JP2011501991A - インプラントプランニング用の断層撮影 - Google Patents

Abstract

ボリュームデータのセットから生成される断層画像を形成して提示する方法であって、ボリュームデータが、トモグラフィック撮影装置によって、たとえば「コーンビームＣＴ」装置によって、撮影されており、かつ患者の顎領域を表し、ボリュームデータに、顎内へ取り付けるべき、かつインプラント軸を有するインプラントの位置を記述するプランニングデータが対応づけられ、パノラマカーブまたはパノラマ面に適合された、互いに対して直角のベクトルｕ、ｖ、ｗによって形成される座標システムが定められ、断層画像を形成して提示するために、プランニングデータによって記述されるインプラントと交わる表示平面が選択され、第１の場合において、ｖ−ベクトルがパノラマ面および／またはパノラマカーブ上に直交し、かつ基準点においてインプラント軸と交わり、基準点が座標システムの原点として選択され、基準点を通るｗ−ベクトルが次のように、すなわちインプラント軸がｖ、ｗ−平面内に位置するように、傾けられ、ｖ、ｗ−平面が第１のベース平面を形成し、かつ第１のベース平面に対して平行な表示平面が選択され、第２の場合において、ｕ−ベクトルが基準点においてインプラント軸と交わり、かつ基準点からパノラマカーブへ垂直におろした点でパノラマカーブに接する接線に対して平行であって、座標システムのｗ−ベクトルが次のように、すなわちインプラント軸がｕ、ｗ−平面内に位置するように、傾けられ、ｕ、ｗ−平面が第２のベース平面を形成し、かつ第２のベース平面に対して平行な表示平面が選択される。

Description

本発明は、ボリュームデータのセットから生成される断層画像を形成して提示する方法に関するものであって、その場合にボリュームデータは、トモグラフィック撮影装置、たとえば「コーンビームＣＴ」装置によって撮影され、かつ患者の顎領域を表し、その場合にボリュームデータに、顎内に挿入すべき、インプラント軸を有するインプラントの位置を記述する、プランニングデータが対応づけられ、その場合にパノラマカーブに適合された座標システムが定められ、その座標システムは、互いに対して直角となるベクトルｕ、ｖ、ｗによって形成され、その場合に断層画像を形成して提示するために、プランニングデータによって記述されるインプラントを切断する表示平面が選択される。

歯インプラントを挿入する際に、十分な保持を保証するために、かつその場合に周囲の解剖学的構造をできる限り大事にするために、顎骨内の未来のインプラントの位置が、極めて重要である。これを正確に定めるために、先だって、ボリュームデータにおけるバーチャルプランニングが行われ、それに基づいてプランニングデータが生じる。インプラントのプランニングが終了した後に、これを実際に具体化しなければならない。

手術する医師にとって、実際的な具体化を可能にするために、たとえばプランニングデータを用いてドリル治具を形成することができ、それがその後、処置の際に然るべき顎領域上に取り付けられて、孔を形成する場合に医師の自由度を制限する。この種のドリル治具の形成は、比較的煩雑であるので、医師はしばしば、プランニングから生成された、彼に与えられた断面画像を用いてドリリングを「フリーハンド」で行う決心をする。その場合に彼はまず、特に、彼に必要な概観を形成する、パノラマプロジェクションにおいて自らを方向付けすることを好む。

しかし、フリーハンドで手術する場合に、医師に、解剖学的構造とその中に挿入すべきインプラントのできる限り正確な表示が提供されなければならない。そのために、一方では、医師に、グローバルな直角（ｘ、ｙ、ｚ）座標システムにおいて方向づけされた断面を提示する表示が知られている。しかし、主要軸の１つに沿った個々の層は、インプラントの位置を良好に判断できるようにするためには、少なすぎる情報しか含んでいない。インプラントを有する解剖学的構造のボリューメトリックな３−Ｄ図は、互いに対するインプラントの方向付けの比較的良好な見積りを提供するが、医師にとって、骨や神経管に対するインプラントの位置は、大まかにしかわからない。

表示を改良するために、顎の湾曲した解剖学的構造に合わせられた座標システムが導入された。この解剖学的に適合された座標システム（ｐ、ｑ、ｒ）のｐ−座標は、前もって定められたパノラマカーブに沿った顎のカーブ形状の推移に従う。ｒ−座標は、（ｘ、ｙ、ｚ）座標の垂直のｚ−座標に相当するが、ｑ−座標は、ｐとｒ上に垂直に立つ。パノラマカーブに対して垂直に延びる、トランスバーサル断面図（ＴＳＡ）から、頬−口方向におけるインプラントの傾斜を判断することができる。パノラマカーブに対して接線状に延びる、ラテラルの断面図（ＬＳＡ）からは、近−遠方向におけるインプラントの傾斜を判断することができる。

しかし、既知のやり方において問題なのは、プランニングされたインプラントの位置の判定であって、その位置は、近−遠方向にも、頬−口方向にも傾いている。もっとも頻繁に生じる、このような場合において、それぞれ、トランスバーサル（ラテラル）層内でインプラントの斜めの切断面しか見えない。他の欠点は、斜めの切断面によって、ｐ−座標（ｑ−座標）に基づくトランスバーサル（ラテラル）層の可能な位置のどれも、重要な位置を持たないことである。この事実に、インプラントのためのｐ−座標（ｑ−座標）に基づくトランスバーサル（ラテラル）断面の列が医師に提示されることによって、対処されることが多い。

本発明の課題は、簡単に具体化され、かつ処置する医師にとって、周囲の顎の解剖学的構造に比較して、計画されたインプラントないしその侵入通路の説得力のある表示を保証する、この種の概念に基づく方法を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の方法によって、解決される。特に好ましい実施形態が、下位請求項に記載されている。

本発明の基本理念は、座標システムを次のように、すなわち医師に顎を通る説得力のある断層画像を提示することができるように、変換することにあって、その断層画像は、一方で、パノラマカーブに、あるいは場合によってはパノラマ面において方向付けされ、他方では、対称軸を形成するインプラント軸に対して平行である。方法を具体化するために、その他においては垂直に方向づけされたトランスバーサルまたはラテラルの層が、計画されたインプラントの位置に適合するように傾けられるので、インプラント軸がこれら２つの層内に来る。その場合に本発明の基礎となる構造の重要な点は、２つの層が互いに独立して傾けられることである。このようにして、医師にとって、彼のもとにある２つの図からインプラントの全横断面が明らかになることである。その場合に本発明は、本質的に、特に円筒状のインプラントにおいてそうであるように、インプラントがインプラント軸として対称軸を有していることに基づいている。

本発明の重要な点は、軸ｕ、ｖ、ｗに基づく座標システムの導入である。（ｘ、ｙ、ｚ）−システムは、グローバルな、顎に適合されないデカルト座標システムであって、その原点はいずれかの空間内に、たとえば頭部の中央に位置し、その場合にｚ−軸は垂直のボディ軸に相当し、（ｘ−ｙ）−平面は、ボディを水平に切断するが、（ｕ、ｖ、ｗ）−システムはローカルな、顎に適合された座標システムである。その場合に「ローカル」というのは、（ｕ、ｖ、ｗ）−システムが常に基準点に関して定義されることを意味している。唯一のグローバルな（ｘ、ｙ、ｚ）−システムと唯一のグローバルな（ｐ、ｑ、ｒ）−システムしか存在しないが、無数の数の（ｕ、ｖ、ｗ）−システムが存在し、すなわち各基準点について１つ存在する。この（ｕ、ｖ、ｗ）−座標システムの原点は、基準点に位置し、従ってどこかの空間内に、特にインプラント軸上のどこかに位置する。その場合にｕ−軸は、基準点を通る、基準点からパノラマカーブに垂直におろした点における接線に相当し、ｖ−軸は、基準点を通るパノラマカーブに対する直交線に相当する。ｗ−軸は、ｚ−軸に相当する。

その他、ターミノロジーについて付言すると、トランスバーサル層は、パノラマカーブと直交するように交わり、ラテラル層は、パノラマカーブに対して接線状に延びる。

本発明によれば、トランスバーサル層がｖ−軸を中心に、ないしはラテラル層がｕ−軸を中心に傾けられるので、層の表示が−好ましくはそうであるように−水平のベース平面と垂直のボディ軸とを有する、患者に相当する座標システム内で表示される場合に、それに対して垂直の頬−口の傾きないし近−遠の傾きが、インプラント軸と層の内部の垂直線との間の角度として認識可能である。極めて一般的に、本発明に基づくやり方は、プランニングを具体化する場合だけでなく、インプラントのプランニング自体においても、助けになる。というのは、この種の表示から特に良好に、周囲の解剖学的構造に比較してインプラントがどのように配置されているか、が見られるからである。従って、インプラントがクリティカルな領域内へ侵入するような、万一のプランニングエラーが、従来よりもずっとよく回避される。

本発明によれば、適合は、コンピュータによって自動的に実施され、そのコンピュータは具体化する場合に次のステップを実施し、その場合にトランスバーサルおよび／またはラテラル層が表示されるべきか、が区別される：第１の場合においては、まず、パノラマカーブまたはパノラマ面に直交する、インプラント軸と交わるｖ軸が構築され、その場合に交点が基準点を形成し、垂直に隆起するパノラマカーブによってパノラマ面が形成される多くの場合においては、パノラマカーブがｖ軸を構築するための基準位置を形成するか、パノラマ面が形成するかに関係なく、同じ結果になる。差を形成するのは、垂直方向に反りを有するパノラマ面である。このようにインプラント軸上に構築された基準点が、座標システムの原点として選択される。そして、基準点を通って延びるｗ−軸が次のように、すなわちインプラント軸がｖ、ｗ−平面内に位置するように、定められる。従って、第１のベース平面を形成するｖ、ｗ−平面は、ｖ軸を中心に所定程度回転される。表示平面として、この第１のベース平面あるいはそれに対して平行な平面が、モニタ上で医師に表示される。補足的に、あるいは「リポート」の枠内で、出力は、たとえばプリンタを介して行われる。

インプラント軸に従って傾けられた、このトランスバーサル断面を用いて、医師は、顎内のインプラントの位置を最適に認識することができる。その場合に、断面がボディに関する水平に関して表示され、それによって医師にインプラントの傾き角度がわかると、効果的である。複数のトランスバーサル表示が求められる場合には、これらは、たとえば共通の全体像上に表示することができる。しかし医師にとっては、特に中央の表示平面が特別に興味深い。この「インプラントに方向付けされたＴＳＡ」内で、インプラントの頬−口の傾斜が、良く見える。その代わりに、モニタ上のインタラクティブな表示も存在し、表示平面をインタラクティブにパラレルにシフトさせることができる。

第２のベース平面は、基準点においてインプラント軸と交わる、パノラマカーブに接する接線に対して平行な、ｕ軸が求められることによって、構築することができ、その場合に接線は、特に、基準点からパノラマカーブへ下ろした垂直線の交点を通って延びる。座標システムのｗ−軸は、インプラント軸がｕ、ｗ−平面内に位置するように、定められる。従って、第２のベース平面を形成する、ｕ、ｗ−平面は、ｕ軸を中心に回転される。表示平面として医師に、この第２のベース平面またはそれに対して平行な平面が提示される。

このように傾けられたラテラル断面を用いて、医師は、隣接する歯に比較してインプラントの位置を特に良好に認識することができる。この「インプラントに方向づけされたＬＳＡ」内で、インプラントの近−遠の傾斜が良好に認識可能である。上ですでに示唆したように、ここでも、たとえば１つまたは複数のＴＳＡを少なくとも１つのＬＳＡと共に共通の１つの画像内で医師に表示することができる。この共通の画像内で、上面図も表示することができる。その場合に、光景をモニタおよび／またはプリンタ上に表示し、その中でそれぞれの切断線を他の表示平面と共に表示すると、効果的である。ＴＳＡと同様に、ＬＳＡにおいても、モニタ上のインタラクティブな表示が存在し、表示平面をインタラクティブにパラレルにシフトさせることができる。

医師に、インプラント軸を中心に表示を回転させる可能性を与えると、効果的な場合もある。インプラント軸を中心とする回転は、インタラクティブな表示の文脈において、本発明の重要な視点である。すなわち、医師は、たとえばエンドコントロールの枠内で、表示平面を一度インプラント軸を中心に完全に回転させることができ、それによってインプラントが実際にすべての方向において、従ってパノラマカーブに対して直交する方向と接線状の、際だった２つの方向だけでなく、骨内に良好に取り付けられる。

本発明によれば、インプラント軸を中心とする回転を行うことができ、その場合に参照システムに関する傾き角度は、常に認識可能であり続ける。そのために、軸ｕとｖは、−表示平面をインプラント軸内へ傾ける前に−軸ｗを中心に所望の回転角度だけ回動される。その場合に、傾き角度を認識する利点は、容易に移動するインプラントの欠点を、著しく凌駕する。インプラントが、たとえばＴＳＡ内で１０°傾けられ、ＬＳＡ内で２０°傾けられる場合に、インプラントは、ＴＳＡからＬＳＡへ回転する間に、容易に１０°から２０°へ傾く。

それとは異なり、構築の最後において、インプラントが常に垂直に方向付けされているように、表示平面をそれ自体回転させることができる。このやり方は、インプラントは、回転する際に「静かに」画像内に留まり、従って医師は、回転する際にインプラントを中心とする領域に集中することができる、という利点を有している。しかし、参照システムに対する傾きに対する重要な情報が失われる欠点がある。

以下、図１から図３を用いて本発明を詳細に説明する。

顎に適合された座標システム内の平面を示している。 傾いたトランスバーサル平面と傾いたラテラル平面の構造を示している。 プランニングレポートを示している。

図１には、平面１が示されており、この平面は、まず、ベクトルｘ、ｙ、ｚによって形成されるグローバルな３Ｄ−オリジナル座標システム内に定められている。平面１内に手動または自動で、顎のカーブに従うパノラマカーブ２が定められる。オリジナル座標システムの内部で、この図において例外的にパノラマカーブ２上に位置する基準点において、本発明によれば、顎に適合され、かつ軸ｕ、ｖ、ｗにわたって形成される座標システムが定められ、その場合にｗ軸は、最初は垂直に方向付けされており、かつ元のｚ方向に相当する。ｖ軸は、パノラマカーブ２に直交し（トランスバーサル）、ｕは、それに対して接線状（ラテラル）である。

図１ａには、従来のトランスバーサル層３とそれに対して傾けられ、かつ軸ｖを中心に回転されたトランスバーサル層４が示されている。図１ｂには、同様に、従来のラテラル層５とそれに対して傾けられて、軸ｕを中心に回転されたラテラル層６が示されている。

軸は、図２にも示されており、図２には、円筒状のインプラント７の対称軸８も示されている。パノラマカーブ９に基づいて、パノラマカーブに直交するｖ軸１０が求められ、そのｖ軸が基準点１１においてインプラント軸８と交わっている。基準点１１は、新しい座標システムの原点として選択される。そして、基準点を通って延びるｗ’軸が、インプラント軸８がｖ、ｗ’平面内に位置するように、定められる。これは、最初は垂直のｗ軸がｖ軸を中心に角度αだけ傾けられて、ｗ’軸になることによって、行われる。

傾けられたラテラル平面を構築する場合に、ｕ軸１４は、基準点１６において、かつ基準点からパノラマカーブへ垂直におろした点でパノラマカーブ９に接する接線１７に対して平行に、インプラント軸１５と交わる。そして、座標システムのｗ軸１８は、インプラント軸１５がｕ、ｗ’平面内に位置するように、傾けられる（ｗ’軸１９）。これは、最初は垂直のｗベクトルが、ｕベクトルを中心に角度βだけ傾けられて、ベクトルｗ’になることによって、行われる。

円筒状のインプラントＮｏ．３６の「プランニングレポート」を示す、図３には、表示の中央下に、インプラント軸を通る、傾けられたトランスバーサル断面が示されており、それがベース平面を形成している。その場合に表示は、患者において方向付けされた座標システム内で行われ、その座標システムが垂線を有している。ベース平面に対して平行な断面が、表示において、ベース平面の表示の左と右に示されている。

左上には、インプラント軸を通る、傾けられたラテラル断面が示されている。右上には、上面図が示されており、その中にインプラントＮｏ．３６およびラテラル層とトランスバーサル層２０が示唆されている。

頬−口方向におけるインプラントの傾斜（およびそれに伴ってＬＳＡの傾斜）が、中央のＴＳＡ内に認められる。近−遠方向におけるインプラントの傾斜（およびそれに伴ってＴＳＡの傾斜）が、ＬＳＡ内に認められる。

次に、構築のステップを、再度示す：
１．第１のステップにおいて、インプラント軸上で基準点が選択される。
２．第２のステップにおいて、基準点からパノラマカーブへ垂直線がおろされる。
３．第３のステップにおいて、軸ｕ、ｖ、ｗが、次のように定められる：
ｕ軸は、垂直におろされた点を通るパノラマカーブに接する接線に対して平行である。
ｖ軸は、基準点を通る（従って垂直におろされた点を通る）パノラマカーブに対して直交する。
ｗ軸は、ｚ軸に相当する。
４．第４のステップにおいて、場合によっては、ｕ軸とｖ軸が、ｗ軸を中心に回動される。
５．第５のステップにおいて、次のように傾けられる：
ＴＳＡ：インプラント軸が（ｖ、ｗ）平面内に来るまで、（ｖ、ｗ）平面が、ｖ軸を中心に傾けられる。
ＬＳＡ：インプラント軸が（ｕ、ｗ）平面内に来るまで、（ｕ、ｗ）平面が、ｕ軸を中心に傾けられる。
６．第６のステップにおいて、場合によっては表示平面が、「自らの中で」回動される。
ＴＳＡ：ｗ軸がインプラント軸に相当するまで、（ｖ、ｗ）平面が、ｕ軸を中心に回動される。
ＬＳＡ：ｗ軸がインプラント軸に相当するまで、（ｕ、ｗ）平面が、ｖ軸を中心に回動される。

Claims (7)

1. ボリュームデータのセットから生成される断層画像を形成して提示する方法であって、ボリュームデータが、トモグラフィック撮影装置によって、たとえば「コーンビームＣＴ」装置によって、撮影されており、かつ患者の顎領域を表し、ボリュームデータに、顎内へ取り付けるべき、かつインプラント軸を有するインプラントの位置を記述するプランニングデータが対応づけられ、パノラマカーブまたはパノラマ面に適合された、互いに対して直角のベクトルｕ、ｖ、ｗによって形成される座標システムが定められ、断層画像を形成して提示するために、プランニングデータによって記述されるインプラントと交わる表示平面が選択される、前記方法において、
   第１の場合において、ｖ−ベクトルが、パノラマ面および／またはパノラマカーブに直交しかつ基準点においてインプラント軸と交わり、基準点が座標システムの原点として選択され、基準点を通るｗ−ベクトルが、インプラント軸がｖ、ｗ−平面内に位置するように傾けられ、ｖ、ｗ−平面が第１のベース平面を形成し、かつ第１のベース平面に対して平行な表示平面が選択され、
   第２の場合において、ｕ−ベクトルが、基準点においてインプラント軸と交わりかつ基準点からパノラマカーブへ垂直におろした点でパノラマカーブに接する接線に対して平行であって、座標システムのｗ−ベクトルが、インプラント軸がｕ、ｗ−平面内に位置するように傾けられ、ｕ、ｗ−平面が第２のベース平面を形成し、かつ第２のベース平面に対して平行な表示平面が選択されることを特徴とする断層画像を形成して提示する方法。
2. 座標システムが、ｕ−軸を中心にして、ｗ−軸がインプラント軸に相当するように、回動される請求項１に記載の方法。
3. 座標システムが、ｖ−軸を中心にして、ｗ−軸がインプラント軸に相当するように、回動される請求項１に記載の方法。
4. ベース平面が、表示平面として選択される請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 提示する場合に、２Ｄ−出力媒体上にｗ−軸が垂直に、ｕ−またはｖ−軸が水平に記載される請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. ２つのベース平面の１つに対して平行な複数の表示平面が求められて、表示される請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 軸ｕおよび軸ｖが、表示平面をインプラント軸内へ傾ける前に、ｗ−軸を中心に所望の回転角度だけ回動されることによって、インプラント軸を中心とする回動が行われる請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。

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