(57)【要約】【解決手段】本発明は、少なくとも１つの歯科インプラントの取付けを調整するための方法に関しており、この方法では、第１の三次元モデル内の基準要素の面と第２の三次元モデル内の基準要素の少なくとも一部との認識結果に基づき、患者の口腔の少なくとも一部の外面又は口腔の少なくとも一部の固体材料から形成された複製物の第１の三次元モデルと、患者の顎の骨組織の少なくとも一部の第２の三次元モデルとを関連付ける。
2015527129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの歯科インプラントの取付けを調整するための方法であって、
患者の口腔の少なくとも一部に少なくとも１つの基準要素(1) を固定するステップ、
光学センサ(116) 又はタッチプローブによって、口腔の前記少なくとも一部に関するデータを得るステップ、
口腔の前記少なくとも一部に関するデータに基づいて、口腔の前記少なくとも一部の外面の第１の三次元モデルを作成するステップ、
Ｘ線スキャナ(118) によって、患者の顎の骨組織の少なくとも一部に関するデータを得るステップ、
患者の顎の骨組織の前記少なくとも一部に関するデータに基づいて、患者の顎の骨組織の前記少なくとも一部の第２の三次元モデルを作成するステップ、
前記第１の三次元モデル内で、前記少なくとも１つの基準要素の、Ｘ線を透過させる材料から形成された面(12, 14, 16; 42, 44, 46)のコンピュータ認識を行なうステップ、
前記第１の三次元モデルに関する第１の三次元座標系を、コンピュータ手段によって決定するステップ、
前記第２の三次元モデル内で、前記少なくとも１つの基準要素の、Ｘ線で位置を確定できる少なくとも一部(30)のコンピュータ認識を行なうステップ、
前記第２の三次元モデルに関する第２の三次元座標系を、コンピュータ手段によって決定するステップ、
前記少なくとも１つの基準要素の面及び少なくとも一部に基づいて、前記第１の三次元座標系から前記第２の三次元座標系に移すための変換関係をコンピュータ手段によって決定するステップ、及び
前記第１の三次元モデル、前記第２の三次元モデル、前記第１の三次元座標系、前記第２の三次元座標系及び前記変換関係に基づいて前記インプラントの位置を決定するステップ
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記インプラントの位置を決定するステップは、
前記第１の三次元モデル内で前記インプラントに関する義歯の位置を決定するステップ、
前記第１の三次元モデル内の義歯の位置に基づいて、前記第２の三次元モデル内で前記インプラントの理論位置を決定するステップ、及び
前記理論位置に基づいて前記第２の三次元モデル内の前記インプラントの理想位置を決定するステップ
を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
口腔の前記少なくとも一部の反対側の口腔の別の部分に追加の基準要素を固定するステップ、
前記光学センサ(116) 又はタッチプローブによって口腔の前記別の部分に関するデータを得るステップ、
口腔の前記別の部分に関するデータに基づいて、口腔の前記別の部分の外面の三次元モデルを作成するステップ、
前記光学センサ(116) 又はタッチプローブによって、口が閉じているときの前記基準要素(1) 及び前記追加の基準要素に関するデータを得るステップ、及び
口が閉じているときの前記基準要素及び前記追加の基準要素の外面の三次元モデルを作成するステップ
を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記インプラントの位置を決定するステップを、前記第１の三次元モデルと、口腔の前記別の部分の外面の三次元モデルとに基づいて行うことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
口腔の前記少なくとも一部に義歯を置くことができ、義歯がないときに前記第１の三次元モデルを決定し、
口腔の前記少なくとも一部に義歯を配置するステップ、
前記光学センサ(116) 又はタッチプローブによって前記義歯に関するデータを得るステップ、及び
前記義歯に関するデータに基づいて前記義歯の外面の三次元モデルを作成するステップ
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の三次元座標系を決定するステップで、前記少なくとも一部(30)の慣性行列を決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記インプラントのドリル軸を決定するステップ、
前記インプラントのドリル軸に沿った円筒状の開口部を有するステントの三次元モデルを決定するステップ、及び
前記開口部を有するステントを、コンピュータを用いて製造するステップ
を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
患者の口腔の前記少なくとも一部に少なくとも３つの基準要素を固定するステップ、
前記第１の三次元モデル内で各基準要素の面(12,14,16)のコンピュータ認識を行なうステップ、
基準要素毎に、前記第１の三次元モデル内の第１の基準点をコンピュータ手段によって決定するステップ、
前記第２の三次元モデル内で各基準要素の少なくとも一部(30)のコンピュータ認識を行なうステップ、
基準要素毎に、前記第２の三次元モデル内の第２の基準点をコンピュータ手段によって決定するステップ、及び
３つの第１の基準点及び３つの第２の基準点に基づいて、前記第１の三次元座標系から前記第２の三次元座標系に移すための変換関係をコンピュータ手段によって決定するステップ
を更に有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
歯科インプラントの取付けを調整するためのシステム(110) であって、
光学センサ(116) 及び／又はタッチプローブで識別可能であり、Ｘ線を透過させる材料から形成された少なくとも３つの平行ではない面(12,14,16)と、Ｘ線で位置を確定できる少なくとも一部(30)とを有して、患者の口腔の少なくとも一部に固定され得る少なくとも１つの基準要素(1; 40; 50)、
口腔の前記少なくとも一部に関するデータを得ることができる光学センサ(116) 又はタッチプローブ、
患者の顎の骨組織の少なくとも一部に関するデータを得ることができるＸ線スキャナ(118) 、並びに
該Ｘ線スキャナ、前記光学センサ及び／又は前記タッチプローブに接続された処理部(112,116,118)
を備えており、
該処理部、前記光学センサ及び／又は前記Ｘ線スキャナは、口腔の前記少なくとも一部に関するデータに基づいて、口腔の前記少なくとも一部の外面の第１の三次元モデルを作成し、患者の顎の骨組織の少なくとも一部に関するデータに基づいて、患者の顎の骨組織の前記少なくとも一部の第２の三次元モデルを作成し、前記第１の三次元モデル内に前記少なくとも１つの基準要素の面を認識し、前記第１の三次元モデルに関する第１の三次元座標系を決定し、前記第２の三次元モデル内に前記少なくとも１つの基準要素の少なくとも一部を認識し、前記第２の三次元モデルに関する第２の三次元座標系を決定し、前記少なくとも１つの基準要素の面及び少なくとも一部に基づいて、前記第１の三次元座標系から前記第２の三次元座標系に移すための変換関係を決定し、前記第１の三次元モデル、前記第２の三次元モデル、前記第１の三次元座標系、前記第２の三次元座標系及び前記変換関係に基づいて前記インプラントの位置を決定することができることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
Ｘ線を透過させる前記材料は、更に可視光を透過させないことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも３つの面の内の少なくとも２つの面(12,14) は平坦であり、５〜85度又は95〜270 度の範囲内の角度で互いに対して傾いていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記少なくとも３つの面(72; 82)の内の少なくとも１つは、球体の一部又は円筒体の一部に相当することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの基準要素の少なくとも一部(30)は、前記少なくとも３つの面(12,14,16)で覆われていることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの基準要素の少なくとも一部は、少なくとも２本の直線状の交差しない管(52,54) を有していることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの基準要素の少なくとも一部は、それらの中心が並んでいない少なくとも３つの球体(42,44,46)を有していることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに記載のシステム。
【請求項１６】
前記球体(42,44,46)の直径は異なることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの基準要素の少なくとも一部(30)は、少なくとも１つの平行六面体を有していることを特徴とする請求項９乃至１６のいずれかに記載のシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの基準要素は、少なくとも第１、第２及び第３の平坦であって平行ではない面(12,14,16)を有しており、少なくとも前記第１の面(12)は、５〜85度又は95〜270 度の範囲内の角度で前記第２の面(14)に対して傾いており、前記第１の面(12)は、５〜85度又は95〜270 度の範囲内の角度で前記第３の面(16)に対して傾いていることを特徴とする請求項９乃至１７のいずれかに記載のシステム。
【請求項１９】
前記光学センサ(116) 及び／又はタッチプローブで識別可能な少なくとも３つの平行ではない面(12,14,16)と、Ｘ線で位置を確定できる少なくとも一部(30)とを夫々有して、患者の口腔の少なくとも一部に夫々固定され得る少なくとも３つの別個の基準要素(81)を備えていることを特徴とする請求項９乃至１８のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補綴物を所定の位置に保持すべく構成された歯科インプラントの取付けに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の歯の質が非常に低下している場合、欠損歯を義歯に置き換えることが検討されてもよい。補綴物が、患者の顎にねじ留めされた一又は複数のインプラントを介して患者の上方又は下方の顎骨に固定されてもよい。従って、インプラントの取付けには顎に穴を空けて、その後、この穴にインプラントをねじ留めする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第2009／220134号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
患者の歯の質が非常に低下している場合、その患者の顎の骨組織も多くの場合良くない状態にあるということが難点である。従って、インプラントが埋め込まれ得る位置は非常に限定されており、高い精度で決定されるべきである。
【０００５】
インプラントの取付けを支援するための従来の方法では、放射線用ガイドとも呼ばれ、患者の顎のネガティブ型複製物である透明樹脂から形成されたステントを形成する。ステントの形成には一般に、インプラントを埋め込む顎の印象を採得して、この印象から石膏複製物を成形することが必要であり、医療従事者による補綴検討中、放射線不透過性の義歯又は放射線不透過性のマーカが石膏複製物及びステントに載置されてもよく、この補綴検討は、放射線不透過性の義歯又はマーカを含む石膏複製物に基づいてなされる。放射線不透過性の義歯又はマーカは、インプラントをねじ留めするためのドリル軸の所望の位置を示す。その後、このような位置が顎の骨組織と適合することが確認される。このため、患者の口内にステントがある間に、骨組織の画像が、例えばＣＴスキャンによって得られる。インプラントの位置が正確に定められると、金属管を取り付けるために円筒状の開口部がステントに空けられてもよい。このような金属管により、顎に穴を空けるための工具がインプラントの取付け中に導かれる。このように調整されたステントは、ドリルガイド又はサージカルガイドと呼ばれる。
【０００６】
骨組織の画像に基づく実際の位置の決定は、患者の口内にステントがあるときに得られる骨組織の画像を見て、医療従事者によって多かれ少なかれ経験的に行なわれる。これは、熟練の医療従事者を必要とする細心の注意を要する作業である。更に、インプラントの位置の正確な決定は困難な場合がある。
【０００７】
インプラントの実際の位置を決定する際に医療従事者を支援することが望ましい。インプラントの位置を正確に決定し得ることが更に望ましい。
【０００８】
インプラントの取付けを調整する方法は長期に亘る。実際、この方法では、患者の顎の印象を採得して、石膏複製物を成形し、石膏複製物に基づいてステントを形成し、最後に、ステントが患者の口内にある間にＸ線スキャナを用いて画像を得ることが必要である。ドリルガイドを形成するために、ＣＴスキャン画像によって仮想的に位置付けられているように、インプラントの位置の定義に従ってステントを更に機械加工すべきである。更に、患者の顎の印象を得るための第１の時間、スキャナ画像を得るための、ステントを形成した後の第２の時間、最後に、外科手術の日の第３の時間に患者が存在する必要があるので、この方法は患者を束縛する。歯科インプラントの取付けを調整する期間を短縮して、患者の存在を必要とする回数をより少なくすることが望ましい。
【０００９】
従って、本発明の実施形態は、インプラントの取付けを調整するための上記の方法の欠点を少なくとも部分的に克服することを目的とする。
【００１０】
本発明は、インプラントの位置の決定の正確さを促して高める、歯科インプラントの取付けを調整するための方法を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の実施形態の別の目的は、コンピュータ支援製造工具によりサージカルガイドを形成し得ることである。
【００１２】
本発明の実施形態の別の目的は、患者の顎の印象を採得する必要がないということである。
【００１３】
本発明の実施形態の別の目的は、患者の存在を一度しか必要としない調整方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これを達成するために、本発明の実施形態の態様は、少なくとも１つの歯科インプラントの取付けを調整するための方法であって、
患者の口腔の少なくとも一部に少なくとも１つの基準要素を固定するステップ、
光学センサ又はタッチプローブによって、口腔の前記少なくとも一部に関するデータを得るステップ、
口腔の前記少なくとも一部に関するデータに基づいて、口腔の前記少なくとも一部の外面の第１の三次元モデルを作成するステップ、
Ｘ線スキャナによって、患者の顎の骨組織の少なくとも一部に関するデータを得るステップ、
患者の顎の骨組織の前記少なくとも一部に関するデータに基づいて、患者の顎の骨組織の前記少なくとも一部の第２の三次元モデルを作成するステップ、
前記第１の三次元モデル内で、前記少なくとも１つの基準要素の面のコンピュータ認識を行なうステップ、
前記第１の三次元モデルに関する第１の三次元座標系を、コンピュータ手段によって決定するステップ、
前記第２の三次元モデル内で、前記少なくとも１つの基準要素の少なくとも一部のコンピュータ認識を行なうステップ、
前記第２の三次元モデルに関する第２の三次元座標系を、コンピュータ手段によって決定するステップ、
前記少なくとも１つの基準要素の面及び少なくとも一部に基づいて、前記第１の三次元座標系から前記第２の三次元座標系に移すための変換関係をコンピュータ手段によって決定するステップ、及び
前記第１の三次元モデル、前記第２の三次元モデル、前記第１の三次元座標系、前記第２の三次元座標系及び前記変換関係に基づいて前記インプラントの位置を決定するステップ
を有することを特徴とする方法を提供する。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、前記インプラントの位置を決定するステップは、
前記第１の三次元モデル内で前記インプラントに関する義歯の位置を決定するステップ、
前記第１の三次元モデル内の義歯の位置に基づいて、前記第２の三次元モデル内で前記インプラントの理論位置を決定するステップ、及び
前記理論位置に基づいて前記第２の三次元モデル内の前記インプラントの理想位置を決定するステップ
を有する。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、前記方法は、
口腔の前記少なくとも一部の反対側の口腔の別の部分に追加の基準要素を固定するステップ、
前記光学センサ又はタッチプローブによって口腔の前記別の部分に関するデータを得るステップ、
口腔の前記別の部分に関するデータに基づいて、口腔の前記別の部分の外面の三次元モデルを作成するステップ、
前記光学センサ又はタッチプローブによって、口が閉じているときの前記基準要素及び前記追加の基準要素に関するデータを得るステップ、及び
口が閉じているときの前記基準要素及び前記追加の基準要素の外面の三次元モデルを作成するステップ
を更に有する。
【００１７】
本発明の実施形態によれば、前記インプラントの位置を決定するステップを、前記第１の三次元モデルと、口腔の前記別の部分の外面の三次元モデルとに基づいて行う。
【００１８】
本発明の実施形態によれば、口腔の前記少なくとも一部に義歯を置くことができ、義歯がないときに前記第１の三次元モデルを決定し、前記方法は、
口腔の前記少なくとも一部に義歯を配置するステップ、
前記光学センサ又はタッチプローブによって前記義歯に関するデータを得るステップ、及び
前記義歯に関するデータに基づいて前記義歯の外面の三次元モデルを作成するステップ
を更に有する。
【００１９】
本発明の実施形態によれば、前記方法は、
前記インプラントのドリル軸を決定するステップ、
前記インプラントのドリル軸に沿った円筒状の開口部を有するステントの三次元モデルを決定するステップ、及び
前記開口部を有するステントを、コンピュータを用いて製造するステップ
を更に有する。
【００２０】
本発明の実施形態によれば、前記第２の三次元座標系を決定するステップで、前記少なくとも一部の慣性行列を決定する。
【００２１】
本発明の実施形態によれば、前記方法は、
患者の口腔の前記少なくとも一部に少なくとも３つの基準要素を固定するステップ、
前記第１の三次元モデル内で各基準要素の面のコンピュータ認識を行なうステップ、
基準要素毎に、前記第１の三次元モデル内の第１の基準点をコンピュータ手段によって決定するステップ、
前記第２の三次元モデル内で各基準要素の少なくとも一部のコンピュータ認識を行なうステップ、
基準要素毎に、前記第２の三次元モデル内の第２の基準点をコンピュータ手段によって決定するステップ、及び
３つの第１の基準点及び３つの第２の基準点に基づいて、前記第１の三次元座標系から前記第２の三次元座標系に移すための変換関係をコンピュータ手段によって決定するステップ
を更に有する。
【００２２】
本発明の実施形態の別の態様は、歯科インプラントの取付けを調整するためのシステムであって、
光学センサ及び／又はタッチプローブで識別可能な少なくとも３つの平行ではない面と、Ｘ線で位置を確定できる少なくとも一部とを有して、患者の口腔の少なくとも一部に固定され得る少なくとも１つの基準要素、
口腔の前記少なくとも一部に関するデータを得ることができる光学センサ又はタッチプローブ、
患者の顎の骨組織の少なくとも一部に関するデータを得ることができるＸ線スキャナ、並びに
該Ｘ線スキャナ、前記光学センサ及び／又は前記タッチプローブに接続された処理部
を備えており、
該処理部、前記光学センサ及び／又は前記Ｘ線スキャナは、口腔の前記少なくとも一部に関するデータに基づいて、口腔の前記少なくとも一部の外面の第１の三次元モデルを作成し、患者の顎の骨組織の少なくとも一部に関するデータに基づいて、患者の顎の骨組織の前記少なくとも一部の第２の三次元モデルを作成し、前記第１の三次元モデル内に前記少なくとも１つの基準要素の面を認識し、前記第１の三次元モデルに関する第１の三次元座標系を決定し、前記第２の三次元モデル内に前記少なくとも１つの基準要素の少なくとも一部を認識し、前記第２の三次元モデルに関する第２の三次元座標系を決定し、前記少なくとも１つの基準要素の面及び少なくとも一部に基づいて、前記第１の三次元座標系から前記第２の三次元座標系に移すための変換関係を決定し、前記第１の三次元モデル、前記第２の三次元モデル、前記第１の三次元座標系、前記第２の三次元座標系及び前記変換関係に基づいて前記インプラントの位置を決定することができることを特徴とするシステムを提供する。
【００２３】
本発明の実施形態によれば、前記少なくとも３つの面は、Ｘ線を透過させる材料から形成されている。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、Ｘ線を透過させる前記材料は、更に可視光を透過させない。
【００２５】
本発明の実施形態によれば、前記少なくとも１つの基準要素の少なくとも一部は挿入体に相当する。
【００２６】
本発明の実施形態によれば、前記少なくとも３つの面の内の少なくとも２つの面は平坦であり、好ましくは５〜85度又は95〜270 度の範囲内の角度で互いに対して傾いている。
【００２７】
本発明の実施形態によれば、前記少なくとも３つの面の内の少なくとも１つは、球体の一部又は円筒体の一部に相当する。
【００２８】
本発明の実施形態によれば、前記少なくとも１つの基準要素の少なくとも一部は、前記少なくとも３つの面で覆われている。
【００２９】
本発明の実施形態によれば、前記少なくとも１つの基準要素の少なくとも一部は、少なくとも２本の直線状の交差しない管を有している。
【００３０】
本発明の実施形態によれば、前記少なくとも１つの基準要素の少なくとも一部は、それらの中心が並んでいない少なくとも３つの球体を有している。
【００３１】
本発明の実施形態によれば、前記球体の直径は異なる。
【００３２】
本発明の実施形態によれば、前記少なくとも１つの基準要素の少なくとも一部は、少なくとも１つの平行六面体を有している。
【００３３】
本発明の実施形態によれば、前記少なくとも１つの基準要素は、少なくとも第１、第２及び第３の平坦であって平行ではない面を有しており、少なくとも前記第１の面は、好ましくは５〜85度又は95〜270 度の範囲内の角度で前記第２の面に対して傾いており、前記第１の面は、好ましくは５〜85度又は95〜270 度の範囲内の角度で前記第３の面に対して傾いている。
【００３４】
本発明の実施形態の別の態様は、上述したような方法を実行するための、歯科インプラントの取付けを調整するためのシステムであって、
上述したような基準要素、
光学センサ及び／又はタッチプローブ、
Ｘ線スキャナ、並びに
該Ｘ線スキャナ、前記光学センサ及び／又は前記タッチプローブに接続された処理部
を備えていることを特徴とするシステムを提供する。
【００３５】
前述及び他の特徴及び利点を、添付図面を参照して本発明を限定するものではない特定の実施形態について以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る基準要素の実施形態を示す簡略化された斜視図である。
【図２】本発明に係る基準要素の実施形態を示す簡略化された斜視図である。
【図３】本発明に係る基準要素の他の実施形態を示す簡略化された斜視図である。
【図４】本発明に係る基準要素の他の実施形態を示す簡略化された斜視図である。
【図５】本発明に係る基準要素の他の実施形態を示す簡略化された斜視図である。
【図６】本発明に係る基準要素の他の実施形態を示す簡略化された斜視図である。
【図７】本発明に係る基準要素の他の実施形態を示す簡略化された斜視図である。
【図８】本発明に係る基準要素の他の実施形態を示す簡略化された斜視図である。
【図９】本発明に係る基準要素の他の実施形態を示す簡略化された斜視図である。
【図１０】本発明に係る基準要素の他の実施形態を示す簡略化された斜視図である。
【図１１】本発明に係る基準要素の他の実施形態を示す簡略化された斜視図である。
【図１２】患者の歯に接着された図１の基準要素を示す図である。
【図１３】患者の顎に固定された図11の基準要素を示す図である。
【図１４】インプラントの取付けを調整するためのシステムに関する本発明に係る実施形態を部分的且つ概略的に示す図である。
【図１５】インプラントの取付けを調整するための方法に関する本発明に係る実施形態を示すフローチャートである。
【図１６】図15に示されたインプラントの取付けを調整するための方法に関する本発明に係る実施形態の変形例を示すフローチャートである。
【図１７】図15に示されたインプラントの取付けを調整するための方法に関する本発明に係る実施形態の別の変形例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
明瞭化のために、同一の要素は様々な図面において同一の参照番号で示されており、更に様々な図面は正しい縮尺で示されていない。
【００３８】
以下の記載に特に示されていない場合、「約」、「略」及び「程度」の表現は「10％の範囲内」を意味する。
【００３９】
インプラントの取付けを調整するための公知の方法は以下のステップを有する。
(1) シリコン、アルギン酸塩、ハイドロコロイドのような印象材料を用いて、インプラントを埋め込む顎の印象を採得する。
(2) この印象から石膏複製物を成形する。
(3) 印象に基づいて補綴物の理想位置を医療従事者により推定する。
(4) 石膏複製物に基づいて透明樹脂のステントを形成する。透明樹脂のステントは、放射線不透過性の義歯又は放射線不透過性のマーカのいずれか、例えば円筒体又は円錐体を有しており、これは、グッタペルカのようなＸ線で識別可能な材料から形成され、補綴物の理想位置に関連したインプラントの軸の所望の位置を表わす。ステントは、ステントが密接に適合し得るべきこの石膏複製物のネガティブ型複製物である。石膏複製物と接しないステントの全ての面は任意の形状を有する。放射線不透過性の義歯又は放射線不透過性のマーカを有するステントは、放射線用ガイドと呼ばれる。その後、補綴の観点から理想的であるこのような推定されたドリル軸が顎の骨構造と適合するか否かを決定する必要がある。
(5) 自身の口内に放射線用ガイドを有する患者をＸ線スキャナにより検査する。
(6) 放射線不透過性のマーカの画像に基づいて、様々な骨内要素を考慮しながら、且つおおよその経路に応じて夫々のインプラントが所望の位置に載置され得るか否かを医療従事者により決定する。インプラントが所望の位置に載置され得ない場合、医療従事者は、放射線用ガイドに含まれているマーカに関して別の位置を推定する。
(7) 場合によっては、インプラントの挿入が望まれている位置で顎に穴を空けるためのサージカルガイドとして後で使用されるステントに穴を空ける。
【００４０】
本発明の原理は、軟組織、特には歯茎が示されない（又は少なくとも十分に識別可能ではない）患者の顎の歯及び骨構造の三次元モデルと、軟組織、特には歯茎の表面及び既存の歯の表面が示される、直接的又は間接的に得られる患者の口内の三次元モデルとの両方を用いて、インプラントの位置を決定することである。
【００４１】
骨構造の三次元モデルは、Ｘ線スキャナによって得られた画像に基づいてコンピュータ断層撮影によって得られる。骨構造及び歯の三次元モデルは、以降では三次元内部モデルと呼ばれる。
【００４２】
患者の口内の三次元サーフェスモデルが、患者の口内に導入することができる口腔内センサ、例えば光学カメラによる画像に基づいて得られてもよく、又は、特に医療従事者が口腔内カメラを持っていないときに、モデル化されるべき口腔の一部の固体材料から形成された複製物を使用して光学三次元表面センサ若しくは三次元タッチプローブによる（特には三次元ポイントクラウドの形態の）画像に基づいて得られてもよい。患者の口の軟組織（特には歯茎）及び歯の外面の三次元モデルは、以降では三次元外部モデルと呼ばれる。
【００４３】
三次元内部モデル及び三次元外部モデルを共に使用することによって、医療従事者はインプラントをより容易に且つ正確に載置することができる。特に軟組織は、例えば同一のディスプレイデバイスで顎の骨組織に重ね合わせられるように表わされてもよい。
【００４４】
更に、サージカルガイドが形成されるとき、サージカルガイドの外面全体の三次元モデルが決定され得る。その後、サージカルガイドはコンピュータ支援製造工具によって形成され得る。
【００４５】
更に、三次元外部モデルが患者の口内に導入された口腔内カメラを使用して決定されるとき、インプラントの取付けを調整するための上記の方法のステップ(1) 〜(4) と、その結果得られる放射線用ガイドとが必要ではなくなる。従って、インプラントの取付けを調整するための方法の期間が短縮され得る。
【００４６】
インプラントの位置は、補綴物の位置決めを支援する特定且つ別個の情報を含む三次元外部モデルと、顎の骨構造に関する情報を含む三次元内部モデルとを関連付けることにより決定される。インプラントの位置決めと、三次元外部モデル及び三次元内部モデルの関連付けとは、コンピュータを使用して行なわれる。
【００４７】
本発明の実施形態によれば、三次元外部モデル及び三次元内部モデルの関連付けは、三次元外部モデル及び三次元内部モデルを決定するために使用される画像を得る際に患者の口内にある基準要素を使用して行なわれる。基準要素は、三次元外部モデル及び三次元内部モデル上で少なくとも部分的に識別可能である。
【００４８】
図１及び２は、本発明に係る基準要素1 の実施形態を概略的に示す斜視図である。基準要素1 は、角錐台に延びる２つの対向する端部を有する中央直方体の一般的な形状のブロック状体2 を有している。ブロック状体2 は、５mm〜50mmの範囲内の高さＨ、５mm〜50mmの範囲内の長さL1、及び４mm〜40mmの範囲内の幅L2を有している。
【００４９】
ブロック状体2 は、前面4 、後面6 及び２つの側面8,10を有している。前面4 及び後面6 は平坦であって平行であり、側面8,10は平坦であって、互いに平行であり、前面4 及び後面6 に垂直である。
【００５０】
基準要素1 は、基準要素1 を三次元外部モデルで認識するために使用される３つの外部の基準面12,14,16を第１端部に有している。基準要素1 の基準面12,14,16は、光学カメラによって得られた画像に示されるように、可視光を略透過させない材料から形成されている。この材料は更に、Ｘ線スキャナによって得られたＣＴ画像だけでなく光学カメラによって得られた画像にもアーチファクトを生成しない材料である。例として、このような材料は、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）又はポリオキシメチレン（POM ）である。このような材料は更に、患者の口内への基準要素1 の一時的な載置に適合する材料である。
【００５１】
本実施形態では、基準面12,14,16は平行ではない平坦な面である。好ましくは、基準面12及び基準面14は共通の縁部18を有しており、基準面12及び基準面16は共通の縁部20を有しており、基準面14及び基準面16は共通の縁部22を有している。好ましくは、３つの縁部18,20,22はポイントＯでつながっている。変形例として、基準面12及び基準面14が丸みを帯びた部分で互いに連結されてもよい。このような構成が、基準面12及び基準面16並びに／又は基準面14及び基準面16に適用されてもよい。
【００５２】
図１に示されている実施形態では、基準面14は基準面12に対して約45度の角度で傾いている。基準面16は基準面12に対して約45度の角度で傾いており、基準面16は基準面14に対して約45度の角度で傾いている。
【００５３】
一般に、基準面12は、好ましくは５〜270 度の範囲内、好ましくは５〜85度又は95〜270 度の範囲内の角度で基準面16に対して傾いている。基準面14は、好ましくは５〜270 度の範囲内の角度で基準面16に対して傾いている。基準面12は、好ましくは５〜85度又は95〜270 度の範囲内の角度で基準面14に対して傾いている。
【００５４】
図２に示されているように、基準要素1 は、好ましくは平坦である面28を有して後面6 から突出している突出部26を有している。変形例として、突出部26が設けられなくてもよい。基準要素1 は、手術中、患者の口内に一時的に載置されるように構成されている。このために、基準要素1 の面28は、患者の歯又は歯茎に一時的に接着されてもよい。
【００５５】
基準要素1 は、基準面12,14,16に加えて追加の基準面34,36,38を有している。例として、基準面34,36,38は、対称面に関して基準面12,14,16の対称画像に相当する。一般に、基準面34は、好ましくは５〜90度の範囲内の角度で基準面38に対して傾いている。基準面36は、好ましくは５〜90度又は95〜270 度の範囲内の角度で基準面38に対して傾いている。基準面34は、好ましくは５〜90度又は95〜270 度の範囲内の角度で基準面36に対して傾いている。
【００５６】
基準要素1 は、一又は複数の放射線不透過性挿入体30を有している。放射線不透過性挿入体はＸ線を略透過させない挿入体を意味する。
【００５７】
放射線不透過性挿入体の特徴は、放射線不透過性挿入体が、Ｘ線スキャナによって位置を確定できるように、Ｘ線で識別可能な材料から形成されているということである。一又は複数の放射線不透過性挿入体は、組織又は骨に関して十分にコントラストの強いマークを（例えばＸ線スキャナによって得られた画像内における可変のグレーレベルを有する画素に相当する）スキャナ画像に残すスキャニング中にアーチファクトを生成せず、十分な機械的抵抗性を有する材料から形成されているように選択されている。一又は複数の放射線不透過性挿入体は、例えばチタン又はアルミニウムから形成されている。
【００５８】
一又は複数の放射線不透過性挿入体を除いた基準要素1 全体が、Ｘ線を略透過させる材料から形成されていることが好ましい。そのため、Ｘ線スキャナによる画像を得ると、基準要素1 の一又は複数の放射線不透過性挿入体のみが画像に明瞭に現われる。特に、基準面12,14,16は、三次元内部モデルにほとんど現われない。本実施形態では、放射線不透過性挿入体30は、基準要素1 に設けられている開口部32に収容されている。変形例として、可視光を透過させない材料が一又は複数の放射線不透過性挿入体にオーバーモールド成形されてもよい。
【００５９】
変形例として、ある実施形態では、基準要素全体が、放射線不透過性材料から形成されてもよい。この場合、基準面12,14,16はＸ線を略透過させない材料から形成されている。
【００６０】
図１に示されている実施形態では、放射線不透過性挿入体30は、基準要素1 の後面6 に開口している開口部32に収容された放射線不透過性材料製の平行六面体を有している。本発明の理解を容易にするために、放射線不透過性挿入体30は図１には実線で示されているが、実際にはブロック状体2 によって隠れている。放射線不透過性挿入体30は直方体であってもよい。例として、基準要素1 の放射線不透過性挿入体30は単に平行六面体を有している。
【００６１】
図３は、本発明の別の実施形態に係る基準要素40を示す。基準要素40は、平行六面体の放射線不透過性挿入体30が、放射線不透過性材料から形成されて、例えば基準要素40の本体部分に埋め込まれている３つの球体42,44,46と置き換えられている点で基準要素1 とは異なる。本発明をより容易に理解し得るように、球体42,44,46は図３には実線で示されているが、実際にはブロック状体2 によって隠れている。球体42,44,46の中心は並べられていない。球体の直径が異なることが好ましい。球体44の直径は球体42の直径より小さくてもよく、球体46の直径は球体44の直径より小さくてもよい。例として、基準要素40の放射線不透過性挿入体は単に３つの球体42,44,46を有している。
【００６２】
図４は、本発明の別の実施形態に係る基準要素50を示す。基準要素50は、平行六面体の放射線不透過性挿入体30が放射線不透過性の２本の管52,54 と置き換えられている点で基準要素1 とは異なる。例として、管52,54 はブロック状体2 の大部分に埋め込まれている。しかしながら、本発明の理解を容易にするために、管52,54 は図４に実線で示されている。２本の管52,54 は、基準要素50が患者の口内に載置されているとき、例えば互いに平行であって、咬合平面に略垂直な２つの面に夫々含まれている軸を有する固体の直線状の管52,54 であってもよい。管52,54 は、例えば、基準要素50の製造工程中に基準要素50のブロック状体2 の材料に埋め込まれる。
【００６３】
管52,54 の軸は、互いに平行ではなく、例えば30〜120 度の範囲内の、好ましくは90度の角度を形成している。以降に更に詳細に示すように、管52,54 の機能は、ＣＴスキャンスライスに基づいて再構築された画像に２本の交差しない直線を定めることである。
【００６４】
管52,54 は夫々の軸が交差しないような軸であることを注目すべきである。しかしながら、基準要素50を患者の口内に載置し得るために基準要素50の体積を最小限度に抑えるので、管52,54 の軸が平行な面にある図４に示されている実施形態は、管52,54 の好ましい配置である。
【００６５】
図５は、基準面34,36,38が設けられていない図１に示されている基準要素1 の変形例に相当する基準要素60を示す。
【００６６】
図６及び７は、本発明の別の実施形態に係る基準要素70を示す斜視図である。基準要素70は、基準面16（及び基準面38）並びに後面6 が同一化されており、基準面14（及び基準面36）が半円筒体に相当する面72と置き換えられている点で基準要素1 とは異なる。基準面12及び面72は半円に相当する共通の縁部74を有しており、基準面12及び基準面16は線分に相当する共通の縁部20を有していることが好ましい。基準要素70は、開口部78に収容されている放射線不透過性材料製の管52,54 （図７には管54のみが示されている）を有している。
【００６７】
図８及び９は、本発明の別の実施形態に係る基準要素80を示す斜視図である。基準要素80は、基準面16（及び基準面38）並びに後面6 が同一化されており、基準面12が球体の４分の１に相当する面82と置き換えられており、基準面14が半円筒体に相当する面84（及び基準面36）と置き換えられている点で基準要素1 とは異なる。面82及び面84は半円に相当する共通の縁部86を有しており、面82及び基準面16は半円に相当する共通の縁部88を有していることが好ましい。更に、基準面36は、対称面に関して面82の対称画像に相当して球体の４分の１に相当する面89と置き換えられている。面89及び面84が半円に相当する共通の縁部90を有しており、面89及び基準面16が半円に相当する共通の縁部92を有していることが好ましい。基準要素80は、開口部94,96,98に収容されている放射線不透過性材料の球体42,44,46（図９には球体42,44 のみが示されている）を有している。
【００６８】
図10は、固定要素83が基準要素81の後面に設けられている、基準要素60の変形例に相当する基準要素81を示す。固定要素83は吸着カップ85を有している。例として、９つの吸着カップ85が図10に示されている。固定要素83は、Ｘ線を略透過させない材料から形成されていることが好ましい。吸着カップ85によって、接着剤又は接着材料を使用せずに、患者の口腔に基準要素81を固定することが可能である。図１〜９に関して上述した全ての実施形態に係る基準要素に固定要素83が設けられてもよい。
【００６９】
図11は、３つのユニット基準要素を備えた基準デバイス91を示しており、ユニット基準要素は夫々、図１〜10に関して上述した基準要素の内の１つに相当してもよい。例として、図11では、基準デバイス91は、図10に示されているような基準要素81を３つ備えている。３つのユニット基準要素81の内の１つは、他の２つのユニット基準要素の各々に可撓性ワイヤ93によって接続されてもよい。可撓性ワイヤ93は、Ｘ線画像にアーチファクトを生成しない材料から形成されていることが好ましい。可撓性ワイヤ93は例えばチタンから形成されている。
【００７０】
図12は、患者の口腔100 を部分的且つ概略的に示している。図12は、患者の歯102 、舌104 及び歯茎106 を示している。以降に更に詳細に述べるように、本発明に係るインプラントの取付けを調整するための方法を実行する際に、図１に示されている基準要素1 は、突出部26の面28のレベルで歯102 に固定される。例として、基準要素1 は、一時的な接着を可能にする接着剤又は接着材料により歯102 又は歯茎106 に接着されてもよい。接着剤は、例えば石材ペーストに基づいている。上述した３つの基準面12,14,16が、医療従事者によって患者の口内に載置された光学カメラによって得られた画像で容易に識別可能であるように、基準要素1 は接着されていることが好ましい。基準面12は患者の口内の咬合平面に略平行に載置されていることが好ましい。歯科用アマルガム又はブリッジのような金属部分によって生成される可能性があるアーチファクトが、Ｘ線スキャナによって得られるＣＴ画像における放射線不透過性マーカの検出に影響を及ぼさないように、一又は複数の放射線不透過性挿入体30が、歯102 ／歯茎106 のラインの略下に載置されることが好ましい。
【００７１】
図13は、図11に示されている基準デバイス91が固定されている図12に示されている口腔100 を部分的且つ概略的に示している。基準デバイス91のユニット基準要素81は夫々、吸着カップ85によって歯102 又は歯茎106 に固定されている。変形例として、基準デバイス91のユニット基準要素は、一時的な接着を可能にする接着剤又は接着剤材料によって歯102 又は歯茎106 に固定されてもよい。各基準要素81の位置決めは、図12に関して上述した条件に従ってもよい。有利には、１つのユニット基準要素81が顎の夫々の側方部分に固定され、第３のユニット基準要素81が、顎の前方部分に固定され得る。
【００７２】
図14は、インプラントの取付けを調整するためのシステム110 の本発明に係る実施形態を部分的且つ概略的に示している。システム110 は、マン・マシンインタフェース114 （IHM ）、光学及び／又は触知性の分析部116 及びＸ線分析部118 に接続された処理部112 （μP ）を備えている。処理部112 は、コンピュータ支援製造部120 （CAM ）に更に接続されてもよい。処理部112 は、例えばマイクロコントローラ及びメモリを少なくとも有するコンピュータに相当してもよい。マン・マシンインタフェース114 はディスプレイを有してもよく、ディスプレイは、タッチスクリーン、キーボード、マウスなどであってもよい。システム110 は基準要素1 を更に備えている。変形例として、基準要素は、上記の基準要素40,50,60,70,80,81 の内のいずれか、又は上記の基準デバイス91に相当してもよい。
【００７３】
処理部112 は、三次元外部モデルを三次元内部モデルに関連付けることができる。
【００７４】
本発明の実施形態によれば、光学及び／又は触知性の分析部116 は、患者の口腔から画像を得ることができる口腔内光学カメラを有している。本発明の別の実施形態によれば、光学及び／又は触知性の分析部116 は、口腔の外側で対象物の画像を得ることができる光学カメラ又は三次元タッチプローブを有している。光学及び／又は触知性の分析部116 は、得られた画像を処理部112 に送信することができる。処理部112 は、光学及び／又は触知性の分析部116 によって送信された画像に基づいて三次元外部モデルを決定することができる。
【００７５】
本発明の実施形態によれば、Ｘ線分析部118 は、患者の口腔のＸ線画像を得ることができるＸ線スキャナを有している。Ｘ線分析部118 は得られた画像を処理部112 に送信することができる。処理部112 は、Ｘ線分析部118 によって送信された画像に基づいて三次元内部モデルを決定することができる。
【００７６】
本発明の実施形態によれば、分析部116 は、患者の口腔の三次元外部モデルを作成するためのデバイス、例えば、「Scanner intra-oral lava S.O.S.」の名称で「3M ESPE」によって商品化されているデバイスを有している。本発明の別の実施形態によれば、分析部116 は、三次元外部オブジェクトモデルを作成するためのデバイス、例えば、ビデオカメラを使用して「3D Etkon」の名称でStraumannによって商品化されているデバイス、又は、機械式の３軸タッチプローブを使用して「Scanner Piccolo」の名称でRenishawによって商品化されているデバイスを有している。分析部116 は、三次元外部モデルを処理部112 に送信することができる。
【００７７】
本発明の実施形態によれば、Ｘ線分析部118 は、Ｘ線断層撮影デバイス、例えばCTCB（コーンビームコンピュータ断層撮影）デバイスを有している。Ｘ線分析部118 は、患者の口腔の三次元内部モデルを決定して、決定した三次元内部モデルを処理部112 に送信することができる。
【００７８】
図15は、図14に示されているシステム110 を用いて、特には上記の基準要素1,40,50,60,70,80,81の内のいずれか、又は基準デバイス91を用いて実行されてもよい、歯科インプラントの取付けを調整するための方法に関する本発明の実施形態を示すフローチャートである。
【００７９】
ステップ122 では、歯科医は患者の口に基準要素1 又は基準デバイス91を載置する。基準要素1 又は基準デバイス91を、例えば、図12又は13に示されているような一又は複数の歯102 又は患者の歯茎106 に接着剤によって一時的に固定してもよい。基準要素が基準要素81に相当するとき、基準要素81を、患者の歯102 又は歯茎106 に吸着カップ85によって固定してもよい。その後、基準要素1 又は基準デバイス91は、少なくとも次のステップ124 及びステップ126 の間、患者の下顎又は上顎に固定されている。本方法は、ステップ124 に続く。
【００８０】
ステップ124 では、基準要素1 又は基準デバイス91が患者の口内にある間に、三次元外形モデルを決定する。三次元外部モデルを、光学カメラ116 によって得られた画像に基づいて処理部112 によって決定してもよい。このために、医療従事者は、患者の口に光学カメラ116 を少なくとも部分的に挿入して、歯102 、歯茎106 及び基準要素1 又は基準デバイス91の外面の画像を得る。光学カメラ116 は、画像の取得中、患者の口内に置かれている。変形例として、三次元外部モデルを、分析部116 によって決定してもよい。三次元外部モデルは、例えば、ポイントのファイル、又はステレオリソグラフィのソフトウェアによく使用されているフォーマットであるSTL フォーマットのファイルに相当する。光学カメラ116 によって得た画像におけるアーチファクトの発生を減少させるために、粉末を患者の口内に散布してもよい。本方法はステップ126 に続く。
【００８１】
ステップ126 では、基準要素1 又は基準デバイス91が患者の口内にある間に、三次元内部モデルを決定する。Ｘ線断層撮影法によって三次元内部モデルを得てもよい。Ｘ線スキャナ118 によってデータ、例えば二次元画像を得てもよく、このようなデータから、断層撮影再構成アルゴリズムを用いて処理部112 によって三次元内部モデルを決定してもよい。二次元画像は、DICOM （Digital Imaging and Communications in Medecine）フォーマットであってもよい。例として、１組の二次元画像を、等しく分配された断面に沿って（例えば、１ミリメートル毎に１画像）得て、夫々の画像は、同一の数の規則的に分配された画素を実質的に有する。そのため、三次元内部モデルはこれら画像全てによって定められた体積グリッドに相当する。体積グリッドの夫々の体積要素、すなわちボクセルに、例えばそのボクセルを囲む画素の値から得られた、例えば吸収されたＸ線の量を表すデジタル値を割り当てる。変形例として、三次元内部モデルをＸ線分析部118 によって決定してもよい。本方法は、ステップ128 に続く。ステップ124 及びステップ126 をいかなる順序で行ってもよい。
【００８２】
ステップ128 では、処理部112 は、ステップ124 で得られた三次元外部モデルと、ステップ126 で得られた三次元内部モデルとを関連付ける。このような関連付けを、以下のように実行してもよい。処理部112 は、三次元外部モデルに関連付けられて、三次元外部モデルの要素の位置が第１の三次元基準系に関して決定される、第１の三次元座標系とも呼ばれる第１の三次元基準系と、三次元内部モデルに関連付けられて、三次元内部モデルの要素の位置が第２の三次元基準系に関して決定される、第２の三次元座標系とも呼ばれる第２の三次元基準系とを決定する。第１及び第２の三次元基準系を夫々、以降で基準点とも呼ばれる原点と３つのベクトルとによって決定してもよい。例として、基準要素1,40,50,60,70,80,81 に関して、基準要素1,40,50,60,70,80,81 に対応する三次元外部モデルの一部の分析結果から第１の三次元基準系を決定する。より具体的には、処理部112 は、三次元外部モデルに存在する基準要素の基準面の認識結果に基づいて第１の三次元基準系を決定する。例として、基準要素1,40,50,60,70,80,81 に関して、基準要素1,40,50,60,70,80,81 に対応する三次元内部モデルの一部の分析結果に基づいて第２の三次元基準系を決定する。処理部112 は、三次元内部モデルに存在する一又は複数の放射線不透過性挿入体30,42,44,46,52,54 の認識結果に基づいて第２の三次元基準系を決定する。その後、基準要素1,40,50,60,70,80,81 又は基準デバイス91に関して、処理部112 は、第１の三次元基準系から第２の三次元基準系に移すための変換関係を、つまり第１の三次元基準系及び第２の三次元基準系を関連付ける幾何学的な三次元変換関係を決定する。例として、基準要素1,40,50,60,70,80,81 に関して、基準要素の設計に応じて既知の、基準面及び放射線不透過性挿入体の相対的な位置から変換関係を決定する。
【００８３】
例として、図１に示されている基準要素1 の場合、三次元外部モデルに関する第１の三次元基準系を決定するためのアルゴリズムは、
表面認識アルゴリズムによって、平坦な基準面12,14,16を決定するステップ、
基準面12及び基準面14に共通する縁部18、基準面12及び基準面16に共通する縁部20、並びに基準面14及び基準面16に共通する縁部22を決定するステップ、
縁部18,20,22に共通するポイントＯに相当する第１の三次元基準系の原点を決定するステップ、及び
第１の三次元基準系を定める、同一平面上ではない３つのベクトルを決定するステップ
を有してもよく、２つのベクトルは縁部18及び縁部20によって得られ、第３のベクトルは、既に定められている２つのベクトルのベクトル積に等しい。
【００８４】
変形例として、上述した三次元外部モデルに関する第１の三次元基準系を決定するためのアルゴリズムに、前面4 を基準面12の代わりに使用してもよい。更に、上述した基準要素1 が対称的な構造を有しているので、基準面34,36,38を基準面12,14,16の代わりに使用してもよい。
【００８５】
基準面12,14,16が互いに対して45度傾いているので、図１に示されている基準要素1 の使用が有利である。実際、このために、互いに対して90度の角度で傾いている基準面と比較して、基準面12,14,16の内の１つが光学カメラ116 によって得られた画像内で識別不可能であるという危険性が低減する。例として、図６及び７に示されている基準要素70の場合、三次元外部モデルに関する第１の三次元基準系を決定するためのアルゴリズムは、
表面認識アルゴリズムによって基準面12,72,16を決定するステップ、
基準面12,72 に共通して円弧に相当する縁部74を決定して、第１の三次元基準系の原点に相当するこの円弧の中心を決定するステップ、
基準面12,16 に共通して線分に相当する縁部20を決定して、円弧74の中心をこの線分20上に設定するステップ、
縁部20に相当する第１のベクトル、第１のベクトルに垂直であって、原点を通り、基準面12に含まれる第２のベクトル、及び、既に定められた第１及び第２のベクトルのベクトル積に等しい第３のベクトルである、第１の基準系を定める３つの同一平面上ではないベクトルを決定するステップ
を有してもよい。
【００８６】
例として、図８及び９に示されている基準要素80の場合、三次元外部モデルに関する第１の三次元基準系を決定するためのアルゴリズムは、
表面認識アルゴリズムによって、基準面82,84,16を決定するステップ、
基準面82,84 に共通して円弧に相当する縁部86を決定して、第１の三次元基準系の原点に相当するこの円弧の中心を決定し、この円弧を含む面を決定するステップ、
基準面16と円弧86を含んでいる面との交線を決定して、円弧86の中心をこの交線の線分上に設定するステップ、
基準面16と円弧86を含んでいる面との交線に相当する第１のベクトル、第１のベクトルに垂直であって、原点を通り、円弧86を含んでいる面に含まれている第２のベクトル、及び、既に定められた第１及び第２のベクトルのベクトル積に等しい第３のベクトルである、第１の三次元基準系を定める３つの同一平面上ではないベクトルを決定するステップ
を有してもよい。
【００８７】
平行六面体の放射線不透過性挿入体30を有する図１に示されている基準要素1 の場合、三次元内部モデルに関する第２の三次元基準系を決定するためのアルゴリズムは、
放射線不透過性挿入体30に属する三次元内部モデルの全てのボクセルを決定するステップ、
放射線不透過性挿入体30の重心を決定するステップ、
放射線不透過性挿入体30の慣性行列を決定するステップ、及び
慣性行列の固有ベクトルを決定するステップ
を有してもよい。
【００８８】
放射線不透過性挿入体30の重心と、放射線不透過性挿入体30の慣性行列の３つの固有ベクトルとによって第２の三次元基準系を定める。
【００８９】
一般に、放射線不透過性挿入体30の形状は、放射線不透過性挿入体の慣性行列の別個で固有の固有ベクトルを決定し得る限り、平行六面体の形状とは異なってもよい。
【００９０】
例として、図３に示されている基準要素40の場合、三次元内部モデルに関する第２の三次元基準系を決定するためのアルゴリズムは、
球体42,44,46に属する三次元内部モデルの全てのボクセルを決定するステップ、
球体42,44,46の中心を決定するステップ、
第１の中心（例えば、最も大きな直径の球体の中心）を第２の中心（例えば、中間の直径の球体の中心）に接続するベクトルに相当する第１のベクトルと、第１の中心を第３の中心（例えば、最も小さな直径の球体の中心）に接続するベクトルに相当する第２のベクトルとを決定するステップ、
第１のベクトル及び第２のベクトルのベクトル積から第３のベクトルを決定するステップ、及び
中心の内の１つに相当する、第２の三次元基準系の原点を決定するステップ
を有してもよい。
【００９１】
例として、図４に示されている基準要素50の場合、三次元内部モデルに関する第２の三次元基準系を決定するためのアルゴリズムは、
放射線不透過性挿入体である管52,54 に属する三次元内部モデルの全てのボクセルを決定するステップ、
管52,54 の軸を決定するステップ、
第２の三次元基準系の原点に相当する、管52,54 の２つの軸間の最小距離にポイントを決定するステップ、
管52の軸の方向ベクトルに相当する第１のベクトル、及び管54の軸の方向ベクトルに相当する第２のベクトルを決定するステップ、及び
第１のベクトル及び第２のベクトルのベクトル積から第３のベクトルを決定するステップ
を有してもよい。
【００９２】
例として、基準デバイス91が使用される場合、第１の三次元基準系と、第２の三次元基準系と、第１の三次元基準系から第２の三次元基準系に移すための変換関係とを、以下のように決定してもよい。
【００９３】
第１の三次元基準系は、三次元外部モデルを作成する際に、光学及び／若しくは触知性の分析部116 並びに／又は処理部112 によって使用される三次元外部モデルの特定の基準系に相当してもよい。第２の三次元基準系は、三次元内部モデルを作成する際に、Ｘ線分析部118 及び／又は処理部112 によって使用される三次元内部モデルの特定の基準系に相当してもよい。
【００９４】
例として、基準デバイス91が使用される場合、第１の三次元基準系から第２の三次元基準系に移すための変換関係を決定するためのアルゴリズムは、
基準要素81が単独で使用される場合に決定され、上述した実施形態に応じて決定されてもよい第１の三次元基準系の原点に相当してもよい第１の基準点を、三次元外部モデル内でユニット基準要素81毎に決定して、第１の基準点夫々の座標を第１の三次元基準系に表現するステップ、
基準要素81が単独で使用される場合に決定され、上述した実施形態に応じて決定されてもよい第２の三次元基準系の原点に相当してもよい第２の基準点を、三次元内部モデル内でユニット基準要素81毎に決定して、第２の基準点夫々の座標を第２の三次元基準系に表現するステップ、
第２の三次元基準系でユニット基準要素81毎に、第２の三次元基準系で表現される座標を有する第１の基準点に相当する第３の基準点を決定するか、又は、ユニット基準要素81の設計に応じて既知の変換ベクトルを第２の基準点に適用して第３の基準点を得るステップ、及び
第１の基準点及び第３の基準点に基づいて第１の三次元基準系から第２の三次元基準系に移すための変換関係を決定するか、又はK.S. Arun，T.S. Huang及びS.D. Blostein著，「Least-Squares Fitting of Two 3-D Points Sets」という表題の刊行物（IEEE Transactions On Pattern Analysis And Machine Intelligence，Vol. PAMI-9，No. 5，p. 698-700，1987年９月）に記載されているアルゴリズムに応じてこの変換関係を決定するステップ
を有してもよい。
【００９５】
一般に、このアルゴリズムを実行するために、３以上の整数Ｎ、第１の基準系における第１組のポイントPiの座標（Xi, Yi, Zi）（ｉが１からＮまでの整数）、及び第２の基準系における第２組のポイントP'i の座標（X'i,Y'i ,Z'i ）を検討する。ポイントPiは上記の第１の基準点に相当してもよく、ポイントP'i は上記の第３の基準点に相当してもよい。
【００９６】
第１の三次元基準系から第２の三次元基準系に移すための変換関係を、以下の式（１）を満たす行列Ｒ及びベクトルＴによって得る。
P'i ＝ R・Pi＋T＋Ni              （１）
ここで、Ｒが回転行列であり、Ｔが変換ベクトルであり、Niがノイズベクトルである。行列Ｒ及びベクトルＴを、以下の式（２）に応じて定められる基準Ｓを最小限にすべく決定する。
【００９７】
【数１】
2015527129.tif 000003
【００９８】
ＰをポイントPiの重心とし、P'をポイントP'i の重心とし、第１の三次元基準系における座標(qix, qiy, qiz) のポイントQiを、Qi＝Pi−P （ｉが１からＮまでの範囲）によって得て、第２の三次元基準系における座標(q'ix, q'iy, q'iz)のポイントQ'i を、Q'i ＝P'i −P'（ｉが１からＮまでの範囲）によって得る。そのため、式（２）は以下の式（３）になる。
【００９９】
【数２】
2015527129.tif 000004
【０１００】
以下の式（４）に従った共分散行列Ｈを使用する。
【０１０１】
【数３】
2015527129.tif 000005
【０１０２】
共分散行列Ｈを、以下の式（５）に従って特異値Ｕ及び特異値Ｖに分解する。
H ＝ U∧Ｖt              （５）
【０１０３】
行列Ｒ及びベクトルＴを以下の式（６）によって得る。
R ＝ V・Ut              （６）
T ＝ P’−R・P
【０１０４】
第１の三次元基準系で表現される座標を有するポイントＢが、第２の三次元基準系で表現される座標を有する対応するポイントB'を有する。ポイントＢ及びポイントB'を以下の式（７）によって関連付ける。
B'i＝R・Bi＋T              （７）
Bi＝R-1・B'i−R-1・T
【０１０５】
基準デバイス91を使用する方法の利点は、単一の基準要素1,30,40,50,60,70,80,81を使用するより、変換関係をより高い精度で決定し得るということである。
【０１０６】
本方法はステップ130 に続く。
【０１０７】
ステップ130 では、医療従事者がインプラントの位置を決定する。このために、医療従事者は三次元内部モデル及び三次元外部モデルの両方を使用する。例として、マン・マシンインタフェース114 の表示画面に、三次元内部モデルと三次元内部モデルに対して正確に位置付けられた三次元外部モデルとを同一の画像に同時に表示してもよい。三次元外部モデルは、例えば三次元内部モデルに透過的に追加される。医療従事者は、インプラントが固定されるべき患者の顎の骨組織、及び骨組織を覆う軟組織、特には歯茎の外面の両方を同一の画像に見ることができる。その後、医療従事者は、仮想歯の外面の三次元モデルを三次元内部モデル及び三次元外部モデルにマン・マシンインタフェース114 を介して追加することができる。その後、医療従事者は、仮想歯で完成した三次元外部モデルに基づいて、インプラントの取付けのための理想的なドリル軸をインプラント毎に決定することができる。ドリル軸は、伝達行列を使用して三次元内部モデルに移され得る。その後、医療従事者は、患者の顎の骨構造に応じてインプラント軸の位置を調整することができる。
【０１０８】
サージカルガイドが形成される場合、医療従事者は、三次元内部モデルに基づいてインプラント軸の位置を用いて、三次元外部モデルに対応する基底面を有するステントの三次元モデルを更に決定してもよい。更に医療従事者は、インプラント軸の位置から穴あけ工具を通すために必要な開口部をステントの三次元モデル上で追加してもよい。その後、処理部112 は、サージカルガイドを製造するためにステントの三次元モデルをコンピュータ支援製造工具120 に送信することができる。サージカルガイドは、三次元加工方法又は追加の製造方法によって、例えば、選択的なレーザ核融合、選択的なレーザ焼結、3D印刷又はステレオリソグラフィによって製造され得る。
【０１０９】
一般に、本発明に係る歯科インプラントの取付けを調整するための上述した方法を、三次元外部モデル及び三次元内部モデルの両方で繰り返して使用され得るあらゆる基準要素を用いて実行され得る。
【０１１０】
図16は、図15に関して上述した歯科インプラントの取付けを調整するための方法に関する本発明に係る実施形態の変形例を示すフローチャートであり、ステップ124 が以下のサブステップ150,152,154 を有する。
【０１１１】
ステップ150 では、上述したように、義歯が置かれるべき患者の口の下方部分又は上方部分の一若しくは複数の歯又は歯茎に第１の基準要素1 又は第１の基準デバイス91を固定している間に、この下方部分又は上方部分の歯及び歯茎の第１の三次元外部モデルを決定する。本方法はステップ152 に続く。
【０１１２】
ステップ152 では、患者の口の他の下方部分又は上方部分の一若しくは複数の歯又は歯茎に第２の基準要素1 又は第２の基準デバイス91を固定している間に、この他の下方部分又は上方部分の歯及び歯茎の更なる第２の三次元外部モデルを決定する。本方法はステップ154 に続く。
【０１１３】
ステップ154 では、患者の口の２つの下方部分及び上方部分が閉じて、第１及び第２の基準要素1 又は基準デバイス91が、第１及び第２の三次元外部モデルを決定する際の位置と同一の位置に存在している間に、歯及び歯茎の第３の三次元外部モデルを決定する。患者の口が閉じているので、第３の三次元外部モデルは必ずしも完全ではない。しかしながら、第３の三次元外部モデルによって、患者の口が閉じているときの、第１及び第２の基準要素1 又は基準デバイス91間の相対的な位置が分かる。そのため、処理部112 は、患者の口が閉じているときに、第１の三次元外部モデルを第２の三次元外部モデルに対して置くことができる。
【０１１４】
それによって、ステップ130 では、医療従事者は、仮想歯を第１の三次元外部モデルに追加することによって、口が閉じているときの第１及び第２の三次元外部モデルを検討して決定された制限を考慮してもよい。
【０１１５】
図17は、患者が、インプラントが載置されるべき顎骨のレベルに歯を有しておらず、義歯を使用する場合に適した、図15に関して上述した歯科インプラントの取付けを調整するための方法に関する本発明に係る実施形態の変形例を示すフローチャートである。この変形例によれば、上述したステップ124 は以下のサブステップ156, 158を有する。
【０１１６】
サブステップ156 では、第１の基準要素1 又は第１の基準デバイス91が、例えば接着によって義歯に固定されている間に、口内の第１の三次元外部モデルを、この義歯がある状態で決定する。第１の三次元外部モデルは義歯の外面を有する。本方法はサブステップ158 に続く。
【０１１７】
サブステップ158 では、患者が自身の口に義歯を有しておらず、義歯が患者の口の外側にある間に、患者の義歯の外面の第２の三次元外部モデルを決定する。この第２の三次元外部モデルを得る目的は、義歯の基底面を患者の歯茎の表面に対応させることである。基底面に関する三次元基準系と義歯の外面に関する三次元基準系とを有し得る基準要素1 又は基準デバイス91によって、第１の三次元外部モデル及び第２の三次元外部モデルを関連付ける。
【０１１８】
ステップ128 では、処理部112 は、サブステップ156 で得られた第１の三次元外部モデル、サブステップ158 で得られた第２の三次元外部モデル、及びステップ126 で得られた三次元内部モデルを関連付ける。
【０１１９】
上述したステップ130 では、医療従事者は、三次元内部モデルに基づいてインプラント軸の位置を適合させるための開始点として、患者の義歯の外面の第１の三次元モデルを使用してもよい。サージカルガイドを形成する場合、医療従事者は、患者の歯茎、場合によっては口蓋に接するように構成されているサージカルガイドの（基底面と呼ばれる）表面に対応する第２の三次元外部モデルを使用する。
【０１２０】
三次元外部モデル内で基準要素を認識することを可能にする基準要素1,40,50,60,70,80,81 の一部、つまり、基準面12,14,16,34,36,38,72,82,84,89 と、三次元内部モデル内で基準要素を認識することを可能にする基準要素1,40,50,60,70,80,81 の一部、つまり、放射線不透過性挿入体30,42,44,46,52,54 とは異なることが有利である。実際、三次元外部モデル内で基準要素を認識するために、表面認識アルゴリズムが有利に実行される一方、三次元内部モデル内で基準要素を認識するために、体積認識アルゴリズムが有利に使用される。Ｘ線スキャナによって得られる画像の正確さが、光学カメラ又はタッチプローブによって得られる画像の正確さより一般に不十分であるので、これは有利である。体積認識アルゴリズムを実行することによって、Ｘ線スキャナによって得られた画像の不十分な正確さにもかかわらず、三次元内部モデルに関する基準系のより確実な決定結果が得られる。
【０１２１】
そのために、三次元外部モデル内で基準要素を認識することを可能にする基準要素1,40,50,60,70,80,81 の一部の形状を表面認識アルゴリズム用に最適化して、三次元内部モデル内で基準要素を認識することを可能にする基準要素1,40,50,60,70,80の一部の形状を体積認識アルゴリズム用に最適化することができる。
【０１２２】
しかしながら、Ｘ線スキャナによって得られた画像の正確さのため基準系の決定が可能になる場合、三次元外部モデルに関する基準系を、放射線不透過性挿入体の特性を示す面に基づいて表面認識アルゴリズムによって決定してもよい。
【０１２３】
基準要素全体が放射線不透過性材料から形成されていないことが更に有利であってもよい。実際、基準要素全体が放射線不透過性材料から形成されている場合、光学カメラによって得られる画像にアーチファクトを生成する危険性がある。更に、基準要素全体が放射線不透過性材料から形成されている場合、CTスキャナによって得られる画像にアーチファクトを生成しないために歯／歯茎のラインの下に放射線不透過性要素を置くこと、及び口腔内カメラによる画像の取得を容易にするために咬合平面の近くに少なくともある基準面を置くことの両方を困難にする。
【０１２４】
しかしながら、歯がほとんどない特定の場合、CTスキャナによって得られる画像にアーチファクトが生成される危険性が低下するので、基準要素全体が放射線不透過性材料から形成されてもよい。
【０１２５】
図15に関して上述された調整方法の実施形態によれば、ドリルガイドを製造するために、患者の口の石膏複製物を形成する必要がない。更に、光学カメラ116 により画像を得るステップ、及びＸ線スキャナ118 により画像を得るステップを、20分以下の単一のステップで行なってもよい。画像の取得とサージカルガイドの製造との間の期間が、例えば半日未満に更に短縮され得る。
【０１２６】
基準要素1,40,50,60,70,80,81 は、患者の歯の側壁又は歯茎に直接固定されてもよいことが有利である。従って、患者の歯を少なくとも部分的に覆う、基準要素を固定するためのステントを準備する必要がない。
【０１２７】
本発明の特定の実施形態が述べられている。当業者は、様々な変更及び調整を想到する。特に、図４に示されている基準要素は管状の放射線不透過性挿入体52,54 を有しているが、管52,54 は夫々、場合によっては中空の円錐状又はテーパ状の要素と置き換えられてもよいことは明らかである。更に、基準要素が患者の歯又は歯茎に一時的に接着された実施形態が述べられているが、Ｘ線スキャナを用いて画像を得る際及び光学カメラによって画像を得る際に、患者の口腔内に基準要素を任意の手段によって固定してもよいことは明らかである。例として、機械的な保持システム、例えばプライヤによって基準要素を歯に固定してもよい。更に、上述した実施形態では、放射線不透過性挿入体30,42,44,46,52,54 がブロック状体に完全に埋め込まれており、特には基準面で覆われていても、放射線不透過性挿入体の一部がブロック状体から突出部に突出し得ることは明らかである。
【０１２８】
異なる変形例を有する様々な実施形態が上記に述べられている。当業者は、いかなる進歩性も示すことなくこれらの様々な実施形態及び変形例における様々な要素を組み合わせ得ることに留意すべきである。例として、図１に示されている平行六面体のような放射線不透過性挿入体30、図４及び７に示されている管52,54 、並びに、図３及び９に示されている球体42,44,46が、基準要素1,60,70,80,81 の内のいずれかと共に使用されてもよい。
【図１】
2015527129.tif 000006
【図２】
2015527129.tif 000007
【図３】
2015527129.tif 000008
【図４】
2015527129.tif 000009
【図５】
2015527129.tif 000010
【図６】
2015527129.tif 000011
【図７】
2015527129.tif 000012
【図８】
2015527129.tif 000013
【図９】
2015527129.tif 000014
【図１０】
2015527129.tif 000015
【図１１】
2015527129.tif 000016
【図１２】
2015527129.tif 000017
【図１３】
2015527129.tif 000018
【図１４】
2015527129.tif 000019
【図１５】
2015527129.tif 000020
【図１６】
2015527129.tif 000021
【図１７】
2015527129.tif 000022
【国際調査報告】
2015527129.tif 000023
2015527129.tif 000024
2015527129.tif 000025
2015527129.tif 000026
2015527129.tif 000027
2015527129.tif 000028