 결정되는 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응하여 상기 안내 장치를 안내하는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 22: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 전기 통신 시스템, 기계 통신 시스템, 전기 기계 통신 시스템, 광학 통신 시스템 및 이들의 결합들의 하나를 통해 상기 연결 센서 및 상기 기준 표지의 적어도 하나와 상기 컨트롤러 장치 사이에서 통신하는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 23: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 무선 통신 시스템 및 유선 통신 시스템의 하나를 통해 상기 연결 센서 및 상기 기준 표지의 적어도 하나와 상기 컨트롤러 장치 사이에서 통신하는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 24: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 환자-상호작용 장치에 작용하는 힘을 측정하는 단계 및 상기 측정된 힘을 상기 컨트롤러 장치에 전달하는 단계를 더 포함하며, 상기 측정된 힘은 상기 안내 장치 및 상기 환자-상호작용 장치의 적어도 하나와 동작 가능하게 체결되는 적어도 하나의 힘 센서에 의해 결정된다.
예시적 실시예 25: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 사용자에 의한 상기 연결 센서로부터의 연결 해제에 반응하여 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 적어도 하나의 힘 센서로부터 상기 측정된 힘을 영으로 만드는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 26: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합의 방법에 있어서, 상기 환자의 구강 내의 상기 부위를 위해 가상의 이식 계획을 수행하는 단계 및 상기 사용자에 의한 상기 연결 센서의 연결에 반응하여 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 안내 장치를 안내하는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 27: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 환자-상호작용 장치를 통해 촉각 피드백을 상기 사용자에게 안내하는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 28: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 컨트롤러 장치 및 상기 환자-상호작용 장치의 적어도 하나를 통해 청각 피드백 및 시각 피드백의 적어도 하나를 상기 사용자에게 안내하는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 29: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 연결 및 조작 동안에 상기 환자의 구강의 표시와 관련하여 디스플레이 장치를 통해 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 30: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 적어도 부분적으로 상기 안내 장치 및 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 환자의 구강과 관련하여 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 조작을 모니터링하는 단계 및 이와 관련된 정보를 상기 디스플레이 장치에 안내하는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 31: 치아 이식 시스템에 있어서, 이와 같은 시스템은 치아 임플란트를 수용하기 위해 환자의 구강 내의 부위와 적어도 상호작용하고 준비하도록 적용되는 기구를 가지는 환자-상호작용 장치를 포함하고; 상기 환자의 구강에 체결되도록 적용되는 기준 표지와 통신하는 안내 장치를 포함하며, 상기 안내 장치는 상기 환자-상호작용 장치를 수용하고, 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 조작과 함께 상기 기준 표지에 대해 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구를 안내하도록 구성되며; 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 조작 동안에 상기 환자의 구강의 표시와 관련하여 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하도록 구성되는 디스플레이 장치를 포함하고; 프로세서를 구비하고, 상기 안내 장치 및 상기 디스플레이 장치와 통신하도록 구성되는 컨트롤러 장치를 포함하며, 상기 컨트롤러 장치는 상기 치아 임플란트를 수용하도록 상기 부위를 준비하기 위해 상기 안내 장치를 통해 가상의 이식 계획에 따라 상기 환자-상호작용 장치를 안내하고, 상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 환자-상호작용 장치를 통해 촉각 피드백을 상기 사용자에게 안내하도록 구성되며, 상기 컨트롤러 장치는 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 가상의 표시와 관련하여 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하기 위해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 것, 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치를 나타내는 선택된 청각 신호를 방출하기 위해 이와 통신하는 오디오 장치를 안내하는 것, 그리고 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 환자-상호작용 장치의 조작에 선택된 저항을 제공하기 위해 상기 안내 장치를 안내하는 것의 하나를 수행하도록 더 구성된다.
예시적 실시예 32: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 컨트롤러 장치는 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 가상의 표시의 애니메이션(animation)을 디스플레이하기 위해 상기 디스플레이 장치를 안내하도록 더 구성되며 상기 애니메이션은 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 유래된다.
예시적 실시예 33: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 컨트롤러 장치는 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 유래되고, 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 기구에 대한 상기 환자-상호작용 장치의 요구되는 조작과 관련하여 진행되는 진행 표시(progress indicia)를 디스플레이하기 위해 상기 디스플레이 장치를 안내하도록 더 구성된다.
예시적 실시예 34: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 진행 표시는 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 기구의 배치까지에서 유래되는 거리 및 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 기구의 배치까지에서 유래되는 각도의 하나를 포함한다.
예시적 실시예 35: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 오디오 장치는 선택된 청각 신호를 방출하도록 구성되며, 상기 선택된 청각 신호는 상기 기구의 실시간 배치로부터 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 기구의 배치를 향해 주파수가 증가한다.
예시적 실시예 36: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 시스템에 있어서, 상기 안내 장치는 상기 가상의 이식 계획에 따른 경로를 따라 상기 기구를 이동시키기 위한 상기 환자-상호작용 장치의 조작 및 상기 가상의 이식 계획에 따른 회전의 각도까지 상기 기구를 회전시키기 위한 상기 환자-상호작용 장치의 조작의 하나에 따라 상기 환자-상호작용 장치에 대한 낮은 저항을 제공하도록 구성되며, 상기 안내 장치는 상기 경로를 따른 상기 기구의 이동 및 상기 기구의 회전의 하나가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 환자-상호작용 장치의 조작에 대해 높은 저항을 제공하도록 더 구성된다.
예시적 실시예 37: 치아 이식 방법에 있어서, 이와 같은 방법은 사용자에 의한 환자-상호작용 장치의 조작과 함께 안내 장치를 통해 환자의 구강에 체결되도록 적용되는 기준 표지에 대해 상기 환자-상호작용 장치의 기구를 안내하는 단계를 포함하고, 상기 환자-상호작용 장치는 상기 안내 장치에 의해 수용되며, 상기 기구는 치아 임플란트를 수용하기 위해 상기 환자의 구강 내의 부위와 상호작용하고 준비하도록 구성되며; 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 조작 동안에 상기 환자의 구강의 표시와 관련하여 디스플레이 장치 상에 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하는 단계를 포함하고; 프로세서를 포함하는 컨트롤러 장치를 통해 상기 치아 임플란트를 수용하는 상기 부위를 준비하도록 상기 안내 장치를 통해 치아 이식 계획에 따라 상기 환자-상호작용 장치를 안내하는 단계를 포함하며, 상기 컨트롤러 장치는 상기 안내 장치 및 상기 디스플레이 장치와 통신하도록 구성되고; 상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 환자-상호작용 장치를 통해 촉각 피드백을 상기 사용자에게 안내하는 단계를 포함하며; 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 가상의 표시와 관련하여 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 단계; 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치를 나타내는 선택된 청각 신호를 방출하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 오디오 장치를 안내하는 단계; 및 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 환자-상호작용 장치의 조작에 선택된 저항을 제공하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 안내 장치를 안내하는 단계의 하나를 포함한다.
예시적 실시예 38: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 단계는 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 가상의 표시의 애니메이션을 디스플레이하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 단계를 더 포함하며, 상기 애니메이션은 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 유래된다.
예시적 실시예 39: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 유래되고, 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 기구에 대한 상기 환자-상호작용 장치의 요구되는 조작과 관련하여 진행되는 진행 표시를 디스플레이하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 40: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 진행 표시를 디스플레이하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 단계는 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 기구의 배치까지에서 유래되는 거리 및 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 기구의 배치까지에서 유래되는 회전의 각도의 하나를 포함하는 진행 표시를 디스플레이하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 41: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 선택된 청각 신호를 방출하도록 오디오 장치를 이와 통신하는 상기 컨트롤러 장치를 통해 안내하는 단계는 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 기구의 배치를 향해 주파수가 증가되는 선택된 청각 신호를 방출하도록 오디오 장치를 이와 통신하는 상기 컨트롤러 장치를 통해 안내하는 단계를 더 포함한다.
예시적 실시예 42: 임의의 이전의 혹은 다음의 예시적인 실시예 또는 이들의 조합들의 방법에 있어서, 상기 환자-상호작용 장치의 조작에 대해 선택된 저항을 제공하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 안내 장치를 안내하는 단계는 상기 가상의 이식 계획에 따른 경로를 따라 상기 기구를 이동시키기 위한 상기 환자-상호작용 장치의 조작 및 상기 가상의 이식 계획에 따른 회전의 각도까지 상기 기구를 회전시키기 위한 상기 환자-상호작용 장치의 조작의 하나에 따른 상기 환자-상호작용 장치의 조작에 대한 낮은 저항을 제공하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 안내 장치를 안내하는 단계, 그리고 상기 경로를 따른 상기 기구의 이동 및 상기 기구의 회전의 하나가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 환자-상호작용 장치의 조작에 대한 높은 저항을 제공하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 안내 장치를 안내하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 특징들, 측면들 및 이점들은 아래에 간략히 설명되는 첨부된 도면들과 함께 다음의 상세한 설명의 이해로부터 명확해질 것이다. 본 발명은 이러한 특징들이나 요소들이 여기서의 특정 실시예의 설명에서 명백하게 결합되거나 그렇지 않으면 기술되는 지에 관계없이 여기서 설시되는 실시예들의 둘, 셋, 넷 또는 그 이상의 임의의 결합을 포함한다. 본 발명은 본 문에서 명백하게 다르게 기재되지 않는 한 본 발명의 임의의 분리될 수 있는 특징들이나 요소들이 그 측면들 및 실시예들의 임의의 것으로 결합 가능하게 의도되는 바와 같이 도시되는 점이 전체적으로 이해되는 것으로 의도된다.
여기서의 요약이 단지 본 발명의 기본적인 이해를 제공하기 위해 일부 예시적인 측면들을 요약하는 목적들로 제공되는 점이 이해될 것이다. 이와 같이, 상술한 예시적인 측면들이 단지 예시적인 것들이며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 사상과 범주를 축소시키는 것으로 해석되지는 않아야 하는 점이 이해될 것이다. 본 발명의 범주가 여기에 요약되는 경우들에 추가하여 일부가 다음에 상세하게 설명되는 많은 잠재적인 측면들을 포괄하는 점이 이해될 것이다. 또한, 다른 측면들 및 여기에 개시되는 이러한 측면들의 이점들은 예시적인 설명되는 측면들의 원리들에 의해 예시되는 첨부된 도면들과 함께 이해되는 다음의 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.
앞서의 일반적인 용어들로 본 발명을 설명하였지만, 반드시 일정한 비율로 도시되지는 않는 첨부된 도면들이 참조될 것이며, 첨부된 도면들에 있어서,
도 1은 유도 의료 장치를 위한 "비행 시뮬레이터" 형태의 시각적 가이드의 종래 기술의 예를 도시하고,
도 2a-도 2c는 환자의 구강에 대한 치아 이식 절차를 개략적으로 예시하며,
도 3 및 도 4는 본 발명의 다양한 측면들에 따른 치아 이식 시스템을 개략적으로 예시하며,
도 5는 본 발명의 일 측면에 따른 치아 이식 시스템의 환자-상호작용 장치를 개략적으로 예시하며,
도 6은 본 발명의 일 측면에 따라 환자-상호작용 장치의 조작 동안에 환자의 구강의 표시와 관련되고, 가상의 이식 계획에 수반되는 환자-상호작용 장치의 가상의 표시와 관련되는 환자-상호작용 장치의 실시간 표시의 디스플레이를 개략적으로 예시하고,
도 7은 본 발명의 일 측면에 따른 치아 이식 시스템의 환자-상호작용 장치의 조작 능력들을 개략적으로 예시한다.
이하 본 발명의 모든 측면들은 아니지만 일부 측면들이 도시되는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 실제로, 본 발명은 많은 다른 형태들로 구현될 수 있고, 여기에 설시되는 실시예들에 한정되는 것으로 간주되지 않아야 하며, 오히려 이들 실시예들은 본 발명이 적용될 수 있는 법률적 요구 사항들을 충족시키도록 제공된다. 도면들에 걸쳐 동일한 참조 부호들은 동일한 요소들을 언급한다.
본 발명의 다양한 측면들은, 예를 들면, Salcedo 등에게 허여되고 Neocis 및 본 출원의 양수인에게도 양도된 미국 특허 제8,808,000호에 개시되는 경우와 같은 유도 수술 로봇 시스템 및 방법을 적어도 부분적으로 기반으로 한다. Salcedo 등의 미국 특허 제8,808,000호의 개시 사항은 이에 따라 참조로 포함된다.
이러한 관점에서, 치아 이식 절차는 일반적으로 의사가 아래에 있는 턱뼈 구조를 볼 수 있도록 상기 환자의 잇몸 내로의 침습 절개(invasive incision)를 수반한다. 구멍이 이후에 치아 임플란트(dental implant)가 내부로 위치하는(예를 들면, 도 2a 참조) 상기 턱뼈 구조 내로 천공된다. 일부 예들에 있어서, 상기 치아 임플란트는, 예를 들면, 스크류 또는 다른 나사형 부재와 같은 형상이 될 수 있다. 상기 치아 임플란트가 상기 턱뼈 구조 내로 삽입되면, 외부 포스트가 상기 치아 임플란트에 부착되고(예를 들면, 도 2b 참조), 보철 캡(prosthetic cap)(즉, 치아머리 또는 치아 재생)이 상기 포스트에 부착된다(예를 들면, 도 2c 참조). 컴퓨터 단층 촬영법(CT) 및 보다 일반화되고 있는 다른 영상화 스캔들로써, 의사는 상기 침습 절개 없이 또는 그 이전에 상기 턱뼈 구조를 도식적으로 가시화할 수 있다. 그러나, 상기 턱뼈 구조에 대한 및/또는 다른 임플란트들이나 치아들에 대한 상기 치아 임플란트의 정렬은, 예를 들면, 상기 치아 임플란트의 수명, 이의 외양 및 상기 환자에 대한 안락을 결정하는 데 중요한 인자가 될 수 있다. 상기 치아 임플란트가 좋지 못하거나 그렇지 않으면 최적이 아니게 위치할 경우, 상기 치아 임플란트가 바람직하게 않게 실패할 수 있고(또는 적어도 보다 짧은 유지 수명을 가질 수 있고), 다른 치아들이나 치아 임플란트들이 바람직하게 않게 절충되게 할 수 있으며 및/또는 가까운 신경들을 손상시킬 수 있다.
도 3 및 도 4는 이에 따라 본 발명에 따른 치아 이식 시스템(dental implantation system)의 다양한 측면들을 예시하며, 상기 시스템은 대체로 참조 부호 100으로 나타낸다. 앞서 나타낸 바와 같이, 현재의 치아 이식 절차들은 일반적으로 영상화 단계를 수반하며, 여기서 상기 환자의 턱 구조의 CT 또는 다른 적절한 영상들이 얻어지고, 임의의 이상들(즉, 환자가 임플란트 영역을 준비하기 위해 골 이식이 요구되는 지)이 진단된다. 의사는 이후에 임의의 이상들을 교정하고, 적절한 절개들이 상기 환자의 잇몸 내에 이루어지면, 상기 환자의 턱 구조와 관련된 상태들에 기초하여 상기 침습 임플란트 절차를 진행한다. 이러한 관점에서, 해당 기술 분야의 숙련자는 비록 본 발명이 환자의 턱 구조에 대해 이식되는 다양한 시스템들과 방법들의 일부 예시적인 측면들을 제공하지만, 여기에 개시되는 다양한 시스템들과 방법들이 용이하게 응용할 수 있거나, 그렇지 않으면 스플린트(splint) 또는 다른 체결 부재 사이의 연결과 연관되는 기준 표지(fiducial marker) 및 여기에 달리 개시되는 상기 환자의 턱 구조와 가깝거나 상호 관련될 수 있는 다른 수술 절차들(즉, 뇌수술, 두개골 수술, ENT 수술 또는 상기 환자의 머리/두개골 구조와 관련된 임의의 다른 수술 절차)에 용이하게 적용할 수 있는 점이 이해될 것이다.
본 발명의 다양한 측면들에 따른 치아 이식 시스템(100)은 상기 치아 임플란트 과정의 침습 부분 또는 적어도 환자-상호작용 부분에 대해 안내되도록(상기 환자의 구강 내의 또는 그렇지 않으면 체결되는 부위를 "준비"하도록) 구성되는 유도 환자-상호작용 장치(guided patient-interacting device)(150)(특정한 상응하는 목적이나 절차를 위한 상기 환자-상호작용 장치(150)를 구성하기 위하여 상기 환자-상호작용 장치(150)와 체결되는 특정 기구(500)에 따라 여기서는 달리 "절단 장치" 또는 "천공 장치" 또는 "부위 준비(site preparation) 장치" 또는 "이식 장치"라고 언급됨)를 제공함에 의해 현재의 치아 이식 과정들의 특정한 주관적 측면들을 다룬다. 즉, 상기 환자-상호작용 장치(150)는, 예를 들면, 관절 암 부재(arm member)(350)(즉, 로봇 암)와 같은 안내 장치(guiding device)(200)와 동작 가능하게 체결된다. 상기 안내 장치(200)는, 예를 들면, 기준 표지를 형성하는 스플린트(250)나 다른 체결 부재에 의해 상기 환자의 구강에 동작 가능하게 결속되거나 그렇지 않으면 연결되도록 적용된다. 즉, 하나의 예에서, 상기 스플린트(250)는 "단단한" 또는 안정적인 상호작용으로 상기 환자의 구강에 연결되도록 구성된다(즉, 상기 스플린트(250)는 상기 환자의 치아들에 결속되며 상기 환자의 구강에 대해 이동되지 않는다). 상기 스플린트(250)가 상기 환자의 구강에 대해 이동되지 않기 때문에, 상기 스플린트(250)의 배치가 알려지며, 이에 따라 예를 들어, 상기 안내 장치(200)를 통해 상기 환자-상호작용 장치/기구를 안내하고, 상기 치아 임플란트(300)와 연관되는 상기 환자의 구강 내의 부위를 준비(예를 들면, 도 2b 참조)하는 데 이용될 수 있는 기준 표지(즉, 상기 스플린트(250)와의 안정적인 상호작용 또는 이에 관련되거나 부착되어 형성되는 알려진 기원 또는 좌표)를 제공하도록 구성될 수 있다.
일 측면에 있어서, 상기 스플린트(250)는 "범용으로 응용 가능"하게(즉, 임의의 환자의 구강에 대해 안정적인 체결을 형성할 수 있게), 또는 적어도 환자들의 특정한 범주(즉, 환자의 특정한 체격이나 연령에 부합하는 하나의 사이즈)에 걸쳐 적용 가능하게 구성된다. 상기 기준 표지와 관련된 기준을 결정하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 스플린트(250)는 상기 환자의 치아들과 연결될 수 있고, 상기 환자의 턱뼈 구조가 이후에, 예를 들면, CT 또는 예를 들어, MRI와 같은 임의의 적합한 영상화 기술을 이용하여 영상화된다. 상기 기준 표지는 이에 따라 예를 들어, 상대 좌표계의 기준 기원으로 구현될 수 있다.
해당 기술 분야의 숙련자는 상기 스플린트(250)가 여기서 논의되는 바와 같은 원하는 기능을 구현하기 위해 많은 다른 방식들로 구성될 수 있는 점이 이해될 것이다. 예를 들면, 상기 스플린트(250)는 상기 환자의 상태에 따라 적절한 방식으로 상기 환자의 구강에 단단하게 부착될 수 있다. 즉, 상기 환자가 상기 스플린트(250)를 지지할 수 있는 일부 강한 치아들을 가질 경우, 상기 스플린트(250)는 접착제 또는 적합한 클램프로 상기 치아들에 부착될 수 있다. 이가 없는 환자들(즉, 치아들이 없는)에 대해, 상기 스플린트(250)를 제 위치에 안정적으로 고정하도록 본 핀(bone pin)들이 상기 스플린트(250)를 통해 상기 환자의 턱뼈 구조 내로 천공될 수 있다. 상기 스플린트(250)는 또한, 예를 들면, 적절한 본 스크류(bone screw)들을 사용하여 임의의 환자의 턱뼈 구조에 부착될 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 환자의 구강에 대한 상기 스플린트(250)의 위치 결정은 상기 스플린트(250)가 제 위치에 단단하게 남아 있는 한 결정적이거나 중요하지 않을 수 있다. 기준 표지(도시되지 않음)가 이후에 상기 안정적인 연결에 의해 형성될 수 있거나, 그렇지 않으면 상기 스플린트(250)에 부착될 수 있거나, 포함될 수 있거나, 연관될 수 있으며, 여기서 상기 기준 표지는 3차원 공간 내에 상기 기준 표지를 독특하게 한정하는 기하학적 구조 또는 다른 특성이나 특징을 가지도록(즉, 상기 기준 표지가 상기 환자의 턱뼈 구조의 영상들 내에서 용이하게 식별되거나, 그렇지 않으면 기계 장치, 전기 장치, 전기 기계 장치, 광학 장치, 자기 장치, 또는 임의의 다른 적합한 검출/추적 장치 혹은 이들의 결합을 이용하여 검출 가능하고 추적 가능하게 되도록) 구성된다. 이러한 예들에 있어서, 상기 기준 표지는, 예를 들면, CT 또는 MRI에 의해 얻어지는 영상 내에서 분명하게 확인될 수 있는, 예를 들면 방사선 불투과성의 물질로 구성될 수 있다.
일 측면에 있어서, 상기 환자-상호작용 장치(150)는, 예를 들면, 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 동작(즉, 특정 방향(수평 및/또는 수직)으로의 이동 및/또는 축에 대한 회전)의 범위를 결정하도록 구성되는 관절 암 부재 또는 로봇 암(350)의 형태로 상기 안내 장치(200)와 체결될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 상기 안내 장치(200)의 기능성은 상기 관절 암 부재(350) 자체의 구성과 배치에 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 관절 암 부재(350) 또는 그 일부들은 상기 수술 절차를 구현하는 사용자의 조작에 따라 원하는 방향 및 배향으로 상기 관절 암 부재(350)의 원위측 단부를 안내하기 위해 협력하도록 구성되고 배열되는 하나 또는 그 이상의 액추에이터(actuator)들을 포함할 수 있거나, 이들에 체결될 수 있다.
일부 예들에 있어서, 상기 안내 장치(200)는 상기 스플린트(250)와 상기 환자-상호작용 장치(150) 사이 및/또는 상기 스플린트(250)와 상기 암 부재(350) 사이에서 통신하는 통신 요소(communication element)(400)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 통신 요소(400)는 상기 스플린트(250)를 상기 환자-상호작용 장치(150) 또는 상기 암 부재(350)에 연결하는 기계식 연결 장치(linkage)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 통신 요소(400)는, 예를 들면, 상기 환자와 연결되는 상기 스플린트(250)에 부착되는 기계식- 또는 물리적-추적 암을 포함할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 상기 암(통신 요소(400))은 운동 마운트(kinematic mount)를 포함하는 부착 메커니즘(attachment mechanism)으로 상기 스플린트(250)(단단하고 알려진 재현 가능한 방식으로)에 부착될 수 있다(즉, 운동 마운트가 상기 암과 상기 스플린트(250) 사이에 체결될 수 있다). 상기 부착 메커니즘 및 상기 스플린트(250)를 통해 이러한 방식으로 상기 환자에 부착되면, 상기 통신 요소(400)는 여전히 상기 환자가 상기 수술 과정 동안에 이동하는 경우에 상기 환자-상호작용 장치(150) 및/또는 상기 암 부재(350)의 정확한 안내를 제공하면서, 상기 환자-상호작용 장치(150) 및/또는 상기 암 부재(350)에 대한 상기 환자의 위치에 관한(즉, 상기 보증 또는 기준 표지에 관한) 데이터(일정하게, 선택적으로 또는 그렇지 않으면 필요한 바에 따라)를 제공하도록 추적되거나 모니터될 수 있다.
그러나, 해당 기술 분야의 숙련자는 이에 따라 결정되는 상기 스플린트(250) 및/또는 상기 기준 표지가 많은 다른 방식들로 상기 환자-상호작용 장치(150) 및/또는 상기 암 부재(350)와 통신할 수 있는 점을 이해할 것이다. 예를 들면, 물리적인 암(통신 요소(400)) 대신에 또는 추가적으로, 상기 기준 표지는 무선 트랜스시버, 결선 연결, 광학 통신 시스템(즉, 카메라 또는 다른 비디오 장치), 음향 추적 시스템, 또는 사실상 전기식, 기계식, 전기 기계식, 음향식, 혹은 광학식이든 임의의 다른 적합한 메커니즘을 포함하는 통신 요소(400)를 통해 통신할 수 있다. 즉, 다양한 예들에서, 상기 운동 마운트 자체가 상기 수술 로봇을 위한 안내 시스템과 연관되는 추적 부분(및/또는 상기 추적 암 또는 다른 추적 방식)을 위한 부착 포인트를 포함할 수 있다(즉, 여기서, 예를 들어, 반사형 표지들이 상기 기준 표지의 광학식 추적을 위한 부착 포인트에 장착될 수 있거나, 상기 스플린트 장치 자체 또는 상기 부착 포인트가 상기 기준 표지의 기계식 추적을 위한 이의 기계적 연결을 형성하는 고정 부위를 포함할 수 있거나, 상기 부착 포인트가 달리 사실상 전기식, 기계식, 전기 기계식, 음향식 혹은 광학식이든 상기 기준 표지를 위한 임의의 다른 적합한 추적 장치와 연관되는 적절한 요소를 수용하도록 구성될 수 있다). 다른 측면들에 있어서, 상기 운동 마운트는, 예를 들면, 상기 운동 마운트(500)에 영구적으로 부착될 수 있고, 광학식 추적 장치에 의해 추적되도록 구성될 수 있는 하나 또는 그 이상의 표지들(즉, 광학 추적 표지)과 같은 특정 추적 장치들을 위한 고정 장착 부위로서 기능하도록 구성될 수 있거나 배치될 수 있다.
임의의 예에 있어서, 상기 시스템(100)은 내부에 배치되는 상기 스플린트(250)를 구비하는 상기 환자의 구강의 영상에 대해 상기 기준 표지를 결정하거나, 제어하거나. 추적하기 위한 컨트롤러 장치(450)(즉, 도 4에 도시한 바와 같은 컴퓨터 장치)를 포함하도록 더 구성될 수 있다. 상기 컨트롤러 장치(450)는 또한 상기 기준 표지가 상기 환자-상호작용 장치(150) 및/또는 상기 암 부재(350)와 적절하게 통신하도록 구성될 수 있거나 배치될 수 있다. 일부 측면들에 있어서, 상기 시스템(100) 또는 상기 컨트롤러 장치(450)는 또한 계획 장치(planning device)를 포함할 수 있거나, 다르게는 여기에 개시되는 바와 같이 사용자가 상기 시스템(100)의 하드웨어 및/또는 소프트웨어와 함께 상기 가상의 이식 계획을 진전시키기 위한 계획 기능성을 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서, 상기 컨트롤러 장치(450)는 상기 환자의 턱뼈 구조의 영상(내부에 상기 스플린트(250)를 갖는)을 수신하도록 더 구성될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 프로세서를 포함하는 상기 컨트롤러 장치(450)는 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 결합을 포함할 수 있는 계획 루틴(즉, 계획 장치 및/또는 계획 기능성)을 수행할 수 있도록 더 구성될 수 있다. 상기 계획 루틴은 이에 따라 상기 의사가, 예를 들면, 2차원 또는 3차원이든 포착된 영상(들)에 기초하여 가상의 이식 계획을 생성하고, 상기 영상(들)에 기초하는 컴퓨터 모델과 함께 상기 가상의 이식 계획 또는 상기 환자를 위한 보철의 배치 결정을 진전시키기 위하여 "가상의 임플란트(virtual implant)"와 함께 상기 환자의 턱뼈 구조의 영상(들)을 조작하게 한다. 일부 측면들에 있어서, 상기 계획 루틴, 가상의 이식 계획 및/또는 배치 결정은, 예를 들면, 해당 기술 분야의 숙련자에게 이해될 수 있는 바와 같이 계획 변수들을 상기 기준 표지와 연관시키도록 구성되는 좌표 시스템(상대 또는 절대)과 연관되어 생성될 수 있다. 다른 측면들에 있어서, 상기 컨트롤러 장치(450) 및/또는 이와 연관된 상기 계획 장치는, 예를 들면, 상기 임플란트(들)를 서로에 대해 또는 인접하는 치아들에 대해 정렬하고, 상기 임플란트(들)를 영향을 받는 신경에 대해 정렬하며 및/또는 상기 임플란트(들)를 상기 턱뼈 구조에 대해 정렬하기 위하여 상기 환자의 턱 구조의 영상(들)에 대한 상기 가상 임플란트(들)의 배치의 가상적인 조작을 보조하거나 그렇지 않으면 허용하는 주변 장치(즉, 도시되지는 않지만, 예를 들면, 3D 고글들과 함께 트랙볼 또는 조이스틱)를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러 장치(450) 및/또는 상기 계획 장치는 필요하거나 원하는 바에 따라 이러한 조작을 수동으로, 자동으로 또는 반자동으로 수행하도록 더 구성될 수 있다. 상기 가상의 임플란트(들)가 상기 영상(들)에 대해 유사한 방식으로 조작될 수 있기 때문에, 상기 가상 임플란트(들)의 배향이나 배치는 상기 환자의 턱뼈 구조에 대한 상기 임플란트의 원하는 실제 배치를 나타낼 수 있으며, 이에 따라 상기 이식 과정을 계획하기 위한 직관적인 인터페이스를 제공할 수 있다.
상기 스플린트(250)/기준 표지가 사용되는 측면들에 있어서, 상기 환자는 상기 통신 요소(400)가 상기 부착 메커니즘의 운동 마운트를 통해 상기 스플린트(250)에 부착되거나, 다르게는 체결되거나 연통되면, 상기 시스템(100)/컨트롤러 장치(450)에 자동적으로 등록된다. 즉, 상기 기준 표지가 상기 환자의 턱뼈 구조의 영상(들)으로부터 자동적으로 결정되며, 물리적인 공간 내의 이의 정렬과 위치가 상기 통신 요소(400)(즉, 암)를 상기 스플린트(250)에 연결하는 상기 운동 마운트로 인해 알려진다. 그러나, 해당 기술 분야의 숙련자는 기준 표지를 필수적으로 요구하지 않는 다른 정렬 접근 방식들이 수행될 수 있는 점을 이해할 것이다. 예를 들면, 일부 예들에서, 표면 정합(surface matching) 기술이 수행될 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 환자의 턱뼈 구조가 상기 포착된 영상(들) 내의 3D 구성 내로 조작될 수 있다. 적합한 스캐닝 장치(즉, 물리적인 포인터 또는 초음파 트랜스듀서나 또는 OCT(optical coherence tomography) 스캐너와 같은 다른 영상화 장치)가 상기 암 부재(350)의 엔드 이펙터(end effector)(즉, 팁)에 부착될 수 있으므로, 상기 암 부재(350)의 팁이, 예를 들면, 상기 컨트롤러 장치(450)를 통해 관리되는 바와 같이 상기 턱뼈 구조의 실제 스캔과 상기 포집되고 조작된 영상(들)을 "표면 정합"하도록 상기 환자의 턱뼈 구조를 스캐닝할 수 있다.
해당 기술 분야의 숙련자는 상기 환자의 해부학적 구조와 상기 기준 표지의 연관이 상기 컨트롤러 장치(450)를 통해 다른 방식들로 구현될 수 있는 점이 더 이해될 것이다. 예를 들면, 상기 기준 표지에 대한 상기 영상의 등록(예를 들면, CT 스캔)에 관하여, 한 가지 방법은 앞서 논의한 바와 같이 제 위치의 상기 기준 표지와 영상화되는 상기 환자 턱 구조를 수반할 수 있으며, 여기서 상기 환자는 이후에 실질적으로 즉시 상기 수술 절차에 들어갈 수 있다. 이와 같은 계획은, 예를 들면, 상기 환자에 대한 상기 의사의 방문의 횟수를 감소시키는 면에서 유리할 수 있다. 그러나, 일부 예들에서, 상기 의사가 가까이에 영상화 능력들을 구비하지 않을 수 있거나, 상기 이식 절차를 수행하기 전에 상기 가상의 이식 계획의 주의 깊게 결정하는 것을 선호할 수 있다. 양자의 예들에 있어서, 상기 환자는 나중에 상기 의사에게 돌아가는 것이 요구될 가능성이 있다. 이에 따라, 이러한 상황들에서, 수술 전의 영상화 과정(예를 들면, CT 스캔)이 제 위치의 기준 표지 없이 상기 환자의 턱 구조에 대해 수행될 수 있다(즉, 상기 의사에 의한 "정상적인" 스캔이 상기 가상의 이식 계획을 결정할 수 있다). 이러한 수술 전의 영상화 과정은 이에 따라, 예를 들면, 의사의 부위에서 또는 지시하는 스캐닝/영상화 센터에서 수행될 수 있다. 이후, 상기 수술 절차가 수행되기 직전에 상기 환자의 턱 구조에 체결되는 상기 기준 표지(들)로써, 상기 의사는 상기 환자의 턱 구조의 다른 영상(예를 들면, CT 스캔, 파노라마식 x-레이, 또는 두 개의 단일 x-레이들)을 포착할 수 있다. 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치는 또한 이에 따라 상치 최초의 수술 전의 영상에 대해 상기 기준 표지(들)를 등록시키기 위해 상기 수술 전의 영상(상기 가상의 이식 절차를 결정하는 데 사용되는)과 "그날의" 영상을 상호 관련시키도록 구성될 수 있다. 이와 같은 등록 또는 상호 관련 절차는 해당 기술 분야의 숙련자에게 이해될 수 있는 바와 같이 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다. 상기 이식 절차가 이후에 여기서 달리 설명하는 바와 같이 진행될 수 있다.
임의의 예에 있어서, 상기 통신 요소(400)는 이의 엔드 이펙터/팁의 위치/이동 특성들 또한 알려지도록 상기 시스템(100)에 알려진 방식으로 상기 암 부재(350)와 통신하도록 구성될 수 있다. 상기 통신 요소(400)와 상기 암 부재(350) 사이의 연결은 이에 따라 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)(즉, 상기 엔드 이펙터/팁)가 상기 스플린트(250), 상기 운동 마운트, 상기 통신 요소(400) 및 상기 암 부재(350)를 통해 상기 환자에 부착되는 상기 기준 표지(또는 상기 환자에 대한 다른 기준)에 대해 등록되게 한다. 이러한 방식으로, 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치를 통해 계획되는 상기 가상의 이식 절차가 상기 기준 표지(또는 상기 환자에 대한 다른 기준)와 관련하여 구현될 수 있으며, 이에 따라 상기 안내 장치(200) 및 상기 암 부재(350)를 통해 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)를 안내하기 위해 상기 시스템(100)에서 해석되거나 그렇지 않으면 전달된다. 앞서 개시되고, 해당 기술 분야의 숙련자에게 이해될 수 있는 바와 같이, 상기 통신 요소(400)는, 일부 예들에서, 상기 이식 과정 동안에 상기 암 부재(350)를 통해 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)를 안내하는 데 사용되는 상기 안내 장치(200)와 관련하여 상기 기준 표지와 상기 환자의 해부학적 구조의 알려진 연관을 구현하는 전제에 기초하여 상기 스플린트(250)/운동 마운트와 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치 사이(및/또는 상기 스플린트(250)/운동 마운트와 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500) 사이)에서 통신하도록 구성될 수 있다.
상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)는 상기 암 부재(350)(로봇 암)의 엔드 이펙터 내에 배치될 수 있거나 그렇지 않으면 체결될 수 있다. 상기 암 부재(350)는, 예를 들면, 여섯의 자유도를 제공하도록 구성될 수 있으며, 또한 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 이동을 제한하거나 그렇지 않으면 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 상기 암 부재(350)는 상기 환자-상호작용 장치(150)가 고정되고, 절단/준비/이식 모드로가 아닐 때에 이동의 전체 자유도를 가지게 하는 축소 대조 구조를 가질 수 있다. 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)가 상기 암 부재(350)의 엔드 이펙터를 포함하거나 이에 부착되기 때문에, 상기 환자-상호작용 부분(즉, 상기 절단/천공 팁)은 환자-상호작용 장치(150)의 상기 기구(500)(예를 들면, 도 3 참조)이며, 상기 기구(500)는 이에 따라 상기 암 부재(350)에 대해 알려진 위치(즉, 상기 시스템(100)/컨트롤러 장치(450)에게 알려진)에 있어야 한다. 일부 측면들에 있어서, 상기 기준 표지에 대해 상기 환자-상호작용 장치(150)의 상호작용 부분/기구(500)를 보정하기 위하여, 보정 요소(calibration element)가 운동 커플링(즉, 알려진 재현 가능한 방식으로 이에 단단하게 장착되는)을 통해 상기 환자-상호작용 장치(150)에 체결될 수 있다. 해당 기술 분야의 숙련자는 상기 환자-상호작용 장치(150)의 상기 상호작용 부분/기구(500)가 이후에 다양한 팁 보정 방법들(즉, 불변 포인트 등)로 보정될 수 있는 점을 이해할 것이다. 보정되면, 상기 보정 요소는 알려지고 재현 가능한 방식으로 상기 환자-상호작용 장치(150) 내의 절단/천공 요소(기구(500))로 대체되므로, 상기 상호작용 부분/기구(500)와 관련되는 상기 보정 변수들(즉, 절단/천공의 가장 원위측 포인트 및 축의 위치)은 보정된 바에 따라 유지된다.
상기 시스템(100)/컨트롤러 장치(450)에 의해 구현되고 알려지는 상기 환자에 대한 정렬 및 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치를 통해 진전되는 상기 가상의 이식 계획으로써, 상기 이식 과정(즉, 절단/천공/삽입)이 이후에 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)를 상기 환자의 구강(이에 체결되는 상기 스플린트(250)를 가지는)을 향해 이동시키는 상기 의사에 의해 개시될 수 있다. 이러한 예들에 있어서, 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치가 상기 암 부재(350)를 통한 상기 환자-상호작용 장치(150)의 이동(또는 이동시키는 상기 의사의 능력)을 제어하거나, 제한하거나, 그렇지 않으면 조절하도록 구성되므로, 상기 의사의 동작은 단지 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치에 의해 결정되고, 상기 가상 이식 계획에 의해 지시되는 바와 같이 상기 환자의 턱뼈 구조에 대해 상기 이식 과정을 위한 적절한 시작 위치로 이동시키는 것이다. 상기 절단/천공 요소가 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치에 의해 지시되는 위치에 있게 되면, 상기 절차의 침습 부분이 이후에 개시되며, 여기서 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치 또한 상기 가상의 이식 계획에 따라, 예를 들면, 상기 절단/천공 요소(기구(500))의 경로의 배향 및 상기 절단/천공 기원으로부터의 경로를 따른 상기 절단/천공 거리와 같은 상기 이식 장치(150)/기구(500) 다른 변수들을 더 지시할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 여기에 개시되는 시스템(100)은 상기 환자-상호작용 장치(150)가 상기 의사에 의해 안내되지 않고, 상기 가상의 이식 계획을 통해 결정되고, 단지 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치 및 상기 암 부재(350)를 통해 실시되는 절차 루틴을 따라 상기 의사에 의해 촉진되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 시스템(100)은 상기 가상의 이식 계획을 통해 결정되고, 단지 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치 및 상기 암 부재(350)를 통해 실현되는 바와 같이 상기 환자에 대해 상기 이식 절차를 수행하기 위해 상기 의사를 제한하도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치가 상기 환자의 턱뼈 구조의 영상(들)으로부터 생성되는 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 암 부재(350)(및 이에 따른 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500))의 허용 가능한 이동을 제어한다. 예를 들어, 상기 시스템(100)은 촉각/택타일(tactile) 피드백을 통해 상기 의사에게 전달되는 바와 같이 상기 암 부재(350)/환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 제한된 이동을 위해 구성될 수 있으며, 여기서, 예를 들면, 상기 암 부재(350)/환자-상호작용 장치(150)/기구(500)는 상기 가상의 이식 계획에 따라 보다 쉽게 이동될 수 있고, 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 이동이 보다 어렵게 될 수 있다.
그러나, 해당 기술 분야의 숙련자는 또한 상기 암 부재(350)/환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 물리적 구조가 반드시상기 가상의 이식 계획에 따른 전체적이고 절대적으로 제어된 이동(즉, 진동, 구성 요소들의 굴곡, 중력 및/또는 상기 의사에 의해 인가되는 과도한 힘으로 인한)을 제공하도록 구성되지 않을 수 있으며, 이와 같이, 상기 시스템(100)/컨트롤러 장치(450)가, 예를 들면, 일탈 경고 표시, 촉각 피드백, 또는 임의의 다른 적합한 청각 및/또는 시각 및/또는 임의의 다른 적합한 메커니즘을 통해서와 같이 상기 의사에게 다른 방식들의 피드백을 제공하도록 더 구성될 수 있는 점이 이해될 것이다. 따라서, 상기 시스템(100)/컨트롤러 장치(450)는 상기 가상의 이식 계획을 실제로 실현하기 위한 사항들을 포함하며, 이에 따라 임의의 절차 변수들이 부정확할 수 있는 경우에 단지 상기 의사에게 경고하기 보다는 보다 정확한 이식 절차를 가능하게 한다. 그러나, 해당 기술 분야의 숙련자는 또한, 일부 예들에서, 상기 시스템(100)이 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치를 통한 상기 암 부재(350)/환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 자동 조작을 거쳐 상기 의사의 조작 없이 상기 가상의 이식 계획의 자율적으로 구현하도록 더 구성될 수 있는 점이 이해될 것이다.
치아 이식 시스템(100)을 사용하는 하나의 예시적인 수술 절차에 있어서, 여기에 개시되는 바와 같이, 상기 스플린트(250)(즉, 마우스피스)는 먼저 상기 환자의 치아들에 부착되며, 이에 따라 기준 표지를 제공하거나 이와 연관된다. 상기 환자의 턱뼈 구조는 이후에, 예를 들면, CT 또는 임의의 다른 적절한 영상화 기술(예를 들면, MRI)을 이용하여 영상화되고(제 위치에 있고 상기 환자의 치아들에 체결되는 상기 스플린트(250)로), 상기 영상(들)은 상기 컨트롤러 장치(450)로 전달된다. 상기 컨트롤러 장치(450)는 이식 루틴을 실행할 수 있도록 더 구성될 수 있으며, 이에 따라 상기 의사가, 예를 들면, 상기 포착된 영상(들)에 대한 가상의 임플란트를 조작함에 의해 상기 환자에 대한 이식 계획을 진전시키게 한다. 상기 가상의 이식 계획이 생성되면, 상기 통신 요소(400)는 상기 스플린트(250)(즉, 상기 운동 마운트를 통해)와 체결되거나(즉, 상기 절차가 개시되기에 적절한 위치에 위치하는 상기 환자에서 상기 환자의 구상에 부착), 그렇지 않으면 이와 통신한다. 상기 암 부재(350), 환자-상호작용 장치(150) 및 그 상호작용 부분/기구(500)는 이후에 상기 환자-상호작용 장치(150)의 실제 절단/천공 요소(기구(500))가 상기 가상의 이식 계획에 의해 계획되고 지시되는 상기 이식 절차를 구현하기 위해 상기 암 부재(350) 및 상기 컨트롤러 장치(450)에 의해 안내되는 바와 같이 상기 환자-상호작용 장치(150)를 통해 상기 의사에 의해(또는 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치를 통해 자율적으로) 사용되기 이전에 상기 의사에 의해(또는 상기 컨트롤러 장치(450)에 의해 자동적으로) 보정된다.
일부 예들에 있어서, 앞서 논의한 바와 같이, 촉각 또는 피드백-기반의 로봇 시스템들은 상기 과정 동안에 상기 사용자/외과 의사에 의해 인가되는 상기 힘들에 반응하여 상기 사용자/외과 의사와 상호작용하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 수술 기구(즉, 드릴)는 일반적으로 적합한 힘 센서들에 상부에 장착되거나 이들과 연관되어 배치될 수 있다. 상기 수술 기구가 장착되는 하나 또는 그 이상의 로봇 암들의 배치를 구현하는 촉각 로봇 시스템들의 예들에 있어서, "중력 보상(gravity compensation)"이 때때로 상기 암(들)에 대한 중력에 대응하거나 보상하기 위해(즉, 상기 암(들)/수술 기구가 상기 사용자/외과 의사에게 무게가 없도록 느끼도록 만들기 위해) 요구될 수 있다. 그러나, 상기 사용자와의 상호작용성의 요소가 존재하기 때문에, 이와 같은 시스템은 이와 같은 시스템은 때때로, 예를 들면 상기 사용자에 의해 인가되는 힘, "팬텀(phantom)" 힘들의 검출을 가져올 수 있는 상기 힘 센서의 임의의 이동, 중력, 또는 저항력(즉, 상기 환자의 뼈 구조 내로 천공되는 드릴로부터)과 같은 상기 암(들)/수술 기구에 수반되고 작용하는 다양한 힘들 사이를 인식하는 어려움을 가질 수 있다. 그 결과, 대응하거나 보상하는 힘은 상기 암(들)/수술 기구에 수반되고 작용하는 실제의 힘과 정확하게 관련되지 않을 수 있다. 그 결과, 상기 대응하거나 보상하는 힘은 정해진 시간에서 상기 암(들)/수술 기구에 수반되고 작용하는 실제의 힘과 정확하게 관련되지 않을 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 측면들(예를 들면, 도 3 및 도 4 참조)은 앞서 개시한 바와 같이 치아 이식 시스템(100)을 제공할 수 있으며, 여기서 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)는 치아 임플란트를 수용하기 위해 환자의 구강 내의 부위와 적어도 상호작용하고 준비하도록 적용되며, 상기 기준 표지와 통신하는 상기 안내 장치(200)는 상기 환자-상호작용 장치(150)를 수용하고, 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치(150)의 조작과 함께 상기 기준 표지에 대해 상기 기구(500)를 안내하도록 구성된다. 프로세서를 포함하는 상기 컨트롤러 장치(450)는 상기 안내 장치(200)와 통신하고, 상기 치아 임플란트를 수용하는 상기 부위를 준비하기 위해 상기 안내 장치(200)를 통해 상기 환자-상호작용 장치(150)를 안내하도록 구성된다. 이러한 특정 측면들에 있어서, 연결 센서(engagement sensor)(750)가 상기 환자-상호작용 장치(150)(예를 들면, 도 5 참조)와 동작 가능하게 체결되며, 여기서 상기 연결 센서(750)는 상기 컨트롤러 장치(450)와 통신하도록 구성된다. 상기 연결 센서(750)는 최소 수직 배치에 적어도 상기 환자-상호작용 장치(150)를 유지하도록 상기 안내 장치(200)를 안내하기 위해 상기 환자-상호작용 장치(150)와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응하도록 더 구성된다.
즉, 앞서 논의된 바와 같이, 상기 사용자와의 상호 작용성으로 인하여, 상기 시스템은 때때로, 예를 들면 상기 사용자에 의해 인가되는 힘, "팬텀" 힘들의 검출을 가져올 수 있는 상기 힘 센서의 임의의 이동, 중력, 또는 저항력(즉, 상기 환자의 뼈 구조 내로 천공되는 드릴로부터) 등과 같은 상기 암 부재(350)/환자-상호작용 장치(150)에 수반되고 작용하는 다양한 힘들 사이를 인식하는 어려움을 가질 수 있다. 그 결과, 상기 컨트롤러 장치(450)에 의해(즉, 상기 암 부재(350)를 통해) 제공되는 상기 대응하거나 보상하는 힘은 정해진 시간에서 상기 암(들)/수술 기구에 수반되고 작용하는 힘과 정확하게 관련되지 않을 수 있다. 이와 같이, 상기 연결 센서(750)는 상기 사용자가 상기 환자-상호작용 장치(150)와 능동적으로 체결되거나 연결 해제되는(즉, 상기 사용자가 상기 환자-상호작용 장치(150)를 파지하고 있거나 그렇지 않는) 때를 결정하기 위하여 상기 환자-상호작용 장치(150)에 대해 배치된다. 상기 사용자가 상기 환자-상호작용 장치(150)와 능동적으로 연결되지 않는 때를 결정할 수 있음으로 인해, 상기 컨트롤러 장치(450)는 상기 안내 장치(200)에 의한 상기 환자-상호작용 장치(150)에 대한 임의의 영향들이나 이동을 제거할 수 있다(즉, 상기 연결 센서(750)가 작동하지 않기 때문에, 상기 컨트롤러 장치(450)는 상기 안내 장치(200)/환자-상호작용 장치(150)에 대한 임의의 지시된 힘들이 상기 환자-상호작용 장치(150)와의 사용 상호작용으로부터 유래되고 있지 않은 점을 인식한다). 보다 상세하게는, 예를 들면, 안정성 측정으로서, 상기 연결 센서(750)에 의한 상기 환자-상호작용 장치(150)와 상기 사용자 사이의 연결 해제의 결정은 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치(150)의 해제에 따라 최소 수직 배치에서 적어도 상기 환자-상호작용 장치(150)를 유지하기 위해 상기 컨트롤러 장치(450)가 상기 안내 장치(200)를 안내하게 할 수 있다(즉, 상기 환자-상호작용 장치(150)/암 부재(350)가 중력으로 인해 하강하거나 하방으로 전개되는 것이 방지된다). 이후에, 상기 사용자가 상기 수술 기구와 능동적으로 연결되거나 지지하지 않는 예들에서, 상기 안내 장치(200), 암 부재(350) 및/또는 상기 수술 기구(즉, 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500))의 임의의 이동이 상기 컨트롤러 장치(450) 및 결정되는 상기 환자-상호작용 장치(150)의 연결 해제 부분에 의해 용이하게 검출될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 적어도 하나의 힘 센서(force sensor)가, 예를 들면, 상기 안내 장치(200) 및/또는 상기 환자-상호작용 장치(150)와 동작 가능하게 체결될 수 있으며, 여기서 상기 적어도 하나의 힘 센서는 상기 환자-상호작용 장치(150)에 작용하는 힘이나 힘들을 측정하고, 상기 측정된 힘을 상기 컨트롤러 장치(450)에 전달하도록 구성될 수 있다. 이러한 예들에 있어서, 상기 컨트롤러 장치(450)는 상기 적어도 하나의 힘 센서로부터의 상기 측정된 힘을 영(zero)으로 만들기 위해(즉, 상기 안내 장치(200)/환자-상호작용 장치(150) 상에 후에 나타나는 임의의 지시된 힘이 상기 환자-상호작용 장치(150)와의 사용 상호작용으로부터 유래되지 않는 점이 확인되도록) 상기 사용자에 의한 상기 연결 센서(750)로부터의 연결 해제의 결정에 반응할 수 있다.
다른 예들에 있어서, 상기 연결 센서(750)는 선택된 측방 배치 및/또는 선택된 회전 배향에서 상기 환자-상호작용 장치(150)를 유지하도록 상기 안내 장치(200)를 안내하기(즉, 상기 컨트롤러 장치(450)를 통해) 위해 상기 환자-상호작용 장치(150)와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응하도록 더 구성될 수 있다. 즉, 상기 환자-상호작용 장치(150)를 최소 수직 배치에 유지하는 것에 추가적으로 또는 선택적으로, 상기 환자-상호작용 장치(150)는 또한 상기 연결 센서(750)가 상기 사용자와 상기 환자-상호작용 장치(150) 사이의 연결을 검출하지 못할 경우에 상기 컨트롤러 장치(450)/안내 장치(200)에 의해 측방이나 측면들로 이동하는 것이나 이의 세로축에 대해 회전하는 것이 제한된다. 또한, 다른 예들에서, 상기 연결 센서(750)는 상기 기준 표지에 대해 적어도 상기 환자-상호작용 장치(150)의 기구(500)를 안내하도록 예를 들면, 상기 컨트롤러 장치(450)에 의해 상기 안내 장치(200)를 작동시키기 위해 및/또는 적어도 상기 환자-상호작용 장치(150)의 상기 기구(500)를 안내하기 위하여 상기 가상의 이식 계획을 작동시키도록 상기 컨트롤러 장치(450)를 안내하기 위해 상기 환자-상호작용 장치(150)와 상기 사용자 사이의 연결에 반응하도록 더 구성될 수 있다. 또한, 상기 연결 센서(750)는 적어도 상기 기구(500)가 작동하게 하기 위해 상기 환자-상호작용 장치(150)와 상기 사용자 사이의 연결에 반응하도록 구성될 수 있다. 즉, 특정 예들에서, 상기 연결 센서(750)는 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)가 작동 가능하게 되거나, 그렇지 않으면 상기 수술 절차를 수행하도록 동작할 수 있게 하기 위하여 상기 환자-상호작용 장치(150)와 상기 사용자 사이의 연결의 검출을 요구할 수 있다. 더욱이, 상기 사용자는 상기 가상의 이식 계획이 작동되게 하고 상기 사용자-조작 환자-상호작용 장치(150)를 위한 적절한 안내를 제공하도록 상기 안내 장치(200)를 위해 상기 연결 센서(750)에 의해 지시되는 바와 같이 상기 환자-상호작용 장치(150)에 연결될 것이 요구될 수 있다. 즉, 일부 측면들에서, 상기 시스템(100)은 상기 컨트롤러 장치(450)가 상기 환자의 구강 내의 상기 부위에 대한 상기 가상의 이식 계획을 실행하고, 상기 사용자에 의한 상기 연결 센서(750)의 연결에 반응하여 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 안내 장치(200)를 안내하게 구성되도록 구성될 수 있다. 이들 측면들의 일부에 있어서, 상기 컨트롤러 장치(450)는 상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구(500)가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 환자-상호작용 장치(150)를 통해 촉각 피드백(즉, 상기 환자-상호작용 장치(150)를 파지하고 상기 연결 센서(750)를 연결하는 상기 사용자의 손에 대한 상기 환자-상호작용 장치를 통한 택타일 또는 촉각 피드백)을 상기 사용자에게 안내하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 컨트롤러 장치(450)는 상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구(500)가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 컨트롤러 장치(450) 및 상기 환자-상호작용 장치(150)의 적어도 하나를 통해 상기 사용자에게 청각 피드백 및 시각 피드백의 적어도 하나를 안내하도록 구성될 수 있다.
다른 측면에 있어서, 상기 시스템(100)은 상기 컨트롤러 장치(450) 및/또는 상기 환자-상호작용 장치(150)와 통신하는 디스플레이 장치(800)(예를 들면, 도 4 및 도 5 참조)를 더 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치(800)는 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치(150)의 연결 및 조작 동안에 상기 환자의 구강의 표시와 관련하여 적어도 상기 환자-상호작용 장치(150)의 상기 기구(500)의 실시간 표시를 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 이러한 예들에 있어서, 상기 컨트롤러 장치(450)는 또한 상기 안내 장치(200) 및 상기 디스플레이 장치(150)와 통신하도록 구성될 수 있으며, 여기서 상기 컨트롤러 장치(450)는 적어도 부분적으로 상기 안내 장치(200)를 통해 상기 환자의 구강과 관련하여 적어도 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치(150)의 상기 기구(500)의 조작을 모니터하고, 이와 관련된 정보를 상기 디스플레이 장치(800)에 안내하도록 구성될 수 있다.
상기 연결 센서(750)는 해당 기술 분야의 숙련자에게 이해될 것인 바와 같은 많은 다른 방식들로 구현될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 상기 연결 센서(750)는 상기 환자-상호작용 장치(150)와 동작 가능하게 체결될 수 있고, 예를 들면, 상기 환자-상호작용 장치(150)와 관련되는 접촉 감지(touch-sensitive) 액추에이터, 압력 감지(pressure-sensitive) 액추에이터, 광학 액추에이터 및 음향 액추에이터의 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 환자-상호작용 장치(150)에 대한 상기 사용자의 파지의 검출은, 예를 들면, 실제적인 접촉이 상기 환자-상호작용 장치(150)와 이루어지는 지, 또는 예를 들면, 상기 사용자의 손과 같은 대상이 확인될 수 있는 지를 결정하고, 상기 센서와 상기 환자-상호작용 장치(150)를 중재하도록 상기 환자-상호작용 장치(150)와 체결되거나 이에 근접하는 카메라, 적외선 센서, 음향 센서, 거리계(range-finder), 또는 다른 적절한 센서를 포함하는 연결 센서(750)에 의해 구현될 수 있다. 다른 예들에 있어서, 예를 들면, 상기 연결 센서(750)는, 예를 들면, 상기 환자-상호작용 장치(150) 상에 장착되는 적절한 압력 스위치나 센서, 협력하여 상기 사용자의 손의 파지에 반응하여 전지적인 접촉을 닫거나 압력을 감지함에 의해 물리적인 접촉을 나타낼 수 있는 상기 환자-상호작용 장치(150) 상부에 위치하는 슬리브(sleeve)를 포함할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 상기 연결 센서(750)는 또한 상기 환자-상호작용 장치(150)에 대한 상기 사용자의 파지를 통해 발휘되는 상기 힘의 크기를 측정하거나 그렇지 않으면 결정하도록 구성될 수 있으며, 여기서 상기 측정된 힘 크기는 필요하거나 적절한 경우에 상기 컨트롤러 장치(450) 또는 상기 시스템(100) 내의 다른 곳으로 안내될 수 있다.
상기 연결 센서(750)(예를 들면, 상기 기준 표지와 같은 다른 구성 요소들뿐만 아니라)는, 예를 들면, 전기 통신 시스템, 기계 통신 시스템, 전기 기계 통신 시스템, 광학 통신 시스템 및 이들의 결합들에 의하거나, 해당 기술 분야의 숙련자에게 이해될 수 있는 바와 같은 임의의 다른 적합한 통신 장치를 통해 상기 컨트롤러 장치(450) 및/또는 상기 시스템(100) 내의 다른 구성 요소들과 통신하게 구현될 수 있으며, 여기서 상기 통신 시스템 또는 통신 장치는, 예를 들면, 무선 통신 시스템 및/또는 유선 통신 시스템을 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어서, 예를 들어, 상기 컨트롤러 장치(450) 및/또는 상기 계획 장치 및/또는 이와 연관된 계획 기능성에 의해 상기 수술 절차를 실제로 수행하거나 이에 대한 계획은 실시간의 직관적인 피드백을 상기 가상의 이식 계획을 포함시켜(즉, 상기 환자의 구강의 영상화에 기초하여 전체적으로 생성되고 외과 의사에 의해 기준으로 사용되는 상기 가상의 이식 계획에 대향하는 바와 같은) 향상될 수 있다. 예를 들면, 이러한 측면들에서, 상기 시스템(100)과 통신하게 여기에 개시되거나 별도로 배치되던 지(즉, 알려지거나 추적 가능한 범위의 운동을 갖는 기계식 암에 부착되는 카메라 또는 다른 광학 장치에 의해 추적되거나, 음향식 추적에 의해 추적되거나, 그렇지 않으면 기준 포인트와 통신하게 유지되는) 상기 시스템(100)에 체결되는 상기 환자-상호작용 장치(150)와 체결되거나 이를 형성하는 드릴, 프로브(probe) 또는 다른 기구(500)는 상기 환자의 구강 내의 부위와 관련하여 상기 사용자(즉, 외과 의사)에 의해 조작될 수 있다. 이렇게 함으로써, 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 조작은 상기 환자의 구강 내의 상기 부위와 연관되는 실제 해부학적 구조와 관련하거나 그 모델과 관련하여 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치에 의해 실시간으로 모니터될 수 있다. 이러한 예들에 있어서, 상기 시스템(100)은 또한 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치와 통신하고, 상기 환자-상호작용 장치(150)의 조작 동안에 상기 환자의 구강의 표시(즉, 상기 조작 동안에 영상화된 상기 실제 해부학적 구조나 모델 또는 다르게 결정되는 이의 다른 표시)와 관련하여 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 실시간 표시를 수신하고 디스플레이하도록 구성되는 디스플레이 장치(800)(예를 들면, 도 4 및 도 5 참조)를 포함할 수 있으므로, 상기 사용자는 실시간으로 상기 디스플레이 장치(800) 상에 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 조작의 피드백을 볼 수 있거나, 시각화할 수 있다. 즉, 상기 치아 임플란트 위치, 상기 환자의 구강 내의 부위 및/또는 상기 수술(치아 이식) 계획이 상기 디스플레이 장치(800) 상에 가상의 방식으로 투영될 수 있으므로, 상기 사용자가 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 물리적 조작과 관련하여 실시간으로 상기 수술 절차의 시뮬레이션을 시각화할 수 있다. 예를 들면, 그에 부착되는 보철 부재(prosthetic member)를 가지는 이식 장치(150)는 상기 환자의 구강 내의 부위와 관련하여 이동될 수 있거나 조작될 수 있으며, 상기 사용자는 상기 조작이 일어나고 있는 동안에 상기 환자의 구강 내의 상기 부위와 상기 치아 임플란트의 상호 작용의 가상의 투영과 관련하여 상기 디스플레이 장치(800) 상에서 이에 체결되는 상기 가상의 치아 임플란트를 가지는 상기 이식 장치(150)의 표시를 동시에 볼 수 있다.
일부 예들에 있어서, 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치가 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 조작을 이전에 진전된 가상의 이식 계획(또는 상기 조작에 기초하는 가상의 이식 계획을 개시하는 경우에도)과 관련시키도록 구성될 수 있으므로, 상기 가상의 이식 계획은 상기 사용자에 의한 조작과 관련하여 갱신 및/또는 변경될 수 있다. 또한, 상기 치아 임플란트의 만족스러운 "가상의" 위치가 구현될 때, 또는 상기 사용자에 의해 선택되는 임의의 포인트에서, 상기 가상의 이식 계획이 상기 사용자에 의해 최종적으로 되거나 "고정"될 수 있다(즉, 상기 사용자가 상기 조작으로부터 야기되는 상기 가상의 이식 계획의 갱신들/변경들이 충분하고, 이전에 존재하는 가상의 이식 계획이 이에 따라 동일한 것을 포함하도록 갱신/변경될 수 있는 점을 선택적으로 지시할 수 있다). 일부 특정 측면들에 있어서, 최종적인 가상의 이식 계획은 수동으로 유도되는 환자-상호작용 장치를 안내하거나(즉, 상기 사용자에 대한 촉각 또는 택타일 피드백을 이용하여), 자율 로봇 시스템을 안내하도록 수행되는 가상의 이식 계획d[ 반응하여 구성되는 상기 시스템(100)으로 상기 컨트롤러 장치(450)/계획 장치에 의해 실행될 수 있다.
상기 가상의 이식 계획과 관련하여 상기 사용자에 대해 직관적인 안내 또는 기준을 가능하게(즉, 상기 환자-상호작용 장치(150)를 이용하여 상기 가상의 이식 계획을 수행하기 위해 직관적인 안내를 상기 사용자에게 제공하기) 하기 위해, 본 발명의 측면들은 또한 앞서 개시된 바와 같이 치아 이식 시스템(100)을 제공할 수 있으며, 여기서 상기 디스플레이 장치(800)(예를 들면, 도 6 참조)는 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치(150)의 조작 동안에 상기 환자의 구강의 표시와 관련하여 상기 환자-상호작용 장치(150)의 상기 기구(500)의 실시간 표시(예를 들면, 도 7 참조)를 디스플레이하도록 구성된다. 상기 디스플레이 장치(800) 상에 상기 환자의 구강의 표시와 관련하여 상기 환자-상호작용 장치(150)의 상기 기구(500)의 실시간 표시를 디스플레이하는 점에 추가적으로, 상기 컨트롤러 장치(450)는 1) 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치(150)의 상기 기구(500)의 가상의 표시(650)와 관련하여 상기 기구(500)의 실시간 표시(600)를 디스플레이하기 위해 상기 디스플레이 장치(800)를 안내하고, 2) 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치(150)를 나타내는 선택된 청각 신호를 방출하기 위해 상기 컨트롤러 장치(450)와 통신하는 오디오 장치(700)(예를 들면, 도 5 참조)를 안내하며 및/또는 3) 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 환자-상호작용 장치(150)의 조작에 대한 선택된 저항을 제공하기 위해 상기 안내 장치(200)를 안내하도록 더 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 컨트롤러 장치(450)는 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치(150)의 상기 기구(500)의 가상의 표시(650)의 애니메이션(animation)을 디스플레이하기 위해 상기 디스플레이 장치(800)를 안내하도록 더 구성될 수 있으며, 여기서 상기 애니메이션은 상기 디스플레이 장치(800)에 의해서도 디스플레이되는 상기 환자-상호작용 장치(150)의 상기 기구(500)의 실시간 표시(600)의 현재의 배치로부터 유래될 수 있다. 즉, 상기 기구(500)의 가상의 표시(650)의 애니메이션은 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 기구(500)를 이동시키거나 조작하기 위하여 상기 애니메이션을 통해 상기 기구(500)의 실시간 표시(600)의 현재의 배치로부터 시작되는 상기 사용자가 상기 환자-상호작용 장치(150)를 안내해야 하는 방향(즉, 수평 및/또는 수직) 및/또는 상기 사용자가 상기 환자-상호작용 장치(150)(예를 들면, 도 7 참조)를 회전시켜야 하는 회전의 방향을 나타낼 수 있다.
일부 예들에 있어서, 상기 컨트롤러 장치(450)는 상기 환자-상호작용 장치(150)의 상기 기구(500)의 실시간 표시의 배치로부터 유래되고, 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 기구(500)에 대한 상기 환자-상호작용 장치(150)의 요구되는 조작과 관련하여 진행되는 진행 표시(progress indicia)(675)를 디스플레이하기 위해 상기 디스플레이 장치(800)를 안내하도록 더 구성될 수 있다. 즉, 예를 들면, 상기 애니메이션에 추가적으로, 상기 디스플레이 장치(800)는 또한 상기 환자-상호작용 장치(150)를 상기 과정의 부위를 향해 이동시키는 상기 사용자의 진행의 일부 표시를 디스플레이할 수 있다. 이와 같은 표시는 상기 기구(500)의 현재의 실시간 표시로부터 수술 부위까지 일어나야 하는 거리나 회전, 또는 상기 기구(500)가 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 수술 부위에서 적절하게 조작되기 전에 여전히 일어나야 하는 거리나 회전을 나타내는 진행 막대그래프가 될 수 있다. 즉, 상기 진행 표시(675)는 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 상기 기구의 배치까지에서 유래되는 거리 및 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 상기 기구의 배치까지에서 유래되는 회전의 각도의 하나를 포함할 수 있다.
오디오 장치가 피드백 목적들을 위해 제공되는 예들에 있어서, 상기 오디오 장치(700)는, 예를 들면, 선택된 청각 신호를 방출하도록 구성될 수 있으며, 여기서 상기 선택된 청각 신호는 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 기구의 배치를 향해 주파수가 증가될 수 있거나 그렇지 않으면 변화될 수 있다.
또 다른 측면들에 있어서, 상기 안내 장치(200)는, 예를 들어, 상기 환자-상호작용 장치(150)가 상기 가상의 이식 계획에 따른 경로를 따라 상기 기구(500)를 이동시키기 위해 상기 사용자에 의해 조작되고 및/또는 상기 환자-상호작용 장치(150)가 상기 가상의 이식 계획에 따른 회전의 각도까지 상기 기구(500)를 회전시키기 위해 상기 사용자에 의해 조작될 때에 상기 환자-상호작용 장치(150)의 조작에 대해 낮은 저항을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 안내 장치(200)는, 예를 들면, 상기 경로를 따른 상기 기구(500)의 이동 및/또는 상기 기구(500)의 회전이 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치(150)의 조작에 대해 높은 저항을 제공하도록 더 구성될 수 있다. 즉, 상기 안내 장치(200)는 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 환자-상호작용 장치(150)를 이동시키기 위해 상기 사용자로부터 상대적으로 적은 힘이 요구되는 반면, 상기 사용자가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나게 상기 환자-상호작용 장치(150)를 이동시키도록 시도할 경우에 상기 안내 장치(200)로부터 상당한 저항이 존재할 수 있도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 일부 측면들에서, 피드백 측정들의 다양한 결합들이, 예를 들면, "고스트(ghost)" 도구를 사용하는 시각 피드백으로(즉, 구별되는 색상의 "고스트" 기구가 상기 디스플레이 장치 현재의 기구 위치로부터 상기 수술 부위의 지정을 향해 상기 디스플레이 장치 상에 애니메이션으로 될 수 있다) 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 환자-상호작용 장치(150)의 상기 사용자의 조작이 보다 직관적이 되게 하는 데 기여할 수 있는 상기 시스템(100)에 의해 구현될 수 있다. 상기 "고스트" 도구는, 일부 예들에서, 3차원으로 제공될 수 있으며, 상기 3D 시각은 실제 도구가 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되어야 하는 방향이 상기 사용자에게 보다 명확하고 보다 직관적이 되게 하는 데 기여할 수 있다. 또한, "목표에 대한 거리"(회전 또는 이동에 대한 선형 측정에 대한 정도들)를 나타내는 진행 막대가 제공될 수 있다. 상기 애니메이션 및 상기 진행 막대는 상기 환자-상호작용 장치(150)가 상기 사용자에 의해 조작됨에 따라 동적으로 갱신될 수 있다. 더욱이, 청각 피드백이 상기 환자-상호작용 장치(150)가 얼마나 상기 계획된 수술 부위에 가까운 지를 나타내기 위해, 예를 들면, 동적 비핑 주파수(dynamic beeping frequency)의 형태로 이용될 수 있다. 이러한 예들에 있어서, 예를 들면, 보다 낮은 주파수(즉, 보다 느리게) 비핑은 상기 환자-상호작용 장치(150)가 상기 의도된 수술 부위로부터 상대적으로 멀 때에 청취될 수 있는 반면, 상기 주파수의 비핑은 상기 환자-상호작용 장치(150)가 상기 수술 부위에 근접함에 따라 증가(즉, 보다 빠르게)될 수 있다.
일부 측면들에 있어서, 물리적(촉각 또는 택타일) 피드백이, 예를 들면, 상기 안내 장치(200)(즉, 암 부재(350))의 동작을 한정하거나 제한하도록 구현될 수 있으므로, 상기 사용자에게 엄격하게 특정 경로(이동 및/또는 회전에서)를 따라 상기 환자-상호작용 장치(150)를 안내하는 것이 허용된다. 일부 예들에 있어서, 방향 댐핑(damping) 또한, 예를 들면, 상기 사용자가 상기 환자-상호작용 장치(150)를 상기 가상의 이식 계획에 따라 정확한 방식으로 이동시키도록 신호들을 제공하기 위해 상기 안내 장치(200)/암 부재(350)를 통해 제공될 수 있다. 예를 들면, 방향 댐핑을 이용하여, 상기 안내 장치(200)/암 부재(350)는 상기 가상의 이식 계획에 따라 "적절한 방향"을 따른 상기 환자-상호작용 장치(150)의 이동에 대해 상대적으로 낮은 저항을 제공하도록 구성될 수 있고 및/또는 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 "잘못된 방향"으로의 상기 환자-상호작용 장치(150)의 이동에 대해 상대적으로 많거나 그렇지 않으면 상당한 저항을 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 상대적으로 많은 저항이 필수적이지는 않지만, 예를 들면, 상기 사용자가 상기 가상의 이식 계획과 관련하여 상기 환자-상호작용 장치(150)를 후방으로 이동시키게 할 수 있다. 이와 같은 측면은, 예를 들면, 작은 공간들 내에서의 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 이동 및/또는 상기 환자-상호작용 장치(150)/기구(500)의 회전에 대해 유용할 수 있으며, 여기서 목표 배향이 인식을 용이하게 하는 데 필수적이지는 않다.
여기에 설시되는 본 발명의 많은 변형들과 다른 실시예들은 앞서의 설명들 및 관련 도면들에서 제시되는 교시들의 이점을 가지는 것으로 본 발명이 속하는 해당 기술 분야의 숙련자에게 이해될 것이다. 이에 따라, 본 발명이 개시되는 특정 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 변형들과 다른 실시예들도 본 발명의 범주 내에 속하도록 의도되는 점이 이해될 것이다. 또한, 앞서의 설명과 관련 도면들이 요소들 및/또는 기능들의 특정한 예시적인 결합들의 내용들에서의 예시적인 실시예들을 설명하지만, 요소들 및/또는 기능들의 다른 결합들이 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 선택적인 실시예들에 의해 제공될 수 있는 점이 이해되어야 한다. 이러한 관점에서, 예를 들면, 앞서 명확하게 설명한 경우 이외에 요소들 및/또는 기능들의 다른 결합들 또한 본 발명의 범주에 속하는 것으로 고려된다. 비록 특정 용어들이 여기에 채용되지만, 이들은 일반적이고 서술적인 의미로만 사용되며, 제한의 목적을 위해 사용되는 것은 아니다.
비록 제1, 제2 등의 용어들이 다양한 단계들이나 계산들을 설명하기 위해 여기서 사용되지만, 이들 단계들이나 계산들이 이들 용어들에 의해 한정되지 않아야 하는 점이 이해되어야 한다. 이들 용어들은 단지 하나의 동작이나 계산을 다른 것과 구별하기 위해 사용된다. 예를 들면, 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 제1 계산이 제2 계산으로 호칭될 수 있고, 유사하게 제2 단계가 제1 단계로 호칭될 수 있다. 여기에 사용되는 바에 있어서, "및/또는"이라는 용어와 "/"의 기호는 연관되는 열거된 항목들의 하나 또는 그 이상의 임의의 및 모든 결합들을 포함한다.
여기서 사용되는 바에 있어서, "일", "하나", "상기" 등의 단수 표현은 본문에 명백하게 다르게 기재되지 않는 한 복수의 지시 대상들을 포함한다. "포함하다", "포함하는", "구비하다" 및/또는 "구비하는" 이라는 용어들이 여기에 사용될 때에 서술된 특징들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 성분들의 존재를 명시하지만, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 성분들 및/또는 이의 그룹들의 존재나 추가를 배제하지는 않는 점이 더 이해될 것이다. 따라서, 여기에 사용되는 용어는 특정 실시예들을 설명하는 목적을 위한 것이며, 제한적으로 의도되는 것은 아니다.

Claims (42)

  1. 치아 이식 시스템(dental implantation system)에 있어서,
    치아 임플란트를 수용하기 위해 환자의 구강 내의 부위와 적어도 상호작용하고 준비하도록 적용되는 기구를 가지는 환자-상호작용 장치(patient-interacting device)를 포함하고;
    상기 환자의 구강에 체결되도록 적용되는 기준 표지(fiducial marker)와 통신하는 안내 장치(guiding device)를 포함하며, 상기 안내 장치는 상기 환자-상호작용 장치를 수용하고, 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 조작과 함께 상기 기준 표지에 대해 상기 환자-상호작용 장치의 기구를 안내하도록 구성되고;
    프로세서를 구비하는 컨트롤러 장치(controller device)를 포함하며, 상기 컨트롤러 장치는 상기 안내 장치와 통신하고, 상기 치아 임플란트를 수용하는 상기 부위를 준비하기 위해 상기 안내 장치를 통해 상기 환자-상호작용 장치를 안내하도록 구성되며;
    상기 환자-상호작용 장치와 동작 가능하게 체결되고, 상기 컨트롤러 장치와 통신하도록 구성되는 연결 센서(engagement sensor)를 포함하고, 상기 연결 센서는 상기 안내 장치를 최소 수직 배치에 적어도 상기 환자-상호작용 장치를 유지하기 위해 상기 안내 장치를 안내하도록 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응하는 것을 특징으로 하는 치아 이식 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연결 센서는 상기 환자-상호작용 장치를 측방 배치 및 회전 배향의 적어도 하나에 유지하도록 상기 안내 장치를 안내하기 위해 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 연결 센서는 상기 기준 표지에 대해 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 기구를 안내하도록 상기 안내 장치를 작동시키기 위해 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결에 반응하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 연결 센서는 적어도 상기 기구가 작동하도록 하기 위해 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결에 반응하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 연결 센서는 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 기구를 안내하기 위해 가상의 이식 계획을 작동시키도록 상기 컨트롤러 장치를 안내하기 위해 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결에 반응하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 연결 센서는 상기 환자-상호작용 장치와 연관되는 접촉 감지(touch-sensitive) 액추에이터, 압력 감지(pressure-sensitive) 액추에이터, 광학 액추에이터 및 음향 액추에이터의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 연결 센서 및 상기 기준 표지의 적어도 하나는 전기 통신 시스템, 기계 통신 시스템, 전기 기계 통신 시스템, 광학 통신 시스템 및 이들의 결합들의 하나를 통해 상기 컨트롤러 장치와 통신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 연결 센서 및 상기 기준 표지의 적어도 하나는 무선 통신 시스템 및 유선 통신 시스템의 하나를 통해 상기 컨트롤러 장치와 통신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 안내 장치 및 상기 환자-상호작용 장치의 적어도 하나와 동작 가능하게 체결되는 적어도 하나의 힘 센서(force sensor)를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 힘 센서는 상기 환자-상호작용 장치에 작용하는 힘을 측정하고, 상기 측정된 힘을 상기 컨트롤러 장치에 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 컨트롤러 장치는 상기 적어도 하나의 힘 센서로부터 상기 측정된 힘을 영(zero)으로 만들기 위해 상기 사용자에 의한 상기 연결 센서로부터의 연결 해제에 반응하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러 장치는 상기 환자의 구강 내의 상기 부위를 위한 가상의 이식 계획을 수행하고, 상기 사용자에 의한 상기 연결 센서의 연결에 반응하여 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 안내 장치를 안내하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 컨트롤러 장치는 상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 환자-상호작용 장치를 통해 촉각 피드백을 상기 사용자에게 안내하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 컨트롤러 장치는 상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 컨트롤러 장치 및 상기 환자-상호작용 장치의 적어도 하나를 통해 청각 피드백 및 시각 피드백의 적어도 하나를 상기 사용자에게 안내하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 연결 및 조작 동안에 상기 환자의 구강의 표시와 관련하여 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하도록 구성되는 디스플레이 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 컨트롤러 장치는 상기 안내 장치 및 상기 디스플레이 장치와 통신하도록 구성되며, 상기 컨트롤러 장치는 적어도 부분적으로 상기 안내 장치를 통해 상기 환자의 구강과 관련하여 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 조작을 모니터하고, 상기 디스플레이 장치에 이와 관련되는 정보를 안내하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 치아 이식 방법에 있어서,
    사용자에 의한 환자-상호작용 장치의 조작과 함께 안내 장치를 통해 환자의 구강에 체결되도록 구성되는 기준 표지에 대해 상기 환자-상호작용 장치의 기구를 안내하는 단계를 포함하고, 상기 환자-상호작용 장치는 상기 안내 장치에 의해 수용되며, 상기 기구는 치아 임플란트를 수용하기 위해 상기 환자의 구강 내의 부위와 상호작용하고 준비하도록 구성되고;
    프로세서를 포함하는 컨트롤러 장치를 통해 상기 치아 임플란트를 수용하기 위해 상기 부위를 준비하도록 상기 안내 장치를 통해 상기 환자-상호작용 장치를 안내하는 단계를 포함하며, 상기 컨트롤러 장치는 상기 안내 장치와 통신하도록 구성되고;
    상기 환자-상호작용 장치와 동작 가능하게 체결되고, 상기 컨트롤러 장치와 통신하도록 구성되는 연결 센서에 의해 결정되는 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응하여 상기 컨트롤러 장치를 통해 최소 수직 배치에 상기 환자-상호작용 장치를 적어도 유지하도록 상기 안내 장치를 안내하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 이식 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 연결 센서에 의해 결정되는 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응하여 측방 배치 및 회전 배향의 적어도 하나에 상기 환자-상호작용 장치를 유지하도록 상기 안내 장치를 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 연결 센서에 의해 결정되는 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결에 반응하여 상기 기준 표지에 대해 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구를 안내하도록 상기 안내 장치를 작동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 연결 센서에 의해 결정되는 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결에 반응하여 적어도 상기 기구가 작동하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 연결 센서에 의해 결정되는 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결에 반응하여 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구를 안내하기 위해 가상의 이식 계획을 작동시키도록 상기 컨트롤러 장치를 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 16 항에 있어서, 상기 환자-상호작용 장치에 동작 가능하게 체결되는 상기 연결 센서에 의해 결정되는 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응하여 상기 안내 장치를 안내하는 단계는 상기 환자-상호작용 장치와 연관되는 접촉 감지 액추에이터, 압력 감지 액추에이터, 광학 액추에이터 및 음향 액추에이터의 하나에 의해 결정되는 상기 환자-상호작용 장치와 상기 사용자 사이의 연결 해제에 반응하여 상기 안내 장치를 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 16 항에 있어서, 전기 통신 시스템, 기계 통신 시스템, 전기 기계 통신 시스템, 광학 통신 시스템 및 이들의 결합들의 하나를 통해 상기 연결 센서 및 상기 기준 표지의 적어도 하나와 상기 컨트롤러 장치 사이에서 통신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 16 항에 있어서, 무선 통신 시스템 및 유선 통신 시스템의 하나를 통해 상기 연결 센서 및 상기 기준 표지의 적어도 하나와 상기 컨트롤러 장치 사이에서 통신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 16 항에 있어서, 상기 환자-상호작용 장치에 작용하는 힘을 측정하는 단계 및 상기 측정된 힘을 상기 컨트롤러 장치에 전달하는 단계를 더 포함하며, 상기 측정된 힘은 상기 안내 장치 및 상기 환자-상호작용 장치의 적어도 하나와 동작 가능하게 체결되는 적어도 하나의 힘 센서에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 사용자에 의한 상기 연결 센서로부터의 연결 해제에 반응하여 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 적어도 하나의 힘 센서로부터 상기 측정된 힘을 영으로 만드는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 16 항에 있어서, 상기 환자의 구강 내의 상기 부위를 위해 가상의 이식 계획을 수행하는 단계 및 상기 사용자에 의한 상기 연결 센서의 연결에 반응하여 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 안내 장치를 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 환자-상호작용 장치를 통해 촉각 피드백을 상기 사용자에게 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 컨트롤러 장치 및 상기 환자-상호작용 장치의 적어도 하나를 통해 청각 피드백 및 시각 피드백의 적어도 하나를 상기 사용자에게 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 16 항에 있어서, 상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 연결 및 조작 동안에 상기 환자의 구강의 표시와 관련하여 디스플레이 장치를 통해 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 적어도 부분적으로 상기 안내 장치 및 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 환자의 구강과 관련하여 적어도 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 조작을 모니터링하는 단계 및 이와 관련된 정보를 상기 디스플레이 장치에 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 치아 이식 시스템에 있어서,
    치아 임플란트를 수용하기 위해 환자의 구강 내의 부위와 적어도 상호작용하고 준비하도록 적용되는 기구를 가지는 환자-상호작용 장치를 포함하고;
    상기 환자의 구강에 체결되도록 적용되는 기준 표지와 통신하는 안내 장치를 포함하며, 상기 안내 장치는 상기 환자-상호작용 장치를 수용하고, 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 조작과 함께 상기 기준 표지에 대해 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구를 안내하도록 구성되며;
    상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 조작 동안에 상기 환자의 구강의 표시와 관련하여 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하도록 구성되는 디스플레이 장치를 포함하고;
    프로세서를 구비하고, 상기 안내 장치 및 상기 디스플레이 장치와 통신하도록 구성되는 컨트롤러 장치를 포함하며, 상기 컨트롤러 장치는 상기 치아 임플란트를 수용하도록 상기 부위를 준비하기 위해 상기 안내 장치를 통해 가상의 이식 계획에 따라 상기 환자-상호작용 장치를 안내하고, 상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 환자-상호작용 장치를 통해 촉각 피드백을 상기 사용자에게 안내하도록 구성되며, 상기 컨트롤러 장치는 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 가상의 표시와 관련하여 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하기 위해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 것, 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치를 나타내는 선택된 청각 신호를 방출하기 위해 이와 통신하는 오디오 장치를 안내하는 것, 그리고 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 환자-상호작용 장치의 조작에 선택된 저항을 제공하기 위해 상기 안내 장치를 안내하는 것의 하나를 수행하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 치아 이식 시스템.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 컨트롤러 장치는 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 가상의 표시의 애니메이션(animation)을 디스플레이하기 위해 상기 디스플레이 장치를 안내하도록 더 구성되며 상기 애니메이션은 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 유래되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 컨트롤러 장치는 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 유래되고, 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 기구에 대한 상기 환자-상호작용 장치의 요구되는 조작과 관련하여 진행되는 진행 표시(progress indicia)를 디스플레이하기 위해 상기 디스플레이 장치를 안내하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 진행 표시는 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 기구의 배치까지에서 유래되는 거리 및 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 기구의 배치까지에서 유래되는 각도의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  35. 제 31 항에 있어서, 상기 오디오 장치는 선택된 청각 신호를 방출하도록 구성되며, 상기 선택된 청각 신호는 상기 기구의 실시간 배치로부터 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 기구의 배치를 향해 주파수가 증가하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  36. 제 31 항에 있어서, 상기 안내 장치는 상기 가상의 이식 계획에 따른 경로를 따라 상기 기구를 이동시키기 위한 상기 환자-상호작용 장치의 조작 및 상기 가상의 이식 계획에 따른 회전의 각도까지 상기 기구를 회전시키기 위한 상기 환자-상호작용 장치의 조작의 하나에 따라 상기 환자-상호작용 장치에 대한 낮은 저항을 제공하도록 구성되며, 상기 안내 장치는 상기 경로를 따른 상기 기구의 이동 및 상기 기구의 회전의 하나가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 환자-상호작용 장치의 조작에 대해 높은 저항을 제공하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  37. 치아 이식 방법에 있어서,
    사용자에 의한 환자-상호작용 장치의 조작과 함께 안내 장치를 통해 환자의 구강에 체결되도록 적용되는 기준 표지에 대해 상기 환자-상호작용 장치의 기구를 안내하는 단계를 포함하고, 상기 환자-상호작용 장치는 상기 안내 장치에 의해 수용되며, 상기 기구는 치아 임플란트를 수용하기 위해 상기 환자의 구강 내의 부위와 상호작용하고 준비하도록 구성되며;
    상기 사용자에 의한 상기 환자-상호작용 장치의 조작 동안에 상기 환자의 구강의 표시와 관련하여 디스플레이 장치 상에 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하는 단계를 포함하고;
    프로세서를 포함하는 컨트롤러 장치를 통해 상기 치아 임플란트를 수용하는 상기 부위를 준비하도록 상기 안내 장치를 통해 치아 이식 계획에 따라 상기 환자-상호작용 장치를 안내하는 단계를 포함하며, 상기 컨트롤러 장치는 상기 안내 장치 및 상기 디스플레이 장치와 통신하도록 구성되고;
    상기 사용자에 의해 조작되는 상기 기구가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 환자-상호작용 장치를 통해 촉각 피드백을 상기 사용자에게 안내하는 단계를 포함하며;
    상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 가상의 표시와 관련하여 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 단계; 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치를 나타내는 선택된 청각 신호를 방출하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 오디오 장치를 안내하는 단계; 및 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 환자-상호작용 장치의 조작에 선택된 저항을 제공하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 안내 장치를 안내하는 단계의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 이식 방법.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 기구의 실시간 표시를 디스플레이하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 단계는 상기 가상의 이식 계획에 따라 조작되는 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 가상의 표시의 애니메이션을 디스플레이하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 단계를 더 포함하며, 상기 애니메이션은 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 유래되는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 환자-상호작용 장치의 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 유래되고, 상기 가상의 이식 계획에 따라 상기 기구에 대한 상기 환자-상호작용 장치의 요구되는 조작과 관련하여 진행되는 진행 표시를 디스플레이하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 진행 표시를 디스플레이하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 단계는 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 기구의 배치까지에서 유래되는 거리 및 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 기구의 배치까지에서 유래되는 회전의 각도의 하나를 포함하는 진행 표시를 디스플레이하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 디스플레이 장치를 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 37 항에 있어서, 상기 선택된 청각 신호를 방출하도록 오디오 장치를 이와 통신하는 상기 컨트롤러 장치를 통해 안내하는 단계는 상기 기구의 실시간 표시의 배치로부터 상기 가상의 이식 계획에 따른 상기 기구의 배치를 향해 주파수가 증가되는 선택된 청각 신호를 방출하도록 오디오 장치를 이와 통신하는 상기 컨트롤러 장치를 통해 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 37 항에 있어서, 상기 환자-상호작용 장치의 조작에 대해 선택된 저항을 제공하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 안내 장치를 안내하는 단계는 상기 가상의 이식 계획에 따른 경로를 따라 상기 기구를 이동시키기 위한 상기 환자-상호작용 장치의 조작 및 상기 가상의 이식 계획에 따른 회전의 각도까지 상기 기구를 회전시키기 위한 상기 환자-상호작용 장치의 조작의 하나에 따른 상기 환자-상호작용 장치의 조작에 대한 낮은 저항을 제공하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 안내 장치를 안내하는 단계, 그리고 상기 경로를 따른 상기 기구의 이동 및 상기 기구의 회전의 하나가 상기 가상의 이식 계획으로부터 벗어나는 경우에 상기 환자-상호작용 장치의 조작에 대한 높은 저항을 제공하도록 상기 컨트롤러 장치를 통해 상기 안내 장치를 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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