KR20180126022A - 근 관의 밀봉을 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원주방향으로 폐쇄된 관(canal)의 밀봉을 위한 방법에 관한 것이다. 폐쇄 요소는 레이저 빔을 전도하는 광 가이드의 하나의 자유단(free end)에 고정된다. 폐쇄 요소를 갖는 광 가이드는 관으로 도입된다. 폐쇄 요소는 밀봉될 관의 영역에 위치되고 폐쇄 요소 에너지의 위치결정(positioning)이 도입된 후에, 폐쇄 요소는 용융되거나 연화되어 관에서의 이 위치가 유지되고 그것을 단단히 밀봉한다.

Description

근 관의 밀봉을 위한 방법
본 발명은 원주방향으로 폐쇄된 관(canal)의 밀봉을 위한 방법에 관한 것이다.
근 관으로서 확대된 관을 채우지 않는 것은 공동(voids) 없이 불규칙한 근 관 공간을 커버할 수 있는 새로운 접근법을 요구한다. 이것은 점도가 낮은 폐색 물질로 가능하다. 위험은 그러나, 정점을 넘는 충전 물질의 침투이다. 관을 저 점도 물질로 채우기 전에 정점 영역에 배치된 정점 "플러그"는 이것을 방지할 수 있다. 정점 플러그를 배치하기 위한 종래의 해결책이 이미 개시되어 있지만(예로서, US2009/0220909 A1, Mueller, Mannschedel, Coltene/Whaledent), ISO에 따른 관 준비가 요구되며, 불규칙한 관에는 적용될 수 없다.
의료 기기는 종종, 박테리아 및 잔해물로 언제나 오염될 위험을 갖는 수술 또는 진단 절차 동안 체액과 접촉한다. 내시경 또는 외과 기기와 같은 많은 기기는 작은 작업 채널을 가지며, 상기 작업 채널은 유체 또는 예로서, 레이저 섬유를 환자의 신체로 운반하기 위해 이용되고 심지어 더 나쁜 체액은 환자의 신체로부터 이러한 채널을 통해 제거된다.
따라서, 디바이스가 일회용이 아닌 한 이러한 디바이스의 효율적인 멸균 절차가 중요하다. 특히 작업 채널이 쉽게 액세스가능하지 않고 외부에서 볼 수 없기 때문에 그들은 위생 측면에서 문제가 있다.
통상적인 세척은 세척액에 담그고/거나 작업 관을 통해 세척액을 씻어냄으로써 행해진다. 전형적으로, 세척이 성공적이었는지의 여부에 관한 어떠한 직접적인 확인도 행해지지 않는다.
본 발명의 목적은 관을 폐쇄하는 방법을 제공하고, 따라서 그것은 물질이 정점 위로 침투할 위험 없이 저 점성 물질로 충전될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 레이저 빔에 의해 원주방향으로 폐쇄된 관의 세척을 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 이것과 관련하여, 한편으로 관이 손상되지 않을 것임이 보장되어야 한다. 다른 한편으로, 사람이 레이저 빔에 의해 위험에 처하지 않을 것임이 또한 보장되어야 한다. 본 발명의 또 다른 양태는 관의 세척이 절차가 오류를 회피하는 것을 돕는 간단한 방식으로 실행될 수 있는 가능성을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 양태는 소형 유닛을 제공하는 것이고, 그에 의해 세척으로서의 치료가 실행될 것이다.
장치는 특히, 잘못된 치료를 감수하지 않고 그것의 이용을 가능하게 할 것이다. 그것은 자동화된 관 세척 및 관 치료의 가능성을 제공할 것이다.
하나 이상의 양태를 해결하기 위해, 본 발명은 레이저 빔을 전도하는 광 가이드의 하나의 자유단(free end)에 고정되는 폐쇄 요소를 제공하고, 폐쇄 요소를 갖는 광 가이드가 관으로 도입되고, 폐쇄 요소가 밀봉될 관의 영역에 배치되며 폐쇄 요소 에너지의 위치결정(positioning)이 도입된 후에, 폐쇄 요소는 용융되고/되거나 연화되어 관에서의 이 위치가 유지되고 그것을 단단히 밀봉한다.
또 다른 독립적인 제안에 따르면, 폐쇄 요소가 광 가이드를 통해 투과된 레이저 방사선을 통해 또는 전기 에너지를 통해 용융되는 것이 제공된다.
또 다른 독립적인 제안에 따르면, 폐쇄 요소가 연결 물질에 의해 광 가이드의 자유단에 연결되고, 그의 용융 온도(T1)는 폐쇄 요소 물질의 용융 온도(T2)보다 높다는 것이 제공된다.
또 다른 독립적인 제안에 따르면, 관, 특히 그 개구의 밀봉 후에, 폐쇄 물질이 관으로 도입되고 폐쇄 물질 내의 광 가이드가 레이저 빔이 도입됨과 동시에 관의 종축 방향으로 이동하는 것이 제공된다.
또 다른 독립적인 제안에 따르면, 레이저 방사선을 통해 폐쇄 물질로 도입된 에너지의 기계적 영향이 도입된 열 에너지의 거시적인 효과보다 크다는 것이 제공된다.
또 다른 독립적인 제안에 따르면, 열 에너지의 도입을 통해 용융하고/하거나 거품을 형성하고 냉각 후에 폐쇄된 구멍 관 밀봉을 형성하는 밀봉 물질이 이용된다는 것이 제공되며, 특히 구타 페르카 물질(gutta percha material)에 의해 둘러싸인 탄산 수소 나트륨은 밀봉 물질로서 이용된다는 것이 제공된다.
또 다른 독립적인 제안에 따르면, 체적 팽창 방식으로 서로 반응하는 제 1 성분 및 제 2 성분을 포함하는 물질이 밀봉 물질로서 이용된다는 것이 제공된다.
또 다른 독립적인 제안에 따르면, 물질이 특히, 체적 산란성 코어 물질 및 그것을 둘러싸는 팽창 물질을 포함하는 폐쇄 요소로서 이용된다는 것이 제공된다.
또 다른 독립적인 제안에 따르면, Er:YAG 레이저, Er:YSGG 레이저 또는 CTE 레이저가 레이저로서 이용된다는 것이 제공된다.
또 다른 독립적인 제안에 따르면, 레이저가 5㎲와 1000㎲ 사이, 바람직하게 25㎲와 400㎲ 사이, 특히 바람직하게 50㎲와 200㎲ 사이의 펄스 지속시간으로 동작된다는 것이 제공된다.
또 다른 제안에 따르면, 0.5mJ와 50mJ 사이, 특히 1mJ와 10mJ 사이의 광 가이드로부터 나오는 펄스 에너지를 갖는 레이저 빔이 이용된다는 것이 제공된다.
독립적인 해결책에 따라, 본 발명은 레이저 빔을 전도하는 광 가이드에 의해 원주방향으로 폐쇄된 관의 세척을 위한 방법을 제공하고, 광 가이드로의 레이저 빔의 진입은 광 가이드의 자유단이 관의 외부에 있고/있거나 관 내의 광 가이드의 이동이 모니터링될 때 중단되며 어떠한 이동도 존재하지 않거나 이동이 임계값 미만이면 신호가 트리거링되고/되거나 레이저 방사선이 턴 오프되거나 그의 출력이 감소된다.
문제점을 해결하기 위한 독립적인 제안은 관 내의 광 가이드의 자유단의 위치가 확인되고/되거나 모니터링되는 것을 제공한다.
또 다른 독립적인 제안에 따르면, 관의 내부에 존재하는 물질은 레이저에 의해 유도된 유체역학 유체 이동을 통해 제거된다는 것이 제공된다.
또 다른 독립적인 제안에 따르면, 광 가이드가 관의 내부에 있는지 또는 관의 외부에 있는지의 여부에 대한 검증이,
a) 광 가이드를 둘러싸는 영역으로부터 얻어지는 광 가이드에 의해 수용된 방사선, 및/또는
b) 광 가이드의 단부에서 반사된 방사선의 변화하는 반사 성분을 통해, 및/또는
c) 광 가이드의 외부 금속화를 통한 임피던스의 변화의 측정을 통해 실행된다는 것이 제공된다.
또 다른 독립적인 제안에 따르면, 특히 단계 a) + b) 또는 a) + c) 또는 b) + c)에 의해, 특히 바람직하게 a) + b) + c)에 의해 광 가이드의 위치결정이 중복 검증된다는 것이 제공된다.
본 발명의 주제는 또한 레이저 방사선 소스, 레이저 빔을 전도하는 광 가이드 뿐만 아니라, 핸드피스를 포함하는 장치이고, 핸드피스는 분리가능하고 바람직하게 회전가능하게 전달 디바이스에 연결되고, 이를 통해 적어도 레이저 빔 및 액체가 핸드피스 뿐만 아니라, 광 가이드의 영역에서 그것의 개구 측과 함께 연장되는 액체를 가이드하는 제 1 라인으로 공급될 수 있으며, 레이저 빔은 핸드피스와 분리가능하게 연결된 광 가이드를 통해 관으로 지향된다
본 발명에 따른 또 다른 제안은 핸드피스가 적어도 하나의 세척액 용기에 연결되거나 라인이 나오는 이러한 용기를 갖고, 그의 개구가 광 가이드 측 상에서 연장된다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 핸드피스가 분리 또는 세척액 용기에 플러그 온될 수 있도록 세척액 용기가 핸드피스에 연결된다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 디바이스가 치과용 터빈 커넥터에 의해 제공된 치과용 의자의 압축 공기에 의해 가압되는 상이한 세척액(멸균수 및/또는 NaOCI 및/또는 EDTA 및/또는 PDT-유체와 같은)을 위한 또 다른 교환가능한 일회용 용기를 갖는다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 세척액 용기에 마이크로제어기에 의해 제어된 전자기적으로 작동가능한 밸브에 의해 제어될 수 있는 폐쇄가능한 출구 개구가 제공된다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 전자기 밸브가 핸드피스에서 자기 코일 및 강자성 코어의 일부를 갖는 여기 부분 및 용기에서 출구 밸브의 일부와 같은 밸브 개방기로서의 강자성체 물질로 분리된다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 가요성 멤브레인(flexible membrane) 또는 피스톤이 유체를 공기 유입구로부터 분리한다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 광 가이드가 그것의 외부 표면 상에 금속화를 갖는다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 광 가이드가 서로에 대해 전기적으로 절연되는 2개의 영역을 갖는 그것의 외부 표면 상에 금속화를 갖는다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 서로에 대해 절연된 영역이 적어도 광 가이드의 끝에서 빗살(comb-like) 방식으로 서로 얽힌다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 금속화가 광 가이드의 적어도 1/3 앞쪽에 걸쳐 소수성 특성을 갖는다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 동작 센서가 핸드피스에 집적된다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 동작 센서 및 회전 인코더가 전달 시스템에 대해 핸드피스 회전의 인식을 위해 핸드피스에 집적된다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 전달 디바이스와 핸드피스 사이의 광 가이드가 특히, 최대 50mJ까지 레이저 펄스 및/또는 바람직하게 2.69㎛와 2.94㎛ 사이의 파장 범위에서 뿐만 아니라, 특히 부가적으로 400nm와 1000nm 사이의 파장 범위에서의 5W의 평균 레이저 출력을 전도하는 GeO, 사파이어 또는 ZrF4의 물질로 만들어진다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 관으로 도입될 광 가이드가 특히, 최대 50mJ까지 레이저 펄스 및/또는 바람직하게 2.69㎛와 2.94㎛ 사이의 파장 범위에서 뿐만 아니라, 특히 부가적으로 400nm와 1000nm 사이의 파장 범위에서의 5W의 평균 레이저 출력을 전도하는 OH 환원 실리카 또는 사파이어의 물질로 만들어진다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 광 가이드의 광 전도 코어의 직경이 150㎛와 600㎛ 사이, 특히 118㎛와 250㎛ 사이에 있고, 광 가이드는 바람직하게 그것의 외부 측 상에 보호 층을 갖는다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 광 가이드가 200㎛와 300㎛ 사이의 외부 직경 및/또는 25mm와 40mm 사이의 길이를 갖는다는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 레이저가 특히, 5㎲와 1000㎲ 사이, 바람직하게 25㎲ 내지 400㎲의 범위, 특히 바람직하게 50㎲ 내지 200㎲의 펄스 지속기간, 및/또는 0.5mJ와 50mJ 사이, 특히 1mJ와 10mJ 사이의 펄스 에너지 및/또는 0.5W와 10W 사이, 바람직하게 1W와 3W 사이의 평균 출력을 갖는 다이오드 펌핑된 Er:YAG 레이저, Er:YSGG 레이저 또는 CTE 레이저이며, 펄스 반복률은 50Hz 내지 2000Hz, 바람직하게 50Hz 내지 800Hz의 범위임을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 제안은 장치에 터치스크린을 갖는 제어 디바이스 뿐만 아니라, 공급 디바이스 특히, 의료용 디바이스에 연결되는 레이저를 둘러싸는 하우징이 제공되고, 이 디바이스를 통해 장치에 물 및/또는 압축 공기가 공급될 수 있다는 것을 제공한다.
레이저를 이용하여 증기 기포를 생성하고 신속한 유체 이동을 생성하는 것은 소형 기기 관의 세척을 크게 향상시킬 수 있다. 물론, 폴리머와 플라스틱으로 종종 만들어진 관의 내부 표면을 손상시키지 않는 것이 중요하다. 그러므로 관 벽 물질의 절삭 임계치(ablation threshold) 미만의 낮은 펄스 에너지를 가진 레이저가 요구된다. 다이오드 펌핑된 Er:YAG 레이저는 이 목적을 위해 이상적인데, 이는 펄스 반복률이 종래의 플래시램프 펌핑된 레이저 시스템보다 훨씬 높을 수 있고 펄스 당 더 낮은 펄스 에너지를 보상할 수 있기 때문이다.
상기 텍스트에서 설명된 바와 같이, 일시적인 열 펄스를 이용함으로써 작업 채널에서 박테리아를 제거하는 것이 증진될 수 있다. 200 내지 800Hz 펄스 반복률을 갖는 0.5W 정도의 낮은 전력 Er:YAG 레이저 방사선은 박테리아를 제거하고 관 벽 물질의 기저 온도를 용융점 또는 파괴 임계치보다 훨씬 낮게 유지하기 위해 100℃를 훨씬 넘는 관 벽에 대한 일시적인 로컬 피크 온도에 도달하기에 완전하게 충분하다.
세척 섬유를 하나의 위치에 두지 않는 것이 중요한데, 이는 이것이 민감한 관 벽의 국부적 과열을 야기할 수 있기 때문이다. 따라서, 섬유의 이동 검출은 이 세척 애플리케이션에서 부가적인 안전 특징이다.
레이저 안전 상의 이유로, 세척 섬유가 관에 도입되기 전에 레이저 방출을 회피하는 것이 더 도움이 된다. 따라서 "관 검출에서의 섬유"에는 이 텍스트의 다른 부분에서 설명된 상세가 제공된다.
부가적으로, 광역동 치료(photodynamic therapy; PDT) 프로토콜은 관에 적용되는 메틸렌 블루 또는 톨루이딘 블루와 같은 유체를 이용하여 적용될 수 있으며, 적절한 광은 관을 아래로 통과하는 광에 결합된다. 메틸렌 블루에 대해, 약 150mW를 갖는 670nm가 요구되고 톨루이딘 블루에 대해, ~ 100mW를 갖는 635nm가 요구된다. 전통적인 PDT 절차에 대한 장점은 Er:YAG/Er:YSGG 레이저 에너지를 동시에 전달하여 레이저 에너지에 의해 PDT 유체를 교반하고, 증기 기포, 인접한 유체 운동을 빠르게 유도하며 PDT 유체를 가열하는 것이다. 이것은 박테리아 및 잔해물을 갖는 유체의 훨씬 더 치열한(intense) 접촉을 허용한다.
게다가, 근 관(root canal) 세척의 예와 함께 본 텍스트에 설명된 바와 같이 관의 남아있는 박테리아를 검출함으로써 세척 절차가 성공적이었는지의 여부를 아는 것이 도움이 된다.
물론, 이것이 이 세척 기술에 대한 유일한 적용이 아니다. 많은 생물공학 절차/생물반응기는 제안된 절차 및 디바이스로 세척될 수 있는 작은 관의 박테리아, 조류 및 잔해물 퇴적에 의해 위험에 처해 있다.
그리고 물론, 직경이 1mm를 초과하는 더 큰 관은 또한 이 절차로 세척될 수 있지만, 예로서, 배열 또는 링 구조에서 더 많은 레이저 펄스 에너지 및 다수의 세척 섬유를 배치하도록 요구하는데 있어서 요구된 펄스 에너지는 그 다음, 대략 n * 0,1 내지 50mJ이고 여기서, n은 단일 세척 섬유의 수이다.
긴 관을 세척하는 경우, 관에 도입된 말단 섬유(terminal fiber)는 OH 환원 실리카보다 양호하게 투과해야 한다. 이 경우, 사파이어가 이상적인 후보 물질이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조함으로써 당업자에 의해 더 양호하게 이해되고 그것의 장점이 인식될 수 있다. 비록 도면이 특정 실시예에 대한 특정 상세를 도시할지라도, 본 명세서에 개시된 발명은 단지 그렇게 도시된 실시예로 제한되지 않는다.
도 1은 제거가능한 플러그를 갖는 광 가이드의 다이어그램을 묘사한 도면.
도 2는 확장 플러그를 갖는 관에 삽입된 광 가이드의 다이어그램을 묘사한 도면.
도 3은 확장된 플러그를 갖는 도 2에 따른 장치를 묘사한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 다이어그램을 묘사한 도면.
도 5는 광 가이드 팁의 전극 배치의 다이어그램을 묘사한 도면.
도 6은 레이저 시스템의 블록도를 묘사한 도면.
도 7은 전달 시스템의 블록도를 묘사한 도면.
도 8은 핸드피스의 다이어그램을 묘사한 도면.
도 9는 핸드피스의 개략도.
도 10은 유체 카트리지를 갖는 핸드피스의 다이어그램을 묘사한 도면.
도 11은 밸브를 갖는 카트리지의 다이어그램을 묘사한 도면.
도 12는 광 가이드의 다이어그램을 묘사한 도면.
다음에서, 본 발명은 관의 세척에 기초하여 설명될 것이고, 이러한 관은 그러나 본 발명을 제한하지 않고 근 관이다. 오히려, 본 발명에 따른 교시는 특히 작은 직경을 갖는 관이 도입부에서 설명된 바와 같이 예를 들면, 의료 기기의 경우와 같이 세척되고/되거나 폐쇄되어야 하는 모든 경우에 적용될 수 있다.
전통적인 근 관 치료의 경우, 펄프 챔버가 개방되고, 제거된 펄프 조직 및 근 관은 근 관의 원뿔 형상이 성취될 때까지 기계적 파일로 확대된다. 관은 수동으로 주사기를 통해 세척액으로 세척된다. 그 다음, 관이 실러로 채워지고 원뿔 구타 페르카 포인트가 플러깅되며 관에 응축되어 조밀한 근 관 충전을 성취한다.
이 절차를 위해, 관을 채우는 구타 페르카 포인트의 원뿔 형상과 일치하는 관의 원뿔 형상을 생성하기 위해 관 확대가 필요하다. 물질 손실은 치아를 약화시킨다; 절차는 시간 소비적이고, 과도한 계측 및 파일 파손의 위험이 있다. 성공률은 누가 치료를 행하는지에 의존하여 그 범위가 70% 내지 95%까지이다.
더 쉽고, 시간이 덜 들고 기술에 민감한 절차는 평균 성공률을 높이고 환자의 편의를 증가시키는데 도움을 줄 수 있다.
근 관을 확대하지 않는 절차는 상기 언급된 단점을 회피할 것이다. 그러나 그것은 새로운 도전을 생성한다. 관을 확대하지 않는 것은 동굴과 유사한 불규칙한 형상의 근 관을 야기한다. 그러므로, 원뿔 형상의 구타페르카 포인트가 이러한 형상이 없는 근 관에 삽입될 수 없기 때문에 전통적인 근 관 세척 및 충전이 가능하지 않다. 새로운 충전 기술이 요구된다.
레이저 보조 근 관 절차는 레이저 에너지에 의해 생성된 증기 기포를 이용하여 기계적 파일을 통해 전형적으로 #40 또는 그 이상의 크기의 원뿔 형상으로 이미 확대된 근 관을 세척한다. 증기 기포 팽창과 수축은 기포 근방에서 수분 이동을 야기하고, 그 다음 근 관 벽을 세척한다.
Fotona, Biolase 및 KaVo는 이러한 신경 치료를 위해 이용될 수 있는 치과용 레이저 시스템을 판매하거나 판매했다. 이 레이저는 최대 공동을 뚫기까지의 광범위한 치과 표시를 제공한다. 이러한 디바이스의 펄스 반복률은 전형적으로 ~ 50Hz로 제한되며 그들은 공동 준비에 필요한 최대 1J의 펄스 에너지를 제공한다. 신경 치료를 위해, 50mJ 미만의 펄스 에너지는 50Hz 또는 그 미만의 펄스 반복률(상이한 레이저로 근 관 치료시 열 및 음향 문제점, T.Ertl, H.Benthin, G. Mueller, SPIE Vol. 2327 레이저의 의학적 응용 11(1994); 신경 치료에서의 레이저의 적용, T. Ertl, H. Benthin, B. Majaron, G. Mueller, SPIE Vol 3192 피부과, 안과학, 치과학 및 내시경 검사에서의 레이저의 의학적 응용(1997)) 및 원뿔 형상의 섬유 팁의 이용(원뿔 형상의 방사 팁을 이용하는 Er:YAG 레이저에 의한 관 확대, S. Shoji, H.Hariu, H.Horiuchi, J ENDONTICS VOL. 26, No. 8. A UGUST 2000; 454-458)과 조합하여 충분하다.
이러한 전통적인 플래시 램프로 펌핑된 Er:YAG/YSGG 레이저는 ~ 3%의 에너지 변환 효율을 가지므로 유체 냉각을 갖는 큰 전원 및 대용량 디바이스를 야기한다. 이것은 높은 가격이 책정되고 따라서, 이용자 수가 매우 제한적이다. 부가적으로, 이들 레이저는 4등급 디바이스이므로, 규제 환경은 준수해야 할 치과 진료에서 일부 노력이 필요하다. 레이저 안전 영역이 선언 및 보호되어야 하고, 레이저 안전 담당자가 교육을 받고 임명되어야 하며, DDS, 보조자 및 환자가 눈 보호 안경을 착용해야 한다.
실제 레이저 보조 신경 근 관 절차는 5 내지 30mJ 범위의 펄스 에너지를 이용하고, 이는 상아질의 절삭 임계치보다 크다. 따라서, 레이저 섬유를 근 관으로 돌출시킬 때 잘못된 경로(비아 팔사(via falsa))를 생성하는 것이 가능하다.
DiVito가 제공한 프로토콜(근 관 계측 후 도말층의 제거 시에 Erbium:YAG 레이저와 새로운 설계 방사형 및 제거된 팁의 유효성, E. DiVito, O. A. Peters, G. Olivi, Lasers Med Sci(2012) 27:273-280)에서, 레이저 적용기는 펄프 챔버에 배치되고 근 관으로 돌출되지 않는다. 레이저 적용기를 근 관에 돌출시킬 필요가 없더라도, 절차는 크기 #25 또는 #30에 대한 근 관의 전처리를 요구한다. 레이저 에너지는 펄프 챔버에서 유체 이동을 생성하고, 이는 근 관으로 부분적으로 확장된다. 방법을 위해, 어떠한 섬유도 관으로 돌출되지 않아야 한다. 그러나 단점은 관 기하학에 의존하여 일치하지 않는 결과이며 펄스 챔버 밖으로 심지어, 환자의 구강 밖으로도 부식성 세척액이 튀어나오는 것이 25 내지 30mJ의 상대적으로 높은 펄스 에너지로 인해 관측될 수 있다.
최근 기술 개선으로 다이오드 펌핑된 Er:YAG/YSGG 레이저의 설계가 가능해졌다.
신경 치료용으로 구체적으로 개발된 다이오드 펌핑된 Er:YAG/Er:YSGG 레이저는 소형 디바이스 및 더 경제적인 해결책을 제공한다. 이 레이저 시스템은 Pantec이 개발한 레이저 시스템에 기초한다(WO 2010/145802 Al, Bragangna, Heinrich, Pantec Biosolutions AG). 주된 이유는 전기 에너지를 광 에너지로 변환하는 개선된 효율이다. 이것은 훨씬 작은 전원을 이용하고 냉각 노력을 감소시키는 것을 허용한다.
더 높은 펄스 반복률(50Hz에 비해 최대 2000Hz까지)은 상아질의 절삭 임계치 미만으로 펄스 에너지를 감소시키는 것을 허용한다. 이것은 중요한데 이는 그것이 신경 치료에 중대한 합병증인 "비아 팔사"(근 관 벽을 치주낭에 관통시킴)의 형성을 회피하기 때문이다.
0,8 내지 4mJ의 범위에서 50Hz와 2000Hz 사이, 바람직하게 50Hz 내지 800Hz의 펄스 반복률과 조합하는 총 예상치 못한 펄스 에너지는 효과적인 세척액과 조합하여 근 관을 효율적으로 세척할 수 있다. 낮은 펄스 에너지는 세척액의 튀김을 회피하고, 치료 중 치아의 진동을 최소화하며 치료 중 레이저 섬유에 의한 근 관 벽 천공을 회피하는데, 이는 레이저 에너지 밀도가 상아질의 절삭 임계치 미만이기 때문이다.
본 발명에 따라 개시된 디바이스를 통한 근 관 치료로서의 관 치료는 펄프 챔버를 개방하고, 펄프 챔버에서 펄프 조직을 제거하고, 관 입구를 검색하고 입구를 약간 확대하고, 이어서 정점에서 적어도 250㎛ 직경 및 더 큰 직경과 더 원뿔형을 갖는 통로를 생성한 최대 크기 #25까지의 파일 크기를 갖는 경로를 찾는 것을 통한 전통적인 절차와 같이 시작하며, 이것은 정점에 가까운 동일하거나 더 작은 직경을 갖는 레이저 섬유를 돌출시키기 위해 필요하다. 어떠한 또 다른 관 확대도 요구되지 않는다. 이는 상당한 노동 시간을 절약하고 환자의 안락함을 증가시킨다.
펄프 챔버 및 근 관은 수동으로 주사기를 이용하거나 디바이스의 유체 용기로부터 자동으로 세척액으로 채워지고 레이저 섬유는 정점 이전의 1mm까지 근 관에 삽입된다.
2.69 내지 2.94㎛의 파장 범위의 레이저 방사선은 물을 함유한 유체에 의해 강하게 흡수되어 유체의 기화에 의해 증기 기포를 생성하고 근 관에서 물의 수력 학적 운동을 야기한다. 이 유체 운동은 관을 세척한다. 레이저가 활성화되고 레이저 섬유가 근 관의 위아래로 움직인다. 세척은 치아 세관을 개방시킬 뿐만 아니라, 생체 및 비 생체 펄프 조직, 박테리아 및 고름을 제거하는 것으로 구성된다. 주요 세척 영역은 섬유 팁 주위의 ~ 1 내지 2mm이며, 근 관 기하학적 구조와 증기 기포 형성 및 붕괴(collapse)에 의한 음향 파 사이의 상호작용으로서 공명 현상에 의해 주로 야기된 전체 근 관에서 일부 덜 효율적인 "원거리" 세척 효과가 있다.
세척 후에, 하나의 유체를 갖는 관은 종이 포인트 또는 레이저 에너지(또는 둘 다 조합)로 종래적으로 건조되어 관으로부터 세척액을 제거한다. 부가적으로, 건조 공정을 지원하는 적용기에서 나가는 압축된 공기가 이용될 수 있다. 그 다음, 선택적으로 또 다른 세척액이 순차적으로(주사기로 수동으로 또는 디바이스로 자동으로) 근 관에 채워지고 치료가 반복된다. 마침내 관이 다시 건조된다.
가능한 세척액은 물, NaOCl(3 내지 10%), EDTA(10 내지 17%), 및/또는 H2O2(3 내지 30%) 또는 그의 혼합물일 수 있다.
Verdaasdonk 등의 WO 2013/049832 A2, Biolase inc., Netchitailo V., Boutoussov, D. Verdaasdonk, R. M. 등의 압력파 근 관 세척 시스템은 가스 기포를 세척액에 부가함으로써 전형적으로 펄스 당 5mJ보다 큰 레이저 에너지를 통한 세척 개선에 대해 보고한다.
Verdaasdonk 등과는 반대로, 제안된 범위에서 낮은 펄스 에너지를 이용한 노출 세척은 유체가 치료 전에 가스 기포를 포함하는 경우 덜 효율적이다. 가스 기포 또는 심지어 탈기된 유체를 부가하지 않고 유체를 이용하면 최상의 결과가 얻어진다.
근 관이 깨끗하고 충분히 건조하며 박테리아가 없는지의 여부를 결정하기 위해, 근 관의 청결성 검사가 행해질 수 있다. 분광/형광 방법은 근 관으로 레이저 섬유의 조명/여기 광을 가이드하고 동일한 섬유로 박테리아, 잔해물 및 관 벽으로부터 방출된 광을 수집하기 위해 이용할 수 있다. 이것은 레이저 세척과 동시에 행해질 수 있다. 박테리아는 자외선(예로서, 405nm) 또는 근적외선 범위(예로서, 750 내지 880nm)에서 여기될 때, 적색 광(600 내지 700nm)으로 여기될 때 가시광선 파장 범위(특히 570nm 내지 650nm)에서 형광 신호를 방출한다. 가시광선 범위에서의 여기가 바람직한데, 이는 상아질의 자동 형광이 약 530nm의 녹색 스펙트럼 영역에서 강한 방출을 갖기 때문이다.
대안적으로, 전기 임피던스 분광학은 관 진단을 위해 적용될 수 있다.
박테리아가 근 관에서 세척된 후에도 남아 있는 경우에, 박테리아는 높은 반복률의 레이저 에너지를 이용하는 특정 온도 치료에 의해 감소될 수 있고/있거나 PDT 절차가 치료에 부가될 수 있다.
박테리아의 열 제거를 위한 전제 조건은 근 관 표면에서의 레이저 방사선의 강한 흡수이다. 이 목적을 위해 오늘날 이용되는 750nm와 980nm 사이의 방출 파장을 가진 다이오드 레이저는 상아질에서 강한 흡수를 갖지 않으므로, 이상적이지 않고 부분적으로 심지어 위험한데, 이는 치주 조직 및 근 관의 내부의 온도 상승이 거의 동일하기 때문이다.
예로서, 제안된 다이오드 펌핑된 Er:YAG 레이저 디바이스의 2.69 내지 2.94㎛ 파장이 업무에 훨씬 더 양호하게 적응된다.
따라서, 200 내지 800Hz의 펄스 반복률을 갖는 약 0.5W의 낮은 전력 Er:YAG 레이저 방사선은 박테리아를 제거하고 치주 온도를 임계 43℃ 미만으로 잘 유지하기 위해 100℃를 훨씬 넘는 근 관 벽의 국부 피크 온도에 도달하기에 충분하다.
PDT에 대해, 다양한 프로토콜이 이용가능하다(예로서, 헬보(Helbo), 덴토펙스(Dentofex), 윌슨(Wilson)). 이 치료를 위해, 메틸렌 블루나 톨루이딘 블루와 같은 유체가 근 관에 도포되고 적절한 광은 근 관 아래로 통과하는 광에 결합된다. 메틸렌 블루에 대해, 약 150mW를 갖는 670nm가 요구되고 톨루이딘 블루에 대해, ~ 100mW를 갖는 635nm가 요구된다. 전통적인 PDT 절차에 대한 장점은 Er:YAG/Er:YSGG 레이저 에너지를 동시에 전달하여 레이저 에너지에 의해 PDT 유체를 교반하고, 증기 기포를 빠르게 유도하고, 인접한 유체 동작을 야기하며, PDT 유체를 가열하는 것이다. 이것은 박테리아를 갖는 유체의 훨씬 더 치열한 접촉을 허용하고 교반 또는 초음파를 통한 교반 없이 PDT에 비해 상아질 세관 내로 침투 깊이를 증가시킨다.
근 관으로서 확대된 관(10)을 채우지 않는 것은 공동 없이 불규칙한 근 관 공간을 커버할 수 있는 새로운 접근법을 요구한다. 이것은 점도가 낮은 밀폐 물질로 가능하다. 그러나 위험은 정점을 넘는 충전재의 침투이다. 관을 저 점도 물질로 채우기 전에 정점 영역에 배치된 정점 "플러그"는 이것을 방지할 수 있다. 정점 플러그를 배치하기 위한 종래의 해결책은 이미 개시되어 있지만(예로서, US2009/0220909 Al Mueller, Mannschedel, Coltene/Whaledent), ISO에 따른 관 준비를 요구하며, 불규칙한 관에는 적용될 수 없다. 게다가, 그들은 플러그를 배치하기 위해 레이저 시스템의 이용을 개시하지 않는다.
대략적인 레이저 섬유(250 내지 350㎛)의 직경을 갖는 작은 정점의 경우에, 플러그(12)는 레이저 섬유(14)(도 1)에 축 방향으로 부착된다. 선택적으로, 섬유 팁(18)과 플러그(12) 사이의 연결 물질(16)은 플러그 물질과 섬유 팁(18) 사이의 접착력을 개선시킬 수 있다.
플러그 물질은 써마필(Thermafil) 밀폐 장치를 미리 가열하기 위해 실제로 이용된 외부 퍼니스에 삽입하기 전에 미리 가열될 수 있다.
플러그 물질은 근 관(10)에 삽입되기 이전에 실러(sealer)로 부가적으로 커버될 수 있다. 실러는 Dentsply intl. inc.의 Berger 등에 의한 US2014/0017636 A1에 개시된 바와 같이 구성될 수 있다.
플러그(12)를 갖는 레이저 섬유(14)는 근 관(10)에서 돌출되고 약간의 압력으로 제 위치에 푸싱(pushing)된다. 적절한 작동 길이(길이 내지 정점 - 1mm)에서, 레이저가 활성화되고 플러그(12) 또는 연결 물질(16)이 레이저 섬유(14)에 대한 연결 시에, 용융하기 시작한다. 플러그(12)는 레이저 섬유(14)와 약간 수직으로 응축될 수 있다. 그것은 레이저 섬유(14)를 제거하는 동안 제 위치에 플러그(12)를 유지할 것이다. 다음 단계에서, 저 점도 물질이 관에 채워진다. 이 물질은 예로서, Dentsply intl. inc.의 Berger 등에 의한 US2014/0335475 A1에 개시된 바와 같이 근 관 충전 물질일 수 있다.
오목하고 직접적으로 액세스가능하지 않는 영역에 있는 근 관 벽의 범위를 개선하기 위해, 저 점도 충전 물질은 레이저 방사선에 영향을 받을 수 있으며, 이는 물질에 의해 흡수되어 증기 기포를 생성하여, 근 관 벽에 대해 물질을 가속시킨다. 마지막으로, 동일한 또는 더 높은 점도(예로서, US 2014/0335475 A1 호에 따른)를 갖는 물질이 관에 채워져 남아있는 관 체적이 밀폐된다. 측면 및/또는 수직 응결이 적용될 수 있다.
플러그 물질을 위한 요구조건:
Figure pct00001
바이오 호환
Figure pct00002
상아질보다 낮은 경도의(재 치료의 경우 관련된), 구타 페르카는 옵션이다.
구타 페르카가 레이저 섬유(14)에 직접 연결되는 경우, 구타 페르카 공식화는 보관 시 및 실온에서 관(10)으로의 삽입 중에 레이저 섬유(14)에 대한 안정한 연결을 가져야 하고 50℃와 200℃ 사이에서 용융되어야 한다. 구타 페르카는 수십번째 마이크로미터에서 충분한 에너지를 증착할 만큼 충분히 높은 흡수 계수를 갖고, 이는 레이저 섬유와의 인터페이스의 매우 국부적인 가열을 보장한다.
연결 물질이 이용되는 경우, 연결 물질(16)은 45℃와 200℃ 사이에서 용융하고 레이저 섬유(14) 및 플러그 물질에 충분히 부착되어야 한다. 레이저 파장에서의 흡수 계수는 1 내지 3초 내에 2W 미만, 바람직하게 100mW 미만의 전력으로 연결 물질을 용융하기 위해 수십번째 마이크로미터에서 충분한 에너지를 증착할 만큼 충분히 높아야 한다. 이 물질은 45℃와 200℃ 사이에서 용융하고, 이는 자체 안정성을 보장하며 가열을 적용하는 동안 정점 영역에서의 온도를 충분히 낮게 유지한다.
대안적으로, 구타 페르카 플러그는 전기적으로 가열되는 적용기에 부착될 수 있다. 전체 직경이 250㎛ 미만인 2개의 동선에 의해 공급된 플라스틱 적용기 끝에 작은 SMD 저항기(EIA01005, 0,2 x 0.2 x 0,4 mm) 또는 반도체 물질이 이용될 수 있다.
섬유 직경보다 훨씬 넓은 예로서, 0,5 내지 1mm의 넓은 정점(20)의 경우에, 상기 설명된 접근법은 실패할 것이다.
이러한 상황에 대해, (팝콘이나 폴리우레탄 거품과 같은) "주문형(on demand)" 체적을 확장할 수 있는 물질이 필요하다. 베이스 물질은 정점(20)에서 소정 위치에 돌출된 레이저 섬유(14)에 다시 부착될 수 있고, 그 다음 팽창은 흡수에 의해 열로 변환된 레이저 에너지 또는 UV 광에 의해 개시되지만, 플러그(112)는 팽창가능한 물질(114)을 포함한다. 플러그 물질(114)은 연결 물질의 용융 온도보다 낮은 온도에서 팽창해야 한다. 플러그 물질(114)의 팽창 후에 그리고 플러그 물질(114)이 더 단단해지는 것을 허용하도록 수 초의 냉각 후에, 레이저 전력은 짧은 시간 지속기간 예로서, 0.5 내지 2초 동안 증가되어 마지막으로 연결 물질을 용융시키고 제거하는 동안 플러그(112)를 그것의 정점 위치로부터 변위시킬 위험 없이 관(10)으로부터 섬유 팁(14)을 제거한다.
이상적으로, 플러그 물질(114)의 팽창은 관 벽을 향해 지향된다. 이를 성취하기 위해, 팽창가능한 물질은 연결 물질로 섬유 팁(18)에 부착된 체적 산란 물질의 측 상에 배치되어야 한다. 팽창 후에, 이 체적 산란 물질(114)은 플러그(112)의 일부로서 관(16)에 남아있을 것이다. 플러그를 섬유 팁으로부터 분리하기 위해, 연결 물질은 Er:YAG 레이저 방사선으로 가열된다. 이 경우, 연결 물질은 가시광선 범위의 방사선에 대해 투명해야하며, 상기 방사선은 플러그(112)의 체적 산란 부(120)에 의해 팽창가능한 플러그 물질(114)로 산란되어 팽창가능한 플러그 물질(114)를 가열한다.
플러그 물질은 치과용 복합 물질일 수 있다. 연결 물질은 200℃ 미만에서 연화하는 반투명(가시광선 파장 범위에서) 수지일 수 있다.
산란 물질(120)의 중간 부분을 갖는 플러그(112) 및 코어를 둘러싸는 확장가능한 물질(114)은 도 2 및 도 3에서 묘사된다.
또 다른 옵션은 확장가능한 플러그 물질로서 물질 성분(A)을 레이저 섬유에 부착하고 있고 제 2 물질(B)은 근 관으로의 삽입 직전에 제 1 물질에 도포되며, 이는 체적 팽창과의 반응을 시작한다. 레이저 에너지는 그 다음, 플러그 물질 및 레이저 섬유의 연결을 용융하기 위해서만 이용될 것이며, 이는 그것이 팽창에 의해 근 관 벽에 그 자신을 고정하기 전에 플러그 물질을 올바른 위치에 유지한다.
확장 계수가 3인 물질은 #25(직경 250㎛) 플러그와 #40(직경 400㎛)의 정점 직경 사이의 갭을 채울 수 있다. 7의 확장 계수는 #60(600㎛)의 정점 직경까지의 갭을 채울 수 있다.
직경이 더 큰 섬유 팁이 전치에서 흔히 있는 경우인 관의 확대 없이 삽입될 수 있는 경우, 확장 계수가 3인 물질은 #40(직경 400㎛) 플러그와 #70(직경 700㎛)의 정점 직경 사이의 갭을 채울 수 있다. 7의 확장 계수는 이 예에서 #100(1000㎛)의 정점 직경까지의 갭을 채울 수 있다.
확장가능한 물질에 대한 예는: 탄산 수소 나트륨(sodium bicarbonate) + 구타페르카 입자의 혼합물이다. 광섬유 팁을 통해 열이 가해질 때, 다음 반응(2 NaHC03 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O)은 CO2를 방출하고 용융된 구타페르카 입자와 함께 거품을 형성한다.
pH를 생리학적 범위로 유지하기 위해, 산(예로서, 시트르산)을 부가하여 습한 환경에서 부가적인 거품을 생성할 것이다. 대안적으로, Dentsply intl. inc.의 Berger 등에 의한 US2014/0017636 A1 및 US 2014/0335475 A1 둘 모두에서의 개시를 포함하여 구타페르카와 조합하여 임의의 생체에 적합한 발포제가 이용될 수 있다.
소량의 탄산 수소 나트륨 입자는 구타페르카로 캡슐화되어 폐쇄된 기포 거품을 생성할 수 있다.
상이한 종류의 플러그, 플러그 물질, 연결 물질, 및 확장가능한 물질의 예가 표 1에 명시된다.
플러그 옵션 플러그 물질 연결 물질(섬유에 대한 플러그) 확장가능한 물질
옵션 1
(섬유 팁에 직접적으로 고정된 플러그 물질, 확장 없음) 		구타페르카,
써마필
옵션 2
(연결 물질로 섬유 팁에 부착된 플러그 물질, 확장 없음)		 구타페르카,
써마필		 "접착제"는 50℃와 200℃ 사이에서 용융하고, 실리카 섬유 및 구타페르카에 부착된 생체에 적합한 상품
옵션 3
(연결 물질로 섬유 팁에 부착된 확장가능한 플러그 물질)		 =확장가능한 물질 "접착제"는 80℃와 200℃ 사이에서 용융하고, 실리카 섬유 및 구타페르카에 부착된 생체에 적합한 상품 생체에 적합한 물질은 3 내지 7배 확장하고, 원래의 체적 팽창은 열(온도 50℃ 내지 70℃)로 시작하며 구타페르카와 같이 유연해야 한다
옵션 4
(연결 물질로 섬유 팁에 부착되고, 원뿔 벽 및 정점 상에 확장가능한 물질로 커버된 체적 산란 플러그 기반 물질) 		치과용 복합체 "트랜스파" 또는 "에나멜" 가시광선 스펙트럼 범위에서의 반투명 및 측면산란 > 60%와 같은 플러그 기반 물질 광학 속성은 생체에 적합한 구타페르카와 같이 유연해야 한다 "접착제"는 80℃와 200℃ 사이에서 용융하고, 실리카 섬유 및 구타페르카에 부착된 생체에 적합한 상품 생체에 적합한 물질은 3 내지 7배 확장하고, 원래의 체적 팽창은 열(온도 50℃ 내지 70℃)로 시작하며 구타페르카와 같이 유연해야 한다
본 발명에 따른 디바이스는 원칙적으로 도 4에 도시된다. 디바이스는 터치 스크린(42)을 갖는 데스크탑 디바이스(40) 및 집적된 냉각 요소(44)를 갖는 하우징을 포함한다. 하우징은 치과용 유닛(6)의 터빈 커넥터(커넥터(46))에 연결되어 물과 압축 공기를 공급한다. 데스크탑 하우징은 전달 시스템(50)을 갖는 핸드피스(48)에 연결된다.
핸드피스(48)는 회전 커플링을 통해 전달 시스템(50)에 연결된다. 섬유 팁(52)은 핸드피스에 연결될 수 있고, 세척액을 갖는 일회용 용기(54)는 핸드피스에 부착되고 그로부터 제거될 수 있다. 하우징은 연결 라인(56)을 통해 핸드피스(48)와 연결된다.
휴대용 데스크탑 디바이스(40)는 에너지 소스로서 레이저를 포함하다. 레이저 방사선은 물 및 압축 공기와 함께, 선택적으로 세척액이 전달 시스템을 통해 분리가능한 섬유 팁(52)을 갖는 핸드피스(48)로 전달된다.
에너지 소스는 다이오드 펌핑된 ER:YAG - (파장 2.94㎛), Er:YSGG - (파장 2.78㎛) 또는 CTE 레이저(파장 2.69㎛)이다. 펄스 길이는 5 내지 1000㎲, 바람직하게 25 내지 400㎲, 가장 바람직하게 50 내지 200㎲ 사이이다. 펄스 에너지는 적용기의 말단부에서 0,5 내지 50mJ, 바람직하게 1 내지 10mJ 사이이다. 이것은 공동 출구에서 대략 이중 펄스 에너지를 요구한다. 평균 전력은 0,5 내지 10W, 바람직하게 1 내지 3W 사이이고, 피크 전력은 공동 출구에서 <600W이다.
게다가, 디바이스에는 빔을 조준하고 정점 플러그 가열을 위한 광원 및 박테리아 검출 및 PDT를 위한 옵션을 구비한다.
조준 빔은 정점 플러그 가열을 위한 다른 광원 및 100% 반사 거울 측으로부터 Er:YAG 로드(rod)를 통해 결합되고 PDT는 이색성 빔 조합기를 통해 광 경로로 결합된다. 고 전력 LED 또는 레이저 다이오드 예로서, ADL-63V0ANP(레이저 성분)가 이용될 수 있다. 레이저 다이오드는 MID IR 레이저와 병렬로 동작될 수 있으며 동시에 핸드피스로 송신된다. 형광 여기(박테리아 검출, 관 청결도 검출)에 대해, cw 또는 350 내지 700nm 범위의 펄싱된 레이저 다이오드가 이용된다.
디바이스는 바람직하게 레이저 공동 및 전자 장치를 위해 공기 냉각을 이용한다.
레이저 시스템의 개략적인 묘사는 자체 설명하는 도 6에 도시된다.
특히, 본 발명은 박테리아 형광 검출을 위해 다음과 같은 여기/검출 파장 범위로 관 세척을 위해 이용된 동일한 광섬유를 통해 근 관으로서의 관의 청결도 확인을 제공하는 다이오드 펌핑된 Er:YAG-/Er:YSGG/CTE:YAG 레이저에 의해 특징지워진다.
a) 여기 405 내지 450nm/검출 570 내지 650nm
b) 여기 600 내지 700nm/검출 750 내지 880nm.
게다가, 본 발명은 전기 임피던스 분광학을 이용한 근 관 세척을 위해 이용된 광섬유 팁 상의 금속화 층을 통해 근 관으로서의 관의 청결도 확인을 제공하는 다이오드 펌핑된 Er:YAG-/Er:YSGG/CTE:YAG 레이저에 의해 특징지워진다.
게다가, 100℃보다 훨씬 높은 근 관 벽의 국부 피크 온도에 도달하고 치주 온도를 임계 온도인 43℃보다 훨씬 낮게 유지하는 박테리아에 대해 치명적인 온도 부근의 최대 500㎛까지의 방사선 흡수를 통해 근 관의 내부 표면을 가열하기 위해 광 섬유 팁을 통해 근 관으로서의 관으로 에너지(200 내지 800Hz 펄스 반복률을 갖는 0.05W 내지 3W)를 제공하는 다이오드 펌핑된 Er:YAG-/Er:YSGG/CTE:YAG 레이저에 의해 특징지워진다.
본 발명의 또 다른 특징은 PDT를 메틸렌 블루 또는 톨루이딘 블루와 같은 유체로 동시에 개시하고 빠르게 유도된 증기 기포 및 인접한 유체 이동과 열로 레이저 에너지에 의한 PDT 유체를 교반하기 위해 약 80 내지 200mW를 갖는 670nm에서 및/또는 50 내지 150mW를 갖는 635nm에서 방출하는 부가의 광원을 제공하는 다이오드 펌핑된 Er:YAG-/Er:YSGG/CTE:YAG 레이저이다.
치과용 터빈 커넥터를 디바이스의 소켓에 플러깅함으로써 물과 압축 공기가 제공된다. 또 다른 교환가능한 용기(54)가 핸드피스(48)에 직접 배치되지 않으면, 디바이스는 상이한 세척액(멸균수, NaOCl, EDTA)에 대해 이들 용기(54)를 가질 수 있다. 이들 세척액 용기는 치과용 터빈 커넥터(46)에 의해 제공된 치과용 의자의 압축 공기에 의해 가압된다.
이들 용기(54)로부터 핸드피스(48)로의 유체 흐름은 μC(내장된 마이크로제어기)를 통해 동작된 전자기 밸브로 제어된다. 레이저 파라미터 및 세척액, 레이저 보조 건조 및 압축 공기의 순서를 제어하는 것은 관별로 완전 자동화된 세척 공정을 허용한다(표 2). 치과 의사는 단지 시작 버튼을 누른 다음 준비 신호(LED 또는 경고음)가 나타날 때까지 관의 섬유를 위아래로 부드럽게 움직일 필요가 있다. 그 다음, 섬유(14)가 다음 관에 삽입되고 절차가 반복된다.
30초 선택적: H 2 O, 100Hz, 1,8mJ(사전 세척), 저 AVG 전력으로 더 깊은 관 섹션에서 물에 대한 액세스를 생성
30초 H 2 O, 400Hz, 1,8mJ(0,8W AVG 전력으로 세척)
10초 800Hz, 0,5mJ의 레이저를 통한 관의 세척 및 건조(레이저 건조는 종이 포인트를 통한 것보다 빠름)
30초 5,2% NaOCI 400Hz, 1,8mJ(펄프 조직을 녹임)
10초 800Hz, 0,5mJ의 레이저를 통한 관의 세척 및 건조
60초 17% EDTA 50Hz, 3,5mJ(1초 레이저 치료에 대해 매 6초 마다)
10초 800Hz, 0,5mJ의 레이저를 통한 관의 세척 및 건조
파라미터 범위
최소 내지 최대
[바람직한 최소 내지 최대]
g 시간[초] 펄스 에너지[mJ] 펄스 반복률[Hz]
사전 세척 10 내지 120, [20 내지 60] 0,25 내지 30 [0,5 내지 10] 50 내지 500 [50 내지 200]
세척 10 내지 120, [20 내지 60] 0,25 내지 60 [0,5 내지 20] 50 내지 1000 [50 내지 400]
건조 5 내지 30, [5 내지 15] 0,25 내지 5 [0,25 내지 2] 100 내지 2000 [200 내지 1000]
NaOCI를 이용한 세척 10 내지 120, [20 내지 60] 0,25 내지 60 [0,5 내지 20] 50 내지 1000 [50 내지 400]
EDTA를 이용한 세척 10 내지 120, [20 내지 60] 0,25 내지 60 [0,5 내지 20] 50 내지 1000 [50 내지 400]
관을 세척할 때 이용된 레이저 파라미터는 표 3에 명시된다.
레이저 안전 위험을 줄이기 위해 레이저 섬유(14)가 근 관(10)에 배치되면, 레이저가 단지 동작할 수 있음을 보장하기 위한 메커니즘이 제공된다.
섬유 팁(18)이 근 관(10)에 삽입될 때, 섬유(14)를 통해 수용된 광은 주변 광에 있는 섬유(14)와 비교하여 덜 멀다. 레이저 시스템에서의 검출기는 섬유 팁(18)으로부터 되돌아 오는 광을 측정하고 절대 광 레벨 및 광 레벨(1차 미분)의 변화를 검출한다. 이 검출은 임의의 마이크로제어기 또는 검출 소프트웨어와 독립적으로 행해질 수 있다. 그것은 페일 세이프 설계(fail-safe design)를 통한 고정 유선 하드웨어에 기초하고, 상기 설계는 검출 유닛에 하드웨어 오류가 있는 경우 레이저 시스템을 디스에이블링(disabling)한다.
전자 장치는 또한, 근 관에 포함된 유체에 섬유 팁(18)을 담그는 동안 굴절률 차이가 변할 때 섬유 전달 시스템(예를 들면, 조준 빔)으로 방출된 광의 반사의 변화를 검출할 수 있다. 조준 빔의 광은 신호를 주변 광과 구별하기 위해 진폭 변조된다.
근 관(10) 내부의 섬유 팁(18) 위치를 검출하는 또 다른 방법은 섬유(14)의 표면을 금속화하고, 전극(들)(180, 182)에 측정 전류(AC)를 주입하며 근 관(10)으로의 섬유의 삽입 중에 임피던스 변화를 측정하는 것이다. 섬유(14)는 환자에 의해 잡히거나 환자의 입(립 클립)에 부착된 상대 전극과 조합하여 하나의 전극으로서 완전히 금속화될 수 있다. 그러나, 바람직한 해결책은 이중 전극 개념, 즉 상대 전극을 회피하는 제 1 및 제 2 전극(180, 182)이다. 섬유 팁을 인덱싱(indexing)함으로써 명확한 연결이 보장된다.
금속화 층은 섬유 팁의 원뿔 부분을 제외한 광섬유의 전체 코팅으로 이루어질 수 있거나 동일한 외부 섬유 표면 상에 하나 이상의 전극을 형성하는 구조화된 층일 수 있다.
금속화된 팁 구성은 바람직하게 이중 전극 금속화된 섬유 팁(도 5 참조)을 이용하여 또 다른 "관이 여전히 마르지 않았다(Canal is still wet)"는 검출을 가능하게 한다.
습식 관은 건조 관에 비해 일정한 상당히 더 높은 상대적인 유전율을 갖는다. 상아질과 비교하여
Figure pct00003
및
Figure pct00004
는
Figure pct00005
및
Figure pct00006
이다. 이것은 근 관의 습도의 정도를 결정하기 위해 활용될 수 있다. 측정은 단일 주파수 또는 다중 단일 주파수 또는 1Hz 내지 10GHz 범위, 바람직하게 1kHz 내지 2.4GHz 범위일 수 있는 주파수 대역에 걸친 스윕(sweep)으로 행해진다. 소수성 코팅은 전극의 비 가역성 습윤을 직접적으로 회피하기 위해 전극의 영역에서 도포된다.
레이저 기반 관 건조 절차와 조합하여 관 습도 검출을 이용하여, 200 내지 800Hz 펄스 반복률로 0,1 내지 1W를 갖는 레이저 에너지를 적용함으로써 피드백 제어 관 건조 절차를 허용한다.
또 다른 임피던스 분광학은 근 관(10)에서의 박테리아 검출 및 관(10)을 세척하는 동안의 길이 측정을 위해 이용될 수 있다. 박테리아 세포 벽에 의해 생성된 고조파를 분석하는 NuMed(미국 특허 9119548B2)에 의해 제공된 임피던스 분광학의 특수한 변형이 제안된 세척 디바이스에 집적될 수 있고 근 관에서 박테리아 검출을 허용할 수 있다.
금속화된 섬유(14)를 이용하여, 임피던스 측정에 의한 근 관 길이 측정은 치료 동안의 섬유 팁(18)의 정확한 위치를 나타내고 정점(20)을 초과하지 않도록 세척과 동시에 수행될 수 있다.
상부 턱과 하부 턱 치료를 구별하기 위해 예로서, 관성 센서가 이용된다(MEM 디바이스 예로서, Kionix KXTF9). 유체 재충전률이 상부 또는 하부 턱의 경우를 상이하게 치료하고 있기 때문에 이것이 중요하다.
게다가, 이 관성 플랫폼은 섬유 팁(18)의 이동 방향(근 관(10) 내외로)에 대한 데이터를 제공한다. 이것은 적용이 절삭 임계치 이상의 에너지 밀도를 요구하는 경우에, 섬유 팁(18)을 근 관(10) 내로 밀 때 레이저를 스위치 오프하는 것이 중요하다.
게다가, 동작 센서에 의해 제공된 동작 정보는 치과 의사가 관 내의 섬유를 계속적으로 이동시키는지의 여부를 검출하고, 치과 의사가 치료 중에 이동을 멈추고 레이저 전력을 감소시키거나 스위치 오프하면 그에게 경고 정보를 상기시키기 위해 이용될 수 있다.
부가적으로, 관성 플랫폼 데이터는 임피던스 기반 섬유 위치 측정으로부터 제공된 섬유 위치 데이터와 교차 검사하기 위해 이용될 수 있다.
전달 시스템(50)은 휴대용 데스크탑 디바이스(40)를 치아용 드릴 핸드피스와 유사한 핸드피스(48)와 연결한다.
광 가이드 상의 토크(torque)를 회피하기 위해, 핸드피스(48)는 종 축 주위에서 낮은 마찰을 갖는 자유 회전으로 전달 시스템(50)에 연결된다.
레이저 방사선은 파장 범위 2.69 내지 2.94㎛ 및 부가적으로, 400nm 내지 1000nm에서 GeO, 사파이어, ZrF4 또는 임의의 다른 광 가이드 가능한 투과 방사선(최대 50mJ, 최대 5W 평균 전력, 500W 피크 전력)을 통해 전달된다. 광 가이드 섬유의 코어 직경은 150과 600㎛, 바람직하게 180과 250㎛ 사이이다. 광 가이드 단부 표면은 습기에 대해 보호되고 반사 방지 물질로 코팅될 수 있다.
디바이스에 연결된 치과용 의자의 치과용 유닛에서 이용가능한 압축 공기 및 물은 광 가이드와 함께 전달 시스템을 통해 가이드된다. 디바이스에 플러깅된 교환가능한 용기로부터의 선택적인 또 다른 세척액은 전달 시스템에서 핸드피스로 전달될 수 있다. 전선은 핸드피스와 데스크탑 유닛 사이에 데이터 및 전력 전송을 제공한다. 와이어와 커넥터의 수를 낮게 유지하기 위해, SPI 또는 I2C 버스 시스템이 이용된다. 벤딩 보호(bending protection)는 섬유(14)가 진동 벤딩을 위해 허용된 벤딩 반경을 초과하여 벤딩되지 않는 것을 보장한다. 전달 시스템(50)은 수리가 필요한 경우 디바이스로부터 분리가능하고, 핸드피스(48)는 세척/살균을 위해 일상적으로 전달 시스템(50)으로부터 분리될 수 있다.
도 7은 자체 설명하는 전달 시스템(50)의 개략적인 묘사이다.
동작 센서를 핸드피스에 배치하는 일 대안으로서, 센서는 전달 시스템의 가장 먼 부분에 배치될 수 있다. 이것은 멸균 주기가 센서 칩에 적용되는 것을 회피할 것이다. 그러나, 핸드피스와 전달 시스템 사이의 회전 위치 검출이 부가되어야한다.
핸드피스(48)는 물(라인(60)) 및 가압된 공기(라인(62))를 핸드피스(48)에 전달하도록 허용하는 회전 커플링(58)을 통해 전달 시스템(50)과 연결된다. 공기 및 물은 핸드피스(48)의 전면 섹션으로 전달되고 노즐(64)을 통해 섬유(14)를 향해 도포된다. 레이저 방사선은 보호 윈도우(68), 렌즈(70), 및 편향 미러(72)를 통해 광섬유(66)와 함께 전달 시스템(50)으로부터 섬유(14)로 공급된다. 유체 용기(54)는 핸드피스(48) 상에 스내핑(snapping)된다. 동작 센서(74)는 전달 시스템(50)의 전면 섹션에 배치되고, 회전 인코더(76)와 조합하여 섬유 팁(18)의 동작을 검출할 수 있다(또한 도 8 참조).
핸드헬드 적용기에서, 제거가능한 일회용 섬유(14)는 핸드피스(48)의 주 방향에 대해 대략 70 내지 130°의 각도 하에서 플러깅될 수 있다. 이 섬유 팁(18)은 근 관으로 도입된다.
핸드피스(48)는 소형 치과용 핸드피스, 이상적으로 콘트라 앵글(contra-angle)과 비슷하다. 핸드피스(48)는 종축 주위로 회전가능하다. 부착가능한 섬유(14)로의 ~90°만큼의 레이저 빔 편향은 평면 거울(72) 및 별도의 집속 요소(focusing element) 또는 집속 거울로 수행된다.
일회용 섬유(14)는 적어도 2개의 전기 연결이 핸드피스(48)의 접촉부에 명확하게 연결되는 것을 허용하기 위해 인덱싱 연결부와의 유일한 위치결정을 허용하는 커넥터로 핸드피스(48)에 연결된다.
핸드피스(48)의 단순한 버전에서, 물과 공기 만이 핸드피스(48)로부터 직접적으로 치료를 위해 이용가능하다. 다른 세척액은 주사기를 이용하여 수동으로 근 관(10)에 도포된다.
가압된 공기와 물은 안개를 형성할 수 있다. 10 내지 30ml/min의 물 및 5 내지 101/min의 공기는 안개를 형성하기 위해 이용된다.
유체 빔은 섬유(14) 종축으로부터 각도 ca 10 내지 20°로 섬유(14)의 마지막 1/3을 향해 지향된다. 핸드피스 출구에서의 유속은 0,6m/s보다 크다.
시작/정지 버튼이 핸드피스에 집적될 수 있다.
핸드피스(48)의 구성요소를 갖는 핸드피스의 개략적인 묘사가 자체 설명되는 도 9에 도시된다.
핸드피스(48)의 일 변형에서, NaOCl 및 EDTA를 위한 일회용 유체 용기(54)/(또한 카트리지로 칭해짐)는 핸드피스에 직접적으로 부착된다. 카트리지(54)는 섬유(14)에 가깝게 유체 가이던스(fluid guidance)를 갖는다(도 10 참조). 치료가 유체 당 대략 1 내지 2ml의 소량의 유체만을 요구하기 때문에 핸드피스(48)에서의 직접 배치가 가능하다. 주요 목적은 부분적인 부식성 유체를 핸드피스(48), 전달 시스템(50) 및 데스크탑 디바이스(40)로부터 분리되도록 유지하는 것이다. 또 다른 목적은 이용 전후의 적하(dripping)를 회피하는 것이다. 이러한 목적을 성취하기 위한 저렴한 해결책은 핸드피스(48)에서 강자성 코어(82)의 일부 및 자기 코일(80)을 갖는 여기 부분 및 일회성 카트리지(54)에서 출구 밸브의 일부와 같은 밸브(78) 개방기로서의 강자성 물질로 전자기 밸브(78)를 분리시키는 것이다. 카트리지(54)는 핸드피스(48)에 카트리지(54)를 배치할 때 공기압 하에서 설정된다. 가요성 멤브레인 또는 피스톤(84)은 유체를 공기 유입구로부터 분리시킬 수 있다. 더 많은 상세에 대해서는 도 11을 참조한다.
섬유 물질은 합리적인 손실과 비용으로 400nm로부터 2.94㎛까지의 파장 범위의 투과를 허용해야 한다. OH 환원 실리카 섬유는 2.94㎛에서 5cm 길이에 걸쳐 ~50% 감쇠(프레넬 반사 포함)로 수용가능한 절충안이다. 섬유(14)는 완화된 열화로 인한 일회용 생존 3 내지 4 근 관이다. 섬유(14)의 단부(18)는 보호 층 또는 금속화가 없는 원뿔형으로 형성된다. 대안적으로, 섬유(14)는 반구형일 수 있다. 섬유(14)는 200 내지 300㎛의 외부 직경 및 180 내지 240㎛의 코어 직경을 갖는다. 섬유(14)의 길이는 30 내지 40mm 사이이다. 성형된 플라스틱 부분은 섬유(14)를 핸드피스와 연결한다. 섬유(14)는 파괴 저항성을 개선시키기 위한 부가적인 코팅을 가질 수 있고 치료 동안 정점까지의 거리를 결정하기 위해 근 관에서의 삽입 길이를 측정하는 것을 허용하도록 표면 금속화를 가질 수 있다. 전극의 접촉 표면은 핸드피스(48)에 대한 커플링에서 커넥터에 접촉한다. 핸드피스(48)에 대한 결합 부분은 2개의 전극의 명확한 연결을 허용하기 위해 단지 2개의 180°회전된 위치만을 허용한다. 전극(180, 182)은 소수성 층으로 커버될 수 있다. 팁을 갖는 섬유(14)의 또 다른 상세가 도 12로부터 학습될 수 있다.
소프트웨어는 레이저 파라미터, 공기 및 물 흐름을 제어하고 연장된 핸드피스(48)에서의 변형은 최대 2개의 부가적인 세척액의 흐름을 제어한다.
시퀀서 프로그램은 다음 적용을 위해 이용가능하다.
Figure pct00007
세척/건조
Figure pct00008
박테리아 검출
Figure pct00009
열 박테리아 감소
Figure pct00010
aPDT
Figure pct00011
정점 플러그 배치
Figure pct00012
밀폐 지원
세척/건조 프로그램은 일련의 세척 및 건조 단계를 제공한다(표 2 참조). 파라미터는 개별적으로 프로그래밍되고 "선호 치료 프로그램"으로서 저장될 수 있다.
박테리아 검출은 형광 검출을 통해 근 관에서 잔류 박테리아 및/또는 박테리아 잔류물을 검출하는 프로그램이다.
열 박테리아 감소는 명확하게 정의된 방식으로 내부 근 관 표면을 국부적으로 가열하는 프로그램이다. 100와 2000 Hz 사이의 펄스 반복률은 바람직하게 낮은 펄스 에너지(0,1 내지 1mJ)와 조합하여 이용되어 내부 루트 표면 상에 국부적으로 온도를 생성하고 근 관 벽에서 수백번째 ㎛ 내에서 잔류 박테리아를 제거하기에 충분히 높다. 이 프로그램에는 어떠한 유체도 이용되지 않는다. 섬유 동작은 국부적인 과열의 임의의 위험을 회피하기 위해 동작 검출기에 의해 모니터링된다.
aPDT 프로그램은 예로서, 헬보로부터 알려진 전통적인 aPDT 시퀀스를 레이저로 생성된 증기 기포와 조합하여 aPDT 염료 유체에서의 동작을 생성하여 근 관 벽을 따라 접촉 및 유체 교환을 증진한다. 세척액 용기 대신, aPDT 염료가 핸드피스에 삽입된다. aPDT 후에 염료는 레이저 생성된 증기 기포를 지원하여 물로 씻어냄으로써 근 관을 자동적으로 씻어 낸다.
불규칙한 형성되지 않은 근 관(10)에 대해, 상이한 밀폐 전략이 요구된다. 이러한 밀폐 방법을 지원하기 위해, 디바이스는 다음 프로그램을 제공한다:
정점 플러그 배치 프로그램은 부착된 구타페르카 플러그를 통해 섬유와 조합하여 이용된다. 레이저 열이 부분적으로 플러그를 정점 위치에서 용융시키기 위해 적용되고 섬유 팁으로부터 그것을 분리한다.
밀폐 지원 프로그램은 근 관 벽에 대해 근 관에서 정점 플러그 위에 배치된 저 점도의 밀폐 물질을 가속시켜 밀폐 물질로 전체 근 관 벽의 조밀한 범위를 증진시키기 위해 이용된다. 그 목적을 위해, 과도 증기 기포가 근 관 충전 물질에서 생성된다. 적용된 열은 적용 동안 점도를 또한 감소시켜서, 부가적으로 밀폐 물질이 관의 임의의 적소(niche)에서 천천히 이동하는 것을 가능하게 할 수 있다.
본 발명은 레이저 파라미터의 자동화된 제어 및 세척액, 레이저 보조 건조와 압축 공기의 시퀀싱을 제공하고, 이는 완전 자동화된 세척 공정을 허용한다.
본 발명이 근 관의 세척의 도움으로 상기 설명되었지만, 이미 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 교시는 근 관의 직경과 같은 더 작은 직경의 관 특히, 그들의 종 방향으로 균등하게 연장되지 않는 이러한 관의 세척을 위해 적합하다. 이와 관련하여 도입 설명에 대한 참조가 행해진다.

Claims (11)

  1. 원주방향으로 폐쇄된 관(canal)의 밀봉을 위한 방법에 있어서,
    폐쇄 요소는 레이저 빔을 전도하는 광 가이드의 하나의 자유단(free end)에 고정되고, 상기 폐쇄 요소를 갖는 상기 광 가이드는 상기 관으로 도입되고, 상기 폐쇄 요소는 밀봉될 상기 관의 영역에 위치되고 상기 폐쇄 요소 에너지의 위치결정(positioning)이 도입된 후에, 상기 폐쇄 요소는 용융되거나 연화되어 상기 관에서의 상기 위치가 유지되고 그것을 단단히 밀봉하는, 원주방향으로 폐쇄된 관의 밀봉을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐쇄 요소는 상기 광 가이드를 통해 투과된 레이저 방사선을 통해 또는 전기 에너지를 통해 용융되는, 원주방향으로 폐쇄된 관의 밀봉을 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폐쇄 요소는 연결 물질에 의해 상기 광 가이드의 자유단에 연결되고, 그의 용융 온도(T1)는 상기 폐쇄 요소 물질의 용융 온도(T2)보다 높은, 원주방향으로 폐쇄된 관의 밀봉을 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관, 특히 그 개구의 밀봉 후에, 폐쇄 물질이 상기 관으로 도입되고 상기 폐쇄 물질 내의 상기 광 가이드는 상기 레이저 빔이 도입됨과 동시에 상기 관의 종축 방향으로 이동되는, 원주방향으로 폐쇄된 관의 밀봉을 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    레이저 방사선을 통해 상기 폐쇄 물질로 도입된 상기 에너지의 기계적 영향은 도입된 상기 에너지의 거시적인 열 효과보다 큰, 원주방향으로 폐쇄된 관의 밀봉을 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    열 에너지의 도입을 통해 용융하고/하거나 거품을 형성하고 냉각 후에 폐쇄된 구멍 관 밀봉을 형성하는 밀봉 물질이 이용되고, 특히 구타 페르카 물질(gutta percha material)에 의해 둘러싸인 탄산 수소 나트륨은 상기 밀봉 물질로서 이용되는, 원주방향으로 폐쇄된 관의 밀봉을 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    체적 팽창 방식으로 서로 반응하는 제 1 성분 및 제 2 성분을 포함하는 물질은 밀봉 물질로서 이용되는, 원주방향으로 폐쇄된 관의 밀봉을 위한 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    물질은 특히, 체적 산란성 코어 물질 및 그것을 둘러싸는 팽창 물질을 포함하는 폐쇄 요소로서 이용되는, 원주방향으로 폐쇄된 관의 밀봉을 위한 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Er:YAG 레이저, Er:YSGG 레이저 또는 CTE 레이저는 상기 레이저로서 이용되는, 원주방향으로 폐쇄된 관의 밀봉을 위한 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저는 5㎲와 1000㎲ 사이, 바람직하게 25㎲와 400㎲ 사이, 특히 바람직하게 50㎲와 200㎲ 사이의 펄스 지속시간으로 동작되는, 원주방향으로 폐쇄된 관의 밀봉을 위한 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    0.5mJ와 50mJ 사이, 특히 1mJ와 10mJ 사이의 상기 광 가이드로부터 나오는 펄스 에너지를 갖는 레이저 빔이 이용되는, 원주방향으로 폐쇄된 관의 밀봉을 위한 방법.
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