JP6429858B2 - Method for determining the index of bone implant stability - Google Patents

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本発明は、骨の埋め込みに関し、特に骨インプラントの安定性の指標の決定方法に関する。この明細書では「骨インプラント」を単に「インプラント」と呼称する場合もある。 The present invention relates to bone implantation, and in particular, to a method for determining an index of bone implant stability. In this specification, “bone implant” may be simply referred to as “implant”.

多数の骨部位は、インプラントの移植及び搭載のための受容部位として使用される。歯科においては、これらの部位は、主に下顎骨と、上部又は下部上顎骨とから構成されている。整形外科においては、大腿骨(大腿骨)、上腕骨又は頸骨(頸骨)の四肢が考慮される。これらの骨は、2つの骨組織から構成されている。高密度の皮質骨は、骨器官の硬い外層を形成する。網状骨、骨梁又は海綿骨は高い表面積を有するが、あまり密度が高くなく、柔軟でなく、弱く、硬さが低い。通常は、長骨、関節の近くの端部で生じる。その主な解剖学的及び機能的単位は骨小柱である。インプラントをうまく受け入れるためのこれらの骨の能力は、患者の特徴、外科技術及びインプラントの設計だけでなく、骨の質及び密度、並びに海綿骨部分の構造的構成及び微細構造に依存する。十分なリハビリテーションの機会は、インプラントの搭載の初期安定性、並びにインプラントの良好な生物学的及び生体力学的能力に基づいている。   A number of bone sites are used as receiving sites for implant implantation and loading. In dentistry, these parts are mainly composed of the mandible and the upper or lower maxilla. In orthopedics, the limbs of the femur (femur), humerus or tibia (tibial) are considered. These bones are composed of two bone tissues. High density cortical bone forms a hard outer layer of bone organs. Reticulated, trabecular or cancellous bone has a high surface area but is not very dense, not flexible, weak and low in hardness. Usually occurs at the end of the long bone, near the joint. Its main anatomical and functional unit is the bone trabeculae. The ability of these bones to successfully receive implants depends not only on patient characteristics, surgical techniques and implant design, but also on bone quality and density, and the structural organization and microstructure of the cancellous bone portion. Sufficient rehabilitation opportunities are based on the initial stability of the implant placement and the good biological and biomechanical capabilities of the implant.

インプラントの安定性は、以下の2つのレベルで達成される。即ち、移植直後に得られる機械的安定性である一次安定性、及び骨結合過程に沿って得られる二次安定性である。確実な一次安定性は良好な指標であり、二次安定性の必要条件である。二次安定性だけでなく、この一次安定性をも正確に評価し得ることは、適切な外科プロトコル及びそのフォローアップを設計することを可能にする。   Implant stability is achieved at two levels: That is, primary stability, which is mechanical stability obtained immediately after transplantation, and secondary stability obtained along the bone bonding process. Certain primary stability is a good indicator and a prerequisite for secondary stability. The ability to accurately assess not only secondary stability, but also this primary stability, makes it possible to design an appropriate surgical protocol and its follow-up.

大きな課題は、特にインプラントの一次安定性に関するインプラントの性能に寄与する、重要な要素を理解することのできる方法論的手段を開発することである。   A major challenge is to develop methodological means that can understand the key factors that contribute to the performance of the implant, particularly with respect to the primary stability of the implant.

インプラントの一次安定性は、インプラント、例えば、移植直後の歯科インプラントの安定性を意味する。その値は、典型的には患者の骨組織中のチタンスクリューインプラントの機械彫刻に由来する。高い初期安定性は、義装具再構築の際の即時搭載の指標となり得る。   Implant primary stability refers to the stability of an implant, eg, a dental implant immediately after implantation. The value is typically derived from mechanical engraving of a titanium screw implant in the patient's bone tissue. High initial stability can be an indicator of immediate loading during prosthetic reconstruction.

インプラントの一次安定性の値は、手術後の最初の数週間でインプラント周囲の骨組織の再構築によって徐々に低下し、二次安定性に移っていく。その特性は、それが骨結合の継続的なプロセスの結果であるため、初期安定性とは全く異なる。治療過程が完了すると、初期の機械的安定性は生物学安定性と完全に置き換えられる。移植の成功のための最も危険な時間は、インプラントの長期維持を支持するのに十分な骨再建を保留する、最低の初期安定化の時である。通常、これは移植の3〜4週間後に起こる。一次安定性が移植後に十分に高くないと、インプラントの移動度が高く、失敗の原因となる。   The primary stability value of the implant gradually decreases with the reconstruction of the bone tissue around the implant in the first weeks after surgery and moves to secondary stability. Its properties are quite different from the initial stability because it is the result of a continuous process of osteosynthesis. When the treatment process is complete, the initial mechanical stability is completely replaced by biological stability. The most dangerous time for a successful transplant is the time of minimal initial stabilization, withholding sufficient bone reconstruction to support long-term maintenance of the implant. This usually occurs 3-4 weeks after transplantation. If the primary stability is not high enough after implantation, the mobility of the implant is high and causes failure.

共鳴振動周波数分析(RFA−Osstell(商標)装置を使用)及び減衰能評価(Periotest(商標)技術)は、移植後のインプラントの安定性を評価するための非破壊的な口腔内試験法である。初期のPeriotest技術では、電子制御ロッドが、通常、一定の速度で1秒あたり数回、インプラントをたたく。ロッドは、インプラントに接触したときに減速され、その周波数が変わる。インプラントが安定であれば、減速度は高く、これはインプラント周囲の組織の減衰効果である。インプラントをたたいた後、ロッドは後戻りする。後戻りが速いことは減衰効果が高いことを示している。Periotest(商標)技術は、インプラント−骨界面の安定値を評価するために用いられる目的のインプラントを提供することを意図する。共鳴周波数分析(RFA)は、経時的なインプラントの安定性の変化を評価することによる、インプラント結合の非侵襲性かつ非破壊的な定量的測定法である。この技術は、インプラントに取り付けられているねじ上に配置されたアダプタを使用することからなる。次いで、プローブが、ねじを振動させる種々の周波数で磁気パルスを発する。アダプタが振動を開始し、プローブがそのトーンを聞き、それを共鳴周波数(RF)に変換し、ISQ(インプラント安定指数)値に対応させる。周波数が高いほど、より安定したインプラントである。ISQは、歯科用インプラントの安定性及び骨結合のレベルを示す尺度として使用される。ISQの尺度は、通常、1〜100であり、55〜85のISQが許容できる安定度である。最近の無線バージョンでは、RFAは、インプラント又は橋脚歯に接続された磁気ペグ−いわゆるSmartペグ−を使用している。ペグは励起され、RFは電磁気的にISQ単位として表される。   Resonant vibration frequency analysis (using an RFA-Osstel ™ device) and damping capability assessment (Periotest ™ technology) are non-destructive oral test methods for assessing the stability of implants after implantation. . In early Periodotest techniques, an electronic control rod typically strikes the implant several times per second at a constant rate. The rod is decelerated when it contacts the implant, and its frequency changes. If the implant is stable, the deceleration is high, which is a dampening effect of the tissue surrounding the implant. After hitting the implant, the rod moves back. A fast reversal indicates a high damping effect. The Periotest ™ technology is intended to provide an implant of interest that is used to assess the stability value of the implant-bone interface. Resonance frequency analysis (RFA) is a non-invasive and non-destructive quantitative measure of implant bonding by assessing changes in implant stability over time. This technique consists of using an adapter placed on a screw attached to the implant. The probe then emits magnetic pulses at various frequencies that cause the screw to vibrate. The adapter begins to vibrate and the probe hears the tone and converts it to a resonant frequency (RF), which corresponds to an ISQ (implant stability index) value. The higher the frequency, the more stable the implant. ISQ is used as a measure of the stability of dental implants and the level of bone bonding. The ISQ scale is typically 1-100, with ISQ of 55-85 being acceptable stability. In recent wireless versions, RFA uses a magnetic peg—the so-called Smart peg—connected to an implant or an abutment. The pegs are excited and RF is expressed electromagnetically as ISQ units.

Periotest及びRFA技術は歯科において大きな期待を示し、インプラント技術への適応及び向上に貢献しているが、それらはいくつかの欠点を有している。RFA値と骨密度又は皮質厚との正確な相関関係は、未だに明確に確立されていない。Periotest技術は、オペレータ間、及び機器間の変動を示す。これらの技術は、アクセプター部位の画像を使用も提供もしない。最も重要なことに、両方の技術は、インプラント挿入又は搭載後にのみインプラントの安定性の評価を可能にし、従って、不適切な安定性の場合には術後の適応を制限し、移植した骨に手術時間の延長によって患者の不快感を引き起こす。それらは、外科医がインプラントの結合を確認することを可能にするが、移植されたインプラントの安定性を予測するための有効かつ信頼できるデータを提供するものではない。そのような機会は、整形外科の外科医には利用できない。   Although Periotest and RFA technologies have great promise in dentistry and contribute to the adaptation and improvement of implant technology, they have several drawbacks. The exact correlation between RFA values and bone density or cortical thickness has not yet been clearly established. The Periotest technique shows variations between operators and between devices. These techniques do not use or provide images of acceptor sites. Most importantly, both techniques allow assessment of implant stability only after implant insertion or loading, thus limiting post-operative indications in the case of inadequate stability, and for transplanted bones. Prolonged surgery time causes patient discomfort. They allow the surgeon to confirm the binding of the implant, but do not provide valid and reliable data for predicting the stability of the implanted implant. Such opportunities are not available to orthopedic surgeons.

インプラント学の専門家は、臨時目的のインプラント及び移植手術プロトコルを設計するために、実際には、自分の専門知識から生じる経験によるプロトコル及び平均値を使用する。これらの値は、ほとんどの外科的状況に合わせるが、インプラントが失敗の高いリスクを被り、ひどい痛みを引き起こし、範囲外の患者及び臨床状況に対する解決法を提供することはできず、必然的に複雑な、多くの場合一時的に軽減する外科的処置に至る。その代わりに、予測されたインプラントの安定性の客観的かつ正確な測定は、患者が成功の高い確率でパーソナライズされたプロトコルの利点を享受することができるように、外科医は、ケースバイケースでインプラントプロトコルの選択について、博識のある意思決定を行うことができるようになる。   Implantology professionals actually use experience-based protocols and averages resulting from their expertise to design ad hoc implant and transplant surgery protocols. These values fit most surgical situations, but the implants are at high risk of failure, cause severe pain, cannot provide solutions for out-of-range patients and clinical situations, and are necessarily complex. In many cases, this leads to a surgical procedure that is temporarily relieved. Instead, an objective and accurate measurement of predicted implant stability allows the surgeon to implant the implant on a case-by-case basis so that the patient can enjoy the benefits of a personalized protocol with a high probability of success. You will be able to make informed decisions about protocol selection.

非特許文献1は、インプラント設置前の骨ミネラル濃度(BMD)、インプラント設置におけるインプラント安定性の測定と、インサイチューでの1年後のすぐに搭載したインプラントの周辺部の骨喪失との関係を調査している。この方法は、インプラント設置前の顎骨の密度を評価するための術前法としてコンピュータ断層診断法による検査を使用している。しかし、1年後に、生存率又は異なる密度の骨組織に設置されたインプラント間の辺縁骨密度の変化に差はなかった。これにより、骨量又は密度が、インプラントの安定性を決定するのに有用なパラメータでないことを説明することができる。   Non-Patent Document 1 describes the relationship between bone mineral density (BMD) before implant placement, measurement of implant stability at implant placement, and bone loss around the immediate implant after one year in situ. is investigating. This method uses a computed tomography examination as a preoperative method for evaluating the density of the jawbone before implant placement. However, after one year, there was no difference in changes in marginal bone density between implants placed on survival or different density bone tissue. This can explain that bone mass or density is not a useful parameter for determining implant stability.

非特許文献2(「JPIS論文」)は、骨密度を評価するためのフラクタル解析を用いる、歯科用インプラントの安定性評価について議論している。この研究の目的は、RFAによって表されるようなパノラマX線写真からのフラクタル次元が、インプラントの一次安定性に関連しているかどうかを調べることである。著者らは、パノラマX線画像とRFAのISQ値から計算されたフラクタル次元との間に統計的に有意な線形相関を見いだした。著者らは、骨のフラクタル次元が、一般的な術前治療計画を示すために有用な方法である可能性があると結論づけている。   Non-Patent Document 2 ("JPIS paper") discusses the stability assessment of dental implants using fractal analysis to assess bone density. The purpose of this study is to investigate whether the fractal dimension from panoramic radiographs as represented by RFA is related to the primary stability of the implant. The authors found a statistically significant linear correlation between the panoramic X-ray image and the fractal dimension calculated from the RFA ISQ values. The authors conclude that the fractal dimension of the bone may be a useful way to present a general preoperative treatment plan.

米国特許出願公開第2008/0031412A1号US Patent Application Publication No. 2008 / 0031412A1 米国特許出願公開第1010/09998212A1号US Patent Application Publication No. 1010 / 09998212A1 米国特許出願公開第2011/0036360A1号US Patent Application Publication No. 2011 / 0036360A1 米国特許第7,609,867号US Pat. No. 7,609,867 仏国出願公開第2960762A1号French Application Publication No. 2960762A1

Bergkvist G,Koh KJ,Sahlholm S,Klintstrom E,Lindh C.,「Bone density at implant sites and its relationship to assessment of bone quality and treatment outcome」,Int J Oral Maxillofac Implants.2010 Mar−Apr;25(2):321−8Bergkvist G, Koh KJ, Sahlholm S, Klintstrom E, Lindh C. et al. , “Bone density at impulse sites and its relationships to assessment of bone quality and treatment outcome”, Int J Oral Maxilof Implants. 2010 Mar-Apr; 25 (2): 321-8 Dae−Hyun Lee et al, 「A clinical study of alveolar bone quality using the fractal dimension and the implant stability quotient」, Journal of Periodontal Implant Science 2010; 40; 19−24 − doi: 10.5051/jpis.2010Dae-Hyun Lee et al, “A clinical study of alveolar bone quality used in the first 10 minutes of the first 10 minutes, and the first 20 minutes of the first 10 minutes. 2010

引用したJPIS論文は、フラクタル次元が計算され、インプラント安定指数(ISQ)と比較されるパノラマX線像に限定されている。フラクタル次元は、唯一の一次安定性の予測因子であることが意図されている。しかし、パノラマX線像は、非常に歪んだ画像であることが知られており、そのため、尺度不変の空間特性のみに関連するフラクタル次元のようなパラメータを測定するのに有効でないであろう。パノラマ画像は、尺度不変の空間特性を何ら有していない。 The cited JPIS article is limited to panoramic X-ray images in which the fractal dimension is calculated and compared to the implant stability index ( ISQ ). The fractal dimension is intended to be the only predictor of primary stability. However, panoramic X-ray images are known to be very distorted images, and therefore may not be effective in measuring parameters such as fractal dimensions that are only relevant to scale-invariant spatial properties. The panoramic image has no scale invariant spatial characteristics.

本発明の主な態様によれば、骨インプラントの安定性の指標を決定する方法が提供される。本方法は、骨インプラントが予定されている位置に、骨の2次元又は3次元画像を提供する工程:前記2次元又は3次元画像から、前記位置における骨の構造パラメータを決定する工程:前記骨の構造パラメータを表わすデータと関連するインプラント安定性データを提供する工程:及び前記骨の構造パラメータ及び前記インプラント安定性データから、前記位置における移植後の予定されている骨インプラントの安定性についての指標を決定する工程、を含む。   According to a main aspect of the present invention, a method for determining an index of bone implant stability is provided. The method includes providing a two-dimensional or three-dimensional image of a bone at a position where a bone implant is scheduled: determining a bone structural parameter at the position from the two-dimensional or three-dimensional image: the bone Providing implant stability data associated with data representing the structural parameters of the bone: and from the structural parameters of the bone and the implant stability data, an indication of the stability of the planned bone implant after implantation at the location Determining.

本発明は、パノラマ画像に出現する歪みのレベルが、それが使用されることを防ぐので、パノラマ画像を除き、あらゆる種類の2次元又は3次元X線走査に適用される。   The present invention applies to any kind of two-dimensional or three-dimensional X-ray scanning, except for panoramic images, because the level of distortion that appears in the panoramic image prevents it from being used.

骨インプラントは、歯科用インプラント及び整形外科用インプラントからなる群から選択することができる。更に、骨インプラントは、代用骨等の生体材料を含んでいてもよく、本ケースにおいては、本発明は、その骨結合の指標を決定する方法を提供する。多くの場合、骨インプラントは、不活性物質、特にチタンのネジを含む。   The bone implant can be selected from the group consisting of a dental implant and an orthopedic implant. Further, the bone implant may include a biomaterial such as a bone substitute, and in this case, the present invention provides a method for determining an indicator of its bone attachment. Often, bone implants contain screws of inert material, especially titanium.

前記方法は、前記骨に前記インプラントを移植した日におけるインプラントの安定性である、一次安定性としての骨インプラントの安定性の指標を決定すること、及び/又は治療後、及び/又はインプラントの骨結合後の安定性である、二次安定性としての骨インプラントの安定性の指標を決定することを含んでいてもよい。   The method includes determining an index of bone implant stability as primary stability, which is the stability of the implant on the day of implantation of the implant in the bone, and / or after treatment and / or bone of the implant It may include determining an indication of bone implant stability as secondary stability, which is stability after bonding.

従って、一次安定性を評価するのにのみ適切な前記JPIS論文とは異なり、本発明の方法は、一次及び二次安定性の両方を予測するのに適切である。   Thus, unlike the JPIS article, which is only suitable for assessing primary stability, the method of the present invention is suitable for predicting both primary and secondary stability.

骨プラントが予定されている位置に骨の3次元画像が提供される場合、骨の構造パラメータを決定するために、3次元画像が、骨の構造パラメータを決定するための2次元画像として処理されるべき平面上に投影されるか、又は3次元画像として処理される。 If a three-dimensional image of bone is provided at the location where the bone plant is planned, the three-dimensional image is processed as a two-dimensional image to determine the bone structural parameters to determine the bone structural parameters. Projected onto a plane to be processed or processed as a three-dimensional image.

本方法では、前記インプラント安定性データは、共鳴周波数分析により、又は基準インプラントの減衰能を評価することにより評価することができる。インプラントの安定性は、例えば、移植の直後、又は骨結合期間後のいずれかで、共鳴周波数分析により評価することもできる。   In this method, the implant stability data can be evaluated by resonance frequency analysis or by evaluating the damping capacity of a reference implant. Implant stability can also be assessed by resonance frequency analysis, for example, either immediately after implantation or after an osteosynthesis period.

本発明で使用される骨構造/組織パラメータは、フラクタル次元の測定ではなく、画像のようなタイプでフラクタル次元と比較することはできない。画像中のグレーレベルの実験的バリオグラムから計算される。JPIS論文では、フラクタル次元は、骨格化画像からのタイル計数法を使用して実行され、これは、本発明で使用される骨梁を含む画像から実施される実験的バリオグラム測定とは非常に異なるものである。   The bone structure / tissue parameters used in the present invention are not measurements of the fractal dimension and cannot be compared to the fractal dimension in an image-like type. Calculated from experimental variograms of gray levels in the image. In the JPIS paper, the fractal dimension is performed using a tile counting method from skeletal images, which is very different from the experimental variogram measurements performed from images containing trabeculae used in the present invention. Is.

本発明においては、骨組織パラメータは、X線画像に含まれるグレーレベルにおいて直接計算され、画素強度の局所的な変動は、ほとんど最終的な推定量に決定される。逆に、引用したJPIS論文では、局所的コントラストに情報が残っていない骨格化二値画像からフラクタル次元を計算する。   In the present invention, bone tissue parameters are calculated directly at the gray levels contained in the X-ray image, and local variations in pixel intensity are determined to be almost final estimates. In contrast, in the cited JPIS paper, the fractal dimension is calculated from a skeletonized binary image in which no information remains in the local contrast.

引用発明及び引用したJPIS論文は、RFAは材料に挿入された物体の安定性を評価するための究極の判断基準であるので、いずれもRFAに言及している。それにもかかわらず、引用論文では、RFAは比較として使用されているのみであるが、本発明においては、RFA値は工程に組み込まれ、骨組織パラメータの最適な形状を定義するために使用されている。   Both the cited invention and the cited JPIS article refer to RFA because RFA is the ultimate criterion for assessing the stability of an object inserted into a material. Nevertheless, in the cited paper, RFA is only used as a comparison, but in the present invention, RFA values are incorporated into the process and used to define the optimal shape of bone tissue parameters. Yes.

引用論文は、一次安定性のみに焦点を当てているが、本発明は、インプラントの一次安定性又は二次安定性を評価するものを提供する。   Although the cited paper focuses only on primary stability, the present invention provides an assessment of the primary or secondary stability of the implant.

引用されたJPIS論文は、非常に低いか重要でさえない、RFAと、フラクタル次元との関係を示しており、それは、記載されている方法が、インプラントの一次安定性の強固な予測判断材料を得るのに適切でないことを示している。   The cited JPIS paper shows a very low or even unimportant relationship between RFA and the fractal dimension, which shows that the described method provides a strong predictor of implant primary stability. It is not appropriate to get.

一実施態様においては、インプラントのデータの評価には、インプラントの引き抜き強度を測定するような生体力学的試験が含まれる。   In one embodiment, the evaluation of implant data includes a biomechanical test such as measuring the pullout strength of the implant.

他の実施態様においては、インプラントのデータの評価には、インプラントの骨結合の生物学的分析が含まれる。   In other embodiments, the evaluation of the implant data includes a biological analysis of the bone connectivity of the implant.

本発明の他の態様には、インプラントの予測判断材料としての手術前、及び骨の結合を監視するための手術後の骨の構造パラメータの評価が含まれる。   Other aspects of the invention include assessment of bone structural parameters before surgery as a predictive material for implants and post surgery to monitor bone attachment.

前記骨の構造パラメータを決定する組織解析が骨梁組織の解析である。 The tissue analysis that determines the structural parameters of the bone is the analysis of trabecular tissue.

骨の構造パラメータは、有利には、骨インプラントが予定された前記位置で、関心領域内の2次元又は3次元のグレースケール画像の組織解析によって決定される。   The bone structural parameters are advantageously determined by tissue analysis of a two-dimensional or three-dimensional grayscale image in the region of interest at the location where the bone implant is scheduled.

好ましい実施態様においては、前記計算装置が、骨の構造パラメータを、デジタル化された2次元又は3次元画像を処理するために一連の以下の工程を実施して決定する。a)2次元又は3次元画像の関心領域における2次元又は3次元画像の各画素のグレーレベルh(O)を検索する工程;b)前記グレーレベルh(O)が検索された画素の周囲の距離rにおける画素のセットを選択する工程;c)前記画素のセットのグレーレベルh(r)を検索する工程;d)式:V(r)=[h(r)−h(O)2を用いて前記グレーレベルh(r)と前記グレーレベルh(O)との相違を表す関数V(r)を計算する工程; e)よこ軸を前記距離rとし、たて軸を前記関数V(r)とする対数スケールで得られる、前記V(r)に関連づけられた曲線をたどる工程;及びf)前記曲線の勾配を前記骨の構造パラメータαとして決定する工程。
本発明は、骨の埋め込みに関し、特に骨インプラントの安定性の指標の決定方法に関する。この明細書では「骨インプラント」を単に「インプラント」と呼称する場合もある。
In a preferred embodiment, the computing device determines bone structural parameters by performing a series of the following steps to process a digitized two-dimensional or three-dimensional image. a) searching for the gray level h (O) of each pixel of the 2D or 3D image in the region of interest of the 2D or 3D image; b) surrounding the pixel for which the gray level h (O) was searched Selecting a set of pixels at distance r; c) searching for a gray level h (r) of said set of pixels; d) formula: V (r) = [ h (r) −h (O) ] 2 E) calculating a function V (r) representing a difference between the gray level h (r) and the gray level h (O); e) a horizontal axis as the distance r and a vertical axis as the function V. Tracing a curve associated with V (r) obtained on a logarithmic scale as (r); and f) determining a slope of the curve as a structural parameter α of the bone.
The present invention relates to bone implantation, and in particular, to a method for determining an index of bone implant stability. In this specification, “bone implant” may be simply referred to as “implant”.

本発明を、以下の添付図面を参照して一例として説明する。
顎骨に挿入された歯科用インプラントの断面図である。 膝の骨に挿入された整形外科用インプラントの断面図である。 インプラントを設置した後の、使用される基準骨試料の一部の図である。 インプラントが設置される位置の引き出された関心領域により覆われた骨試料のX線画像である。 インプラントが設置される位置の引き出された関心領域により覆われた患者の下顎骨のX線画像である。 インプラント安定指数及び骨組織パラメータの最大相関のグラフである。 表であり、各インプラント(又は顎骨上の対応する関連領域)について、各構成に対する骨組織パラメータ、及びISQの計算値を示す表1である。 表であり、各構成に対する骨組織パラメータ及びISQの相関係数を示す表2である。 インプラントが設置される位置の引き出された関心領域を示す患者の背骨のX線画像である。
The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings in which:
FIG. 3 is a cross-sectional view of a dental implant inserted into a jawbone. FIG. 3 is a cross-sectional view of an orthopedic implant inserted into a knee bone. FIG. 3 is a view of a portion of a reference bone sample used after placement of an implant. FIG. 6 is an X-ray image of a bone sample covered by an extracted region of interest where an implant is to be placed. FIG. 6 is an X-ray image of a patient's mandible covered by an extracted region of interest where an implant is to be placed. It is a graph of the maximum correlation of an implant stability index and a bone tissue parameter. FIG. 5 is a table 1 showing bone tissue parameters for each configuration and calculated ISQ values for each implant (or corresponding relevant region on the jawbone). It is a table | surface and is Table 2 which shows the bone tissue parameter with respect to each structure, and the correlation coefficient of ISQ. It is an X-ray image of a patient's spine showing an extracted region of interest where the implant is to be placed.

本発明は、インプラントを受け入れることを意図する骨の部位の質の指標を決定する方法に関し、本発明は、ねじ込まれ、又はそれに接着したインプラントの安定性の予測因子として使用される。本発明の方法の好ましい実施態様は、受容体骨部位の画像化技術を使用することを特徴とし、インプラントを装填し、ねじ込み/接着する前に、受容体骨部位のスキャン画像のグレーレベルの空間的変動の定量分析を使用することができる。専用のソフトウェアを使用することにより、これらのグレーの色合いの空間的変動を、インプラントの骨接合の強力な予測因子である骨の組織と直接相関させることができる。特定の受容体骨領域の安定性の指標が、この領域の指標の平均値によって評価されるように、解析法の出力は、画像内のグレーの色合いのデジタル化された光学測定のバリオグラムを示すことにより構成される。受容体部位の画像の各画素について、周囲の画素の変動は、基準の画素の所定の距離におけるグレーの色合いの強度の二乗差の合計として計算することができる。次いで、これらの変動を対数スケールを用いてプロットする。一対一の数学関数を使用し、コンピュータ化され得る画素領域が定義され、安定性の指標が、この関数の勾配として計算される。   The present invention relates to a method for determining an indication of the quality of a bone site intended to receive an implant, which is used as a predictor of the stability of an implant that is screwed or adhered thereto. A preferred embodiment of the method of the present invention is characterized by the use of receptor bone site imaging techniques, and the gray level space of the scanned image of the receptor bone site before loading and screwing / adhering the implant. Quantitative analysis of global variation can be used. By using specialized software, the spatial variation of these gray shades can be directly correlated with bone tissue, which is a strong predictor of implant osteosynthesis. The output of the analysis method shows a digitized optical measurement variogram of gray shades in the image so that the stability indicator of a particular receptor bone region is evaluated by the average value of this region's indicator. It is constituted by. For each pixel in the image of the receptor site, the variation of the surrounding pixels can be calculated as the sum of the squared differences in gray shade intensity at a given distance of the reference pixel. These variations are then plotted using a log scale. Using a one-to-one mathematical function, a pixel area that can be computerized is defined, and a measure of stability is calculated as the slope of this function.

画像化技術
最初に、インプラントが予定される位置で、骨の2次元又は3次元画像が提供される。
Imaging Technique Initially, a 2D or 3D image of the bone is provided at the location where the implant is planned.

本明細書で言及される画像は、例えば、X線画像化技術、特にデジタルX線撮影法、2光子吸収画像化法、標準的スキャナー、及び円錐ビームスキャナーを使用して作られる。   The images referred to herein are made using, for example, X-ray imaging techniques, particularly digital radiography, two-photon absorption imaging, standard scanners, and cone beam scanners.

記述したように、骨インプラントが予定される位置で骨の3次元画像が提供されると、3次元画像が、骨の構造パラメータを決定するために、2次元画像として処理されるべき平面上に投影されるか、又は骨の構造パラメータを決定するために、3次元画像として処理される。 As described, when a 3D image of bone is provided at a location where a bone implant is planned, the 3D image is on a plane to be processed as a 2D image to determine bone structural parameters. Projected or processed as a three-dimensional image to determine bone structural parameters.

骨構造の予後のために骨の2次元又は3次元X線画像を提供することは、例えば、特許文献1〜3に記載されている。   Providing a two-dimensional or three-dimensional X-ray image of bone for the prognosis of bone structure is described in Patent Documents 1 to 3, for example.

デジタルX線画像化は、直接的又は間接的な技術を使用しており、両方の技術は、数値的なX線画像化において使用することができる。   Digital x-ray imaging uses direct or indirect techniques, and both techniques can be used in numerical x-ray imaging.

骨の構造パラメータ
本発明の方法によれば、インプラントが予定されている前記位置における骨の構造パラメータは、2次元又は3次元画像から誘導される。骨の構造パラメータは、例えば、前記組織解析に骨梁組織を利用する。骨の構造パラメータは、例えば、骨インプラントが予定されている前記位置の関心領域内の2次元画像の2次元又は3次元グレースケール画像の組織解析により決定することができる。
Bone structure parameters According to the method of the present invention, the bone structure parameters at the location where the implant is planned are derived from two-dimensional or three-dimensional images. As the bone structural parameter, for example, trabecular tissue is used for the tissue analysis . The bone structural parameters can be determined, for example, by tissue analysis of a 2D or 3D grayscale image of a 2D image within the region of interest at the location where the bone implant is scheduled.

グレーの色合いは、画像内に定義された量によって異なる輝度ステップとして定義される。2つのグレーの色合いの最小差は、画像の定量化工程に相当する。コントラスト比は、ダイナミックレンジが最小値と最大値との間のグレーの色合いの数であると、最小輝度値で割った最大輝度値であると定義される。   Gray shades are defined as different luminance steps depending on the amount defined in the image. The minimum difference between the two shades of gray corresponds to the image quantification process. The contrast ratio is defined as the maximum luminance value divided by the minimum luminance value when the dynamic range is the number of shades of gray between the minimum and maximum values.

骨の構造パラメータを得る好ましい方法は、特許文献4に記載されており、計算装置が、デジタル化された2次元又は3次元画像を処理するために以下の工程を実施することに要約される。
a)2次元又は3次元画像の関心領域における2次元又は3次元画像の各画素のグレーレベルh(O)を検索する工程;
b)前記グレーレベルh(O)が検索された画素の周囲の距離rにおける画素のセットを選択する工程;
c)前記画素のセットのグレーレベルh(r)を検索する工程;
d)式:V(r)=[h(r)−h(O)2を用いて前記グレーレベルh(r)と前記グレーレベルh(O)との相違を表す関数V(r)を計算する工程;
e)よこ軸を前記距離rとし、たて軸を前記関数V(r)とする対数スケールで得られる、前記V(r)に関連づけられた曲線をたどる工程;及び
f)前記曲線の勾配を前記骨の構造パラメータαとして決定する工程。

A preferred method for obtaining bone structural parameters is described in US Pat. No. 6,057,086, which is summarized in that the computing device performs the following steps to process a digitized two-dimensional or three-dimensional image.
a) retrieving the gray level h (O) of each pixel of the 2D or 3D image in the region of interest of the 2D or 3D image;
b) selecting a set of pixels at a distance r around the pixels for which the gray level h (O) was retrieved;
c) retrieving the gray level h (r) of the set of pixels;
d) A function V (r) representing the difference between the gray level h (r) and the gray level h (O) using the formula: V (r) = [ h (r) −h (O) ] 2. Calculating step;
e) following a curve associated with V (r) obtained on a logarithmic scale with the horizontal axis as the distance r and the vertical axis as the function V (r); and f) the slope of the curve. Determining the bone structure parameter α.

工程a)〜f)において、計算のために多数の技術的選択をなし得、骨の構造パラメータが変化するであろう。本発明の方法の一部は、骨の構造パラメータとインプラント安定性との相関を最大にするために、これらの選択を調整することからなる。   In steps a) to f), numerous technical choices can be made for the calculation, and the bone structural parameters will change. Part of the method of the invention consists of adjusting these choices to maximize the correlation between bone structural parameters and implant stability.

特許文献5に開示されている、骨の構造パラメータを得るための他の方法は、骨組織のグレーレベルの画像の関心領域の範囲を選択し、グレーレベルを計算し、これを限界値と比較することに基づいている。発光パラメータの値は、グレーレベルと閾値の値に応じて決定される。画像は、放射パラメータの新たな値を備えた撮像装置を用いて得られる。   Another method for obtaining the bone structural parameters disclosed in US Pat. No. 6,053,836 selects a region of interest in a gray level image of bone tissue, calculates a gray level, and compares this with a limit value. Is based on that. The value of the light emission parameter is determined according to the gray level and the threshold value. The image is obtained using an imaging device with a new value of the radiation parameter.

インプラント安定性データ
本発明の方法は、骨の構造パラメータを示すデータに関連しているインプラント安定性データを提供することを含む。
Implant Stability Data The method of the present invention includes providing implant stability data associated with data indicative of bone structural parameters.

インプラント安定性のデータは、骨試料(ヒトの死体から生体外で、又は患者の骨からインビボで)、及び一連の基準インプラントを使用して収集される。基準インプラントは前記骨試料に移植され、インプラントの安定性は移植した全てのインプラントのRFAを計算するインプラント安定計を使用して評価する。インプラントの安定性は、移植直後(一次安定性)、及び/又は骨結合期間後(二次安定性、インビボの骨のみ)に記録する。   Implant stability data is collected using bone samples (in vitro from human cadaver or in vivo from patient bone) and a series of reference implants. A reference implant is implanted in the bone sample and the stability of the implant is assessed using an implant stability meter that calculates the RFA of all implanted implants. Implant stability is recorded immediately after implantation (primary stability) and / or after the period of bone attachment (secondary stability, in vivo bone only).

前記骨試料の2次元又は3次元画像を取得し、骨の構造パラメータを、種々の変数を用いて前記画像から計算する。   A two-dimensional or three-dimensional image of the bone sample is acquired and bone structural parameters are calculated from the image using various variables.

インプラント安定性のデータは、適切な変数を選択するために使用される。選択した変数は、骨の構造パラメータとRFAとの相関を最大化するものである。数セットの変数が定義され、1つは、インプラントの一次安定性の指標としての骨の構造パラメータを最適化するために一次安定性のデータを使用し、他は、インプラントの二次安定性の指標としての骨の構造パラメータを最適化するために二次安定性のデータを使用する。追加の変数のセットは、種々のタイプの骨:下顎骨、上顎骨、腰、大腿骨、膝関節、頸骨、肩等におけるインプラントの安定性の指標としての骨の構造パラメータを最適化するために使用することができる。追加の変数のセットは、種々のタイプのインプラント:種々の形態を有する歯科用インプラント;ピン、棒、ネジ又はプレートであってもよい整形外科用インプラント;代用骨(この場合は、骨の構造パラメータは、インプラントの骨結合の指標である)のインプラント安定性の指標としての骨構造パラメータを最適化するために使用することができる。   Implant stability data is used to select appropriate variables. The selected variable maximizes the correlation between bone structural parameters and RFA. Several sets of variables are defined, one uses primary stability data to optimize bone structural parameters as an index of primary stability of the implant, and the other uses the secondary stability of the implant. Secondary stability data is used to optimize bone structural parameters as indicators. A set of additional variables to optimize bone structural parameters as an indicator of implant stability in different types of bones: mandible, maxilla, hip, femur, knee joint, tibia, shoulder, etc. Can be used. Additional sets of variables include: various types of implants: dental implants having various forms; orthopedic implants that may be pins, bars, screws or plates; substitute bones (in this case, bone structural parameters Can be used to optimize bone structure parameters as an indicator of implant stability).

予定されている骨インプラントの安定性の指標の決定
本発明の方法は、決定された骨の構造パラメータから、及び前記インプラント安定性のデータから、前記位置における移植後の予定されている骨インプラントの安定性の指標を決定することを提供する。
Determination of an indication of the stability of the planned bone implant The method of the present invention is based on the determined bone structural parameters and from the implant stability data of the planned bone implant after implantation at the location. Provides for determining stability indicators.

1以上のインプラントを受け入れることが意図される骨の2次元又は3次元画像を取得する。骨の構造パラメータは、一次安定性(逆に二次安定性)の決定のために最適化された変数を使用して前記画像から計算する。   Acquire a 2D or 3D image of the bone intended to receive one or more implants. Bone structural parameters are calculated from the image using variables optimized for the determination of primary stability (and conversely secondary stability).

実施例1−歯科用インプラント
図1は、顎骨1.16に挿入される歯科用インプラント1.18の切開図を例として示す。顎骨1.16は、皮質骨及び骨梁から構成されている。骨梁の質は、インプラントの良好な骨結合の重要な決定因子である。図示するように、歯は、歯肉1.14を通り、下方の顎骨1.16に延びている歯根1.12の上にクラウン1.10を有している。歯は、不活性材料、好ましくはチタンから製造されているねじの形状でインプラント1.18が組み込まれている。
Example 1 Dental Implant FIG. 1 shows, by way of example, a cutaway view of a dental implant 1.18 inserted into a jawbone 1.16. The jawbone 1.16 is composed of cortical bone and trabecular bone. The quality of the trabecular bone is an important determinant of good bone bonding of the implant. As shown, the tooth has a crown 1.10 over a root 1.12 that extends through the gingiva 1.14 and into the lower jawbone 1.16. The teeth incorporate an implant 1.18 in the form of a screw made of an inert material, preferably titanium.

インプラントを装填する前に、インプラント1.18が予定されている顎骨の領域のX線画像を撮影する。このX線画像は、骨インプラントが予定されている前記位置の関心領域の2次元又は3次元のグレーレベル画像の組織解析によって、骨梁組織を表わす骨の構造パラメータを決定するために分析される。骨構造パラメータは、骨梁の品質を評価するために設計されている。好ましくは、この分析は、特許文献6に記載されている前記方法を使用して実施される。この骨の構造パラメータは、「インプラント安定性データ」で前述したような、一連の基準インプラントからの一連の所定の値と比較され、また、同等なタイプの骨、即ち下顎骨又は上顎骨からの選択された変数も使用して比較される。   Before loading the implant, an X-ray image of the area of the jawbone where the implant 1.18 is scheduled is taken. This X-ray image is analyzed to determine bone structural parameters representing trabecular tissue by tissue analysis of a 2D or 3D gray level image of the region of interest at the location where the bone implant is scheduled. . Bone structure parameters are designed to assess trabecular quality. Preferably, this analysis is performed using the method described in US Pat. This bone structural parameter is compared to a series of predetermined values from a series of reference implants, as described above in “Implant Stability Data” and also from equivalent types of bone, ie, mandible or maxilla. The selected variable is also used for comparison.

得られた計算は、予定されたインプラントが、一次及び二次安定性のために安定であるかどうかを予測する値をもたらす。結果が、インプラントが安定しているはずであることを示した場合、歯科医は、インプラントを実施することができ、装填前の遅れを短くすることができる。結果が、インプラントが不安定であることを示した場合、歯科医は、任意の必要な措置をとることができる。 The resulting calculation yields a value that predicts whether the scheduled implant is stable for primary and secondary stability. If the results indicate that the implant should be stable, the dentist can perform the implant and reduce the delay before loading. If the results indicate that the implant is unstable, the dentist can take any necessary action.

移植後、RFA測定により一次及び二次安定性を確認し、予測値と比較することができる。   After transplantation, primary and secondary stability can be confirmed by RFA measurement and compared with predicted values.

実施例2−整形外科用インプラント
図2は、大腿骨(大腿骨)2.16及び頸骨(頸骨)2.18に挿入される整形外科用膝インプラント2.12のX線の図を例として示す。大腿骨2.16及び頸骨2.18は、皮質骨、及び骨梁から構成されている。骨梁の質は、インプラントが良好に骨接合するのに重要な決定要因である。図示されるように、インプラントは大腿骨及び頸骨、主にそれらの骨梁部位に挿入される。なぜなら、それらは、良好な骨接合の重要な決定因子である骨梁(速いリモデリング速度を有する骨)内の骨−インプラントの接触表面であるからである。
Example 2 Orthopedic Implant FIG. 2 shows by way of example an X-ray diagram of an orthopedic knee implant 2.12 inserted into a femur (femur) 2.16 and a tibia (tibial) 2.18. . The femur 2.16 and the tibia 2.18 are composed of cortical bone and trabecular bone. Trabecular quality is an important determinant for a successful osteosynthesis of the implant. As shown, the implant is inserted into the femur and tibia, primarily at their trabecular site. This is because they are the bone-implant contact surfaces within the trabecular bone (bones with fast remodeling speed), which is an important determinant of good osteosynthesis.

インプラントを装填する前に、インプラント2.12が予定されている膝の領域のX線画像を撮影する。このX線画像は、骨インプラントが予定されている前記位置の関心領域の2次元又は3次元のグレーレベル画像の組織解析によって、骨梁組織を表わす骨の構造パラメータを決定するために分析される。骨構造パラメータは、骨梁の品質を評価するために設計されている。好ましくは、この分析は、特許文献4に記載されている前記方法を使用して実施される。この骨の構造パラメータは、「インプラント安定性データ」で前述したような、一連の基準インプラントからの一連の所定の値と比較され、また、同等なタイプの骨、即ち膝からの選択された変数も使用して比較される。   Prior to loading the implant, an X-ray image of the area of the knee where the implant 2.12 is scheduled is taken. This X-ray image is analyzed to determine bone structural parameters representing trabecular tissue by tissue analysis of a 2D or 3D gray level image of the region of interest at the location where the bone implant is scheduled. . Bone structure parameters are designed to assess trabecular quality. Preferably, this analysis is performed using the method described in US Pat. This bone structural parameter is compared to a series of predetermined values from a series of reference implants, as described above in “Implant Stability Data”, and selected variables from an equivalent type of bone, ie, knee. Also compared using.

得られた計算は、予定されたインプラントが、一次及び二次安定性のために安定であるかどうかを予測する値をもたらす。結果が、インプラントが安定しているはずであることを示した場合、整形外科医は、インプラントを実施することができ、機能回復前の遅れを短くすることができる。結果が、インプラントが不安定であることを示した場合、整形外科医は、任意の必要な措置をとることができる。   The resulting calculation yields a value that predicts whether the scheduled implant is stable for primary and secondary stability. If the results indicate that the implant should be stable, the orthopedic surgeon can perform the implant and reduce the delay before functional recovery. If the results indicate that the implant is unstable, the orthopedic surgeon can take any necessary action.

実施例3−下顎後方部における歯科用インプラントの一次安定性
歯のない一式の骨試料3.1A(図3.1)、即ち下顎骨を使用し、位置は、インプラントが設置される場所、即ち、下顎後方部に定義する。標準的な画像化プロトコルを用い、骨試料の画像、例えば、歯根尖端周囲のX線画像を撮影する(図3.2)。得られた画像のそれぞれについて、3.2Aの関心領域の1又はいくつかは、インプラントが設置される骨の上に描かれている(図3.1)。その後、好ましくは特許文献4に記載された前記方法を使用して、組織解析を実施する。各関心領域について、いくつかの配置C1を用いて骨の構造パラメータを計算する(表1、図3.5)。
Example 3 Primary Stability of Dental Implants in the Posterior Mandible Using a complete bone sample 3.1A (FIG. 3.1) without teeth, ie the mandible, the location is where the implant is placed, Define the posterior part of the lower jaw. A standard imaging protocol is used to take an image of the bone sample, eg, an X-ray image around the apex of the root (FIG. 3.2). For each of the resulting images, one or several of the 3.2A regions of interest are drawn on the bone where the implant will be placed ( Figure 3.1 ). Thereafter, the tissue analysis is preferably performed using the method described in Patent Document 4. For each region of interest, the bone structural parameters are calculated using several arrangements C 1 (Table 1, FIG. 3.5).

同じ一式の骨試料を使用し、基準の歯科用インプラントを、既に定義した位置3.1B(図3.1)内に設置する。インプラントの安定性は、基準のOsstell装置による基準周波数解析を用いて測定し、インプラント安定指数(ISQ)を決定する(表1、図3.5)。 Using the same set of bone samples, a reference dental implant is placed in the previously defined location 3.1B (FIG. 3.1). Implant stability is measured using reference frequency analysis with a reference Osstel device to determine the implant stability index (ISQ) ( Table 1 , Figure 3.5).

各関心領域及び組織分析の各構成について、ISQ及び骨の構造パラメータの相関を決定する(表2、図3.6)。   For each region of interest and for each configuration of tissue analysis, the correlation of ISQ and bone structural parameters is determined (Table 2, Figure 3.6).

最後に、最大の相関C1を決定し(図3.4及び表2、図3.6)、組織分析の対応する構成を保管する。この相関C1は、このタイプの医用撮像装置を使用して下顎後方部における歯科用インプラントの一次安定性を評価するのに特異的である。
Finally, the maximum correlation C 1 is determined ( FIG. 3.4 and Table 2, FIG. 3.6) and the corresponding structure of the tissue analysis is stored. This correlation C 1 is specific for assessing the primary stability of dental implants in the posterior mandibular region using this type of medical imaging device.

インプラントが予定されている患者の骨、即ち下顎後方部のX線画像(図3.3)を使用し、関心領域3.3Aは、インプラントが予定されている場所の骨に描かれている。組織分析は、構成Cを使用して計算する。得られた値により、予定されているインプラントが設置直後に安定であるかどうか(一次安定性)を予測することが可能になる。結果が、インプラントが安定しているはずであることを示した場合、歯科医は、インプラントを実施することができ、例えば、装填前の遅れを短くすることができる。結果が、インプラントが不安定であることを示した場合、歯科医は、任意の必要な措置をとることができる。 Using an x-ray image of the bone of the patient where the implant is scheduled, i.e., the posterior part of the mandible (Fig. 3.3), the region of interest 3.3A is drawn on the bone where the implant is planned. Histological analysis is calculated by using configuration C 1. The value obtained makes it possible to predict whether the planned implant is stable immediately after installation (primary stability). If the results indicate that the implant should be stable, the dentist can perform the implant and, for example, reduce the delay before loading. If the results indicate that the implant is unstable, the dentist can take any necessary action.

実施例4−脊椎における整形外科用インプラントの一次安定性。
一式の骨試料、例えば、脊椎試料を使用し、標準的な画像化プロトコルを使用し、脊椎の平易なX線画像を撮影する(図4)。得られた画像のそれぞれについて、4Aの関心領域の1又はいくつかは、インプラントが設置される骨の上に描かれている。その後、好ましくは特許文献4に記載された前記方法を使用して、組織解析を実施する。各関心領域について、いくつかの構成Cを用いて骨の構造パラメータを計算する。
Example 4-Primary stability of orthopedic implants in the spine.
A set of bone samples, such as a spine sample, is used to take a plain X-ray image of the spine using standard imaging protocols (FIG. 4). For each of the resulting images, one or several of the 4A regions of interest are drawn on the bone where the implant will be placed. Thereafter, the tissue analysis is preferably performed using the method described in Patent Document 4. For each region of interest, the bone structure parameters are calculated using several configurations C i .

同じ一式の骨試料を使用し、脊椎インプラントを既に定義した位置に設置する。次いで、インプラントを骨試料から引き抜くのに必要な力を測定することにより、インプラントの安定性を測定する。各関心領域及び組織分析の各構成について、引き抜き強度及び骨の構造パラメータの相関を決定する。   Using the same set of bone samples, the spinal implant is placed in a previously defined location. The stability of the implant is then measured by measuring the force required to pull the implant from the bone sample. For each region of interest and each configuration of the tissue analysis, the correlation of pullout strength and bone structure parameters is determined.

最後に、最大の相関を決定し、組織分析の対応する構成を保管する。この構成Cは、このタイプの医用撮像装置を使用してこのタイプの脊椎インプラントの一次安定性を評価するのに特異的である。 Finally, determine the maximum correlation and store the corresponding structure of the organizational analysis. This configuration C a is specific for evaluating the primary stability of this type of spinal implant using this type of medical imaging device.

インプラントが予定されている患者の脊椎の単純X線画像を使用し、関心領域4Aはインプラントが設置される骨画像の上に描かれている。組織分析は、構成Cを使用して計算する。得られた値により、予定されているインプラントが設置直後に安定であるかどうか(一次安定性)を予測することができる。 Using a simple X-ray image of the patient's spine where the implant is planned, the region of interest 4A is drawn on the bone image where the implant will be placed. Tissue analysis is calculated using configuration C a . With the values obtained, it is possible to predict whether the planned implant is stable immediately after installation (primary stability).

Claims (9)

計算装置が、予定されている骨インプラントの前記骨インプラント移植後における安定性の指標を、前記予定されている骨インプラントを骨に移植する前に決定する方法であって、
(i) 骨インプラントが予定されている位置の骨の2次元又は3次元画像を提供する工程と、
(ii) 前記2次元又は3次元画像から、前記位置における骨の構造パラメータを決定する工程と、
(iii) 前記骨の構造パラメータを表わすデータと関連する骨インプラント安定性データを提供する工程と、
(iv) 前記決定された骨の構造パラメータ及び前記骨インプラント安定性データから、前記位置における移植後の予定されている骨インプラントの安定性についての指標を決定する工程と、
を前記計算装置が実行し、前記計算装置は、
前記工程(ii)の前記骨の構造パラメータを、前記骨インプラントが予定されている位置の関心領域内の2次元又は3次元のグレースケールの画像の組織解析により決定し、前記組織解析を、グレーレベルの空間的変動の分析をするために、2次元又は3次元の画像に含まれるグレースケールレベルにおいて直接行い、
前記工程(iii)の前記骨インプラント安定性データを、基準インプラントの共鳴周波数分析、基準インプラントの減衰能、又は基準インプラントの引き抜き強度の測定を含む生体力学的試験の少なくとも1つにより評価し、
前記指標を決定する工程(iv)では、一次安定性としての予定されている骨インプラントの安定性の指標を決定し、前記一次安定性が、前記骨に前記骨インプラントを移植した日における骨インプラントの予測された安定性である、方法。
A calculation device for determining an indication of the stability of a planned bone implant after implantation of the bone implant before transplanting the planned bone implant into bone;
(i) providing a two-dimensional or three-dimensional image of the bone at which the bone implant is scheduled;
(ii) determining a bone structural parameter at the position from the two-dimensional or three-dimensional image;
(iii) providing bone implant stability data associated with data representing the structural parameters of the bone;
(iv) determining, from the determined bone structural parameters and the bone implant stability data, an indicator for the stability of the planned bone implant after implantation at the location;
Is executed by the computing device,
The structural parameters of the bone in the step (ii) are determined by tissue analysis of a two-dimensional or three-dimensional grayscale image in a region of interest at a position where the bone implant is planned, and the tissue analysis is In order to analyze the spatial variation of the level, it is carried out directly at the grayscale level contained in the 2D or 3D image,
Assessing the bone implant stability data of step (iii) by at least one of a biomechanical test including a resonance frequency analysis of a reference implant, a dampening ability of the reference implant, or a measurement of the pullout strength of the reference implant;
In the step of determining the index (iv), an index of stability of a bone implant scheduled as primary stability is determined, and the primary stability is a bone implant on the day when the bone implant is implanted in the bone. Is the predicted stability of the method.
前記骨インプラントは、歯科用インプラント又は整形外科用インプラントである、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the bone implant is a dental implant or an orthopedic implant. 前記骨インプラントが、代用骨又は他の生体材料を含む、請求項1又は2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the bone implant comprises a bone substitute or other biomaterial. 前記骨インプラントが、不活性物質のネジを含む、請求項1、2又は3に記載の方法。   4. The method of claim 1, 2 or 3, wherein the bone implant comprises a screw of inert material. 前記計算装置が、骨インプラントの治癒の開始から治癒の終了まで、並びに/又は骨インプラントの骨結合後における安定性である、二次安定性としての骨インプラントの安定性の指標を決定することを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   Said calculating device determining an indication of the stability of the bone implant as a secondary stability, which is the stability from the start of the healing of the bone implant to the end of the healing and / or after osteosynthesis of the bone implant. The method of any one of Claims 1-4 containing. 前記計算装置が、骨インプラントが予定されている位置の骨の3次元画像を提供し、骨の構造パラメータを決定するために、3次元画像を、2次元画像として処理される平面上に投影するか、又は3次元画像として処理する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。   The computing device provides a three-dimensional image of the bone at the location where the bone implant is scheduled and projects the three-dimensional image onto a plane that is processed as a two-dimensional image to determine bone structural parameters. The method according to claim 1, wherein the method is processed as a three-dimensional image. 前記計算装置が、前記骨の構造パラメータを、骨インプラント安定性の予測として手術前に、及びインプラント結合を監視するために手術後に決定する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of the preceding claims, wherein the computing device determines the structural parameters of the bone before surgery as a prediction of bone implant stability and after surgery to monitor implant bonding. . 前記骨の構造パラメータを決定する組織解析が骨梁組織の解析である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the tissue analysis for determining the structural parameter of the bone is an analysis of trabecular tissue. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法であって、前記計算装置が、前記骨の構造パラメータαを、デジタル化された2次元又は3次元画像を処理するための次の工程a)から工程f)までをひと続きで、実施して決定する方法。
a)2次元又は3次元画像の関心領域における2次元又は3次元画像の各画素のグレーレベルh(O)を検索する工程;
b)前記グレーレベルh(O)が検索された画素の周囲の距離rにおける画素のセットを選択する工程;
c)前記画素のセットのグレーレベルh(r)を検索する工程;
d)式:V(r)=[h(r)−h(O)2を用いて前記グレーレベルh(r)と前記グレーレベルh(O)との相違を表す関数V(r)を計算する工程;
e)よこ軸を前記距離rとし、たて軸を前記関数V(r)とする対数スケールで得られる、前記V(r)に関連づけられた曲線をたどる工程;及び
f)前記曲線の勾配を前記骨の構造パラメータαとして決定する工程。
9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the computing device processes the digitized two-dimensional or three-dimensional image of the bone structural parameter [alpha]. ) To step f) are performed in a continuous manner and determined.
a) retrieving the gray level h (O) of each pixel of the 2D or 3D image in the region of interest of the 2D or 3D image;
b) selecting a set of pixels at a distance r around the pixels for which the gray level h (O) was retrieved;
c) retrieving the gray level h (r) of the set of pixels;
d) A function V (r) representing the difference between the gray level h (r) and the gray level h (O) using the formula: V (r) = [ h (r) −h (O) ] 2. Calculating step;
e) following a curve associated with V (r) obtained on a logarithmic scale with the horizontal axis as the distance r and the vertical axis as the function V (r); and f) the slope of the curve. Determining the bone structure parameter α.
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