WO2008038471A1 - Implantation guide making method and guide block - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an implant planting guide for planting an implant (artificial tooth root), and in particular, a method for producing an implant planting guide using a CAD / CAM system and its production.
  • the present invention relates to a guide block used in the method.
  • Implant (artificial root) treatment is widely used in the dental field. Implant placement position and orientation (planting position) to improve the functionality (engagement) and aesthetics of the artificial tooth to which the implant is attached and to maintain the implant stably in the jawbone It is important to correctly diagnose and design (angle) and perform treatment accurately based on that design.
  • force CT imaging data is several hundred microns of poxel data, and when a metal fixed object is attached to the tooth, image distortion called metal artifacts occurs, and non-contrast properties such as resin If the prosthesis is made of any other material, the image will not be drawn, the range, depth, size, and shape of the drawn image will change depending on the CT value setting. Since the shape is simplified and the accuracy of the shape and dimensions is reduced, a highly accurate implant implantation guide that can be accurately positioned in the oral cavity based only on CT imaging data. There was a problem that it was difficult to create.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-245289
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-170080
  • the present invention has been made based on such a background, and a main object of the present invention is to provide a method for producing a highly accurate implant implantation guide for safer and more accurate treatment of implants.
  • the present invention provides (1) a guide block including a mounting part that conforms to a patient's dentition and a processing part that is provided with a mark of a processing reference coordinate system necessary for processing. (2) Obtain CT image data of the patient with the above-mentioned guide block attached, and (3) Diagnose and decide on the three-dimensional image constructed based on the CT image data. Information on the planting position and planting direction (planting angle) of the guide is converted into coordinate information in the additional reference coordinate system of the guide block, and (4) the guide block is cut by a cutting machine Including the steps (1) to (4) above, wherein the guide block is cut so as to have a guide shape reflecting the coordinate information in the acquired processing reference coordinate system.
  • the implant planting guide for CAD / CAM It is a manufacturing method.
  • the mounting part is formed of a non-contrast material
  • the processing part is formed of a contrast material! /.
  • the present invention also includes (1) a guide base including a mounting part that fits a patient's dentition, and an imaging marker for identifying at least three points, and the guide base.
  • (2) Obtain CT image data of the patient with the guide base attached, and (3) place the processing site on the guide base. Installed and integrated to create a guide block.
  • (4) Diagnosis on the three-dimensional image constructed based on the CT image data. Determined implant placement position and orientation (planting angle) Information is converted into coordinate information in a processing reference coordinate system when processing the processing site via a coordinate system specified by the imaging marker, and (5) the guide block is cut Including the steps of (;!) To (5) above, wherein the guide block is set so as to have a guide shape reflecting the coordinate information in the obtained processing reference coordinate system.
  • the present invention further relates to a guide block used in the above-described method for producing an implant placement guide, a mounting portion adapted to a patient's dentition, and a processing reference coordinate necessary for cutting. It is a guide block characterized by including a processing part provided with a system mark.
  • the present invention is the guide block characterized in that the processing site is formed of a contrast-enhancing material.
  • a guide block is prepared.
  • the processing part that is milled (cut) into a predetermined shape in the process described later and the mounting part for mounting this processing part on the patient's dentition are integrated. Is.
  • the mounting site is made of, for example, plaster taken directly from the patient's oral cavity, or created to fit the patient's dental model. In this case, it can be worn without slipping in the patient's mouth.
  • a guide block is mounted in the patient's mouth, and in that state, CT imaging of the patient's mouth is performed to obtain CT image data.
  • the obtained image data is a three-dimensional image including the patient's jawbone, dentition, and tooth defect site.
  • the processing part of the guide block installed in the patient's mouth is also one. It is displayed at the beginning. In other words, it is image data that includes the raw data of the patient and the data of the guide block.
  • the planting position of the implant is diagnosed and determined.
  • the planting position and planting direction (planting angle) are specified as straight lines on the three-dimensional image, for example.
  • the straight line representing the planting position and planting direction (planting angle) is data of the display coordinate system of the three-dimensional image.
  • the guide block is processed based on the processing reference coordinates given to the processing portion of the guide block. Therefore, the data representing the planting position and planting direction (planting angle) determined on the 3D image is converted from the 3D image display coordinate system to the data of the machining reference coordinate system.
  • the guide block is set in the cutting machine so that the planting position and planting direction (planting angle) of the implant converted into the data of the machining reference coordinate system are reflected, that is, Cutting is performed by the CAD / CAM system so that the guide shape reflects the data.
  • the implant implantation guide formed by processing is a shape of an attachment site to be attached to the dentition 1S, for example, a shape obtained from a dentition model. For this reason, when the implant implantation guide is mounted in the patient's oral cavity, it fits perfectly with the patient's dentition. Therefore, the implant planting guide does not rattle in the oral cavity, and serves as a guide for forming a hole for implant implantation in the patient's oral cavity.
  • the manufactured implant planting guide is in the patient's oral cavity. It ’s a shame! /
  • implant planting guide can be correctly and accurately mounted in the oral cavity of the patient, appropriate treatment can be performed on the patient with reference to the guide.
  • the guide block may not be an integral block, but may be a guide base and a guide block separated into processing sites.
  • Guide block If the patient's mouth is small, or if the patient has a severe vomiting reflex, a CT block may be difficult to install with a guide block in the mouth. In such a case, it is desirable to use a guide block separated into a guide base and a processing part. This is because the guide base is a small and thin object including a mounting part and an imaging marker, and can reduce the burden on the patient during CT imaging.
  • an imaging marker for specifying at least three points included in the guide base is used.
  • the existing technique is used, and a three-dimensional CT image is obtained using a coordinate system defined by the three points.
  • Data in the image display coordinate system can be converted to data in the machining reference coordinate system.
  • the guide block of the present invention can be used well for patient implant surgery.
  • the processing portion of the guide block is formed of a contrast material! /
  • the implant placement guide is created.
  • FIG. 1 is a view showing a method for producing an implant planting guide according to an embodiment of the present invention, and is a view showing a dental model of gypsum.
  • FIG. 2 is a diagram showing a method for producing an implant planting guide according to an embodiment of the present invention, and is a perspective view showing an example of a processing portion 11.
  • FIG. 3 is a diagram showing a method for producing an implant planting guide according to one embodiment of the present invention, and is a diagram for explaining a method for producing a guide block 10 from a dentition model.
  • FIG. 4 is a diagram showing a method for producing an implant implantation guide according to an embodiment of the present invention, and is a diagram for explaining a process of obtaining CT image data.
  • FIG. 5 is a diagram showing a method for producing an implant implantation guide according to an embodiment of the present invention, and is a diagram showing an example of a three-dimensional image based on obtained CT image data.
  • FIG. 6 is a diagram showing a method for producing an implant planting guide according to an embodiment of the present invention. It is a figure for demonstrating the method of a coordinate transformation.
  • FIG. 7 is a view showing a method for producing an implant planting guide according to an embodiment of the present invention, and is a view for explaining cutting processing of a guide block 10.
  • FIG. 8 is a perspective view showing an example of an implant planting guide 100.
  • FIG. 9 is a view for explaining another configuration example of the guide block 10 used in the method for producing an implant implantation guide according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 to 7 are views showing a method for producing an implant implantation guide according to one embodiment of the present invention.
  • a dentition model of a patient undergoing implant treatment is prepared.
  • the dentition model is produced by taking a mold in the patient's mouth using a conventionally known method, for example, plaster.
  • FIG. 1 shows the prepared dentition model!
  • the dentition model faithfully reproduces the lower dentition arranged in the patient's lower jaw.
  • the dentition model shows an example in which the three teeth on the left back side are missing.
  • dummy teeth DT1, DT2, and DT3 formed of contrast material may be placed in the defect site to reproduce the state in which the tooth at the defect site has been restored.
  • the dummy teeth DT1, DT2, and DT3 are the force that reproduces the arrangement and size of the teeth provided at the defect site.
  • the artificial tooth root (implant that supports the tooth) )is required. Therefore, the planting position and planting direction force of the implant necessary for the reproduced tooth are determined in the process described later.
  • the step of placing dummy teeth in the missing part of the dentition model is not always necessary.
  • the dummy teeth may not be arranged in the dentition model, and the process may proceed to the next step! /.
  • the guide block 10 includes a processing part 11 and a mounting part 12.
  • the processing portion 11 has a rectangular shape in plan view, a predetermined thickness (vertical width) h, and is formed of a contrast material (eg, aluminum, apatite, etc.). /!
  • the processing part 1 1 is divided into, for example, one corner CO force and three sides orthogonal to each other, and these three sides define the X axis, the Y axis, and the Z axis in the processing part 1 1. This represents the machining reference coordinate system of the machining part 1 1! /
  • a part for attaching the processing part 11 to the dentition model is the part 12 for attachment, and is made of a non-contrast material such as acrylic resin. (See Figure 3)
  • the processing part 11 is positioned with respect to the dentition model.
  • the processing part 11 is positioned in a substantially horizontal direction with respect to the dentition model so as to cover the upper part of the defect part.
  • a gel-like acrylic resin is placed between the lower surface of the processing part 11 1 and the dentition model, more specifically inside the dentition. Fill and shape the acrylic resin.
  • the filled acrylic resin is solidified with time and becomes a mounting portion 12.
  • the solidified acrylic resin is bonded to the lower surface of the processing part 11 1 and integrated with the processing part 11 1.
  • the solidified acrylic resin is not bonded to the dentition model, and can be removed from the dentition model with the force S.
  • the solidified acrylic resin removed from the dentition model, that is, the mounting portion 12 has a mounting surface to which the uneven shape generated inside the dentition is completely transferred.
  • the guide block 10 produced using the dental model is removed from the dental model after the acrylic resin 12 is cured.
  • the guide block 10 can be easily removed by applying a stripping solution or the like to the dentition model in advance. Then, the removed guide block 10 is mounted in the patient's mouth.
  • the mounting part 12 of the guide block 10 has a shape that matches the dentition model created based on the oral cavity of the patient, and in particular, the mounting surface of the mounting part 12 matches the irregularities inside the dentition. is doing. Therefore, the guide block 10 fits snugly in the patient's oral cavity.
  • the guide block 10 is attached to the patient's oral cavity, and CT imaging is performed in this state to obtain CT image data.
  • FIG. 5 is a diagram showing the three-dimensional image power of the oral cavity of the patient constructed based on the obtained CT image data.
  • the three-dimensional image shown in FIG. 5 is displayed on a display of a computer system, can be rotated in a desired direction, and can display a cross-sectional shape of a desired part. Therefore, it is possible to diagnose and determine the optimum position and direction (angle) for implanting an implant on a three-dimensional image.
  • the planting position and planting direction (planting angle) of the implant determined and determined on the three-dimensional image are data specified in the display coordinate system of the three-dimensional image.
  • planting position and planting direction (planting angle) of an implant are specified on a three-dimensional image.
  • the displayed three-dimensional image is displayed based on (X0, Y0, Z0) of the display coordinate system.
  • ⁇ Al, bl, a2, b2, a3, b3 (or display coordinate system (X0, Y0, Z0)) are used to specify the implantation position and direction of the identified implant.
  • a2 (x0a2, y0a2, z0a2)
  • a3 (x0a3, y0a3, z0a3)
  • the X axis, the Y axis, and the Z axis that pass through the corner CO and form the three sides of the processing portion 11 can also be specified using the three-dimensional display coordinate system (X0, Y0, Z0).
  • (x, Y, z) (e coxo + co, ⁇ COYO + co, e cozo + co) can be expressed.
  • ⁇ CO is the difference angle between X0 and X, Y0 and ⁇ , and ⁇ 0 and ⁇ .
  • the implant setting position and setting direction (setting angle) and the corner C0 position of the processing part 11 of the guide block 10 and the direction of the processing part 11 can be specified as data in the display coordinate system of the 3D image.
  • the data of the specified display coordinate system of the above three-dimensional image is used as the processing reference coordinates with reference to the corner C0 of the processing part 11 of the guide block 10 and the X, Y, and Z axes. Convert to system data.
  • This conversion is performed as follows, for example.
  • the position is on the 3D image display coordinate system.
  • the guide block 10 is set in the cutting machine 50, and the fixing device After being positioned and fixed by 51, the guide block 10 is processed by the cutting device 52 into a shape for guiding the implant.
  • the cutting device 52 is used for the guide.
  • Block 10 is automatically cut into a shape that can correctly guide the implant. Note that the cutting process may be performed semi-automatically or semi-manually, or may be performed manually with reference to data.
  • the guide block 10 becomes the implant placement guide 100.
  • FIG. 8 shows an example of the implant placement guide 100.
  • the implant planting guide 100 includes a U-shaped part I having a substantially U shape that covers the upper part of the dentition by processing the processing part 11, and guide grooves Gl, G2, G3 formed in the U-shaped part 11 ′, And a mounting part 12.
  • Guide grooves Gl, G2, and G3 are grooves that are sized to guide the drill (drill shaft or bar), but instead of the groove that guides the drill (drill shaft or bar), the hand with the drill chucked is used.
  • the head guide groove for guiding the head of the piece is larger than the groove guiding the drill).
  • the implant planting guide 100 includes a mounting portion 12 that fits into a dentition formed of an acrylic resin. This mounting part 12 fits perfectly into the patient's dentition without gaps or looseness. Therefore, the implant placement guide 100 attached to the patient's dentition can correctly drill the hole for implant placement at the diagnosis' determined position of the patient's jawbone. In other words, by drilling according to the implant placement guide 100, the implant placement hole can be correctly and quickly drilled at the position and orientation determined. Then, it is possible to embed an implant at that position.
  • the processing reference coordinate system of the processing portion 11 of the guide block 10 is determined by three sides including one corner CO and three straight lines orthogonal to each other.
  • the processing reference coordinate system of the part 11 is not limited to such a method.
  • the processing portion 11 is made of a material that can be displayed as a CT image at least three points that do not necessarily need to be made of a contrast material! /.
  • the processing part 11 included in the guide block 10 is a processing reference in a three-dimensional image constructed based on the CT image data when the CT image is obtained as CT image data.
  • Any configuration that displays at least three points required to create a plane or create a machining reference coordinate system is acceptable.
  • the processing part 11 is composed of a non-contrast material as a whole, but only three points necessary for specifying the position of the processing part 11 are composed of a contrast material.
  • Such a configuration or a form in which a straight line for creating a reference coordinate system for processing is drawn on the processing portion 11 with a contrast material may be used.
  • the guide block 10 prepared for producing the implant placement guide has been described by taking the processing part 11 and the mounting part 12 as an integrated unit.
  • the guide block 10 in this step may be in a state where the processing part 11 and the wearing part 12 are separated.
  • FIG. 9 shows a configuration example of such a guide block 10.
  • a guide base (resin floor) 12 serving as a mounting portion is mounted on a plaster dental model.
  • the guide base 12 is made of, for example, an acrylic resin that is a non-contrast material, and an imaging force 114 including at least three spheres 111, 112, 113 is integrated.
  • the three spheres 111, 112, and 113 have a contrast material for identifying their center points.
  • the processing portion 12 may be the same as that described with reference to FIG. 2, for example, a rectangular shape in plan view, a predetermined thickness h, and a contrast-enhancing material (for example, aluminum, Etc.).
  • a contrast-enhancing material for example, aluminum, Etc.
  • the resin floor 12 shown in FIG. 9 can be used to reduce the burden on the patient during CT imaging. be able to.
  • the imaging marker 114 including at least three spheres 111, 112, 113 is integrated with the resin floor 12, the existing technology is used to identify the three spheres 111, 112, 113 3
  • the relationship between the marker coordinate system composed of two central points and the processing reference coordinate system assigned to the processing part 11 to be attached after imaging can be determined by a three-dimensional measuring instrument.
  • a three-dimensional measuring instrument By converting the acquired implant placement position and orientation information on the CT image into the coordinate information of the processing part 11 in the guide block 10 via the obtained marker coordinate system.

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Description

明 細 書
インプラント植立ガイドの作製方法およびガイド用ブロック
技術分野
[0001] この発明は、インプラント(人工歯根)を植立するためのインプラント植立ガイドの作 製方法に関し、特に、 CAD/CAMシステムを利用したインプラント植立ガイドの作 製方法、および、その作製方法に利用するガイド用ブロックに関する。
背景技術
[0002] インプラント(人工歯根)治療は、歯科分野において広く活用されている。インプラン トを取り付ける人工歯の機能性(嚙み合せ)および審美性を高めるため、ならびに、顎 骨内においてインプラントを安定的に維持する上で、インプラントの植立位置および 植立方向 (植立角度)を正しく診断 ·設計し、その設計に基づいて的確に施術を行う ことが重要である。
[0003] そこで、近年、 CT撮影により得られた三次元医用画像を用い、インプラントの適切 な植立位置および植立方向の診断を行い、診断した植立位置および植立方向を確 保するために、 CAD/CAMシステムを用いてインプラント植立ガイドを作成し、臨床 に応用することが試みられている。 (たとえば特許文献 1、 2参照)
ところ力 CT撮影データは、数 100ミクロンのポクセルデータであること、歯に金属 製の固定物が装着されている場合には金属アーチファクトといわれる像の乱れが生 じること、樹脂等の非造影性の材料で製作された補綴物では像の描出がされないこ と、描出される像の範囲、抽写深度、大きさおよび形状は CT値の設定で変わること、 CT撮影データに基づいて三次元画像が構築される際に、形状が簡略化されて、形 状および寸法の精度が落ちること等から、 CT撮影データのみに基づいて、口腔内で 正確な位置決めができる精度の高いインプラント植立ガイドを作成するのは困難であ るという課題があった。
[0004] 換言すれば、 CT撮影データに基づ!/、ては、石膏で形成された歯列模型(患者の 口腔を石膏で型取りした歯列模型)ほど高精度なものは得ることができなかった。 特許文献 1 :特開 2003— 245289号公報 特許文献 2:特開 2001— 170080号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] CT撮影データだけでは、精度の高いインプラント植立ガイドの作成は困難であるか ら、精度の高い歯列模型から得られるデータを、 CT撮影データから構築された三次 元画像上の相当領域と置換し、そのデータを用いて CAD/CAMシステムによりイン プラント植立ガイドを製作することが考えられるが、歯列模型の形状をデータ化する 際には、歯列模型をスキャンしなければならず、その段階で、スキャンされたデータは どうしても歯列模型よりも精度が落ちるという欠点がある。また、画像と模型情報を置 換する際の関連づけにより生じる誤差等を克服しにくいという課題もある。
[0006] この発明は、このような背景のもとになされたもので、インプラント治療をより安全か つ的確に行うための、高精度のインプラント植立ガイドの作製方法を提供することを 主たる目的とする。
課題を解決するための手段
[0007] この発明は、(1)患者の歯列に適合する装着用部位と、加工の際に必要な加工基 準座標系の目印が付与された加工用部位とを含むガイド用ブロックを準備し、 (2)前 記ガイド用ブロックが装着された状態の患者の CT画像データを得、(3)前記 CT画 像データに基づいて構築された三次元画像上において診断 '決定されたインプラン トの植立位置および植立方向(植立角度)の情報を、前記ガイド用ブロックの前記加 ェ基準座標系における座標情報に変換して取得し、 (4)前記ガイド用ブロックを切削 加工機にセットして、前記取得した加工基準座標系における座標情報が反映された ガイド形状になるようにガイド用ブロックを切削加工する、という上記(1)〜(4)の工程 を含むことを特徴とする、 CAD/CAMのためのインプラント植立ガイドの作製方法 である。
[0008] 前記ガイド用ブロックは、前記装着用部位が非造影性材料で形成されており、前記 加工用部位は造影性材料で形成されて!/、ることが好まし!/、。
この発明は、また、(1)患者の歯列に適合する装着用部位と、少なくとも 3つの点を 特定するための撮影マーカーとを含むガイド用ベース、および、前記ガイド用ベース に取り付け可能な加工用部位を、分離した状態で準備し、(2)前記ガイド用ベースが 装着された状態の患者の CT画像データを得、 (3)前記ガイド用ベースに前記加工 用部位を取り付けて一体化してガイド用ブロックを作成し、(4)前記 CT画像データに 基づいて構築された三次元画像上において診断.決定されたインプラントの植立位 置および植立方向 (植立角度)の情報を、前記撮影マーカーにより特定される座標 系を介して、前記加工用部位を加工する際の加工基準座標系における座標情報に 変換して取得し、(5)前記ガイド用ブロックを切削加工機にセットして、前記取得した 加工基準座標系における座標情報が反映されたガイド形状になるようにガイド用プロ ックを切削加工する、という前記(;!)〜(5)の工程を含むことを特徴とする、 CAD/C AMのためのインプラント植立ガイドの作製方法である。
[0009] この発明は、さらに、上述のインプラント植立ガイドの作製方法に用いるガイド用ブ ロックであって、患者の歯列に適合する装着用部位と、切削加工の際に必要な加工 基準座標系の目印が付与された加工用部位とを含むことを特徴とするガイド用ブロッ クである。
さらに、この発明は、前記加工用部位は、造影性材料で形成されていることを特徴 とするガイド用ブロックである。
発明の効果
[0010] この発明では、まず、ガイド用ブロックを準備する。ガイド用ブロックとは、後述する 工程において所定の形状にミリング (切削加工)される加工用部位と、この加工用部 位を患者の歯列に装着するための装着用部位とが一体化されたものである。
装着用部位は、たとえば、患者の口腔から直接採取された石膏などにより形成され たもの、または患者の歯列模型に適合する形態に作成されているため、後に、ガイド 用ブロックを患者に装着するにあたり、患者の口腔内でずれることなくぴたりと装着可 能である。
[0011] ガイド用ブロックを患者の口腔内に装着し、その状態で、患者の口腔の CT撮影を 行い、 CT画像データを得る。
得られた画像データは、患者の顎骨、歯列および歯の欠損部位などを含む三次元 画像である。さらに、患者の口腔内に装着されたガイド用ブロックの加工用部位も一 緒に表示されている。つまり、患者の生データとガイド用ブロックのデータとがー緒に 写った画像データである。
[0012] この三次元画像上で、インプラントの植立位置ゃ植立方向(植立角度)を診断し、 決定する。植立位置および植立方向(植立角度)は、たとえば三次元画像上で直線 として特定される。
この植立位置および植立方向(植立角度)を表わす直線は、三次元画像の表示座 標系のデータである。
[0013] 一方、後述するガイド用ブロックの切削工程においては、ガイド用ブロックの加工用 部位に付与された加工基準座標を基準にして、ガイド用ブロックが加工される。 そこで、三次元画像上で診断 '決定されたインプラントの植立位置および植立方向 (植立角度)を表わすデータは、三次元画像表示座標系から加工基準座標系のデー タにデータ変換がされる。
[0014] そして、ガイド用ブロックは、切削加工機にセットされ、加工基準座標系のデータに 変換されたインプラントの植立位置および植立方向(植立角度)が反映されるように、 つまりそれらデータが反映されたガイド形状になるように、 CAD/CAMシステムによ り切削加工がされる。
加工により形成されたインプラント植立ガイドは、歯列に装着される装着部位の形状 1S たとえば、歯列模型から得られた形状である。このため、インプラント植立ガイドは 、それを患者の口腔内に装着した際に、患者の歯列と隙間なくぴたりと嵌合する。よ つて、口腔内において、インプラント植立ガイドは、がたつかず、患者の口腔内で、ィ ンプラント植立用の孔を形成する際のガイドとなる。
[0015] このように、この発明による作製方法によって、インプラント植立ガイドを作製すると 、作製されたインプラント植立ガイドは、患者の口腔内において、歯列に対する装着 嵌合性が良ぐ患者の口腔内でがたつ!/、たりしなレ、。
そして、インプラント植立ガイドを患者の口腔内に正しぐかつ正確に装着できるの で、当該ガイドを基準にして、患者に対して適切な施術を行うことができる。
[0016] この発明では、ガイド用ブロックは、一体的なものを用いず、ガイド用ベース、および 、加工用部位に分離されたガイド用ブロックを用いることもできる。ガイド用ブロックを 装着する患者の口が小さい場合、あるいは、嘔吐反射がきつい患者に対しては、ガ イド用ブロックを口腔内に装着し、 CT撮影が困難な場合がある。このような場合に、 ガイド用ベースおよび加工用部位に分離されたガイド用ブロックを用いるのが望まし い。なぜなら、ガイド用ベースは、装着用部位および撮影マーカーを含む小型で薄 い物体であり、 CT撮影時に、患者に対する装着負担を軽減することができるからで ある。
[0017] そして、ガイド用ベースに含まれる少なくとも 3つの点を特定するための撮影マーカ 一により、既存の技術を用い、その 3つの点により規定される座標系を用い、 CT撮影 された三次元画像の表示座標系のデータを加工基準座標系のデータにデータ変換 することが可能である。
この発明のガイド用ブロックは、患者のインプラント手術に良好に使用できる。
[0018] 特に、ガイド用ブロックの加工用部位が造影性材料で形成されて!/、ると、ガイド用ブ ロックが加工されてインプラント植立ガイドが作成された後、確認のために、そのイン プラント植立ガイドを患者の口腔内に装着し、 CT撮影を行うことによって、インプラン ト植立ガイドのガイド面が明確に描出される。よって、必要があれば、描出された画像 を参照して、インプラント植立用ガイドの修正等が行える。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]この発明の一実施形態に係るインプラント植立ガイドの作製方法を表わす図で あり、石膏の歯列模型を示す図である。
[図 2]この発明の一実施形態に係るインプラント植立ガイドの作製方法を表わす図で あり、加工用部位 11の一例を示す斜視図である。
[図 3]この発明の一実施形態に係るインプラント植立ガイドの作製方法を表わす図で あり、歯列模型からガイド用ブロック 10を作製する方法を説明する図である。
[図 4]この発明の一実施形態に係るインプラント植立ガイドの作製方法を表わす図で あり、 CT画像データを得る工程を説明する図である。
[図 5]この発明の一実施形態に係るインプラント植立ガイドの作製方法を表わす図で あり、得られた CT画像データによる三次元画像の一例を示す図である。
[図 6]この発明の一実施形態に係るインプラント植立ガイドの作製方法を表わす図で あり、座標変換の仕方を説明するための図である。
[図 7]この発明の一実施形態に係るインプラント植立ガイドの作製方法を表わす図で あり、ガイド用ブロック 10の切削加工を説明する図である。
[図 8]インプラント植立ガイド 100の一例を示す斜視図である。
[図 9]この発明の一実施形態に係るインプラント植立ガイドの作製方法に用いられる ガイド用ブロック 10の他の構成例を説明するための図である。
符号の説明
[0020] 10 ガイド用ブロック
11 加工用部位
12 装着用部位
50 切削加工機
52 切削装置
100 インプラント植立ガイド
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下には、図面を参照して、この発明の具体的な実施形態について説明をする。
図 1〜図 7は、この発明の一実施形態に係るインプラント植立ガイドの作製方法を表 わす図である。
まず、インプラント治療をする患者の歯列模型を作製する。歯列模型は、従来公知 の方法により、たとえば石膏によって患者の口腔内の型をとり、作製する。
[0022] 図 1は、作製した歯列模型を示して!/、る。歯列模型は患者の下顎に配列された下 歯列を忠実に再現している。歯列模型では、左奥側の 3本の歯が欠損している例が 示されている。
歯列模型において、欠損部位に造影材料 (たとえばアルミユウム、アパタイト等)で 形成されたダミー歯 DT1、 DT2、 DT3を配置して、欠損部位の歯が修復された状態 を再現してもよい。ダミー歯 DT1、 DT2、 DT3は、欠損部位に設ける歯の配列およ び大きさを再現している力 再現された歯をそのような状態に維持するには、その歯 を支える人工歯根 (インプラント)が必要である。そこで、再現された歯に必要なインプ ラントの植立位置および植立方向等力 後述する工程において診断'決定される。 [0023] 歯列模型の欠損部位にダミー歯を配置する工程は、必ずしも必要なものではなぐ 歯列模型にダミー歯を配置せずに、次の工程に進んでもよ!/、。
次に、歯列模型に適合するガイド用ブロック 10を作成する。ガイド用ブロック 10は、 加工用部位 1 1および装着用部位 12を含む。加工用部位 1 1は、たとえば図 2に示す ように、平面視矩形で、予め定められた厚み(上下方向幅) hを有し、造影性材料 (た とえばアルミニウム、アパタイト等)で形成されて!/、る。
[0024] 加工用部位 1 1は、たとえば 1つのコーナー CO力 互いに直交する 3辺で区画され ており、この 3辺が、加工用部位 1 1における X軸、 Y軸、 Z軸を定義しており、加工用 部位 1 1の加工用基準座標系を表わして!/、る。
この加工用部位 1 1を歯列模型に装着するための部位が装着用部位 12であり、非 造影性材料であるたとえばアクリルレジンで形成される。 (図 3参照)
まず、加工用部位 1 1が歯列模型に対して位置決めされる。たとえば、加工用部位 1 1が歯列模型に対してほぼ水平方向に、欠損部位の上方を覆うように位置決めされ る。そして、歯列模型に対する加工用部位 1 1の位置を固定するために、加工用部位 1 1の下面と歯列模型の間、より具体的には歯列の内側に、ゲル状のアクリルレジンを 充填し、アクリルレジンの形状を整える。
[0025] 充填されたアクリルレジンは時間の経過に伴って固化し、装着用部位 12となる。固 化したアクリルレジンは加工用部位 1 1の下面に接合して、加工用部位 1 1と一体化す る。一方、固化したアクリルレジンは歯列模型には接合せず、歯列模型から取り外す こと力 Sでさる。歯列模型から取り外された固化したアクリルレジン、すなわち装着用部 位 12は、歯列の内側に生じている凹凸形状がそっくり転写された装着面を有する。
[0026] この場合にお!/、て、歯列模型にダミー歯が配列されて!/、る場合、ダミー歯をアクリル レジンで覆い、ダミー歯も装着用部位 12の一部として、ガイド用ブロック 10に含ませ るようにしてあよレヽ。
次に、図 4を参照して、歯列模型を用いて作製したガイド用ブロック 10は、アクリル レジン 12が硬化した後、歯列模型から取り外す。たとえば、歯列模型に、予め剥離液 等を塗布しておくことにより、ガイド用ブロック 10は簡単に取り外せる。そして、取り外 したガイド用ブロック 10を、患者の口腔内に装着する。 [0027] ガイド用ブロック 10の装着部位 12は、患者の口腔に基づいて作成された歯列模型 に合致する形状であり、特に、装着用部位 12の装着面は歯列の内側の凹凸と合致 している。従って、ガイド用ブロック 10は、患者の口腔内にがたつきなぐぴたりと収ま ガイド用ブロック 10は患者の口腔に装着し、その状態で CT撮影をして、 CT画像デ ータを得る。得られた CT画像データに基づレ、て構築された患者の口腔の三次元画 像力 図 5に示す図である。
[0028] 図 5に示す三次元画像は、コンピュータシステムのディスプレイに表示され、所望の 方向に回転させることができ、また、所望の部位の断面形状を表示させることができる 。このため、三次元画像上でインプラントを植立するための、最適な位置や方向(角 度)を診断し、決定すること力できる。
ところで、三次元画像上で診断'決定されたインプラントの植立位置および植立方 向(植立角度)は、三次元画像の表示座標系において特定されたデータである。
[0029] たとえば、図 6に示すように、三次元画像上でインプラントの植立位置および植立方 向 (植立角度)が特定されたとする。
図 6において、表示されている三次元画像は、表示座標系の(X0、 Y0、 Z0 )に基 づいて表示されている。特定されたインプラントの植立位置 ·方向を特定するための ^al、bl、 a2、b2、 a3、b3 (ま、表示座標系(X0、 Y0、 Z0 )を用レヽて、
al = (xOal 、 yOal 、 zOal )
bl = (xObl 、 yObl 、 zObl )
a2 = (x0a2 、 y0a2 、 z0a2 )
b2 = (x0b2 、 y0b2 、 z0b2 )
a3 = (x0a3 、 y0a3 、 z0a3 )
b3 = (x0b3 、 y0b3 、 z0b3 )
と表現できる。
[0030] また、 al、 blを端点とする線分は、 となる。
一方、図 6の三次元画像には、ガイド用ブロック 10の加工用部位 11の画像 11' も 表示されている。また、コーナー COも表われている。図 6の三次元画像において、コ ーナー COの座標は、
CO = (xOcO、 yOcO、 zOcO )
と表現できる。そして、このコーナー COを通り、加工用部位 11の 3辺を形成する X軸 、 Y軸、 Z軸も、三次元表示座標系(X0、 Y0、 Z0 )を用いて特定することができる。
[0031] すなわち、(x、 Y、z) = ( e coxo +co、 Θ COYO +co , e cozo +co )と表 現できる。但し、 Θ COは、 X0と X、 Y0と Υ、 Ζ0と Ζの差角である。
このようにして、三次元画像上において、インプラントの植立位置および植立方向( 植立角度)ならびにガイド用ブロック 10の加工用部位 11のコーナー C0位置および 加工用部位 11の方向(X軸、 Y軸、 Z軸)を、三次元画像の表示座標系のデータとし て特定すること力できる。
[0032] 次に、特定した上記の三次元画像の表示座標系のデータを、ガイド用ブロック 10の 加工用部位 11のコーナー C0および X軸、 Y軸、 Z軸を基準とする加工用基準座標 系のデータに変換する。
この変換は、たとえば次のようにして行われる。
ガイド用ブロック 10における加工用基準座標系において、原点座標を (Xc0、 Yc0、 ZcO)とした場合、その位置は、三次元画像の表示座標系上では
(XOcO、 YOcO、 ZOcO )となる。
[0033] 一方、三次元画像上において、診断 ·決定されたインプラントの植立位置および植 立方向(植立角度)に関する座標を、
(XOal、 YOal、 ZOal )とすれば、この座標(三次元表示座表系における座標)を 加ェ用基準座標系上の座標に変換するには、
(XOal、 YOal、 ZOal ) X (Xc0、 Yc0、 ZcO) ÷ (XOcO、 YOcO、 ZOcO ) = (Xal、 Yal、 Zal)
というように変換可能である。
[0034] 次に、図 7に示すように、ガイド用ブロック 10を切削加工機 50にセットし、固定装置 51によって位置決め固定した後、インプラントをガイドする形状に、ガイド用ブロック 1 0を切削装置 52で加工する。
この切削加工では、ガイド用ブロック 10における基準座標系と、その基準座標系に おける(変換された)植立位置および植立方向の座標データとが与えられるので、切 削装置 52は、ガイド用ブロック 10をインプラントを正しくガイドし得る形状に自動的に 切削加工する。なお、切削加工は、自動ではなぐ半自動、半手動で行ってもよいし 、データを参照して手動で行ってもよい。
[0035] その結果、ガイド用ブロック 10は、インプラント植立ガイド 100となる。
図 8に、インプラント植立ガイド 100の一例を示す。インプラント植立ガイド 100は、 加工用部位 11が加工されて歯列の上方を覆う略 U字形状の U字部位 I と、 U字 部位 11' に形成されたガイド溝 Gl、 G2、 G3と、装着用部位 12とを含んでいる。 ガイド溝 Gl、 G2、 G3は、ドリル(ドリルシャフトまたはバー)を案内するための大きさ の溝であるが、ドリル(ドリルシャフトまたはバー)を案内する溝に代え、ドリルがチヤッ クされたハンドピースのヘッドを案内するためのヘッド案内溝(ドリルを案内する溝に 匕べ、大さな?冓となる)とすることあでさる。
[0036] インプラント植立ガイド 100は、アクリルレジンで形成された歯列と嵌合する装着用 部位 12を備えている。この装着用部位 12は、患者の歯列に隙間や緩みなくぴたりと 嵌合する。従って、患者の歯列に装着されたインプラント植立ガイド 100によって、患 者の顎骨の、診断'決定した位置に、正しくインプラント植立用の孔をあけることがで きる。つまり、インプラント植立ガイド 100に従ってドリル操作をすることによって、診断 •決定された位置および方向にインプラント植立孔を正しぐかつ迅速にあけることが できる。そして、その位置にインプラントを埋め込むことが可能である。
[0037] 上述の実施形態では、ガイド用ブロック 10の加工用部位 11の加工用基準座標系 を、 1つのコーナー COおよび互いに直交する 3つの直線で構成された 3辺によって 決めたが、加工用部位 11の加工用基準座標系は、そのような決め方に限定されるも のではない。
たとえば、本願出願人が先に提案している特願 2004— 334936号公報記載の 3点 を特定し、その特定した 3点に基づいて加工用基準平面を作成したり、加工用基準 座標系を作成すると!/、うやり方を利用してもよ!/、。
[0038] その場合、加工用部位 11は、必ずしも造影材料で構成する必要はなぐ少なくとも 3つの点が、 CT画像として表示され得るような材料で構成されて!/、ればよ!/、。
より具体的には、ガイド用ブロック 10に含まれる加工用部位 11は、 CT撮影されて C T画像データとなった際に、その CT画像データに基づいて構築された三次元画像 において、加工用基準平面を作成したり、加工用基準座標系を作成するために必要 な少なくとも 3点が表示される構成であればよい。たとえば、加工用部位 11は、その 全体構成が非造影材料で構成されてレ、るが、加工用部位 11の位置を特定するため に必要な 3点だけ力 S、造影材料で構成されているというような構成や、加工用部位 11 に、加工用基準座標系を作成するための直線が、造影材料で描かれているといった 形態であってもよい。
[0039] 上述の実施形態では、インプラント植立ガイドを作製するために準備されるガイド用 ブロック 10は、加工用部位 11および装着用部位 12が一体化されたものを取り上げ て説明したが、最初の工程におけるガイド用ブロック 10は、加工用部位 11および装 着用部位 12が、分離された状態であってもよい。
図 9は、そのようなガイド用ブロック 10の構成例を示す。
[0040] 図 9を参照して、石膏の歯列模型に対して装着されているのが装着用部位としての ガイド用ベース(レジン床) 12である。ガイド用ベース 12は、たとえば非造影材料であ るアクリルレジンで形成されており、少なくとも 3つの球 111、 112、 113を含む撮影マ 一力一 114が一体化されている。 3つの球 111、 112、 113は、その中心点 を特定するための造影材を有してレ、る。
[0041] 加工用部位 12は、図 2を参照して説明したものと同様のものでよぐたとえば平面 視矩形で、予め定められた厚み hを有し、造影性材料 (たとえばアルミニウム、ァパタ イト等)で形成されている。
撮影マーカー 114を含むガイド用ベース(レジン床) 12と、加工の際に必要な加工 座表系が付与された加工用部位 11とを分離した状態で準備し、ガイド用ベース(レジ ン床) 12だけを患者の口腔内に装着し、 CT撮影をして、 CT画像データを得る。
[0042] このようにすると、たとえば患者の口が小さい場合、あるいは、患者が嘔吐反射がき つい場合等において、図 3に示すようなガイド用ブロック 10では、患者に装着が困難 な場合に、図 9に示すレジン床 12を装着すれば、 CT撮影時における患者の装着負 担を軽減することができる。
この場合、少なくとも 3つの球 111、 112、 113を含む撮影マーカー 114が、レジン 床 12と一体化されているため、既存の技術を用い、その 3つの球 111、 112、 113で 特定される 3つの中心点により構成されるマーカー座標系と、撮影後取り付ける加工 用部位 11に付与された加工基準座標系との関係を、三次元計測器により割り出すこ とができ、これにより、撮影マーカー 111から得られるマーカー座標系を介して、 CT 画像上で診断 '決定したインプラントの植立位置および植立方向の情報を、ガイド用 ブロック 10における加工用部位 11の座標情報に変換して取得することにより、 CAD /CAMを用いて切削加工を行う際に活用することができる。
この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなぐ請求項記載の範囲 内において種々の変更が可能である。

Claims

請求の範囲
[1] (1)患者の歯列に適合する装着用部位と、加工の際に必要な加工基準座標系の目 印が付与された加工用部位とを含むガイド用ブロックを準備し、
(2)前記ガイド用ブロックが装着された状態の患者の CT画像データを得、
(3)前記 CT画像データに基づいて構築された三次元画像上において診断'決定さ れたインプラントの植立位置および植立方向(植立角度)の情報を、前記ガイド用ブ ロックの前記加工基準座標系における座標情報に変換して取得し、
(4)前記ガイド用ブロックを切削加工機にセットして、前記取得した加工基準座標系 における座標情報が反映されたガイド形状になるようにガイド用ブロックを切削加工 する、という前記(1)〜(4)の工程を含むことを特徴とする、 CAD/CAMのためのィ ンプラント植立ガイドの作製方法。
[2] 前記ガイド用ブロックは、前記装着用部位が非造影性材料で形成されており、前記 加工用部位は造影性材料で形成されて!/、ることを特徴とする、請求項 1記載の CAD
/CAMのためのインプラント植立ガイドの作製方法。
[3] (1)患者の歯列に適合する装着用部位と、少なくとも 3つの点を特定するための撮影 マーカーとを含むガイド用ベース、および、前記ガイド用ベースに取り付け可能な加 ェ用部位を、分離した状態で準備し、
(2)前記ガイド用ベースが装着された状態の患者の CT画像データを得、
(3)前記ガイド用ベースに前記加工用部位を取り付けて一体化してガイド用ブロック を作成し、
(4)前記 CT画像データに基づいて構築された三次元画像上において診断'決定さ れたインプラントの植立位置および植立方向(植立角度)の情報を、前記撮影マーカ 一により特定される座標系を介して、前記加ェ用部位を加ェする際の加ェ基準座標 系における座標情報に変換して取得し、
(5)前記ガイド用ブロックを切削加工機にセットして、前記取得した加工基準座標系 における座標情報が反映されたガイド形状になるようにガイド用ブロックを切削加工 する、という前記(1)〜(5)の工程を含むことを特徴とする、 CAD/CAMのためのィ ンプラント植立ガイドの作製方法。 [4] 請求項 1または 3記載のインプラント植立ガイドの作製方法に用いるガイド用ブロッ クであって、
患者の歯列に適合する装着用部位と、切削加工の際に必要な加工基準座標系の 目印が付与された加工用部位とを含むことを特徴とする、ガイド用ブロック。
[5] 請求項 4記載のガイド用ブロックであって、
前記加工用部位は、造影性材料で形成されていることを特徴とする、ガイド用プロ
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