(57)【要約】【課題】患者の骨との適合状態を長期間に亘って維持することができ、外観上の違和感を抑制できる補填人工骨、および、その設計方法を提供する。【解決手段】補填人工骨１は、患者１００の頭蓋骨１０１に形成された欠損部１０２のうち頭蓋骨１０１の外側を向く外向き面１０５を含む傾斜状の縁部１０３に受けられるように配置される。補填人工骨１の設計方法は、縁部１０３の形状に対応する形状の第１および第２プロフィール線Ｌ１，Ｌ２を設定するステップと、対向面４を設定するステップとを含む。第１プロフィール線Ｌ１と第２プロフィール線Ｌ２は、人工骨１の厚み方向Ａ１における位置が異なっている。対向面４は、第１および第２プロフィール線Ｌ１，Ｌ２を含み、且つ、縁部１０３と対向する。【選択図】        図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の骨に形成された欠損部のうち前記骨の外側を向く傾斜状部分を含む縁部に受けられるように配置される補填人工骨を設計するための、補填人工骨の設計方法であって、
前記傾斜状部分の形状に対応する形状の第１プロフィール線を設定するステップと、
前記傾斜状部分の形状に対応する形状の第２プロフィール線を設定するステップであって、前記第１プロフィール線とは前記補填人工骨の厚み方向における位置が異なる前記第２プロフィール線を設定するステップと、
前記第１プロフィール線および前記第２プロフィール線を含み、且つ、前記傾斜状部分と対向する対向面を設定するステップと、
を含んでいることを特徴とする、補填人工骨の設計方法。
【請求項２】
請求項１に記載の補填人工骨の設計方法であって、
前記対向面から前記患者の体組織の内側に進んだ位置に接触回避部を設定するステップをさらに含み、
前記接触回避部を設定するステップは、前記接触回避部の形状を、前記接触回避部と前記欠損部の前記縁部とが接触することを避けるための形状に設定することを特徴とする、補填人工骨の設計方法。
【請求項３】
請求項２に記載の補填人工骨の設計方法であって、
前記接触回避部は、前記対向面を基準として、前記骨から遠ざかる方向に向かって延びる形状に設定されることを特徴とする、補填人工骨の設計方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか1項に記載の補填人工骨の設計方法であって、
前記対向面は、前記欠損部の前記縁部と接触するための接触部を含む形状に設定されることを特徴とする、補填人工骨の設計方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか1項に記載の補填人工骨の設計方法であって、
前記第１プロフィール線の設定に用いられる第１基準線を設定するステップと、前記第２プロフィール線の設定に用いられる第２基準線を設定するステップと、をさらに含み、
前記第１基準線を設定するステップは、前記患者の前記骨の断面画像において、前記骨の外側面を前記欠損部側へ延長させて形成された外側線を前記患者の体組織の内側へ所定の第１長さだけ変位することで前記第１基準線を設定し、
前記第２基準線を設定するステップは、前記断面画像において、前記外側線を前記患者の体組織の内側へ所定の第２長さだけ変位することで前記第２基準線を設定することを特徴とする、補填人工骨の設計方法。
【請求項６】
請求項５に記載の補填人工骨の設計方法であって、
前記第１プロフィール線を設定するステップは、前記断面画像において、前記欠損部の前記縁部と前記第１基準線との交点から前記第１基準線に沿って所定の第３長さだけ前記欠損部の空間側に進んだ位置に前記第１プロフィール線を設定し、
前記第２プロフィール線を設定するステップは、前記断面画像において、前記欠損部の前記縁部と前記第２基準線との交点から前記第２基準線に沿って所定の第４長さだけ前記欠損部の空間側に進んだ位置に前記第２プロフィール線を設定することを特徴とする、補填人工骨の設計方法。
【請求項７】
請求項６に記載の補填人工骨の設計方法であって、
前記対向面を設定するステップは、前記断面画像において前記第１プロフィール線および前記第２プロフィール線を通る線を、前記断面画像における前記対向面として設定することを特徴とする、補填人工骨の設計方法。
【請求項８】
請求項７に記載の補填人工骨の設計方法であって、
前記断面画像において、前記対向面は、前記外側線まで延びていることを特徴とする、補填人工骨の設計方法。
【請求項９】
患者の骨に形成された欠損部のうち前記骨の外側を向く傾斜状部分を含む縁部に受けられるように配置される補填人工骨であって、
前記傾斜状部分と対向する対向面を含み、
前記対向面は、所定の第１プロフィール線および第２プロフィール線を含むように形成されており、
前記第１プロフィール線は、前記傾斜状部分の形状に対応する形状に設定されており、
前記第２プロフィール線は、前記傾斜状部分の形状に対応する形状に形成されており、且つ、前記第１プロフィール線とは前記補填人工骨の厚み方向における位置が異なっていることを特徴とする、補填人工骨。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補填人工骨の設計方法、および、補填人工骨に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、事故や疾病の治療のために頭蓋骨の一部が欠損しあるいは切除されて頭蓋骨に欠損部が発生した場合に、その欠損部を補填する人工骨が用いられる場合がある（たとえば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
特許文献１には、人工骨としての頭蓋骨用プレートが開示されている。頭蓋骨用プレートは、プレート状の本体部と、この本体部の側面に位置している少なくとも２つの突起部とを有している。これらの突起部は、術者によって頭蓋骨に形成された凹部に嵌め込まれる。これにより、頭蓋骨における頭蓋骨用プレートの位置が規定される。
【０００４】
特許文献２には、患者の皮膚の萎縮または脳の切除により生じた領域としての空隙を人工骨インプラントによって正確に埋めるための構成が開示されている。
【０００５】
特許文献３および特許文献４は、いずれも、骨の欠損部に適用されるインプラントの設計方法を開示している。これらの特許文献３，４は、骨の欠損部に人工骨インプラントが装着された際に、欠損部の付近において外観上の違和感を生じ難くすることを意図している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第３１８１０９５号明細書
【特許文献２】特開２０１２−１３５４１１号公報
【特許文献３】特許第４０６００６３号明細書
【特許文献４】特許第４０６０２６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、頭蓋骨用プレートの外周縁部と、頭蓋骨の欠損部の縁部との境界部に窪みが生じてしまう。このため、患者の皮膚は、この窪みに沿って窪んだ形状となり、当該窪みが患者の外部に露呈してしまう。このような窪みは、外観上、好ましくない。
【０００８】
また、特許文献２〜４に記載の人工骨インプラントにおいても、患者の骨の欠損部との適合が十分でない場合が生じ得る。この適合が十分でない場合、人工骨インプラントの埋設手術後に、人工骨と欠損部との境界部に生じる窪みが大きくなってしまう。このような大きな窪みがある場合、患者の頭髪が薄くなってきたときなどに、この窪みが露出してしまい、外観上好ましくない。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、患者の骨との適合状態を長期間に亘って維持することができ、外観上の違和感を抑制できる補填人工骨、およびその設計方法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】
【００１０】
（１）上記目的を達成するための本発明に係る補填人工骨の設計方法は、患者の骨に形成された欠損部のうち前記骨の外側を向く傾斜状部分を含む縁部に受けられるように配置される補填人工骨を設計するための、補填人工骨の設計方法であって、前記傾斜状部分の形状に対応する形状の第１プロフィール線を設定するステップと、前記傾斜状部分の形状に対応する形状の第２プロフィール線を設定するステップであって、前記第１プロフィール線とは前記補填人工骨の厚み方向における位置が異なる前記第２プロフィール線を設定するステップと、前記第１プロフィール線および前記第２プロフィール線を含み、且つ、前記傾斜状部分と対向する対向面を設定するステップと、を含んでいることを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、補填人工骨の対向面は、２つのプロフィール線を含み、且つ、欠損部の縁部の傾斜状部分を向く形状に形成される。このような構成であれば、対向面は、欠損部の縁部と向かい合う面積をより大きくできる。また、補填人工骨が欠損部に被せられたときに、骨の外側面側において、補填人工骨と欠損部との間に生じる窪みを小さくできる。このような構成により、補填人工骨と患者の骨との適合状態を長期間に亘って維持することができ、補填人工骨に起因する外観上の違和感を抑制できる。
【００１２】
（２）好ましくは、前記対向面から前記患者の体組織の内側に進んだ位置に接触回避部を設定するステップをさらに含み、前記接触回避部を設定するステップは、前記接触回避部の形状を、前記接触回避部と前記欠損部の前記縁部とが接触することを避けるための形状に設定する。
【００１３】
この構成によると、補填人工骨が欠損部に対してずれたときなどに、患者の骨の内側の体組織が、補填人工骨と骨との間に挟まれることを抑制できる。
【００１４】
（３）より好ましくは、前記接触回避部は、前記対向面を基準として、前記骨から遠ざかる方向に向かって延びる形状に設定される。
【００１５】
この構成によると、接触回避部を簡易な形状で構成できる。
【００１６】
（４）好ましくは、前記対向面は、前記欠損部の前記縁部と接触するための接触部を含む形状に設定される。
【００１７】
この構成によると、対向面が欠損部に受けられることで、補填人工骨は、患者の骨に安定した姿勢で支持される。
【００１８】
（５）好ましくは、前記補填人工骨の設計方法は、前記第１プロフィール線の設定に用いられる第１基準線を設定するステップと、前記第２プロフィール線の設定に用いられる第２基準線を設定するステップと、をさらに含み、前記第１基準線を設定するステップは、前記患者の前記骨の断面画像において、前記骨の外側面を前記欠損部側へ延長させて形成された外側線を前記患者の体組織の内側へ所定の第１長さだけ変位することで前記第１基準線を設定し、前記第２基準線を設定するステップは、前記断面画像において、前記外側線を前記患者の体組織の内側へ所定の第２長さだけ変位することで前記第２基準線を設定する。
【００１９】
この構成によると、患者の骨の外側面の形状を利用して、第１プロフィール線および第２プロフィール線を設定することができる。したがって、患者の骨の欠損部における欠損前の骨の本来の形状に近い形状の補填人工骨を設計できる。
【００２０】
（６）より好ましくは、前記第１プロフィール線を設定するステップは、前記断面画像において、前記欠損部の前記縁部と前記第１基準線との交点から前記第１基準線に沿って所定の第３長さだけ前記欠損部の空間側に進んだ位置に前記第１プロフィール線を設定し、前記第２プロフィール線を設定するステップは、前記断面画像において、前記欠損部の前記縁部と前記第２基準線との交点から前記第２基準線に沿って所定の第４長さだけ前記欠損部の空間側に進んだ位置に前記第２プロフィール線を設定する。
【００２１】
この構成によると、対向面の形状が、欠損部の縁部に沿った形状となるように、対向面を設定できる。
【００２２】
（７）より好ましくは、前記対向面を設定するステップは、前記断面画像において前記第１プロフィール線および前記第２プロフィール線を通る線を、前記断面画像における前記対向面として設定する。
【００２３】
この構成によると、対向面を、欠損部の縁部をより多く覆うような形状にできる。
【００２４】
（８）より好ましくは、前記断面画像において、前記対向面は、前記外側線まで延びている。
【００２５】
この構成によると、対向面は、骨の外側面に接近するように延びている。対向面がこのような形状に形成されていることにより、骨の外側面において、補填人工骨と骨との間にできる窪みを、より小さくできる。
【００２６】
（９）上記目的を達成するための本発明に係る補填人工骨は、患者の骨に形成された欠損部のうち前記骨の外側を向く傾斜状部分を含む縁部に受けられるように配置される補填人工骨であって、前記傾斜状部分と対向する対向面を含み、前記対向面は、所定の第１プロフィール線および第２プロフィール線を含むように形成されており、前記第１プロフィール線は、前記傾斜状部分の形状に対応する形状に設定されており、前記第２プロフィール線は、前記傾斜状部分の形状に対応する形状に形成されており、且つ、前記第１プロフィール線とは前記補填人工骨の厚み方向における位置が異なっていることを特徴とする。
【００２７】
この構成によると、補填人工骨の対向面は、２つのプロフィール線を含み、且つ、欠損部の縁部の傾斜状部分を向く形状に形成される。このような構成であれば、対向面は、欠損部の縁部と向かい合う面積をより大きくできる。また、補填人工骨が欠損部に被せられたときに、骨の外側面側において、補填人工骨と欠損部との間に生じる窪みを小さくできる。このような構成により、補填人工骨と患者の骨との適合状態を長期間に亘って維持することができ、補填人工骨に起因する外観上の違和感を抑制できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によると、患者の骨との適合状態を長期間に亘って維持することができ、外観上の違和感を抑制できる補填人工骨を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】頭蓋骨に欠損部が発生した状態の患者の頭部を模式的に示す正面図である。
【図２】図１に示す患者の頭蓋骨を模式的に示す側面図である。
【図３】欠損部に被せられる補填人工骨の側面図である。
【図４】患者の頭蓋骨の欠損部に補填人工骨が被せられた状態を示す断面図であって、患者の頭部の上下方向に垂直な断面を示している。
【図５】図４の一部を拡大した図である。
【図６】人工骨を設計するための設計装置などの概略構成を示すブロック図である。
【図７】人工骨の設計方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】人工骨の設計手順を説明するための主要部の断面図であり、外側線の設定について示している。
【図９】人工骨の設計手順を説明するための主要部の断面図であり、第１基準線および第２基準線の設定について示している。
【図１０】人工骨の設計手順を説明するための主要部の断面図であり、第１プロフィール線および第２プロフィール線の設定について示している。
【図１１】人工骨の設計手順を説明するための主要部の断面図であり、対向面の設定について示している。
【図１２】人工骨の設計手順を説明するための主要部の断面図であり、接触回避部の設定などについて示している。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。本発明は、骨の一部が欠損した患者の欠損部を補填するための補填人工骨として、また、当該補填人工骨の設計方法として、広く適用することができる。
【００３１】
図１は、事故や疾病の治療のために患者１００の頭蓋骨１０１の一部が欠損し或いは切除されて頭蓋骨１０１に欠損部１０２が発生した状態の当該患者１００の頭蓋骨１０１を模式的に示す正面図である。図２は、図１に示す患者１００の頭蓋骨１０１を模式的に示す側面図である。図３は、欠損部１０２に被せられる補填人工骨１の側面図である。図３に示す斜線は、陰を示している。図４は、患者１００の頭蓋骨１０１の欠損部１０２に補填人工骨１が被せられた状態を示す断面図であって、患者１００の頭蓋骨１０１の上下方向に垂直な断面を示している。図４では、頭蓋骨１０１の外側の皮膚、および頭蓋骨１０１の内側の脳などの体組織は省略している。図５は、図４の一部を拡大した図である。
【００３２】
図１〜図５を参照して、本実施形態では、頭蓋骨１０１の右側部に欠損部１０２が生じた患者１００に補填人工骨１（以下、単に人工骨１という）が装着される場合を例に説明する。なお、図示していないけれども、頭蓋骨１０１の表面は、皮膚で覆われた状態となっている。本実施形態では、欠損部１０２は、患者を側面視したときに、楕円形状に近い形状に形成されている。図５によく示されているように、頭蓋骨１０１の欠損部１０２の縁部１０３は、内向き面１０４と外向き面１０５とを有している。
【００３３】
内向き面１０４は、頭蓋骨１０１の内側を向く面として形成されており、患者１００の脳と向かい合うように配置されている。
【００３４】
外向き面１０５は、頭蓋骨１０１の外側を向く傾斜状部分として形成されている。外向き面１０５は、切断面においてテーパ状に形成されている。本実施形態では、外向き面１０５は、頭蓋骨１０１の外側面１０６に近づくにしたがい脳から遠ざかるように延びている。上記の欠損部１０２には、人工骨１が被せられる。これにより、人工骨１は、患者１００の脳などを保護する。
【００３５】
図１〜図５を参照して、人工骨１は、たとえば、ポリエチレン材料、金属材料、セラミック材料などで形成されている。人工骨１は、欠損部１０２の形状に沿う形状に形成されている。換言すれば、人工骨１の形状は、頭蓋骨１０１のうち欠損部１０２が生じたことによって失われた部分の形状と概ね同じに形成されている。人工骨１は、患者１００の頭蓋骨１０１の欠損部１０２の縁部１０３に受けられるように配置され、当該欠損部１０２を補填する。
【００３６】
人工骨１は、全体として湾曲状に形成されており、当該人工骨１の内側面２は、全体として窪んだ形状に形成されている。これにより、人工骨１の内側面２側に、患者１００の脳組織などが収容される空間を形成している。
【００３７】
図３および図５によく示されているように、人工骨１の外周縁部３は、当該人工骨１を内側面２側から見たときに、環状に形成されている。この外周縁部３は、欠損部１０２の縁部１０３と向かい合うとともに、当該縁部１０３に受けられるように構成されている。なお、人工骨１については、当該人工骨１が欠損部１０２に被せられた状態を基準に説明する。
【００３８】
人工骨１の外周縁部３は、対向面４と、接触回避部５とを有している。
【００３９】
対向面４は、欠損部１０２の外向き面１０５と対向する部分として設けられている。対向面４は、人工骨１の外周縁部３の外周端側に配置された部分であり、接触回避部５は、外周縁部３の内周端側に配置された部分である。対向面４は、人工骨１の厚み方向Ａ１における当該外周縁部３の略中央から、人工骨１の外側面６に向けて延びる面である。
【００４０】
本実施形態では、頭蓋骨１０１の上下方向と直交する断面（図５に示す断面）において、対向面４は、直線状にされている。対向面４は、欠損部１０２の縁部１０３の外向き面１０５の傾斜に沿った傾斜を有している。なお、対向面４は、直線状でなくてもよく、外向き面１０５に向けて凸となる湾曲状に形成されていてもよい。
【００４１】
対向面４は、所定の第１プロフィール線Ｌ１および第２プロフィール線Ｌ２を含み、且つ、欠損部１０２の縁部１０３の外向き面１０５を向くように形成されている。第１プロフィール線Ｌ１および第２プロフィール線Ｌ２は、それぞれ、欠損部１０２の縁部１０３の外向き面１０５の形状に対応する形状に形成されている。第１プロフィール線Ｌ１と第２プロフィール線Ｌ２とは、人工骨１の厚み方向Ａ１における位置が異なっている。第１プロフィール線Ｌ１および第２プロフィール線Ｌ２の詳細は、後述する。なお、第１プロフィール線Ｌ１と第２プロフィール線Ｌ２は、実際には線として表れていなくてもよい。
【００４２】
本実施形態では、対向面４は、頭蓋骨１０１の内部側を向く傾斜状に形成されており、人工骨１の外側面６に近づくにしたがい、当該対向面４と外側面６との間の距離（人工骨１の肉厚）が小さくなるように形成されている。換言すれば、対向面４は、頭蓋骨１０１の外側に向けて拡がるように延びる面として形成されている。このように、対向面４が傾斜状に形成されていることにより、人工骨１の外側面６は、対向面４を覆うように配置され、且つ、外側面６の縁部６ａは、頭蓋骨１０１における外向き面１０５と外側面１０６との境界部１０７に隣接している。すなわち、人工骨１の外側面６の縁部６ａと境界部１０７との間の距離が、極めて小さく設定されており、これらの縁部６ａと境界部１０７との間の窪み１０８の大きさが小さくされている。対向面４は、接触部９を有している。
【００４３】
接触部９は、縁部１０３の外向き面１０５に接触する部分として設けられている。接触部９は、たとえば、頭蓋骨１０１の上下方向と直交する断面における対向面４の略中央に形成されている。接触部９は、上記断面における外向き面１０５の中間部に接触する。この接触部９は、人工骨１の外側面６によって覆われており、頭蓋骨１０１の外側からは見えない。上記の構成を有する対向面４は、接触回避部５と隣接している。
【００４４】
接触回避部５は、人工骨１の内側面２寄りの部分と欠損部１０２の縁部１０３との間に患者１００の体組織が挟まれることを抑制するために設けられている。接触回避部５は、対向面４から患者１００の体組織の内側（頭蓋骨１０１の内部側）に進んだ位置に形成されている。
【００４５】
接触回避部５は、対向面４と内側面２との間に位置している。接触回避部５の形状は、接触回避部５と欠損部１０２の縁部１０３とが接触することを避けるための形状に形成されている。接触回避部５は、対向面４を基準として、欠損部１０２から遠ざかる方向に向かって延びる形状に形成されている。本実施形態では、接触回避部５は、頭蓋骨１０１の上下方向と直交する断面において、たとえば、頭蓋骨１０１の内向き面１０４に向けて凸となる曲面状に形成されている。上記断面において、接触回避部５の曲率半径は、外向き面１０５の曲率半径よりも大きく設定されている。なお、上記断面において、接触回避部５は、曲線状である必要はなく、直線形状などの他の形状に形成されていてもよい。上記断面において、接触回避部５は、傾斜状に形成されており、内側面２に近づくにしたがい欠損部１０２の縁部１０３から遠ざかるように延びている。
【００４６】
上記の構成を有する人工骨１は、設計装置を用いて設計される。図６は、人工骨１を設計するための設計装置２１などの概略構成を示すブロック図である。図４、図５、および図６を参照して、本実施形態の設計方法（補填人工骨の設計方法）は、設計装置２１が動作することによって実施される。
【００４７】
設計装置２１は、コンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、および、メモリなどの主記憶装置を有している。設計装置２１には、副記憶装置としてのＣＴ画像データ記憶部２２と、キーボードおよびマウスなどの入力装置２３と、液晶ディスプレイなどの表示装置２４と、副記憶装置としての設計データ記憶部２５と、が接続されている。
【００４８】
設計装置２１は、図示しない設計者によって入力装置２３が操作されることに基づいて処理を実行することで、人工骨１の設計を行う。
【００４９】
ＣＴ画像データ記憶部２２は、患者１００の頭蓋骨１０１の断面画像のデータとしてのＣＴ断面画像データを記憶している。ＣＴ断面画像データは、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置または、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging：磁気共鳴画像）装置などを用いた、患者１００の頭部の断層撮影によって得られる。ＣＴ断面画像データは、患者１００の頭部（頭蓋骨１０１）の上下方向に垂直な断面であって互いに平行な断面における複数の断面画像のデータを含んでいる。図４および図５に示される画像は、ＣＴ断面画像データで特定されるＣＴ断面画像の一例である。設計装置２１は、１枚のＣＴ断面画像毎に、人工骨１を設計するための処理を施す。
【００５０】
設計者は、入力装置２３を用いて、人工骨１の設計に必要な所定のデータを入力することができるとともに設計装置１の操作を行うことができる。また、表示装置２４は、例えば、表示画面を備えたディスプレイ装置として設けられ、設計装置１の制御に基づいて処理結果を表示する。
【００５１】
以下、設計者による、設計装置１を用いた人工骨１の設計方法を説明する。なお、人工骨１の設計方法では、頭蓋骨１０１の断面画像における欠損部１０２の一端部１０２ａの周辺部分および他端部１０２ｂの周辺部分での人工骨１の設計手順は、互いに同様である。よって、以下では、頭蓋骨１０１の断面画像における欠損部１０２の一端部１０２ａの周辺部分での人工骨１の設計手順を主に説明し、頭蓋骨１０１の断面画像における欠損部１０２の他端部１０２ｂの周辺部分での人工骨１の設計手順の説明は省略する。
【００５２】
図７は、人工骨１の設計方法を説明するためのフローチャートである。なお、図７を参照して説明する場合は、図７以外の図も適宜参照する。人工骨１の設計においては、まず、設計者による入力装置２３の操作によって生成された指令信号（以下、単に指令信号ともいう）が設計装置２１に与えられることで、設計装置２１は、ＣＴ画像データ記憶部２２から、ＣＴ断面画像データを取得する（ステップＳ１）。
【００５３】
次に、図８に示すように、設計装置２１は、指令信号に基づいて、ＣＴ断面画像において、頭蓋骨１０１の外側面６を含む線としての外側線Ｌ０を設定する（ステップＳ２）。この外側線Ｌ０は、ＣＴ断面画像において、患者１００の頭蓋骨１０１の外側面６を、当該頭蓋骨１０１の周方向に沿って欠損部１０２を塞ぐように欠損部１０２側へ延ばされることで設定される線である。外側線Ｌ０は、たとえば、頭蓋骨１０１のうち欠損部１０２の発生によって失われた部分の外側面に沿うように設定される。なお、外側線Ｌ０は、ＣＴ断面画像において、外側面６に沿い、且つ、欠損部１０２の両端部１０２ａ，１０２ｂを繋ぐ線であればよい。
【００５４】
次に、図９に示すように、設計装置２１は、指令信号に基づいて、第１プロフィール線Ｌ１の設定に用いられる第１基準線Ｌ３を設定する（ステップＳ３）。第１基準線Ｌ３は、外側線Ｌ０を、人工骨１の厚み方向Ａ１に沿って患者１００の体組織の内側に所定の第１長さＢ１だけ変位（オフセット）させた線である。
【００５５】
また、設計装置２１は、指令信号に基づいて、第２プロフィール線Ｌ２の設定に用いられる第２基準線Ｌ４を設定する（ステップＳ４）。第２基準線Ｌ４は、外側線Ｌ０を、人工骨１の厚み方向Ａ１に沿って患者１００の体組織の内側に所定の第２長さＢ２だけ変位（オフセット）させた線である。本実施形態では、第１長さＢ１＜第２長さＢ２に設定されている。第１長さＢ１は、たとえば、０．２ｍｍ程度に設定される。第２長さＢ２は、人工骨１の厚み（人工骨１のうち最も厚みの大きい箇所における厚み）の半分に設定されている。第１長さＢ１および第２長さＢ２は、変更可能な値であってもよいし、固定値であってもよい。
【００５６】
次に、図１０に示すように、設計装置２１は、指令信号に基づいて、第１交点Ｐ１、および、第１プロフィール線Ｌ１を設定する（ステップＳ５）。第１交点Ｐ１は、ＣＴ断面画像において第１基準線Ｌ３と欠損部１０２の縁部１０３の外向き面１０５とが交差する点である。また、第１プロフィール線Ｌ１は、第１基準線Ｌ３に沿って、第１交点Ｐ１から欠損部１０２の空間１１２側に第３長さＢ３だけ進んだ位置に設定される。第１プロフィール線Ｌ１は、欠損部１０２の縁部１０３の形状に対応する形状の線であって、ＣＴ断面画像と直交する線であり、ＣＴ断面画像においては、点である。
【００５７】
ステップＳ５での処理と同様に、設計装置２１は、指令信号に基づいて、第２交点Ｐ２、および、第２プロフィール線Ｌ２を設定する（ステップＳ６）。第２交点Ｐ２は、ＣＴ断面画像において第２基準線Ｌ４と欠損部１０２の縁部１０３の外向き面１０５とが交差する点である。また、第２プロフィール線Ｌ２は、第２基準線Ｌ４に沿って、第２交点Ｐ２から欠損部１０２の空間１１２側に第４長さＢ４だけ進んだ位置に設定される。第２プロフィール線Ｌ２は、欠損部１０２の縁部１０３の形状に対応する形状の線であって、ＣＴ断面画像と直交する線であり、ＣＴ断面画像においては、点である。
【００５８】
第３長さＢ３および第４長さＢ４は、患者に応じて変更されてもよいし、固定値であってもよい。上記の処理によって、人工骨１の厚み方向Ａ１において、第１プロフィール線Ｌ１の位置と第２プロフィール線Ｌ２の位置とが異なるように設定される。
【００５９】
次に、図１１に示すように、設計装置２１は、指令信号に基づいて、対向面４を設定する（ステップＳ７）。具体的には、設計装置２１は、ＣＴ断面画像において、各プロフィール線Ｌ１，Ｌ２を含み、且つ、外側線Ｌ０を通る線を、断面画像における対向面４として設定する。ＣＴ断面画像における対向面４の一端は外側線Ｌ０と交差し、他端は第２プロフィール線Ｌ２と交差する。これにより、欠損部１０２の縁部１０３の外向き面１０５を向く対向面４が設定される。
【００６０】
次に、図１２に示すように、設計装置２１は、指令信号に基づいて、接触回避部５を設定する（ステップＳ８）。具体的には、設計装置２１は、ＣＴ断面画像において、対向面４を基準として、第２プロフィール線Ｌ２（欠損部１０２の縁部１０３）から遠ざかるように向かって延びる線を、接触回避部５として適宜設定する。ＣＴ断面画像における接触回避部５は、欠損部１０２と接触することを避ける形状に形成される。
【００６１】
次に、設計装置２１は、指令信号に基づいて、人工骨１の内側面２および外側面６を設定する（ステップＳ９）。ＣＴ断面画像において、内側面２は、接触回避部５と接続され、且つ、外側線Ｌ０と一定の間隔をあける形状の線として設定される。また、外側面６は、外側線Ｌ０のうちＣＴ断面画像における欠損部１０２の一端部１０２側および他端部１０２ｂ側における２つの対向面４と外側線Ｌ０との間の線として設定される。上記のステップＳ１〜Ｓ９の処理によって、１つのＣＴ断面画像における人工骨１の設計が完了する。
【００６２】
次に、設計装置２１は、複数のＣＴ断面画像のうち、全てのＣＴ断面画像における人工骨１の設計作業が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０）。
【００６３】
全てのＣＴ断面画像における人工骨１の設計作業が完了していない場合（ステップＳ１０でＮＯ）、設計作業が行われていないＣＴ断面画像について、ステップＳ２〜ステップＳ９の処理が行われる。
【００６４】
一方、全てのＣＴ断面画像における人工骨１の設計作業が完了している場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、設計装置２１は、複数のＣＴ断面画像における人工骨１の断面形状をつなぎ合わせる処理を行う（ステップＳ１１）。この処理により、設計装置２１は、人工骨１の３次元画像を生成する。この３次元画像の側面図は、図３における頭蓋骨１０１の側面図と同様の画像となる。この３次元画像において、頭蓋骨１００の複数のＣＴ断面画像についての切断面は、頭蓋骨１００の上下方向に沿って等間隔に複数設定されている。
【００６５】
各上記切断面における人工骨１の形状がつなぎ合わされることで、人工骨１の形状が特定される。すなわち、各ＣＴ断面画像における第１プロフィール線Ｌ１（点）がつなぎ合わされることで第１プロフィール線Ｌ１が形成される。また、各ＣＴ断面画像における第２プロフィール線Ｌ２（点）がつなぎ合わされることで第２プロフィール線Ｌ２が形成される。
【００６６】
設計装置２１は、人工骨１の３次元画像を特定するデータとしての設計データを、設計データ記憶部２５に出力する（ステップＳ１２）。人工骨１は、この設計データを基に、製造される。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態にかかる人工骨１によると、人工骨１の対向面４は、２つのプロフィール線Ｌ１，Ｌ２を含み、且つ、欠損部１０２の縁部１０３の外向き面１０５を向く形状に形成される。このような構成であれば、対向面４は、欠損部１０２の縁部１０３と向かい合う面積をより大きくできる。また、人工骨１が欠損部１０２に被せられたときに、患者１００の頭蓋骨１０１の外側面６側において、人工骨１と欠損部１０２との間に生じるくぼみ１０８を小さくできる。このような構成により、人工骨１と患者１００の頭蓋骨１０１との適合状態を長期間に亘って維持することができ、人工骨１に起因する外観上の違和感を抑制できる。
【００６８】
また、人工骨１によると、接触回避部５の形状は、当該接触回避部５と欠損部１０２の縁部１０３とが接触することを避けるための形状に設定される。この構成によると、人工骨１が欠損部１０２に対してずれたときなどに、患者１００の頭蓋骨１０１の内側の体組織が、人工骨１と頭蓋骨１０１との間に挟まれることを抑制できる。
【００６９】
また、人工骨１によると、接触回避部５は、対向面４を基準として、頭蓋骨１０１から遠ざかる方向に向かって延びる形状に設定される。この構成によると、接触回避部５を簡易な形状で構成できる。
【００７０】
また、人工骨１によると、対向面４は、欠損部１０２の縁部１０３と接触するための接触部９を含んでいる。この構成によると、対向面４が欠損部１０２に受けられることで、人工骨１は、患者の頭蓋骨１０１の縁部１０３に安定した姿勢で支持される。
【００７１】
また、人工骨１によると、人工骨１の設計時において、患者１００の頭蓋骨１０１の外側面６の形状を利用して、第１プロフィール線Ｌ１および第２プロフィール線Ｌ２を設定することができる。したがって、患者１００の頭蓋骨１０１の欠損部１０２における欠損前の当該頭蓋骨１０１の本来の形状に近い形状の人工骨１を設計できる。
【００７２】
また、人工骨１によると、人工骨１の設計時において、頭蓋骨１０１のＣＴ断面画像において、欠損部１０２の縁部１０３と第１基準線Ｌ３との交点（第１交点Ｐ１）から第１基準線Ｌ３に沿って第３長さＢ３だけ欠損部１０２の空間１１２側に進んだ位置に第１プロフィール線Ｌ１が設定される。また、頭蓋骨１０１のＣＴ断面画像において、欠損部１０２の縁部１０３と第２基準線Ｌ４との交点（第２交点Ｐ２）から第２基準線Ｌ４に沿って第４長さＢ４だけ欠損部１０２の空間１１２側に進んだ位置に第２プロフィール線Ｌ２が設定される。この構成によると、対向面４の形状が、欠損部１０２の縁部１０３に沿った形状となるように、対向面４を設定できる。
【００７３】
また、人工骨１によると、対向面４は、頭蓋骨１０１のＣＴ断面画像において第１プロフィール線Ｌ１および第２プロフィール線Ｌ２を通る線を、ＣＴ断面画像における対向面４として設定する。この構成によると、対向面４を、欠損部１０２の縁部１０３をより多く覆うような形状にできる。
【００７４】
また、人工骨１によると、頭蓋骨１０１のＣＴ断面画像において、対向面４は、外側線Ｌ０まで延びている。この構成によると、対向面４は、頭蓋骨１０１の欠損部１０２の外側面１０６に接近するように延びている。対向面４がこのような形状に形成されていることにより、頭蓋骨１０１の外側面６において、人工骨１と頭蓋骨１０１との間にできる窪み１０８を、より小さくできる。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は上述の実施の形態に限られず、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。例えば、次のように変更して実施してもよい。
【００７６】
（１）前述の実施形態では、第１交点から第１基準線に沿って第３長さ変位した位置に、第１プロフィール線が設定される形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、第１交点に第１プロフィール線が設定されてもよい。また、前述の実施形態では、第２交点から第２基準線に沿って第４長さ変位した位置に、第２プロフィール線が設定される形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、第２交点に第２プロフィール線が設定されてもよい。
【００７７】
（２）また、前述の実施形態では、人工骨が頭蓋骨に適用される形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。本発明の人工骨は、頭蓋骨以外の骨に適用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、補填人工骨の設計方法、および、補填人工骨として、広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１      補填人工骨
４      対向面
１００  患者
１０１  頭蓋骨（骨）
１０２  欠損部
１０３  縁部
１０５  外向き面（傾斜状部分）
Ａ１    厚み方向
Ｌ１    第１プロフィール線
Ｌ２    第２プロフィール線
【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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