WO2021045062A1 - 施術支援システム及び位置合わせ装置 - Google Patents

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ビョンヒョン チョ
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Definitions

  • the present invention relates to a treatment support system and an alignment device that support the installation of an object to be implanted such as an implant.
  • a treatment support system that displays the current position of the drill blade on the design image taken in advance when installing an implant or an object to be implanted such as a tooth to be transplanted donor.
  • a design drill blade is placed on a gypsum model to determine the depth and shape of a hole to be cut in order to embed an implant or a tooth to be transplanted donor target (Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to obtain a treatment support system and an alignment device that support the practitioner so that a hole for placing an implant can be accurately provided. ..
  • the treatment support system includes a plate that is attached to a tooth and has a marker for a plate, an imaging unit that images a state in which the plate is attached to the tooth and outputs imaging data, and the plate is attached to the tooth.
  • An oral scanner that acquires a three-dimensional shape in the oral cavity and outputs the three-dimensional shape data, and a processing device that calculates the implantation completion position of the object to be implanted based on the imaging data and the three-dimensional shape data. Be prepared.
  • the imaging unit is a CT device and the imaging data is CT data.
  • the oral scanner is preferably an optical three-dimensional scanner.
  • the processing device preferably creates three-dimensional shape data in the oral cavity based on the position of the plate marker included in the imaging data and the position of the plate marker included in the three-dimensional shape data.
  • the treatment support system is removable to a drill with a drill blade, and is attached to a drill frame having a drill marker and a plate attached to a tooth in the oral cavity so as to extend out of the oral cavity, and is a reference frame marker.
  • a reference frame having a drill bit, an imaging device that captures a drill marker and a marker for a reference frame and outputs marker image data, and a filling corresponding to the current position of the drill blade based on the marker image data and the three-dimensional shape data.
  • a processing device that calculates the predicted position of the completion of embedding of the object to be embedded, the current position of the object to be embedded corresponding to the current position of the drill blade, and the bones and teeth into which the object to be embedded are embedded are displayed and determined in advance. It is preferable to include a display device that displays the embedding completion position of the embedding object with the first attribute, displays the embedding completion predicted position with the second attribute, and displays the current position with the third attribute.
  • the treatment support system displays the nerves existing inside the bone.
  • the treatment support system preferably displays the distance between the nerve and the current tip position of the drill blade.
  • the treatment support system preferably displays the distance between the deepest part at the embedding completion position and the current tip position of the drill blade.
  • the treatment support system preferably displays images of the bone, the implantation completion position, the implantation completion prediction position, and the current position viewed from three different directions.
  • the treatment support system includes a plate that is attached to a tooth and has a marker for a plate, an imaging unit that images a state in which the plate is attached to the tooth and outputs imaging data, and the plate is attached to the tooth.
  • An oral scanner that acquires the three-dimensional shape in the oral cavity and outputs the three-dimensional shape data, a reference frame that is attached to the plate so as to extend from the plate to the outside of the oral cavity and has a marker for the reference frame, and a drill blade. Photographs of a drill frame having a drill marker, a processing device that stores in advance the positional relationship between a plate marker and a reference frame marker, and a drill marker and a reference frame marker that are removable from the drill.
  • the processing device includes imaging data, three-dimensional shape data, a marker for a plate, and a reference. Based on the positional relationship with the frame marker and the marker image data, the positional relationship between the tooth and the reference frame marker is calculated, and the predicted position of embedding completion of the embedding object corresponding to the current position of the drill blade. , The current position of the object to be embedded corresponding to the current position of the drill blade is calculated, and the display device displays the bones and teeth into which the object to be embedded is embedded, and the predetermined position at which the object to be embedded is completed. Is displayed with the first attribute, the embedding completion predicted position is displayed with the second attribute, and the current position is displayed with the third attribute.
  • the alignment device includes a plate that is attached to a tooth and has a marker for a plate, an imaging unit that images a state in which the plate is attached to the tooth and outputs imaging data, and the plate is attached to the tooth.
  • An oral scanner that acquires the three-dimensional shape in the oral cavity and outputs the three-dimensional shape data, a reference frame that is attached to the plate so as to extend from the plate to the outside of the oral cavity and has a marker for the reference frame, and a reference frame. It includes an imaging device that captures a marker and a processing device that stores the positional relationship between the plate marker and the reference frame marker in advance.
  • the processing device includes imaging data, three-dimensional shape data, a plate marker, and a reference frame. The positional relationship between the tooth and the reference frame marker is calculated based on the positional relationship with the marker for the reference frame.
  • a treatment support system and an alignment device that support the practitioner so that a hole for installing an object to be embedded can be accurately provided are obtained.
  • the treatment support system 100 which is an embodiment of the present invention, will be described with reference to the drawings.
  • the description will be made on the premise that the object to be implanted is an implant.
  • the treatment support system 100 includes a plate 110, a CT device 120, a reference frame 130, a drill 150, a drill frame 160, an imaging device 140, 170, a display device 180, and a processing device. It mainly includes a 190 and an oral scanner 200.
  • the plate 110 has a substantially U-shape along the dentition and is fixed to the stent 112.
  • CT markers 111 made of titanium spheres are embedded.
  • An optical marker 113 made of a paint having high light reflectance is provided on the surface of the plate 110.
  • the positions of the CT marker 111 and the optical marker 113 on the plate 110 are precisely determined in advance and stored in the processing apparatus.
  • the CT marker 111 and the optical marker 113 form a marker for the plate.
  • the plate is then attached to the treated person's teeth via a stent 112 made to match the shape of the treated person's teeth.
  • the CT device 120 is a so-called CT scan device (imaging unit) that performs tomography of the entire or part of the upper jaw to the lower jaw of the subject and outputs CT data (imaging data).
  • CT scan device imaging unit
  • the plate 110 is fixed to the operator's tooth via the stent 112, and then the entire or part of the operator's maxilla to mandible is tomographically photographed together with the plate 110.
  • the CT data obtained by imaging is transmitted to the processing device 190.
  • the oral cavity scanner 200 is an optical three-dimensional scanner in which the plate 110 is fixed to the teeth using the stent 112, the inside of the oral cavity is optically imaged to obtain a three-dimensional image, and the stereoscopic image is output as three-dimensional shape data. ..
  • the oral scanner 200 fixes the plate 110 to the patient's teeth via the stent 112 before cutting the hole in the implant, and then photographs the entire or part of the patient's upper to lower jaw together with the plate 110. .. At this time, the plate 110 has the portion corresponding to the position where the implant is provided removed.
  • the three-dimensional shape data obtained by photographing the oral scanner 200 is transmitted to the processing device 190.
  • the reference frame 130 mainly includes a fixed support portion 131 attached so as to extend from the plate 110 to the outside of the oral cavity, and a marker support portion 132 extending from the fixed support portion.
  • the fixed support portion 131 and the marker support portion 132 are connected via a hinge 133 so as to be swingable with each other.
  • the swing angle formed by the fixed support portion 131 and the marker support portion 132 is in an angle range of 0 degrees to 90 degrees, and by placing the lever 134 attached to the hinge 133 in a fixed position, 0 degrees and 30 degrees are formed. It can be fixed at 60 degrees, 60 degrees and 90 degrees.
  • the reference frame 130 is firmly connected to the plate 110 via an attachment (not shown). As a result, the positional relationship between the plate 110 and the reference frame 130 becomes a value determined according to the swing angle.
  • the angle that can be fixed by using the lever 134 is an example, and may be another angle.
  • the marker support portion 132 is provided with an arm extending in all directions from the tip, and a disk-shaped reference frame marker 135 is attached to the tip of the arm.
  • the reference frame marker 135 is made of a material that reflects infrared rays.
  • the drill 150 is a dental drill having a drill blade 151 attached to the tip portion, and a drill frame 160 is detachably attached to the end portion.
  • the drill frame 160 includes an arm extending from the tip in three directions, and a disk-shaped drill marker 161 is attached to the tip of the arm.
  • the drill marker 161 is made of a material that reflects infrared rays and an infrared light emitting diode (IR / LED).
  • the image pickup devices 140 and 170 are stereo infrared cameras, the image pickup device 140 transmits an image obtained by photographing the reference frame marker 135 to the processing device 190, and the image pickup device 170 receives the image pickup device 170. The image obtained by photographing the drill marker 161 is transmitted to the processing device 190.
  • the processing device 190 includes an arithmetic unit and a storage device (not shown), and is connected to a CT device 120, an imaging device 140, 170, a display device 180, and an oral scanner 200. Further, the processing device 190 stores in advance the positional relationship between the seven plate markers and the positional relationship between the plate marker and the reference frame marker 135.
  • the processing device 190 determines the predicted implant completion position corresponding to the current position of the drill blade 151 and the current position of the implant corresponding to the current position of the drill blade 151. calculate.
  • the processing device 190 has CT data and three-dimensional shape data obtained by photographing the plate 110 attached to the tooth, the positional relationship between the CT marker 111 and the reference frame marker 135, and the drill marker 161 and the reference. Based on the positional relationship with the frame marker 135, the positional relationship between the tooth and the reference frame marker 135 is calculated, and the implant implantation completion predicted position corresponding to the current drill position and the current drill position Calculate the current position of the corresponding implant.
  • the processing device 190 stores the implant implantation completion position and the position of the nerve existing inside the bone, which are determined in advance at the time of design, and at the time of cutting, the distance between the current tip position of the drill blade 151 and the nerve. , And the distance between the deepest part at the embedding completion position and the current tip position of the drill blade 151 is calculated.
  • the processing device 190 determines the teeth based on the CT data and the three-dimensional shape data obtained by photographing the plate 110 attached to the teeth and the positional relationship between the plate marker and the reference frame marker 135. The positional relationship between the marker 135 and the reference frame marker 135 is calculated. This is called frame position calculation processing.
  • the display device 180 displays the bones and teeth into which the implant is to be embedded obtained from the CT data and the three-dimensional shape data in response to the signal received from the processing device 190, and sets the predetermined implant implantation completion position as the first position.
  • the attribute for example red
  • the implant completion predicted position is displayed in the second attribute, for example yellow
  • the current position is displayed in the third attribute, for example blue.
  • the image shown on the display device 180 will be described with reference to FIG.
  • the image is divided into 6 regions.
  • Areas 31-33 on the left side have 3 multi-section reconstruction images (MRP image, multi-planar reconstruction, multiplanar reconstruction) based on CT data, and areas 34-36 on the right side.
  • MRP image multi-section reconstruction images
  • 3D rendered images based on CT data are displayed.
  • the display device 180 can appropriately display images viewed from three different directions, such as above, outside, inside, and below, for the multi-section reconstructed image and the 3D rendered image, according to the wishes of the practitioner. ..
  • a cross section specified by a substantially horizontal line among the cross lines shown in the areas 32 and 33 is displayed, and in the area 32, a substantially vertical straight line among the cross lines shown in the areas 31 and 33 is displayed.
  • the specified cross section is displayed, and in the area 33, the cross section specified by the substantially horizontal line shown in the area 31 and the substantially vertical line shown in the area 32 is displayed.
  • These substantially horizontal lines and approximately vertical lines are colored in the same color corresponding to each cross section.
  • the distance 37 between the tip of the drill blade and the bottom of the embedding completion position and the distance 38 between the tip of the drill blade and the nerve are displayed. As a result, the practitioner can grasp a specific numerical value and perform the work precisely.
  • a CT process of taking a tomographic image of the entire or part of the upper jaw to the lower jaw of the person to be treated and outputting CT data will be described using the CT device 120.
  • the CT process is performed at the location where the CT device 120 is installed (eg, a dental office).
  • the practitioner takes a tooth mold of the tooth on which the implant is placed, creates a plaster model, and creates a stent 112 using the plaster model.
  • the practitioner attaches the stent 112 to the plate 110.
  • the plate 110 is fixed to the tooth of the person to be treated.
  • the practitioner obtains CT data by tomography of the entire or part of the upper jaw to the lower jaw of the practitioner together with the plate 110.
  • the practitioner transmits the CT data to the processing device 190.
  • a first oral scan process will be described in which the inside of the oral cavity is optically imaged using the oral scanner 200 to obtain a three-dimensional image, and this is output as three-dimensional shape data.
  • the first oral scan process is performed at the place where the oral scanner 200 is installed (for example, a dental clinic).
  • the practitioner removes the portion of the plate 110 corresponding to the position where the implant is to be provided, and fixes the plate 110 to the practitioner's teeth.
  • the practitioner optically images the inside of the oral cavity to obtain a stereoscopic image.
  • the practitioner transmits the stereoscopic image as three-dimensional shape data to the processing device 190.
  • step S81 the processing device 190 obtains CT data from the CT device 120.
  • step S82 the processing apparatus 190 uses the CT data to generate a three-dimensional model of the tooth.
  • step S83 the processing apparatus 190 reads out the position of the CT marker 111 on the plate 110 that has been stored in advance, finds the CT marker 111 from the CT data, and records the position.
  • the processing device 190 aligns the position of the CT marker 111 stored in advance with the position of the CT marker 111 in the CT data. As a result, the positional relationship data between the CT data and the plate 110 is calculated.
  • the processing device 190 obtains the three-dimensional shape data from the oral scanner 200, finds the optical marker 113 from the three-dimensional shape data, and records the position. Then, the position of the optical marker 113 stored in advance and the position of the optical marker 113 in the three-dimensional shape data are aligned. As a result, the positional relationship data between the three-dimensional shape data and the plate 110 is calculated.
  • the processing device 190 uses the CT data, the positional relationship data between the plate 110, and the three-dimensional shape data and the positional relationship data between the plate 110 to obtain a CT image obtained by the CT device 120, and the oral scanner 200 The optical three-dimensional image obtained in the above is superimposed.
  • the user of the processing device 190 displays the image obtained in step S84.
  • the user of the processing device 190 displays the image obtained in step S84.
  • the dental technician or the like designs the position and shape of the implant according to the denture designed in step S84. In general, if there is a metal part in the oral cavity, the metal causes beam hardening, and an accurate CT image cannot be obtained.
  • the processing device 190 since the processing device 190 superimposes the optical three-dimensional image on the CT image, the portion where the metal component is located and its periphery are complemented by the optical three-dimensional image, and an accurate image is obtained. Can be done. Then, a dental technician or the like can design a denture and an implant more accurately based on an accurate image.
  • step S101 CT data, three-dimensional shape data, the position and shape of the denture designed in step S85, the position and shape of the implant designed in step S86, and the image obtained in step S84 are obtained by the dentist. It is input to the processing device 190.
  • step S102 the dentist determines the position of the implant based on the information input in step S101. Details will be described later as a design process.
  • step S103 the dentist executes the approach process and the cutting process described later. Then, the process ends.
  • the second oral scan process which is another embodiment of the first oral scan process, will be described with reference to FIG. 12.
  • the second oral scan process is executed in a dental laboratory or the like, like the first oral scan process.
  • a dental technician or the like removes a portion of the plate 110 corresponding to the position where the implant is to be provided, and fixes the plate 110 to the plaster model created in step S61.
  • a dental technician or the like optically images the plaster model and the plate 110 to obtain a stereoscopic image.
  • the dental technician or the like transmits the stereoscopic image as three-dimensional shape data to the processing device 190. As a result, dental technicians and the like can easily and surely obtain a stereoscopic image.
  • step S121 the dental technician or the like fixes the plate 110 from which the portion corresponding to the position where the implant is to be provided is removed to the plaster model created in step S61.
  • step S122 a dental technician or the like optically images the plaster model and the plate 110 to obtain three-dimensional shape data.
  • step S123 the dental technician or the like creates a denture on the three-dimensional shape data using CAD / CAM software. Then, the dental technician or the like transmits the created data to the processing device 190 as three-dimensional shape data.
  • dental technicians and the like can easily and surely obtain three-dimensional shape data with dentures.
  • the fourth oral scan process which is another embodiment of the first to third oral scan processes, will be described with reference to FIG.
  • the fourth oral scan process is executed in a dental laboratory or the like in the same manner as the first oral scan process.
  • the dental technician or the like creates a denture on the plaster model created in step S61.
  • the dental technician or the like removes the portion of the plate 110 corresponding to the position where the implant is to be provided, and fixes the plate 110 to the plaster model with dentures created in step S131.
  • a dental technician or the like optically images the plaster model and the plate 110 to obtain a stereoscopic image.
  • the dental technician or the like transmits the stereoscopic image as three-dimensional shape data to the processing device 190. As a result, dental technicians and the like can easily and surely obtain a stereoscopic image with a denture.
  • step S41 the processing apparatus 190 reads out the position of the CT marker 111 on the plate 110 which has been stored in advance.
  • step S42 the processing device 190 finds the CT marker 111 from the CT data obtained by photographing the plate 110 with the plate 110 attached to the tooth, and records the position.
  • step S43 the processing apparatus 190 aligns the position of the CT marker 111 read in step S41 with the position of the CT marker 111 found in step S42. As a result, the positional relationship data between the CT data and the plate 110 is calculated.
  • the practitioner inputs to the processing device any of the swing angles of 0 degrees, 30 degrees, 60 degrees, and 90 degrees formed by the fixed support portion 131 and the marker support portion 132.
  • the processing apparatus 190 first obtains the determinant obtained according to the swing angle input in step S44.
  • the processing apparatus 190 swings at an angle based on the positional relationship between the plate marker and the reference frame marker 135. Calculate the determinant obtained according to.
  • the processing device 190 multiplies the positional relationship data between the CT data and the plate 110 determined in step S43 by this determinant to calculate the positional relationship between the CT data and the reference frame 130. Then, the process ends.
  • the treatment process consists of a design process, an approach process, and a cutting process. First, the following will be described in order.
  • the design process is a process of determining the position of the implant based on CT data. First, the practitioner determines the position of the nerve 54 existing inside the bone based on the CT data. Then, the practitioner determines the position of the implant so as not to overlap with the position of the nerve 54 and in consideration of various circumstances. Then, the practitioner inputs the data of the positions of the nerve 54 and the implant into the processing device 190.
  • the approach process is a process for determining the approach angle of the drill blade 151 with respect to the bone.
  • the processing device 190 calculates the bones and teeth into which the implant is to be embedded, the predetermined implant implantation completion position 51, and the position of the nerve 54, and creates an image in which these are combined.
  • the display device 180 displays this image (see FIG. 16A). At this time, the embedding completion position 51 is displayed in red.
  • the practitioner advances the drill blade 151 into the oral cavity of the practitioner while referring to the image displayed on the display device 180, and temporarily applies the drill blade 151 to the position where the implant is to be provided.
  • the image pickup apparatus 140 continuously transmits the image obtained by photographing the reference frame marker 135 to the processing device 190, and the image pickup apparatus 170 captures the image obtained by photographing the drill marker 161. It is continuously transmitted to the processing device 190.
  • the processing device 190 calculates the position of the drill blade 151 in the oral cavity of the person to be treated using an image, and based on the obtained position, displays the position of the drill blade 151 with respect to the bone on the display device 180, and the tip of the drill blade 151. It is continuously displayed together with the virtual implant 300 virtually attached to the (see FIG. 16B).
  • the virtual implant 300 indicates an implantation completion prediction position that predicts the position where the implant is to be implanted, and is displayed in yellow.
  • the processing device 190 displays the position and angle of the drill blade 151 and the virtual implant 300 to be displayed on the display device 180 according to the change. (See FIGS. 16C and 16D).
  • the process proceeds to the next cutting process.
  • the cutting process is the process of actually making a hole in the bone of the person to be treated.
  • the practitioner operates the drill blade 151 and starts cutting while maintaining the state where the position and angle of the virtual implant 300 coincide with the embedding completion position 51 (see FIG. 16E). ).
  • the imaging devices 140 and 170, the processing device 190 and the display device 180 operate continuously, and the processing device 190 determines the position of the drill blade 151 that has entered the bone.
  • the current position 52 is continuously displayed in blue on the display device 180.
  • each position is continuously updated and displayed on the display device 180, when the current position 52 deviates from the position and angle determined by the approach process, the virtual implant 300 deviates from the embedding completion position 51 on the display device 180. Therefore, the practitioner who sees this can easily detect that if the cutting is continued at the current angle, a hole will be formed at a position deviated from the embedding completion position 51, and the practitioner should correct the approach angle to an appropriate angle. Can be done. Then, the practitioner cuts until the current position 52 coincides with the embedding completion position 51 (see FIG. 16 (F)), and completes the cutting process. When the current position 52 exceeds the embedding completion position 51, the drill blade 151 protrudes from the bottom of the embedding completion position 51 (see FIG.
  • the practitioner can easily detect that the current position 52 exceeds the embedding completion position 51, and can stop the cutting. According to the above, the practitioner can grasp the position and angle of the drill blade 151 while looking at the image displayed on the display device 180, and perform cutting while appropriately correcting the position and angle.
  • the number of plate markers is not limited to seven, and may be multiple. Further, the drill marker 161 may be either a material that reflects infrared rays or an infrared light emitting diode (IR / LED).
  • IR / LED infrared light emitting diode
  • the swing angle is not limited to the angle range from 0 degrees to 90 degrees, or 0 degrees, 30 degrees, 60 degrees and 90 degrees, and may be fixed in other angle ranges or angles other than these.
  • processing device 190 has been described as one, it may be installed separately in the dental laboratory and as the treatment support device in the dental clinic.
  • the object to be placed in the oral cavity of the subject is not limited to the implant, and may be the subject's own teeth. That is, the present invention can also be applied to tooth transplant navigation.
  • the shape of the tooth to be transplanted by the subject is displayed on the display device 180.
  • the shape of the tooth to be transplanted by the subject is copied and displayed on the display device 180. The shape of the tooth is different for each tooth and is more complicated than the implant.
  • the practitioner cuts the bone of the transplant destination according to the display of the display device 180 after making the tooth of the transplant source immediately come out (dislocated state). As a result, the tooth of the transplant source can be transplanted quickly, so that the success rate of tooth transplantation can be increased.
  • the system that supports the embedding of the object to be embedded has been described above by using both the three-dimensional shape data obtained by the CT device 120 and the three-dimensional shape data obtained by the oral scanner 200.
  • the CT device 120 When implanting an object to be implanted such as an implant into the oral cavity of the treated person, it is necessary to cut a part of the bone of the treated person. Therefore, the CT device 120 has a three-dimensional shape including the bone of the treated person. Data is needed.
  • the abutment tooth formation performed to install a single full crown or bridge on the leaf of the practitioner, the data up to the bone of the practitioner is not required. Therefore, in forming the abutment tooth, only the three-dimensional shape data obtained by the oral scanner 200 may be used. This case will be described below.
  • FIG. 17 (a)-(e) are diagrams for explaining the abutment tooth forming process.
  • FIG. 17A is a diagram showing a bridge 400 and an abutment tooth 500.
  • the practitioner cuts a part of the practitioner's teeth in order to fit the bridge 400 into the practitioner's teeth.
  • FIG. 17B is a diagram showing three-dimensional shape data of the oral surface of the treated person reconstructed from the data of the oral scanner 200, and shows an image displayed on the display device 180.
  • the practitioner first photographs the inside of the practitioner's oral cavity with an oral scanner 200 and generates three-dimensional shape data.
  • FIG. 17C is a diagram showing a design for forming abutment teeth, and corresponds to the design process in FIG.
  • the practitioner determines the shape of the abutment tooth 500 in consideration of the properties of the bridge 400 and the crown used in the treatment. Then, the practitioner inputs the determined shape of the abutment tooth 500 into the processing device 190.
  • the shape of the abutment tooth 500 determined by the practitioner is displayed with a first attribute (for example, red) different from the others.
  • FIG. 17 (d) is a diagram corresponding to the cutting process in FIG.
  • the imaging devices 140 and 170, the processing device 190, and the display device 180 operate continuously, and the processing device 190 sets the position of the drill blade 151 approaching the tooth to be the abutment tooth 500 as the current position 52 and has a second attribute. (For example, blue) is continuously displayed on the display device 180. Since the shape of the abutment tooth 500 determined by the practitioner is displayed by the first attribute, the practitioner operates the drill blade 151 while observing the display of the display device 180, and the abutment tooth determined by the practitioner. It can be cut to a shape of 500.
  • FIG. 17 (e) is a diagram showing a state in which the bridge 400 is attached to the abutment tooth 500.
  • the practitioner's treatment support system 100 can also be used as training for the practitioner's abutment tooth formation. ..
  • each member shown in this specification and in the figure. And the quantity is an example, and their size and shape. And not limited to quantity.
  • the material of each member is an example, and is not limited to these materials.
  • Treatment support system 110 Plate 111 CT marker 112 Stent 113 Optical marker 120 CT device 130 Reference frame 131 Fixed support 132 Marker support 133 Hinge 134 Lever 135 Reference frame marker 140 Imaging device 150 Drill 151 Drill blade 160 Drill frame 161 Marker for drill 170 Imaging device 180 Display device 190 Processing device 200 Oral scanner 300 Virtual implant

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Abstract

ＣＴ装置１２０は、被施術者の上顎から下顎の全体又は一部を断層撮影してＣＴデータ（撮像データ）を出力するいわゆるＣＴスキャン装置である。口腔スキャナ２００は、プレート１１０を歯に固定した状態で、口腔の内部を光学的に撮像して立体像を得、これを三次元形状データとして出力する装置である。処理装置１９０は、プレート１１０を歯に装着した状態で撮影して得られたＣＴデータ及び三次元形状データと、プレート用マーカーと基準フレーム用マーカーとの位置関係とに基づいて、歯と基準フレーム用マーカーとの位置関係を算出する。

Description

施術支援システム及び位置合わせ装置
　本発明は、インプラント等の埋込対象物の設置を支援する施術支援システム及び位置合わせ装置に関する。
　インプラントや移植ドナー対象歯牙等の埋込対象物を設置する際に、予め撮影した設計画像に現在のドリル刃の位置を重ねて表示する施術支援システムが知られている。設計画像を撮影する際には、設計用のドリル刃を石膏モデル上に置いて、インプラントや移植ドナー対象歯牙を埋め込むために切削すべき穴の深さや形状を決定する（特許文献１）。
国際公開第２０１８／０８８１４６号パンフレット
　しかし、インプラントの穴を切削する時とは異なるドリル刃を使用すると、ドリル刃を設計時と切削時とで交換しなければならず、煩雑である。また、実際の切削時に現在のドリル刃の角度や位置を施術者が正確に把握できないおそれがあった。
　本発明は、これらの課題に鑑みてなされたものであり、インプラントを設置する穴を正確に設けることができるように施術者の支援を行う施術支援システム及び位置合わせ装置を得ることを目的とする。
　本願第１の発明による施術支援システムは、歯に装着され、プレート用マーカーを有するプレートと、プレートが歯に装着された状態を撮像し撮像データを出力する撮像部と、プレートが歯に装着された状態で口腔内の三次元形状を取得して三次元形状データを出力する口腔スキャナと、撮像データ及び三次元形状データに基づいて、埋込対象物の埋め込み完了位置を算出する処理装置とを備える。
　撮像部はＣＴ装置であって、撮像データはＣＴデータであることが好ましい。
　口腔スキャナは光学三次元スキャナであることが好ましい。
　処理装置は、撮像データに含まれるプレート用マーカーの位置と、三次元形状データに含まれるプレート用マーカーの位置とに基づいて、口腔内の三次元形状データを作成することが好ましい。
　施術支援システムは、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プレートから口腔外に延びるように取り付けられ、基準フレーム用マーカーを有する基準フレームと、ドリル用マーカー及び基準フレーム用マーカーを撮影してマーカー画像データを出力する撮像装置と、マーカー画像データ及び三次元形状データに基づいて、現在のドリル刃の位置に対応する埋込対象物の埋め込み完了予測位置と、現在のドリル刃の位置に対応する埋込対象物の現在位置を算出する処理装置と、埋込対象物が埋め込まれる骨及び歯を表示し、予め決定した埋込対象物の埋め込み完了位置を第１の属性で表示し、埋め込み完了予測位置を第２の属性で表示し、現在位置を第３の属性で表示する表示装置とを備えることが好ましい。
　施術支援システムは、骨の内部に存在する神経を表示することが好ましい。
　施術支援システムは、神経と、現在のドリル刃の先端位置との距離を表示することが好ましい。
　施術支援システムは、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ことが好ましい。
　施術支援システムは、骨、埋め込み完了位置、埋め込み完了予測位置、及び現在位置を、３つの異なる方向から見た画像を表示することが好ましい。
　本願第２の発明による施術支援システムは、歯に装着され、プレート用マーカーを有するプレートと、プレートが歯に装着された状態を撮像し撮像データを出力する撮像部と、プレートが歯に装着された状態で口腔内の三次元形状を取得して三次元形状データを出力する口腔スキャナと、プレートから口腔外に延びるようにプレートに取り付けられ、基準フレーム用マーカーを有する基準フレームと、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、プレート用マーカーと基準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、ドリル用マーカー及び基準フレーム用マーカーとを撮影してマーカー画像データを出力する撮像装置と、埋込対象物が埋め込まれる骨及び歯を表示する表示装置とを備え、処理装置は、撮像データと、三次元形状データと、プレート用マーカーと基準フレーム用マーカーとの位置関係と、マーカー画像データに基づいて、歯と基準フレーム用マーカーとの位置関係を算出し、かつ現在のドリル刃の位置に対応する埋込対象物の埋め込み完了予測位置と、現在のドリル刃の位置に対応する埋込対象物の現在位置を算出し、表示装置は、埋込対象物が埋め込まれる骨及び歯を表示し、予め決定した埋込対象物の埋め込み完了位置を第１の属性で表示し、埋め込み完了予測位置を第２の属性で表示し、現在位置を第３の属性で表示する。
　本願第３の発明による位置合わせ装置は、歯に装着され、プレート用マーカーを有するプレートと、プレートが歯に装着された状態を撮像し撮像データを出力する撮像部と、プレートが歯に装着された状態で口腔内の三次元形状を取得して三次元形状データを出力する口腔スキャナと、プレートから口腔外に延びるようにプレートに取り付けられ、基準フレーム用マーカーを有する基準フレームと、基準フレーム用マーカーを撮影する撮像装置と、プレート用マーカーと基準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、処理装置は、撮像データと、三次元形状データと、プレート用マーカーと基準フレーム用マーカーとの位置関係とに基づいて、歯と基準フレーム用マーカーとの位置関係を算出する。
　本発明によれば、埋込対象物を設置する穴を正確に設けることができるように施術者の支援を行う施術支援システム及び位置合わせ装置を得る。
本発明の一実施形態によるシステムを概略的に示す図である。 プレートの平面図である。 プレートと基準フレームとを示す図である。 歯に固定されたプレートと基準フレームとを示す図である。 ドリルとドリル用フレームとを示す図である。 表示装置に表示される画像を概略的に示す図である。 ＣＴ処理を示すフローチャートである。 第１の口腔スキャン処理を示すフローチャートである。 インプラントの位置を設計する処理を示すフローチャートである。 インプラントの位置を設計する処理を示すフローチャートである。 インプラントを施術する処理を示すフローチャートである。 第２の口腔スキャン処理を示すフローチャートである。 第３の口腔スキャン処理を示すフローチャートである。 第４の口腔スキャン処理を示すフローチャートである。 フレーム位置算出処理を示すフローチャートである。 表示装置に表示される画像を概略的に示す図である。 支台歯形成処理を説明するための図である。
　以下、図を参照して、本発明の一実施形態である施術支援システム１００について説明する。以下、埋込対象物がインプラントであることを前提として説明する。
　図１を参照すると、施術支援システム１００は、プレート１１０と、ＣＴ装置１２０と、基準フレーム１３０と、ドリル１５０と、ドリル用フレーム１６０と、撮像装置１４０、１７０と、表示装置１８０と、処理装置１９０と、口腔スキャナ２００とを主に備える。
　図１から４を参照すると、プレート１１０は、歯列に沿った略Ｕ字形状を有し、ステント１１２に固定されている。プレート１１０の内部には、例えばチタンの球から成る７つのＣＴマーカー１１１が埋め込まれる。プレート１１０の表面には、光反射率が高い塗料から成る光学マーカー１１３が設けられる。プレート１１０におけるＣＴマーカー１１１及び光学マーカー１１３の位置は予め精密に決定され、処理装置に記憶される。ＣＴマーカー１１１及び光学マーカー１１３がプレート用マーカーを成す。そして、プレートは、被施術者の歯の形状に合うように作成されたステント１１２を介して被施術者の歯に装着される。
　図１を参照すると、ＣＴ装置１２０は、被施術者の上顎から下顎の全体又は一部を断層撮影してＣＴデータ（撮像データ）を出力するいわゆるＣＴスキャン装置（撮像部）である。インプラントの穴を切削する前に、ステント１１２を介して被施術者の歯にプレート１１０を固定したのち、プレート１１０とともに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。撮影により得られたＣＴデータは処理装置１９０に送信される。
　口腔スキャナ２００は、プレート１１０をステント１１２を用いて歯に固定した状態で、口腔の内部を光学的に撮像して立体像を得、これを三次元形状データとして出力する光学三次元スキャナである。口腔スキャナ２００は、インプラントの穴を切削する前に、ステント１１２を介して被施術者の歯にプレート１１０を固定したのち、プレート１１０とともに被施術者の上顎から下顎の全体又は一部を撮影する。このとき、プレート１１０は、インプラントを設ける位置に対応する部位が除去されている。口腔スキャナ２００の撮影により得られた三次元形状データは処理装置１９０に送信される。
　図１から４を参照すると、基準フレーム１３０は、プレート１１０から口腔外に延びるように取り付けられる固定支持部１３１と、固定支持部から延びるマーカー支持部１３２とを主に備える。固定支持部１３１と、マーカー支持部１３２とは、互いに揺動可能となるようにヒンジ１３３を介して接続される。固定支持部１３１とマーカー支持部１３２とが成す揺動角度は、０度から９０度までの角度範囲であって、ヒンジ１３３に取り付けられたレバー１３４を固定位置に置くことで、０度、３０度、６０度及び９０度で固定可能である。基準フレーム１３０は、プレート１１０と図示されないアタッチメントを介して強固に接続される。これにより、プレート１１０と基準フレーム１３０との位置関係は、揺動角度に応じて決定される値となる。なお、レバー１３４を用いて固定可能な角度は一例であり、他の角度であってもよい。
　マーカー支持部１３２は、先端から四方に延びるアームを備え、アームの先端に円盤形状の基準フレーム用マーカー１３５が取り付けられる。基準フレーム用マーカー１３５は、赤外線を反射する素材から成る。
　図１及び図５を参照すると、ドリル１５０は先端部にドリル刃１５１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１６０が着脱可能に取り付けられる。ドリル用フレーム１６０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１６１が取り付けられる。ドリル用マーカー１６１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。
　図１を参照すると、撮像装置１４０、１７０はステレオ赤外線カメラであって、撮像装置１４０は、基準フレーム用マーカー１３５を撮影して得られた画像を処理装置１９０に送信し、撮像装置１７０は、ドリル用マーカー１６１を撮影して得られた画像を処理装置１９０に送信する。
　処理装置１９０は、図示されない演算装置と記憶装置とを備え、ＣＴ装置１２０、撮像装置１４０、１７０、表示装置１８０、及び口腔スキャナ２００に接続される。また、処理装置１９０は、７つのプレート用マーカー相互の位置関係及びプレート用マーカーと基準フレーム用マーカー１３５との位置関係を予め記憶する。
　処理装置１９０は、撮像装置１４０、１７０からのデータに基づいて、現在のドリル刃１５１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、現在のドリル刃１５１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１９０は、プレート１１０を歯に装着した状態で撮影して得られたＣＴデータ及び三次元形状データと、ＣＴマーカー１１１と基準フレーム用マーカー１３５との位置関係と、ドリル用マーカー１６１及び基準フレーム用マーカー１３５との位置関係に基づいて、歯と基準フレーム用マーカー１３５との位置関係を算出し、かつ現在のドリル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、現在のドリルの位置に対応するインプラントの現在位置を算出する。
　また、処理装置１９０は、設計時に、予め決定したインプラントの埋め込み完了位置と、骨の内部に存在する神経の位置とを記憶し、切削時に、現在のドリル刃１５１の先端位置と神経との距離、及び埋め込み完了位置における最深部と、現在のドリル刃１５１の先端位置との距離を算出する。
　あるいは、処理装置１９０は、プレート１１０を歯に装着した状態で撮影して得られたＣＴデータ及び三次元形状データと、プレート用マーカーと基準フレーム用マーカー１３５との位置関係とに基づいて、歯と基準フレーム用マーカー１３５との位置関係を算出する。これをフレーム位置算出処理という。
　表示装置１８０は、処理装置１９０から受信した信号に応じて、ＣＴデータ及び三次元形状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６を用いて、表示装置１８０に示される画像について説明する。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（ＭＲＰ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。表示装置１８０は、多断面再構成像及び３Ｄレンダリング画像を、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７を用いて、ＣＴ装置１２０を用いて、被施術者の上顎から下顎の全体又は一部を断層撮影してＣＴデータを出力するＣＴ処理について説明する。ＣＴ処理はＣＴ装置１２０の設置場所（例えば、歯科医院）において実行される。まず、ステップＳ６１において、施術者は、インプラントを設置する歯の歯型をとり、石膏モデルを作成し、石膏モデルを用いてステント１１２を作成する。次のステップＳ６２では、施術者は、ステント１１２をプレート１１０に取り付ける。そして、次のステップＳ６３では、プレート１１０を被施術者の歯に固定する。次のステップＳ６４では、施術者は、プレート１１０とともに被施術者の上顎から下顎の全体又は一部を断層撮影して、ＣＴデータを得る。ステップＳ６５では、施術者は、ＣＴデータを処理装置１９０に送信する。
　次に、図８を用いて、口腔スキャナ２００を用いて、口腔の内部を光学的に撮像して立体像を得、これを三次元形状データとして出力する第１の口腔スキャン処理について説明する。第１の口腔スキャン処理は口腔スキャナ２００の設置場所（例えば、歯科医院）において実行される。まず、ステップＳ７１において、施術者は、プレート１１０において、インプラントを設ける位置に対応する部位を除去し、プレート１１０を被施術者の歯に固定する。次のステップＳ７２では、施術者は、口腔の内部を光学的に撮像して立体像を得る。次のステップＳ７３では、施術者は、立体像を三次元形状データとして処理装置１９０に送信する。
　次に、図９及び図１０を用いて、ＣＴデータ及び三次元形状データを用いてインプラントの位置を設計する処理について説明する。この処理は処理装置１９０を用いて、処理装置１９０の設置場所（例えば、歯科技工所）において実行される。まず、ステップＳ８１において、処理装置１９０は、ＣＴ装置１２０からＣＴデータを得る。次のステップＳ８２において、処理装置１９０は、ＣＴデータを用いて歯の三次元モデルを生成する。次のステップＳ８３では、処理装置１９０は、予め記憶済みであるプレート１１０におけるＣＴマーカー１１１の位置を読み出し、ＣＴデータからＣＴマーカー１１１を見つけ、位置を記録する。そして、処理装置１９０は、予め記憶済みであるＣＴマーカー１１１の位置とＣＴデータにおけるＣＴマーカー１１１の位置との位置合わせを行う。これにより、ＣＴデータとプレート１１０との位置関係データが算出される。次のステップＳ８４では、処理装置１９０は、口腔スキャナ２００から三次元形状データを得て、三次元形状データから光学マーカー１１３を見つけ、位置を記録する。そして、予め記憶済みである光学マーカー１１３の位置と三次元形状データにおける光学マーカー１１３の位置との位置合わせを行う。これにより、三次元形状データとプレート１１０との位置関係データが算出される。そして、処理装置１９０は、ＣＴデータとプレート１１０との位置関係データと、三次元形状データとプレート１１０との位置関係データとを用いて、ＣＴ装置１２０により得られたＣＴ画像に、口腔スキャナ２００により得られた光学三次元像を重畳する。
　次のステップＳ８５では、処理装置１９０の使用者（例えば、歯科技工士。以下、処理装置１９０の使用者を、「歯科技工士等」と記載する。）は、ステップＳ８４で得られた画像を参照して義歯の位置及び形状を設計する。次のステップＳ８６では、歯科技工士等は、ステップＳ８４で設計した義歯に応じて、インプラントの位置及び形状を設計する。一般に、口腔内に金属製の部品があると、金属によってビームハードニングが生じ、正確なＣＴ画像を得ることができない。しかしながら、本実施形態によれば、処理装置１９０がＣＴ画像に光学三次元画像を重畳するため、金属製の部品がある部位及びその周辺が光学三次元画像により補完され、正確な画像を得ることができる。そして、歯科技工士等は、正確な画像に基づいて義歯及びインプラントをより正確に設計することができる。
　次に、図１１を用いて、ステップＳ８６で設計されたインプラントの位置及び形状を用いて、インプラントを施術する処理について説明する。この処理は、上述したインプラントの位置を設計する処理に用いた処理装置１９０と同様の機能を持つ処理装置１９０を用いて、歯科医師によって歯科医院等において実行される。まず、ステップＳ１０１において、歯科医師により、ＣＴデータ、三次元形状データ、ステップＳ８５で設計された義歯の位置及び形状、ステップＳ８６で設計されたインプラントの位置及び形状、ステップＳ８４で得られた画像が処理装置１９０に入力される。次のステップＳ１０２では、ステップＳ１０１において入力された情報に基づいて、歯科医師がインプラントの位置を決定する。詳細は、設計処理として後述される。次のステップＳ１０３では、歯科医師は、後述されるアプローチ処理及び切削処理を実行する。そして、処理が終了する。
　次に、図１２を用いて、第１の口腔スキャン処理の他の実施形態である第２の口腔スキャン処理について説明する。第２の口腔スキャン処理は、第１の口腔スキャン処理と同様に、歯科技工所等において実行される。まず、ステップＳ１１１において、歯科技工士等は、プレート１１０において、インプラントを設ける位置に対応する部位を除去し、ステップＳ６１で作成された石膏モデルにプレート１１０を固定する。次のステップＳ１１２では、歯科技工士等は、石膏モデルとプレート１１０とを光学的に撮像して立体像を得る。次のステップＳ１１３では、歯科技工士等は、立体像を三次元形状データとして処理装置１９０に送信する。これにより、歯科技工士等は、容易かつ確実に立体像を得ることができる。
　次に、図１３を用いて、第１及び第２の口腔スキャン処理の他の実施形態である第３の口腔スキャン処理について説明する。第３の口腔スキャン処理は、第１の口腔スキャン処理と同様に、歯科技工所等において実行される。まず、ステップＳ１２１において、歯科技工士等は、インプラントを設ける位置に対応する部位を除去されたプレート１１０を、ステップＳ６１で作成された石膏モデルに固定する。次のステップＳ１２２では、歯科技工士等は、石膏モデルとプレート１１０とを光学的に撮像して三次元形状データを得る。次のステップＳ１２３では、歯科技工士等は、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアを用いて、三次元形状データ上に義歯を作成する。そして、歯科技工士等は、作成されたデータを三次元形状データとして処理装置１９０に送信する。これにより、歯科技工士等は、容易かつ確実に義歯付きの三次元形状データを得ることができる。
　次に、図１４を用いて、第１から第３の口腔スキャン処理の他の実施形態である第４の口腔スキャン処理について説明する。第４の口腔スキャン処理は、第１の口腔スキャン処理と同様に、歯科技工所等において実行される。まず、ステップＳ１３１において、歯科技工士等は、ステップＳ６１で作成された石膏モデルに義歯を作成する。次のステップＳ１３２において、歯科技工士等は、プレート１１０において、インプラントを設ける位置に対応する部位を除去し、ステップＳ１３１で作成された義歯付きの石膏モデルにプレート１１０を固定する。次のステップＳ１３３では、歯科技工士等は、石膏モデルとプレート１１０とを光学的に撮像して立体像を得る。次のステップＳ１３４では、歯科技工士等は、立体像を三次元形状データとして処理装置１９０に送信する。これにより、歯科技工士等は、容易かつ確実に義歯付きの立体像を得ることができる。
　次に、図１５を用いて、フレーム位置算出処理について説明する。ステップＳ４１において、処理装置１９０は、予め記憶済みである、プレート１１０におけるＣＴマーカー１１１の位置を読み出す。次にステップＳ４２において、処理装置１９０は、プレート１１０を歯に装着した状態で撮影して得られたＣＴデータから、ＣＴマーカー１１１を見つけ、位置を記録する。次のステップＳ４３において、処理装置１９０は、ステップＳ４１において読み出したＣＴマーカー１１１の位置と、ステップＳ４２において見つけたＣＴマーカー１１１の位置との位置合わせを行う。これにより、ＣＴデータとプレート１１０との位置関係データが算出される。次のステップＳ４４では、施術者が、固定支持部１３１とマーカー支持部１３２とが成している０度、３０度、６０度及び９０度のいずれかの揺動角度を処理装置に入力する。次のステップＳ４５では、処理装置１９０は、まず、ステップＳ４４において入力された揺動角度に応じて求められる行列式を求める。ここで前述のように、プレート１１０と基準フレーム１３０との位置関係は既知の値であるから、処理装置１９０は、プレート用マーカーと基準フレーム用マーカー１３５との位置関係とに基づいて揺動角度に応じて求められる行列式を算出する。そして、処理装置１９０は、ステップＳ４３において決定されたＣＴデータとプレート１１０との位置関係データに、この行列式を乗じて、ＣＴデータと基準フレーム１３０との位置関係を演算する。そして、処理を終了する。
　次に、図１６を用いて、施術支援システム１００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。まず、以下、順に説明する。
　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、施術者は、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、施術者は、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、施術者は、神経５４及びインプラントの位置のデータを処理装置１９０に入力する。
　アプローチ処理は、骨に対するドリル刃１５１の進入角度を決定する処理である。まず、処理装置１９０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、表示装置１８０がこの画像を表示する（図１６（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、表示装置１８０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１５１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１５１を仮当てする。このとき、撮像装置１４０は、基準フレーム用マーカー１３５を撮影して得られた画像を処理装置１９０に連続的に送信し、撮像装置１７０は、ドリル用マーカー１６１を撮影して得られた画像を処理装置１９０に連続的に送信する。処理装置１９０は画像を用いて被施術者の口腔内におけるドリル刃１５１の位置を演算し、求められた位置に基づいて、表示装置１８０に骨に対するドリル刃１５１の位置を、ドリル刃１５１の先端に仮想的に付加した仮想インプラント３００とともに連続的に表示させる（図１６（Ｂ）参照）。仮想インプラント３００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１５１の位置や角度を変えると、処理装置１９０は、変化に応じて表示装置１８０に表示させるドリル刃１５１及び仮想インプラント３００の位置や角度を変更する（図１６（Ｃ）、（Ｄ）参照）。仮想インプラント３００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３００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１５１を動作させ、切削を開始する（図１６（Ｅ）参照）。この処理においても、アプローチ処理と同様に、撮像装置１４０、１７０、処理装置１９０及び表示装置１８０が連続的に動作し、処理装置１９０は、骨内部に進入しているドリル刃１５１の位置を、現在位置５２として青色で表示装置１８０に連続的に表示させる。各位置が連続的に更新されて表示装置１８０に表示されるため、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、表示装置１８０において、仮想インプラント３００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１６（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１５１が突出する（図１６（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、表示装置１８０に表示された画像を見ながら、ドリル刃１５１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。
　なお、プレート用マーカーの数は７つに限定されず、複数であればよい。また、ドリル用マーカー１６１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）のいずれか一方であってもよい。
　揺動角度は、０度から９０度までの角度範囲、あるいは０度、３０度、６０度及び９０度に限定されず、これ以外の角度範囲、あるいはこれら以外の角度で固定されてもよい。
　なお、処理装置１９０は１つのものとして説明したが、歯科技工所に１台、歯科医院に施術支援装置として分けて設置されてもよい。
　以上、被施術者の口腔内にインプラントを埋め込む設置する場合を前提として主に説明した。上述したように、被施術者の口腔内に設置する対象はインプラントに限られず、被施術者自身の歯牙であってもよい。すなわち、本発明は歯牙移植ナビゲーションにも適用できる。この場合、図１６において、仮想インプラント３００に替えて、被施術者の移植対象の歯牙の形が表示装置１８０に表示されている。また、インプラントの埋め込み完了位置５１に替えて、被施術者の移植対象の歯牙の形がコピーされて表示装置１８０に表示されている。歯牙の形状は歯牙毎に異なり、また、インプラントよりも複雑な形状である。施術者は、移植元の歯牙をすぐ抜ける状態（脱臼状態）にした後、表示装置１８０の表示にしたがって移植先の骨を切削しておく。これにより、移植元の歯牙が迅速に移植することができるため、歯牙移植の成功率を高めることができる。
　以上、ＣＴ装置１２０で得られた三次元形状データと、口腔スキャナ２００で得られた三次元形状データとの両者を用いて、埋込対象物の埋込を支援するシステムについて説明した。インプラント等の埋込対象物を被施術者の口腔内に埋め込む場合には、被施術者の骨の一部を切削する必要があるため、ＣＴ装置１２０で被施術者の骨を含む三次元形状データが必要となる。これに対し、単体のフルクラウン又はブリッジを被施術者の葉に設置するために行われる支台歯形成においては、施術者の骨まで撮像されているデータは不要である。このため、支台歯形成においては、口腔スキャナ２００で得られた三次元形状データのみを用いてもよい。以下この場合について説明する。
　図１７（ａ）－（ｅ）は、支台歯形成処理を説明するための図である。具体的に、図１７（ａ）は、ブリッジ４００と支台歯５００とを示す図である。図１７（ａ）に示すように、支台歯形成処理では、被施術者の歯にブリッジ４００をはめ込むために、施術者が被施術者の歯の一部を切削する。
　図１７（ｂ）は、口腔スキャナ２００のデータから再構築した被施術者の口腔表面の三次元形状データを示す図であり、表示装置１８０に表示される映像を示している。施術者は、まず、被施術者の口腔内を口腔スキャナ２００で撮影し、三次元形状データを生成する。
　図１７（ｃ）は、支台歯形成のための設計を示す図であり、図１６における設計処理に相当する。図１７（ｃ）に示すように、施術者は、施術に用いるブリッジ４００やクラウンの性質を考慮して、支台歯５００の形状を決定する。そして、施術者は、決定した支台歯５００の形状を処理装置１９０に入力する。表示装置１８０において、施術者が決定した支台歯５００の形状は、それ以外とは異なる第１の属性（例えば、赤色）で表示する。
　図１７（ｄ）は、図１６における切削処理に相当する図である。撮像装置１４０、１７０、処理装置１９０及び表示装置１８０が連続的に動作し、処理装置１９０は、支台歯５００とすべき歯に近づくドリル刃１５１の位置を、現在位置５２として第２の属性（例えば青色）で表示装置１８０に連続的に表示させる。施術者が決定した支台歯５００の形状は、第１の属性で表示されているため、施術者は、表示装置１８０の表示を見ながらドリル刃１５１を操作し、歯が決定した支台歯５００の形状となるまで切削することができる。
　図１７（ｅ）は、支台歯５００にブリッジ４００を取り付けた状態を示す図である。被施術者の実際の歯に替えて施術者の歯の石膏模型を用いることにより、実施の形態に係る施術支援システム１００は、施術者の支台歯形成のためのトレーニングとして使用することもできる。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果をあわせ持つ。
　なお、本明細書及び図中に示した各部材の大きさ、形状。及び数量は例示であって、これらの大きさ、形状。及び数量に限定されない。また、各部材の素材は例示であって、これらの素材に限定されない。
　ここに付随する図面を参照して本発明の実施形態が説明されたが、記載された発明の範囲と精神から逸脱することなく、変形が各部の構造と関係に施されることは、当業者にとって自明である。
　１００　施術支援システム
　１１０　プレート
　１１１　ＣＴマーカー
　１１２　ステント
　１１３　光学マーカー
　１２０　ＣＴ装置
　１３０　基準フレーム
　１３１　固定支持部
　１３２　マーカー支持部
　１３３　ヒンジ
　１３４　レバー
　１３５　基準フレーム用マーカー
　１４０　撮像装置
　１５０　ドリル
　１５１　ドリル刃
　１６０　ドリル用フレーム
　１６１　ドリル用マーカー
　１７０　撮像装置
　１８０　表示装置
　１９０　処理装置
　２００　口腔スキャナ
　３００　仮想インプラント

Claims (11)

  1. 　歯に装着され、プレート用マーカーを有するプレートと、
    　前記プレートが歯に装着された状態を撮像し撮像データを出力する撮像部と、
    　前記プレートが歯に装着された状態で口腔内の三次元形状を取得して三次元形状データを出力する口腔スキャナと、
    　前記撮像データ及び前記三次元形状データに基づいて、埋込対象物の埋め込み完了位置を算出する処理装置と、
    　を備える施術支援システム。
  2. 　前記撮像部はＣＴ装置であって、前記撮像データはＣＴデータである請求項１に記載の施術支援システム。
  3. 　前記口腔スキャナは光学三次元スキャナである請求項１又は２に記載の施術支援システム。
  4. 　前記処理装置は、前記撮像データに含まれる前記プレート用マーカーの位置と、前記三次元形状データに含まれる前記プレート用マーカーの位置とに基づいて、口腔内の三次元形状データを作成する請求項１から３のいずれかに記載の施術支援システム。
  5. 　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プレートから口腔外に延びるように取り付けられ、基準フレーム用マーカーを有する基準フレームと、
    　前記ドリル用マーカー及び前記基準フレーム用マーカーを撮影してマーカー画像データを出力する撮像装置と、
    　前記マーカー画像データ及び前記三次元形状データに基づいて、現在の前記ドリル刃の位置に対応する埋込対象物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埋込対象物の現在位置を算出する処理装置と、
    　埋込対象物が埋め込まれる骨及び歯を表示し、予め決定した埋込対象物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、
    　を備える請求項４に記載の施術支援システム。
  6. 　前記骨の内部に存在する神経を表示する請求項５に記載の施術支援システム。
  7. 　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請求項６に記載の施術支援システム。
  8. 　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請求項６又は７に記載の施術支援システム。
  9. 　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請求項５から８のいずれかに記載の施術支援システム。
  10. 　歯に装着され、プレート用マーカーを有するプレートと、
    　前記プレートが歯に装着された状態を撮像し撮像データを出力する撮像部と、
    　前記プレートが歯に装着された状態で口腔内の三次元形状を取得して三次元形状データを出力する口腔スキャナと、
    　前記プレートから口腔外に延びるように前記プレートに取り付けられ、基準フレーム用マーカーを有する基準フレームと、
    　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、
    　前記プレート用マーカーと前記基準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、
    　前記ドリル用マーカー及び前記基準フレーム用マーカーを撮影してマーカー画像データを出力する撮像装置と、
    　埋込対象物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、前記撮像データと、前記三次元形状データと、前記プレート用マーカーと前記基準フレーム用マーカーとの位置関係と、前記マーカー画像データに基づいて、前記歯と前記基準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埋込対象物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埋込対象物の現在位置を算出し、
    　前記表示装置は、埋込対象物が埋め込まれる骨及び歯を表示し、予め決定した埋込対象物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。
  11. 　歯に装着され、プレート用マーカーを有するプレートと、
    　前記プレートが歯に装着された状態を撮像し撮像データを出力する撮像部と、
    　前記プレートが歯に装着された状態で口腔内の三次元形状を取得して三次元形状データを出力する口腔スキャナと、
    　前記プレートから口腔外に延びるように前記プレートに取り付けられ、基準フレーム用マーカーを有する基準フレームと、
    　前記基準フレーム用マーカーを撮影する撮像装置と、
    　前記プレート用マーカーと前記基準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、前記撮像データと、前記三次元形状データと、前記プレート用マーカーと前記基準フレーム用マーカーとの位置関係とに基づいて、前記歯と前記基準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。
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