(57)【要約】本発明では、特に、歯科用ハンドピースを含む歯科用ドリルの場所を示すためのシステムが提供され、システムは歯科用ドリルをさらに含む。複数のセンサは、磁場を検出して、歯科用ドリルの場所を示すために少なくとも部分的に使用可能な１組の出力を生成する。センサ出力は、患者の歯列に対するドリルの空間関係の指標を生成するために処理することが可能である。指標は、図式であることが好ましく、インプラント手順の間にシステムを使用して歯科専門家に提示して、手順に関する視覚的フィードバックを提供することが可能である。指標は、実質的にリアルタイムで繰り返して更新してもよい。
2014520637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯科用ドリルの場所を示すためのシステムであって、
前記歯科用ドリルを備える歯科用ハンドピースと、
磁場を検出して、１組のそれぞれのセンサ出力を生成する複数のセンサであって、前記センサ出力が、前記歯科用ドリルの場所を示すために少なくとも部分的に使用可能な複数のセンサと
を備えるシステム。
【請求項２】
前記歯科用ドリルに対して固定されて、前記磁場を発生させる磁気要素をさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記歯科用ドリルが磁化されて、前記磁場を発生する請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
患者の歯列に対して固定される磁気要素をさらに備え、前記センサが前記歯科用ハンドピースに対して固定される請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
患者の歯列に位置合わせされた加工物ガイドをさらに備え、前記センサが加工物ガイドに対して固定される請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記センサが、前記加工物ガイドに対する第１の固定位置から前記加工物ガイドに対する第２の固定位置に移動可能である請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記センサが取り付けられるキャリアをさらに備え、前記センサの少なくとも３つが前記キャリアの第１の表面に取り付けられ、前記センサの少なくとも３つが前記キャリアの第２の表面に取り付けられる請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記センサの４つが前記キャリアの第１の表面に取り付けられ、前記センサの４つが前記キャリアの第２の表面に取り付けられる請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記センサ出力を受信しかつ同出力を処理して、患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの空間関係の指標を生成する制御器をさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記制御器が、前記センサと前記患者の歯列との間の空間関係に従って、かつ前記磁場と前記歯科用ドリルとの間の空間関係に従ってセンサ出力を処理する請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記センサ出力を受信して、前記センサ出力を前記制御器に伝える中間装置をさらに備える請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
無線インタフェースをさらに備え、前記制御器に到達するように前記無線インタフェースによって前記センサ出力が送信される請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記制御器が、前記患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの前記空間関係の前記指標を実質的にリアルタイムで繰り返して更新する請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
電子ディスプレイをさらに備え、前記患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの前記空間関係の前記指標が、前記電子ディスプレイに絵図で表示される請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの前記空間関係の前記指標が、
前記患者の歯列の絵図表示と、
前記患者の歯列の前記絵図表示に重ね合わせられた前記歯科用ドリルの場所の表示と
を含む請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記患者の歯列の前記絵図表示が、前記患者の歯列の放射線撮影画像から導出される請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記患者の歯列の前記絵図表示が、前記患者の歯列の３次元モデルの表示である請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記制御器が、前記患者の歯列内の予め指定されたインプラントシャフトに対する前記歯科用ドリルの空間関係の指標をさらに生成する請求項９に記載のシステム。
【請求項１９】
前記歯科用ドリルが前記予め指定されたインプラントシャフトから少なくとも所定値だけ逸脱したときに、前記制御器が警告信号をさらに生成する請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
較正ステーションをさらに備え、前記較正ステーションが、
前記歯科用ドリル用の受容部と、
前記受容部に対して固定された第２の複数のセンサであって、前記第２の複数のセンサの各々が出力を生成し、かつ前記第２の複数のセンサの前記出力が、前記歯科用ドリルが前記受容部に配置されたときに前記歯科用ドリルに対する前記磁場の空間関係を特徴づけるために使用可能である第２の複数のセンサと
をさらに含む請求項９に記載のシステム。
【請求項２１】
歯科用ドリルの場所を示すための方法であって、
１組のセンサによって生成された出力を読み取るステップであって、前記センサが磁場を検出し、かつセンサ出力が、前記センサに対する前記歯科用ドリルの場所を検出するために使用可能であるステップと、
前記センサ出力を処理して、患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの空間関係の指標を生成するステップと、
前記患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの前記空間関係の前記指標を表示するステップと
を含む方法。
【請求項２２】
前記出力を処理するステップが、前記センサと前記患者の歯列との間の空間関係に従って、かつ前記磁場と前記歯科用ドリルとの間の空間関係に従って前記センサ出力を処理するステップを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの前記空間関係の指標を表示するステップが、前記患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの前記空間関係の前記指標の表示を実質的にリアルタイムで繰り返して更新するステップを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
１組のセンサの前記出力を読み取るステップが、無線インタフェースを介して前記センサの前記出力を読み取るステップを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
予め指定されたインプラントシャフトに対する前記歯科用ドリルの場所をディスプレイに示すステップをさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記歯科用ドリルの場所と前記予め指定されたインプラントシャフトとを比較するステップと、
前記歯科用ドリルが前記予め指定されたインプラントシャフトから少なくとも所定値だけ逸脱したときに警告信号をさらに生成するステップと、
をさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記警告信号が、単独又は任意の組み合わせで、視覚合図と音響合図とからなる群から選択される１つ以上の信号を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
特定の患者の歯列に合致する歯列弓部分と、
前記歯列弓部分に対して固定された１組のセンサであって、各センサが、磁場の少なくとも１つの特性を示す出力を生成できる１組のセンサと
を備える加工物ガイド。
【請求項２９】
前記歯列弓部分が、前記加工物ガイドが前記特定の患者の歯列弓と係合したときに所望のインプラントシャフトの中心線に実質的に位置特定されたパイロット孔を画定する請求項２８に記載の加工物ガイド。
【請求項３０】
前記加工物ガイド上の非同一直線上の放射線不透過性の少なくとも３つの基準マーカをさらに含む請求項２８に記載の加工物ガイド。
【請求項３１】
前記センサが、前記加工物ガイドに対する第１の固定位置から前記加工物ガイドに対する第２の固定位置に移動可能である請求項２８に記載の加工物ガイド。
【請求項３２】
インプラント部位を有する特定の患者の歯列弓に係合するための構造の加工物ガイドを製作するステップと、
１組の基準参照を前記加工物ガイドに配置するステップと、
センサを前記加工物ガイドに固定するステップであって、前記センサが磁場にさらされたときに前記センサが前記磁場の特徴を示す出力を生成することができるステップと
を含む方法。
【請求項３３】
前記加工物ガイドを前記患者の歯列弓と係合させるステップと、
前記加工物ガイド及び前記患者の歯列弓の放射線撮影画像を獲得するステップであって、前記放射線撮影画像が前記基準参照を示すステップと、
前記放射線撮影画像から、インプラントを前記インプラント部位に配置するために所望のインプラントシャフトの場所を決定するステップと、
前記基準参照の場所に対する前記所望のインプラントシャフトの場所を特徴づけるステップと
をさらに含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
放射線撮影された加工物ガイドにパイロット孔を形成するステップであって、前記放射線撮影された加工物ガイドが前記患者の前記歯列弓と係合したときに、前記パイロット孔の中心線が前記インプラントシャフトの中心線と実質的に同一直線上にあるステップをさらに含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
歯科用ドリルを備える歯科用ハンドピースを前記センサと近傍させるステップであって、前記センサが磁場を検出するように、ハンドピースに固定された要素が前記磁場を生成するステップと、
前記センサから出力を獲得するステップと、
センサ出力を処理して、前記歯科用ドリルと前記患者の歯列との間の空間関係を決定するステップと、
前記患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの前記空間関係の指標を視覚ディスプレイに表示するステップと
をさらに含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記磁場と前記歯科用ドリルとの間の空間関係を較正するステップをさらに含む請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記所望のインプラントシャフトに対する前記歯科用ドリルの空間関係の指標を前記視覚ディスプレイに同時に表示するステップをさらに含む請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記歯科用ドリルが予め指定されたインプラントシャフトから少なくとも所定値だけ逸脱したときに警告信号を生成するステップをさらに含む請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
患者の歯列の放射線撮影画像を受信する画像プロセッサと、
１つ以上のセンサから出力を受信する位置特定システムであって、前記センサが磁場の少なくとも１つの特徴を検出し、前記磁場と前記センサとの空間関係が歯科用ドリルを含む歯科用ハンドピースの場所の変化により変化するのに応じてセンサ出力が変化し、前記位置特定システムが、前記センサ出力を処理して、前記患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの場所を決定する位置特定システムと、
生成されたディスプレイ画像が前記患者の歯列の画像と、前記位置特定システムによって決定されるような前記患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの場所の描写とを含むように、前記ディスプレイ画像をコンピュータディスプレイに生成する観測システムと
を備えるコンピュータ化された制御器。
【請求項４０】
前記位置特定システムが、更新されたセンサ出力を受信して、前記更新されたセンサ出力に少なくとも部分的に基づき前記患者の歯列に対する前記ハンドピースの更新場所を決定し、かつ前記観測システムが、前記生成されたディスプレイ画像を調整して、前記患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの更新場所を示す請求項３９に記載のコンピュータ化された制御器。
【請求項４１】
前記生成されたディスプレイ画像が、所望のインプラントシャフトに対する前記歯科用ドリルの場所の描写をさらに含む請求項３９に記載のコンピュータ化された制御器。
【請求項４２】
前記位置特定システム及び画像プロセッサの動作を実行するコンピュータプロセッサをさらに含む請求項３９に記載のコンピュータ化された制御器。
【請求項４３】
コンピュータ化された制御器であって、
プロセッサと、
データ入力インタフェースと、
ディスプレイと、
コンピュータで読み取り可能なメモリと
を備え、前記コンピュータで読み取り可能なメモリは、前記プロセッサによって実行されるときに、前記コンピュータ化された制御器に、
１組のセンサによって生成された出力であって、前記１組のセンサが磁場を検出しかつセンサ出力が前記センサに対する歯科用ドリルの空間関係を特徴づけるために使用可能である前記出力を読み取らせ、
前記センサ出力を処理させて、患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの空間関係の指標を生成させ、かつ
前記患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの前記空間関係の前記指標の表示を生成させる
ようにする指示を保持する、コンピュータ化された制御器。
【請求項４４】
前記指示は、前記プロセッサによって実行されるときに、さらに、前記コンピュータ化された制御器に、前記患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの前記空間関係の前記指標の表示を実質的にリアルタイムで繰り返して更新させる請求項４３に記載のコンピュータ化された制御器。
【請求項４５】
前記指示は、前記プロセッサによって実行されるときに、さらに、前記コンピュータ化された制御器に、インプラントシャフトに対する前記歯科用ドリルの場所をディスプレイに示させるようにする請求項４３に記載のコンピュータ化された制御器。
【請求項４６】
前記指示は、前記プロセッサによって実行されるときに、さらに、前記コンピュータ化された制御器に、
インプラントシャフトに対して前記歯科用ドリルの場所を比較させ、かつ
前記歯科用ドリルが前記インプラントシャフトから少なくとも所定値だけ逸脱したときに警告信号を生成させる
ようにする請求項４３に記載のコンピュータ化された制御器。
【請求項４７】
前記警告信号が、単独又は任意の組み合わせで、視覚合図と音響合図とからなる群から選択される１つ以上の信号を含む請求項４６に記載のコンピュータ化された制御器。
【請求項４８】
受容部を画定する本体であって、前記受容部が歯科用ドリルを受容するための形状及びサイズである本体と、
前記受容部を取り囲む複数のセンサであって、各センサが、前記受容部に配置された歯科用ドリルと関連する磁場に前記センサがさらされたときに出力を生成できる複数のセンサと、
を備える較正ステーション。
【請求項４９】
前記センサの出力が前記磁場の形状及び強度を特徴づけることができるように、前記センサが配置される請求項４８に記載の較正ステーション。
【請求項５０】
歯科用ドリルの場所を示す方法の実施を実行するように適合されたコンピュータ指示を保持するコンピュータで読み取り可能な非一時的な媒体であって、前記方法が、
１組のセンサによって生成された出力を読み取るステップであって、前記センサが磁場を検出し、かつセンサ出力が、前記センサに対する歯科用ドリルの場所を検出するために使用可能であるステップと、
前記センサ出力を処理して、患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの空間関係の指標を生成するステップと、
前記患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの前記空間関係の前記指標を表示するステップと
を含む非一時的な媒体。
【請求項５１】
回路トレースを有するキャリアであって、貫通孔を画定するキャリアと、
前記貫通孔の周りの前記キャリアに取り付けられた複数の電子センサであって、各センサが磁場に対して感応し、かつ前記磁場の特徴を示す出力を生成するように構成された複数の電子センサと
を備える感知装置であって、歯科の患者の口内に嵌るようなサイズ及び形状である感知装置。
【請求項５２】
センサ出力を患者の口の外側に搬送するように構成された可撓性の電気導体をさらに備える請求項５１に記載の感知装置。
【請求項５３】
センサ出力を患者の口の外側に送信するように構成された無線送信機をさらに備える請求項５１に記載の感知装置。
【請求項５４】
前記センサ及び前記無線送信機に電力を供給するバッテリをさらに備える請求項５３に記載の感知装置。
【請求項５５】
前記複数のセンサが少なくとも６つのセンサを備え、前記センサの少なくとも３つが前記キャリアの第１の表面に取り付けられ、前記センサの少なくとも３つが前記キャリアの第２の表面に取り付けられる請求項５１に記載の感知装置。
【請求項５６】
前記複数のセンサが少なくとも８つのセンサを備え、前記センサの４つが前記キャリアの第１の表面に取り付けられ、前記センサの４つが前記キャリアの第２の表面に取り付けられる請求項５１に記載の感知装置。
【請求項５７】
回路トレースを有するキャリアであって、貫通孔を画定するキャリアと、
前記貫通孔の周りの前記キャリアに取り付けられた１組の電子センサであって、各センサが磁場に対して感応し、かつ前記磁場の特徴を示す出力を生成するように構成された１組の電子センサと
を含む感知装置であって、前記センサが歯科の患者の口内に嵌るようなサイズ及び形状である感知装置と、
歯科用ドリルの場所を示す方法の実施を実行するように適合されたコンピュータ指示を保持するコンピュータで読み取り可能な非一時的な媒体と
を備えるキットであって、前記方法が、
前記１組のセンサによって生成された出力を読み取るステップであって、前記センサが磁場を検出し、またセンサ出力が、前記センサに対する歯科用ドリルの場所を検出するために使用可能であるステップと、
前記センサ出力を処理して、患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの空間関係の指標を生成するステップと、
前記患者の歯列に対する前記歯科用ドリルの前記空間関係の前記指標を表示するステップと
を含む、キット。
【請求項５８】
受容部を画定する本体であって、前記受容部が歯科用ドリルを受容するための形状及びサイズである本体と、
前記受容部を取り囲む第２の組のセンサであって、前記第２の組の各センサが、前記受容部に配置された歯科用ドリルと関連する磁場に前記センサがさらされたときに出力を生成できる複数のセンサと
を含む較正ステーションをさらに備える請求項５７に記載のキット。
【請求項５９】
前記センサ出力を受信して、前記センサ出力を制御器に伝えるように構成された中間装置をさらに備える請求項５７に記載のキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気センサを使用する歯科用の移植システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科用インプラント手術は、患者の口に１つ以上の人工置換歯のような補綴装置を配置することを含む。このような補綴装置は、最善の美観的及び機能的な結果のために正確に口に配置されなければならない。補綴装置の精密な配置は、周囲の組織及び骨に対するインプラント部位の適切な準備を必要とする。補綴装置は、典型的に、歯インプラントアバットメントと、それに取り付けられたポンティックと、アバットメントから延びて、ドリル工具（例えば、歯科用ハンドピース）で患者の骨内に穿孔されたインプラントシャフト内に受容される歯インプラント固定具とを備える。骨を穿孔して、インプラントシャフトを形成する間に、患者に対する傷害の引き起こしを回避するために、大きな注意を払わなければならない。傷害は、例えば、下顎神経管への不注意な進入、サイナスへの不注意な進入、皮質板の穿孔、隣接する歯への損傷、又は関連技術で公知の他の損傷によって引き起こされる可能性がある。
【０００３】
インプラント部位のリアルタイムの撮像を提供するシステムは、患者に対する傷害を回避する点で、より正確には、骨及びインプラント部位を準備し、またインプラントを受容するためのシャフトを準備する点で、インプラント開業医に有用であり得る。このような撮像を提供する従来のシステムは、面倒で、複雑で、また使用が難しいことがある。さらに、光学的（観測可能な）画像に頼るシステムによって提供される画像は、穿孔中にインプラント部位に確認される血液及び水を含む流体によって不明瞭になる画像によって制限される可能性がある。さらに、いくつかのコンピュータ支援の撮像システムは、解剖学的構造及び器具の場所を決定する際に特に正確でなく、穿孔手順の間にこのような場所情報をリアルタイムで更新する際に、特に正確でもない。
【０００４】
改良されたリアルタイム撮像は、手順の間に穿孔工具の精密な位置特定によりインプラント開業医を支援し、傷害のリスクを低減して、有効なインプラントの提供を助けることによって患者の利益となるであろう。このような技術はまた、例えば、他の健康実施及び非医療処置を含む歯科分野を越えて、様々な手順に使用できるであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一形態によれば、歯科用ドリルの場所を示すためのシステムは、歯科用ドリルを含む歯科用ハンドピースと、磁場を検出する複数のセンサとを含む。センサは、１組のそれぞれのセンサ出力を生成し、センサ出力は、歯科用ドリルの場所を示すために少なくとも部分的に使用可能である。
【０００６】
他の形態によれば、歯科用ドリルの場所を示す方法は、１組のセンサによって生成された出力を読み取ることを含み、この場合、センサは磁場を検出し、またセンサ出力は、センサに対する歯科用ドリルの場所を検出するために使用可能である。さらに、本方法は、センサ出力を処理して、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を生成し、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を表示することを含む。
【０００７】
他の形態によれば、加工物ガイドは、特定の患者の歯列に合致する歯列弓部分と、歯列弓部分に対して固定された１組のセンサとを備える。各センサは、磁場の少なくとも１つの特性を示すための出力を生成できる。
【０００８】
他の形態によれば、方法は、インプラント部位を有する特定の患者の歯列に係合するための構造の加工物ガイドを製作し、１組の基準参照を加工物ガイドに配置することを含む。さらに、本方法は、センサを加工物ガイドに固定することを含む。センサは、センサが磁場にさらされたときに磁場の特徴を示す出力を生成することができる。
【０００９】
他の形態によれば、コンピュータ化された制御器は、患者の歯列の放射線撮影画像を受信する画像プロセッサと、１つ以上のセンサから出力を受信する位置特定システムとを備える。センサは、磁場の少なくとも１つの特徴を検出し、磁場とセンサとの空間関係が歯科用ドリルを含む歯科用ハンドピースの場所の変化により変化したときにセンサ出力が変化する。位置特定システムは、センサ出力を処理して、患者の歯列に対する歯科用ドリルの場所を決定する。さらに、コンピュータ化された制御器は、生成されたディスプレイ画像が患者の歯列の画像と、位置特定システムによって決定されるような患者の歯列に対する歯科用ドリルの場所の描写とを含むように、ディスプレイ画像をコンピュータディスプレイに生成する観測システムを含む。
【００１０】
他の形態によれば、コンピュータ化された制御器は、プロセッサ、データ入力インタフェース、ディスプレイ、及びコンピュータで読み取り可能なメモリを備える。コンピュータで読み取り可能なメモリは、プロセッサによって実行されるときに、コンピュータ化された制御器に、１組のセンサによって生成された出力を読み取らせるようにする指示を保持する。センサは、磁場を検出し、またセンサ出力は、センサに対する歯科用ドリルの空間関係を特徴づけるために使用可能である。指示は、プロセッサによって実行されるときに、さらに、コンピュータ化された制御器に、出力を処理させて、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を生成させ、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を表示させる。
【００１１】
他の形態によれば、較正ステーションは、受容部を画定する本体を備える。受容部は、歯科用ドリルを受容するための形状及びサイズである。さらに、較正ステーションは、受容部を取り囲む複数のセンサを含み、各センサは、受容部に配置された歯科用ドリルと関連する磁場にセンサがさらされたときに出力を生成できる。
【００１２】
他の形態によれば、コンピュータで読み取り可能な非一時的な媒体は、歯科用ドリルの場所を示す方法の実施を実行するように適合されたコンピュータ指示を保持する。本方法は、１組のセンサによって生成された出力を読み取ることを含む。センサは、磁場を検出し、またセンサ出力は、センサに対する歯科用ドリルの場所を検出するために使用可能である。本方法はまた、センサ出力を処理して、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を生成し、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を表示することを含む。
【００１３】
他の形態によれば、感知装置は、回路トレースを有するキャリアを含み、キャリアは貫通孔を画定する。感知装置はまた、貫通孔の周りのキャリアに取り付けられた複数の電子センサを含む。各センサは、磁場に対して感応し、かつ磁場の特徴を示す出力を生成するように構成される。感知装置は、センサが歯科の患者の口内に嵌るようなサイズ及び形状である。
【００１４】
他の形態によれば、キットは感知装置を含む。感知装置は、回路トレースを有するキャリアを含み、キャリアは、貫通孔と、貫通孔の周りのキャリアに取り付けられた１組の電子センサとを画定する。各センサは、磁場に対して感応し、かつ磁場の特徴を示す出力を生成するように構成される。感知装置は、センサが歯科の患者の口内に嵌るようなサイズ及び形状である。さらに、キットは、歯科用ドリルの場所を示す方法の実施を実行するように適合されたコンピュータ指示を保持するコンピュータで読み取り可能な非一時的な媒体を含む。本方法は、１組のセンサによって生成された出力を読み取ることを含み、この場合、センサは磁場を検出し、またセンサ出力は、センサに対する歯科用ドリルの場所を検出するために使用可能である。さらに、本方法は、センサ出力を処理して、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を生成し、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を表示することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】歯科用ドリルの場所を示すための本発明の実施形態によるシステムの図面である。
【図２】例示的な制御器のブロック図である。
【図３】実施形態による構成要素の相互作用を示しているブロック図である。
【図４】実施形態による加工物ガイドの製作の段階の図面である。
【図５】単純化した例示の双方向ユーザインタフェースの図面であり、これによって、歯科専門家は所望のインプラントシャフトを決定しかつ規定することが可能である。
【図６】後の製作段階の図４の例示の加工物ガイドの図面である。
【図７】本発明の実施形態による例示の較正ステーションの図面である。
【図８】他の実施形態によるシステムのブロック図である。
【図９】移植手順中に患者の口に位置し得る構成要素の例示の配置の図面である。
【図１０Ａ】実施形態による例示の磁化装置／較正ステーションの図面である。
【図１０Ｂ】実施形態による例示の磁化装置／較正ステーションの図面である。
【図１０Ｃ】実施形態による例示の磁化装置／較正ステーションの図面である。
【図１１】センサに対する、したがって患者の歯列に対するドリルの場所を決定するための例示の技術を示す図面である。
【図１２】歯科用ドリルの場所を示すための本発明の他の実施形態によるシステムの図面である。
【図１３Ａ】本発明の実施形態による加工物ガイド及びセンサアセンブリの図面である。
【図１３Ｂ】図１３Ａのセンサアセンブリのより詳細な図面である。
【図１３Ｃ】本発明の実施形態による、加工物ガイド上の整列ピンと係合した図１３Ａのセンサアセンブリの図面である。
【図１３Ｄ】異なる整列ピンと係合した図１３Ａのセンサアセンブリの図面である。
【図１４Ａ】本発明の他の実施形態による加工物ガイド及びセンサアセンブリの図面である。
【図１４Ｂ】加工物ガイドの上方の適所の図１４Ａのセンサアセンブリの図面である。
【図１５】本発明の実施形態による「デュアルクワッド」配置のセンサと磁場との関係の図面である。
【図１６】センサ挙動を表す点で有効な座標系の図面である。
【図１７】図１５の磁場とセンサとの相互作用のより詳細な直交図である。
【図１８】磁場角度のおおよその表示図面である。
【図１９】例示の実施形態による方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
明白に定義しない限り、本明細書に使用された用語は、歯科及び医療の技術分野で慣習的に使用されるような意味を有する。
「インプラント」、「歯科用インプラント」等（名詞）という用語は、慣習的意味において、人工歯根の置換を含む恒久的に設置された（例えば、取り外しできないか又は取り外すことが困難）補綴装置を指す。ある実施形態では、インプラントは、骨に埋め込まれるインプラント固定具を含み、かつ一体化（すなわち、骨一体化）を受けて、関連技術で公知のように、例えばインプラント支持ブリッジ又はインプラントによって支持された義歯を含むがそれに限定されない、人工歯を支持するか又は他の歯科構造用の支持体を提供することができる安定した一体化構造を形成する。インプラント固定具は、典型的に歯肉表面の近くのインプラントアバットメントに接合され、このインプラントアバットメントに置換歯（すなわち、ポンティック）を固定することができる。「移植する」という用語（動詞）は、慣習的意味において歯科用インプラントの配置を指す。「インプラント固定具」とは、関連技術で公知のように、骨又は他の硬質の組織又は材料に埋め込まれ、かつインプラントを固定するために使用される歯科用インプラントの部分を指す。
【００１７】
「患者」という用語は、歯科の手入れ、ケア、又は治療の受入者を指す。ある実施形態では、患者は哺乳動物、例えば人であるが、患者はまた人以外の動物であり得る。
「歯列」という用語は、口内の歯の配置を指す。患者の歯列の画像は、患者の歯列のすべて又は一部を示すことが可能であり、患者の歯のすべてを示す必要はない。
【００１８】
「加工物ガイド」とは、慣習的意味において、患者の口内の上部又は下部の歯列弓に堅固に固定されることができる取り外し可能な補綴ガイドを指す。加工物ガイドは、それに固定された１つ以上の放射線不透過性のマーカを有してもよい。加工物ガイドは、関連技術で周知の方法によって患者の歯列の印象及び／又は口の他の構造的な特徴に形成してもよい。加工物ガイドは、関連技術で公知のような熱硬化性及び光硬化性プラスチック、アクリル等を含むがそれらに限定されない様々な材料から製作することが可能である。
【００１９】
「放射線不透過性のマーカ」、「放射線不透過性の基準マーカ」、「基準マーカ」等という用語は、慣習的意味において、例えば放射線撮影画像に位置特定されることができる、放射線撮影ガイドの上及び／又は中の放射線不透過性の材料の付着物を指す。「基準参照（ｆｉｄｕｃｉａｌ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）」とは、部分用の参照ロケータであり、例えば、放射線不透過性の基準マーカ又は機械的データであり得る。
【００２０】
「インプラント部位」とは、インプラントを受容できるか又は受容した、口腔部位を指す。
歯科用移植の文脈における「インプラントドリルシャフト」、「インプラントシャフト」等とは、インプラント固定具を受容するために形成される孔を指す。このような孔は、関連技術において「骨切り術部位」と称されることも可能である。「所望のインプラントシャフト」、「提案されたインプラントシャフト」等とは、穿孔されるべきインプラントシャフトの場所（すなわち、例えば３次元スキャン画像で識別された患者の解剖学的構造に対する位置、深さ及び角度配向）を指す。
【００２１】
「ハンドピース」及び「歯科用ハンドピース」とは、慣習的意味において、歯科組織を穿孔するために適切な歯科用穿孔装置を指す。ある実施形態では、歯科用ハンドピースは、ハンドル、ハンドピース頭部、この頭部に収容されたドリルエンジン、及びドリルエンジンに取り付けられたドリルを含んでもよい。
【００２２】
「ドリル」とは、慣習的意味において、ドリルシャフト、任意選択的にドリルシャフト延長部、及びドリル尖端を有する歯科用ドリルを指す。ドリル尖端のタイプは、関連技術で公知のようなバー、円錐、ツイスト等を含む。一実施形態では、ドリルシャフト延長部は非磁性である。一実施形態では、ドリルシャフト延長部は磁性であり、ドリルシャフト延長部が取り付けられるドリル尖端と同一の磁気特性を有することが好ましい。
【００２３】
追加情報は、２０１１年１月２４日に出願され、かつ「歯科用の移植システム及び方法」と題する同時係属中の国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ１１／２２２９０に確認することが可能であり、この特許出願の開示全体は、すべての目的について参考として本出願に組み込まれている。
【００２４】
図１は、歯科用ドリルの場所を示すための本発明の実施形態によるシステム１００を示している。この開示のため、「場所」という用語は、角度配向ならびに並進位置を含む。
実施例のシステム１００では、歯科用ハンドピース１０１は、モータ又は他のドリルエンジンを収納し得るハンドピース頭部１０２を含み、次に、ドリルエンジンは、歯科用ハンドピース１０１に取り付けられたドリル１０３を駆動する。磁化された要素１０４はドリル１００に固定され、磁場１０５を発生する。図示した実施例では、磁化された要素１０４はドーナツ状であり、ローブ状の磁場を発生するが、他の種類の磁化された要素及び磁場形状を使用し得ることが考えられる。例えば、ある実施形態では、ドリル１０３それ自体が磁化され、磁化された要素として機能してもよい。他の実施形態では、磁場１０５は、ドリル１０３に対して直交してもよく、ある実施形態では複数の極を有してもよい。多くの磁場形状が可能である。いずれの場合も、発生された磁場及びドリル１０３は、歯科用ハンドピース１０１及びドリル１０３が動かされるときに、磁場がそれらと共に動くように、互いに対して固定された空間関係に留まるべきである。
【００２５】
加工物ガイド１０６も設けられる。加工物ガイド１０６は、特定の移植患者の歯列に合致するように成形され、任意の適切な材料、例えば熱硬化性又は光硬化性のポリマから製造することが可能である。加工物ガイド１０６は、患者の上部又は下部の歯列弓の少なくとも一部に合致することが好ましく、インプラントが配置されるべきインプラント部位を含んでもよい。ある実施形態では、加工物ガイド１０６は歯列弓全体に合致し、他の実施形態では、加工物ガイド１０６は歯列弓の一部分にのみ合致する。加工物ガイド１０６は、患者の歯列から取り外し可能であり、かつ患者の歯列に交換可能であるが、置換されたときに、取り外し及び置換によって誘発された任意のエラーを無視できる程度に十分に、加工物ガイドが繰り返して同一の場所に戻るように、患者の歯にしっかりと合致することが好ましい。加工物ガイド１０６は、インプラント部位にわたって比較的平坦な面１０７を含み得ることが好都合であるが、これは必要条件ではない。
【００２６】
センサ１０８ａ、１０８ｂ及び１０８ｃが加工物ガイド１０６に固定される。３つのセンサ１０８ａ〜１０８ｃの配置が示されているが、実行可能なシステムは、より多くのセンサ（例えば４、５、６、７、８、又はそれよりもさらに多くのセンサ）又はより少ないセンサ（例えば２つのセンサ）を有することが想像され得る。この開示のため、要素の「配置」は、互いに対して固定された配置の１組の要素である。センサ１０８ａ〜１０８ｃの各々は、磁場１０５の少なくとも１つの特徴を検出して、出力（センサ出力とも称される）を生成し、この出力は、センサと磁化された要素１０４との間の空間関係が、歯科用ハンドピース１０１の場所の変化、その結果としての磁場１０５の場所の変化のため変化するときに変化する。例えば、センサ１０８ａ〜１０８ｃの各々は、モリスタウン、ニュージャージー、米国のハネウェルインターナショナル社（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．，ｏｆ  Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ，ＵＳＡ）から入手可能なモデルＨＭＣ５８８３Ｌ３軸デジタルコンパス（ＨＭＣ５８８３Ｌ  ３−Ａｘｉｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｍｐａｓｓ）集積回路でもよい。磁場にさらされたとき、このようなセンサは、局所的な磁場の強度、及びセンサの軸に対する磁場の方向を表す出力を提供する。
【００２７】
他の実施形態では、センサ及び磁化された要素の位置は反転されてもよい。例えば、磁化された要素は、加工物ガイド１０６に固定され、１組のセンサはハンドピースに１０１に固定されてもよい。
【００２８】
磁場１０５の形状は知られており、ドリル１０３に対する磁場１０５の空間関係を先行して特徴づけることが可能である。１つ以上のセンサでもよい十分な数のセンサが設けられ、センサ出力及び磁場１０５の形状の知識を前提として、センサに対する磁場１０５の場所を決定することができる。すなわち、センサ出力は、センサに対する磁場の場所を特徴づける。磁場の「場所」は、磁場の磁場線の空間内の集合場所であると考え得る。ある実施形態では、冗長センサを設けてもよい。例えば、磁場１０５の場所を特徴づけるために２つのセンサで十分である場合、３つのセンサを設けてもよく、この結果、任意の対のセンサの出力から決定された場所が、他の任意の対の出力から決定された場所と異なる場合、エラーが生じたことを想定することが可能であり、システムのユーザは、患者に対する可能な傷害を回避するように警告を受けることが可能である。
【００２９】
磁場１０５の場所がセンサ出力から決定されると、センサ１０８ａ〜１０８ｃに対するドリル１０３の場所を、ドリル１０３に対する磁場１０５の前に特徴づけられた空間関係から決定することができる。
【００３０】
好ましくは、患者の歯列に対するセンサ１０８ａ〜１０８ｃの空間関係はまた、前に特徴づけられており（以下により詳細に説明するように）、したがって、患者の歯列に対するドリル１０３の場所は計算することができる。実施例のシステム１００では、コンピュータ化された制御器１０９がセンサ出力１１０ａ〜１１０ｃを受信する。制御器１０９はまた、磁場１０５の前に決定された形状と、磁場１０５とドリル１０３との間の、及びセンサ１０８ａ〜１０８ｃと患者の歯列との間の前に特徴づけられた空間関係とを表す情報を記憶する。さらに、制御器１０９は、患者の歯列の予め記録された画像又はモデル、例えばＣＡＴスキャン又はＣＴスキャンとしても知られているコンピュータ断層撮影法によって集められたデータから構成されたＸ線画像又は３次元モデルを記憶し得る。
【００３１】
システム１００の使用中、制御器１０９は、センサ出力１１０ａ〜１１０ｃを繰り返して読み取り、ドリル１０３と患者の歯列との間の空間関係を計算することが可能である。その関係は、視覚ディスプレイ１１１の上に図式表示でユーザに提示されることが好ましい。ディスプレイ１１１は、例えば、陰極線管、液晶ディスプレイ、又はグラフィックディスプレイを提供できる他の種類の装置でもよい。
【００３２】
図示した実施例では、ディスプレイ１１１は、患者の歯列の絵図表示である予め記録された画像１１２ａと１１２ｂを表示する。例えば、画像１１２ａと１１２ｂはデジタル化されたＸ線画像でもよく、あるいはＣＴスキャン画像から導出してもよい。重ね合わせた画像１１２ａと１１２ｂは、患者の歯列に対するドリル１０３の現在の場所を表す矢印１１３ａと１１３ｂである。画像１１２ａと１１２ｂは静的であり得るが、矢印１１３ａと１１３ｂは好ましくは実質的にリアルタイムに動的に更新されて、患者の歯列に対するドリル１０３の場所の視覚的フィードバックを、システムを使用して歯科専門家に与える。このような視覚的フィードバックは、歯科専門家が患者に対するエラー又は傷害を回避するのを助けることが可能である。この開示のため、「実質的にリアルタイムで」とは、ディスプレイが僅かな又は無視できる遅延によりハンドピース１０１の動きを反映し、またハンドピース１０１の歯科専門家の制御が測定又は処理遅延によって大きな影響を受けない程度に、更新が十分に頻繁にかつほとんど遅延なしに実行されることを意味する。ある実施形態では、測定及び処理の遅延は感知できない可能性がある。ドリル位置を決定するために使用される感知は、磁気的に行われるので、感知は、典型的に、インプラント部位に存在することもあり、かつインプラント部位の直接観測を不明瞭にし得る液体又は生物学的微粒子に鈍感である。
【００３３】
実施例の画像１１２ａと１１２ｂは、患者の歯列の前部図及び側面図を示しているが、他の適切な図を利用してもよい。ある実施形態では、患者の歯列の３次元モデルを使用してもよく、システムのユーザは、表示されたモデルを回転するか又はさもなければ再配向して、より好都合な図を獲得することが可能である。矢印１１３ａと１１３ｂのようなドリル場所の任意の表示は、表示されたモデル内のドリルの正確な場所を示すように同時に書き直されるであろう。
【００３４】
また実施例のディスプレイ１１１には、ドリル１０３と予め指定された所望のインプラントシャフト１１５との空間関係の指標１１４ａと１１４ｂが示されている。所望のインプラントシャフトの決定について、以下により詳細に説明する。制御器１０９は、所望のインプラントシャフト１１５の仕様及びドリル１０３の計算された場所を利用して、指標１１４ａと１１４ｂを発生する。ドリル１０３の場所が所望のインプラントシャフト１１５から所定値よりも逸脱した場合、制御器１０９はまたユーザに警告し得る。例えば、ドリル１０３の先端の場所が所望のインプラントシャフトの中心線から、０．１ミリメートル超、０．３ミリメートル超、０．５ミリメートル超、１．０ミリメートル超、又は他の所定値だけ逸脱した場合、制御器１０９はユーザに警告し得る。ある実施形態では、ドリル１０３の角度配向が所望のインプラントシャフト１１５の中心線から、０．２度超、０．５度超、１度超、２度超、３度超、又は他の所定値だけ逸脱した場合、制御器１０９はユーザに警告し得る。所望のインプラントシャフト１１５からのドリル１０３の場所の逸脱を測定するための他の多くの技術が可能である。
【００３５】
所望のインプラントシャフト１１５からの逸脱についてユーザに警告するために、制御器１０９は、警告信号、例えば視覚信号、音声信号、視覚信号及び音声信号の両方、又は他の種類の信号を発生し得る。例えば、アラームは、逸脱についてユーザに警告するために音を発してもよく、ある実施形態では、アラームのピッチ又は大きさを変更して、逸脱の重大さを示してもよい。他の実施形態では、ディスプレイ１１１のある部分を変更して、視覚的に逸脱を示してもよい。例えば、逸脱が生じたとき、ディスプレイ１１５を赤色で示すことができ、ドリル１０３が所望のインプラントシャフト１１５に対して適切に位置特定されたとき、緑色で示すことができるであろう。他の多くの種類の警告信号が可能である。
【００３６】
図２は、例示的な制御器１０９のブロック図を示している。図２は、様々な構成要素の一般化した図を提供することを意味するに過ぎず、構成要素のすべてを適切なものとして利用してもよいことを指摘したい。したがって、図２は、個々のシステム要素を比較的分離して又は比較的一体化して、いかに実装可能であるかを広く示している。
【００３７】
バス２２６を介して電気的に結合できる（あるいはさもなければ適切に通信し得る）ハードウェア要素を備える制御器１０９が示されている。ハードウェア要素は、限定なしに１つ以上の汎用プロセッサ及び／又は１つ以上の特殊目的のプロセッサ又はプロセッサコアを含む１つ以上の中央プロセッサユニット（ＣＰＵ）２０２を含むことができる。さらに、ハードウェア要素は、１つ以上の入力装置２０４、例えばユーザ入力をＣＰＵ２０２に行うためのコンピュータマウス、キーボード、タッチパッド、及び／又は等と、１つ以上の出力装置２０６、例えばフラットパネルディスプレイ装置、プリンタ、視覚投影ユニット、及び／又は等とを含むことができる。データ入力インタフェース２３０は、センサ１０８ａ〜１０８ｃからセンサ出力１１０ａ〜１１０ｃを受信するためのインタフェースも含むことが好ましい。例えば、センサ出力１１０ａ〜１１０ｃは、制御器１０９によってデジタル信号に変換されるアナログ信号でもよく、あるいは数値を通信するデジタル信号でもよい。センサ出力１１０ａ〜１１０ｃは、ある実施形態ではワイヤ又はケーブルを介して受信してもよい。他の実施形態では、センサ出力１１０ａ〜１１０ｃは、無線リンクを介して、例えばブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ：登録商標）インタフェース、ジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ：登録商標）インタフェース又は他の種類の標準的又は専有の無線インタフェースを介して受信してもよい。
【００３８】
さらに、制御器１０９は、１つ以上の記憶装置２０８を含んでもよく（及び／又はそれと通信してもよく）、記憶装置は、限定なしに局所的な及び／又はネットワークでアクセス可能な記憶装置を備えることができ及び／又は限定なしにディスクドライブ、ドライブアレイ、光学式記憶装置、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）のようなソリッドステート記憶装置、及び／又はプログラム可能、フラッシュ更新可能、及び／又は等であることができるリードオンリメモリ（「ＲＯＭ」）を含むことができる。
【００３９】
制御器１０９はまた、通信サブシステム２１４を含むことができ、この通信サブシステムは、限定なしにモデム、ネットワークカード（無線又は有線）、赤外線通信装置、無線通信装置及び／又はチップセット（例えばブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ：登録商標）装置、８０２．１１装置、ＷｉＦｉ装置、ＷｉＭａｘ装置、セルラコミュニケーション施設等）、及び／又は等を含むことができる。通信サブシステム２１４は、他のコンピュータと、ネットワークインタフェースを介してネットワークと、及び／又は本明細書に記載した他の任意の外部装置とのデータ交換を許容し得る。多くの実施形態では、さらに、制御器１０９は、上述のようにＲＡＭ及び／又はＲＯＭ装置を含むことができる作動メモリ２１８を含む。
【００４０】
制御器１０９はまた、作動メモリ２１８内に位置特定されて示されているソフトウェア要素を含んでもよい。ソフトウェア要素は、オペレーティングシステム２２４及び／又は他のコード、例えば１つ以上のアプリケーションプログラム２２２を含むことができ、このプログラムは、実行のためにオペレーティングシステムによって補助されるコンピュータプログラムを含み得る、及び／又は本明細書に記載した方法を実施し及び／又は本明細書に記載したようなシステムを構成するように設計し得る。単に一例として、１つ又は複数の上述の方法に関して記載した１つ以上の手順は、制御器１０９のようなコンピュータ（及び／又はコンピュータ内のプロセッサ）によって実行可能なコード及び／又は指示として実施してもよいであろう。１組のこれらの指示及び／又はコードは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体２１０ｂに記憶してもよい。ある実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体２１０ｂは、上述の１つ又は複数の記憶装置２０８である。他の実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体２１０ｂは、コンピュータシステム内に組み込んでもよいであろう。なお他の実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体２１０ｂは、コンピュータシステムから分離し（すなわち、記憶媒体は、取り外し可能な媒体、例えばコンパクトディスク、光ディスク、フラッシュメモリであることができるであろう）、及び／又は記憶媒体を使用して、記憶媒体に記憶された指示／コードで汎用コンピュータをプログラムできるようにインストールパッケージに設けてもよいであろう。これらの指示は、制御器１０９によって実行可能であり及び／又はソース及び／又はインストール可能なコードの形態をとってもよい実行可能なコードの形態をとってもよく、このコードは、制御器１０９へのコンパイル及び／又はインストール時に（例えば、様々な一般的に利用可能なコンパイラ、インストールプログラム、圧縮／圧縮解除ユーティリティー等の任意のものを使用して）、次に実行可能なコードの形態をとる。これらの実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体２１０ｂは、制御器１０９のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体読み取り部２１０ａによって読み取ることが可能である。
【００４１】
制御器１０９の様々な構成要素は、システムバス２２６を介して互いに通信する。任意選択の処理加速部２１６は、コンピュータシステム、例えばデジタル信号処理チップ又はカード、グラフィックス加速チップ又はカード、及び／又は等に含めてもよい。このような処理加速部は、ディスプレイ画像の提供に関して本明細書に記載した機能を実行する際にＣＰＵ２０２を支援し得る。
【００４２】
本質的な変更を特定の要件に従って行うことが可能であることは、当業者には明らかであろう。例えば、カスタマイズしたハードウェアを使用してもよく、及び／又は特定の要素をハードウェア、ソフトウェア（携帯型のソフトウェア、例えばアプレット等を含む）、又はその両方に実装してもよいであろう。さらに、他の計算装置への接続、例えばネットワーク入力／出力装置を使用してもよい。
【００４３】
ある実施形態では、入力装置２０４の１つ以上をデータ入力インタフェース２３０と結合することが可能である。例えば、データ入力インタフェース２３０は、物理的、光学的、電磁的等に関わらずセンサ１０８ａ〜１０８ｃと直接インタフェースするように構成してもよい。さらに、ある実施形態では、入力装置２０６の１つ以上をデータ出力インタフェース２３２と結合することが可能である。データ出力インタフェース２３２は、例えば、移植手順に関連する工具又は工程、例えばＣＡＤ／ＣＡＭシステム又は装置操作及び制御システムを制御するために適切なデータを生成するように構成することが可能である。
【００４４】
一実施形態では、本明細書に記載した表示機能のいくつか又はすべては、作動メモリ２１８に含まれた１つ以上の指示の１つ以上のシーケンス（アプリケーションプログラム２２２のようなオペレーティングシステム２２４及び／又は他のコードに組み込んでもよい）を実行するＣＰＵ２０２に応答して制御器１０９によって実行される。このような指示は、他の機械で読み取り可能な媒体から作動メモリ２１８、例えば１つ又は複数の記憶装置２０８（又は２１０）の１つ以上に読み込んでもよい。単に一例として、作動メモリ２１８に含まれた指示のシーケンスの実行は、本明細書に記載した方法の１つ以上の手順を１つ又は複数のプロセッサ２０２に実行させる。
【００４５】
本明細書に使用されるような「機械で読み取り可能な媒体」及び「コンピュータで読み取り可能な媒体」という用語は、特定の方法で機械を作動させるデータの提供に参加する任意の媒体を指す。制御器１０９を使用して実施される実施形態では、様々な機械で読み取り可能な媒体は、指示又はコードを１つ又は複数のプロセッサ２０２に提供することに関与してもよいか、及び／又はこのような指示／コードを（例えば、信号として）記憶及び／又は搬送するために使用してもよいであろう。多くの実装では、コンピュータで読み取り可能な媒体は、物理的な及び／又は有形の記憶媒体である。このような媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、及び伝送媒体を含むがそれらに限定されない多くの形態をとることが可能である。不揮発性媒体は、例えば、１つ又は複数の記憶装置（２０８又は２１０）のような光学ディスク又は磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、限定なしに作動メモリ２１８のような作動メモリを含む。伝送媒体は、同軸ケーブル、銅製ワイヤ、及びバス２２６を備えるワイヤを含む光ファイバ、ならびに通信サブシステム２１４の様々な構成要素（及び／又は通信サブシステム２１４が他の装置との通信を提供するようにする媒体）を含む。
【００４６】
物理的な及び／又は有形のコンピュータで読み取り可能な媒体の共通の形態は、例えば、フロッピーディスク（登録商標）、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、又は他の任意の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、他の任意のる光学媒体、パンチカード、紙テープ、穴パターンを有する他の任意の物理的媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、他の任意のメモリチップ又はカートリッジ、以下に記載する搬送波、又はコンピュータが指示及び／又はコードを読み取ることができる他の任意の媒体を含む。「非一時的なコンピュータで読み取り可能な媒体」は、データが瞬時よりも長く位置することができる媒体である。非一時的なコンピュータで読み取り可能な媒体は、電力をその媒体に供給することを必要とし得る。非一時的なコンピュータで読み取り可能な媒体の例は、限定なしに、ＲＯＭ、ＲＡＭ、機械レジスタ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、様々な種類のディスク及びテープ記憶装置等を含む。
【００４７】
様々な形態の機械で読み取り可能な媒体は、実行のために１つ以上の指示の１つ以上のシーケンスをＣＰＵ２０２に搬送することに関与してもよい。単に一例として、指示は、最初に、遠隔コンピュータの磁気ディスク及び／又は光学ディスクに運んでもよい。遠隔コンピュータは、その力学的なメモリ内に指示をロードし、送信媒体を介して信号として指示を送り、制御器１０９によって受信され及び／又は実行されてもよいであろう。電磁気信号、音響信号、光学信号及び／又は等の形態でもよいこれらの信号は、本発明の様々な実施形態に従って指示を符号化することができる搬送波のすべての例である。
【００４８】
通信サブシステム２１４（及び／又はその構成要素）は、一般に、信号を受信し、次にバス２２６が信号（及び／又は信号によって搬送されたデータ、指示等）を作動メモリ２１８に搬送してもよく、この作動メモリから、１つ又は複数のプロセッサ２０２が指示を検索して、実行する。作動メモリ２１８によって受信された指示は、任意選択的に、ＣＰＵ２０２による実行の前又は後に記憶装置２０８に記憶してもよい。
【００４９】
図３は、実施形態によるシステム３００の構成要素の相互作用を示すブロック図である。ＣＴスキャナ３０１を使用して、患者の歯列及び加工物ガイド１０６のような加工物ガイドの放射線学的画像を捕捉することが可能である。画像は、記憶及び分析のために画像プロセッサ３０２に送ってもよい。歯科用ハンドピース１０１に取り付けられた磁化された要素１０４は、センサ１０８ａ〜１０８ｃによって感知される磁場１０５を発生する。センサ１０８ａ〜１０８ｃは出力１１０ａ〜１１０ｃを生成し、出力は制御器１０９の位置特定システム３０３に通過する。位置特定システム３０３はまた、画像プロセッサ３０２から情報を受信することが可能であり、患者の歯列に対する歯科用ドリル１０３の空間関係の指標を計算する。画像プロセッサ３０２及び位置特定システム３０３からの情報は、患者の歯列を示す複合画像及びドリル１０３の場所の表示を構成し得る観測システム３０４に送られる。次に、複合画像は、ディスプレイ１１１に表示することが可能である。さらに、システムは、以下により詳細に説明するように、磁場１０５とドリル１０３との空間関係を特徴づけるために使用可能な較正ステーション３０５を含み得る。
【００５０】
歯科用インプラントの配置に通じる事象のシーケンスは、インプラント開業医の専門的な判断及び実施によって決定された経路に従う。典型的なシーケンスについて以下に説明する。
【００５１】
提示：  インプラントを必要とする患者は、評価のために、インプラント学の分野で訓練された歯科医（すなわち「インプラント開業医」）のもとに来るであろう。「インプラント学」等という用語は、慣習的意味において、歯科用インプラントの配置に関係する歯科の実務を指す。典型的に、患者は、インプラントの必要性が認められた結果、一般的な歯科医、補綴専門歯科医、修復歯科医、歯周病専門歯科医、又は他の開業医によって照会されている。インプラントの多様な必要性は、当分野で知られており、１つ以上の歯の置換、歯科用補綴物を固定するためのアバットメントの提供、及び無歯の患者の極端な場合に、義歯、ブリッジ、又は他の歯科用補綴物用の唯一の固定手段の実際の提供を含むがそれらに限定されない。
【００５２】
評価：  患者の評価により、患者がインプラントの候補者であるかどうかが決定される。歯科医の専門的な判断における評価の考慮は、様々な要因を含み、これらの要因は、患者の一般的及び口腔の健康、現在患者によって行われている薬物療法、インプラントの部位、隣接する歯への近接、及び隣接する解剖学的標認点の位置決め及び形態学を含むがそれらに限定されず、隣接する解剖学的標認点は、サイナス及び鼻通路及びその床、下顎又は上顎の他の骨及び神経系の特徴部、オトガイ孔、隣接する歯及び利用可能な骨を含むがそれらに限定されない。本明細書に使用されるような「利用可能な骨」という用語は、インプラントを配置し得る組織を指す。利用可能な骨は、自然に発生する骨のみを含んでもよいか、あるいはインプラントの安定性を強化するために歯科医によって配置された追加の材料を含んでもよい。サイナスリフト及び骨移植術を含むがそれらに限定されない利用可能な骨を強化するための様々な方法が、関連技術で知られている。非常に高い精度が、歯科インプラント学に必要であり、この場合、例えば上顎又は下顎組織の１ミリメートルの過度貫通の部分さえも、又は小さな角度上の位置ずれが、成功及び不成功の手順の差を意味することがある。
【００５３】
患者の評価は、関連技術で公知のように、１つ以上の従来のＸ線画像（すなわち、「スクリーニングＸ線」）を獲得して、分析することを含むことができる。２次元のスクリーニングＸ線の制限のため、利用可能な骨の量は、スクリーニングＸ線のみを観測する際にインプラント開業医には知られない場合もある。当業者は、ＣＴスキャンのような３次元放射線撮影スキャンを含む複数のＸ線スキャンが、解剖学的構造の３次元図を提供することができることを認識するであろう。したがって、患者の３次元の放射線撮影スキャンは、少なくとも例えば利用可能な骨の量に関する評価のために望ましい。
【００５４】
加工物ガイドの製作：  最初のステップで、加工物ガイド１０６が図４に示したように製作される。加工物ガイド１０６の製作は、公知の方法に従って行ってもよい。例えば、患者の歯列のキャストを作り、キャストにガイドを成形してもよい。加工物ガイド１０６は、患者の上部又は下部の歯列弓に合致し、インプラント部位を取り囲むことが可能である。加工物ガイドを製作するための追加の方法が関連技術において知られており、この方法は、予め獲得した３次元の放射線撮影スキャンに基づくコンピュータ支援の製造工程を含むがそれらに限定されない。最初の放射線撮影の加工物ガイドは、インプラント配置を含む歯科の外科手術中に、ハンドピースの操作下における屈曲に耐えるために十分に頑丈であることが好ましい。
【００５５】
放射線不透過性の少なくとも３つの基準マーカ、例えば４０１ａ、４０１ｂと４０１ｃを加工物ガイド１０６に固定してもよい。図４の実施例では、基準マーカ４０１ａ〜４０１ｃは、インプラント部位の上の比較的平坦な面１０７に固定されるか又は埋め込まれるものとして示されているが、これは必要条件ではない。基準マーカ、例えば４０１ａ〜４０１ｃは、３次元空間の平面を画定するために非同一直線上になければならないが、他の点では、加工物ガイド１０６の上の好都合な任意の場所に配置することができる。他の実施形態では、放射線不透過性の基準マーカ以外の基準参照を使用することが可能である。例えば、加工物ガイド１０６は、加工物ガイド１０６の特徴部の場所を画定するために十分な１組の機械データを含んでもよい。
【００５６】
センサ１０８ａ〜１０８ｃは、この段階で、加工物ガイド１０６の上に配置してもよいか、あるいは後の時間に配置してもよい。好ましくは、センサ１０８ａ〜１０８ｃは、穿孔中の磁場１０５のような磁場から適切な信号を受信するように位置決めされる。センサ１０８ａ〜１０８ｃは、説明を分かりやすくするために相互接続ワイヤなしに示されているが、実際の実施形態では、センサ１０８ａ〜１０８ｃはプリント回路基板又はフレックス回路に固定することが可能であり、次に、この回路は、例えば接着剤によって加工物ガイド１０６に固定されて、加工物ガイド１０６に対して固定関係でセンサ１０８ａ〜１０８ｃを保持する。センサ１０８ａ〜１０８ｃは、加工物ガイド１０６の基準参照、例えば放射線不透過性の基準マーカ４０１ａ〜４０１ｃに対して公知の関係で位置決めされることが好ましく、その関係は将来の参考のために特徴づけられる。ある実施形態では、センサ１０８ａ〜１０８ｃは、放射線不透過性の基準マーカとして機能することが可能である。
【００５７】
３次元撮像：  次に、加工物ガイド１０６は、患者の歯列と係合し、患者が加工物ガイドを着けている間に、加工物ガイド及び患者の歯列の放射線撮影画像が獲得される。例えば、放射線撮影画像は、ＣＴスキャンによって獲得してもよく、患者の歯列ならびに加工物ガイド１０６の詳細を示すことが好ましい。基準マーカ４０１ａ〜４０１ｃは放射線不透過性であり、放射線撮影画像に明瞭に表示される。患者の歯列との加工物ガイド１０６の繰り返し可能な嵌合、及び基準マーカ４０１ａ〜４０１ｃが加工物ガイド１０６に固定される事実のために、基準マーカ４０１ａ〜４０１ｃ（又は他の基準参照）は患者の歯列に対する固定基準として機能してもよい。
【００５８】
インプラント場所の決定：  歯科専門家、例えばインプラント開業医は、次にインプラントシャフトの所望の場所を決定する。このことは、例えば、ＣＴスキャンから導出された患者の歯列及び骨格の３次元モデルを検査することによって行うことが可能である。歯科専門家は、患者の歯列に対する、したがって基準マーカ４０１ａ〜４０１ｃ又は他の基準参照に対するインプラントシャフトの位置、角度配向、及び深さを含む所望のインプラントシャフトの場所を規定する。
【００５９】
図５は、単純化した実施例の双方向ユーザインタフェースを示しており、これによって、歯科専門家は所望のインプラントシャフトを決定しかつ規定することが可能である。図５の実施例では、コンピュータシステム、おそらくは制御器１０９又は他のコンピュータシステムが、ＣＴスキャンデータから３次元モデルを構成し、歯５０１と５０２、骨５０３、及び加工物ガイド１０６を含むモデルの部分を表示している。放射線不透過性の基準マーカ４０１ａ〜４０１ｃも見ることができる。モデル及びディスプレイは、３次元モデリングを実行するコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムに通常使用されるモデル及びディスプレイと同様でもよい。システムはまた、インプラントシャフト５０４の表示を重ね合わせる。異なる構造、例えば骨５０３、歯５０１と５０２、目に見える歯肉線５０５、及び加工物ガイド１０６は、例えばそれらの相対密度又はＸ線放射に対する不透明性に従って、異なる色、組織、不透明度、又は他の手段によってディスプレイで区別することが可能である。次に、歯科専門家は、キーボード又はマウスクリックを使用してインプラントシャフトの表示５０４を操作し、歯科専門家の判断において移植の成功の見込みが最も高い場所に達するまで、インプラントシャフト表示５０４を並進させかつ回転して、その深さを調整することができる。
【００６０】
ある実施形態では、患者の歯列の異なる部分を観測して、拡大するために、表示された図の角度を変更するために、あるいは所望のインプラントシャフトの場所を位置特定する際に歯科専門家を支援し得る他の機能のために、追加の図又は対照を設けることが可能である。図は、直交して表示する必要はない。他の多くの適切なユーザインタフェースを想像し得る。
【００６１】
歯科専門家が満足すると、男性又は女性の歯科専門家は、場所を「選択」してもよいか、あるいはさもなければ表示されたインプラントシャフト表示５０４が所望の位置にあることを示してもよい。次に、コンピュータシステムは、シャフト場所の数学的な描写を記録することが可能である。放射線不透過性の基準マーカ４０１ａ〜４０１ｃの場所は、３次元モデルからも決定され、したがって、所望のインプラントシャフトと放射線不透過性の基準マーカ４０１ａ〜４０１ｃとの空間関係を数学的に特徴づけることができる。
【００６２】
ある実施形態では、次に、パイロット孔６０１を、図６に示したように加工物ガイド１０６に形成することが可能である。好ましくは、パイロット孔６０１は、加工物ガイド１０６が患者の歯列弓と係合したときに、所望のインプラントシャフトと実質的に同一直線上にあるであろう中心線を有する。例えば、加工物ガイド１０６は、その基準参照を使用して加工物ガイドを整列させる固定具に配置してもよく、また基準参照に対する所望のインプラントシャフトの仕様に基づきパイロット孔６０１を穿孔してもよい。パイロット孔６０１は、穿孔工程を開始する際に歯科専門家の助けとなり得る。
【００６３】
図６はまた、センサ１０８ａ〜１０８ｃに電力及び制御信号を提供するトレースを有するフレックス回路６０２に、センサ１０８ａ〜１０８ｃを取り付けることが可能であることを示しており、トレースはまた、制御器１０９に通信するためのリボンケーブル６０３を介して患者の口からセンサ出力信号１１０ａ〜１１０ｃを取り出す。センサ１０８ａ〜１０８ｃは、保護及び防水の被覆に封入してもよい。他の多くの取付け及び信号搬送方法が可能である。
【００６４】
他の実施形態では、センサ１０８ａ〜１０８ｃの出力は、フレックス回路６０２のような有線接続を介してよりもむしろ無線で送信することが可能である。その場合、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ：登録商標）送信機のような無線送信機を加工物ガイド１０６に組み込んでもよく、センサ１０８ａ〜１０８ｃから出力を受信して、出力を制御器１０９に伝えてもよい。
【００６５】
ドリル及びセンサデータの較正：  ある実施形態では、較正を実行して、センサ１０８ａ〜１０８ｃによって提供されたデータとドリル１０３の場所との間の関係を特徴づけることが可能である。この関係は、複数の要因に関係することが可能であり、その少なくともあるものは穿孔の時まで決定されない場合もある。例えば、異なる磁化された要素１０４が異なる強度の磁場を発生するかもしれず、１つの特定の磁化された要素によって発生された磁束パターンには、他の磁化された要素の磁束と比較してある変化がある場合もある。インプラントシャフトの準備中にドリルが変更されるので、各々の新しいドリルで再較正することが必要であり得る。さらに、システムは、異なる設計の歯科用ハンドピースと共に使用されるかもしれず、磁場１０５は、異なる歯科用ハンドピースモデルの存在によって異なる影響を受ける場合もある。
【００６６】
図７は、本発明の実施形態による実施例の較正ステーション３０５を示している。較正ステーション３０５は、孔７０２の周りに配置された第２の組のセンサ７０１ａ、７０１ｂと７０１ｃを有する基部を含む。孔７０２は、ハンドピース１０１が較正ステーション３０５に動かされ、かつドリル１０３が孔７０２に完全に深く挿入されたときに、次にドリル１０３の遠位先端がセンサ７０１ａ〜７０１ｃに対して固定位置にあるように、固定深さを有することが可能である。この関係は、較正ステーション３０５の特定の設計によって決定される。孔７０２は、最小の遊びによるドリル１０３の挿入を可能にするように寸法決めされてもよい。ある実施形態では、孔７０２には、センタリング機構を取り付けて、異なるサイズのドリルを収容することが可能である。磁化された要素１０４は、センサ７０１ａ〜７０１ｃによって感知される磁場１０５を生成する。センサ７０１ａ〜７０１ｃは、ケーブル７０３又は他の種類のインタフェースを介して処理用の制御器１０９のようなコンピュータシステムに送ることが可能な出力信号を生成する。出力信号は分析されて、磁場１０５の形状及び強度を特徴づけ、かつ磁場１０５とドリル１０３との間の空間関係を特徴づける。図７に示した実施例は、磁化された要素１０４によって発生され、かつ磁化された要素１０４とドリル１０３との間の関係によってドリル１０３と関連づけられた磁場１０５を特徴づけるが、本発明は、そのように限定されない。例えば、較正ステーション３０５のような較正ステーションは、ドリル１０３それ自体が磁化されることによってドリル１０３と関連づけられた磁場を特徴づけるために使用してもよい。
【００６７】
ある実施形態では、較正ステーション３０５で使用されるセンサは、加工物ガイド１０６で使用されるセンサと同一の数及び位置決めであり得る。他の実施形態では、より多いか又はより少ないセンサを較正ステーション３０５で使用することが可能である。例えば、より多くのセンサにより、磁場１０５のより詳細な特徴づけを可能にすることができ、これにより、穿孔中にドリル１０３の場所のより正確な決定を可能にし得る。
【００６８】
磁場１０５とドリル１０３との間の空間関係の特徴づけは、後の使用のために記憶される。
穿孔中のリアルタイム表示：  設計又は較正によるかに関わらず、必要な空間関係が決定され、また特徴づけが制御器１０９に記憶されると、制御器１０９は、図１に示したように、患者の歯列に対するドリル１０３の場所を計算して、関係を示す表示を発生するために十分な情報を有する。ハンドピース１０１及びドリル１０３が、センサ１０８ａ〜１０８ｃの近傍に動かされると、センサは出力１１０ａ〜１１０ｃを発生し、出力が制御器１０９によって読み取られる。制御器１０９は、センサ１０８ａ〜１０８ｃと患者の歯列との間の予め特徴づけられた空間関係の記述をすでに記憶している。例えば、この関係は、加工物ガイド１０６の基準参照に対するセンサの関係、及び３次元スキャンデータから決定されるような患者の歯列に対する基準参照の関係から計算してもよい。ドリル１０３に対する磁場１０５の空間関係は、上述のように、仕様によって又は較正によって特徴づけてもよい。
【００６９】
制御器１０９は、センサ出力１１０ａ〜１１０ｃを読み取り、また記憶された関係に従って出力を処理して、ドリル１０３の場所を決定し、かつ患者の歯列に対するドリルの空間関係の指標を生成する。
【００７０】
図８は、他の実施形態によるシステム８００のブロック図である。システム８００は、図３に示したシステム３００と共通の複数の構成要素を含むことが可能であり、同様の構成要素には同様の参照番号が付与される。システム８００では、中間装置８０１がセンサ１０８ａ〜１０８ｃと制御器１０９との間に配置される。センサ出力１１０ａ〜１１０ｃは、制御器１０９に直接でなく、むしろ中間装置８０１に通信される。中間装置は、インタフェース８０２を介した送信のためにセンサ出力１１０ａ〜１１０ｃをフォーマットしてもよく、インタフェースは、専有のインタフェースでもよいが、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェースのような標準インタフェースであることが好ましい。中間装置８０１は、以下により詳細に説明するように、磁化装置／較正ステーション８０３と信号を交換してもよい。
【００７１】
中間装置８０１は、マイクロプロセッサ、メモリ、及び入力／出力回路を含むことが可能であり、したがって、コンピュータ化することが考え得るが、ある実施形態では、キーボード又はディスプレイのようなアイテムを含まないことが可能であり、患者の近くにかつインプラント開業医の手の届く範囲内に好都合に位置する程度に十分に小さくてもよい。このようにして、柔軟性がシステム構成要素の配置に提供される。センサ出力１１０ａ〜１１０ｃを中間装置８０１に無線で通信することが可能であり、またインタフェース８０２がさらなる便利さを提供する無線インタフェースであり得ることが認識されるであろう。適切な無線インタフェースは、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ：登録商標）、ジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ：登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１、又は他の種類の標準又は専有のインタフェースを含んでもよい。ある実施形態では、中間装置８０１は、例えば、制御器１０９と患者と接触する任意のエレクトロニクスとの間の直流絶縁を提供する電気絶縁点として機能することが可能である。中間装置８０１はまた、使い捨て可能な患者に接触するシステム構成要素を再利用可能なシステム構成要素から分離するために、便利な接続点として機能し得る。
【００７２】
図９は、無線インタフェースがセンサ出力１１０ａ〜１１０ｃを中間装置８０１のような中間装置に、あるいは制御器１０９のような制御器に直接か否かにかかわらず送信するために使用されるときに、患者の口に位置し得る構成要素の一例の配置を示している。図９の実施形態では、加工物ガイド１０６が前述したように準備されている。センサ１０８ａ〜１０８ｃは、例えば接着剤又は他の適切な手段によってプリント回路基板、フレックス回路、又は加工物ガイド１０６に固定された他の適切な種類のキャリアであり得るキャリア９０１に取り付けられる。センサ１０８ａ〜１０８ｃの各々は、その出力を回路９０２に提供し、この回路は、例えば、著しく小型化されたプロセッサシステム、ならびにブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ：登録商標）インタフェースのような無線インタフェースを含み得る。口内の回路用の電力はバッテリ９０３によって提供し得る。例えばキャリア９０１のトレースとして、アンテナ（図示せず）を設けることも可能であり、回路９０２、制御器１０９、中間装置８０１、又は他の受信機の間の無線信号９０４の送信が可能になる。センサ１０８ａ〜１０８ｃに電力を供給するために、他の電力源を使用してもよい。例えば、光学式、音響式、無線周波数、熱式、運動式、又は他の手段によって、電力をセンサ１０８ａ〜１０８ｃに伝達してもよい。
【００７３】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、実施形態による一例の磁化装置／較正ステーション８０３を示している。磁化装置／較正ステーション８０３は、ドリル１０３それ自体が磁化された要素として機能するときに、特に有用であり得る。移植手術中、複数のドリル、例えばインプラントシャフトが大きくなるにつれて異なる直径のドリルが使用され得る。各ドリルを、システムと両立できる公知の磁化の強度及びパターンに磁化することが望ましい。例えば、磁化強度は、センサ１０８ａ〜１０８ｃから堅固な信号を提供する程度に十分に高く、しかし、センサが飽和しないように十分に低くあるべきである。またハンドピース１０１の存在は、磁化されたドリル１０３によって発生される磁場に作用し得るので、各ドリルの交換後に磁場を再び特徴づけることが重要であり得る。
【００７４】
磁化装置／較正ステーション８０３は、両方の機能を実行することが好ましいが、磁化及び較正の機能は、望むなら異なる装置によって分離し、実行できるであろう。最初に、図１０Ａに示したように、ドリル１０３を磁化するために、ドリル１０３が磁化装置／較正ステーション８０３の受容部１００１に挿入される。例えば、磁化装置／較正ステーション８０３内のコイルは、ドリル１０３を取り囲み、電流で駆動されて、ドリル１０３を磁化させてもよい。ある実施形態では、ドリル１０３は、追加の磁化均一性のために、磁化装置／較正ステーション８０３を通して引き抜かれることが可能である。このようなシステムは、深さ対磁場のデータを提供するために、ドリル１０３の深さを測定するための追加の検出手段を含んでもよい。深さ情報は、磁化中にドリル１０３の位置を制御する運動制御システムによって提供してもよい。他の実施形態では、ドリル１０３がハンドピース１０１に取り付けられる間に、ドリルを磁化することが可能である。磁化工程は、初期のステップとして、存在する残留磁気をドリル１０３から消磁することを含んでもよい。図１０Ｂは、磁化後のドリル１０３の表示を示しており、磁化されたドリル１０３によって発生された磁場１０５の形状のおおよその表示を含む。
【００７５】
磁化後、ドリル１０３をハンドピース１０１に取り付けて、図１０Ｃに示したように受容部１００２に挿入してもよい。受容部１００２は、いくつかのセンサ、この実施例では８つのセンサ１００３ａ〜１００３ｈによって取り囲まれる。より多い又はより少ないセンサを使用してもよく、その配置は同一平面にあってもよく、なくてもよい。ある実施形態では、ドリル１０３をセンサ１００３ａ〜１００３ｈの平面を通して引き抜き、センサを繰り返して読み取って、３次元空間のいくつかの位置における磁場１０５の強度及び方向の読み取りを提供することが可能である。他の実施形態では、より多くのセンサを追加の平面に設けることが可能であり、この結果、磁場１０５の強度及び方向が多くの３次元位置で直ちに測定される。その結果は、磁場１０５の強度及び方向を特徴づけるマップである。センサの読み取りは、数値配列で記憶し、配列は磁場１０５の特徴づけとして使用される。ある実施形態では、センサの読み取りは、磁場１０５の強度及び方向を磁場内の空間位置の関数として表す式を生成するために分析することが可能である。図１０Ｃでは、磁場１０５の形状に対するハンドピース１０１の影響を示す試みがなされていないが、示した技術が、ハンドピース１０１の存在を原因とする磁場の歪みを受け入れることが認識されるであろう。
【００７６】
ある実施形態では、穿孔中に使用されるセンサ、例えばセンサ１０８ａ〜１０８ｃを較正のために使用することが可能である。例えば、ドリル１０３を交換するとき、センサ１０８ａ〜１０８ｃが受容部１００２に対して既知の場所に配置されるように、キャリア９０１を患者の口から取り外して、磁化装置／較正ステーション８０３と同様の較正ステーションに配置してもよい。次に、ドリル１０３を磁化装置／較正ステーション８０３を通して通過させて、センサ１０８ａ〜１０８ｃの出力をドリル１０３の複数の軸方向場所の各々のために記録してもよい。センサ出力は、磁場１０５の特徴づけを行うために記憶されるであろう。磁場１０５が特徴づけられると、キャリア９０１は、患者の口の後ろに配置され、加工物ガイド１０６に対するキャリアの元の場所を基準とするであろう。次に、センサ１０８ａ〜１０８ｃは、穿孔工程の案内を補助するために上述のように利用されるであろう。この種類の較正工程は、異なるセンサ組で行われる読み取りの差から発生する潜在的なエラー源を排除し得る。
【００７７】
図１１は、センサ１１０１ａと１１０１ｂに対する、したがって患者の歯列に対するドリル１０３の場所を決定するための一例の技術を示している。図１１の実施例は、説明を容易にするために２つの寸法のみを示しているが、技術を３次元システムに一般化してもよいことが認識されるであろう。図１１では、ハンドピース１０１とドリル１０３は、加工物ガイド１０６に固定されるセンサ１１０１ａと１１０１ｂに対して特定の場所に示されている。この実施例は、ドリル１０３を磁化された要素として利用する。磁場１０５の特定の磁束線１１０２は、入射角度θ１で、及びベクトル１１０３の長さで表される強度でセンサ１１０１ａを通過する。センサ１１０１ａで見られるように、センサ１１０１ａの出力は、磁場１０５の磁場強度及び方向を示しており、すなわち、出力は磁場強度及びθ１を示している。
【００７８】
センサ１１０１ａの出力は、磁場１０５内のセンサ１１０１ａの場所を特徴づけるには十分ではない。例えば、センサ１１０１ａは、センサ１１０１ａがたまたま位置する点と同一の磁場強度を有する磁場１０５内のすべての点の軌跡である等磁軌跡１１０４に沿った任意の位置にあることができるであろう。（図１１の等磁軌跡の部分のみが示されている。実際には、各々の等磁軌跡は閉曲線であろう。）センサ１１０１ａからの磁場強度の読み取りを前提とすると、等磁軌跡１１０４は、例えば磁場を表す数値配列内で補間することによって、あるいは磁場が数式によって表されていた場合に公式的に、磁場１０５の前の特徴づけから決定し得る。磁場１０５内のセンサ１１０１ａの他の可能な場所は、場所１１０５に示される。センサ１１０１ａ及び磁場１０５が、磁場線１１０６に対してθ１の角度でセンサ１１０１ａを場所１１０５に配置した関係にある場合、センサ１１０１ａは同一の出力を与えるであろう。センサに対する磁場１０５の関係を決定するために、より多くの情報が必要とされる。
【００７９】
同様に、センサ１１０１ｂは、角度θ２で磁場線１１０７によって交差される。したがって、システムは、センサ１１０１ｂが等磁軌跡１１０８のどこかに位置特定されると決定することができるが、センサ１１０１ｂの出力のみを前提とすると、等磁軌跡１１０８のどこかを決定することができない。例えば、センサ１１０１ｂは、場所１１０９で、磁場線１１１０に対してθ２の角度で配向できるであろう。
【００８０】
両方のセンサ出力からの情報と、センサ１１０１ａと１１０１ｂの配向に関する予め決定された情報とを組み合わせることによって、磁場１０５内のセンサ１１０１ａと１１０１ｂの場所を独自に決定することが可能である。ある実施形態では、センサ１１０１ａと１１０１ｂが、加工物ガイド１０６の上で実際にいかに遠くに離れているかが知られる。その情報及び１つのセンサの仮説的な場所を前提とすると、他のセンサの予想される位置を計算して、２つの場所が測定データに合うがどうかを試験することが可能である。例えば、センサ１１０１ａが場所１１０５にあると想定される場合、センサ１１０１ｂは、場所１１１１にあることが予想されるであろう。位置１１１１は、センサ１１０１ｂの実際のＸ−Ｙ位置のかなり近くにあるが、仮説的な場所１１１１は局所的な磁場線に対して不正確に配向され、センサ１１０１ｂの実際の位置であることができない。したがって、場所１１０５は、センサ１１０１ａの正しい場所であることができない。等磁軌跡１１０４に沿ったセンサ１１０１ａの潜在的な場所は、センサ１１０１ｂの予測された場所がセンサ１１０１ｂからの実際の角度データと整合するまで検索することが可能である。整合対の場所が確認されると、磁場１０５内のセンサ１１０１ａと１１０１ｂの場所が確認される。その情報から、加工物ガイド１０６に対する、したがって患者の歯列に対する磁場１０５の配向を計算することは簡単である。磁場１０５に対するドリル１０３の場所が知られるので、患者の歯列に対するドリル１０３の場所を計算することができる。その関係及び予め記憶された放射線撮影画像から、システムは、患者の歯列に対するドリル１０３の場所を図式で示す表示を発生することができる。同様に、所望のインプラントシャフトの場所も知られるので、システムは、所望のインプラントシャフトに対するドリル１０３の場所の指標を発生することができる。
【００８１】
図１２は、歯科用ドリルの場所を示すための本発明の他の実施形態によるシステム１２００を示している。システム１２００は、図１に示した構成要素と同様のいくつかの構成要素を含み、同様の構成要素には同様の参照番号が付与される。図１のシステムでは、磁気要素１０４はドリル１０３に固定され、センサ１０８ａ〜１０８ｃは加工物ガイド１０６に固定される。システム１２００はその配置を反転する。
【００８２】
システム１２００では、磁化された要素１２０１は、加工物ガイド１０６に固定され、磁場１０５を発生する。センサ１０８ａ〜１０８ｃは、ハンドピース１０１に対して、したがってドリル１０３に対して固定される。ハンドピース１０１が動かされるとき、センサ１０８ａ〜１０８ｃが磁場１０５の異なる部分にさらされて、異なる出力１１０ａ〜１１０ｃを生成する。センサ出力１１０ａ〜１１０ｃは、例えば可撓性ケーブル１２０２（部分図のみ図示）を介して、あるいは無線接続を介して制御器１０９に提供される。中間装置８０１と同様の中間装置も存在してもよい。制御器１０９は、センサ出力１１０ａ〜１１０ｃを処理して、患者が着用する加工物ガイド１０６の歯列に対するドリル１０３の場所の指標を提供する。例えば、磁場１０５の強度及び形状並びに患者の歯列に対するその空間関係を特徴づけてもよく、またドリル１０３に対するセンサ１０８ａ〜１０８ｃの空間関係を特徴づけてもよく、この情報が制御器１０９に供給され、次に、制御器は、予め特徴づけられた関係に従ってセンサ出力１１０ａ〜１１０ｃを処理して、患者の歯列に対するドリル１０３の場所を決定する。上述の実施形態におけるように、場所は、磁場を表す数値配列内で補間することによって、あるいは磁場が数式によって表されていた場合に公式的に決定することが可能である。
【００８３】
磁場１０５と患者の歯列との間の関係を特徴づけるために、磁化された要素１２０１に対する磁場１０５の関係を最初に特徴づけることが可能である。例えば、較正ステーション３０５又は磁化装置／較正ステーション８０３のセンサと同様の１組のセンサを使用してもよい。磁化された要素１２０１をセンサに対し既知の関係で配置し、センサによって生成された読み取りを使用して、磁場１０５を特徴づけてもよい。他の実施形態では、磁化された要素１２０１に、磁場１０５を表すデータファイルを工場から供給することが可能である。
【００８４】
次に、磁化された要素１２０１は、加工物ガイド１０６に対して既知の場所に配置してもよい（患者の歯列に対する磁化された要素の関係は、加工物ガイド１０６の製作工程から既知である）。例えば、表面１０７は、放射線不透過性の基準マーカ４０１ａ〜４０１ｃによって画定された平面と一致する平坦面でもよい。パイロット孔６０１が加工物ガイドに形成され、ピン（好ましくは段付きのピンであり得る）をパイロット孔６０１に配置してもよく、磁化された要素１２０１が加工物ガイド１０６の表面１０７に触れるまで、磁化された要素１２０１をピンの上に滑らせてもよい。次に、例えばエポキシ又は他の接着剤を使用して、磁化された要素１２０１を加工物ガイド１０６に固定してもよい。この工程により、患者の歯列に対する磁化された要素１２０１の場所が完全に画定される（加工物ガイド１０６が患者の口で置換されると）。
【００８５】
ドリル１０３に対するセンサ１０８ａ〜１０８ｃの関係は、センサ１０８ａ〜１０８ｃに対する所定の場所にドリルを機械的に位置決めすることによって特徴づけることが可能である。例えば、ドリル１０３が移植手順中に交換されるときも、センサ取り付けプレート１２０３の底部からドリル１０３の先端への距離が一貫して所定値に設定されるように、固定具を利用して、ハンドピース１０１内へのドリル１０３の挿入の深さを設定することが可能である。他の実施形態では、予め特徴づけられた磁場を有する較正固定具を使用できるであろう。
【００８６】
図１３Ａは、本発明の実施形態による加工物ガイド１３０１及びセンサアセンブリ１３０２を示している。加工物ガイド１３０１及びセンサアセンブリ１３０２は、単一の治療セッションで２つの移植を実行するために適合されるが、システムのある特徴部を単一移植の実施形態に、又は３つ以上の移植のために適合された実施形態に適用できることが認識されるであろう。
【００８７】
実施例の加工物ガイド１３０１は、２つの隣接する歯の場所で移植を実行するために構成される。前に説明した技術を使用して、歯科専門家は２つのインプラントシャフトの場所を選択している。加工物ガイド１３０１は、患者の歯列に合致するように製作され、表面１３０４に固定された３つの基準マーカ１３０３ａ〜１３０３ｃを含む。２つのパイロット孔１３０５ａと１３０５ｂが、加工物ガイド１３０１に形成され、２つの所望のインプラントシャフトと好ましくは整列されている。加工物ガイド１３０１は、２つの移植を実行するために構成されているが、他の実施形態では、隣接しない歯の場所における移植を含むより多くの移植を実行するために、加工物ガイドを構成することが可能であることが認識されるであろう。同様に、異なる数の基準マーカを使用できるであろう。例えば、各インプラント部位は、基準マーカのそれ自体のそれぞれの組を使用できるであろう。
【００８８】
同様に、各パイロット孔１３０５ａ、１３０５ｂの近くに１組の整列ピンが配置される。例えば、整列ピン１３０６ａと１３０６ｂがパイロット孔１３０５ａの近くに位置決めされ、整列ピン１３０６ｃと１３０６ｄがパイロット孔１３０５ｂの近くに位置決めされる。整列ピンは、加工物ガイド１３０１の他の特徴部に既知の関係で配置してもよい。例えば、パイロット孔１３０５ａと１３０５ｂが形成されるとき、整列ピン１３０６ａ〜１３０６ｄを受容するための孔を形成してもよい。次に、例えばプレス取付けによって、準備された孔に整列ピン１３０６ａ〜１３０６ｄを挿入することができる。整列ピン１３０６ａ〜１３０６ｄは、任意の適切な材料から製造し得るが、ポリカーボネート又はアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）のようなポリマ、チタンのような非磁性金属、あるいは領域の磁場に対してほとんど又はまったく影響を有しない他の材料から製造し得ることが好ましい。
【００８９】
実施例のセンサアセンブリ１３０２は、整列ピン１３０６ａ〜１３０６ｄのそれぞれの組と係合するために離間された整列孔１３０８ａと１３０８ｂを有する回路基板１３０７を含む。したがって、センサアセンブリ１３０２は、第１のインプラント用のインプラントシャフトの穿孔を補助するために第１の組の整列ピンと係合され、次に、第２のインプラント用の異なるインプラントシャフトを穿孔するための異なる組の整列ピンに係合するために動かされることができる。例えば、センサアセンブリ１３０２は、パイロット孔１３０５ａと関連するインプラントシャフトの穿孔を補助するための整列ピン１３０６ａと１３０６ｂと係合され、次に、パイロット孔１３０５ｂと関連するインプラントシャフトの穿孔を補助するための整列ピン１３０６ｃと１３０６ｄと係合するために動かされてもよい。
【００９０】
図１３Ｂは、実施例のセンサアセンブリ１３０２をより詳細に示している。回路基板１３０７は、両面のプリント回路基板又はフレックス回路又は他の種類の回路キャリアでもよく、複数の層を有してもよい。整列孔１３０８ａと１３０８ｂの他に、回路基板１３０７は、ドリルが適切なパイロット孔に到達するためのクリアランスを可能にするクリアランス開口部１３０９を含む。回路基板１３０７はまた、この実施例の８つのセンサ１３１０ａ〜１３１０ｈを支承する。４つのセンサ１３１０ａ〜１３１０ｄは、回路基板１３０６の上面に取り付けられ、４つの追加のセンサ１３１０ｅ〜１３１０ｈ（点線で表示）は、回路基板１３０７の底面に取り付けられる。センサ１３１０ｅ〜１３１０ｈは、センサ１３１０ａ〜１３１０ｄの下に直接取り付けられるものとして示されているが、これは必要条件ではない。センサはまた、クリアランス開口部１３０９の周りに対称的に取り付ける必要はない。２層の４つのセンサを有するこの「デュアルクワッド」配置の各々は、単一層のセンサ配置と比較して、ドリルの位置を決定する際に精度の向上を提供することが可能である。センサ１３１０ａ〜１３１０ｈからの信号は、回路基板１３０７（トレースは単純化した形態で示されている）のトレース１３１１によって、コネクタ１３１２に、次に、制御器１０９のような制御器に信号を通信するためのケーブル１３１３に、又は中間装置８０１のような中間装置に搬送される。
【００９１】
異なる多くの変形及びシステムアーキテクチャが可能である。例えば、フレックス回路が使用される場合、コネクタ１３１２が不要であり得る。あるいは図９の構成と同様の無線構成では、ケーブル１３１３が不要であり得る。他の実施形態では、異なる数のセンサを使用することが可能である。例えば、回路基板１３０７の上部に３つのセンサと、回路基板１３０７の底面に３つのセンサとを有する「デュアルトライアッド」配置を使用してもよい。
【００９２】
図１３Ｃは、パイロット孔１３０５ａと関連するインプラントシャフトの穿孔を補助するために、整列ピン１３０６ａと１３０６ｂと係合するセンサアセンブリ１３０２を示している。整列ピン１３０６ａと１３０６ｂは、センサアセンブリ１３０２を加工物ガイド１３０１に対して第１の固定位置に保持するのを補助する。センサアセンブリ１３０２のようなセンサアセンブリを１つのインプラント場所から他のインプラント場所に動くことを可能にするために、他の多くの整列機構が想像され得る。例えば、スリーブを各パイロット孔に配置し、センサアセンブリをスリーブと整列させて、パイロット孔の上方でセンタリングできるであろう。あるいは、隆起した形状を各パイロット孔の近くの加工物ガイド１３０１に形成し、センサアセンブリ１３０２のクリアランス開口部１３０９を隆起した形状の上に配置して、センサアセンブリ１３０２を加工物ガイド１３０１に位置合わせしてもよい。隆起した形状は、多角形の形状、例えば正方形又は台形を有してもよく、クリアランス開口部１３０９は、センサアセンブリ１３０２の回転を防止するために相補的形状を有してもよい。整列ピン１３０６ａと１３０６ｂからセンサアセンブリ１３０２を解放することによって、センサアセンブリ１３０２は、加工物ガイド１３０１に対して第２の固定位置に動かされることができる。図１３Ｄは、パイロット孔１３０６ａと関連するインプラントシャフトの穿孔を補助するために、整列ピン１３０６ｃと１３０６ｄと係合するセンサアセンブリ１３０２を示している。
【００９３】
図１４Ａは、本発明の他の実施形態による加工物ガイド１４０１及びセンサアセンブリ１４０２を示している。加工物ガイド１４０１及びセンサアセンブリ１４０２は、単一の治療セッションで２つの移植を実行するために適合されるが、システムのある特徴部を単一移植の実施形態に、又は３つ以上の移植のために適合された実施形態に適用できることが認識されるであろう。上述の方法と同様の方法で加工物ガイド１４０１を使用して、歯科専門家によって予め規定された所望のインプラントシャフトと一列に又はおおよそ一列に、パイロット孔１４０５ａと１４０５ｂを配置することが可能である。基準マーカ１４０３ａ〜１４０３ｃは、パイロット孔１４０５ａと１４０５ｂの位置を決定する工程に使用してもよい。スリーブ１４０６ａと１４０６ｂは、パイロット孔１４０５ａと１４０５ｂに配置される。スリーブ１４０６ａと１４０６ｂは、バリウム硫酸塩でドープされたアクリルのような適切な放射線不透過性の非磁性の材料から製造されることが好ましい。センサアセンブリ１４０２の回路基板１４０７は、スリーブ１４０６ａ又は１４０６ｂの一方にぴったりと嵌合するように寸法決めされた整列孔１４０８を含む。タブ１４０９は、各スリーブに形成された間隙又はキー溝１４１０内に嵌合するように寸法決めされる。
【００９４】
図１４Ｂは、加工物ガイド１４０１上の適所のセンサアセンブリ１４０２を示している。タブ１４０９は、センサアセンブリ１４０２が係合するスリーブの軸を中心とするセンサアセンブリの回転を防止する。スリーブキー溝の位置は、加工物ガイド１４０１の第２の放射線撮影の特徴づけにより、又は他の手段によって決定してもよい。代わりに、スリーブ１４０６ａと１４０６ｂは、患者の口の加工物ガイド１４０１の放射線撮影の特徴づけの前におおよその場所に配置してもよく、基準マーカ１４０３ａ〜１４０３ｃの代わりに又は追加して基準参照として機能してもよい。
【００９５】
図１５〜図１９は、本発明の実施形態における、患者の歯列に対するドリル１０３の位置を決定するためのある構成要素の関係及び代わりの技術を示している。例えば、図１５は、実施形態に従う実施例の磁場１０５とセンサ１３１０ａ〜１３１０ｈのような「デュアルクワッド」配置のセンサとの関係を示している。磁場１０５は、４つのローブによって図１５に表されているが、本実施例では、磁場１０５がドリル１０３の軸を中心として一般に回転対称であり得ることが認識されるであろう。センサ１３１０ａ〜１３１０ｈが、例えば上述の技術を使用して、患者の歯列と既知の固定関係で配置されていることが想定される。他の実施形態では、磁場１０５は、例えばドリルを保持するハンドピースの本体が磁場にかなり影響を及ぼす場合、回転対称でなくてもよい。
【００９６】
図１６は、センサの挙動を表すために有効な座標系を示している。本実施例では、各センサ１３１０ａ〜１３１０ｈは、ハネウェルインターナショナル社（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．）から入手可能なモデルＨＭＣ５８８３Ｌ３軸デジタルコンパス集積回路であり、それ自体の局所的な座標系（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）を有し、一方、全体的な座標系は半径方向の座標（Ｚ，Ｒ，Φ）を使用して好都合に表されている。この種類の各センサは、３つの座標軸の各々における磁場の強度を示す３つの出力を生成する。
【００９７】
図１７は、磁場１０５とセンサとの相互作用の直交図をより詳細に示している。一例としてセンサ１３１０ｃを使用して、図示した位置で、特定の磁束線１７０１はセンサ１３１０ｃの測定場所をθの角度で通過する。角度θは、ａｔａｎ（Ｖ３Ｘ／Ｖ３Ｚ）×１８０／πとしてセンサ出力から決定することができる。回路基板１３０７がＺ＝０に位置決めされた場合、磁束線がほとんど垂直であるので、角度θは本質的に０°であることが理解できる。ドリル１０３の底端１７０２において、磁束線は、ドリル１０３からほとんど水平に発散し、したがって、回路基板１３０７がドリル１０３の底部に位置決めされた場合（しかしそれでも図示したように水平に保持される）、角度θは約９０度であろう。ドリル１０３の頂端１７０３において、磁束線は、ドリル１０３に向かってほとんど水平に収束し、したがって、回路基板１３０７がドリル１０３の頂部に位置決めされた場合（しかしそれでも図示したように水平に保持される）、角度θは約−９０度であろう。
【００９８】
図１８は、長さＬ＝４０ｍｍを有するドリルについて、（センサ１３１０ｃが破線の経路１７０４を横断するときに）Ｚ方向に沿った位置の関数としての角度θのおおよその推移を示している。Ｚ位置に対する角度θの正確な関係は、特定の磁場形状に関係するが、磁化されたドリルを除いて、ドリル１０３の長さのほとんどにわたって一般に単調な関数であり得る。ドリルがセンサの間でかつセンサの平面に対し直角にセンタリングされる単純な場合には、ドリルの深さは、センサの任意の１つで測定された角度θから決定できるであろう。
【００９９】
しかし、センサの読み取りを平均化し、ノイズを低減し、またドリルの傾き及び偏心の影響を少なくとも部分的に取り消すことが望ましいかもしれない。例えば、センサ群内のドリルの偏心は、ドリルがセンサに向かって動かされる当該センサによって測定された角度θを低減する傾向を有し、またドリルがセンサから動かされる当該センサによって測定された角度θを増大させる傾向を有する。同様に、ドリルの傾きは、ドリルの一方の側面で測定された角度を増大させ、ドリルの他方の側面で測定された角度を低減する傾向を有する。センサのすべて（図１５〜図１７の実施例の８つのセンサ）において測定された角度θを平均化することによって、これらの影響は少なくともおおよそ取り消され、ドリル深さの合理的に正確な推定を図１８と同様の較正曲線から獲得することができる。回路基板の底部のセンサからの読み取りには、平均化の前に標識の反転が必要であるかもしれないことが認識されるであろう。
【０１００】
このようにして獲得された深さ推定は、センサ読み取りの関数としてのドリル場所の残りの決定を大幅に簡略化し得る。深さがおおよそ知られると、任意の組のセンサ読み取りからドリルを位置特定する試みと比較して、較正データ内の必要な検索範囲を大幅に低減し得る。
【０１０１】
ドリルの長さに対応する図１８の較正曲線の部分（図１８の実施例の−２０から＋２０）は、アークタンジェント関数を適用する前にセンサ出力の比率に定数を乗算することによって実質的に線形化することができることが観測されている。すなわち、ａｔａｎ（ｋ×Ｖ３Ｘ／Ｖ３Ｚ）×１８０／πのプロットは、ｋの適切な値に関して対象の領域でほとんど直線であろう。ｋの値は、特定のシステムの形状及び他の実装固有の要因に関係し、ほとんど直線の曲線が獲得されるまで、異なる値のｋを有する較正曲線をプロットすることによって容易に選択することができる。線形化された較正曲線は、ドリル場所の決定をさらに簡略化し得る。
【０１０２】
ドリル場所の決定を簡略化し得る他の形態は、穿孔中に、回路基板１３０７がドリル１０３の端部の間に位置決めされることである。このように、図１８と同様の較正曲線の単調な範囲のみを考慮するだけで済む。図１８には、単調な範囲は、約−２０から約＋２０のＺの値を含む。歯科専門家は、例えばドリルが適切なパイロット孔に挿入されたことをシステムに信号伝送することによって、ドリルの端部が回路基板１３０７を通過した後にのみ、場所の推定が始まることを確実にしてもよい。ある実施形態では、ドリルの開始は、場所の推定が始まることをシステムに信号で知らせてもよく、歯科専門家は、ドリルを開始する前に、ドリルがパイロット孔内に位置決めされるまで単純に待機してもよい。
【０１０３】
ドリルの深さが推定されると、センサ出力の他の関係を利用して、ドリル場所の推定をさらにリファインしてもよい。例えば、ドリル１０３の並進は、センサに向かってドリル１０３が動かされる当該センサに、センサからドリル１０３が動かされる当該センサよりも強い磁場読み取りを記録させることが可能である。同様に、ドリル１０３の傾きは、より急勾配の磁場角度をあるセンサに読み取らせ、それほど急勾配でない磁場角度を他のセンサに読み取らせる。センサのＹ方向の磁場成分の非ゼロの読み取りは、ドリルが斜めであることを示している。
【０１０４】
これらのような技術は、センサ読み取りからドリル場所を確立する方法に組み合わせることが可能である。図１９は、例示の実施形態による方法１９００のフローチャートである。ステップ１９０１で、例えば、図１０Ａ〜図１０Ｃに関して上述したような固定具及び方法を使用して磁場が特徴づけられる。磁場の特徴づけは、磁場内の異なる場所で測定されたセンサ値の表の形態をとってもよい。他の実施形態では、センサ値は、磁場の公式的な説明に合っているかもしれず、この説明から、磁場強度及び角度を磁場内の場所の関数として計算することができる。
【０１０５】
ステップ１９０２で、深さ較正曲線が確立される。例えば、深さ較正曲線は、図１８に示した曲線と同様でもよく、ドリルがセンサ群内でセンタリングされたときにセンサによって測定される磁場角度を示す。深さ較正曲線は、較正工程中に複数のセンサによって行われる平均読み取りに基づき得る。ステップ１９０３で、ドリルは穿孔用の位置に配置され、センサを保持する回路基板はドリルの端部の間に位置決めされる。ステップ１９０４で、最初の組のセンサ読み取りが行われ、平均磁場角度の読み取りが計算される。回路基板の底部のセンサからの読み取りには、平均化の前に標識の反転を行い得ることが認識されるであろう。
【０１０６】
ステップ１９０５で、平均磁場角度の読み取りを使用して、深さ較正曲線から最初の深さ推定を決定することが可能である。この推定は、ドリルがセンサの平均平面に直角であり、センサ群内でセンタリングされていることを想定する。ステップ１９０６で、センサの想定位置が初期のセンサ読み取りとどの程度一致するかを示す性能指数が計算される。例えば、予測されたセンサ読み取りは、特徴づけられた磁場内のセンサの想定位置に基づき計算し、実際の最初のセンサ読み取りと比較してもよい。性能指数は、例えば、それぞれの予測された読み取りと実際のセンサ読み取りとの差の平方の和であることができるであろうが、他の性能指数が想像され得る。例えば、絶対値の差を合計でき、異なるセンサ読み取りを異なって加重できるか、又は他の変形を使用してもよい。８つのセンサが使用されると、各々は３つの読取りを生成し、性能指数の計算は、予測された読み取りと実際の読み取りとの最大２４の差を含むことが可能である。ある実施形態では、ドリル位置の推定は、センサの複数のサブセットを使用して実行することが可能であり、この結果、推定値が一致しない場合、エラーが生じたことを想定することが可能であり、穿孔を停止することができる。
【０１０７】
ステップ１９０７で、センサの位置は、性能指数を最小化するように数学的に調整される。例えば、回路基板１３０７の想定位置、したがってセンサ１３１０ａ〜１３１０ｈの想定位置を空間内の新しい場所に数学的に動いてもよい。運動は、合計して最大５つの自由度のために、深さの並進、２つの横方向の並進（ドリル１０３に対し直角）、及びセンサ平面に回転軸を有する少なくとも２つの自由度の回転を含んでもよい。磁場が回転対称でないことが想定される場合、運動はまた、同様にドリル１０３の長手方向軸線の周りの回転を含んでもよく、６つの自由度が得られる。ステップ１９０７が、図１９で著しく単純化され、またセンサの多くの試験的な数学的な位置決め及び各試験的位置における性能指数の計算を含み得ることが認識されるであろう。任意の適切な数学的な技術、例えば下り勾配アルゴリズム、シンプレックスアルゴリズム、又は他の最適化アルゴリズムが使用してもよい。性能指数が最小化されると、センサと磁場との関係が知られる。すなわち、想定されたセンサ位置が、実際のセンサ読み取りと一致する予測されたセンサ読み取りを生成するために必要な変換が知られる。この変換の反転は、ステップ１９０８で想定されたドリル位置に適用され、その結果得られる測定されたドリル場所がステップ１９０９で報告される。次に、測定されたドリル場所を使用して、患者の歯列に対するドリルの測定された位置、所望のインプラントシャフト、又は両方を示す図１又は図１２に示した表示のような表示を構成することが可能である。
【０１０８】
次に、方法１９００のステップのいくつを繰り返してもよく、この結果、表示を好ましくは実質的にリアルタイムで更新することができる。例えば、新しい組のセンサ読み取りがステップ１９１０で行われ、制御は、性能指数の新しい計算、及びドリル場所の新しい評価のためにステップ１９０６に通過してもよい。
【０１０９】
多くの変形が可能である。例えば、他の数値的な実施形態では、センサの場所よりもむしろ磁場の場所が数学的に擾乱され得る。他の実施形態では、磁場が式を使用して特徴づけられていた場合、ドリルの場所を獲得するために式を解く（ｂａｃｋｓｏｌｖｅ）ことが可能であり得る。本明細書に開示した特徴及び要素のすべての実行可能な組み合わせの開示も考慮されることを理解すべきである。
【０１１０】
上に開示した実施形態は例示的であり、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきでない。本明細書に記載した方法及び装置の多くの変形が、本発明の範囲から逸脱することなしに当業者に利用可能である。
実施形態
実施形態１：  歯科用ドリルの場所を示すためのシステムであって、歯科用ドリルを備える歯科用ハンドピースと、磁場を検出して、１組のそれぞれのセンサ出力を生成する複数のセンサであって、センサ出力が、歯科用ドリルの場所を示すために少なくとも部分的に使用可能な複数のセンサとを備えるシステム。
【０１１１】
実施形態２：  歯科用ドリルに対して固定されて、磁場を発生する磁気要素をさらに備える実施形態１のシステム。
実施形態３：  歯科用ドリルが磁化されて、磁場を発生する実施形態１のシステム。
【０１１２】
実施形態４：  患者の歯列に対して固定される磁気要素をさらに備え、センサが歯科用ハンドピースに対して固定される実施形態１のシステム。
実施形態５：  患者の歯列に位置合わせされた加工物ガイドをさらに備え、センサが加工物ガイドに対して固定される実施形態１〜３のいずれか１つのシステム。
【０１１３】
実施形態６：  センサが、加工物ガイドに対する第１の固定位置から加工物ガイドに対する第２の固定位置に移動可能である実施形態５のシステム。
実施形態７：  センサが取り付けられるキャリアをさらに備え、センサの少なくとも３つがキャリアの第１の表面に取り付けられ、センサの少なくとも３つがキャリアの第２の表面に取り付けられる実施形態１〜６のいずれか１つのシステム。
【０１１４】
実施形態８：  センサの４つがキャリアの第１の表面に取り付けられ、センサの４つがキャリアの第２の表面に取り付けられる実施形態７のシステム。
実施形態９：  センサ出力を受信しかつ同出力を処理して、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を生成する制御器をさらに備える実施形態１〜８のいずれか１つのシステム。
【０１１５】
実施形態１０：  制御器が、センサと患者の歯列との間の空間関係に従って、かつ磁場と歯科用ドリルとの間の空間関係に従ってセンサ出力を処理する実施形態９のシステム。
実施形態１１：  センサ出力を受信して、センサ出力を制御器に伝える中間装置をさらに備える実施形態９〜１０のいずれか１つのシステム。
【０１１６】
実施形態１２：  無線インタフェースをさらに備え、制御器に到達するように無線インタフェースによってセンサ出力が送信される実施形態９〜１１のいずれか１つのシステム。
【０１１７】
実施形態１３：  制御器が、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を実質的にリアルタイムで繰り返して更新する実施形態９〜１２のいずれか１つのシステム。
実施形態１４：  電子ディスプレイをさらに備え、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標が、電子ディスプレイに絵図で表示される実施形態１〜１３のいずれか１つのシステム。
【０１１８】
実施形態１５：  患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標が、患者の歯列の絵図表示と、患者の歯列の絵図表示に重ね合わせられた歯科用ドリルの場所の表示とを含む実施形態１〜１４のいずれか１つのシステム。
【０１１９】
実施形態１６：  患者の歯列の絵図表示が、患者の歯列の放射線撮影画像から導出される実施形態１４〜１５のいずれか１つのシステム。
実施形態１７：  患者の歯列の絵図表示が、患者の歯列の３次元モデルの表示である実施形態１４〜１６のいずれか１つのシステム。
【０１２０】
実施形態１８：  制御器が、患者の歯列内の予め指定されたインプラントシャフトに対する歯科用ドリルの空間関係の指標をさらに生成する実施形態９〜１７のいずれか１つのシステム。
【０１２１】
実施形態１９：  歯科用ドリルが予め指定されたインプラントシャフトから少なくとも所定値だけ逸脱したときに、制御器が警告信号をさらに生成する実施形態１８のシステム。
【０１２２】
実施形態２０：  較正ステーションをさらに備え、較正ステーションが、歯科用ドリル用の受容部と、受容部に対して固定された第２の複数のセンサであって、第２の複数のセンサの各々が出力を生成し、かつ第２の複数のセンサの出力が、歯科用ドリルが受容部に配置されたときに歯科用ドリルに対する磁場の空間関係を特徴づけるために使用可能である第２の複数のセンサとをさらに含む実施形態１〜１９のいずれか１つのシステム。
【０１２３】
実施形態２１：  歯科用ドリルの場所を示すための方法であって、１組のセンサによって生成された出力を読み取るステップであって、センサが磁場を検出し、またセンサ出力が、センサに対する歯科用ドリルの場所を検出するために使用可能であるステップと、センサ出力を処理して、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を生成するステップと、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を表示するステップとを含む方法。
【０１２４】
実施形態２２：  出力を処理するステップが、センサと患者の歯列との間の空間関係に従って、かつ磁場と歯科用ドリルとの間の空間関係に従ってセンサ出力を処理するステップを含む実施形態２１の方法。
【０１２５】
実施形態２３：  患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を表示するステップが、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標の表示を実質的にリアルタイムで繰り返して更新するステップを含む実施形態２１〜２２のいずれか１つの方法。
【０１２６】
実施形態２４：  １組のセンサの出力を読み取るステップが、無線インタフェースを介してセンサの出力を読み取るステップを含む実施形態２１〜２３のいずれか１つの方法。
実施形態２５：  予め指定されたインプラントシャフトに対する歯科用ドリルの場所をディスプレイに示すステップをさらに含む実施形態２１〜２４のいずれか１つの方法。
【０１２７】
実施形態２６：  歯科用ドリルの位置と予め指定されたインプラントシャフトとを比較するステップと、歯科用ドリルが予め指定されたインプラントシャフトから少なくとも所定値だけ逸脱したときに警告信号を生成するステップとをさらに含む実施形態２１〜２５のいずれか１つの方法。
【０１２８】
実施形態２７：  警告信号が、単独又は任意の組み合わせで、視覚合図と音響合図とからなる群から選択される１つ以上の信号を含む実施形態２６の方法。
実施形態２８：  特定の患者の歯列に合致する歯列弓部分と、歯列弓部分に対して固定された１組のセンサであって、各センサが、磁場の少なくとも１つの特性を示す出力を生成できる１組のセンサとを備える加工物ガイド。
【０１２９】
実施形態２９：  歯列弓部分が、加工物ガイドが特定の患者の歯列弓と係合したときに所望のインプラントシャフトの中心線に実質的に位置特定されたパイロット孔を画定する実施形態２８の加工物ガイド。
【０１３０】
実施形態３０：  加工物ガイド上の非同一直線上の放射線不透過性の少なくとも３つの基準マーカをさらに備える実施形態２８〜２９のいずれか１つの加工物ガイド。
実施形態３１：  センサが、加工物ガイドに対する第１の固定位置から加工物ガイドに対する第２の固定位置に移動可能である実施形態２８〜３０のいずれか１つの加工物ガイド。
【０１３１】
実施形態３２：  インプラント部位を有する特定の患者の歯列弓に係合するための構造の加工物ガイドを製作するステップと、１組の基準参照を加工物ガイドに配置するステップと、センサを加工物ガイドに固定するステップであって、センサが磁場にさらされたときにセンサが磁場の特徴を示す出力を生成することができるステップとを含む方法。
【０１３２】
実施形態３３：  加工物ガイドを患者の歯列弓と係合させるステップと、加工物ガイド及び患者の歯列弓の放射線撮影画像を獲得するステップであって、放射線撮影画像が基準参照を示すステップと、放射線撮影画像から、インプラントをインプラント部位に配置するために所望のインプラントシャフトの場所を決定するステップと、基準参照の場所に対する所望のインプラントシャフトの場所を特徴づけるステップとをさらに含む実施形態３２の方法。
【０１３３】
実施形態３４：  放射線撮影された加工物ガイドにパイロット孔を形成するステップであって、放射線撮影された加工物ガイドが患者の歯列弓と係合したときに、パイロット孔の中心線がインプラントシャフトの中心線と実質的に同一直線上にあるステップをさらに含む実施形態３３の方法。
【０１３４】
実施形態３５：  歯科用ドリルを備える歯科用ハンドピースをセンサと近傍させるステップであって、センサが磁場を検出するように、ハンドピースに固定された要素が磁場を生成するステップと、センサから出力を獲得するステップと、センサ出力を処理して、歯科用ドリルと患者の歯列との間の空間関係を決定するステップと、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を視覚ディスプレイに表示するステップとをさらに含む実施形態３３〜３４のいずれか１つの方法。
【０１３５】
実施形態３６：  磁場と歯科用ドリルとの間の空間関係を較正するステップをさらに含む実施形態３５の方法。
実施形態３７：  所望のインプラントシャフトに対する歯科用ドリルの空間関係の指標を視覚ディスプレイに同時に表示するステップをさらに含む実施形態３３〜３６のいずれか１つの方法。
【０１３６】
実施形態３８：  歯科用ドリルが予め指定されたインプラントシャフトから少なくとも所定値だけ逸脱したときに警告信号を生成するステップをさらに含む実施形態３７の方法。
【０１３７】
実施形態３９：  患者の歯列の放射線撮影画像を受信する画像プロセッサと、１つ以上のセンサから出力を受信する位置特定システムであって、センサが磁場の少なくとも１つの特徴を検出し、磁場とセンサとの空間関係が歯科用ドリルを含む歯科用ハンドピースの場所の変化により変化したときにセンサ出力が変化し、位置特定システムが、センサ出力を処理して、患者の歯列に対する歯科用ドリルの場所を決定する位置特定システムと、生成されたディスプレイ画像が患者の歯列の画像と、位置特定システムによって決定されるような患者の歯列に対する歯科用ドリルの場所の描写とを含むように、ディスプレイ画像をコンピュータディスプレイに生成する観測システムと、を備えるコンピュータ化された制御器。
【０１３８】
実施形態４０：  位置特定システムが、更新されたセンサ出力を受信して、更新されたセンサ出力に少なくとも部分的に基づき患者の歯列に対するハンドピースの更新場所を決定し、また観測システムが、生成されたディスプレイ画像を調整して、患者の歯列に対する歯科用ドリルの更新場所を示す実施形態３９のコンピュータ化された制御器。
【０１３９】
実施形態４１：  生成されたディスプレイ画像が、所望のインプラントシャフトに対する歯科用ドリルの位置の描写をさらに含む実施形態３９〜４０のいずれか１つのコンピュータ化された制御器。
【０１４０】
実施形態４２：  位置特定システム及び画像プロセッサの動作を実行するコンピュータプロセッサをさらに備える実施形態３９〜４１のいずれか１つのコンピュータ化された制御器。
【０１４１】
実施形態４３：  コンピュータ化された制御器であって、プロセッサと、データ入力インタフェースと、ディスプレイと、コンピュータで読み取り可能なメモリとを備え、コンピュータで読み取り可能なメモリは、プロセッサによって実行されるときに、コンピュータ化された制御器に、１組のセンサによって生成された出力であって、１組のセンサが磁場を検出しかつセンサ出力がセンサに対する歯科用ドリルの空間関係を特徴づけるために使用可能である出力を読み取らせ、センサ出力を処理させて、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を生成させ、また患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標の表示を生成させるようにする指示を保持する、コンピュータ化された制御器。
【０１４２】
実施形態４４：  指示は、プロセッサによって実行されるときに、さらに、コンピュータ化された制御器に、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標の表示を実質的にリアルタイムで繰り返して更新させる実施形態４３のコンピュータ化された制御器。
【０１４３】
実施形態４５：  指示は、プロセッサによって実行されるときに、さらに、コンピュータ化された制御器に、インプラントシャフトに対する歯科用ドリルの場所をディスプレイに示させるようにする実施形態４３〜４４のいずれか１つのコンピュータ化された制御器。
【０１４４】
実施形態４６：  指示は、プロセッサによって実行されるときに、さらに、コンピュータ化された制御器に、インプラントシャフトに対して歯科用ドリルの場所を比較させ、歯科用ドリルがインプラントシャフトから少なくとも所定値だけ逸脱したときに警告信号を生成させるようにする実施形態４３〜４５のいずれか１つのコンピュータ化された制御器。
【０１４５】
実施形態４７：  警告信号が、単独又は任意の組み合わせで、視覚合図と音響合図とからなる群から選択される１つ以上の信号を含む実施形態４６のコンピュータ化された制御器。
【０１４６】
実施形態４８：  受容部を画定する本体であって、受容部が歯科用ドリルを受容するための形状及びサイズである本体と、受容部を取り囲む複数のセンサであって、各センサが、受容部に配置された歯科用ドリルと関連する磁場にセンサがさらされたときに出力を生成できる複数のセンサとを備える較正ステーション。
【０１４７】
実施形態４９：  センサの出力が磁場の形状及び強度を特徴づけることができるように、センサが配置される実施形態４８の較正ステーション。
実施形態５０：  歯科用ドリルの場所を示す方法の実施を実行するように適合されたコンピュータ指示を保持するコンピュータで読み取り可能な非一時的な媒体であって、方法が、１組のセンサによって生成された出力を読み取るステップであって、センサが磁場を検出し、またセンサ出力が、センサに対する歯科用ドリルの場所を検出するために使用可能であるステップと、センサ出力を処理して、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を生成するステップと、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を表示するステップとを含む、非一時的な媒体。
【０１４８】
実施形態５１：  回路トレースを有するキャリアであって、貫通孔を画定するキャリアと、貫通孔の周りのキャリアに取り付けられた複数の電子センサであって、各センサが磁場に対して感応し、かつ磁場の特徴を示す出力を生成するように構成された複数の電子センサとを備え、センサが歯科の患者の口内に嵌るようなサイズ及び形状である感知装置。
【０１４９】
実施形態５２：  センサ出力を患者の口の外側に搬送するように構成された可撓性の電気導体をさらに備える実施形態５１の感知装置。
実施形態５３：  センサ出力を患者の口の外側に送信するように構成された無線送信機をさらに備える実施形態５１〜５２のいずれか１つの感知装置。
【０１５０】
実施形態５４：  センサ及び無線送信機に電力を供給するバッテリをさらに備える実施形態５３の感知装置。
実施形態５５：  複数のセンサが少なくとも６つのセンサを備え、センサの少なくとも３つがキャリアの第１の表面に取り付けられ、センサの少なくとも３つがキャリアの第２の表面に取り付けられる実施形態５１〜５４のいずれか１つの感知装置。
【０１５１】
実施形態５６：  複数のセンサが８つのセンサを備え、センサの４つがキャリアの第１の表面に取り付けられ、センサの４つがキャリアの第２の表面に取り付けられる実施形態５１〜５５のいずれか１つの感知装置。
【０１５２】
実施形態５７：  回路トレースを有するキャリアであって、貫通孔を画定するキャリアと、貫通孔の周りのキャリアに取り付けられた１組の電子センサであって、各センサが磁場に対して感応し、かつ磁場の特徴を示す出力を生成するように構成された１組の電子センサとを含む感知装置であって、センサが歯科の患者の口内に嵌るようなサイズ及び形状である感知装置と、歯科用ドリルの場所を示す方法の実施を実行するように適合されたコンピュータ指示を保持するコンピュータで読み取り可能な非一時的な媒体とを備えるキットであって、方法が、１組のセンサによって生成された出力を読み取るステップであって、センサが磁場を検出し、またセンサ出力が、センサに対する歯科用ドリルの場所を検出するために使用可能であるステップと、センサ出力を処理して、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を生成するステップと、患者の歯列に対する歯科用ドリルの空間関係の指標を表示するステップとを含む、キット。
【０１５３】
実施形態５８：  受容部を画定する本体であって、受容部が歯科用ドリルを受容するための形状及びサイズである本体と、受容部を取り囲む第２の組のセンサであって、第２の組の各センサが、受容部に配置された歯科用ドリルと関連する磁場にセンサがさらされたときに出力を生成できる複数のセンサと、を含む較正ステーションをさらに含む実施形態５７のキット。
【０１５４】
実施形態５９：  センサ出力を受信して、センサ出力を制御器に伝えるように構成された中間装置をさらに備える実施形態５７〜５８のいずれか１つのキット。
【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図８】
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【図１２】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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