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特開2024-133447患者における標的抜去対象物の仮想抜去処置において使用されるモデルを生成する方法およびシステム

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】P2024133447

(43)【公開日】2024-10-02

(54)【発明の名称】患者における標的抜去対象物の仮想抜去処置において使用されるモデルを生成する方法およびシステム

(51)【国際特許分類】

A61C 13/36 20060101AFI20240925BHJP

A61C 9/00 20060101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

A61C13/36

A61C9/00 Z

【審査請求】有

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024039377

(22)【出願日】2024-03-13

(31)【優先権主張番号】10 2023 106 238.7

(32)【優先日】2023-03-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(71)【出願人】

【識別番号】509115339

【氏名又は名称】インスティチュートストローマンアーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100155000

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多修市

(74)【代理人】

【識別番号】100139930

【弁理士】

【氏名又は名称】山下亮司

(74)【代理人】

【識別番号】100188813

【弁理士】

【氏名又は名称】川喜田徹

(74)【代理人】

【識別番号】100202197

【弁理士】

【氏名又は名称】村瀬成康

(74)【代理人】

【識別番号】100202142

【弁理士】

【氏名又は名称】北倫子

(74)【代理人】

【識別番号】100218981

【弁理士】

【氏名又は名称】武田寛之

(72)【発明者】

【氏名】シュナファウフ，アルブレヒト

(72)【発明者】

【氏名】ジェーン，ベンジャミン

(72)【発明者】

【氏名】ペロ，セオウィマナ

(57)【要約】（修正有）

【課題】患者の標的抜去対象物の仮想抜去において使用される３次元モデルを自動的に生成するための、コンピュータで実行される方法を提供する。
【解決手段】方法は、患者の口腔の解剖学的領域の表面スキャンおよび前記解剖学的領域の体積密度スキャンの各々に基づいており、ステップと、共通の３次元座標系において、前記第１データセットから得られるラベル付き表面スキャンセグメントを、前記第２データセットから得られるラベル付き体積密度スキャンセグメントにクロスマウントするステップと、前記標的抜去対象物の識別子を受信するステップと、３Ｄ体積密度モデルおよび３Ｄ表面モデルを識別するステップと、窩の３Ｄモデル、歯クラウンの部分の３Ｄモデル、標的抜去歯の部分の３Ｄモデル、および／または、前記抜歯輪郭の３Ｄモデルを含む第３データセットを生成するステップと、を含む方法。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

患者の標的抜去対象物の仮想抜去（６０２ｂ、６０３ａ）において使用される３次元モデル（１０Ｄ）を１つまたは複数のコンピュータプロセッサによって自動的に生成するための、コンピュータで実行される方法（１００）であって、前記標的抜去対象物は患者の解剖学的構造における対象物を含み、前記方法は患者の口腔の解剖学的領域の表面スキャン（１ｂ）および前記解剖学的領域の体積密度スキャン（１ａ）の各々に基づいており、前記解剖学的領域は少なくとも前記標的抜去対象物を含み、前記方法は、
ラベル付けされた表面スキャンセグメントの第１データセットを受信するステップであって、各表面スキャンセグメントは前記表面スキャンの表面スキャンデータから認識およびセグメント化された対応する対象物の３次元（３Ｄ）表面モデル（１０ｂ）を含み、各表面スキャンセグメントは前記表面スキャンセグメントを識別する関連するラベルを有する、ステップと、
ラベル付けされた体積密度スキャンセグメントの第２データセットを受信するステップであって、各体積密度スキャンセグメントは前記体積密度スキャンの体積密度スキャンデータから認識およびセグメント化された対応する対象物の境界面の３次元（３Ｄ）体積密度モデル（１０ａ）を含み、各体積密度スキャンセグメントは前記体積密度スキャンセグメントを識別する関連するラベルを有する、ステップと、
共通の３次元座標系において、前記第１データセットから得られるラベル付き表面スキャンセグメント（１０ｂ）を、前記第２データセットから得られるラベル付き体積密度スキャンセグメント（１０ａ）にクロスマウントするステップと、
前記標的抜去対象物（１６）の識別子（identification）を受信するステップと、
識別された前記標的抜去対象物に対応する前記体積密度スキャンセグメントのラベルに関連付けられた３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）を識別するステップと、
識別された前記標的抜去対象物に対応する表面スキャンセグメントのラベルに関連付けられた３Ｄ表面モデル（１６ｂ）を識別するステップと、
ａ）識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）から、識別された前記３Ｄ表面モデル（１６ｂ）に共通して表現された識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）の部分を除いたものと等価である窩（１６ｓ）の３Ｄモデル、
ｂ）識別された前記３Ｄ表面モデル（１６ｂ）に共通して表現された識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）の少なくとも一部、および／または、識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）に共通して表現された識別された前記３Ｄ表面モデル（１６ｂ）の少なくとも一部、
ｃ）識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）の少なくとも一部から、識別された前記３Ｄ表面モデル（１６ｂ）において共通して表現された識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）の部分を除いた部分、および／または、
ｄ）前記第１データセット（１０ｂ）の少なくともサブセットから、識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）に共通して表現された識別された前記３Ｄ表面モデル（１６ｂ）の部分を除いたもの、
を含むモデルを含む第３データセットを生成するステップと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記生成するステップは、
識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）のうち識別された前記３Ｄ表面モデル（１６ｂ）に共通して表現されていない部分を決定するステップと、
識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）の決定された前記部分を、前記窩の３Ｄモデル（１６ｓ）として、コンピュータ可読データ記憶コンポーネントに記憶するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法（１００）。

【請求項3】

前記生成するステップは、
識別された前記３Ｄ表面モデル（１６ｂ）において共通して表現された識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）の部分を決定するステップと、
識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）から、決定された共通して表現された前記部分を除去することによって、決定された共通して表現された前記部分と識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）との差を決定するステップと、
決定された前記差を前記窩の３Ｄモデル（１６ｓ）としてコンピュータ可読データ記憶コンポーネントに記憶するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法（１００）。

【請求項4】

前記生成するステップは、
前記第１データセット（１０ｂ）の少なくともサブセットのコピーから、識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）において共通して表現された識別された前記３Ｄ表面モデル（１６ｂ）の部分を除去することによって第４データセットを生成するステップと、
前記第４データセットをコンピュータ可読データ記憶コンポーネントに記憶するステップと、
を含む、前記請求項のいずれかに記載の方法（１００）。

【請求項5】

前記第１データセットから得られるラベル付けされた表面スキャンセグメントは、前記第２データセットから得られる対応するラベル付けされた体積密度スキャンセグメントにクロスマウントされる、前記請求項のいずれかに記載の方法（１００）。

【請求項6】

前記ラベル付けされた表面スキャンセグメント（１０ｂ）の第１データセットを前記ラベル付けされた体積密度スキャンセグメント（１０ａ）の第２データセットにクロスマウントするステップは、ラベル付けされたセグメントの第５データセットを生成するステップであって、各セグメントが解剖学的対象物を表す結合３次元（３Ｄ）モデルを含むステップを含む、前記請求項のいずれかに記載の方法（１００）。

【請求項7】

識別された前記３Ｄ表面モデル（１６ｂ）の境界を決定し、前記境界からカットライン（１６ｂ_ｇｌ）を生成するステップと、
識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）上に前記カットラインを投影するステップと、
を含む、前記請求項のいずれかに記載の方法（１００）

【請求項8】

識別された前記３Ｄ表面モデル（１６ｂ）において共通して表現された識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）の実質的にすべての部分を含む前記カットライン（１６ｂ_ｇｌ）の側に、識別された前記３Ｄ表面モデル（１６ｂ）および／または識別された前記３Ｄ体積密度モデル（１６ａ）を含む第６データセットを生成するステップを含む、請求項７に記載の方法（１００）。

【請求項9】

前記第１、第２、第３、第４、第５および／または第６データセット、または識別された前記３Ｄ表面モデルおよび／または識別された前記３Ｄ体積密度モデルから第７データセットを生成するステップであって、前記データセットまたはモデルによってそれぞれ定義される表面における空隙が、生成される表面情報で前記空隙を埋めることによって増強されるステップを含む、前記請求項のいずれかに記載の方法（１００）。

【請求項10】

前記空隙の前記境界の補間によって、および／または、標準的な解剖学的モデル化に基づいて、前記生成される表面情報を生成するステップを含む、請求項９に記載の方法（１００）。

【請求項11】

前記標的抜去対象物が歯であり、前記窩モデル（１６ｓ）が前記標的抜去対象物（１６）を載置する患者の歯窩の３次元モデルを含む、前記請求項のいずれかに記載の方法（１００）。

【請求項12】

各表面スキャンセグメントおよび／または各体積密度スキャンセグメントの関連付けられた前記ラベルが、それぞれ、前記表面スキャンセグメントまたは前記体積密度スキャンセグメントを、歯、歯の一部、人口歯、歯周組織の一部、骨の一部、インプラント、または、患者の口腔および／または解剖学的領域に存在する他の対象物または構造に対応するものとして識別する、前記請求項のいずれかに記載の方法（１００）。

【請求項13】

前記第３、第４、第５、第６および／または第７データセットおよび／またはそれらの合成バージョンまたはクロスマウントバージョンのいずれかをコンピュータ可読データ記憶コンポーネントに記憶するステップを含む、前記請求項のいずれかに記載の方法（１００）。

【請求項14】

患者の標的抜去対象物の仮想抜去において使用される３次元モデルを自動的に生成するシステム（２００）であって、実行された時に、請求項１から１３のいずれかに記載の方法（１００）を実施するように１つまたは複数のコンピュータ処理ユニット（２０１）を構成するコンピュータ可読命令をロードおよび実行するように構成された１つまたは複数のコンピュータ処理ユニット（２０１）を備える、システム。

【請求項15】

１つまたは複数のコンピュータ処理ユニットによって実行された時に、請求項１から１３のいずれかに記載の方法を実施するように１つまたは複数のコンピュータ処理ユニットを構成するコンピュータ可読命令を含むコンピュータ可読媒体。

【請求項16】

１つまたは複数のコンピュータ処理ユニットによって実行された時に、請求項１から１３に記載の方法を実施するように１つまたは複数のコンピュータ処理ユニットを構成するコンピュータ可読命令を具現化するコンピュータプログラム。

【請求項17】

患者の標的抜去対象の仮想抜去処置における、請求項１から１３に記載の前記第３、第４、第５、第６および／または第７データセットおよび／またはそれらの合成バージョンまたはクロスマウントバージョンの使用。

【請求項18】

標的抜去対象物の実際の抜去処置が患者に対して行われる前、最中および／または１回の来院中において行われる、患者の標的抜去対象物を解剖学的に表す補綴物設計を生成するための、補綴物設計ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアツールにおける、請求項１から１３に記載の前記第３、第４、第５、第６および／または第７データセットおよび／またはそれらの合成バージョンもしくはクロスマウントバージョンの使用。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

解剖学的治療計画および／または補綴修復物設計のためのデジタルソフトウェアツールは、骨、組織、神経管、臓器、その他の解剖学的構造／対象物／特徴などの隣接する解剖学的構造と共に得られる対象となる解剖学的対象物、ならびに、外科用インプラント、アバットメント、その他の固定システム、自然構造物の人工アナログ、その他の自然および人工的に配置された解剖学的構造などの人工構造の正確なスキャンデータに依存する。

【0002】

デジタル歯科技術の分野において、解剖学的構造のスキャンデータは、一般に光学的または放射線学的に決定される。口腔内表面構造から直接、または口腔表面構造の口腔外印象から３次元計測を行うための光学スキャナが普及しており経済的である。通常、表面データは三角形要素からなる表面メッシュで表され、ＳＴＬまたは同様の表面定義フォーマットで、システム間で日常的に保存および交換される。

【0003】

デジタルボリューム断層撮影装置（ＤＶＴ）やコンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）などの放射線スキャナは、Ｘ線を使用して解剖学的構造のボリュームデータセットを生成する。これらのデータセットから、個々のスキャン要素（ボクセル）の強度値（ハウンスフィールド単位で測定）を分析し、ある閾値を超えるか下回るかを判定する閾値法を適用することによって、表面表現を決定することもできる。歯のような放射線学的に高密度な構造（以下、「体積密度」構造または対象物）は、このようにして識別することができ、識別された体積密度スキャン構造の境界面は、三角分割された表面データ（例えば、三角形表面メッシュ）としてモデル化することができ、これもＳＴＬまたは類似の表面定義フォーマットで、システム間で保存および交換することができる。

【0004】

ＭＲスキャンデータによる計算はより複雑であり、隣接するスキャン要素の勾配に基づいて機能する輪郭解析法を適用するのが望ましい。しかし、そのような場合にも、歯肉、歯齦、およびその他の組織（主に軟組織）のような体積構造または対象物を識別し、その境界面を三角分割された表面データとしてモデル化して、さらなる処理を行うことができる。

【発明の概要】

【0005】

説明した解析方法により、例えば可視表面などの所望の表面、または例えばスキャンデータ内の解剖学的対象物および／または構造間の対象物間表面または他の不可視表面などの境界表面の三角分割された表面データを、全てのモダリティ（撮像装置）について得ることができる。本発明の文脈において、体積密度スキャンデータは、例えば、どのように取得されたかを問わず、上述した全てのタイプのデータを包含し得るだけでなく、前処置ライン、セグメントライン、解剖学的目標物等の他のアルゴリズム的および／または対話的に決定された構造、ならびに、仮想抜去処置、仮想歯修復処置、仮想補綴物設計および配置処置等において使用されるための所望の接触点をも包含し得る。

【0006】

光学的表面スキャンデータは、典型的に、患者に高線量の放射線を照射することなく高い精度を達成することができるため、仮想歯修復物の評価または計算において好ましい。

【0007】

本開示の文脈において、歯修復部品という用語は、歯科審美性および／または欠陥の治療のために作製され得るあらゆる種類の対象物を包含する。例えば、インレー、オンレー、部分クラウン、クラウン、テレスコピッククラウン、ブリッジ、ベニア、インプラントアバットメント、部分補綴物および補綴物である。また、本開示の文脈において、簡略化のために、歯置換部品も、歯修復部品という用語に包含される。仮想歯修復物（以下では、より簡潔に歯修復物と称する）という用語は、歯修復物の適切な電子的表現、すなわち、十分な精度を有する歯修復部品のデジタル３次元表現、好ましくは表面表現を含むものとする。例えば、歯修復部品を製造するために、対応する仮想歯修復物のＣＡＤ／ＣＡＭデータセットを製造機械に転送することができる。

【0008】

歯欠損を治療する場合、通常、歯の前処置、すなわち、う蝕、古い充填材または欠損した歯の部分の除去が行われる。各歯に残るのは、残った歯質であり、その表面は、前処置された部分（空洞）と前処置されていない部分に分けられる。前処置されていない歯表面と前処置された歯表面の境界線は、前処置ラインと呼ばれる。前処置された歯の場合にのみ存在する前処置ラインに加えて、各歯は、歯肉および／または骨および／または隣接歯のような歯外構造物から歯を分離する少なくとも１つのセグメントラインも有する。これらの定義から分かるように、セグメントラインおよび／または前処置ラインは、前処置されていない歯表面の境界となる。本開示の文脈において、これらの境界線は、グラフィカルユーザインターフェースを使用することによって、主に対話的に、スキャンデータ内に配置され得るが、スキャンデータの表面曲率の分析に基づくアルゴリズム支援が、通常、その決定において使用される。

【0009】

スキャンデータの構造が複雑であり、また、複数の機能審美的基準（顎の動きを考慮した対合歯列への調整、接触点を考慮した隣接歯への調整、最適なマージンフィットを得るための前処置ラインへの調整、十分な機械的安定性を得るための最低材料強度の遵守、前歯領域における所望の歯形状の考慮など）を満たす必要があるため、カスタム歯修復物を設計するプロセスは、対話型コンピュータ支援設計ツールの支援を受けたとしても、歯科修復物設計の知識と経験を有し、そのようなツールを使用するための訓練を受けた人間を必要とする。

【0010】

顧客補綴物設計の複雑さに加えて、補綴物は既存の口腔状態から取り除かれた解剖学的対象物を置き換えるように設計されることが多い。例えば、設計者は、抜去された対象物の窩内に埋入されるインプラントに装着されるアバットメント上に配置される仮のまたは永久的な補綴物を設計することを任されることがある。設計者は、抜去した対象物が載置されていた残置窩内の患者の実際の解剖学的輪郭に基づいて補綴物を設計することで、より高い精度を達成することができる。そのため、解剖学的対象物を抜去した後、表面モデルを設計者に送る前に、その部位を光学的に再スキャンしなければならないことがしばしばあった。

【0011】

歯科治療においては、より即時性が求められるようになってきている。特に、１回の来院または従来不可能であった少ない来院回数で完了できる処置について、歯科治療の事前計画を短縮する新しい方法が模索されている。

【0012】

ある解剖学的対象物が抜去の対象とされている状況において、患者の口腔内で抜去される解剖学的対象物の代わりに直ちに所定の位置に載置できるように補綴物の設計を事前に計画するための方法論が模索されている。例えば、抜歯直後に（すなわち、来院中に）、インプラントを埋入し、カスタム仮アバットメントを載置することができるように、インプラントの埋入を事前に計画し、かつ、仮アバットメントの設計を事前計画することが望ましい場合がある。また、可能な限り即時性の状況に対応するために、アディティブまたはサブトラクティブ製造（例えば、それぞれ３Ｄプリンティングまたはミリング）によってアバットメントを設計および製造し、その来院中に患者の口腔内に載置することもまた望ましい場合がある。

【0013】

理想的には、補綴物は、解剖学的対象物の抜去時に形成される窩の輪郭にフィットし適合するように設計されるべきである。しかし、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムのような近年の補綴物設計ツールは、表面データ（３Ｄ三角形メッシュとして表現され、典型的にはＳＴＬ形式である）のみを受け取るため、骨や他の内部の構造および輪郭のような隠れた構造の情報を見逃してしまう。従って、補綴物設計ツールには、抜去された解剖学的対象物の窩プロファイルに関する情報はないが、設計者は、典型的に、その場所にフィットするように補綴物を設計する際に、抜去された解剖学的対象物の窩プロファイルを推定する。

【0014】

このため、このように設計された補綴物を患者の口腔内に配置する際に、適合不良や位置ずれが生じ、ひいては、患者の不快感やその他の治療関連トラブルにつながる可能性がある。本発明の目的は、公知の歯科修復物または補綴物設計および配置処置の欠点の少なくとも一部を緩和することである。特に、本発明の目的は、ＣＡＤ／ＣＡＭツールを用いた歯科修復または補綴処置の事前計画の改善に役立つ方法およびシステムを提供することである。

【0015】

この目的は、独立請求項１に記載の、患者の標的抜去対象物の仮想抜去において使用される３次元モデルを自動的に生成するための、コンピュータで実行される方法、および、独立請求項１４に記載の、患者の標的抜去対象物の仮想抜去において使用される３次元モデルを自動的に生成するシステムによって解決される。

【0016】

従属請求項２～１３は、本発明の実施形態を表す。

【0017】

本発明によれば、コンピュータで実行される方法は、患者の標的抜去対象物の仮想抜去において使用される３次元モデルを１つまたは複数のコンピュータプロセッサによって自動的に生成する。前記標的抜去対象物は、患者の解剖学的構造における対象物を含む。前記方法は、患者の口腔の解剖学的領域の表面スキャン、および、同一または類似の解剖学的領域の体積密度スキャンに基づく。前記解剖学的領域は、少なくとも前記標的抜去対象物を含む。前記方法は、
ラベル付けされた表面スキャンセグメントの第１データセットを受信するステップであって、各表面スキャンセグメントは前記表面スキャンの表面スキャンデータから認識およびセグメント化された対応する対象物の３次元（３Ｄ）表面モデルを含み、各表面スキャンセグメントは前記表面スキャンセグメントを識別する関連するラベルを有する、ステップと、
ラベル付けされた体積密度スキャンセグメントの第２データセットを受信するステップであって、各体積密度スキャンセグメントは前記体積密度スキャンの体積密度スキャンデータから認識およびセグメント化された対応する対象物の境界面の３次元（３Ｄ）体積密度モデルを含み、各体積密度スキャンセグメントは前記体積密度スキャンセグメントを識別する関連するラベルを有する、ステップと、を含む。

【0018】

表面スキャンの表面スキャンデータおよび／または体積密度スキャンの体積密度スキャンデータにおける対象物の認識およびセグメント化（セグメンテーション）は、例えば、表面スキャンデータおよび／または体積密度スキャンデータにおける解剖学的対象物および構造を互いに区別することができる適切に訓練されたニューラルネットワークによる分析などの自動データ分析に基づくか、または、支援され得る。

【0019】

ある実施形態において、各表面スキャンセグメントおよび／または各体積密度スキャンセグメントの前記関連するラベルが、それぞれ、前記各表面スキャンセグメントまたは前記各体積密度スキャンセグメントを、歯、歯の一部、人口歯、歯周組織の一部、骨の一部、インプラント、または、患者の口腔および／または解剖学的領域に存在する他の対象物または構造に対応するものとして識別する。

【0020】

本発明において、第１データセットからのラベル付けされた表面スキャンセグメントは、第２データセットから得られるラベル付けされた体積密度スキャンセグメントと共通の３Ｄ座標系でクロスマウントされる。ある実施形態において、クロスマウントは、対応付けてラベル付けされた表面スキャンセグメントおよび体積密度スキャンセグメントを使用することによって実施することができる。代替的に、またはそれに加えて、形状および体積が類似する表面スキャンセグメントおよび体積密度スキャンセグメントを決定することによって、クロスマウントを実施することもできる。

【0021】

ある実施形態において、クロスマウントは、共通の３Ｄ座標系における表面スキャンセグメントおよび体積密度スキャンセグメントの最良のレジストレーションを達成するために、表面スキャンセグメントおよび／または体積密度スキャンセグメントに適用されるスケーリング、並進変換および回転変換を含み得る。ある実施形態において、最大３つの空間次元に対するスケーリング係数、並進変換パラメータおよび／または回転変換パラメータなどのクロスマウントパラメータを記憶しておき、以下の処理において必要に応じて、別々に維持されたラベル付けされた表面スキャンセグメントおよびラベル付けされた体積密度スキャンセグメントまたはその一部を「重畳」するために使用することができる。

【0022】

ある実施形態において、クロスマウントは、ラベル付けされたセグメントの第５データセットを生成するステップであって、各セグメントは解剖学的対象物を表す結合３次元（３Ｄ）モデルを含み、結合３次元（３Ｄ）モデルはラベル付けされた表面スキャンセグメントおよびラベル付けされた体積密度スキャンセグメントの両方のラベル付けされたセグメントを含む、ステップを含む。用途によっては、ラベル付けされた表面スキャンセグメントおよび／またはラベル付けされた体積密度スキャンセグメントの一部を、解剖学的対象物を表す結合３次元（３Ｄ）モデルから除去してもよい。

【0023】

以下の開示の目的において、識別された３Ｄ体積密度モデルおよび識別された３Ｄ表面モデルにおいて共通して表現される部分が決定される場合、この決定は、第１データセットから得られるラベル付けされた表面スキャンセグメントおよび第２データセットから得られるラベル付けされた体積密度スキャンセグメントをクロスマウントする操作に基づいて行ってもよく、これにより、第１データセットから得られるラベル付けされた表面スキャンセグメントおよび第２データセットから得られるラベル付けされた体積密度スキャンセグメントの関連付けが確立され、その関連情報が一時的または非一時的記憶コンポーネントに記憶される。あるいは、識別された３Ｄ体積密度モデルおよび識別された３Ｄ表面モデルにおいて共通して表現される部分を決定することは、第１データセットから得られる対応するラベル付けされた表面スキャンセグメントおよび第２データセットから得られる体積密度スキャンセグメントの関連付けを確立し、任意で、関連情報を一時的または非一時的記憶コンポーネントに記憶する、別の操作で決定してもよい。

【0024】

本発明において、１つまたは複数のコンピュータプロセッサは標的抜去対象を受信する。これには、手動で選択され得る標的抜去対象物の選択を受信すること、または、例えば、表面スキャンデータおよび／または体積密度スキャンデータにおいて、損傷または修正された対象物、対象物の解剖学的位置または向き、または、不健康な対象物などの抜去の対象となる可能性の高い対象物を識別することができる適切に訓練されたニューラルネットワークによって支援された選択を受信することが含まれる。

【0025】

ある実施形態において、標的抜去対象は、歯、または、例えば歯根などの歯の一部である。

【0026】

本発明では、体積密度スキャンセグメントのラベルに関連付けられた３Ｄ体積密度モデルと、識別された標的抜去対象物に対応する表面スキャンセグメントのラベルに関連付けられた３Ｄ表面モデルの両方が識別される。

【0027】

本発明の方法は、識別された３Ｄ体積密度モデルから、識別された３Ｄ表面モデルに共通して表現されている識別された３Ｄ体積密度モデルの部分を除いたものと等価である窩の３Ｄモデルを含むモデルを含む第３データセットを生成するステップを含んでいてもよい。

【0028】

本開示の目的において、窩の３Ｄモデルは識別された３Ｄ体積密度モデルの一部に実質的に対応するものと仮定する。

【0029】

ある実施形態において、窩の３Ｄモデルは、識別された３Ｄ体積密度モデルのうち識別された３Ｄ表面モデルに共通して表現されていない部分を決定することによって生成される。つまり、標的抜去対象物が歯である場合、窩モデルは、識別された３Ｄ体積密度モデルのうち、識別された３Ｄ表面モデルに共通して表現されていない部分（一般的に、歯根の少なくとも一部を含む）を決定することによって導出される。

【0030】

別の実施形態において、窩の３Ｄモデルは、識別された３Ｄ表面モデルにおいて共通して表現された識別された３Ｄ体積密度モデルの部分を決定することと、３Ｄ体積密度モデルから、決定された共通して表現された部分を除去することにより、決定された共通して表現された部分と３Ｄ体積密度モデルとの差を決定することとによって生成される。

【0031】

ある実施形態において、識別された３Ｄ体積密度モデルの決定された部分は、ネットワーク記憶コンポーネントを含む一時的または非一時的記憶コンポーネントであり得るコンピュータ可読データ記憶コンポーネントに保存される。

【0032】

本発明の方法は、識別された３Ｄ表面モデルに共通して表現された識別された３Ｄ体積密度モデルの少なくとも一部、および／または、識別された３Ｄ体積密度モデルに共通して表現された識別された３Ｄ表面モデルの少なくとも一部を含むモデルを含む第３データセットを生成することをさらに含んでもよい。したがって、第３データセットは、例えば、歯のクラウンまたは補綴物などの、標的抜去対象物の可視部分の少なくとも一部の表現を含む。

【0033】

本発明の方法は、識別された３Ｄ体積密度モデルの少なくとも一部から、識別された３Ｄ表面モデルに共通して表現された識別された３Ｄ体積密度モデルの部分を除いたモデルを含む第３データセットを生成することをさらに含んでもよい。したがって、第３データセットは、例えば、歯根、インプラント、および／または、アバットメントのような標的抜去対象物の見えない部分の少なくとも一部の表現を含む。

【0034】

本発明の方法は、第１データセットの少なくともサブセットから、識別された３Ｄ体積密度モデルに共通して表現された識別された３Ｄ表面モデルの部分を除いたモデルを含む第３データセットを生成することをさらに含んでもよい。

【0035】

ある実施形態において、方法は、第１データセットの少なくともサブセットのコピーから、識別された３Ｄ体積密度モデルに共通して表現された識別された３Ｄ表面モデルの部分を除いた第４データセットを生成することを含んでもよい。したがって、第３データセットは、識別された３Ｄ表面モデルによって定義される標的抜去対象物の可視部分を除く、患者の口腔の少なくとも一部の可視部分の表現を含む。

【0036】

したがって、本発明によって生成される第３データセットは、標的抜去対象物の表現を含むかまたは含まない、患者の解剖学的領域の少なくとも一部の表現を含む。これは、補綴物の設計者が使用するようなＣＡＤ／ＣＡＭツールを用いた歯科修復または補綴処置の事前計画を改善するのに役立ち、患者の口腔内での補綴物の適合および位置合わせを改善する結果となり得る。さらに、第３データセットに提供される情報は補綴物の設計を改善するのに適しており、それにより、１回の同じ診察中にインプラントの埋入、カスタム仮アバットメントまたは永久アバットメントの設置、および、補綴物の装着を行うことができる可能性があり、これにより、患者の口腔内の抜去された解剖学的対象物の代わりに直ちに所定の位置に補綴物を設置できる得る。ある実施形態において、方法は、識別された３Ｄ表面モデルの境界を決定すること、および決定された境界からカットラインを生成することを含む。これは、識別された３Ｄ表面モデル境界の平滑化、直線化または平均化を含み得る。識別された３Ｄ表面モデルの表面定義と３Ｄ体積密度モデルの境界面との間の交差曲線を決定することも含み得る。その後、このように定義されたカットラインは、識別された３Ｄ体積密度モデルに投影され、識別された３Ｄ表面モデルおよび／または識別された３Ｄ体積密度モデルを含む第６データセットを、識別された３Ｄ表面モデルに共通して表現される識別された３Ｄ体積密度モデルの実質的に全ての部分を含むカットラインの一方側で生成するために使用され得る。従って、第６データセットは、患者における標的抜去対象物の可視部分と不可視部分との間の分画線を実質的に表す改善された境界を有する標的抜去対象物の可視部分の少なくとも一部の表現を含み得る。

【0037】

ある実施形態において、方法は、それぞれデータセットまたはモデルによって定義される表面に空隙がある場合に、第１、第２、第３、第４、第５および／または第６データセット、または、識別された３Ｄ表面モデルおよび／または識別された３Ｄ体積密度モデルのいずれか１つを増強し、これにより、生成された表面情報でそのような空隙を埋めることをさらに含む。生成された表面情報は、空隙の境界を補間することによって、および／または、解剖学的対象物および構造の対応する断面を生成することができる適切に訓練されたニューラルネットワークによって決定され得る標準的な解剖学的モデル化に少なくとも部分的に基づいて、生成され得る。したがって、生成された表面情報は、それぞれデータセットまたはモデルの既存の表面情報の着実な連続的進行を提供することができ、最良の場合には、データセットまたはモデルが不完全である位置における患者の解剖学的対象物または構造の表面または境界面の真正な表現を表す。

【0038】

ある実施形態において、方法は、第３、第４、第５、第６および／または第７データセットのいずれか、および／または、それらの合成バージョンもしくはクロスマウントバージョンを、ネットワーク化された記憶コンポーネントを含む一時的または非一時的記憶コンポーネントであり得るコンピュータ可読データ記憶コンポーネントに記憶することを含む。情報は、補綴物を設計するプロセスにおいてＣＡＤ／ＣＡＭシステムにインポートして使用するために、データ交換フォーマットまたはＳＴＬのような表面定義フォーマットで保存してもよい。

【0039】

本発明は、患者の標的抜去対象物の仮想抜去において使用される３次元モデルを自動的に生成するシステムであって、実行された時に、１つまたは複数のコンピュータ処理ユニットを構成して、本発明の方法および前述の実施形態を実装するコンピュータ可読命令をロードおよび実行するように構成された１つまたは複数のコンピュータ処理ユニットを備えるシステムにも関する。

【0040】

本発明のシステムのある実施形態において、システムは、第１、第２、第３、第４、第５、第６および／または第７データセットおよび／またはそれらの合成バージョンもしくはクロスマウントバージョンまたは識別された３Ｄ表面モデルおよび／または識別された３Ｄ体積密度モデルの少なくともいずれか１つ以上のグラフィック表現を、閲覧および修正のためにユーザに表示するための、画像処理アプリケーションおよび電子ディスプレイ装置を含む。

【0041】

画像処理アプリケーションは、電子ディスプレイ装置と連動して、第１、第２、第３、第４、第５、第６および／または第７データセットおよび／またはそれらの合成バージョンもしくはクロスマウントバージョンまたは識別された３Ｄ表面モデルおよび／または識別された３Ｄ体積密度モデルのグラフィック表現の表示を、これらのデータセットおよび／またはモデルが更新され、情報が追加または削除されるたびに、自動的に更新するように構成される。

【0042】

第１、第２、第３、第４、第５、第６および／または第７データセットおよび／またはそれらの合成バージョンもしくはクロスマウントバージョンまたは識別された３Ｄ表面モデルおよび／または識別された３Ｄ体積密度モデルのグラフィック表現の表示に加えて、画像処理アプリケーションは、第１、第２、第３、第４、第５、第６および／または第７データセットおよび／またはそれらの合成バージョンもしくはクロスマウントバージョンまたは識別された３Ｄ表面モデルおよび／または識別された３Ｄ体積密度モデルのグラフィック表現の表示を修正するためのユーザ入力に応答するディスプレイコントロールも提供し、これにより、例えば、表示される情報の視野角、回転またはピッチの修正を可能にする。

【0043】

これらのディスプレイコントロールに加えて、画像処理アプリケーションは、アクティブにされた時にディスプレイ上にグラフィック表現された対象物の少なくとも１つをユーザが選択できるようにする選択コントロールも提供する。画像処理アプリケーションは、画像処理アプリケーションのユーザによる選択コントロールを用いた選択操作を受信した後、電子ディスプレイ装置上のユーザの選択に応じて、第１、第２、第３、第４、第５、第６および／または第７データセットおよび／またはそれらの合成バージョンもしくはクロスマウントバージョンまたは識別された３Ｄ表面モデルおよび／または識別された３Ｄ体積密度モデルのグラフィック表現において、ラベル付けされた表面スキャン画像セグメントおよび／または体積密度スキャン画像セグメントを強調表示することができる。

【0044】

画像処理アプリケーションは仮想抜去コントロールをさらに提供し、この仮想抜去コントロールは、アクティブにされた時に、選択コントロールを使用してユーザによって選択されたグラフィック表現された各対象物に対して、電子ディスプレイ装置に表示されたグラフィック表現から標的抜去対象物のグラフィック表現を削除して、窩モデルのグラフィック表現によってそれを補完することを可能にする。

【0045】

本発明は、１つまたは複数のコンピュータ処理ユニットによって実行された時に、患者の標的抜去対象物の仮想抜去に使用する３次元モデルを自動的に生成するシステムの少なくとも一構成要素を実装するように１つまたは複数のコンピュータ処理ユニットを構成するコンピュータ可読命令を含むコンピュータ可読媒体にも関する。

【0046】

本発明は、１つまたは複数のコンピュータ処理ユニットによって実行された時に、患者の標的抜去対象の仮想抜去に使用する３次元モデルを自動的に生成するシステムの少なくとも一構成要素を実装するように１つまたは複数のコンピュータ処理ユニットを構成するコンピュータ可読命令を具現化するコンピュータプログラムにも関する。

【0047】

本発明は、患者の標的抜去対象物の仮想抜去処置における、第３、第４、第５、第６および／または第７データセットおよび／またはそれらの合成バージョンまたはクロスマウントバージョンの使用にも関する。

【0048】

本発明は、患者の標的抜去対象物を解剖学的に表す補綴物設計を生成するための、補綴物設計ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアツールにおける、前記第３、第４、第５、第６および／または第７データセットおよび／またはそれらの合成バージョンもしくはクロスマウントバージョンの使用にも関する。この使用は、標的抜去対象物の実際の抜去処置が行われる患者の来院の前および／または最中（好ましくは１回の来院中）において行われ得る。

【0049】

このような使用により、抜去処置の正確な事前計画、ならびに、解剖学的に正しい補綴物、および、場合によってはアバットメントの設計および製造を、処置前または処置中に行うことを可能にすることによって、患者の来院回数を、多数回からたった１回という少ない回数にまで減らし得る。患者の解剖学的構造から標的抜去対象物を抜去する際、アバットメント／補綴物の装着は、その場で、標的抜去対象物の抜去直後に行うことができる。

【0050】

本開示は、哺乳動物（ヒトなど。以下「患者」という）の口腔内に対象物（歯またはインプラントなど）をぴったりと載置するように構成された解剖学的腔または窩（以下「窩」という）の解剖学的に正確な仮想３Ｄモデルを生成、表示、エクスポート／保存および使用するための装置、システム、グラフィカルユーザインターフェース、コンピュータ実装ツール、方法およびプロセスを提供する。

【0051】

本開示の文脈において、仮想３Ｄモデルは、物理的対象物（または窩）の３次元デジタル表現である。仮想３Ｄモデルは、コンピュータグラフィックス分野で一般的に知られ使用されているように、点群または三角形（または他の多角形）のメッシュとして表現されることが多い。説明した実施形態に従って実装される窩の仮想３Ｄモデル（または単に「窩モデル」）は、関連対象物を載置する患者の実際の窩の解剖学的構造を十分に正確に表現する仮想３Ｄモデルであり、患者の解剖学的領域（口腔など）の表面スキャンおよび解剖学的領域の体積密度スキャンのそれぞれに基づいて決定および生成される。

【0052】

表面スキャンおよび体積密度スキャンの両方において、スキャンされる解剖学的領域は、実際の窩に載置された対象物を少なくとも含む。一部の使用例では、窩モデルを生成する背景にある目的は、患者の実際の窩に載置される実際の対象物を抜去の対象（ここでは「標的抜去対象物」）とすることである。例えば、対象物は、抜去対象の歯（ここでは「標的抜去対歯」）または抜去対象のインプラント（ここでは「標的抜去インプラント」）を含み得る。

【0053】

患者の状況に特化した仮想窩モデルにアクセスし、そこから対応する洞察を得られることで、患者治療計画、特に患者の解剖学的構造に関連する診断および治療計画を改善することができる。例えば、抜歯、インプラント、アバットメントおよび／または人工クラウンなどの補綴物の装着を伴う治療計画を含む歯科治療計画を改善することができる。さらに、例えば、仮の治癒用アバットメントまたは永久アバットメントなどの解剖学的に正確な補綴物を設計するために必要なステップ数および患者の来院回数を低減することにより治療ワークフローを改善することができる。

【0054】

本明細書で説明するように生成された各窩モデルは、患者の解剖学的構造において載置される実際の対象物の外表面の輪郭に実質的に適合する。例えば、本発明の実施形態に従った歯窩モデルは、患者の実際の歯根の輪郭に適合するように、解剖学的対象領域（対象歯を含む）の体積密度スキャンデータ（例えばＣＢＣＴスキャンによる）に基づいて生成される。

【0055】

本発明は、図面と併せて、以下の詳細な説明によってさらに説明される。以下の詳細な説明において、特記する場合を除いて、同様の参照符号は同様の構成要素を示す。

【0056】

なお、以下の詳細な説明では本発明の特定の実施形態をより詳細に説明するが、１つの実施形態のみの文脈で説明されている特徴は、詳細な説明に記載されているか否かにかかわらず、本発明の他の実施形態の文脈でも、または他の実施形態と組み合わせても利用可能であることが意図されている（そのような特徴の組み合わせが意味のない結果をもたらす場合を除く）。以下の詳細な説明は、決して、本発明を特定の実施形態およびその特徴の組み合わせに限定することを意図するものではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲によって排他的に限定および定義される。

【図面の簡単な説明】

【0057】

【図1】本開示の実施形態による方法の第１の態様の概要を示すフロー図を表す。

【図2】本開示の実施形態によるシステムのアーキテクチャ図を表す。

【図3A】本発明による窩モデルを生成する方法の本開示による例示的な実施形態を示す。

【図3B】本発明による窩モデルを生成する方法の本開示による例示的な実施形態を示す。

【図3C】本発明による窩モデルを生成する方法の本開示による例示的な実施形態を示す。

【図3D】本発明による窩モデルを生成する方法の本開示による例示的な実施形態を示す。

【図3E】本発明による窩モデルを生成する方法の本開示による例示的な実施形態を示す。

【図3F】本発明による窩モデルを生成する方法の本開示による例示的な実施形態を示す。

【図3G】本発明による窩モデルを生成する方法の本開示による例示的な実施形態を示す。

【図3H】本発明による窩モデルを生成する方法の本開示による例示的な実施形態を示す。

【図3I】本発明による窩モデルを生成する方法の本開示による例示的な実施形態を示す。

【図3J】本発明による窩モデルを生成する方法の本開示による例示的な実施形態を示す。

【図3K】本発明による窩モデルを生成する方法の本開示による例示的な実施形態を示す。

【図3L】本発明による窩モデルを生成する方法の本開示による例示的な実施形態を示す。

【図3M】本発明による窩モデルを生成する方法の本開示による例示的な実施形態を示す。

【図3N】本発明による窩モデルを生成する方法の本開示による例示的な実施形態を示す。

【図4】本開示の実施形態による方法の第２の態様の概要を示すフロー図である。

【図5A】本開示の様々な態様の第１の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図5B】本開示の様々な態様の第１の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図5C】本開示の様々な態様の第１の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図5D】本開示の様々な態様の第１の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図6】本開示の実施形態による方法の第３の態様の概要を示すフロー図を表す。

【図7A】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図7B】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図7C】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図7D】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図7E】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図7F】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図7G】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図7H】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図7I】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図7J】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図8】本開示の実施形態による方法の第４の態様の概要を示すフロー図を表す。

【図9A】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9B】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9C】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9D】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9E】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9F】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9G】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9H】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9I】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9J】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9K】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9L】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9M】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9N】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9O】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9P】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9Q】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9R】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9S】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【図9T】本開示の様々な態様の第２の例示的なグラフィカルユーザインターフェースの実装例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0058】

本発明の一態様は、患者の口腔内にある解剖学的領域内に対象物を載置する解剖学的窩を十分に正確にモデル化する仮想３次元窩モデルの生成である。実施形態は、このような窩モデルを生成する方法を含んでいる。

【0059】

図１は、図２のシステム２００のようなコンピュータ実装装置において実行される、歯などの関連対象物を載置する患者の解剖学的領域の実際の窩の解剖学的構造を正確に表す３Ｄ窩モデルを生成する方法１００のフローチャートである。方法１００は、患者の口腔の解剖学的領域の表面スキャンおよび体積密度スキャン（共にシステム２００のスキャンデータ２２０に格納されている）を受信するステップ１０１を含む（但し、スキャンされた解剖学的領域は、この例では、患者の実際の窩に載置されている実際の対象物の少なくとも一部の形態である、少なくとも対象対象物を含む）。

【0060】

方法１００はさらに、対象解剖学的領域の表面スキャンおよび体積密度スキャンにおける画像認識およびセグメント化処理によって認識された対象物および／または特徴に対応する個々のセグメントを含むラベル付けされた表面スキャンセグメントの第１データセットおよびラベル付けされた体積密度スキャンセグメントの第２データセット（共にセグメントデータ２２２に格納されている）を受信するステップ１０２を含む。ステップ１０１および１０２は、例えば遠隔サービス２１２によって、アプリケーション２１５ａの実行外で起こり得る。

【0061】

例えば、表面スキャンデータ２２０は、遠隔表面スキャンサービス２４０によって生成することができる。表面スキャンサービス２４０は、以下のいずれか、または、その任意の組み合わせを行い得る：（光学スキャナまたはカメラなどの）表面スキャナから収集された表面スキャンデータを収集すること、表面スキャンデータをシステム２００のプロセッサ２０１によってアクセスおよび読み取り可能な３次元モデルへ変換すること、電子ディスプレイ２０９上で表示する準備として必要に応じて別のフォーマットに操作または変換すること、システム２００によって受信できるコンピュータ可読ファイルに保存し、スキャンデータ用に予約されたローカルメモリ２２０に保存すること。

【0062】

遠隔サービスの別の例として、体積密度スキャンデータ２２０は、遠隔体積密度スキャンサービス２４０によって生成され得る。体積密度スキャンサービス２４０は、以下のいずれか、または、その任意の組み合わせを行い得る：体積密度スキャナ（コーンビームコンピュータ断層撮影（ＣＢＣＴ）スキャナなどの体積密度スキャン装置を使用）から収集された体積密度スキャンデータを収集すること、システム２００のプロセッサ２０１がアクセスおよび読み取り可能な３次元モデルへ変換すること、電子ディスプレイ２０９上で表示する準備として必要に応じて別のフォーマットに操作または変換すること、システム２００によって受信できるコンピュータ可読ファイルに保存し、スキャンデータ用に予約されたローカルメモリ２２０に保存すること。

【0063】

別の遠隔サービス２１２は、セグメント化サービス２４４を含み得る。セグメント化サービスは、スキャンデータ（表面（ＩＯＳ）または体積密度（ＣＢＣＴまたはＣＴ）スキャンデータ）を受信し、画像処理、抜去および分類を使用して、解剖学的対象領域を含む受信スキャン画像を様々な識別された対象物にセグメント化し、セグメントのそれぞれに分類タグを関連付ける。セグメント化サービス２４４は、セグメントを個々の仮想３Ｄセグメントモデルの形態で提供することができるが、個々の仮想３Ｄセグメントモデル（本明細書では単に「セグメントモデル」ともいう）は、患者の解剖学的な実際の部分または特徴のデジタル３Ｄ表現である。ある実施形態において、セグメント化サービス２４４は、各セグメントを、好ましくは（これに限定されないが）三角メッシュまたは点群としてＳＴＬ形式で、個々のデジタル３Ｄモデルとして提供する。

【0064】

遠隔サービス２１２の各々は、ネットワークアダプタを介してシステム２００にデータを返し、そのデータは適切なバルクメモリ２０６（スキャンデータ２００またはセグメントデータ２２２）に格納される。

【0065】

ステップ１０１および１０２のいずれかまたは両方は、アプリケーション２１５ａの実行外で、例えば、ローカルメモリ２０４に格納され、システム２００のローカルプロセッサ２０１によって実行される別のプロセスまたはアプリケーションによって実行され得る。他の実施形態において、ステップ１０１および１０２のいずれか一方または両方は、代替的または追加的に、アプリケーション２１５ａ内の一体的実行プロセスとして実行され得る。

【0066】

受信した表面スキャンセグメントおよび体積密度スキャンセグメントは、一般に、異なるモダリティ（よって、異なる（通常は独立した）スキャン機械／装置）を使用して得られるため、各スキャンモダリティによって生成されたスキャンデータは、そのデータを収集した特定のスキャン機械／装置に固有の３Ｄ座標系に従って収集、保存される。このような状況では、各スキャナから得られたスキャンデータを共通の３Ｄ座標系に整列させて、各スキャンから得られた類似対象物が照合され、同じ空間を占めるものとして表示される（それぞれが同じ対象物を表しているため、同じ空間を占めているはずである）ようにすることが重要となる。

【0067】

（ラベル付けされた）表面スキャンセグメントおよび（ラベル付けされた）体積密度スキャンセグメントが共通の３Ｄ座標系にクロスマウントされる（ステップ１０３）。共通の３Ｄ座標系へのクロスマウントの結果、スキャンされた解剖学的対象領域の同一患者対象物に対応する表面スキャンセグメントおよび体積密度スキャンセグメントの各対について、共通の３Ｄ座標系の３Ｄ空間内において「一致する」（すなわち、セグメント対の各セグメントの点が実質的にまたは正確に一致する）１つまたは複数の各点が存在するはずである。これらの一致点は、患者の実際の解剖学的対象物／特徴上の対応点に対応する。一致点は、特定のスキャンモダリティによって撮影することができた患者の解剖学的領域についてのみ存在する。

【0068】

従って、表面スキャンデータ２２０は表面可視画像データのみを含み、体積スキャンデータ２２０は表面および表面下の両方の画像データを含むので、点照合は、スキャンされた対象物の表面可視点に対応する体積密度スキャンセグメントの点についてのみ起こり得る（表面スキャンセグメントは表面下データ点を含まないので）。なお、表面スキャンセグメントと関連する体積密度スキャンセグメントのそれぞれの対応する（あるいは共通して表現される）対の点は、理想的には、共通の３Ｄ座標系で正確に一致すべきであるが、スキャンモダリティ間の精度の違いや、各スキャンモダリティ用に生成された３Ｄスキャンセグメントモデルの解像度および生成精度の違いにより、これらの点は「実質的に一致する」のみ、すなわち、誤差の範囲内で一致する場合がある。

【0069】

それでも、クロスマウントの結果、スキャンされた対象物に対応する（または対象物の中核をなす）表面スキャンセグメントは、対応する体積密度スキャンセグメントによって表される関連する対象物の類似領域と、３Ｄ座標系においてほぼ同一空間を占めるはずである。

【0070】

ステップ１０４において、１つまたは複数の標的抜去対象物を示す選択が受信される。

【0071】

この方法は、各標的抜去対象物について、患者の実際の窩内に載置される標的抜去対象物の一部の外表面境界に適合する窩の３Ｄモデルを生成するステップ１０６をさらに含む。これは、識別された標的抜去対象物に対応する体積密度スキャンセグメントのラベルに関連付けられた３Ｄ体積密度モデルを識別し、識別された標的抜去対象物に対応する表面スキャンセグメントのラベルに関連付けられた３Ｄ表面モデルを識別し、その後、（それぞれ各標的抜去対象物について）対応する（あるいは共通して表現される）識別された表面スキャンセグメントモデルおよび識別された体積密度スキャンセグメントモデルに基づいて窩の３Ｄモデルを生成することで行われる。

【0072】

ある実施形態において、ステップ１０６は、識別された表面モデルと実質的に同じ３Ｄ空間を占めない識別された体積密度モデルの共通して表現された部分を決定するステップ１０６ａと、ステップ１０６ａで決定された部分を窩の３Ｄモデルとして設定するステップ１０６ｂによって実施される。ステップ１０７において、生成された窩モデルをファイルに保存、および／または、後の使用または配布のために保存ファイルにエクスポートする。

【0073】

図２を参照すると、方法１００は、コンピュータ実装システム２００で実行され、コンピュータプロセッサ２０１によって実行された時に、この方法のステップを実行するコンピュータ可読メモリ２０２に格納されたコンピュータ可読命令を含む。実施形態において、この方法は、システム２００のメモリ２０２に格納されたコンピュータ実行可能命令として、コンピュータ実装アプリケーション２１５ａ（または「ツール」）内に実装されるか、または、システム２００のデバイス実装ネットワークアダプタ２１１を介して、遠隔サービスを介してアクセス可能である。

【0074】

アプリケーション２１５ａは、ローカルまたは遠隔のコンピュータプロセッサ（図示されていないが、サービス１１２を実行する）によって実行された時、方法１００のステップを実行するコンピュータ可読命令を含む。アプリケーション２１５ａは、電子ディスプレイ２０９に関連して動作し得る。ある実施形態において、アプリケーション２１５ａは、電子ディスプレイ２０９に表示および提示されるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を含む。

【0075】

ＧＵＩは、患者の解剖学的対象領域の３次元モデルを表示するための３Ｄモデルビューペインを含むことができる。ビューペインに表示されるモデルは、患者の対象領域の表面スキャンおよび体積密度スキャンに基づいている。ＧＵＩは、限定はされないが、以下のような様々な操作を実行するようにユーザがアプリケーションに指示することを可能にする様々なユーザコントロールを含む：患者のスキャン記録を選択してロードすること、表示ビューを選択および操作すること、ＧＵＩに表示する内容を選択すること、患者のスキャンデータに含まれ得る対象対象物および／または対象対象物の識別子を選択すること、患者の歯科治療計画に関連して、インプラント、補綴物、材料などの識別子、説明および画像を選択および表示すること。

【0076】

このようなコントロールの１つまたは複数は、ユーザが患者スキャンデータ内に存在する対象物を標的抜去対象物として選択することを可能にする対象物選択ツールを含む。このようなコントロールの１つまたは複数は、標的抜去対象物が載置される窩の独立３Ｄモデルを生成する窩モデル生成ツールを含む。代替的にまたはそれに加えて、このようなコントロールの１つ以上は、ユーザによってアクティブにされた時に対象領域から選択された対象物を抜去するように動作する、仮想抜歯ツールを含む。

【0077】

代替的にまたはそれに加えて、このようなコントロールの１つまたは複数は、識別された３Ｄ表面モデルに共通して表現された識別された３Ｄ体積密度モデルの少なくとも一部、および／または、識別された３Ｄ体積密度モデルに共通して表現された識別された３Ｄ表面モデルの少なくとも一部に基づいて、露出した対象物（歯のクラウンなど）の少なくとも一部のモデルを含むデータセットを生成する抜去ツールを含む。

【0078】

代替的にまたはそれに加えて、このようなコントロールの１つ以上は、識別された３Ｄ体積密度モデルの少なくとも一部から識別された３Ｄ表面モデルに共通して表現された識別された３Ｄ体積密度モデルの部分を除いた部分に基づいて、隠蔽対象物（歯根など）の少なくとも一部のモデルを含むデータセットを生成する別の抜去ツールを含む。

【0079】

代替的にまたはそれに加えて、このようなコントロールの１つ以上は、表面スキャンの少なくともサブセットから、識別された３Ｄ体積密度モデルに共通して表現された識別された３Ｄ表面モデルの部分を除いたモデルを含むデータセットを生成するツールを含む。

【0080】

図３Ａから図３Ｎは、対象物に関連する３次元表面スキャンセグメント（表面スキャンの表面スキャンデータから認識およびセグメント化された対応する対象物の３次元表面モデル）および体積密度スキャンセグメント（体積密度スキャンの体積密度スキャンデータから認識およびセグメント化された対応する対象物の境界面の３次元体積密度モデル）から３次元窩モデルを生成する、本発明の態様の例示的な実施形態を示す。図示の実施形態において、対象物は歯であり、生成された窩モデルは、歯茎の境目より下にある歯の部分の外形の一部（すなわち歯根）に相当する歯窩である。

【0081】

図３Ａは、体積密度スキャンに基づいて生成された３Ｄ表面境界モデル１ａの一例を示す。モデル１ａの個々の構造は、患者の口腔状況の実際の構造に対応する。図示されるように、３Ｄ表面境界モデル１ａは、他の個々の歯（ラベル付けされていない）の中でも、患者の実際の歯周組織２、骨３、および歯（ＦｅｄｅｒａｔｉｏｎＤｅｎｔａｉｒＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ（ＦＤＩ）表記法（歯科業界で一般的に使用される歯の番号付けシステム）に従って１１、１２、１３、１４、１５、１６および１７とラベル付けされて示される）の解剖学的構造表現を具現化する。ある実施形態において、表面境界モデル１ａは、体積密度スキャンで表された３Ｄ体積構造から生成され、Ｘ線写真スタック内の個々のスキャン要素の強度値（ハウンスフィールド単位で測定）を閾値処理するなどの画像認識およびセグメント化技術によって抽出される。ある実施形態において、表面境界モデル１ａは、点群、三角形または他の多角形メッシュ、または他の３Ｄデジタルモデルを含む。

【0082】

図３Ｂは、図３Ａと同じ解剖学的領域の表面スキャンに基づいて生成された３Ｄ表面モデル１ｂの例を示す。モデル１ｂの個々の構造は、患者の口腔状況の実際の構造に対応する。図示されるように、３Ｄ表面モデル１ｂは、患者の実際の歯茎組織２、および歯（ＦＤＩ表記法に従って１１、１２、１３、１４、１５、１６および１７としてラベル付けされて示される）の解剖学的構造表現を具現化する。患者の口腔内の骨は、歯肉および歯の表面の下にあるので、典型的には、骨情報は、表面スキャンモデル１ｂには存在しない。

【0083】

表面スキャンおよび体積密度スキャンは、同じ口腔内の対象領域をスキャンして得られるので、モデル１ａおよび１ｂの両方は、患者の特定の同じ解剖学的構造（例えば、歯１１、１２、１３、１４、１５、１６および１７、ならびに、歯肉２）を表すそれぞれのモデル解剖学的構造を含む。モデル１ｂは、表面スキャンで表された３Ｄ表面構造から生成された、点群、三角形または他の多角形メッシュ、または他の３Ｄデジタルモデルを含む。

【0084】

図３Ａおよび図３Ｂで述べたように、体積密度スキャンモデル１ａおよび表面スキャンモデル１ｂの両方は、（概ね同じ）解剖学的領域の表面モデルである。３Ｄ表面モデル１ａおよび１ｂは、内部解剖学構造の表現を含まない。つまり、どちらのモデルも、モデル内の対象物の可視外表面の下にある窩または他の構造に関する情報を含まない。対象物が歯である図示の例において、これは、３Ｄ体積密度スキャンモデル（図３Ａ）または３Ｄ表面スキャンモデル（図３Ｂ）のいずれにおいても窩が見えないため、歯を載置する歯窩の解剖学構造を確認することができないことを意味する。

【0085】

図３Ａのモデル１ａおよび図３Ｂのモデル１ｂの両方において、歯のクラウン部分のみがモデル化されており、どちらのスキャンモデルも、歯を載置する歯根または窩の解剖学構造を含んでいない。表面詳細は、患者の歯科治療を計画するときには有用であるが、外科治療を計画する場合、および、患者のための補綴物を設計する場合には、患者の口腔の可視表面の下の患者の解剖学構造に関連するモデル１ａ、１ｂで利用可能な表面下情報の欠如は、正確な計画および設計を妨げる可能性がある。

【0086】

正確な３Ｄ窩モデルの生成を容易にするために、ある実施形態において、それぞれの３Ｄ表面モデル１ａ、１ｂが生成されるそれぞれの体積密度スキャンデータおよび表面スキャンデータは、セグメント化アプリケーションに提出される。セグメント化アプリケーションは、遠隔サービス２４４であってもよいし、または、（ローカルメモリ２０４に格納され、１つまたは複数のプロセッサ２０１によって実行される）ローカルアプリケーションであってもよい。セグメント化プロセッサは、受信した表面スキャンデータおよび体積密度スキャンデータの各々を処理して、（画像認識機能を介して）個々の認識された対象物を自動的に認識し、（セグメント化機能を介して）ラベル付けされたカテゴリまたはクラスに抽出および分類する。

【0087】

例えば、対象物が患者の口腔内の歯である実施形態において、セグメント化プロセッサは、口腔内表面スキャンデータおよびＣＢＣＴまたは他の体積密度スキャンデータの各々を受信し、スキャンデータセットの各々を処理して、認識された対象物を、受信したスキャンデータにおいて認識された、個々に識別された歯、歯肉、骨、もしくは、詰め物、インプラントなどの他の対象物として認識およびラベル付けをする。セグメント化プロセッサは、認識された対象物に、認識された対象物の対象物タイプ（または分類）に関連する対応対象物タイプラベルを付ける。

【0088】

例えば、セグメント化プロセッサは、歯型１６に対応する３Ｄモデルまたはスキャンデータ内の対象物を認識し、認識された対象物に対象物タイプラベル「１６」（または、認識された対象物をその患者の実際の歯１６に対応する固有の対象物タイプとして分類する任意の固有ラベル）を割り当ててもよい。セグメント化プロセッサは、スキャンデータ内の認識されたデータセグメントを、複数の個々のセグメントに、かつ、様々な認識された対象物タイプに対応するように、認識および分類（すなわち、「ラベル付け」）する。

【0089】

好ましくは、個々のセグメントは、実際のスキャン対象物（例えば、スキャンされた歯、歯肉の一部、骨、インプラントなど）を表す３Ｄ表面モデルを含む。ある実施形態において、各セグメントは、患者の口腔内の個々の対象物に対応し、関連するラベルを用いてそのようにラベル付けされる。各セグメントは、３次元の三角形（または他の多角形）メッシュとして表される自立３Ｄモデルを含む。

【0090】

図３Ｃを参照すると、セグメント化プロセッサは、患者の体積密度スキャンにおける個々の歯１１、１２、１３、１４、１５、１６および１７の表現を認識し、歯１１、１２、１３、１４、１５、１６および１７、歯肉２、および、骨３のいずれかの認識された各表現を、対応する独立したセグメント１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ、２ａおよび３ａにセグメント化し、全体として、セグメント化された体積密度スキャン表面モデル１０ａを形成する。各セグメントは独立した表面メッシュ、例えば、３Ｄ三角形メッシュに変換され、各セグメントは独立して選択することができる（例えば、後述するようにグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）でセグメント化されたモデルを提示する場合など）。

【0091】

なお、セグメント１１ａ～１７ａ、２ａ、３ａは、体積スキャンデータから抽出されたものであるため、各セグメントは、体積密度スキャンから得られる利用可能な全情報を含む。このことは、患者の口腔内外の可視表面の下にあるために表面スキャンでは撮像できない対象物（神経管など）および対象物の一部（歯根など）であっても、体積密度スキャンセグメントでモデル化されることを意味する。各体積密度スキャンセグメントは、患者のスキャンされた解剖学的領域の表面の下であっても、（体積スキャンデータにおいて撮像されたものに基づく）完全な対象物情報を含む。従って、歯１１ａ～１７ａの各々は、セグメント化されたモデルにおいて明瞭に見える歯根情報を含む。

【0092】

同様に、図３Ｄを参照すると、セグメント化プロセッサは、患者の表面スキャンにおいて個々の歯１１、１２、１３、１４、１５、１６および１７の表現を認識して、歯１１、１２、１３、１４、１５、１６および１７のいずれかならびに歯肉２の認識された各表現を、対応する独立選択可能なセグメント１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ、１５ｂ、１６ｂおよび１７ｂおよび２ｂにセグメント化して、これにより、全体として、セグメント化された表面スキャン表面モデル１０ｂを形成し得る。各セグメントは、独立した表面メッシュ、例えば、３Ｄ三角形メッシュに変換される。

【0093】

セグメント化されたモデル１０ａは、患者のスキャンされた解剖学的領域のすべてのセグメントを含むが、各セグメントは、対応するスキャンされた対象物の独立選択可能な３Ｄモデルである。したがって、各セグメント１１ｂ～１７ｂおよび２ｂは、例えば図３Ｈ（患者の歯１６に対応する歯セグメント１６ｂを単独で示す）に示すように、単独で見ることができる。歯セグメント１６ｂは、表面スキャンに存在する歯１６の部分のみを含む。したがって、クラウン（歯肉境界より上にある歯１６の部分）のみが表面スキャン中に見えるので、歯セグメント１６ｂは歯１６のクラウンのみを表す。

【0094】

図３Ｅは、セグメント化された体積密度スキャン表面モデル１０ａおよびセグメント化された表面スキャン表面モデル１０ｂを共通の３次元座標系にクロスマウントして示す。表面スキャンデータおよび体積密度スキャンデータのそれぞれを取り込むために、通常、独立した撮像システムが使用される。例えば、口腔内スキャナ（ＩＯＳ）が、患者の口腔内対象領域の表面スキャンを取り込むために使用され、ＣＢＣＴスキャナが、患者の体積密度スキャンを取り込むために使用され得る。重要な情報を提供する上で、これら両スキャンが重要であり、互いに補完し合って、患者の実際の口腔状況のより完全な画像を提供する。表面スキャナ（光学スキャナなど）は、患者の歯列の視覚的トポグラフィの非常に高解像度の詳細を撮影することができるが、表面の詳細のみを撮影することができ、内部の詳細を撮影することはできない。

【0095】

対照的に、体積密度スキャン（ＣＴスキャンまたはＣＢＣＴスキャンなど）は、顎、完全歯（歯根を含む）、および、神経経路の寸法および密度など、患者の歯列の内部体積および密度の詳細をキャプチャすることができる。表面スキャンおよび体積密度スキャンを合わせて、歯科治療計画および補綴物製造プロセスの基礎を形成することができる。

【0096】

独立した撮像システムは、スキャンを取り込む撮像システムの特定の３Ｄ座標系に対して画像データを取り込むため、独自の３Ｄ座標系を持つ単一のビューペイン内にスキャンをクロスマウントするには、両スキャンを互いに整合させる必要がある。このプロセスは、しばしばスキャンマッチングまたはレジストレーションと呼ばれる。３Ｄメッシュを単一の３Ｄ座標系に整合させる方法が存在する。

【0097】

ある実施形態において、表面スキャンデータおよび体積密度スキャンデータの各々は、個々の歯および顎に対応する３Ｄ三角メッシュセグメントにセグメント化され、その後、各歯の表面スキャンおよび体積密度スキャンの各々から対応する歯セグメントのキーポイントを決定し、その後、共通の３Ｄ座標系にキーポイントを整合させる。このプロセスは、例えば、ＤｅｎｔａｌＷｉｎｇｓ社（ＳｔｒａｕｍａｎｎＧｒｏｕｐの会社）が提供するＣｏＤｉａｇｎｏｓｔｉｘ（商標）歯科インプラント計画ソフトウェアを使用して実行することができる。

【0098】

なお、図３Ｅにおいて、それぞれのセグメント化されたモデル１０ａおよび１０ｂのそれぞれのセグメント（１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ、２ａ、および、１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ、１５ｂ、１６ｂおよび１７ｂおよび２ｂ）の位置は、患者の口内のそれぞれ同じ実際の解剖学的構造（１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７および２）に対応している。そこから分かるように、各スキャンタイプ（例えば、内部または表面）から得られる同じ実際の解剖学的構造の部分に対応するセグメントが、同じ３次元座標系に置かれることが非常に重要である。それらが適切にクロスマウントされると、同じ実際の解剖学的構造を表すセグメントは、図示したように、実質的に一致する。

【0099】

ある実施形態において、セグメント化プロセッサがスキャンデータを処理して、解剖学的構造タイプのそれぞれの複数のインスタンスを含むラベル付けされたトレーニングデータのセットに基づいて、スキャンデータの一部を識別し、解剖学的構造タイプに分類された個々のセグメントに分類する。ある実施形態において、セグメント化プロセッサは、異なる歯、歯肉、骨、および、他の天然および人工の解剖学的構造（例えば、インプラント、補綴物など）を含むかまたはそれらが欠損している、異なる解剖学的構造の状況を有する多数の異なる人々から得られたスキャン画像の大規模なデータセットで訓練された畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）である。

【0100】

図３Ｆは、歯のスキャンセグメント１６ｂ（図３Ｄ参照）が表面スキャンから除去された場合に遭遇する問題を示す。図示したように、クラウンセグメント１６ｂが除去されると、モデル１０ｂのクラウン１６ｂが元あった場所に、穴１６ｃが生じる。セグメント化された表面スキャン３Ｄモデル１０ｂが表面スキャンデータのみに基づいて生成され、骨または歯根情報のような他の表面下の情報を含まないため、これは予想されることである。したがって、セグメント化された表面スキャンモデル１０ｂ（図３Ｄ参照）から歯セグメント１６ｂが選択され、除去されるとき、利用可能な窩情報はなく、表面スキャンモデル１０ｂは、除去される前に歯セグメント１６ｂがあった場所である穴１６ｃのみを有する。

【0101】

図３Ｇは、歯セグメント１６ｂが除去された後のセグメント化された表面スキャン３Ｄモデル、および、セグメント化された体積密度スキャン３Ｄモデル（図３Ｃ）から得られる歯セグメント１６ａが同じ３Ｄ座標系に共マウントされている状態を示す。図３Ｈは、体積密度スキャンモデル１０ｂの他のセグメントから分離および離間した歯セグメント１６ａを示す。歯セグメント１６ａは、クラウン部分１６ａ_ｃおよび歯根部１６ａ_ｒを含む。なお、歯１６の歯根部分１６ａ_ｒは、幹１６_ａｔおよび３つの個々の歯根（舌側歯根１６ａ_ｒ＿ｌ、中頬側歯根１６ａ_{ｒ＿ｍｂｓ}（図３Ｈでは見えない）、および、遠位頬側歯根１６ａ_{ｒ＿ｄｂｒ}）を含む。歯１６は、３つの歯根を有することができるが、他の歯は、１つの歯根のみを有するか、または２つの歯根または追加の歯根を有し得る。簡略化のため、本明細書において、任意の歯の幹および個々の歯根を総称して「歯根」と呼ぶ場合がある。クラウン１６ａ_ｃのみが、表面スキャンにおいて歯肉縁の上に見える。歯根部１６ａ_ｒは、歯肉ラインの上方において、肉眼または口腔内スキャナのカメラでは見えない。

【0102】

図３Ｉは、（図３Ｇのセグメント化された表面スキャン３Ｄモデル１０ｂから得られる）個々の歯セグメント１６ｂを示す。前述のように、歯のクラウンのみが表面スキャンのカメラには見えるので（クラウンは歯肉ラインより上にあり、肉眼およびカメラのレンズの両方で見ることができるので）、歯セグメント１６Ｂは歯１６のクラウンのみを表している。

【0103】

なお、表面スキャンおよび体積密度スキャンの両方が同じ対象領域を撮像するため、両方のスキャンが同じ実際の対応する解剖学的構造に関連する表面情報を含む（各スキャンが同じ領域をスキャンしたと仮定して）。これは、歯のクラウンのような目に見える表面については、表面スキャンおよび体積密度スキャンの両方がそれぞれ、歯のクラウンに関連する表面情報または表面境界情報を含むことを意味する。

【0104】

光学センサーを使用した表面スキャンは、より高解像度の画像を生成する傾向があり、その結果、詳細度の高い表面３Ｄモデルが得られる。体積密度スキャンは、通常、光学スキャンと同程度の精度が得られないか、または光学スキャンと同程度の精度を得るには医学的に安全でないモダリティを用いる。例えば、ＣＴまたはＣＢＣＴモダリティを含むＸ線技術を使用して生成された体積密度スキャンは、Ｘ線放射に基づいており、高線量のＸ線を使用して高精度の画像を得ることができるが、それは患者にとって医学的に安全ではない。従って、患者に使用されるＣＴおよびＣＢＣＴモダリティは、人体にとってより安全であるように、Ｘ線放射量を非常に低く設定することが要求されている。その代償として、画像の精度は低くなる。従って、表面スキャンから得たクラウン表面データは、一般に、体積密度スキャンから得られるクラウン表面データよりも詳細な情報を含むことになる。

【0105】

抜歯後の患者の口腔状況の３Ｄモデルを生成するために、アプリケーションは、体積密度スキャン歯セグメント１６ａの歯根部１６ａ_ｒを保持し、クラウン部分１６ａ_ｃを除去する。これを行うために、アプリケーションは、表面スキャン歯セグメント１６ｂの下縁に沿った点に基づいて、体積密度スキャン歯セグメント１６ｂの周囲の歯肉ラインを決定する。

【0106】

図３Ｊは、表面スキャン歯セグメント１６ａおよび体積密度スキャン歯セグメント１６ｂをクロスマウントした状態を示している（共に同じ３Ｄ座標系内に表示されている）。図示したように、歯肉ライン１６ｂ_ｇｌは、表面スキャン歯セグメント１６ｂの下縁に対応する点の集合である。

【0107】

アプリケーションは、歯肉ライン１６ｂ_ｇｌの位置を知っているので、アプリケーションの特定の３Ｄ座標系内で表面スキャン歯セグメント１６ｂが位置する歯肉ライン（カットラインとも呼ばれる）の同じ側のすべての点としてクラウン部分１６ａ_ｃを計算する。

【0108】

簡単に言えば、アプリケーションは、３Ｄ座標系領域における表面スキャン歯セグメント１６ｂ（すなわち、クラウン）と同じ体積に一致または同じ体積内に実質的に収まる体積密度スキャン歯セグメント１６ａの全ての点を除去する、すなわち、体積密度スキャン歯セグメントおよび表面スキャン歯セグメントの対応する部分は共通して表現される。より簡単に言えば、歯根部１６ａ_ｒは、１６ａから１６ｂを減算する（および、必要に応じてあらゆる異常値点を除去する）ことによって得られる。図３Ｋは、体積密度スキャン歯セグメント１６ａからクラウン部分１６ａ_ｃを除去した後の歯根１６ａ_ｒを示す。これは表面モデルであるため、セグメントの外側点のみが３Ｄモデルに存在し、よって、クラウン部分１６ａ_ｃがセグメント１６ａから除去されると、内部１６ａ_{ｒ＿ｉｎｔｅｒｉｏｒ}は空になる。歯根部１６ａ_ｒの形状および形態は、体積密度スキャンから得られた個々のセグメントの表面モデルから定義されるように、歯根１６ａ_ｒの外面上の点によってのみ定義される。

【0109】

したがって、歯根の内側の輪郭は、歯根自体の外面の輪郭に沿う。よって、残りの歯根１６ａ_ｒを図３Ｆの（クラウンセグメント１６ａが除去された）表面モデル１０ａと共に表示し、歯１６が抜去された患者の口腔状況を表す表面３Ｄモデル１０ｄを生成してもよい。これを図３Ｌ、図３Ｍおよび図３Ｎに示す。図３Ｌは、穴１６ｃおよび窩輪郭１６ｓ（１６ｂから抜去された１６ｂｒによって表される）を示すために舌側を見た、実質的に水平面に沿った３Ｄモデル１０ｄを示す。図３Ｍは、図３Ｌと同じ水平面に沿ってモデル１０ｄを別の方向から示し、モデルの後側から見た図である。この視点からは、窩の輪郭が見えやすい。図３Ｎは、歯１６が仮想的に抜去された窩を覗き込んだモデル１０ｄのさらに別の図を示す。窩１６ｓの輪郭が見えており、歯１６の仮想抜去前に３つの個々の根尖のうちの２つが載置されていた場所を示している。

【0110】

窩１０Ｓは、幹１６Ｂｔ、および、個々の歯根のそれぞれが仮想抜歯前に載置されていた輪郭を含む。図示したように、窩１６Ｓは、幹窩部分１６_ａｔと、舌側根１６ａ_ｒ＿ｌ、中頬側根１６ａ_{ｒ＿ｍｂｓ}および遠位頬側根１６ａ_{ｒ＿ｄｂｒ}にそれぞれ対応する舌側根窩１６ｓｒ＿ｌ、中頬側根窩１６ｓ_{ｒ＿ｍｂｓ}および遠位頬側根窩１６ｓ_{ｒ＿ｄｂｒ}を含む３つの個別根窩とを含む、抜去された歯の根の輪郭に沿う。

【0111】

歯の体積密度スキャンセグメントモデルは、歯対象物の外側（境界）表面のみを含むため、歯自体の内部に関する情報を含まない。つまり、セグメント化のために、セグメント化プロセッサは、歯の内部のモデル化を含むことなく、歯の外表面の３Ｄメッシュを生成する。歯のような閉じた対象物の場合、３Ｄメッシュモデルも閉じた三角形メッシュとなる（任意の頂点に関連付けられた辺および三角形状の面の数は等しい）。したがって、切断された根セグメント１６ａ_ｒ（すなわち、クラウン部分１６ａ_ｃが除去されたセグメント１６）の内部は空であるため、根セグメント１６ａ_ｒの内側表面は、根セグメント１６ａ_ｒの外側表面と同じ輪郭に沿う。すなわち、内側表面は、根セグメント１６ａ_ｒの同じ外壁にすぎないが、壁の内側から見たものである。体積密度スキャンセグメント１６ａからクラウン部分１６ａ_ｃを除去すると、オープンメッシュができる（すなわち、メッシュ内に少なくとも１つの頂点が存在し、その頂点に関連付けられる辺の数がその頂点に関連付けられる三角形状の面の数を超える）。本明細書において、辺面とは、（１つの辺を共有する）隣接面数が、その面の辺数と等しくない面である。体積密度スキャンセグメント１６ａのクラウン部分１６ａ_ｃを除去する文脈において、体積密度スキャンセグメント１６ａの残りの部分、すなわち切断された根元セグメント１６ａ_ｒは、マージンライン（クラウンが歯肉ラインに接する部分）に沿った１組の辺面を含み、オープンメッシュとなる。切断根セグメント１６ａ_ｒの内部には情報がないため、オープンメッシュの内面は切断根セグメント１６ａ_ｒの外面と同一である。

【0112】

本開示の第２の態様は、これまで（例えば、図３Ａ～図３Ｎに関連して）説明した３Ｄ窩モデル生成の方法論を組み込んだ仮想対象物抜去ツールに関連する。このような仮想対象物抜去ツールは、様々な解剖学的治療計画および設計ソフトウェアツールにおいて実装することができる。

【0113】

例えば、限定はされないが、様々な実施形態において、仮想対象物抜去ツールは、歯科治療計画ソフトウェアツール、インプラント計画ソフトウェアツール、および／または、歯科補綴物設計製造計画（ＣＡＤＣＡＭ）ソフトウェアツールにおいて、仮想抜歯ツールのいずれかおよび全てに関連して決定および生成される。例えば、歯科抜歯処置において、本明細書に提示される新規な装置、システム、グラフィカルユーザインターフェース、コンピュータ実装ツール、方法およびプロセスは、患者からの実際の抜歯の前に、電子ディスプレイ上で患者の歯の仮想抜歯を仮想的に実行することを可能にする。

【0114】

仮想抜歯ツールにより、歯科専門家は、対象物を載置する実際の窩であって患者の口腔から対象物を抜去した後にも残留して露出する実際の窩の輪郭を正確に表す高精度のモデルを見ることができる。窩モデルは、標的抜去歯を仮想的に除去した後に（患者の口腔の周辺領域とともに）生成および表示され得る。窩モデルは、標的抜去歯を仮想的に除去した後に、（患者の口腔の周辺領域とともに）生成および表示され得る。窩の輪郭は正確に表現され、窩内部は、患者の実際の歯（歯根を含む）の外表面の歯肉ライン（すなわち、マージンライン）より下の外形に沿う。

【0115】

窩モデルを用いて仮想対象物抜去を行うことが可能であり、それにより、標的抜歯対象物（歯など）を解剖学的対象領域の３Ｄモデルから抜去し、仮想３Ｄ窩モデルをモデルに追加する（または、モデルとともに表示できるようにする）ことができる。対象物を抜去し、仮想窩を可視化した３Ｄモデルを表示することは、それ自体、患者の解剖学的構造から実際に対象物を抜去する際に役立つ。さらに、後述する歯科インプラント計画および補綴物設計計画のような、その後の治療計画において有用である。

【0116】

図４を参照すると、仮想対象物抜去方法４００は、解剖学的対象領域の表面スキャンおよび体積密度スキャンを受信するステップ４０１と、解剖学的対象領域の表面スキャンおよび体積密度スキャンにおいて認識された対象物に対応する表面スキャンセグメントおよび体積密度スキャンセグメントを受信するステップ４０２とを含み得る。ステップ４０１および４０２は、図１の方法に関連するステップ１０１および１０２の議論と同様に、アプリケーションの実行外で行われてもよいし、または、アプリケーションと一体であってもよい。

【0117】

方法４００は、表面スキャンセグメントおよび体積密度スキャンセグメントを共通の３Ｄ座標系にクロスマウントするステップ４０３をさらに含み得る。ステップ４０４において、方法は、少なくとも、標的抜去対象物に関連付けられたクロスマウントされたセグメントおよび隣接するクロスマウントされた対象セグメントを、電子ディスプレイに表示することを含む。ステップ４０５において、方法は、１つまたは複数の標的抜去対象物の選択を受信することを含む。ステップ４０６において、方法は、選択された対象となる対象物に関連付けられた表面スキャンセグメントおよび体積密度スキャンセグメントを識別することを含む。ステップ４０７において、方法は、選択された各標的抜去対象物について、選択された標的抜去対象物に対応する３Ｄ窩モデルを生成することを含む。

【0118】

方法４００は、選択された標的抜去対象物に対応する識別された表面スキャンセグメントおよび体積密度スキャンセグメントのそれぞれをディスプレイから除去し、生成された３Ｄ窩モデルを電子ディスプレイに表示するステップ４０８をさらに含み得る。方法４００は、生成された３Ｄ窩モデルおよび解剖学的対象領域の関連セグメントを含み、選択された標的抜去対象物に対応するセグメントは含まない抜去歯モデルを表す３Ｄ表面モデルを保存および／またはエクスポートするステップ４０９をさらに含み得る。

【0119】

ステップ４０１、４０１、４０３、４０５、４０６および４０７のいずれかの機能は、図１のそれぞれのステップ１０１、１０２、１０３、１０４、１０５および１０６に関連して説明したように実装することができ、または、図１の関連する方法ステップの機能を実行し、生成された３Ｄ窩モデルを方法４００を実行するツールに返す３Ｄモデル生成ツール（図２の２１５ａ）を呼び出すことによって実装することができる。

【0120】

方法４００は、図２に示すシステム２００のようなシステムで実行されるコンピュータ実装仮想対象物抜去アプリケーション２１５ｂとして実装することができる。仮想対象物抜去アプリケーション２１５ｂの様々な態様は、システム２００のローカルメモリ２０４に格納され且つプロセッサ（複数可）２０１によって実行された時に方法４００の特徴および態様を実装し得るコンピュータ命令として実装され得る。

【0121】

コンピュータ命令は、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を実装する命令を含んでいてもよく、このＧＵＩは、ユーザに対峙する（「フロントエンド」）グラフィカルユーザインターフェース環境と、ＧＵＩ環境制御を介して受信されるユーザ入力によって指示される処理を実現する機能を実行する潜在処理（または「バックエンド」）ＧＵＩとを含み得る。フロントエンドＧＵＩは、ユーザ制御、入力およびデータを入力装置２０７を介して受信し、患者データを環境にロードし得る入力コントロールを含む。フロントエンドＧＵＩは、ユーザコントロール要素およびビューペインなどの出力表示領域をさらに含み、ユーザ制御、スキャンデータおよびモデルの様々なビュー、および、他の情報が、ＧＵＩコントロール設定およびそのようなコントロールへのユーザ入力に基づいて、出力装置２０８、２０９を介して表示および出力される。

【0122】

図５Ａ～図５Ｄは、歯科治療計画ワークフローにおける様々なステップ中のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）ディスプレイ環境５００の例示的な実施形態を示す。ＧＵＩディスプレイ環境は、歯科治療計画アプリケーション２１５ｂを実装するシステム２００の電子ディスプレイ２０９に表示され得る。ＧＵＩディスプレイ環境５００はコントロール５０１（個別に図示せず）を含み、これにより、ユーザは、患者のスキャンデータ２２０を、選択して、システム２００のバルクメモリ２０６またはシステム２００を介してアクセス可能な外部メモリ装置（図示せず）またはネットワークアダプタ２１１を介して遠隔サービス２１２からアクセス可能な外部メモリ装置（図示せず）上にロードすることが可能になる。

【0123】

上述の本発明の態様の文脈において、スキャンデータ２２０は、患者の解剖学的対象領域の表面スキャンデータおよび体積密度スキャンデータを含む。ある実施形態において、表面スキャンおよび体積密度スキャンの両方は、歯科治療計画アプリケーションが起動される前に取得され、他の実施形態において、表面スキャンデータおよび体積密度スキャンデータの一方または両方は、アプリケーション２１５ｂの使用に関連して取得される。

【0124】

例えば、遠隔サービス２１２は、光学スキャナと通信する光学スキャナアプリケーションを含んでいてもよく、このアプリケーションは、患者の口腔状況における対象領域の口腔内スキャンの最中または完了後に、光学スキャンデータを歯科治療計画アプリケーションに通信する。同様に、遠隔サービス２１２は、体積密度スキャナと通信する体積密度スキャナアプリケーションを含んでいてもよく、このアプリケーションは、患者の口腔状況における対象領域の口腔内スキャンの最中または完了後に、体積密度スキャンデータをアプリケーション２１５ｂに通信する。

【0125】

アプリケーション２１５ａは、ＧＵＩディスプレイ環境５００におけるグラフィックコンテンツの表示を管理するが、これは、マウス、キーボード、ジョイスティック、音声認識などのユーザ入力装置を通して受信したグラフィカルコントロールに対するユーザ入力を監視することを含む。ユーザ入力は、アプリケーションの実質的な機能に固有の様々なアプリケーション機能、またはディスプレイに表示される機能のレイアウトまたは内容を変更するためのＧＵＩ機能を呼び出すなどの操作に対応していてもよい。より詳細には、フロントエンドＧＵＩは、ユーザ入力コントロールを表示し、機能コントロールに関連付けられたユーザ入力を監視する。ユーザ入力コントロールに関連付けられたユーザ入力を受け取ると、ＧＵＩは、特定のユーザ入力コントロールおよびユーザ入力のタイプおよび内容に対応する適切な機能を呼び出す。ＧＵＩは、バックエンドＧＵＩと通信するバックエンドプロセスにも応答し、バックエンドＧＵＩは、フロントエンドＧＵＩと通信し、電子ディスプレイ上に情報を表示したり、表示を削除したり、および／または、表示を変更する。

【0126】

このようなユーザ選択機能によって、限定はされないが、モデル、ビュー、セグメント、および／または、注釈の表示、表示の削除、および、表示の変更、ならびに、ＧＵＩディスプレイ環境５００に表示される様々なユーザコントロールおよび情報の表示、表示の削除、および、外観の更新、ならびに、限定はされないが、実質的な治療評価、実質的な治療計画、治療または処置（抜歯、インプラント埋入、補綴物の設計および配置など）の仮想実行を含む、アプリケーション２１５ｂの実質的な機能的特徴を容易にするための情報の受信および返送を行い得る。

【0127】

図５Ａを参照すると、ＧＵＩディスプレイ環境５００は、ファイル管理、一般的なディスプレイコントロール、および、ＧＵＩディスプレイ環境において一般的な他のコントロールなどのグローバルコントロール５０１を含む。例えば、コントロール５０１は、ファイル選択コントロール、ファイル保存／エクスポートコントロール、ビューペインフォーマットコントロールなどを含んでいてもよい。ＧＵＩディスプレイ環境５００は、アーチおよび個々の歯モデルコントロールなどの患者データに固有のコントロール５０２も含む。

【0128】

ＧＵＩディスプレイ環境５００は、抜歯コントロール５１２を含む機能的コントロール５０３を含む。抜歯コントロール５１２は、概ね単一のコントロールとして示されているが、情報を表示したり、情報の要求を表示したり、ユーザ入力を受け取るためのポップアップディスプレイパネルのガイド付きダイアログまたは他の周知のＧＵＩ対話技法などの複数のコントロールを含み得る。ＧＵＩ５００はまた、患者のスキャンデータから得られ、コントロール５０２の選択コントロールを介して選択されるような、選択された患者の口腔状況の３Ｄ解剖学モデル（またはその選択された部分）を表示するための少なくとも１つのビューペイン５０３を含み、それを表示する。

【0129】

コントロール５０１は、選択された時にローカル、バルクまたは遠隔メモリからシステム２００のバルクメモリ２０６への患者の表面および体積密度スキャンデータ２２０をユーザが選択することを可能にする１つまたは複数のコントロール（図示せず）を含む。ある実施形態において、患者スキャンデータ２２０が最初にロードされると、ＧＵＩディスプレイ環境５００は、患者の口腔状況の視覚的概観をディスプレイ上に提示するために、１つまたは複数のビューペイン５０３（１つのみ図示）を表示してもよい。図５Ａにおいて、ビューペイン５０３は、体積密度スキャンの３Ｄモデル１０Ａを表示している。環境５００は、体積密度スキャンデータに基づく患者の口腔状況の様々な追加ビューを含んでいてもよい。例えば、環境５００は、パノラマビューペイン、軸方向ビューペイン、断面ビューペイン、および、接線ビューペイン（図示せず）を含んでいてもよい。

【0130】

コントロール５１２を介してアクセス可能な仮想抜歯ツールの重要な目的は、抜去のために選択された１つまたは複数の歯または他の対象物の仮想抜去後の患者の口腔内の状況を仮想的に表現することである。例えば、歯科治療アプリケーション２１５ｂにおいて、歯が仮想的に抜去されてＧＵＩディスプレイ環境５００内に表示された時に結果的に表示される３Ｄモデルは、標的抜去歯の抜去時に肉眼で見えるようになる歯窩の表現を含むべきである。

【0131】

従来、歯科治療計画アプリケーションおよび歯科補綴物設計ソフトウェア（歯科ＣＡＤ／ＣＡＭなど）ソフトウェアは、スキャンデータから生成された対象物表面モデルが表面下情報を含まないため、抜去歯の窩の正確な詳細を提供することができなかった。先行技術の歯科治療計画ツールおよび／または歯科補綴コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ツールおよびコンピュータ支援製造（ＣＡＭ）ツールとは対照的に、仮想抜歯ツールは、患者の歯列の表面スキャンおよび体積密度スキャンの両方から情報を抽出し、両方のスキャンタイプから同じ標的歯に対応する情報を利用して、歯の抜去時に残される窩の高度に正確な解剖学ベースの表現を自動的に決定し、提供する。アプリケーション２１５ｂは、抜去の対象となる選択された歯の窩の輪郭を自動的に決定し、表示、保存および／または抜去のために窩の仮想３Ｄモデルを生成する仮想抜歯ツール（コントロール５１２を介してアクティブにされる）を提供する。

【0132】

図５Ａに示すように、ユーザは、マウス（図示せず）を介してグラフィカルカーソル５２０をコントロール５１２上に移動させ、コントロール５１２上でマウスクリックすることによって、抜歯コントロール５１２を選択して、仮想抜歯ツールをアクティブにすることができる。図５Ｂは、抜歯コントロール５１２がアクティブにされた時にＧＵＩ環境５００に表示されるポップアップダイアログ５１３の実施形態を示す。図示したように、ダイアログは、アプリケーション２１５ｂのユーザが仮想抜歯のために１つまたは複数の個々の歯を選択することを可能にする歯選択マップを含んでいてもよい。

【0133】

ある実施形態において、ユーザは、チャート内で個々の歯をクリックすることによって、標的抜去歯としてそのような歯を選択し得る。ユーザは、それぞれの選択クリックボックスまたはラジオボタンまたは他のそのような選択機能を選択することによって、窩の生成時にツールによって生成された窩モデルを保存する指示、および／または、抜歯モデル（ビューペイン５０３内のモデルから標的抜去歯／歯を削除して、そのような標的抜去歯／歯のために生成された窩モデルを追加したものを含む）を抽出する指示を任意に選択することができる。ユーザは、標的抜去歯／歯および保存／抽出オプションの選択が終わると、選択ボタン５１７をクリックして抜歯ツールを起動することができる。

【0134】

図５Ｃは、３Ｄ抜歯モデル１０Ｄの後面図（上顎アーチを患者の正面に向かって背面から見た図）を示しており、この３Ｄ抜歯モデル１０Ｄは、歯１６が抜去された窩に対応する３Ｄ窩モデル１６Ｓをより簡便に示している。窩モデル１６Ｓは、歯１６が抜去された３Ｄ表面スキャンモデルと共に表示される。図５Ｄは、同モデル１０Ｄを下方から見た図（上顎に向かって下から見上げた図）である。図示したように、歯１６は欠損しているが、窩１６Ｓの内部１６ｃは視認可能であり、抜去された歯１６の歯根の輪郭に沿っている。

【0135】

仮想抜歯は、歯科インプラントの埋入の前段階であることが多い。したがって、図６は、本開示の第３の態様の例示的な方法６００のフローチャート、すなわち、仮想抜去歯の窩に埋入されたインプラントを有する抜歯モデルを有する表面モデルを生成するためのフローチャートである。方法６００に従って、ステップ６０１において、図２のシステム２００において実行されるアプリケーション２１５ｃなどの歯科インプラント計画アプリケーションが、患者の歯列の対象領域の体積密度スキャンおよび表面スキャンの両方に基づいて患者の歯列の仮想モデルを取得する。

【0136】

ある実施形態において、ステップ６０２ａにおいて、歯科インプラント計画アプリケーション２１５ｃは、ＧＵＩコントロールを介して受信されたユーザ入力の制御下で、患者の歯列の仮想モデルに仮想インプラントを埋入する。ステップ６０３ａにおいて、歯科インプラント計画アプリケーション２１５ｃは、抜歯コントロールをユーザがアクティブにした時に、インプラントによる置換の対象となる歯の仮想抜歯を行い、その結果、抜去歯窩モデルと、標的抜去歯が患者の歯列の仮想モデルから除去され、生成された抜去歯窩モデルと置換された抜歯モデルと、が生成される。仮想インプラントはすでに患者の歯列の仮想モデル内にあるため、抜歯モデルは、抜去歯窩モデルおよび仮想埋入インプラントモデルの両方を含む。

【0137】

代替実施形態において、ステップ６０２ａおよび６０３ａが逆になっている。この代替実施形態において、ステップ６０２ｂにおいて抜歯が最初に行われて、抜歯モデルが生成される。ステップ６０３ｂにおいて、仮想インプラントが抜歯モデルに埋入される。その後、仮想抜歯モデルをファイルに保存および／またはエクスポートすることができる（ステップ６０４）。任意で、表面スキャンクラウンセグメントが、エクスポートされた抜歯モデルと同じ３Ｄ座標系でエクスポートされる（ステップ６０５）。任意で、ステップ６０６において、エクスポートされた抜歯モデルおよびクラウンセグメントファイルは、インプラント補綴物のインポートおよび設計のために、補綴物設計ツールに送信されてもよい。

【0138】

インプラント埋入計画は、患者の歯列の仮想モデルにおけるインプラントの選択および仮想埋入を事前に計画することによって実行されることが多い。仮想インプラント計画および埋入は、既にいくつかが市場に存在する歯科インプラント計画ツールを使用して実行することができる。一例として、ＤｅｎｔａｌＷｉｎｇｓ社（ＳｔｒａｕｍａｎｎＧｒｏｕｐの会社）が提供するＣｏＤｉａｇｎｏｓｔｉｘ（商標）歯科インプラント計画ソフトウェアがある。このような歯科インプラント計画ソフトウェアは、患者の内部および表面スキャンのインポートおよび表示、歯科インプラントの選択、および、インポートされたスキャンに基づいて生成された患者の歯列のモデルへの選択歯科インプラントの埋入を行うためのグラフィカルユーザインターフェースを含む、ソフトウェア実装ツールを含む。

【0139】

例えば、図７Ａは、患者の表面および体積密度スキャンがインポートされてシステム２００のメモリ２０６にロードされたアプリケーション（図２のアプリケーション２１５ｃなど）によって生成されたＧＵＩディスプレイ環境７００を示す。図７Ａは、歯科専門家がインプラントを選択して仮想的に埋入した後の患者の歯科的状況を示す。患者の歯列の仮想モデル内にインプラントを仮想的に埋入する技術は、例えば、ＣｏＤｉａｇｎｏｓｔｉｘ（商標）歯科インプラント計画ソフトウェアの使用に従って、当技術分野で既に知られている。図７Ａにおいて、仮想インプラントポスト７１０が埋入され、グラフィカル環境７００の対応するビューペインに様々なタイプのビューで示されている。図示の例において、インプラントポスト７１０は、断面図（ビューペイン７０３ｄ）、軸方向図（ビューペイン７０３ｃ）、パノラマ図（ビューペイン７０３ｂ）、接線図（ビューペイン７０３ｅ）、および、３Ｄビュー（ビューペイン７０３ａ）に仮想的に埋入されて示されている。

【0140】

ペイン７０３ａ～７０３ｅの様々なビューに示されるように、インプラントの埋入は、完全なインプラントのベース部分であるインプラントポストまたはスクリュー７１０の埋入によって表される。フルインプラントは、インプラントポスト７１０と、インプラントポスト７１０に取り付けるアバットメント（図示せず）と、クラウン、ブリッジまたは入歯であり得る補綴物または歯修復物（これも図示せず）のためのアバットメントと、を含む。

【0141】

最初の計画段階では、インプラントポスト７１０のみを仮想的に埋入すればよい。インプラント計画ソフトウェアアプリケーションは、仮想インプラント埋入ガイド７１１を提供するが、これは物理的な構成要素に対応するものではなく、歯科専門家が正しい角度でインプラントを埋入するのを支援する視覚的指標に過ぎない。図７Ａにおいて、仮想ガイド７１１は、インプラントポスト７１０の中心軸と一致する中心軸を有し、インプラントポスト内のアバットメント取り付け窩の直径に対応する直径を有する長い円柱棒として３Ｄビューペイン７０３ａに表示される。好ましくは、仮想インプラント埋入ガイド７１１の円柱は、中心軸に沿って歯の咬合面の上方に延び、円柱の長さが円柱の直径よりも大幅に長くなるようになっている。好ましくは、ガイド７１１は、アプリケーションユーザが各ビューペイン内のコンテンツに対するガイドを即座に見ることができるように、３Ｄモデルおよび他のビューペインで使用される色とは対照的な色で表示される。

【0142】

ＧＵＩディスプレイ環境７００は、例示的な実施形態において、検討中のインプラントが埋入される患者の歯列の部分に対応するビューペインディスプレイコントロール７０２から１つのコントロールを選択することによってアクセスされる抜歯コントロール７１２を含む。図示の実施形態において、歯科専門家は、下アーチコントロールを選択し、それを右クリックしてコンテキストメニューを引き出し、コンテキストメニューから抜歯コントロール７１２を選択する。抜歯コントロールを選択して、（上述した原理を使用して）仮想抜歯を自動的に行うように歯科治療計画アプリケーションに指示することができる。自動仮想抜歯ツールを起動するコントロールを実装する方法は数多く存在するが、重要なことは、ユーザが抜歯ワークフローを起動できるようにする１つまたは複数のコントロールを提供することである。

【0143】

図７Ｂは、ユーザが抜歯コントロール７１２を選択したときにＧＵＩディスプレイ環境７００に表示されるポップアップウィンドウ７１３を示す。このポップアップウィンドウは、歯選択コントロール７１８、モードコントロール７１４を含む、仮想抜歯ツールによって必要とされる入力を得るためのいくつかのオプションおよびユーザ入力コントロールを提示する。図７Ｂに示す実施形態において、歯選択コントロール７１８は、図７Ａにおいてユーザによって選択された患者の歯列の選択部分の歯に対応する一組の選択可能な歯のアイコンを表示する。ユーザ（すなわち、歯科専門家）は、仮想インプラントポスト７１０が埋入される歯に対応する歯を選択できる。この例では、ユーザは、仮想インプラントポスト７１０が埋入された下アーチ左側の歯に対応する歯３５を選択する。モードについては、ユーザは「モード：歯槽骨の切り出し」７１５」をオプションドロップダウンメニュー７１４から選択し、チェックボックスコントロール７１６をチェックして、抜去された歯が将来の計画のために別個のファイルとして保存されるべきであることを示し、抜去コントロール７１７をクリックすることによって仮想抜歯ツールを起動する。

【0144】

図７Ｃは、ビューペイン７０３ａにおける患者の歯列の３Ｄ表面モデルを示す。完了すると、仮想抜歯ツールは、ＧＵＩディスプレイ環境７００のコントロール部７０２の利用可能なモデルスキャンおよび３Ｄモデルのリストに２つの３Ｄモデルファイルを追加する。ユーザは、これらのファイルを選択してペイン４０３ａに表示することができる。１つのファイルは、抜去歯列モデルである（ファイルリストにおいて７２１で示される）。抜去歯モデルは、図１および図４に関連して説明した技術に従って仮想抜歯ツールによって作成され、抜去歯モデルは、選択された歯３５がモデルから除去され、代わりに窩が生成されてモデルに含まれている、患者の歯列（以前に埋入されたインプラントポスト３１０を含む）の３Ｄ表面モデルである。

【0145】

第２のファイルは、ファイルリストにおける抜去歯モデル（７２２で示される）であり、歯根からクラウンが除去された歯３５のモデルである。

【0146】

これらのファイルが作成されると、ユーザは、図７Ｄに示すように、ＧＵＩディスプレイ環境７００の計画メニュー７２３をクリックして、仮想計画エクスポートコントロール７２４を選択できる。図７Ｅに示す次のステップにおいて、ユーザは、次に、ポップアップウィンドウ７２６のフォーマット選択コントロール７２７でエクスポートファイルのフォーマットを選択することができる。この例では、ユーザはＳＴＬフォーマットオプション７２８を選択し、「次へ」７２９をクリックして次のメニューに移る。図７Ｆに示す次のステップにおいて、ユーザはボタンコントロール７３２を選択して、選択されたモデルスキャンまたはセグメント化をそれ以上の処理を行わずにエクスポートするオプションをアクティブにする。次へボタン７３３をクリックすると、図７Ｇにおいて、抜歯ファイル７３１が、エクスポートファイル選択ポップアップウィンドウ７３０から選択される。次へボタン７３２をクリックすると、図７Ｈに示すインプラント選択ポップアップウィンドウ７３５が現れ、スキャンボディ選択コントロール７３６が示される。スキャンボディ選択コントロール７３６は、１組の可能なスキャンボディタイプから適切なスキャンボディを表示し、選択できるようにするスキャン選択コントロール７３７を含む。ユーザは、スキャンボディのメニューからスキャンボディを選択して、選択されたスキャンボディをエクスポート用のモデルに追加することができる。次に、ユーザは、次へボタン７３８をクリックする。図７Ｉにおいて、ユーザは、モデルをエクスポートすべき３Ｄ座標系の選択、および、エクスポートされた対象物を座標系を共有する個々のファイルとしてエクスポートすべきかどうかの選択などの追加オプションを選択することができる。エクスポート計画ライン７４１をクリックすると、前の画面でユーザが選択したように、選択されたオプションおよびパラメータに基づいてエクスポート機能が起動される。エクスポートファイルは、コンピュータ可読メモリ内の既知の場所に保存される。

【0147】

図７Ｊにおいて、同じプロセスに従って、仮想抜去歯の表面スキャンクラウンセグメント（および任意で拮抗歯クラウンセグメント、すなわち、顎を閉じたときに咬合平面で標的抜去歯と対面する反対顎の歯からのクラウンセグメント）をエクスポートすることができる。表面スキャン歯セグメントは、エクスポートされた仮想抜歯モデルと同じ座標系でエクスポートされることを確認することが重要である。

【0148】

エクスポートされたファイルは、予定インプラントを埋入する歯の仮想抜歯を有する患者の歯列の３Ｄモデルを含む。抜去歯の代わりに、かつて仮想歯が載置されていた仮想窩がある。このモデルには、インプラント計画プロセスで歯科専門家が窩に埋入した仮想インプラントポストが含まれる。

【0149】

インプラント計画プロセスの次のステップは、クラウン、ブリッジまたはデンチャーを備えた仮または永久アバットメントなどの補綴物または歯修復物の設計である。図８は、解剖学的に正しい補綴物を設計するための例示的なプロセスを示すフローであり、インプラント埋入後、手術部位周囲の組織が治癒するまでの間、患者の口腔内に埋入するための仮アバットメントを設計する際に特に有用である。

【0150】

本開示の態様によれば、上記のような仮想抜去歯に基づく仮アバットメントの設計により、仮想抜歯から決定された患者の解剖学的構造に基づくカスタムアバットメント（または他の補綴物）の設計が可能になる。つまり、仮アバットメント（または他の補綴物）は、インプラント埋入手術の前であっても設計および製造することができ、インプラントポストの埋入時に直ちに（またはその後すぐに）埋入できるようにすることができる。仮想抜歯では、患者の抜去した歯の解剖学的構造に特化した解剖学的に正しい歯窩が生成されるため、窩表面プロファイルを得るために、実際に抜歯した後に患者の実際の窩をスキャンする必要はない。

【0151】

これは大幅な時間の節約になる。なぜなら、手術部位の出血があると窩の高精度な表面スキャンができないので、通常このようなスキャンは初期治癒がある程度進むまで延期しなければならないからである。

【0152】

図８に記載のプロセスは、患者の歯列の対象領域の体積密度スキャンおよび表面スキャンの両方に基づいて仮想抜歯モデルを取得すること（ステップ８０１）と、仮想抜去歯の表面スキャンクラウンセグメントを取得すること（ステップ８０２）とを含む。ある実施形態において、この仮想抜歯モデルは、上述の方法およびシステムに従って取得することができる。得られた表面スキャンクラウンセグメントは、モデルにインポートされ、補綴物クラウン（すなわち、歯肉ラインの上に見える補綴物の部分）として使用される。ある実施形態において、設計は、元のクラウンの仮想ワックスアップをクローンするクローン機能を提供するＣＡＤ／ＣＡＭツールで電子的に行われる。

【0153】

補綴物設計ツールのＧＵＩにおいて、仮想インプラントが埋入された仮想抜歯モデルが表示され、これにより、ユーザがモデルを見ることができる（ステップ８０４）。ＧＵＩによりユーザコントロールが提供され、これにより、ユーザは、少なくともいくつかの部分について抜去窩の内側の輪郭に沿うように補綴物の底部を設計することができる（ステップ８０５）。

【0154】

最終的な設計は、表面スキャンクラウンセグメントに実質的に適合する上部分および仮想抜歯モデルから得られる抜歯窩の内面に実質的に適合する外面を持つ下部分を有する補綴物設計である。補綴物設計は、その後の製造に使用可能なフォーマットで１つまたは複数の電子ファイルにエクスポートされ得る（ステップ８０６）。その後、電子ファイルに基づいて物理的な補綴物が製造される（ステップ８０７）。ある実施形態において、電子ファイルは３Ｄプリンタで印刷するための３Ｄ印刷命令を含むか、あるいは、電子ファイルが３Ｄ印刷命令に変換される。別の実施形態において、電子ファイルはＳＴＬファイルを含む。

【0155】

図９Ａ～図９Ｒは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）またはコンピュータ支援製造ＣＡＭツールなどの補綴物設計アプリケーションのためのＧＵＩディスプレイ環境９００を示す。ある実施形態において、補綴物設計ツールは、図２で先に説明した２００のようなシステムで動作するアプリケーション２１５ｄである。

【0156】

図９Ａは、電子ディスプレイ２０９に表示され、後述するようなユーザ入力コントロールおよび表示領域を有するＧＵＩディスプレイ環境９００である。補綴物を設計するために、ユーザは、コントロール９０１（図９Ａ）をクリックして新しい症例を開始し、症例情報を（例えば、新しい症例に関連付けられるテキストボックス：症例ＩＤ、患者ＩＤおよび歯科医ＩＤに）入力し、患者のスキャンデータから生成された３Ｄモデルを選択し、アプリケーション２１５ｂで使用するためにメモリにロードする。この例では、クラウンが設計される。ユーザは、仮想抜歯ファイル（この場合、下歯モデル入力として）および抜去歯ファイル（下ワックスアップとして）のファイル名を入力し、ファイルをシステムにロードする（例えば、保存ボタン（図９Ｂ）をクリックすることによって）。アプリケーションは、選択された仮想抜歯ファイルから得られる３Ｄモデルをビューペイン９０３に表示する（図９Ｃ）。必要に応じて、アプリケーションは、スキャンをクリーニングするためのコントロール（例えば、スキャンデータが不完全な穴を埋める、スキャンラインを滑らかにする、ノイズを除去する等）を環境９００に提供する。続いて、アプリケーションは、必要に応じて、咬合平面に対するモデルの向きを調整するツールを提供し得る（図９Ｄ）。

【0157】

設計を進める前に、ユーザは、表示されたモデル内の歯の位置にタグを付け、補綴物を設計する歯の位置、および、どの歯が補綴物を設計する歯に隣接するのかをアプリケーション２１５に示す（図９Ｅ参照）。次に、図９Ｆにおいて、ユーザは、プラットフォーム（インプラントメーカ、インプラントタイプおよび接続）およびスキャンボディを選択する。これらの選択は、歯科インプラント計画アプリケーションにおいて選択され、仮想抜歯ファイルそれに基づいて生成される、インプラントおよびスキャンボディと一致するべきである。

【0158】

セットアップが完了すると、ユーザは補綴物の設計に進むことができる。図６Ｊにおいて、３Ｄモデルから得られる表面スキャンクラウンセグメントは、仮想抜歯モデルとして一致する３Ｄ座標系で個々のセグメントとしてエクスポートされたものである。表面スキャンクラウンモデルは、患者の元の歯の光学スキャン（実歯を実際に抜去する前）から生成されたものであるため、表面スキャンクラウンセグメントは、患者の口腔を再度スキャンすることなく、デジタルワックスアップモデルとして使用することができる。表面スキャンクラウンセグメントは、仮想抜歯モデルと同じ３Ｄ座標系に一致する個々のセグメントとしてエクスポートされたものであるので、仮想抜去歯の表面スキャンクラウンセグメントは、仮想抜歯モデルと共にビューペインに取り付けることができ、補綴物クラウンの上部としてアプリケーション２１５ｄによって直接使用することができる。表面スキャンクラウンセグメントファイルをワックスアップファイルとしてインポートすることにより（図９Ｂ）、設計者は、クローンワックスアップコントロール（図９Ｇ）を選択して、補綴物設計アプリケーション２１５ｄにワックスアップモデルファイル内のワックスアップモデルを複製して補綴クラウン表面として使用するように指示することができる。クローンワックスアップツールがワックスアップモデルを補綴物としてクローンした後、ユーザは、ＧＵＩディスプレイ環境９００で利用可能なフィッティング、シェーピングおよびスカルプティングコントロールを介して、補綴物形状の微調整を行うことができる。環境９００は、ユーザがあらゆる角度から補綴物９０４を見ることができるように、ビューペイン９０３ａに表示されたモデルのビューを回転および変更するためのコントロールも含む。例えば、図９Ｈにおいて、補綴物９０４を頬側から見ることができるように、モデル９０５を回転させている。これにより、設計者は、仮想抜歯モデル９０５内で、その場で、補綴物を見ながら補綴物の調整を行うことができる。

【0159】

抜歯プロセス中に得られた抜去表面スキャンクラウンセグメントに基づいてクラウンの可視表面を設計した後、ユーザは補綴物の底部を設計することができる。アプリケーションは、材料のタイプ、色のような修復物仕様（図９Ｉ参照）、ならびに、何を出力すべきか（例えば、ＳＴＬファイルを出力するのか、発注書を出力するのか（これは、遠隔製造施設に直接通信することができる））を入力するためのコントロールを設計者に提供することができる。

【0160】

図９Ｊにおいて、仮想抜歯モデル９０５がビューペイン９０３ａに表示される。図９Ａ～図９Ｔの症例は、インプラントの補綴物を設計する新規症例であり、仮想抜歯モデル９０５は、（例えば、図７Ａ～図７Ｊに関連して説明したプロセスを使用して）モデル内にインプラントが埋入された状態でエクスポートされたものであるので、仮想抜歯モデル９０５は仮想インプラントポストを含む。この例では、仮アバットメントが選択され、自動的にインプラントポストに仮想接続され、図示のように表示される。次に、ユーザは、セメントギャップの厚さを選択し（図９Ｋ）、材料の厚さを設定し（図９Ｌ）、窩輪郭（または「エマージェンスプロファイル」）を含むモデル９０５内に補綴物９０４を表示することができる（図９Ｍ）。その後、ユーザは、モデル９０５の表示をオフにして、補綴物のみを表示することもできる（図９Ｎ）。

【0161】

図９Ｏは、モデル９０５を再びオンにして表示し（図９Ｏにおける様々なモデルの表示オン／オフボタンを参照）、窩９１０の良好な側面外観図を得るように回転させた状態を示す。（窩９１０の内部のインプラントポストおよびアバットメントを見るために）解剖学的透明度を低く設定すると、窩輪郭を使用して、窩９１０の内部の輪郭に対して適合するように補綴物の下側クラウン部分の設計をガイドすることによって、患者の口腔解剖学的構造に適合する解剖学的に正しい補綴物９０４を設計できることが明らかである。この点に関して、補綴物設計アプリケーションは、クラウンの下側部分の形状および適合性を調整するためのコントロールを提供する。

【0162】

クラウン補綴物の下部が窩９１０の輪郭に適合するように成形された後、設計者は、補綴物のシェルの指定に移ることができる。アプリケーションは、補綴物表面と補綴物の両側の歯（補綴物が仮想インプラントポスト９０６に仮想的に取り付けられた場合）との間の近接距離情報を自動的に計算し（図９Ｐ）、（図９Ｑにおいて頬側から見た、図９Ｒにおいて咬合面を見下ろす）シェル表面を生成することができる。図９Ｓは、インプラントポスト９０６、アバットメントおよび補綴物クラウンを部分的に見るために、解剖学モデルを部分的に透明に設定した状態における上顎および下顎の両方を有するモデル内の最終補綴物設計を示す。ユーザは、モデルを目視することにより、補綴物の配置および形状を容易に確認することができる。図９Ｔは、解剖学的構造を完全に不透明にした状態の、図９Ｓと同じモデルおよび方向を示す。ワークフローは、クラウンを製作に送る前の通常のステップを経る。

【0163】

補綴物設計が完了した後、設計ファイルをエクスポートして、製造するために使用することができる。ある実施形態において、エクスポートされた設計ファイルは、製造施設または遠隔製造サービスに送信される。ある実施形態において、エクスポートされた補綴物設計ファイルを用いて、補綴物を３Ｄプリントする指示に応答する３Ｄプリンタに送るための３Ｄプリンタ指示を生成してもよい。

【0164】

上述の本発明の態様および実施形態は、仮想窩視覚化、解剖学的治療計画および解剖学的補綴物設計において複数の利点を提供する。１つの利点によれば、解剖学的治療専門家および補綴物設計者は、治療計画および補綴物設計の部位である窩であって、患者固有の窩解剖学的構造をモデル化した窩の正確な３次元モデルに基づいて、治療を計画し、解剖学的に正確な補綴物を設計することができる。

【0165】

このモデルは、患者から解剖学的対象物を抜去する前に生成することができ、これにより、患者から解剖学的対象物を実際に外科的に抜去する前、またはそれと同時（すなわち並行）に、正確な治療計画および補綴物の設計を行うことができる。つまり、患者が治療専門家のもとに来院する回数はたった１回であり得る。わずか１回または２回の診察の間に、抜去の対象となる解剖学的対象物を含む患者の解剖学的対象領域をスキャンすることができる。スキャンデータは、仮想窩モデル生成ツールおよび／または仮想対象物抜去ツールを含むデジタル治療計画ツールにインポートすることができ、各ツールは、患者の解剖学的対象領域（すなわち、標的抜去対象物および隣接する解剖学的対象物または特徴を含む領域）の仮想解剖学モデルの表示に含まれる仮想窩モデルを生成する。

【0166】

表示された仮想解剖学モデルに仮想窩モデルが含まれており、治療専門家は、インプラントまたは他の治療体を仮想窩モデルにより正確に仮想的に埋入し、３Ｄ印刷可能な外科治療ガイドを設計および印刷し、解剖学的に正確な補綴物を設計するための別の補綴物設計ソフトウェアツールで使用するために仮想解剖学モデルを仮想窩モデルにエクスポートすることができる。治療専門家がすぐに使える補綴物製作設備を持っていれば、患者が診察室にいる間に補綴物を製作することができる。そうでない場合は、補綴物をラボに送って製造してもらい、インプラント周囲の解剖学的領域が十分に治癒して補綴物をインプラントに装着できるようになった時点で、患者は診察室に再来することができる。

【図1】