(57)【要約】【課題】非侵襲で、インプラント全周囲の三次元的な骨吸収量を正確に評価可能とする。【解決手段】歯科インプラント手術後のインプラントを含む患部周囲の３次元画像を入力する術後画像入力ステップS101と、インプラントを含む患部周囲の任意時間経過後の３次元画像を入力する診断対象画像入力ステップS102と、インプラントを含む患部周囲の３次元画像に対し、インプラント軸を基準とした所定空間中のインプラント埋設に係る骨体積を算出する体積算出ステップS104〜S110と、術後画像入力ステップS101及び診断対象画像入力ステップS102で入力した３次元画像それぞれに対して体積算出ステップS104〜S110で体積を算出させ、算出された２つの体積から骨吸収量を算出する骨吸収量算出ステップS113，S114とをコンピュータに実行させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯科インプラント手術後のインプラントを含む患部周囲の３次元画像を入力する術後画像入力ステップと、
上記術後画像入力ステップで入力したインプラントを含む患部周囲の任意時間経過後の３次元画像を入力する診断対象画像入力ステップと、
インプラントを含む患部周囲の３次元画像に対し、インプラント軸を基準とした所定空間中のインプラント埋設に係る骨体積を算出する体積算出ステップと、
上記術後画像入力ステップ及び上記診断対象画像入力ステップで入力した各３次元画像それぞれに対して上記体積算出ステップで体積を算出させ、算出された２つの体積から骨吸収量を算出する骨吸収量算出ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とする歯科インプラント手術後の骨吸収量計測プログラム。
【請求項２】
上記骨吸収量算出ステップで算出した骨吸収量を２次元画像で計測した高さ値に換算する高さ換算ステップをさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の歯科インプラント手術後の骨吸収量計測プログラム。
【請求項３】
上記術後画像入力ステップ及び診断対象画像入力ステップは、複数の２次元画像を積層した３次元画像を入力し、
上記３次元画像を構成する複数の２次元画像の個々に対してインプラント埋設に係る骨体積部分を補正する補正ステップをさらに具備し、
上記体積算出ステップは、上記補正ステップで補正後の３次元画像から骨体積を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の歯科インプラント手術後の骨吸収量計測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科インプラント手術後の骨吸収量計測プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９８年にトロント会議でコンセンサスがとられた歯科インプラントの成功の基準の一つに、機能開始一年以降の経年的な一年ごとの垂直的骨吸収は平均０．２［ｍｍ］以下である、という項目がある。
【０００３】
歯科インプラント埋入時の処置が正しくなされていない場合、数年が経過するとインプラント体に接する歯槽骨に骨吸収が発生し、インプラントを把持することが困難となる。そのため、インプラント体に接する歯槽骨の垂直的骨吸収量を経過年数に従って確認することは予防処置として重要である。この種の技術に関し、各種提案がなされている。（例えば、非特許文献１及び非特許文献２）
現行の垂直的骨吸収の計測方法はＸ線透視画像による二次元的な評価と、ポケットプローベによる侵襲を伴う計測のみである．
Ｘ線透視画像による二次元的な垂直的骨吸収の算出方法は、以下のような手法で行なわれている。
【０００４】
まず、同一条件で撮影された術後の二次元Ｘ線透視画像と数年経過後の二次元Ｘ線透視画像を用意する。画像上で、インプラントの頂上部すなわちアバットメントとの連結部分からインプラント体側面に沿って下方に垂線を引き、骨の存在する位置までの距離を求める。この距離を術後と数年経過後とで比較することで、インプラント体に接している歯槽骨の減少距離を測定している。
【０００５】
年間垂直的骨吸収が０．２［ｍｍ］以下という基準を満たしていれば、インプラント体は上記トロント会議における成功基準を満たし、健康状態を維持していると判断される。なお、ある計測方法を用いた骨量の有無のチェック手法は、同一の患者に対して同じ手法が一貫して適用される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】"Comparison of Cone-Beam Imaging with Orthopantomography and Computerized Tomography for Assesment in Presurgical Implant Dentistry" Timo Dreseidler et al, P.216-P.225, The International Journal of Oral & Maxillofacial Implants, Volume 24, Number 2, 2009.
【非特許文献２】"Immediate and early loading of Straumann implants with a chemically modified surfice (SLActive) in the posterior mandible and maxilla: 1-year results from aprospective multicenter study" Jeffrey Ganeles et al, P.1119-P.1128, Clin. Oral Impl. Res. 19, 2008, The Authors. Journal compilation.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記前者の二次元Ｘ線透視画法は、計測範囲が部分的であり、正確性を欠いている。また上記後者のポケットプローベによる検査法は、全周を計測できるが、インプラント体を傷つけて細菌感染を惹起する虞がある。
【０００８】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、非侵襲で、且つインプラント全周囲の三次元的な骨吸収量を正確に評価することが可能な歯科インプラント手術後の骨吸収量計測プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、歯科インプラント手術後のインプラントを含む患部周囲の３次元画像を入力する術後画像入力ステップと、上記術後画像入力ステップで入力したインプラントを含む患部周囲の任意時間経過後の３次元画像を入力する診断対象画像入力ステップと、インプラントを含む患部周囲の３次元画像に対し、インプラント軸を基準とした所定空間中のインプラント埋設に係る骨体積を算出する体積算出ステップと、上記術後画像入力ステップ及び上記診断対象画像入力ステップで入力した各３次元画像それぞれに対して上記体積算出ステップで体積を算出させ、算出された２つの体積から骨吸収量を算出する骨吸収量算出ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、非侵襲で、且つインプラント全周囲の三次元的な骨吸収量を正確に評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る歯科インプラント手術後の骨吸収量計測プログラムをインストールしたパーソナルコンピュータのハードウェア構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態に係る骨吸収量計測プログラムの処理内容を示すフローチャート。
【図３】同実施形態に係るインプラントを含む周辺の断層画像を例示する図。
【図４】同実施形態に係るインプラントを含む周辺の断層画像を例示する図。
【図５】同実施形態に係るインプラントを含む周辺の断層画像を例示する図。
【図６】同実施形態に係るインプラントを含む周辺の断層画像を例示する図。
【図７】同実施形態に係るインプラントを含む周辺の断層画像を例示する図。
【図８】同実施形態に係るインプラントを含む周辺の断層画像を例示する図。
【図９】同実施形態に係るインプラントを含む周辺の断層画像を例示する図。
【図１０】同実施形態に係るインプラントを含む周辺の断層画像を例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。  
図１は、歯科インプラント手術後の骨吸収量計測プログラムをインストールしたパーソナルコンピュータ（以下「ＰＣ」）１０のハードウェア構成を示す。各種処理制御を司るＣＰＵ１１とフロントサイドバスＦＳＢを介してノースブリッジ１２が接続される。
【００１３】
このノースブリッジ１２は、さらにメモリバスＭＢを介してメインメモリ１３と、またグラフィクスインタフェースＡＧＰを介してグラフィックコントローラ１４及びグラフィックメモリ１５と接続される他、サウスブリッジ１６とも接続され、主としてこれらの間での入出力制御を実行する。
【００１４】
サウスブリッジ１６は、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓバス１７、キーボード／マウス１８、ビデオエンコーダ１９、ハードディスク装置（ＨＤＤ）２０、ネットワークインタフェース（Ｉ／Ｆ）２１、及びマルチディスクドライブ２２と接続され、主としてこれら周辺回路とノースブリッジ１２との間の入出力制御を行なう。
【００１５】
上記ハードディスク装置２０内に、ＯＳ（オペレーティングシステム）と各種のアプリケーションプログラム、各種のデータファイル等に加えて、歯科インプラント手術後の骨吸収量計測プログラム等が予めインストールされているものとする。
【００１６】
なお、上記ビデオエンコーダ１９は、与えられたデジタル値の画像信号からアナログ値の画像信号であるＲＧＢビデオ信号を生成して出力し、ここでは図示しないディスプレイ部に送ることで、画像が表示される。
【００１７】
また、上記マルチディスクドライブ２２は、例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）規格、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）規格に則った光ディスク媒体の再生と記録が可能であり、後述するヘリカル型Ｘ線ＣＴ装置、コーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置で取得した断層写真等を記録した光ディスク媒体を再生して読出すことで、患者の口蓋の断層３次元形状データを入力してハードディスク装置２０に記録可能とする。
【００１８】
なお、これらＰＣ１０を構成する個々の要素は、きわめて一般的な周知の技術であるのでその説明は省略するものとする。
【００１９】
次に上記実施形態の動作について説明する。  
本プログラムの実行の前準備として、予めインプラント埋入手術を行なった患部のＸ線ＣＴ画像の撮影を行なう。撮影はヘリカル型Ｘ線ＣＴ装置、あるいはコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置にて行なう。
【００２０】
例えば、スライス間隔が０．１２５［ｍｍ］でピクセルスケールが０．１２５［ｍｍ］である場合、１ピクセルあたりの誤差は０．００１９５３１２５［ｍｍ3］となる。
【００２１】
一方で、骨吸収が発生する程度の期間、例えば１年を経て、再度同条件にてヘリカル型Ｘ線ＣＴ装置、あるいはコーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置にて患部の撮影を行なう。
【００２２】
本実施形態のＰＣ１０では、上記術後の患部画像、及び診断対象とする期間経過後の患部画像の２次元断層写真の画像データがマルチディスクドライブ２２あるいはハードディスク装置２０に予め記憶されているものとする。
【００２３】
本実施形態によるプログラム実行時には、まず上記術後と診断対象とする期間経過後の各画像データをマルチディスクドライブ２２あるいはハードディスク装置２０に記憶して随時読出し可能としておく（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。
【００２４】
次いで、まず術後の患部画像を読出し（ステップＳ１０３）、それら２次元断層画像から３次元画像を構築した上で、そのＳａｇｉｔｔａｌ面、及びＣｏｒｏｎａｌ面それぞれで画像中のインプラントの軸を設定する。
【００２５】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、その際の画像を例示するもので、図中のインプラントの中心軸部をＩＡとする。当該軸ＩＡを設定後、以後の画像を図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように上記インプラント軸ＩＡを基準としたものに変更する（ステップＳ１０４）。
【００２６】
次に、インプラントのサイズに合わせた仮想的な計測ソケットを選択し、インプラントの位置を基準として画像中に重畳所定表示させる（ステップＳ１０５）。
【００２７】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）は当該ソケットＳＣを選択して表示させた状態を例示するものである。ここでは、図示する如く円柱状の直径１０．０［ｍｍ］、深さ１４．０［ｍｍ］のソケットＳＣを用いた例を示している。
【００２８】
こうして選択したソケットＳＣ内で、骨の輝度値に対応する三次元領域をカバーするマスクデータを作成する（ステップＳ１０６）。  
図６はこのとき再生されるマスクデータをハッチングで示すものである。この状態では、まだ骨吸収とは直接関係ない部分で、骨の輝度値が低いためにマスクされていない部分が存在している。
【００２９】
そのため、計測の誤差を軽減するために、骨吸収部とは直接関係のない部分、図７中のラインＣＬより下の部分に関しては、円柱状のソケットＳＣの内部における領域を骨が存在していない領域もすべて骨が存在しているものと仮想して図８に示すようにマスクで塗りつぶす（ステップＳ１０７）。
【００３０】
次いで、上記３次元画像を構成する個々の２次元断層（スライス）画像についても、本プログラムが予め有するマスク描画ツールを使ってマスクの補正を行なう（ステップＳ１０８）。すなわち、上述した方法によってマスクを作成するが、コーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置を使って得た画像データの場合には、輝度の揺らぎがあり、本来は骨である部分にマスクがかからない部分が発生する可能性がある。そのため、最終的にはユーザが上記キーボード／マウス１８を用いて手作業によるオペレートでそのような不完全な部分の修正処理を行なう。
【００３１】
図９中の円部ＣＡで囲まれている小さな箇所は、本来は骨であるにも関わらず、輝度が低いために骨とは認識されず、マスクがかかっていない。そのため、図１０に示すように本プログラムのマスク描画ツールを使って塗りつぶしを行なう。この処理は３次元画像を構成する個々の２次元画像スライスすべてに対して行なう（ステップＳ１０９）。
【００３２】
上記ステップＳ１０９で２次元画像すべてに対するマスク処理を終えたと判断すると、次いでピクセル・スケールとスライス・ピッチとから１ピクセル当たりのボクセルサイズを求め、マスク部分の体積を算出する（ステップＳ１１０）。
【００３３】
例えば、ピクセル・スケールが０．１２５［ｍｍ］、スライス・ピッチが０．１２５［ｍｍ］であった場合、１ボクセルの体積は  
0.125×0.125×0.125=0.001953125(mm3)  
となる。このボクセル体積を使って、上記ステップＳ１０６〜Ｓ１０９の固定で、ソケットＳＣ内のマスクで塗りつぶされた領域のピクセル数分だけ積算することでマスク体積を算出することができる。  
こうして算出したマスク部分は、術後のインプラントに対するものとして保持しておく。
【００３４】
次いで、上記マスク部分の体積計算が診断対象となる期間経過後の患部画像に対するものではないことを確認すると（ステップＳ１１１）、あらためて診断対象とする期間経過後の患部画像を読出した上で（ステップＳ１１２）、同様にマスク体積を算出するべく、上記ステップＳ１０４からの処理を再度実行する。
【００３５】
そして、期間経過後の患部画像からもマスク体積を算出すると、上記ステップＳ１１１でそれを確認し、続いて術後と期間経過後それぞれに算出したマスク体積から、骨吸収量を算出する（ステップＳ１１３）。
【００３６】
現在、骨吸収の体積に基準値はないため、二次元で計測した際の高さに換算する必要がある（ステップＳ１１４）。その換算の方法を以下に示す。
【００３７】
例えば体積の差分が２．５［ｍｍ3］であった場合、骨吸収による高さの低下は、例えば  
2.5(mm3) / (52 (mm) - 2.12  (mm))π ＝ 0.00722(mm)  
（但し、5 (mm)：円筒ソケットの半径、  
2.1 (mm)：インプラント体の半径。）  
のような計算で求めることができる。
【００３８】
上記計算によれば、インプラント体の周囲２．９［ｍｍ］のドーナツ状の歯槽骨において、平均０．００７２２［ｍｍ］だけ垂直的骨吸収が生じたことになる。
【００３９】
上記の例では、得られた垂直的骨吸収の値が、現在指標となっている年間垂直的骨吸収である０．２［ｍｍ］と比較しても充分に小さいものである。そのため歯科医師は、上記のように算出された結果を参照して、適切にインプラントが埋入されていたことが判断できる。
【００４０】
以上詳述した如く本実施形態によれば、Ｘ線ＣＴ装置で得た画像データを基としているために非侵襲で、且つインプラントの全周囲にわたる三次元的な骨吸収量の評価が可能である。すなわち、該画像中の顎骨に埋入したインプラント体自体の形状変化がないことを利用し、インプラントの位置を基準として、その周囲の一定の三次元的空間領域における骨体積を計測することで、きわめて正確に骨吸収量を算出することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、計側ソケットの直径、及び深さの設定を任意に変更し、インプラント体周囲の歯槽骨の測定領域を自由に設定することが可能である。
【００４２】
その場合、計測ソケットの中心には、インプラント体の各メーカにより提供される、インプラントシンボル（そのインプラントの形状、体積に押した画像データ）を配置することで、本プログラム上でのソケットとの重ね合わせを容易にすることができる。
【００４３】
なお、参考までに、各種歯科Ｘ線診断機器における被曝量（単位は［μＳｖ(マイクロシーベルト)］を列記しておくと、  
一年間に自然界で被爆するＸ線量    ：２４００［μＳｖ］  
医科用Ｘ線ＣＴ装置で顎骨撮影時    ：２００〜５００［μＳｖ］  
ＣＢＣＴ(歯科用コーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置）で  
８０［ｍｍ］×８０［ｍｍ］の範囲撮影時：１００［μＳｖ］未満  
胸部Ｘ線撮影                      ：  ５０［μＳｖ］  
パノラマＸ線写真                  ：  ４０［μＳｖ］  
デンタルＸ線写真                  ：  １５［μＳｖ］  
デジタルパノラマＸ線写真          ：    ３〜９［μＳｖ］  
デジタルデンタルＸ線写真          ：    ８［μＳｖ］  
であり、  
ＣＢＣＴ(歯科用コーンビーム型Ｘ線ＣＴ装置）で  
４０［ｍｍ］×４０［ｍｍ］の範囲撮影時：１１［μＳｖ］※１  
：３１〜５０［μＳｖ］※2  
（※１：Provisional guidelines 2009、  
※２：T Okano Dentomaxillofacial Radiology (2009) 38, 79−85 )  
となる。
【００４４】
したがって、３次元歯科用Ｘ線ＣＴ装置（モリタ社製：３ＤＸ  ＭＵＬＴＩ−ＩＭＡＧＥ  ＭＩＣＲＯ  ＣＴ）の４０［ｍｍ］×４０［ｍｍ］の範囲でのＣＴ撮影におけるＸ線被曝量は、従来の二次元Ｘ線透視画法に用いられるデジタルレントゲン撮影時の被曝量の三倍程度なので、得られる情報量の多さを評価すると、医療倫理的にもなんら問題がないものと考えられる。
【００４５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００４６】
１０…パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、１１…ＣＰＵ、１２…ノースブリッジ、１３…メインメモリ、１４…グラフィックコントローラ、１５…グラフィックメモリ、１６…サウスブリッジ、１７…ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓバス、１８…キーボード／マウス、１９…ビデオエンコーダ、２０…ハードディスク装置（ＨＤＤ）、２１…ネットワークインタフェース、２２…マルチディスクドライブ、ＡＧＰ…グラフィクスインタフェース、ＦＳＢ…フロントサイドバス、ＭＢ…メモリバス。
【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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