特開 2022-107142 ドリル用フレーム、光学マーカ、光学マーカパッケージ、及び光学マーカの滅菌方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022107142

(43)【公開日】2022-07-21

(54)【発明の名称】ドリル用フレーム、光学マーカ、光学マーカパッケージ、及び光学マーカの滅菌方法

(51)【国際特許分類】

   A61C 1/08 20060101AFI20220713BHJP

   A61C 8/00 20060101ALI20220713BHJP

【ＦＩ】

A61C1/08 Z

A61C8/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021001891

(22)【出願日】2021-01-08

(71)【出願人】

【識別番号】519024474

【氏名又は名称】Ｓａｆｅ Ａｐｐｒｏａｃｈ Ｍｅｄｉｃａｌ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(72)【発明者】

【氏名】チョ ビョンヒョン

(72)【発明者】

【氏名】大内田 理一

【テーマコード（参考）】

4C052

4C159

【Ｆターム（参考）】

4C052AA06

4C052CC10

4C052EE07

4C159AA54

(57)【要約】

【課題】位置マーカのコストと取り付けの煩雑さとを低減する。
【解決手段】歯科用のドリル刃４５１を有するドリル４５０に着脱可能なドリル用フレーム４６０であって、光を反射する平面形状のドリル用光学マーカを取り付けるための３つ以上の凹部４６３を含んでおり、３つ以上の凹部４６３の底面の法線ベクトルは、少なくとも３つの異なる方向に分類される。ここで、３つ以上の凹部４６３のそれぞれは、当該凹部４６３の深さと光学マーカの厚さとの差が所定の範囲内となっていてもよい。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

歯科用のドリル刃を有するドリルに着脱可能なドリル用フレームであって、
光を反射する平面形状の光学マーカを取り付けるための３つ以上の凹部を含み、
前記３つ以上の凹部の底面の法線ベクトルは、少なくとも３つの異なる方向に分類される、
ドリル用フレーム。

【請求項2】

前記３つ以上の凹部のそれぞれは、当該凹部の深さと前記光学マーカの厚さとの差が所定の範囲内となっている、
請求項１に記載のドリル用フレーム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のドリル用フレームに取り付けるための光学マーカであって、
光を反射するための反射層と、
前記凹部に備えられた磁石と吸着する金属層と、
を有する光学マーカ。

【請求項4】

請求項１又は２に記載のドリル用フレームに取り付けるための光学マーカであって、
光を反射するための反射層と、
前記凹部に備えられた金属層と吸着する磁石と、
を有する光学マーカ。

【請求項5】

前記反射層は赤外線を反射する円盤形状である、
請求項３又は４に記載の光学マーカ。

【請求項6】

磁力を有するマットと、
前記マットの上に配置された請求項３に記載の光学マーカと、
前記光学マーカを密封するシール部材と、
を備える光学マーカパッケージ。

【請求項7】

金属製のマットと、
前記マットの上に配置された請求項４に記載の光学マーカと、
前記光学マーカを密封するシール部材と、
を備える光学マーカパッケージ。

【請求項8】

前記マットは屈曲性のマットである、
請求項６又は７に記載の光学マーカパッケージ。

【請求項9】

磁力を有するマットの上に請求項３に記載の光学マーカを配置し、シール部材を用いて前記マットの上に配置された前記光学マーカを密封し、前記光学マーカに放射線を照射する、
光学マーカの滅菌方法。

【請求項10】

金属製のマットの上に請求項４に記載の光学マーカを配置し、シール部材を用いて前記マットの上に配置された前記光学マーカを密封し、前記光学マーカに放射線を照射する、
光学マーカの滅菌方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ドリル用フレーム、光学マーカ、光学マーカパッケージ、及び光学マーカの滅菌方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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とともにＣＴ画像で撮影するＣＴ撮影装置と、基準マーカとの相対位置が固定された第１の位置マーカと、操作部の位置及び方向を特定する第２の位置マーカと、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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１８／０８８１４６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の技術では、ＣＴ画像データに基づいた３次元再構成画像に操作部の位置及び方向を重ね合わせるために、球形状の位置マーカを撮影して位置マーカの座標を取得する必要がある。安全性や感染症予防の観点からこの位置マーカは撮影の度に取り替える運用がなされている。このため、撮影の度に球形状の位置マーカのコストがかかり、また位置マーカの取り替えが煩雑となっている。

【0006】

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、位置マーカのコストと取り付けの煩雑さとを低減する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様は、歯科用のドリル刃を有するドリルに着脱可能なドリル用フレームである。このドリル用フレームは、光を反射する平面形状の光学マーカを取り付けるための３つ以上の凹部を含んでおり、前記３つ以上の凹部の底面の法線ベクトルは、少なくとも３つの異なる方向に分類される。

【0008】

前記ドリル用フレームにおいて、前記３つ以上の凹部のそれぞれは、当該凹部の深さと前記光学マーカの厚さとの差が所定の範囲内となっていてもよい。

【0009】

本発明の第２の態様は、上述のドリル用フレームに取り付けるための光学マーカである。この光学マーカは、光を反射するための反射層と、前記凹部に備えられた磁石と吸着する金属層と、を有する。

【0010】

本発明の第３の態様も、上述のドリル用フレームに取り付けるための光学マーカである。この光学マーカは、光を反射するための反射層と、前記凹部に備えられた金属層と吸着する磁石と、を有する。

【0011】

前記光学マーカにおいて、前記反射層は赤外線を反射する円盤形状であってもよい。

【0012】

本発明の第４の態様は、光学マーカパッケージである。この光学マーカパッケージは、磁力を有するマットと、前記マットの上に配置された第２の態様に係る光学マーカと、前記光学マーカを密封するシール部材と、を備える。

【0013】

本発明の第５の態様も、光学マーカパッケージである。この光学マーカパッケージは、金属製のマットと、前記マットの上に配置された第３の態様に係る光学マーカと、前記光学マーカを密封するシール部材と、を備える。

【0014】

前記光学マーカパッケージにおいて、前記マットは屈曲性のマットであってもよい。

【0015】

本発明の第６の態様は、光学マーカの滅菌方法である。この方法において、磁力を有するマットの上に第２の態様に係る光学マーカを配置し、シール部材を用いて前記マットの上に配置された前記光学マーカを密封し、前記光学マーカに放射線を照射する。

【0016】

本発明の第７の態様も、光学マーカの滅菌方法である。この方法において、金属製のマットの上に第３の態様に係る光学マーカを配置し、シール部材を用いて前記マットの上に配置された前記光学マーカを密封し、前記光学マーカに放射線を照射する。

【0017】

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。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、位置マーカのコストと取り付けの煩雑さとを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】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の概要図である。

【図2】施術支援装置等の機能ブロック図である。

【図3】操作器具である歯科用のドリルを示す図である。

【図4】ドリル用フレームの構成を説明するための模式図である。

【図5】ドリル用フレームに取り付けられた各ドリル用光学マーカの法線ベクトルの方向を模式的に示す図である。

【図6】ドリル用フレームの凹部の深さとドリル用光学マーカの厚みとの関係を説明するための模式図である。

【図7】実施の形態に係る光学マーカパッケージを模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、実施の形態に係る位置マーカ（光学マーカ）の詳細を説明する前に、その前提技術として光学マーカを使用するシステムについて説明する。

【0021】

実施の形態に係る光学マーカは、施術支援システムで用いられる。施術支援システムは、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。

【0022】

＜施術支援システムの概要＞
図１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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

ここで、プレート１０には、被施術者の歯との位置関係を特定するための基準位置となるＣＴマーカ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。

【0027】

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１１との相対位置を特定するために、ＣＴマーカ１１との相対的な位置関係が既知である赤外線マーカ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１１と赤外線マーカ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１１の位置座標と赤外線マーカ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。

【0028】

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３９を装着して、赤外線マーカ２５との関係で赤外線マーカ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３９であるドリル用光学マーカは、ドリルに着脱可能なドリル用基準フレームに脱着可能である。ドリル用基準フレームに備えられた複数のドリル用光学マーカは、ドリル刃との相対的な位置関係が既知となっている。

【0029】

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（Digital Imaging and Communications in Medicine）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。

【0030】

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。

【0031】

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１１と、仮想的な３次元再構成画像におけるＣＴマーカ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。

【0032】

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１１と、３次元再構成画像におけるＣＴマーカ１１との位置合わせをすることができる。

【0033】

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１１と、３次元再構成画像におけるＣＴマーカ１１との位置合わせの精度を算出する。

【0034】

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１１と、３次元再構成画像におけるＣＴマーカ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１１と、３次元再構成画像におけるＣＴマーカ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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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２５、３９の画像データに基づき、赤外線マーカ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。

【0038】

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１１と３次元再構成画像におけるＣＴマーカ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。

【0039】

＜施術支援システム１に含まれる各装置の機能構成＞
図２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。

【0040】

施術支援装置１００は、ＤＩＣＯＭデータであるＣＴ画像データ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。

【0041】

ここで、赤外線マーカ２５、３９は、赤外線等の光を反射する素材で構成されている。なお、施術支援システム１には、赤外線マーカ２５、３９に赤外線を照射する光源が含まれている。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２５の位置座標と、複数のドリル用光学マーカ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光学マーカの位置座標と、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２５の位置座標、複数のドリル用光学マーカの位置座標、複数のドリル用光学マーカ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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

［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。

【0045】

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２５の位置座標と複数のＣＴマーカ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。

【0046】

［操作器具３０の例］
図３（ａ）－（ｄ）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を示す図であり、種々存在する操作器具３０の一例として、歯科用のドリル刃４５１を有するドリル４５０を示している。具体的には、図３（ａ）－（ｄ）は、歯科用のドリル刃４５１を有するドリル４５０にドリル用フレーム４６０を取り付けた状態を示す図である。さらに具体的には、図３（ａ）から図３（ｄ）は、それぞれドリル用フレーム４６０を取り付けた状態のドリル４５０の平面図、斜視図、正面図、及び側面図である。

【0047】

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、ドリル用光学マーカ４６１（上述した赤外線マーカ２５、３９に相当する）を取り付けることができる。ドリル用光学マーカ４６１は、赤外線を反射する素材を含んでいる。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、被施術者の歯茎や骨を切削する。

【0048】

ドリル４５０に対してドリル用光学マーカ４６１は固定された位置に設けられており、ドリル用光学マーカ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のドリル用光学マーカ４６１と基準フレーム２０の赤外線マーカ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。

【0049】

図４は、ドリル用フレーム４６０の構成を説明するための模式図である。実施の形態に係るドリル用フレーム４６０は、歯科用のドリル４５０に着脱可能であり、赤外光等の光を反射する平面形状のドリル用光学マーカ４６１を取り付けるための磁石４６２を備える３つ以上の凹部４６３を含んでいる。詳細は後述するが、ドリル用光学マーカ４６１は、凹部４６３に備えられた磁石４６２と吸着する金属層を備えており、磁石４６２と金属層との間に生じる磁力によって凹部４６３にはめ込まれた状態を保つことができる。

【0050】

なお、図４は、ドリル用光学マーカ４６１が円盤形状である場合の例を示している。しかしながら、ドリル用光学マーカ４６１は平面形状であればよく、例えば正多角形のような円盤形状以外の形状であってもよい。このように、実施の形態に係るドリル用光学マーカ４６１は、従来の球形状の位置マーカと比較すると構造が単純であるため、製造コストを抑えることができる。また、実施の形態に係るドリル用光学マーカ４６１は平面形状であるためかさばりにくく、従来の球形状の位置マーカと比較すると流通時や保管時にも有利である。以下、平面形状のドリル用光学マーカ４６１の赤外光等の光を反射する面を「上面」、上面の反対側の面を「底面」という。

【0051】

実施の形態に係るドリル用フレーム４６０は、ドリル用光学マーカ４６１をはめ込むための９つの凹部４６３を備えている。９つの凹部４６３にドリル用光学マーカ４６１がはめ込まれたとき、各ドリル用光学マーカ４６１の上面の法線ベクトルは、３つの異なる方向に分類される。なお、ドリル用光学マーカ４６１が凹部４６３にはめこまれたとき、凹部４６３の底面の法線ベクトルの向きと、ドリル用光学マーカ４６１の上面の法線ベクトルの向きとが一致することになる。

【0052】

図５は、ドリル用フレーム４６０に取り付けられた各ドリル用光学マーカ４６１の上面の法線ベクトルの方向を模式的に示す図である。図５において、符号Ｄ１、符号Ｄ２、及び符号Ｄ３がそれぞれ付された３つの矢印は、ドリル用フレーム４６０に取り付けられたドリル用光学マーカ４６１の上面の３つの法線方向を示している。法線方向Ｄ１は、ドリル４５０の長手方向とドリル刃４５１とが張る平面に対して略平行である。法線方向Ｄ２と法線方向Ｄ３とは、ドリル４５０の長手方向を回転軸として法線方向Ｄ１をそれぞれ異なる方向に略９０度回転した方向である。図５に示すドリル用フレーム４６０は、取り付けたドリル用光学マーカ４６１の法線方向が、３つずつ同じ方向を向くように構成されている。

【0053】

これにより、歯科医師等の施術者がドリル用フレーム４６０を取り付けた状態のドリル４５０で施術を行うと、施術中にドリル４５０を種々の角度に動かしたとしても、赤外線撮影装置４０は少なくとも３つのドリル用光学マーカ４６１を撮影することができるようになる。結果として、３次元測定部３６０は、ドリル４５０の位置及び傾きを決定することができる。

【0054】

実施の形態に係るドリル用光学マーカ４６１は、その表面に照射された赤外線を反射する。このため、ドリル用光学マーカ４６１をドリル用フレーム４６０に取り付けたときにドリル用フレーム４６０の表面とドリル用光学マーカ４６１の表面とに段差が存在すると、赤外線撮影装置４０で撮影したときにその段差の影響で画像中に赤外光が届かないことに起因する蔭が生じかねない。画像中にこのような蔭が存在すると、３次元測定部３６０による画像処理を用いたドリル用光学マーカ４６１の位置特定の精度が低下する場合もある。

【0055】

そこで、実施の形態に係るドリル用フレーム４６０は、ドリル用光学マーカ４６１を取り付けるための凹部４６３それぞれの深さとドリル用光学マーカ４６１の厚さとの差が所定の範囲内となるように構成されている。

【0056】

図６（ａ）－（ｂ）は、ドリル用フレーム４６０の凹部４６３の深さとドリル用光学マーカ４６１の厚みとの関係を説明するための模式図である。具体的には、図６（ａ）は、ドリル用フレーム４６０の凹部４６３の断面と、ドリル用光学マーカ４６１の断面とを示す模式図である。また、図６（ｂ）は、ドリル用フレーム４６０の凹部４６３の深さとドリル用光学マーカ４６１の厚みとの差Ｌを示す模式図である。

【0057】

図６（ａ）に示すように、ドリル用フレーム４６０に取り付けるためのドリル用光学マーカ４６１は、２つの異なる層から構成されている。具体的には、ドリル用光学マーカ４６１は、赤外線等の光を反射するための反射層光を反射するための反射層４６１０と、ドリル用フレーム４６０の凹部４６３に備えられた磁石４６２と吸着する金属層４６１１とを備えている。図６（ｂ）に示すように、ドリル用フレーム４６０の凹部４６３にドリル用光学マーカ４６１を取り付けると、金属層４６１１が磁石４６２に接触し、金属層４６１１は磁力によって磁石４６２と吸着する。これにより、施術者は、ドリル用光学マーカ４６１をドリル用フレーム４６０の凹部４６３に簡便に脱着することができる。

【0058】

図６（ｂ）に示す例では、ドリル用フレーム４６０の凹部４６３にドリル用光学マーカ４６１を取り付けると、ドリル用光学マーカ４６１の反射層４６１０は、ドリル用フレーム４６０の表面より距離Ｌ低い場合の例を示している。しかしながら、ドリル用フレーム４６０又はドリル用光学マーカ４６１の製造上の誤差により、ドリル用光学マーカ４６１の反射層４６１０がドリル用フレーム４６０の表面よりも高くなる場合もある。いずれにしても、ドリル用フレーム４６０とドリル用光学マーカ４６１とは、ドリル用光学マーカ４６１の反射層４６１０の表面とドリル用フレーム４６０の表面との差の絶対値は所定の長さＬ未満となるように製造されている。長さＬの具体的な値は、３次元測定部３６０に求められる精度等を考慮して実験により定めればよいが、一例としては、ドリル用光学マーカ４６１の厚みの５％である。

【0059】

このように、ドリル用フレーム４６０の凹部４６３の深さとドリル用光学マーカ４６１の厚みとの差を所定の長さＬ未満とすることにより、ドリル用フレーム４６０の凹部４６３に取り付けた状態でドリル用光学マーカ４６１を撮影したときに、赤外線が照射されない領域を狭めることができる。結果として、３次元測定部３６０による画像処理を用いたドリル用光学マーカ４６１の位置特定の精度低下を抑制することができる。

【0060】

［ドリル用光学マーカ４６１のパッケージ］
実施の形態に係るドリル用光学マーカ４６１は、直径が１センチメートル程度の小さな部材である。施術者は、施術の度にドリル用光学マーカ４６１をドリル用フレーム４６０に取り付ける必要があり、ドリル用フレーム４６０の小ささと相まって扱いが煩雑となりかねない。そこで、実施の形態に係るドリル用光学マーカ４６１は、磁力を有するマットの上に平面上に配置して販売される。

【0061】

図７（ａ）－（ｂ）は、実施の形態に係る光学マーカパッケージ４７０を模式的に示す図である。具体的には、図７（ａ）は光学マーカパッケージ４７０の正面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）を矢印Ａで示す切断面で切断した場合の断面図ＡＡである。図７（ａ）に示す光学マーカパッケージ４７０は、縦に６個、横に６個、合計３６個のドリル用光学マーカ４６１を平面上に配置する場合の例を示している。

【0062】

図７（ｂ）に示すように、光学マーカパッケージ４７０は、磁力を有するマット４６４の上にドリル用光学マーカ４６１が配置されている。これにより、ドリル用光学マーカ４６１の金属層４６１１が磁力によってマット４６４と吸着するため、ドリル用光学マーカ４６１が離散してしまうことを抑制できる。

【0063】

また、光学マーカパッケージ４７０は、マット４６４上にドリル用光学マーカ４６１を配置した状態で、ドリル用光学マーカ４６１を密封するシール部材４６５を備えている。実施の形態に係る光学マーカパッケージ４７０は、マット４６４の上にドリル用光学マーカ４６１を配置し、シール部材４６５を用いてマット４６４の上に配置されたドリル用光学マーカ４６１を密封した上で、ドリル用光学マーカ４６１に放射線を照射して滅菌されている。これにより、光学マーカパッケージ４７０は、殺菌されたドリル用光学マーカ４６１を流通過程において無菌状態に保つことができる。

【0064】

図７に示す光学マーカパッケージ４７０は、３６個のドリル用光学マーカ４６１をセットとしているため、４回分の施術に使われるドリル用光学マーカ４６１のセットであると言える。このように、光学マーカパッケージ４７０に封入されるドリル用光学マーカ４６１の数は、ドリル用光学マーカ４６１が備える磁石４６２又は凹部４６３の数の定数倍であることが好ましい。さらに、光学マーカパッケージ４７０に封入されるドリル用光学マーカ４６１の数は、ドリル用光学マーカ４６１が備える磁石４６２又は凹部４６３の数と同数である場合、１回の施術の際に光学マーカパッケージ４７０に封入されるドリル用光学マーカ４６１を全て使い切れるため、安全性がより向上する点で好ましい。

【0065】

なお、光学マーカパッケージ４７０が備えるマット４６４は、屈曲性の素材で作られたマットであってもよい。これにより、施術者は、マット４６４を折り曲げることでドリル用光学マーカ４６１をマット４６４から取り外すことが容易となる。

【0066】

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、実施の形態に係るドリル用フレーム４６０及びドリル用光学マーカ４６１によれば、ドリル用フレーム４６０にドリル用光学マーカ４６１を取り付ける際の煩雑性とドリル用光学マーカ４６１のコストを低減することができる。

【0067】

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。

【0068】

＜第１の変形例＞
上記では、ドリル用フレーム４６０の凹部４６３の底部に磁石４６２が備えられている場合について説明した。しかしながら、磁石４６２を備えるべき場所は凹部４６３の底部に限られない。これに替えて、あるいはこれに加えて、凹部４６３の側面に沿って磁石４６２を備えるようにしてもよい。この場合、ドリル用光学マーカ４６１は、反射層４６１０の側面に沿って金属層４６１１を備えるようにすればよい。

【0069】

＜第２の変形例＞
上記では、主に図６（ａ）－（ｂ）を参照して説明したように、ドリル用フレーム４６０の凹部４６３に備えられた磁石４６２と、ドリル用光学マーカ４６１の金属層４６１１とが磁力によって吸着する場合について説明した。これに替えて、ドリル用フレーム４６０の凹部４６３が金属層を備え、ドリル用光学マーカ４６１が磁石を備えるようにしてもよい。これは、ドリル用フレーム４６０の磁石４６２を金属に替えるとともに、ドリル用光学マーカ４６１の金属層４６１１を磁石に替えることで実現できる。すなわち、図６（ａ）－（ｂ）において磁石４６２と金属層４６１１とを入れ替えればよい。

【0070】

磁石４６２と金属層４６１１とを入れ替える場合、図７（ａ）－（ｂ）を参照して説明した光学マーカパッケージ４７０も変更される。具体的には、図７に示す光学マーカパッケージ４７０の磁力を有するマット４６４を金属製のマットに替え、ドリル用光学マーカ４６１のマグネットと吸着させるようにすればよい。

【0071】

＜第３の変形例＞
上記では、ドリル用フレーム４６０の凹部４６３とドリル用光学マーカ４６１とのいずれか一方が磁石を備え、他方が金属を備える場合について説明した。これに替えて、ドリル用フレーム４６０の凹部４６３とドリル用光学マーカ４６１とのいずれもが磁石を備えるようにしてもよい。この場合、ドリル用フレーム４６０の凹部４６３が備える磁石とドリル用光学マーカ４６１が備える磁石とが吸着するように、ドリル用フレーム４６０の凹部４６３の磁石の磁極とドリル用光学マーカ４６１が備える磁石の磁極とが異なるようにする。

【符号の説明】

【0072】

１・・・施術支援システム
１０・・・プレート
１１・・・マーカ
２０・・・基準フレーム
２５、３９・・・赤外線マーカ
３０・・・操作器具
４０・・・赤外線撮影装置
５０・・・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
２００・・・管理サーバー
２１０・・・バックアップデータベース
２２０・・・ログデータデータベース
２３０・・・ソフトウェア更新部
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・・・ドリル用光学マーカ
４６１０・・・反射層
４６１１・・・金属層
４６２・・・磁石
４６３・・・凹部
４６４・・・マット
４６５・・・シール部材
４７０・・・光学マーカパッケージ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】