JP7050662B2 - カスタマイズされた歯科インプラントおよび関連する冶具 - Google Patents

Description

本発明は、歯科インプラント及び該歯科インプラントを埋め込むための関連冶具をカスタマイズし且つ製造する方法に関する。本発明はまた、本方法によってカスタマイズされ製造された、冶具および、冶具とインプラントとのセットに関する。

歯科インプラントは、喪失歯の根元を置換するのに役立つところの、そして歯科補綴物、例えば、歯冠、ブリッジ、義歯、顔面プロテーゼを支持するために、または歯列矯正器として機能するために患者の顎の骨との結び付けるところの骨内外科的人工歯根である。このような歯科インプラント（通常は円柱形またはわずかに円錐形の部品）は、通常、顎骨の穿孔または骨切徐部に挿入またはねじ込まれる。歯科インプラントは、生体適合性材料、例えばチタンまたはジルコニアで作られ、骨チタン結合（osseointegration：オッセオインテグレーション）によって隣接する骨物質に結合する。

歯科インプラントを配置する前に、顎骨および隣接する歯および対向する歯の形状、サイズ、および位置を考慮して、その位置を注意深く計画するべきである。歯科医は、顎骨のＣＴスキャンを用い、コンピュータソフトウェアを用いて手術を計画しうる。複雑なケースでのＣＴスキャンの使用はまた、下顎の下歯槽神経および上顎の上顎洞などの重要な構造を識別し回避することを可能にする。

適切な血液供給を確保するために、顎骨の十分な骨がインプラントと、隣接する義歯との間に維持されるべきである。この目的のために、通常１．５～２ｍｍの最小間隔がインプラントと該インプラントの両側の隣接する歯との間に維持され、そして１．５～３ｍｍが隣接する複数のインプラント間に維持される。これは、歯科インプラントを配設するために利用可能な骨部位が限られており、外科医が相当な注意を払う必要があることを意味する。

一般に、失われた歯の根によって残された穴、いわゆる歯槽の回復を可能にするために、インプラントは、失われた歯の除去の数ヶ月後に配設される。代わりに、歯槽がまだ存在するときには、完全な治癒の前に、インプラントは配設されうる。

歯科インプラントを配設するために、顎の骨を露出させるために最初に切開が行われることが多い。次に外科医は、使用されるべきドリルの最適な位置決めおよび案内のために、調整されたドリル案内またはステントを用いることができる。国際特許出願（ＷＯ2006/031096）は、このようなドリル案内がＣＴスキャンに基づいたステレオリソグラフィ（光造形法）またはラピッドプロトタイピング（高速試作）によって作成できることを開示している。パイロット穴は、骨の燃焼または圧迫壊死を防ぐために、高度に調整された速度で精密ドリルを用いて配設される。次にパイロット穴は、直径が順次大きくなるドリルを逐次的に使用することによって拡張される。通常、約３～７回の掘削工程が実行される。使用されるドリルは、限られた数の標準化された直径、長さおよび円錐角で利用可能である。

所望の穴が掘削されると、インプラントねじが配設される。インプラントは、例えばセルフタッピングねじでありうる。

本発明の目的は、インプラントを位置決めするために、存在する骨物質および利用可能な空間の最適な使用を可能にすることである。

本発明の目的は、歯科インプラントを受け取るための骨切除部を準備するための冶具をカスタマイズしかつ製造するための方法であって、次の工程：
‐ 骨切除部の計画された位置および周囲の顎骨の領域をモデル化するスキャンデータを受け取ること、
‐ 該スキャンデータに基づいて、該歯科インプラントの仮想インプラントモデルを生成すること、
‐ 該仮想インプラントモデルに基づいて該冶具の仮想冶具モデルを生成すること、
‐ 該仮想冶具モデルに基づいて該冶具のコンピュータ支援製造をすること、
を包含する、上記方法によって達成される。

該冶具のカスタマイズ化、および好ましくはまた該インプラント設計は、該インプラントの骨チタン結合のために利用可能な空間および骨物質の最大の使用を可能にする。さらに、任意の所望のタイプとサイズの冶具類のオンデマンド利用可能性は、手順の効率に実質的に貢献する。

特に該ドリルは、このようにカスタマイズされうる。標準化されたドリルの限定された数に依存する代わりに、該ドリルの直径、ドリルの長さ、および任意的に円錐形の角度は、特定の状況および個別のインプラント設計のためにカスタマイズされ且つ最適化されうる。別の歯切除術モデル化装置、例えば、スクレーパー、カッター、ノミなどが、同様にこのようにカスタマイズされうる。

従来技術のシステムにおいては、スキャンデータおよび３Ｄ印刷は、通常、正確な一致およびフィットを要求してインプラントまたは人工装具のために用いられるが、本発明は、誂え製作の且つオンデマンド製造可能なドリル及び／又は他の骨切ノミ（osteotomes：オステオトーム）にスキャンデータを変換することを可能にする。

また、該歯科インプラントは、上記仮想インプラントモデルに基づいてコンピュータ支援製造工程によって作られうる。

例外的なケースにおいて歯科インプラントは、現存する歯、例えば患者の顎の１部分から別の部分への移植された歯でありうる。そのようなケースにおいて、該スキャンデータは、移植されるべき該歯のスキャンデータを含む。これらのスキャンデータは、該仮想インプラントモデルの基礎である。

該スキャンデータは、歯槽および隣接する義歯を含む該顎骨の少なくとも区画をモデル化する。

該スキャンデータは、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャンによって得られうる。他のスキャン技術は、ＣＢＣＴ、ＭＲＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＳPＥＣＴ、超音波、破壊的スキャン、アクティブ三角測量、パッシブ三角測量、共焦点走査、およびＴＯＦ（飛行時間）を含むが、しかしこれらに限定されるものではない。スキャンの組み合わせも使用されうる。例えば、ＣＴスキャンは、より硬い組織（例えば局所顎骨組織）の局部解剖学的構造をモデル化するために用いられ、一方、ＭＲＩスキャンは、より軟らかい組織（例えば神経）をモデル化するために用いられうる。ＣＴスキャンは、例えば口腔内スキャンと組み合わせられてもよい。

スキャンの方法は、例えばＳＴＬ形式の表面記述、または例えばいわゆる「ｖｏｘｅｌ」形式の容積測定データ（該容積測定データは一般に利用可能なソフトウェアアプリケーションによって表面データに変換されうる）の何れかを生成する。

該スキャンデータは、該歯科インプラントのコンピュータ生成仮想インプラントモデルを生成するために用いられる。該インプラントは、利用可能な空間および骨物質を最適に使用するように設計されうる。仮想インプラントモデルを生成する工程の適切な例は、国際出願公開（ＷＯ2006/031096）に開示されている。このモデルは、該歯科インプラントの幾何学的情報と、顎骨における該歯科インプラントの正確な位置および方向を画定する位置決めデータとを含む。

該生成されたインプラントモデルのデザインは、該インプラントの任意のレベルでも任意の適切な形状または直径を有することができ、該インプラントは、該頂部でより幅広く、且つ最低点でより狭い。

さらに、ドリル案内部の仮想モデルは、仮想インプラントモデルに基づいて生成されうる。該ドリル案内部は、該インプラントの形状およびサイズに適合される。ＣＴスキャンデータに基づいて仮想ドリル案内部モデルを生成する工程の適切な例は、国際出願公開（ＷＯ2006/310106）にも開示されている。

該設計されたインプラントの寸法を知ることにより、該必要なドリルを設計することができる。該ドリルは、位置決めの直後に該インプラントの初期安定性を与えるために、該インプラントとのピッタリのフィットを有する穴を準備するように設計されうる。

該ドリルは個別に製造されるので、標準的な直径を有する必要はない。該仮想インプラントモデルから導かれうる設計パラメータは、直径、長さ、および任意的に円錐角又はピッチを包含する。該ドリルのため該仮想冶具モデルは、オープン設計パラメータ、特に直径と長さによって完成されるべき汎用の仮想冶具モデルに基づきうる。

該インプラント、該冶具類、および任意的にドリル案内部の該仮想モデルの生成後に、該それぞれの製品は、コンピュータ支援プロセス、例えば所望の製品のオンデマンド精密製造を可能にするラピッドプロトタイピングプロセスによって製造されうる。適切なラピッドプロトタイピングプロセスは、ステレオリソグラフィ、溶融堆積モデリング、積層物体モデリング、選択的レーザ焼結、コンピュータ支援フライス加工、および特に３Ｄ印刷を含む。組み合わせがまた使用されうる。例えば、わずかに過大サイズの製品が印刷され、その後、寸法精度を改善するために、または所望の表面仕上げを得るためにフライス加工されうる。

該製品の幾何学的多様性にもかかわらず、該同一のラピッドタイピングプロセス、装置及び／又は材料が、該インプラント、該冶具類、および任意的に穿孔用案内部を製造するために使用されうる。単一の３Ｄプリンタで、外科医は、治療の準備に必要なすべての要素を印刷しうる。さらに、３Ｄプリンタの使用は、外科医が特定の層について異なる材料を使用することを可能にする。例えば、該インプラントは、骨物質の成長を刺激する物質を有する頂部表面を備えうる。例えば、アパタイト被覆ジルコニアは、顎骨物質への付着を促進することが発見されている。該ドリル表面は、例えば鎮痛薬または穿孔された組織の治癒を促進する物質を備えうる。

印刷材料の例は、ジルコニア、アパタイト、イットリア、ハフニア、アルミナ、セリア、マグネシア、チタニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、シリカ - アルミナ - 窒化物、ムライト、ガーネット、ポーセリン、またはそれらの混合物を包含するが、これらに限定されるものではない。特に、ジルコニア系材料は良好な生体適合性を示す。

適切な３Ｄプリンタの例は、Stratasys Ltd.から市販されているObjet Eden260V（商標）３Ｄプリンタである。

使用後、該冶具類は廃棄されうる。任意的に、該印刷材料はリサイクルされうる。

本発明はまた、歯科インプラントの移植を準備するための前述の冶具類のセットに関する。

そのような冶具類の１セットは例えば、案内用区画と、ドリルの該案内用区画を摺動様式で受け取るように構成された案内開口部を備える穿孔用案内部とを備える該ドリルを含む。これは、該ドリルの正確な位置決め及び方向付けを可能にする。該案内用区画は、例えばカラー（例えば円筒形のカラー）でありえ、該ドリル案内部は一致する直径の開口部を有する。

該セットは例えば、増加する直径を有する一連のドリル（全て同じ寸法の案内用区画を設けられている）を備えうる。結果として、該一連の全てのドリルは該ドリル案内部によって正確に案内されうる。

任意的に、該ドリルの該案内用区画、または該ドリル案内部における該対応する案内開口部は、該ドリルが深くまで移動することを防止するために停止部を備えうる。該停止部の正確な位置は、該スキャンデータから得られた該仮想冶具モデルの一部分でありうる。

該セットはまた、カスタマイズされた歯科インプラントを備え得て、該カスタマイズされた歯科インプラントは、例えば、該冶具類と同一の、３Ｄプリンタ又は他のラピッドプロトタイピングステーションを用いて、任意的に同じ印刷材料を用いて印刷される。

本発明はさらに、例示的な実施態様を示す添付の図面を参照して説明されよう。

本発明に従う方法を示す流れ図である。 本発明に従う冶具類のセットを示す略図である。

図１は、発明に従う方法の例示的な実施態様の連続的な工程を表す流れ図を示す。

患者の歯を除去した後、残る歯槽は、通常、新鮮な顎骨物質を成長させるために、数カ月間、治癒することを許容される。歯槽が十分に治癒したときに、ＣＴスキャンが行われる。ＣＴスキャンは通常、より硬い組織、例えば、骨物質および隣接する歯の根を示す。追加的または代替的に、ＭＲＩスキャンは、より軟らかい組織、例えば神経をマッピングするために用いられうる。任意的に、口腔内スキャンは、歯の輪郭および口腔内の軟組織のマッピングを、例えば、軟組織に対するドリル案内の適合を最適化するために行うことができる。

ＣＴスキャンおよび口腔内スキャン及び／又は他のタイプのスキャンが、当該分野で一般に知られているソフトウェアを用いて単一の仮想モデルを形成するために組み合わせられうる。そのようなソフトウェアの適切な例が、スウェーデンのDentsply Implants社のSimplant（商標）ソフトウェアである。異なるスキャン技術の使用は、スキャンされた領域の仮想３Ｄモデルの精度を向上させるのに役立つ。例えば、（ＣＢ）ＣＴスキャンは、幾分の偏りまたは歪みを示すかも知れず、これは異なるソースおよびタイプからのスキャンによって補償することができ、従ってスキャンされた領域の仮想３Ｄモデルの全体的な精度は、実質的に改善されることができる。超音波スキャンは、例えばガムで覆われた硬骨組織の輪郭のモデリングに用いられうる。これは、典型的にはより柔らかい組織でより正確である他のスキャン（例えば、ＭＲＩスキャン及び／又は口腔内スキャン）と組み合わせられうる。この目的のために使用されうるソフトウェアの適切な例は、Digital Smile Design（商標）、Dental Wings（商標）および３ Shape Exocad（商標）を包含する。

スキャンは、スキャンされた領域の仮想３Ｄモデル（典型的には、.ｓｋｐ、.ｄａｅ、.３ｄｓ）または他の適切なフォーマットに変換される。この仮想３Ｄモデルに基づいて、歯科インプラントの最適寸法が計算されうる。これは、設計されたインプラントの仮想モデルをもたらす。インプラントは、利用可能な空間が許す限り、隣接する骨物質と接触する表面と多くの接触面を有するべきである。インプラントは、利用可能な骨空間を最適に使用するように個別にデザインされるので、それは、典型的には円柱形、円錐形であり、または骨の寸法に応じて円柱形部分と円錐形部分とを組み合わせた形状を有している。歯科インプラントはまた、非対称形状を有してもよい。この場合、冶具類はまた、個別の非対称インプラントデザインに適合された１以上の個別化された骨切ノミを含む。

仮想モデルは、３Ｄプリンタまたは同様のラピッドプロトタイピング工程で使用されよう。従って、該モデルは、印刷ソフトウェアがそれを読み取ることを可能にするために、典型的には.ＳＴＬまたは.ＯＢＪフォーマットである。ＣＴスキャンに基づいて３Ｄ印刷ファイルとして仮想カスタマイズ化歯科インプラントを生成するためのコンピュータプログラムは、当該技術分野で公知である。

次の工程において、穿孔用案内部のための仮想モデルが、スキャンデータに基づき、および仮想インプラントモデルに基づいて生成される。穿孔用案内部は、隣接する歯に載る下面、軟部組織で覆われた無歯領域、骨または隣接する一時的インプラントを有する。穿孔中に案内部が動かないようにするには、支持面が、案内部が載っている面と正確に一致する必要がある。穿孔用案内部は、使用されるべきドリルを案内するためのドリル穴を含む。穿孔用案内部のこの仮想モデルは、.ＳＴＬまたは.ＯＢＪ形式、または３Ｄ印刷ソフトウェアでの処理に適した他の形式でも使用できる。

使用されるべき冶具類（特にドリル）の別の仮想モデルが生成される。通常、増大する直径の一連のドリルが使用される。最終のドリルは、歯科インプラントの直径と一致する歯科インプラントの直径よりも典型的には約０．４～０．６ｍｍ小さい直径を有して、例えばセルフタッピングねじによって該インプラントを掘削穴内に配設すること及び隣接する骨との密接な接触を可能にする。代わりに、該骨切除部は骨切ノミを用いて成形され、該インプラントはマレット（木槌）を使用して適所に打ち込まれる。

次の工程において、歯科インプラント、穿孔用案内部、およびドリル及び／又は骨切ノミが、それぞれの仮想モデルをプリンタに通信することによって印刷される。同じプリンタが、同じ印刷材料を用いて全てのコンポーネントに使用できる。もし所望されるなら、異なるプリンタ及び／又は印刷材料が用いられうる。

図２は、印刷されたドリル１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、穿孔用案内部２、マレット１Ｄ、およびインプラント挿入装置喪若しくはドライバ１Ｅの１セットを示す。

このセットは、直径が増大していく３つのドリル１Ａ、１Ｂ、１Ｃを含んでいる。３つのドリル１Ａ、１Ｂ、１Ｃの各々は、穿孔用機器（図示せず）のドリルヘッドに係合するように構成された上端部３を含んでいる。上端部３の下方に、ドリル１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、停止部４と円柱状の案内用区画５とを備えている。全てのドリル１Ａ、１Ｂ、１Ｃの案内用区画５は、同じ直径Ｄと同じ長さＬを有している。案内用区画５の下方に、ドリル１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、増大する穿孔直径の且つ詳細に設計された長さの、実際のドリル本体６を有している。

穿孔用案内部２は、穿孔加工中に穿孔用案内部２を固定するために、隣接する義歯の形状に正確に一致する表面構造を有する下面８を有するストリップ本体７を含む。治療されるべき歯槽の位置において、穿孔用案内部２は、隣接する歯の間で顎上に載る円筒状のバス９を含んでいる。円筒状のバス９は、案内用区画４と同じ直径Ｄを有する円筒状の案内開口部１０を備えている。案内開口部１０は、ドリル１Ａ、１Ｂ、１Ｃの案内用区画４を摺動様式において受け入れるように構成されている。これは、必須的に同じ穿孔軸に沿って穿孔するために、３つのドリル１Ａ、１Ｂ、１Ｃのすべてを正確に位置決めし、全く同じ方向に整列させうることを保証する。案内開口部１０の軸は、歯科インプラント（図示されていない）が、治療される顎骨においてどのように配置されるべきかに依存して、垂直にまたは傾けられうる。

案内用区画５の頂部側での停止部４は、直径Ｄよりも幅広である。これらの停止部４は、歯科医が所望の深さよりも深く穿孔しないことを保証する。代替の実施態様において、穿孔用案内部の案内開口部１０は停止部を備えることができる。

得られた骨切除部は、インプラントをその位置決めの直後に安定化させる狭い嵌合を提供するために、インプラントよりわずかに小さい。

インプラントは、典型的にはインプラントドライバ１Ｅによって、今や所定の場所に配置することができる。そのようなインプラントドライバ１Ｅは、個別に設計され印刷されたインプラント１１を、例えば円錐形のクリック接続（図示せず）と係合するために使用されうる。インプラントドライバ１Ｅは、ドリル１Ａ、１Ｂ、１Ｃと同じ円柱状の案内用区画１２を、例えば同一の停止部１３と共に備えることができる。インプラントドライバ１Ｅは、再使用のために使用後に消毒されうる。インプラント１１は、案内用区画１２と同一の円柱形状及びサイズのため、穿孔用案内部２によって案内されることができる。このようにして、インプラントは骨切除部に正確に追随し、準備された骨切除部よりも深くねじ込まれるあるいは打ち込まれることは起き得ない。

代わりに、マレット１Ｄが、インプラント１１を骨切除部に打ち込むために用いられうる。インプラントドライバ１Ｅと同様に、マレットは、同じ円筒形の案内用区画１４と、同一の停止部１５とを備えているので、該インプラントは正確に正しい方向に打ち込まれることができる。

本発明の方法は、歯科インプラント、穿孔用案内部、および使用されるべきドリル及び／又は骨切ノミのカスタマイズされたオンデマンド製造を可能にする。したがって、円柱形または円錐形のインプラントを使用する必要はない。他のインプラント形状もまた用いられることができ、そして穿孔用案内部は、非円柱形輪郭の穿孔を形成するために、ドリルまたは他の骨切除術用モデリング装置を案内するように設計されうる。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ ドリル
１Ｄ マレット（木槌）
１Ｅ （インプラント）ドライバ
２ 穿孔用案内部
３ 上端部（ドリルの）
４ 停止部
５ 案内用区画
６ ドリル本体
７ ストリップ本体
８ 下面
９ バス
１０ 案内開口部
１１ インプラント

Claims (7)

1. 歯科インプラントを受け取るための骨切除部を準備するための冶具をカスタマイズしかつ製造するための方法であって、該治具は少なくとも１のドリルを含み、該方法は、次の工程：
   ‐ コンピュータが、骨切除部の計画された位置および周囲の顎骨の領域をモデル化するスキャンデータを受け取ること、
   ‐ 該コンピュータが、該スキャンデータに基づいて、該歯科インプラントの仮想インプラントモデルを生成すること、
   ‐ 該コンピュータが、該仮想インプラントモデルに基づいて該冶具の仮想冶具モデルを生成すること、
   ‐ 該コンピュータが、該仮想冶具モデルに基づいて該冶具の、ラピッドプロトタイピングプロセスによるコンピュータ支援製造を管理すること、
   を含む上記方法。
2. 該ラピッドプロトタイププロセスは、３Ｄ印刷、ステレオリソグラフィ、溶融堆積モデリング、積層物体モデリング、選択的レーザ焼結、またはコンピュータ支援フライス加工を含む、請求項１に記載の方法。
3. 該冶具が、該歯科インプラントと同一または異なる材料で形成される、請求項２に記載の方法。
4. 複数の冶具が、１以上のドリル、およびスクレーパー、カッター、及び／又はノミを含む、請求項１～３の何れか１項に記載の方法。
5. 該スキャンデータは、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャンによって得られる、請求項１～４の何れか１項に記載の方法。
6. 該ＣＴスキャンは、ＭＲＩスキャン及び／又は口腔内スキャンと組み合わせられる、請求項５に記載の方法。
7. コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラムのセットであって、
   少なくとも１つのソフトウェアコード部分、又は少なくとも１つのソフトウェアコード部分を格納するコンピュータプログラム製品を含み、該少なくとも１つのソフトウェアコード部分は、コンピュータ上で実行されるときに請求項１～６の少なくとも１つに記載の方法を実行するように構成されている、上記コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラムのセット。

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