WO2020153410A1

WO2020153410A1 - 施術支援システム、処理装置、及びプレート

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Publication number: WO2020153410A1
Application number: PCT/JP2020/002160
Authority: WO
Inventors: ビョンヒョンチョ; 理一大内田
Original assignee: ＳａｆｅＡｐｐｒｏａｃｈＭｅｄｉｃａｌ株式会社
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2020-07-30
Also published as: EP3925568A4; JP7414286B2; KR20210121093A; JPWO2020153410A1; US20220008159A1; EP3925568A1

Abstract

被施術者の歯列に装着させるステント１５に固定して用いられるプレート１０は、複数のＣＴマーカー１１と、プレート１０に接続したときに複数のＣＴマーカー１１それぞれとの相対的な位置関係が既知である複数の赤外線マーカー２５を備える基準フレーム２０を接続するための着脱部１２と、プレート１０を被写体に含むＣＴの３次元再構成画像における複数のＣＴマーカー１１の位置座標と、プレート１０が存在する実空間におけるＣＴマーカー１１の位置座標であって複数の赤外線マーカー２５の位置座標に基づいて算出された位置座標との位置合わせの精度の測定に用いるための凹部１６と、を備える。

Description

施術支援システム、処理装置、及びプレート

　本発明は、歯科インプラントの施術支援システム、当該施術支援システムで用いられる処理装置及びプレートに関する。

　従来より、歯科インプラントの施術において、インプラントの位置を目視で確認し、手術用のドリルを利用して顎に穴を穿けることが行われている。また、石膏模型とサージカルガイドを用いてインプラントの位置を正確に誘導する技術や、口腔内の状態を３次元で表現し、映像を見ながらインプラントの設計や、施術が行われている。

　特許文献１は、インプラントを埋設する適正な位置を直観的で且つリアルタイムに把握して設計情報を作成する施術支援システムであって、歯の基準位置を示す基準マーカーとともにＣＴ画像で撮影するＣＴ撮影装置と、基準マーカーとの相対位置が固定された第１の位置マーカーと、操作部の位置及び方向を特定する第２の位置マーカーと、ＣＴ画像に基づいた３次元モデル情報と、操作部の長手方向に対して垂直方向に装着される仮想のインプラントの３次元モデル情報とを記憶する３次元モデル記憶部と、３つのマーカーの位置情報から位置合わせをして３次元モデル情報を操作部及び被施術者の動きに応じて表示する表示制御部と、仮想のインプラントの３次元モデルが所望の位置及び角度で表示された状態となったときに、当該位置及び角度を設計情報として記憶するキャプチャ部とを備えている、システムを開示する。

　特許文献２は、歯科用ナビゲーションシステムにであって、ＣＴ画像を用いて人の顎を位置合わせする（registration）ためのシステムを開示する。

国際公開第２０１８／０８８１４６号米国特許出願公開第２０１８／０２７９９７５号

　特許文献１及び２に記載の技術では、歯科インプラントの施術支援システムにおいて、ＣＴ画像データの処理及びＣＴ画像データに関する３次元モデルである３次元再構成画像の生成を歯科医院の歯科医が行う必要があった。これらの処理は手間や時間のかかる作業であることから、歯科医院における当該処理の作業を低減することが求められる。例えば、異なるシステムを使う者どうしでデータ処理の一部を他者に依頼すると、フォーマットが相違したり、致命的なエラーが生じたりすることもあり、必ずしも作業効率の改善に繋がるとは限らない。

　このような事情に鑑み、本発明は、歯科インプラントの施術における施術者の作業負担を低減する技術を提供することを目的とする。

　本発明の第１の態様は、被施術者の歯列に装着させるステントに固定して用いられるプレートである。このプレートは、複数のＣＴ（Computed Tomography）マーカーと、前記プレートに接続したときに前記複数のＣＴマーカーそれぞれとの相対的な位置関係が既知である複数の赤外線マーカーを備える基準フレームを接続するための着脱部と、前記プレートを被写体に含むＣＴの３次元再構成画像における前記複数のＣＴマーカーの位置座標と、前記プレートが存在する実空間における前記ＣＴマーカーの位置座標であって前記複数の赤外線マーカーの位置座標に基づいて算出された位置座標との位置合わせの精度の測定に用いるための凹部と、を備える。

　本発明の第２の態様は、処理装置である。この装置は、上述のプレートを固定したステントを被施術者の歯に装着させた状態で撮像されたＣＴ画像に関するＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and COmmunications in Medicine）データであってネットワークを介して取得したＤＩＣＯＭデータを記憶する記憶部と、前記ＤＩＣＯＭデータに基づいてＣＴの３次元再構成画像を生成する３次元モデル生成部と、前記処理装置のユーザから、前記３次元再構成画像中の前記複数のＣＴマーカーの位置の指定を受け付ける位置取得部と、前記基準フレームが接続された前記プレートを固定したステントを前記被施術者の歯形石膏模型に装着した状態で、前記複数の赤外線マーカーの位置座標を測定する３次元測定部と、前記複数の赤外線マーカーの位置座標と前記複数のＣＴマーカーとの相対的な位置関係に基づいて、前記プレートに設けられた複数のＣＴマーカーの位置座標を算出する座標算出部と、前記ユーザが指定した前記複数のＣＴマーカーの位置と、前記座標算出部が算出した位置座標とに基づいて、前記３次元再構成画像と前記歯形石膏模型との位置合わせを実行する位置合わせ部と、を備える。

　前記基準フレームは、前記歯形石膏模型に装着されたステントに固定されたプレートに対して複数の所定の角度毎に回転するものであってもよく、前記位置合わせ部は、前記基準フレームに備えられた前記複数の赤外線マーカーと前記プレートに備えられた前記複数のＣＴマーカーとの相対的な位置関係に関する既知の設計情報と、前記３次元再構成画像中の前記複数のＣＴマーカーの位置とに基づいて、前記所定の角度毎に、前記基準フレームに備えられた前記複数の赤外線マーカーの位置を前記３次元再構成画像中の前記複数のＣＴマーカーの位置に変換するための変換行列を生成してもよい。

　前記処理装置は、前記３次元再構成画像、前記３次元再構成画像中の前記複数のＣＴマーカーの位置、及び前記所定の角度毎の変換行列を、前記ネットワークを介して前記ＤＩＣＯＭデータの送信元の装置に送信する送信部をさらに備えてもよい。

　前記３次元測定部は、ドリル刃を有するドリルに着脱可能であって前記ドリル刃との相対的な位置関係が既知である複数のドリル用マーカーを有するドリル用フレームをさらに撮像してもよく、前記位置合わせ部は、前記３次元測定部が測定した複数のドリル用マーカーの位置座標、前記複数のドリル用マーカーと前記ドリル刃との相対的な位置関係、前記複数の赤外線マーカーの位置座標、及び前記複数の赤外線マーカーの位置座標と前記複数のＣＴマーカーとの相対的な位置関係に基づいて、前記３次元再構成画像における前記ドリル刃の位置を算出してもよく、前記処理装置はさらに、前記ユーザが前記ドリル刃を前記凹部に挿入したときに、前記３次元再構成画像における前記凹部の位置と前記ドリル刃の位置との誤差を前記位置合わせの精度として算出する精度算出部を備えてもよく、前記送信部は、前記位置合わせの精度を、前記ネットワークを介して前記ＤＩＣＯＭデータの送信元の装置にさらに送信してもよい。

　本発明の第３の態様は、歯科インプラントを施術する第１の施設における施術支援装置と、前記第１の施設とは異なる第２の施設における装置であって、前記施術支援装置とネットワークを介して接続される上述の処理装置とを含む、歯科インプラント施術の支援システムである。このシステムにおいて、前記施術支援装置は、上述のプレートを固定したステントを被施術者の歯に装着させた状態で撮像した前記ＣＴ画像に関するＤＩＣＯＭデータを、前記ネットワークを介して前記処理装置に送信する送信部と、前記処理装置から、前記ネットワークを介して前記３次元再構成画像、前記３次元再構成画像中の前記複数のＣＴマーカーの位置、及び前記所定の角度毎の変換行列を受信する受信部と、前記３次元再構成画像を表示部に表示させる表示制御部と、を備える。

　前記施術支援装置は、前記基準フレームが備える前記複数の赤外線マーカーの位置座標と、ドリル刃を有するドリルに着脱可能であって前記ドリル刃との相対的な位置関係が既知である複数のドリル用マーカーを有するドリル用基準フレームが備える前記複数のドリル用マーカーの位置座標と、を測定する位置情報取得部と、前記３次元再構成画像、前記複数の赤外線マーカーの位置座標、前記複数のドリル用マーカーの位置座標、前記複数のドリル用マーカーと前記ドリル刃との相対的な位置関係、及び前記変換行列に基づいて、前記３次元再構成画像における前記ドリル刃の位置を算出する位置算出部と、をさらに備えてもよく、前記表示制御部は、前記３次元再構成画像に前記ドリル刃を重畳して前記表示部に表示させてもよい。

　前記表示制御部は、（１）前記３次元再構成画像から抽出された前記被施術者のインプラントが埋め込まれる骨を含む画像と、（２）予め決定されたインプラントの埋め込み完了位置と、（３）前記位置算出部が算出した前記ドリル刃の現在の位置に基づいて算出されるインプラントの埋め込み完了予測位置と、（４）前記ドリル刃の現在の位置に対応するインプラントの現在位置と、をそれぞれ異なる態様で前記表示部に表示させてもよい。

　実空間上の点を指示するための指示部に着脱可能であって前記指示部との相対的な位置関係が既知である複数の指示部用マーカーを有する指示ツール用フレームにおける前記指示部用マーカーの位置座標を取得する位置情報取得部をさらに備えてもよく、前記位置算出部は、前記３次元再構成画像、前記複数の赤外線マーカーの位置座標、前記複数の指示部用マーカーの位置座標、前記複数の指示部用マーカーと前記指示部との相対的な位置関係、及び前記変換行列に基づいて、前記３次元再構成画像における前記指示部の位置をさらに算出してもよく、前記表示制御部は、前記３次元再構成画像中における前記予め決定されたインプラントの埋め込み完了位置におけるインプラントの長手方向を法線とする平面と平行な平面であって、前記３次元再構成画像における前記指示部の位置との距離が所定の距離となる仮想的な平面を、前記被施術者のインプラントが埋め込まれる骨を含む画像と前記予め決定されたインプラントの埋め込み完了位置とに重畳させて前記表示部に表示させてもよい。

　前記位置情報取得部は、矯正用アンカースクリューの埋入に用いるためのドライバに着脱可能であって前記ドライバとの相対的な位置関係が既知である複数のドライバ用マーカーを有するドライバ用フレームにおける前記ドライバ用マーカーの位置座標をさらに取得してもよく、前記位置算出部は、前記３次元再構成画像、前記複数の赤外線マーカーの位置座標、前記複数のドライバ用マーカーの位置座標、前記複数のドライバ用マーカーと前記ドライバとの相対的な位置関係、及び前記変換行列に基づいて、前記３次元再構成画像における前記ドライバの位置をさらに算出してもよく、前記表示制御部は、前記ドライバの長軸の方向に沿って前記ドライバを進行させた場合の仮想的な画像を前記被施術者の矯正用アンカースクリューが埋め込まれる骨を含む画像に重畳させて前記表示部に表示させてもよい。

　なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、データ構造、記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

　本発明によれば、歯科インプラントの施術における施術者の作業負担を低減する技術を提供することができる。

一実施形態に係る歯科インプラント施術のための施術支援システム１の概要図である。施術支援装置１００等の機能ブロック図である。プレート１０及び基準フレーム２０の模式図である。プレート１０及び基準フレーム２０の模式図である。変換行列生成の説明例を示す図である。既知の設計情報の例を示す図である。操作器具３０の模式図である。施術支援システム１を用いた歯科インプラントの施術フローチャートである。石膏模型やステントの例、プレート１０の例を示す図である。ＣＴ画像の例を示す図である。３次元再構成画像中の設計位置の例を示す図である。インプラント挿入支援画面を概略的に示す図である。施術支援システム１を用いたインプラントの施術処理を説明するための図である。インプラントの垂直的ポジション設計を支援するためのツールを概略的に示す図である。矯正用アンカースクリューナビゲーションをするためのツールを概略的に示す図である。

　以下、図面を用いて本発明の一実施形態について説明する。

　本実施形態に係る施術支援システム１は、歯科インプラントの施術において、施術者（特に歯科医師）の支援を行うものであり、従来では歯科医院において行われていたＣＴ画像データの各種処理を、歯科医院とは異なる施設（例えば歯科技工所など、以下、「遠隔サポート施設」という。）で行えるようにし、施術者の作業負担を低減することを可能にする。

＜施術支援システムの概要＞
　図１Ａは、本実施形態に係る歯科インプラント施術のための施術支援システム１の概要図である。

　施術支援システム１は、歯科インプラントを施術する歯科医院（第１の施設）における施術支援装置１００と、歯科医院とは異なる第２の施設における管理サーバー２００（例えばクラウドサーバー）と、歯科医院とは異なる１つ以上の第３の施設（遠隔サポート施設）における処理装置３００とを含む。なお、処理装置３００の一つは、管理サーバー２００のある第２の施設に設けられていてもよい。

　施術支援装置１００及び処理装置３００は、ネットワーク（例えばインターネット）を通じて管理サーバー２００に接続され、管理サーバー２００を介して互いにデータのやりとりを行う。

　施術支援システム１では、歯科医院には、赤外線撮影装置４０、ＣＴ撮影装置５０、ディスプレイ６０等の表示装置、及び施術支援装置１００が備えられている。赤外線撮影装置４０は、赤外線マーカー２５の実空間における位置座標を測定するために、赤外線マーカー２５を赤外線を用いて撮影する。ＣＴ撮影装置５０は、プレート１０を装着した状態の被施術者の上顎から下顎の全体又は一部を断層撮影する。

　ここで、プレート１０には、被施術者の歯との関係を特定するための基準位置となるＣＴマーカー１１が埋め込まれている。プレート１０は、ＣＴ撮影装置５０の撮影時に、施術者の歯列に装着させるステントに固定される。このため、ＣＴマーカー１１は、ＣＴ撮影装置５０の撮影時に被施術者の歯との関係を特定するための基準位置となり得る。

　実施の形態に係る施術支援システム１において、プレート１０は、ＣＴマーカー１１との相対位置を特定するために、ＣＴマーカー１１との相対的な位置関係が既知である赤外線マーカー２５を備えた基準フレーム２０を接続することができる。ＣＴマーカー１１と赤外線マーカー２５との相対的な位置関係が固定されていれば、実空間におけるＣＴマーカー１１の位置座標と赤外線マーカー２５の位置座標とは、所定の変換行列によって互いに変換可能となる。このため、ひとたび赤外線マーカー２５の実空間における位置座標を特定することができれば、ＣＴマーカー１１の位置座標も特定でき、ひいては、被施術者の歯を含む生体組織（歯、骨、神経など）の実空間における位置座標を特定することができる。

　このように、赤外線撮影装置４０等の３次元測定部を用いて赤外線マーカー２５の位置を測定すれば、被施術者の歯を含む生体組織の位置座標も演算により特定できる。この結果、施術者が操作する操作器具３０に赤外線マーカー３９を装着して、赤外線マーカー２５との関係で赤外線マーカー３９の位置を特定すれば、操作器具３０と被施術者の歯を含む生体組織との位置関係も特定することができる。操作器具３０の一例としては、ドリル刃を有するドリルである。赤外線マーカー３９であるドリル用マーカーは、ドリルに着脱可能であってドリル用基準フレームに備えられる。ドリル用基準フレームに備えられた複数のドリル用マーカーは、ドリル刃との相対的な位置関係が既知となっている。

　施術支援装置１００は、ＣＴ撮影装置５０から、プレート１０が被施術者の歯に固定された状態で断層撮影した被施術者のＣＴ画像データ（ＤＩＣＯＭデータ）を取得して、記憶部１１０に記憶する。なお、被施術者をＣＴ撮影する際には、基準フレーム２０のＣＴ画像データは不要であるため、基準フレーム２０はプレート１０から外しておく。

　施術支援装置１００は、入力部１３０を通じて受けた施術者等からの指示に従い、被施術者に関するＤＩＣＯＭデータをネットワークを介して管理サーバー２００に送信する。管理サーバー２００は、施術支援装置１００から受信したＤＩＣＯＭデータを施術者等が１つ又は複数の選択肢の中から指定した遠隔サポート施設における処理装置３００に送信する。

　処理装置３００は、施術支援装置１００から受信したＤＩＣＯＭデータに基づいて、プレート１０を被写体に含むＣＴの３次元再構成画像を生成する。３次元再構成画像は、いわばプレート１０を含む被施術者の３次元モデルである。処理装置３００は、生成した３次元再構成画像に含まれる被施術者の生体組織を組織の種類毎にセグメンテーションする。処理装置３００は、３次元再構成画像におけるＣＴマーカー１１の位置の指定を処理装置３００の操作者（例えば、歯科技工士）から受け付けることにより、実空間におけるプレート１０が含むＣＴマーカー１１と、仮想的な３次元再構成画像におけるＣＴマーカー１１との位置合わせ（レジストレーション；registration）をすることができる。

　実施の形態に係る施術支援システム１において、処理装置３００が設置されている遠隔サポート施設には、被施術者の歯形をかたどった歯形設計模型である石膏モデルが歯科医院から郵送等の方法で届けられている。このため、処理装置３００の操作者は、基準フレーム２０が接続されたプレート１０を固定したステントを石膏モデルに装着することで、実空間におけるプレート１０のＣＴマーカー１１と、３次元再構成画像におけるＣＴマーカー１１との位置合わせをすることができる。

　さらに、実施の形態に係るプレート１０は、３次元再構成画像における複数のＣＴマーカー１１の位置座標と、プレート１０が存在する実空間におけるＣＴマーカー１１の位置座標との位置合わせの精度の測定に用いるための位置合わせ確認部を含んでいる。位置合わせ確認部はプレート１０に設けられた凹部であり、操作器具３０の一例であるドリルのドリル刃を挿入できる大きさとなっている。処理装置３００の操作者が赤外線マーカー３９を装着したドリルのドリル刃を凹部に挿入したとき、処理装置３００は、３次元再構成画像における凹部と、赤外線マーカー３９との相対的な位置関係に基づいて算出された３次元再構成画像中における仮想的なドリル歯との位置関係から、実空間におけるプレート１０のＣＴマーカー１１と、３次元再構成画像におけるＣＴマーカー１１との位置合わせの精度を算出する。

　すなわち、実空間において処理装置３００の操作者がプレート１０の凹部にドリル刃を差し込むことは、実空間における凹部とドリル刃との位置が一致していることを意味する。この状態で、３次元再構成画像における凹部とドリル刃との位置が一致していれば、位置合わせの精度が高いことを示している。このように、３次元再構成画像中における凹部とドリル歯との距離の大きさは、実空間におけるプレート１０のＣＴマーカー１１と、３次元再構成画像におけるＣＴマーカー１１との位置合わせの精度の良さに対応する。処理装置３００の操作者は、実空間におけるプレート１０のＣＴマーカー１１と、３次元再構成画像におけるＣＴマーカー１１との位置合わせの精度が、施術者等が要求する位置精度となるように位置精度を実行することで、位置合わせの位置精度を担保することができる。

　施術支援装置１００は、遠隔サポート施設における処理装置３００にてセグメンテーション処理、位置合わせ処理後に生成された１つ以上の３次元再構成画像や変換行列に関するデータ、位置合わせの精度を、管理サーバー２００を介して受信する。なお、施術者等は、自身の好みに応じて又は遠隔サポート施設の混雑状況、処理コスト等を考慮して、ＤＩＣＯＭデータ等の処理を依頼する施設を入力部１３０を通じて施術支援装置１００に指示してもよい。

　また、施術支援装置１００は、管理サーバー２００から受信した３次元再構成画像のデータに基づき、被施術者の口内（下顎、上顎、または両方等）及びプレート１０の３次元再構成画像をディスプレイ６０に表示する。もちろん、３次元再構成画像の画像からスライス画像を表示することもできる。

　歯科インプラントの施術の際には、被施術者は基準フレーム２０が装着されたプレート１０を歯に固定しながら施術を受けることになる。施術の際に、施術支援装置１００は、赤外線撮影装置４０で撮影した赤外線マーカー２５、３９の画像データに基づき、赤外線マーカー２５、３９の相対的な位置関係を求め（位置情報取得部１４０）、処理されたＤＩＣＯＭデータに基づく被施術者の口内及びプレート１０の３次元再構成画像の画像に重ねて、操作器具３０の少なくとも先端部分及びドリル等の施術部品の３次元再構成画像の画像をディスプレイ６０に表示する。当該表示は、リアルタイムに行われ、実際のインプラント施術における施術者の操作器具３０の動きに合わせてリアルタイム（例えばリフレッシュレート３０～６０Ｈｚ）に行われる。

　なお、処理装置３００によって実空間におけるプレート１０のＣＴマーカー１１と３次元再構成画像におけるＣＴマーカー１１との位置合わせの精度は保証されているため、３次元再構成画像に重ねられる操作器具３０の画像の位置精度は、施術者等が要求する位置精度となっている。このため、従来であれば施術前に施術者等が行っていた位置合わせの作業を省略し、プレート１０の凹部を用いて位置合わせの精度を確認するだけで、施術者は、ディスプレイ６０に表示される３次元再構成画像の画像を見ながら、被施術者に対して歯科インプラントの施術を開始することができ、３次元で直観的な操作も可能となる。このように、実施の形態に係る施術支援システム１は、歯科インプラントの施術における施術者の作業負担を低減することができる。

＜施術支援システム１に含まれる各装置の機能構成＞
　図１Ｂに、ソフトウェアに応じたハードウェアの動作により実現される、施術支援装置１００、管理サーバー２００、及び処理装置３００の機能ブロックの概要を示す。施術支援装置１００及び処理装置３００のハードウェアとしては一般的なコンピュータであってもよく、管理サーバー２００のハードウェアとしては一般的なサーバー型コンピュータであってもよい。施術支援装置１００と処理装置３００は互いに同じ機能を有するように構成してもよく、そうすることで施術支援システム１に加わる装置のソフトウェアの一括更新が容易となる。この場合、遠隔サポート施設においても、施術支援装置１００が設置されている歯科医院と同様に、赤外線撮影装置４０等の３次元測定部及びディスプレイ６０等の表示装置も設置される。

　施術支援装置１００は、ＣＴ画像データ（「ＤＩＣＯＭデータ」という）などの各種情報を記憶する記憶部１１０；ＣＴ画像の情報を匿名化する匿名化処理部１２０；被施術者に関する情報などの各種情報の入力を受け付ける入力部１３０；赤外線撮影装置４０の画像データに基づき赤外線マーカーの空間位置を特定（特許文献１等参照）する位置情報取得部１４０；施術者が設計したインプラント情報（インプラントする位置や種類等の情報）を生成するインプラント設計情報生成部１５０；３次元再構成画像を含む各種情報をディスプレイ６０に表示する表示制御部１６０、ＣＴ画像に関するＤＩＣＯＭデータを処理装置３００に送信する送信部１７０；処理装置３００から各種情報を受信する受信部１８０；及び、３次元再構成画像における操作器具３０の位置を算出する位置算出部１９０を含む。

　ここで、赤外線マーカー２５、３９は、赤外線を反射する素材で構成され、且つ／又は、赤外線を発する光源（例えば赤外線発行ダイオード）を備えている。なお、赤外線マーカー２５、３９を赤外線を反射する素材で構成する場合、赤外線マーカー２５、３９に赤外線を照射する光源が施術支援システム１に含まれていてもよい。赤外線撮影装置４０は、例えばステレオ赤外線カメラで構成され、複数の異なる角度から赤外線マーカー２５、３９を撮影できる。赤外線撮影装置４０が、例えば、操作器具３０としてドリル刃を有するドリルを撮影した場合、位置情報取得部１４０は、基準フレーム２０が備える複数の赤外線マーカー２５の位置座標と、複数のドリル用マーカーを有するドリル用基準フレームが備える複数のドリル用マーカーの位置座標と、を取得する。また、位置算出部１９０は、３次元再構成画像、複数の赤外線マーカー２５の位置座標、複数のドリル用マーカーの位置座標、複数のドリル用マーカーとドリル刃との相対的な位置関係、及び変換行列に基づいて、３次元再構成画像におけるドリル刃の位置を算出する。これにより、表示制御部１６０は、３次元再構成画像にドリル刃を重畳してディスプレイ６０に表示させることができる。

　管理サーバー２００は、受信した各種データをバックアップ用に記憶しておくバックアップデータベース２１０；施術中の操作器具３０の位置の奇跡などのログデータをバックアップするログデータデータベース２２０；及び、施術支援装置１００及び処理装置３００のソフトウェアを最新の状態に保つソフトウェア更新部２３０を備える。

　処理装置３００は、施術支援装置１００から受信したＤＩＣＯＭデータを含む各種情報を記憶する記憶部３１０；施術支援装置１００から管理サーバー２００を介して受信したＣＴ画像データの着色・補正処理などを行うセグメンテーション処理部３２０；セグメンテーション処理したデータに基づき１つ又は複数の３次元再構成画像のデータを生成する３次元モデル生成部３３０；処理装置３００のユーザから、３次元再構成画像中の複数のＣＴマーカーの位置の指定を受け付ける位置取得部３４０；任意に、歯科技工士が設計したインプラント情報（インプラントする位置や種類等）を生成するインプラント設計情報生成部３５０；複数の赤外線マーカー２５の位置座標を測定する３次元測定部３６０；プレート１０に設けられた複数のＣＴマーカー１１の位置座標を算出する座標算出部３７０；３次元再構成画像と歯形石膏模型との位置合わせを実行する位置合わせ部３８０；３次元再構成画像における凹部の位置とドリル刃の位置との誤差を位置合わせの精度として算出する精度算出部３９０；３次元再構成画像、３次元再構成画像中の複数のＣＴマーカー１１の位置、及び、変換行列を施術支援装置１００に送信する送信部３９５を含む。

［遠隔サポート施設における位置合わせ］
　より具体的に、記憶部３１０は、プレート１０を固定したステントを被施術者の歯に装着させた状態で撮像されたＣＴ画像に関するＤＩＣＯＭデータを施術支援装置１００から取得して記憶している。３次元モデル生成部３３０は、ＤＩＣＯＭデータに基づいてＣＴの３次元再構成画像を生成する。位置取得部３４０は、３次元モデル生成部３３０が生成した３次元再構成画像中の複数のＣＴマーカー１１の位置の指定を、マウス等の図示しない処理装置３００が備えるポインティングデバイスを介して処理装置３００のユーザから受け付ける。

　３次元測定部３６０は、基準フレーム２０が接続されたプレート１０を固定したステントを被施術者の歯形石膏模型に装着した状態で、基準フレーム２０に備えられた複数の赤外線マーカー２５の位置座標を測定する。３次元測定部３６０は、例えば、赤外線撮影装置４０が撮影した画像に基づいて、各位置座標を測定する。座標算出部３７０は、複数の赤外線マーカー２５の位置座標と複数のＣＴマーカー１１との相対的な位置関係に基づいて、プレート１０に設けられた複数のＣＴマーカー１１の位置座標を算出する。位置合わせ部３８０は、ユーザが指定した３次元再構成画像における複数のＣＴマーカー１１の位置と、座標算出部３７０が算出した実空間におけるＣＴマーカー１１の位置座標とに基づいて、３次元再構成画像と歯形石膏模型との位置合わせを実行する。これにより、遠隔サポート施設に存在するユーザであっても、３次元再構成画像と歯形石膏模型とを正確に位置合わせをすることができる。

［プレート１０及び基準フレーム２０の詳細］
　図２及び図３は、プレート１０及び基準フレーム２０の模式図である。以下、実施の形態に係る施術支援システム１で利用されるプレート１０及び基準フレーム２０についてより詳細に説明する。なお、図２では被施術者の歯形石膏模型から作製するステント１５（透明な樹脂で形成されたマウスピース状のもの）に装着された状態のプレート１０が描かれている。すなわち、実施の形態に係るプレート１０は、被施術者の歯列に装着させるステント１５に固定して用いられる。

　プレート１０は、ＣＴ画像上ではっきりと識別できるように金属製（例えばチタン製の微小ボール）の複数のＣＴマーカー１１が埋め込まれている。また、プレート１０は、プレート１０に接続したときに複数のＣＴマーカー１１それぞれとの相対的な位置関係が既知である複数の赤外線マーカー２５を備える基準フレーム２０を接続するための着脱部１２も備えている。図２に示す例では、プレート１０は着脱部１２において基準フレーム２０の第１のフレーム２１が装着されている。ＣＴマーカー１１の数は少なくとも３つである。なお、本明細書においてＣＴマーカー１１の数が７つである好ましい態様について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

　プレート１０は、さらに、プレート１０を被写体に含むＣＴの３次元再構成画像における複数のＣＴマーカー１１の位置座標と、プレート１０が存在する実空間におけるＣＴマーカー１１の位置座標であって基準フレーム２０が備える複数の赤外線マーカー２５の位置座標に基づいて算出された位置座標との位置合わせの精度の測定に用いるための凹部１６も備えている。上述したように、遠隔サポート施設において、処理装置３００のユーザは、被施術者の歯形の石膏モデルとプレート１０の凹部１６とを用いることにより、施術者が存在しない場所であっても実空間におけるプレート１０のＣＴマーカー１１と、３次元再構成画像におけるＣＴマーカー１１との位置合わせの精度を確認することができる。このため、遠隔サポート施設におけるユーザは、施術者等が要求する位置精度となるまで繰り返し位置合わせを実行することにより、位置合わせの精度を担保することができる。

　基準フレーム２０は、第１のフレーム２１と、連結部２２において第１のフレーム２１と連結され、複数の赤外線マーカー２５を有する第２のフレーム２４とを備える。赤外線マーカー２５の数は３つ以上であればよく、数が増えれば増えるほど位置測定の精度が向上するが処理するデータ量が多くなる。なお、本明細書では、好ましい態様として４つの赤外線マーカー２５を備えた基準フレーム２０について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

　連結部２２は、第１のフレーム２１（及びプレート１０）に対する第２のフレーム２４の回転位置を複数の所定の角度に制限し、ロック機構２３により第１及び第２のフレーム２１、２４をロックできるように構成されている（図２（ｂ））。言い換えると、第１及び第２のフレーム２１、２４との間が当該所定の角度以外の任意の角度では固定できないように構成され、基準フレーム２０は、ステント１５（歯形石膏模型に装着されたステント１５）に固定されたプレートに対して複数の所定の角度毎にのみ回転する。例えば、図３に示すように、当該複数の所定の角度は４段階であり、第１及び第２のフレーム２１、２４の間の角度が０°、３０°、６０°、及び９０°のいずれかとなるように構成される。なお、本明細書において第１及び第２のフレーム２１、２４の間の所定の角度が０°、３０°、６０°、及び９０°である好ましい態様について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

　ＣＴ撮影の際には、プレート１０から基準フレーム２０は外され、ステントに取り付けられたプレート１０が被施術者の歯に固定された状態で行われる。他方、施術者及び／又は歯科技工士による歯科インプラントの設計や、施術者による歯科インプラントの施術は、基準フレーム２０をプレート１０に装着した状態で行われる。

［変換行列の生成及び送信］
　図１Ｂの説明に戻る。処理装置３００の位置合わせ部３８０は、基準フレーム２０に備えられた複数の赤外線マーカー２５とプレート１０に備えられた複数のＣＴマーカー１１との相対的な位置関係に関する既知の設計情報と、３次元再構成画像中の複数のＣＴマーカー１１の位置とに基づいて、第１のフレーム２１と第２のフレーム２４とが取り得る角度である所定の角度毎に、基準フレーム２０に備えられた複数の赤外線マーカー２５の位置を３次元再構成画像中の複数のＣＴマーカー１１の位置に変換するための変換行列を生成する。

　これにより、インプラントの施術中に基準フレーム２０が施術者の邪魔になった際に、角度を変えることでそれを解消することができ、また変更後の角度に対応する変換行列を用いることで、ディスプレイ６０上の操作器具３０の位置・方向と、プレート１０及び被施術者の歯、下顎骨等の３次元再構成画像との位置関係を正常に保つことができる。なお、基準フレーム２０に備えられた複数の赤外線マーカー２５とプレート１０に備えられた複数のＣＴマーカー１１との相対的な位置関係に関する既知の設計情報は、予め記憶部３１０に格納されている。

　図４は、変換行列生成の説明例を示す図である。図４に示すように、４つの赤外線マーカー２５のうちの所定の１つ２５（１）の中心Ｏを原点とするＸＹＺ空間を考えると、中心Ｏに対するプレート１０の７つのＣＴマーカー１１（１）～１１（７）の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、プレート１０及び基準フレーム２０の設計段階で予め定めておくことができる。また、７つのＣＴマーカー１１（１）～１１（７）の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、基準フレーム２０の第１のフレーム２１と第２のフレーム２４との間の所定の角度（０°、３０°、６０°、及び９０°）に応じて変化するが、それらについても予め定めておくことができる。

　図５は、既知の設計情報の例を示す図である。具体的には、図５は、所定の角度（０°、３０°、６０°、及び９０°）毎に、予め定められた中心Ｏに対するプレート１０の７つのＣＴマーカー１１（１）～１１（７）の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の一例である。このような中心Ｏに対するＣＴマーカー１１の相対位置の情報（ＣＡＤデータ）は、施術支援装置１００や処理装置３００に予め記憶されている。

　位置合わせ部３８０は、ＣＴマーカー１１のＣＡＤデータを記憶部３１０から読出し、それに基づき、赤外線マーカー２５の位置からＣＴ画像上のＣＴマーカー１１の位置を導出するための、変換行列［Ｒ、ｔ］を生成する（下記式）。
　　　Ａ＝Ｒ*Ｂ＋ｔ
　式中、Ａは３次元再構成画像上のＣＴマーカー１１の位置（x, y, z）の行列であり、ＢはＣＴマーカー１１のＣＡＤデータ（中心Ｏに対するＣＴマーカー１１の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ））の行列であり、Ｒは回転行列、ｔは平行移動行列である。所定の角度毎にＢの値は異なることから、位置合わせ部３８０記憶は所定の角度毎に変換行列［Ｒ，ｔ］を求める。

　送信部３９５は、３次元再構成画像、３次元再構成画像中の複数のＣＴマーカー１１の位置、及び所定の角度毎の変換行列を、ネットワークを介してＤＩＣＯＭデータの送信元の装置である施術支援装置１００に送信する。これにより、施術支援装置１００のユーザである歯科医師等は、送信部３９５から受信した情報を元に迅速に施術を開始することができる。

　このように、本実施形態に係る施術支援システム１を用いることで、従来では歯科医院で行われていたセグメンテーション処理及び位置合わせ処理などの処理を、遠隔に存在し同じシステムを用いる専門的な歯科技工士等において処理することが可能となり、施術者の作業効率の向上、施術者の作業負担を軽減することができる。また、施術者は好みの遠隔サポート施設や、遠隔サポート施設の混雑状況又はコストなどを考慮して、各種処理を依頼する遠隔サポート施設等を選択することが容易となる。また、管理サーバー２００を通過する各種データはバックアップ用に保存されるため、施術者が誤ってデータを紛失・消去してしまった場合のリスクを低減することができる。

［操作器具３０の例］
　図６は、施術者が歯科インプラントの施術や設計をする際に用いる操作器具３０の模式図であり、種々存在する操作器具３０の一例として、ドリル刃４５１を有するドリル４５０を示している。ドリル４５０は先端部にドリル刃４５１が取り付けられた歯科用ドリルであって、末端部にドリル用フレーム４６０が着脱可能に取り付けられる。ドリル用フレーム４６０は、先端から三方に延びるアームを備え、アームの先端に円盤形状のドリル用マーカー４６１が取り付けられる。ドリル用マーカー４６１は、赤外線を反射する素材及び赤外線発光ダイオード（ＩＲ・ＬＥＤ）から成る。ドリル刃４５１は、ドリル４５０の長手方向に略垂直な方向を軸として回転しながら、施術者の歯茎や骨を切削する。なお、歯茎や骨を切削する際には、ドリル４５０が装着されるが、人工歯根を切削した穴に埋め込む際には、ドリル４５０に代えてその人口歯根が装着される。

　ドリル４５０に対してドリル用マーカー４６１は固定された位置に設けられており、ドリル用マーカー４６１の位置が特定されると、ドリル４５０の先端及びそこに装着されたドリル刃４５１（又は人工歯根）等の部品の位置も特定することが可能となる。したがって、ドリル４５０のドリル用マーカー４６１と基準フレーム２０の赤外線マーカー２５との相対的な位置関係が特定されると、ドリル４５０等の部品の位置と施術者の歯、顎等の位置とを位置合わせすることが可能となる。

　なお、ドリル４５０をはじめとする操作器具３０を使ったインプラントの設計作業では、被施術者の歯顎を模した石膏模型を利用してもよいし、被施術者の歯顎そのものを利用してもよい。また、設計作業においては、操作器具３０の先端に設計用の部品（例えば上記特許文献１の図６に記載の部品など）を装着し、利用することもできる。

［位置合わせ精度の確認］
　再び図１Ｂの説明に戻る。３次元測定部３６０は、赤外線撮影装置４０等を使って、複数のドリル用マーカー４６１を有するドリル用フレーム４６０を撮像する。ドリル用フレーム４６０はドリル刃４５１を有するドリル４５０に着脱可能であり、ドリル刃４５１との相対的な位置関係が既知である。

　位置合わせ部３８０は、３次元測定部３６０が測定した複数のドリル用マーカー４６１の位置座標、複数のドリル用マーカー４６１とドリル刃４５１との相対的な位置関係、複数の赤外線マーカー２５の位置座標、及び複数の赤外線マーカー２５の位置座標と複数のＣＴマーカー１１との相対的な位置関係に基づいて、３次元再構成画像におけるドリル刃４５１の位置を算出する。精度算出部３９０は、処理装置３００のユーザがドリル刃４５１をプレート１０の凹部１６に挿入したときに、３次元再構成画像における凹部１６の位置とドリル刃４５１の位置との誤差を位置合わせの精度として算出する。送信部３９５は、精度算出部３９０が算出した位置合わせの精度を、ネットワークを介してＤＩＣＯＭデータの送信元の装置である施術支援装置１００にさらに送信する。これにより、歯科医師等の施術支援装置１００のユーザは、自分自身で調べなくても、処理装置３００から受信したＣＴマーカー１１の位置合わせの精度を一見して把握することができる。

＜処理フロー＞
　次に、図７～１０を用いて、本実施形態における施術支援システム１を用いた歯科インプラントの施術フローの概要について具体例を適宜用いながら説明する。

　まずステップＳ１で、歯科医院において、インプラント依頼を受けた施術者（歯科医師）は、被施術者の歯型印象をとり、歯型石膏模型である石膏モデル１７を作製し、石膏モデル１７からステント１５（マウスピース）を作製する。例えば、図８（ａ）には石膏モデル１７の例とステント１５の例とが示されている。なお、これらの処理は、従来より行われているインプラント施術の前処理である。

　ステップＳ２で、施術者は、プレート１０を準備し、ステント１５にプレート１０を取り付ける（図８（ｂ））。プレート１０は、ずれないようにステント１５に強固に固定される。

　ステップＳ３で、施術者はステント１５に取り付けられたプレート１０を被施術者の歯に固定し、ＣＴ撮影装置５０を用いてＣＴ画像（数百枚のスライス画像）を撮影する。図９（ａ）は、被施術者のＣＴ画像（一スライス画像）の一例であり、７つのＣＴマーカー１１（１）～１１（７）が骨等の他の部位と区別できる形ではっきりと画像に写っていることが見て取れる。図９（ｂ）は、ＣＴ画像から生成されるプレート１０と被施術者の３次元再構成画像の一例である。

　ステップＳ４で、施術支援装置１００は、ＣＴ撮影装置５０から被施術者のＣＴ画像のＤＩＣＯＭデータを受け取り、元データとして適宜記憶し（記憶部１１０）、ＤＩＣＯＭデータをネットワークを介して管理サーバー２００に送信する。この際、施術支援装置１００（匿名化処理部１２０）によりＤＩＣＯＭデータは匿名化され、被施術者とＤＩＣＯＭデータとの関係が第三者に分からないようにするとよい。また、ＤＩＣＯＭデータとともに、管理サーバー２００が送信先を特定できるように指定する遠隔サポート施設のＩＤ情報と、施術者の歯科医院のＩＤ情報と、患者ＩＤ番号と、任意にインプラント情報（インプラントを入れる部位等の情報）とも、施術支援装置１００から管理サーバー２００に送信される（「ＤＩＣＯＭデータ等」という）。

　ステップＳ５で、管理サーバー２００は、受信したＤＩＣＯＭデータ等を記憶し（バックアップデータベース２１０）、指定された遠隔サポート施設等の処理装置３００にＤＩＣＯＭデータ等を送信する。管理サーバー２００は、ＤＩＣＯＭデータ等をバックアップデータベース２１０にバックアップ用に保存しておき、施術者の求めに応じて提供することもできる。

　ステップＳ６で、遠隔サポート施設の歯科技工士等は、処理装置３００を用いて、セグメンテーション処理、すなわち、受信したＤＩＣＯＭデータの部位毎に着色を行い、不鮮明な箇所を適宜補正する（セグメンテーション処理部３２０）。その後、処理装置３００は、処理後のデータを用いて１つ又は複数の３次元再構成画像を生成する（３次元モデル生成部３３０）。例えば、歯科技工士は、骨、神経、ＣＴマーカー１１に相当する画像データ上の部位をそれぞれ異なる色で着色し（特に神経は損傷させてはいけないため良く目立つ色で着色するとよい）、ハレーション等により不鮮明となった箇所を適宜データに補正する。また、ＣＴマーカー１１の３次元再構成画像上の位置情報（x, y, z）を特定し、３次元再構成画像のデータと関連付けて処理装置３００に記憶させる（記憶部３１０）。なお、これらの作業は、処理装置３００が自動的に行うように構成してもよいし、歯科技工士等による目視による手動で行うようにしてもよい。

　ステップＳ７で、処理装置３００は、基準フレーム２０の第１及び第２のフレーム２１、２４間の所定の角度の各々について、赤外線マーカー２５に基づき３次元再構成画像上のＣＴマーカー１１の位置を求めるための変換行列を生成する（位置合わせ部３８０）。

　ステップＳ８で、任意に、歯科技工士は、歯科インプラントのおすすめの設計を考察し、おすすめの設計に関する情報（インプラントの位置や種類などの情報）を生成する。

　ステップＳ９で、処理装置３００は、３次元再構成画像や変換行列の情報、歯科医院のＩＤ情報等を管理サーバー２００にネットワークを介して送信する。

　ステップＳ１０で、管理サーバー２００は、３次元再構成画像や変換行列の情報等を記憶し（バックアップデータベース２１０）、元の歯科医院の施術支援装置１００に送信する。なお、管理サーバー２００は、３次元再構成画像や変換行列の情報等をバックアップ用に保存しておき、施術者の求めに応じて提供するようにしてもよい。

　ステップＳ１１で、施術者は、施術支援装置１００を用いて、３次元再構成画像や変換行列の情報等に基づき、３次元再構成画像上でインプラントの設計（インプラントの位置や種類などを決める）を行い（インプラント設計情報生成部１５０）、設計情報を記憶させる（記憶部１１０）。図１０は、３次元再構成画像中のインプラントの設計位置を示す例である。

　ステップＳ１２で、施術者は、基準フレーム２０が装着されたプレート１０を被施術者の歯に固定し、プレート１０と基準フレーム２０との間の角度を所定の角度（０°、３０°、６０°、及び９０°のいずれか）に設定する。当該角度に対応する変換行列を選択し、ディスプレイ６０上に表示された３次元再構成画像を見ながら、ディスプレイ６０上で、設計したインプラント位置にドリル４５０の先端のドリル刃４５１がくるようにすることで、設計上の実際の位置にインプラント施術を正確に行うことができる。ＣＴマーカー１１と赤外線マーカー２５との相対的な位置関係、及び赤外線マーカー２５とドリル用マーカー４６１との相対的な位置関係が正確にディスプレイ６０上にリアルタイムで反映されるため、施術者は、ディスプレイ６０を見ながらインプラント施術を行うことができる。

＜表示画面例＞
　続いて、実施の形態に係る施術支援装置１００の表示制御部１６０が表示装置であるディスプレイ６０に表示させる表示画面について説明する。

［インプラント埋込支援画面］
　表示制御部１６０は、（１）３次元再構成画像から抽出され被施術者のインプラントが埋め込まれる骨を含む画像と、（２）予め決定されたインプラントの埋め込み完了位置と、（３）位置算出部１９０が算出したドリル刃４５１の現在の位置に基づいて算出されるインプラントの埋め込み完了予測位置と、（４）ドリル刃４５１の現在の位置に対応するインプラントの現在位置と、をそれぞれ異なる態様で、施術支援装置１００の表示部として機能するディスプレイ６０に表示させる。

　以下、より具体的に説明する。
　表示制御部１６０は、処理装置３００から受信した信号に応じて、ＣＴデータから得られたインプラントが埋め込まれる骨及び歯を表示し、予め決定したインプラントの埋め込み完了位置を第１の属性、例えば赤色で表示し、埋め込み完了予測位置を第２の属性、例えば黄色で表示し、現在位置を第３の属性、例えば青色で表示する。

　図１１を用いて、インプラント挿入支援画面について説明する。画像は６つの領域に分けられ、左側の領域３１－３３にはＣＴデータによる３つの多断面再構成像（MPR像、multi-planar reconstruction, multi planar reconstruction）が、右側の領域３４－３６にはＣＴデータによる３つの３Ｄレンダリング画像が表示される。多断面再構成像及び３Ｄレンダリング画像は、上方、外側方、内側方、下方などのうち、３つの異なる方向から見た画像を施術者の希望に応じて適宜表示可能である。

　例えば、領域３１には、領域３２、３３に示される十字線のうちの略水平線で特定される断面が表示され、領域３２には、領域３１、３３に示される十字線のうちの略鉛直線で特定される断面が表示され、領域３３には、領域３１に示される略水平線と領域３２に示される略鉛直線とで特定される断面が表示される。これらの略水平線及び略鉛直線は、断面毎に対応した同じ色が着けられる。また、領域３５内には、ドリル刃４５１の先端と埋め込み完了位置の底部との距離３７と、ドリル刃４５１の先端と神経との距離３８とが表示される。これにより、施術者が具体的な数値を把握して、精密に作業を行うことができる。

　次に、図１２を用いて、施術支援システム１を用いたインプラントの施術処理について説明する。施術処理は、設計処理と、アプローチ処理と、切削処理とから成る。

　設計処理は、ＣＴデータに基づいて、インプラントの位置を決定する処理である。まず、ＣＴデータに基づいて、施術者が、骨の内部に存在する神経５４の位置を確定する。そして、神経５４の位置と重ならないように、かつ諸般の事情を考慮して、インプラントの位置を決定する。そして、神経５４及びインプラントの位置のデータを施術支援装置１００に入力する。

　アプローチ処理は、骨に対するドリル刃４５１の進入角度を決定する処理である。まず、施術支援装置１００が、インプラントが埋め込まれる骨及び歯と、予め決定したインプラントの埋め込み完了位置５１と、神経５４の位置を演算し、これらを合成した画像を作成する。次に、ディスプレイ６０がこの画像を表示する（図１２（Ａ）参照）。このとき、埋め込み完了位置５１が赤色で表示される。次に、施術者は、ディスプレイ６０に表示された画像を参照しながら、被施術者の口腔内にドリル刃４５１を進入させ、インプラントを設ける予定の位置にドリル刃４５１を仮当てする。このとき、赤外線撮影装置４０は、基準フレーム２０に設けられた赤外線マーカー２５とドリル用マーカー４６１とを撮影して得られた画像を施術支援装置１００に連続的に送信している。

　施術支援装置１００は画像を用いて口腔内におけるドリル刃４５１の位置を演算し、求められた位置に基づいて、ディスプレイ６０に骨に対するドリル刃４５１の位置を、ドリル刃４５１の先端に仮想的に付加した仮想インプラント５００とともに連続的に表示させる（図１２（Ｂ）参照）。仮想インプラント５００は、インプラントが埋め込まれる位置を予測する埋め込み完了予測位置を示すものであって、黄色で表示される。そして、施術者がドリルを操作して、骨に対するドリル刃４５１の位置や角度を変えると、変化に応じてディスプレイ６０に表示されるドリル刃４５１及び仮想インプラント５００の位置や角度もまた変化する（図１２（Ｃ）、（Ｄ）参照）。仮想インプラント５００の位置及び角度が埋め込み完了位置５１と一致していることを施術者が確認すると、次の切削処理に移行する。

　切削処理は、被施術者の骨に実際に穴を空ける処理である。アプローチ処理に続いて、仮想インプラント５００の位置及び角度が埋め込み完了位置５１と一致している状態を保持したまま、施術者がドリル刃４５１を動作させ、切削を開始する（図１２（Ｅ）参照）。この処理においても、アプローチ処理と同様に、赤外線撮影装置４０、施術支援装置１００及びディスプレイ６０が連続的に動作し、骨内部に進入しているドリル刃４５１の位置が、現在位置５２として青色でディスプレイ６０に連続的に表示される。各位置が連続的に更新されて表示されるため、アプローチ処理で決定した位置及び角度から現在位置５２が外れると、ディスプレイ６０において、仮想インプラント５００が埋め込み完了位置５１からずれる。よって、これを見た施術者は、現在の角度のまま切削を続けると、埋め込み完了位置５１からずれた位置に穴が空いてしまうことを容易に察知でき、さらに適切な進入角度へ修正することができる。そして、施術者は現在位置５２が埋め込み完了位置５１と一致するまで切削を行い（図１２（Ｆ）参照）、切削処理を完了する。

　なお、現在位置５２が埋め込み完了位置５１を超えた場合、埋め込み完了位置５１の底部からドリル刃４５１が突出する（図１２（Ｇ）参照）。これにより、施術者は、現在位置５２が埋め込み完了位置５１を超えていることを容易に察知でき、切削を中止することができる。以上によれば、施術者は、ディスプレイ６０に表示された画像を見ながら、ドリル刃４５１の位置及び角度を把握し位置及び角度を適宜修正しながら切削を行うことができる。

［深度マーカー］
　図１３（ａ）～（ｅ）は、インプラントの垂直的ポジション設計の支援をするためのツールを概略的に示す図である。インプラントの垂直的ポジションは、インプラント上部構造の審美性に非常に影響を与える要素の一つである。この垂直的ポジションを頬舌的ポジションとともにコントロールすることは審美的な治療結果を得るために必要不可欠であり、表示制御部１６０がディスプレイ６０に表示させる深度マーカーに係る表示画面は、このポジションをサポートする。

　図１３（ａ）は、垂直的ポジションを支持するための操作器具３０の一種である指示ツール５５０を模式的に示す図である。指示ツール５５０は、実空間上の点を指示するための指示部５５１と、指示部５５１に着脱可能であって指示部５５１との相対的な位置関係が既知である複数の指示部用マーカー５６１を有するツール用フレーム５６０から構成されている。

　施術者は、石膏モデル１７や被施術者の口腔内においてポジション設計時に、回復を望む歯肉縁ラインを指示ツール５５０の指示部５５１でポイントアウトする。このとき、位置情報取得部１４０は、基準フレーム２０が備える赤外線マーカー２５に加えて、ツール用フレーム５６０が備える複数の指示部用マーカー５６１の位置座標も取得する。位置算出部１９０は、３次元再構成画像、複数の赤外線マーカー２５の位置座標、複数の指示部用マーカー５６１の位置座標、複数の指示部用マーカー５６１と指示部５５１との相対的な位置関係、及び変換行列に基づいて、３次元再構成画像における指示部５５１の位置を算出する。

　表示制御部１６０は、３次元再構成画像中における予め決定されたインプラントの埋め込み完了位置５１におけるインプラントの長手方向を法線とする平面と平行な平面であって、３次元再構成画像における指示部５５１の位置との距離が所定の距離となる仮想的な平面５７０（図１３（ｂ）～（ｅ）を参照）を、被施術者のインプラントが埋め込まれる骨を含む画像と予め決定されたインプラントの埋め込み完了位置５１とに重畳させてディスプレイ６０表示させる。

　図１３（ｂ）及び（ｃ）では、仮想的な平面５７０と埋め込み完了位置５１の正面との間に隙間が生じている。これは、インプラントの垂直的ポジションが審美的な観点から適正な位置ではないことを示唆している。そこで、施術者は、図１３（ｅ）に示すように、埋め込み完了位置５１の正面が仮想的な平面５７０と一致するように、埋め込み完了位置５１を移動させる。これにより、施術者は、インプラントの挿入前の計画段階において、インプラントの垂直的ポジションを適正な位置に設置することができる。なお、３次元再構成画像における指示部５５１の位置と平面５７０との距離は、デフォルトで３ミリメートルである。

［矯正用アンカースクリューナビゲーション］
　図１４（ａ）～（ｂ）は、矯正用アンカースクリューナビゲーションをするためのツールを概略的に示す図である。矯正用アンカースクリューナビゲーションは、矯正用アンカースクリューを被施術者の口腔内に埋入する際に、矯正用アンカースクリューと天然歯歯根や上顎洞等との解剖学的位置関係をリアルタイムで施術者に提示し、矯正用アンカースクリューを安全な部位に埋入設置しやすくすることを目的とした表示画面である。

　図１４（ａ）は、操作器具３０の一種であり、矯正用アンカースクリューを埋入するためのドライバツール６５０を模式的に示す図である。ドライバツール６５０は、矯正用アンカースクリューの埋入に用いるためのドライバ６５１と、ドライバ６５１に着脱可能であってドライバ６５１との相対的な位置関係が既知である複数のドライバ用マーカー６６１を有するドライバ用フレーム６６０から構成されている。

　施術者は、被施術者の口腔内において矯正用アンカースクリューを埋入設置する際に、ドライバ用フレーム６６０を接続させたドライバ６５１を用いる。このとき、位置情報取得部１４０は、基準フレーム２０が備える赤外線マーカー２５に加えて、ドライバ用フレーム６６０が備える複数のドライバ用マーカー６６１の位置座標も取得する。位置算出部１９０は、３次元再構成画像、複数の赤外線マーカー２５の位置座標、複数のドライバ用マーカー６６１の位置座標、複数のドライバ用マーカー６６１とドライバ６５１との相対的な位置関係、及び変換行列に基づいて、３次元再構成画像におけるドライバ６５１の位置を算出する。

　表示制御部１６０は、ドライバ６５１の長軸の方向に沿ってドライバ６５１を進行させた場合の仮想的な画像６７０（図１４（ｂ）参照）を被施術者の矯正用アンカースクリューが埋め込まれる骨を含む画像に重畳させてディスプレイ６０に表示させる。

　図１４（ｂ）に示すアンカースクリューナビゲーションの表示画面が表示されたディスプレイ６０を見ることにより、施術者は、矯正用アンカースクリューと天然歯歯根や上顎洞等との解剖学的位置関係を一見して把握できるようになる。このため、施術支援装置１００は、施術者が矯正用アンカースクリューを被施術者の口腔内の安全な部位に埋入設置することを支援することができる。

　前述の説明は本発明の一実施形態を対象にしているが、他の変形及び変更が当業者には明らかであり、本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく施せることに注意されたい。

　なお、本発明は以下に示す項目で特定されてもよい。
〔１－１〕
　歯科インプラントを施術する第１の施設における施術支援装置（100）と、
　前記第１の施設とは異なる第２の施設における管理サーバー（200）であって、前記施術支援装置（100）とネットワークを介して接続される前記管理サーバー（200）と、
　前記第２の施設における又は前記第１及び第２の施設とは異なる第３の施設における処理装置（300）であって、前記管理サーバー（200）とネットワークを介して接続される前記処理装置（300）とを含む、歯科インプラントの施術支援システム（1）であって、
　前記施術支援装置（100）は、複数のＣＴマーカー（11）が埋め込まれたプレート（10）を被施術者の歯に装着させた状態で得られたＣＴ画像に関するＤＩＣＯＭデータを、前記管理サーバー（200）に送信し、
　前記管理サーバー（200）は、前記ＤＩＣＯＭデータを前記処理装置（300）に送信し、
　前記処理装置（300）は、前記ＤＩＣＯＭデータを処理し、前記ＣＴ画像の１つ以上の３次元再構成画像を生成し、前記３次元再構成画像のデータを前記管理サーバー（200）に送信し、
　前記管理サーバー（200）は、前記３次元再構成画像のデータを前記施術支援装置（100）に送信する、前記施術支援システム。
〔１－２〕
　前記プレート（10）に装着される基準フレーム（20, 24）は、前記プレート（10）に対して複数の所定の角度毎に回転するものであり、
　前記処理装置（300）は、前記基準フレーム（20）に備え付けられた複数の赤外線マーカー（25）と前記ＣＴマーカー（11）との相対的な位置関係に関する既知の設計情報と、前記３次元再構成画像上における前記ＣＴマーカー（11）の位置情報とに基づき、前記所定の角度毎に、前記赤外線マーカー（25）の位置から前記３次元再構成画像上における前記ＣＴマーカー（11）の位置情報を生成するための変換行列を生成し、前記３次元再構成画像のデータとともに前記管理サーバーに送信する、〔１－１〕に記載の施術支援システム。
〔１－３〕
　前記処理装置（300）による前記ＤＩＣＯＭデータの処理は、前記ＣＴ画像データの着色処理を含む、〔１－１〕又は〔１－２〕に記載の施術支援システム。
〔１－４〕
　歯科インプラントを施術する第１の施設における施術支援装置（100）と、
　前記第１の施設とは異なる第２の施設における管理サーバー（200）であって、前記施術支援装置にネットワークを介して接続される前記管理サーバー（200）と、
　前記第２の施設における又は前記第１及び第２の施設とは異なる第３の施設における処理装置（300）であって、前記管理サーバー（200）にネットワークを介して接続される前記処理装置（300）とを含む歯科インプラントの施術支援システム（1）における施術支援方法であって、
　前記施術支援装置（100）が、複数のＣＴマーカー（11）が埋め込まれたプレート（10）を被施術者の歯に装着させた状態で得られたＣＴ画像に関するＤＩＣＯＭデータを、前記管理サーバー（200）に送信するステップと、
　前記管理サーバー（200）が、前記ＤＩＣＯＭデータを前記処理装置（300）に送信するステップと、
　前記処理装置（300）が、前記ＤＩＣＯＭデータを処理し、前記ＣＴ画像の１つ以上の３次元再構成画像を生成し、前記３次元再構成画像のデータを前記管理サーバー（200）に送信するステップと、
　前記管理サーバー（200）が、前記３次元再構成画像のデータを前記施術支援装置（100）に送信するステップと、を含む前記施術支援方法。
〔１－５〕
　前記プレート（10）に装着される基準フレーム（20, 24）は、前記プレート（10）に対して複数の所定の角度毎に回転するものであり、
　前記処理装置（300）は、前記基準フレーム（20）に備え付けられた複数の赤外線マーカー（25）と前記ＣＴマーカー（11）との相対的な位置関係に関する既知の設計情報と、
前記３次元再構成画像上における前記ＣＴマーカー（11）の位置情報とに基づき、前記所定の角度毎に、前記赤外線マーカー（25）の位置から前記３次元再構成画像上における前記ＣＴマーカー（11）の位置情報を生成するための変換行列を生成し、前記３次元再構成画像のデータとともに前記管理サーバーに送信する、〔１－４〕に記載の施術支援方法。
〔１－６〕
　前記処理装置（300）による前記ＤＩＣＯＭデータの処理は、前記ＣＴ画像データの着色処理を含む、〔１－４〕又は〔１－５〕に記載の施術支援方法。

〔２－１〕
　インプラントが埋め込まれる骨を表示し、
　予め決定したインプラントの埋め込み完了位置を第１の属性で表示し、
　現在のドリル刃の位置に基づいて算出されるインプラントの埋め込み完了予測位置を第２の属性で表示し、
　現在のドリル刃の位置に対応するインプラントの現在位置を第３の属性で表示する、
　施術支援表示装置。
〔２－２〕
　前記骨の内部に存在する神経を表示する〔２－１〕に記載の施術支援表示装置。
〔２－３〕
　前記神経と、現在のドリル刃の先端位置との距離を表示する〔２－２〕に記載の施術支援表示装置。
〔２－４〕
　前記埋め込み完了位置における最深部と、現在のドリル刃の先端位置との距離を表示する〔２－１〕から〔２－３〕のいずれかに記載の施術支援表示装置。
〔２－５〕
　前記骨、前記埋め込み完了位置、前記埋め込み完了予測位置、及び前記現在位置を、３つの異なる方向から見た画像を表示する〔２－１〕から〔２－４〕のいずれかに記載の施術支援表示装置。
〔２－６〕
　ドリル刃を有するドリルに着脱可能であって、ドリル用マーカーを有するドリル用フレームと、
　口腔内の歯に装着される固定部から口腔外に延びるように取り付けられ、固定フレーム用マーカーを有する固定フレームと、
　前記ドリル用マーカー及び前記固定フレーム用マーカーを撮影する撮像装置と、
　前記撮像装置からのデータに基づいて、現在の前記ドリル刃の位置に対応するインプラントの埋め込み完了予測位置と、現在の前記ドリル刃の位置に対応するインプラントの現在位置を算出する処理装置と、
　インプラントが埋め込まれる骨及び歯を表示し、予め決定したインプラントの埋め込み完了位置を第１の属性で表示し、前記埋め込み完了予測位置を第２の属性で表示し、前記現在位置を第３の属性で表示する表示装置と、
を備える施術支援システム。
〔２－７〕
　歯に装着され、固定部用マーカーを有する固定部と、
　前記固定部から口腔外に延びるように前記固定部に取り付けられ、固定フレーム用マーカーを有する固定フレームと、
　ドリル刃を有するドリルに着脱可能であって、ドリル用マーカーを有するドリル用フレームと、
　前記ドリル用マーカー及び前記固定フレーム用マーカーとを撮影する撮像装置と、
　前記固定部用マーカーと前記固定フレーム用マーカーとの位置関係を予め記憶する処理装置と、
　インプラントが埋め込まれる骨及び歯を表示する表示装置とを備え、
　前記処理装置は、前記固定部を前記歯に装着した状態で撮影して得られたデータと、前記固定部用マーカーと前記固定フレーム用マーカーとの位置関係と、前記ドリル用マーカー及び前記固定フレーム用マーカーとの位置関係に基づいて、前記歯と前記固定フレーム用マーカーとの位置関係を算出し、かつ現在の前記ドリル刃の位置に対応するインプラントの埋め込み完了予測位置と、現在の前記ドリル刃の位置に対応するインプラントの現在位置を算出し、
　前記表示装置は、インプラントが埋め込まれる骨及び歯を表示し、予め決定したインプラントの埋め込み完了位置を第１の属性で表示し、前記埋め込み完了予測位置を第２の属性で表示し、前記現在位置を第３の属性で表示する、
施術支援システム。
〔２－８〕
　歯に装着され、固定部用マーカーを有する固定部と、
　前記固定部から口腔外に延びるように前記固定部に取り付けられ、固定フレーム用マーカーを有する固定フレームと、
　前記固定フレーム用マーカーを撮影する撮像装置と、
　前記固定部用マーカーと前記固定フレーム用マーカーとの位置関係を予め記憶する処理装置とを備え、
　前記処理装置は、前記固定部を前記歯に装着した状態で撮影して得られたデータと、前記固定部用マーカーと前記固定フレーム用マーカーとの位置関係とに基づいて、前記歯と前記固定フレーム用マーカーとの位置関係を算出する位置合わせ装置。
〔２－９〕
　前記固定フレーム用マーカーは、前記固定部に対して複数の角度を取りうる〔２－８〕に記載の位置合わせ装置。

１・・・施術支援システム
１０・・・プレート
１１・・・ＣＴマーカー
１２・・・着脱部
１５・・・ステント
１６・・・凹部
１７・・・石膏モデル
２０・・・基準フレーム
２５、３９・・・赤外線マーカー
３０・・・操作器具
４０・・・赤外線撮影装置
５０・・・ＣＴ撮影装置
６０・・・ディスプレイ
１００・・・施術支援装置
１１０・・・記憶部
１２０・・・匿名化処理部
１３０・・・入力部
１４０・・・位置情報取得部
１５０・・・インプラント設計情報生成部
１６０・・・表示制御部
１７０・・・送信部
１８０・・・受信部
１９０・・・位置算出部
３００・・・処理装置
３１０・・・記憶部
３２０・・・セグメンテーション処理部
３３０・・・３次元モデル生成部
３４０・・・位置取得部
３５０・・・インプラント設計情報生成部
３６０・・・３次元測定部
３７０・・・座標算出部
３８０・・・位置合わせ部
３９０・・・精度算出部
３９５・・・送信部
４５０・・・ドリル
４５１・・・ドリル刃
４６０・・・ドリル用フレーム
４６１・・・ドリル用マーカー
５００・・・仮想インプラント
５５０・・・指示ツール
５５１・・・指示部
５６０・・・ツール用フレーム
５６１・・・指示部用マーカー
６５０・・・ドライバツール
６５１・・・ドライバ
６６０・・・ドライバ用フレーム
６６１・・・ドライバ用マーカー

Claims

　被施術者の歯列に装着させるステントに固定して用いられるプレートであって、
　複数のＣＴ（Computed Tomography）マーカーと、
　前記プレートに接続したときに前記複数のＣＴマーカーそれぞれとの相対的な位置関係が既知である複数の赤外線マーカーを備える基準フレームを接続するための着脱部と、
　前記プレートを被写体に含むＣＴの３次元再構成画像における前記複数のＣＴマーカーの位置座標と、前記プレートが存在する実空間における前記ＣＴマーカーの位置座標であって前記複数の赤外線マーカーの位置座標に基づいて算出された位置座標との位置合わせの精度の測定に用いるための凹部と、
　を備えるプレート。
　処理装置であって、
　請求項１に記載のプレートを固定したステントを被施術者の歯に装着させた状態で撮像されたＣＴ画像に関するＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and COmmunications in Medicine）データであってネットワークを介して取得したＤＩＣＯＭデータを記憶する記憶部と、
　前記ＤＩＣＯＭデータに基づいてＣＴの３次元再構成画像を生成する３次元モデル生成部と、
　前記処理装置のユーザから、前記３次元再構成画像中の前記複数のＣＴマーカーの位置の指定を受け付ける位置取得部と、
　前記基準フレームが接続された前記プレートを固定したステントを前記被施術者の歯形石膏模型に装着した状態で、前記複数の赤外線マーカーの位置座標を測定する３次元測定部と、
　前記複数の赤外線マーカーの位置座標と前記複数のＣＴマーカーとの相対的な位置関係に基づいて、前記プレートに設けられた複数のＣＴマーカーの位置座標を算出する座標算出部と、
　前記ユーザが指定した前記複数のＣＴマーカーの位置と、前記座標算出部が算出した位置座標とに基づいて、前記３次元再構成画像と前記歯形石膏模型との位置合わせを実行する位置合わせ部と、
　を備える処理装置。
　前記基準フレームは、前記歯形石膏模型に装着されたステントに固定されたプレートに対して複数の所定の角度毎に回転するものであり、
　前記位置合わせ部は、前記基準フレームに備えられた前記複数の赤外線マーカーと前記プレートに備えられた前記複数のＣＴマーカーとの相対的な位置関係に関する既知の設計情報と、前記３次元再構成画像中の前記複数のＣＴマーカーの位置とに基づいて、前記所定の角度毎に、前記基準フレームに備えられた前記複数の赤外線マーカーの位置を前記３次元再構成画像中の前記複数のＣＴマーカーの位置に変換するための変換行列を生成する、
　請求項２に記載の処理装置。
　前記３次元再構成画像、前記３次元再構成画像中の前記複数のＣＴマーカーの位置、及び前記所定の角度毎の変換行列を、前記ネットワークを介して前記ＤＩＣＯＭデータの送信元の装置に送信する送信部をさらに備える、
　請求項３に記載の処理装置。
　前記３次元測定部は、ドリル刃を有するドリルに着脱可能であって前記ドリル刃との相対的な位置関係が既知である複数のドリル用マーカーを有するドリル用フレームをさらに撮像し、
　前記位置合わせ部は、前記３次元測定部が測定した複数のドリル用マーカーの位置座標、前記複数のドリル用マーカーと前記ドリル刃との相対的な位置関係、前記複数の赤外線マーカーの位置座標、及び前記複数の赤外線マーカーの位置座標と前記複数のＣＴマーカーとの相対的な位置関係に基づいて、前記３次元再構成画像における前記ドリル刃の位置を算出し、
　前記処理装置はさらに、前記ユーザが前記ドリル刃を前記凹部に挿入したときに、前記３次元再構成画像における前記凹部の位置と前記ドリル刃の位置との誤差を前記位置合わせの精度として算出する精度算出部を備え、
　前記送信部は、前記位置合わせの精度を、前記ネットワークを介して前記ＤＩＣＯＭデータの送信元の装置にさらに送信する、
　請求項４に記載の処理装置。
　歯科インプラントを施術する第１の施設における施術支援装置と、前記第１の施設とは異なる第２の施設における装置であって、前記施術支援装置とネットワークを介して接続される請求項４又は５に記載の処理装置とを含む、歯科インプラント施術の施術支援システムであって、
　前記施術支援装置は、
　請求項１に記載のプレートを固定したステントを被施術者の歯に装着させた状態で撮像した前記ＣＴ画像に関するＤＩＣＯＭデータを、前記ネットワークを介して前記処理装置に送信する送信部と、
　前記処理装置から、前記ネットワークを介して前記３次元再構成画像、前記３次元再構成画像中の前記複数のＣＴマーカーの位置、及び前記所定の角度毎の変換行列を受信する受信部と、
　前記３次元再構成画像を表示部に表示させる表示制御部と、
　を備える施術支援システム。
　前記施術支援装置は、
　　前記基準フレームが備える前記複数の赤外線マーカーの位置座標と、ドリル刃を有するドリルに着脱可能であって前記ドリル刃との相対的な位置関係が既知である複数のドリル用マーカーを有するドリル用基準フレームが備える前記複数のドリル用マーカーの位置座標と、を測定する位置情報取得部と、
　　前記３次元再構成画像、前記複数の赤外線マーカーの位置座標、前記複数のドリル用マーカーの位置座標、前記複数のドリル用マーカーと前記ドリル刃との相対的な位置関係、及び前記変換行列に基づいて、前記３次元再構成画像における前記ドリル刃の位置を算出する位置算出部と、をさらに備え、
　前記表示制御部は、前記３次元再構成画像に前記ドリル刃を重畳して前記表示部に表示させる、
　請求項６に記載の施術支援システム。
　前記表示制御部は、（１）前記３次元再構成画像から抽出された前記被施術者のインプラントが埋め込まれる骨を含む画像と、（２）予め決定されたインプラントの埋め込み完了位置と、（３）前記位置算出部が算出した前記ドリル刃の現在の位置に基づいて算出されるインプラントの埋め込み完了予測位置と、（４）前記ドリル刃の現在の位置に対応するインプラントの現在位置と、をそれぞれ異なる態様で前記表示部に表示させる、
　請求項７に記載の施術支援システム。
　実空間上の点を指示するための指示部に着脱可能であって前記指示部との相対的な位置関係が既知である複数の指示部用マーカーを有する指示ツール用フレームにおける前記指示部用マーカーの位置座標を取得する位置情報取得部さらに備え、
　前記位置算出部は、前記３次元再構成画像、前記複数の赤外線マーカーの位置座標、前記複数の指示部用マーカーの位置座標、前記複数の指示部用マーカーと前記指示部との相対的な位置関係、及び前記変換行列に基づいて、前記３次元再構成画像における前記指示部の位置をさらに算出し、
　前記表示制御部は、前記３次元再構成画像中における前記予め決定されたインプラントの埋め込み完了位置におけるインプラントの長手方向を法線とする平面と平行な平面であって、前記３次元再構成画像における前記指示部の位置との距離が所定の距離となる仮想的な平面を、前記被施術者のインプラントが埋め込まれる骨を含む画像と前記予め決定されたインプラントの埋め込み完了位置とに重畳させて前記表示部に表示させる、
　請求項８に記載の施術支援システム。
　前記位置情報取得部は、矯正用アンカースクリューの埋入に用いるためのドライバに着脱可能であって前記ドライバとの相対的な位置関係が既知である複数のドライバ用マーカーを有するドライバ用フレームにおける前記ドライバ用マーカーの位置座標をさらに取得し、
　前記位置算出部は、前記３次元再構成画像、前記複数の赤外線マーカーの位置座標、前記複数のドライバ用マーカーの位置座標、前記複数のドライバ用マーカーと前記ドライバとの相対的な位置関係、及び前記変換行列に基づいて、前記３次元再構成画像における前記ドライバの位置をさらに算出し、
　前記表示制御部は、前記ドライバの長軸の方向に沿って前記ドライバを進行させた場合の仮想的な画像を前記被施術者の矯正用アンカースクリューが埋め込まれる骨を含む画像に重畳させて前記表示部に表示させる、
　請求項９に記載の施術支援システム。