JP2018516708A - 顎顔面矯正手術画像校正デザインシステム及びその方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、顎顔面手術画像校正デザインシステムを提供することである。この顎顔面手術画像校正デザインシステムは、スキャンで撮った顎顔面の骨格と歯、軟組織相対座標位置画像データである第一スキャン画像データモジュール、患者の石膏歯型模型の画像データである第二スキャン画像データモジュール、第一スキャン画像データを第二スキャン画像データと校正比較して保存するスキャン画像校正比較モジュール、前記保存したデータを画層管理、セグメント化することによって表示する画像ブロック計算モジュール、画層管理でセグメント化されたデータに手術データパラメーターを入力することによって手術の模擬画像データの配置をデザインする手術模擬画像デザインモジュール、ディスプレイを通じて手術模擬画像データを出力する出力モジュールが含まれている。
【選択図】図７
【選択図】図７
Description
本発明は歯科における顎顔面矯正手術で使用している手術画像校正デザインシステム及びその方法である。
顎矯正手術（Ｏｒｔｈｏｇｎａｔｈｉｃ ｓｕｒｇｅｒｙ）とは顎や顔における構造や発育に関する問題、または睡眠時無呼吸症（ｓｌｅｅｐ ａｐｎｅａ）、顎関節症（ＴＭＪ ｄｉｓｏｒｄｅｒｓ）、骨格の問題による不正咬合、ほかに歯列矯正装置では治療し難い歯列矯正問題などを改善するために実施される手術としてよく知られている。この手術は、先天による口唇口蓋裂の患者がよく治療対象とされている。医者が患者に顎矯正手術を施術する際には、患者の本来の骨格を切開して調整し、そして骨プレートと骨ネジを骨格と結合することによって成形させる。また施術には、Ｘ線撮影装置やコンピュータ断層撮影で撮った画像を通じて執刀の部位を確認とする。そして医者の経験により歯型取りと手術部位の確認を行う。なお、医療用の金属製骨プレートや、スクリュー、ネジ、ステンレス線などの材料は、患者の顎と顔を固定、成形させるためによく使われている。しかし、既存の顎顔面矯正手術で使用している一般の医療用撮影装置は、医者の術前評価や術後癒合の確認に当たって、精確な画像データを提供することができない。現状では、施術の際に撮った写真と医者自身の長年の経験のほかには、執刀する際の頼りにならなかったのだが、画像が歪んだ場合、手術部位を正しく確認できない上、手術時間の延長に導き、さらに術後の矯正治療においても、癒合と術前評価との比較にも役に立てず、また術後の咬合不正、過蓋咬合など咬合のズレという問題を起こす可能性がある。その原因で、医者の経験と技術はしばしば手術の成功か失敗に繋がる重要な要素になりがちなのである。
台湾特許第Ｉ３６７７４５号『顎顔面の最良対称面の分析による顎矯正手術計画を立てる方法』は、顎顔面の最良対称面の分析によって、手術計画を立てる方法である。それは患者の顎顔面の骨をコンピュータ断層撮影で上下顎骨画像モデルを作り上げ、そして患者の石膏の歯型模型を使い上下顎骨画像モデルの相応な座標関係を構成することで両者の座標を一致させ、さらに空間位置追跡システムで石膏模型の空間移動位置を追跡し、石膏模型を移動すると同時に、上下顎骨画像も移動し、そして上下顎骨画像モデルの最良対称面の角度変化と、下顎対称面の最低点と上顎対称面との距離を確認することで、顎矯正手術計画を評価する際の参考とする。医者はそれを参考に、手術計画における顎骨や歯の移動位置を調整することが可能となり、また顎矯正手術計画を２次元頭部Ｘ線規格写真分析から３次元頭部Ｘ線規格写真分析との評価へ進むことができる。しかし、この最良対称面の分析計画方法においては、画像のノイズが発生し、またはほかの原因で元の画像データが歪んでしまい、あるいは干渉が生じてしまう場合、判断が間違い、正確なポジショニングができなくなるなどの問題を解決できない。さらに術後癒合と術前評価を提供することができないのである。
台湾特許第Ｉ３９７４０２号『インプラント体の方位の設定とインプラントドリルガイドプレートのデザインにおける統合方法』は、インプラント体の方位の設定とインプラントドリルガイドプレートのデザインにおける統合方法である。患者のＣＴ画像に基づいて作った顎骨画像モデルが患者の動的咬合面と結合することによって、インプラント体のよりいいエントリーポイントが決定できる。また、顎骨画像モデルの接面によって、インプラント体を埋め込む適切なエントリーポイントとエンドポイントを算出することができ、エントリーポイントとエンドポイントが決まれば、インプラントドリルガイドプレートに移って引き続きの作業をする。ガイドプレートをデザインするときには、干渉や開口量不足などの問題を配慮できる。しかし該当特許は、ＣＴ画像と顎骨画像モデルの精度という疑問が問われており、術後の咬合不正、過蓋咬合など咬合のズレという問題を起こす可能性がある。
台湾特許第Ｉ３８５６０６号『歯顎実体模型のポジショニング校正方法及びその治具』は、選択ステップ、スキャンステップ、製造ステップ、配置ステップ、ポジショニングステップ、校正ステップが含まれている歯顎実体モデルのポジショニング校正方法である。歯顎実体模型を基準模型とし、ターゲットとなる歯を選び、前記のステップを通じて治具を製造する。その後、校正模型の対応となる歯に設置し、ポジショニングシステムとポジショニングプレート、ポジショニングマークを持っている手持ちポジショニング機械を通じてポジショニングと校正の作業を行う。前記のステップによって、それぞれの歯には個別のポジショニングと校正が対応できる。しかし該当特許は、骨格画像を精確にスキャンし、ポジショニングすることができないため、術後癒合と術前評価という機能を提供することができない。
したがって、歯科において、顎顔面手術で使用した、精確な画像データを提供することによって術前評価と術後癒合を比較することができ、施術時間の減少と手術の成功率を上昇させる顎顔面手術画像校正デザインシステム及びその方法を提出する必要がある。
本発明の主な目的とは、歯科における顎顔面手術で使用した、スキャン画像校正比較システムを執行することによって施術時間の減少、また手術における人体骨格形態特徴を模擬することによって骨格と校正器具とのアライメントが精確になり、しっかりと結合できる顎顔面手術画像校正デザイン方法を提供することである。
本発明のもう一つの主な目的とは、スキャン画像校正比較モジュールを持ち、第一スキャン画像データモジュールの画像データを第二スキャン画像データモジュールの画像データと校正比較とすることによって、術前に執刀部位を正確にポジショニングすることができ、さらに術後に固定プレートと骨格とのアライメントが精確でしっかりと結合できる顎顔面手術画像校正デザインシステムを提供することである。
前記目的を達成するための、本発明の実現技術は下記通りのステップが含まれている顎顔面手術画像校正デザイン方法である。
・第一スキャン画像データを入力するステップ、
第一スキャン画像データはスキャンで撮った顎顔面骨格と歯、軟組織の相対座標位置の画像データである。
・第二スキャン画像データを入力するステップ、
第二スキャン画像データは患者の石膏歯型模型の画像データである。
・スキャン画像の校正比較ステップ、
第一スキャン画像データを第二スキャン画像データと校正比較して保存する。
・画像ブロックステップ、
保存したデータを画層管理し、セグメント化することによって表示する。
・手術模擬画像デザインステップ、
画層管理、セグメント化されたデータに、手術データパラメーターを入力することによって、手術の模擬画像データの配置をデザインする。
・出力するステップ、
ディスプレイを通じて手術模擬画像データを出力する。
・第一スキャン画像データを入力するステップ、
第一スキャン画像データはスキャンで撮った顎顔面骨格と歯、軟組織の相対座標位置の画像データである。
・第二スキャン画像データを入力するステップ、
第二スキャン画像データは患者の石膏歯型模型の画像データである。
・スキャン画像の校正比較ステップ、
第一スキャン画像データを第二スキャン画像データと校正比較して保存する。
・画像ブロックステップ、
保存したデータを画層管理し、セグメント化することによって表示する。
・手術模擬画像デザインステップ、
画層管理、セグメント化されたデータに、手術データパラメーターを入力することによって、手術の模擬画像データの配置をデザインする。
・出力するステップ、
ディスプレイを通じて手術模擬画像データを出力する。
前記の顎顔面手術画像校正デザイン方法は、さらに第一スキャン画像データと第二スキャン画像データを３Ｄ画像データに転換するという画像データ転換ステップを含むことがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザイン方法は、第一スキャン画像データを入力するステップを執行する後、さらに第一スキャン画像データを３Ｄ画像データに転換するという画像データ転換ステップを含むことがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザイン方法において、３Ｄ画像データのフォーマットは、３ＤメカニカルデザインＳＴＬファイルであることがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザイン方法での第一スキャン画像データは、コンピュータ断層撮影ファイル（ＣＴファイル）であることがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザイン方法での第二スキャン画像データは、精密なグレーティング機械でスキャンされた患者の石膏歯型模型画像データであることがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザイン方法は、スキャン画像校正比較ステップを執行した後、さらにデータのノイズを除去するというノイズ除去ステップを含むことがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザイン方法は、さらに手術模擬画像データと照らし合わす骨プレート校正ステップを含むことがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザイン方法では、骨プレート校正ステップはさらに手術ガイド骨プレート校正ステップと固定用骨プレート校正ステップを含むことがより好ましい。
前記の手術ガイド骨プレート校正ステップは、手術での切開部位の校正と、手術ガイド骨プレートのアライメントが精確になるための校正を提供することがより好ましい。
前記の固定用骨プレート校正ステップは、術後の骨格癒合における固定用骨プレートのアライメントが精確であることと、骨格の予定校正位置のために提供することがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザイン方法における手術データパラメーターは、顎顔面骨格の移動距離と、手術の切開角度、骨格の重なる部位であることがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザイン方法におけるディスプレイは、液晶モニターや、タブレットＰＣ、ＰＤＡ、スマートフォンであることがより好ましい。
前記のもう一つの目的を達成するための、本発明のもう一つの実現技術は下記のものを含む顎顔面手術画像校正デザインシステムである。
・スキャンで撮った顎顔面の骨格と歯、軟組織相対座標位置画像データである第一スキャン画像データモジュール、
・患者の石膏歯型模型の画像データである第二スキャン画像データモジュール、
・第一スキャン画像データを第二スキャン画像データと校正比較して保存するスキャン画像校正比較モジュール、
・前記保存したデータを画層管理、セグメント化することによって表示する画像ブロック計算モジュール、
・画層管理でセグメント化されたデータに、手術データパラメーターを入力することによって、手術の模擬画像データの配置をデザインする手術模擬画像デザインモジュール、
・ディスプレイを通じて手術模擬画像データを出力する出力モジュール。
・スキャンで撮った顎顔面の骨格と歯、軟組織相対座標位置画像データである第一スキャン画像データモジュール、
・患者の石膏歯型模型の画像データである第二スキャン画像データモジュール、
・第一スキャン画像データを第二スキャン画像データと校正比較して保存するスキャン画像校正比較モジュール、
・前記保存したデータを画層管理、セグメント化することによって表示する画像ブロック計算モジュール、
・画層管理でセグメント化されたデータに、手術データパラメーターを入力することによって、手術の模擬画像データの配置をデザインする手術模擬画像デザインモジュール、
・ディスプレイを通じて手術模擬画像データを出力する出力モジュール。
前記の顎顔面手術画像校正デザインシステムは、さらに第一スキャン画像データと第二スキャン画像データを３Ｄ画像データに転換するという画像データ転換モジュールを含むことがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザインシステムにおける第一スキャン画像データモジュールは、さらに第一スキャン画像データを３Ｄ画像データに転換するという画像データ転換モジュールを含むことがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザインシステムにおける３Ｄ画像データは、３ＤメカニカルデザインＳＴＬファイルであることがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザインシステムにおける第一スキャン画像データモジュールの画像データは、コンピュータ断層撮影ファイル（ＣＴファイル）であることがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザインシステムにおける第二スキャン画像データモジュールの画像データは、精密なグレーティング機械でスキャンされた患者の石膏歯型模型画像データであることがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザインシステムにおけるスキャン画像校正比較モジュールは、さらにデータのノイズを除去するというノイズ除去モジュールを含むことがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザインシステムは、さらに手術模擬画像データと照らし合わす骨プレート校正モジュールを含むことがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザインシステムにおける骨プレート校正モジュールは、手術ガイド骨プレート校正モジュールと固定用骨プレート校正モジュールを含むことがより好ましい。
前記の手術ガイド骨プレート校正モジュールは、手術の切開部位の校正と手術ガイド骨プレートの穴あけとアライメントが精確になるための校正を提供することがより好ましい。
前記の固定用骨プレート校正モジュールは、術後の骨格癒合における固定用骨プレートのアライメントが精確であることと、骨格の予定校正位置のために提供することがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザインシステムにおける手術データパラメーターは、顎顔面骨格の移動距離と、手術の切開角度、骨格の重なる部位であることがより好ましい。
前記の顎顔面手術画像校正デザインシステムにおけるディスプレイは、液晶モニターや、タブレットＰＣ、ＰＤＡ、スマートフォンであることがより好ましい。
下記は、該当分野の技術者が本発明を実施できるようにするための、本発明を開示するものである。下記でのより好ましい実施例はあくまでも例であり、ほかの分かりやすい変形案を取り上げても可能である。下記通り定義された本発明の基本原理は、ほかの実施案、変形案、改善案、類似案、また本発明の精神と範囲に離れてないほかの技術案にも応用できる。
図１は本発明である顎顔面手術画像校正デザインシステム第一実施例の機能説明図面である。この顎顔面手術画像校正デザインシステム（１０００）は、第一スキャン画像データモジュール（１００１）、第二スキャン画像データモジュール（１００２）、スキャン画像校正比較モジュール（１００３）、画像ブロック計算モジュール（１００４）、手術模擬画像デザインモジュール（１００５）、出力モジュール（１００６）が含まれている。
図２は本発明である顎顔面手術画像校正デザインシステム第二実施例の機能説明図面である。医者が患者に顎矯正手術を施術の際には、Ｘ線機械やコンピュータ断層撮影で撮った写真を使い、執刀部位を確認する。そこで顎顔面手術画像校正デザインシステム（１０００）は正確で精度が高い画像を提供することができる。顎顔面手術画像校正デザインシステム（１０００）を使用するには、まずスキャンで撮った顎顔面骨格と歯、軟組織の相対座標位置の画像データである第一スキャン画像データモジュール（１００１）を執行とする。ここでの第一スキャン画像データとは、患者がＸ線機械やコンピュータ断層撮影設備で撮った画像、例えばコンピュータ断層撮影ファイル（以下はＣＴファイルと称す）である。図１で示された通り、ＣＴファイルである第一スキャン画像データは、第一スキャン画像データモジュール（１００１）に保存されている。その後は、患者の石膏歯型模型のスキャン画像データである第二スキャン画像データモジュール（１００２）を執行とする。第二スキャン画像データは図１２で示された通りであり、石膏歯型模型は図１４（ａ）のように矯正歯科専門医より術前の咬合歯型模型と術後模擬咬合歯型模型を各一つ提供する。そして精密なグレーティング機械で患者の石膏歯型模型をスキャンし、撮った画像データは図１４（ｂ）のように示されている。それから画像データを第二スキャン画像データモジュール（１００２）のなかに保存する。顎顔面手術画像校正デザインシステム（１０００）は、さらに第一スキャン画像データモジュール（１００１）のデータ（例えば頭骨や、軟組織、歯のＤｉｃｏｍ画像データ）と第二スキャン画像データモジュール（１００２）のデータ（例えば石膏模型のデジタル画像データ）が保存された画像データ転換モジュール（１０１２）が含まれ、それを使って第一スキャン画像データと第二スキャン画像データを引き続き３Ｄ画像データに転換する。この３Ｄ画像データのフォーマットは、さらにパソコン３Ｄ図面作成と分析のために使用する３ＤメカニカルデザインＳＴＬフォーマットに転換することができる。
前記実施例二を引き続き、顎顔面手術画像校正デザインシステム（１０００）でスキャン画像校正比較モジュール（１００３）を執行することとは、第一スキャン画像データモジュール（１００１）の画像データと第二スキャン画像データモジュール（１００２）の画像データをスキャン画像校正比較モジュール（１００３）に入力し、画像を校正比較して保存することである。図１５は本発明である顎顔面手術画像校正デザインシステムのスキャン画像校正比較図面である。図１５（ａ）は歯顎画像校正比較のデータである。図１５（ｂ）は第一スキャン画像データモジュール（１００１）において、本来のＣＴファイルを３Ｄ画像データに転換された画像データである。画像での歯の部分はノイズや、反射干渉、金属干渉などの原因で図１５（ｂ）で示されたように、エクスポートしたファイルが歪み、ぼやけることになってしまうため、第二スキャン画像データモジュール（１００２）において、精密なグレーティングスキャン機械で患者の石膏歯型模型を撮った画像データを３Ｄデータに転換するという手続きを経て、そしてスキャン画像校正比較モジュール（１００３）を通じて、ＣＴ転換した３Ｄデータである第一スキャン画像データモジュール（１００１）の画像データを立体位置模擬とポジショニングの作業を行い、第一スキャン画像データであるＣＴ画像データでの歯の部分を、図１５（ｃ）で示された通り第二スキャン画像データの実際寸法である歯型画像に置換する。
実施例二を引き続き、顎顔面手術画像校正デザインシステム（１０００）で画像ブロック計算モジュール（１００４）を執行することとは、前記のスキャン画像校正比較モジュール（１００３）で行った画像校正比較後の画像を、図１５（ｃ）で示された通り保存した後、手術模擬画層管理、セグメント化することで計算結果を表示することである。医者は前記の顎顔面手術画像校正デザインシステム（１０００）を通じて、パソコンで執刀部位を模擬することができる。そして模擬の施術中切開具合に基づいて、各部位を図１６で示したブロックのように画層管理し、切開された下顎部位を、矯正歯科専門医による術後歯型模擬画像の咬合位置に照らし合わし、比較計算を行う。
実施例二を引き続き、顎顔面手術画像校正デザインシステム（１０００）で
は、医者は施術する前に、手術模擬画像デザインモジュール（１００５）で計算されたデータを使い、模擬比較を執行する。前記の画像ブロック計算モジュール（１００４）で行った画層管理とセグメント化された、計算結果を表示しているファイルに、手術パラメーターを入力し、手術の模擬画像データの設置とする。手術パラメーターは、図１７で示されたように執刀部位や、骨格移動距離、執刀角度、または歯型の重なる部位などの関連データである。そして外科医が決めた施術中の予定切開部位と矯正歯科専門医の要求に応じた上下顎咬合に従い、ディスプレイ（１００６）を通じて、手術模擬画像デザインモジュール（１００５）で計算された手術模擬画像を、図２０のように出力とする。ここでは、外科医と矯正歯科専門医は術前と術後の位置を討論し、そして術後の具合を予測することができる。ディスプレイ（１００６）は液晶モニターや、タブレットＰＣ、ＰＤＡ、スマートフォンである。
は、医者は施術する前に、手術模擬画像デザインモジュール（１００５）で計算されたデータを使い、模擬比較を執行する。前記の画像ブロック計算モジュール（１００４）で行った画層管理とセグメント化された、計算結果を表示しているファイルに、手術パラメーターを入力し、手術の模擬画像データの設置とする。手術パラメーターは、図１７で示されたように執刀部位や、骨格移動距離、執刀角度、または歯型の重なる部位などの関連データである。そして外科医が決めた施術中の予定切開部位と矯正歯科専門医の要求に応じた上下顎咬合に従い、ディスプレイ（１００６）を通じて、手術模擬画像デザインモジュール（１００５）で計算された手術模擬画像を、図２０のように出力とする。ここでは、外科医と矯正歯科専門医は術前と術後の位置を討論し、そして術後の具合を予測することができる。ディスプレイ（１００６）は液晶モニターや、タブレットＰＣ、ＰＤＡ、スマートフォンである。
図３で示されたのは、本発明である顎顔面手術画像校正デザインシステム第三実施例の機能説明図面である。この顎顔面手術画像校正デザインシステム（１０００）は、第一スキャン画像データモジュール（１００１）、画像データ転換モジュール（１０１０）、第二スキャン画像データモジュール（１００２）、スキャン画像校正比較モジュール（１００３）、画像ブロック計算モジュール（１００４）、手術模擬画像デザインモジュール（１００５）、出力モジュール（１００６）が含まれている。
実施例三では、顎顔面手術画像校正デザインシステム（１０００）における第一スキャン画像データモジュール（１００１）は、さらに頭骨と、軟組織、歯のＤｉｃｏｍ画像データがまとまったＣＴファイルを持つ第一スキャン画像データモジュール（１００１）の画像データを保存し、そして引き続き３Ｄデータに転換する画像データ転換モジュール（１０１０）を含む。３Ｄ画像データは、パソコン３Ｄ模擬図面作成と分析するように使用されるための、３ＤメカニカルデザインＳＴＬファイルというフォーマットに転換することができる。その後はスキャン画像校正比較モジュール（１００３）を執行し、つまり画像データ転換モジュール（１０１０）で処理した第一スキャン画像データと第二スキャン画像データモジュール（１００２）の画像データをスキャン画像校正比較モジュール（１００３）に入力し、画像の校正比較した後、画像データを保存する。ここでの第二スキャン画像データは３Ｄ画像データとする。それから画像ブロック計算モジュール（１００４）、手術模擬画像デザインモジュール（１００５）、出力モジュール（１００６）を、前記実施例の実施態様通り順番ずつ執行するので、ここでは省略とする。
図４で示されたのは、本発明である顎顔面手術画像校正デザインシステム第四実施例の機能説明図面である。この顎顔面手術画像校正デザインシステム（１０００）は、第一スキャン画像データモジュール（１００１）、第二スキャン画像データモジュール（１００２）、スキャン画像校正比較モジュール（１００３）、ノイズ除去モジュール（１０３０）、画像ブロック計算モジュール（１００４）、手術模擬画像デザインモジュール（１００５）、出力モジュール（１００６）が含まれている。
実施例四では、顎顔面手術画像校正デザインシステム（１０００）にスキャン画像校正比較モジュール（１００３）を執行することとは、第一スキャン画像データモジュール（１００１）の画像データと第二スキャン画像データモジュール（１００２）の画像データをスキャン画像校正比較モジュール（１００３）に入力し、画像を校正比較して保存することである。ここでスキャン画像校正比較モジュール（１００３）で処理した画像は、ノイズやほかの干渉の原因で、転換したファイルが歪みになり、或いはぼやけることになる可能性があるため、スキャン画像校正比較モジュール（１００３）ではさらに保存したファイルのノイズを除去し、本来の画像データを復元するノイズ除去モジュール（１０３０）が含まれている。それから画像ブロック計算モジュール（１００４）、手術模擬画像デザインモジュール（１００５）、出力モジュール（１００６）を、前記実施例の実施態様通り順番ずつ執行するので、ここでは省略とする。
図５で示されたのは、本発明である顎顔面手術画像校正デザインシステム第五実施例の機能説明図面である。この顎顔面手術画像校正デザインシステム（１０００）は、第一スキャン画像データモジュール（１００１）、第二スキャン画像データモジュール（１００２）、スキャン画像校正比較モジュール（１００３）、画像ブロック計算モジュール（１００４）、手術模擬画像デザインモジュール（１００５）、骨プレート校正モジュール（１０５０）、出力モジュール（１００６）が含まれている。
実施例五では、第一スキャン画像データモジュール（１００１）、第二スキャン画像データモジュール（１００２）、スキャン画像校正比較モジュール（１００３）、画像ブロック計算モジュール（１００４）などの機能は前記の実施態様である。外科医が施術前には、手術模擬画像デザインモジュール（１００５）で計算されたデータを使い、模擬比較の作業をする。つまり前記での画像ブロック計算モジュール（１００４）で画層管理、セグメント化された結果を保存したデータに、手術パラメーターを入力することによって、手術模擬画像データを作り出す。ここでの手術パラメーターとは、執刀部位や、骨格移動距離、角度、或いは歯型の重なった部位などの関連データである。手術模擬画像デザインモジュール（１００５）は、さらに骨プレート校正モジュール（１０５０）が含まれており、この手術模擬画像デザインモジュール（１００５）で計算されたデータを使用することによって、手術部位の模擬画像データを３Ｄプリンター機械に入力し、実際の頭骨との寸法や外観特徴が一致する関連ＲＰ（Ｒａｐｉｄ ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ）模型を作成する。手術模擬画像デザインモジュール（１００５）で計算されたデータを使用することで、骨プレート校正モジュール（１０５０）に対する校正をし、術前の切開ガイド骨プレート、または予め曲げられていた固定用骨プレートを、術後の態様に相応な形状を製作する。もしくは３Ｄプリント技術や金属レーザー積層造形技術で術後結合のための固定用骨プレート装置を製作する。図１９で示された通り、前記の骨プレートをポジショニングホールに結合させることによって、模型にマークする。さらに外科医が術前に予測した施術中のガイド切開部位と矯正歯科専門医の要求に応じた術後の上下顎咬合固定用骨プレートの位置と精度に対して、調整をする。手術模擬画像デザインモジュール（１００５）と骨プレート校正モジュール（１０５０）で算出された手術模擬画像データは、外科医と矯正歯科専門医による術前術後の精度の検証のためにエクスポートすることが可能であり、また精確な画像データを提供することによって、術前評価と術後癒合を確認することができる。図１８の術後顎顔面画像模擬図面であるように、術後結果を模擬可能であり、また施術時間を短縮可能であるため、手術の成功率を上げることができる。
図６で示されたのは、本発明である顎顔面手術画像校正デザインシステム第六実施例の機能説明図面である。この骨プレート校正モジュール（１０５０）は、手術ガイド骨プレート校正モジュール（１０５１）と固定用骨プレート校正モジュール（１０５２）が含まれている。手術ガイド骨プレート校正モジュール（１０５１）は手術切開部位の校正と、手術ガイド骨プレートの穴あけとアライメントが精確になるための校正を提供する。固定用骨プレート校正モジュール（１０５２）は、術後の骨格癒合における固定用骨プレートのアライメントが精確であることと、骨格の予定校正位置のために提供する。ほかの実施法は前記実施例五の態様通り実施するため、ここでは省略とする。
図７は本発明である顎顔面手術画像校正デザイン方法第一実施流れ図である。顎顔面手術画像校正デザイン方法の執行ステップは、下記のステップが含まれている。
・第一スキャン画像データを入力するステップ（１００）、
第一スキャン画像データとはスキャンで撮った顎顔面骨格と歯、軟組織の相対座標位置の画像データである。また、第一スキャン画像データはコンピュータ断層撮影ファイル（ＣＴファイル）、もしくは３Ｄデータである。
・第二スキャン画像データを入力するステップ（２００）、
第二スキャン画像データとは患者の石膏歯型模型の３Ｄ画像データである。
・スキャン画像の校正比較ステップ（３００）、
即ち第一スキャン画像データを第二スキャン画像データと校正比較して保存するものである。
・画像ブロック計算ステップ（４００）、
保存したデータを画層管理にし、セグメント化することによって表示する。ここでの画層管理とは、施術中の切開した具合を模擬し、各部位を分かれて表示させることである。セグメント化された表示図面は、矯正歯科専門医による術後歯型模擬画像の咬合位置に基いて比較計算とセグメント化表示とされる。
・手術模擬画像デザインステップ（５００）、
画層管理、セグメント化されたデータに、執刀部位や骨格移動距離、角度、或いは歯型の重なった部位などの関連データである手術データパラメーターを入力することによって、手術模擬画像データの配置をデザインする。
・出力するステップ（６００）、
ディスプレイを通じて手術模擬画像データを出力する。ディスプレイは液晶モニターや、タブレットＰＣ、ＰＤＡ、スマートフォンである。
・第一スキャン画像データを入力するステップ（１００）、
第一スキャン画像データとはスキャンで撮った顎顔面骨格と歯、軟組織の相対座標位置の画像データである。また、第一スキャン画像データはコンピュータ断層撮影ファイル（ＣＴファイル）、もしくは３Ｄデータである。
・第二スキャン画像データを入力するステップ（２００）、
第二スキャン画像データとは患者の石膏歯型模型の３Ｄ画像データである。
・スキャン画像の校正比較ステップ（３００）、
即ち第一スキャン画像データを第二スキャン画像データと校正比較して保存するものである。
・画像ブロック計算ステップ（４００）、
保存したデータを画層管理にし、セグメント化することによって表示する。ここでの画層管理とは、施術中の切開した具合を模擬し、各部位を分かれて表示させることである。セグメント化された表示図面は、矯正歯科専門医による術後歯型模擬画像の咬合位置に基いて比較計算とセグメント化表示とされる。
・手術模擬画像デザインステップ（５００）、
画層管理、セグメント化されたデータに、執刀部位や骨格移動距離、角度、或いは歯型の重なった部位などの関連データである手術データパラメーターを入力することによって、手術模擬画像データの配置をデザインする。
・出力するステップ（６００）、
ディスプレイを通じて手術模擬画像データを出力する。ディスプレイは液晶モニターや、タブレットＰＣ、ＰＤＡ、スマートフォンである。
図８は本発明である顎顔面手術画像校正デザイン方法第二実施流れ図である。ここでの顎顔面手術画像校正デザイン方法は、図７のようなステップを執行するが、ただ第一スキャン画像データを入力するステップ（１００）と第二スキャン画像データを入力するステップ（２００）を行う後、さらに第一スキャン画像データと第二画像データを３Ｄデータに転換するという画像データ転換ステップ（２１０）が含まれている。ここでの３Ｄデータとは、引き続きのステップで使用された３ＤメカニカルデザインＳＴＬファイルである。そしてスキャン画像の校正比較ステップ（３００）を執行し、第一スキャン画像データを第二スキャン画像データと校正比較して保存する。次は画像ブロック計算ステップ（４００）を執行し、保存したデータを画層管理、セグメント化することによって表示する。ここでの画層管理とは、施術中の切開した具合を模擬し、各部位を分かれて表示させることである。セグメント化された表示図面は、矯正歯科専門医による術後歯型模擬画像の咬合位置に基いて比較計算とセグメント化表示とされる。続いて手術模擬画像デザインステップ（５００）を執行し、画層管理とセグメント化されたデータに、執刀部位や骨格移動距離、角度、または歯型の重なった部位などの関連データである手術データパラメーターを入力することによって、手術の模擬画像データの配置をデザインする。そして最後のステップは出力するステップ（６００）である。
図９は本発明である顎顔面手術画像校正デザイン方法第三実施流れ図である。ここでの顎顔面手術画像校正デザイン方法は、図７のようなステップを執行する。ただ第一スキャン画像データを入力するステップ（１００）を執行した後は、第一スキャン画像データを３Ｄデータに転換するというデータ転換ステップ（１１０）が含まれている。そして第二スキャン画像データを入力するステップ（２００）を行う。第二スキャン画像データとは患者の石膏歯型模型の画像データである。次はスキャン画像の校正比較ステップ（３００）を執行し、第一スキャン画像データを第二スキャン画像データと校正比較して保存する。次は画像ブロック計算ステップ（４００）を執行し、保存したデータを画層管理にし、セグメント化することによって表示する。ここでの画層管理とは、施術中の切開した具合を模擬し、各部位を分かれて表示させることである。セグメント化された表示図面は、矯正歯科専門医による術後歯型模擬画像の咬合位置に基いて比較計算とセグメント化表示とされる。続いて手術模擬画像デザインステップ（５００）を執行し、画層管理とセグメント化されたデータに、執刀部位や骨格移動距離、角度、または歯型の重なった部位などの関連データである手術データパラメーターを入力することによって、手術の模擬画像データの配置をデザインする。そして最後のステップは出力するステップ（６００）である。
図１０は本発明である顎顔面手術画像校正デザイン方法第四実施流れ図である。ここでの顎顔面手術画像校正デザイン方法は、図７のようなステップを執行する。第一スキャン画像データを入力するステップ（１００）、第二スキャン画像データを入力するステップ（２００）、スキャン画像の校正比較ステップ（３００）を執行した後、さらにノイズ除去ステップ（３１０）が含まれている。スキャン画像の校正比較ステップ（３００）で処理した画像は、ノイズやほかの干渉の原因で、転換したファイルが歪みになり、或いはぼやけることになる可能性があるため、ノイズ除去ステップ（３１０）では保存したファイルのノイズを除去し、本来の画像データを復元するために執行とする。次は画像ブロック計算ステップ（４００）を執行し、保存したデータを画層管理にし、セグメント化することによって表示する。ここでの画層管理とは、施術中の切開した具合を模擬し、各部位を分かれて表示させることである。セグメント化された表示図面は、矯正歯科専門医による術後歯型模擬画像の咬合位置に基いて比較計算とセグメント化表示とされる。続いて手術模擬画像デザインステップ（５００）を執行し、画層管理とセグメント化されたデータに、執刀部位や骨格移動距離、角度、または歯型の重なった部位などの関連データである手術データパラメーターを入力することによって、手術の模擬画像データの配置をデザインする。そして最後のステップは出力するステップ（６００）である。
図１１は本発明である顎顔面手術画像校正デザイン方法第五実施流れ図である。ここでの顎顔面手術画像校正デザイン方法は、図７のようなステップを執行する。第一スキャン画像データを入力するステップ（１００）、第二スキャン画像データを入力するステップ（２００）、スキャン画像の校正比較ステップ（３００）、画像ブロック計算ステップ（４００）、手術模擬画像デザインステップ（５００）を執行した後、さらに骨プレート校正ステップ（５１０）が含まれている。手術模擬画像と骨プレート校正ステップ（５１０）と照らし合わせ、前記の骨プレート校正ステップ（５１０）を執行することとは、術前の切開ガイド骨プレート、または予め曲げられていた固定用骨プレートを、術後の態様に相応な形状を製作する。そして３Ｄプリント技術や金属レーザー積層造形技術で術後結合のための固定用骨プレート装置を製作する。それから前記の骨プレートをポジショニングホールに結合させることによって、模型にマークする。さらに外科医が術前に予測した施術中の各切開部位と矯正歯科専門医の要求に応じた術後の上下顎咬合位置と精度に対して、調整して保存する。前記の手術模擬画像デザインステップ（５００）と骨プレート校正ステップ（５１０）の手術模擬画像データは、最後に出力するステップ（６００）で執行され、外科医と矯正歯科専門医の術前評価と術後精度の検証にあたって、精確な画像データを提供することによって、術前評価と術後癒合を確認することができる。そのため、施術時間の短縮と手術の成功率を上げることができる。図１２は本発明である顎顔面手術画像校正デザイン方法第六実施流れ図である。うち、骨プレート校正ステップ（５１０）は手術ガイド骨プレート校正ステップ（５１１）と固定用骨プレート校正ステップ（５１２）が含まれている。手術ガイド骨プレート校正ステップ（５１１）は、手術切開部位の校正と、手術ガイド骨プレートの穴あけとアライメントが精確になるための校正を提供する。固定用骨プレート校正ステップ（５１２）は、術後の骨格癒合における固定用骨プレートのアライメントが精確であることと、骨格の予定校正位置のために提供する。ほかの実施法は前記第五実施例流れ図の態様通り執行するため、ここでは省略とする。
前記の説明と説明図面で示された本発明における実施例はあくまでも例だけであり、本発明に限るものではないことは、本技術分野の担当者に理解して頂きたい。本発明の目的は、すでに完全に、有効的に実現されたものである。本発明の機能と構築原理は実施例を通じて示され、前記原理に離れてない上、本発明の実施方法は、任意的な変更や修正を許すのである。
Claims (22)
- 顎顔面手術画像校正デザイン方法であって、該顎顔面手術画像校正デザイン方法は、
・第一スキャン画像データを入力するステップと、
・第二スキャン画像データを入力するステップと、
・スキャン画像の校正比較ステップと、
・画像ブロック計算ステップと、
・手術模擬画像デザインステップと、
・出力するステップと、
を含み、
前記第一スキャン画像データは、スキャンで撮った顎顔面骨格と歯、軟組織の相対座標位置の画像データであり、
前記第二スキャン画像データは、患者の石膏歯型模型の画像データであり、
前記スキャン画像の校正比較ステップは、前記第一スキャン画像データを前記第二スキャン画像データと校正比較して保存し、
前記画像ブロック計算ステップは、保存したデータを画層管理し、セグメント化することによって表示し、
前記手術模擬画像デザインステップは、画層管理とセグメント化されたデータに、手術データパラメーターを入力することによって、手術の模擬画像データの配置をデザインし、
前記出力するステップは、ディスプレイを通じて手術模擬画像データを出力する、
顎顔面手術画像校正デザイン方法。 - さらに、前記第一スキャン画像データと前記第二画像データを３Ｄデータに転換する画像データ転換ステップが含まれる、請求項１に記載の顎顔面手術画像校正デザイン方法。
- 前記第一スキャン画像データを入力するステップを執行した後、さらに前記第一スキャン画像データを３Ｄデータに転換する画像データ転換ステップが含まれる、請求項１に記載の顎顔面手術画像校正デザイン方法。
- 前記３Ｄデータのフォーマットが、３ＤメカニカルデザインＳＴＬファイルである、請求項２又は３に記載の顎顔面手術画像校正デザイン方法。
- 前記第一スキャン画像データが、コンピュータ断層撮影ファイルである、請求項１に記載の顎顔面手術画像校正デザイン方法。
- 前記第二スキャン画像データが、精密なグレーティング機械でスキャンされた患者の石膏歯型模型画像データである、請求項１に記載の顎顔面手術画像校正デザイン方法。
- 前記スキャン画像の校正比較ステップの後に、さらにデータのノイズを除去するノイズ除去ステップが含まれる、請求項１に記載の顎顔面手術画像校正デザイン方法。
- さらに、手術模擬画像データと照らし合わす骨プレート校正ステップが含まれる、請求項１に記載の顎顔面手術画像校正デザイン方法。
- 前記骨プレート校正ステップには、手術ガイド骨プレート校正ステップと固定用骨プレート校正ステップが含まれる、請求項８に記載の顎顔面手術画像校正デザイン方法。
- 前記手術データパラメーターとは、顎顔面骨格の移動距離と、手術の切開角度、骨格の重なる部位である、請求項１に記載の顎顔面手術画像校正デザイン方法。
- 前記ディスプレイは、液晶モニター、タブレットＰＣ、ＰＤＡ、スマートフォンから選択される、請求項１に記載の顎顔面手術画像校正デザイン方法。
- ・スキャンで撮った顎顔面の骨格と歯、軟組織相対座標位置画像データである第一スキャン画像データモジュールと、
・患者の石膏歯型模型の画像データである第二スキャン画像データモジュールと、
・第一スキャン画像データを第二スキャン画像データと校正比較して保存するスキャン画像校正比較モジュールと、
・前記保存したデータを画層管理、セグメント化することによって表示する画像ブロック計算モジュールと、
・画層管理とセグメント化されたデータに、手術データパラメーターを入力することによって、手術の模擬画像データの配置をデザインする手術模擬画像デザインモジュールと、
・ディスプレイを通じて手術模擬画像データを出力する出力モジュールと、
を含む、顎顔面手術画像校正デザインシステム。 - さらに、第一スキャン画像データと第二スキャン画像データを３Ｄ画像データに転換する画像データ転換モジュールが含まれている、請求項１２に記載の顎顔面手術画像校正デザインシステム。
- 前記第一スキャン画像データモジュールには、さらに第一スキャン画像データを３Ｄ画像データに転換する画像データ転換モジュールが含まれている、請求項１２に記載の顎顔面手術画像校正デザインシステム。
- 前記３Ｄ画像データは、３ＤメカニカルデザインＳＴＬファイルである、請求項１２又は１３に記載の顎顔面手術画像校正デザインシステム。
- 前記第一スキャン画像データモジュールの画像データは、コンピュータ断層撮影ファイルである、請求項１２に記載の顎顔面手術画像校正デザインシステム。
- 前記第二スキャン画像データモジュールの画像データは、精密なグレーティング機械でスキャンされた患者の石膏歯型模型画像データである、請求項１２に記載の顎顔面手術画像校正デザインシステム。
- 前記スキャン画像校正比較モジュールには、さらにデータのノイズを除去するノイズ除去モジュールが含まれる、請求項１２に記載の顎顔面手術画像校正デザインシステム。
- さらに、手術模擬画像データと照らし合わす骨プレート校正モジュールが含まれる、請求項１２に記載の顎顔面手術画像校正デザインシステム。
- 前記骨プレート校正モジュールには、手術ガイド骨プレート校正モジュールと固定用骨プレート校正モジュールが含まれる、請求項１９に記載の顎顔面手術画像校正デザインシステム。
- 前記手術データパラメーターは、顎顔面骨格の移動距離と、手術の切開角度、骨格の重なる部位である、請求項１２に記載の顎顔面手術画像校正デザインシステム。
- 前記ディスプレイは、液晶モニター、タブレットＰＣ、ＰＤＡ、スマートフォンから選択される、請求項１２に記載の顎顔面手術画像校正デザインシステム。
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