(57)【要約】【課題】術者が適切な歯科手術を行うことができる歯科手術支援システム及びプログラムを提供する。【解決手段】記憶部１０は、歯科手術に関連する歯Ｔの切削前３次元形状データ１０Ａを記憶する。検出部１１は、歯科手術を行う術者Ｄから見た歯Ｔの向き及び大きさに関する情報を検出する。投影像生成部１２は、記憶部１０に記憶された歯Ｔの切削前３次元形状データ１０Ａと検出部１１で検出された歯Ｔの向き及び大きさに関する情報とに基づいて、術者Ｄから見た歯Ｔの見かけの３次元形状を特定し、その３次元形状に応じて術者Ｄを支援する情報を含む投影像Ｉを生成する。投影部１３は、投影像生成部１２で生成された投影像Ｉを、歯Ｔに投影する。【選択図】図１
2019097851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯科手術に関連する部位の３次元形状に関する情報を記憶する記憶部と、
歯科手術を行う術者から見た前記部位の向き及び大きさに関する情報を検出する検出部と、
前記記憶部に記憶された前記部位の３次元形状に関する情報と前記検出部で検出された前記部位の向き及び大きさに関する情報とに基づいて、前記術者から見た前記部位の見かけの３次元形状を特定し、その３次元形状に応じて前記術者を支援する情報を含む投影像を生成する投影像生成部と、
前記投影像生成部で生成された投影像を、前記部位に投影する投影部と、
を備える歯科手術支援システム。
【請求項２】
前記術者から見た前記部位を互いに視差のある状態で撮像する複数のカメラと、
前記投影像を投影するプロジェクタと、
を備え、
前記カメラ及び前記プロジェクタは、
前記術者の頭部に装着される装着具に取り付けられるか、前記術者が前記部位を観察するのに用いるマイクロスコープに組み込まれている、
請求項１に記載の歯科手術支援システム。
【請求項３】
前記記憶部に記憶される前記部位の３次元形状に関する情報には、前記部位において切削対象となる領域との位置関係が変わらず、互いに識別可能な少なくとも３つのマーカの位置情報が含まれ、
前記検出部は、
前記術者から見た前記部位の向き及び大きさに関する情報として、前記術者から見た少なくとも３つのマーカの現在の位置情報を検出し、
前記投影像生成部は、
前記記憶部に記憶された少なくとも３つのマーカの位置情報と前記検出部で検出された少なくとも３つのマーカの現在の位置情報とに基づいて、前記術者が見た前記部位の見かけの３次元形状を特定し、
特定された前記部位の３次元形状に基づいて、前記術者を支援する情報を含む投影像を生成する、
請求項１又は２に記載の歯科手術支援システム。
【請求項４】
前記検出部は、
前記部位の向き及び大きさに関する情報として、前記部位において切削対象となる領域との位置関係が変わらない少なくとも３つの前記部位の特徴点の現在の位置情報を検出し、
前記投影像生成部は、
前記記憶部に記憶された少なくとも３つの前記部位の特徴点の位置情報と前記検出部で検出された少なくとも３つの特徴点の現在の位置情報とに基づいて、前記術者が見た前記部位の見かけの３次元形状を特定し、
特定された前記部位の３次元形状に基づいて、前記術者を支援する情報を含む投影像を生成する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の歯科手術支援システム。
【請求項５】
前記記憶部に記憶された前記部位の３次元形状に関する情報に基づいて、術後の前記部位の３次元形状に関する情報を生成する切削後データ生成部を備え、
前記記憶部は、
術後の前記部位の３次元形状に関する情報を記憶し、
前記投影像生成部は、
前記記憶部に記憶された術後の前記部位の３次元形状に関する情報に基づいて、前記投影像として、前記部位における切削する部分と、切削しない部分とを区別する像を生成する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の歯科手術支援システム。
【請求項６】
前記投影像生成部は、
前記投影像として、前記部位に対する術具の姿勢又は位置に関する指標を生成する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の歯科手術支援システム。
【請求項７】
コンピュータを、
歯科手術に関連する部位の３次元形状に関する情報を記憶する記憶部、
歯科手術を行う術者から見た前記部位の向き及び大きさに関する情報を検出する検出部、
前記記憶部に記憶された前記部位の３次元形状に関する情報と前記検出部で検出された前記部位の向き及び大きさに関する情報とに基づいて、前記術者から見た前記部位の見かけの３次元形状を特定し、その３次元形状に応じて前記術者を支援する情報を含む投影像を生成する投影像生成部、
前記投影像生成部で生成された投影像を、前記部位に投影する投影部、
として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科手術支援システム及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯の切削（広義の切削であり、研削又は研磨も含まれる）に用いるハンドピースは、臨床に欠かせない基本的な治療機器の１つである。ハンドピースは、現在までその出力や耐久性などの面において改良が積み重ねられ、高い切削性能を有するようになってきている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１７６２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ハンドピースは、あくまで歯科医師（術者）が手に持って操作するものである。そのため、ハンドピースによって切削した歯の仕上がりは術者の技量に大きく左右されるという問題が残されたままである。このことは、歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭ（Computer Aided Design/Computer Aided Manufacture）システムを用いても変わるものではない。歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、口腔内に装着される修復物や補綴物の設計及び製造に用いられるものであり、ハンドピースを用いた術者の操作を支援するものではないからである。
【０００５】
現在、歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを製造・販売する企業からハンドピースによる歯の削り方に関する資料が提供されている。しかしながら、術者は、削り過ぎなのか削り足らないのかを目測で判断しているのが現状である。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、術者が適切な歯科手術を行うことができる歯科手術支援システム及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る歯科手術支援システムは、
歯科手術に関連する部位の３次元形状に関する情報を記憶する記憶部と、
歯科手術を行う術者から見た前記部位の向き及び大きさに関する情報を検出する検出部と、
前記記憶部に記憶された前記部位の３次元形状に関する情報と前記検出部で検出された前記部位の向き及び大きさに関する情報とに基づいて、前記術者から見た前記部位の見かけの３次元形状を特定し、その３次元形状に応じて前記術者を支援する情報を含む投影像を生成する投影像生成部と、
前記投影像生成部で生成された投影像を、前記部位に投影する投影部と、
を備える。
【０００８】
この場合、前記術者から見た前記部位を互いに視差のある状態で撮像する複数のカメラと、
前記投影像を投影するプロジェクタと、
を備え、
前記カメラ及び前記プロジェクタは、
前記術者の頭部に装着される装着具に取り付けられるか、前記術者が前記部位を観察するのに用いるマイクロスコープに組み込まれている、
こととしてもよい。
【０００９】
前記記憶部に記憶される前記部位の３次元形状に関する情報には、前記部位において切削対象となる領域との位置関係が変わらず、互いに識別可能な少なくとも３つのマーカの位置情報が含まれ、
前記検出部は、
前記術者から見た前記部位の向き及び大きさに関する情報として、前記術者から見た少なくとも３つのマーカの現在の位置情報を検出し、
前記投影像生成部は、
前記記憶部に記憶された少なくとも３つのマーカの位置情報と前記検出部で検出された少なくとも３つのマーカの現在の位置情報とに基づいて、前記術者が見た前記部位の見かけの３次元形状を特定し、
特定された前記部位の３次元形状に基づいて、前記術者を支援する情報を含む投影像を生成する、
こととしてもよい。
【００１０】
前記検出部は、
前記部位の向き及び大きさに関する情報として、前記部位において切削対象となる領域との位置関係が変わらない少なくとも３つの前記部位の特徴点の現在の位置情報を検出し、
前記投影像生成部は、
前記記憶部に記憶された少なくとも３つの前記部位の特徴点の位置情報と前記検出部で検出された少なくとも３つの特徴点の現在の位置情報とに基づいて、前記術者が見た前記部位の見かけの３次元形状を特定し、
特定された前記部位の３次元形状に基づいて、前記術者を支援する情報を含む投影像を生成する、
こととしてもよい。
【００１１】
前記記憶部に記憶された前記部位の３次元形状に関する情報に基づいて、術後の前記部位の３次元形状に関する情報を生成する切削後データ生成部を備え、
前記記憶部は、
術後の前記部位の３次元形状に関する情報を記憶し、
前記投影像生成部は、
前記記憶部に記憶された術後の前記部位の３次元形状に関する情報に基づいて、前記投影像として、前記部位における切削する部分と、切削しない部分とを区別する像を生成する、
こととしてもよい。
【００１２】
前記投影像生成部は、
前記投影像として、前記部位に対する術具の姿勢又は位置に関する指標を生成する、
こととしてもよい。
【００１３】
本発明の第２の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
歯科手術に関連する部位の３次元形状に関する情報を記憶する記憶部、
歯科手術を行う術者から見た前記部位の向き及び大きさに関する情報を検出する検出部、
前記記憶部に記憶された前記部位の３次元形状に関する情報と前記検出部で検出された前記部位の向き及び大きさに関する情報とに基づいて、前記術者から見た前記部位の見かけの３次元形状を特定し、その３次元形状に応じて前記術者を支援する情報を含む投影像を生成する投影像生成部、
前記投影像生成部で生成された投影像を、前記部位に投影する投影部、
として機能させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、術者を支援する情報を含む投影像を、歯科手術に関連する部位に投影する。このようにすれば、術者がその部位から視線をそらさずに、支援する情報を見ながら歯科手術を行うことができる。この結果、術者が適切な歯科手術を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る歯科手術支援システムの斜視図である。
【図２】図１の情報処理装置のハードウエア構成を示すブロック図である。
【図３】切削前の歯の３次元形状と切削後の歯の３次元形状とを示す斜視図である。
【図４】術者と歯との位置関係を示す図である。
【図５】左のカメラの撮像視野と、右のカメラの撮像視野との関係を示す模式図である。
【図６】歯の３つの特徴点の一例を示す図である。
【図７】歯に投影される投影像の一例を示す図である。
【図８】図１の情報処理装置のフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２に係る歯科手術支援システムのマイクロスコープの光学系の構成を示す図である。
【図１０】図９のマイクロスコープの変形例１を示す図である。
【図１１】図９のマイクロスコープの変形例２を示す図である。
【図１２】投影像の変形例を示す図である。
【図１３】マーカを用いて歯の向き及び大きさを検出する場合を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一又は対応する部分には同一の符号を付している。
【００１７】
実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１について説明する。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態に係る歯科手術支援システム１は、歯科医師（以下、「術者」という）Ｄが、手術に関連する部位としての患者の歯Ｔ（手術の対象）を、例えばハンドピース２を用いて切削する場合に用いられる。術者Ｄは、頭部Ｈに装着具としてメガネ３を装着しつつ、ハンドピース２を操作して歯Ｔを見ながら切削する。ここで、手術に関連する部位とは、手術の対象となる歯Ｔであってもよいし、歯Ｔを含む周辺の領域であってもよい。
【００１９】
メガネ３には、２台のカメラ４と、プロジェクタ５とが取り付けられている。カメラ４は、術者Ｄの視線の先にある領域（ここでは、歯Ｔ及びその周辺領域）を撮像する。カメラ４はそれぞれメガネ３の両端に設けられ、視差を有しているので、２台のカメラ４の撮像結果から、歯Ｔ及びその周辺領域に関する３次元の位置情報を得ることができる。
【００２０】
プロジェクタ５は、メガネ３の中央部分に設けられており、歯Ｔに、術者Ｄを支援する情報を含む投影像Ｉを投影する。これにより、術者Ｄは、歯Ｔに投影された投影像Ｉを見ながら、ハンドピース２を用いて歯Ｔを切削することができる。これにより、歯Ｔが正確に切削され、適切な歯科手術が実現される。
【００２１】
歯科手術支援システム１は、カメラ４の撮像結果に基づいて、プロジェクタ５が投影する投影像Ｉを生成する情報処理装置６を備える。情報処理装置６は、プログラムによって動作するコンピュータである。
【００２２】
図２に示すように、情報処理装置６は、ハードウエア構成として、内部バス２０と、制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３及び通信部２４を備える。主記憶部２２、外部記憶部２３及び通信部２４はいずれも内部バス２０を介して制御部２１に接続されている。
【００２３】
制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成されている。このＣＰＵが、外部記憶部２３に記憶され主記憶部２２にロードされたプログラム２９を実行することにより、情報処理装置６の各構成要素が実現される。
【００２４】
主記憶部２２は、ＲＡＭ（Random-Access Memory）等から構成されている。主記憶部２２には、外部記憶部２３に記憶されているプログラム２９がロードされる。この他、主記憶部２２は、制御部２１の作業領域（データの一時記憶領域）として用いられる。
【００２５】
外部記憶部２３は、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）  Ｄｉｓｃ等の不揮発性メモリから構成される。外部記憶部２３には、制御部２１に実行させるためのプログラム２９があらかじめ記憶されている。また、外部記憶部２３は、制御部２１の指示に従って、このプログラム２９の実行の際に用いられるデータを制御部２１に供給し、制御部２１から供給されたデータを記憶する。
【００２６】
通信部２４は、シリアルインターフェイス又はパラレルインターフェイスから構成されている。通信部２４は、通信ネットワークを介してカメラ４及びプロジェクタ５と接続されており、カメラ４から画像データを受信するとともにプロジェクタ５に投影像Ｉの映像データを送る。
【００２７】
情報処理装置６の各種構成要素は、制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３及び通信部２４などをハードウエア資源として用いてプログラム２９が実行されることによってその機能を発揮する。
【００２８】
図１に戻り、情報処理装置６は、プログラム２９の実行により実現される機能要素として、記憶部１０と、検出部１１と、投影像生成部１２と、投影部１３と、を備える。
【００２９】
記憶部１０は、歯科手術の対象となる歯Ｔの切削前の３次元形状を示す切削前３次元形状データ１０Ａを記憶する。切削前３次元形状データ１０Ａは、口腔内スキャナ７を用いてあらかじめ測定されたものである。
【００３０】
また、記憶部１０は、歯Ｔの術後、すなわち切削後の３次元形状を示す切削後３次元形状データ１０Ｂを記憶する。切削後３次元形状データ１０Ｂは、術者Ｄによる手術後の歯の３次元形状を示すデータであり、切削後データ生成部としての歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭシステム８が、記憶部１０に記憶された切削前３次元形状データ１０Ａに基づいて生成する。生成後、切削後３次元形状データ１０Ｂは、記憶部１０に記憶される。
【００３１】
切削前３次元形状データ１０Ａと切削後３次元形状データ１０Ｂとを視覚的に表示すると、例えば図３に示すようになる。図３では、切削前３次元形状データ１０Ａが実線で示され、切削後３次元形状データ１０Ｂが点線で示されている。術者Ｄは、ハンドピース２を用いて、歯Ｔを切削前３次元形状データ１０Ａで示す形状から切削後３次元形状データ１０Ｂに示す形状に切削する。したがって、点線の部分を除く実線の部分が、切削される部分となり、点線の部分が切削されない部分となる。
【００３２】
検出部１１は、歯科手術を行う術者Ｄから見た歯Ｔの見え方、すなわち術者Ｄから見た歯Ｔの向き及び大きさに関する情報を検出する。術者Ｄと患者の一方あるいは両方が動くと、図４に示すように、術者Ｄと歯Ｔとの位置関係が変わる。術者Ｄと歯Ｔとの位置関係が変わると、術者Ｄから見た歯Ｔの見え方は異なってくる。歯Ｔに正確な投影像Ｉを投影すべく、検出部１１は、歯科手術を行う術者Ｄから見た歯Ｔの向き及び大きさに関する情報を検出する。
【００３３】
ここで、歯Ｔの全体の３次元形状は既知であるので、術者Ｄから見た歯Ｔの向き及び大きさがわかれば、術者Ｄから見た歯Ｔの見かけの３次元形状を特定することができる。この見かけの３次元形状を特定するために、メガネ３には、カメラ４が２台取り付けられている。
【００３４】
図５には、左のカメラ４の撮像視野４Ｌと、右のカメラ４の撮像視野４Ｒとが示されている。図５に示すように、左のカメラ４の撮像視野４Ｌと、右のカメラ４の撮像視野４Ｒ内に位置が異なる３つの点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が入っているものとする。左右のカメラ４の視差により、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３では、撮像視野４Ｌ及び撮像視野４Ｒ内の位置が異なる。これは、左右のカメラ４の撮像データ内の点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に基づいて、術者Ｄから見た点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３それぞれの位置情報を検出することができることを示している。
【００３５】
そこで、検出部１１は、各カメラ４からそれぞれの撮像データを受信し、受信した撮像結果に基づいて、図６に示すように、術者Ｄから見た歯Ｔの直線上にない少なくとも３つの特徴点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置情報を検出する。少なくとも３つの特徴点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置情報は、術者Ｄから見た歯Ｔの向き及び大きさに関する情報となる。なお、特徴点Ｐ１〜Ｐ３は、切削対象となる領域以外に設定する必要がある。また、特徴点Ｐ１〜Ｐ３は、それらと歯Ｔにおいて切削対象となる領域との位置関係が変わらないように、切削対象の歯Ｔが上顎の歯なら上顎の硬組織（歯や骨）やインプラントなど、下顎の歯なら下顎の硬組織やインプラントなどに設定する必要がある。図６では、特徴点Ｐ１は、歯Ｔの切削されない領域に設定されている。
【００３６】
投影像生成部１２は、記憶部１０に記憶された歯Ｔの切削前３次元形状データ１０Ａと、検出部１１で検出された術者Ｄから見た歯Ｔの向き及び大きさに関する情報と、に基づいて、術者Ｄから見た歯Ｔの見かけの３次元形状を特定する。より具体的には、投影像生成部１２は、記憶部１０に記憶された少なくとも３つの歯Ｔの特徴点の位置情報と検出部１１で検出された少なくとも３つの特徴点の現在の位置情報とに基づいて、術者Ｄが見た歯Ｔの見かけの３次元形状を特定する。
【００３７】
さらに、投影像生成部１２は、特定された３次元形状に応じて術者Ｄを支援する情報を含む投影像Ｉを、術者Ｄから見た歯Ｔの３次元形状に基づいて生成する。具体的には、投影像生成部１２は、記憶部１０に記憶された術後の歯Ｔの３次元形状に関する情報に基づいて、投影像Ｉとして、歯Ｔにおける切削する部分と、切削しない部分とを区別する像を生成する。ここで、術者Ｄから見て、歯Ｔの裏側、すなわち見えない部分については、投影像Ｉから消去すれば、術者Ｄが像を見やすくなる。
【００３８】
投影部１３は、投影像生成部１２で生成された投影像Ｉを、歯Ｔに投影する。本実施の形態では、図７に示すように、切削後の歯Ｔの３次元形状の輪郭が投影像Ｉとして投影される。この輪郭は、ハンドピース２によって切削される部分と、切削されるべきでない領域との境目となるため、術者Ｄを支援する情報となる。
【００３９】
次に、本実施の形態に係る歯科手術支援システム１の処理の流れについて説明する。図８に示すように、まず、口腔内スキャナ７によって読み込まれた歯Ｔの３次元形状が測定される（ステップＳ１；３次元測定ステップ）。測定された歯Ｔの３次元形状は、記憶部１０に切削前３次元形状データ１０Ａとして記憶される。
【００４０】
続いて、歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭシステム８は、記憶部１０に記憶された歯Ｔの切削前３次元形状データ１０Ａを読み出して、切削後３次元形状データ１０Ｂを生成する（ステップＳ２；切削後データ生成ステップ）。生成された切削後３次元形状データ１０Ｂは、記憶部１０に記憶される。
【００４１】
その後、検出部１１、投影像生成部１２及び投影部１３による、繰り返し処理が行われる。その周期は、例えば数ｍｓである。すなわち、図８に示すように、情報処理装置６では、その周期毎に、検出部１１により、歯科手術を行う術者Ｄから見た歯Ｔの向き及び大きさに関する情報が検出され（ステップＳ３；検出ステップ）、投影像生成部１２により、記憶部１０に記憶された歯Ｔの３次元形状データと検出部１１で検出された歯Ｔの向き及び大きさに関する情報とに基づいて、術者Ｄから見た歯Ｔの見かけの３次元形状を特定し、特定した３次元形状に応じて術者Ｄを支援する情報を含む投影像Ｉが生成され（ステップＳ４；投影像生成ステップ）、投影部１３により、投影像Ｉが、歯Ｔに投影される（ステップＳ５；投影ステップ）。
【００４２】
このようにして、常に術者Ｄから見た歯Ｔの向き及び大きさ、その向き及び大きさに応じた３次元形状が検出され、検出された３次元形状に従った投影像Ｉが歯Ｔに投影される。投影像Ｉが投影されている間、術者Ｄによるハンドピース２による歯Ｔの切削が行われる。この切削は、投影像Ｉを用いた支援により、例えば切削すべきでない場所を削らないように、かつ、削り残しがないように行われる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、記憶部１０は、主記憶部２２、外部記憶部２３によって実現される。また、検出部１１は、制御部２１、主記憶部２２及び通信部２４によって実現される。また、投影像生成部１２は、制御部２１、主記憶部２２によって実現される。さらに、投影部１３は、制御部２１、主記憶部２２及び通信部２４によって実現される。
【００４４】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、術者Ｄを支援する情報を含む投影像Ｉを、歯科手術の対象となる歯Ｔに投影する。このようにすれば、術者Ｄが歯Ｔから視線をそらさずに、支援する情報を見ながら歯科手術を行うことができる。この結果、術者Ｄが適切な歯科手術を行うことができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、歯科手術に関連する部位を歯Ｔとしたが、本発明はこれには限られない。複数の歯Ｔや、歯Ｔ及びその周辺の領域を歯科手術に関連する部位とするようにしてもよい。
【００４６】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００４７】
上記実施の形態では、装着具にカメラ４及びプロジェクタ５を取り付けたが、本実施の形態に係る歯科手術支援システムは、術中に術者Ｄが歯Ｔを観察するのに用いるマイクロスコープ３０（図９参照）にカメラ及びプロジェクタが組み込まれている他は、上記実施の形態１と同じである。
【００４８】
マイクロスコープ３０の構成について説明する。図９に示すように、マイクロスコープ３０には、左眼用の拡大観察光学系３０Ｌと、右眼用の拡大観察光学系３０Ｒとが設けられている。拡大観察光学系３０Ｌ及び３０Ｒでは、対物レンズ３１、結像レンズ３３Ｌ，３３Ｒ、ハーフミラー３２Ｌ，３２Ｒ及びカメラ３４Ｌ，３４Ｒが、術部（歯Ｔ）に近い方から順に配置されている。
【００４９】
歯Ｔには、照明装置４０から照明光が照射されている。図９では、照明装置４０として１台の側斜照明を例示しているが、照明装置４０は、２台以上設けられてもよい。また、照明装置４０は、マイクロスコープ３０の内部に設けられてもよく、側斜照明に限らず、同軸落射照明であってもよい。なお、照明装置４０は、ハロゲンランプや蛍光ランプでもよいが、発熱量が小さく、長寿命であり、また消費電力が小さいという利点があることから、ＬＥＤを使用するのが望ましい。
【００５０】
照明装置４０によって照らされた歯Ｔの像は、対物レンズ３１から結像レンズ３３Ｌ，３３Ｒ及びハーフミラー３２Ｌ，３２Ｒを通り、それぞれのカメラ３４Ｌ，３４Ｒで電子画像化される。
【００５１】
カメラ３４Ｌ，３４Ｒで撮像された画像は、カメラ３４Ｌ，３４Ｒに電気的に接続されたモニタ３５Ｌ，３５Ｒにそれぞれ表示される。モニタ３５Ｌ，３５Ｒは一対の接眼鏡筒３６Ｌ，３６Ｒの内部に搭載されており、歯科医が接眼鏡筒３６Ｌ，３６Ｒを覗くことで、歯Ｔの像を立体視できる構成になっている。
【００５２】
本実施の形態では、カメラ３４Ｌ，３４Ｒが、上記実施の形態１に係る左右のカメラ４に相当する。カメラ３４Ｌ，３４Ｒで撮像された撮像データは、情報処理装置６の検出部１１に送られる。検出部１１、投影像生成部１２及び投影部１３は、上記実施の形態１と同様の処理を行い、投影像Ｉをプロジェクタ３７Ｌ、３７Ｒに投影させる。
【００５３】
また、本実施の形態では、プロジェクタ３７Ｌ，３７Ｒが、上記実施の形態１に係るプロジェクタ５に相当する。プロジェクタ３７Ｌ，３７Ｒから投影された光は、ハーフミラー３２Ｌ，３２Ｒで反射して、結像レンズ３３Ｌ，３３Ｒ及び対物レンズ３１を介して、歯Ｔに到達する。これにより、情報処理装置６の投影部１３から送信された投影像Ｉが、歯Ｔに投影される。実際には、プロジェクタ３７Ｌで投影される像と、プロジェクタ３７Ｒで投影される像との間には、視差が生じる。そこで、プロジェクタ３７Ｌで投影される像とプロジェクタ３７Ｒで投影される像とを交互に投影し、カメラ３４Ｌ、３４Ｒの撮像タイミングをプロジェクタ３７Ｌ，３７Ｒの投影タイミングと同期させる。このようにすれば、プロジェクタ３７Ｌで投影される投影像Ｉは、カメラ３４Ｌのみで撮像され、プロジェクタ３７Ｒで投影される投影像Ｉは、カメラ３４Ｒのみで撮像されるようになるので、上述のような視差の問題を解消することができる。なお、この場合、投影像Ｉとしては、視差を考慮して、右目用のものと、左目用のものとを用意する必要がある。
【００５４】
マイクロスコープ３０の内部構成は、上述のものには限られず、例えば図１０に示すように変形が可能である。このマイクロスコープ３０では、術者Ｄは、カメラ３４Ｌ，３４Ｒの撮像結果を見るのではなく、結像レンズ３３Ｌ，３３Ｒ、ハーフミラー３２Ｌ，３２Ｒ、接眼鏡筒３６Ｌ，３６Ｒの接眼レンズ３５Ｌ’，３５Ｒ’を介して、歯Ｔを直接観察する。この構成では、左右のカメラ３４Ｌ’，３４Ｒ’は、ハーフミラー３２Ｌ，３２Ｒで反射した光で歯Ｔを撮像する。カメラ３４Ｌ’，３４Ｒ’で撮像された撮像データは、情報処理装置６の検出部１１に送られる。検出部１１、投影像生成部１２及び投影部１３は、上記実施の形態１と同様の処理を行い、投影像Ｉをプロジェクタ３７に投影させる。プロジェクタ３７から出射された光は、ハーフミラー３２で反射され、投影レンズ３３及び対物レンズ３１を経て、歯Ｔに到達する。これにより、投影像Ｉが歯Ｔ上に結像する。
【００５５】
なお、図１０において、カメラ３４Ｌ’，３４Ｒ’は、マイクロスコープ３０の外部に設けられるようにしてもよい。また、ハーフミラー３２及びプロジェクタ３７は、対物レンズ３１と、歯Ｔとの間に設けられるようにしてもよい。この場合、投影レンズ３３は不要となる。また、この場合、ハーフミラー３２及びプロジェクタ３７は、マイクロスコープ３０の内部に設けられていてもよいし、マイクロスコープ３０の外部に設けられていてもよい。
【００５６】
マイクロスコープ３０の内部構成は、図１１に示すように、さらに変形が可能である。例えば、図１１に示すように、このマイクロスコープ３０においても、術者Ｄは、カメラ３４Ｌ，３４Ｒの撮像結果を見るのではなく、結像レンズ３３Ｌ，３３Ｒ、接眼鏡筒３６Ｌ，３６Ｒの接眼レンズ３５Ｌ’，３５Ｒ’を介して、歯Ｔを直接観察する。結像レンズ３３Ｌ，３３Ｒと、接眼レンズ３５Ｌ’，３５Ｒ’との間には、ハーフミラー３９Ｌ，３９Ｒ、液晶シャッタ３８Ｌ，３８Ｒ、ハーフミラー３２Ｌ，３２Ｒが設けられている。この場合、左右のカメラ３４Ｌ’，３４Ｒ’は、ハーフミラー３２Ｌ，３２Ｒで反射した光で歯Ｔを撮像する。カメラ３４Ｌ’，３４Ｒ’で撮像された撮像データは、情報処理装置６の検出部１１に送られる。検出部１１、投影像生成部１２及び投影部１３は、上記実施の形態１と同様の処理を行う。このマイクロスコープ３０は、左右のプロジェクタ３７Ｌ，３７Ｒを備えている。左右のプロジェクタ３７Ｌ，３７Ｒからの光は、ハーフミラー３９Ｌ，３９Ｒで反射され、結像レンズ３３Ｌ，３３Ｒ及び対物レンズ３１を経て、歯Ｔに到達する。これにより、歯Ｔに投影像Ｉが結像する。
【００５７】
実際には、プロジェクタ３７Ｌで投影される像と、プロジェクタ３７Ｒで投影される像との間には、視差が生じる。そこで、プロジェクタ３７Ｌで投影される像とプロジェクタ３７Ｒで投影される像とを交互に投影し、液晶シャッタ３８Ｌ，３８Ｒの開閉タイミングをプロジェクタ３７Ｌ，３７Ｒの投影タイミングと同期させることで、視差の問題を解消することができる。
【００５８】
なお、液晶シャッタ３８Ｌ，３８Ｒを、ハーフミラー３２Ｌ，３２Ｒと接眼レンズ３５Ｌ’，３５Ｒ’との間に配置するようにしてもよい。ただし、この場合には、カメラ３４Ｌ’，３４Ｒ’とプロジェクタ３７Ｌ，３７Ｒとを同期させる必要がある。
【００５９】
なお、上記各実施の形態では、切削後の歯Ｔの３次元形状の輪郭のように、歯Ｔにおける切削する部分と、切削しない部分とを区別する像を投影像Ｉとして投影した。このような像としては、他に切削する部分と切削しない部分とを色分けした像であってもよいし、切削する部分だけ又は切削しない部分だけ輝度が高い像などであってもよい。
【００６０】
また、投影像生成部１２は、投影像Ｉとして、歯Ｔに対する術具の姿勢に関する指標を生成するようにしてもよい。図１２に示すように、ハンドピース２の理想的な姿勢を示す線分を投影像Ｉとして投影するようにしてもよい。例えば、ハンドピース２の術具としての工具２Ａが鉛直方向となるのが適切な姿勢である場合には、縦線の像を投影像Ｉとして歯Ｔに投影すればよい。このようにすれば、術者Ｄが、ハンドピース２を適切な姿勢に保ちながら（工具２Ａの回転軸を縦線に沿わせながら）、例えば術者Ｄから見た歯Ｔの右側面（又は左側面）、すなわち紙面左右側面等を切削することができる。工具２Ａを傾けるべき場合には、斜線を投影すればよい。この投影像Ｉは、ハンドピース２上にも投影されるので、ハンドピース２と投影像Ｉの線分とのずれを一致させ易くすることができる。また、ハンドピース２の位置に関する指標を投影像Ｉとして表示するようにしてもよい。例えばハンドピース２の工具２Ａが位置すべき場所だけを他の場所とは識別可能な投影像Ｉを表示することができる。
【００６１】
このように、投影像Ｉで示す、術者Ｄを支援する情報としては様々なものが考えられる。例えば、歯Ｔの切削場所に望ましい順番がある場合には、次に切削するのが望ましい場所に投影像Ｉを投影するようにしてもよい。また、歯Ｔの３次元の内部構造が明らかになっている場合には、その内部構造を歯Ｔに投影するようにしてもよい。また、投影像Ｉに切削対象となる領域だけでなく周囲の像（例えば臨在歯の輪郭）も含めるようにしてもよい。このようにすれば、投影像Ｉがずれて投影されていないことを、術者Ｄが視覚的に確認しやすくなる（投影像Ｉがずれた場合にそれを術者Ｄが気が付きやすくなる）。
【００６２】
また、上記各実施の形態では、歯Ｔの少なくとも３つの特徴点の位置情報に基づいて、歯Ｔの見え方に関する情報を検出したが、本発明はこれには限られない。例えば、図１３に示すように、あらかじめ歯Ｔとの位置関係が変わらず既知であり、直線上になく、互いに識別可能なマーカＭ１〜Ｍ３を少なくとも３つ配置し、手術に関連する部位を歯Ｔ及びマーカＭ１〜Ｍ３が配置された領域とする。そして、記憶部１０に記憶される部位の切削前３次元形状データ１０Ａには、少なくとも３つのマーカＭ１〜Ｍ３の位置情報が含まれるものとする。なお、マーカＭ１〜Ｍ３の位置はできるだけ離れているのが望ましい。ただし、歯の咬合面（上下の歯が噛み合わさる面）へ体積のあるマーカＭ１〜Ｍ３を配置することは避けることが望ましい。なお、マーカＭ１〜Ｍ３は、切削対象となる領域以外に配置する必要がある。また、マーカＭ１〜Ｍ３についても、それらと歯Ｔにおいて切削対象となる領域との位置関係が変わらないように、切削対象の歯Ｔが上顎の歯なら上顎の硬い組織、下顎の歯なら下顎の硬い組織（歯、インプラント、骨など）に配置する必要がある。図１３では、マーカＭ３は、歯Ｔの切削されない領域に配置されている。
【００６３】
この場合、検出部１１は、術者Ｄから見た歯Ｔを含む部位の向き及び大きさに関する情報として、少なくとも３つのマーカＭ１〜Ｍ３の現在の位置情報を検出する。そして、投影像生成部１２は、記憶部１０に記憶された少なくとも３つのマーカＭ１〜Ｍ３の位置情報と検出部１１で検出された少なくとも３つのマーカＭ１〜Ｍ３の現在の位置情報とに基づいて、術者Ｄが見た部位の見かけの３次元形状を特定する。そして投影像生成部１２は、特定された３次元形状に基づいて、術者Ｄを支援する情報を含む投影像Ｉを生成するようにしてもよい。
【００６４】
なお、上記各実施の形態では、２台のカメラで歯Ｔ等の部位の３次元形状を検出するものとしたが、３台以上のカメラで歯Ｔ等の部位の３次元形状を検出するようにしてもよい。
【００６５】
なお、上記各実施の形態では、歯Ｔ等の部位の少なくとも３つの特徴点に基づいて、術者Ｄから見た歯Ｔの向き及び大きさに関する情報を検出したが、本発明はこれには限られない。術者Ｄから見た歯Ｔ等の部位の概略的な３次元形状を求め、３次元形状同士のマッチングなどを行って、術者Ｄから見た歯Ｔの向き及び大きさに関する情報を検出するようにしてもよい。
【００６６】
また、上記各実施の形態によれば、検出部１１により、切削中の歯Ｔ等の部位の３次元形状の変化を検出するようにしてもよい。例えば、この場合、切削中に変化する歯Ｔ等の部位の３次元形状に合わせて、投影像Ｉを生成することができる。
【００６７】
部位の３次元形状の検出方法も、上述したものには限られない。例えば、術者Ｄを支援する投影像Ｉを投影し、術者Ｄが感知できない短い時間停止し、その時間に、歯科手術に関連する部位にプロジェクタに位置測定用のパターンを投影し、１台又は複数台のカメラによりパターン像を撮像する。そして、その撮像データに基づいて、３次元形状を測定するようにしてもよい。
【００６８】
上記各実施の形態に係る歯科手術支援システム１は、ブリッジ手術やインプラント手術にも適用することができる。これらの場合、例えば１歯中間欠損のブリッジの２つの支台歯（土台となる歯）を歯科手術に関連する部位として、それらの切削後の３次元形状の投影像Ｉを投影したり、インプラント体を埋めるために開ける穴に相当する投影像Ｉを投影したりすることができる。
【００６９】
その他、情報処理装置６のハードウエア構成やソフトウエア構成は一例であり、任意に変更及び修正が可能である。
【００７０】
制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３及び通信部２４、内部バス２０などから構成される情報処理装置６の処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをインストールすることにより、前記の処理を実行する情報処理装置６を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで情報処理装置６を構成してもよい。
【００７１】
情報処理装置６の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、又はＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。
【００７２】
搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上のサーバにコンピュータプログラムをアップロードし、ネットワークを介してコンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。
【００７３】
この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、歯科手術の支援及び歯科教育に用いることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  歯科手術支援システム、２  ハンドピース、２Ａ  工具、３  メガネ、４  カメラ、４Ｌ，４Ｒ  撮像視野、５  プロジェクタ、６  情報処理装置、７  口腔内スキャナ、８  歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭシステム、１０  記憶部、１０Ａ  切削前３次元形状データ、１０Ｂ  切削後３次元形状データ、１１  検出部、１２  投影像生成部、１３  投影部、２０  内部バス、２１  制御部、２２  主記憶部、２３  外部記憶部、２４  通信部、２９  プログラム、３０  マイクロスコープ、３０Ｌ，３０Ｒ  拡大観察光学系、３１  対物レンズ、３２，３２Ｌ，３２Ｒ  ハーフミラー、３３  投影レンズ、３３Ｌ，３３Ｒ  結像レンズ、３４Ｌ，３４Ｒ，３４Ｌ’，３４Ｒ’  カメラ、３５Ｌ，３５Ｒ  モニタ、３５Ｌ’，３５Ｒ’  接眼レンズ、３６Ｌ，３６Ｒ  接眼鏡筒、３７，３７Ｌ，３７Ｒ  プロジェクタ、３８Ｌ，３８Ｒ  液晶シャッタ、３９Ｌ，３９Ｒ  ハーフミラー、４０  照明装置、Ｄ  歯科医師（術者）、Ｉ  投影像、Ｈ  頭部、Ｔ  部位（歯）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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