JP6377617B2 - 改善された外科用テンプレート - Google Patents
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Description
1.歯科医は患者を診察し、患者の口腔状況のX線画像またはスキャンデータを取得する。
2.口腔状況の印象を取り、それを使用して患者の顎骨および歯の石膏模型を作製する。
3.望ましい補綴物の位置、大きさ、および形状をモデリングする歯セットアップが石膏模型上で形成され、次いで患者に装着される。次いでそれは患者の口腔状況および臨床上の要求に合致するように調整かつ最適化される。
4.歯セットアップに基づいて、X線撮影ガイドが作製される。X線撮影ガイドはX線不透過マーカを含み、患者に装着するように構成される。バイトインデックスも形成され、それはX線撮影ガイドと患者の反対側の顎との間に装着され、患者の口内の正確な位置にX線撮影ガイドを保持する。
5.次いで二重スキャン手順を用いて、患者の口腔状況が撮像される。患者は最初に、X線撮影ガイドおよびバイトインデックスを所定の位置に装着した状態で、CTスキャナを用いてスキャンされる。次いでX線撮影ガイドだけがスキャンされる。最初のスキャンから、患者のコンピュータモデルが生成される。2回目のスキャンから、X線撮影ガイドのコンピュータモデルが生成される。次いで、両方のモデルは、X線不透過マーカにより結果的に得られたCTデータ内の標識点を用いて、相互に位置合わせされる。これは、骨および神経構造を示すCTデータと並んで、軟組織の表面輪郭(すなわちX線撮影ガイドの凹表面)を含め、患者の口腔状況の詳細な表現をコンピュータ上に提示することを可能にする。
6.インプラントの位置および向きは、患者の口腔状況のコンピュータ表現(表面の詳細およびCTデータを含む)を用いて計画される。同様に、必要なアンカーピンがあればその位置もこの段階で計画される。
7.X線撮影ガイドと同一形状を有するが、計画されたインプラントおよびアンカーピンの位置にドリル孔を含む、歯科スプリント(この場合、外科用テンプレートとしても知られる)が作製される。各ドリル孔に金属スリーブが設けられる。
8.歯科スプリントは患者の口に配置され、患者の顎骨の穿孔および歯科インプラントの配置を案内するために使用される。
患者の口腔状況の表面は典型的には、頬側、咬合面側、および舌側の軟組織および歯を含む、患者の上または下の咬合歯列弓である。
患者の口腔状況の3D表面データから仮想外科用テンプレートモデルを生成するために、多数の技術を使用することができる。仮想支持構造モデルは、このプロセスの中間ステップとして使用することができる。
本発明の好適な実施形態によれば、支持構造モデルが生成された後、特定の特性または特徴を含むようにそれをさらに洗練させることができる。
好適な実施形態では、支持構造モデルは、患者の既存の歯または歯茎表面の冠状部分だけを被覆するように構成される。支持構造モデルを先端方向に制限するカットオフラインが使用される。これは次の方法で達成される。
1.最初に、図4に示すように、距離マップ画像400に対して歯列弓410が決定される。代替実施形態では、歯列弓は患者の口腔状況の3D表面データに従って決定される。別の実施形態では、歯列弓はユーザによって指示される。
2.次いで、距離マップ画像400の最大値投影像が歯列弓410に沿って生成され、典型的に歯科医によって使用されるオルソパントモグラムと同様の下顎の図5aに示すパノラマ画像が形成される。隆線500がはっきりと分かる。
3.図5bに示すように、隆線500の頂部に沿った最高点(または冠状縁)は記録され、3D表面データの上部境界を画定する線510が形成される。最高点は、パノラマ画像の各垂線で歯質を示す画素から空の空間を示す画素への遷移点(例えば負の値と正の値との間の遷移)として決定される。
4.次いで、図5cで線510は(咬合平面から遠ざかるように)下降される。この新しい線は、歯列弓410に沿った支持構造モデルの頬側カットオフライン520を画定する。対応する上顎の場合、線510は下降されるのではなく、(やはり咬合平面から遠ざかるように)上昇され、カットオフライン520を形成する。
5.図5dに示すように、カットオフラインは平滑化される。一実施形態では、カットオフラインを平滑化するために、移動平均アルゴリズムが使用される。
6.図3aおよび3bの支持構造モデルは次いで、頬側カットオフラインに対応する頬側縁を有するように修正される。
− ステップ810に示す通り、カットオフラインに沿って移動平均を算出する。
− ステップ820で、各記録ポイントでカットオフラインの曲率を算出し、凹部および凸部を画定する。
− ステップ830で、下顎の場合にはラインの凸部だけを維持し、上顎の場合には凹部だけを維持する。
好適な実施形態では、支持構造モデルは、口腔インプラントを患者の顎骨に挿置することができるように、ボアホールの穿孔を案内するための外科用テンプレートを形成するために使用される。したがって、支持構造モデルにはガイド孔が形成される。ガイド孔には適合するガイドスリーブを装着してもよく、それは一般的により硬質の材料を含み、かつ金属ドリルガイドを案内する機能を果たす。ガイド孔の周りの支持構造モデルの材料は、外科医の器具との相互作用によるある程度の力に耐える必要があるので、支持構造モデルはガイドスリーブを支持するために補強する必要がある。補強は、仮想材料を支持構造に追加することによって行われる。さらに、患者の歯列への支持構造モデルの密嵌は、支持構造モデルの頂面が非常に多様であることを意味する。
1.患者の顎にこれから穿孔されるボアホールの意図される位置、および対応する設置されるインプラントまたはアンカーピンの位置に基づいて、支持構造モデルにおけるガイド孔の位置を決定する。
2.支持構造モデル310(その実施形態を図10bに示す)の距離マップ画像1010(図10aに示す)を提供する。
3.スリーブ支持形状1030(その実施形態を図10dに示す)の距離マップ画像1020(図10cに示す)を提供する。
4.パンチ形状1040(その実施形態を図10eに示す)の画像を提供する。
5.スリーブ支持形状の距離マップ画像を、支持構造モデルにおけるガイド孔の長手軸1110に対応する位置で支持構造モデルの距離マップ画像上に重ね合わせて、距離マップ画像の合算値は閾値を越える場所で、支持構造モデル材1120を追加する。オリジナル支持構造モデルの一例を図11aに示す。スリーブ支持形状を追加した後の修正支持構造モデルの一例を図11bに示す。
6.複数のスリーブ支持形状の距離マップ画像が重複する場合、距離マップ画像の合算値が閾値を越える場所で、支持構造モデル材1120を追加する。2つのスリーブ支持形状をつなぐ支持構造モデル材の一例を図11cに示す。
7.パンチ形状1040の画像を、支持構造モデルにおけるガイド孔の頂部に対応する位置で、支持構造モデルの距離マップ画像上に重ね合わせ、パンチ画像内の全てのポイントで支持構造モデル材を除去する。パンチ材を除去した後の図11bの支持構造モデルの一例を図11dに示す。
8.ガイド孔の各々に対し上記ステップが全部完了すると、支持構造モデル画像は3D表面モデルに変換される。このプロセスはマーチングキューブアルゴリズムを用いて行うことができる。
9.その後、スリーブ支持体(図12a)の頂面の3D表面モデル1240は、ガイド孔の頂部に対応する位置で支持構造モデルの3D表面モデルに再び追加される。これは、ドリルガイドと界接するガイド孔の頂部にきれいな水平の頂面をもたらす。
10.次いで、スリーブ支持空間1220(図12b)の3D表面モデルは減算され、穿孔およびインプラントの挿置用の孔がもたらされる。図12bに示すスリーブ支持空間はまた、最終的外科用テンプレートとスリーブとの間の界接をもたらし、かつ2つの間の接着剤保持用の空間をもたらす部分1210をも含む。
11.最後に、スリーブをテンプレートに固定するために、最終的外科用テンプレートとスリーブとの間に接着材を挿入することができるように、接着剤チューブ1230(図12c)の3D表面が減算される。
12.図13aは、図12a〜12cの全ての構成要素を一緒に1つの画像で示す。図13bは、最終的外科用テンプレートにアンカーピンガイド孔を形成するために使用される同等の構成要素の集合体を示す。
13.上記ステップで支持構造モデルに加えられ、歯との密嵌に悪影響を及ぼす材料を除去するために、患者の口腔状況のオリジナル3D表面データが、支持構造モデルの3D表面モデルから減算される。一実施形態では、最終的に作製される外科用テンプレートと患者の口腔状況との間の小さい許容差度を確実にするために、患者の口腔状況のわずかに拡張された3D表面データが支持構造モデルの3D表面モデルから減算される。
本発明の好適な実施形態では、支持構造に側方開口が設けられる。作製される歯科スプリントにおける対応する開口は、ガイドスリーブおよび/またはガイドツール(すなわち、外科的処置中にガイド孔開口に嵌合して、ドリルビットまたは他の器具を支持する構成要素を持つツール)をガイド孔に側方から挿入することを可能にする。側方開口は、支持構造からボックス形状をブール減算することによって、支持構造モデルに形成される。減算は、ガイド孔から支持構造の外面までの連続開口をもたらす。開口は支持構造モデルの冠状縁から始まり、ガイド孔の長さより大きいか、それと等しいか、あるいはそれより短い高さを持つ開口と平行に延びる。遠心−近心方向の幅は、構成要素をガイド孔に保持嵌合するために、ガイド孔の直径に等しいか、それよりわずかに小さい。支持構造の頬側または舌側のいずれかに側方開口を設けることができるが、両方に設けることはできない。
好適な実施形態では、支持構造モデルは、それを患者の歯列上に容易に嵌合できることを確実にするために修正される。図14aおよび14bに示すように、支台歯1400は歯冠1405の幅がより広く、歯頸1406および歯根に向かって狭くなる。上記の方法に従って形成された支持構造モデル1410は、歯の形状と一致する湾曲形状を有する。したがって、カットオフポイント1420における支持構造モデルの開口は、歯の幅が最も広い位置より狭くなると考えられる。これは、歯科医が支持構造モデルに対応する外科用テンプレートを、外科用テンプレートを損傷することなく取り付けることを、不可能とは言わないまでも、難しくする。
1.距離マップ画像の歯列弓410に沿って、患者の歯の最も広い幅の位置が算出される。この最も広い幅の位置の高さも、距離マップ画像のパノラマ最大値投影像で決定される。
2.支持構造モデルで歯列弓410により近くかつ歯の最も広い幅の位置の高さより下の部分は、図14cに示すように除去される。
最後に、物理的外科用テンプレート(または歯科スプリント)は仮想外科用テンプレートモデルに基づいて作製される。物理的外科用テンプレートは加法的製造技法を用いて製造することができる。この技法の利点は、物理的外科用テンプレートを作製することのできる速度である。好ましくは、物理的外科用テンプレートは、ステレオリソグラフィを用いて、仮想外科用テンプレートモデルの物理的複製品として作製される。使用できる他の加法的製造技術として、インクジェット3DプリンタまたはSLSプリンタがある。代替的に、仮想外科用テンプレートモデルの物理的複製はブロック状の材料からフライス加工することができる。
Claims (9)
- i)患者の口腔状況の表面を表す1組の3D表面データ(110)を取得するステップと、
ii)前記患者の口腔状況の前記表面の一部分に適合するように構成された歯科スプリントを記述する仮想支持構造モデル(310)を取得するステップと、
iii)前記3D表面データに対する1組の1つ以上の計画されたインプラントボアホールの長手軸(1110)を記述する計画孔位置データを取得するステップと、
iv)前記1つ以上の計画インプラントボアホールに対応するガイド孔のための支持材(1120)を前記仮想支持構造モデルに提供するように、前記仮想支持構造モデル(310)を自動的に修正するステップと、
v)前記修正された仮想支持構造モデルに基づいて外科用テンプレートを作製するステップと、
を含む、外科用テンプレートの作製方法であって、
各ボアホールに対し、
vi)前記仮想支持構造モデル(310)の3D距離マップ画像(1010)を生成するステップと、ここで前記3D距離マップはボクセル画像であり、かつ前記3D距離マップ画像の各ボクセルは、前記ボクセルから前記仮想支持構造モデルの表面上の最も近い位置までの距離に対応する値を有しており、
vii)ガイド孔のためのスリーブ支持形状(1030)の3D距離マップ画像(1020)を生成するステップと、ここで前記3D距離マップはボクセル画像であり、かつ前記3D距離マップ画像の各ボクセルは、前記ボクセルから前記スリーブ支持形状の表面上の最も近い位置までの距離に対応する値を有し、前記スリーブ支持形状は、前記ボアホールに対応する長手軸を有しており、
viii)前記スリーブ支持形状の前記3D距離マップ画像(1020)を前記仮想支持構造モデルの前記3D距離マップ画像(1010)と結合するステップと、
ix)前記結合された3D距離マップ画像の各ポイントの結合ボクセル値が最小距離より低い距離に対応する場合、支持材を追加するように前記仮想支持構造モデルを修正するステップと、
をさらに含む方法。 - 前記仮想支持構造モデル(310)は、ガイド孔の口に配置されかつ前記ガイド孔と同一長手軸を有するパンチ形状(1040)と重なる部分を除去するように修正される、請求項1に記載の方法。
- 前記仮想支持構造モデル(310)は、前記ボアホールと同一長手軸を有するガイド孔形状(1220)と重なる部分を除去するように修正される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記仮想支持構造モデル(310)は、前記ボアホールの長手軸(1110)に対して実質的に垂直な軸を有する接着剤孔(1230)形状と重なる部分を除去するように修正される、請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
- 前記仮想支持構造モデル(310)は、前記3D表面データ(110)によって記述される前記3D表面と重複する部分を除去するように修正される、請求項1ないし4のいずれかに記載の方法。
- 前記3D表面データ(110)に対応する拡大3D表面が使用される、請求項5に記載の方法。
- 前記結合された3D距離マップ画像の各ポイントにおける結合ボクセル値が2mm未満に対応する位置で、前記支持材(1120)が追加される、請求項1に記載の方法。
- 前記仮想支持構造モデル(310)は、アンダーカット(1420)を形成する部分を除去するように修正される、請求項1ないし7のいずれかに記載の方法。
- 前記外科用テンプレートは物理的外科用テンプレートである、請求項1ないし8のいずれかに記載の方法。
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