JP2011072573A - デンタルｘ線による歯周病管理支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】 デンタルＸ線の撮影画像を利用した方法で歯周病の症状変化の予測や現況についての管理を支援するシステムを提供すること。
【構成】
デンタルＸ線を利用した歯周病を管理するシステムにおいて、前記デンタルＸ線写真の撮影画像から、体積指標、表面積指標、１次モーメント指標、又は２次モーメント指標の何れか１個又は複数個の指標を求めて歯周病患者の重症度を決定し、歯周病患者を管理することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、デンタルＸ線による歯周病管理に関するものである。更に、詳細には、細菌によって引き起こされる歯周病の管理における支援システムに関する。

歯周病は歯の周囲、即ち、歯茎（歯肉）、歯槽骨、歯根膜、歯茎の下のセメント質部分に起こる病気をいう。しかし、一般的には歯の回りに起こる炎症性の病気を指し、これが患者の９割以上を占めている。したがって、一般的な歯周病はプロフィロモナス・ギンジバリス等の細菌によって引き起こされる。本願発明も主に一般的な歯周病を対象としている。以下では、一般的な歯周病を「歯周病」と呼び、それ以外の歯周病については特別な歯周病と呼ぶことにする。

図１１は一般的な歯周病の症状の進行経過を示す。図１１において、図（Ａ）は軽傷の場合を示し、歯肉（５１）が赤く腫れ、歯根膜（５２）が破れ、歯（５３）と歯茎（５４）の間がはがれてできたポケット（５５）から血や膿が出て、歯槽骨（５６）が溶け始めた状態である。図（Ｂ）は中等症の場合を示し、ポケット５５が更に深くなり、歯槽骨５６の溶解もすすんで歯がぐらつき始める。なお、歯肉が下がるので歯が伸びてみえる。図（Ｃ）は更に症状が進んだ重症の場合を示し、この場合は歯槽骨が半分くらいに減り、歯根が露出して、ぐらつきも増し、歯根に冷水がしみるようになる。図（Ｄ）は最重症の場合で、歯槽骨が４分の１位に減り、ぐらつきもひどくなる。放っておくと自然に抜け落ち、ポケットからの血や膿もひどくなる。

歯周病の治療を開始するに当たっては、先ず現在の症状がどの程度進んでおり、その後にどのような症状に至るかを診断しなければならない。診断法としては、現在までに種々の方法の開発が行われてきた。即ち、現在の主な診断法は、プロービングに依る診断法、デンタルＸ線を利用した診断法、細菌検査を利用した診断法である。更に、診断に当たっては、歯根と歯槽骨の形態の個人的差異や歯の咬み合わせの個人的差異等も考慮する必要がある。

プロービング診断法は、歯骨面と歯周組織との間にできたポケットにプローブ（検査用針）を挿入しながら症状の状況を探る方法で、最も簡便な方法であり、症状の全ての段階に適用できる点で優れている。しかし、診査結果は術者の技術レベルにより異なり診査結果も異なること、及び、特に重症の場合は、プローブが神経を刺激して患者に苦痛を与えるという欠点がある。
デンタルＸ線を利用する方法は、歯と歯周組織（３次元）に照射Ｘ線を主線方向から透過させ、フィルム（平面）に投影した写真から骨レベルと歯槽骨の外形を把握し、診断する方法である。骨レベルと歯槽骨の外形が投影写真から動揺に対する抵抗がプロービング法に比べてより正確に読みとれる点では優れている。しかし、ポケットのできた初期の段階では利用できないことや頻繁に利用できないという欠点がある。
また、細菌検査を利用する方法は、歯周炎の原因菌を検査して歯周疾患の活動性・進行性を診断する方法である。即ち、菌種の違いによって病原性の強さが異なると考えられており、菌種を特定して活動性を判断する。

以上に説明したように、従来の診断方法は、１個の診断方法のみで歯周病の初期症状から末期症状まで全ての症状に適用できる方法はなく、また、１個の診断方法のみでは正確に診断できないという欠点があった。従って、従来は上記の方法を適宜に組み合わせて診断が行われてきた。しかし、複数の診断方法を同時に採用すると歯周病の症状変化の予測や現況についての管理が複雑になるという問題があった。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、デンタルＸ線の撮影画像を利用した方法を中心として他の方法を組み合わせた方法で歯周病の症状変化の予測や現況についての管理を支援するシステムを提供することを課題とする。

本発明は上記の課題を解決するための手段として以下の構成を採用している。即ち、
請求項１に記載の発明は、デンタルＸ線を利用した歯周病を管理するシステムにおいて、前記デンタルＸ線写真の撮影画像から、体積指標、表面積指標、１次モーメント指標、又は２次モーメント指標の何れか１個又は複数個の指標を求めて歯周病患者の重症度を決定し、歯周病患者を管理することを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記体積指標は現在の歯を支持する歯根体積を正常な歯の歯根体積で基準化した値であることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記表面積指標は現在の歯を支持する歯根部の表面積を正常な歯の歯根部の表面積で基準化した値であることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記１次モーメント指標は現在の歯を支持する歯根部の中心断面積に対する根尖を通る水平軸の回りの１次モーメントを正常な歯の歯根部の根尖を通る水平軸の回りの１次モーメントで基準化した値であることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記２次モーメント指標は現在の歯を支持する歯根部の中心断面積に対する根尖を通る水平軸の回りの２次モーメントを正常な歯の歯根部の根尖を通る水平軸の回りの２次モーメントで基準化した値であることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れか１に記載の発明において、デンタルＸ線を利用した歯周病の重症度の判定とプロービング診断法による歯周病の重症度の判定とを併用して歯周病を管理することを特徴としている。

請求項１〜請求項５の何れか１に記載の発明によれば、前記デンタルＸ線写真の撮影画像から指標を求めることにより、有る程度進行した一般的な歯周病患者の重症度を決定できるという効果が得られる。又、請求項６に記載の発明によれば、一般的な歯周病患者に対してほぼ全ての場合に歯周病患者の重症度が決定できるために歯周病の管理が容易になるという効果が得られる。

図１は本実施形態に使用する装置を示す。図１において、１１はデンタルＸ線撮影装置で歯周病患者の患部を撮影する。下の図は下側の歯の撮影画像の例Ｂを示す。計算機（ＰＣ）１２は撮影画像Ｂのデータを取り込んで表示装置１３に表示させる。表示装置１３で表示された撮影画像Ｂの歯頸部、根尖、歯槽骨頂部を決定し、ライトペン１４によって撮影画像Ｂ上に指示する。ライトペン１４の代わりにカーソルで指示してもよい。

以下に、歯頸部、根尖、歯槽骨頂部、を検出する動作を説明する。
図２において、ステップＳ１では、患者の歯のレントゲン写真２３を画像表示装置１３に表示する（図１参照）。ステップＳ２〜Ｓ４では、歯頸部、根尖、歯槽骨頂部、を検出する。なお、レントゲン写真では、歯槽骨は撮影されるが、歯茎はほとんど撮影されない。歯は歯槽骨と歯茎（歯肉）で支持されており、健康な歯では歯頸部と歯茎頂部が一致し、歯茎は歯頸部まで密着し、歯を支持している。歯周病の歯では歯茎が歯から剥離しポケットが生成され、歯茎頂部からポケットの底部までは歯を支持できない。同時に歯茎頂部は歯頸部よりも低下し、歯周病が進行すると歯槽骨も溶けだし、歯槽骨、歯茎ともに歯の支持力が低下していく。

レントゲン写真から歯茎の検出できないので、本発明では、レントゲン写真では根尖、歯槽骨頂部を検出し、根尖から歯槽骨頂部までの歯根部分が歯を支持する部分と考える。全体の輪郭形状から歯槽骨頂部を検出する。図２（Ａ）において、ステップＳ２で歯頸部より上方の適当と思われる点６１をカーソル等で指示すると、ＰＣ１２に予め組み込まれたプログラムにより、近傍の歯（白い部分）と背景（黒い部分）の境界を探しながら図２（Ｂ）に示す輪郭線７１のように追跡し、歯頸部６３、根尖６４、歯槽骨頂部６６を通過する輪郭線７１の候補が表示される。輪郭線７１の最下点の根尖６４と歯槽骨頂部６６を指示する。指示された輪郭線の候補が妥当であると判断した場合は歯頸部６３を指示点６１に近い輪郭線７１の変曲点として決定する。指示決定した歯頸部６３、根尖６４、歯槽骨頂部６６が不適当と判定した場合は改めて指示点６１を指定するか、又は、輪郭線を操作者が手直しして決定してもよい。また、左右の歯頸部、歯槽骨頂部の高さ位置が異なるときは、各々の平均値を採用して歯の両側に歯頸部、歯槽骨頂部を位置するように配置し直しても良い。

検出された歯頸部、根尖、歯槽骨頂部を利用して以下の指標を計算する。ここでは指標として体積指標、表面積指標、１次モーメント指標、２次モーメント指標とする。なお、以下の計算において、検出された歯頸部のｙ座標をｙｈとし、根尖のｙ座標をｙｋとし、歯周病の進行中の現時点における歯槽骨頂部のｙ座標をｙｃとする。
＜体積指標＞
体積指標は現在の歯を支持する歯根体積Ｖｃを健康（正常）であった時の歯頸部６３から根尖６４までの歯部分６９の歯根体積Ｖｏで除して基準化した数値
Ｋｖ＝Ｖｃ／Ｖｏ と定義する。
実際には、体積Ｖｃ、Ｖｏは以下のようにして求める。図２（Ｂ）に示すようにＸ軸、Ｙ軸を導入し、輪郭線７１の一方の輪郭の各点７２から他方の輪郭に向けてく水平線７４を引き、交差する位置７３までの長さ７４を直径とする円の面積を計算し、これをＹ軸方向に積分する。即ち、歯の各断面を円と仮定する。点７２の座標を（ｘ１、ｙ１）とし、水平線が交差する位置７３の座標を（ｘ２、ｙ１）とすると、体積Ｖｏ、Ｖｃは図４の（１ａ）式〜（１ｃ）式の様に表現される。（１ａ）式及び（１ｂ）式１において、ｘ＝（ｘ２−ｘ１）／２ で、ｘ１，ｘ２はｙ１の関数ｘ１（ｙ１）、ｘ２（ｙ１）である。また、ｙ１はｙ軸の座標を示す変数で、体積Ｖｏを求める場合は、根尖６４（座標ｙｋ）から歯頸部６３（座標ｙｈ）までの区間（ｙｈ、ｙｋ）の積分値をとる。体積Ｖｃを求める場合は、根尖６４（座標ｙｋ）から歯槽骨頂部６６（座標ｙｃ）までの区間（ｙｃ、ｙｋ）の積分値をとる。数式１に定義したＶｏに対するＶｃの比を求めて体積指標Ｋｖとする。従って、体積Ｖｏ、Ｖｃ及び体積指標Ｋｖは数式１の（１ａ）〜（１ｃ）式の様に表される。なお、正常な歯では歯槽骨頂部６６は歯頸部６３と一致していると仮定して体積Ｖｏを求める。また、その他の指標を求める際にも同様に仮定している。

図３は、歯根部の形状を簡略化した図を示す。（１ａ）式及び（１ｂ）式の計算を簡単にする。図３に示すように、根尖６４を原点（ｙｋ＝０）とし、歯根部をｙ軸に対して対象で、途中で勾配が変化する倒立円錐を接続した形状と見なして計算を行う。即ち、輪郭線７１の根尖６４に近い変曲点８４を求め、この変曲点の上方と下方で勾配を変化させる。変曲点８４のｙ座標８５（座標ｙｓとする）、直径８６とし、歯頸部６３のｙ座標８２、直径８３、及び歯槽骨頂部８６のｙ座標１０１、直径１０２を求める。これらの計測値から歯頸部Ａの座標を（ｒａ、ｈａ）、歯槽骨頂部Ｂの座標（ｒｂ、ｈｂ）、変曲点Ｃの座標（ｒｃ、ｈｃ）を決定し、直線（Ａ、Ｃ）を ｙ＝ｂ・ｘ＋ｃ とし、直線（Ｃ，Ｏ）を ｙ＝ａ・ｘ として、係数ａ、ｂ、ｃを決定する。なお、ｈａ＝ｙｈ−ｙｋ；ｈｂ＝ｙｃ−ｙｋ；ｈｃ＝ｙｓ−ｙｋ である。座標（ｒａ、ｈａ）、座標（ｒｂ、ｈｂ）、座標（ｒｃ、ｈｃ）は計測値である。これにより、数式１に定義したＶｏに対するＶｃの比を求めて体積指標Ｋｖとする。

なお、上記の指標の計算では、指標の有効性を検証するための簡略化した計算方法を示した。しかし、実際の歯は図２（Ｂ）のような形状であるので、水平線で切断した断面は円と仮定し、薄い円板が積層されたものとして計算した方がよい。けだし、計算機で輪郭追跡しながら容易に計算を実行でき、しかも精度も高い。以下に述べる他の指標についても同様である。

＜表面積指標＞
表面積指標は、現在の歯を支持する歯根の表面積Ｓｃを健康（正常）であった時の歯頸部６３から根尖６４までの歯部分６９の歯根表面積Ｓｏで除して基準化した数値
Ｋｓ＝Ｓｃ／Ｓｏ と定義する。従って、体積Ｓｏ、Ｓｃ及び体積指標Ｋｖは数式２の（２ａ）〜（２ｃ）式の様に表される。
実際には、表面積Ｓｃ、Ｓｏは、図３に示す近似形状を採用し、以下のようにして求める。図２（Ｂ）に示すようにＸ軸、Ｙ軸を導入し、輪郭線７１の一方の輪郭の各点７２から他方の輪郭に向けてく水平線７４を引き、交差する位置７３までの長さ７４を直径とする微小円錐部分の表面積ｄＳを計算し、これをＹ軸方向に積分する。即ち、歯の各断面を円と仮定する。点７２の座標を（ｘ１、ｙ１）とし、水平線が交差する位置７３の座標を（ｘ２、ｙ１）とすると、円錐部分の微小表面積ΔＳは、
ΔＳ＝２π・ｘ・√｛（ｄｘ）＊＊２＋（ｄｙ）＊＊２｝
＝２・π・ｘ・√｛１＋（ｄｘ／ｄｙ）＊＊２｝・ｄｙ となる。
ただし、ｘ＝（ｘ２−ｘ１）／２ とする。 なお、記号｛＊＊｝はべき乗を示し、記号｛・｝は乗算を示し、記号｛／｝は割算を示す。

＜１次モーメント指標＞
１次モーメント指標は、現在の歯を支持する歯根部の中心断面積（ｙ軸を通る断面積）に対する根尖６４を通るｘ軸に関する１次モーメントＭｃを健康（正常）であった時の歯頸部６３から根尖６４までの歯根部６９の中心断面に対する根尖６４を通るｘ軸に関する１次モーメントＭｏで除して基準化した数値 Ｋｍ＝Ｍｃ／Ｍｏ と定義する。即ち、歯根部の揺動に対する抵抗モーメントの大きさは歯根部の断面の直径に比例すると考えた指標である。従って、１次モーメントＭｃ、Ｍｏ及び１次モーメント指標Ｋｍは数式３の（３ａ）式〜（３ｃ）式のように表現される。
１次モーメント指標も、同様に図３に示す近似形状を採用して求める。

＜２次モーメント指標＞
２次モーメント指標は、現在の歯を支持する歯根部の水平断面積に対する根尖６４を通るｘ軸に関する１次モーメントＷｃを健康（正常）であった時の歯頸部６３から根尖６４までの歯根部６９の水平断面の断面積に対する根尖６４を通るｘ軸に関する１次モーメントＷｏで除して基準化した数値 Ｗｍ＝Ｗｃ／Ｗｏ と定義する。即ち、１次モーメント指標が直径に対する抵抗モーメントとしているのに対して、２次モーメント指標は断面積に対する抵抗モーメントとして、直径の大きな部分の抵抗モーメントを強調している。同様に、２次モーメントＷｃ、Ｗｏ及び２次モーメント指標Ｋｗは数式４の（４ａ）式〜（４ｃ）式のように表現される。
２次モーメント指標も、同様に図３に示す近似形状を採用して求める。

以下に、図１０を利用して、歯周病の重症度の変化と各指標の値の変化の関係を求める。図１０は（Ａ）軽症の場合、（Ｂ）中等症の場合、（Ｃ）重症の場合、（Ｄ）最重症の場合を示している。この各場合について前記した指標の指標値を求める。なお、指標の指数値は何れも、図３で示した近似形状（模式図）を使用して計算を簡略化している。図１０（Ａ）〜（Ｄ）の場合について図３に示す点Ａ、点Ｂ、点Ｃの座標を図４〜図７から読みとり、計測データとして表１に示す。なお、表１では、歯の高さ８１を２０ｍｍとして、これを基準とした数値を示している。次に、この計測データを利用して各ケースにおける各指標を求めるデータＶｏ，Ｖｃ；Ｓｏ、Ｓｃ；Ｍｏ，Ｍｃ；Ｗｏ、Ｗｃを、計算により求めた値を表２に示す。更に計算値から各ケースの指標値を求めて表３に示す。

図１０は表３の指標値と歯周病の重症度との関係を示すグラフである。図１０では横軸に正常を原点にとり、軽症、中等症、重症、最重症を等間隔に配置し、縦軸に指標値をとっている。図１０から理解できるように、この場合は２次モーメントの指標Ｋｗは略直線上に配置され、最も好適であると判断される。又、他の指標、体積指標Ｋｖ、表面積指標Ｋｓ、又は、１次モーメント指標Ｋｍを採用した場合でも一意的に重症度が決定できる。従って、本実施形態で提案している何れの指標も単独で歯周病の重症度を決定する指標として有効であると判断される。しかし、複数（２個以上）の指標を利用すれば計算ミス等の誤りを防止できる。また、プロービング診断法と指標を同時に使用する場合はプロービング診断の重症度に関する判断ミスを訂正することができる。

以上のことから有る程度症状が進行した歯周病に対しては上記指標をパラメータとして歯周病の管理が可能になるという効果が得られる。又、デンタルＸ線を利用できない歯周病の患者、例えば、症状が図１０の軽症度前後の患者に対してはプロービング診断法によって、医師が適宜重症度を決定するようにすれば、全ての歯周病患者の管理が可能になる。また、軽症の患者の場合はプロービングによる診断でも患者に大きな苦痛を与えないことから、上記実施形態で提案する指標と合わせて利用すれば、患者に大きな苦痛を与えないで歯周病の管理が可能になるという効果が得られる。

以上本発明の実施形態を図面に基づいて詳述してきたが、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。本発明の技術的範囲はあくまでも特許請求の範囲に記載された内容に依って決定される。また、歯周病原菌以外の原因による歯周病患者、例えば、奇形のように発生時から形状が異常な場合や腫瘍による場合には予めこれらに対する治療をした後に歯周病原菌による歯周病患者に対して本発明を適用することが可能である。

本実施形態の装置構成を示す。 レントゲン写真から歯頚部、歯槽骨頂部等の点を求める手順を示す。 計算を簡略化するための図である。 軽症の場合の歯の構成を示す。 中等症の場合の歯の構成を示す。 重症の場合の歯の構成を示す。 最重症の場合の歯の構成を示す。 表１は軽症〜最重症までの計測値を示し、表２は指標を求めるための計算データを示す。 指標値の表を示す。 指標値のグラフを示す。 （Ａ）〜（Ｄ）歯周病の重症化する経過を示す。

１１ デンタルＸ線撮影装置
１２ 計算機
１３ 表示装置
１４ ライトペン、カーソル
６３ 歯頚部
６４ 根尖
６６ 歯槽骨頂部

Claims (6)

1. デンタルＸ線を利用した歯周病を管理するシステムにおいて、前記デンタルＸ線写真の撮影画像から、体積指標、表面積指標、１次モーメント指標、又は２次モーメント指標の何れか１個又は複数個の指標を求めて歯周病患者の重症度を決定し、歯周病患者を管理することを特徴とする歯周病の管理支援システム。
2. 前記体積指標は現在の歯を支持する歯根体積を正常な歯の歯根体積で基準化した値であることを特徴とする請求項１の歯周病の管理支援システム。
3. 前記表面積指標は現在の歯を支持する歯根部の表面積を正常な歯の歯根部の表面積で基準化した値であることを特徴とする請求項１の歯周病の管理支援システム。
4. 前記１次モーメント指標は現在の歯を支持する歯根部の中心断面積に対する根尖を通る水平軸の回りの１次モーメントを正常な歯の歯根部の根尖を通る水平軸の回りの１次モーメントで基準化した値であることを特徴とする請求項１の歯周病の管理支援システム。
5. 前記２次モーメント指標は現在の歯を支持する歯根部の中心断面積に対する根尖を通る水平軸の回りの２次モーメントを正常な歯の歯根部の根尖を通る水平軸の回りの２次モーメントで基準化した値であることを特徴とする請求項１の歯周病の管理支援システム。
6. デンタルＸ線を利用した歯周病の重症度の判定とプロービング診断法による歯周病の重症度の判定とを併用して歯周病を管理することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１に記載の歯周病の管理支援システム。