JP4504911B2 - 医療用撮影マーカー - Google Patents
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たとえば、歯科におけるインプラント(人工歯根)植立処置を例に説明する。
従来の二次元画像であったレントゲン写真に代わり、正確な立体的位置情報を持つ3D−CTデータ(CT撮影データ)が植立位置や向きを決定する画像診断に用いられている。たとえば、歯の欠損部位に並べるダミーの歯を作り、そのダミーの歯内に想定したインプラント植立方向の孔をあけ、その孔に造影性を備えた材料を注入したレジン床(診断用ステントと呼ばれる)を作成する。そして、患者の口腔内に装着した状態でCT撮影を行うことで、撮影された三次元画像上に、植立想定位置および方向が誘導孔(孔の充填物)として映し出される。
そのため、画像診断上で決定した植立位置や向きの三次元的な位置座標を求め、CADによりガイドを作成する方法が試みられている。しかし、通常、CT撮影データの描出能は被爆量等の問題により、0.3〜1mm間隔で撮影されたデータである。また、歯の領域は、金属製の修復物によりアーチファクト(像の乱れ)が生じることから、CTデータから直接CADで、正確なガイドを作成することは困難である。
従来、マーカーの多くは、球体が用いられている。しかし、球体から特定される特定点は、その中心である1点に限られるため、位置情報を三次元的に関連づけるためには、少なくとも3つの球体を必要とする。また、特定点がマーカーの内部にあるため、三次元計測器等で表面から特定点を特定することが困難である。
請求項4記載の発明は、前記主面の上方から主面に直交方向に見た全体の輪郭形状が円形であることを特徴とする請求項1または2記載の医療用撮影マーカーである。
請求項5記載の発明は、前記板状部材は、前記2つの主面を連結するために、2本の直線の交点を含む領域に連結部を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の医療用撮影マーカーである。
請求項7記載の発明は、少なくとも直交する2辺を有する平面から成る主面と、前記主面の直交する2辺を境界辺として、当該2辺から直角に延びる1対の側面とを有し、全体が造影性材料で形成されていることを特徴とする板状の医療用撮影マーカーである。
より具体的には、この発明によれば、例えば、主面から見た側面の表示状態、すなわち、主面に直交する視点では、側面の主面側の辺とその対側の辺が視点方向上に一列に並び、2つの主面で構成される連続した境界面は連続した一直線として見え、X軸、Y軸等の座標軸の特定が容易である。一方、直交する視点でない場合には、側面が面として表示されるため、1つの主面の境界面は広く(側面の主面側辺の対側辺が造影部の境界線として)表示され、もう1つの主面の側面では主面側の辺のみが表示(対側辺は視点方向の裏側となり、見えない)されるため、2つの主面で構成される連続した境界面は直線として一直線上に表示されなくなる。このように、造影、非造影の構造物で構成される連続した境界面が直線に並び表示されるか否かで、マーカーを基準とした座標構築の際に重要となる視点方向、座標軸(または、座標面)の設定時の誤差を容易に確認することができる。
よって、異なる時期、撮影機器で撮影された2つ以上の医用三次元画像同士の関連付けや、医用三次元画像上および実体上で特定した位置および向きの関連付け等を、従来以上に正確、かつ簡便に行える。そして、各画像上あるいは実体上で特定した位置や向きを、相互に正確に反映させ、かつ特定することができる。
図1(a)は、この発明の一実施形態に係る医療用撮影マーカー(以下単に「マーカー」という。)1の斜視図であり、図1(b)はその平面図、図1(c)はその正面図、図1(d)はその右側面図である。
図1(a)〜(d)を参照して、マーカー1は、平面視が正方形で、厚みがtの薄い板状の直方体の2枚の板状部材2a、2bと、同様に厚みがtの薄い板状の直方体の2枚の補完部材3a、3bとが枡目状に組み合わされて、全体として平面視が正方形の直方体をしている。
一方、補完部材3a、3bは、医療用撮影機器で撮影したときに、透過されて、像として映し出されない非造影性材料(たとえばアクリルレジン等)で形成されている。
また、板状部材2a、2bは、直方体であるから、主面4aと各側面8a、9aとの成す角は直角であり、同様に、主面4bと、各側面8b、9bとの成す角も直角である。
図2(a)(b)(c)(d)は、この発明の他の実施形態に係るマーカー11の斜視図、平面図、正面図および右側面図である。図2に示すマーカー11は、図1に示すマーカー1と比べると、平面視における全体形状は正方形であるが、板状部材2aと2bとの平面視における大きさが異なっている。すなわち、板状部材2aは、主面4aが相対的に大きい長方形をした直方体であり、板状部材2bは、主面4bが相対的に小さい直方体である。また、補完部材3a、3bは、マーカー11の平面視の全体形状が正方形となるように、2つの主面4a、4bの存在しない領域を埋めている。
図3(a)〜(d)は、この発明の他の実施形態に係るマーカー21の斜視図、平面図、正面図および右側面図である。図3に示すマーカー21が、図1に示すマーカー1と異なる点は、平面視の輪郭(外形)が円形であり、そのために、板状部材2a、2bおよび補完部材3a、3bは、それぞれ、平面視が扇形で、厚みがtの板状部材である点である。
また、側面8a、9aは、主面4aに対して辺5a、6aを境界辺として直角に設けられている。側面8b、9bも、主面4bに対して辺5b、6bを境界辺として、直角に設けられている。
また、主面4a、4bの存在しない領域を埋めている補完部材3a、3bは、非造影性材料で形成されている。
図4(a)〜(d)は、この発明のさらに他の実施形態に係るマーカー31の斜視図、平面図、正面図および右側面図である。
図4に示すマーカー31が図1に示すマーカー1と異なる点は、造影性材料で形成された板状部材2a、2bの裏面(主面4a、4bと反対側の面)の下方を覆うように、補完部材3が配置されていることである。換言すれば、図1に示すマーカー1の底面側全体に、平面視正方形状の非造影性材料で形成された板状補完部材3が貼り付けられていて、当該補完部材3は補完部材3a、3bと一体になった構成である。板状部材2a、2bの厚みはtであるが、マーカー31全体の厚みはt1(t1>t)である。
図4に示すマーカー31では、たとえば2つの板状部材2a、2bを所定の位置に配置しておき、その下面および2つの主面4a、4bの存在しない領域を埋めるように非造影性材料を充填するようにモールド成形等によって作ることができ、製造作業の容易化を図ることができる。
なぜなら、後述するように、板状部材2a、2bにおいて、撮影画像で使用される領域は、主面4a、4b、側面8a、8b、9a、9bおよび直線を成す各辺5a、6a、5b、6bであり、それ以外の部分については、任意の形状でよいからである。
マーカー41の特徴を、図1に示すマーカー1と対比して説明すると、第1の板状部材2aと第2の板状部材2bとを、角7を対向させて配置した状態において、これら2つの板状部材2a、2bを連結するための連結部42が備えられていることである。ここに、板状部材2a、板状部材2bおよび連結部42は、造影性材料によって一体成形されている。連結部42も、その厚みはtであり、その上面は、主面4a、4bと水平に平らに延びている。
このマーカー41の場合も、医療用撮影機器で人体を撮影する際のマーカーとして用いた場合、主面4a、4b、直線5(辺5a+5b)、直線6(辺6a+6b)、側面8a、8b、側面9a、9bが、画像の位置決め基準として機能する。この点については、後に詳述する。
図6は、この発明のさらに他の実施形態に係るマーカー51を説明するための図であり、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は正面図、(d)は右側面図である。
連結部42が、図6(b)に示すように、その輪郭がたとえば円弧状の湾曲形状であっても、マーカー51を位置決めに用いる際に何ら支障は生じない。なぜなら、連結部42で連結された板状部材2aおよび2bには、それぞれ、直線5の一部を構成する辺5a、5bが存在し、かつ、直線6の一部を構成する辺6a、6bが存在するからである。また、これら各辺5a、5b、6a、6bを境界辺として、主面4a、4bに直角な側面8a、8b、9a、9bが存在しているからである。
図7は、この発明のさらに他の実施形態に係るマーカー61の構成を説明するための図であり、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は正面図、(d)は右側面図である。
図8は、既に説明した各マーカー1、31、41において、その裏面側の形状が、平面ではなく任意の形状をとり得ることができることを説明するための図である。図8の(a)は図1(c)の変形例、図8(b)は図4(c)の変形例、図8(c)は図5(c)の変形例である。
図9は、この発明のさらに他の実施形態に係るマーカー71の構成を示す図で、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は正面図、(d)は右側面図である。図9に示すマーカー71は、造影性材料で形成された厚みtの薄板状の直方体である。マーカー71は、その上面である主面4、主面4に対して辺5を境界辺として直角に形成された側面8および辺6を境界辺として主面4に直角に形成された側面9を有している。
図10に示すマーカー81は、図9に示すマーカー71と比較すると、その底面が、正面視で、凹湾曲状に窪んでいる点が特徴である。マーカー81の底面を凹湾曲状にすることにより、たとえば人体の所定部位に装着し易いといった利点が生じる。
図11は、この発明のさらに他の実施形態に係るマーカー91を説明する図であり、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は正面図、(d)は右側面図である。
たとえば図1に示すマーカー1を装着して、人体を撮影したとする。その撮影画像には、マーカー1が影として映り込んでいる。そこで、撮影画像の向きを調整して、図12(a)に示すように、マーカー1の影が映る状態にする。この状態では、マーカー1を平面視で眺めた画像となっており、辺5a、5bは一直線に映り、辺6a、6bも一直線に映っている。よって、角7における紙面に垂直な方向をZ軸、一直線5a、5bをX軸、一直線6a、6bをY軸として座標を決めることができる。
図9で説明したマーカー71を用いた場合でも、同様に、座標の位置決めを行うことができる。すなわち、マーカー71を装着して撮影した画像において、マーカー71の影が図13(a)に示すように、長方形状として表示され、辺5および6が直線で、直角に交わっている向きが、Z軸方向として定義できる。
図14は、マーカー画像に基づく座標特定の別のやり方を説明するための図である。
図14(a)に示すように、撮影した画像に映った板状部材4a、4bの主面4a、4b上の3点を特定することで、その3点が含まれる面に直交方向の位置座標、すなわちZ軸を特定することができる(図14(b))。そこで、特定されたZ軸方向からマーカー画像を見るように画像を回転させ、マーカー画像に映った直線5a、5bをX軸、6a、6bをY軸として三次元座標を決めることができる(図14(c))。
図9で説明したマーカー71等の場合であっても、同様に、主面上の3点を特定することによりZ軸を特定でき、辺5および6に基づいて、X軸およびY軸を特定できる。
図15は、この発明の一実施形態に係るマーカー31が付与されたステント12を実体(歯列模型)に装着した状態を示す斜視図である。ステント12は、全体が非造影性材料で構成されており、歯列模型13に並んだ複数本の歯Tに被せられるものである。ステント12には、所定の位置に、マーカー31が固定されている。具体的には、ステント12を構成する非造影性材料と、マーカー31の補完部材の一部とが固定されている。
図15に示すマーカー31が付与されたステント12が装着された歯列模型13を、医療用撮影機器、たとえばCTで撮影すると、図16に示す画像が得られる。この画像は、三次元画像として構築されており、任意の方向から確認することができる。画像には、ステント12は映らず、歯Tと、下顎骨と、マーカー31のうちの板状部材2a、2bだけが映る。
次いで、図16に示す画像において、マーカー31の板状部材2a、2bの映像から、マーカーのXYZ座標系を決定し、その決定したXYZ座標系に基づいて、診断により決定されたインプラントの植立位置および向きを、ステント12上に反映させる(図17)。
そして、そのガイドを実体に装着して、インプラント植立処置を行う。
この発明は、以上説明した各種の実施形態に係るマーカーに限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、各マーカーに対し、非造影性材料で任意形状の付加物を加えることもできる。
3a、3b 補完部材
4a、4b 主面
5a、5b 辺(直線)
6a、6b 辺(直線)
7 角
8a、8b、9a、9b 側面
42 連結部
Claims (7)
- 互いに直交する2本の直線の交点を挟んで対称な領域に形成された、前記直線を辺とする平面から成る2つの主面と、
前記直線の少なくとも一部を境界辺とし、各主面に対してそれぞれ直角に設けられた2対の側面と、
前記2つの主面および2対の側面を含み、造影性材料で形成された板状部材と、
を有し、
前記2つの主面の存在しない領域を埋めており、前記2つの主面と連続した平面を有する非造影性材料で形成された補完部材、を有することを特徴とする医療用撮影マーカー。 - 前記補完部材は、造影性材料で形成された2つの主面の裏側(板状部材の裏側)全体を覆っていることを特徴とする、請求項1記載の医療用撮影マーカー。
- 前記主面の上方から主面に直交方向に見た全体の輪郭形状が矩形であることを特徴とする請求項1または2記載の医療用撮影マーカー。
- 前記主面の上方から主面に直交方向に見た全体の輪郭形状が円形であることを特徴とする請求項1または2記載の医療用撮影マーカー。
- 前記板状部材は、前記2つの主面を連結するために、2本の直線の交点を含む領域に連結部を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の医療用撮影マーカー。
- 前記主面の裏側は、平面ではない任意形状の面であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の医療用撮影マーカー。
- 少なくとも直交する2辺を有する平面から成る主面と、
前記主面の直交する2辺を境界辺として、当該2辺から直角に延びる1対の側面とを有し、全体が造影性材料で形成されていることを特徴とする板状の医療用撮影マーカー。
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- 2005-11-30 JP JP2005347080A patent/JP4504911B2/ja not_active Expired - Fee Related
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