(57)【要約】  積層製造又は高速プロトタイプ作成技術を用いて製造され、実在の歯内症例に対応する、髄室及び根管を含む少なくとも１つの物理的歯模型を含む、歯内治療シミュレーションのための装置が説明される。装置を設計及び製造するための方法及びシステムも説明される。【選択図】      図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯内治療シミュレーションのための装置であって、
積層製造又は高速プロトタイプ作成技術を用いて製造され、実在の歯内症例に対応する、髄室及び根管を含む少なくとも１つの物理的歯模型を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記物理的歯模型は、冠部、根部、並びに前記髄室及び前記根管の複雑な幾何学的形状を模倣する内部髄室及び根管を含む、解剖学的形状を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記物理的歯模型は、前記治療の妥当性の視覚表示を有することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記表示は、視覚フィードバックを与える、前記物理的歯模型における色によって与えられることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記物理的歯模型は第１の材料で製造され、１つ又はそれ以上の根管は第２の材料で充填され、これにより、物理的特性に関して根管構造を模倣し、又は、歯内清掃及び成形プロセスの完全性を検証するための視覚フィードバックとして用いられることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記物理的模型の未治療の内部髄室及び根管は１つの色で製造され、前記根管成形の際の前記歯内治療において除去する必要がある材料の殻は別の色で製造されることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記歯模型が対応する前記実在の歯内症例の３Ｄ画像データを含むことを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
理想的な歯内治療計画は、前記実在の歯内症例を利用可能であることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
以下の構成要素、即ち、（ｉ）前記模型の３Ｄ画像データ、（ｉｉ）例えば、治療済みの根管の３Ｄモデルの形態の、最適な治療に関する情報、及び（ｉｉｉ）治療の質の評価のために、未治療の及び／又は治療済みの歯模型を３Ｄ及び／又は２Ｄ断面画像のいずれかで視覚化するためのソフトウェアのうちの１つ又はそれ以上とさらに組み合わされることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記３Ｄ画像データは、μＣＴスキャン、ＭＲＩスキャン、ＣＡＤモデルのうちの１つ又はそれ以上であることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
歯内治療シミュレーションのための装置を作成するための方法であって、
髄室及び根管を含む少なくとも１つの物理的歯模型を生成するステップと、
前記物理的歯模型を積層製造又は高速プロトタイプ作成技術を用いて製造し、実在の歯内症例に対応させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記歯模型が対応する前記実在の歯内症例の３Ｄ画像データを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
理想的な歯内治療計画は、前記実在の歯内症例を利用可能であることを特徴とする、請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
（ｉ）前記模型の３Ｄ画像データ、（ｉｉ）例えば治療済みの根管の３Ｄモデルの形態の最適な治療に関する情報、及び（ｉｉｉ）治療の質の評価のための、３Ｄ及び／又は２Ｄ断面画像のいずれかでの未治療及び／又は治療済みの歯模型の視覚化を生成するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１１〜請求項１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の装置を製造するためのシステムであって、
コンピュータ・ネットワーク、及び、積層製造又は高速プロトタイプ作成設備を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１６】
理想的な形成に関する情報は、シミュレートされた歯の治療を、前記理想的な形成の２Ｄ断面又は３Ｄに関して、２Ｄ断面又は３Ｄで視覚化するソフトウェアを用いて、前記システムに組み込まれることを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記治療は、シミュレートされた歯根治療であることを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記視覚化は、それぞれの相違の質的及び／又は量的図示を含むことを特徴とする、請求項１５〜請求項１７のいずれかに記載のシステム。
【請求項１９】
前記シミュレートされた根管治療の後の前記歯模型の画像は、例えば（ＣＢ）ＣＴ又はμＣＴのような異なる画像形成技術から取得されるタイプのものであることを特徴とする、請求項１５〜請求項１８のいずれかに記載のシステム。
【請求項２０】
前記システムは、前記シミュレートされた治療における連続的ステップの間に前記根管の幾何学的形状を比較するように、又は、前記根管の最初の幾何学的形状を、治療の中間状態における幾何学的形状と比較するように適合されることを特徴とする、請求項１５〜請求項１９のいずれかに記載のシステム。
【請求項２１】
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の方法、又は、請求項１５〜請求項２０のいずれかに記載のシステムを実施するためのコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２２】
請求項２１に記載のコンピュータ・プログラム製品を格納する非一時的機械可読格納媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯内治療シミュレーションのための方法、装置、ツール及びシステム、並びに、かかる方法を実行する又はかかる装置、ツール若しくはシステムを実装することができるソフトウェア、並びに、ソフトウェアを格納する非一時的格納媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、歯内治療訓練用ブロック及び歯の模型は、歯内治療を練習するため、又は、根管治療のための歯内治療器具の開発及び評価のために、どちらの場合も、抜去歯又は検体の歯に代わるものとして用いられる。
【０００３】
典型的な根管歯内治療は、髄室内への好適な開口部を形成し、髄室床の根管へのアクセスを可能にすることから始まる。次に、根管を、罹患した歯髄及び象牙質組織を除去し、根管を拡大して滑らかで清潔な表面をもつ円錐形に仕上げる専用器具（「やすり」）で、清掃する。消毒媒体の灌注後、充填材料で根管を密封し、塞ぐ。
【０００４】
この種の治療は、典型的には根管の尖端部における根管の不完全な清掃、根管の拡張中の根管器具（例えば、やすり）の破損、又は根管の不完全な充填など幾つかのリスクを抱えている。この処置の複雑さに起因して、歯科研修生が実物そっくりの症例について練習すること、及び／又は、実物そっくりの症例で新しい根管器具を検証することができるように、適切な根管治療シミュレーション・システムが利用可能なことが重要である。
【０００５】
現在のところ、既存の歯模型には、実物そっくりの症例を模倣することには限界がある。特許文献１は、髄室及び根管を模倣するキャビティを有する透明なプラスチック本体を含む根管模型に言及する。透明本体は、根管が歪んで見えないように、少なくとも１つの平坦な側面を有する。特許文献２は、歯内治療用やすりで根管の尖端点に到達したときの触覚フィードバックを模倣するために、根管キャビティの尖端部に弾力的な塊を設けた、上述の根管模型の変形に言及する。特許文献３は、根管を光学的に拡大するように透明本体の少なくとも１つの側壁を構成することによる、従来の根管模型の改良に言及する。これは、キャビティの目視検査、及び、キャビティに対して行われる根管治療の結果を改善するためである。上述のタイプの歯内治療訓練用ブロックは、実物そっくりの状況を表すことに限界がある。第一に、これらのブロックは、歯のような外部形状を有さず、従って、本質的に、髄室、続いて根管にアクセスするために歯の咬合面に開口部を作ることから始まる根管治療の現実的なシミュレーションはできない。第二に、これらの歯内治療訓練用ブロックは、典型的に、成形又はミリング技術によって作製されるため、中でも、分岐部、副根管（横方向）、又は部分的に石灰化した根管などの不規則な形状及び方向を有する根管網であることが多い、自然な根管の複雑な形状を複製することは、事実上できない。
【０００６】
特許文献４は、少なくとも髄室を囲む象牙質部分と、随意的に軟らかい材料で充填され、髄室及び根管を表すキャビティとから成る、治療シミュレーションのための歯内治療用歯模型に言及する。特許文献５は、外観及び内部生体構造などの自然な歯の解剖学的特徴、並びに、骨同様の硬さ、密度及び放射線不透性などの物理的特性を模倣して、Ｘ線画像形成の際に解剖学的に正確な対比を提供する人工歯に言及する。後者２つの発明は、髄室へのアクセスキャビティの形成から始まる完全な根管治療を模倣することを可能にする。しかしながら、天然の根管の複雑な形状を模倣することができる程度は、従来通りの製造方法、即ち成形のため不十分である。従って、複雑な臨床例（Ｃ字型根管、横方向根管、破砕した歯など）は、歯科専門家の訓練及び新しい器具の評価に大いに関連性があるにも関わらず、作り出すことができない。市販の歯模型などの既存の歯内治療シミュレーション・システムの別の欠点は、実行された治療を最適な治療と比較する簡単な方法がないという事実である。このフィードバックは、歯科研修生にとって、彼／彼女の歯内治療技術を向上させるために非常に有益である。特許文献６は、歯のための囲いハウジングを含み、Ｘ線画像形成を可能にする歯内治療訓練装置に言及する。
【０００７】
従って、治療シーケンスを迅速に評価するために、多数のＸ線写真を、根管治療前、治療中又は治療後に、歯から撮影することができる。この装置では、所定の理想的根管形成と３Ｄで比較することはできない。対照的に、歯科研修生は、１つ又はそれ以上の平面画像で、根管治療の進行を少しずつ監視することのみ可能であるが、実現された形成が、どの程度まで所望の又は許容可能な形成と一致するかを３次元で評価する手段は提供されない。
【０００８】
特許文献７は、抜歯した天然の歯の歯根区域、又は取られた印象の人工歯槽に形成された印象からの複製ミリングを用いた歯根形状の歯科インプラントの製造を説明する。従来技術（非特許文献１）は、チタン粉末の選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）及び選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）の組み合わせプロセスを用いた、幾何学的、構造的及び機構的特性において天然の歯根にほぼ対応する歯根インプラントの製造を説明する。これらの方法（ＳＬＳ及びＳＬＭ）を用いると、段階的構造の、即ち表面は比較的空隙率が高く、中心部は密度が高いインプラントを製造することができる。しかしながら、これらの歯根形状インプラントは、髄室及び根管を模倣する内部構造を有さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第３，９４７，９６７号明細書
【特許文献２】米国特許第４，１３７，６３３号明細書
【特許文献３】米国特許第５，５０３，５６２号明細書
【特許文献４】特開平５−２４１４９８号公報
【特許文献５】米国特許出願公開第２００９／０２６３７７４  Ａ１号明細書
【特許文献６】国際公開第２００７／１０８０３０  Ａ１号
【特許文献７】独国特許出願公開第４１００６３６（Ａ１）号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｎ  Ｋ  Ｔｏｌｏｃｈｋｏ、Ｖ  Ｖ  Ｓａｖｉｃｈ、Ｌ  Ｆｒｏｙｅｎ、Ｇ  Ｏｎｏｆｒｉｏ、Ｅ  Ｓｉｇｎｏｒｅｌｌｉ、及びＶ  Ｉ  Ｔｉｔｏｖ著、「Ｄｅｎｔａｌ  Ｒｏｏｔ  Ｉｍｐｌａｎｔｓ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ／Ｍｅｌｔｉｎｇ  ｏｆ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｐｏｗｄｅｒｓ」Ｐｒｏｃ  Ｉｎｓｔｎ  Ｍｅｃｈ  Ｅｎｇｒｓ」、Ｐａｒｔ  Ｌ、Ｊ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、２１６巻、第４、２６７頁−２７０頁、２００２年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、実地の根管治療訓練又は新しい歯内治療器具の開発及び評価に用いるための歯内治療シミュレーション・システム又は方法又はツールを提供することである。
少なくとも幾つかの実施形態において、本発明は、従来技術のシステム及び装置の問題の少なくとも１つを低減又は克服する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施形態によると、冠部、歯根、並びに様々な複雑さの１つ又はそれ以上の異なる臨床例に対応する髄室及び根管の複雑な幾何学的形状を模倣する内部髄室及び根管を含む解剖学的形状を有する、１つ又はそれ以上の歯内治療用の歯模型が提供される。本発明のこの実施形態によると、現実的な模型化の要求水準は、積層製造又は高速プロトタイプ作成技術を用いて、１層ずつ歯模型を構築することによって実現される。
【００１３】
本発明の特徴は、使用される材料が、歯内治療用やすりを用いて根管を拡大するときに実物そっくりの触覚フィードバックを有するように、天然の歯の材質を模倣するように最適化されることである。
【００１４】
本発明の別の特徴は、歯内治療用歯模型が、別の材料で充填し、それにより物理的特性に関して根管構造を模倣すること又は歯内清掃（ｃｌｅａｎｉｎｇ）及び成形（ｓｈａｐｉｎｇ）プロセスの完全性を検証するための視覚フィードバックとして用いることができる、根管を有することである。
【００１５】
本発明の別の特徴は、歯模型に対応する臨床例、つまり歯模型が基づく天然の歯の３Ｄ画像データ（例えば、ＣＴ、ＭＲＩ、超音波画像など）が、システムの一部として利用可能であることである。
【００１６】
本発明のさらに別の特徴は、本システムにおいてあらゆる歯模型のための理想的な根管形成が確立され、記録されることである。後者は、例えば、理想的に形成された歯の容積画像形成によって達成することができる。代替的に、理想的な形成は、所定の歯の軸に沿った既知のスライスによる組織切片を用いて記録される。
【００１７】
理想的な形成に関する情報をシステムに組み込んで、治療シミュレーション中又は後に、歯科研修生に対して形成の質に関するフィードバックを提供することができる。一例において、前述の情報は、歯模型における色としてシステムに組み込まれ、視覚フィードバックを提供する。これにより、未治療の内部髄室及び根管は、特定の色で製造される。次に、別の色を用いて、理想的な形成に適合するように、根管成形中に除去する必要がある材料のシェルを示す。このように、歯科研修生は、治療自体（色の付いた粒子の除去）の間又は治療後のいずれでも、治療の妥当性の視覚的な指標を有する。治療後の場合は、所定の理想的な治療に対して、実施した治療シミュレーションの妥当性を評価するために、歯模型を切開することが必要である。色の数を増やして、より多くの区域のマーキングを可能にすることもできる。例えば、理想的な治療の境界と、外側の穿孔のリスクが大きくなる境界域との間の容積を別の色でマークすることが有用であり得る。
【００１８】
別の例によると、理想的な形成に関する情報は、シミュレートされた歯（根）治療を、２Ｄ断面又は２Ｄ断面に対する３Ｄ又は理想的な形成の３Ｄ（画像形成の後に）で視覚化するソフトウェアにより、システムに組み込まれる。視覚化は、それぞれの相違の質的及び／又は量的図示を含むことができる。シミュレートされた根管治療後の歯模型の画像は、例えば（ＣＢ）ＣＴ又はμＣＴ等の様々な画像形成技術により取得することができる。
シミュレートされた治療の連続的ステップの間に根管の幾何学的形状を比較するために、又は、根管の最初の幾何学的形状を、治療の中間状態における幾何学的形状と比較するために、ソフトウェア・アプリケーションを用いることもできる。治療がシミュレートされた歯模型の内部及び外部の幾何学的状に関する情報を捕捉するために必要な画像形成装置は、本発明によるシステムの一部である必要はないが、随意的にその一部とすることができる。本発明は、任意のソフトウェアを格納する非一時的格納媒体も含む。
【００１９】
本発明の実施形態の重要な利点は、歯科専門家に、実行された治療シミュレーションの妥当性に対するフィードバックを提供することである。フィードバックは、直接的なものであり、指導者又はより経験豊富な歯科医による個別の評価を必要としない。
【００２０】
本発明の実施形態の別の利点は、通常は抜歯を必要とするような複雑な解剖学的症例における根管治療の実行可能性試験を可能にすることである。本発明の実施形態のさらに別の利点は、歯内治療器具の操作者間のばらつきを評価するために、同じ症例を、潜在的に様々な人によって、何度でもシミュレーションできることである。
【００２１】
本発明の実施形態のさらに別の重要な利点は、シミュレートされた治療の妥当性の評価を、直接３Ｄで実行することもできることである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】表示された歯模型の画像を示す。
【図２】髄室及び根管を示す、図１に示した同じ模型の断面を示す。
【図３】本発明の実施形態による、高速プロトタイプ作成歯模型を示す。
【図４】図３の高速プロトタイプ作成歯模型に対する歯内治療処置のシミュレーションを示す。
【図５】実在の（ｒｅａｌ  ｌｉｆｅ）症例の医療画像データを示す。
【図６】本発明の実施形態によるシステムの概略図である。
【図７】本発明の実施形態による物理的模型の断面を示す。
【図８】理想的な歯形成と、歯模型に対する治療シミュレーションの間に作成された形成との相対比較を示すように適合された、本発明の実施形態によるシステムを概略的に示す。
【図９】本発明において用いることができるコンピュータ・システムの概略図である。
【図１０】典型的な市販の歯内治療訓練用ブロックを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、特定の実施形態に関して、特定の図面を参照して説明されるが、本発明は、それらに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。
図１０は、典型的な市販の歯内治療訓練用ブロックを示す。
【００２４】
本発明の実施形態は、１つ又はそれ以上の物理的歯模型を含む根管治療シミュレーション・システムに関する。図６は、システム１０の概略的概観を示す。何人かの患者つまり実物そっくりの症例１から３若しくはそれ以上が、システム１０の一部とすることができる。システム１０は、コンピュータ又はコンピュータ・ネットワーク２０及びディスプレイ１８を含むコンピュータベース・システムである。随意的に、システムは、治療のシミュレーションが行われた後、歯模型をデジタル化するための手段（例えば、デジタイザ）を含むこともできる。
【００２５】
本発明の実施形態は、歯内治療シミュレーションで用いるための装置を提供し、装置は、髄室及び根管を含み、積層又は高速プロトタイプ作成技術によって製造され、実在の歯内症例に対応する、少なくとも１つの物理的歯模型１６を含む。歯模型が対応する実在の歯内症例の３Ｄ画像データ１２が取得され用いられる。また、実在の歯内症例の、所望の又は理想的な歯内治療計画１４が利用可能である。
【００２６】
本発明の好ましい最小の実施形態によると、根管治療シミュレーション・システムは、様々な複雑さの１つ又はそれ以上の典型的な実在の歯内症例に対応する、１つ又はそれ以上の物理的歯模型１６を含む（模型に関しては図１、実在症例に関しては図５を参照）。歯模型の設計のために、髄室及び根管を含む天然の歯（抜かれた歯つまり死んだ歯）の３Ｄコンピュータ・モデルが、μＣＴ画像形成、又は十分な解像度を有する任意の他の画像形成技術によって取得される（図２を参照）。十分な解像度とは、根管を視覚化するのに十分な高解像度を意味する。結果として得られる２Ｄスライス画像を処理して（分割及び表面再建）、自然で複雑な３Ｄ形状及びサイズを有する髄室及び根管を表すキャビティを含む歯の３Ｄ表面モデルを生成する。
【００２７】
歯模型の実現された３Ｄ設計は、積層製造技術を用いて、又は、ステレオリソグラフィー、選択的レーザ焼結、溶融積層法、ワックス・プロッティング、選択的レーザ溶融など任意の好適な高速プロトタイプ作成技術を用いて、物理的歯模型を製造するために用いられる（図３を参照）。それぞれの髄室及び根管は、キャビティ又は異なる材料特性をもつ構造体として、歯模型内に存在する（図４を参照）。図７は、製造された高速プロトタイプ作成歯模型の概略断面図を示す。異なる色を用いて、視覚的な指標を提供する。例えば、色３を用いて、理想的形成についてユーザに視覚フィードバックを与える。
【００２８】
積層製造又は高速プロトタイプ作成技術を用いる利点は、ミリング又は鋳型成型などの従来技術を用いては一般に製造できない非常に複雑な内部構造を製作できることである。この実施形態の第１の実施において、歯模型は、透明な材料で製作できる。代替的に、不透明な材料を用いて、実物そっくりの物理的特性又は実物そっくりの放射線不透性をもつ歯内治療用の歯模型を提供できる。前述の歯内治療用の歯模型を製造するこの方法（つまり、高速プロトタイプ作成）は、元の天然の歯の適切な画像が入手可能である限り、任意の実物そっくりの症例を、その複雑さに関係なく、複製できるという利点を有する。
【００２９】
別の好ましい実施形態によると、上述のプロセスは、内部キャビティをもつ歯の任意の３Ｄコンピュータ化モデルから始めることができ、天然の歯の高解像度スキャンを用いて取得された歯の３Ｄコンピュータ・モデルから始めることに限定されない。３Ｄの歯模型は、任意のＣＡＤソフトウェアを用いて、フリー・ハンド描画によって又は天然の歯の統計情報に基づいて生成する、或いは天然の歯をスキャンして取得された３Ｄモデルを適合させること（例えば、スケール・ファクタを適用する、部分的に石灰化した管をシミュレーションするために根管を充填する）により得ることができる。
【００３０】
本発明の別の好ましい実施形態によると、複数の材料及び／又は色を用いて歯内治療用の歯模型を製造することができる高速プロトタイプ作成プロセスが選択される。従って、臨床的に関連する区域を異なる材料／色を用いて区別することにより、シミュレートされた治療の間に直接的に又は治療後に間接的に、歯内治療に関する容易な視覚及び／又は触覚フィードバックができる。従って、歯内治療用の歯模型は、神経構造及び髄室内の歯髄及び根管を模倣する材料を有することができる。別の手法は、高速プロトタイプ作成による歯模型の製造後に、キャビティ内に材料を挿入するための充填技術を用いることである。
【００３１】
本発明の別の好ましい実施形態によると、根管治療シミュレーション・システムは、上述の歯内治療用の歯模型を、１つ又はそれ以上の以下の構成要素、（ｉ）前述の模型の３Ｄ画像データ（例えば、μＣＴスキャン、ＭＲＩスキャン、ＣＡＤモデルなど）、（ｉｉ）例えば、治療済みの根管の３Ｄモデルの形態の最適な治療に関する情報、及び（ｉｉｉ）治療の質の評価のための、未治療及び／又は治療済みの歯模型を３Ｄ及び／又は２Ｄ断面画像のいずれかで視覚化するソフトウェアと組み合わせる。後者のソフトウェアは、システムによって定義された最適な治療と、歯模型に対して実在に行われたシミュレートされた治療との間の相違を定量化するための高度な測定ツールなどの機能を含むこともできる。
【００３２】
図８は、どのようにしてシステムが（例えば、メモリを備えたプロセッサ上で動作するソフトウェア内に実装される場合に）、理想的な歯の形成１４と、歯模型１６に対する治療シミュレーション中に作成された形成との間の相対比較（差分）を可能にするかを概略的に示す。比較は、コンピュータ又はコンピュータ・ネットワーク２０上で行って、ディスプレイ１８上に表示することができる。
【００３３】
根管治療の前、治療中又は後に取得された歯模型の異なる画像の組に対して、ソフトウェアは、同じ歯模型の異なる画像の組の位置合わせ、及び画像の組の間の相違の容易な視覚化を可能する必要がある。
【００３４】
位置合わせに対しては、様々な自動化の程度を有する異なる手法が可能である。例えば、手動の位置合わせプロセスは、入力として、対応する点の対を必要とする。点は、ユーザによって、例えば歯模型上のマウス選択によって入力される。随意的に、手動の位置合わせプロセスを、自動表面又は容積位置合わせアルゴリズムで拡張して、位置合わせプロセスの精度を高めることができる。代替的に、マーカを歯模型内に含ませて、位置合わせプロセスに用いることができる。マーカは、歯模型内部に含まれた放射線不透性マーカ、又は歯模型に付加されたベース・プレート、又は例えば、歯模型に付加されたベース・プレート内に含まれた、画像内で容易に認識できる物理的構造部のいずれかとすることができる。位置合わせに用いられる方法に関係なく、画像の組の間の相違を正確に視覚化することができるように、位置合わせの精度は高いことが重要である。
【００３５】
画像の両方の組の間の相違を視覚化するために、幾つかの手法が可能である。１つの手法によると、それぞれの画像の組に対して３Ｄ表面モデルを生成し、それにより取得された３Ｄモデルを、相違を示すために半透明性を用いて一緒に視覚化する。別の手法において、１つの表面モデルから他の表面モデルまでの距離が計算され、色コードを用いて表面上に視覚化される。さらに別の手法において、３Ｄモデルを、ある方向（ユーザ定義又は自動的決定のいずれか）に対して直角にスライスし、スライス内の輪郭を計算し、異なる色を用いて視覚化する。これらの異なる視覚化技術は、任意の考えられる方法で組み合わせる、又は内部構造つまり髄室及び根管若しくは治療後に形成されたキャビティの３Ｄモデルに対してのみ適用することができる。
【００３６】
図９は、ベルギー、ルーベンのＭａｔｅｒｉａｌｉｓｅ  Ｎ．Ｖ．によって供給される３−ｍａｔｉｃ（登録商標）などのコンピュータ・プログラムを含む、本発明による方法及びシステムに利用することができるコンピュータ・システムの概略図である。映像表示端末１５９、キーボード１５５等のデータ入力手段、及び、マウス１５６等のグラフィック・ユーザ・インターフェース指示手段を含むことができるコンピュータ１５０が示される。コンピュータ１５０は、例えば、ＵＮＩＸ（登録商標）ワークステーション又はパーソナル・コンピュータなど、汎用コンピュータとして実装することができる。
【００３７】
コンピュータ１５０は、米国のＩｎｔｅｌ  Ｃｏｒｐ．によって供給されるＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）プロセッサが一例に過ぎない従来型マイクロプロセッサ等の中央処理装置（「ＣＰＵ」）１５１、及びバス・システム１５４を介して相互接続された多くの他のユニットを含む。バス・システム１５４は、任意の適切なバス・システムとすることができ、上記の図は概略的にとどまる。コンピュータ１５０は、少なくとも１つのメモリを含む。メモリは、ランダム・アクセス・メモリ（「ＲＡＭ」）、読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、及び、当業者には既知のハードディスク等の不揮発性読み出し／書き込みメモリなど、当業者には既知の種々のデータ格納装置のいずれかを含むことができる。例えば、コンピュータ１５０は、ランダム・アクセス・メモリ（「ＲＡＭ」）１５２、読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）１５３、並びに、システム・バス１５４を映像表示端末１５９に接続するためのディスプレイ・アダプタ１５１２、及び、周辺装置（例えば、ディスク及びテープ・ドライブ１５８）をシステム・バス１５４に接続するための随意の入力／出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ１５１１をさらに含むことができる。映像表示端末１５９は、コンピュータ１５０の視覚出力であって、コンピュータ・ハードウェアの技術分野においては周知であるＣＲＴベース映像表示などの任意の好適なディスプレイ装置とすることができる。しかしながら、デスクトップ・コンピュータ、ポータブル又はノートブックベースコンピュータでは、映像表示端末１５９は、ＬＣＤベース又は気体プラズマベースの平面パネル型ディスプレイと置き換えることができる。ディスプレイの他の形態は、歯内治療又はシミュレーションの際に着用する眼鏡とすることができる。コンピュータ１５０は、キーボード１５５、マウス１５６及び随意のスピーカ１５７を接続するためのユーザ・インターフェース・アダプタ１５１０をさらに含む。３−Ｄモデルを表現する関連データを、キーボード１５５を用いて又は格納装置１５８等の格納装置からコンピュータに直接入力することができ、その後、プロセッサは、本発明による方法を実行する。方法の任意の結果は、さらに近い又は離れた場所、例えば印刷又はＣＡＤ／ＣＡＭ処理設備に送信され、コンピュータ１５０によって提供された詳細に従って、（上述の）歯の物理的模型を製造することができる。
【００３８】
印刷システム又はＣＡＤ／ＣＡＭ製造ユニット１５１６も、通信アダプタ１５１７を介して、コンピュータ１５０をインターネット、イントラネット、ローカル若しくはワイド・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ若しくはＷＡＮ）又はＣＡＮ等のデータ・ネットワークに接続するバス１５４に接続することができる。製造ユニット１５１６は、（上述の）物理的模型の製造に適した記述子ファイルを、本発明による歯内治療又はシミュレーションに用いられる物理的模型の形状を確立するためのコンピュータ・プログラムを動作させるコンピュータ１５０から直接受け取るか、又はコンピュータ１５０の出力から導出された値若しくは記述子ファイルを受け取ることができる。代替的に、ユニット１５１６は、関連設計データを、ディスケット、交換可能ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤＲＯＭ等の光学格納装置、磁気テープ又は類似のもの等の好適な信号格納媒体上に間接的に受信することができる。
【００３９】
コンピュータ１５０は、機械可読媒体内に常駐してコンピュータ１５０の動作を指示するグラフィカル・ユーザ・インターフェースも含むことができる。ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１５２、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１５３、磁気ディスケット、磁気テープ又は光学ディスク（最後の３つは、ディスク及びテープ・ドライブ１５８内に配置される）などの任意の好適な機械可読媒体は、グラフィカル・ユーザ・インターフェースを保持することができる。任意の好適なオペレーティング・システム及び関連するグラフィカル・ユーザ・インターフェース（例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、Ｌｉｎｕｘ（登録商標））は、ＣＰＵ１５１に指示することができる。また、コンピュータ１５０は、コンピュータメモリ格納部１５６１内に常駐する制御プログラム１５１７を含む。制御プログラム１５７１は、ＣＰＵ１５１上で実行されると、コンピュータ１５０に本発明の方法のいずれかに関して説明された動作を実行させることができる命令を含む。
【００４０】
コンピュータ１５０は、３Ｄデジタル歯内治療及びシミュレーションのためのコンピュータベースの方法に用いることができ、３Ｄ画像形成装置は、罹患した１本又は複数の歯の画像をデジタル化して画像データを形成するために用いることができる。３Ｄ画像形成装置は、ＣＴスキャナ、ＭＲＩスキャナ又は超音波スキャナ等の容積データ生成のためのものである。
【００４１】
ユーザ・インターフェースは、画像データから咬合アクセスキャビティの形状を抽出し、視覚表示ユニット上に視覚化されるように適合されることが好ましい。ユーザ・インターフェースは、冠状面、矢状面及び／又は横断面の根管の３Ｄ及び断面表示を可能にするように適合されることが好ましい。
【００４２】
当業者であれば、図９に示すハードウェアは、特定の用途によって異なることを理解するであろう。例えば、光ディスク媒体、オーディオ・アダプタ、又は、コンピュータ・ハードウェアの技術分野においては周知のＰＡＬ若しくはＥＰＲＯＭプログラミング・デバイス等のチップ・プログラミング・デバイスなど、他の周辺装置を、既述のハードウェアに加えて、又は、代わりに用いることができる。
【００４３】
図６に示す例において、本発明の方法を実行するためのコンピュータ・プログラム製品を、任意の適切なメモリ内に常駐させることができる。しかしながら、当業者であれば理解するように、本発明は、本発明の機構を種々の形態のコンピュータ・プログラム製品として配布できる、かつ配布を実在に行うために用いられる信号担持媒体の特定の型式に関わらず等しく適用できることが、これまでも、これからも重要であり続ける。コンピュータ可読の信号担持媒体の例は、フロッピー（登録商標）・ディスク及びＣＤ  ＲＯＭ、固体メモリ、テープ格納装置、磁気ディスク等の記録可能型媒体を含む。
【００４４】
従って、本発明は、好適なコンピューティング・デバイス上で実行すると、本発明の方法のいずれかを実行する、ソフトウェア製品も含む。好適なソフトウェアは、Ｃ等の好適な高水準言語でプログラムし、目標のコンピュータ・プロセッサ用の好適なコンパイラでコンパイルすることによって取得することができる。本発明は、例えば目標のプロセッサを含むエンジン等のプロセスエンジンで実行されると、髄室及び根管を含む少なくとも１つの物理的歯模型を提供するコード・セグメントを含む、歯内治療シミュレーション用のソフトウェアを含む。ソフトウェアは、積層製造又は高速プロトタイプ作成技術を用いて製造し、実在の歯内症例に対応させることができるように適合させることができる。ソフトウェアは、冠部、根部、並びに髄室及び根管の複雑な幾何学的形状を模倣する内部髄室及び根管を含む解剖学的形状を備えた物理的歯模型の製造ができるように適合させることができる。ソフトウェアは、製造された物理的歯模型が、治療の妥当性の視覚表示を有するように適合させることができる。表示は、視覚フィードバックを提供する、物理的歯模型の色によって提供することができ、ソフトウェアは、このような色を可能にするように適合させることができる。
【００４５】
ソフトウェアは、物理的歯模型を第１の材料で製造し、１つ又はそれ以上の根管を第２の材料で充填し、これにより、物理的特性に関して根管構造を模倣するように、又は、歯内清掃及び成形プロセスの完全性を検証するための視覚フィードバックとして用いるように適合させることができる。
【００４６】
ソフトウェアは、物理的模型の未治療の内部髄室及び根管を１つの色で製造するように設定することができ、根管成形の間の歯内治療において除去する必要がある材料の殻は、別の色で製造されるように適合させることができる。ソフトウェアは、歯模型が対応する実在の歯内症例の３Ｄ画像データの使用ができるように適合させることができる。ソフトウェアは、前述の実在の歯内症例を利用することができる、理想的な歯内治療計画を活用するように適合させることができる。
【００４７】
ソフトウェアは、（ｉ）前述の模型の３Ｄ画像データ、（ｉｉ）例えば、治療済みの根管の３Ｄモデルの形態の、最適な治療に関する情報、及び（ｉｉｉ）治療の質の評価のために、未治療及び／又は治療済みの歯模型を３Ｄ及び／又は２Ｄ断面画像のいずれかで視覚化するためのソフトウェア、うちのいずれか又はこれらの任意の組み合わせを用いて動作するように適合させることができる。３Ｄ画像データは、μＣＴスキャン、ＭＲＩスキャン、ＣＡＤモデルのうちのいずれか１つ又はそれ以上とすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年1月21日(2014.1.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯内治療シミュレーションのための装置であって、
積層製造又は高速プロトタイプ作成技術を用いて製造され、互いに平行な一連の層を含み、かつ実在の歯内症例に対応する、髄室及び根管を含む少なくとも１つの物理的歯模型を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記物理的歯模型は、冠部、根部、並びに前記髄室及び前記根管の複雑な幾何学的形状を模倣する内部髄室及び根管を含む、解剖学的形状を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記物理的歯模型は、前記治療の妥当性の視覚表示を有することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記表示は、視覚フィードバックを与える、前記物理的歯模型における色によって与えられることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記物理的歯模型は第１の材料で製造され、１つ又はそれ以上の根管は第２の材料で充填され、これにより、物理的特性に関して根管構造を模倣し、又は、歯内清掃及び成形プロセスの完全性を検証するための視覚フィードバックとして用いられることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記物理的模型の未治療の内部髄室及び根管は１つの色で製造され、前記根管成形の際の前記歯内治療において除去する必要がある材料の殻は別の色で製造されることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記歯模型が対応する前記実在の歯内症例の３Ｄ画像データを含むことを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
理想的な歯内治療計画は、前記実在の歯内症例を利用可能であることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
以下の構成要素、即ち、（ｉ）前記模型の３Ｄ画像データ、（ｉｉ）例えば、治療済みの根管の３Ｄモデルの形態の、最適な治療に関する情報、及び（ｉｉｉ）治療の質の評価のために、未治療の及び／又は治療済みの歯模型を３Ｄ及び／又は２Ｄ断面画像のいずれかで視覚化するためのソフトウェアのうちの１つ又はそれ以上とさらに組み合わされることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記３Ｄ画像データは、μＣＴスキャン、ＭＲＩスキャン、ＣＡＤモデルのうちの１つ又はそれ以上であることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
歯内治療シミュレーションのための装置を作成するための方法であって、
髄室及び根管を含む少なくとも１つの物理的な歯模型を生成するステップと、
前記物理的歯模型を積層製造又は高速プロトタイプ作成技術を用いて製造し、互いに平行な一連の層を含むようにし、実在の歯内症例に対応させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記歯模型が対応する前記実在の歯内症例の３Ｄ画像データを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
理想的な歯内治療計画は、前記実在の歯内症例を利用可能であることを特徴とする、請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
（ｉ）前記模型の３Ｄ画像データ、（ｉｉ）例えば治療済みの根管の３Ｄモデルの形態の最適な治療に関する情報、及び（ｉｉｉ）治療の質の評価のための、３Ｄ及び／又は２Ｄ断面画像のいずれかでの未治療及び／又は治療済みの歯模型の視覚化を生成するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１１〜請求項１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の装置を製造するためのシステムであって、
コンピュータ・ネットワーク、及び、積層製造又は高速プロトタイプ作成設備を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１６】
理想的な形成に関する情報は、シミュレートされた歯の治療を、前記理想的な形成の２Ｄ断面又は３Ｄに関して、２Ｄ断面又は３Ｄで視覚化するソフトウェアを用いて、前記システムに組み込まれることを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記治療は、シミュレートされた歯根治療であることを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記視覚化は、それぞれの相違の質的及び／又は量的図示を含むことを特徴とする、請求項１５〜請求項１７のいずれかに記載のシステム。
【請求項１９】
前記シミュレートされた根管治療の後の前記歯模型の画像は、例えば（ＣＢ）ＣＴ又はμＣＴのような異なる画像形成技術から取得されるタイプのものであることを特徴とする、請求項１５〜請求項１８のいずれかに記載のシステム。
【請求項２０】
前記システムは、前記シミュレートされた治療における連続的ステップの間に前記根管の幾何学的形状を比較するように、又は、前記根管の最初の幾何学的形状を、治療の中間状態における幾何学的形状と比較するように適合されることを特徴とする、請求項１５〜請求項１９のいずれかに記載のシステム。
【請求項２１】
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の方法、又は、請求項１５〜請求項２０のいずれかに記載のシステムを実施するためのコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２２】
請求項２１に記載のコンピュータ・プログラム製品を格納する非一時的機械可読格納媒体。
【国際調査報告】
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