JP2019051206A - Ｃｔ断層撮影用リファレンスマーカー及びｃｔマッチングテンプレートの製作及び３次元ｃｔ断層撮影像と３次元口腔内表面形状像とのマッチング方法及びそのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】遊離端欠損やメタルアーチファクトが多い場合、口腔内模型スキャンデータとCTデータのマッチング不良が起こる。それを回避する従来のマーカーは、滅菌が不可能、CT撮影時の膨張収縮、CT値、材質、CT機種、撮影法、撮影部位により影響を受け、マッチングの精度に問題が起こる可能性がある。【解決手段】マーカーは、滅菌が可能で、再利用可能である素材とした。同一CT断層撮影装置により撮影された３次元CT断層撮影像同士は、正確なマッチングが得られ、リファレンスマーカーを基準に患者３次元CT断層撮影像と口腔内模型３次元CT断層撮影像との正確なマッチングが行える。その後３次元口腔内模型表面形状像は、口腔内模型３次元CT断層撮影像を介して、患者３次元CT断層撮影像との正確な重ね合わせが可能になり、自動的にアーチファクトが除去できるシステムを備えている。本発明により、すべての症例で患者３次元CT断層撮影像と３次元口腔内模型表面性状像の精度の高いマッチングを可能にする。【選択図】図３

Description

本発明は、メタルアーチファクトの多い症例等において、CT撮影のアーチファクトが無く且つCT値が１５０１から３５００までのマーカーを使用し、患者3次元CT断層撮影像と口腔内模型3次元CT断層撮影像をマッチングすることにより、自動的にアーチファクトが除去でき且つ間接的に3次元CT断層撮影像と口腔内模型スキャンにより得られた３次元口腔内表面形状像の正確な合成を行う方法及びシステムである。

全ての症例に対して、口腔内模型（サーファイス）スキャンデータとCTデータ（DICOM)のマッチングに基づくCAD/CAMサージカルガイドの使用は、精密なインプラント外科手術を行うために重要である。
しかしながら、遊離端欠損やメタルアーチファクトが多い場合などは、１、メタルアーチファクトの影響や口腔内サーフェィスデータの不一致より、軟組織、硬組織における正確な診断ができない。２、口腔模型スキャンデータとCTデータのマッチング不良が起こる。そのため今までのCAD/CAMサージカルガイドに於いては、模型スキャンデータとCTデータのマッチングに基づくCAD/CAMサージカルガイドの使用は、サージカルガイドの位置ズレ、インプラント埋入位置ズレの危険性がある。これは、Tabea Flggeらの研究において同様の報告がある。（非特許文献１）

これらの解決のため、従来は、特許文献１〜６に開示されているように、位置合わせのためにCT撮影を２回行うダブルCTスキャニング方法と呼ばれる手法が考案された。

特許文献２〜６においての手法は、歯の模型を作製し、作製した歯の作業用模型を基にして、Ｘ線造影剤によるマーカーを含んだＣＴ撮影用テンプレートを作製し、ＣＴ撮影時に患者にＣＴ撮影用テンプレート装着する。そしてＣＴ撮影用テンプレートのみを再度CT撮影を行う。その後、この２つの３次元画像データを重ね合わせるために、マーカーを基準として手動の位置合わせ、およびマッチングを行う。その後アーチファクトは手動による消去を行い、インプラントプラニングを行う。そのデータを基に３次元CT撮影像より直接、サージカルガイドを作製する。

特許文献１においての手法は、歯の模型を作製し、作製した歯の作業用模型を基にして、Ｘ線造影剤によるマーカーを含んだＣＴ撮影用テンプレートを作製し、ＣＴ撮影時に患者の口腔内にＣＴ撮影用テンプレートを装着し３次元CT断層撮影像を取得する。そして、製作した患者の歯の模型にＣＴ撮影用テンプレートを装着させ、３次元表面形状像を取得する。その後この２つのデータを重ね合わせるために、マーカーを基準に手動の位置合わせを行い、重ね合わせる。その後アーチファクトを取り除く。しかしながら、マーカーは複雑であり、しかも口腔外と口腔内の数種類ものマーカーが必要であり、操作性、普及性に問題があった。

特許文献２〜６において、有歯顎から無歯顎までの症例で行われるダブルCTスキャン手法の課題は、非特許文献２〜３に示すようにCT断層撮影から得られる３次元像には寸法誤差あるということである。つまりダブルCTスキャン方式においては、CT断層撮影を基にして、３次元CT断層撮影像より直接サージカルガイドを作製する為、CT誤差が含まれるサージカルテンプレートが作製されてしまう。このサージカルテンプレートを使用し、インプラント手術を行う場合、サージカルガイドの寸法精度が悪いため、インプラント埋入時に誤差を生じると言う問題点がある。また、ダブルCTスキャン方式のもう一つの問題点は、レジンで作製されたラジオグラフィックガイドにある。レジン収縮などにより変形が生じた場合、適合に問題があるラジオグラフィックガイドの形態がそのままCT断層撮影され、問題のある３次元CT断層撮影像よりサージカルガイドに転写されてしまう。そのため、口腔内適合性が悪くなり、サージカルガイドの位置ズレ、インプラント埋入位置ズレの危険性がある。

また特許文献２〜６においてのシングルCTスキャン方式による、３次元CT断層撮影像と３次元口腔内表面形状像とのマッチングは、一部の症例のみ可能となっているが、アーチファクトが有る症例や遊離端欠損症例においては、非特許文献１にあげる問題や課題が起こる。

この手法のマッチング不良の原因は、歯を基準にマッチングを行うためであり、マッチングが可能な歯の数や歯の位置によりマッチング不良がおこる。つまりこの手法では、無歯顎、多数歯欠損症例、遊離端欠損症例、アーチファクトの有る症例におけるマッチングは、不可能であったり大きな誤差を生む可能性が有る。そのため、アーチファクトが有る症例や遊離端欠損症例においては、非特許文献１にあげる問題や課題を解決することが求められる。

特許文献１においての手法の課題は、複雑な マーカー作製のため、時間と費用がかかり、しかも操作が複雑であり、臨床的な面からも凡庸性に欠ける面が指摘される。また特許文献１のマーカーは、Ｘ線造影剤としてバリュウム入りアクリル即時スキャニングレジンや石膏のマーカーを使用している。これは、熱に弱く滅菌は、不可能であり、臨床的に問題がある。また特許文献１に記載されているように、実際の寸法に対するCT像の寸法の増加する割合は、アクリル即時スキャニングレジンにおいて４．４１％もあり膨張していることが分かる。これにより３次元CT断層撮影像と実際のマーカーの形状データーとの直接マッチングには、大きな誤差が生まれる可能性が指摘され、マーカーとしては、不適切であることが伺える。
また、口腔外にマーカーを設置するため、インターフェイス自体が大きくなり、操作性が得られない。またインターフェイスが大きくスキャニングを行う機器の制限を受ける。また、口腔内のマーカーは、骨組織などに影響される場所に設置されるため、CT値が変動し、マッチングに影響されるという問題がある。また石膏のマーカーは、サイズ的に小さいため破損しやすく、しかもCT値、ピクセル値には CT機種により大きな影響がある。また非特許文献４によると、マーカーは、CT撮影法や、撮影部位、撮影機種により誤差を生じやすく、マッチングの精度に問題が起こる可能性がある。

特許5283949号広報 特許5857108号広報 特開2015-051281号広報 特表2015-531640号広報 特表2015-535182号広報 特表2011-510685号広報

Registration of cone beam computed tomography data and intraoral surface scans A prerequisite for guided implant surgery with CAD/CAM drilling guides. Tabea Flgge,Wiebe Derksen,Jobine te Poel,Bassam Hassan,Katja Nelson,Daniel Wismeijer. Clinical Oral Implants Research(20 July 2016) 顎骨描出における歯科用エックス線CTの精度―マイクロCTによる検証― 三矢 晶吾1), 内藤 宗孝1) 2), 勝又 明敏3), 大崎 千秋4), 有地 榮一郎1) 1) 愛知学院大学歯学部歯科放射線学講座 2) 愛知学院大学歯学部附属病院口腔インプラント外来 3) 朝日大学歯学部口腔病態医療学講座歯科放射線分野 4) 愛知学院大学歯学部附属病院技工部 日本口腔インプラント学会誌Vol. 16 (2003) No. 4 p. 485-492 インプラント画像診断におけるマルチスライスヘリカルCTの有用性―ダブルオブリーク断面再構築画像について 内藤 宗孝1) 2), 勝又 明敏3), 野原 栄二1), 泉 雅浩1) 2), 大崎 千秋4), 有地 榮一郎1) 1) 愛知学院大学歯学部歯科放射線学講座 2) 愛知学院大学歯学部附属病院口腔インプラント外来 3) 朝日大学歯学部歯科放射線学分野 4) 愛知学院大学歯学部附属病院技工部 日本口腔インプラント学会誌 Vol. 18 (2005) No. 2 p. 280-284 医科用CT のCT 値と歯科用コーンビームCT のピクセル値の比較 神田 昌巳、上林 毅、松埼 紘一、三上 格、荘村 泰治、日本歯科理工学会誌 Vol. 32 No. 1 41-51-2013

先行特許文献及び非特許文献における技術の問題点、課題は、
１、マーカーのCT撮影時の膨張収縮の問題点、課題（先行特許文献１〜６）
２、ダブルCTスキャン方式による、誤差の問題点、課題
３、マッチング部位を歯で行う場合、遊離端欠損症例、多数歯欠損、メタルアーチファクトが多く有る症例は、マッチング精度悪化の問題、課題。
４、無歯顎症例における３次元断層撮影像と３次元口腔内表面形状STLデータの精度の高いマッチング方法の問題、課題
５、骨組織の影響、アーチファクトの影響の無い位置でのマーカの設置場所の課題
６、マーカー自体にアーチファクトを発生せず、しかもCTの誤差の影響を受けないマーカーの材料、及び寸法精度の良いマーカー同士のマッチング

そこで、本発明は、１から６の問題点、課題の克服のために、CT撮影時の膨張収縮に関係せず、マッチング精度に影響を受けないシステムを考案した。このマーカーは、シンプルで実用性、凡庸性が高く、容易に作製可能で、且つCT撮影のアーファクトが無く且つCT値が１５０１から３５００までのマーカーである。このリファレンスマーカーを装着したCTマッチングテンプレートの作成、マッチング部位を歯で行わない３次元断層撮影像と３次元口腔内表面形状像の精度の高いマッチング方法及びそのシステムを提供することを目的とする。

発明者は、これらの問題の解決を行うために、下記の１〜８に記載された内容を見出した。
１、シンプルで実用性、凡庸性が高く、容易に作製可能で、且つCT撮影のアーファクトが無く且つCT値が１５０１から３５００までのマーカーであれば、全ての素材が使用できる。そのため本発明は、CT撮影時の膨張収縮に関係せず、マッチング精度に影響を受けないことが特徴である。このマーカーの種類としてチタンピンまたはガラスセラミックスなどが挙げられ、これらのCTマッチングテンプレートを使用したシステム。
２、無歯顎、多数歯欠損、遊離端欠損、アーチファクトの多い症例などすべての症例に対応したシステム。
３、３次元患者CT断層撮影DICOMデータと３次元口腔内表面形状STLデータの高精度マッチング方法およびそのシステム。
４、滅菌が可能である実用性の高いマーカー。
５、骨組織の影響、アーチファクトの影響の無い位置でのマーカの設置。
６、CT断層撮影像の寸法誤差の影響を受けない方法として、同一CT断層撮影装置による同じマーカー部位でのマッチングを行いその後、３次元口腔模型CT断層撮影像と患者３次元CT断層撮影像との画像を正確に重ね合わせることができる。
７、石膏模型のCT断層撮影像は、寸法誤差が少ないため、３次元口腔模型表面形状像と患者CT断層撮影像の重ね合わせは、３次元口腔模型CT断層撮影を介して、正確なマッチングが出来る。
８、アーチファクトの多い症例に対して、ブーリアン演算処理を行い、自動的にアーチファクトを除去できるシステム。

本発明のCTマッチングテンプレートは、リファレンスマーカーを用いたCTマッチングテンプレートである。このリファレンスマーカーは、患者の口腔内及び口腔模型に装着された状態で３次元CT断層撮影像に再現することができる。患者にCTマッチングテンプレートを装着し、３次元CT撮影を行い、CTマッチングテンプレートを装着した口腔内模型のCT撮影を行うことにより、このマーカーの位置を基準として、３次元断層撮影同士をリファレンスマーカーで精密に重ね合わせる事が出来る。その後、CTマッチングテンプレートを装着した口腔内模型の３次元CT断層撮影像と３次元口腔内表面形状像（STLデータ）の口腔内模型像をマッチングさせることにより、患者３次元断層撮影像と口腔内模型表面形状像の高精度な合成が行える。

また、本発明は、従来法の欠点を補い、シンプルで実用性、凡庸性が高く、滅菌による再利用可能な規格統一化されたマーカーを使用したCTマッチングテンプレートにより、無歯顎、多数歯欠損、遊離端欠損、アーチファクトの多い症例などすべての症例に対応する。その工程(図１０)は、
１、咬合床、およびマウスピース（以降ベーステンプレートと総称する）に固定されたリファレンスマーカーからなるCTマッチングテンプレートを準備する工程A1。
２、CTマッチングテンプレートを装着し、バイトを噛んだ状態で患者のCT断層撮影後、DICOMデータを取得する工程A2。
３、CTマッチングテンプレートを装着した患者の歯列模型のCT断層撮影後、DICOMデータを取得する工程A3。
４、CTマッチングテンプレートを装着し無い患者の歯列模型の外形データ（３次元口腔内表面形状像STLデータ）を取得する工程A４。
５、コンピュータシステムにおいて、患者および口腔内模型CT断層撮影DICOMデータからマーカーを含む３次元CT断層撮影像を作成し、３次元口腔内表面形状像STLデータを取り込み、３次元CT断層撮影像に再現されたマーカー同士を、コンピュータ上で自動マッチングさせる工程A５。
６、CTマッチングテンプレート装着模型の３次元CT断層撮影像と３次元口腔表面形状STLデータの口腔内模型像同士をマッチングさせる工程A６。
７、３次元CT断層撮影像と３次元口腔内表面形状STLデータを合成させる工程A７。
８、アーチファクトの無い症例、無歯顎、多数歯欠損、遊離端欠損症例はこの工程７で作業が終了となり、インプラント治療計画、CADCAMサージカルガイドの作製を行う。アーチファクトのある症例では、CTマッチングテンプレート非装着歯列模型より取得した３次元口腔内表面形状像を基にして、ブーリアン演算処理を行い、３次元CT断層撮影像のアーチファクト像を自動的に除去する工程A８を行い、インプラント治療計画、CADCAMサージカルガイドの作製を行う。
上記の行程からなる患者３次元CT断層撮影像と３次元口腔表面形状STLデータのマッチングを可能にするCTマッチングテンプレートを特徴とする。

本発明による効果、利点を、下記に述べる。
１、無歯顎、多数歯欠損、遊離端欠損、アーチファクトの多い症例などすべての症例に対して、３次元CT断層撮影像と３次元口腔内表面形状像との高精度な間接マッチングが可能となり、インプラント手術に使用するサージカルガイドの寸法制度の飛躍的な向上が得られる。
２、チタンピン、またはガラスセラミックスなどを使用することにより、熱に対応し、オートクレーブなどの滅菌が出来、臨床的にも実用的である。
３、使用するマーカーのCT像の膨張収縮に関係せず、マッチング精度の向上が得られる。
４、精度の向上により、手術の安全性が担保され、患者に絶大な恩恵が得られる。
などの効果、利点がある。
５、アーチファクトの多い症例に対して、３次元CT断層撮影像と３次元口腔内表面形状像との高精度な合成が可能となり、その結果、自動的にアーチファクトを正確に除去することが可能になる。
６、自動的にアーチファクトを正確に除去することにより、解剖学的な構造を明白に出来る。

本発明にかかるＣＴ撮影用マッチングテンプレートおよび３次元断層撮影像の作成方法を用いることにより、従来法の欠点を補うことができる。このリファレンスマーカーは、シンプルで実用性、凡庸性が高く、滅菌による再利用可能である。このマーカーを使用したCTマッチングテンプレートにより、無歯顎、多数歯欠損、遊離端欠損、アーチファクトの多い症例などすべての症例に対応することが出来、これによりインプラント手術の精度が上がり、患者の利益に貢献することができる。

歯の金属修復物を有する患者の(a)レントゲン写真(b)口腔内写真である。 歯の金属修復物を有する患者の(a)３次元CT断層撮影像と(b)本発明を利用し、３次元口腔内表面形状像を合成しアーチファクトを自動消去した像と（c)本発明を利用し、アーチファクトを自動消去後の３次元CT断層撮影像である。 マッチングテンプレートの分解図である。 (a)口腔内模型を示した図である。(b)規格化されたリファレンスプレートにリファレンスマーカーを固定したリファレンスインターフェイスである。（c）口腔内模型を基に、３Dプリンターなどで作製されたベーステンプレートである。（d)ベーステンプレートにリファレンスインターフェイスを固定した様子を示した CTマッチングテンプレートである。 (a)口腔内模型にマッチングテンプレートを装着した図である。（ｂ)口腔内にマッチングテンプレートを装着した図である。 (a)CTマッチングテンプレートを口腔内に装着したCT３次元断層撮影像である。（ｂ)CTマッチングテンプレートを口腔内模型に装着したCT３次元断層撮影像である。 (a)CTマッチングテンプレートを口腔内に装着した３次元CT断層撮影像とCTマッチングテンプレートを口腔内模型に装着したCT３次元断層撮影像におけるリファレンスマーカーによる重ね合わせを行うための像である。（ｂ)CTマッチングテンプレートを口腔内に装着した３次元CT断層撮影像とCTマッチングテンプレートを口腔内模型に装着したCT３次元断層撮影像におけるリファレンスマーカーによる重ね合わせた像である。 (a)模型３次元断層撮影CTデータと口腔内模型STLデータをマッチングさせるための模型の切れ込みを示す口腔内模型である。(b)CTマッチングテンプレート装着口腔内模型３次元表面形状像である。（c）口腔内模型３次元CT断層撮影像DICOMデータとCTマッチングテンプレート非装着３次元口腔内表面形状像STLデータを市販コンピュータソフト（例coDiagnostiX）を利用してマッチングの様子を示した像である。 (a)３次元CT断層撮影像と３次元口腔内表面形状像の重ね合わせを示す像である。(b)３次元口腔内表面形状像を市販コンピュータソフト（例coDiagnostiX）を利用してマッチングさせた後、アーチファクトを除去した像である。 ３次元断層撮影像作成方法のフローチャートである。 本発明のシステムに必要な、現在市販されているシュミレーションコンピュータシステムの必要用件を示す概略図である。（市販ソフトcoDiagnostiXなど）

図１は、歯の金属修復物を有する患者の口腔内写真（上顎）である。このような金属修復物を有する患者に対して口腔領域のＣＴ像を撮影し、３次元イメージに合成した３次元CT断層撮影像を図２aに示す。３次元CT断層撮影像は、断層写真であるＣＴ像を積み重ねて合成する。３次元CT断層撮影像の合成には、既存のソフトを用いる。例coDiagnostiX

一方、人工歯根インプラント手術を行う場合、従来は、３次元CT断層撮影像のみでサージカルガイドが作製されていた。これは、多くの誤差が示されており、精度が落ちる。一方、歯列模型は、患者の歯列の型を取り作製されるため、その患者の歯列が正確に再現されており、歯列模型から３次元口腔内表面形状像をとる場合、この精度は、３次元計測機で計測し、寸法精度は、５ミクロンの精度で３次元口腔内表面形状像としてSTLデータに変換されるため、高精度なデータが得られる。かかる３次元口腔内表面形状像を用いて図７のCTマッチングテンプレートを装着した口腔内模型の３次元口腔内表面形状像と患者の３次元CT断層撮影像との間接マッチングを行う。

これらを実現するためのCTマッチングテンプレートについて説明する。図３は、本発明である、CTマッチングテンプレートの分解図であり、図４は、製造方法を示す。リファレンスマーカー１を固定するためのリファレンスプレート２は、厚さ２ミリのレントゲン透過の樹脂プレート（アクリル樹脂等）を使用する。
図３に示すように、リファレンスマーカー１を最低6個、通常9個を配置し、リファレンスプレート２に固定する。(図４ｂ)これを総称してリファレンスインターフェイスとする。

次に、図４cに示すように、歯列模型４（図４a)にベーステンプレート３を作成する。このベーステンプレート３は、レントゲン透過性の透明の樹脂プレートをバキュームフォームの製法で作成されるか（エルコプレス等で作成される）、またはデジタルにて３Dプリンターで作成されたレントゲン透過性のレジンで作成されたマウスピースである。このベーステンプレートにリファレンスインターフェイスを取り付け固定し、これを総称して、CTマッチングテンプレートと呼ぶ。上述のように、CTマッチングテンプレートは、歯列模型（図４d)に装着するようにできている。（図１０工程A１）

図５bに示すように、患者の口腔内にCTマッチングテンプレートを噛ませた状態で、口腔領域を撮影し、ＣＴ像（口腔領域断層撮影データ）を得る（図６a、工程 A2、B2）。この時の注意点は、リファレンスマーカーに上下歯列のメタルアーチファクトがかからないように、リファレンスプレートを基準にCT撮影を行う。かかるデータは、図１１工程B5に示す入力手段を介してコンピュータに入力され、記録部に保存される。次に歯列模型４（図４d)にCTマッチングテンプレートを装着固定した状態で（図５a)、３次元CT断層撮影を行い（工程A３、B３）、３次元像を取得し、（図６b)記録装置に保存される（工程B６）。

図６aは、患者に CTマッチッングテンプレートを装着した状態の３次元CT断層撮影像である。図６aからわかるように、歯列周辺では、金属修復物の影響でアーチファクトが発生している。
図６bは、CTマッチングテンプレートを口腔内模型に装着固定した状態での３次元CT断層撮影像である。

次に、図７aに示すように、図６aとｂの３次元CT像を取り込む。具体的には、図７aに示すように、同じ位置にある模型３次元CT像に再現されたリファレンスマーカー１と、患者３次元CT断層撮影像に再現されたリファレンスマーカー１のマッチングを行う。これにより重ね合わせを行う。（工程A５,B８）
次に図８に示すように３次元スキャナー装置にて口腔内模型（図８a)の３次元表面性状STLデータ(図８b)を取得する。（工程A4,B4)
その後CTマッチングテンプレート装着口腔内模型３次元CT像（図6ｂ）とCTマッチングテンプレート非装着３次元口腔内表面形状像（図8b)のマッチングを行う（図８c,工程A7、B9）。このマッチングを行う際（工程B７）、模型の一部に切れ込みを入れた部分を（図８c）基準にマッチングを行う。 これにより、図９aに示すような３次元像が得られる。

これらの工程により３次元CT断層撮影像と３次元口腔内表面形状STLデータの合成が完成する。（工程A7、B10）アーチファクトがある場合、マッチングを完了した３次元口腔模型表面形状像を基に患者３次元CT像よりアーチファクトを自動的に除去する。（工程A8,B11)（使用ソフト例coDiagnostiX）
これによりアーチファクトの無い図９bの３次元CT撮影像が得られる。
これらの工程において、本発明のリファレンスマーカーを基準にマッチングを行うことにより、高い位置精度で３次元口腔内表面形状像と３次元CT断層撮影像をマッチングすることができる。アーチファクトに影響された歯の表面を基準にすることと比較し高精度で位置合わせができる。また後方に歯がない遊離端欠損症例のようにマッチングが出来る歯が少ない場合は、マッチング誤差が生じる。このような場合においても本発明のリファレンスマーカーを使用することにより、歯の数や位置に関係せず、３次元口腔内表面形状像と３次元CT断層撮影像を高精度に重ね合わせることができる。
以上の工程で、アーチファクト源を削除した口腔領域の３次元CT断層撮影像が完了する。本実施により得られた３次元CT断層撮影像（ＣＴ像）図９bは、インプラント手術を行う患者に適用した場合の３次元像である。 図９からわかるように、本方法を適用することにより、アーチファクトにより不明瞭であった下顎の歯列が明確に表されるようになる。

続いて、本実施の形態にかかる３次元断層撮影像を作成するためのコンピュータシステムについて、簡単に説明する。 図１1は、このシステムに必要なコンピュータシステムの概略図である。このコンピュータシステムは、１、CTマッチングテンプレートが装着された患者の３次元CT断層撮影データ（DICOM)、２、CTマッチングテンプレートが装着された口腔内模型の３次元CT断層撮影データ（DICOM)、３,３次元口腔内表面形状像データ（STL）を入力するための、入力部Bを有し、複数のデーターが記録でき、マッチングが可能なシステムである。この条件に当てはまる一般的な市販シュミレーションソフト（使用ソフト例coDiagnostiXなど）を利用する。

このコンピュータシステムのマッチング部Aでは、CTマッチングテンプレートを装着した患者３次元CT断層撮影像と模型３次元CT断層撮影像との自動マッチングが行え（合成部A)、その後マッチング部Bでは、模型３次元CT断層撮影像の石膏模型像とCTマッチングテンプレート非装着の３次元口腔内表面形状像を自動マッチングさせ(合成部B）、患者３次元CT断層撮影像と３次元口腔内表面形状像の画像合成を行う事が出来る（合成部C）。その後、３次元CT断層撮影像と３次元口腔内表面形状像を基準にインプラントの適切な位置のポジショニングを行う。

ＣＴ撮影用リファレンスマーカーの造影精度を測るため、実際の大きさに比べてどの程度の大きで撮影されるかについて、以下のような実験を行って調べてみた。

＜試料＞
試料１：チタンピン（ＣＴ値3500）
試料２：長石系ガラスセラミックス（ＣＴ値1949）
試料３：ニケイ酸リチウムガラスセラミックス（ＣＴ値2741）
試料４：リューサイト系ガラスセラミックス（ＣＴ値2606）
試料５：ジルコニア強化リチウム１ケイ酸系ガラスセラミックス：（ＣＴ値3500）
試料６：石膏模型（ＣＴ値1900）

＜撮影条件＞ ＣＴ装置：TOSHIBA社製Asteion 撮影条件：１２０Ｋｖ、２００ｍＡ、Ｓｌｉｃｅ：０．5ｍｍ

試料１：チタンピン11.00％（膨張）
試料２：長石系ガラスセラミックス：マイナス4.73％ （縮小）
試料３：ニケイ酸リチウムガラスセラミックス：0.00％
試料４：リューサイト系ガラスセラミックス：0.00％
試料５：ジルコニア強化リチウム１ケイ酸系ガラスセラミックス：5.64％（膨張）
試料６：石膏模型：1.30%（膨張）
本発明の方法のマッチングに使用するリファレンスマーカーは、CT断層撮影像同士を重ね合わせるため、膨張、収縮は無関係となる。
石膏模型の３次元CT断層撮影像と石膏模型３次元表面形状像との模型同士のマッチングに関して、石膏模型の実際の寸法に対するＣＴ像の寸法変化の割合は、1.30%の増加であり、誤差の少ないマッチングが可能となる。 つまり最終的なマッチングにおいて、正確な患者３次元CT断層撮影像と３次元口腔内模型表面形状像との合成が可能となる。

本発明に係るリファレンスマーカーによるマッチングシステムは、３次元CT断層撮影像と３次元口腔内表面形状像の均一で安定した高精度な合成が行える。これにより、高精度な３次元口腔内表面形状像を基にして、高精度なCAD/CAMサージカルガイドの作製が可能になる。

ダブルCTスキャン方法と比較し、寸法誤差の影響を避けることができる。これは３次元CT断層撮影像は、５ミクロンの精度をほこる３次元計測機による３次元表面形状像と比較し寸法精度が悪い。そのため、全ての症例に対して、３次元口腔内表面形状像スキャンデータ（STLデータ）と３次元CT断層撮影像データ（DICOM)のマッチングに基づくCAD/CAMサージカルガイドの使用は、精密なインプラント外科手術を行うために重要である。 本発明は、インプラント埋入用のCAD/CAMサージカルガイドの適合精度、およびそれに伴うインプラント埋入精度の向上が期待され、インプラント手術の安全性が担保される。これは、患者の利益に貢献でき、産業上の利用可能性を有する。

またX線造影剤とプラスチックの混合材料からなることを特徴とする先行特許文献１のマーカーは、Ｘ線造影剤としてバリュウム入りアクリル即時スキャニングレジンを使用している。これは、熱に弱く滅菌は、不可能であり、臨床的に問題がある。また文献１に記載されているように、実際の寸法に対するCT像の寸法の増加する割合は、４．４１％もあり膨張していることが分かる。これにより３次元CT断層撮影像と実際のマーカーの形状データーとの直接マッチングには、大きな誤差が生まれる可能性が指摘され、マーカーとしては、不適切であることが伺える。

それに対して、本発明のリファレンスマーカーは、CT撮影のアーファクトが無く且つCT値が１５０１から３５００までのマーカーを使用する。例としてチタンピンやガラスセラミックスを使用することにより均一で精度の高いマッチングが行われるだけではなく、安定した素材であり、熱、化学薬品による変形がなく患者ごとの滅菌が可能であること、滅菌後に再利用が可能で、経済的である。

また 先行特許文献１は、種類の異なる口腔外と口腔内の２種類のマーカーの複雑な作製が必要であるのに対して、本発明は、口腔内のみであり、口腔内に装着の出来るマウスピース、及び義歯等にインターフェイスに固定するのみであり、すべての症例に対応出来、簡単な作業で完了する。

また解析にあたっての方法は、先行特許文献１では、複雑で難解な工程が必要であり、歯科医院での普及には限界がある事に対して、本発明は、条件に当てはまる一般的な市販シュミレーションソフト（使用ソフト例coDiagnostiXなど）を利用して、自動のマッチングが行え、簡便で時間的経済性が得られる等の利点が多く産業上の利用可能性が拡大する。

アーチファクトの多い症例に対して、３次元CT断層撮影像と３次元口腔内表面形状像との高精度な合成が可能となり、その結果、自動的にアーチファクトを正確に除去することが可能になる。また自動的にアーチファクトを正確に除去することにより、解剖学的な構造を明白に出来る。これにより、インプラント埋入精度の向上が期待され、インプラント手術の安全性が担保される。これは、患者の利益に貢献でき、産業上の利用可能性を有する。

１、リファレンスマーカー
２、リファレンスマーカーを固定するリファレンスプレート
３、マウスピース、およびベーステンプレート
４、口腔内模型
５、バイト
６、患者３次元CT断層撮影像
７、模型３次元CT断層撮影像
８、模型３次元表面形状像
９、リファレンスインターフェィス
１０、CTマッチングテンプレート

Claims (4)

1. 患者の口腔領域及び口腔内模型にCTマッチングテンプレートが装着された状態で３次元CT断層撮影データが取得され、外形像が取得されるリファレンスマーカーであって、このリファレンスマーカーの位置を基準として、患者CT断層撮影DICOMデータの３次元断層撮影像と３次元口腔内模型CT断層撮影像がマッチング出来るチタンピン、またはラスセラミックス素材からなるリファレンスマーカーを特徴とする。
2. 請求項目１に記載のリファレンスマーカーにより、CT断層撮影DICOMデータの３次元断層撮影像と３次元口腔内模型CT断層撮影像のマッチング後、口腔内模型の外形像を基準に口腔内模型CT断層撮影像と口腔内模型表面形状像（STLデータ）をマッチングし、間接的に患者３次元CT断層撮影像と口腔内模型表面形状像が合成されることを特徴とする３次元断層撮影像作成方法。
3. 請求項目１に記載のリファレンスマーカーは、脱着可能な精密なマウスピース状のベーステンプレートに固定されたCTマッチングテンプレートとして、患者の口腔内、および口腔内模型に装着され、かつ、リファレンスプレートまたはマウスピースとの接着は、強固でありながら、容易に取り出せ、滅菌が可能で再利用可能であることを特徴とする。
4. 請求項目１に記載のリファレンスマーカーに使用するガラスセラミックス素材は、長石系ガラスセラミックス、またはリューサイト系ガラスセラミックス、またはニケイ酸リチウムガラスセラミックスの単一素材からなり、チタンピンに関しては純粋のチタン単一素材からなる。