JPS59151953A - 再建手術用移植人工装具の製造法 - Google Patents
再建手術用移植人工装具の製造法Info
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- JPS59151953A JPS59151953A JP58098131A JP9813183A JPS59151953A JP S59151953 A JPS59151953 A JP S59151953A JP 58098131 A JP58098131 A JP 58098131A JP 9813183 A JP9813183 A JP 9813183A JP S59151953 A JPS59151953 A JP S59151953A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一般に補光動物体内構造の三次元的(立体)模
型を作る方法に関し、特に体に物理的に侵入することな
く得られた内部構造の立体像から体の模型を作製する方
法に関する。
型を作る方法に関し、特に体に物理的に侵入することな
く得られた内部構造の立体像から体の模型を作製する方
法に関する。
正確な寸法および形状が未知である身体構造の立体的(
三次元的)模型は、普通その構造の寸法を直接測定する
ことによって作製される。内部構造の直接測定は正確な
寸法情報を提供して内部構造を正確に表わした体の模型
の作製を可能にする利点を有する。しかしながら、直接
測定ができない体内構造に限定される場合がしばしばあ
る。そのような場合、目的の内部構造を測定するだめに
体を開いてされれるようにする。そのような開口が実施
不可能または望ましくない場合には、体の模型は目的の
内部構造の標準放射線像の視覚横置、体の外側から成形
した鋳物、およびその細体の間接検査法などによって作
製されてきた。しかしながら、そのような方法の欠陥は
内部構造を正確に表わした体膜型の作製を困難にした。
三次元的)模型は、普通その構造の寸法を直接測定する
ことによって作製される。内部構造の直接測定は正確な
寸法情報を提供して内部構造を正確に表わした体の模型
の作製を可能にする利点を有する。しかしながら、直接
測定ができない体内構造に限定される場合がしばしばあ
る。そのような場合、目的の内部構造を測定するだめに
体を開いてされれるようにする。そのような開口が実施
不可能または望ましくない場合には、体の模型は目的の
内部構造の標準放射線像の視覚横置、体の外側から成形
した鋳物、およびその細体の間接検査法などによって作
製されてきた。しかしながら、そのような方法の欠陥は
内部構造を正確に表わした体膜型の作製を困難にした。
殆んどの部分に対して、そのような間接検査法は、体の
内部構造の不正確な寸法情報および構造描写を提供する
ので、欠陥がある。
内部構造の不正確な寸法情報および構造描写を提供する
ので、欠陥がある。
哺乳動物解剖学における内部組織構造の模型の作製には
精度が特に重要である。そのような模型は、本明細書に
おいては以後外科的移植(埋没)用人工装具(器官)ま
たは外部人工装具の形における人工装具(プロテーゼ)
と呼ぶ。再建手術のための移植用人工装具の作製には正
確な測定と正確な整合が望ましいけれども、内部解剖組
織構造の非侵入直接測定は本法には利用されずかつ人工
装具の製造用に実施できない。本法は、構造欠陥部と石
膏との間に軟質のティッシュを挿入すると共に異常部分
の上に施した石膏模作に基いて骨の形状異常を修正する
ために移植用人工装具の作製を必要とする。この鋳造物
(塑造物)から5模型のアンレー(鋳造修復物)人工装
具は、熟練した補綴歯科医によって間接測定による不精
密度をある程度許容させながら最も近似させて手動造形
法によって作られる。残った不精密さは次に、深部構造
の外科的検査が可能な時の移植時に修正しなければなら
ない。
精度が特に重要である。そのような模型は、本明細書に
おいては以後外科的移植(埋没)用人工装具(器官)ま
たは外部人工装具の形における人工装具(プロテーゼ)
と呼ぶ。再建手術のための移植用人工装具の作製には正
確な測定と正確な整合が望ましいけれども、内部解剖組
織構造の非侵入直接測定は本法には利用されずかつ人工
装具の製造用に実施できない。本法は、構造欠陥部と石
膏との間に軟質のティッシュを挿入すると共に異常部分
の上に施した石膏模作に基いて骨の形状異常を修正する
ために移植用人工装具の作製を必要とする。この鋳造物
(塑造物)から5模型のアンレー(鋳造修復物)人工装
具は、熟練した補綴歯科医によって間接測定による不精
密度をある程度許容させながら最も近似させて手動造形
法によって作られる。残った不精密さは次に、深部構造
の外科的検査が可能な時の移植時に修正しなければなら
ない。
構造欠陥を矯正するために患者から骨の移植をする場合
、外科医は手術のときの直接検査の前に骨の異常の正確
な像(描写)をもたず、従って前もって作った模型の利
点なしに手術室でその異常(奇形)を改造して移植を行
う必要がある。
、外科医は手術のときの直接検査の前に骨の異常の正確
な像(描写)をもたず、従って前もって作った模型の利
点なしに手術室でその異常(奇形)を改造して移植を行
う必要がある。
正確な手術前の模型および矯正された移植物の作製は前
述の手動造形法の欠点を回避しかつ現在必要な長期間の
麻酔に伴う病的状態を少なくする。
述の手動造形法の欠点を回避しかつ現在必要な長期間の
麻酔に伴う病的状態を少なくする。
本発明は体内の所定の構造を正確に表わすう次元の体膜
型を作製する方法である。体内構造は、体に放射エネル
ギーを当てて、内部構造を三次元的に描く像を得るため
に検出される放射エネルギー・レスポンス全発生さすこ
とによって測定される。所定の内部構造の三次元像ff
:画定する一組の三次元座標がその像から得られる、そ
して造形工、具を動かして所定構造の体積型の成形に用
いられる。以下の本発明法の望ましい実施態様の詳細な
説明を考慮することによってさらに明らかとなるように
、所定構造の正a′な体膜型レプリカの作製はその体膜
型作製のために機械制御造形工具の軌道全制御する三次
元座標を用いることによって促進される。しかしながら
、本発明法は1個以上の体膜型レプリカを通常の成形法
により成形することができる。所定構造の型穴模型像を
画定する三次元座標を提供するために実施することがで
きる。
型を作製する方法である。体内構造は、体に放射エネル
ギーを当てて、内部構造を三次元的に描く像を得るため
に検出される放射エネルギー・レスポンス全発生さすこ
とによって測定される。所定の内部構造の三次元像ff
:画定する一組の三次元座標がその像から得られる、そ
して造形工、具を動かして所定構造の体積型の成形に用
いられる。以下の本発明法の望ましい実施態様の詳細な
説明を考慮することによってさらに明らかとなるように
、所定構造の正a′な体膜型レプリカの作製はその体膜
型作製のために機械制御造形工具の軌道全制御する三次
元座標を用いることによって促進される。しかしながら
、本発明法は1個以上の体膜型レプリカを通常の成形法
により成形することができる。所定構造の型穴模型像を
画定する三次元座標を提供するために実施することがで
きる。
その実施における造形工具の軌道は提供される三次元座
標データによって所望の型穴作製に向けられる。
標データによって所望の型穴作製に向けられる。
本発明の望ましい実施態様の説明からさらに明らかとな
るように、非侵入放射線写真像復元法と自動制御機械加
工法を併用して内部構造の精密測定および内部構造の正
確な像である体膜型の作製をすることができる。本発明
法に特に有用な放射線撮影像復元法はコンピューター断
層撮影法であって、それによって横断面の断層写真像が
体に対して異なる角度での行路に沿って体を透過または
体の内部から反射された放射エネルギーから作製される
。その像ば、体の横断面部で生じる局部的放射エネルギ
ー・レスポンスが計算されるアルボ −リズムに従って
検出された放射エネルギーをコンピューター処理するこ
とによって作られる。計算された放射エネルギー・レス
ポンスは検出された放射エネルギー・レスポンスの横断
面部における物質の特性であり、従ってその横断面部に
おける構造の像を作ることができる。そのような一連の
像は、体に放射エネルギーを当てて各部における透過−
1九は反射の放射エネルギーを検出することによって横
断面に垂直な線に沿って分布した場所において得られる
。コンピューター断層撮影装置は体内構造の像を作製す
るデータを得るためにX−線法、核磁気共鳴(N M
R)法、陽電子放射法(PET)および超音波放射エネ
ルギー法全採用してきた。そのようなコンピューター断
層撮影装置によって、検出放射エネルギー・レスポンス
のアナログ・グレースケール画像およびそのグレースケ
ール値の写像数値像のべ・−パー・プリントアウトが一
般に提供される。そのような装置は、例えば米国特許第
う、67う、3911号、第’4.29g、Bo。
るように、非侵入放射線写真像復元法と自動制御機械加
工法を併用して内部構造の精密測定および内部構造の正
確な像である体膜型の作製をすることができる。本発明
法に特に有用な放射線撮影像復元法はコンピューター断
層撮影法であって、それによって横断面の断層写真像が
体に対して異なる角度での行路に沿って体を透過または
体の内部から反射された放射エネルギーから作製される
。その像ば、体の横断面部で生じる局部的放射エネルギ
ー・レスポンスが計算されるアルボ −リズムに従って
検出された放射エネルギーをコンピューター処理するこ
とによって作られる。計算された放射エネルギー・レス
ポンスは検出された放射エネルギー・レスポンスの横断
面部における物質の特性であり、従ってその横断面部に
おける構造の像を作ることができる。そのような一連の
像は、体に放射エネルギーを当てて各部における透過−
1九は反射の放射エネルギーを検出することによって横
断面に垂直な線に沿って分布した場所において得られる
。コンピューター断層撮影装置は体内構造の像を作製す
るデータを得るためにX−線法、核磁気共鳴(N M
R)法、陽電子放射法(PET)および超音波放射エネ
ルギー法全採用してきた。そのようなコンピューター断
層撮影装置によって、検出放射エネルギー・レスポンス
のアナログ・グレースケール画像およびそのグレースケ
ール値の写像数値像のべ・−パー・プリントアウトが一
般に提供される。そのような装置は、例えば米国特許第
う、67う、3911号、第’4.29g、Bo。
号、再発行第50.597号およびそれらの特許に引用
されている文献に記載されている。
されている文献に記載されている。
機械制御輪郭造形工具装置はそれらの表面像から三次元
の目的物表面を模造するために広く使用されてきた。こ
れらの装置には、例えば輪郭または外形追随器具を使用
することによって所望の目的物の図面や写真から得た数
値データに従って製作品に関する工具軌道を制御するも
のがある。別の輪郭造形装置は、所望対象の身体模型に
追随して造形工具の軌道制御用座標制御データを発生す
るようになっている輪郭従動部を利用する。輪郭従動部
のあるものは造形工具に機械的に結合し、それによって
輪郭従動部の移動が直接対応する造形工具の移動をもた
らす。輪郭造形工具装置は。
の目的物表面を模造するために広く使用されてきた。こ
れらの装置には、例えば輪郭または外形追随器具を使用
することによって所望の目的物の図面や写真から得た数
値データに従って製作品に関する工具軌道を制御するも
のがある。別の輪郭造形装置は、所望対象の身体模型に
追随して造形工具の軌道制御用座標制御データを発生す
るようになっている輪郭従動部を利用する。輪郭従動部
のあるものは造形工具に機械的に結合し、それによって
輪郭従動部の移動が直接対応する造形工具の移動をもた
らす。輪郭造形工具装置は。
例えば米国特許第2,852,189号、第う、195
.’1411号、第5,259,022号および第う、
796,129号に記載されている。
.’1411号、第5,259,022号および第う、
796,129号に記載されている。
本発明法の望ましい実施態様におけるコンピューター化
X−線断層撮影装置は体内における物質の吸収係数の表
示をするように作動さnる。吸収係数の描写は内部構造
を描き、描かれた所定の内部構造の三次元像を画定する
三次元座標データを得るために検討される。その座標デ
ータは、所定内部構造の所望体膜型を作るように選ばれ
た機械制御造形工具装置と両立するフォーマットに得ら
れる。コンピュータ化X−線断層撮影装置によって得ら
れた構造の吸収係数像から導出された座標データに従っ
て製作品に関する切削造形工具の軌道を制御するために
機械制御造形工具装置を操作することによって適当な材
料の製作品から模型が作られる。
X−線断層撮影装置は体内における物質の吸収係数の表
示をするように作動さnる。吸収係数の描写は内部構造
を描き、描かれた所定の内部構造の三次元像を画定する
三次元座標データを得るために検討される。その座標デ
ータは、所定内部構造の所望体膜型を作るように選ばれ
た機械制御造形工具装置と両立するフォーマットに得ら
れる。コンピュータ化X−線断層撮影装置によって得ら
れた構造の吸収係数像から導出された座標データに従っ
て製作品に関する切削造形工具の軌道を制御するために
機械制御造形工具装置を操作することによって適当な材
料の製作品から模型が作られる。
以上の本発明目的およびその他の目的、利点並びに特徴
は添付図面と共に以下に説明する特定の実施例および特
許請求の範囲を考慮することによってさらに明らかにな
るであろう。
は添付図面と共に以下に説明する特定の実施例および特
許請求の範囲を考慮することによってさらに明らかにな
るであろう。
本発明法は、解剖学的構造体への物理的な侵入を行うこ
となく得られた内部構造を画定する三次元座標データか
ら内部解剖組織構造の人工装具を作製するように計画さ
れた本発明の実施態様に関して説明される。しかしなが
ら、以下の説明かられかるように、本発明法は解剖学的
構造以外の体内構造の明確な三次元座標データを得るた
めおよびその構造の体膜型を作るためにも実施すること
ができる。
となく得られた内部構造を画定する三次元座標データか
ら内部解剖組織構造の人工装具を作製するように計画さ
れた本発明の実施態様に関して説明される。しかしなが
ら、以下の説明かられかるように、本発明法は解剖学的
構造以外の体内構造の明確な三次元座標データを得るた
めおよびその構造の体膜型を作るためにも実施すること
ができる。
第1図に示すように、体の所定内部構造の模型像は、所
定の内部構造の輪郭を明記する三次元座標によって決定
された製作品に比例した軌道に従って造形工具を制御す
ることによって作られる。
定の内部構造の輪郭を明記する三次元座標によって決定
された製作品に比例した軌道に従って造形工具を制御す
ることによって作られる。
本発明の方法に従って、三次元座標データを得る・ため
に、工程81において所定の内部構造部に放射エネルギ
ーを当ててその構造部を描写しかつ体の外部で検出でき
る放射エネルギー・レスポンスを出すことによって、所
定の内部構造が走査される。その放射エネルギー・レス
ポンスは工程82において検出され、検出されたレスポ
ンスは工程8うにおいて処理されて所定の構造を三次元
的に描くデータが得られる。工程84において、所定゛
の内部構造を表わす所望の体膜型作製における造形工
具の制御に必要な三次元座標データは工程83の実施に
よって得られるデータから生じる。前に概説したように
、また以下の本発明の望ましい実施態様の詳細な説明の
考察から明らかなように、本発明によって所定の構造を
表わす種々の体膜型を作製することができる。体内の状
態における内部構造のスケール・レプリカは所定の構造
全目盛で画定する三次元座標のデータから作られる。内
部構造のスケール・レプリカ以外のものが必要な場合は
、データを工程g11で処理(操作)して所定内部構造
の別の体膜聖像を作製するために変換した三次元座標デ
ータを得る。そのデータ処理は。
に、工程81において所定の内部構造部に放射エネルギ
ーを当ててその構造部を描写しかつ体の外部で検出でき
る放射エネルギー・レスポンスを出すことによって、所
定の内部構造が走査される。その放射エネルギー・レス
ポンスは工程82において検出され、検出されたレスポ
ンスは工程8うにおいて処理されて所定の構造を三次元
的に描くデータが得られる。工程84において、所定゛
の内部構造を表わす所望の体膜型作製における造形工
具の制御に必要な三次元座標データは工程83の実施に
よって得られるデータから生じる。前に概説したように
、また以下の本発明の望ましい実施態様の詳細な説明の
考察から明らかなように、本発明によって所定の構造を
表わす種々の体膜型を作製することができる。体内の状
態における内部構造のスケール・レプリカは所定の構造
全目盛で画定する三次元座標のデータから作られる。内
部構造のスケール・レプリカ以外のものが必要な場合は
、データを工程g11で処理(操作)して所定内部構造
の別の体膜聖像を作製するために変換した三次元座標デ
ータを得る。そのデータ処理は。
工程g3の実施、例えば未変換の三次元座標データを変
換した所望の三次元座標データに関連づける算法に従っ
て三次元座標のデータを生成することによって提供され
るデータから三次元座標データの生成時に行うことがで
きる。また、変換された三次元座標のデータは1発生し
た未変換の三次元座標データの処理、三次元座標データ
の発生前における所定構造部を描写するデータの処理、
またはそれらの処理を組み合せることによっても得るこ
とができる。本発明の望筐しい方法について以下に詳細
に説明するように、補間、形または曲線合わせ、スケー
リングおよび転移が所定内部構造の鋳型用型穴および外
部分よび移植用人工装具作製に特に有用な操作である。
換した所望の三次元座標データに関連づける算法に従っ
て三次元座標のデータを生成することによって提供され
るデータから三次元座標データの生成時に行うことがで
きる。また、変換された三次元座標のデータは1発生し
た未変換の三次元座標データの処理、三次元座標データ
の発生前における所定構造部を描写するデータの処理、
またはそれらの処理を組み合せることによっても得るこ
とができる。本発明の望筐しい方法について以下に詳細
に説明するように、補間、形または曲線合わせ、スケー
リングおよび転移が所定内部構造の鋳型用型穴および外
部分よび移植用人工装具作製に特に有用な操作である。
いずれの場合でも、三次元座標データは所定内部構造の
体膜聖像の作製に使用される造形工具によって決定され
るフォーマットに画かれる。所望の体膜聖像は工程g5
において、三次元座標データによって画定される像を作
る製作品に関する軌線に得られた三次元座標データに従
って造形具を追随させることによって得られる。体膜型
はその用途に適した材料で作られる。本人工装具の作製
に適した材料は、例えば「シラスチック」および「プロ
プラスト」である。「シラスチック」はDow Cor
ning社の商品名で耐熱性シリコーン・ゴムである。
体膜聖像の作製に使用される造形工具によって決定され
るフォーマットに画かれる。所望の体膜聖像は工程g5
において、三次元座標データによって画定される像を作
る製作品に関する軌線に得られた三次元座標データに従
って造形具を追随させることによって得られる。体膜型
はその用途に適した材料で作られる。本人工装具の作製
に適した材料は、例えば「シラスチック」および「プロ
プラスト」である。「シラスチック」はDow Cor
ning社の商品名で耐熱性シリコーン・ゴムである。
「プロプラスト」はVi tek社の商品名である。
さて、内部の解剖組織構造の体膜型を作製する本発明の
望ましい実施態様は第2〜7図を参照して以下に詳細に
説明する。その実施態様は下顎の補綴物(人工装具)の
作製に関して説明する。さらに詳しくは、第2図〜第4
図に示すように、解剖体11の下顎10は解剖体物質の
所定の物理的性質およびその外部で検出される特性であ
る解剖体内の放射エネルギー・レスポンスを発生させる
ために解剖体に放射エネルギーを当てることによって三
次元的に特定される。解剖体11の物質が異なると、検
出時に解剖体内に配置された異なる物質像を区別できる
織物可能な異なる特性放射エネルギー・レスポンスが発
生する。以下に詳細に説明されるように、解剖体11内
の異なる物質の識別像を得るための本発明法の実施態様
の実施にはコンピューター断層撮影装置15(第6図参
照)が使用される。前述のように、コンピューター断層
撮影装置は、解剖学的構造体(解剖体)に対して種々の
角度での行路に沿って解剖学的構造の内部を透過または
反射した放射エネルギーから復元された解剖体11の内
部構造の横断面像全提供する。X−線断層撮影装置13
において、幅の狭いχ−線ビームi11.(第5A図お
よび第5B図参照)は1つの面内の2、うの行路(矢印
16で示す)に沿って解剖体(組織)11を透過する。
望ましい実施態様は第2〜7図を参照して以下に詳細に
説明する。その実施態様は下顎の補綴物(人工装具)の
作製に関して説明する。さらに詳しくは、第2図〜第4
図に示すように、解剖体11の下顎10は解剖体物質の
所定の物理的性質およびその外部で検出される特性であ
る解剖体内の放射エネルギー・レスポンスを発生させる
ために解剖体に放射エネルギーを当てることによって三
次元的に特定される。解剖体11の物質が異なると、検
出時に解剖体内に配置された異なる物質像を区別できる
織物可能な異なる特性放射エネルギー・レスポンスが発
生する。以下に詳細に説明されるように、解剖体11内
の異なる物質の識別像を得るための本発明法の実施態様
の実施にはコンピューター断層撮影装置15(第6図参
照)が使用される。前述のように、コンピューター断層
撮影装置は、解剖学的構造体(解剖体)に対して種々の
角度での行路に沿って解剖学的構造の内部を透過または
反射した放射エネルギーから復元された解剖体11の内
部構造の横断面像全提供する。X−線断層撮影装置13
において、幅の狭いχ−線ビームi11.(第5A図お
よび第5B図参照)は1つの面内の2、うの行路(矢印
16で示す)に沿って解剖体(組織)11を透過する。
そしてその透過した放射線はX−線検出器17で測定さ
れる。各行路に沿って得た透過測定値はそのビーム行路
における全構成要素の吸収特性の合成を表わす。X−線
断層撮影装置15と結合したコンピューター・データ処
理装置18は、X−線ビームI11が向けられる各XY
面1つ(第2図)における構成要素の減衰係数を計算す
る算法に従って2゜うの行路に沿って得られた測定値を
処理する。Δ面1つに垂直なZ軸、従ってX−線ビーム
に沿って所定の間隔で分布する他の面における構成要素
の減衰係数はX−線ビームの面にほぼ直角な線に沿って
体11とX−線発生装置および検出装置とを相対的に移
動さすことによって得られる。典型的に、体11は、各
XY面における2、5の行路に沿ったX−線測定値が体
の回りで反対側に配置されたX−線発生装置26とX−
線検出器IY(第5A図および第5B図)を回転するこ
とによって得られる固定走査台を介して移動される。計
算された減衰係数は解剖体内物質の密度を正確に表イつ
す。測定値の処理において、各面1つの位置における解
剖体11の構造の保全表示するのに適した各面1つにお
ける要素を表わすために計算された減衰係数にグレース
ケール値をあてはめる。
れる。各行路に沿って得た透過測定値はそのビーム行路
における全構成要素の吸収特性の合成を表わす。X−線
断層撮影装置15と結合したコンピューター・データ処
理装置18は、X−線ビームI11が向けられる各XY
面1つ(第2図)における構成要素の減衰係数を計算す
る算法に従って2゜うの行路に沿って得られた測定値を
処理する。Δ面1つに垂直なZ軸、従ってX−線ビーム
に沿って所定の間隔で分布する他の面における構成要素
の減衰係数はX−線ビームの面にほぼ直角な線に沿って
体11とX−線発生装置および検出装置とを相対的に移
動さすことによって得られる。典型的に、体11は、各
XY面における2、5の行路に沿ったX−線測定値が体
の回りで反対側に配置されたX−線発生装置26とX−
線検出器IY(第5A図および第5B図)を回転するこ
とによって得られる固定走査台を介して移動される。計
算された減衰係数は解剖体内物質の密度を正確に表イつ
す。測定値の処理において、各面1つの位置における解
剖体11の構造の保全表示するのに適した各面1つにお
ける要素を表わすために計算された減衰係数にグレース
ケール値をあてはめる。
例えば、第う図と第4図は下顎10i貫通する面1っで
とった第2図に示す解剖体11の1つの横断面の異なる
復元像20と20′ヲそれぞれ模式的に示す。第う図と
第4図かられかるように、光のグレースケール下顎表示
値10は周囲のよシ暗い他の物質のグレースケール像と
容易に区別することができる。横断面における下顎を表
わすグレースケール値と他の解剖組織物質のグレースケ
ール像間のコントラスト’に強くすることは第4図と共
に後述の方法で像の復元を強くすることによって得られ
る。第う図および第4図の復元像におけるグレースケー
ル像は下顎の三次元座標が導出される下顎10の表面部
12全明確に描いている。
とった第2図に示す解剖体11の1つの横断面の異なる
復元像20と20′ヲそれぞれ模式的に示す。第う図と
第4図かられかるように、光のグレースケール下顎表示
値10は周囲のよシ暗い他の物質のグレースケール像と
容易に区別することができる。横断面における下顎を表
わすグレースケール値と他の解剖組織物質のグレースケ
ール像間のコントラスト’に強くすることは第4図と共
に後述の方法で像の復元を強くすることによって得られ
る。第う図および第4図の復元像におけるグレースケー
ル像は下顎の三次元座標が導出される下顎10の表面部
12全明確に描いている。
Z軸に沿って得られる解剖体11の一連のグレースケー
ル横断面像は三次元座標データを導出することができる
情報を提供する。後で詳細に説明するように、模型全作
製せんとする所定構造」0を特定する三次元座標データ
はそのような解剖体11の一連の横断面像から得られる
。
ル横断面像は三次元座標データを導出することができる
情報を提供する。後で詳細に説明するように、模型全作
製せんとする所定構造」0を特定する三次元座標データ
はそのような解剖体11の一連の横断面像から得られる
。
前述のように5目的の構造10を画定する所望の三次元
座標データを得ることができる体11の横断面像11を
得る本発明法の実施に他の非侵入式放射線撮影装置も利
用することができる。例えば、PET装置では、陽電子
を放出する放射性同位体を標識した静脈投与の生物学的
活性物質から解剖体11内に放射エネルギーが生じる。
座標データを得ることができる体11の横断面像11を
得る本発明法の実施に他の非侵入式放射線撮影装置も利
用することができる。例えば、PET装置では、陽電子
を放出する放射性同位体を標識した静脈投与の生物学的
活性物質から解剖体11内に放射エネルギーが生じる。
そのアイソトープは電子と衝突する前に組織内で短い距
離動く陽電子を放出することによって崩解する。
離動く陽電子を放出することによって崩解する。
陽電子と電子間の衝突は両方の粒子を消滅させ、2つの
粒子の質量を反対方向の行路に沿って同時に放出される
2つのガンマ線間に等分割されるエネルギーに変換する
。使用されるPET装置の1つは、検出器が配置された
軸において可動テーブルで支えられた被験者を所定の領
域で囲むシンチレーション検出器のアレイを含む。検出
器のアレイは1つの撮影サイクル中に被験者の軸方向一
定間隔の複数の横断面で同時に放射されるガンマ線を紀
行する。それらの検出器は両側で対に結合されているの
で、放射ガンマ線は一対の面検出器がガンマ線を同時に
感じるときだけ記録される。対の検出器を結合する円筒
形共直線視野によって画定される被験者のある体積内に
生じる全てのガンマ線の対が検知される。その体積外に
生じるガンマ線は検出器によって検出されない。検出さ
れたガンマ線のレスポンスはその視野内の物質を描く像
を得るために処理される。可動テーブルは周囲の検出器
に関して軸方向に被験者を動かしてその軸方向定間隔の
複数横断面における放射エネルギ−事象の検出および付
随する物質の像の生成をさせる。
粒子の質量を反対方向の行路に沿って同時に放出される
2つのガンマ線間に等分割されるエネルギーに変換する
。使用されるPET装置の1つは、検出器が配置された
軸において可動テーブルで支えられた被験者を所定の領
域で囲むシンチレーション検出器のアレイを含む。検出
器のアレイは1つの撮影サイクル中に被験者の軸方向一
定間隔の複数の横断面で同時に放射されるガンマ線を紀
行する。それらの検出器は両側で対に結合されているの
で、放射ガンマ線は一対の面検出器がガンマ線を同時に
感じるときだけ記録される。対の検出器を結合する円筒
形共直線視野によって画定される被験者のある体積内に
生じる全てのガンマ線の対が検知される。その体積外に
生じるガンマ線は検出器によって検出されない。検出さ
れたガンマ線のレスポンスはその視野内の物質を描く像
を得るために処理される。可動テーブルは周囲の検出器
に関して軸方向に被験者を動かしてその軸方向定間隔の
複数横断面における放射エネルギ−事象の検出および付
随する物質の像の生成をさせる。
NMR撮影装置は非イオン化形態の放射エネルギーを用
いる利点を有する。NMR装置では、被験者は強磁場内
に置かれ、同時に短い高周波信号が体に発せられる。体
の物質の異なる原子が体の回9に配置された回転式受信
アンテナによって検出される異なる特性のラジオ信号を
送ることによって応答する。回転式受信アンテナは所定
のラジオ信号に応答するように調整され、それによって
被験者の面内においてその物質の識別可能な特性像を発
生するための共同コンピューター・データ処理装置によ
って処理される所定物質の像を得る。
いる利点を有する。NMR装置では、被験者は強磁場内
に置かれ、同時に短い高周波信号が体に発せられる。体
の物質の異なる原子が体の回9に配置された回転式受信
アンテナによって検出される異なる特性のラジオ信号を
送ることによって応答する。回転式受信アンテナは所定
のラジオ信号に応答するように調整され、それによって
被験者の面内においてその物質の識別可能な特性像を発
生するための共同コンピューター・データ処理装置によ
って処理される所定物質の像を得る。
限定された線に沿い一定の間隔を有する他の平行面にお
ける物質の像は被験者を磁場内に通過させて受信アンテ
ナを介して得られる。
ける物質の像は被験者を磁場内に通過させて受信アンテ
ナを介して得られる。
超音波放射線撮影装置も体内構造の像を得るために使用
することができる。N M R撮影装置のように゛、超
音波装置は、体内構造の像が導出されるデータを得るの
に非イオン化形態の放射エネルギ7を使用する利点を有
する。大部分の超音波撮影装置は解剖体に向けた高周波
パルスの音波の検出反射波から解剖体構造の像を発生す
る。一連のパルス音波は解剖体と接触している電気的に
パルス全発生する圧電変換器によって解剖体へ送られる
。
することができる。N M R撮影装置のように゛、超
音波装置は、体内構造の像が導出されるデータを得るの
に非イオン化形態の放射エネルギ7を使用する利点を有
する。大部分の超音波撮影装置は解剖体に向けた高周波
パルスの音波の検出反射波から解剖体構造の像を発生す
る。一連のパルス音波は解剖体と接触している電気的に
パルス全発生する圧電変換器によって解剖体へ送られる
。
使用する変換器は所望のパルス周波数で電気エネルギー
を振動機械エネルギーへ可逆的に変換することができる
。音波エネルギーの各々の短いバーストまたはパルスを
送った後、変換器と共同する回路がその送信音波の戻シ
または反射エコーの受信器として作動するように切換え
る。パルス音波が密度の異なる組織界面に当ったときエ
コーは反射される。音響インピーダンスの異なる組織が
異なるエコーを返す。反射さnたエコーは圧電変換器に
よって代表的な電気信号に変換され、それから解剖体内
部構造の平面像が得らnる。超音波装置と共同するデー
タ処理装置が音パルスの送信と各エコーの受信との間の
経過時間を変換器からエコー反射のそfLぞれの場所ま
での距離に変換する。
を振動機械エネルギーへ可逆的に変換することができる
。音波エネルギーの各々の短いバーストまたはパルスを
送った後、変換器と共同する回路がその送信音波の戻シ
または反射エコーの受信器として作動するように切換え
る。パルス音波が密度の異なる組織界面に当ったときエ
コーは反射される。音響インピーダンスの異なる組織が
異なるエコーを返す。反射さnたエコーは圧電変換器に
よって代表的な電気信号に変換され、それから解剖体内
部構造の平面像が得らnる。超音波装置と共同するデー
タ処理装置が音パルスの送信と各エコーの受信との間の
経過時間を変換器からエコー反射のそfLぞれの場所ま
での距離に変換する。
前述の放射線撮影装置の各々は体に所定の放射エネルギ
ーを当てることによって体内構造の像を提供する。X−
線、NMRおよび超音波装置において、体は体の外から
投射される放射エネルギーを受ける。しかしながら、P
ET装置では、体は体自体の中で発生する放射エネルギ
ーを受ける。
ーを当てることによって体内構造の像を提供する。X−
線、NMRおよび超音波装置において、体は体の外から
投射される放射エネルギーを受ける。しかしながら、P
ET装置では、体は体自体の中で発生する放射エネルギ
ーを受ける。
いずれの場合にも、それらの放射線撮影装置の各々は体
内に放射エネルギー・レスポンス全発生し、それから体
の異なる内部構造の識別可能な像を描き、さらにそれか
ら所定の体内構造を画定する三次元座標が得られて、そ
の座標によって造形工具を作動して所定内部構造の人工
装具模型像を成形する。
内に放射エネルギー・レスポンス全発生し、それから体
の異なる内部構造の識別可能な像を描き、さらにそれか
ら所定の体内構造を画定する三次元座標が得られて、そ
の座標によって造形工具を作動して所定内部構造の人工
装具模型像を成形する。
本発明法の望ましい実施態様に従って解剖体11の下顎
10を画定する三次元座標データを得るのに適したコン
ピューターX線断層撮影装置はセネラル・エレクトリッ
ク社によってCT/T ggo。
10を画定する三次元座標データを得るのに適したコン
ピューターX線断層撮影装置はセネラル・エレクトリッ
ク社によってCT/T ggo。
型走査装置なる名称で市販されている。本発明に従って
下顎]Oを画定する三次元座標データを得る望ましい方
法を第5図と第6図に模式的に示すCT/T8gOO走
査装置に関して説明する。コンピューターX線断層撮影
装置15(第6図)は多重X−線吸収測定値から解剖体
の全ての部分のコンピューター再現(又は復元)横断面
像を作るように配列されている。装置1うは、被験者を
支持しかつ矢印2うで示す行路に沿って被験者をχ−線
走査台22に移送するターンテーブル21(第5図)を
備えた放射線走査アセンブリ27を含む。ターンテーブ
ル21は走査アセンブリ27のX−線発生装置26(第
5A図、第5B図)および検出器17に対して所定の方
向に解剖体11を限定しかつ中心合わせを助けるように
配置されている。
下顎]Oを画定する三次元座標データを得る望ましい方
法を第5図と第6図に模式的に示すCT/T8gOO走
査装置に関して説明する。コンピューターX線断層撮影
装置15(第6図)は多重X−線吸収測定値から解剖体
の全ての部分のコンピューター再現(又は復元)横断面
像を作るように配列されている。装置1うは、被験者を
支持しかつ矢印2うで示す行路に沿って被験者をχ−線
走査台22に移送するターンテーブル21(第5図)を
備えた放射線走査アセンブリ27を含む。ターンテーブ
ル21は走査アセンブリ27のX−線発生装置26(第
5A図、第5B図)および検出器17に対して所定の方
向に解剖体11を限定しかつ中心合わせを助けるように
配置されている。
放射線走査アセンブリ27は、行路25に沿って配置さ
れ行路2うに対して垂直な面で甘たは所定の角度でター
ンテーブル21を回転すべくx−線発生装置26とX−
線検出器17を支えるガントリー24(第5B図)も含
む。X−線発生装置26はガンl−IJ −211の反
対側で検出器17を形成するX−線放射感知セルの列に
向けられる扇状のχ−線ビーム1)■を放射する。ビー
ムIIIが形成され、検出器17がビームの面に配置さ
れた目的の検出ゾーン2つ(第5図)の走査をさせるよ
うに配列される。検出器17の各セルは検出シー72つ
(およびそのゾーンに配置された体11の全ての部分)
をビーム11Iが通過した後そのX−線ビーム1.1+
の一部を検出して、x−線発生装置26とデータ・セル
間の行路に沿って複合X−線放射減衰係数のデータ像を
提供する。検出器17およびX−線発生装置26がテー
ブル21に支えられた被験者の回りに回転される際に検
出器17によって提供されるデータは処理されてX−線
ビーム1ヰによって走査された解剖体11の横断面の各
体積エレメント51(第4図参照)に対する減衰係数像
が描かれる。CT/T8800型装置1うの解像能力は
X−線ビーム14の扇状の厚さと装置1うに用いられる
ソフトウェア・プログラムを特徴づけるデータ再現アル
ゴリズムの能力に依存する。代表的なCT /’ T8
800装置は1. ’5 +++m X 0.8 II
IIIX 0.8晴程度の寸法を有しその長さ1.5陥
がビーム14の扇状厚さ寸法の方向、従って走査される
解剖体11の横断面方向に伸びる体積エレメント31に
対して減衰係数の像を描く。走査横断面の面における体
積エレメント51の他の寸法は大部分ソフトウェア・プ
ログラムによって決捷る、そして走査横断面の面におけ
るよシ小寸法の体積エレメントの減衰係数像はデータ再
現用ソフトウェア・プログラムの能力を上げることによ
って得られる。
れ行路2うに対して垂直な面で甘たは所定の角度でター
ンテーブル21を回転すべくx−線発生装置26とX−
線検出器17を支えるガントリー24(第5B図)も含
む。X−線発生装置26はガンl−IJ −211の反
対側で検出器17を形成するX−線放射感知セルの列に
向けられる扇状のχ−線ビーム1)■を放射する。ビー
ムIIIが形成され、検出器17がビームの面に配置さ
れた目的の検出ゾーン2つ(第5図)の走査をさせるよ
うに配列される。検出器17の各セルは検出シー72つ
(およびそのゾーンに配置された体11の全ての部分)
をビーム11Iが通過した後そのX−線ビーム1.1+
の一部を検出して、x−線発生装置26とデータ・セル
間の行路に沿って複合X−線放射減衰係数のデータ像を
提供する。検出器17およびX−線発生装置26がテー
ブル21に支えられた被験者の回りに回転される際に検
出器17によって提供されるデータは処理されてX−線
ビーム1ヰによって走査された解剖体11の横断面の各
体積エレメント51(第4図参照)に対する減衰係数像
が描かれる。CT/T8800型装置1うの解像能力は
X−線ビーム14の扇状の厚さと装置1うに用いられる
ソフトウェア・プログラムを特徴づけるデータ再現アル
ゴリズムの能力に依存する。代表的なCT /’ T8
800装置は1. ’5 +++m X 0.8 II
IIIX 0.8晴程度の寸法を有しその長さ1.5陥
がビーム14の扇状厚さ寸法の方向、従って走査される
解剖体11の横断面方向に伸びる体積エレメント31に
対して減衰係数の像を描く。走査横断面の面における体
積エレメント51の他の寸法は大部分ソフトウェア・プ
ログラムによって決捷る、そして走査横断面の面におけ
るよシ小寸法の体積エレメントの減衰係数像はデータ再
現用ソフトウェア・プログラムの能力を上げることによ
って得られる。
一旦解剖体11が走査台22に対して所望の位置に配置
されたら、ターンテーブル21とガントリー24はコン
ピューター52の制御下で順次作動されて、(1)走査
台22内の解剖体11を行路2うに沿つた所望の位置に
配置し、(ii)X−線発生装置26および検出器17
を回転して解剖体の横断面スライスにX−線ビーム全当
て得られた放射線レスポンスを検出し、 (iii)テ
ーブル21 f L 5 tanの距離増して解剖体の
もう1つの横断面スライス’4x−線で走査する。この
テーブル21とガントリー2.11の操作は解剖体21
の所望の数の横断面スライスからのデータが得られるま
で続く。横断面スライスの各々からのデータは、X−線
発生装置26と検出器17を解剖体11の回シに回転さ
せるためにガントリー24を操作しながら、X−線発生
装置26にパルスを発生させてX−線放射パルスを横断
面スライスに送ることによって得られる。
されたら、ターンテーブル21とガントリー24はコン
ピューター52の制御下で順次作動されて、(1)走査
台22内の解剖体11を行路2うに沿つた所望の位置に
配置し、(ii)X−線発生装置26および検出器17
を回転して解剖体の横断面スライスにX−線ビーム全当
て得られた放射線レスポンスを検出し、 (iii)テ
ーブル21 f L 5 tanの距離増して解剖体の
もう1つの横断面スライス’4x−線で走査する。この
テーブル21とガントリー2.11の操作は解剖体21
の所望の数の横断面スライスからのデータが得られるま
で続く。横断面スライスの各々からのデータは、X−線
発生装置26と検出器17を解剖体11の回シに回転さ
せるためにガントリー24を操作しながら、X−線発生
装置26にパルスを発生させてX−線放射パルスを横断
面スライスに送ることによって得られる。
これは放射線レスポンス・データを提供し、そのデータ
から解剖体の横断面像が描かれる。
から解剖体の横断面像が描かれる。
検出器17の検出した放射線レスポンスはコンピュータ
ー32の制御下で装置1うのデータ捕捉回路53によっ
て処理してメモリー36に記憶する。再現データ・プロ
センサー5了プ記憶データから解剖体11の横断面像を
再現するためにコンピューター52によって制御される
。さらに詳しくは、再現回路プロセツサー回路57はコ
ンピューター32によって制御されて、解剖体11の各
横断面スライスの体積エレメントう1(第り図)の各々
に対する減衰係数を計算する再現用アルゴリズムに従っ
て記憶されたデータを数学的に処理する。像を表示する
ためには、計算された減衰係数はバウンスフィルド単位
(一般に「CTナンバー」と呼ばれる)で数値表示され
るグレースケール値に変換される。
ー32の制御下で装置1うのデータ捕捉回路53によっ
て処理してメモリー36に記憶する。再現データ・プロ
センサー5了プ記憶データから解剖体11の横断面像を
再現するためにコンピューター52によって制御される
。さらに詳しくは、再現回路プロセツサー回路57はコ
ンピューター32によって制御されて、解剖体11の各
横断面スライスの体積エレメントう1(第り図)の各々
に対する減衰係数を計算する再現用アルゴリズムに従っ
て記憶されたデータを数学的に処理する。像を表示する
ためには、計算された減衰係数はバウンスフィルド単位
(一般に「CTナンバー」と呼ばれる)で数値表示され
るグレースケール値に変換される。
コンピューター・データ処理装置18はオペレーター制
御装置112を介して検出された放射線レスポンス・デ
ータから解剖体11の種々の像を作る操作ができる。例
えば、解剖体の横断面像は解剖体における物質の減衰係
数の範囲に対してグレースケール範囲を選択的に狭くす
るおよび/1だ−は相殺することによって強くすること
ができる。
御装置112を介して検出された放射線レスポンス・デ
ータから解剖体11の種々の像を作る操作ができる。例
えば、解剖体の横断面像は解剖体における物質の減衰係
数の範囲に対してグレースケール範囲を選択的に狭くす
るおよび/1だ−は相殺することによって強くすること
ができる。
第う図と第1図は解剖体11の横断面像を強くし′ だ
例を模式的に示す。図示の例において、所定の範囲内の
減衰係数を有する体積エレメント51は1つのグレース
ケール値、例えば白に指定され、一方その所定の範囲外
の減衰係数を有する体積エレメントu全て黒いグレース
ケール値に指定される。この例におけるグレースケール
の範囲は骨の所の減衰係数の範囲の端部に中心がある。
例を模式的に示す。図示の例において、所定の範囲内の
減衰係数を有する体積エレメント51は1つのグレース
ケール値、例えば白に指定され、一方その所定の範囲外
の減衰係数を有する体積エレメントu全て黒いグレース
ケール値に指定される。この例におけるグレースケール
の範囲は骨の所の減衰係数の範囲の端部に中心がある。
また、オペレーター制御装置lI2は、解剖体の軸面に
直交する1つ以上の所定面において解剖体の矢状および
冠状横断面像を再現するために検出された放射線レスポ
ンス・データを処理することができる。
直交する1つ以上の所定面において解剖体の矢状および
冠状横断面像を再現するために検出された放射線レスポ
ンス・データを処理することができる。
前述の再現横断面像の各々は像の横断面部における解剖
)$:11の内部構造を正価に描く、従って解剖体内部
構造の体膜型作製用の三次元座標データの導出に使用さ
れる。
)$:11の内部構造を正価に描く、従って解剖体内部
構造の体膜型作製用の三次元座標データの導出に使用さ
れる。
所望の三次元座標情報を得ることができるデータはコン
ピューター化χ−線撮影装置1つから種々のフォーマッ
トで得られる。解剖体11の再現横断面のデジタル・デ
ータ像はメモリーう6に記憶されて、三次元座標データ
発生用に得られる。
ピューター化χ−線撮影装置1つから種々のフォーマッ
トで得られる。解剖体11の再現横断面のデジタル・デ
ータ像はメモリーう6に記憶されて、三次元座標データ
発生用に得られる。
さらに、装置1うは解剖体11の再現横断面数偶像地図
、グレースケール画像のアナログ表示、またはアナログ
・グレースケール画像のハードコピーΩ形でペーパー・
プリントアウト像の提供操作ができる像作製装置28を
含む。さらに詳しくは、解剖体11の所定再現横断面の
地図にした数値像のプリントアウトは像作製装置28に
含1れるプリンター58によって提供される。再現横断
面のアナログ・グレースケール画像はCRTディスプレ
ー3つおよびX−線フィルム・カメラ)11から得られ
るハード・コピー上で見ることができる。
、グレースケール画像のアナログ表示、またはアナログ
・グレースケール画像のハードコピーΩ形でペーパー・
プリントアウト像の提供操作ができる像作製装置28を
含む。さらに詳しくは、解剖体11の所定再現横断面の
地図にした数値像のプリントアウトは像作製装置28に
含1れるプリンター58によって提供される。再現横断
面のアナログ・グレースケール画像はCRTディスプレ
ー3つおよびX−線フィルム・カメラ)11から得られ
るハード・コピー上で見ることができる。
解剖体11の横断面の再現像映写におけるコンピュータ
ー・X−線断層撮影装置1うの制御はオペレーター制御
装置112を介してオペレーターによって行われる。ゼ
ネラルエレクトリック社のCT/T8800型走査装置
およびオペレーター・マニュアルは容易に入手でき、そ
れから装置15の構成および操作の詳細がわかるので、
ここではそのような詳細は説明しない。
ー・X−線断層撮影装置1うの制御はオペレーター制御
装置112を介してオペレーターによって行われる。ゼ
ネラルエレクトリック社のCT/T8800型走査装置
およびオペレーター・マニュアルは容易に入手でき、そ
れから装置15の構成および操作の詳細がわかるので、
ここではそのような詳細は説明しない。
第2図に示す下顎10の三次元座標データを得るために
、装置13を操作して下顎全体の複数個の連続する15
喘の軸方向横断面から放射線レスポンス・データを得る
。その放射線レスポンス・データは、第5図に示すよう
な軸方向横断面20の各々の像を再現するために処理さ
れる。その再現および軸方向横断面データの使用を容易
にするために、軸方向横断面像の各々は各横断面20′
の位置における他の全ての物質から骨の物質を区別する
ために第4図に示すように強調される。
、装置13を操作して下顎全体の複数個の連続する15
喘の軸方向横断面から放射線レスポンス・データを得る
。その放射線レスポンス・データは、第5図に示すよう
な軸方向横断面20の各々の像を再現するために処理さ
れる。その再現および軸方向横断面データの使用を容易
にするために、軸方向横断面像の各々は各横断面20′
の位置における他の全ての物質から骨の物質を区別する
ために第4図に示すように強調される。
下顎10i画定する三次元座標のデータはコンピュータ
X−線断層装置1うによって生成されてメモリーう6に
記憶されるデジタル・データから直接得ることができる
。例えば、装置13は描かれた体積エレメントの空間座
標に従って横断面体積エレメントの再現デジタル・デー
タ記号を発生しそfLヲ処理する。それらの空間座標に
従って装置13内のそのような記号を呼出すことによっ
て。
X−線断層装置1うによって生成されてメモリーう6に
記憶されるデジタル・データから直接得ることができる
。例えば、装置13は描かれた体積エレメントの空間座
標に従って横断面体積エレメントの再現デジタル・デー
タ記号を発生しそfLヲ処理する。それらの空間座標に
従って装置13内のそのような記号を呼出すことによっ
て。
下顎10の表面12の三次元座標が装置のメモリー56
に記憶されたデータから直接かつ自動的に得られる。
に記憶されたデータから直接かつ自動的に得られる。
また、三次元座標データは、第4図に示すような軸方向
横断面の再現像のアナログ・グレースケール画像から直
接得られる。軸方向横断面20′の一連の画像の各々は
周知のグレースケール値からなり、それからXおよびY
のような2つの平面座標が決まる。下顎10を含む場所
における解剖体の軸方向配列の連続横断面の一連の画像
によって表わされるような軸方向におけるグレースケー
ル値の分布は第5の座標Zが決まるデータを提供する。
横断面の再現像のアナログ・グレースケール画像から直
接得られる。軸方向横断面20′の一連の画像の各々は
周知のグレースケール値からなり、それからXおよびY
のような2つの平面座標が決まる。下顎10を含む場所
における解剖体の軸方向配列の連続横断面の一連の画像
によって表わされるような軸方向におけるグレースケー
ル値の分布は第5の座標Zが決まるデータを提供する。
下顎10の三次元表面を画定する空間座標は表面12の
グレースケール値記号の座標位置から決定される。この
座標決定は空間座標に関して各横断面20′のアナログ
・プリントまたはディスプレーを手動的に画定すること
を含む種々の測定法によって行われる。また、その座標
決定は輪郭またはプロフィル追随のような機械補助具の
使用を介して行うこともできる。そのような補助具は各
横断面20′における再現された表面像12のXY平面
座標の決定に用いられる5第うの座標は各再現横断面の
軸座標Zで与えられる。下顎10の再現横断面の全てが
三次元座標データの生成に使用される場合、Z軸座標デ
ータは再現データで示された体11の横断面の中心から
中心捷での間隔に対応する間隔で分布する。再現データ
が体11の連続横断面から得られるとき、Z軸座標デー
タは1.5Bの間隔である。
グレースケール値記号の座標位置から決定される。この
座標決定は空間座標に関して各横断面20′のアナログ
・プリントまたはディスプレーを手動的に画定すること
を含む種々の測定法によって行われる。また、その座標
決定は輪郭またはプロフィル追随のような機械補助具の
使用を介して行うこともできる。そのような補助具は各
横断面20′における再現された表面像12のXY平面
座標の決定に用いられる5第うの座標は各再現横断面の
軸座標Zで与えられる。下顎10の再現横断面の全てが
三次元座標データの生成に使用される場合、Z軸座標デ
ータは再現データで示された体11の横断面の中心から
中心捷での間隔に対応する間隔で分布する。再現データ
が体11の連続横断面から得られるとき、Z軸座標デー
タは1.5Bの間隔である。
再現された各横断面の体積エレメントの再現吸収係数の
地図にした数値記号のプリントアウトも下顎10の表面
12を画定する三次元座標データを得るために使用でき
る。解剖体11の再現横断面の数値像地図の説明を容易
にするために、解剖体の再現横断面20は線によって同
一であることを意味する数値の範囲に分割される。また
、それらの線は解剖体1]内の重要な構造の表面境界全
同定するために使用される。前述のように、再現された
減衰係数は・・ランスフィルド単位として表わされ、一
般に「CTナンバー」と呼ばれる。
地図にした数値記号のプリントアウトも下顎10の表面
12を画定する三次元座標データを得るために使用でき
る。解剖体11の再現横断面の数値像地図の説明を容易
にするために、解剖体の再現横断面20は線によって同
一であることを意味する数値の範囲に分割される。また
、それらの線は解剖体1]内の重要な構造の表面境界全
同定するために使用される。前述のように、再現された
減衰係数は・・ランスフィルド単位として表わされ、一
般に「CTナンバー」と呼ばれる。
CT/Tll!800装置】3におけるCTナンバーの
範囲は−1000(これは空気を表わす)から−1−1
000(これは密度の高い骨全表わす)に及ぶ。CT値
のOは水を表わす。下顎10の表面を画定する三次元座
標データは、角現された軸方向横断面のアナログ・グレ
ースケール画像またはディスプレーの使用について前述
した方法における地図で表わしたCT値のプリントアウ
トから得ることができる。下顎の再現した横断面20を
画定する地図にしたCT値のプリントアラ)k使用する
とき、下顎表面を画定する三次元座標はアナログ・グレ
ースケール画像捷たはディスプレーにおける線によって
描かれた輪郭の代りに再現された下顎10の表面12を
描<CT数値の輪郭を追うことによって決定される。
範囲は−1000(これは空気を表わす)から−1−1
000(これは密度の高い骨全表わす)に及ぶ。CT値
のOは水を表わす。下顎10の表面を画定する三次元座
標データは、角現された軸方向横断面のアナログ・グレ
ースケール画像またはディスプレーの使用について前述
した方法における地図で表わしたCT値のプリントアウ
トから得ることができる。下顎の再現した横断面20を
画定する地図にしたCT値のプリントアラ)k使用する
とき、下顎表面を画定する三次元座標はアナログ・グレ
ースケール画像捷たはディスプレーにおける線によって
描かれた輪郭の代りに再現された下顎10の表面12を
描<CT数値の輪郭を追うことによって決定される。
さて、本発明による下@1oの一部分(第2図〜第4図
)の体膜型を造形する望ましい方法は第8A図〜第8C
図に示す機械制御輪郭(外形)造形工具装置52につい
て説明する。装置52は下顎10の所望の体膜聖像の形
を画定する円筒座標に従って切削工具5ろを制御する配
列になっている。従って、第6図に示すコンピューター
化X−線断層撮影装置1うによって描かれた再現断層撮
影像は所定の基準線に関して下顎の一部分51の表面を
表わす半径(r)5角度(θ)および軸(Z)の座標を
得るために利用される。所定の基準線は下顎の一部分5
1の中心に沿って横たわる点を貫通する直線であること
が望ましい。基準線は第2図〜第4図に破線54で示さ
れている。軸座標Zは基準線51+に沿って伸び、半径
rおよび角度θの座標は基準線5ヰに垂直な面にある。
)の体膜型を造形する望ましい方法は第8A図〜第8C
図に示す機械制御輪郭(外形)造形工具装置52につい
て説明する。装置52は下顎10の所望の体膜聖像の形
を画定する円筒座標に従って切削工具5ろを制御する配
列になっている。従って、第6図に示すコンピューター
化X−線断層撮影装置1うによって描かれた再現断層撮
影像は所定の基準線に関して下顎の一部分51の表面を
表わす半径(r)5角度(θ)および軸(Z)の座標を
得るために利用される。所定の基準線は下顎の一部分5
1の中心に沿って横たわる点を貫通する直線であること
が望ましい。基準線は第2図〜第4図に破線54で示さ
れている。軸座標Zは基準線51+に沿って伸び、半径
rおよび角度θの座標は基準線5ヰに垂直な面にある。
基準線5.11に関する円筒座標の誘導は基準線5ヰが
X−線ビーム14の面にはソ垂直となるように被験者を
走査台22内(C配置および(または)可動テーブル2
1に関してガントリー21↓を傾斜することによって促
進される。この方法で、X−線断層撮影装置1うけ直線
5)4に沿って分布しかつ垂直な平行面における下顎の
一部分51の一連の傾斜(即ち、軸、冠状または来状以
外の)横断面像を提供するために操作する。その配置は
検出された放射エネルギーレスポンス、従って問題の三
次元座標から横断面像を得るのに必要なデータ処理時間
を短縮する。
X−線ビーム14の面にはソ垂直となるように被験者を
走査台22内(C配置および(または)可動テーブル2
1に関してガントリー21↓を傾斜することによって促
進される。この方法で、X−線断層撮影装置1うけ直線
5)4に沿って分布しかつ垂直な平行面における下顎の
一部分51の一連の傾斜(即ち、軸、冠状または来状以
外の)横断面像を提供するために操作する。その配置は
検出された放射エネルギーレスポンス、従って問題の三
次元座標から横断面像を得るのに必要なデータ処理時間
を短縮する。
しかしながら、そのような被験者の配置および(または
)ガントリーの傾斜は、放射線断層撮影装置13を使用
するとき、即ち放射エネルギー・レスポンスが得られる
体の横断面に垂直な体軸をもった標梨の仰臥位置に配向
された被験者から得た放射エネルギー・レスポンスから
内部解剖構造の傾斜楊断面像を再現(復元)できるとき
は不要である。
)ガントリーの傾斜は、放射線断層撮影装置13を使用
するとき、即ち放射エネルギー・レスポンスが得られる
体の横断面に垂直な体軸をもった標梨の仰臥位置に配向
された被験者から得た放射エネルギー・レスポンスから
内部解剖構造の傾斜楊断面像を再現(復元)できるとき
は不要である。
所望の人工装具を作るのに適当な材料の製作品は駆動シ
ャフト61によって駆動モータ59に連結されているタ
ーンテーブルラ8へ固定さ几る。
ャフト61によって駆動モータ59に連結されているタ
ーンテーブルラ8へ固定さ几る。
所望の模型を作るため、駆動モータ59は切削工具53
の軌道を制御して製作品に所望の輪郭を作るように製作
品を軸62の回りに回転する。製作品57の回転軸62
は切削工具53が円筒座標に従って半径および軸方向に
移動する原点を通るように配置される。その原点は基準
線に沿った点(第2図〜第4図)(便宜上1作られる下
顎の部分51の一端にあるように選ぶ)に位置する。こ
の例における原点は下顎10のヒンジ部分50に最も近
い下顎部分51の端部55に位置する。X−線断層撮影
装置1うによって得られたデータから三次元円筒座標を
得ることにおいて、その円筒座標は切削工具5うの空間
位置を特定するために工具装置52に使用される座標系
の原点と一致する原点に関して特定される。第gA−g
c’図に示した造形工具装置の座標系の原点はターンテ
ーブル58の直上に位置する。
の軌道を制御して製作品に所望の輪郭を作るように製作
品を軸62の回りに回転する。製作品57の回転軸62
は切削工具53が円筒座標に従って半径および軸方向に
移動する原点を通るように配置される。その原点は基準
線に沿った点(第2図〜第4図)(便宜上1作られる下
顎の部分51の一端にあるように選ぶ)に位置する。こ
の例における原点は下顎10のヒンジ部分50に最も近
い下顎部分51の端部55に位置する。X−線断層撮影
装置1うによって得られたデータから三次元円筒座標を
得ることにおいて、その円筒座標は切削工具5うの空間
位置を特定するために工具装置52に使用される座標系
の原点と一致する原点に関して特定される。第gA−g
c’図に示した造形工具装置の座標系の原点はターンテ
ーブル58の直上に位置する。
切削工具5うは協同する手段およびキャリッジ・アセン
ブリにより円筒座標データに従って軸62に関して軸Z
および半径r方向に動かされる。半径r方向の移動は水
平伸長手段64および水平手段に沿って動かすために切
肖IJ工具53を支える協同ギヤリッジ65によって調
節される。軸方向Zの動きは一対の垂直伸張手段66a
、66bと垂直手段に沿って移動さすために水平手段6
4を支える協同キャリッジ67a、67b[よって調節
される。望ましい実施態様における手段64.66は協
同キャリッジ65.67i形成する親jっしナツト・ア
センブリと係合するモータ駆動親ねじである。さらに詳
しくは、垂直親ねじ66aと66bの各々は可逆モータ
lL’3a、4うbの1つと協同ジャーナル1Illa
、111+bの1つの間に伸びる。
ブリにより円筒座標データに従って軸62に関して軸Z
および半径r方向に動かされる。半径r方向の移動は水
平伸長手段64および水平手段に沿って動かすために切
肖IJ工具53を支える協同ギヤリッジ65によって調
節される。軸方向Zの動きは一対の垂直伸張手段66a
、66bと垂直手段に沿って移動さすために水平手段6
4を支える協同キャリッジ67a、67b[よって調節
される。望ましい実施態様における手段64.66は協
同キャリッジ65.67i形成する親jっしナツト・ア
センブリと係合するモータ駆動親ねじである。さらに詳
しくは、垂直親ねじ66aと66bの各々は可逆モータ
lL’3a、4うbの1つと協同ジャーナル1Illa
、111+bの1つの間に伸びる。
各々の親ねじの駆動端はモータによる回転のために結合
され、その親ねじの他端は協同ジャーナル内に回転支持
のため着座される。2つのモータ’#3a、lIうbu
、2つの親」っじ66a、66bがその2つのモータに
よって同期回転されるようにモータを同期状態に保つタ
イミング・チェーンによって作動的に結合される。モー
タ113a、43bの作動は親ねじ66a、66b’を
制御用円筒座標データによって決定される方向に回転さ
せる、それによって係合親ねじナツト・アセンブリ67
a、67bi回魁親ねじに沿って対応する方向に移動さ
せる。
され、その親ねじの他端は協同ジャーナル内に回転支持
のため着座される。2つのモータ’#3a、lIうbu
、2つの親」っじ66a、66bがその2つのモータに
よって同期回転されるようにモータを同期状態に保つタ
イミング・チェーンによって作動的に結合される。モー
タ113a、43bの作動は親ねじ66a、66b’を
制御用円筒座標データによって決定される方向に回転さ
せる、それによって係合親ねじナツト・アセンブリ67
a、67bi回魁親ねじに沿って対応する方向に移動さ
せる。
親ねじナツト・アセンブリ67a、67bの各々は支持
板6.8 a、68bの1つに固定される。
板6.8 a、68bの1つに固定される。
その2つの支持板は親ねじナツト・アセンブリ67a、
67bと協同する親ねじ66a、66bに関してモータ
駆動水半鏡ねじ611、共同親ねじナツトら5および切
削工具アセンブリを支える働きをする。水半鏡ねじ61
の駆動端は支持板68aに固定されたモータI16で回
転されるように結合される。水半鏡ねじ61iはその駆
動端から支持板68bに固定されたジャーナルlt7内
で回転するように支持された他端へ伸びる。親ねじナツ
ト・アセンブリ65はその上側で取付は板6つを支え、
その上に製作品57を切削するために切削工具5うを支
持するスピンドル71を回転するモータ70が固定され
る。モータ46の作動によって親ねじ61ii制御用円
筒座標データによって決まる方向に回転する。それによ
って係合する親ねじナツトアセンブリ65を親ねじに沿
って対応する方向に移動する。
67bと協同する親ねじ66a、66bに関してモータ
駆動水半鏡ねじ611、共同親ねじナツトら5および切
削工具アセンブリを支える働きをする。水半鏡ねじ61
の駆動端は支持板68aに固定されたモータI16で回
転されるように結合される。水半鏡ねじ61iはその駆
動端から支持板68bに固定されたジャーナルlt7内
で回転するように支持された他端へ伸びる。親ねじナツ
ト・アセンブリ65はその上側で取付は板6つを支え、
その上に製作品57を切削するために切削工具5うを支
持するスピンドル71を回転するモータ70が固定され
る。モータ46の作動によって親ねじ61ii制御用円
筒座標データによって決まる方向に回転する。それによ
って係合する親ねじナツトアセンブリ65を親ねじに沿
って対応する方向に移動する。
機械工具装置52の望ましい実施態様における製作品5
7は切削工具5うを支える構造物の片側に配置される。
7は切削工具5うを支える構造物の片側に配置される。
半径方向および軸方向に調節できる行路に沿って切削工
具が製作品57へ容易に接近できるようにするため、垂
直親ねじ66a、66bは水半鏡ねじ611の片側へ水
平に配置される。
具が製作品57へ容易に接近できるようにするため、垂
直親ねじ66a、66bは水半鏡ねじ611の片側へ水
平に配置される。
4つの垂直伸張固定ボスト72および協同するスリーブ
軸受7うによって切削工具の支持および位置決め装置の
付加的支持体が提供される。ボスト72は支持板6ga
、6gbの各々の各端に配置される。スリーブ軸受7う
は、親ねじ66aと66a’i回転して切削工具5うを
軸方向Zに移動するときボストに関して支持板6ga、
68bf移動さす間に支持するため支持板6ga、68
bをボスト72へ結合する。
軸受7うによって切削工具の支持および位置決め装置の
付加的支持体が提供される。ボスト72は支持板6ga
、6gbの各々の各端に配置される。スリーブ軸受7う
は、親ねじ66aと66a’i回転して切削工具5うを
軸方向Zに移動するときボストに関して支持板6ga、
68bf移動さす間に支持するため支持板6ga、68
bをボスト72へ結合する。
望ましい機械工具装置52は広範囲の寸法の模型を作製
するように配列されている。このため、切削工具5うは
半径方向rに長い距離に渡って移動さすために長いスピ
ンドル71で支えられる。
するように配列されている。このため、切削工具5うは
半径方向rに長い距離に渡って移動さすために長いスピ
ンドル71で支えられる。
切削工具53を円筒座標データによって特定される軸方
向位置に保つのを助けるために5タ一ンテーブル5gに
最も近い支持板68bのジャーナル74によって回転方
向および半径方向へ移動できるように支えられる。ジャ
ーナル74は、ターンテーブル58の反対側に支持板6
8bから水平に伸びるため支持板68bの上端で結合さ
れたプラットホーム75で支えられる。
向位置に保つのを助けるために5タ一ンテーブル5gに
最も近い支持板68bのジャーナル74によって回転方
向および半径方向へ移動できるように支えられる。ジャ
ーナル74は、ターンテーブル58の反対側に支持板6
8bから水平に伸びるため支持板68bの上端で結合さ
れたプラットホーム75で支えられる。
機械制御輪郭造形工具装置52の各種モータは、製作品
57が円筒座標で表わされたものに対応する輪郭をもっ
て切削されるように下顎10の一連の傾斜横断面像から
得られる円筒座標データだ従って機械工具制御装置6う
によって同期的に制御される。さらに詳しくは、得られ
た円筒座標データは製作品57に関して切削工具の軌道
制御において機械工具制御装置6う用にメモリー56に
記憶される。機械工具制御装置は、製作品57を所望の
形および仕上げに造形するのに適した所定速度で回転切
削工具55を駆動さすために接続されたモータ駆動回路
76へ指令を出す。さらに、制御装置6うはラジアル位
置決定用水半鏡ねじモータ16b、軸位置、決定用垂直
親ねじモータIlうa、115b、およびターンテーブ
ル用モータ59を同期駆動さすためにそれぞれ接続され
たうつの駆動回路77.78および79へ指令を出す。
57が円筒座標で表わされたものに対応する輪郭をもっ
て切削されるように下顎10の一連の傾斜横断面像から
得られる円筒座標データだ従って機械工具制御装置6う
によって同期的に制御される。さらに詳しくは、得られ
た円筒座標データは製作品57に関して切削工具の軌道
制御において機械工具制御装置6う用にメモリー56に
記憶される。機械工具制御装置は、製作品57を所望の
形および仕上げに造形するのに適した所定速度で回転切
削工具55を駆動さすために接続されたモータ駆動回路
76へ指令を出す。さらに、制御装置6うはラジアル位
置決定用水半鏡ねじモータ16b、軸位置、決定用垂直
親ねじモータIlうa、115b、およびターンテーブ
ル用モータ59を同期駆動さすためにそれぞれ接続され
たうつの駆動回路77.78および79へ指令を出す。
これら後者の指令は、ターンテーブル58が回転され切
削工具55が軸62に関して移動さ−1それによって工
具が下顎部分51を正確に表す模型の形成をもたらす製
作品57に関する軌道に追゛随するように7円筒座標デ
ータに従って提供される。
削工具55が軸62に関して移動さ−1それによって工
具が下顎部分51を正確に表す模型の形成をもたらす製
作品57に関する軌道に追゛随するように7円筒座標デ
ータに従って提供される。
機械工具制御装置63はターンテーブル58の回転軸6
2に沿って切削工具55全段階的に増分移動さすため軸
モータ駆動回路78へ指令を出す配列になっている。従
って製作品57は同心帯(直線511に沿った面の場所
に対応する。軸62に沿った場所の各同心帯で下顎10
の1つの横断面像が得られる)に沿って切断される。さ
らに、機械工具制御装置63は円筒座標データを処理し
て直線内挿法によって下顎1oの横断面像の両隣接部間
の角座標θの関数として軸座標Zにおける変化を計算す
ることができる。この計算は、製作品57の造形におけ
るらせん軌道に沿−って切削工具53を動かす軸および
角座標デー2夕を提供する。
2に沿って切削工具55全段階的に増分移動さすため軸
モータ駆動回路78へ指令を出す配列になっている。従
って製作品57は同心帯(直線511に沿った面の場所
に対応する。軸62に沿った場所の各同心帯で下顎10
の1つの横断面像が得られる)に沿って切断される。さ
らに、機械工具制御装置63は円筒座標データを処理し
て直線内挿法によって下顎1oの横断面像の両隣接部間
の角座標θの関数として軸座標Zにおける変化を計算す
ることができる。この計算は、製作品57の造形におけ
るらせん軌道に沿−って切削工具53を動かす軸および
角座標デー2夕を提供する。
制御輪郭機械工具装置52の望ましい実施態様はステッ
パー・モータを使用して親」っじ61I、66とターン
テーブル58を駆動する。装置52はターンテーブル5
8f、f14度分という小さなステップで回転すること
、および回転切削工具5うを半径rおよび軸Z方向に1
ミリメータという小さなステップで移動する制御ができ
る。しかしながら、下顎10のような内部解剖組織の人
工装具を作製するためには、1度または2度程度の回転
ステップおよび01鵡程度の軸移動ステップが望捷しい
。
パー・モータを使用して親」っじ61I、66とターン
テーブル58を駆動する。装置52はターンテーブル5
8f、f14度分という小さなステップで回転すること
、および回転切削工具5うを半径rおよび軸Z方向に1
ミリメータという小さなステップで移動する制御ができ
る。しかしながら、下顎10のような内部解剖組織の人
工装具を作製するためには、1度または2度程度の回転
ステップおよび01鵡程度の軸移動ステップが望捷しい
。
以上、下顎10の一部分51の三次元像を画定する円筒
座標に従って制御された単一切削工具5′5を有する機
械制御輪郭造形工具装置52を使用して下顎10の一部
分51の体膜型レプリカを造形することに関し−て本発
明の望ましい方法金詳・細に説明した。しかしながら、
三次元デカルト座標によって特定される切削工具の軌道
を制御する配列の機械制御輪郭造形工具装置を本発明法
に使用してそのような体膜型を作力、ることかわかる。
座標に従って制御された単一切削工具5′5を有する機
械制御輪郭造形工具装置52を使用して下顎10の一部
分51の体膜型レプリカを造形することに関し−て本発
明の望ましい方法金詳・細に説明した。しかしながら、
三次元デカルト座標によって特定される切削工具の軌道
を制御する配列の機械制御輪郭造形工具装置を本発明法
に使用してそのような体膜型を作力、ることかわかる。
その上、複数の独立した制御自在の切削工具を有する機
械制御輪郭造形工具装置を使用し、本発明法に従って体
膜型を作製することができる。体内の所定構造10の体
膜聖像を作るのに使用される機械制御輪郭造形工具装置
52の特性は断層撮影装置15によって提供される所定
構造の横断面像からの三次元座標データの生成に影響全
与えない。ある用途においては、三次元座標デを夕の生
成および(捷たは使用中)に異なる座標系間または同一
座標系における異なる空間配向軸間で座標データを変換
する必要がある。例えは、デカルト座標系と円筒座標系
間の変換は矩形および極座標に関する座標変換式に従っ
て所定構造10の各横断面像全画定する座標データを処
理することによって行う。異なる空間配向軸間の変換(
1それらの異なる配向軸に関するベクトル標準化式によ
って座標データを処理することによって行う。
械制御輪郭造形工具装置を使用し、本発明法に従って体
膜型を作製することができる。体内の所定構造10の体
膜聖像を作るのに使用される機械制御輪郭造形工具装置
52の特性は断層撮影装置15によって提供される所定
構造の横断面像からの三次元座標データの生成に影響全
与えない。ある用途においては、三次元座標デを夕の生
成および(捷たは使用中)に異なる座標系間または同一
座標系における異なる空間配向軸間で座標データを変換
する必要がある。例えは、デカルト座標系と円筒座標系
間の変換は矩形および極座標に関する座標変換式に従っ
て所定構造10の各横断面像全画定する座標データを処
理することによって行う。異なる空間配向軸間の変換(
1それらの異なる配向軸に関するベクトル標準化式によ
って座標データを処理することによって行う。
これ壕では、下顎10の所定部分510体模型レプリカ
を作製することについて本発明の詳細な説明してきた。
を作製することについて本発明の詳細な説明してきた。
しかしながら、所定の体内構造の他の模型像は本発明法
の実施を介して作製できることがわかる。例えば、所定
の下顎部分51の一鋳型キャビテイ像を作製してそれか
らその部分の1つ以上の体膜型レプリカを鋳造すること
ができる。キャビティの作製を容易にするために、それ
は直線51+の方向に伸びる2つの嵌合する半割部分に
作らnる。その三次元座標は表面12の各半分の嵌合キ
ャビティの形状を画定する横断面像から得られる(また
は部分51の表面12を画定する予め得られた座標デー
タから変換される)。この座標データ、は機械制御輪郭
造形工具装置52に使用して、第1の製作品5Yから鋳
型キャビティの半分の1つと第2の製作品から他の鋳型
キャビティの半分を作る軌道に沿って切削工具5うを作
動する。半分の鋳型キャビティの各に、 f造形する場
合、ターンテーブル5gは軸62に関して一連の平行う
′シアル/軸方向軌道に沿って切削工具53VC製作品
全所望の形状に切削させる速度で製作品57を軸62の
回りに徐々に速度を上げながら回転する。
の実施を介して作製できることがわかる。例えば、所定
の下顎部分51の一鋳型キャビテイ像を作製してそれか
らその部分の1つ以上の体膜型レプリカを鋳造すること
ができる。キャビティの作製を容易にするために、それ
は直線51+の方向に伸びる2つの嵌合する半割部分に
作らnる。その三次元座標は表面12の各半分の嵌合キ
ャビティの形状を画定する横断面像から得られる(また
は部分51の表面12を画定する予め得られた座標デー
タから変換される)。この座標データ、は機械制御輪郭
造形工具装置52に使用して、第1の製作品5Yから鋳
型キャビティの半分の1つと第2の製作品から他の鋳型
キャビティの半分を作る軌道に沿って切削工具5うを作
動する。半分の鋳型キャビティの各に、 f造形する場
合、ターンテーブル5gは軸62に関して一連の平行う
′シアル/軸方向軌道に沿って切削工具53VC製作品
全所望の形状に切削させる速度で製作品57を軸62の
回りに徐々に速度を上げながら回転する。
本発明法の、もう1つの顕著な特徴は体内構造の変更体
模型像の作製に関するものである。体内構造の変更模型
像の成形は外科移植用人工装具の作製に特に有用である
。゛しはしは、人工装具は欠けている解剖構造を収り替
えるために作られる、その場合所望の人工装具の形の像
は1例えば断層撮影装置によって提供される一連の横断
面像には表イつれない。しかしながら、本発明法によっ
て、欠けている構造の像を画定する変更三次元座標デー
タは欠けている構造の人工装具模型の成形用に得られる
一連の横断面像から得りれる。次の詳細な説明からさら
に明らかとなるように、構造の変更三次元像の形成は人
工装具のオンレーおよびインレー作製に特に有用である
。座標変更は、本発明法に従って人工装具のオンレーお
よびインレー作製用の三次1元座標データの生成に適し
た1つの方法である。人工装具オンレーの作製における
座標変換の使用例は第9A図と第9B図を参照して以下
に説明する。その座標変換はデカルト座標系で理解した
ように説、明されるが、そのような変換はさらに円筒座
標系においても理解できる。
模型像の作製に関するものである。体内構造の変更模型
像の成形は外科移植用人工装具の作製に特に有用である
。゛しはしは、人工装具は欠けている解剖構造を収り替
えるために作られる、その場合所望の人工装具の形の像
は1例えば断層撮影装置によって提供される一連の横断
面像には表イつれない。しかしながら、本発明法によっ
て、欠けている構造の像を画定する変更三次元座標デー
タは欠けている構造の人工装具模型の成形用に得られる
一連の横断面像から得りれる。次の詳細な説明からさら
に明らかとなるように、構造の変更三次元像の形成は人
工装具のオンレーおよびインレー作製に特に有用である
。座標変更は、本発明法に従って人工装具のオンレーお
よびインレー作製用の三次1元座標データの生成に適し
た1つの方法である。人工装具オンレーの作製における
座標変換の使用例は第9A図と第9B図を参照して以下
に説明する。その座標変換はデカルト座標系で理解した
ように説、明されるが、そのような変換はさらに円筒座
標系においても理解できる。
例えば、第9A図と第9B図に示す萎縮性下顎91の人
工装具を作製するのに必要な座標データを得るために、
顎91(第9A図に陰影で示す)の萎縮性部分を包含す
るデータ・グリッド92.9うおよび94が同定される
。同定されたデータ・グリッド内に、所望の座標変換の
量および性質を決めるため、三次元座標X、Y、Zが作
られる。
工装具を作製するのに必要な座標データを得るために、
顎91(第9A図に陰影で示す)の萎縮性部分を包含す
るデータ・グリッド92.9うおよび94が同定される
。同定されたデータ・グリッド内に、所望の座標変換の
量および性質を決めるため、三次元座標X、Y、Zが作
られる。
これは、例えばグリネル(Orinall)社で市販さ
れているイメージ・プロセッサー(271型)のような
イメージ・プロセッサーの助けで行うのが便利である。
れているイメージ・プロセッサー(271型)のような
イメージ・プロセッサーの助けで行うのが便利である。
グリネルの装置は工業標準l10(インプット/アウト
プット)デー、夕通信端末器。
プット)デー、夕通信端末器。
ビデオ始末器テレピモ°ニタ、図形タブレットおよび図
形プリンタを有するデジタル装置会社(Digital
Equipment Corporation (DE
C) )のLSI−11/ 25コンピユータ装置と機
能するように設計されている。グリネル社のイ、メージ
・プロセッサーとDEC社のコンピューター装置は映像
の生成および変更をさぜるためオペレークと相互に作用
する配列のイメージ・プロセッサーを形成する。
形プリンタを有するデジタル装置会社(Digital
Equipment Corporation (DE
C) )のLSI−11/ 25コンピユータ装置と機
能するように設計されている。グリネル社のイ、メージ
・プロセッサーとDEC社のコンピューター装置は映像
の生成および変更をさぜるためオペレークと相互に作用
する配列のイメージ・プロセッサーを形成する。
イメージ・データは図形タブレットから捷たけ装置の1
10デ一タ通−信端末へ接続した外部図形データ源から
イメージ処理装置へ入力される。萎縮性下顎91の表面
を変換するために、CT/T8800装置の描く横断面
像はイメージ処理装置とコンパティプルなデータ・フォ
ーマットに変換して、表示および映像処理のためI10
データ通信端末を介してその装置へ入力される。イメー
ジ処理装置は目的のそれぞれの二次元賛たけ三次元像を
表示することができる。所望の座標変換は萎縮性下顎9
1の三次元像または一連の二次元横断面像を表示するこ
とによって決まる。このためには、下顎の中心にはソ垂
直な横断面が望ましい。
10デ一タ通−信端末へ接続した外部図形データ源から
イメージ処理装置へ入力される。萎縮性下顎91の表面
を変換するために、CT/T8800装置の描く横断面
像はイメージ処理装置とコンパティプルなデータ・フォ
ーマットに変換して、表示および映像処理のためI10
データ通信端末を介してその装置へ入力される。イメー
ジ処理装置は目的のそれぞれの二次元賛たけ三次元像を
表示することができる。所望の座標変換は萎縮性下顎9
1の三次元像または一連の二次元横断面像を表示するこ
とによって決まる。このためには、下顎の中心にはソ垂
直な横断面が望ましい。
、イメージ処理装置の図形タブレットの使用によって、
点92から点9うへ伸びる萎縮性上表面Sは第9A図お
よび第9B図に矢印で示す方向に所望の新しい位置S′
へ移動されて所望の変更下顎像が形成される。
点92から点9うへ伸びる萎縮性上表面Sは第9A図お
よび第9B図に矢印で示す方向に所望の新しい位置S′
へ移動されて所望の変更下顎像が形成される。
萎縮性上表面Sの移動は、例えば第9A図に示されるよ
うな萎縮性下顎91の三次元表示を用いることによって
1工程で行うか、或いは第9B図に示すように中心線に
沿った複数の場所で萎縮性下顎の二次元像を用いて行わ
れる。いずれの場合にも、上表面は、図形タブレット用
計器全操作しビデオ・モニタ上の操°作結果を観察しな
がらイメージ処理装置を操作して第9A図および第9B
図に下顎91の境界である実線として示した萎縮性表面
Sを削除し、実線で示す場所に移動した表面S′ヲ造る
ことによって移動される。
うな萎縮性下顎91の三次元表示を用いることによって
1工程で行うか、或いは第9B図に示すように中心線に
沿った複数の場所で萎縮性下顎の二次元像を用いて行わ
れる。いずれの場合にも、上表面は、図形タブレット用
計器全操作しビデオ・モニタ上の操°作結果を観察しな
がらイメージ処理装置を操作して第9A図および第9B
図に下顎91の境界である実線として示した萎縮性表面
Sを削除し、実線で示す場所に移動した表面S′ヲ造る
ことによって移動される。
第9A図と第9B図に示すように、新しい表面S′上の
全ての座標点は対応する萎縮性表面S上の場所に関して
Z軸方向に均一距離qだけ移動される。人工装置によっ
ては、萎縮上表面に沿って異なる座標点を異なる量だけ
または規定された勾配に従って構造の所定寸法の方向で
変わる量だけ移動する必要がある場合がある。萎縮性上
表面Sが、例えば不規則の場合は、移動した規則的表面
s’1造るには異なる座標移動距離が必要となる。所望
の変更下顎の三次元座標像は前述のCT/T8800装
置における場合のようにグリネルのイメージ処理装置に
表イつれる変更下顎像のデータから得られる1、 所望の変更構造全画定する三次元座標データを変換およ
び得るためにイメージ処理装置を使用することは、画定
する三次元座標データを得る前にその変換(移動)の検
査および調整をして所望の変更構造を作ることができる
利点を有する。例えば、移植用人工装具を作製するとき
は、表示された変更構造が表示された未変更構造と一致
するまで前もってその変換を見て調整することが望捷し
い。こ′rLは1周囲の解剖構造と適合する移植用人工
装具の作製に有効である。しかしながら、所望の変換お
よび発生は他の方法でも行うことができる。例えば、新
し4座魚データは萎縮性下顎91のCT/T8800装
置のイメージ像から得た萎縮性下顎座標データの処理に
よっても得られる。
全ての座標点は対応する萎縮性表面S上の場所に関して
Z軸方向に均一距離qだけ移動される。人工装置によっ
ては、萎縮上表面に沿って異なる座標点を異なる量だけ
または規定された勾配に従って構造の所定寸法の方向で
変わる量だけ移動する必要がある場合がある。萎縮性上
表面Sが、例えば不規則の場合は、移動した規則的表面
s’1造るには異なる座標移動距離が必要となる。所望
の変更下顎の三次元座標像は前述のCT/T8800装
置における場合のようにグリネルのイメージ処理装置に
表イつれる変更下顎像のデータから得られる1、 所望の変更構造全画定する三次元座標データを変換およ
び得るためにイメージ処理装置を使用することは、画定
する三次元座標データを得る前にその変換(移動)の検
査および調整をして所望の変更構造を作ることができる
利点を有する。例えば、移植用人工装具を作製するとき
は、表示された変更構造が表示された未変更構造と一致
するまで前もってその変換を見て調整することが望捷し
い。こ′rLは1周囲の解剖構造と適合する移植用人工
装具の作製に有効である。しかしながら、所望の変換お
よび発生は他の方法でも行うことができる。例えば、新
し4座魚データは萎縮性下顎91のCT/T8800装
置のイメージ像から得た萎縮性下顎座標データの処理に
よっても得られる。
いずれの場合にも、変更された下顎を特定する三次元座
標データは萎縮性表面Sの特定された全座標点に対する
Z軸座標値に距離qに相当する座標値を加えることによ
って得られる。
標データは萎縮性表面Sの特定された全座標点に対する
Z軸座標値に距離qに相当する座標値を加えることによ
って得られる。
移植用人工装具オンレーを作製するためには、変更され
た下顎91の変更部分のみが必要である。
た下顎91の変更部分のみが必要である。
変更部分のみの三次元座標仕様は対応するXおよびY座
標位置における変換された新しい表面Sの軸座標値から
萎縮性上表面s2画定する各Z軸座標値を引くことによ
って得られる。移植用人工装具オンレーは残シの座標値
によって形成される。
標位置における変換された新しい表面Sの軸座標値から
萎縮性上表面s2画定する各Z軸座標値を引くことによ
って得られる。移植用人工装具オンレーは残シの座標値
によって形成される。
内部構造の変形または欠落部分の模型もその構造の鏡像
部分の像から得られる変形または欠落部分を特定する座
標データから作ることができる。
部分の像から得られる変形または欠落部分を特定する座
標データから作ることができる。
例えば、構造の鏡像部分を画定する座標データは移植用
人工装具インレーの作製、即ちはソ対称的な内部解剖構
造の欠落部分の取替えに有用である。
人工装具インレーの作製、即ちはソ対称的な内部解剖構
造の欠落部分の取替えに有用である。
鏡像座標データの誘導は前述のグリネル・イメージ処理
装置の使用、またはCT/T 8 +1!、00装置1
うの提供するデータ像から得られる座標データを処理す
ることによって行うことができる。イメージ処理装置を
使用する場合(は、1つひ指針として構造の鏡像部分の
ビデオ・モニター表示器を使用して変形かつ一般に対称
的な構造が表示されるそして変形寸たは欠落部分は図形
タブレットのオペレータ操作によって所望の形に変更さ
れる。所望の三次元座標データは第9A図と第9B図を
参照して前に説明した変更部分から得られる。
装置の使用、またはCT/T 8 +1!、00装置1
うの提供するデータ像から得られる座標データを処理す
ることによって行うことができる。イメージ処理装置を
使用する場合(は、1つひ指針として構造の鏡像部分の
ビデオ・モニター表示器を使用して変形かつ一般に対称
的な構造が表示されるそして変形寸たは欠落部分は図形
タブレットのオペレータ操作によって所望の形に変更さ
れる。所望の三次元座標データは第9A図と第9B図を
参照して前に説明した変更部分から得られる。
しかしながら、鏡像座標データはCT/T g 800
装置15の提供するイメージ像から直接得られる内部構
造の部分全画定する三次元座標データから直接得ること
ができる。第10図には変形下顎97が三次元座標χ、
Y、Zで示されている。しかし、変形に対して、下顎9
7の最前方の点を通るY−2面の捷わシにはソ対称的で
ある。第10図に示すように、変形は対称のXY面の左
側に位置する欠落部分の形である。下顎97の正常な部
分96は欠落部分100に関して鏡像位置における対称
の公称XY面の右側にある。この部分96は、正常な部
分96を画定する三次元空間座標X、 Y。
装置15の提供するイメージ像から直接得られる内部構
造の部分全画定する三次元座標データから直接得ること
ができる。第10図には変形下顎97が三次元座標χ、
Y、Zで示されている。しかし、変形に対して、下顎9
7の最前方の点を通るY−2面の捷わシにはソ対称的で
ある。第10図に示すように、変形は対称のXY面の左
側に位置する欠落部分の形である。下顎97の正常な部
分96は欠落部分100に関して鏡像位置における対称
の公称XY面の右側にある。この部分96は、正常な部
分96を画定する三次元空間座標X、 Y。
Zi含むデータ・グリッドを画定する囲い98に囲まれ
る。正常な部分96の実際の鏡像座標はYおよびX座標
軸に関して同一であるが、X座標軸に関しては異なる。
る。正常な部分96の実際の鏡像座標はYおよびX座標
軸に関して同一であるが、X座標軸に関しては異なる。
鏡像X座標を得るために、正常な部分9Gを特定する各
座標点の実際のX座標値を対称のXY面の位置のX座標
値から離れた距離は−1を掛けて対称のXY面の位置の
X座標値へ加える。この座標変換(移動)法は、CJ/
T8800装置1うで得たイメージ像から直接得た三次
元座標データを掛けることによって正常な部分96の鏡
像座標値を生成させる。
座標点の実際のX座標値を対称のXY面の位置のX座標
値から離れた距離は−1を掛けて対称のXY面の位置の
X座標値へ加える。この座標変換(移動)法は、CJ/
T8800装置1うで得たイメージ像から直接得た三次
元座標データを掛けることによって正常な部分96の鏡
像座標値を生成させる。
便宜上、変換座標データの誘導は、デカルト座標系そし
て軸、冠状、および矢状面に対して傾斜するχ、Y、Z
軸に関して三次元的に画定される内部構造の横断面像に
関して説明してきた。その軸方向から他の所望軸方位ま
たは円筒座標系への座標変換は前述のように行うことが
できる。しかしながら、機械制御輪郭造形工具装置52
に必要な形で生成される三次元座標データは、その変換
された像から州で、所定内部構造の所望変更体模型像が
形成されるように造形工具装置に入力して切削工具5う
の軌道を制御する。
て軸、冠状、および矢状面に対して傾斜するχ、Y、Z
軸に関して三次元的に画定される内部構造の横断面像に
関して説明してきた。その軸方向から他の所望軸方位ま
たは円筒座標系への座標変換は前述のように行うことが
できる。しかしながら、機械制御輪郭造形工具装置52
に必要な形で生成される三次元座標データは、その変換
された像から州で、所定内部構造の所望変更体模型像が
形成されるように造形工具装置に入力して切削工具5う
の軌道を制御する。
以上、体内構造の連続横断面の再現像から得られる座標
データから体内構造の各種体膜聖像の作製に関して本発
明法を説明した。しかしながら。
データから体内構造の各種体膜聖像の作製に関して本発
明法を説明した。しかしながら。
体膜型はその構造に沿った一定間隔における横断面の■
現像から得られる座標データからも作製することができ
る。例えば、大腿骨のようなはソ均一な構造はその長さ
に沿った広い間隔の場所からとった再現像によって表わ
すことができる。そのような用途の場合、広い間隔の場
所の間の造形工具制御に必要な三次元座標はその場所の
中間の所定構造の場所を内挿して、その内挿した場所を
画定する対応する三次元座標を生成することによって生
成される。その体膜型は所定構造の定間隔および中間の
場所を画定する三次元座標に従って造形工具を作動さす
ことによって形成される。
現像から得られる座標データからも作製することができ
る。例えば、大腿骨のようなはソ均一な構造はその長さ
に沿った広い間隔の場所からとった再現像によって表わ
すことができる。そのような用途の場合、広い間隔の場
所の間の造形工具制御に必要な三次元座標はその場所の
中間の所定構造の場所を内挿して、その内挿した場所を
画定する対応する三次元座標を生成することによって生
成される。その体膜型は所定構造の定間隔および中間の
場所を画定する三次元座標に従って造形工具を作動さす
ことによって形成される。
以上、解剖学の内部構造の研究および変形内部構造の外
科的矯正に有用な所定の内部解剖構造の体膜型を作製す
るためアレンジされた本発明法の望ましい実施態様およ
び2.5の変化した実施態様を説明したが、特許請求の
範囲に記載した本発明の範囲を逸脱することなく本発明
法の実施および使用には種々の改良および変化がありう
ることは明らかである。
科的矯正に有用な所定の内部解剖構造の体膜型を作製す
るためアレンジされた本発明法の望ましい実施態様およ
び2.5の変化した実施態様を説明したが、特許請求の
範囲に記載した本発明の範囲を逸脱することなく本発明
法の実施および使用には種々の改良および変化がありう
ることは明らかである。
第1図は所定の体内構造の三次元座標データを生成しそ
の体膜型を生成する本発明法の実施態様の工程系統図。 第2図は本発明法の実施例に従って所定の内部解剖構造
を画定する三次元座標を得る方法を説明する頭部斜視図
。第5図は第2図の線ウーウでとった面における典型的
なグレースケール軸方向の断層撮影像であって本発明法
に従って前記面から得たX−線放射レスポンスから作製
した像の略図。第4図は本発明法に従って模型に作製せ
んとする下顎の横断面を示す第5図の強調像の略図。第
5A図および第5B図は本発明法によって体の横断面か
ら放射線レスポンスを得るX−線走査装置を示す略図。 第6図は本発明法を実施するコンピューター化X線断層
撮影装置のブロック図。第7図は再現した断層撮影像の
数値信地図プリントの略図。第F3A図、第8B図およ
び第8C図は本発明法によって所定構造の体積型を成形
する機械制御造形工具装置の略図。第9A図および第9
B図は本発明法によって変換した三次元座標データから
のオンレー人工装置作製を示す略図。第10図は本発明
法によって変換した三次元座標データからのインレー人
工装具作製を示す略図。 手 続 補 正 書(方式) 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 L 事件の表示 昭和58年 特 許 願第 98131 号
2 発明(考案)の名称、指定商品の区分再建手術用移
植人工装具の製造法 う 補正する者 事件との関係 特許出願人
の体膜型を生成する本発明法の実施態様の工程系統図。 第2図は本発明法の実施例に従って所定の内部解剖構造
を画定する三次元座標を得る方法を説明する頭部斜視図
。第5図は第2図の線ウーウでとった面における典型的
なグレースケール軸方向の断層撮影像であって本発明法
に従って前記面から得たX−線放射レスポンスから作製
した像の略図。第4図は本発明法に従って模型に作製せ
んとする下顎の横断面を示す第5図の強調像の略図。第
5A図および第5B図は本発明法によって体の横断面か
ら放射線レスポンスを得るX−線走査装置を示す略図。 第6図は本発明法を実施するコンピューター化X線断層
撮影装置のブロック図。第7図は再現した断層撮影像の
数値信地図プリントの略図。第F3A図、第8B図およ
び第8C図は本発明法によって所定構造の体積型を成形
する機械制御造形工具装置の略図。第9A図および第9
B図は本発明法によって変換した三次元座標データから
のオンレー人工装置作製を示す略図。第10図は本発明
法によって変換した三次元座標データからのインレー人
工装具作製を示す略図。 手 続 補 正 書(方式) 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 L 事件の表示 昭和58年 特 許 願第 98131 号
2 発明(考案)の名称、指定商品の区分再建手術用移
植人工装具の製造法 う 補正する者 事件との関係 特許出願人
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、 体の物質の所定の物理的性質の特性を示しかつ体
外において検出できる放射エネルギー・レスポンスを発
生すべく選択された放射エネルギーを体に当てて体内の
放射エネルギー・レスポンスを発生さす工程と: 前記の得られた放射エネルギー・レスポンス全検出して
、体内の構造を三次元的に画定する体内における物質の
像を得る工程と:前記物質の像から、前記所定の体内構
造の三次元像を画定する一連の三次元座標を発生さす工
程と; 前記発生した一連の三次元座標に従って、造形工具全作
動させて前記の所定体内構造の三次元像に対応する体膜
型を成形する工程からなることを特徴とする体内構造の
三次元体模型の製造方法。 2、体に放射エネルギーを当てて、体の物質の特性であ
りかつ体外で検出できる前記体内の放射エネルギー・レ
スポンスを発生する工程と: 前記の発生した放射エネルギー・レスポンスを検出して
1体内構造を三次元的に画定する体内における物質の像
を得る工程と:前記物質の像から、前記の所定体内構造
の三次元像に対応する体膜型を成形すべく造形工具全作
動さすところの前記三次元像を画定する三次元座標を発
生さす工程からなることを特徴とする、体内構造の三次
元体模型を成形すべく造形工具を作動さす三次元座標を
得る方法。 5 解剖体に放射エネルギーを当てて、解剖体の組織構
造の特性でありかつ各々が所定の組織構造に対して異な
る所定の方向に伸びる行路に沿っている複数の位置にお
ける解剖体外において検出できる放射エネルギー・レス
ポンスを発生さす工程と; 前記所定の位置における解剖体外において発生した放射
エネルギー・レスポンスヲ検出して、所定の三次元像を
限定する所定の組織構造の像を得る工程と: 得らf′したθr定の組織構造の像から、該所定の組織
構造の所定三次元像を画定する所定の三次元座標を得る
工程と; 得られた所定の三次元座標に従って、造形工具を作動さ
せて、所定の組織構造の所定の三次元像に対応する体膜
型を成形する工程からなることを特徴とする、解剖体内
の所定組織構造の三次元体模型の製造法。 ヰ、 哺乳動物の組織構造の特性を示しがっ哺乳動物の
外部から検出できる放射エネルギー・レスポンスを発生
する所定の放射エネルギーを哺乳動物に当てて、補光動
物の外部において哺乳動物に対して所定の方向で所定の
間隔で分布されている複数の平行面において生じる放射
エネルギー・レスポンスを検出する工程と: 晴乳動物内の組織構造の所定の像から、所定の組織構造
を象徴する人工装具の所定像を画定する所定の三次元座
標を発生さす工程と発生した所定の三次元座標に従って
、造形工具を作動して所定の人工装具を成形する工程か
らなることを特徴とする、補光動物解剖体内の所定組織
構造を象徴する人工装具の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/384,646 US4436684A (en) | 1982-06-03 | 1982-06-03 | Method of forming implantable prostheses for reconstructive surgery |
US384646 | 1982-06-03 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59151953A true JPS59151953A (ja) | 1984-08-30 |
JPH062137B2 JPH062137B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=23518156
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58098131A Expired - Lifetime JPH062137B2 (ja) | 1982-06-03 | 1983-06-03 | 三次元の哺乳動物体模型の製造装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4436684A (ja) |
EP (1) | EP0097001B1 (ja) |
JP (1) | JPH062137B2 (ja) |
CA (1) | CA1201512A (ja) |
DE (1) | DE3366423D1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010540087A (ja) * | 2007-09-27 | 2010-12-24 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 歯科矯正技工器具を製造するための歯科模型のデジタル形成方法 |
Families Citing this family (324)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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