(57)【要約】ＣＴまたはＭＲＩ画像処理における固有の変形、または走査を行なう時に患者の口へ挿入される記録装置によって走査時に患者の過剰運動から生じる変形を修正する方法。記録装置は所定三次元パターンに配置された一組のマーカーを有する。基準マーカーの精確な位置は相互に対して知られ、それにより三次元基準を提供し、得られた画像が三次元基準と比較される。更に、手術前に取られたＣＴまたはＭＲＩ三次元画像を精確に記録しかつ患者の身体およびその上の手術器具のリアルタイム追跡位置データで積分する方法。歯科インプラントの設置のために患者の顎を穿孔するための使用が記載さている。
2004532684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像処理で生じる変形を補正する方法であって、
所定三次元パターンに配置された画像処理において視認できる複数のマーカーを記録装置に設ける工程、
前記記録装置の存在において関係客体の走査画像を形成する工程、および
前記マーカーの画像が精確に前記所定三次元パターンを再現するように前記走査画像のデータを修正する工程を含む、画像処理で生じる変形を補正する方法。
【請求項２】
前記複数のマーカーを前記記録装置内に設置する、請求項１による方法。
【請求項３】
前記複数のマーカーを前記記録装置に取り付けた本体内に設置する、請求項１による方法。
【請求項４】
前記画像処理がコンピュータ断層Ｘ線写真法およびＭＲＩ法で構成される群から選択される、請求項１による方法。
【請求項５】
前記客体は主体の顎の少なくとも一部である、請求項１による方法。
【請求項６】
前記記録装置は前記顎の少なくとも一部の再現可能位置に適合するように構成される、請求項１による方法。
【請求項７】
トラッキングシステムにより得られた客体に関する位置データを客体の走査画像により修正する方法であって、
走査画像で視認できる記録装置内の固定位置に設置されたマーカーを有する記録装置の存在において客体の走査画像を形成する工程、
前記記録装置を前記客体から遠隔位置に設置し、かつ前記マーカーの場所が前記トラッキングシステムに知られるようにその位置を決定する工程、
前記トラッキングシステムにより前記客体に関する位置データを得る工程、および
前記客体の走査画像と前記客体の位置データとの間の関係を、前記走査画像上のマーカーの位置が前記トラッキングシステムに知られた前記マーカーの位置と合致するように調整する工程を含む、位置データ修正法。
【請求項８】
前記位置を決定する工程が手動誘導位置感知装置を使用して行なわれる、請求項７による位置データ修正法。
【請求項９】
前記位置を決定する工程が前記記録装置を、既知位置に前記記録装置を収容する記録ジグへ挿入し、かつ前記トラッキングシステムにより前記記録ジグの位置を記録することにより行われる、請求項７による位置データ修正法。
【請求項１０】
前記客体は主体の顎の少なくとも一部である、請求項７による位置データ修正法。
【請求項１１】
前記走査画像はＣＴ画像およびＭＲＩ画像で構成される群から選択される、請求項７による位置データ修正法。
【請求項１２】
前記記録装置は前記主体の顎の少なくとも一部において再現可能位置に適合するように構成される、請求項７による位置データ修正法。
【請求項１３】
前記記録装置が、前記記録装置の一部のみが歯科処置時に主体の口内にあるように、複数部に分割される、請求項１２による位置データ修正法。
【請求項１４】
歯科処置時に主体の口内の前記記録装置の部分が歯科処置の進行を干渉しないように構成される、請求項１３による位置データ修正法。
【請求項１５】
前記記録ジグが前記主体から離隔して設置される、請求項１２による位置データ修正法。
【請求項１６】
主体の顎の少なくとも一部についての位置データを得る工程が前記トラッキングシステムにより追跡可能性を前記記録装置に付与することにより行なわれ、かつ更に
前記記録装置を再現可能なように前記主体の少なくとも一つの歯に並置する工程、
前記記録装置の位置を追跡する工程、および
前記記録装置の追跡位置によって主体の顎の少なくとも一部の位置データを、前記客体の走査画像と前記客体の位置データとの間の関係が前記主体の運動時に維持されるように、補正する工程を含む、請求項１２による位置データ修正法。
【請求項１７】
前記トラッキングシステムにより追跡可能性を前記記録装置に付与する工程が前記トラッキングシステムにより追跡されるように構成された本体を前記記録装置に取り付けることにより行なわれる、請求項１６による位置データ修正法。
【請求項１８】
前記主体の少なくとも一つの歯に対するドリルの位置が決定できるように、前記トラッキングシステムにより追跡可能性をドリルに付与する工程を更に含む、請求項１６による位置データ修正法。
【請求項１９】
主体の顎の少なくとも一部の位置決めのための記録装置であって、
画像形成法により識別できるマーカーを有する部、および
記録装置の三次元位置を決定するために前記記録装置に結合した追跡可能位置センサを含み、
前記記録装置が主体の顎の少なくとも一部に取り付けるために少なくとも二つの構成要素部に分割可能である、記録装置。
【請求項２０】
前記構成要素部は前記主体の口腔内で行なわれる処置を干渉しないように小さく構成されている、請求項１９による記録装置。
【請求項２１】
前記マーカーを有する部は前記記録装置から分割可能である、請求項１９による記録装置。
【請求項２２】
前記構成要素部の少なくとも一つは前記主体の口腔内の形状に適合するように調整自在の副子を含む、請求項１９による記録装置。
【請求項２３】
トラッキングシステムにより得られた客体に関する位置データを客体の走査画像により修正する方法であって、
既知位置に設置された走査画像において視認可能なマーカーを有しかつ記録装置に対して既知位置に基準トラッキング本体を有する記録装置を用意し、前記基準トラッキング本体の位置を前記トラッキングシステムにより追跡する工程、
前記記録装置の存在において前記客体の走査画像を形成し、そのようにして前記マーカーをその画像内で視認可能にする工程、
前記記録装置の位置を前記トラッキングシステムにより決定し、そのようにして前記マーカーの場所を前記トラッキングシステムに知らせる工程、
前記記録装置と前記客体間の既知位置関係により前記客体に関する位置データを得る工程、および
前記客体の走査画像と前記客体の位置データ間の関係を調整して、前記走査画像上の前記マーカーの位置が前記トラッキングシステムに知られた前記マーカーの場所と一致するようにする工程を含む、位置データ修正法。
【請求項２４】
前記基準トラッキング本体が前記記録装置の一部である、請求項２１による位置データ修正法。
【請求項２５】
前記客体が主体の顎の少なくとも一部である、請求項２３または２４による位置データ修正法。
【請求項２６】
前記走査画像がＣＴ画像およびＭＲＩ画像で構成される群から選択される、請求項２３または２４による位置データ修正法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は客体の走査画像の修正、および客体の実際の実生命位置に対する走査画像の関係、かつ特に主体の歯のＣＴ画像へ利用される場合に歯科インプラントの設置のために穿孔コアの準備に使用される等主体の顎内の実際の歯に対するＣＴ画像の関係に関する。
【背景技術】
【０００２】
概ねチタンで形成されるネジ付きインサートの使用は、歯科インプラント外科に現在使用される優勢技術になっている。かかるインサートは最適な美観および有益な結果をもたらすように歯に精確に位置決めされなければならない。骨の準備は精確でなければならずかつ好ましくは歯科医による一定した観察におけるイプラント部位および形状で実施されるべきである。特に、骨準備の穿孔過程で、患者に損傷を与えないように最大の注意が払われなければならない。かかる潜在的損傷例は、下顎神経管への偶発的侵入、皮質板の穿孔の危険、または隣接歯への損傷を含む。
【０００３】
目的を達成するために、顎の骨技術の精確な知識が必須である。かかる情報は顎のコンピュータ処理による回転傾斜レントゲン写真ＣＴスキャンから今日入手可能であり、これは１：１スケール上のアーチを通過するあらゆる点での顎の断面形状を提供する。かかるＣＴ画像上の情報を最大に使用するために、歯科医は骨への穿孔処置時にその実行時の全時間でドリルの場所と方向の連続的、リアルタイム三次元画像を得る必要がある。結果として、インプラント計画と実際の外科施行間に最良の相互関係があり、そして仮に臨床医として経験がなくても、インサートの精確な設置、更に下歯茎神経、上顎空洞、鼻腔、隣接歯または皮質板等の生命解剖学的構造への損傷の危険は最小限になる。
【０００４】
しかし、かかる情報を提供するシステムの実行の成果と精度はシステムコンピュータに付与されたＣＴ画像の初期入力データの精度に依存する。ＣＴスキャナにより供給されるデータは、概ね変形し、スキャナソフトに使用されるアルゴリズムにおける欠陥もしくは欠点、または精確な測定が行なわれない領域に記入された挿入事項、または単にＣＴスキャン時の患者の過剰運動による不正確のために変形することがある。歯科移植、即ち、インプラント技術には非常に高精度が要求され、仮にミリメータ単位の過剰侵入または一度もしくは二度の不整合であっても、治療が成功したか満足できない治療かの違い、または患者に対する安全処置か傷害かの違いを意味する。結果的に、一般的に利用できるＣＴスキャンに固有の変形は、かかるスキャンが精確な画像誘導歯科移植技術に供給されるものとして使用できないようなものである。
【０００５】
従って、画像誘導移植外科に使用するためにかかるＣＴ変形を調整もしくは補正または修正するための方法に対する深刻なニーズが存在する。更に、かかる方法は、想像される主体または客体の正確な全体写真を測定するために走査画像情報を利用する他の精確な画像誘導外科処置または工業的処理に使用可能かつ必要である。
【０００６】
更に、かかる精確な修正ＣＴ象が利用可能であっても、患者の顎のコンピュータで形成した仮想画像を患者の顎内の実際の歯と、そして歯科医の手およびドリルの位置と関係付ける必要がある。従って、ＣＴスキャン上の特定点を患者の顎内の適合点と、そしてＣＴスキャン上の体積測定角度を患者の顎内の対応する角度と相関させる必要がある。最も精確かつ無変形のＣＴスキャンであっても、かかる相関なしで、移植準備等のいずれのタイプのリアルタイム外科処置を誘導するために使用するには極めて限界がある。更に、かかる相関は考慮されなければならないしかつ処置時に患者の顎のいずれの運動も追跡（track)されなければならない。”Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａ  Ｐｅｒｓｏｎ’ｓ  Ｊａｗ  ａｎｄ  ａ  Ｍｏｄｅｌ  ｔｈｅｒｅｏｆ”の係るＭ  ＴｒｕｐｐｅによるＵＳＰ５８４２８５８には、かかる相関および追跡が、例えば、ネジにより患者の顎の外側に取り付けた三次元センサを使用して行なう方法が記載され、顎の外側の三次元センサは顎の内側に一時的に設置される他の三次元センサとトラッキングシステムにより参照される。かかる参照法は、主体の含有を伴いかつ患者の顎の外側への三次元センサの取付けに関し熟練オペレータに依存してよいので不利と考えられておる。更に、処置過程で患者の顎の組織および筋肉に生じる生理学的変化はセンサの位置に関して不精確さの原因となる。これらのファクタは精確な移植処置に対し要求される高精度を阻害する。
【０００７】
従って、患者の顎について先に得られた仮想ＣＴ画像を、歯科外科処置時に患者の顎へのリアルタイムでの穿孔に続く実際の状態と相関させる方法に対する深刻なニーズが存在する。この方法は、可能なかぎり主体的不精確さを減少するために、理想的には、患者の顎との最小限の相関により行なわれる。更に、歯科医以外の人、例えば、歯科技師により執行できる簡単な方法であるべきである。理解されるように、かかる方法は、リアルタイム処理の全写真を決定するために走査画像情報を利用する他の精確な画像誘導外科処置または工業的処理に有用かつ利用可能である。
本明細書に記載の全刊行物の開示の全体が参考としてここに組み込まれる。
【０００８】
【特許文献１】
ＵＳＰ５８４２８５８
【発明の開示】
【０００９】
発明の概要
本発明は、画像誘導移植技術等の外科処置においてＣＴまたはＭＲＩスキャン画像の精確使用を確実にするための新規方法を提供することにある。その目的のために本発明の第一の好適形態によれば、ＣＴまたはＭＲＩ画像処理における固有の変形、または走査時の患者の過剰運動による変形を、その走査を実施する時に患者の口内へ挿入された記録装置(registration device)によって修正する方法を提供する。前記記録装置には所定の三次元パターンに配置された一組の基準マーカーを含む変形本体として既知の装置が再現可能な方法で取り付けられ、かつその場所が走査時にその画像上に記録される。基準マーカーの正確な位置は相互に対して知られ、三次元基準を提供し、得られた画像は前記三次元基準と比較される。これは、走査および画像処理方法において存在するいずれの変形をも修正するための精確な空間位置情報を提供する。次に、ＣＴデータにおける基準マーカーの正確な場所、得られた三次元画像と基準マーカーの知られた実際の場所との間の変形を決定するため、かつＣＴまたはＭＲＩデータの解釈に使用するための修正関数を作るために計算が行なわれ、そのようにして精確な位置データを提供する。
【００１０】
本発明の他の好適形態によれば、三次元、手術前ＣＴまたはＭＲＩ画像が精確に記録されかつ手術中のリアルタイム追跡位置データで積分する方法を提供する。後者は、二つの特徴的運動により規定される。第一に、ドリルの位置および配向が、好適にはドリル本体に取り付けられたＬＥＤにより、システムに供給される。ＬＥＤの位置は、好適には三角形トラッキング測定法により、または他の適宜追跡および測定法により、ドリルの空間位置および配向がいつでも知られる（判る）ように追跡される。第二に、患者の顎内で穿孔される歯の位置が、好適には基準トラッキング本体によって追跡され、その位置が患者の顎に対して特定される。基準トラッキング本体は、好適には一組のＬＥＤを含み、ＬＥＤはトラッキングシステムにより追跡される。このようにして、ドリルおよび歯の両方のリアルワールド位置が空間的かつ明確にシステムにより追跡される。
【００１１】
次に、画像は、本発明の他の好適形態により実施される予備記録処置によって手術前の画像に空間的かつ角度的に関係付けられ、基準マーカーを含む記録本体は、患者上になんらかの作業を開始する前に、記録ジグへ所定方法により挿入される。挿入された記録本体と共に記録ジグの位置は、トラッキングシステム、好ましくは記録ジグ上に取り付けたＬＥＤにより追跡される。選択的かつ好適には、記録本体の位置は、他の適宜測定装置、例えば、記録本体の基準点、または基準マーカー自体に、接触させる手で保持するスタイラスによって、トラッキングシステムへ知らされる。基準マーカーは、患者の口内で記録本体により先に形成されたスキャンに含まれるものと同一であり、かつその記録本体、そして患者の歯に対する記録本体、仮想世界のＣＴスキャンを、システムによりリアルタイムに追跡されるときに歯およびドリルの機能的世界へ関係付けるのを可能にする。この記録方法は患者の口の外側で実施されるので、患者の顎を含んで実施される従来記録法を凌駕する多くの利点を有する。第一に、この記録方法は患者の口の外側で行なわれ、かつ患者を包含することなく、記録処理の精度および信頼性を向上させるので、患者快適レベルを上昇させる。第二に、この記録処理は患者に対する処置前に随時実施でき、従来技術による口腔内記録法のごとく熟練と時間を必要としないので、それに起因する利益をもたらす。
【００１２】
本明細書および特許請求の範囲で使用される「記録装置」の用語は、想像される客体の位置決定データを得る作用をする任意形態の装置を含むと理解されている。同様に、「基準トラッキング本体」の用語は、追跡された本体の位置に関する三次元情報を提供するために作用する任意形態のセンサ装置を含むと理解されている。
【００１３】
本発明の他の好適形態によれば、画像処理で生じる変形のための調整もしくは補正方法が提供される。この補正方法は、（ａ）所定三次元パターンに配置された複数のマーカーであって画像処理において視認できるマーカーを有する記録装置を用意し、（ｂ）記録装置の存在において関係客体の走査画像を形成し、かつ（ｃ）走査した画像のデータを修正して前記マーカーの画像が所定三次元パターンを精確に再現するようにする、各工程を含む。複数のマーカーは好適には記録装置内または記録装置に取り付けた本体内に配置される。この方法はコンピュータ処理される断層Ｘ線写真またはＭＲＩ画像形成に好適に使用できる。更に、この方法は、客体が主体の顎の少なくとも一部である場合に好適に使用でき、その場合に記録装置は顎の少なくとも一部内に再現可能位置に適合するように構成される。
【００１４】
本発明の他の好適形態によれば、トラッキングシステムにより得られた客体に関する位置データを客体の走査した画像に相関させる方法が提供される。この方法は、（ａ）走査した画像において視認できるマーカーを有する記録装置の存在において客体の走査画像を形成し、マーカーを記録装置内の固定位置に設置し、（ｂ）記録装置を客体から離隔した位置に設置し、かつマーカーの場所がトラッキングシステムに知られるようにその位置を決定し、（ｃ）トラッキングシステムにより客体に関する位置データを入手し、かつ（ｄ）客体の走査した画像と客体の位置データ間の関係を、走査した画像上のマーカーの位置がトラッキングシステムに知られたマーカーの場所と一致するように調整する、各工程を含む。
【００１５】
本発明の他の好適形態によれば、上述方法において、位置を決定する工程は、好適には手により方向付けされた位置感知装置を使用するか、または記録ジグへ記録装置を挿入し知られた位置に記録装置を収容し、かつトラッキングシステムにより記録ジグの位置を記録することにより行なうことができる。
【００１６】
上記方法は、好適には、コンピュータ処理される断層Ｘ線写真またはＭＲＩ画像形成に使用できる。更に、上記方法は、客体が主体の顎の少なくとも一部である場合に好適に使用できる。客体が主体の顎の少なくとも一部である場合には、記録装置は主体の顎の少なくとも一部内の再現可能位置に適合するように構成されることが好ましい。
【００１７】
本発明の他の好適形態によれば、歯科使用として、記録装置は部品に分解でき、記録装置の一部のみが処置時に主体の口内にあることが必要である。かかる場合、処置時に主体の口内の記録装置の一部は、好適には、歯科処置のプロセスを干渉しないように構成される。上記方法において、記録ジグは主体から離隔設置されることが好ましい。
【００１８】
更に、本発明の他の好適形態によれば、上述の方法において、記録装置は主体の顎の少なくとも一部内に再現可能位置に適合するように構成される。主体の顎の少なくとも一部に関する位置データを得る工程は、トラッキングシステムにより追跡可能性を記録装置に付与することにより実行されるのが好ましく、かつ更に、（ａ）記録装置を主体の少なくとも一つの歯に再現可能なように並置し、（ｂ）記録装置の位置を追跡し、かつ（ｃ）記録装置の追跡した位置に従って主体の顎の少なくとも一部の位置データを補正する各工程を含み、そのようにして客体の走査画像と客体の位置データ間の関係を主体の運動時に維持する。この方法において、トラッキングシステムにより追跡可能性を記録装置に付与する工程は、トラッキングシステムにより追跡されるように構成された本体を記録装置に取り付けることにより実施できる。更に、この方法はトラッキングシステムにより追跡可能性をドリルに付与する工程を含んでよく、そのようにして主体の少なくとも一つの歯に対するドリルの位置が決定されてよい。
【００１９】
本発明の他の好適形態によれば、更に、主体の顎の少なくとも一部の位置決定のための記録装置が提供され、この記録装置は、（ａ）画像形成法により識別可能なマーカーを有する一部、および（ｂ）記録装置の三次元位置を決定するために記録装置に連結した追跡可能位置センサを含み、記録装置が主体の顎の少なくとも一部内に取り付けるための少なくとも二つの構成要素部へ分割可能である。好適には、前記構成要素部は主体の口腔内に実施される処置を干渉しないように十分に小さく構成される。更に、マーカーを有する部は好適には記録装置から分離可能であり、かつその構成要素部品の少なくとも一つは主体の口腔内の形状に適合するように構成された副子を含むのが好ましい。
【００２０】
更に、本発明の他の好適形態によれば、客体の走査画像にトラッキングシステムにより得られた客体に関する位置データを相関させるための方法を提供する。この方法は次の（ａ）から（ｅ）の工程を含む。
（ａ）知られた位置に設置された走査画像において視認できるマーカーを有し、かつ記録装置に対して知られた位置に設置された基準トラッキング本体を有する記録装置を提供し、基準トラッキング本体の位置がトラッキングシステムにより追跡され、
（ｂ）マーカーが画像内に視認可能なように記録装置の存在において客体の走査画像を形成し、
（ｃ）トラッキングシステムにより記録装置の位置を決定して、マーカーの場所がトラッキングシステムに知られるようにし、
（ｄ）記録装置と客体間の知られた位置関係により客体に関する位置データを入手し、かつ
（ｅ）客体の走査画像と客体の位置データ間の関係を、走査画像上のマーカーの位置がトラッキングシステムにより知られたマーカーの場所と一致するように、調整する。
【００２１】
この方法において、基準トラッキング本体は記録装置それ自体であってよい。更に、客体は主体の顎の少なくとも一部であってよい。最後に、走査画像は好適にはＣＴス画像またはＭＲＩ画像であってよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１を参照すると、本発明の好適方法および装置の利用を示すための、画像誘導インプラント法を実行するためのシステムの一部を概略的に示す。患者の下顎４の歯は、好適には馬蹄の形態をしかつ主体の歯に対して所定位置で主体の口内に快適に設置するように構成された記録装置０と共に示されている。説明を明瞭にするために、顎は図１において開放しているが、走査工程では、口は記録装置を把持するために一般的には閉鎖する。更に、完全な記録装置が図１に示されているが、実際には、トラッキングが歯科処置時に必要とされる場合には、後述するように治療される歯へのアクセスを容易にするために、単に記録装置の一部が患者の口に収容される。記録装置には連結棒１により基準トラッキング本体３が取り付けられるのが好ましい。基準トラッキング本体内には複数のＬＥＤエミッタ５が設置めされる。ＬＥＤからの光は三次元トラッキングシステムのセンサヘッド２により追跡され、そのようにして歯科処置時に患者の移動をトラッキングシステムにより追従可能にする。好適には特定構成の歯科ドリル６がトラッキングシステムに使用される。ドリル本体またはシャンクは好適には複数のＬＥＤエミッタ７を具備し、その放射線は三次元トラッキングシステムのセンサヘッド２によって追跡され、そのようにして歯科処置時にドリルの移動のトラッキングシステムによる追従を可能にする。
【００２３】
図２を参照すると、図１の記録装置１０の更に詳細な概略図が示されている。患者の歯に対する記録装置の精確な場所は、好適には、歯科分野で周知のごとく、記録装置の接触面１４、または記録装置の副子部１６を主体の歯の形状に適合するように構成することにより達成できる。かかる副子部は典型例として可撓性であるが硬化する前に歯の形状に適合する硬化可能材で構成される。記録装置は、好適には、プラスチック材料で形成され、かつ本体部１８およびカバー部２０と共に製造される。カバー部において、ＣＴ画像上に明瞭に表れる材料で構成された複数のボール２２が所定位置に設置される。金属ボールは特に好適である。記録装置は複数の機械的突起または刻み目２４を、所定の安定した形態で記録ジグ等の他の装置と界面を形成するように、本体周辺に有する。これについては更に後述する。記録装置１０は、更に、ネジ止め取付け先端２６を有し、後述するように、本発明の好適方法を実施するために必要な付属品を支持する取外し自在の棒１がそこに取り付けられている。記録装置は、好適には、中心前部、左後部、および右後部により三部構成される。歯の手術時に、これらの三部は歯科医の作業を干渉しないように取り外され、かつ記録装置はその残部により主体の口内に保持される。最も好ましくは、記録装置は歯科分野で既知の方法により患者の歯に接着剤により接着される副子１６により口内に保持される。副子１６は好適には図２に示されたように、記録装置の右後部、または中心前部または左後部に設置される。
【００２４】
図３を参照すると、図１および２に示されたように、本発明の好適形態による馬蹄形記録装置の概略図が示されている。この記録装置は取付け先端２６へネジ止めされた連結棒３２により取り付けた変形本体３０を有する。この変形本体は、本発明の好適方法により、患者の顎のＣＴスキャンにおける変形の補正もしくは調整を可能にするために使用される。変形本体は記録装置それ自体に使用されるボールのような複数の基準マーカー含み、かつ基準マーカーは走査されたＣＴ画像において精確に認識される材料で形成される。基準マーカーは、ＣＴスキャンで映写されるときに良好な空間および角度差を提供する所定三次元パターンに配置される。変形本体は、好適には、記録装置それ自体の全体的平面に垂直の平面内、概ね歯の平面内にマーカー設置を含む。このことは、ＣＴ顎画像形成に通常使用される画像処理は歯の平面に概ね平行の断面で走査するので重要な特徴であり、かつＣＴ画像内に存在する変形の性質が走査平面に垂直に生じる変形の修正に重要となる。この理由は、記録装置それ自体の基準マーカーが、変形本体に使用する場合と比較して修正が精確でないので、ＣＴ画像変形を修正するためには一般的に使用されないからであるからである。
【００２５】
図４は患者の口のＣＴスキャンまたはＭＲＩスキャンにおける変形の修正に変形本体を使用するのに適した本発明の好適形態による方法のブロック図を示す。この好適方法によれば、ステップ４０で、変形本体３０を取り付けた馬蹄形記録装置は患者の口内へ挿入され、かつ修正位置にしっかりと設置される。ステップ４２で、患者の顎の三次元ＣＴスキャンまたはＭＲＩスキャンが実行される。ステップ４４で、ステップ４２でのＣＴスキャンまたはＭＲＩスキャンから得られた三次元データを処理するためにアルゴリズムが使用される。ステップ４６で、ＣＴスキャンまたはＭＲＩスキャンにおける基準マーカーの相対的位置が計算される。この計算による位置はＣＴスキャンまたはＭＲＩスキャンシステムにより生じるいかなる変形をも含む。ステップ４８で、計算された変形位置は実際に知られたマーカーの相対的位置と比較され、かつステップ５０で、この比較に基づいてＣＴスキャンまたはＭＲＩスキャンのデータは画像変形が所定の許容量よりも大きいために拒絶されるか、または得られたＣＴまたはＭＲＩ画像内の変形を修正するために使用される修正関数を得る。
【００２６】
上記方法はＣＴスキャンまたはＭＲＩスキャンに表れる変形の修正に関して説明されているが、理解されるように、この方法はＣＴまたはＭＲＩ画像に限定されず、他のいずれの適宜形態の三次元画像形成にも同様に利用可能である。この利用により、ＣＴスキャンまたはＭＲＩスキャンに関する説明は三次元走査画像処理の好適例として使用され、かつその方法は他の適宜形態の画像形成に同様に利用可能であることは理解されるであろう。
【００２７】
ＣＴまたはＭＲＩ画像が固有の変形または患者の運動による変形のために上述の方法により修正された後に、先に得られたまたはシステム内に記憶されたＣＴまたはＭＲＩ画像を、実際の治療時の歯科医のドリルおよび患者の歯の位置においてそのスキャナにより得られる情報とを相関させる必要がある。歯科医のドリルおよび患者の歯の両方が運動もしくは移動によりコンスタントに変化するものであってよい。この処置は、図５に示された本発明の他の好適方法により実行される。
【００２８】
図５のステップ６０において、上述のごとくマーカーボールを装備した記録装置１０全体は、患者の顎内の所定位置に設置される。ステップ６２において、患者は、好適にはＣＴまたはＭＲＩ画像形成システムにより走査され、かつそのデータは施行する処置を実行するために歯科医により使用される基本画像ディスプレイとしてトラッキングシステムへ伝送される。この画像データは後にそのシステムによりトラッキングシステムにより得られた位置データと相関される。走査ステップ時に基準マーカーは記録装置内に設置されるので、患者の歯に対するマーカーの位置は記憶された画像データ内で明示される。ステップ６４において、走査されたデータはシステムにより処理され、かつ三次元データがマーカーの位置の精確な局所化を誘導し、かつ更に走査されたデータ内の記録装置の位置を誘導するために利用される。
【００２９】
このようにして、システムは、リアルタイムトラッキングシステムにより観察されるような患者の顎と歯科医のドリルのリアルワールドに関係なく、マーカーの位置に関する情報を含む患者の口の走査画像を記憶する。走査画像データの仮想世界と外科医の追跡による現リアルワールド間を架橋するこのステップは記録処理により達成され、この記録処理において記録装置の位置はその患者と独立に追跡される。図５に示された好適方法によれば、記録処理は特別の記録ジグに記録装置を取り付けることにより達成される。図５のステップ６６において、記録装置の記録ジグへの伝達は患者の口内で画像形成された後に行なわれるが、本発明の好適形態によれば、記録処理は患者の口内での記録装置の画像形成の前または後に行なわれてよい。
【００３０】
図６は、本発明の好適形態により構成され作用する記録ジグ７０の概略図を示す。記録ジグは基準面７２を有し、基準面の上に馬蹄形記録装置１０が再現可能かつ所定方法により設置される。記録ジグ内への記録装置の位置の精度は、好適にはピン７４のアレイにより確保され、ピン７４のアレイは、図２に示されたように、馬蹄形記録装置１０の表面の刻み目２４と境界を形成する。選択的または好適には、馬蹄形記録装置１０が設置ピンを有する場合、記録ジグは適合する刻み目を有する。
【００３１】
記録ジグの上面には複数のＬＥＤ７６が設置されており、ＬＥＤ７６はトラッキングシステムにより記録されるときに記録ジグの位置のためのマーカーとして作用する。記録ジグがトラッキングシステムのセンサヘッド２（図１に図示）の視界内に位置決めされるときに、ＬＥＤから発光される放射線はトラッキングシステム２により確認かつ測定され、それにより記録ジグ７０の位置を明示する。記録装置１０が、記録装置内の基準マーカーと記録ジグ内のＬＥＤマーカー７６間の精確かつ再現可能な空間関係を確実にする方法で、記録ジグに取り付けられるので、トラッキングシステムは記録装置内に基準マーカーの空間的位置、そして記録装置それ自体をトラッキングシステムの基準座標に精確に関係付ける。記録装置の位置は、好適には、対応する特定点へオペレータが接触させる等の手動デジタルスタイラスの使用、そしてそのスタイラス上のエンタキーを手で押すことにより特定点でその座標を入力することにより決定される。しかし、記録ジグの使用は位置記録の更に便利な方法を提供し、オペレータの能力に依存することなく、更に信頼性の高いものにする。採用される特定方法と関係なく患者の口の外側での記録方法の使用は、その記録が歯科外科医ではない技師により簡単に実行できるので、従来記録方法よりも有利である。
【００３２】
図５に戻ると、本発明による画像相関方法のステップ６８において、記録装置１０のカバーは除去され、かつ基準マーカーが現れ、記録装置の本体が患者の口に快適に適合するようにされる。更に、記録装置の本体は部品に分割され、かつ好適には歯科医が作業する歯に容易にアクセスできるような部品のみが使用されている。その部品には図１の形態で示されたような基準トラッキング本体８が取り付けられている。図１は、記録装置の完全構造を示すために記録装置１０の全体が表されている点でこのステップと相違する。基準トラッキング本体３が取り付けられると、記録装置の作動部が患者の口内の修正位置へ挿入され、かつ好適には上述したように、関連する副子によって患者の歯へ取り付けられ、かつ歯科医が計画した処置を開始することができる。トラッキングシステムは基準トラッキング本体３上のＬＥＤマーカー５により発射される放射線を検出し、かつそのようにして記録装置１０の位置、そしてそのようにしてシステム内かつ歯科医により使用されたモニタ上の患者の歯のリアルワールド位置を明示できる。本発明のこの形態の上述の好適方法を使用することにより、それによりトラッキングシステムは、画像が形成されるときに存在する基準マーカーの既知位置によって走査された画像上の歯の位置に関係することことにより、システムはそのようにして図５のステップ６９に示されたように、予め得た画像を患者の歯のリアルタイム位置と相関し、かつ患者の実際の歯の実際の位置において画像をモニタ上に表示できる。手術時の患者の運動はトラッキングシステムにより追従され、かつモニタ画像はしかるべく修正される。シャンク上でＬＥＤマーカー７によってリアルタイムで追跡されるドリル位置は、そのようにして空間的かつ角度的に高い精度で、かつ患者の運動による不精確さを心配することなく、患者の歯のモニタ上の画像へ重ねて表示され得る。
【００３３】
本発明の他の好適形態によれば、記録処理は、記録装置に取り付けた基準トラッキング本体によって、記録装置の位置、そして関連する基準マーカーの位置を直接的に決定することにより達成できる。図１においてアイテム３として示された基準トラッキング本体は、これまでは、歯科処置時に患者の運動を追跡するために使用するものとして開示されている。その結果、従来技術において、そして本発明のここに記載の形態において、患者に不等に負担にならないように、軽量構造を有するものとして示されている。その機能は単一処置コース時に患者の顎の相対的運動を追跡することであるので、再現可能および反復可能な方法で記録装置に取り付ける必要はなく、かつその連結は緩くかつ不等に堅くない。しかし、記録処理にそれを使用するには、記録装置に対する基準トラッキング本体の位置は限定的に固定されるべきであり、そのようにして記録処理は有意義に達成できる。これは、図１に示された連結手段よりも頑丈な連結手段を含み、この連結手段は患者に不快感を与えるものであってよい。ただし、基準トラッキング本体を記録装置へ取り付けるために軽量であるが、反復性および堅固な固定方法の採用は、基準トラッキング本体の追跡位置に対する基準マーカーの位置の直接的参照によって、分離記録処置を過剰にする。実際に、参照手続きは記録装置および基準トラッキング本体の製造工程時にのみ一回行なわれ、それによりそれらは所定かつ固定した相互に共通した性質を付与される。本発明の好適形態によれば、基準トラッキング本体は分離の堅く取り付けられる部品である必要はないが、記録装置へ組み立てることができ、基準トラッキング本体は記録装置の一体部と考えられてよく、またはその逆の関係であってよい。
【００３４】
本発明の上述の好適形態は、歯科医による画像誘導移植準備の実施のために予め形成したＣＴまたはＭＲＩ画像をリアルライフ状況に相関させる見地で説明したが、本発明はこの利用に限定されないことが理解されるべきである。上述の方法および装置は、その処理を行なうために使用されることと関係ないシステムによって予め画像形成された主体に関する医学または工業の他の分野のリアルタイム処理に同様に利用できる。
【００３５】
当業者には本発明がここに記載の特定形態に限定されないことが理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は上述の種々の特徴の組み合わせ、および上述の説明を読んだ当業者が想起しかつ従来技術に存在しないそれらの変形、改良を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による好適方法および装置の利用を示すための、画像誘導インプラント法を行なうためのシステムの一部の概略図である。
【図２】本発明による方法の好適形態に使用される図１の馬蹄形態の記録装置の拡大概略図である。
【図３】患者の顎のＣＴスキャンにおける変形の補正方法を可能にするために、取り付けた変形本体を有する図１の馬蹄形記録装置の概略図である。
【図４】患者の口のＣＴスキャン内の変形を修正するために変形本体を使用するのに適した本発明の好適形態による方法のブロック図である。
【図５】先に得たＣＴ画像と、歯科医のドリルおよび患者の歯の位置のスキャナによりリアルタイムで生じた空間的情報とを相関させるのに適した、本発明の好適形態による方法の工程を示すブロック図である。
【図６】図５のブロック図に示された方法を実行するために利用される、本発明の好適形態により機能し構成された記録ジグの概略図である。
【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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