(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯および口腔内手術用のナビゲーションシステムであって、
手術用ハンドピースと、
前記手術用ハンドピースに移動可能に取り付けられたイメージングユニットと、
前記手術用ハンドピースに関する前記イメージングユニットの位置を検知または検出するためのセンサおよび／または検出器と、
患者の頭蓋骨、顔面骨、歯または複数の歯に取付可能なマーカー部材と
を備え、
前記マーカー部材は、前記イメージングユニットにより検出可能な複数のマーカーエレメントを有する、ことを特徴とするナビゲーションシステム。
【請求項２】
前記イメージングユニットは、前記手術用ハンドピースに関する、複数の位置でロック可能である、ことを特徴とする請求項１に記載のナビゲーションシステム。
【請求項３】
前記イメージングユニットは、前記手術用ハンドピースに関して回転可能となるように、前記手術用ハンドピースに回転可能に取り付けられる、ことを特徴とする請求項１または２に記載のナビゲーションシステム。
【請求項４】
前記マーカー部材は、Ｘ線不透過性材料を有する、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のナビゲーションシステム。
【請求項５】
前記複数のマーカーエレメントは、二次元パターンで配列されている、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のナビゲーションシステム。
【請求項６】
前記イメージングユニットのイメージングデータを処理するための処理ユニットをさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のナビゲーションシステム。
【請求項７】
前記手術用ハンドピースに関して前記イメージングユニットを移動するための駆動エレメントをさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のナビゲーションシステム。
【請求項８】
前記イメージングユニットのイメージングデータを表示するためのディスプレイユニットをさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のナビゲーションシステム。
【請求項９】
前記ディスプレイユニットは、前記イメージングユニットのイメージングデータを、他の画像データおよび／または治療プランデータと組み合わせるように構成されている、ことを特徴とする請求項８に記載のナビゲーションシステム。
【請求項１０】
前記手術用ハンドピースは、ドリルである、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のナビゲーションシステム。
【請求項１１】
少なくともひとつの位置決めツールをさらに備え、前記位置決めツールは、ダイエレメントを有し、
前記位置決めツールは、患者の頭蓋骨、顔面骨、歯または複数の歯に前記マーカー部材を位置決めするように構成され、
前記マーカー部材は、変形可能材料を含み、
前記変形可能材料は、前記ダイエレメント内にリリース可能に受設されており、
前記複数のマーカーエレメントは、前記ダイエレメントに対向する前記変形可能材料の面に配列されている、ことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のナビゲーションシステム。
【請求項１２】
前記少なくともひとつの位置決めツールの数は、４である、ことを特徴とする請求項１１に記載のナビゲーションシステム。
【請求項１３】
位置決めツールのセットをさらに備え、前記位置決めツールのセットは４つの位置決めツールを有し、前記４つの位置決めツールの各々は、ダイエレメントを含み、
前記４つの位置決めツールの各々は、患者の頭蓋骨、顔面骨、歯または複数の歯に前記マーカー部材を位置決めするように構成され、
前記マーカー部材は、変形可能材料を含み、
前記変形可能材料は、前記ダイエレメント内にリリース可能に受設されており、
前記複数のマーカーエレメントは、前記ダイエレメントに対向する前記変形可能材料の面に配列されており、
前記４つの位置決めツールの各々の前記ダイエレメントは、互いに異なる形状を有する、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のナビゲーションシステム。
【請求項１４】
歯および口腔内手術用のナビゲーションシステムの作動方法であって、前記ナビゲーションシステムは、
手術用ハンドピースと、
前記手術用ハンドピースに移動可能に取り付けられたイメージングユニットと、
前記手術用ハンドピースに関する前記イメージングユニットの位置を検知または検出するためのセンサおよび／または検出器と、
患者の頭蓋骨、顔面骨、歯または複数の歯に取付可能なマーカー部材と、
前記イメージングユニットのイメージングデータを処理するための処理ユニットと、
前記手術用ハンドピースに関して前記イメージングユニットを移動するための駆動エレメントと
を備え、
前記マーカー部材は、前記イメージングユニットにより検出可能な複数のマーカーエレメントを有する、ことを特徴とし、
前記ナビゲーションシステムの作動方法は、
前記イメージングユニットが、手術が実行される領域の少なくとも一部をイメージングする工程と、
前記イメージングユニットが複数のマーカーエレメントを検出したか否かを、前記処理ユニットが判定する工程と、
前記イメージングユニットが前記複数のマーカーエレメントを検出しなかったと前記処理ユニットが判定した場合、前記イメージングユニットが前記複数のマーカーエレメントを検出する位置まで、前記駆動エレメントが、前記手術用ハンドピースに関して前記イメージングユニットを移動させる工程と
を備えるナビゲーションシステムの作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、マーカー部材を有する歯および口腔手術用のナビゲーションシステム、および、当該ナビゲーションシステムを使ったナビゲーション方法に関する。また、本願発明は、当該ナビゲーションシステムと一緒に使用するための位置決めツール、および、患者の歯に当該ナビゲーションシステムのマーカー部材を位置決めする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１２年時点でヨーロッパにおいて、約５００万回の歯インプラント手術が実施された。これらの手術の約１８％が治療プランソフトウエアを使用して実行され、その約４％が、手術ガイド用のツールとして機械的ドリルテンプレートが使用された。
【０００３】
このドリルテンプレートの使用は、その手術が複雑となり、時間がかかり（約３日から１０日）、かつ、高額（ひとつのテンプレートあたり、約３００から７００ユーロ）であるために、まだ制限的なものである。さらに、ドリルテンプレートを使った全体の精度は約１ｍｍから２ｍｍに限定されており、手術中に視界がブロックされるという問題のために、外科医の人間工学的シチュエーションは、満足できるものではない。
【０００４】
欧州特許第２２３６１０４号には、患者の人体の一部に対する器具の位置関係が解明される医療ナビゲーション用装置および方法が開示されている。
【０００５】
当該装置は、器具および患者の人体の一部が正しい位置関係で表示される画像出力部と、医療イメージング法によって撮像された仮想的な画像データおよびナビゲーション中に撮像された実際の画像に基づいて、患者の人体の一部を表示させる画像プロセッサとを有する。当該装置は、基礎画像として最初に出力された画像に、仮想画像データを表示する画像表示コントロールをさらに有し、実際の画像は、付加的かつ二次的なものして、仮想画像データに重ねられる。
【０００６】
実際の画像は、装置に固定して配置された動画撮像ユニットによって与えられる。患者の人体に対する装置の位置関係は、２つのカメラおよび２つのリファレンスアセンブリを有する固定追跡システムによって解明される。２つのリファレンスアセンブリのひとつのアセンブリは、患者の人体の一部に配置され、かつ、残りのアセンブリは、装置に配置される。手術中の任意の時間に、この位置関係を検出するために、２つのリファレンスアセンブリは常に、追跡システムの視野の範囲内になければならない。
【０００７】
しかし、追跡システムおよび２つのリファレンスアセンブリの使用は、上記デバイスに複雑さをもたらす。また、２つのリファレンスアセンブリが定常的に追跡システムの視野の範囲内にあるという要求は、装置の応用に制限を課すものである。具体的には、歯および口腔手術において、特に、処置すべき領域が患者の口の中に位置するような口内応用において、この要求は、少なくとも全手術を通じて、困難であるかまたは実行するのが不可能である。
【０００８】
したがって、単純かつ信頼性が高い方法で、精確な手術ナビゲーションを可能にする、歯および口腔手術用のナビゲーションシステムおよびナビゲーション方法に対する要求が存在している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本願発明のひとつの目的は、単純かつ信頼性の高い方法で精確な手術ナビゲーションをもたらす歯および口腔手術用のナビゲーションシステムおよびナビゲーション方法を与えることである。また、本願発明は、患者の歯にマーカー部材を精確に位置決めすることが可能となる、このナビゲーションシステムとともに使用するための位置決めツールを与えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの目的は、独立項に記載のナビゲーションシステム、位置決めツール、および、ナビゲーション方法によって達成される。本願発明の好適実施形態はその従属項に従う。
【００１１】
本願発明は、手術用ハンドピースまたは器具、および、手術用ハンドピースまたは器具に移動可能に取り付けられたイメージングユニット、および、患者の頭蓋骨、顔面骨または歯に取付可能なマーカー部材を有する口腔手術用のナビゲーションシステムを与える。
【００１２】
マーカー部材は、イメージングユニットによって検出可能なリファレンス線および／またはリファレンス点のような複数のマーカーエレメントを有する。
【００１３】
複数のマーカーエレメントは、別個のエレメントまたは少なくとも部分的に互いに結合または一緒になったエレメントであってよい。マーカーエレメントは、互いから離れることが可能であるように、マーカー部材に設けられてよい。マーカーエレメントは、マーカーエレメントの少なくともいくつかまたはすべてが、少なくとも部分的に互いに結合または一緒になるようにマーカー部材に設けられ、その結果、光学パターンのような連続パターンを形成する。
【００１４】
イメージングユニットは、手術用ハンドピースまたは器具に対して、移動可能に取り付けられ、載置されまたは設置され、その結果、手術用ハンドピースまたは器具に関して移動可能となる。したがって、イメージングユニットは手術用ハンドピースから独立に移動可能となる。
【００１５】
イメージングユニットは、手術用ハンドピースまたは器具に移動可能に取り付けられ、その結果、連続的に、例えば、段差なく、ハンドピースまたは器具に関して移動可能となる。イメージングユニットは、離散的ステップまたはステージで、ハンドピースまたは器具に関して移動可能となるように、手術ハンドピースまたは器具に移動可能に取り付けてよい。
【００１６】
マーカー部材は、患者の頭蓋、頭、歯、例えば頭蓋骨、顔面骨、歯または複数の歯のコンポーネントに取付可能、載置可能、固定可能、設置可能、または、固着可能である。したがってマーカー部材は、それが、患者の頭蓋骨、顔面骨、または、歯に取付可能、載置可能、固定可能、設置可能、または、固着可能となるように、構成されている。手術の開始前に、マーカー部材は、手術が実行されるべき領域内の患者の頭蓋骨、顔面骨、歯または複数の歯に取り付けられる。
【００１７】
イメージングユニットは、イメージングデータ、すなわち、手術が実行されるべき領域のイメージングデータを取得または与えるように、特に、リアルタイムで手術の領域のイメージングデータを取得または与えるように構成されている。こうして、手術領域のイメージングデータは、リアルタイムで与えられ、それにより、外科医を精確な方法で手術中にアシストする。
【００１８】
イメージングユニットは、マーカー部材の複数のマーカーエレメントを検出するように構成されている。手術中、マーカーエレメントはイメージングユニットによって検出される。イメージングユニットは、手術用ハンドピースまたは器具に取り付けられており、かつ、マーカーエレメントを有するマーカー部材は、手術が実行される領域内の、頭蓋骨、顔面骨、歯または複数の歯に取り付けられ、イメージングユニットによるマーカーエレメントの検出により、手術領域に関するハンドピースまたは器具の位置を精確に決定可能となる。
【００１９】
特に、イメージングユニットは、手術用ハンドピースまたは器具に移動可能に取付けられるため、イメージングユニットはハンドピースまたは器具に関して移動可能となり、その結果、実質的に永久的な接触、例えば、イメージングユニットとマーカーエレメントとの間の視覚的接触が手術中の任意の時に保証される。こうして、マーカー部材のマーカーエレメントは、手術の全工程を通じて、イメージングユニットによって実質的に常に検出される。
【００２０】
複数のマーカーエレメントがイメージングユニットによって検出されないことが判定された場合、イメージングユニットは、手術ハンドピースまたは器具に関して、イメージングユニットが複数のマーカーエレメントを検出する位置まで、移動されてよい。
【００２１】
したがって、本願発明のナビゲーションシステムは、歯および口腔内手術中に、単純かつ信頼性の高い方法で、精確なナビゲーションを可能とする。
【００２２】
また、手術用ハンドピースまたは器具に対するイメージングユニットの移動可能な取付は、外科医に対して、人間工学的な有意の改善をもたらす。特に、イメージングユニットはハンドピースまたは器具に関して移動可能であり、かつ、それから独立しているため、ハンドピースまたは器具は、イメージングユニットとマーカーエレメントとの間で接触を失うリスクがなく、外科医によって自由に操作可能となる。
【００２３】
手術中の精確なナビゲーションの達成および外科医に対する改良された人間工学により、医療上の安全および医療上の成果が有意に強化される。また、機械的なドリル用ガイドの突起が不要となるため、手術用のコストが有意に減少する。
【００２４】
ナビゲーションシステムは、抜歯または差し歯、歯インプラント等の口内アプリケーションに特に有利に使用可能である。そのアプリケーションにおいて、手術領域は、患者の口腔内に配置される。また、少なくとも実質的な手術時間中、手術用ハンドピースまたは器具の一部もまたこの口腔内に配置される。ハンドピースまたは器具の相対位置および手術領域は、例えば、従来の追跡システムを使って、口腔の外側からモニターするのは困難である。この問題点は、移動可能に取り付けられたイメージングユニットおよび発明にかかるナビゲーションシステムのマーカー部材を使用することにより克服される。
【００２５】
さらに、口腔内でのアプリケーションにおいて、外科医に利用可能な限られたスペースのために、本願発明にかかるナビゲーションシステムにより達成される改良された人間工学は特に有益である。
【００２６】
イメージングユニットは、実質的に常時または永久的に接触、例えば、複数のマーカーエレメントとの視覚的コンタクトを維持するように、特に、ナビゲーションシステムの使用の際に、手術用ハンドピースまたは器具に対して移動するように構成されてよい。
【００２７】
ナビゲーションシステムは、マーカーエレメントがイメージングユニットによって検出されたか否かを検知または検出するためのセンサおよび／または検出器を有してよい。
【００２８】
ナビゲーションシステムは、手術用ハンドピースまたは器具に関して、イメージングユニットを移動するためのアクチュエータまたは駆動エレメントを有して良い。
【００２９】
例えば、複数のマーカーエレメントがイメージングユニットによって検出されないことをセンサおよび／または検出器によって検知または検出されたことが判定された場合、アクチュエータまたは駆動エレメントは、手術用ハンドピースまたは器具に対して、イメージングユニットを、イメージングユニットが複数のマーカーエレメントを検出するところの位置まで移動するように構成されてよい。
【００３０】
ナビゲーションシステムは、単一のイメージングユニット、または、２つ、３つ、４つ以上のイメージングユニットのような複数のイメージングユニットを有してよい。イメージングユニットは、手術用ハンドピースまたは器具上の異なる位置、例えば、手術用ハンドピースまたは器具の長さ方向に沿っておよび／または円周の回りに配置されてよい。
【００３１】
イメージングユニットは、一つ以上のカメラユニット、例えば、一つ以上の３次元カメラユニット、および／または、レーザースキャナ等のような一つ以上の３Ｄスキャナを有してよい。イメージングユニットは、画像化、すなわち、可視光スペクトルおよび／または赤外線スペクトルでイメージングデータを取得または与えることができる。イメージングユニットは、手術領域の３次元画像データを取得または与えるように構成され得る。
【００３２】
３Ｄスキャナは、３Ｄ面スキャナであってよい。３Ｄ面スキャナは、手術が実行される領域の面、例えば、患者の頭蓋骨、顔面骨、歯または複数の歯の表面を光学的に走査するように構成されている。この場合、患者の位置は、特定の精度および信頼できる方法でモニター可能である。
【００３３】
イメージングユニットは、手術用ハンドピースまたは器具に脱着可能に取り付けられ得る。この場合、イメージングユニットは、手術用ハンドピースまたは器具から除去または取り外し可能である。そのような、イメージングユニットおよび手術用ハンドピースまたは器具とのモジュール構成を使用することにより、イメージングユニットは、異なる手術用ハンドピースまたは器具と組み合わせて、取付可能かつ使用可能である。したがって、単一のイメージングユニットが、さまざまな異なる手術に対して使用可能となり、手術コストのさらなる削減が可能となる。
【００３４】
ナビゲーションシステムは、ＬＥＤ、レーザーポインタ等のような光源をさらに有してよい。それは、例えば、マーカー部材のマーカーエレメントを照射するためにイメージングユニット上に配置されてよい。こうして、イメージングユニットによるマーカーエレメントの検出プロセスがさらに改善される。
【００３５】
イメージングユニットは、手術用ハンドピースに関して複数の異なる位置で、手術用ハンドピースに関してロック可能であるか、抑止可能であってよい。例えば、イメージングユニットは、手術用ハンドピースに関して、複数の異なる長手方向および／または短手方向および／または角度位置においてロック可能であってよい。ナビゲーションシステムは、手術用ハンドピースに関して複数の位置でイメージングユニットをロックまたは抑止するためのロックまたは抑止エレメントを有してよい。
【００３６】
イメージングユニットは、手術用ハンドピースに関して、離散的または連続的な複数の位置で、ロックまたは抑止可能であってよい。特に、イメージングユニットは、連続的に、例えば、段差なく、ハンドピースに関して移動可能であり、かつ、ハンドピースに対して達成可能な位置ごとにロック可能であるように、手術用ハンドピースに移動可能に取り付けられてよい。
【００３７】
ハンドピースに関して静止するように、イメージングユニットを手術用ハンドピースに関する位置でロックまたは抑止することにより、すなわち、イメージングユニットをロックまたは抑止することにより、イメージングユニットは、ハンドピースに関して画定された位置に安定的かつ確実に維持することが可能になる。この構成は、マーカー部材のマーカーエレメントに対する手術ハンドピースの位置の精確な測定または検出をもたらす。
【００３８】
複数のマーカーエレメントがイメージングユニットによって検出されないと判定されたときのみ、イメージングユニットは、手術ハンドピースに関して移動するように構成されてよい。この場合、イメージングユニットは、イメージングユニットが複数のマーカーエレメントを検出する位置まで、手術用ハンドピースに関して移動するように構成されてよく、この位置でロックまたは抑止されてよい。
【００３９】
ナビゲーションシステムは、手術用ハンドピースに関してイメージングユニットの位置を検知または検出するためのセンサおよび／または検出器ユニットをさらに有する。こうして、マーカー部材のマーカーエレメントに対する手術ハンドピースの位置は、精確かつ信頼できる方法で決定可能である。センサおよび／または検出器ユニットは、ピエゾ電気センサまたは検出器のような位置を検出可能な任意のタイプのセンサおよび／または検出器であってよい。
【００４０】
センサおよび／または検出器ユニットは、離散的な方法、すなわち、複数の離散的に異なる位置に対して、または、連続的な方法、すなわち、複数の連続的に異なる位置で、手術用ハンドピースに関するイメージングユニットの位置を検出するように構成されてよい。センサおよび／または検出器ユニットは、手術用ハンドピースに関するイメージングユニットの長手方向および／または短手方向および／または角度位置を検出するように構成されてよい。
【００４１】
イメージングユニットは、手術用ハンドピースに関して、摺動可能および／または枢動可能および／または回転可能であるように、摺動可能、枢動可能および／または回転可能に手術用ハンドピースに取り付けられてよい。
【００４２】
イメージングユニットは、一つ以上の直線および／または角度方向で、手術用ハンドピースに関して摺動可能、枢動可能および／または回転可能であってよい。イメージングユニットは、手術用ハンドピースの長さに沿っておよび／または長さと垂直な方向に沿って、すなわち、ハンドピースの長手軸に沿って摺動可能であってよく、および／または、ハンドピースの長手軸の回りに、および／または、ハンドピースの長手軸に垂直な軸線の回りに回転可能であってよい。
【００４３】
イメージングユニットは、手術用ハンドピースの全長に沿ってまたは手術用ハンドピースの長さの一部に沿って、摺動可能であってよい。イメージングユニットは、手術用ハンドピースに関して、４５°以上、好適には９０°以上、より好適には１８０°以上、さらに好適には２７０°以上、もっとも好適には３６０°の角度範囲にわたって回転可能であってよい。
【００４４】
手術用ハンドピースにイメージングユニットを回転可能に取り付けることは、イメージングユニットによって広い画像領域がカバーされるような単純な構成を与え、それにより、マーカー部材のマーカーエレメントが手術中の実質的に任意の時間においてイメージングユニットによって検出される単純な方法が保証される。
【００４５】
また、ハンドピースの長手軸に対して垂直な軸線の回りで、ハンドピースに関して回転可能となるように、イメージングユニットを手術用ハンドピースに回転可能に取り付けることにより、マーカーエレメントの永久的な検出が保証される。同時に、外科医による手術用ハンドピースの操作に伴う、イメージングユニットの動作の干渉が高い信頼性で防止される。
【００４６】
イメージングユニットは、小型ディスプレイのような一つ以上のディスプレイ部材を有してよい。一つ以上のディスプレイ部材は、画像データおよび／または治療プランデータなどのデータを表示するように構成されてよい。ひとつ以上のディスプレイ部材は、ナビゲーションシステムの使用中にマーカー部材と対向するように構成されたイメージングユニットの正面と反対のイメージングユニットの背面に配置される。
【００４７】
マーカー部材またはそのボディは、少なくとも部分的に、堅固な、硬い、非柔軟および／またはハードな材料から作成されてよい。マーカー部材またはそのボディは、少なくとも部分的に、柔軟、弾力的、変形可能、例えば、永久的に変形可能な、ソフトおよび／または弾性材料から作成されてよい。マーカー部材またはそのボディは、プラスチック、金属、セラミック等によって作成されてもよい。
【００４８】
マーカー部材は、患者の頭蓋骨、顔面骨、歯または複数の歯に取付可能なネジ、クランプ、接着エレメント等のようなアタッチメントエレメントを有する。
【００４９】
マーカー部材は、Ｘ線不透過性材料、すなわち、Ｘ線を通過しない材料から形成されてよい。マーカー部材は、Ｘ線不透過ビーズ、Ｘ線不透過ワイヤ、Ｘ線不透過プレート等のようなひとつ以上のＸ線不透過エレメントを有してよい。Ｘ線不透過材料は、鉛、チタン、タングステン等またはそれらの組み合わせであってよい。
【００５０】
Ｘ線不透過材料は、マーカー部材のボディ内部に配置されるか、および／または、マーカー部材の表面上に配置されてよい。複数のマーカーエレメントのひとつ以上はＸ線不透過材料から作成されてよい。
【００５１】
Ｘ線不透過材料は、例えば、コーンビームＣＴなどのコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のようなＸ線イメージング技術によって可視化される。したがって、Ｘ線不透過材料を有するマーカー部材は、Ｘ線イメージング用、特に、外科手術前のＸ線イメージング用のリファレンスとして使用可能である。
【００５２】
マーカー部材は、Ｘ線イメージング前に、患者の頭蓋骨、顔面骨、歯または複数の歯に取り付けられる。続いて、Ｘ線不透過材料のマーカー部材をリファレンスとして使用してＸ線イメージングデータを取得するために、例えばコーンビームＣＴなどのＣＴのようなＸ線イメージングが実行される。マーカー部材は、続く外科手術においてその位置に保持され、マーカーエレメントはイメージングユニット用のリファレンスとして機能する。
【００５３】
この場合、マーカー部材は、手術前および手術中の両方で、イメージング用のリファレンスとして機能し、それにより、ナビゲーションシステムの特にシンプルな構成がもたらされる。
【００５４】
また、Ｘ線不透過材料を有するマーカー部材を与えることで、コーンビームＣＴなどのＸ線イメージングを使った診断、治療プラン、および、特に単純な方法で患者の一回の通院で実行可能なガイドされた手術をもたらす。それにより、治療の時間およびコストをさらに削減することができる。
【００５５】
さらに、手術前のＸ線イメージング用および手術中のイメージングユニットによるイメージング用のリファレンスとしてマーカー部材を使用することで、Ｘ線イメージングデータおよびイメージングユニットによって得られる組み合わされるべき、例えば、重ね合わせまたは重畳されるべき画像データが、特に単純でかつ信頼できる方法でもたらされる。それにより、手術が実行される領域の精確かつ信頼性の高い３次元画像データの生成が可能になる。
【００５６】
マーカーエレメントは、マーカー部材に与えられ、特に、マーカー部材の表面上に、印刷、エンボス加工、エッチング、彫刻等によって与えられる。マーカーエレメントは、マーカー部材のボディとともに一体的に形成されてもよい。マーカーエレメントは、マーカー部材のボディに取り付けられ、固定され、固着されまたは載置されたエレメントと別個のエレメントであってよい。例えば、マーカーエレメントは、少なくとも部分的にマーカー部材のボディ内に埋設されてよい。
【００５７】
複数のマーカーエレメントは、二次元パターンまたはアレイ、例えば、二次元光学パターンまたはアレイで配列されてよい。「二次元」の用語は、マーカーエレメントが共通面に配列されることを意味する。マーカーエレメントのこのような配列により、マーカー部材の特に単純な構成がもたらされる。マーカー部材に関する手術用ハンドピースの位置の任意の変化は、イメージングユニットによって検出される２次元パターン、または、マーカーエレメントのアレイの対応する歪みを検出することにより、検知可能である。したがって、手術用ハンドピースおよびマーカー部材の相対位置は、特に単純で、信頼性が高い、精確な方法で決定可能である。
【００５８】
ナビゲーションシステムは、イメージングユニットのイメージングデータ、すなわち、イメージングユニットによって得られたイメージングデータを処理するためのＣＰＵ等のような処理ユニットをさらに有する。処理ユニットは、イメージングユニットのイメージングデータを処理するように構成される。処理ユニットは、イメージングユニットのイメージングデータを患者の他のデータ、例えば、マーカー部材をリファレンスとして使用して手術前または手術中に得られた画像データと関連づけるように構成されてよい。
【００５９】
処理ユニットは、イメージングユニットのイメージングデータを、他のデータ、特に、手術前および／または手術中に得られる他の画像データと組み合わせる、例えば、重ね合わせまたは重畳するように構成されてよい。特に、処理ユニットは、イメージングユニットのイメージングデータを、例えば、Ｘ線イメージングおよびイメージングユニットによるイメージングの両方に対してＸ線不透過材料から成るマーカー部材をリファレンスとして使って手術前に得られたＸ線イメージングデータと組み合わせる、例えば、重ね合わせまたは重畳するように構成されてよい。
【００６０】
Ｘ線イメージングデータおよびイメージングユニットのイメージングデータを組み合わせる、例えば、重ね合わせまたは重畳することにより、手術が実行される領域の精確な３次元画像がリアルタイムで得られ、手術中の外科医に対して特に精確かつ信頼性の高いガイダンスをもたらす。
【００６１】
処理ユニットは、イメージングユニットのイメージングデータを、例えば、手術プランソフトウエアにより与えられるかまたは取得される治療プランデータと組み合わせる、例えば、重ね合わせまたは重畳するように構成されてよい。
【００６２】
処理ユニットは、イメージングユニットのイメージングデータを、上述した他の画像データのような他の画像データ、および、治療プランデータと組み合わせる、例えば、重ね合わせまたは重畳するように構成されてもよい。
【００６３】
イメージングユニットのイメージングデータを、治療プランデータと組み合わせる、例えば、重ね合わせるまたは重畳することで、外科医は、例えば、ターゲットシステムを使って、ハンドピースの位置および角度に関する治療プランに沿って、手術用ハンドピース、例えば、手術用ドリルの先端を信頼してナビゲートすることができる。
【００６４】
イメージングユニットは、治療プラン、例えば、ターゲットシステムを表示するためにイメージングユニットに設けられた小型ディスプレイのようなひとつ以上のディスプレイ部材を有してよい。特に、ひとつ以上のディスプレイ部材は、ナビゲーションシステムを使用する際にマーカー部材と対向するように構成されたイメージングユニットの正面と反対側である、イメージングユニットの背面側に配置される。こうして、治療プランを手術中の外科医が直視できることが効果的かつ信頼性の高い方法で保証される。
【００６５】
ターゲットシステムは、手術用ハンドピースの計画された位置および／または角度を、例えば、先行の治療プランと関連づけて示すように構成されてよい。例えば、手術用ハンドピースの計画された位置は、ドリル先端等の計画された挿入位置であってよい。ターゲットシステムは、ひとつ以上のレチクルまたはヘアラインの十字線、例えば、ダブルレチクルまたはヘアライン十字線を使って、ハンドピースの計画された位置を示すように構成されてよい。ターゲットシステムは、複数のリング例えば２つのリングを使って、ハンドピースの計画された角度を示すように構成されてよい。
【００６６】
特に、Ｘ線不透過材料を有しないマーカー部材が使用される場合、または、Ｘ線イメージングの前に手術領域にマーカー部材が取り付けられなかった場合に、手術用ハンドピース、例えば、ドリル先端、ドリルヘッド等のような先端部は、ハンドピースとマーカー部材との相対位置を登録するために使用されてよい。この場合、精確かつ信頼性の高いナビゲーションが特に単純な方法で可能となる。
【００６７】
ナビゲーションシステムは、イメージングユニットのイメージングデータを表示するためのディスプレイユニットをさらに有してよい。ディスプレイユニットは、イメージングユニットのイメージングデータを表示するように構成されてよい。ディスプレイユニットは、ＬＣＤディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ等のような任意のタイプのディスプレイであってよい。
【００６８】
ディスプレイユニットは、イメージングユニットのイメージングデータを、例えば、手術前にＸ線イメージングによって得られたイメージングデータのような他の画像データ、および／または、治療プランデータなどの他のデータと組み合わせることにより生成される組み合わされた画像データを表示するように構成されてよい。
【００６９】
したがって、手術領域は、ディスプレイユニット上に３次元的にリアルタイムで表示可能となり、外科手術中に外科医に特に信頼性が高くかつ精確なガイダンスをもたらす。
【００７０】
表示ユニットは、手術中に患者の頭の隣、例えば、横または上方に配置されてよく、外科医は、手術領域を実質的に同時に観察しながら、ディスプレイユニット上の画像データをモニターすることができる。
【００７１】
ディスプレイユニットは、イメージングユニットのイメージングデータを他のデータ、特に、他の画像データ、例えば、手術前および／または手術中に得られる他の画像データと組み合わせる、例えば、重ね合わせるまたは重畳するように構成されてよい。特に、ディスプレイユニットは、イメージングユニットのイメージングデータを、Ｘ線イメージングおよびイメージングユニットによるイメージングの両方に対してリファレンスとなるＸ線不透過性材料を有するマーカー部材を使って、手術前に得られたＸ線イメージングデータと組み合わせる、例えば、重ね合わせまたは重畳するように構成されてよい。
【００７２】
上述したように、Ｘ線イメージングデータおよびイメージングユニットのイメージングデータを組み合わせる、例えば、重ね合わせるまたは重畳することにより、手術が実行される領域の精確な３次元画像がリアルタイムで得られ、外科医に対して、手術中に、特に精確かつ信頼できるガイダンスをもたらす。
【００７３】
ディスプレイユニットは、イメージングユニットのイメージングデータを治療プランデータ、例えば、手術プランニングソフトウエアにより与えられるかまたは得られる治療プランデータと組み合わせる、例えば、重ね合わせるまたは重畳するように構成されてよい。
【００７４】
ディスプレイユニットは、イメージングユニットのイメージングデータを上述した他の画像データなどの他の画像データ、および、治療プランデータと組み合わせる、例えば、重ね合わせるまたは重畳するように構成されてよい。
【００７５】
イメージングユニットのイメージングデータを、治療プランデータと組み合わせる、例えば、重ね合わせるまたは重畳することで、外科医は、例えば上述したようなターゲットシステムを使って、ハンドピースの位置および角度に関する治療プランに沿って、手術用ハンドピース、例えば、手術用ドリルの先端を信頼してナビゲートすることができる。
【００７６】
ディスプレイユニットは、治療プラン、例えば、ターゲットシステムを表示するように構成されてよい。ディスプレイユニットに表示されたターゲットシステムは、上述したようなターゲットシステムであってよい。
【００７７】
手術用ハンドピースは、歯科器具であってよい。手術用ハンドピースは、歯科用ドリルのようなドリルであってよい。特に、イメージングユニットは、手術用ハンドピースに移動可能に取り付けられるため、ナビゲーションシステムは、歯科用ドリルのような歯科器具を使った抜歯または差し歯、歯科インプラント等のような口腔内アプリケーションに対して特に有利に使用可能である。
【００７８】
本願発明は、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯にマーカー部材を配置するための位置決めツールまたはエレメントを与え、それは、印象用トレイまたは部分的な印象用トレイのようなダイまたはトレイエレメントと、マーカー部材とを有し、マーカー部材は、複数のマーカーエレメントおよび変形可能材料を有し、変形可能材料はダイエレメント内でリリース可能に受設されており、複数のマーカーエレメントがダイエレメントに対向する変形可能材料の表面上に配置されている。マーカー部材は、例えば、Ｘ線不透過ビーズ、Ｘ線不透過ワイヤ等のようなひとつ以上のＸ線不透過エレメントの形式のＸ線不透過材料を有する。
【００７９】
本願発明は、本願発明にかかるナビゲーションシステムとともに使用するための位置決めツールまたはエレメントを与える。位置決めツールは、ナビゲーションシステムのマーカー部材を患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯上で位置決めするように構成されている。位置決めツールは、印象用トレイまたは部分印象用トレイのようなダイまたは印象用トレイエレメントと、マーカー部材とを有する。マーカー部材は、変形可能な、例えば、永久的に変形可能な材料からなる。変形可能材料はマーカー部材のボディを形成してよい。変形可能材料はダイエレメント内でリリース可能に受設される。複数のエレメントは、ダイエレメントに対向する変形可能材料の面上に配置される。
【００８０】
位置決めツールまたはエレメントは、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯にマーカー部材を取り付けるように構成されてよい。ダイまたはトレイエレメントは、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯の少なくとも一部に渡って配置するように構成されている。特に、ダイまたはトレイエレメントは、それが、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯の少なくとも一部にわたってフィットするようなサイズおよび形状を有する。ダイまたはトレイエレメントは、変形可能材料を受設するように構成される。
【００８１】
変形可能材料は、ダイエレメント内でリリース可能に受設され、すなわち、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯の少なくとも一部からダイエレメントを除去することにより、リリース可能、除去可能または分離可能であるようにダイエレメント内に受設される。
【００８２】
変形可能材料は、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯と一致可能、すなわち、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯の少なくとも一部にわたってダイエレメントを配置したときに、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯と一致するように構成される。変形可能材料は、永久的に変形可能であってよい。
【００８３】
変形可能材料は、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯の少なくとも一部と、少なくとも部分的に接着してよい。変形可能材料は、変形可能材料と、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯の少なくも一部との間で、少なくともフォームフィットまたはポジティブフィットによって、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯の少なくとも一部に接着するように構成されてよい。
【００８４】
変形可能材料は、大気などの空気にさらすことにより、および／または、紫外線（ＵＶ）等に曝すことにより硬化またはキュアするように構成されてよい。変形可能材料は、プラスチック樹脂、例えば、キュア可能樹脂のような樹脂であってよい。変形可能材料は、印象ペースト、例えば、硬化可能またはキュア可能な印象ペーストであってよい。
【００８５】
マーカーエレメントは、少なくとも部分的に変形可能材料内に埋設されてもよい。マーカーエレメントは、印刷、エンボス加工、その他の方法で、ダイエレメントと対向する変形可能材料の面上に形成されてよい。
【００８６】
ダイエレメントと対向する変形可能材料の面は、ダイエレメントと接触してもよい。
【００８７】
本願発明にかかる位置決めツールを使用することにより、マーカー部材は、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯の上で位置決め可能となり、特に単純かつ信頼できる方法でそれらに取り付けることができる。特に、マーカー部材は、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯の位置で固定して保持され、その結果、マーカー部材のクランプ、ネジ等が不要となる。したがって、マーカーの取付に起因する患者の頭蓋骨、癌骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯へのダメージは、安全に防止される。
【００８８】
本願発明は、４つの位置決めツールを含む一組の位置決めツールをさらに与え、４つの位置決めツールの印象用トレイまたは部分印象用トレイのようなダイまたはトレイエレメントは、互いに異なる形状および／またはサイズを有する。例えば、４つの位置決めツールの各々のダイまたはトレイエレメントは、人間または動物の顎の異なる４分の１ごとに、例えば、人間または動物の顎の異なる４分の１の歯に渡って、配置されるように構成されてよい。特に、位置決めツールのセットは、４つの位置決めツールを有し、ダイまたはトレイエレメントは、人間または動物の顎の異なる４分の１ごとに異なる部分的印象用トレイであってよい。
【００８９】
このような位置決めツールのセットを使用することにより、手術が実行されるべき位置または領域、例えば、上顎または下顎、特定の４分の１顎等に対応する適切な位置決めツールが選択可能となる。したがって、マーカー部材の特に精確な位置決めがもたらされる。
【００９０】
本願発明にかかるナビゲーションシステムは、位置決めツールまたは位置決めツールのセットをさらに有する。
【００９１】
本願発明は、本願発明にかかる位置決めツールを使って、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯にマーカー部材を配置する方法をさらに与える。当該方法は、変形可能材料を患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯に取り付けるべく、変形可能材料が受設された状態でダイまたはトレイエレメントを患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯に配置する工程と、ダイまたはトレイエレメントから変形可能材料をリリースするよう、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の少なくとも一部から、ダイまたはトレイエレメントを除去する工程とを有する。
【００９２】
本願発明にかかるマーカー部材を配置する方法は、本願発明にかかる位置決めツールに対して詳述した利点および効果を与える。特に、当該方法により、マーカー部材の取付に起因する患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯への任意のダメージを回避しつつ、マーカー部材の信頼性の高い精確な位置決めが可能となる。
【００９３】
本願発明にかかるマーカー部材の位置決め方法は、本願発明にかかる位置決めツールを使用する方法である。したがって、本願発明にかかる位置決めツールに関連して上述したさらなる特徴もまた、本願発明にかかる位置決め方法に適用されてよい。
【００９４】
本願発明は、本願発明にかかるナビゲーションシステムを使った歯および口腔内手術用のナビゲーション方法をさらに与える。当該ナビゲーション方法は、手術が実行されるべき領域の少なくとも一部をイメージングユニットによりイメージングする工程と、複数のマーカーエレメントがイメージングユニットによって検出されたか否かを判定する工程と、複数のマーカーエレメントがイメージングユニットによって検出されないことが判定された場合、イメージングユニットを手術用ハンドピースまたは器具に関して、イメージングユニットが複数のマーカーエレメントを検出する位置まで移動する工程とを有する。
【００９５】
本願発明にかかるナビゲーション方法は、本願発明にかかるナビゲーションシステムに対して詳述した有利な効果を奏する。特に、ナビゲーション方法によれば、単純かつ信頼できる方法で、歯および口腔内手術中に、精確な手術ナビゲーションが可能になる。当該方法は、手術用ハンドピースまたは器具とマーカー部材との間の相対位置が単純かつ信頼できる方法で精確に決定できるという効果をもたらす。
【００９６】
ナビゲーション方法は、手術用ハンドピースに関してひとつ以上の位置で、イメージングユニットをロックまたは抑止する工程をさらに有する。
【００９７】
ナビゲーション方法は、手術用ハンドピースに関するイメージングユニットの位置を検出または検知する工程をさらに有する。
【００９８】
ナビゲーション方法は、手術用ハンドピースに関して、例えば、イメージングユニットが複数のマーカーエレメントを検出する位置まで、イメージングユニットを摺動、枢動、または、回転する工程をさらに有する。
【００９９】
ナビゲーション方法はさらに、イメージングユニットのイメージングデータを処理する工程をさらに有する。ナビゲーション方法は、イメージングユニットのイメージングデータを、他のデータ、例えば、手術前に得られたコーンビームＣＴデータなどのＸ線イメージングデータなどの他の画像データと、および／または、治療プランデータと組み合わせる、例えば、重ね合わせるまたは重畳する工程をさらに有する。
【０１００】
ナビゲーション方法はさらにイメージングユニットのイメージングデータ、例えば、イメージングユニットのイメージングデータと、手術前に得られたＸ線イメージングデータとの組み合わせ、および／または、ディスプレイユニット上の治療プランデータとの組み合わせを表示する工程をさらに有する。
【０１０１】
ナビゲーション方法は、例えば、手術前、または、手術前に実行されるＸ線イメージングの前に、マーカー部材を、患者の頭蓋骨、顔面骨、歯または複数の歯に取付、固定、固着、載置または設置する工程をさらに有する。
【０１０２】
ナビゲーションシステムは、本願発明にかかる位置決めツールを使って、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯にマーカー部材を位置決めする工程をさらに有する。特に、ナビゲーション方法は、変形可能材料を患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯の少なくとも一部に取り付けるべく、変形可能材料が受設された状態でダイエレメントを患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯の少なくとも一部にわたって配置する工程と、ダイエレメントから変形可能材料をリリースするよう、患者の頭蓋骨、顔面骨、例えば、顎骨、歯または複数の歯の少なくとも一部からダイエレメントを除去する工程を有する。
【０１０３】
ナビゲーション方法は、マーカー部材を手術用ハンドピース、例えば、その先端部と接触させることにより、手術用ハンドピースの位置を登録する工程をさらに有する。
【０１０４】
本願発明にかかるナビゲーション方法は、本願発明にかかるナビゲーションシステムを使用する方法である。したがって、本願発明のナビゲーションシステムの上述した説明に関して開示された他の特徴もまた本願発明のナビゲーション方法に適用可能である。
【０１０５】
以下、本願発明の非限定的な例が、図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】図１は、本願発明の実施形態に従うナビゲーションシステムの側面略示図を示す。
【図２】図２は、図１に示す、ナビゲーションシステムの斜視略示図を示す。
【図３】図３は、患者の顎から部分的に外れた状態の、本願発明の実施形態に従うマーカー部材の断面略示図を示す。
【図４】図４は、本願発明の実施形態の位置決めツールの斜視略示図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１０７】
図１は、本願発明の好適実施形態に従う歯および口腔内手術用のナビゲーションシステムの側面略示図を示す。
【０１０８】
ナビゲーションシステムは、手術用ハンドピース、すなわち、歯科用ドリル２と、ドリル２に移動可能に取り付けられたイメージングユニット４と、患者の頭蓋骨、顔面骨、歯または複数の歯に取付可能なマーカー部材６を有する。マーカー部材６は、複数のマーカーエレメント、すなわち、リファレンス線８およびリファレンス点１０を有し、それらは、イメージングユニット４により検出可能である。
【０１０９】
リファレンス線８およびリファレンス点１０は、マーカー６のボディの表面に印刷され、かつ、２次元の光学パターンで配列されている。マーカー部材６のボディは、硬質プラスチック、金属、セラミック等のような堅固な材料から形成されている。マーカー６は、マーカー部材６を患者の頭蓋骨、顔面骨、歯または複数の歯に取り付けるためのネジエレメント、クランプエレメント、接着エレメント等のようなアタッチメントエレメント（図示せず）をさらに有する。
【０１１０】
また、マーカー部材６は、マーカー部材６のボディ内に配置された、チタンまたはタングステンから作成された複数のＸ線不透過性ビーズ（図示せず）の形式のＸ線不透過性材料を有する。
【０１１１】
イメージングユニット４は、可視光スペクトルで画像化可能なカメラユニット１２および、患者の歯または骨構造体の表面を光学的に走査するための光学３Ｄ表面スキャナ１４を有する。イメージングユニット４は、マーカー部材６のマーカーエレメント８、１０を検出するように構成されている。
【０１１２】
イメージングユニット４は、カメラユニット１２によって与えられる、イメージングデータのようなデータを前処理するためのチップセットのような電子デバイス（図示せず）を有する。特に、データは、興味の領域を使って、データ整理を実行することによって、前処理される。
【０１１３】
イメージングユニット４は、アタッチメント部材１８を介してドリル２に回転可能に取り付けられ、図１の矢印Ａで示されるように、ドリル２の長手軸線の回りをドリル２に関して回転可能となっている。イメージングユニット４は、３６０°の角度範囲にわたって、ドリル２に関して連続的に回転可能であり、かつ、任意の角度位置においてドリル２に関して固定可能である。
【０１１４】
イメージングユニット４は、ドリル２の長手軸に対して垂直なひとつ以上の軸線の回りでドリル２に関して回転可能であるか、長手軸と、長手軸に垂直なひとつ以上の軸線の回りに回転可能であるように配置されている。
【０１１５】
アタッチメント部材１８は、ドリル２に対するイメージングユニット４の角度位置を検出するためのピエゾ電気センサのようなセンサユニット（図示せず）、および、ドリル２の長手軸の回りでドリル２に関してイメージングユニット４を回転させるための、電気モータのような駆動エレメント（図示せず）を有する。
【０１１６】
ドリル２は、ドリルヘッドまたはドリル先端１６を有する。ドリル２は、ドリル２に電力を供給するための手術用小型モータ２０と接続可能であり、ドリル先端１６が回転するように駆動する。
【０１１７】
図１に記載の実施形態に従うナビゲーションシステムは、処理ユニット２２およびディスプレイユニット２４をさらに有する。図１の矢印Ｂで示すように、イメージングユニット４は、有線または無線送信によって、マーカー部材６のマーカーエレメント８、１０を含む手術領域のイメージングデータを処理ユニット２２に送信するように構成される。
【０１１８】
処理ユニット２２は、イメージングユニット４により送信された前処理済みのイメージングデータをさらに処理するように構成されている。特に、処理ユニット２２は、イメージングデータの６Ｄ処理を実行するように構成されている。
【０１１９】
また、処理ユニット２２は、図１の矢印Ｃで示すように、ディスプレイユニット２４にリアルタイムで処理済みのイメージングデータを無線送信するように構成されている。
【０１２０】
ディスプレイユニット２４は、処理ユニット２２のこの処理済みイメージングデータを、手術前に実行された、コーンビームＣＴのようなＸ線イメージングで得られるイメージングデータ、および、手術プランソフトウエアにより与えられる治療プランデータと組み合わせるように構成されている。特に、ディスプレイユニット２４は、イメージングユニットによって得られるイメージングデータおよびＸ線イメージングデータの両方に対してリファレンスとしてマーカー部材６を使用して、処理ユニット２２の処理済みイメージングデータと、Ｘ線イメージングのイメージングデータとを組み合わせるように構成されている。それによって、手術領域の３次元のイメージングデータをリアルタイムで生成することができる。
【０１２１】
また、ディスプレイユニット２４は、組み合わされたイメージングデータを３次元でかつリアルタイムに表示するように構成されている。ディスプレイユニット２４は、上述したようなターゲットシステムを治療プランデータに基づいて表示し、それにより、外科医は、ドリル２、例えば、その先端１６を、位置および角度に関する治療プランに沿って、信頼してナビゲートすることができる。
【０１２２】
以下において、図１に示すナビゲーションシステムの動作の例が、本願発明のナビゲーション方法の実施形態を例示するものとして、図２を参照して説明される。
【０１２３】
最初に、図２に示すように、マーカー部材６は、アタッチメントエレメントを使って、手術が実行される領域における患者の顎骨２６に取付けられる。続いて、患者は、コーンビームＣＴなどのＸ線イメージングに曝され、それにより、リファレンスとしてマーカー部材６のＸ線不透過性材料を使って、手術領域のＸ線イメージングデータが得られる。こうして得られたＸ線イメージングデータは、ディスプレイユニット２４のメモリ（図示せず）に格納される。
【０１２４】
図２の破線で示すように、手術が始まるとき、イメージングユニット４は、顎骨２６に取り付けられたマーカー部材６のマーカーエレメント８、１０を検出するように、ドリル２に関して回転する。イメージングユニット４は、手術が実行される領域の少なくとも一部を画像化し、得られた画像データを処理ユニット２２へリアルタイムで送信する。
【０１２５】
処理ユニット２２は、複数のマーカーエレメント８、１０がイメージングユニット４によって検出されたか否かを判定するように構成されている。マーカーエレメント８、１０がイメージングユニット４により検出されないことが処理ユニット２２によって判定されると、イメージングユニット４は、イメージングユニット４がマーカーエレメント８、１０を検出する位置まで、アタッチメント部材１８の駆動エレメントにより、長手軸の回りをドリル２に関して回転する。イメージングユニット４は、アタッチメント部材１８によりドリル２に関してこの位置でロックされる。
【０１２６】
こうして、マーカーエレメント８、１０が、手術全体を通じて、実質的に、イメージングユニット４により検出されることが保証され、その結果、ドリル１とマーカー部材６のマーカーエレメント８、１０、すなわち、手術領域との間の相対位置は、手術中の任意の時間において、信頼して判定可能となる。
【０１２７】
イメージングユニット４によりリアルタイムで処理ユニット２２に送信されたイメージングデータは、処理ユニット２２によりさらに処理されて、ディスプレイユニと２４へ無線で送信される。ディスプレイユニット２４において、リファレンスとしてマーカー部材６のマーカーエレメント８、１０およびＸ線不透過材料を使って、処理済みのイメージングデータがディスプレイユニット２４のメモリ内に格納されたＸ線イメージングデータと組み合わされ、すなわち、重ね合わされまたは重畳される。それにより、手術が実行される領域の３次元イメージングデータがリアルタイムで生成される。
【０１２８】
こうして生成されたリアルタイムの３次元イメージングデータ、および、治療プランデータに基づいたターゲットシステムは、ディスプレイユニット２４によって外科医に表示される。特に、ディスプレイユニットは、手術中、患者に隣接して、例えば、横または上方に配置されてよい。それにより、外科医は、実質的に同時に手術領域を観測し、かつ、ディスプレイユニット２４に表示されたリアルタイムの３次元イメージングデータおよびターゲットシステムに従うことができる。代替的または付加的に、ターゲットシステムは、ひとつ以上のディスプレイ部材（図示せず）、例えば、イメージングユニット４上に与えられた小型ディスプレイに表示されてもよい。特に、ひとつ以上の表示部材は、光学的３Ｄ面スキャナ１４が与えられるところの、イメージングユニット４の正面と反対側の、イメージングユニット４の背面に配置されてよい。
【０１２９】
こうして、外科医は、手術中にナビゲーションシステムによって精確かつ信頼してガイドされる。
【０１３０】
図３は、患者の顎骨２６の断面略示図であり、マーカー部材６のアタッチメントエレメントおよび顎骨２６へマーカー部材６を取り付ける方法を示す。
【０１３１】
マーカー部材６は、複数のリセスまたはソケット２８、すなわち、図３に示す実施形態において、３つのソケット２８を有し、それは、結合エレメント３０により、マーカー部材６のボディの底部に取り付けられる。ソケット２８は、ネジ３４のヘッド３２を受設するように構成されている。ソケット２８およびネジ３４は、マーカー部材６のアタッチメントエレメントを一緒に形成する。
【０１３２】
図３に略示するように、ネジ３４は、患者の顎骨２６内にねじ込まれる。続いて、マーカー部材６は、ネジ３４の頂上に配置され、その結果、ネジヘッド３２はソケット２８内に受設される。それにより、マーカー部材６をネジ３４ひいては顎骨２６に固定して取り付けられる。
【０１３３】
こうして、マーカー部材６は、顎骨２６に固定してかつ信頼して直接的に取り付けられる。したがって、図３に示す実施形態のマーカー部材６は、歯がないか、歯が欠けた患者に対して特に有利に使用可能である。
【０１３４】
図４は、本願発明の実施形態に従う位置決めツール４０の斜視略示図を示す。
【０１３５】
位置決めツール４０は、印象用トレイまたは部分的印象用トレイのようなダイエレメント４２、および、マーカー部材を有する。マーカー部材は、図４で斜線によって示すように、ボディとしての変形可能材料４４、および、複数のマーカーエレメント４６を有する。変形可能部材４４は、ダイエレメント４２内にリリース可能に受設されている。複数のマーカーエレメント４６は、ダイエレメント４２、すなわち、ダイエレメント４２の内側面と対向する変形可能材料４４の面に配置されている。
【０１３６】
変形可能材料４４は、印象ペーストのように、硬化可能またはキュア可能なペーストである。変形可能材料４４は、例えば、患者の歯に一致するように変形可能である。マーカーエレメント４６は金属、セラミック、プラスチック等から作成され、変形可能材料４４の色と異なる色を有する。
【０１３７】
マーカーエレメント４６は、表面で見えるように、変形可能部材４４内に部分的に埋め込まれており、したがって、イメージングユニット４、特に、カメラユニット１２により、検出可能な光学的可視パターンを形成する。図４に示す本願発明の実施形態にしたがい、変形可能材料４４およびマーカーエレメント４６は、組み合わされて、マーカー部材を形成する。
【０１３８】
以下において、図４に示す位置決めツールの動作例、患者の頭蓋骨、顔面骨、歯または複数の歯にマーカー部材を位置決めする本願発明の方法の例が説明される。
【０１３９】
変形可能材料４４が内部でリリース可能に受設された状態のダイエレメント４２が、手術が実行される領域の患者の歯にわたって配置される。ダイエレメント４２は、歯に押圧され、それにより変形可能材料４４が変形し、かつ、変形可能材料４４を歯に一致させる。それにより、変形可能材料４４と歯との間の少なくともフォームフィットによって、変形可能材料４４が歯に取り付けられる。変形可能材料４４がその内部に受設された状態のダイエレメント４２は、変形可能材料４４が硬化またはキュアされるように、所定の時間間隔の間、患者の歯の上で保持されてよい。
【０１４０】
つづいて、変形可能材料４４が歯との少なくともフォームフィットにより、ある実施形態において、好適に硬化またはキュアした変形可能材料と歯との間の接着力によって、その位置で保持された状態で、ダイエレメント４２が患者の歯から除去される。こうして、変形可能材料４４は、歯からダイエレメント４２を除去する際に、ダイエレメント４２からリリースされる。
【０１４１】
変形可能部材４４は、したがって、患者の歯の上で固定して保持される。ダイエレメント４２に対向する変形可能部材の面は、取り付けられたマーカー部材の外面を形成し、それは、変形可能部材４４およびマーカーエレメント４６を有し、その上に配置されたマーカーエレメント４６を有する。図４の破線で示すように、これらのマーカーエレメント４６は、ナビゲーションシステムのイメージングユニット４によって検出可能である。
【０１４２】
位置決めツール４０は、患者の頭蓋骨、顔面骨、歯または複数の歯に対するマーカー部材の特に精確かつ信頼できる位置決めおよびアタッチメントをもたらす。したがって、本願発明にかかるナビゲーションシステムと一緒に特に有利に使用可能である。
【０１４３】
位置決めツール４０のセットが、図４に示される４つの位置決めツール４０を与えることによって得られる。ここで、４つの位置決めツール４０のダイエレメント４２は、互いに異なる形状および／またはサイズを有する。特に、位置決めツール４０のセットは、４つの位置決めツールからなり、その各々のダイエレメント４２は、人間または動物の顎の異なる４分の１の歯に渡って配置されるような形状およびサイズで構成される。
【０１４４】
上記した実施形態およびその変形例は、例示にすぎず、さらなる変形が、当業者によって可能である。したがって、特許請求の範囲は、当業者の知識および熟練を考慮して、上記した開示内容から到達可能な、すべての修正、置換、代替、省略および付加を網羅するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４５】
【特許文献１】欧州特許第２２３６１０４号
【図１】
0006458042.tif 000002
【図２】
0006458042.tif 000003
【図３】
0006458042.tif 000004
【図４】
0006458042.tif 000005